SF₆-Gaszylinder wiegen: Füllmenge, Tara und Restkapazität zuverlässig dokumentieren

→ Produktkategorie: SF₆ Service-Equipment

 

Eine SF₆-Gasflasche zeigt noch einen scheinbar ausreichenden Druck an.

Trotzdem ist unklar:

Wie viel SF₆ befindet sich tatsächlich noch im Zylinder?

Bei vielen Druckgasen liegt der Gedanke nahe, aus dem Flaschendruck auf die verbleibende Gasmenge zu schließen.

Bei SF₆ kann das jedoch zu erheblichen Fehlinterpretationen führen.

Der Grund:

SF₆ kann in einem Gaszylinder teilweise in flüssiger und teilweise in gasförmiger Phase vorliegen. Solange beide Phasen vorhanden sind, wird der Druck stark durch die Temperatur und das Phasengleichgewicht bestimmt – und nicht unmittelbar durch die noch vorhandene Gesamtmasse.

Zwei Zylinder können deshalb bei gleicher Temperatur einen ähnlichen Druck anzeigen und trotzdem deutlich unterschiedliche SF₆-Massen enthalten.

Für Servicearbeiten an gasisolierten Schaltanlagen ist daher die Masse die wesentlich bessere Größe für:

• eingefüllte SF₆-Menge,
• zurückgewonnene SF₆-Menge,
• Restbestand eines Gaszylinders,
• Gas-Inventur,
• Massenbilanz und Dokumentation.

Die grundlegende Beziehung lautet:

Netto-Gasmasse = Bruttogewicht − Tara

Bei einem Füllvorgang kann die übertragene Gasmenge aus der Gewichtsänderung des Zylinders bestimmt werden:

übertragene SF₆-Masse = Zylindergewicht vorher − Zylindergewicht nachher

Bei einer Rückgewinnung gilt entsprechend:

zurückgewonnene SF₆-Masse = Zylindergewicht nachher − Zylindergewicht vorher

In der Praxis ist jedoch nur dann eine zuverlässige Massenbilanz möglich, wenn die Waage korrekt aufgestellt ist und keine äußeren Kräfte das Messergebnis beeinflussen.

Typische Fehlerquellen sind:

• Schläuche, die am Zylinder ziehen oder ihn abstützen,
• ein Zylinder, der teilweise auf einem Rahmen aufliegt,
• unebener Untergrund,
• fehlende beziehungsweise falsch verwendete Tara-Funktion,
• verwechseltes Flaschenleergewicht,
• Ablesen während sich Zylinder oder Schlauch noch bewegen,
• Überlastung der Waage,
• fehlende Dokumentation von Anfangs- und Endgewicht.

Eine hochgenaue Waage kann nur die Kraft erfassen, die tatsächlich vollständig auf ihre Wägezelle übertragen wird.

SF₆-Service-Equipment finden Sie bei ICS Schneider unter SF₆ Service-Equipment. Weitere Geräte für SF₆-Service, Analyse und Überwachung finden Sie unter SF₆-Gas-Lösungen.

Warum SF₆ besser gewogen als über den Flaschendruck bestimmt wird

Der Druck eines Gaszylinders ist bei vielen Anwendungen eine wichtige Betriebsgröße.

Er beantwortet jedoch nicht automatisch die Frage:

Wie viele Kilogramm SF₆ sind noch vorhanden?

Bei einem ausschließlich gasförmig gespeicherten idealisierten Gas wäre zwischen Druck, Temperatur, Volumen und Stoffmenge ein direkterer Zusammenhang gegeben.

Grundlage wäre näherungsweise:

p · V = n · R · T

Bei einem SF₆-Zylinder kann sich jedoch zusätzlich flüssiges SF₆ befinden.

Dann beschreibt eine einfache Druckablesung die Gesamtmasse im Zylinder nicht zuverlässig.

Masse ist unmittelbar bilanzierbar

Die Masse besitzt für den Service einen entscheidenden Vorteil:

Was den Zylinder verlässt, reduziert seine Masse.

Was bei einer Rückgewinnung in den Zylinder gelangt, erhöht seine Masse.

Damit lässt sich ein Transfer direkt gravimetrisch bestimmen.

Beispiel

Zylindergewicht vor dem Befüllen einer Anlage:

72,40 kg

Zylindergewicht nach dem Befüllen:

67,15 kg

Übertragene Masse:

72,40 kg − 67,15 kg = 5,25 kg SF₆

Unter der Voraussetzung, dass während des Vorgangs keine relevante Gasmasse anderweitig verloren ging beziehungsweise in zusätzlich nicht bilanzierten Komponenten verblieb, wurden damit:

5,25 kg SF₆

aus dem Zylinder entnommen.

Warum verflüssigtes SF₆ die Druckanzeige beeinflusst

SF₆ kann in einem Druckgaszylinder abhängig von Temperatur, Druck und Füllzustand teilweise verflüssigt vorliegen.

Im Zylinder können damit gleichzeitig vorhanden sein:

flüssiges SF₆ + gasförmiges SF₆

Druck wird dann wesentlich durch die Temperatur bestimmt

Solange Flüssig- und Gasphase gleichzeitig vorhanden sind, stellt sich ein temperaturabhängiges Phasengleichgewicht ein.

Wird Gas aus dem Kopfraum entnommen, kann ein Teil der Flüssigkeit verdampfen.

Dadurch kann sich der Druck wieder in Richtung des zur Temperatur gehörenden Gleichgewichtsdruckes bewegen.

Folge für die Praxis

Ein Zylinder kann bereits erheblich an Masse verloren haben, obwohl sein Druck noch keinen entsprechend großen Rückgang zeigt.

Deshalb gilt:

Der Zylinderdruck ist keine zuverlässige Füllstandsanzeige für die verbleibende SF₆-Masse.

Wenn keine Flüssigphase mehr vorhanden ist

Ist nur noch gasförmiges SF₆ vorhanden, verändert sich die Beziehung zwischen Masse, Druck und Temperatur.

Auch dann wäre für eine präzise Inventur jedoch weiterhin eine Gewichtsmessung wesentlich einfacher und belastbarer als eine Abschätzung allein aus dem Druck.

Tara, Bruttogewicht und Netto-Gasmasse unterscheiden

Für eine saubere Dokumentation müssen drei Größen auseinandergehalten werden.

Tara

Die Tara ist das Leergewicht des Gaszylinders beziehungsweise das für den Zylinder angegebene Taragewicht.

Vereinfacht:

Tara = Masse des leeren Zylinders

Bruttogewicht

Das Bruttogewicht ist das aktuell von der Waage ermittelte Gesamtgewicht:

Bruttogewicht = Zylinder + enthaltenes SF₆

Netto-Gasmasse

Die enthaltene SF₆-Masse ergibt sich zu:

mSF6 = mbrutto − mtara

Beispiel

Auf dem Zylinder angegebenes Taragewicht:

42,70 kg

Aktuelles Bruttogewicht:

69,85 kg

Enthaltene SF₆-Masse:

69,85 kg − 42,70 kg = 27,15 kg

Der Zylinder enthält damit rechnerisch:

27,15 kg SF₆

Taragewicht nicht schätzen

Das Taragewicht sollte aus der eindeutigen Kennzeichnung beziehungsweise den zugehörigen Zylinderdaten übernommen werden.

Nicht sinnvoll ist:

„Diese Flaschen wiegen leer ungefähr 43 kg.“

Schon kleine Unterschiede zwischen einzelnen Zylindern würden direkt in die berechnete Gasmasse eingehen.

Eingefüllte SF₆-Menge aus der Gewichtsänderung bestimmen

Beim Füllen oder Nachfüllen einer Anlage kann die abgegebene SF₆-Masse aus der Gewichtsabnahme des Versorgungszylinders bestimmt werden.

Grundgleichung:

mgefüllt = mZylinder, vorher − mZylinder, nachher

Beispiel

Gewicht vor dem Füllvorgang:

61,82 kg

Gewicht nach dem Füllvorgang:

58,47 kg

Daraus ergibt sich:

mgefüllt = 61,82 kg − 58,47 kg = 3,35 kg

Die dokumentierte Entnahmemenge aus dem Zylinder beträgt somit:

3,35 kg SF₆

Anfangs- und Endwert immer dokumentieren

Nur den berechneten Differenzwert:

3,35 kg

aufzuschreiben ist weniger transparent als:

vorher 61,82 kg → nachher 58,47 kg → Differenz 3,35 kg

Die vollständige Dokumentation ermöglicht eine spätere Plausibilitätsprüfung.

Zurückgewonnene SF₆-Menge bestimmen

Bei einer Rückgewinnung verhält sich die Bilanz umgekehrt.

Der Auffang- beziehungsweise Speicherzylinder wird schwerer.

Damit gilt:

mzurückgewonnen = mZylinder, nachher − mZylinder, vorher

Beispiel

Gewicht des Aufnahmezylinders vor der Rückgewinnung:

48,20 kg

Gewicht nach der Rückgewinnung:

55,75 kg

Somit wurden:

55,75 kg − 48,20 kg = 7,55 kg SF₆

in den Zylinder übertragen.

Leitungsinhalt beachten

Bei besonders genauen Bilanzen muss berücksichtigt werden, dass nach einem Transfer SF₆ in:

• Schläuchen,
• Armaturen,
• Filtern,
• Servicegeräten

verbleiben kann.

Wie diese Restmengen behandelt werden, hängt vom verwendeten Serviceverfahren und der geforderten Bilanzierungsgenauigkeit ab.

Restmenge eines SF₆-Zylinders berechnen

Die aktuelle Restmenge lässt sich aus Brutto- und Taragewicht bestimmen:

mRest = mbrutto − mtara

Beispiel

Tara:

39,60 kg

Aktuelles Gewicht:

46,35 kg

Restmenge:

46,35 kg − 39,60 kg = 6,75 kg SF₆

Warum das für den Service wichtig ist

Vor einem Einsatz kann damit geprüft werden, ob der vorhandene Gasbestand für die geplante Arbeit ausreicht.

Beispiel:

Für einen Serviceeinsatz werden voraussichtlich:

8 kg SF₆

benötigt.

Der Zylinder enthält jedoch nur:

6,75 kg SF₆

Der vorhandene Bestand ist offensichtlich nicht ausreichend.

Eine reine Druckkontrolle hätte diesen Sachverhalt unter Umständen nicht eindeutig gezeigt.

Verbleibende Aufnahmekapazität richtig bestimmen

Bei einer Rückgewinnung ist nicht nur die bereits enthaltene Gasmasse wichtig.

Entscheidend ist auch:

Wie viel SF₆ darf der Aufnahmezylinder noch aufnehmen?

Dazu muss die zulässige maximale Füllmasse des konkreten Zylinders bekannt sein.

Berechnung über Netto-Gasmassen

Wenn die zulässige maximale SF₆-Nettofüllmasse bekannt ist:

mRestkapazität = mSF6,max − mSF6,aktuell

Alternativ über zulässiges Bruttogewicht

Ist ein zulässiges maximales Bruttogewicht eindeutig festgelegt:

mRestkapazität = mbrutto,max − mbrutto,aktuell

Beispiel

Zulässige SF₆-Füllmasse des Zylinders:

30,0 kg

Aktuell enthaltene SF₆-Masse:

18,4 kg

Rechnerische verbleibende Kapazität:

30,0 kg − 18,4 kg = 11,6 kg

Die zulässige maximale Füllmasse darf dabei ausschließlich aus den für den konkreten Zylinder geltenden Kennzeichnungen und Unterlagen übernommen werden.

Zulässige Füllmasse des Zylinders beachten

Ein Gaszylinder darf niemals allein deshalb weiter befüllt werden, weil auf der Waage noch eine rechnerische Differenz zu einem angenommenen Zielwert vorhanden ist.

Maßgeblich sind die für den jeweiligen Druckbehälter geltenden:

• Kennzeichnungen,
• Zulassungen,
• Füllvorschriften,
• Herstellerangaben,
• betrieblichen Vorgaben.

Wasserinhalt ist nicht gleich zulässige Gasmasse

Das geometrische beziehungsweise als Wasserinhalt angegebene Zylindervolumen darf nicht ohne Weiteres als verfügbare Füllkapazität für SF₆ interpretiert werden.

Die zulässige Füllmenge muss zum:

• Medium,
• Druckbehälter,
• Temperaturbereich,
• zulässigen Betriebszustand

passen.

Besonders bei der Rückgewinnung wichtig

Bei einer Rückgewinnung kann ein Servicegerät weiter Gas fördern, obwohl der Aufnahmezylinder bereits nahe an seiner zulässigen Füllgrenze liegt.

Die Waage dient daher nicht nur der Dokumentation.

Sie ermöglicht auch die laufende Kontrolle der tatsächlich aufgenommenen Masse.

Die zulässige Füllgrenze des Speicherzylinders darf nicht überschritten werden.

Gaszylinderwaage richtig aufstellen

Eine präzise Gaszylinderwaage benötigt eine geeignete Aufstellung.

Der Untergrund sollte:

• eben,
• stabil,
• ausreichend tragfähig,
• frei von starken Vibrationen

sein.

Waage nicht verkanten

Steht ein Teil des Wiegerahmens auf einer Erhöhung beziehungsweise liegt der Rahmen seitlich an einem festen Gegenstand an, kann die Kraftübertragung verändert werden.

Das Messergebnis ist dann nicht mehr zuverlässig.

Zylinder vollständig auf der Waage

Die gesamte Gewichtskraft des Zylinders muss entsprechend der vorgesehenen Konstruktion auf die Waage wirken.

Problematisch sind beispielsweise:

• Zylinder lehnt an einer Wand,
• Zylinder steht teilweise auf einer Bodenkante,
• Ventilschutz beziehungsweise Flaschenkörper wird abgestützt,
• Transportgestell übernimmt einen Teil des Gewichtes.

Standsicherheit sicherstellen

Schwere Gaszylinder müssen gegen Umfallen gesichert werden.

Dabei darf die Sicherung jedoch nicht so ausgeführt sein, dass sie einen erheblichen Teil der Gewichtskraft übernimmt und dadurch das Messergebnis beeinflusst.

Bei der WIKA GWS-10 erhöht eine Befestigungskette am Wiegerahmen die Standsicherheit des Zylinders.

Kraftnebenschlüsse vermeiden

In der Wägetechnik bezeichnet ein Kraftnebenschluss einen alternativen Kraftweg, über den ein Teil der Gewichtskraft an der eigentlichen Wägezelle vorbeigeleitet wird.

Das Prinzip:

reale Zylindermasse ≠ vollständig von der Wägezelle erfasste Kraft

Typische Kraftnebenschlüsse

• Zylinder lehnt an einem Geländer,
• Rahmen berührt eine Wand,
• starre Rohrleitung trägt einen Teil des Gewichtes,
• sehr straff gespannter Schlauch zieht nach oben,
• Flaschensicherung ist an einem unabhängigen Tragwerk zu straff befestigt.

Warum wenige hundert Gramm relevant sein können

Bei einem Transfer von beispielsweise:

2,0 kg SF₆

würde ein zusätzlicher Kraftfehler von:

0,2 kg

bereits:

10 %

der zu bestimmenden Menge entsprechen.

Eine präzise Waage allein garantiert deshalb noch keine präzise Transfermessung.

Einfluss angeschlossener Schläuche berücksichtigen

Beim SF₆-Service ist der Gaszylinder normalerweise über einen Schlauch mit dem Servicegerät beziehungsweise der Schaltanlage verbunden.

Dieser Schlauch kann Kräfte auf den Zylinder übertragen.

Typischer Fehler

Ein relativ steifer Schlauch wird so verlegt, dass er:

• nach oben am Flaschenventil zieht,
• seitlich gegen den Zylinder drückt,
• auf einem Rahmen aufliegt und den Zylinder teilweise entlastet.

Folge

Die Waage erfasst nicht ausschließlich die Gewichtskraft des Zylinders.

Ändert sich die Schlauchposition während des Transfers, kann sich sogar der angezeigte Wert verändern, obwohl keine entsprechende Gasmasse übertragen wurde.

Praktische Kontrolle

Vor dem Start sollte geprüft werden, ob:

• der Schlauch spannungsarm verlegt ist,
• ausreichend Bewegungsreserve vorhanden ist,
• keine starre Abstützung entsteht,
• der Zylinder frei auf der Waage steht.

Nach dem Anschließen sollte die Gewichtsanzeige erneut auf Plausibilität kontrolliert werden.

Nullstellung und Tara-Funktion richtig verwenden

Die Begriffe Nullstellung und Tara werden häufig gleichgesetzt, erfüllen aber je nach Wägesystem unterschiedliche praktische Aufgaben.

Absolute Masse bestimmen

Soll die tatsächlich im Zylinder enthaltene Gasmasse bestimmt werden, wird typischerweise das aktuelle Bruttogewicht erfasst und anschließend das bekannte Taragewicht des Zylinders abgezogen.

Transfer direkt verfolgen

Für einen einzelnen Füllvorgang kann eine Tara- beziehungsweise relative Anzeige besonders praktisch sein.

Der Startwert wird auf:

0,00 kg

gesetzt.

Die Anzeige zeigt anschließend direkt die Gewichtsänderung während des Transfers.

Originalwert trotzdem notieren

Für eine nachvollziehbare Dokumentation ist es sinnvoll, zusätzlich den absoluten Anfangs- und Endwert festzuhalten.

Damit kann der Transferwert später unabhängig nachgerechnet werden.

Stabilen Messwert richtig ablesen

Während eines Transfers können kleine Schwankungen der Anzeige auftreten.

Ursachen können beispielsweise sein:

• Bewegung des Schlauches,
• Vibrationen,
• Berührung des Zylinders,
• Bewegung des Wiegerahmens.

Nicht während mechanischer Bewegung dokumentieren

Der Endwert sollte erst übernommen werden, wenn:

• der Zylinder ruhig steht,
• niemand den Zylinder beziehungsweise Schlauch berührt,
• die Anzeige stabil ist.

Gleiche Messbedingungen verwenden

Für Anfangs- und Endmessung sollten die mechanischen Randbedingungen möglichst identisch sein.

Wenn der Schlauch beim Start frei hängt, beim Endwert jedoch auf dem Boden oder Rahmen abgestützt wird, können die beiden Werte nicht optimal vergleichbar sein.

Waage vor Überlast schützen

Vor dem Aufstellen des Gaszylinders muss geprüft werden, ob:

maximales mögliches Bruttogewicht ≤ zulässige Belastung der Waage

Bruttogewicht betrachten

Entscheidend ist nicht nur die enthaltene SF₆-Masse.

Die Waage trägt:

Zylinder + Ventil + Gas + gegebenenfalls dauerhaft mitgewogene Komponenten

Überlast kann dauerhafte Folgen haben

Eine mechanische Überlastung kann:

• die Wägezelle beschädigen,
• den Nullpunkt verändern,
• dauerhafte Messabweichungen verursachen.

Der zulässige Wägebereich des konkreten Gerätes ist daher vor dem Einsatz zu beachten.

Temperatur und Gewichtsmessung unterscheiden

Die Umgebungstemperatur beeinflusst den Druck eines SF₆-Zylinders deutlich.

Die Masse des enthaltenen SF₆ ändert sich dadurch jedoch nicht.

Beispiel

Ein geschlossener Gaszylinder wird aus einer kalten Umgebung in eine wärmere Halle gebracht.

Nach der Temperaturangleichung kann der Druck höher sein.

Solange kein Gas ausgetreten oder hinzugefügt wurde, bleibt:

mSF6 = konstant

Vorteil der gravimetrischen Bestimmung

Genau deshalb ist die Masse für Inventur und Transferbilanzierung so nützlich.

Sie ist wesentlich weniger anfällig für die Fehlinterpretation temperaturbedingter Druckänderungen.

Waage selbst besitzt Betriebsbedingungen

Das bedeutet jedoch nicht, dass Temperatur für die Waage völlig irrelevant ist.

Wägetechnik besitzt einen zulässigen Umgebungs- und Betriebsbereich.

Die Herstellerangaben des jeweiligen Wägesystems müssen daher eingehalten werden.

SF₆-Massenbilanz erstellen

Bei Servicearbeiten können mehrere Massenwerte miteinander verknüpft werden.

Ein einfaches Schema lautet beispielsweise:

Bestand vorher + hinzugefügtes SF₆ − entnommenes SF₆ = rechnerischer Bestand nachher

Für einen Gaszylinder

Beispiel:

Anfangsbestand:

25,00 kg

Entnahme für Anlage A:

4,20 kg

Entnahme für Anlage B:

2,60 kg

Rechnerischer Rest:

25,00 − 4,20 − 2,60 = 18,20 kg

Eine abschließende Wägung sollte diesen Bestand innerhalb der zu erwartenden Mess- und Bilanzunsicherheit bestätigen.

Differenzen untersuchen

Zeigt die Waage stattdessen beispielsweise:

17,55 kg

besteht gegenüber der Buchung eine Differenz von:

0,65 kg

Dann sollte geprüft werden:

• wurden alle Transfers erfasst?
• wurden Anfangs- und Endwerte richtig übertragen?
• wurde das richtige Taragewicht verwendet?
• verblieb Gas in Serviceequipment oder Schläuchen?
• gab es eine Leckage beziehungsweise Freisetzung?
• bestand bei einer Wägung ein Kraftnebenschluss?

Füll- und Rückgewinnungsmengen dokumentieren

Eine belastbare Servicedokumentation sollte nicht nur einen einzelnen Endwert enthalten.

Sinnvolle Angaben

• Datum und Uhrzeit,
• Anlagen- beziehungsweise Betriebsmittel-ID,
• Gaszylinder-ID,
• Gasart und gegebenenfalls Gasstatus,
• Taragewicht des Zylinders,
• Bruttogewicht vor dem Transfer,
• Bruttogewicht nach dem Transfer,
• berechnete Transfermasse,
• Art des Vorgangs: Füllen oder Rückgewinnen,
• verwendetes Serviceequipment,
• verantwortliche Person,
• gegebenenfalls Bemerkungen zu Abweichungen.

Beispiel für ein Füllprotokoll

Parameter	Wert
Anlage	Schaltfeld Q07
Zylinder	SF6-024
Tara	42,70 kg
Gewicht vor Füllung	69,85 kg
Gewicht nach Füllung	66,40 kg
Eingefüllte Menge	3,45 kg
Restmenge im Zylinder	23,70 kg
Vorgang	Nachfüllen

Rechnung kontrollieren

Restmenge nach dem Vorgang:

66,40 kg − 42,70 kg = 23,70 kg

Entnommene Menge:

69,85 kg − 66,40 kg = 3,45 kg

Damit lassen sich sowohl Transfer als auch verbleibender Bestand aus denselben Rohwerten nachvollziehen.

Bedeutung für Emissions- und Gasbilanzen

SF₆ ist ein fluoriertes Treibhausgas mit sehr hohem Treibhauspotenzial.

Eine nachvollziehbare Mengenbilanz besitzt deshalb neben der betrieblichen Inventur auch eine umwelt- und dokumentationsbezogene Bedeutung.

EU-F-Gas-Verordnung

Die Verordnung (EU) 2024/573 enthält Anforderungen an den Umgang mit fluorierten Treibhausgasen.

Für Anlagen, die unter die entsprechenden Aufzeichnungsanforderungen fallen, sind unter anderem Mengen zu dokumentieren, die:

• bei Installation beziehungsweise Service hinzugefügt,
• bei Wartung ergänzt,
• zurückgewonnen

wurden.

Wiegen liefert dafür eine belastbare Ausgangsgröße

Durch die Bestimmung von:

Masse vorher → Masse nachher → Differenz

entsteht eine unmittelbar nachvollziehbare Grundlage für eine Massenbilanz.

Welche gesetzlichen Aufzeichnungs- und Berichtspflichten im konkreten Fall gelten, muss anhand der jeweiligen Anlage, Anwendung und aktuellen regulatorischen Anforderungen geprüft werden.

Typische Fehlerbilder beim Wiegen von SF₆-Gaszylindern

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Flaschendruck erscheint normal, aber Gas reicht nicht für den geplanten Service	Druck wurde fälschlich als Maß für die Restmasse verwendet	Zylinder wiegen und Netto-SF₆-Masse berechnen
Waage zeigt nach Anschließen des Schlauches plötzlich anderes Gewicht	Schlauchkraft wirkt auf den Zylinder	Schlauch spannungsarm verlegen
Anzeige verändert sich beim Bewegen des Schlauches	Kraftnebenschluss beziehungsweise mechanische Krafteinleitung	Schlauchführung überprüfen
Restmenge erscheint unplausibel	Falsches Taragewicht verwendet	Zylinderkennzeichnung kontrollieren
Waage zeigt zu wenig Gewicht	Zylinder wird teilweise von Wand oder Rahmen abgestützt	Freie Aufstellung prüfen
Messwert schwankt	Vibration, Bewegung oder Schlauchkräfte	System beruhigen und erneut ablesen
Bilanz unterscheidet sich von dokumentierten Transfers	Transfer nicht erfasst, Restgas oder Messfehler	Einzelbuchungen und Wägebedingungen prüfen
Nach Tarieren ist der absolute Zylinderbestand unbekannt	Nur relative Gewichtsdifferenz dokumentiert	Absolute Anfangs- und Endgewichte zusätzlich erfassen
Zylinder scheint noch viel Gas zu enthalten, weil der Druck hoch ist	Flüssig-/Gas-Phasengleichgewicht nicht berücksichtigt	Restmasse gravimetrisch bestimmen
Rückgewinnungszylinder nähert sich unbekannt seiner Füllgrenze	Restkapazität vor dem Einsatz nicht berechnet	Aktuelle und zulässige maximale Füllmasse vergleichen
Nullpunkt stimmt nach mechanischer Überlast nicht mehr	Wägezelle möglicherweise überlastet	Waage prüfen beziehungsweise kalibrieren lassen

Systematischer Ablauf beim Wiegen

Für einen nachvollziehbaren SF₆-Transfer empfiehlt sich folgende Vorgehensweise:

1. Zylinder identifizieren: Eindeutige Zylinder-ID und Gasart prüfen.
2. Taragewicht erfassen: Wert aus der Zylinderkennzeichnung beziehungsweise Dokumentation übernehmen.
3. Zulässige Füllmasse prüfen: Besonders bei Rückgewinnungszylindern vor Arbeitsbeginn.
4. Waage kontrollieren: Wägebereich, Zustand und Betriebsbereitschaft prüfen.
5. Waage eben aufstellen: Stabilen und tragfähigen Untergrund verwenden.
6. Zylinder vollständig aufstellen: Kraftnebenschlüsse vermeiden.
7. Zylinder sichern: Nach Hersteller- und Sicherheitsvorgaben gegen Umfallen sichern.
8. Schläuche anschließen: Dabei die vorgesehenen SF₆-Serviceverfahren einhalten.
9. Schlauchführung kontrollieren: Keine nennenswerten Zug-, Druck- oder Stützkräfte auf den Zylinder.
10. Anfangsgewicht erfassen: Stabilen absoluten Wert dokumentieren.
11. Falls sinnvoll Tara-/Relativfunktion setzen: Transferänderung direkt anzeigen lassen.
12. Transfer durchführen: Füll- beziehungsweise Rückgewinnungsverfahren gemäß Serviceequipment und Anlagenvorgaben durchführen.
13. Füllgrenzen überwachen: Insbesondere beim Aufnehmen von SF₆ in Speicherzylinder.
14. System zur Ruhe kommen lassen: Mechanische Einflüsse vor Endablesung vermeiden.
15. Endgewicht dokumentieren: Absoluten Wert erfassen.
16. Differenz berechnen: Ein- beziehungsweise zurückgewonnene Gasmasse bestimmen.
17. Restbestand berechnen: Bruttogewicht minus Tara.
18. Bilanz plausibilisieren: Erwartete und gemessene Mengen vergleichen.
19. Serviceprotokoll abschließen: Werte eindeutig der Anlage und dem Zylinder zuordnen.

Praxisbeispiel: Nachfüllen einer SF₆-Schaltanlage

Bei einer gasisolierten Schaltanlage wurde im Rahmen einer Wartung festgestellt, dass SF₆ nachgefüllt werden muss.

Für die Dokumentation soll die tatsächlich eingebrachte Gasmasse bestimmt werden.

Schritt 1: Gaszylinder identifizieren

Auf dem verwendeten Zylinder ist ein Taragewicht von:

41,80 kg

angegeben.

Schritt 2: Zylinder auf die Waage stellen

Der Zylinder wird auf einer geeigneten SF₆-Gaszylinderwaage positioniert und entsprechend der vorgesehenen Konstruktion gegen Umfallen gesichert.

Die Waage zeigt:

63,65 kg

Schritt 3: Anfangsbestand bestimmen

Die enthaltene SF₆-Masse beträgt:

63,65 kg − 41,80 kg = 21,85 kg

Schritt 4: Schlauch anschließen

Nach dem Anschluss zeigt die Waage plötzlich:

63,35 kg

obwohl noch kein SF₆ übertragen wurde.

Schritt 5: Ursache suchen

Der Serviceschlauch ist sehr straff verlegt und zieht das Zylinderventil leicht nach oben.

Dadurch wird die Waage mechanisch um etwa:

0,30 kg

entlastet.

Die Schlauchführung wird korrigiert.

Die Anzeige kehrt auf:

63,65 kg

zurück.

Schritt 6: Anlage nachfüllen

Der Füllvorgang wird nach dem für die Anlage und das verwendete Serviceequipment vorgesehenen Verfahren durchgeführt.

Schritt 7: Endgewicht erfassen

Nach Abschluss und stabiler Aufstellung zeigt die Waage:

60,40 kg

Schritt 8: eingefüllte Masse berechnen

Die aus dem Zylinder entnommene Gasmasse beträgt:

63,65 kg − 60,40 kg = 3,25 kg SF₆

Schritt 9: Restbestand bestimmen

Im Zylinder verbleiben:

60,40 kg − 41,80 kg = 18,60 kg SF₆

Ergebnis

Im Serviceprotokoll können nun nachvollziehbar dokumentiert werden:

• Anfangsgewicht: 63,65 kg,
• Endgewicht: 60,40 kg,
• eingefüllte SF₆-Masse: 3,25 kg,
• verbleibende SF₆-Masse: 18,60 kg.

Das Beispiel zeigt zugleich, warum die mechanische Einbausituation wichtig ist.

Wäre die durch den Schlauch verursachte Entlastung von:

0,30 kg

nicht erkannt worden, wäre die Massenbilanz entsprechend verfälscht worden.

Für zuverlässige SF₆-Mengenbilanzen müssen daher sowohl die Genauigkeit der Waage als auch die mechanischen Randbedingungen stimmen.

Passende ICS-Produkte für das Wiegen und Befüllen von SF₆-Gaszylindern

WIKA GWS-10 – Portable SF₆-Gaszylinderwaage

Die bei ICS verfügbare WIKA GWS-10 wurde speziell für mobile SF₆-Servicearbeiten konzipiert.

Zu ihren Anwendungen gehören:

• Überwachung der Füllung von SF₆-Gas,
• Überwachung der Entnahme von SF₆-Gas,
• Inventur von Gaszylindern,
• Wareneingangskontrolle von Gaszylindern.

Präzise Massenerfassung

WIKA gibt für die GWS-10 eine Genauigkeit von:

±30 g

an.

Damit können auch vergleichsweise kleine Masseänderungen während eines Servicevorgangs zuverlässig erfasst werden.

Tara-Funktion

Die Digitalanzeige besitzt eine Tara-Funktion.

Damit lässt sich die Gewichtsänderung während eines Füll- beziehungsweise Entnahmevorgangs direkt verfolgen.

Für die Bestimmung der absoluten SF₆-Restmenge kann zusätzlich das auf dem Gaszylinder angegebene Leergewicht verwendet werden:

Netto-SF₆-Masse = gemessenes Gesamtgewicht − Leergewicht

Mechanischer Aufbau

Die GWS-10 besteht aus:

• klappbarem Wiegerahmen,
• Digitalanzeige,
• Wägezelle.

Der Wiegerahmen besteht aus verzinktem Stahl und besitzt eine niedrige Plattformhöhe.

Dadurch lassen sich schwere Gaszylinder vergleichsweise einfach auf der Waage positionieren.

Eine Befestigungskette am Rahmen erhöht die Standsicherheit des Gaszylinders.

Schutz für mobilen Service

Für die GWS-10 wird die Schutzart:

IP65

angegeben.

Der klappbare Aufbau erleichtert Transport und Lagerung bei mobilen Serviceeinsätzen.

Weitere Informationen finden Sie unter WIKA GWS-10 Portable SF₆-Gaszylinderwaage bei ICS Schneider.

WIKA GFU08 – SF₆-Füllwagen mit Waage

Wenn neben der reinen Gewichtserfassung auch ein komplettes System zum Befüllen beziehungsweise Nachfüllen benötigt wird, bietet ICS die WIKA GFU08 Typenreihe an.

Die Baureihe umfasst unterschiedliche Ausführungen:

• GFU08-B – Füllwagen,
• GFU08-W – Füllwagen mit Waage,
• GFU08-E – Füllwagen mit Vakuumpumpe,
• GFU08-C – Füllwagen mit Waage und Vakuumpumpe.

Massenbilanz direkt beim Füllen

Bei den entsprechenden Ausführungen ermöglicht eine hochgenaue Waage die präzise Bestimmung der übertragenen SF₆-Menge.

Damit eignet sich das System insbesondere für Anwendungen, bei denen:

• Füllmengen dokumentiert,
• Gasbestände bilanziert,
• Emissionsberichte unterstützt

werden sollen.

Weitere Informationen finden Sie unter SF₆ Service-Equipment bei ICS Schneider.

Welche Lösung passt zu welcher Anwendung?

Anwendung	Sinnvolle Lösung
Mobile Bestimmung des SF₆-Zylinderbestandes	WIKA GWS-10
Überwachung einer einzelnen Füllung oder Entnahme	WIKA GWS-10
Inventur mehrerer SF₆-Gaszylinder	WIKA GWS-10
Wareneingangskontrolle eines SF₆-Zylinders	WIKA GWS-10
Mobiler SF₆-Füllwagen mit integrierter Gewichtskontrolle	WIKA GFU08-W
Füllwagen mit Waage und Vakuumpumpe	WIKA GFU08-C
Aufbau einer nachvollziehbaren SF₆-Massenbilanz	GWS-10 beziehungsweise GFU08 mit Waage

Eine Übersicht der verfügbaren Systeme finden Sie unter SF₆ Service-Equipment bei ICS Schneider.

Fazit

Der Druck eines SF₆-Gaszylinders ist keine zuverlässige Anzeige für die noch enthaltene Gasmasse.

Der wesentliche Grund ist die Möglichkeit eines zweiphasigen Zustands aus:

flüssigem SF₆ + gasförmigem SF₆

Solange beide Phasen vorhanden sind, wird der Druck stark durch die Temperatur und das Phasengleichgewicht bestimmt.

Für Füllmengen, Rückgewinnungsmengen und Inventurbestände ist deshalb die gravimetrische Bestimmung wesentlich geeigneter.

Grundlage ist:

Netto-Gasmasse = Bruttogewicht − Tara

Für einen Transfer gilt:

Füllmenge = Gewicht vorher − Gewicht nachher

beziehungsweise bei der Rückgewinnung:

Rückgewinnungsmenge = Gewicht nachher − Gewicht vorher

Damit die Differenz tatsächlich der übertragenen SF₆-Masse entspricht, muss die Waage jedoch mechanisch korrekt eingebunden sein.

Besonders zu vermeiden sind:

• Kraftnebenschlüsse,
• seitliches Anlehnen des Zylinders,
• starre Abstützungen,
• Schlauchkräfte,
• bewegte oder instabile Ablesungen.

Bei einer Rückgewinnung muss zusätzlich die noch verfügbare Aufnahmekapazität des Zylinders bekannt sein.

Die maximal zulässige SF₆-Füllmasse des konkreten Druckgasbehälters darf niemals überschritten werden.

Für eine nachvollziehbare Dokumentation sollten nicht nur Differenzwerte, sondern möglichst:

• Taragewicht,
• Anfangsgewicht,
• Endgewicht,
• berechnete Transfermenge,
• Restmenge,
• Zylinder- und Anlagenidentifikation

festgehalten werden.

Damit entsteht aus einer einfachen Gewichtsmessung eine belastbare SF₆-Massenbilanz.

Für die Praxis gilt:

Zylinder identifizieren → Tara prüfen → zulässige Füllmasse feststellen → Waage eben aufstellen → Zylinder vollständig und sicher positionieren → Kraftnebenschlüsse vermeiden → Schlauch spannungsarm anschließen → Anfangsgewicht dokumentieren → SF₆ nach vorgesehenem Serviceverfahren übertragen → Füllgrenzen überwachen → stabilen Endwert erfassen → Differenz und Restmenge berechnen → Werte der richtigen Anlage und dem richtigen Zylinder zuordnen → Massenbilanz dokumentieren.

FAQ: SF₆-Gaszylinder wiegen und Füllmengen bestimmen

Warum sollte eine SF₆-Gasflasche gewogen werden?

Durch die Gewichtsmessung lässt sich die tatsächlich enthaltene SF₆-Masse bestimmen. Dies ist insbesondere für Füllvorgänge, Rückgewinnung, Inventur und Massenbilanzen wichtig.

Kann ich die SF₆-Restmenge am Flaschendruck erkennen?

Nicht zuverlässig. Wenn SF₆ gleichzeitig flüssig und gasförmig im Zylinder vorliegt, wird der Druck wesentlich durch Temperatur und Phasengleichgewicht bestimmt.

Warum bleibt der SF₆-Flaschendruck trotz Entnahme relativ hoch?

Solange noch Flüssigphase vorhanden ist, kann beim Entnehmen von Gas weiteres SF₆ verdampfen. Dadurch wird der Druck nicht proportional zur entnommenen Gesamtmasse kleiner.

Was bedeutet Tara bei einer Gasflasche?

Die Tara bezeichnet das Leergewicht des Gaszylinders beziehungsweise das für diesen Zylinder angegebene Taragewicht.

Was ist das Bruttogewicht eines SF₆-Zylinders?

Das Bruttogewicht ist die aktuelle Gesamtmasse aus Zylinder und enthaltenem SF₆.

Wie berechne ich die enthaltene SF₆-Masse?

Die Netto-Gasmasse ergibt sich aus Bruttogewicht minus Taragewicht: m_SF6 = m_brutto − m_tara.

Wie bestimme ich die eingefüllte SF₆-Menge?

Bei einem Versorgungszylinder wird das Gewicht vor und nach der Befüllung bestimmt. Die Differenz entspricht der aus dem Zylinder entnommenen Masse, sofern keine zusätzlichen nicht bilanzierten Gasverluste beziehungsweise Restmengen vorliegen.

Wie bestimme ich die zurückgewonnene SF₆-Menge?

Beim Aufnahmezylinder wird das Gewicht vor und nach der Rückgewinnung bestimmt. Die Gewichtszunahme entspricht der aufgenommenen SF₆-Masse.

Wie berechne ich die Restmenge in einer SF₆-Flasche?

Vom aktuellen Bruttogewicht wird das auf dem konkreten Zylinder angegebene Taragewicht abgezogen.

Wie berechne ich die Restkapazität eines Aufnahmezylinders?

Von der zulässigen maximalen SF₆-Füllmasse wird die aktuell enthaltene Netto-Gasmasse abgezogen. Die zulässige Füllmasse muss aus den für den konkreten Zylinder geltenden Daten übernommen werden.

Kann ich die zulässige SF₆-Füllmenge aus dem Flaschenvolumen berechnen?

Die zulässige Füllmasse sollte nicht eigenständig allein aus dem geometrischen beziehungsweise angegebenen Wasserinhalt abgeleitet werden. Maßgeblich sind die Kennzeichnung, Zulassung und Füllvorgaben des konkreten Druckgasbehälters.

Warum ist die zulässige Füllmasse bei der Rückgewinnung besonders wichtig?

Weil der Aufnahmezylinder während der Rückgewinnung kontinuierlich schwerer wird und seine zulässige Füllgrenze nicht überschritten werden darf.

Was ist ein Kraftnebenschluss?

Ein Kraftnebenschluss entsteht, wenn ein Teil der Gewichtskraft nicht über die Wägezelle geführt wird, sondern beispielsweise über eine Wand, ein Gestell oder einen Schlauch abgestützt wird.

Kann ein SF₆-Schlauch die Gewichtsmessung beeinflussen?

Ja. Ein gespannter oder ungünstig abgestützter Schlauch kann am Zylinder ziehen oder drücken und dadurch den angezeigten Gewichtswert verändern.

Wie sollte der SF₆-Schlauch beim Wiegen verlegt werden?

Er sollte entsprechend dem vorgesehenen Serviceaufbau möglichst spannungsarm geführt werden, damit keine nennenswerten mechanischen Kräfte auf den gewogenen Zylinder übertragen werden.

Darf der Gaszylinder an einer Wand lehnen?

Für eine genaue Gewichtsmessung sollte vermieden werden, dass die Wand einen Teil der Gewichtskraft übernimmt. Gleichzeitig muss der Zylinder gemäß den geltenden Sicherheits- und Herstelleranforderungen gegen Umfallen gesichert werden.

Warum muss die Waage auf einem ebenen Untergrund stehen?

Eine stabile und vorgesehene Krafteinleitung in die Wägezelle ist Voraussetzung für eine zuverlässige Gewichtsmessung.

Was bringt die Tara-Funktion einer Gaszylinderwaage?

Sie kann verwendet werden, um beispielsweise den Startwert eines Transfers auf null zu setzen und anschließend direkt die Gewichtsänderung abzulesen.

Sollte ich trotz Tara-Funktion Anfangs- und Endgewicht notieren?

Ja. Absolute Anfangs- und Endwerte verbessern die Rückverfolgbarkeit und ermöglichen eine spätere unabhängige Berechnung der Transfermenge.

Wann sollte der Endwert abgelesen werden?

Wenn Zylinder, Schlauch und Waage ruhig stehen und die Anzeige stabil ist.

Kann die Temperatur den SF₆-Flaschendruck verändern?

Ja. Der Druck von SF₆ ist temperaturabhängig und kann sich daher bei Temperaturänderungen deutlich verändern.

Verändert die Temperatur auch die SF₆-Masse?

Nicht solange der Zylinder geschlossen bleibt und kein Gas hinzugefügt oder abgegeben wird. Genau deshalb eignet sich die Massenerfassung gut für Bestands- und Transferbilanzen.

Warum ist eine Waage für die SF₆-Inventur besser als ein Manometer?

Die Waage bestimmt unmittelbar die Gesamtmasse. Ein Manometer zeigt dagegen den Druck, der insbesondere bei teilweise verflüssigtem SF₆ nicht proportional zur enthaltenen Gasmasse ist.

Welche Daten sollte ein SF₆-Füllprotokoll enthalten?

Sinnvoll sind unter anderem Anlagen-ID, Zylinder-ID, Taragewicht, Anfangs- und Endgewicht, berechnete Transfermenge, Vorgangsart, Datum und verantwortliche Person.

Warum sind SF₆-Massenbilanzen wichtig?

Sie helfen, Gasbestände, hinzugefügte Mengen, zurückgewonnene Mengen und mögliche Differenzen nachvollziehbar zu dokumentieren.

Gibt es gesetzliche Dokumentationspflichten für SF₆?

Die aktuelle EU-F-Gas-Verordnung enthält für bestimmte Anlagen und Tätigkeiten Aufzeichnungsanforderungen, unter anderem zu hinzugefügten und zurückgewonnenen Mengen. Welche Anforderungen im Einzelfall gelten, muss anhand der konkreten Anlage und Tätigkeit bewertet werden.

Was ist die WIKA GWS-10?

Die WIKA GWS-10 ist eine portable SF₆-Gaszylinderwaage für die Überwachung beim Füllen und Entnehmen von SF₆ sowie für Gaszylinder-Inventur und Wareneingangskontrolle.

Wie genau ist die WIKA GWS-10?

WIKA gibt eine Genauigkeit von ±30 g an.

Besitzt die WIKA GWS-10 eine Tara-Funktion?

Ja. Die Digitalanzeige verfügt über eine Tara-Funktion zur komfortablen Bestimmung von Gewichtsänderungen.

Welche Schutzart hat die WIKA GWS-10?

Für die GWS-10 wird die Schutzart IP65 angegeben.

Ist die WIKA GWS-10 für mobile Servicearbeiten geeignet?

Ja. Die Waage besitzt einen klappbaren Wiegerahmen und ist für den portablen Einsatz ausgelegt.

Kann die WIKA GWS-10 auch zur Inventur verwendet werden?

Ja. Die Inventur von Gaszylindern gehört ausdrücklich zu den vorgesehenen Anwendungen.

Kann die GWS-10 auch beim Wareneingang eingesetzt werden?

Ja. WIKA nennt die Wareneingangskontrolle von Gaszylindern als Anwendung.

Was ist die WIKA GFU08-Baureihe?

Die GFU08-Baureihe besteht aus modularen SF₆-Füllwagen zum emissionsarmen beziehungsweise gemäß Herstellerkonzept emissionsfreien Be- und Nachfüllen von SF₆-Gasräumen.

Welche GFU08-Ausführung besitzt eine Waage?

Der GFU08-W ist als Füllwagen mit Waage ausgeführt. Der GFU08-C kombiniert Waage und Vakuumpumpe.

Kann ein SF₆-Füllwagen bei einer Massenbilanz helfen?

Ja. Bei Ausführungen mit Waage kann die übertragene Gasmasse unmittelbar über die Gewichtsänderung des Zylinders erfasst werden.

Wo finde ich die WIKA GWS-10 bei ICS Schneider?

Weitere Informationen finden Sie unter WIKA GWS-10 Portable SF₆-Gaszylinderwaage bei ICS Schneider.

Wo finde ich weiteres SF₆-Service-Equipment?

Eine Übersicht finden Sie unter SF₆ Service-Equipment bei ICS Schneider.

Wo finde ich weitere SF₆-Gas-Lösungen bei ICS Schneider?

Weitere Produkte für SF₆-Service, Gasqualität und Anlagenüberwachung finden Sie unter SF₆-Gas-Lösungen bei ICS Schneider.