Der Ultraschall-Kompaktgaszähler Flowsic 600 eignet sich je nach Ausstattung für die Steuerung und Regelung, die innerbetriebliche Abrechnung oder für eichpflichtige Messungen. Das Gerät berücksichtigt die Anforderungen an den Explosionsschutz und stellt die gebräuchlichsten Ausgangssignale zur Verfügung. Der Ultraschalldurchflussmesser arbeitet mit mehreren Messpfaden und ermöglicht so ein sehr genaues Messergebnis.
Das von der Durchflussmessung von Flüssigkeiten bekannte Laufzeit-Differenz-Verfahren kommt auch bei Gaszählern zum Einsatz. Die Ultraschallwandler sind paarweise in so genannten Messpfaden angeordnet. Die zu einem Pfad gehörenden Wandler arbeiten abwechselnd als Sender und Empfänger. Die in Richtung des Gasflusses gesendeten Signale werden beschleunigt, die in der Gegenrichtung gebremst. Aus der Laufzeitdifferenz lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit und damit der Volumenstrom unter Betriebsbedingungen ermitteln. Das Ergebnis ist dabei unabhängig von Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung. Zusätzlich liefert der Flowsic 600 die Schallgeschwindigkeit des Gases. Diese kann zur Überwachung der Gaszusammensetzung oder für Selbstdiagnosezwecke genutzt werden.
Mehrpfadmessung
Aufgrund der kurzen Schallimpulse stellt das Verfahren höchste Anforderungen an die verwendete Elektronik. Der digitale Signalprozessor arbeitet bei der Laufzeitbestimmung mit einer Genauigkeit im Nanosekunden-Bereich. Es werden bis zu 100 Einzelmessungen pro Sekunde ausgeführt. Jedes einzelne Signal wird nach drei unabhängigen Kriterien bewertet und erst dann zum Gesamtergebnis verrechnet. Dabei können bis zu 95 % der Signale unbrauchbar sein, ohne die Genauigkeit des Zählers zu beeinflussen.
Bestmögliche Ergebnisse kann die Ultraschalltechnik allerdings erst dann erzielen, wenn mehrere Messpfade in einem Zähler angeordnet sind. Mit einem Mehrpfad-Ultraschalldurchflussmesser gelingt es, den durch das Strömungsprofil verursachten Fehler so klein wie möglich zu halten. Die beim Flowsic 600 gewählte Anordnung der Pfade in einer Ebene kompensiert eine häufig anzutreffende Profilstörung, den durch einen Raumkrümmer verursachten Drall.
Bei der Auslegung wurde bewusst auf Reflexionen innerhalb des Messaufnehmers verzichtet. Dadurch ergeben sich einige wichtige Vorteile:
- Ablagerungen an der Rohrwandung beeinflussen nicht die Messgenauigkeit
- die vereinfachte mechanische Bearbeitung reduziert die Herstellungskosten
- durch die kurzen Pfadlängen kann die eingesetzte elektrische Energie reduziert werden, die Ultraschallwandler können in eigensicheren ([ia]) Stromkreisen betrieben werden, die gesamte Leistungsaufnahme des Flowsic 600 liegt bei <1 W
- das Flowsic 600 kann auch in Medien mit sehr niedriger Dichte (H2) und hoher akustischer Dämpfung (CO2) arbeiten
Die Konstruktion des Messaufnehmers erlaubt es, die Anzahl der Messpfade und damit die Genauigkeit auf die jeweiligen Anforderungen zu skalieren. Zum Beispiel zwei Pfade für die Messung im Prozess, vier Pfade für die Bestimmung von Durchflüssen mit höchster Genauigkeit für innerbetriebliche Abrechnungen oder Messstellen, für die eichfähige Durchflussmesser vorgeschrieben sind. Aber nicht nur die Genauigkeit steigt mit der Anzahl der Pfade. Die Redundanz der Messpfade wirkt sich deutlich auf die Betriebssicherheit der Zähler aus. Bei Mehrpfadgeräten kann der Ausfall eines Pfades kompensiert werden, ohne dass sich signifikante Auswirkungen auf das Endergebnis zeigen. Natürlich lässt der Flowsic 600 den Anwender dabei niemals über seinen Betriebszustand im Unklaren. Sobald ein Messpfad unplausible Ergebnisse liefert, signalisiert das Gerät diesen Zustand nach außen.
Der Sprung zu kleineren Nennweiten kann allerdings erst dann gelingen, wenn sehr kleine Ultraschallwandler zur Verfügung stehen. Mit der kleinsten Ausführung dieser Sensoren, die nur noch einen Durchmesser von 8 mm hat, können DN-80-Geräte mit vier Messpfaden ausgerüstet werden. Als Sonderbauform sind sogar Nennweiten bis DN 50 abgedeckt.
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