Magnetisch-induktive Durchflussmessung

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Mit der magnetisch-induktiven Durchflussmessung ist es m√∂glich leitende Fl√ľssigkeiten mit h√∂chster Genauigkeit zu messen. Es wird eine Messmethode verwendet, die auf dem Faraday¬īschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion beruht. Dabei wird aus dem Durchfluss ein elektrisches Signal erzeugt. Die magnetisch-induktive Durchflussmessung ist vielseitig einsetzbar und misst selbst unter extremen Messbedingungen pr√§zise.

 

F√ľr welche Anwendungen ist diese Durchflussmessung gedacht?

Die magnetisch-induktive Durchflussmessung ist f√ľr leitende Fl√ľssigkeiten gedacht, darunter sind Wasser, Breie, Schl√§mme, S√§uren, laugen, S√§fte, sowie Emulsionen. Dies bietet die M√∂glichkeit f√ľr viele Anwendungen:

  • Chemie
  • Pharma
  • Hygienische- und sterile Anwendungen
  • Abf√ľll- und Dosieranwendungen
  • Wasser, Abwasser
  • Papier, Zellstoff

Auch unter besonderen Bedingungen ist die magnetisch-induktive Durchflussmessung anwendbar. Ein sehr wichtiger Faktor ist, dass man die Messung in explosionsgef√§hrdeten Bereichen durchf√ľhren kann. Des Weiteren ist eine vielf√§ltige Kommunikation geboten (HART, PROFIBUS DP/PA, FOUNDATION fieldbus, Modbus, EtherNet/IP, Bluetooth).

 

Funktion und Aufbau

Das Grundprinzip der magnetisch-induktiven Durchflussmessung ist folgendes: Flie√üt eine leitende Fl√ľssigkeit, durch ein damit bef√ľlltes Rohr durch ein Magnetfeld, wird eine elektrische Spannung erzeugt, deren Magnetfeldst√§rke proportional ist zur Flie√übewegung.

Ein magnetisch-induktives Durchflussmessger√§t hat zwei Feldspulen die ein konstantes Magnetfeld erzeugen √ľber den gesamten Rohrquerschnitt. Orthogonal sind zwei Elektroden eingebaut, die elektrische Spannung abgreifen.

Erfolgt kein Durchfluss, kann keine elektrische Spannung erzeugt werden und eine Messung findet nicht statt. Die elektrisch geladenen Teilchen des Mediums sind gleichm√§√üig verteilt (ein der Zeichnung sind diese Teilchen als rote und blaue Punkte dargestellt). Sobald das Medium zu flie√üen beginnt, √ľbt das Magnetfeld auf die Teilchen eine Kraft aus. Positive und negative Teilchen werden, im Bereich des Durchflussmessger√§ts, aufgeteilt und h√§ufen sich an den Elektroden auf. Dadurch entsteht eine elektrische Spannung, die von den Elektroden erfasst und gemessen wird. Die Spannung ist proportional zur Flie√übewegung (Geschwindigkeit).

Mit dem bekannten Messrohrquerschnitt lässt sich damit das Durchflussvolumen errechnen.

 

Wie werden Störspannungen verhindert?

Von den Elektroden erfasste St√∂rspannungen m√ľssen getrennt werden. Dies passiert, indem das Magnetfeld mittels getaktetem Stromfeld aufgebaut wird. Hierzu wird das Magnetfeld st√§ndig umgepolt. Die an den Elektroden abgegriffene Spannung wechselt auch ihre Polarit√§t. Diese Prozedur eliminiert alle konstanten St√∂rquellen, wie elektrochemische Effekte im Medium und elektromagnetische St√∂rfelder von au√üen.

 

Wie werden weitere Störungsfaktoren ausgeschlossen?

Voraussetzung f√ľr die elektromagnetische Durchflussmessung ist, dass sich im Rohrinneren ein Magnetfeld aufbaut und die Spannung st√∂rungsfrei genutzt werden kann. Zwei Erregerspulen erzeugen das Magnetfeld. Dabei ist wichtig, dass austenitischer Stahl als Rohrwerkstoff verwendet wird, da dieser nicht magnetisierbar ist und das Magnetfeld der Erregerspulen somit nicht ableitet.

Um die M√∂glichkeit einer weiteren Spannungsableitung zu vermeiden, bekommt das Messrohr eine isolierende Innenauskleidung. Die Innenauskleidung besteht meisten aus Kunststoff (PP, PTFE, PEEK,‚Ķ) oder technischer Keramik (Aluminiumoxid oder Zirconiumoxid). Sie verhindert Kurzschl√ľsse zwischen der leitf√§higen Fl√ľssigkeit und dem metallischen Messrohr.

Das Medium selbst muss einen elektrischen Leiter darstellen. Eine elektrische Mindestleitf√§higkeit zwischen 20 ¬ĶS/cm und 0,5 ¬ĶS/cm muss betragen (abh√§ngig vom Ger√§t).

 

Das richtige Elektrodenmaterial

Die Auswahl des passenden Materials f√ľr die Elektroden ist entscheidend f√ľr eine korrekte Messung.

 

Galvanischer signalbegriff

Da die Elektroden im direkten Kontakt zum Medium stehen, m√ľssen sie korrosionsbest√§ndig sein und einen gut funktionierenden √úbergang zum Medium gew√§hrleisten. Die h√§ufigsten Materialen hierf√ľr sind:

  • Edelst√§hle
  • CrNi-Legierungen
  • Platin
  • Tantal
  • Titan
  • Zirkonium

Sind die Messwertaufnehmer mit Keramik-Messrohren ausgestattet, werden eingesinterte Elektroden verwendet.

 

Ber√ľhrungsloser kapazitiver Signalbegriff

Ber√ľhrungsloser kapazitiver Signalbegriff kommt zum Einsatz bei Medien mit extrem niedriger elektrischer Leitf√§higkeit und bei Medien, die isolierende Ablagerungen an der Rohrwand bilden, die den Kontakt zur Elektrode unterbrechen.

Großflächig werden hierbei Kondensatorplatten von außen ans Rohr angebracht. Werden Messrohre aus Keramik verwendet, werden die Kondensatorplatten auf das Aluminiumoxid-Messrohr aufgesintert.

 

Vor- und Nachteile der magnetisch-induktiven Durchflussmessung

Vorteile

Nachteile

Unabhängig von Dichte, Druck, Temperatur und Viskosität

Forderung nach einer Mindestleitfähigkeit

Feststoffbeladene Fl√ľssigkeiten auch messbar

Maximale Messstofftemperatur von 200¬į C

Kein Verschleiß (keine beweglichen Teile)

Mindestfließbereich ca. 0,5 m/s

Keine Druckverluste

Ungenauigkeiten beim Rohwasserbereich, da Eisenablagerungen den Nennwert verringern

Keine störenden Einbauten

 

CIP- / SIP-Reinigungsmöglichkeit, molchbar

 

Lineares Ausgangssignal

 

Auch f√ľr aggressive und korrosive Medien

 

kein Einfluss der Leitf√§higkeit, wenn gr√∂√üer als 5 ¬ĶS/cm

 

Hohe Messgenauigkeit, auch bei Gaseinfl√ľssen und Feststoffbelastung

 

Hohe Reproduzierbarkeit und Langlebigkeit

 

Minimaler Wartungsaufwand

 

Der SITRANS FM MAG 3100 P ist f√ľr die Erf√ľllung der g√§ngigsten Spezifikationen in der chemischen und der Prozessindustrie konzipiert.¬†


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Bedienungsanleitung

Der Messaufnehmer SITRANS FM MAG 1100 F ist speziell f√ľr die Nahrungsmittel-, Getr√§nke- und pharmazeutische Industrie ausgelegt und wird mit hygienischen und flexiblen Prozess¬≠anschl√ľssen geliefert.¬†

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Das SITRANS FM MAG 8000 Portfolio von batteriebetriebenen Wasserz√§hlern gibt Ihnen die Flexibilit√§t, ein zuverl√§ssiges Wasserdurchflussmessger√§t nahezu √ľberall einbauen k√∂nnen, ohne an Genauigkeit oder Leistung einzub√ľ√üen.

Der SITRANS FM MAG 8000 / SITRANS FM MAG 8000 CT ist in einer Basic-Version f√ľr allgemeine Wasseranwendungen oder einer Advanced-Version f√ľr erweiterte Funktionen und Messdaten erh√§ltlich.

Ein optional integriertes, drahtloses 3G/UMTS-Kommunikationsmodul erm√∂glicht √ľber verschiedene Protokolle, z.B. SMS, SMTP(S) oder FTP(S), einen Fernzugriff auf zahlreiche Messdaten und Ger√§teparameter.

Das Durchflussmessgerät ist mit dem Wärmeenergierechner SITRANS FUE950 kompatibel.

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Der Messaufnehmer SITRANS FM MAG 5100 W besitzt patentierte Auskleidungen aus NBR-Kautschuk oder Ebonit und EPDM. Er ist vielseitig in der Wasserwirtschaft einsetzbar.

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Der SITRANS FM MAG 6000 I und SITRANS FM MAG 6000 I Ex de sind Messumformer, die auf Mikroprozessorbasis basieren und in den rauesten industriellen Anwendungen eingesetzt werden können.


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