Wirbelzähler für Dampf

Ein Wirbelzähler beantwortet die Dampffrage. Wo eine Anlage wissen will, wie viel Energie sie einkauft, verschiebt oder verliert, ist das Medium meist Dampf oder Druckluft, und die Geräte zur Messung leitfähiger Flüssigkeiten sind für keines von beiden zu gebrauchen. Der Wirbelzähler misst sie ohne bewegtes Teil, und diese Kombination ist der Grund, warum er in fast jeder Energiebilanz eines Kesselhauses oben steht.

Was er dafür verlangt, ist ein Strom, den er zählen kann. Das Gerät liest einen Rhythmus und nicht einen Stand oder einen Druck, und ein Rhythmus braucht regelmäßiges Ablösen, weshalb die Bedingungen rund um den Körper so viel zählen wie der Körper selbst.

Wie die Messung erfolgt

Ein Störkörper ist quer durch die Nennweite gesetzt. Strömt Dampf an ihm vorbei, lösen sich von beiden Seiten abwechselnd Wirbel ab, und jeder abgelöste Wirbel nimmt der Kante dahinter einen kleinen Druckimpuls. Ein Sensor im Körper erkennt diesen Wechsel, und die Elektronik zählt ihn. Über das Band, für das der Körper ausgelegt ist, ist die Zählfrequenz proportional zur Geschwindigkeit, eine bekannte Nennweite rechnet sie also in ein Volumen pro Stunde um.

Dass das Signal eine Frequenz ist, macht diesen Typ für diese Aufgabe haltbar. Eine Frequenz driftet nicht so, wie eine analoge Messspanne driftet, und sie braucht kein bewegtes Element, das Dampf und Hitze irgendwann festsetzen. Was sie braucht, ist, dass das Medium innerhalb des Geräts in einer Phase bleibt. Tropfen in Nassdampf stören das Ablösen, und ein Gas, das im Körper kondensiert, tut dasselbe, weshalb das Material ausdrücklich sagt, dass das Gerät für Zweiphasenströmung nicht angeboten wird, und weshalb ein Nassdampfabscheider stromaufwärts oft Teil der Antwort und kein separates Vorhaben ist.

Was der Körper überstehen muss

Zwei unabhängige Bedingungssätze wirken auf das Gerät, und sie werden üblicherweise getrennt genannt, weil sie von verschiedenen Teilen überstanden werden. Die Mediumsbedingungen - Temperatur, Druck, ob der Dampf gesättigt oder überhitzt ist - werden von Körper, Sensor und Dichtung aufgenommen. Die Umgebungsbedingungen - Vibration, Witterung, ob die Leitung gedämmt ist und wie heiß der Raum um den Kopf wird - werden vom Gehäuse und über Jahre von der Elektronik aufgenommen.

Das Material hinter dieser Seite beschreibt die Flaggschiff-Ausführung mit einem dickeren Körper für Leitungen mit hochfrequenten Schwingungen und einer Sensorbaugruppe auf einem quadratischen Träger, was eine Antwort auf den zweiten Bedingungssatz und nicht auf den ersten ist. Das ist erwähnenswert, denn eine Schwingung bei der Ablösefrequenz ist von Durchfluss nicht zu unterscheiden: Ein Gerät, das schwingt, ist nicht bloß ungenau, es liest etwas, das nicht da ist.

Volumetrische und kompensierte Messwerte

Ein Wirbelzähler liefert ein Volumen, und für Dampf und Gas ist ein Volumen selten die Größe, die der Käufer braucht. Ein Kubikmeter Dampf bei einem Druck enthält eine andere Energiemenge als ein Kubikmeter bei einem anderen, eine ohne Kompensation gebildete Summe ändert sich daher, sobald sich die Kessellast oder der Leitungsdruck ändert, selbst wenn dieselbe Energie geliefert wurde.

Die Kompensation korrigiert das, indem sie Temperatur und Druck misst und das Volumen in eine Masse oder ein Normvolumen umrechnet. Sie kann kompakt angeordnet werden, mit der Erfassung am Gerät, oder getrennt, mit einem Durchflussrechner, der einen externen Temperatursensor und Drucktransmitter aufnimmt. Das Material beschreibt die getrennte Anordnung als die für Heißdampf, Hochtemperaturleitungen und oben verlegte Rohrleitungen, was eine praktische Unterscheidung ist: Die Erfassungspunkte müssen erreichbar und richtig platziert sein, und an einer heißen, oben verlegten Leitung ist das leichter abseits des Geräts zu regeln.

Ob eine Kompensation nötig ist, ist eine Frage der geführten Rechnung und nicht des Geräts. Eine Leitung, die nur gemessen wird, um zu sehen, ob sie läuft, braucht keine Kompensation; eine Leitung, die zur Energieabrechnung gemessen wird, braucht sie.

Montage und Einlaufstrecke

Der Körper muss ein beruhigtes, drallfreies Profil sehen, und das Material gibt 10 DN stromaufwärts und 5 DN stromabwärts als normale Anforderung an. Diese Werte gehören zum Gerät und nicht zum Aufstellungsort, ist der verfügbare Platz kürzer, muss das Layout daher vor der Bestellung des Geräts geklärt werden und nicht danach. Eine Störung dicht am Körper - ein Krümmer, ein teilweise geöffnetes Ventil, ein Reduzierstück, ein Schutzrohr - wird als Durchflussänderung gelesen und erscheint als Fehler, den keine Kalibrierung entfernt.

Zwei weitere Punkte aus dem Material gehören in die Montage mitgenommen. Geschweißt werden sollte, bevor das Gerät eingebaut wird, weil Schweißstrom, der durch das Gerät fließt, dessen Elektronik beschädigen kann, auch wenn es nicht versorgt ist. Und die Einbaulage ist Teil der Aufgabe: Ein Körper über einer heißen Leitung altert schneller als einer seitlich davon, für Dampf- und Hochtemperaturgasanlagen wird daher empfohlen, die Körperhalterung von der Senkrechten weg abzuwinkeln.

Messgrenzen und Auswahlkriterien

Das Material sagt klar, dass das Gerät für Nassdampf oder Zweiphasenströmung nicht angeboten wird, und das ist die erste zu prüfende Grenze und nicht die letzte. Die zweite ist die Geschwindigkeit: Unterhalb eines bestimmten Werts hört das Ablösen auf, regelmäßig zu sein, und das untere Ende des Messbereichs ist durch die Physik des Körpers und nicht durch eine elektronische Grenze gesetzt, weshalb ein für seinen Durchfluss überdimensioniertes Rohr eine schlechte Wirbelzähler-Installation ergibt.

Das Material lässt außerdem drei Werte offen, und es sind die, die ein Käufer üblicherweise zuerst vergleicht. Das Messbereichsverhältnis ist auf drei verschiedene Arten angegeben - 8:1 bei den genannten Bezugsdichten, 1:6 bis 1:25 für die konventionelle Ausführung und bis 1:30 in der Merkmalliste -, und das Material merkt selbst an, dass sich das Verhältnis mit der Mediumsdichte ändert, keiner der drei Werte ist daher ohne Prüfung auf ein beliebiges Medium anwendbar. Die Mediumstemperatur ist unter zwei Schemata angegeben, die einander überlappen. Und die Genauigkeit ist sowohl als Klasse als auch als Prozent vom Messwert ausgedrückt, was verschiedene Größen sind und nicht ineinander umgerechnet werden darf. Alle drei sind unten als Angabe erforderlich aufgeführt statt hier geklärt.

Bestellung

Die Größen, die die Antwort festlegen, sind das Medium und ob es Dampf, Gas oder Flüssigkeit ist; ob der Dampf trocken ist; der minimale, der normale und der maximale Durchfluss; die Mediumstemperatur und der Druck und ob sie schwanken; der Rohraußendurchmesser mit der Wanddicke und der Flanschnorm; ob eine kompensierte Masse oder ein Normvolumen gefordert ist; die Ausgänge und womit sie gelesen werden; ob an der Einbaustelle eine Versorgung vorhanden ist; und die verfügbare gerade Strecke stromaufwärts und stromabwärts. Eine Leitungsbeschreibung mit einer Skizze der vorgeschlagenen Messstelle reicht für ein überschlägiges Angebot, das dann verfeinert werden kann, sobald die Platzierung abgestimmt ist. Menge, Bestimmungshafen und gewünschter Liefertermin vervollständigen die Anfrage.