Magnetisch-induktiver Durchflussmesser

Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ist das Gerät, das eine schmutzige Flüssigkeit richtig misst. Im Messrohr ist nichts außer der Flüssigkeit selbst, nichts behindert also die Strömung und nichts fängt Fasern, Grieß oder Feststoffe; das Gerät liest eine Spannung, die über dem strömenden Medium entsteht, und nicht die Stellung eines bewegten Teils. Deshalb sind Abwasser, Schlamm, Papierstoff und Chemiedosierleitungen seine natürlichen Aufgaben, und deshalb hält es seine Genauigkeit auf Strömen, die andere Typen zusetzen oder verstopfen würden.

Dieser Aufbau hat jedoch eine Voraussetzung. Die Flüssigkeit muss leiten, und das Rohr muss voll stehen. Wo eines von beiden fehlt, hilft keine noch so gute Gerätequalität, und die Antwort ist eine andere Technologie und kein besseres Gerät.

Was das Gerät leistet und was es braucht

Der Messabschnitt ist ein ausgekleidetes Rohrstück mit Spulen darum und zwei Elektroden, die durch die Auskleidung hindurch in Kontakt mit der Flüssigkeit stehen. Die Spulen erzeugen ein Magnetfeld über der Nennweite; die strömende leitfähige Flüssigkeit erzeugt über diesem Feld eine kleine Spannung; die Elektroden nehmen die Spannung auf. Da die Spannung bei gegebener Nennweite und gegebenem Feld proportional zur Geschwindigkeit ist, wandelt das Gerät sie in ein Volumen je Zeiteinheit um.

Daraus folgen unmittelbar zwei Konsequenzen. Eine Flüssigkeit unterhalb der Leitfähigkeit, die der Sensor braucht, kann kein brauchbares Signal erzeugen, weshalb deionisiertes Wasser, reine Lösungsmittel und die meisten Kohlenwasserstoffprodukte außerhalb des Anwendungsbereichs liegen und nicht bloß schwierig sind - und weshalb dieses Gerät mit Varianten für niedrige Leitfähigkeit angeboten wird, mit ≥2 µS/cm für Kühlkreisläufe und ≥5 µS/cm für Schlamm, wenn die Standardschwelle von ≥50 µS/cm für die Aufgabe zu hoch ist. Und der elektromagnetische Kreis schließt das Rohr und die Erde ein, die vom Material beschriebene Erdungselektrode ist daher Teil der Messung und keine Installationsnettigkeit: Ein Gerät ohne solide Erdreferenz hat eine driftende Null, und keine Kalibrierung korrigiert das.

Auskleidung und Elektrode wählen

Diese beiden Teile entscheiden über die Medienverträglichkeit des gesamten Geräts, und sie werden am besten als Paar festgelegt. Die Auskleidung verhindert, dass das induzierte Signal über den Metallkörper kurzgeschlossen wird, und sie ist zugleich die Oberfläche, die das Medium über die Lebensdauer des Geräts berührt. Die Elektrode ist der eine Punkt, an dem ein Metall bewusst mit der Flüssigkeit in Kontakt steht.

Zwei verschiedene Ausfallarten sind zugleich zu beantworten. Der chemische Angriff entscheidet die Familie: ein Fluorpolymer für aggressive Säuren und Laugen, ein Gummi für Wasser und schwach aggressiven Betrieb. Die Abrasion entscheidet innerhalb der Familie: Ein abrasiver Schlamm scheuert ein Fluorpolymer in einem Tempo durch, das kein chemisches Argument vorhersieht, und das Material bietet aus genau diesem Grund Gummi-Auskleidungen an. Die Temperatur grenzt die Wahl dann erneut ein, denn jede Auskleidung trägt ihre eigene Mediumsgrenze, und das Material nennt diese einzeln statt als eine Gerätezahl - die Auskleidung und nicht das Gerät legt damit die Höchsttemperatur eines Auftrags fest.

Das Material führt für beide eine eigene Auswahltabelle, in der das Korrosionsverhalten jedes Elektrodenwerkstoffs gegen die erwartete Säure, Lauge oder Salz beschrieben ist. Da die beiden Tabellen getrennt sind, ist die Kombination für das konkrete Medium zu bestätigen, statt sie aus zwei für sich vernünftigen Einzelwahlen zusammenzusetzen.

Das Gerät ablesen und die Daten herausführen

Das Gerät zeigt Momentandurchfluss und Summe gemeinsam auf einer integrierten Anzeige, ein am Gerät abgelesener Wert trägt also die Schichtsumme mit sich. Für alles über das lokale Ablesen hinaus beschreibt das Material ein optionales Funkmodul statt eines verdrahteten Ausgangs: Das Gerät meldet an eine Cloud-Plattform über eine Schmalbandverbindung, ein Mobilfunk-Datenendgerät oder ein Edge-Gateway, mit Mehrgeräteüberwachung und Datenexport.

Das ist als Umfangsfrage und nicht als Merkmal zu vermerken. Ein verdrahteter Ausgang ist das, was eine Anlagensteuerung normalerweise erwartet, und das Material nennt keinen, die Schnittstelle ist daher in der Anfrage zu klären und nicht aus dem Vorhandensein einer Anzeige abzuleiten.

Installation

Das Material gibt eine gerade Strecke von 10 Rohrdurchmessern stromaufwärts und 5 stromabwärts an, und die Gründe sind dieselben wie bei jedem geschwindigkeitsbasierten Gerät: Das Profil an den Elektroden ist Teil der Messung. Es nennt außerdem die Einbaulagen, die das Rohr voll und luftfrei halten - am aufsteigenden Abschnitt einer Leitung oder am unteren Teil einer waagerechten Strecke, nie am höchsten Punkt der Leitung, nie an einer abwärts gerichteten Senkrechten - und empfiehlt ein Entlüftungsventil stromabwärts, wo das Gefälle der Leitung 5 m übersteigt. Das Gerät darf nicht auf der Saugseite einer Pumpe eingebaut werden.

Der praktische Grund, warum diese Regeln so nachdrücklich genannt werden, ist, dass ein schlecht eingebautes magnetisch-induktives Gerät nicht ausfällt. Es misst, und es misst plausibel, und der Fehler erscheint als langsame Abweichung von einer anderswo ermittelten Summe und nicht als Fehler, auf den jemand zeigen kann.

Messgrenzen und Auswahlkriterien

Die erste Grenze ist die Leitfähigkeit, und sie ist vor allem anderen zu prüfen, weil sie darüber entscheidet, ob der Typ überhaupt anwendbar ist. Die zweite ist, dass das Rohr voll stehen muss: Eine teilweise gefüllte Leitung liefert einen Wert auf Basis einer benetzten Fläche, die nicht die Nennweite ist, und der Fehler ist am größten, wenn der Durchfluss am kleinsten ist, also genau dann, wenn eine Anlage am ehesten nach einem Leck oder einer Verstopfung sucht.

Das Material lässt außerdem mehrere Werte offen, und sie sind als Angabe erforderlich aufgeführt statt hier geklärt. Der wichtigste ist der Ausgang: kein verdrahtetes analoges, Impuls- oder serielles Signal wird genannt, und keine Versorgungsspannung ist angegeben, die elektrische Schnittstelle eines Auftrags ist durch das Material also noch nicht bestimmt. Die Betriebstemperatur von -10 bis 55 °C ist angegeben, ohne zu sagen, ob es die Umgebungs- oder die Mediumstemperatur ist, und die maximale Mediumstemperatur erscheint nur je Auskleidung. Die Maßtabelle im Material ist mit dem Hinweis wiedergegeben, dass die Bedeutung ihrer Spalten aus der Zeichnung abgeleitet wurde. Und die Genauigkeit ist als Prozent vom Messwert angegeben, was nicht dieselbe Größe ist wie eine Genauigkeitsklasse und nicht in eine solche umgerechnet werden darf.

Bestellung

Die Größen, die die Antwort festlegen, sind das Medium, seine Leitfähigkeit und ob diese schwankt; der minimale, der normale und der maximale Durchfluss; der Rohraußendurchmesser, die Wanddicke und die Flanschnorm, die eingehalten werden muss; Auskleidung und Elektrode oder das chemische Umfeld, wenn diese noch nicht entschieden sind; die maximale Mediumstemperatur und der Leitungsdruck; die geforderte Nenndruckstufe; die elektrische Schnittstelle und womit sie gelesen wird; ob der Prozess an Ort und Stelle gereinigt, verlegt oder sonst Bedingungen ausgesetzt ist, die den Körper verändern; und ob der Bereich als explosionsgefährdet eingestuft ist. Eine Medienliste und ein Rohrdetail reichen für ein überschlägiges Angebot, das dann verfeinert werden kann, sobald Auskleidung und Elektrode festgelegt sind. Menge, Bestimmungshafen und gewünschter Liefertermin vervollständigen die Anfrage.