Durchfluss von Gasen digital messen

Heißfilmanemometer in analoger Technik für die Massendurchflussmessung von Gasen haben sich aufgrund ihres großen Messbereichs, der hohen Messgenauigkeit und des geringen Druckverlusts seit vielen Jahren im industriellen Einsatz bewährt. Das Messprinzip beruht auf der Abkühlung eines beheizten Messfühlers durch den Gasstrom. Ein zweiter Messfühler ohne Beheizung nimmt die Temperatur des Gases an und dient in einer Brückenschaltung als Bezugsgröße zur Regelung einer konstanten Temperaturdifferenz zwischen den Messfühlern. Da die Wärmeabfuhr nur von Art und Anzahl der auftreffenden Gasmoleküle abhängt, ergibt sich ein direkter Zusammenhang zwischen geregelter Heizleistung und Gasmassenstrom ohne zusätzliche Druck- und Temperaturkompensation. Mit der Normdichte des Gases errechnet sich unmittelbar der Norm-Volumenstrom.

Im Sensyflow iG wird die Brückenschaltung jetzt durch eine digitale Messwertgewinnung ersetzt. Statt einem, stehen damit nun vier Primärsignale zur Verfügung, darunter auch die Gastemperatur als separate Größe. Die Temperatur des beheizten Fühlers wird durch einen separaten Messwiderstand erfasst. Beide Fühler sind auf einem Keramikelement untergebracht, so dass sich die äußere Bauform nicht von Geräten der bewährten Sensyflow VT-Serie unterscheidet.

Die digitale Signalverarbeitung in Verbindung mit einem deutlich verbesserten Signal-/Rauschverhältnis ermöglicht eine Erweiterung des Messbereichs auf 1:150 bei unverändert kurzer Ansprechzeit von nur 0,5 s. Die Sensorregelung und Signalaufbereitung kann jetzt optimal an den Prozess angepasst werden. Hierdurch wird eine verbesserte Messdynamik, auch bei wechselnden Betriebsbedingungen erreicht. Mit Hilfe der Gastemperaturmessung wird eine Leistungsbegrenzung und elektronische Übertemperaturabschaltung des Fühlers realisiert. Beides führt zu einer deutlichen Standzeitverbesserung im Hochtemperaturbetrieb. Eine vorbeugende Instandhaltung wird durch Speicherung von Betriebszeiten, Temperaturspitzen und Belastungen im System ermöglicht. Direkte Folge sind Kosteneinsparungen durch Vermeidung von Geräteausfällen und Anlagenstillständen.

In der Kompaktversion bilden Messumformer und Auswerteelektronik eine Einheit. Die Remote-Version mit getrenntem Gehäuse für die Elektronik bietet sich bei schlecht zugänglichen Messstellen oder heißen Rohrleitungen an. Für die Anzeige von Durchfluss, Summenzählerwert und Gastemperatur steht ein optionales Grafikdisplay zur Verfügung, an dem auch eine Bedienung vor Ort mit Magnetstifttechnik vorgesehen ist. Vier Dialogsprachen sind dazu anwählbar. Für verschiedene Gase und Rohrdurchmesser können bis zu vier Kennlinien abgespeichert werden. Neben Alarm- und Grenzwertfunktionen sind umfangreiche Diagnose- und Simulationsmöglichkeiten, mit denen z. B. die Übertragungsqualität zum Leitsystem überprüft werden kann, integriert. Ein Betriebsstundenzähler erleichtert die vorbeugende Instandhaltung.

Für die Signalübertragung sind zwei Varianten erhältlich: Profibus-DPV1 oder konventionell über 4…20-mA-Analogsignal/Hart. Für beide Ausführungen stehen komfortable Parametriertools zur Verfügung.

Einsetzbar ist das System ab Nennweite 25. Nach oben sind keine Begrenzungen vorhanden, z. B. kann in Lüftungskanälen mit mehreren 1000 mm Durchmessern oder auch Leitungen mit nicht-runden Querschnitten gemessen werden. Für den definierten und reproduzierbaren Einbau des Fühlers stehen verschiedene Rohrbauteile und Aufschweißadapter zur Verfügung.

Anwendungen finden sich in allen Bereichen der Prozessindustrie, in denen Gasmengen schnell und genau gemessen werden müssen. Durch die direkte Massendurchflussmessung lassen sich bei chemischen Reaktionen Gasmengen stöchiometrisch richtig darstellen. Zu den typischen Bereichen gehören: Gasmengenmessungen in Chemie und Verfahrenstechnik, Druckluftbilanzierung, Gasbrennersteuerungen, Faulgas- und Belebungsluftregelung in Kläranlagen, Gasmessungen an Luftzerlegern und Wasserstoffmessungen im Prozess.