In einer industriellen Rohrleitung strömt Wasser normalerweise von einer Versorgungsstation zu einem Speicherbehälter. Bei bestimmten Betriebszuständen wird die Strömungsrichtung umgekehrt und das Wasser fließt zurück. Eine bereits installierte Wirkdruckmessung zeigt im Vorwärtsbetrieb plausible Durchflusswerte an. Sobald sich die Strömungsrichtung umkehrt, fällt die Anzeige jedoch auf null oder liefert einen unplausiblen Wert. Dabei fließt weiterhin eine erhebliche Flüssigkeitsmenge durch die Leitung.
Die Ursache kann im Primärelement, in den Druckentnahmen, im Differenzdrucktransmitter oder in der Signalauswertung liegen. Viele klassische Wirkdruck-Durchflussmessstellen sind zunächst für eine feste Strömungsrichtung ausgelegt. Die übliche Quadratwurzelfunktion verarbeitet einen positiven Differenzdruck und liefert daraus einen positiven Durchflusswert. Eine negative Differenzdruckmessung oder eine Strömungsumkehr ist damit nicht automatisch korrekt abgebildet.
Für eine bidirektionale Durchflussmessung muss die gesamte Messkette beide Strömungsrichtungen unterstützen. Dazu gehören ein geeignetes Primärelement, korrekt angeordnete Druckentnahmen, ein Differenzdrucktransmitter mit passendem Messbereich und eine Auswertung, die sowohl Betrag als auch Vorzeichen des Durchflusses berücksichtigt. Besonders anspruchsvoll ist der Bereich unmittelbar um den Nulldurchfluss, weil kleine Nullpunktabweichungen bereits einen scheinbaren Durchfluss verursachen können.
Dieser Fachbeitrag erläutert die technischen Anforderungen an eine bidirektionale Wirkdruckmessung. Im Mittelpunkt stehen die richtige Definition der Strömungsrichtung, symmetrische Primärelemente, positive und negative Differenzdrücke, die vorzeichenerhaltende Radizierung und die Nullpunktstabilität. Ein Rechenbeispiel zeigt die Berechnung beider Durchflussrichtungen. Zusätzlich werden Einbaubedingungen, Mediumseinflüsse, Messunsicherheit, Kalibrierung und die Auswahl geeigneter Geräte beschrieben.
Inhaltsverzeichnis
- Die bidirektionale Messaufgabe eindeutig definieren
- Das Wirkdruck-Messprinzip und seine Durchflussabhängigkeit verstehen
- Positive und negative Strömungsrichtung richtig festlegen
- Geeignete Primärelemente für beide Strömungsrichtungen auswählen
- Druckentnahmen und H-/L-Anschlüsse richtig zuordnen
- Positive und negative Differenzdrücke messtechnisch erfassen
- Nullpunkt und Offset bei Strömungsumkehr richtig behandeln
- Eine vorzeichenerhaltende Quadratwurzelfunktion verwenden
- Rechenbeispiel: Bidirektionaler Durchfluss von −100 bis +100 m³/h
- Bidirektionalen Durchfluss mit 4–20 mA oder digital übertragen
- Schleichmengenunterdrückung und kleine Durchflüsse bewerten
- Einlaufstrecken und Strömungsprofile für beide Richtungen auslegen
- Dichte, Viskosität und Temperatur bei beiden Richtungen berücksichtigen
- Wirkdruckleitungen und statische Druckanteile richtig beherrschen
- Strömungsumkehr, Pulsationen und Messdynamik untersuchen
- Messbereich, statischen Druck und Überlastfestigkeit auswählen
- Positive und negative Messbereiche getrennt prüfen und kalibrieren
- Vorwärts- und Rückwärtsmengen richtig bilanzieren
- Drucksicherheit, Ventilblock und sichere Wartung berücksichtigen
- Einen systematischen Inbetriebnahme- und Prüfablauf durchführen
- Typische Fehler und Fehlinterpretationen diagnostizieren
- Passende Durchfluss- und Differenzdruckmesstechnik von ICS Schneider
- Fazit: Beide Strömungsrichtungen als vollständige Messaufgabe auslegen
- Häufige Fragen zur bidirektionalen Wirkdruck-Durchflussmessung
1. Die bidirektionale Messaufgabe eindeutig definieren
Bidirektionaler Durchfluss bedeutet, dass ein Medium innerhalb derselben Rohrleitung in zwei entgegengesetzte Richtungen strömen kann und beide Richtungen messtechnisch erfasst werden sollen.
Typische Anwendungen sind Versorgungs- und Rückspeiseleitungen, Speichersysteme, hydraulische Prüfstände, Energieanlagen und Rohrleitungssysteme mit wechselnden Betriebszuständen.
Bei einer solchen Messaufgabe reicht es nicht aus, nur den maximalen Durchfluss anzugeben. Es muss ebenfalls festgelegt werden, welche Strömungsrichtung als positiv und welche als negativ betrachtet wird.
Diese Definition ist insbesondere für Steuerungen und Mengenbilanzen wichtig. Ein positiver Durchfluss kann beispielsweise die Beladung eines Speichers beschreiben, während ein negativer Durchfluss die Entladung kennzeichnet.
Zusätzlich ist zu bestimmen, ob beide Strömungsrichtungen denselben maximalen Durchfluss besitzen.
Ein System kann beispielsweise für +100 m³/h in Vorwärtsrichtung und −40 m³/h in Rückwärtsrichtung ausgelegt sein. Die Messbereiche müssen deshalb nicht zwangsläufig symmetrisch um null liegen.
Ebenso wichtig ist die gewünschte Genauigkeit bei kleinen Durchflüssen. Soll ein geringer Rückfluss sicher erkannt werden, stellt dies höhere Anforderungen an Nullpunktstabilität und Messauflösung als eine reine Überwachung großer Volumenströme.
Für eine vollständige Spezifikation sollten mindestens die maximale positive und negative Durchflussmenge, die erforderliche untere Messgrenze, Mediumseigenschaften, Druckbedingungen, Temperatur und Einbauverhältnisse bekannt sein.
Außerdem muss definiert werden, ob der Durchfluss als momentaner Volumenstrom, Massenstrom oder aufsummierte Menge ausgegeben werden soll.
Erst danach kann beurteilt werden, ob eine Wirkdruckmessung für die Anwendung geeignet ist oder ein anderes Messprinzip Vorteile bietet.
2. Das Wirkdruck-Messprinzip und seine Durchflussabhängigkeit verstehen
Bei der Wirkdruckmessung wird ein definiertes Primärelement in eine durchströmte Rohrleitung eingebaut.
Dieses Primärelement kann beispielsweise eine Messblende, eine Durchflussdüse oder eine dafür geeignete andere Differenzdruck-Messgeometrie sein.
Durch die Veränderung des Strömungsquerschnitts beziehungsweise der Strömungsverhältnisse entsteht ein messbarer Druckunterschied zwischen zwei vorgesehenen Druckentnahmestellen.
Der Differenzdruck wird mit einem Differenzdrucktransmitter erfasst.
Für viele Wirkdruck-Durchflussmessungen lässt sich der grundlegende Zusammenhang vereinfacht ausdrücken als:
QV = K · √(Δp / ρ)
Dabei bezeichnet QV den Volumenstrom, Δp den für die Auswertung vorgesehenen Differenzdruck, ρ die Dichte des Mediums und K einen von Geometrie und Messverfahren abhängigen Faktor.
Diese Gleichung beschreibt zunächst den Betrag des Durchflusses bei dafür geeigneten positiven Differenzdruckwerten.
Der Zusammenhang ist nicht linear. Bei vierfachem Differenzdruck ergibt sich unter sonst gleichen Bedingungen näherungsweise der doppelte Volumenstrom.
Für eine normgerechte Messblende wird der Faktor K nicht beliebig gewählt. Er enthält unter anderem geometrische Größen und den Durchflusskoeffizienten, der von der Reynolds-Zahl und der konkreten Druckentnahme abhängt.
Bei kompressiblen Medien kommen zusätzliche Größen, beispielsweise ein Expansionsfaktor, hinzu.
Für eine präzise Auslegung sind deshalb die vorgesehenen Berechnungsverfahren und Einsatzgrenzen maßgeblich, beispielsweise ISO 5167-1 und ISO 5167-2.
Bei bidirektionaler Strömung muss über diesen Zusammenhang hinaus die Flussrichtung berücksichtigt werden.
Eine reine Auswertung des positiven Differenzdruckbetrags kann zwar einen Betrag des Durchflusses liefern, aber nicht zwangsläufig seine Richtung.
3. Positive und negative Strömungsrichtung richtig festlegen
Für die bidirektionale Auswertung werden zwei feste Bezugspunkte an der Rohrleitung definiert. Im folgenden Beispiel heißen sie A und B.
Die positive Strömungsrichtung verläuft definitionsgemäß von A nach B. Die negative Richtung verläuft entsprechend von B nach A.
Eine dazu passende Differenzdruckdefinition lautet:
Δp = pA − pB
Bei einer dafür geeigneten Primärelement- und Druckentnahmeanordnung kann sich im positiven Strömungsbetrieb ein positiver Differenzdruck ergeben.
Kehrt sich die Strömungsrichtung um, kann sich das Vorzeichen der Druckdifferenz entsprechend ändern.
Ein Beispiel:
Strömung A → B: Δp = +50 mbar
Strömung B → A: Δp = −50 mbar
Die beiden Werte besitzen denselben Betrag, aber ein unterschiedliches Vorzeichen.
Damit ist die Durchflussrichtung prinzipiell erkennbar, sofern die tatsächliche Messanordnung dieses Verhalten unter den vorgesehenen Bedingungen zuverlässig liefert.
Die Vorzeichenfestlegung muss über die vollständige Messkette einheitlich bleiben. Das betrifft das Primärelement, die festen Druckentnahmen, den Differenzdrucktransmitter, die Steuerung und die spätere Bilanzierung.
Eine besonders häufige Fehlerquelle ist die Verwendung unterschiedlicher Vorzeichendefinitionen in der Instrumentierung und der SPS.
Wenn der Differenzdrucktransmitter einen positiven Wert für die Richtung A nach B liefert, die Steuerung denselben Wert jedoch als Rückfluss interpretiert, werden sämtliche Mengenbilanzen entsprechend vertauscht.
Die positive Strömungsrichtung sollte deshalb in den technischen Unterlagen eindeutig festgelegt und bei der Inbetriebnahme anhand eines bekannten realen Durchflusszustands überprüft werden.
Wichtig ist außerdem, dass eine negative Druckdifferenz nicht unter allen Umständen ausschließlich durch Rückwärtsströmung entsteht. Auch statische Druckversätze, Impulsleitungsfehler oder transiente Vorgänge können das Vorzeichen beeinflussen.
4. Geeignete Primärelemente für beide Strömungsrichtungen auswählen
Nicht jedes Primärelement für die Wirkdruckmessung ist automatisch für beide Strömungsrichtungen geeignet.
Besonders deutlich wird dies bei klassischen Messblenden.
Eine übliche Rechteckkantenblende besitzt häufig eine definierte scharfe Eintrittskante und auf der gegenüberliegenden Seite eine entsprechende Anschrägung.
Diese asymmetrische Geometrie ist für eine vorgesehene Strömungsrichtung ausgelegt.
Wird die Strömung umgekehrt, ändern sich die Eintrittsverhältnisse. Der vorhandene Durchflusskoeffizient darf dann nicht ohne entsprechende Nachweise unverändert übernommen werden.
Die ISO 5167-2:2022 enthält deshalb eigene Anforderungen an bidirektional eingesetzte Messblenden.
Für eine entsprechende Normausführung darf die Blende nicht angeschrägt sein. Beide Flächen und beide Bohrungskanten müssen die Anforderungen erfüllen, die für die jeweilige Anströmseite gelten.
Auch die Dicke der Blende und ihre mechanische Verformung unter Differenzdruck müssen berücksichtigt werden.
Besondere Anforderungen bestehen außerdem an bestimmte Druckentnahmeanordnungen. Bei D-/D/2-Entnahmen sieht die Norm für bidirektionale Messungen entsprechende Entnahmesätze vor, die passend zur tatsächlichen Strömungsrichtung verwendet werden.
Eine bloße Umkehr des Vorzeichens im Messumformer kann solche geometrischen Anforderungen nicht ersetzen.
| Messprinzip | Bidirektionale Verwendung | Besonders zu beachten |
|---|---|---|
| Speziell ausgelegte bidirektionale Messblende | Bei geeigneter Konstruktion und Druckentnahmeanordnung möglich | Beidseitige Kantengeometrie, Normbedingungen und Auswertung beider Strömungsrichtungen |
| Gewöhnliche einseitig angeschrägte Normblende | Nicht automatisch für Rückwärtsdurchfluss geeignet | Eintrittskante und Durchflusskoeffizient sind richtungsabhängig |
| Venturirohr oder Durchflussdüse | Nur bei ausdrücklich geeigneter Auslegung beziehungsweise Kalibrierung | Konvergente und divergente Bereiche können unterschiedliche Strömungseigenschaften besitzen |
| Mittelnde Staudrucksonde | Abhängig von der speziellen Sondenkonstruktion | Position und Wirkung der Stau- und Referenzdrucköffnungen bei Umkehr |
| Bidirektionaler Ultraschall-Durchflussmesser | Bei entsprechend ausgeführtem Gerät direkt vorgesehen | Medium, Rohrgeometrie, Sensoranordnung und Messbereich |
Die Tabelle zeigt, weshalb die Bezeichnung „Differenzdruck-Durchflussmessung“ allein noch keine bidirektionale Eignung bestätigt.
Auch ein geometrisch annähernd symmetrisches Primärelement sollte nicht ohne entsprechende Prüfung als vollständig richtungsunabhängig betrachtet werden.
Für eine belastbare Messung müssen die vorgesehenen Durchflusskoeffizienten, Einbauanforderungen und gegebenenfalls Kalibrierergebnisse für beide Richtungen bekannt sein.
Die bei ICS angebotenen WIKA-Messblenden der Serien FLC-OP, FLC-FL und FLC-AC können anwendungsbezogen konfiguriert werden. Für eine bidirektionale Aufgabe muss die entsprechende Eignung jedoch ausdrücklich im Rahmen der technischen Auslegung und Produktspezifikation geklärt werden.
5. Druckentnahmen und H-/L-Anschlüsse richtig zuordnen
Die Druckentnahmen verbinden das Primärelement mit dem Differenzdrucktransmitter.
Bei einer gewöhnlichen Wirkdruckmessung werden ein höherer und ein niedrigerer Druck erfasst. Die Anschlüsse des Differenzdrucktransmitters sind häufig mit H und L beziehungsweise Plus und Minus gekennzeichnet.
H steht dabei für die vorgesehene positive Seite der Differenzdruckmessung und L für die negative Seite.
Bei einer bidirektionalen Messung müssen die Druckentnahmen jedoch als feste Messpunkte des Rohrsystems verstanden werden.
Wird beispielsweise der Messpunkt A mit dem H-Anschluss und der Messpunkt B mit dem L-Anschluss verbunden, gilt dauerhaft:
Δp = pH − pL = pA − pB
Bei einer Strömungsumkehr kann der tatsächliche Druck am L-Anschluss höher werden als am H-Anschluss.
Der Transmitter muss deshalb für die entsprechende negative Differenzdruckbelastung geeignet sein.
Wichtig ist, dass H und L nicht automatisch bei jedem Betriebszustand die tatsächliche höhere beziehungsweise niedrigere Prozessdruckseite bezeichnen.
Eine häufige Fehlinterpretation besteht darin, die Anschlüsse bei Rückwärtsströmung gedanklich zu vertauschen. Dadurch geht jedoch die feste Vorzeichendefinition verloren.
Die konkrete Anordnung der Druckentnahmen richtet sich nach dem Primärelement.
Bei einer speziell ausgelegten bidirektionalen Normblende sind beispielsweise die Anforderungen der ISO 5167-2 an die jeweilige Druckentnahmeart zu berücksichtigen.
Für D-/D/2-Druckentnahmen kann die richtungsabhängige Verwendung unterschiedlicher Entnahmesätze notwendig sein.
Die technische Ausführung muss deshalb bereits vor dem Anschluss des Differenzdrucktransmitters festgelegt werden.
Eine nachträgliche Korrektur in der SPS kann eine physikalisch ungeeignete Druckentnahmeanordnung nicht zuverlässig kompensieren.
6. Positive und negative Differenzdrücke messtechnisch erfassen
Viele industrielle Differenzdrucktransmitter werden zunächst mit einer Messspanne für positive Differenzdrücke verwendet.
Ein typisches Beispiel ist ein Messbereich von 0 … 100 mbar.
Für eine bidirektionale Messung kann dagegen ein Bereich mit negativen und positiven Differenzdrücken benötigt werden, beispielsweise:
−100 … 0 … +100 mbar
Der Transmitter muss in der ausgewählten Geräte- und Messzellenausführung diesen Bereich messtechnisch unterstützen.
Die bloße mechanische Fähigkeit einer Messzelle, einen umgekehrten Druckunterschied zu überstehen, bedeutet noch nicht, dass das Gerät negative Differenzdrücke mit der erforderlichen Genauigkeit misst oder über seinen Ausgang ausgeben kann.
Für die Auswahl müssen deshalb die zulässigen Messgrenzen, die Parametrierbarkeit des Ausgangs und das Verhalten bei negativem Differenzdruck geprüft werden.
Auch die Auflösung spielt eine wichtige Rolle.
Wenn der gewünschte Durchflussbereich von −100 bis +100 m³/h reicht, muss ein hinreichend kleiner Differenzdruck in beiden Richtungen zuverlässig erfasst werden.
Zusätzlich ist der statische Prozessdruck zu berücksichtigen.
Eine Wirkdruckmessstelle kann beispielsweise nur einige zehn Millibar Differenzdruck erzeugen, während auf beiden Prozessanschlüssen gleichzeitig ein Leitungsdruck von mehreren zehn bar anliegt.
Die Differenzdruckmesszelle und das Prozessanschlusssystem müssen für diese statische Belastung geeignet sein.
Auch einseitige Überlasten sind zu betrachten. Werden Ventile ungünstig betätigt oder Impulsleitungen unterschiedlich belastet, kann vorübergehend ein wesentlich höherer Differenzdruck auftreten als während der eigentlichen Durchflussmessung.
Bei bidirektionalem Betrieb müssen solche möglichen Belastungen für beide Seiten bewertet werden.
Geeignete Prozesstransmitter aus dem ICS-Sortiment sind beispielsweise der Siemens SITRANS P320 und der IDPT200. Ob eine konkrete Bestellvariante die gewünschte bipolare Differenzdruckmessung unterstützt, muss anhand ihrer technischen Daten und Parametriermöglichkeiten bestätigt werden.
7. Nullpunkt und Offset bei Strömungsumkehr richtig behandeln
Der Nullpunkt besitzt bei der bidirektionalen Wirkdruckmessung eine besondere Bedeutung.
Bei einer korrekt funktionierenden, entsprechend ausgelegten Messstelle sollte bei definiertem Nulldurchfluss und geeigneten Druckverhältnissen die für die Durchflussauswertung wirksame Differenzdruckanzeige null betragen.
In der Praxis können jedoch Nullpunktabweichungen auftreten.
Mögliche Ursachen sind ein Sensoroffset, unterschiedliche Flüssigkeitssäulen in den Wirkdruckleitungen, temperaturabhängige Einflüsse oder eine ungeeignete Nullpunktkorrektur.
Auch die räumliche Lage der beiden Druckentnahmen kann bei der Bewertung relevant sein.
Besonders wichtig ist die Unterscheidung zwischen einer echten Nullströmung und einem lediglich kleinen Durchfluss.
Ein aktueller Differenzdruckwert nahe null ist kein ausreichender Nachweis, dass die Strömung vollständig zum Stillstand gekommen ist.
Für einen verlässlichen Nullpunktabgleich muss deshalb ein geeigneter und sicher hergestellter Prüfzustand verwendet werden.
Bei einem Differenzdrucktransmitter kann ein Abgleich mit gleich beaufschlagten Messseiten über einen dafür vorgesehenen Ventilblock erfolgen.
Ein solcher Abgleich kontrolliert den Sensoroffset unter den jeweiligen Druckbedingungen. Er prüft jedoch nicht automatisch die gesamte Messstelle einschließlich Primärelement und Impulsleitungen.
Besonders bei Flüssigkeitsmessungen kann nach dem Wiederanschließen eine zusätzliche statische Differenz durch unterschiedliche Flüssigkeitssäulen auftreten.
Der eigentliche Nullpunkt der vollständigen Messkette muss deshalb entsprechend dem vorgesehenen Verfahren überprüft werden.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Nullpunktdrift.
Wenn sich der Nullpunkt um wenige Zehntel Millibar verschiebt, kann das im Bereich kleiner Durchflüsse bereits einen erheblichen Fehler verursachen.
Die Bedeutung wird im anschließenden Rechenbeispiel deutlich.
8. Eine vorzeichenerhaltende Quadratwurzelfunktion verwenden
Bei einer gewöhnlichen Wirkdruckmessung wird aus einem positiven Differenzdruck über eine Quadratwurzelfunktion der Durchflussbetrag bestimmt.
Für eine bidirektionale Messung muss zusätzlich das Vorzeichen berücksichtigt werden.
Eine vereinfachte vorzeichenerhaltende Auswertung kann folgendermaßen geschrieben werden:
Q = sign(Δp) · K · √|Δp|
Dabei kennzeichnet sign(Δp) das Vorzeichen der gemessenen Differenzdruckgröße.
Die Formel setzt voraus, dass der primäre Messaufbau für beide Richtungen geeignet ist und unter den betrachteten Bedingungen derselbe Kalibrierfaktor verwendet werden darf.
In der Praxis können unterschiedliche Faktoren für Vorwärts- und Rückwärtsströmung erforderlich sein.
Dann wird die Auswertung richtungsabhängig vorgenommen:
Für Δp > 0: Q+ = K+ · √Δp
Für Δp < 0: Q− = −K− · √(−Δp)
Die Faktoren K+ und K− müssen aus der vorgesehenen Berechnung oder Kalibrierung hervorgehen.
Eine geometrisch symmetrische Ausführung kann helfen, die Eigenschaften beider Richtungen anzugleichen. Sie garantiert jedoch nicht automatisch, dass sämtliche realen Messabweichungen identisch sind.
Besonders wichtig ist die Parametrierung des Differenzdrucktransmitters.
Viele Geräte besitzen eine integrierte Quadratwurzelfunktion für Durchflussmessungen. Diese ist häufig für einen positiven Wirkdruckbereich ausgelegt.
Eine solche Funktion darf nicht ohne Prüfung als vorzeichenerhaltende Radizierung interpretiert werden.
Eine mögliche Architektur besteht darin, den Differenzdruck zunächst linear und vorzeichenrichtig an die Steuerung zu übertragen.
Die SPS übernimmt anschließend die richtungsabhängige Quadratwurzelberechnung, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Faktoren und weiteren Prozesskorrekturen.
Das hat den Vorteil, dass Rohdifferenzdruck, Vorzeichen, Nullpunkt und berechneter Durchfluss getrennt dokumentiert und geprüft werden können.
Wird die Radizierung bereits im Transmitter durchgeführt, muss dagegen eindeutig nachgewiesen werden, dass die konfigurierte Kennlinie tatsächlich beide Richtungen korrekt behandelt.
9. Rechenbeispiel: Bidirektionaler Durchfluss von −100 bis +100 m³/h
Ein vereinfachtes Beispiel betrachtet eine bidirektional geeignete Wirkdruckmessstelle für eine Flüssigkeit mit annähernd konstanter Dichte.
Die definierte positive Strömungsrichtung verläuft von A nach B.
Für einen positiven Durchfluss von +100 m³/h wird ein Differenzdruck von +100 mbar angesetzt.
Bei derselben Durchflussmenge in umgekehrter Richtung wird im idealisierten symmetrischen Modell ein Differenzdruck von −100 mbar angenommen.
Der Nullpunkt liegt bei 0 mbar.
Die vereinfachte Durchflussgleichung lautet damit:
Q = 100 m³/h · sign(Δp) · √(|Δp| / 100 mbar)
Die folgende Tabelle zeigt die daraus berechneten Werte und eine beispielhafte bipolare 4–20-mA-Skalierung.
| Differenzdruck | Berechneter Durchfluss | Beispiel 4–20 mA | Strömungszustand |
|---|---|---|---|
| −100 mbar | −100 m³/h | 4,0 mA | Maximaler Rückfluss |
| −25 mbar | −50 m³/h | 8,0 mA | Rückfluss |
| −1 mbar | −10 m³/h | 11,2 mA | Kleiner Rückfluss |
| 0 mbar | 0 m³/h | 12,0 mA | Kein Durchfluss im idealisierten Modell |
| +1 mbar | +10 m³/h | 12,8 mA | Kleiner Vorwärtsdurchfluss |
| +25 mbar | +50 m³/h | 16,0 mA | Vorwärtsdurchfluss |
| +100 mbar | +100 m³/h | 20,0 mA | Maximaler Vorwärtsdurchfluss |
Die Stromwerte setzen eine ausdrücklich so konfigurierte lineare Übertragung des bereits berechneten, vorzeichenbehafteten Durchflusses voraus. Sie beschreiben keine allgemeine Werkseinstellung eines bestimmten Transmitters.
Für einen Differenzdruck von −25 mbar ergibt sich:
Q = −100 m³/h · √(25 / 100)
Q = −50 m³/h
Der negative Wert zeigt die Rückwärtsströmung an.
Nun wird angenommen, dass der Differenzdrucktransmitter bei tatsächlich vorhandenem Nulldurchfluss einen positiven Nullpunktfehler von +0,4 mbar besitzt.
Ohne geeignete Nullpunktkorrektur ergibt die mathematische Auswertung:
QFehler = 100 m³/h · √(0,4 / 100)
QFehler ≈ +6,3 m³/h
Obwohl kein tatsächlicher Durchfluss vorhanden ist, zeigt das vereinfachte Modell einen scheinbaren Vorwärtsdurchfluss von rund 6,3 m³/h.
Der Einfluss ist relativ zum maximalen Durchfluss erheblich.
Auch bei einem tatsächlich kleinen Rückfluss kann derselbe Offset problematisch sein. Ein idealer Differenzdruck von −1,0 mbar würde durch den angenommenen positiven Offset von 0,4 mbar als −0,6 mbar erfasst.
Die daraus berechnete Rückflussmenge beträgt dann näherungsweise:
Q = −100 m³/h · √(0,6 / 100)
Q ≈ −7,7 m³/h
Der tatsächliche Modellwert von −10 m³/h wird damit deutlich unterschätzt.
Das Beispiel verdeutlicht, dass Nullpunktfehler und kleine Wirkdrucksignale besonders kritisch sind.
Die verwendeten Zahlen sind frei gewählte Rechenwerte und keine Herstellerangaben oder Kalibrierergebnisse.
Für eine reale Messstelle müssen die tatsächlichen Primärelementkoeffizienten, die Mediumseigenschaften und die spezifizierten Messgrenzen berücksichtigt werden.
10. Bidirektionalen Durchfluss mit 4–20 mA oder digital übertragen
Eine industrielle Steuerung benötigt eine eindeutige Information über Betrag und Richtung des Durchflusses.
Bei einer digitalen Kommunikation kann die Übertragung eines vorzeichenbehafteten Zahlenwerts eine naheliegende Lösung sein.
Über geeignete digitale Schnittstellen können beispielsweise der lineare Differenzdruck, der berechnete Durchfluss und verschiedene Statusinformationen separat bereitgestellt werden.
Die genaue Funktion hängt vom verwendeten Gerät und Kommunikationsprotokoll ab.
Bei einem analogen 4–20-mA-Ausgang ist dagegen eine geeignete Skalierung erforderlich.
Eine mögliche Zuordnung lautet:
4 mA = −100 m³/h
12 mA = 0 m³/h
20 mA = +100 m³/h
Für diesen symmetrischen Bereich ergibt sich eine lineare Ausgangskennlinie:
I = 12 mA + 8 mA · Q / (100 m³/h)
Ein Rückfluss von −50 m³/h wird damit als 8 mA übertragen. Ein positiver Durchfluss von +50 m³/h entspricht 16 mA.
Diese Zuordnung setzt voraus, dass der gesamte Signalweg entsprechend konfiguriert ist.
Besonders wichtig ist, dass der Wert von 12 mA nicht automatisch von jeder Steuerung als Nulldurchfluss interpretiert wird.
Die SPS muss den gewählten analogen Messbereich korrekt skalieren.
Auch eine getrennte Übertragung von Durchflussbetrag und Richtungsinformation ist denkbar, beispielsweise über einen Analogausgang und einen zusätzlichen digitalen Status.
Eine solche Architektur benötigt jedoch eine eindeutige zeitliche Zuordnung und Fehlerbehandlung.
Wenn der Richtungsstatus ausfällt, während der Analogwert weiterhin vorhanden ist, kann die Messung falsch interpretiert werden.
Für anspruchsvolle Anwendungen ist deshalb eine digitale Übertragung mit eindeutig definiertem Vorzeichen und Qualitätsstatus häufig besonders hilfreich.
Bei allen Varianten muss geklärt sein, wie Sensorfehler, ungültige Messwerte und Bereichsüberschreitungen signalisiert werden.
Eine negative Durchflussrichtung darf nicht mit einem elektrischen Fehlerstrom oder einer Störmeldung verwechselt werden.
11. Schleichmengenunterdrückung und kleine Durchflüsse bewerten
Im Bereich nahe null ist die Wirkdruckmessung besonders empfindlich gegenüber Messunsicherheit und Störeinflüssen.
Das liegt daran, dass der Differenzdruck quadratisch mit dem Durchflussbetrag zusammenhängt.
Bei kleinen Durchflüssen wird das verfügbare Differenzdrucksignal sehr gering.
Viele Differenzdrucktransmitter besitzen deshalb Funktionen zur Schleichmengenunterdrückung beziehungsweise spezielle Kennlinien für niedrige Durchflüsse.
Solche Funktionen können verhindern, dass geringe Druckschwankungen als relevante Durchflussmenge ausgegeben werden.
Bei einer bidirektionalen Auswertung muss jedoch besonders darauf geachtet werden, wie sich diese Funktion bei positiven und negativen Differenzdrücken verhält.
Eine geeignet definierte symmetrische Totzone könnte beispielsweise folgendermaßen aussehen:
Für |Δp| < ΔpGrenze: Q = 0
Außerhalb der Totzone erfolgt die vorgesehene richtungsabhängige Durchflussberechnung.
Die gewählte Grenze muss allerdings messtechnisch und prozessbezogen begründet sein.
Eine zu große Totzone unterdrückt nicht nur Messrauschen, sondern auch tatsächlich vorhandene kleine Vorwärts- und Rückwärtsströme.
Besonders bei Speicher- und Versorgungsanlagen kann gerade dieser kleine Rückfluss relevant sein.
Auch die Verwendung einer Hysterese bei der Richtungserkennung kann hilfreich sein, um häufiges Umschalten des Vorzeichens durch geringes Rauschen zu vermeiden.
Dadurch wird jedoch eine zusätzliche zeitliche beziehungsweise amplitudenabhängige Bedingung eingeführt.
Die Auswirkungen auf Momentanwert und Mengenbilanz müssen bekannt sein.
Eine sinnvolle Auswertung unterscheidet deshalb zwischen einem gültig nachgewiesenen Nulldurchfluss, einem kleinen messbaren Durchfluss und einem Bereich, in dem die Richtung aufgrund der Messunsicherheit nicht zuverlässig bestimmt werden kann.
Die Schleichmengenunterdrückung sollte nicht dazu verwendet werden, einen tatsächlich vorhandenen Nullpunktfehler zu verdecken.
12. Einlaufstrecken und Strömungsprofile für beide Richtungen auslegen
Die Genauigkeit einer Wirkdruckmessstelle hängt wesentlich vom Strömungsprofil am Primärelement ab.
Eine normgerecht ausgelegte Messblende setzt geeignete Strömungsbedingungen voraus.
Rohrbögen, teilweise geöffnete Armaturen, Pumpen, Reduzierungen und andere Einbauten können das Strömungsprofil verändern.
Dadurch können beispielsweise asymmetrische Geschwindigkeitsprofile oder Drall entstehen.
Bei einer gewöhnlichen unidirektionalen Messstelle werden vor allem die Einlaufbedingungen für die vorgesehene Richtung betrachtet.
Bei einer bidirektionalen Messung wechseln jedoch die Funktionen der Rohrleitungsabschnitte.
Ein Rohrabschnitt, der bei Vorwärtsströmung hinter dem Primärelement liegt, wird bei Rückwärtsströmung zum Einlaufabschnitt.
Deshalb müssen die Einlauf- und Auslaufbedingungen für beide Strömungsrichtungen geprüft werden.
Ein unmittelbar auf einer Seite der Blende vorhandener Rohrbogen kann beispielsweise bei Vorwärtsströmung einen anderen Einfluss besitzen als bei Rückwärtsströmung.
Auch die jeweils wirksame Position eines vorgeschalteten Ventils ist zu berücksichtigen.
Die erforderlichen geraden Rohrstrecken hängen von der Primärelementgeometrie, dem Beta-Verhältnis, der Art der Strömungsstörung und den anzuwendenden technischen Regeln ab.
Eine pauschale Aussage wie „10 D vor und 5 D hinter dem Wirkdruckgeber reichen immer“ ist deshalb nicht zuverlässig.
Für eine bidirektionale Messstelle müssen solche Anforderungen für beide Richtungen erfüllt oder durch ein geeignetes, entsprechend nachgewiesenes Messkonzept berücksichtigt werden.
Gegebenenfalls können Strömungsgleichrichter eingesetzt werden. Ihre Eignung und Anordnung müssen jedoch ebenfalls zur vorgesehenen Strömungsrichtung passen.
Die tatsächliche Einbausituation ist damit ein wichtiger Teil der bidirektionalen Auslegung.
13. Dichte, Viskosität und Temperatur bei beiden Richtungen berücksichtigen
Die Wirkdruck-Durchflussmessung hängt nicht nur von der Geometrie des Primärelements, sondern auch von den Eigenschaften des durchströmenden Mediums ab.
Eine wichtige Größe ist die Dichte.
Für den vereinfachten Volumenstromzusammenhang gilt:
QV ∝ √(|Δp| / ρ)
Wenn die Dichte zunimmt, verändert sich bei gleichem Differenzdruck der berechnete Volumenstrom.
Bei einer Massenstromberechnung ist die entsprechende Dichteabhängigkeit anders zu berücksichtigen.
Für eine vereinfachte Betrachtung gilt:
ṁ ∝ √(ρ · |Δp|)
Bei Flüssigkeiten kann die Dichte durch Temperaturänderungen beeinflusst werden.
Besonders bei Glykolgemischen, Ölen und anderen Medien mit stark temperaturabhängigen Stoffwerten sollte die tatsächlich erforderliche Kompensation geprüft werden.
Bei Gasen und Dampf können Druck und Temperatur die Dichte erheblich verändern.
Für diese Anwendungen ist die Unterscheidung zwischen Betriebsvolumenstrom, Normvolumenstrom und Massenstrom besonders wichtig.
Eine bloße Übertragung der für Wasser verwendeten Vereinfachung auf kompressible Gase ist nicht geeignet.
Auch die Viskosität beeinflusst die Messung.
Sie geht unter anderem über die Reynolds-Zahl in den Durchflusskoeffizienten und damit in die Auswertung der Primärelemente ein.
Bei einer Richtungsumkehr muss deshalb geprüft werden, ob sich nicht nur die Strömungsrichtung, sondern auch der Betriebszustand des Mediums verändert.
Wenn beispielsweise eine Anlage in der einen Richtung heißes Wasser und in der anderen Richtung deutlich kälteres Wasser transportiert, kann dieselbe vereinfachte Kalibrierfunktion zu unterschiedlichen Fehlern führen.
Für eine zuverlässige Auslegung sind die Mediumsdaten deshalb für beide Betriebsrichtungen beziehungsweise Betriebszustände anzugeben.
14. Wirkdruckleitungen und statische Druckanteile richtig beherrschen
Zwischen den Druckentnahmestellen am Primärelement und dem Differenzdrucktransmitter befinden sich häufig zwei Impuls- beziehungsweise Wirkdruckleitungen.
Diese Leitungen gehören zur eigentlichen Messkette.
Ihre Ausführung beeinflusst sowohl den statischen Nullpunkt als auch das dynamische Messverhalten.
Bei Flüssigkeitsmessungen müssen Gasansammlungen und unterschiedliche Flüssigkeitssäulen berücksichtigt werden.
Eine eingeschlossene Gasblase kann nicht nur die dynamische Druckübertragung verändern, sondern bei entsprechender geometrischer Anordnung auch einen statischen Druckversatz erzeugen.
Bei Gasen kann unerwünschtes Kondensat in den Impulsleitungen zu ähnlichen Problemen führen.
Bei Dampfmessungen werden häufig definierte Kondensatsäulen mit entsprechend geeigneten Kondensatgefäßen verwendet.
Für eine bidirektionale Messung ist besonders wichtig, dass solche statischen Einflüsse nicht fälschlich als vorzeichenbehafteter Wirkdruck interpretiert werden.
Ein kleiner positiver Offset durch eine Flüssigkeitssäule kann beispielsweise einen realen kleinen Rückfluss teilweise kompensieren oder sogar zu einer falschen Richtungserkennung führen.
Die Impulsleitungen sollten deshalb entsprechend dem Medium, der Einbaulage und den Herstellerangaben möglichst gleichwertig ausgeführt werden.
Auch die Verlegung muss zu einer geeigneten Entlüftung beziehungsweise Entleerung passen.
Ein vorhandener Ventilblock kann die Absperrung und Prüfung der beiden Druckseiten ermöglichen. Er korrigiert jedoch nicht automatisch einen durch die Rohrleitungsführung verursachten hydrostatischen Offset.
Besonders bei wechselnden Betriebsrichtungen müssen die vollständigen Druckübertragungswege beurteilt werden.
Wird beispielsweise eine Seite durch Ablagerungen teilweise verstopft, kann der Messwert bei Strömungsumkehr erheblich verzögert reagieren.
Deshalb sollte die Funktion beider Impulsleitungen getrennt überprüft werden.
Eine ausführlichere Betrachtung enthält der ICS-Fachbeitrag Wirkdruckleitungen bei Flüssigkeiten verlegen: Gasblasen, Höhenunterschiede und Transmitterposition richtig beherrschen.
15. Strömungsumkehr, Pulsationen und Messdynamik untersuchen
Eine Strömungsumkehr ist häufig kein vollständig stationärer Vorgang.
Während einer Richtungsänderung können Strömungsgeschwindigkeit und Differenzdruck schnell abnehmen, den Nullpunkt durchlaufen und anschließend in die andere Richtung ansteigen.
Zusätzlich können hydraulische Druckstöße und Schwingungen auftreten.
Besonders bei Pumpenumschaltungen, Ventilbewegungen und schnell geregelten Anlagen kann das zeitliche Verhalten erheblich sein.
Die Messkette muss deshalb ausreichend schnell reagieren.
Ein Differenzdrucktransmitter besitzt eine gerätespezifische Ansprechzeit. Zusätzlich können elektronische Dämpfung, Abtastrate und Signalfilterung den Verlauf beeinflussen.
Auch die Impulsleitungen und das Primärelement können das dynamische Verhalten verändern.
Eine große elektronische Dämpfung kann zwar kurzzeitige Vorzeichenwechsel unterdrücken, gleichzeitig aber die tatsächlich auftretende Strömungsumkehr verzögert anzeigen.
Für eine reine Energie- oder Mengenbilanz kann eine gewisse Glättung je nach Anwendung akzeptabel sein.
Für eine schnelle Rückflusserkennung oder eine anspruchsvolle dynamische Regelung kann dagegen eine höhere zeitliche Auflösung erforderlich sein.
Besonders kritisch ist das Verhalten am Nullpunkt.
Bei einer schnellen Druckänderung kann ein kurzzeitiger Differenzdruckversatz entstehen, der nicht dem stationären Zusammenhang zwischen Wirkdruck und Durchfluss entspricht.
Eine negative Druckspitze ist deshalb nicht automatisch ein Nachweis eines entsprechend großen Rückwärtsvolumenstroms.
Bei der Inbetriebnahme sollte daher überprüft werden, wie die Messstelle während einer tatsächlich bekannten Strömungsumkehr reagiert.
Die zeitliche Auflösung muss zur vorgesehenen Regelungs- und Diagnoseaufgabe passen.
16. Messbereich, statischen Druck und Überlastfestigkeit auswählen
Bei der Auswahl eines Differenzdrucktransmitters für eine bidirektionale Wirkdruckmessung müssen mehrere Druckgrößen getrennt betrachtet werden.
Die erste Größe ist der Differenzdruckmessbereich.
Dieser muss sowohl die erforderlichen positiven als auch die negativen Differenzdrücke umfassen.
Die zweite Größe ist der statische Druck, der gleichzeitig auf beiden Messseiten anliegen kann.
Die dritte Größe ist die mögliche einseitige Überlast, beispielsweise bei einer ungünstigen Ventilstellung oder während einer Wartung.
Darüber hinaus sind die notwendigen Messgenauigkeiten und die Temperaturabhängigkeit zu berücksichtigen.
Ein Beispiel ist eine Leitung mit einem statischen Druck von 25 bar und einer wirksamen Differenzdruckspanne von −100 bis +100 mbar.
Die Messzelle muss eine vergleichsweise kleine Differenz über einem deutlich höheren gemeinsamen Druckniveau zuverlässig erfassen.
Ein Drucksensor mit einem passenden Differenzdruckmessbereich, aber unzureichender statischer Druckfestigkeit ist für diese Aufgabe nicht geeignet.
Auch die negative Messrichtung ist ausdrücklich zu prüfen.
Die zulässige negative Differenzdruckbelastung kann sich je nach Gerät von den Mess- oder Überlastbedingungen der positiven Richtung unterscheiden.
Für die Auswahl ist außerdem die erforderliche Auflösung am Nullpunkt relevant.
Eine hochgenaue Messzelle kann für große Durchflüsse ausreichend sein und dennoch Schwierigkeiten bei der zuverlässigen Erfassung sehr kleiner Rückströme besitzen.
Deshalb müssen Messunsicherheit und minimaler Durchfluss gemeinsam betrachtet werden.
Der Siemens SITRANS P320 eignet sich als Differenzdrucktransmitter für anspruchsvolle Wirkdruck- und Prozessdurchflussmessungen.
Er bietet je nach Ausführung unterschiedliche Messspannen, HART-Kommunikation sowie Diagnosefunktionen nach NAMUR NE107.
Die konkrete Parametrierung des gewünschten positiven und negativen Messbereichs sowie die Auswertung eines vorzeichenbehafteten Durchflusses müssen für die gewählte Geräteausführung separat geprüft werden.
Ein geeigneter Differenzdrucktransmitter allein macht eine Messstelle noch nicht automatisch bidirektional.
17. Positive und negative Messbereiche getrennt prüfen und kalibrieren
Die Kalibrierung einer bidirektionalen Wirkdruckmessstelle muss zwischen dem Differenzdrucktransmitter und dem vollständigen Durchflussmesssystem unterscheiden.
Bei einer elektrischen beziehungsweise pneumatischen Differenzdruckprüfung wird der Transmitter mit definierten Druckdifferenzen beaufschlagt.
Damit lassen sich beispielsweise Nullpunkt, Messabweichung, Linearität, negativer Differenzdruckbereich und Ausgangssignal beurteilen.
Für eine bidirektionale Konfiguration sollten geeignete Prüfpunkte auf beiden Seiten des Nullpunkts verwendet werden.
Bei einem Bereich von −100 bis +100 mbar könnten beispielsweise folgende Prüfwerte vorgesehen werden:
−100, −50, −10, 0, +10, +50 und +100 mbar
Die tatsächlich erforderlichen Prüfpunkte und Toleranzen richten sich nach Messaufgabe, Geräteausführung und vorgesehenem Kalibrierverfahren.
Besonders wichtig ist die Prüfung des Übergangs um null.
Ein Transmitter kann bei großen positiven und negativen Differenzdrücken plausible Werte liefern, während ein Nullpunktfehler die Auswertung kleiner Ströme beeinträchtigt.
Bei einem linearen Ausgang ist zusätzlich zu überprüfen, dass negative Druckwerte mit dem richtigen Vorzeichen übertragen werden.
Wenn die Quadratwurzelfunktion im Transmitter aktiviert ist, muss diese getrennt von der eigentlichen Druckmessung bewertet werden.
Hierfür ist zu prüfen, wie das Gerät positive, negative und sehr kleine Differenzdrücke verarbeitet.
Die Kalibrierung des Differenzdrucktransmitters bestätigt jedoch nicht automatisch den vollständigen Volumenstrom.
Die tatsächliche Durchflussmessung hängt ebenfalls vom Primärelement, den Druckentnahmen, der Einbausituation und den Stoffwerten ab.
Für eine entsprechend anspruchsvolle Abnahme kann daher eine Durchflusskalibrierung mit einem geeigneten Referenzmessverfahren erforderlich sein.
Bei einer bidirektionalen Messstelle sollte diese Prüfung beide Strömungsrichtungen abdecken, wenn eine entsprechende Messgenauigkeit für beide Richtungen nachgewiesen werden muss.
Die Dokumentation sollte eindeutig unterscheiden zwischen der Kalibrierung des Differenzdrucktransmitters und der Kalibrierung der vollständigen Durchflussmessstelle.
18. Vorwärts- und Rückwärtsmengen richtig bilanzieren
Bei einer bidirektionalen Durchflussmessung ist häufig nicht nur der momentane Durchfluss relevant, sondern auch die transportierte Menge.
Ein typischer Anwendungsfall ist die Bilanzierung eines Speichersystems.
In der positiven Richtung wird Medium zum Speicher transportiert. In der negativen Richtung wird Medium zurückgeführt.
Für eine geeignete Mengenbilanz können die positiven und negativen Durchflüsse getrennt aufsummiert werden.
Eine Möglichkeit ist die Bildung zweier eigener Zähler:
Vvorwärts = ∫ max(Q, 0) dt
Vrückwärts = ∫ max(−Q, 0) dt
Die Netto-Mengenänderung ergibt sich daraus als:
Vnetto = Vvorwärts − Vrückwärts
Ein einfaches Beispiel:
Während eines Betriebsabschnitts werden 120 m³ in positiver Richtung transportiert. Später fließen 45 m³ zurück.
Die positive Menge beträgt damit 120 m³. Die Rückflussmenge beträgt 45 m³.
Die Netto-Menge lautet:
Vnetto = 120 m³ − 45 m³ = 75 m³
Diese Unterscheidung ist wichtig, weil eine reine Summierung des Durchflussbetrags einen anderen Wert liefern würde.
Würden beide Richtungen ohne Vorzeichen addiert, ergäbe sich eine gesamte bewegte Menge von 165 m³, aber keine Netto-Menge von 75 m³.
Die korrekte Bilanzierung hängt daher von der vorgesehenen Prozessaufgabe ab.
Auch die Behandlung kleiner Durchflüsse am Nullpunkt wirkt sich auf die Mengenbilanz aus.
Ein vorhandener Nullpunktfehler kann über längere Betriebszeiten zu einer scheinbaren positiven oder negativen Gesamtmenge führen.
Ebenso kann eine zu große Schleichmengenunterdrückung realen kleinen Rückfluss unberücksichtigt lassen.
Für eine aussagekräftige Bilanzierung müssen deshalb Nullpunkt, zeitliche Auflösung, Vorzeichendefinition und die Behandlung ungültiger Messwerte dokumentiert werden.
19. Drucksicherheit, Ventilblock und sichere Wartung berücksichtigen
Eine Differenzdruckmessstelle steht häufig unter demselben hohen Prozessdruck wie die zugehörige Rohrleitung.
Auch wenn nur eine kleine Druckdifferenz gemessen wird, können beide Prozessanschlüsse erheblich belastet sein.
Für die Auslegung sind deshalb nicht nur die Messspanne, sondern auch die statische Druckfestigkeit und die zulässigen einseitigen Differenzdruckbelastungen relevant.
Ein geeigneter Ventilblock kann das Absperren, den Druckausgleich und die Prüfung des Differenzdrucktransmitters ermöglichen.
Abhängig von der Ausführung werden beispielsweise Drei- oder Fünfventilblöcke eingesetzt.
Besonders bei der Inbetriebnahme ist die korrekte Bedienreihenfolge wichtig.
Eine ungeeignete Ventilbetätigung kann dazu führen, dass die Messzelle vorübergehend einem unzulässigen einseitigen Druck ausgesetzt wird.
Bei bidirektionaler Messung ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass sich die Druckverhältnisse an den beiden Prozessanschlüssen während des normalen Betriebs umkehren können.
Die Messzelle und alle angeschlossenen Armaturen müssen für die vorgesehenen Betriebszustände geeignet sein.
Auch Arbeiten an Impulsleitungen erfordern ein freigegebenes Verfahren.
Vor dem Lösen von Verschraubungen oder Öffnen von Entlüftungsstellen muss der betreffende Teil der Anlage in einen entsprechend sicheren Zustand gebracht werden.
Besondere Anforderungen können bei heißen Medien, Dampf, aggressiven Flüssigkeiten oder explosionsgefährdeten Bereichen bestehen.
Eine eventuell vorhandene Ex- oder SIL-Ausführung des Transmitters muss zur vollständigen Mess- und Sicherheitsfunktion passen.
Die Verwendung eines entsprechend zugelassenen Messumformers macht die komplette Messstelle nicht automatisch zu einer sicherheitsgerichteten Messkette.
Die konkrete Auslegung und Inbetriebnahme muss deshalb den Herstellerangaben sowie den für die Anlage geltenden technischen und sicherheitstechnischen Anforderungen entsprechen.
20. Einen systematischen Inbetriebnahme- und Prüfablauf durchführen
Eine zuverlässige bidirektionale Wirkdruckmessung setzt eine abgestimmte Prüfung der gesamten Messkette voraus.
Der folgende Ablauf beschreibt eine allgemeine technische Prüfreihenfolge. Die konkrete Durchführung richtet sich nach dem verwendeten Primärelement, Differenzdrucktransmitter und den Sicherheitsanforderungen der Anlage.
- Messaufgabe festlegen: Positive und negative Strömungsrichtung, Mindest- und Höchstdurchfluss sowie erforderliche Messgenauigkeit definieren.
- Medium vollständig beschreiben: Gas, Flüssigkeit oder Dampf sowie Betriebsdruck, Temperatur, Dichte und Viskosität dokumentieren.
- Primärelement auswählen: Die Eignung für beide Strömungsrichtungen anhand der vorgesehenen Konstruktion und Herstellerangaben prüfen.
- Normanforderungen bewerten: Bei bidirektionalen Messblenden insbesondere die Anforderungen der ISO 5167-2 an Geometrie und Druckentnahmen berücksichtigen.
- Einbauverhältnisse kontrollieren: Rohrinnendurchmesser, Strömungsstörungen und gerade Rohrstrecken für beide Richtungen prüfen.
- Druckentnahmen festlegen: Die beiden festen Messpunkte eindeutig mit der positiven und negativen Vorzeichendefinition verbinden.
- Wirkdruckleitungen überprüfen: Leitungslängen, Lage, Entlüftung, Kondensatführung und mögliche hydrostatische Offsets bewerten.
- Differenzdrucktransmitter auswählen: Positiven und negativen Messbereich, statischen Druck, Überlastfestigkeit und Messunsicherheit prüfen.
- Ventilblock und Anschlüsse kontrollieren: Die vorgesehene Ausführung und sichere Bedienung entsprechend den Herstellerunterlagen sicherstellen.
- Transmitter parametrieren: Messspanne, Nullpunkt, Ausgangssignal, Dämpfung und gegebenenfalls Diagnosefunktionen einstellen.
- Linearen Differenzdruck prüfen: Definierte positive und negative Druckwerte mit geeigneter Referenzmesstechnik aufgeben.
- Nullpunktabgleich durchführen: Den Sensoroffset unter den vorgesehenen Prüfbedingungen kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren.
- Gesamten Nullpunkt bewerten: Zusätzliche statische Einflüsse aus Druckentnahmen und Impulsleitungen berücksichtigen.
- Vorzeichenerhaltende Auswertung prüfen: Die Radizierung beziehungsweise SPS-Berechnung für beide Durchflussrichtungen kontrollieren.
- Ausgangssignal testen: Analoge oder digitale Messwerte einschließlich des Nullpunkts mit der Steuerung vergleichen.
- Schleichmengenbereich beurteilen: Nullpunktstabilität, Totzone, Hysterese und minimale zuverlässig messbare Durchflüsse prüfen.
- Vorwärtsströmung verifizieren: Die Anzeige bei einem bekannten positiven Durchfluss mit einem geeigneten Referenzzustand vergleichen.
- Rückwärtsströmung verifizieren: Die Anzeige und Vorzeichenverarbeitung bei einer bekannten negativen Strömung entsprechend überprüfen.
- Strömungsumkehr untersuchen: Das dynamische Verhalten im Übergang zwischen beiden Richtungen dokumentieren.
- Messstelle freigeben: Prüfergebnisse, Messunsicherheit, Einschränkungen und die freigegebene Betriebskonfiguration festhalten.
Besonders wichtig ist die separate Prüfung beider Strömungsrichtungen.
Ein korrektes Ergebnis bei positivem Durchfluss bestätigt nicht automatisch die richtige Berechnung bei negativem Durchfluss.
Ebenso bedeutet ein korrekt kalibrierter Differenzdrucktransmitter nicht automatisch, dass das Primärelement in Rückwärtsrichtung richtig arbeitet.
Die vollständige Funktion muss deshalb über die gesamte Messkette nachgewiesen werden.
21. Typische Fehler und Fehlinterpretationen diagnostizieren
Bei einer bidirektionalen Wirkdruckmessung können unterschiedliche Fehlerbilder auftreten. Besonders wichtig ist die Trennung zwischen mechanischem Primärelement, Druckübertragung und elektrischer beziehungsweise digitaler Signalverarbeitung.
| Beobachtung | Mögliche Ursache | Sinnvolle Prüfung |
|---|---|---|
| Vorwärtsdurchfluss korrekt, Rückfluss wird mit null angezeigt | Radizierung oder Ausgangskennlinie verarbeitet nur positive Differenzdrücke | Linearen Differenzdruck und Verhalten der Quadratwurzelfunktion prüfen |
| Rückwärtsdurchfluss besitzt ein positives Vorzeichen | Vorzeichendefinition oder SPS-Skalierung fehlerhaft | Feste Druckentnahmen, H-/L-Anschlüsse und Berechnung vergleichen |
| Vorwärts- und Rückwärtswerte unterscheiden sich trotz gleichen Durchflussbetrags | Asymmetrische Geometrie, andere Einlaufbedingungen oder richtungsabhängiger Durchflusskoeffizient | Primärelement und beide Richtungen separat bewerten |
| Messstelle zeigt bei Stillstand einen kleinen Durchfluss | Nullpunktfehler, statischer Impulsleitungsversatz oder Messrauschen | Sensoroffset und vollständige Messstelle unter definierten Nullbedingungen prüfen |
| Durchflussrichtung wechselt in der Anzeige ständig um null | Messrauschen, unzureichende Nullpunktstabilität oder tatsächliche Pulsationen | Rohdifferenzdruck, Prozesszustand und eventuelle Hysterese prüfen |
| Geringer realer Rückfluss wird nicht erfasst | Schleichmengenunterdrückung zu hoch oder Messbereich unzureichend | Totzone und minimale zuverlässig messbare Rückflussmenge prüfen |
| Messwerte ändern sich nach Einbau eines neuen Rohrbogens | Verändertes Strömungsprofil oder Drall vor dem Primärelement | Einlaufbedingungen für beide Strömungsrichtungen untersuchen |
| Rückwärtsströmung reagiert deutlich langsamer als Vorwärtsströmung | Teilweise verstopfte Impulsleitung oder ungeeignete dynamische Signalverarbeitung | Beide Druckübertragungswege und die eingestellte Dämpfung prüfen |
| Nullpunkt ändert sich mit Temperatur oder Anlagenzustand | Temperaturdrift, unterschiedliche Flüssigkeitssäulen oder Druckabhängigkeit des Messsystems | Transmitter und Impulsleitungen getrennt untersuchen |
| Rohdifferenzdruck ist korrekt, berechneter Durchfluss jedoch falsch | Radizierung, Dichtekompensation oder Skalierung ungeeignet | Berechnung anhand definierter positiver und negativer Prüfpunkte kontrollieren |
| 4–20-mA-Signal korrekt, SPS zeigt falsches Vorzeichen | Ungeeignete bipolare Skalierung in der Steuerung | Zuordnung von 4 mA, 12 mA und 20 mA prüfen |
| Mengenbilanz weicht trotz plausibler Momentanwerte ab | Richtungen falsch aufsummiert oder Nullpunktfehler integriert | Positive, negative und Netto-Menge getrennt auswerten |
Die Tabelle beschreibt mögliche Ursachen und geeignete Diagnoseansätze, aber keine eindeutigen Fehlernachweise.
Besonders wichtig ist, dass ein negativer Differenzdruck nicht automatisch auf einen defekten Transmitter hinweist.
Er kann bei einer entsprechend ausgelegten Messstelle ein normaler Messwert für die Rückwärtsströmung sein.
Umgekehrt darf ein negativer Differenzdruck nicht ohne weitere Prüfung ausschließlich als Rückfluss interpretiert werden.
Die richtige Diagnose benötigt die vollständige Kenntnis von Primärelement, Druckentnahmen, Messbereich und Signalverarbeitung.
22. Passende Durchfluss- und Differenzdruckmesstechnik von ICS Schneider
22.1 WIKA FLC-OP, FLC-FL und FLC-AC: Messblenden für anwendungsbezogene Wirkdruckmessungen
Die WIKA FLC-OP, FLC-FL und FLC-AC gehören zu den primären Durchflusselementen für die industrielle Wirkdruck-Durchflussmessung.
Die Baureihen umfassen unterschiedliche Messblenden- und Druckentnahmeanordnungen.
Sie können für die Durchflussmessung von Flüssigkeiten, Gasen und Wasserdampf eingesetzt werden.
Die konkrete Ausführung wird unter Berücksichtigung der Prozessbedingungen und der erforderlichen Messgeometrie festgelegt.
Für bidirektionale Aufgaben ist entscheidend, dass eine entsprechend geeignete Blendenkonstruktion verwendet wird.
Die Standardausführung einer Messblende darf nicht allein aufgrund ihrer Produktbezeichnung als bidirektional geeignet betrachtet werden.
Insbesondere müssen die beidseitige Kantengeometrie und die Druckentnahmeanordnung mit den Anforderungen des vorgesehenen Berechnungsverfahrens übereinstimmen.
Für bidirektionale Normblenden enthält ISO 5167-2:2022 ausdrückliche konstruktive Vorgaben.
Ob eine entsprechende WIKA-Sonder- oder Auslegungsvariante diese Anforderungen erfüllt, muss für die konkrete Bestellung und Messaufgabe bestätigt werden.
Für eine vollständige Lösung ist außerdem ein geeigneter Differenzdrucktransmitter mit vorzeichenrichtiger Auswertung erforderlich.
22.2 Siemens SITRANS P320: Differenzdrucktransmitter für anspruchsvolle Wirkdruckmessungen
Der Siemens SITRANS P320 ist ein digitaler Prozessdrucktransmitter für unterschiedliche Messaufgaben.
Er eignet sich je nach Konfiguration zur Messung von Relativdruck, Absolutdruck, Differenzdruck, Füllstand sowie Volumen- und Massendurchfluss.
Für Wirkdruckanwendungen kann er den vom Primärelement erzeugten Differenzdruck erfassen und entsprechend der vorgesehenen Messaufgabe verarbeiten.
Zu den wesentlichen Eigenschaften gehören eine hohe Messgenauigkeit, HART-Kommunikation und umfangreiche Diagnosemöglichkeiten nach NAMUR NE107.
Die Baureihe steht mit unterschiedlichen Druckmessspannen und geeigneten Prozesswerkstoffen zur Verfügung.
Für bestimmte Ausführungen werden außerdem Ex- und SIL-Optionen angeboten.
Die für eine bidirektionale Messung benötigte negative Differenzdruckerfassung und das Verhalten der Ausgangskennlinie müssen für die konkrete Messzellen- und Elektronikvariante geprüft werden.
Insbesondere darf eine vorhandene Durchfluss-Radizierungsfunktion nicht ohne entsprechende Bestätigung als vorzeichenerhaltende bidirektionale Funktion betrachtet werden.
Eine mögliche Lösung besteht darin, den linearen Differenzdruck mit geeigneter Parametrierung zur Steuerung zu übertragen und die vorzeichenrichtige Durchflussberechnung dort durchzuführen.
Die gesamte Lösung muss unter den vorgesehenen positiven und negativen Betriebsbedingungen verifiziert werden.
22.3 IDPT200: Differenzdrucktransmitter mit HART-Kommunikation
Der IDPT200 ist ein Differenzdruckmessumformer für industrielle Prozessanwendungen.
Die Baureihe bietet unterschiedliche Differenzdruckbereiche von 1 mbar bis 20 bar sowie Ausführungen für statische Drücke bis 400 bar.
Der dokumentierte maximale Turn-down beträgt 100:1. Die Genauigkeit wird für entsprechende Ausführungen mit 0,075 % FSO angegeben.
Das Gerät besitzt HART-Kommunikation und bietet je nach Parametrierung ein lineares oder radiziertes Ausgangssignal.
Damit ist der IDPT200 grundsätzlich für geeignete Differenzdruck- und Wirkdruckanwendungen interessant.
Bei einer bidirektionalen Auslegung muss jedoch ausdrücklich geprüft werden, ob der gewünschte negative Differenzdruckbereich und die erforderliche vorzeichenrichtige Ausgangsverarbeitung mit der konkreten Geräteausführung unterstützt werden.
Die vorhandene lineare beziehungsweise radizierte Ausgangsoption allein ist noch kein Nachweis einer bidirektionalen Durchflussfunktion.
Besonders wichtig sind die zulässigen Messgrenzen, die statische Druckbelastung und die erforderliche Nullpunktstabilität.
22.4 Siemens SITRANS FS220: Alternative mit ausdrücklich bidirektionaler Ultraschallmessung
Der Siemens SITRANS FS220 ist ein Clamp-on-Ultraschall-Durchflussmessgerät für Flüssigkeitsanwendungen.
Es arbeitet nach dem Ultraschall-Laufzeitverfahren und benötigt für die Messung keine klassische Wirkdruckblende im Rohrinneren.
Die entsprechende Geräteausführung unterstützt ausdrücklich bidirektionale Strömungsgeschwindigkeiten bis ±12 m/s.
Für geeignete Betriebsbedingungen wird eine Durchflussgenauigkeit von 1 % angegeben.
Der FS220 kann deshalb eine interessante Alternative sein, wenn beide Durchflussrichtungen zuverlässig erfasst werden sollen, aber die Installation einer bidirektional geeigneten Wirkdruckmessstelle aufwendig wäre.
Auch ein möglichst geringer zusätzlicher Druckverlust kann für die Auswahl sprechen.
Die tatsächliche Eignung hängt von der Flüssigkeit, Rohrgeometrie, akustischen Eigenschaften und den erforderlichen Messbedingungen ab.
Die Ultraschallmessung ersetzt damit nicht grundsätzlich jede Wirkdruckmessung, kann aber für bestimmte Versorgungs- und Energiesysteme eine technisch günstigere Lösung darstellen.
22.5 Weitere Durchflussmesstechnik und Differenzdrucktransmitter
ICS Schneider bietet weitere Lösungen für industrielle Durchfluss- und Differenzdruckmessungen an.
Dazu gehören beispielsweise zusätzliche Prozesstransmitter, unterschiedliche primäre Durchflusselemente sowie alternative Messprinzipien wie magnetisch-induktive und Ultraschall-Durchflussmessgeräte.
Bei elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten kann beispielsweise ein geeigneter magnetisch-induktiver Durchflussmesser mit ausdrücklich bidirektionaler Messfunktion interessant sein.
Bei anderen Medien oder besonderen Prozessbedingungen können andere Messprinzipien erforderlich werden.
Die Geräteauswahl sollte deshalb nicht ausschließlich anhand des bestehenden Primärelements erfolgen.
Besonders bei neuen Anlagen kann es sinnvoll sein, mehrere Messprinzipien hinsichtlich Einbauaufwand, Messbereich, Druckverlust, erforderlicher Genauigkeit und Strömungsumkehr miteinander zu vergleichen.
Weitere Informationen bietet die Kategorie Primäre Durchflusselemente sowie die übergeordnete Kategorie Durchflussmesstechnik von ICS Schneider.
23. Fazit: Beide Strömungsrichtungen als vollständige Messaufgabe auslegen
Eine bidirektionale Durchflussmessung mit Wirkdruck erfordert mehr als einen Differenzdrucktransmitter, der negative Druckwerte anzeigen kann.
Die gesamte Messstelle muss für beide Strömungsrichtungen geeignet sein.
Besonders wichtig ist die Konstruktion des Primärelements. Bei Messblenden müssen die Anforderungen an eine bidirektionale Geometrie und die zugehörigen Druckentnahmen bereits bei der Auslegung berücksichtigt werden.
Auch die Druckmessung benötigt eine eindeutige Vorzeichendefinition. Der Differenzdrucktransmitter muss die vorgesehenen positiven und negativen Messwerte zuverlässig erfassen und an die Auswertung weitergeben.
Die Quadratwurzelfunktion muss den Betrag des Differenzdrucks in einen Durchflussbetrag umrechnen und gleichzeitig die Strömungsrichtung erhalten.
Für bestimmte Messstellen können unterschiedliche Kalibrierfaktoren in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung erforderlich sein.
Besonders kritisch ist der Bereich nahe null. Ein kleiner Nullpunktfehler kann durch die Radizierung bereits einen erheblichen scheinbaren Durchfluss verursachen.
Schleichmengenunterdrückung und Hysterese können die Auswertung stabilisieren, dürfen aber tatsächlich vorhandene kleine Rückströme nicht unbemerkt ausblenden.
Darüber hinaus müssen Einlaufbedingungen, Dichte, Viskosität, Impulsleitungen und Messdynamik für beide Strömungsrichtungen berücksichtigt werden.
Erst eine geeignete Prüfung der vollständigen Messkette bestätigt, dass die positive und negative Durchflussrichtung korrekt erfasst und verarbeitet wird.
Strömungsrichtungen definieren → Positiven und negativen Durchflussbereich festlegen → Bidirektional geeignetes Primärelement auswählen → Druckentnahmen zuordnen → Differenzdruckmessbereich einschließlich negativer Werte prüfen → Nullpunkt stabilisieren → Vorzeichenerhaltende Radizierung konfigurieren → Einbaubedingungen beider Richtungen prüfen → Positive und negative Durchflüsse verifizieren → Mengenbilanz und Diagnose dokumentieren
Der wichtigste praktische Grundsatz lautet damit: Ein negatives Wirkdrucksignal lässt sich nur dann zuverlässig als Rückwärtsdurchfluss interpretieren, wenn Primärelement, Druckentnahmen, Differenzdruckmessung und Auswertung gemeinsam für diese Betriebsrichtung ausgelegt sind.
24. Häufige Fragen zur bidirektionalen Wirkdruck-Durchflussmessung
24.1 Kann man mit Wirkdruck den Durchfluss in beide Richtungen messen?
Ja, wenn die vollständige Messstelle dafür geeignet ist. Erforderlich sind ein bidirektional ausgelegtes Primärelement, geeignete Druckentnahmen, ein Differenzdrucktransmitter für positive und negative Messwerte sowie eine vorzeichenrichtige Durchflussauswertung.
24.2 Kann ich eine normale Messblende für Rückwärtsdurchfluss verwenden?
Nicht automatisch. Gewöhnliche Normblenden besitzen häufig eine definierte scharfe Eintrittskante und eine angeschrägte Rückseite. Für bidirektionale Normblenden legt ISO 5167-2:2022 besondere Anforderungen an die beidseitige Geometrie und die Druckentnahmen fest.
24.3 Was bedeutet ein negativer Differenzdruck bei der Durchflussmessung?
Ein negativer Differenzdruck bedeutet, dass bei der festgelegten Anschlusszuordnung der Druck am negativen Messeingang höher ist als am positiven. Bei einer entsprechend ausgelegten Messstelle kann dies die Rückwärtsströmung kennzeichnen. Andere Ursachen für den negativen Wert müssen jedoch ausgeschlossen werden.
24.4 Muss ich bei Strömungsumkehr die H- und L-Anschlüsse vertauschen?
Bei einer dafür geeigneten festen bidirektionalen Messanordnung werden die Anschlüsse nicht einfach vertauscht. Die Druckentnahmen und ihre Vorzeichenbeziehung sind eindeutig definiert. Bei bestimmten Primärelementen können jedoch richtungsabhängige Druckentnahmesätze oder spezielle Umschaltanordnungen erforderlich sein.
24.5 Wie wird der Durchfluss bei negativem Wirkdruck berechnet?
Eine vereinfachte vorzeichenerhaltende Berechnung verwendet den Betrag des Differenzdrucks für die Quadratwurzel und überträgt anschließend das Vorzeichen. Bei entsprechenden Anwendungen können unterschiedliche Faktoren für beide Richtungen erforderlich sein.
24.6 Ist die Radizierung eines Differenzdrucktransmitters automatisch bidirektional?
Nein. Viele integrierte Quadratwurzelfunktionen sind für positive Differenzdrücke vorgesehen. Ob negative Werte unterstützt und vorzeichenrichtig ausgegeben werden, muss anhand der konkreten Transmitterfunktion und Parametrierung geprüft werden.
24.7 Warum ist der Nullpunkt bei bidirektionaler Durchflussmessung so wichtig?
Die Wirkdruckmessung liefert bei kleinen Durchflüssen sehr geringe Differenzdrücke. Schon ein kleiner Nullpunktfehler kann nach der Quadratwurzelberechnung einen vergleichsweise großen scheinbaren Durchfluss erzeugen. Besonders die sichere Unterscheidung kleiner Vorwärts- und Rückwärtsströme hängt daher von der Nullpunktstabilität ab.
24.8 Was bedeutet eine symmetrische Wirkdruckauswertung?
Im idealisierten Fall werden positive und negative Differenzdrücke mit derselben betragsmäßigen Kennlinie und entgegengesetztem Vorzeichen ausgewertet. Reale Messstellen können jedoch unterschiedliche Eigenschaften in beiden Richtungen besitzen. Deshalb sind die vorgesehene Geometrie und gegebenenfalls unterschiedliche Kalibrierfaktoren entscheidend.
24.9 Muss der Differenzdrucktransmitter einen Bereich von −100 bis +100 mbar unterstützen?
Wenn die Messaufgabe tatsächlich einen solchen Bereich verlangt, muss die ausgewählte Geräteausführung die entsprechenden negativen und positiven Differenzdrücke mit ausreichender Genauigkeit erfassen können. Die konkrete Messspanne ergibt sich aus dem Primärelement und den maximalen Durchflüssen beider Richtungen.
24.10 Kann ich bidirektionalen Durchfluss über 4–20 mA übertragen?
Ja, wenn die Messkette entsprechend konfigurierbar ist. Beispielsweise können 4 mA dem maximalen Rückfluss, 12 mA dem Nulldurchfluss und 20 mA dem maximalen Vorwärtsdurchfluss zugeordnet werden. Diese Zuordnung muss sowohl im Transmitter beziehungsweise der Signalverarbeitung als auch in der Steuerung eindeutig umgesetzt werden.
24.11 Welche Aufgabe hat die Schleichmengenunterdrückung?
Sie verhindert, dass sehr kleine Differenzdrucksignale oder Messrauschen ungewollt als relevanter Durchfluss ausgegeben werden. Bei bidirektionaler Messung muss sie so ausgelegt werden, dass reale kleine Rückströme nicht unbemerkt unterdrückt werden.
24.12 Warum können Vorwärts- und Rückwärtsdurchfluss trotz gleicher Menge unterschiedlich angezeigt werden?
Mögliche Ursachen sind unterschiedliche Strömungsprofile, eine nicht symmetrische Primärelementgeometrie, ungeeignete Druckentnahmen oder richtungsabhängige Durchflusskoeffizienten. Auch Nullpunktfehler und Probleme der Impulsleitungen können zu Abweichungen führen.
24.13 Muss ich die Einlaufstrecken für beide Richtungen berücksichtigen?
Ja. Bei einer Strömungsumkehr wird der bisherige Auslaufbereich zum Einlaufbereich. Daher müssen die relevanten Anforderungen an das Strömungsprofil für beide Richtungen überprüft werden. Eine für eine Richtung geeignete Rohrstrecke ist nicht automatisch für die andere Richtung ausreichend.
24.14 Wie beeinflusst die Dichte die bidirektionale Wirkdruckmessung?
Die Dichte beeinflusst den Zusammenhang zwischen Differenzdruck und Volumenstrom beziehungsweise Massenstrom. Bei variabler Temperatur, wechselnden Gaszuständen oder unterschiedlichen Medienbedingungen kann eine entsprechende Dichtekompensation erforderlich sein.
24.15 Können Gasblasen oder Kondensat einen falschen Rückfluss anzeigen?
Ja. Gasblasen in flüssigkeitsgefüllten Impulsleitungen oder Kondensat in Gasleitungen können die Druckübertragung beeinflussen. Unterschiedliche Flüssigkeitssäulen können außerdem einen statischen Differenzdruckversatz erzeugen, der bei kleinen Durchflüssen als falsches Vorzeichen beziehungsweise scheinbarer Rückfluss interpretiert werden kann.
24.16 Reicht die Kalibrierung des Differenzdrucktransmitters für eine bidirektionale Durchflussmessung aus?
Nein. Sie bestätigt zunächst die Eigenschaften der Differenzdruckmessung. Die vollständige Durchflussmessung hängt zusätzlich vom Primärelement, den Druckentnahmen, den Einbaubedingungen und der Auswertung ab. Für eine anspruchsvolle Abnahme kann eine Durchflussprüfung in beiden Richtungen erforderlich sein.
24.17 Welche Geräte von ICS Schneider kommen dafür infrage?
Bei einer Wirkdruckmessung können entsprechend ausgelegte WIKA-Primärelemente mit geeigneten Differenzdrucktransmittern wie Siemens SITRANS P320 oder IDPT200 kombiniert werden. Die bidirektionale Eignung muss für die jeweilige Ausführung nachgewiesen werden. Als alternative Messtechnologie bietet ICS beispielsweise den ausdrücklich bidirektional ausgelegten Siemens SITRANS FS220 an.
24.18 Welche Angaben benötigt ICS Schneider für die Auswahl?
Benötigt werden Medium, Rohrinnendurchmesser, Rohrwerkstoff, Prozessanschlüsse, maximaler Vorwärts- und Rückwärtsdurchfluss sowie der kleinste zuverlässig zu erfassende Durchfluss. Zusätzlich sind Betriebsdruck, Temperatur, Dichte, Viskosität, statische Druckbelastung und mögliche Druckspitzen wichtig. Für die Auslegung werden außerdem vorhandene Rohrbögen und Armaturen, Einlaufstrecken in beiden Richtungen, gewünschte Messunsicherheit, zulässiger Druckverlust sowie die erforderlichen elektrischen Signale und Kommunikationsschnittstellen benötigt. Bei einer bestehenden Anlage helfen Angaben zu Primärelement, Druckentnahmen, Differenzdrucktransmitter, Nullpunkt, Radizierung und SPS-Skalierung.