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Trends in der Durchflussmesstechnik: Ultraschall erobert Großgasmessung In der Verfahrenstechnik geht es vor allem um den Transport von Flüssigkeiten und Gasen. Die meisten Messgeräte werden dabei zur Erfassung von Temperatur (50 %), Menge und Durchfluss (25 %) sowie Druck (10 %) eingesetzt. Die weitaus größten Investitions- und Betriebskosten verursacht allerdings die Durchflussmesstechnik. Deren Entwicklungstendenzen sind darum besonders interessant. Am auffälligsten ist derzeit die schnelle Verbreitung der mit Ultraschalltechnik arbeitenden Geräte. >> Es begann mit Strömungssonden, Venturi-Rohren, Blenden und Düsen, Schwebekörperdurchflussmessern, mechanischen Volumenzählern (im weitesten Sinne) und Turbinenradzählern. Bis in die fünfziger Jahre wurden fast ausschließlich diese Geräte für die industrielle und gewerbliche Anwendung eingesetzt.
Später folgten Messgeräte, die eine elektrische oder elektronische Signal- wandlung und -verarbeitung einbezogen. So sind heute Geräte auf dem Markt, die nach dem Magnetisch-Induktiven, dem Ultraschall-, Wirbelfrequenz-, Laser, Korrelations- oder Kalorischen Verfahren arbeiten. Aber auch andere Effekte führten zu neuen Lösungen – wie Coanda- Volumenzähler und Coriolis-Masse-durchflussmesser.
Hohe Rohstoffkosten und weiter steigende Ansprüche an Produktqualität und Umweltschutz treiben die Weiterentwicklung der Durchflussmesstechnik indessen ständig voran. Aber auch modernste Messgeräte setzen sich in der Industrie nur durch, wenn sie bessere messtechnische Eigenschaften bieten oder kostengünstiger angeschafft und betrieben werden können. Moderne Prüfstände zur Zulassung oder Eichung von Durchflussmessern werden hinsichtlich Messunsicherheit und Messbereich ständig verbessert bzw. erweitert. Die meisten Gerätehersteller verfügen aber selbst über solche Prüfanlagen, weil sie nur so die eigenen Entwicklungen testen und vorantreiben können.
Umbrüche durch spektakuläre neue Messverfahren sind derzeit nicht zu erkennen. Die aktuelle Periode ist eher durch die Vielzahl von Anbietern für Geräte gekennzeichnet, die schon den Durchbruch geschafft haben. Bei den Coriolis-Massestrommessern führten unscharfe Formulierungen der Patent- ansprüche zu einer Flut geometrischer Gestaltungsformen, von denen die Geradrohrausführung bevorzugt wird. Die direkte Massestrommessung auch bei großen Nennweiten die geringe Messunsicherheit, der große Messbereich und sein Vordringen in das Gebiet der Gasmessung (vorerst Hochdruck) führen zur immer breiteren Akzeptanz dieser Technik.
Am auffälligsten ist jedoch die schnelle Verbreitung der Ultraschalldurch- flussmesstechnik. Die Fortschritte bei der Entwicklung von Ultraschall-Wandlern und der Einsatz moderner Schaltkreise und Methoden der analogen und digitalen Signalverarbeitung erschließen ihr auch das anspruchsvolle Gebiet der Großgasmessung. Dafür wurde in Deutschland 1996 der erste eichfähige Ultraschallgaszähler für den rechtsgeschäftlichen Verkehr zugelassen.
Die druckverlustfreie Messung, der bidirektionale Betrieb und ihre „Diagnose-Eigenschaften“ sind einzigartige Merkmale dieser Gaszähler. Da die Geräte üblicherweise mehrpfadig ausgeführt sind, führt ein Pfadausfall zu keinem Geräteausfall. Der Wandler kann nach einem entsprechenden Warnsignal sofort ausgetauscht werden – unter Druck und ohne Unterbrechung des Gastrans- ports. Es sollte in Zukunft auch möglich sein, die heute aus Sicherheitsgründen übliche Reihenschaltung von zwei unterschiedlich arbeitenden Gaszählern – z.B. Turbinenradzähler und Wirbelzähler – durch einen Ultraschallzähler zu ersetzen. Neuartige US-Wandler hinsichtlich Prinzip, Baugröße und Energie- verbrauch – wie das FLOWSIC 600 – verschieben die Einsatzbereiche z.B. zu kleineren Rohrdurchmessern, oder führen zum Einsatz in entlegenen Regionen mit autarker Energieversorgung über Solarpanel.
Unser Autor, Dr.-Ing. Heinz Gehlhaar, ist Experte für Großgasmessung und Mitglied des DVGW-TK (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfachs/ Technisches Komitee Gasmessung, Bonn). Er leitet Forschungsprojekte zur Großgasmessung bei der Gesellschaft für Wissens- und Technologietransfer der TU Dresden. (Tel.: 0351-463-34212; e-mail: gehlhaar@mal.mw.tu-dresden.de)
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