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Den Durchfluss messen und Prozessparameter ermitteln

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mithilfe von Ultraschall erfassen die Module SQ-FM3 den Durchfluss und können außerdem charakteristische Medieneigenschaften treffen.

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Durchfluss messen: Die Baureihe SQ-FM3 von SonoQ misst per Ultraschall den Durchfluss und es lassen sich Rückschlüsse auf die charakteristischen Medieneigenschaften treffen.
Durchfluss messen: Die Baureihe SQ-FM3 von SonoQ misst per Ultraschall den Durchfluss und es lassen sich Rückschlüsse auf die charakteristischen Medieneigenschaften treffen.
(Bild: SonoQ / Yannick Ziermann)

Die integrierenden Durchflussmodule der Baureihe SQ-FM3 von SonoQ ermöglichen jetzt den Zugriff auf die speziellen diagnostischen Fähigkeiten der Ultraschalltechnik. Mit den Modulen lässt sich präzise der Durchfluss messen und zudem eine Aussage über die charakteristischen Medieneigenschaften treffen.

Über die Medieneigenschaften können wichtige Prozessparameter ermittelt werden. Dies können etwa die Temperatur des Mediums oder Veränderungen seiner Beschaffenheit sein.

Schallgeschwindigkeit: Die Schallgeschwindigkeit ist ein starker Indikator, um Flüssigkeiten zu identifizieren oder zu kontrollieren, da sie hauptsächlich von der Kompressibilität und Dichte des Fluids, aber auch von der Temperatur abhängt. Sind viele kleine Luftblasen im Medium, wird der gemessene Wert auf Grund der Streuung in der Regel abnehmen.

Fluid-Temperatur: Die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Temperatur ist in wässrigen Flüssigkeiten in den meisten Fällen sehr ähnlich wie die in reinem Wasser. Die bekannte Abhängigkeit kann man, ohne Zuhilfenahme eines zusätzlichen Thermosensors, für eine Abschätzung der Temperatur des Fluids in einem begrenzten Temperaturbereich ausnutzen.

Strömungsrichtung: Die Amplitude der empfangenen Ultraschallsignale variiert je nachdem, ob mit oder entgegen der Strömungsrichtung gemessen wird. Sind diese beiden Werte sehr unterschiedlich, so deutet das in der Regel auf einen hohen Durchfluss hin. Nehmen diese Werte bei ansonsten stationären Bedingungen ab, liegt möglicherweise ein Defekt, eine Alterung im System oder eine Verschmutzung vor. Wenn sich die Viskosität der Flüssigkeit ändert, werden die Werte höchstwahrscheinlich ebenfalls abnehmen. Auch Luftblasen können auf Grund der Streuung darauf einen Einfluss haben.

Minimale Durchflüsse: Bei Durchflussraten <0,3 l/min nimmt die Messgenauigkeit stark ab. Aus diesem Grund lässt sich ein Schwellwert definieren, unterhalb dessen alle Messwerte vom System auf null gesetzt werden. Setzt man diese Schwelle jedoch bewusst auf null herab, so kann man durchaus auch kleinste, aber von null verschiedene, Durchflüsse detektieren. Durch Hinzunahme anderer Parameter wie Schallgeschwindigkeit, Signalstärke in Abhängigkeit der Strömungsrichtung oder Fehlerstatus sind Aussagen zur Leckage-, Leerrohr- oder auch Blasenerkennung möglich. Dabei ist die Leerrohrerkennung besonders hilfreich – nicht nur für die Zustandskontrolle, sondern auch um eindeutige Startbedingungen zu definieren.

Die SQ-FM3-Serie ist in den Bauformen DN10, DN15 und DN20 erhältlich und wird ohne bewegliche Teile aufgebaut. Sie ist langzeitstabil und selbstüberwachend und reagiert auch auf schnelle oder pulsierende Strömungsänderungen. Der kompakte und digitale Aufbau ermöglicht die kostengünstige Integration auch bei kleinen und mittleren Stückzahlen, wobei die diagnostischen Funktionen einen Mehrwert für die Prozessüberwachung bieten. Anwendung finden diese Sensoren unter anderem in Kühl-, Solar- oder Heizanlagen.

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