Trinkwasser, Waschwasser, Kühlwasser, Spülwasser – die Anwendungsmöglichkeiten des wertvollen Rohstoffs sind vielfältig. Und immer mehr spielt dabei auch in den Industriestaaten ein möglichst sparsamer Verbrauch eine wichtige Rolle. Speziell für die Messung von Wasser- und Abwassermengen wurde mit dem magnetisch-induktiven Durchflussmesser RXF ein Messsystem entwickelt, das die Anforderungen in diesen Bereichen ideal erfüllt.
Dipl.-Ing. Josef von Stackelberg
Am Anfang jeder Leckageerkennung steht die vollständige Erfassung aller Durchflüsse. Neben einem intakten Leitungsnetz erfordert dies eine genau und zuverlässig funktionierende Messtechnik. Ein Blick nach Japan zeigt, was getan werden muss, um Leckagen schnell zu erkennen und zu beheben. Das Land verfügt über ein modernes Leitungsnetz, allerdings führen häufige Erdbeben immer wieder zu Leckagen. Um das Leitungsnetz zu überwachen, werden magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte (MID) von Yokogawa verwendet. Diese Messmethode ist zuverlässig und genau, selbst bei stark schwankenden Durchflüssen.
Für hohe Anforderungen
Von einer Durchflussmessung wird heute mehr erwartet als nur eine ungefähre Mengenerfassung. Die magnetisch-induktive Messung von Durchflüssen bietet viele Vorteile, denn im Strom des Prozessmediums sind weder Einschnürungen noch Störkörper vorhanden, die eine exakte Messung beeinflussen könnten (Bild 1). Darüber hinaus ist der Sensor durch eine Auskleidung vor dem Prozessmedium und den eventuell darin enthaltenen korrosiven, aggressiven oder adhäsiven Substanzen geschützt. So erhält der Anwender mit den MID der Serie RXF sehr genaue Werte für den Wasserdurchfluss ab einer Leitfähigkeit von 5 µS/cm. Die maximale Abweichung beträgt ±0,5 % vom Messwert; in der Regel ist die Genauigkeit sogar deutlich besser. Die Reproduzierbarkeit der Messung liegt im Normalfall bei 0,05 % vom Messwert. Dies gilt für das gesamte Spektrum der Durchflüsse von 0 bis 28 000 m3/h und Nennweiten von DN 15 bis DN 1000. Auch die Materialien der medienberührenden Teile des RXF sind speziell auf den Einsatz im Wasser und Abwasser abgestimmt. Als Elektrodenmaterialien werden Edelstahl 316L/1.44404 und Hastelloy C276/2.4819 eingesetzt, Werkstoffe also, die in 98 % aller Anwendungsfälle benutzt werden können. Der Auskleidungswerkstoff Hartgummi erfüllt den Trinkwassertest der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW). Dabei wird der MID auf sein hygienisches Verhalten beim Einsatz in Wasser und auf sein mechanisches Verhalten überprüft. Bakterienresistenz, Elektrodenbefestigung sowie Ausführung und Verarbeitung des Auskleidungswerkstoffes sind also getestet und bestätigt.
Auch die kurzen, ungestörten Ein- und Auslaufstrecken des RXF liegen im Rahmen der Namur-Forderungen (Bild 2). Unter normalen Bedingungen reichen 5 D im Einlauf vollständig für eine exakte Messung aus, im Auslauf ist sogar 0 D zulässig; das bedeutet, dass keine ungestörte Auslaufstrecke notwendig ist. Nur unter Extrembedingungen, etwa bei Ventilen vor und hinter dem Messgerät, sollten 10 D im Einlauf und 2 D im Auslauf vorgesehen werden.
Die Temperaturen des Prozessmediums liegen bei Wasser normalerweise im zulässigen Bereich (bis 90 °C). In Anlagen zur Abwasserbehandlung befinden sich die Messstellen auch im Freien und sind den rauen Umweltbedingungen ausgesetzt. Durch seine Schutzart IP 67 und die zulässigen Umgebungstemperaturen von -40 bis 60 °C bei 95 % rF ist der RXF für den Außeneinsatz vorbereitet und benötigt nur eine leichte Einhausung gegen direkte Sonneneinstrahlung.
Vielseitige Auswerteelektronik
Die Auswerteelektronik bietet eine breite Funktionsvielfalt. Das Messsignal kann über einen 4…20-mA/Hart-Ausgang, über eine Foundation-Fieldbus-Schnittstelle oder einen Impuls-Ausgang zur Volumenzählung ausgegeben werden. In der lokalen Full-Dot-Matrix-LC-Anzeige wird, je nach Einstellung, der aktuelle oder der gesamte Durchfluss als Prozentwert oder in physikalischen Einheiten entweder numerisch oder grafisch dargestellt. Ebenfalls in der Anzeige erscheinen Alarmmeldungen mit einer Beschreibung der zu ergreifenden Maßnahmen im Klartext.
Die Parametrierung des Geräts erfolgt durch verschleißfreie und geschützte Infrarotschalter (Touch Through Glass) in Schutzart IP 67, ohne dass das Gehäuse geöffnet werden muss (Bild 3). Alle Geräteparameter sind bei Spannungsausfall gesichert, so dass keine Daten verloren gehen. Über zwei digitale Ausgänge lassen sich Alarme über Grenzwertverletzungen, Statusmeldungen, Meldungen über die Ergebnisse der Selbstdiagnose des Gerätes sowie über Elektrodenbelag oder ein unvollständig gefülltes Rohr an externe Geräte wie Rundumleuchten oder Hupen ausgeben. Über den Statuseingang kann ein übergeordnetes System den Messbereich umschalten oder alle Ausgänge auf 0 % setzen.
Selbstdiagnose im Gerät
Zur genauen und zuverlässigen Erfassung der Prozessgröße Durchfluss gehört aber mehr als ein genaues Messsystem. RFX stellt neben dem reinen Messwert auch dessen Status zur Verfügung, so dass der Bediener oder das Hostsystem erkennen kann, ob der Messwert gültig oder fehlerhaft ist. Diese Funktion ist nicht mit dem 4…20-mA-Signal zu erhalten, sie ist allerdings Standard bei modernen Kommunikationsprotokollen wie Hart und Brain oder Feldbussen wie dem Foundation Fieldbus. Weiterhin überprüft und meldet das moderne Messsystem seinen eigenen Zustand und den der Prozessumgebung, so dass ein Kurzschluss oder Kabelbruch ebenso erkannt wird wie ein Sensor mit Belag oder ein Leerrohr. Moderne Messgeräte wie das RXF stellen also Informationen zur Verfügung, die sich ohne eine leistungsfähige Elektronik in den Messumformern nicht realisieren lassen.
Wie genau muss es sein?
Dabei stellt sich die Frage: Braucht man eine so hohe Genauigkeit? In Zeiten von modernem Umweltmanagement und strengen Abwasservorschriften sind technisch höher stehende Lösungen erforderlich. Zwar kommen in einigen Anwendungen mit relativ großen Mengen, beispielsweise in Einlauf von Kläranlagen, auch Kanäle mit definierter Geometrie zum Einsatz. Hier wird die Durchflussmenge ohne großen Anspruch auf Genauigkeit aus der Füllhöhe im Kanal abgeleitet. Wo es allerdings genauer sein muss, etwa im Auslauf von Kläranlagen, bei der Trinkwasserversorgung oder in Industrieanlagen, sind einfache mechanische oder hydraulische Einrichtungen nicht mehr sinnvoll. In diesen Bereichen wird oft jeder Kubikmeter abgerechnet, es geht also um sehr viel Geld. Und es handelt sich in vielen Fällen nicht nur um eine einzelne Messung, sondern um Messungen von Einzel- und Gesamtmengen, die übereinstimmen müssen.
Zur Verbreitung des MID hat nicht nur seine Genauigkeit beigetragen, sondern auch die Preisentwicklung der vergangenen Jahre. In den letzten zehn Jahren ist der Preis für zuverlässige Geräte stark gefallen. Mit der RXF-Serie stellt Yokogawa ein Produkt auf den Markt, das speziell für den Wasser- und Abwasserbereich konzipiert ist. Die Sensoren sind auf wässrige Medien abgestimmt. Das macht die RXF-Serie besonders zuverlässig und günstig.
cav 400
Mehr zu Feldinstrumenten
Messprinzip magnetisch-induktiver Durchflussmesser
Messweb
Unsere Whitepaper-Empfehlung
Wasserstoff gilt als Schlüssel für die Dekarbonisierung der Chemieindustrie. Doch die Nutzung des vermeintlichen Hoffnungsträgers Hydrogen birgt auch Gefahren und stellt die Branche vor neue Herausforderungen, die das gratis Whitepaper „H2 wie Hoffnungsträger?“ näher für Sie…
Teilen:
