Wie wählen Sie den richtigen Durchflussmesser für Ihre Anwendung?
Für den richtigen Durchflussmesser sollten Sie einige Schritte befolgen, bevor Sie eine Auswahl treffen. Wir werden Sie hierbei unterstützen. Bevor wir damit starten, ist es unerlässlich zu wissen wofür der Durchflussmesser eingesetzt wird. Es kann ein Instrument für Gase, Flüssigkeiten oder Dämpfe sein.
Doch zunächst wollen wir ein wenig mehr darüber erzählen, was Durchflussmesser sind, wie sie funktionieren, wofür sie eingesetzt werden und welche Kriterien für die Auswahl des besten Durchflussmessers für die jeweilige Anwendung gelten.
Was ist ein Durchflussmesser?
Ein Durchflussmesser ist ein Instrument, das den Massen- oder Volumenstrom eines Gases oder einer Flüssigkeit misst. Vielleicht sind Sie schon auf Begriffe gestoßen, die sich auf einen Durchflussmesser beziehen, wie z.B. Durchflusssensor, Massendurchflussmesser, Volumendurchflussmesser, flow meter usw.
Der Zweck eines Durchflussmessers besteht im Wesentlichen darin, den Durchfluss von Gas oder Flüssigkeit zwischen zwei Punkten in einem Prozess zu messen. Manchmal ist es notwendig, den Durchfluss zu steuern oder zu regeln. Dies geschieht durch die Kombination eines Durchflussmessers mit einem Ventil, wodurch ein Durchflussregler entsteht. In diesem Fall können Sie nicht nur den Durchfluss messen, sondern ihn auch steuern, um die Durchflussrate zu ändern. Die Ergebnisse können Ihnen helfen, Ihren Prozess besser zu verstehen und Entscheidungen in Bezug auf Produktqualität, Prozessgeschwindigkeit und Kostensenkung zu treffen.
Wie funktioniert ein Durchflussmesser?
Es gibt zwei grundlegende Arten der Messung von Fluiden - die Volumen- und Massendurchflussmessung. Für Gase ist die Messung des Volumendurchflusses temperatur- und druckabhängig und wird in Volumeneinheiten wie ml/min oder m3/h angegeben. Bei der Messung des Massendurchflusses werden Masseeinheiten wie kg/h oder g/min angegeben. Da Gas komprimierbar ist, kann Massendurchfluss auch in standardisierte Volumen, z.B. mls/min oder m3n/h angegeben werden. Sie können sich also entweder für einen Volumendurchflussmesser oder einen Massendurchflussmesser für Ihre Anwendung entscheiden.
Neben diesen beiden Arten der Messung gibt es verschiedene Messprinzipien, die alle ihre spezifischen Vor- und Nachteile haben.
Einige Durchflussmesser sind für Gas, andere speziell für Flüssigkeiten entwickelt worden. Es gibt auch Durchflussmesser auf dem Markt, die unabhängig von den Eigenschaften des Mediums sind und daher sowohl mit Gas als auch mit Flüssigkeiten umgehen können.
Wie wählen Sie den richtigen Durchflussmesser aus?
Wie hoch ist die Durchflussmenge?
Die Durchflussmenge ist in der Regel die wichtigste Angabe, die bei der Auswahl eines Durchflussmessers zu berücksichtigen ist. Die Flüssigkeitsmenge kann in Volumen-, standardisierten Volumen- und echten Masseneinheiten angezeigt werden. Die Durchflussrate ist die Fluidmenge pro Zeiteinheit, die durch ein Messgerät fließt.
Wie hoch ist der Eingangs- und Ausgangsdruck?
Bei der Auswahl eines Durchflussmessers ist es wichtig zu wissen, ob Sie einen niedrigen Druckverlust benötigen oder nicht. Der Druckverlust ist definiert als die Differenz zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsdruck. Darüber hinaus haben Durchflussmesser einen maximalen Betriebsdruck. Wenn Sie eine Hochdruckanwendung haben, müssen Sie diesen Druckwert berücksichtigen.
Im Falle einer Massendurchflussregelung werden der Eingangsdruck (P1) und der Ausgangsdruck (P2) für die Auswahl und Dimensionierung des am besten geeigneten Regelventils benötigt.
Wie hoch ist die Umgebungstemperatur und die Temperatur des Fluids?
Die Temperatur des Mediums und der Umgebung des Geräts sind die nächsten Punkte auf der Liste der zu prüfenden Parameter.
Schwankungen der Mediumstemperatur können die Genauigkeit Ihrer Messung beeinträchtigen. Im Falle von Temperaturschwankungen könnte es interessant sein, einen Durchflussmesser mit Temperaturkompensation zu wählen (z.B. die EL-FLOW Prestige Durchflussmesser).
Zu hohe oder zu niedrige Umgebungstemperaturen können auch die elektronischen Komponenten Ihres Durchflussmessers während des Betriebs oder der Lagerung beschädigen. Wenn Sie ein Durchflussmessgerät in einem Ofen, nahe einem Brenner oder in Bereichen mit sehr niedrigen Temperaturen einsetzen, ist es wichtig zu prüfen, ob das Gerät diesen extremen Temperaturen standhalten kann. Prüfen Sie daher vor der Auswahl Ihres Durchflussmessers die vom Lieferanten angegebenen Temperaturspezifikationen.
Wo wird der Durchflussmesser installiert?
Bei der Auswahl Ihres Durchflussmessers müssen Sie berücksichtigen, wo Sie ihn installieren. Sei es in Innenräumen, im Freien, in einem Labor oder für eine bestimmte Branche. Für Laboratorien gelten andere Spezifikationen als für die Öl- und Gasindustrie.
- IP-Schutzart
- NEMA
- Ob Sie spezifische Zertifikate oder Zulassungen für den Bereich benötigen, in dem Sie den Durchflussmesser installieren. Zum Beispiel: ATEX-, IECex-Zertifikat, FDA-Zulassung usw.
Was wollen Sie mit Ihrem Durchflussmesser erreichen?
Bei der Auswahl Ihres Durchflussmessers müssen Sie sich überlegen, was in Ihrem Prozess wichtig ist. Was wollen Sie erreichen?
Performance versus Preis
Die häufigsten Kriterien für die Auswahl eines Durchflussmessers sind Preis und Leistung. Wenn Sie den Preis an die erste Stelle Ihrer Kriterien setzen, werden Sie wahrscheinlich ein einfaches Gerät mit Basisfunktionalitäten erhalten.
Neben dem Preis der Komponente sollten auch die Kosten für Installation, Wartung und Reparaturen in die Berechnung der Gesamtbetriebskosten einbezogen werden. Auch die Betriebskosten des Messgeräts, z.B. der Stromverbrauch, können die Gesamtkosten des Durchflussmessers erhöhen.
Genauigkeit versus Wiederholgenauigkeit des Durchflussmessers
Die Spezifikationen müssen bei der Auswahl eines Durchflussmessers berücksichtigt werden. Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit sind wichtige Spezifikationen, worüber man sich im Klaren sein sollte.
Flexibler Einsatz
Manchmal ist es sinnvoll, einen Durchflussmesser auszuwählen, der in mehreren Anwendungen eingesetzt werden kann. Zum Beispiel, wenn Sie ein Messgerät für ein Forschungsprojekt benötigen und wissen, dass in der Zukunft weitere Projekte folgen werden, Sie aber keine Ahnung haben, welche Medien dann verwendet werden. In solchen Fällen kann es von Vorteil sein, einen Durchflussmesser zu wählen, der medienunabhängig ist und außerdem einen großen Durchflussbereich hat.
Wenn Sie eine Anwendung mit starken Schwankungen im Durchfluss haben, bevorzugen Sie wahrscheinlich einen Durchflussmesser mit einem hohen Turndown-Verhältnis. Das Turndown-Verhältnis oder Mess-/ Regeldynamik wird allgemein auch als Messbereich bezeichnet. Es gibt den Bereich an, in dem ein Durchflussmesser oder Durchflussregler die Flüssigkeit genau messen kann.
Mit anderen Worten, es ist einfach das obere Ende eines Messbereichs im Vergleich zum unteren Ende, ausgedrückt in einem Verhältnis und wird mit einer einfachen Formel berechnet: Turndown Ratio = maximaler Durchfluss / minimaler Durchfluss.
Welche Prozessbedingungen können relevant sein?
Reinigung
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der pharmazeutischen Industrie ist die Reinigung der Geräte wichtig, um Kreuzkontaminationen zu vermeiden. Clean-in-Place (CIP) ist eine Methode zur Reinigung der Innenflächen von Rohren, Behältern, Geräten, Filtern und Armaturen. Ein typischer CIP-Zyklus besteht aus verschiedenen Schritten, darunter das Waschen mit einem heißen Reinigungsmittel und heißer Säure bei Temperaturen von bis zu 95 °C. Steam-in-Place, auch als Sterilisation-in-place (SIP) bezeichnet, besteht aus einer Phase, in der das Instrument mit gesättigtem Dampf bei einer Temperatur von bis zu 140 °C sterilisiert wird. Nicht alle Durchflussmesser sind für diese Reinigungsmethoden geeignet, daher ist dies ein wichtiger Faktor, den es zu berücksichtigen gilt. Bitte beachten Sie auch, dass auf diesen Märkten häufig auch FDA-zugelassene Dichtungen verwendet werden müssen.
Verfügbarer Platz
Ist der Platz in Ihrem Prozess begrenzt? Dann wählen Sie einen Durchflussmesser, der kompakt ist und keine Einlauf- oder Auslaufstrecke benötigt. Es gibt ultrakompakte Durchflussmesser auf dem Markt, die auf der MEMS-Technologie basieren (z. B. der IQ+FLOW Gasdurchflussmesser).
Montage des Durchflussmessers
Vor der Auswahl eines Durchflussmessers ist es wichtig zu prüfen, wo und wie das Gerät in Ihrer Anlage angebracht werden soll. Die Genauigkeit einiger Geräte wird durch die Einbaulage stärker beeinflusst als die anderer. Andere relevante Aspekte in Bezug auf die Montage von Durchflussmessern können Störungen durch Vibrationen, Übersprechen, Druckstöße und die Auswirkungen von Bögen, Ventilen und Verringerungen des Rohrdurchmessers vor und hinter den Geräten sein. Diese Auswirkungen können auch je nach Funktionsweise variieren.
Art der Kommunikation
Prüfen Sie, ob Sie einen digitalen oder analogen Durchflussmesser benötigen. Außerdem müssen Sie wissen, welche Art der Kommunikation in Ihrem Prozess verwendet wird.
Beliebte Feldbus-Kommunikationsarten sind Profinet, EtherCAT, CANopen, Ethernet/IP und POWERLINK, aber auch die etablierteren Versionen wie Modbus, Profibus und DeviceNet können integriert werden. Es besteht auch die Möglichkeit, eine herstellereigene Feldbuskommunikation zu verwenden, wie z.B. den FLOW-BUS von Bronkhorst. Dies hat den Vorteil eines einfachen und kostengünstigen Netzwerkaufbaus, der auf gängige Schnittstellen wie FlowSuite und weitere Bronkhorst Kommunikationsarten übertragen werden kann.
Feuchte
Einige Durchflussmesser sind empfindlicher gegenüber Feuchtigkeit oder Partikeln als andere. Eine geeignete Filterung zum Schutz Ihrer Messgeräte kann eine gute Investition sein, die Kosten für Reinigung, Reparatur, Unterbrechung Ihres Prozesses und möglicherweise auch die Verschwendung von Rohmaterial oder Fertigprodukten spart.
Die Funktionsweise eines Durchflussmessers zu verstehen, das beste Gerät für Ihre spezifische Anwendung auszuwählen und den Zweck Ihrer Anwendung zu verstehen, sind also die Schlüsselfaktoren für die Optimierung Ihres Durchflussmessverfahrens.
Bei der Auswahl des besten Durchflussmessers sind entscheidende Faktoren wie die spezifischen Fluideigenschaften, die Anforderungen an die Durchflussmenge, die Flüssigkeitstemperatur, der Eingangs- und Ausgangsdruck sowie die Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen. Darüber hinaus sollten auch Prozessbedingungen wie Reinigungsanforderungen, verfügbarer Platz, Montageüberlegungen und Kommunikationsoptionen berücksichtigt werden.
Weitere Artikel zum Thema
Hat Ihnen dieser Theorie-Blog gefallen? Vielleicht gefallen Ihnen auch folgende Blogs.
Was ist ein Durchflussregler?
Thermische Massendurchflussmessung
Coriolis Durchflussmesser – Funktionsprinzip