Was Ultraschall-Durchflussmesser sind
Ein Ultraschall-Durchflussmesser ermittelt den Durchfluss aus dem Unterschied, den die Bewegung auf die Laufzeit des Schalls entlang des Rohres hat. Zwei Messwandler tauschen Impulse aus, und das Gerät vergleicht die Laufzeiten mit und gegen die Strömung; der Unterschied ist proportional zur mittleren Geschwindigkeit der Flüssigkeit zwischen ihnen. In die Strömung wird nichts eingebracht, und bei der Aufschnallvariante wird auch nicht in das Rohr eingegriffen. Genau das macht diesen Typ zur Standardantwort für die Messung einer bestehenden Leitung ohne Abschaltung.
Die Familie teilt sich danach, wie die Messwandler befestigt werden. Aufschnallvarianten werden außen am Rohr angebracht und eignen sich für Nachrüstungen, große bestehende Hauptleitungen und Aufgaben, die nicht unterbrochen werden dürfen. Eintauchvarianten durchdringen die Wand und reichen in die Strömung; sie liefern bei großen Nennweiten und dicken Wänden ein stärkeres Signal. Eine dritte Anordnung nutzt denselben Wandlersatz, um neben dem Durchfluss auch Wärme zu messen, indem der Wert mit einer Temperaturdifferenz über einen Kreis kombiniert wird; so wird dieser Typ für Heiz- und Kälteabrechnungen eingesetzt.
Diese Seite zeigt, was darüber entscheidet, ob eine gegebene Rohrleitung überhaupt auf diese Weise messbar ist - Rohrwerkstoff und Wandung, das Medium und die verfügbare gerade Strecke - und wie dieser Typ von dem benetzten magnetisch-induktiven Messgerät abzugrenzen ist, gegen das er so häufig angeboten wird.
Wie Ultraschall-Durchflussmesser messen
Die Messung beruht auf einer einfachen Tatsache: Schall breitet sich mit der Strömung schneller aus als gegen sie. Ein Messwandler sendet einen Impuls schräg durch das Rohr, der gegenüberliegende empfängt ihn; derselbe Austausch findet anschließend in umgekehrter Richtung statt. Die Laufzeiten unterscheiden sich um einen Betrag, der von der Strömungsgeschwindigkeit entlang des Weges abhängt, und aus der Weglänge und der Rohrgeometrie rechnet das Gerät diesen Unterschied in eine mittlere Geschwindigkeit und daraus in einen Volumendurchfluss um. Weil zwei Messungen durch dasselbe Rohr verglichen werden, hebt sich vieles auf, was Rohr und Medium mit dem Signal machen.
Daraus folgt, dass das Gerät entlang seines gesamten Schallweges misst und nicht an einem Punkt; seine Genauigkeit hängt deshalb davon ab, dass das Geschwindigkeitsprofil dem entspricht, auf das es eingerichtet wurde. Daher stammt die Forderung nach einer geraden Rohrstrecke: Eine Einbaustelle nahe einem Krümmer oder einem Ventil zeigt ein Profil, das nicht zum Schallweg passt, und der Fehler erscheint als Versatz und nicht als Rauschen.
Die Aufschnallmontage bringt eine zweite Empfindlichkeit mit sich. Das Signal durchläuft die Rohrwand zweimal und hängt von der Ankopplung zwischen Messwandler und Wand ab; Wandwerkstoff, Wandstärke, Zustand der Außenfläche und Qualität der Ankopplung sind daher Teil der Messung. Ein Rohr, das Ultraschall nicht sauber durchlässt, oder dessen Wandstärke unbekannt ist, lässt sich von außen nicht verlässlich messen, nicht weil das Gerät falsch wäre, sondern weil seine Geometrie unbekannt ist. Eintauchwandler beseitigen diese Unsicherheit, allerdings um den Preis, dass das Rohr geöffnet werden muss.
Ausführungsvarianten
Der größte Teil der Spezifikation wird durch diese Entscheidungen festgelegt und nicht durch die Genauigkeitsklasse. Jede schränkt die nächste ein, deshalb werden sie der Reihe nach geklärt.
| Konfiguration | Festzulegende Optionen | Was sie tatsächlich entscheidet |
| Befestigung der Messwandler | Aufgeschnallt außen am Rohr oder als Eintauchversion durch die Wand | Ob die Leitung geöffnet werden muss oder in situ messbar ist. Aufschnallen eignet sich für Nachrüstungen und große bestehende Hauptleitungen; Eintauchen liefert bei dicken Wänden und großen Nennweiten ein stärkeres Signal, kostet aber eine Abschaltung. |
| Bauform des Grundgeräts | Wandgeräte, Handgeräte und Einbaugeräte über denselben Wandlerbereich | Ob das Gerät ein fester Aufzeichnungspunkt oder ein zwischen Standorten getragenes Messwerkzeug ist. Ein Handgerät beantwortet eine Messfrage; ein Wandgerät führt eine Summe weiter. |
| Wandlergröße und Rohrbereich | Kleine, mittlere und große Wandler mit jeweils einem eigenen Nennweitenband | Der verfügbare Schallweg und damit die Signalstärke. Ein für ein kleines Rohr bemessener Wandler reicht nicht über ein großes hinweg. |
| Rohrwerkstoff und Wandung | Metall-, Kunststoff- und ausgekleidete Rohre, die das Signal unterschiedlich gut führen | Ob das Rohr überhaupt von außen messbar ist und auf welche Auskleidungs- und Wandstärkenwerte das Gerät eingerichtet werden muss. |
| Medium und Temperatur | Die Flüssigkeitsfamilie und der Temperaturbereich, für den die Wandler bemessen sind | Ob das Medium grundsätzlich in Frage kommt und ob der zum Rohr passende Wandler auch die Temperatur verträgt. |
| Durchfluss- oder Wärmefunktion | Nur Durchfluss oder Durchfluss kombiniert mit einer Temperaturdifferenz für die Wärme- und Kälteabrechnung | Ob die Anfrage Volumen oder Energie betrifft. Die Wärmefunktion benötigt aufeinander abgestimmte Temperatursensoren, die ein eigener Teil des Systems sind und keine Einstellung am Gerät. |
| Ausgang und Kommunikation | Impuls-, Strom-, Relais- und serielle Ausgänge einschließlich Modbus | Ob das Signal gezählt, als Momentanwert angezeigt oder von einer Steuerung gelesen wird. |
| Stromversorgung | Netz oder Niederspannungs-Gleichspannung, je nach Bauform | Ob an der Einbaustelle eine Versorgung vorhanden ist und ob die Handgerätevariante gerade deshalb gewählt wird, weil sie keine braucht. |
So wählen Sie Ultraschall-Durchflussmesser aus
| Faktor | Warum er die Antwort bestimmt | Wie er vor der Anfrage geklärt wird |
|---|
| Rohrwerkstoff und Wandstärke | Der Schallweg verläuft durch die Wandung, eine unbekannte Wand ist also eine unbekannte Geometrie und der Messwert entbehrt der Grundlage | Nennen Sie Werkstoff, Außendurchmesser und Wandstärke und ob das Rohr ausgekleidet ist. |
| Ob das Rohr geöffnet werden kann | Das entscheidet zwischen Aufschnallen und Eintauchen und zwischen einer Messfahrt und einer festen Installation | Nennen Sie, ob eine Abschaltung möglich ist und für wie lange. |
| Verfügbare gerade Rohrstrecke | Das Gerät liest das Geschwindigkeitsprofil entlang seines Weges, Drall und Asymmetrie werden daher zu einer Verzerrung statt zu Rauschen | Senden Sie eine Skizze dessen, was unmittelbar vor und nach der geplanten Messstelle liegt. |
| Medium und Temperatur | Zusammen mit der Rohrgröße entscheiden sie, ob es einen Wandler gibt, der sowohl passt als auch standhält | Nennen Sie die Flüssigkeit, ihre normale und ihre maximale Temperatur und ob sie schwankt. |
| Mitgeführte Feststoffe und Blasen | Beide streuen das Signal, eine stark belüftete oder stark beladene Strömung fällt daher aus | Nennen Sie, ob das Medium Feststoffe, Fasern oder freies Gas führt. |
| Ob eine Summe, ein Momentanwert oder ein Wärmewert benötigt wird | Das entscheidet die Bauform des Grundgeräts, die Ausgänge und ob Temperatursensoren überhaupt zur Anfrage gehören | Sagen Sie, wofür der Wert verwendet wird und ob er aufgezeichnet oder nur abgelesen wird. |
Ist eines dieser Punkte noch offen, senden Sie, was bekannt ist. Ein Angebot lässt sich gegen eine Aufgabenbeschreibung erstellen und verfeinern, sobald die Lücken geschlossen sind.
Die nächstliegenden Alternativen
Das sind die Typen, um die es bei einer Anfrage für Ultraschall-Durchflussmesser meist tatsächlich geht, und der Punkt, an dem die Auswahl wirklich entschieden wird.
| Nächste Alternative | Was sie vom Ultraschall-Durchflussmesser unterscheidet |
| Magnetisch-induktive Durchflussmesser | Sitzt benetzt in der Leitung und misst die Flüssigkeit direkt, braucht also ein leitfähiges Medium und ein Rohr, das geöffnet werden kann. Dafür hängt sein Messwert nicht vom Zustand der Rohrwand und nicht von der akustischen Ankopplung ab, und er hält seine Genauigkeit bei verschmutzten und abrasiven Aufgaben, wo die Aufschnallvariante an ihre Grenzen kommt. |
| Wirbelzähler | Die Antwort für Dampf und Gas, die ein Ultraschall-Durchflussmesser nicht erfasst. Ein Staukörper ist außerdem unempfindlich gegenüber Wandstärke und Ankopplung, sitzt aber in der Strömung und erwartet eine saubere einphasige Strömung. |
| Turbinen-Durchflussmesser | Eine mechanische Zählung eines rotierenden Elements, genau und günstig bei sauberen niedrigviskosen Flüssigkeiten in kleinen Nennweiten. Er muss in die Leitung eingebaut werden, und Feststoffe oder Trockenlauf beschädigen ihn. |
| Durchflussmesser für offene Gerinne | Für Strömungen mit freier Oberfläche, bei denen die Wassertiefe über ein bekanntes Bauwerk in einen Durchfluss umgerechnet wird. Ein Rohr, das nicht voll läuft, lässt sich mit einem Ultraschall-Durchflussmesser nicht messen; diese Bauart ist daher die Antwort, wo kein druckbeaufschlagtes Rohr zu messen ist. |
| Verdrängungsdurchflussmesser | Zählt abgegrenzte Volumina, indem er sie einschließt, was für viskose Produkte und Dosierung passt. Die bewegten Teile und der Druckverlust sind der Grund, ihn an einer großen Wasserhauptleitung auszuschließen. |
| Schwebekörper-Durchflussmesser | Anzeige vor Ort ohne Hilfsenergie, günstig auf Spül- und Versorgungsleitungen. Keine Summenbildung, keine Fernablesung und ungeeignet für undurchsichtige oder verschmutzte Medien. |
Ultraschall- und magnetisch-induktiver Durchflussmesser sind die beiden Typen, die für eine große bestehende Wasserhauptleitung gekauft werden; die entscheidende Frage ist meist, ob das Rohr geöffnet werden kann, und nicht, welcher genauer ist.
Was die Anfrage enthalten sollte
Die erste Antwort kann ein Angebot sein statt einer Liste von Fragen, wenn die Anfrage diese Angaben enthält. Ist ein Wert nicht bekannt, senden Sie die Beschreibung der Aufgabe und wir bestätigen, was daraus folgt.
- Medium und ob es Feststoffe, Fasern oder freies Gas führt
- Rohrwerkstoff, Außendurchmesser und Wandstärke sowie ob das Rohr ausgekleidet ist
- Ob das Rohr außer Betrieb genommen werden kann und für wie lange
- Minimaler, normaler und maximaler Durchfluss
- Normale und maximale Medientemperatur
- Ob der benötigte Wert eine Durchflusssumme, ein Momentanwert oder neben dem Durchfluss auch Wärme ist
- Ob die Installation fest oder als Messfahrt vorgesehen ist
- Benötigter Ausgang und das Gerät, das ihn auswertet
- Verfügbare Versorgung an der Einbaustelle
- Verfügbare gerade Rohrstrecke vor und nach der Messstelle
- Menge, Bestimmungshafen und gewünschter Liefertermin
