Was es bei der Kalibrierung zu beachten gilt

Bereits die Auswahl des richtigen Durchflussmessers für die gefragte Anwendung stellt mitunter den Anwender vor eine Herausforderung. Aufgrund der Vielzahl an heute marktüblichen Messprinzipien ist das Produktangebot dementsprechend groß. Ebenso gilt es, bei der Rekalibrierung der eingesetzten Messgeräte diverses zu beachten. Da stellt sich nicht nur die Frage, ob man das Gerät vor Ort kalibrieren kann ohne es auszubauen, oder ob es in ein Kalibrierlabor eingeschickt werden muss. Außerdem muss ebenfalls betrachtet werden, wie diese Kalibrierung beauftragt werden soll, d. h. welche Anforderungen an das entsprechende Kalibrierlabor oder die interne Kalibrierabteilung zu stellen sind.

Wird das Durchflussmessgerät in einem externen Kalibrierlabor kalibriert, lässt sich die Entscheidung welche Art der Kalibrierung durchgeführt werden soll, nicht treffen ohne erneut das physikalische Messprinzip des Durchflussmessers ausreichend zu berücksichtigen. Es ist zu klären, ob das eingesetzte Prüfmittel Abhängigkeiten in Bezug auf Kalibriermedium, Viskosität, Temperatur und/oder Druck aufweist. Entsprechend ist dies dem Kalibrierlabor anzugeben, um ein kalibriertes Durchflussmessgerät zurückzuerhalten, das den Einsatz- bzw. Arbeitsbereich widerspiegelt. Als Beispiel hierfür mag im Bereich einer Flüssigkeitskalibrierung die Durchflussturbine dienen, die technisch bedingt eine hohe Abhängigkeit von der Viskosität des verwendeten Mediums aufweist. So hat es keinen Nutzen, eine Kalibrierung mit Wasser durchführen zu lassen, wenn die Messturbine eigentlich mit einem Öl (Viskosität: z. B. 20 mm2/s) betrieben wird. Die erhobenen Kalibrierdaten wären nicht verwertbar.

Im Bereich der Gaskalibrierungen weisen z. B. Schwebekörperdurchflussmesser eine hohe Abhängigkeit von der Gasart, der Gastemperatur und dem Gasdruck auf. Ferner gilt hier, dass die Betriebsbedingungen des Prüfmittels dem Kalibrierlabor bekannt sein müssen, um am Ende eine Kalibrierung zu erzielen, die eine hinlängliche Aussagekraft über die Genauigkeit des Messgeräts liefert.

Ebenfalls zu beachten ist die Thematik des Ausgangssignals am Kalibriergegenstand. Häufig verfügen die Durchflussmesser über mehrere Optionen, wie der aktuelle Durchflusswert ausgegeben werden kann. So kann der Durchflussmesser beispielsweise über eine Anzeige verfügen und gleichzeitig ein analoges, z. B. 4…20 mA-Ausgangssignal liefern. Es ist relativ unwahrscheinlich, dass in solchen Fällen beide Darstellungsformen des aktuellen Durchflusses die identischen Werte herausgeben. Infolgedessen ist zu definieren, welcher der beiden Werte im Kalibrierprotokoll dargestellt wird und auf welchen der beiden Werte sich die Angaben zur Messabweichung beziehen sollen.

Ein weiteres wichtiges Kriterium für eine adäquate Kalibrierung besteht in der Festlegung der zulässigen Messabweichung. Die Hersteller von Durchflussmessern stehen in einem hohen Wettbewerb zueinander. Als Verkaufsargument wird oft die hohe Genauigkeit des Durchflussmessers genannt. Käufer nehmen diese kleiner werdenden Genauigkeitsangaben gerne an, ohne sich dabei bewusst zu machen, dass diese Angaben das Messgerät immer mehr an seine technischen und physikalischen Limits herantreiben. Damit driften auch Durchflussmesser bei einer Rekalibrierung immer häufiger aus der originär angegebenen Spezifikation heraus – teure Justagen sind regelmäßig die Konsequenz. Es ist daher sinnvoll, dass sich jeder Anwender über die Notwendigkeit der benötigten Messgenauigkeit in seiner Anlage Gedanken macht. Nur weil ein Messgerät laut Datenblatt eine Messgenauigkeit von ±0,05 % hat, kann es trotzdem der Fall sein, dass für die vorgenommene Messung in der Anlage eine Messgenauigkeit von ±0,5 % ausreichend ist. Dann würde es aber auch genügen, bei der Rekalibrierung eine Toleranz von ±0,15 % als Grenzwert anzugeben, bis zu dem keine Justage notwendig ist. Dies spart sicher auf Dauer Kosten, bedeutet aber gleichzeitig, dass sich der Prüfmittelverantwortliche mit jedem eingesetzten Durchflussmesser und dessen zulässigen Grenzwerten auseinandersetzen muss.

Der Gedanke, den Durchflussmesser nicht mehr ausbauen zu müssen, sondern ihn stationär an der Anlage kalibrieren zu können ist auf den ersten Blick sehr vielversprechend. In einigen Branchen, z. B. in Raffinerien, wird das seit langem so praktiziert. Nichtsdestotrotz sind zwei grundlegende Themen zu beachten: die Messunsicherheiten bei einer Vor-Ort-Kalibrierung sind tendenziell höher als bei einer Laborkalibrierung und die Anlage ist unter Umständen nicht darauf gerüstet eine Vor-Ort Kalibrierung durchzuführen.

Eine Durchflusskalibrierung ist eine Vergleichsmessung. Was auch immer die Referenz sein mag (Prover, Waage oder Referenzdurchflussmesser), man erhält einen Durchflusswert vom Referenzgerät und vergleicht ihn mit dem Kalibriergegenstand. Dies bedeutet, dass, wenn der zu kalibrierende Durchflussmesser nicht aus der Anlage ausgebaut werden kann oder soll, die Referenz in die Anlage eingebaut werden muss. Dazu wiederum muss die Anlage entsprechend ausgestattet sein. Hierfür genügen meist schon einfache Ventile, um Einspeisestellen zu schaffen, die es ermöglichen, das Referenzgerät in Reihe zu dem zu kalibrierenden Durchflussmesser zu setzen. Alternativ bieten sich an einfachen Messstellen auch Clamp-On-Verfahren an, die Vergleichsmessungen ermöglichen.

Zusammenfassend stellt man fest, dass zu dem Thema der Rekalibrierung von Durchflussmessern Know-how gefragt ist, um die Kalibrierung richtig einzusteuern. Kompetente Kalibrierlabore unterstützen im Vorfeld bei der richtigen und kostenschonenden Wahl. Testo Industrial Services beispielsweise betreibt ein Labor für herstellerunabhängige Durchflusskalibrierung und ist eine durch die DAkkS (nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005) akkreditierte Konformitätsbewertungsstelle. Am Standort in Dachau werden auf über 950 m² Laborfläche Durchflussmessgeräte für Gase und Flüssigkeiten hochgenau kalibriert. Die Messbereiche erstrecken sich für die Kalibrierung von Gasen von 1 ml/min bis 18 000 l/min (DAkkS: bis 2000 l/min) und für die Kalibrierung von Flüssigkeiten von 0,8 ml/min bis ca. 1200 l/min. Die Kalibrierbereiche sind dabei abhängig von der Geräteart.

Die Kalibrierung von Gasen wird mit zwei Prüfständen (Prüfstand LFE und Prüfstand kritische Düsen) durchgeführt, wobei Messunsicherheiten ab 0,22 % v. Messwert erreicht werden. Die Kalibrierung von Flüssigkeiten erfolgt an vier unterschiedlichen Flüssigkeitskalibratoren, mit Messunsicherheiten ab 0,05 % v. Messwert. Die Besonderheit des Kalibrierlabors liegt darin, dass die Kalibrierung unterschiedlicher Viskositäten möglich ist, sodass mit verschiedenen Medien gemessen werden kann.

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Fachexperte Durchfluss u. Standortleiter Kalibrierlabor Dachau, Testo Industrial Services