Für Härtefälle geeignet

Thomas Nieswandt

In komplexen Anlagen oder Maschinen treten – z. B. durch die Eigenfrequenz der Anlage – im Rohrleitungssystem starke Vibrationen auf. Beim Einsatz von mechanischen Druckmessgeräten wirken sich diese von außen erzeugten Vibrationen störend, mitunter auch zerstörend, auf den Messprozess aus. Durch geeignete Maßnahmen muss einer dynamischen Belastung der mechanischen Bauteile innerhalb des Messgerätes vorgebeugt werden. Erste Wahl sollte hier eine Flüssigkeitsfüllung im Druckmessgerät sein. Sie dämpft die Bewegung der mechanischen Komponenten – vor allem Zeigerwerk und Zeiger – und wirkt der Vibration von außen entgegen. Als weitere Maßnahme eignet sich der Anbau des Druckmessgerätes über eine Kapillarleitung. Diese flexible Leitung verhindert das Übertragen der Vibrationen auf das Druckmessgerät. Voraussetzung ist jedoch eine Entkoppelung von Druckmessgerät und Anlage. Beispielsweise kann das Messgerät an einer Wand befestigt werden.

Ein weiteres Problem, das zu Belastungen des Messsystems führt, sind dynamische Lastwechsel. Sie entstehen zum Beispiel durch Druckstöße einer Pumpe, die sich auf das zu messende Medium auswirken. Solche Druckstöße werden als große Zeigerschwankungen sichtbar und verringern die Lebensdauer des elastischen Messgliedes. Sie lassen sich jedoch mit einer Drossel dämpfen, die den Druckeingangskanal verengt. Oder man baut eine Drosselvorrichtung an das Druckmessgerät an. Darüber hinaus ist auch hier eine Flüssigkeitsfüllung des Druckmessgerätes vorzusehen. Sie dient als Schmiermittel zwischen den bewegten Teilen des Druckmessgerätes und dämpft gleichzeitig die durch das pulsierende Medium verursachte Auslenkung der Rohrfeder.

Überdruck-Situationen treten auf, wenn über ein und dieselbe Rohrleitung mehrere Prozesse mit unterschiedlichen Medien gefahren oder wenn in einem Prozess verschiedene Gase nacheinander benötigt werden. Vor dem Wechsel des Mediums muss eine Reinigung erfolgen, die in der Regel mit einem wesentlich höheren Druck als dem üblichen Prozessdruck ausgeführt wird. Zum Schutz der Druckmessgeräte gegen diesen Überdruck gibt es mehrere Möglichkeiten. Einmal kann man mit der Wahl des Messprinzips einem erhöhten Prozessdruck schon im Vorfeld begegnen. Plattenfederdruckmessgeräte mit speziellem Membranbett halten beispielsweise einem mehrfachen Überdruck stand. Auch Druckmessgeräte mit Rohrfeder können technisch für eine Oberlast ausgelegt werden. Dabei wird im Druckmessgerät eine Sperre eingebaut, die eine weitere Streckung der Rohrfeder verhindert. Zum anderen sichert die Verwendung einer Überlastschutz-Vorrichtung die Messstelle gegen Überdruck. Das Druckmessgerät wird durch eine zusätzliche Armatur geschützt, wobei eine bedarfsgerechte Einstellung des Überdruckes möglich ist: Steigt der Prozessdruck in der Rohrleitung über den eingegebenen Wert, schließt die Armatur selbstständig und schützt somit das angebaute Druckmessgerät. Fällt der Druck in der Rohrleitung unter einen bestimmten Wert, öffnet die Überlastschutzvorrichtung, und das Druckmessgerät zeigt den anstehenden Druck der Rohrleitung an. Die Nutzung eines Absperrventils ist eine dritte Alternative: Bei Bedarf wird das Ventil manuell geschlossen. Nach dem Schließen kann die Rohrleitung einen höheren Druck erfahren, ohne dass das Druckmessgerät beschädigt wird.

Ein wichtiger Entscheidungsfaktor für die Auswahl geeigneter Druckmessgeräte ist die Temperatur, sowohl die Messstofftemperatur als auch die Umgebungstemperatur. Diese legen die zu verwendenden Materialien des Messsystems fest. Handelt es sich um Temperaturen von mehr als 60 °C, empfiehlt es sich, ein Messsystem aus Chrom-Nickel-Stahl zu verwenden. Solche Systeme sind deutlich temperaturbeständiger als Messsysteme, die aus einer Kupferlegierung bestehen. Die Temperatur gibt auch die Verbindungstechnik des Messelementes mit dem Prozessanschluss vor. Während beim Messsystem aus Kupferlegierung die Komponenten miteinander verlötet werden, sind die Messsysteme aus Chrom-Nickel-Stahl unter Schutzgas verschweißt. Letzteres erlaubt eine höhere Temperatur von Umgebung und Messstoff.

Werden bei Chrom-Nickel-Stahl-Messsystemen Temperaturen jenseits von 200 °C erreicht, sind Maßnahmen zur Kühlung des Mediums erforderlich. Hier empfiehlt sich die Verwendung eines Wassersackrohres. Dieses wird direkt an das Druckmessgerät angebaut und dient als Kühlstrecke. Das Kondensat, das sich in dem Wassersackrohr bildet, verhindert außerdem, dass der heiße Messstoff das Druckmessgerät bei der ersten Druckbeaufschlagung erreicht. Für Temperaturen unter 0 °C empfiehlt sich die Verwendung von Druckmessgeräten mit Flüssigkeitsfüllung. Dadurch wird eine Vereisung der beweglichen Bauteile, z.B. der Verzahnung des Messwerkes, vermieden.

Spezielle Anforderungen an die verwendeten Druckmessgeräte bestehen auch, wenn diese in einer explosionsgefährdeten Umgebung eingesetzt werden. Hierfür gilt die Atex-Produktrichtlinie 94/9/EG. Diese Vorschrift ist sowohl für Druckmessgeräte mit elektrischen Zusatzeinrichtungen als auch für rein mechanische Manometer gültig. Bei Letzteren ist z.B. die statische Aufladung der Gehäuseoberfläche zu betrachten. Die Atex-Richtlinie dient vornehmlich dem Schutz von Personen, die in explosionsgefährdeten Bereichen arbeiten. Der Hersteller von Druckmessgeräten muss sicherstellen, dass seine Produkte keine potenziellen Zündquellen enthalten. Voraussetzung dafür sind verschiedene technische Maßnahmen. Für den Anbau von Druckmessgeräten beispielsweise an die Zone 0 wird eine durchschlagsichere Flammensperre in den Druckkanal eingeschweißt. Sie verhindert bei einem gewaltsamen Abriss des Druckmessgerätes oberhalb des Gewindezapfens, dass ein Zündfunke in den explosionsgefährdeten Bereich eindringen kann.

Handelt es sich beim zu messenden Medium um eine korrosive Substanz, ist dies bei den Bauteilen, die von ihr umspült werden, zu berücksichtigen. Je nach Druckmessgerät stehen korrosionsbeständige Werkstoffe, wie Chrom-Nickel-Stahl und Monel (NiCu-Legierung) für Rohrfederdruckmessgeräte, aber auch Hastelloy, Tantal und PTFE bei Plattenfederdruckmessgeräten zur Verfügung. Bei korrosiver Umgebung empfiehlt sich eine korrosionsbeständige Lackierung aus PTFE oder Epoxidharz.

Besondere Vorschriften sind zu beachten, wenn Druckmessgeräte für Gase wie Acetylen oder Sauerstoff verwendet werden sollen. Schon bei einem geringen Druck können sich auch kleinste Mengen an vorhandenen Ölen und Fetten im Druckmessgerät in Verbindung mit reinem Sauerstoff entzünden. Solchen Verschmutzungen muss daher wirksam vorgebeugt werden – sowohl bei der Montage der Druckmessgeräte als auch während des gesamten Produktionsprozesses. Alle relevanten Bauteile werden beispielsweise speziellen Reinigungsprozeduren unterworfen. Bei Acetylen wird der Druckeingangskanal mit einer Drossel verengt, um bei einer Beschädigung des Messgerätes die ausströmende Gasmenge zu minimieren.

cav 404

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