Was Wirbelzähler sind
Ein Wirbelzähler misst den Durchfluss, indem er die Wirbel zählt, die hinter einem in die Strömung gesetzten Staukörper abgelöst werden. Jeder Wirbel trifft als Druckimpuls ein, und die Frequenz, mit der die Impulse eintreffen, ist über einen weiten Bereich proportional zur Geschwindigkeit. So wird aus einem mechanischen Rhythmus ein Durchflusswert, ganz ohne bewegte Teile. Weil der Körper in der Leitung sitzt und die Elektronik eine Frequenz zählt, statt einen Weg abzulesen, verträgt dieser Typ Temperaturen und Drücke, die die Lebensdauer eines mechanischen Zählers verkürzen würden.
Deshalb ist er die übliche Antwort bei Dampf. Sattdampf, Heißdampf, Druckluft, Stickstoff und die meisten Prozessgase werden mit einem Wirbelzähler gemessen, sofern die Leitung eine saubere einphasige Strömung führt; dasselbe Gerät erfasst auch niedrigviskose Flüssigkeiten wie Wasser und Kondensat. Wo eine Anlage einen Kesselverteiler, eine Färberei oder ein Kompressorenhaus abrechnet, ist es meist dieser Typ, der die Messung übernimmt.
Diese Seite zeigt, wie das Gerät konfiguriert wird: was Staukörper, Nennweite und Prozessanschluss aushalten müssen, wann eine Temperatur- und Druckkompensation ergänzt werden muss, damit der Wert überhaupt etwas aussagt, und welche der benachbarten Durchflusstechnologien übernimmt, wenn das Medium keine saubere einphasige Strömung ist.
Wie Wirbelzähler messen
Der Staukörper ist eine bewusst stromlinienunförmige Behinderung. Während die Strömung ihn passiert, lösen sich an seinen beiden Seiten abwechselnd Wirbel ab, und jeder abgelöste Wirbel entzieht der dahinterliegenden Kante ein kleines Druckpaket; ein Sensor im Körper erkennt diesen Wechsel als Frequenz. Über den Bereich der Reynolds-Zahlen, für den dieser Typ ausgelegt ist, ist diese Frequenz proportional zur Geschwindigkeit, sodass der Zähler sie über die Querschnittsfläche in einen Volumendurchfluss umrechnet. Die Proportionalität liegt an der Geometrie des Körpers und nicht am jeweiligen Gas - deshalb lässt sich ein Körper für mehrere Medien anbieten.
Daraus folgen drei Konsequenzen. Das Gerät braucht eine einphasige Strömung, weil ein von einer Flüssigkeit abgelöster Wirbel durch Tropfen gestört wird und ein von einem Gas abgelöster Wirbel durch Kondensat; Nassdampf und Zweiphasenströmung fallen daher aus. Es braucht eine Geschwindigkeit innerhalb seines Bereichs, weil am unteren Ende die Wirbelablösung unregelmäßig wird und am oberen Ende die Erosion des Körpers die Grenze setzt. Und es braucht ein beruhigtes, drallfreies Profil am Körper, weil die Frequenz eine verkleidete Geschwindigkeitsmessung ist und jede Störung stromaufwärts als Durchflussänderung gelesen wird.
Dass das Signal eine Frequenz ist, erklärt, warum dieser Typ Bedingungen übersteht, an denen andere scheitern: Eine Frequenz driftet nicht wie eine analoge Messspanne. Nicht immun ist er dagegen, dass das Medium innerhalb des Geräts seinen Zustand ändert - deshalb wird eine Dampfaufgabe normalerweise mit Kompensation ausgeführt und nicht roh gemessen.
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 |
| Nennweite und Gehäuseform | Flansch-, Zwischenflansch- und Eintauchvarianten über einen Bereich von Nennweiten | Ob die Leitung für ein Gehäuse im vollen Querschnitt geöffnet werden muss oder ein Eintauchtyp möglich ist und ob die Geschwindigkeit der Aufgabe im Arbeitsbereich des Körpers liegt. |
| Gehäuse- und benetzter Werkstoff | Kohlenstoffstahl und Edelstahl als übliche Ausgangspunkte | Ob das Gehäuse dem Medium und der Temperatur standhält. Das wird geklärt, bevor überhaupt über Genauigkeit gesprochen wird. |
| Medienfamilie | Dampf, Gas oder Flüssigkeit, bei der Bestellung festgelegt und nicht später geändert | Die Kalibrierung und die Kompensationsanordnung. Derselbe Körper roh gemessen ist ein anderes Gerät als derselbe Körper mit Dampfkompensation. |
| Temperatur- und Druckkompensation | Standard, nur Temperatur, nur Druck oder beides, integriert oder getrennt | Ob der Ausgang ein echter Massen- oder Normvolumenwert ist oder nur ein Volumenwert. Ein Gas- oder Dampfwert ohne Kompensation ist ein Volumen bei Leitungsbedingungen, also nicht das, was die meisten Abrechnungen brauchen. |
| Ausgang und Kommunikation | Impuls-, Strom-, Seriell- und HART-Optionen | Ob das Signal als Summe gezählt, als Momentanwert angezeigt oder von einer Steuerung gelesen wird. |
| Stromversorgung | Schleifengespeist aus Niederspannungs-Gleichspannung oder aus einer internen Batterie | Ob an der Einbaustelle eine Versorgung vorhanden ist und wie lange das Gerät ohne Betreuung bleiben darf. |
| Prozessanschluss und Flanschnorm | Flanschnorm, Druckstufe und Dichtfläche der vorhandenen Rohrleitung | Ob das Gerät direkt angeschraubt wird oder Adapter und eine zweite Dichtstelle benötigt. |
| Umgebungsbedingungen und Montage | Vibrationsniveau, Isolierung und ob der Messkopf zum Ablesen erreichbar sein muss | Ob ein schwereres Gehäuse gerechtfertigt ist und wie das Gehäuse ausgerichtet wird, denn ein Kopf über einer heißen Leitung altert schneller als einer seitlich daneben. |
So wählen Sie Wirbelzähler aus
| Faktor | Warum er die Antwort bestimmt | Wie er vor der Anfrage geklärt wird |
|---|
| Ob die Strömung einphasig ist | Nassdampf, mitgerissene Tropfen und Zweiphasengemische stören den Wirbel und damit den Messwert | Nennen Sie, ob der Dampf trocken ist und ob stromaufwärts ein Abscheider vorhanden ist, und ob das Gas in der Leitung kondensieren kann. |
| Minimaler, normaler und maximaler Durchfluss | Das untere Ende entscheidet über die Nennweite und nicht das Maximum, denn eine auf die Spitze ausgelegte Nennweite lässt die normale Aufgabe am unteren Rand des Bereichs | Nennen Sie alle drei Werte und die Stunden pro Tag, in denen sie jeweils gelten. |
| Medientemperatur und -druck | Diese entscheiden die Gehäusebemessung und bei Dampf und Gas, ob eine Kompensation nötig ist, damit der Wert etwas aussagt | Nennen Sie die Betriebswerte ebenso wie die Auslegungswerte und ob sich die Bedingungen ändern. |
| Rohrgröße und die sich ergebende Geschwindigkeit | Der Körper wird so gewählt, dass die Aufgabe im Arbeitsbereich liegt, was eine andere Nennweite als die des Rohres bedeuten kann | Nennen Sie Außendurchmesser und Wandstärke des Rohres, nicht nur die Nennweite. |
| Verfügbare gerade Rohrstrecke | Drall aus einem Krümmer, einem teilweise geöffneten Ventil oder einem Reduzierstück wird als Durchflussänderung gelesen | Senden Sie eine Skizze dessen, was unmittelbar vor und nach der geplanten Messstelle liegt. |
| Vibration an der Messstelle | Rohrvibration in der Ablösefrequenz ist von Durchfluss nicht zu unterscheiden | Beschreiben Sie die Leitung und woran sie befestigt ist sowie ob das Gerät versetzt werden kann. |
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 Wirbelzähler meist tatsächlich geht, und der Punkt, an dem die Auswahl wirklich entschieden wird.
| Nächste Alternative | Was sie vom Wirbelzähler unterscheidet |
| Magnetisch-induktive Durchflussmesser | Sitzt benetzt in der Leitung und misst ausschließlich leitfähige Flüssigkeiten. Dampf oder Gas kann er gar nicht messen, meist genau die Aufgabe, für die ein Wirbelzähler gekauft wird. Umgekehrt kümmert es ihn nicht, ob die Flüssigkeit sauber ist, weshalb Suspensionen und verschmutztes Wasser zu ihm gehen und nicht zu einem Körper, der erodieren würde. |
| Ultraschall-Durchflussmesser | Außerhalb des Rohres montiert oder durch die Wand eingeführt, sodass die Leitung nicht geöffnet und das Medium nicht leitfähig sein muss. Aufschnallvarianten eignen sich für Nachrüstungen und große bestehende Hauptleitungen; ihr Messwert hängt jedoch von der Rohrwand und der akustischen Ankopplung ab, und für Dampf sind sie nicht die übliche Antwort. |
| Thermische Massendurchflussmesser | Lesen den Gasdurchfluss aus dem Wärmeübergang bei niedrigen Geschwindigkeiten, also genau dort, wo ein Staukörper nicht mehr zuverlässig ablöst. Sie sind reine Gasgeräte und messen Masse statt Volumen. |
| Turbinen-Durchflussmesser | Zählen ein rotierendes Element in der Strömung, genau bei sauberen niedrigviskosen Flüssigkeiten, und werden häufig für die Chargenabgabe eingesetzt. Lager und Schaufeln sind der Grund, warum sie Dampf, Schmutz und trockenes Gas nicht vertragen. |
| Schwebekörper-Durchflussmesser | Liefern eine visuelle Anzeige vor Ort ohne Hilfsenergie und sind auf kleinen Spül- und Versorgungsleitungen einfach und günstig. Ungeeignet für undurchsichtige Medien, für Summenwerte und für alles, was aus der Ferne abgelesen wird. |
| Coriolis-Massendurchflussmesser | Misst Massendurchfluss und Dichte direkt, was Mengenübergabe und hochwertige Dosierung tatsächlich brauchen. Druckverlust und Aufwand steigen beide steil mit der Nennweite, weshalb er nicht die allgemeine Antwort für einen großen Dampfverteiler ist. |
Wirbelzähler und thermischer Massendurchflussmesser sind die beiden Typen, die Gas ohne bewegtes Teil messen; die Grenze zwischen ihnen verläuft über die Geschwindigkeit und nicht über das Medium.
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.
- Das Medium und ob es Dampf, Gas oder Flüssigkeit ist, und ob der Dampf trocken ist
- Minimaler, normaler und maximaler Durchfluss mit den Stunden pro Tag, in denen sie jeweils gelten
- Medientemperatur und -druck im Betrieb und ob sie schwanken
- Außendurchmesser und Wandstärke des Rohres sowie die einzuhaltende Flanschnorm
- Ob der benötigte Wert ein Volumen bei Leitungsbedingungen oder eine kompensierte Masse bzw. ein Normvolumen ist
- Benötigter Ausgang und das Gerät, das ihn auswertet
- Verfügbare Versorgung an der Einbaustelle
- Verfügbare gerade Rohrstrecke vor und nach der Messstelle
- Umgebungsbedingungen einschließlich Vibration und ob die Leitung isoliert ist
- Menge, Bestimmungshafen und gewünschter Liefertermin
