Vielseitige Technologie

Autor Tom Kemme Produktmanager, Magnetrol

Die meisten Durchflussmesser messen die Durchflussrate bei Betriebstemperatur und -druck und nicht – wie oft gewünscht – die Massedurchflussrate bei Standardtemperatur und -druck (STP). Für die Umrechnung in den Massedurchfluss ist die Messung von Betriebstemperatur und -druck sowie die Kenntnis der STP-Bedingungen erforderlich. Diese Berechnung kann außerhalb des Durchflussmessers erfolgen oder mithilfe eines multivariablen Messumformers.

Wenn im Zusammenhang mit der Instrumentierung über den Begriff Massedurchflussmessumformer gesprochen wird, ist in der Regel ein Coriolis-Durchflussmesser gemeint. Ähnlich wie bei der Coriolis-Technologie messen thermische Massedurchflussmessumformer eine Durchflussrate unter Standardbedingungen (SCFM oder Nm3/h), ohne dass hierfür externe Messungen oder zusätzliche Berechnungen erforderlich sind. Diese Technologie ist dabei nicht mehr und nicht weniger kompliziert als andere Durchflussmesstechniken. Thermische Massedurchflussmesser messen den Durchfluss anhand der Wärmeübertragung. Zu den wichtigsten Vorteilen einer Verwendung der Durchflussmesser gehören u. a. die direkte Massedurchflussmessung, hohe Empfindlichkeit bei niedrigen Durchflussraten und das Fehlen beweglicher Teile.

Die Installation ist der Schlüssel für eine möglichst präzise Funktion von Durchflussmessern. Bei thermischen Durchflussmessern können die Sensoren als Einbau- oder Messstreckenausführung ausgelegt sein. Bei Einbau-sonden wird sehr häufig eine Rohrverschraubung verwendet. Diese Verschraubung wird in eine Flanschkupplung oder in ein Threadolet außerhalb der Rohrleitung geschraubt und gestattet dem Benutzer, die Sonde festzuziehen, wenn die Spitze sich in der empfohlenen Eintauchtiefe befindet. Daher kann der Benutzer eine Sonde auswählen, die länger als erforderlich ist, wenn es dabei keine Probleme mit dem Spiel gibt. Die Rohrverschraubungen sind in der Regel aus Edelstahl gefertigt, der Klemmring kann aus Edelstahl oder PTFE bestehen. Der Vorteil von PTFE-Klemmringen besteht darin, dass sie nach dem Anziehen nicht auf der Sonde gestaucht werden, sodass die Sonde zu einem späteren Zeitpunkt neu positioniert oder verschoben werden kann.

Ein weiterer Vorteil von Einbausonden ist die Möglichkeit des „heißen Anzapfens“. Mit einer Auszieharmatur kann der Benutzer den Durchflussmesser unter Prozessbedingungen entfernen, ohne die Anlage herunterfahren zu müssen. Die Armatur kann zusätzlich mit einem Blowout-Schutz ausgerüstet sein, wenn Sicherheitsbedenken bestehen, dass die Sonde bei höheren Drücken ausgeworfen wird. Es ist ebenfalls wichtig, die Strömungsrichtung während der Installation zu kennen. Magnetrol kalibriert standardmäßig den Fluss von links nach rechts und gibt die Flussrichtung als Pfeil auf der Sonde an. Wenn die Installation der Sonde mit von links nach rechts verlaufendem Fluss für die Anzeige und Konfiguration nicht ideal ist, kann der Benutzer das Messumformergehäuse umdrehen, wozu die Feststellschraube an der Unterseite gelöst wird. Es gibt außerdem eine Anschlagschraube an der Rückseite, um ein Überdrehen zu verhindern. Der Kopf wird bis zu 270° gedreht und dann die Feststellschraube wieder angezogen. Das hintergrundbeleuchtete Display ist in 90°-Schritten drehbar und erleichtert so das Ablesen.

Thermische Durchflussmesser wie der TA2 verfügen über eine vordere und hintere Anschlusskammer. Die Verdrahtung erfolgt in der hinteren Kammer. Die TA2-Klemmen sind von der Platine getrennt und die Klemmenbezeichnungen sind deutlich gekennzeichnet. Eine Auswahl der Eingangsspannung ist nicht notwendig, da es zwei getrennte Klemmen für V(AC)- und V(DC)-Eingänge gibt, die zur Standardausführung aller Modelle gehören.

Alle thermischen Massedurchflussmessum-former müssen kalibriert werden, damit sie genau messen. Hierfür ist eine Fließbank erforderlich und es müssen mehrere Flussraten hinter dem Sensor im spezifischen Betriebsbereich gemessen werden. Standardmäßig misst Magnetrol mindestens zehn Datenpunkte aus dem Durchflussbereich des Anwenders. Häufig erhält der Benutzer 15 bis 30 Datenpunkte, die die Genauigkeit der Kurve erhöhen. In Abhängigkeit von den Anforderungen der Anwendung kann Magnetrol das Gerät mit dem gleichen Gas kalibrieren, das von ihm verwendet wird, oder eine Art von Äquivalenz/Korrelation-Kalibrierung einsetzen.

Beim TA2 erhält der Benutzer bei jeder tatsächlichen Gaskalibrierung außerdem eine zusätzliche Luftkalibrierung. So kann beispielsweise ein Gerät, das momentan für die Messung von Erdgas kalibriert ist, verschoben und in einer Luftleitung installiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Benutzer einen Äquivalenzmodus im Gerät aktivieren kann, um die Basisluftkurve auf andere Gase einzustellen. Ein thermischer Durchflussmesser wird nicht präzise messen, wenn er in einem Gas verwendet wird, für das er nicht kalibriert wurde oder für dessen Messung er nicht konfiguriert wurde.

Um den Durchflussmesser beim Feldeinsatz oder am Standort des Anwenders kalibrieren zu können, verfügt der TA2 über ein Kalibrierungsprüfverfahren, für das keine externen Geräte zum Ausführen der Tests benötigt werden. Es handelt sich hierbei nicht nur um eine Konfigurationsprüfung, sondern um einen echten Test der Wärmeübertragung.

Unter „Turndown-Rate“ eines Durchflussmessers versteht man das Verhältnis des maximalen Durchflusses dividiert durch den Mindestdurchfluss, bei dem das Gerät noch präzise arbeitet. Thermische Massedurchflussmesser weisen in der Regel eine standardmäßige Turndown-Rate von 100:1 auf, wobei höhere Turndown-Raten mit den bereits angesprochenen zusätzlichen Datenpunkten möglich sind. Dies übertrifft beispielsweise die Differenzialdruck-Technologien bei Weitem, für die eine Turndown-Rate von weniger als 10:1 angegeben ist. Wie in der Beispielkurve dargestellt, haben thermische Durchflussmesser eine hohe Empfindlichkeit über den gesamten Durchflussbereich, aber insbesondere bei niedrigen Durchflussraten. Die Leistungskurve stellt die Empfindlichkeit des Durchflussmessers im Verhältnis zur Wärmeübertragung dar. Die Wärmeübertragung erhöht sich mit der Durchflussrate.

Beim TA2 kann der Benutzer zwischen mehreren Strom-, Alarm- und Impulsausgängen auswählen. Zwei Stromausgänge ermöglichen es, die Durchflussrate und die Prozesstemperatur eines Messumformers zu messen. Bei den Kommunikationsprotokollen ist es sehr vorteilhaft, über Hart zu verfügen. Wird das Hart-Signal zusammen mit dem spezifischen Produkt-DTM (Device Type Manager) verwendet, kann der Benutzer die Konfiguration und Diagnose mit der Pactware-Software direkt am Laptop ausführen. Sowohl DTM als auch Pactware können auf der Magnetrol-Website heruntergeladen werden.

Halle 11.0, Stand C35

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