Ein Durchflussmesser wird unmittelbar hinter einer Kreiselpumpe in eine industrielle Wasserleitung eingebaut. Die Rohrleitung ist korrekt dimensioniert, das Messgerät wurde kalibriert und die Parametrierung stimmt. Trotzdem schwankt der angezeigte Volumenstrom stärker als erwartet.
Bei der Überprüfung zeigt sich, dass zwischen Pumpenausgang und Durchflussmesser nur eine kurze gerade Rohrstrecke vorhanden ist. Zusätzlich befindet sich unmittelbar hinter dem Messgerät ein Rohrbogen.
Die Ursache kann ein gestörtes Strömungsprofil sein. Hinter einer Pumpe können Drall, ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilungen und hydraulische Pulsationen auftreten. Unter ungünstigen Betriebsbedingungen können außerdem Dampf- oder Gasblasen die Messung beeinflussen.
Ein korrekt kalibrierter Durchflussmesser liefert nur dann zuverlässige Prozesswerte, wenn auch seine hydraulischen Einbaubedingungen zum Messprinzip passen.
Der benötigte Abstand zur Pumpe ist dabei nicht für alle Geräte gleich. Magnetisch-induktive Durchflussmesser, Clamp-on-Ultraschallsysteme und Vortex-Durchflussmesser reagieren unterschiedlich auf gestörte Strömungsprofile.
Dieser Fachbeitrag erklärt die wichtigsten Einflussgrößen und zeigt anhand eines Rechenbeispiels, wie Einlauf- und Auslaufstrecken bereits bei der Messstellenplanung berücksichtigt werden.
Inhaltsverzeichnis
- Messaufgabe hinter einer Pumpe
- Strömungsprofil und Geschwindigkeitsverteilung
- Drall und Verwirbelungen nach Pumpen
- Kavitation und Dampfblasen erkennen
- Luftblasen und teilgefüllte Rohrleitungen
- Einlaufstrecken richtig bestimmen
- Auslaufstrecken und nachgeschaltete Armaturen
- Praxisbeispiel: Einbauabstände und Strömungsgeschwindigkeit
- Einfluss der Pumpenbauart
- Rohrbögen, T-Stücke und Ventile
- Magnetisch-induktive Durchflussmesser
- Clamp-on-Ultraschalldurchflussmesser
- Vortex-Durchflussmesser
- Coriolis-Durchflussmessung
- Horizontale und vertikale Einbaulage
- Medium, Temperatur und Viskosität
- Nennweite und Strömungsgeschwindigkeit
- Messsignale und Signalfilterung
- Typische Messfehler erkennen
- Prüf- und Inbetriebnahmeablauf
- Maßnahmen bei zu kurzen Einlaufstrecken
- Passende ICS-Produkte
- Fazit
- Häufig gestellte Fragen
1. Messaufgabe hinter einer Pumpe
Durchflussmesser werden hinter Pumpen beispielsweise zur Überwachung von Fördermengen, Kühlkreisläufen, Dosierprozessen und industriellen Versorgungsanlagen eingesetzt.
Die Einbaustelle sollte ausreichend Betriebsdruck, eine vollständig gefüllte Rohrleitung und möglichst definierte Strömungsbedingungen gewährleisten.
Ob ein Einbau unmittelbar am Pumpenausgang zulässig ist, hängt von den Anforderungen des jeweiligen Durchflussmessgeräts ab.
2. Strömungsprofil und Geschwindigkeitsverteilung
In einer geraden Rohrleitung entwickelt sich abhängig von Reynolds-Zahl und Einlaufbedingungen eine charakteristische Geschwindigkeitsverteilung.
Nach Pumpen, Ventilen oder Rohrbögen kann diese Verteilung deutlich asymmetrisch sein.
Viele Durchflussmessverfahren setzen ein ausreichend bekanntes Strömungsprofil voraus oder berücksichtigen dessen typische Form in ihrer Kalibrierung.
Weicht das tatsächliche Profil stark davon ab, können systematische Messabweichungen entstehen.
3. Drall und Verwirbelungen nach Pumpen
Bei Drall besitzt die Strömung neben ihrer axialen Bewegung eine rotierende Geschwindigkeitskomponente.
Solche Strömungszustände können durch Pumpenlaufräder und ungünstige Rohrleitungsführungen entstehen.
Besonders kritisch kann eine Kombination aus Pumpe und unmittelbar nachgeschaltetem Rohrbogen sein.
Die Einlaufstrecke soll dem Strömungsprofil ermöglichen, sich ausreichend zu stabilisieren. Wie viel Rohrlänge tatsächlich benötigt wird, ist vom Messgerät und der Störung abhängig.
4. Kavitation und Dampfblasen erkennen
Kavitation entsteht, wenn der lokale Flüssigkeitsdruck unter den temperaturabhängigen Dampfdruck sinkt und sich Dampfblasen bilden.
Beim anschließenden Druckanstieg können diese Blasen wieder zusammenfallen. Dies kann hydraulische Störungen, Geräusche, Schwingungen und Bauteilschäden verursachen.
Die Entstehung ist besonders an lokalen Niederdruckstellen relevant, beispielsweise im Ansaugbereich beziehungsweise innerhalb einer Pumpe.
Ein hinter der Pumpe montierter Durchflussmesser kann durch vorhandene Zweiphasenströmung beeinträchtigt werden.
Eine längere Einlaufstrecke ist keine zuverlässige Maßnahme zur Beseitigung von Kavitation. Die Ursachen müssen über Pumpenauslegung, verfügbaren NPSH, Temperatur und Druckverhältnisse untersucht werden.
5. Luftblasen und teilgefüllte Rohrleitungen
Nicht jede Gasblase entsteht durch Kavitation. Luft kann beispielsweise über undichte Ansaugleitungen eingetragen oder aus der Flüssigkeit freigesetzt werden.
Gasblasen können insbesondere Ultraschallmessungen beeinträchtigen. Magnetisch-induktive Durchflussmesser benötigen für ihre bestimmungsgemäße Messung ebenfalls ein ausreichend gefülltes Messrohr.
Ein Einbau am höchsten Punkt der Rohrleitung sollte deshalb bei entsprechenden Flüssigkeitsmessungen vermieden werden.
6. Einlaufstrecken richtig bestimmen
Die Einlaufstrecke ist der gerade Rohrabschnitt vor dem Durchflussmesser, in dem sich die Strömung nach einer vorgeschalteten Störung stabilisieren soll.
Die erforderliche Länge wird häufig als Vielfaches des Rohrinnendurchmessers D angegeben.
Beispielsweise bedeuten 10 × D bei 100 mm Rohrinnendurchmesser eine gerade Rohrlänge von 1.000 mm.
Für den Siemens SITRANS FS220 werden typischerweise mindestens 10 × D vor dem Messgerät genannt. Für den MAG 5100 W nennt Siemens als allgemeine Einbauanforderung 5 × D.
Die konkreten Herstellerangaben sind maßgeblich. Je nach Störung können größere Längen notwendig sein.
7. Auslaufstrecken und nachgeschaltete Armaturen
Auch der Rohrleitungsabschnitt hinter dem Messgerät kann für die Messqualität wichtig sein.
Direkt nachgeschaltete Ventile, Rohrbögen oder Querschnittsänderungen können die Strömungsbedingungen beeinflussen.
Für den SITRANS FS220 nennt Siemens typischerweise mindestens 5 × D Auslaufstrecke, für den MAG 5100 W allgemein 3 × D.
Diese Werte dürfen nicht auf beliebige andere Geräte übertragen werden.
| Einbaubedingung | Möglicher Einfluss | Planungshinweis |
|---|---|---|
| Pumpe unmittelbar vor dem Messgerät | Drall, asymmetrisches Profil oder Pulsation | Gerätespezifische Einlaufstrecke prüfen |
| Rohrbogen vor dem Sensor | Ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung | Abstand ab der letzten relevanten Störung berücksichtigen |
| Zwei Bögen in unterschiedlichen Ebenen | Ausgeprägte dreidimensionale Strömung | Gegebenenfalls verlängerte Einlaufstrecke |
| Teilweise geschlossenes Ventil | Stark asymmetrische Strömung | Geeigneten Abstand und Ventilposition wählen |
| Kavitation oder Luftblasen | Signalstörungen und Zweiphasenströmung | Hydraulische Ursache und Entgasung prüfen |
| Unvollständig gefülltes Messrohr | Ungültige oder instabile Flüssigkeitsmessung | Geeignete Rohrleitungsführung und Einbaulage sicherstellen |
8. Praxisbeispiel: Einbauabstände und Strömungsgeschwindigkeit
In einer industriellen Wasserleitung soll ein Durchflussmesser nach einer Kreiselpumpe installiert werden.
Zur Auswahl stehen ein Clamp-on-Ultraschallsystem SITRANS FS220 und ein magnetisch-induktives Messsystem mit MAG 5100 W.
Die folgenden geometrischen und hydraulischen Angaben sind frei gewählte Beispielwerte.
8.1 Ausgangsdaten
- Rohrinnendurchmesser: 100 mm.
- Volumenstrom: 30 m³/h.
- Gerade Strecke zwischen letzter hydraulischer Störung und Messgerät: 0,60 m.
- Gerade Strecke nach dem Messgerät bis zum nächsten Rohrbogen: 0,40 m.
- Typische FS220-Anforderung: 10 × D vorher, 5 × D nachher.
- Allgemeine MAG-5100-W-Anforderung: 5 × D vorher, 3 × D nachher.
8.2 Rohrquerschnitt berechnen
Der Innendurchmesser beträgt:
D = 100 mm = 0,100 m
Für eine kreisförmige Rohrleitung gilt:
A = π · D² / 4
A = π · 0,100² / 4
A ≈ 0,007854 m²
8.3 Volumenstrom umrechnen
Der vorgegebene Volumenstrom beträgt:
V̇ = 30 m³/h
Umgerechnet in Sekunden:
V̇ = 30 / 3.600
V̇ ≈ 0,008333 m³/s
8.4 Mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Die mittlere Geschwindigkeit ergibt sich aus:
v = V̇ / A
v = 0,008333 / 0,007854
v ≈ 1,06 m/s
Dies ist die über den Rohrquerschnitt gemittelte Strömungsgeschwindigkeit. Die tatsächliche örtliche Geschwindigkeitsverteilung kann davon erheblich abweichen.
8.5 Erforderliche Strecke für den SITRANS FS220
Für die typische Einlaufstrecke gilt:
LEinlauf = 10 · 0,100 m
LEinlauf = 1,00 m
Für die Auslaufstrecke:
LAuslauf = 5 · 0,100 m
LAuslauf = 0,50 m
Vorhanden sind jedoch nur 0,60 m beziehungsweise 0,40 m.
Für diese typische Einbaubedingung fehlen damit:
0,40 m Einlaufstrecke und 0,10 m Auslaufstrecke.
8.6 Erforderliche Strecke für den MAG 5100 W
Für die allgemeine Einlaufanforderung:
LEinlauf = 5 · 0,100 m
LEinlauf = 0,50 m
Für die Auslaufanforderung:
LAuslauf = 3 · 0,100 m
LAuslauf = 0,30 m
Die vorhandenen Längen von 0,60 m beziehungsweise 0,40 m erfüllen diese allgemeinen geometrischen Mindestwerte.
Damit ist jedoch noch nicht nachgewiesen, dass die vollständige Installation direkt hinter der konkreten Pumpe die erforderliche Messgenauigkeit erreicht. Auch das tatsächliche Strömungsprofil und weitere Herstellervorgaben müssen geprüft werden.
8.7 Ergebnisübersicht
| Parameter | SITRANS FS220 | MAG 5100 W |
|---|---|---|
| Messprinzip | Clamp-on-Ultraschall | Magnetisch-induktiv |
| Rohrinnendurchmesser | 100 mm | 100 mm |
| Volumenstrom | 30 m³/h | 30 m³/h |
| Mittlere Geschwindigkeit | 1,06 m/s | 1,06 m/s |
| Typische Einlaufanforderung | 10 × D | 5 × D |
| Erforderliche Einlaufstrecke | 1,00 m | 0,50 m |
| Vorhandene Einlaufstrecke | 0,60 m | 0,60 m |
| Typische Auslaufanforderung | 5 × D | 3 × D |
| Erforderliche Auslaufstrecke | 0,50 m | 0,30 m |
| Vorhandene Auslaufstrecke | 0,40 m | 0,40 m |
| Geometrische Bewertung | Typische Mindeststrecken unterschritten | Allgemeine Mindeststrecken eingehalten |
8.8 Ergebnis interpretieren
Im Beispiel ist die verfügbare gerade Rohrstrecke für den FS220 nach den genannten typischen Vorgaben zu kurz. Für den MAG 5100 W erfüllt sie dagegen zunächst die allgemeinen Mindestanforderungen.
Die MAG-Messung setzt zusätzlich eine ausreichend leitfähige Flüssigkeit, ein vollständig gefülltes Messrohr und die richtige elektrische Installation voraus.
Aus der Unterschreitung einer Einlaufstrecke lässt sich allein keine bestimmte prozentuale Messabweichung berechnen. Diese hängt von der tatsächlichen Strömungsstörung, dem Messverfahren und der Messstellenkonstruktion ab.
9. Einfluss der Pumpenbauart
Kreiselpumpen und Verdrängerpumpen können unterschiedliche Strömungsbedingungen verursachen.
Bei Kreiselpumpen sind insbesondere Drall, Betriebszustand und Strömungsverteilung zu beachten.
Verdrängerpumpen können ausgeprägte zeitabhängige Förderstromschwankungen verursachen. Auch Mehrpumpenanlagen mit wechselnden Betriebszuständen sollten bei der Messstellenplanung berücksichtigt werden.
10. Rohrbögen, T-Stücke und Ventile
Ein Rohrbogen verändert das Geschwindigkeitsprofil. Mehrere räumlich versetzte Bögen können zusätzliche Drallkomponenten erzeugen.
Teilweise geschlossene Regelventile können besonders starke örtliche Geschwindigkeitsunterschiede und Druckschwankungen verursachen.
Die erforderliche Beruhigungsstrecke sollte deshalb nicht ausschließlich ab dem Pumpenausgang, sondern unter Berücksichtigung aller relevanten vorgeschalteten Störungen geplant werden.
11. Magnetisch-induktive Durchflussmesser
Magnetisch-induktive Durchflussmesser erfassen den Volumenstrom elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten nach dem Faraday-Prinzip.
Der Sensor muss ausreichend gefüllt sein und benötigt einen geeigneten elektrischen Potentialausgleich zum Medium.
Das Messprinzip besitzt keine mechanischen Einbauten im Strömungskanal, die zur eigentlichen Messung erforderlich wären.
Dennoch können ungünstige Strömungsprofile die Messgenauigkeit beeinträchtigen. Die gerätespezifischen Einbaubedingungen bleiben maßgeblich.
12. Clamp-on-Ultraschalldurchflussmesser
Clamp-on-Ultraschallmesser erfassen den Flüssigkeitsdurchfluss von außen durch die Rohrwand.
Beim Laufzeitdifferenzverfahren werden Unterschiede in der Ultraschalllaufzeit mit und gegen die Strömungsrichtung ausgewertet.
Das System benötigt die korrekten Rohrparameter, geeignete Sensorpositionen und eine ausreichend stabile akustische Signalübertragung.
Drall, ungünstige Geschwindigkeitsprofile und Gasblasen können die Messqualität beeinträchtigen.
Beim SITRANS FS220 müssen deshalb die vorgesehenen Einlaufstrecken und die Anforderungen an Montageposition sowie Rohrfüllung berücksichtigt werden.
13. Vortex-Durchflussmesser
Vortex-Durchflussmesser erfassen die Wirbelablösefrequenz hinter einem dafür vorgesehenen Staukörper.
Die Wirbelfrequenz ist unter geeigneten Bedingungen mit der Strömungsgeschwindigkeit verknüpft.
Ein stark gestörtes Anströmprofil, ausgeprägte Pulsationen oder erhebliche Vibrationen können die Auswertung beeinflussen.
Die geeignete Einlaufstrecke muss deshalb anhand der konkreten Geräteausführung und der vorgeschalteten Armaturen bestimmt werden.
14. Coriolis-Durchflussmessung
Coriolis-Durchflussmesser erfassen den Massendurchfluss über die dynamische Wirkung des strömenden Mediums auf schwingende Messrohre.
Sie benötigen häufig nicht dieselben klassischen geraden Einlaufstrecken wie profilabhängige Messverfahren.
Allerdings sind Gasblasen, mechanische Schwingungen, ungünstige Zweiphasenströmung und gerätespezifische Einbaubedingungen zu beachten.
Die Auswahl darf deshalb nicht allein anhand einer möglichst kurzen erforderlichen Einlaufstrecke erfolgen.
15. Horizontale und vertikale Einbaulage
Die Einbaulage beeinflusst insbesondere die Rohrfüllung und mögliche Gasansammlungen.
Bei horizontalen Leitungen können sich Gasblasen im oberen Rohrbereich sammeln. Bestimmte Clamp-on-Systeme sehen deshalb seitlich versetzte Sensorpositionen vor.
Bei vertikalen Flüssigkeitsleitungen kann eine Strömungsrichtung von unten nach oben vorteilhaft sein, um eine vollständige Rohrfüllung zu unterstützen.
Die endgültige Orientierung richtet sich nach den konkreten Geräte- und Prozessbedingungen.
16. Medium, Temperatur und Viskosität
Wasser, Glykolgemische, Öle und Prozessflüssigkeiten besitzen unterschiedliche Dichten, Viskositäten und akustische Eigenschaften.
Diese beeinflussen sowohl das Strömungsprofil als auch die Eignung bestimmter Messprinzipien.
Bei Ultraschallmessungen müssen unter anderem Schallgeschwindigkeit und Rohrwandaufbau berücksichtigt werden.
Magnetisch-induktive Geräte benötigen eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit. Die Temperatur beeinflusst außerdem den Dampfdruck und damit das mögliche Auftreten von Kavitation.
17. Nennweite und Strömungsgeschwindigkeit
Die Rohrnennweite allein reicht zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit nicht aus. Entscheidend ist der tatsächliche Innendurchmesser des durchströmten Querschnitts.
Bei der Geräteauswahl müssen Mindest- und Höchstdurchfluss, Geschwindigkeit, Druckverlust und verfügbare Einbaulänge berücksichtigt werden.
Ein größer dimensioniertes Messrohr kann die Strömungsgeschwindigkeit verringern. Es ist jedoch nicht automatisch messtechnisch besser, wenn dadurch die Geschwindigkeit unter den günstigen Arbeitsbereich des Messgeräts fällt.
18. Messsignale und Signalfilterung
Durchflussmesser können je nach Ausführung Stromausgänge, Impuls- oder Frequenzausgänge und digitale Kommunikationsschnittstellen besitzen.
Messwertfilter und Dämpfungszeiten können die Anzeige bei pulsierendem Förderstrom beruhigen.
Eine starke Filterung beseitigt jedoch weder ein ungünstiges Strömungsprofil noch Gasblasen oder Kavitation.
Auch die tatsächliche Reaktionszeit der gesamten Messkette muss bei Regelungs- und Überwachungsaufgaben berücksichtigt werden.
19. Typische Messfehler erkennen
Ein auffällig schwankender Durchflusswert kann durch reale Förderstromänderungen oder durch eine gestörte Messung verursacht werden.
Zur Diagnose sollten Pumpendrehzahl, Ventilstellung, Druckverlauf und Messgerätediagnose gemeinsam ausgewertet werden.
Bei Ultraschallmessgeräten können Signalqualität und akustische Kopplung wichtige Hinweise liefern.
Bei magnetisch-induktiven Geräten sollten insbesondere Rohrfüllung, Leitfähigkeit, Potentialausgleich und Leerrohrdiagnose geprüft werden.
20. Prüf- und Inbetriebnahmeablauf
Für eine systematische Inbetriebnahme empfiehlt sich folgender Ablauf:
- Medium, Temperatur und Druckbedingungen erfassen.
- Pumpenbauart und Betriebszustände dokumentieren.
- Volumenstrombereich und Rohrinnendurchmesser bestimmen.
- Rohrleitungsführung und relevante Strömungsstörungen erfassen.
- Geeignetes Messprinzip auswählen.
- Erforderliche Einlauf- und Auslaufstrecken überprüfen.
- Rohrfüllung und mögliche Gasblasen bewerten.
- Messgerät nach Herstelleranweisung montieren.
- Messwert, Diagnose und Skalierung kontrollieren.
- Messstelle unter typischen Betriebsbedingungen prüfen und dokumentieren.
21. Maßnahmen bei zu kurzen Einlaufstrecken
Wenn die vorhandene Rohrleitung nicht die erforderliche Einbaulänge bietet, sollten alternative Messstellen untersucht werden.
Eine längere gerade Rohrstrecke, eine geänderte Leitungsführung oder ein geeignetes anderes Messprinzip können Abhilfe schaffen.
Bei bestimmten Anwendungen können spezielle Strömungsgleichrichter eingesetzt werden, sofern der Gerätehersteller diese Kombination freigibt.
Eine vermeintlich ruhigere Anzeige durch stärkere Dämpfung ist dagegen kein Nachweis einer korrigierten Messgenauigkeit.
22. Passende ICS-Produkte
ICS Schneider Messtechnik bietet verschiedene Siemens-Durchflussmessgeräte für industrielle Pumpen- und Rohrleitungsanlagen an.
| Produkt | Messprinzip | Wichtige Auswahlkriterien |
|---|---|---|
| Siemens SITRANS FS220 | Clamp-on-Ultraschall | Flüssigkeitsmessung ohne Medienkontakt, Rohrdaten und Einlaufstrecke prüfen |
| Siemens MAG 5100 W | Magnetisch-induktiv | Wasser und Abwasser, leitfähiges Medium, Rohrfüllung und Potentialausgleich |
| Siemens MAG 3100 | Magnetisch-induktiv | Industrielle Flüssigkeiten, geeignete Werkstoffe und Prozessbedingungen |
| Siemens MAG 5000 / 6000 | Messumformer für SITRANS FM | Passenden Sensor auswählen, Signale und Diagnosefunktionen berücksichtigen |
| Siemens SITRANS FMT020 | Messumformer für kompatible MID-Sensoren | Durchfluss-, Leitfähigkeits- und Leerrohrdiagnose |
| Siemens SITRANS FX300 | Vortex | Flüssigkeiten, Dampf und Gase, gerätespezifische Einlaufbedingungen prüfen |
22.1 Siemens SITRANS FS220
Der SITRANS FS220 ist ein Clamp-on-Ultraschalldurchflussmesser für Flüssigkeiten.
Er besteht aus dem Transmitter SITRANS FST020 und geeigneten FSS200-Clamp-on-Sensoren.
Die Messung erfolgt von außen durch die Rohrwand. Für die Messstellenplanung sind Rohrdaten, Strömungsprofil, Rohrfüllung und die vorgesehenen Einlaufstrecken wichtig.
SITRANS FS220 – Produktinformationen
22.2 Siemens SITRANS FM MAG 5100 W
Der MAG 5100 W ist ein magnetisch-induktiver Durchflusssensor für Wasser- und Abwasseranwendungen.
Er ist für geeignete Rohrnennweiten von DN 15 bis DN 2000 verfügbar und kann mit kompatiblen Siemens-Messumformern kombiniert werden.
Wichtig sind eine vollständig gefüllte Rohrleitung, geeigneter Potentialausgleich und die vorgesehenen Ein- und Auslaufbedingungen.
MAG 5100 W – Produktinformationen
22.3 Siemens SITRANS FM MAG 3100
Der MAG 3100 ist ein magnetisch-induktiver Messaufnehmer für unterschiedliche industrielle Prozessflüssigkeiten.
Abhängig von der Variante stehen verschiedene Auskleidungen, Elektrodenwerkstoffe und Prozessanschlüsse zur Verfügung.
Er wird mit einem kompatiblen MAG-Messumformer betrieben.
MAG 3100 – Produktinformationen
22.4 Siemens MAG 5000 und MAG 6000
Die Messumformer MAG 5000 und MAG 6000 bilden zusammen mit kompatiblen SITRANS-FM-Messaufnehmern ein magnetisch-induktives Durchflussmesssystem.
Sie stellen unter anderem Durchflusswerte, Summenzähler und Diagnoseinformationen bereit.
MAG 5000 / MAG 6000 – Produktinformationen
22.5 Siemens SITRANS FMT020
Der FMT020 ist ein Messumformer für kompatible Siemens-Durchflusssensoren und unterstützt unter anderem die Erfassung von Durchfluss, Strömungsgeschwindigkeit und elektrischer Leitfähigkeit.
Auch Leerrohrüberwachung und Geräteselbstdiagnose stehen zur Verfügung.
SITRANS FMT020 – Produktinformationen
22.6 Siemens SITRANS FX300
Der SITRANS FX300 ist ein Wirbeldurchflussmesser für geeignete Flüssigkeiten, Dampf und Gase.
Er bietet HART-Kommunikation und entsprechende Varianten mit Druck- und Temperaturkompensation.
Für einen Einbau hinter Pumpen müssen insbesondere das Strömungsprofil, mögliche Pulsationen und die spezifischen Einlaufanforderungen geprüft werden.
SITRANS FX300 – Produktinformationen
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23. Fazit
Durchflussmesser direkt hinter Pumpen können durch Drall, ungleichmäßige Strömungsprofile, Pulsationen sowie vorhandene Gas- und Dampfblasen beeinflusst werden.
Die erforderlichen Einlauf- und Auslaufstrecken hängen vom verwendeten Messprinzip und der konkreten Geräteausführung ab.
Für den SITRANS FS220 sind beispielsweise typische Einlaufstrecken von 10 × D und Auslaufstrecken von 5 × D dokumentiert. Beim MAG 5100 W gelten als allgemeine Einbaubedingung 5 × D beziehungsweise 3 × D.
Diese Werte ersetzen nicht die Prüfung der tatsächlichen Pumpen- und Rohrleitungsbedingungen.
Kavitation muss als eigenständiges hydraulisches Problem untersucht werden. Eine längere Rohrstrecke beseitigt ihre Ursache nicht automatisch.
Entscheidend ist daher nicht allein der Abstand zur Pumpe. Eine zuverlässige Durchflussmessung erfordert ein geeignetes Messprinzip, ausreichende Einbaustrecken, eine vollständig gefüllte Rohrleitung und die Bewertung aller relevanten Strömungsstörungen.
24. Häufig gestellte Fragen
24.1 Darf ein Durchflussmesser direkt hinter einer Pumpe montiert werden?
Nur wenn die gerätespezifischen Einbaubedingungen erfüllt sind. Häufig wird eine geeignete gerade Einlaufstrecke benötigt.
24.2 Warum beeinflussen Pumpen die Durchflussmessung?
Sie können Drall, ungleichmäßige Geschwindigkeitsprofile und hydraulische Pulsationen verursachen.
24.3 Was bedeutet Drall in einer Rohrleitung?
Drall beschreibt eine zusätzliche rotierende Strömungskomponente, die die örtliche Geschwindigkeitsverteilung beeinflusst.
24.4 Was ist eine Einlaufstrecke?
Eine gerade Rohrstrecke vor dem Durchflussmesser, die zur Stabilisierung des Strömungsprofils dient.
24.5 Wie lang muss die Einlaufstrecke sein?
Das hängt vom Gerät und von den vorgeschalteten Störungen ab. Die Herstellerangaben sind maßgeblich.
24.6 Welche Einlaufstrecke benötigt der SITRANS FS220?
Siemens nennt typischerweise mindestens 10 × Rohrinnendurchmesser vor und 5 × danach. Bei bestimmten Störungen kann mehr erforderlich sein.
24.7 Welche Einlaufstrecke benötigt der MAG 5100 W?
Die Siemens-Betriebsanleitung nennt allgemein 5 × Rohrinnendurchmesser vor und 3 × danach. Für bestimmte zugelassene Anwendungen können andere Bedingungen gelten.
24.8 Was bedeutet 10 × D bei DN 100?
Wenn der tatsächliche Rohrinnendurchmesser 100 mm beträgt, ergeben sich 1.000 mm gerade Rohrstrecke. DN 100 allein legt den tatsächlichen Innendurchmesser jedoch nicht exakt fest.
24.9 Was ist Kavitation?
Kavitation entsteht, wenn der lokale Flüssigkeitsdruck unter den Dampfdruck sinkt und Dampfblasen entstehen, die bei erneutem Druckanstieg zusammenfallen können.
24.10 Kann Kavitation einen Durchflussmesser stören?
Ja. Vorhandene Dampfblasen und die dadurch entstehende Zweiphasenströmung können die Messqualität beeinflussen.
24.11 Verhindert eine längere Einlaufstrecke Kavitation?
Nein. Die Ursache muss durch die Bewertung der hydraulischen Druckverhältnisse und der Pumpenbetriebsbedingungen beseitigt werden.
24.12 Warum sind Luftblasen bei Ultraschallmessungen problematisch?
Sie können die Übertragung und Auswertung des Ultraschallsignals beeinträchtigen.
24.13 Ist ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser weniger empfindlich gegen Drall?
Die Empfindlichkeit unterscheidet sich je nach Messprinzip und Bauart. Auch magnetisch-induktive Geräte müssen entsprechend ihren Einbauvorschriften installiert werden.
24.14 Benötigt ein Coriolis-Durchflussmesser gerade Einlaufstrecken?
Häufig nicht im gleichen Umfang wie andere Verfahren. Die konkreten Herstellerbedingungen und mögliche Einflüsse von Gasblasen und Vibrationen bleiben wichtig.
24.15 Kann stärkere Messwertdämpfung den Einbaufehler beheben?
Nein. Dämpfung kann Schwankungen reduzieren, beseitigt jedoch keine systematische Messabweichung durch ein ungeeignetes Strömungsprofil.
24.16 Ist eine vertikale Rohrleitung besser?
Bei Flüssigkeiten kann eine Strömung von unten nach oben helfen, das Messrohr vollständig gefüllt zu halten. Die geeignete Einbaulage ist gerätespezifisch.
24.17 Was tun, wenn keine ausreichende Einlaufstrecke vorhanden ist?
Eine andere Messstelle, eine angepasste Rohrführung oder ein geeignetes alternatives Messverfahren prüfen.
24.18 Welche Angaben benötigt ICS für ein Angebot?
Benötigt werden Medium, Durchflussbereich, Rohrinnendurchmesser, Druck, Temperatur, Pumpentyp, Rohrleitungsführung, verfügbare Einbaulängen, Ausgangssignale und erforderliche Zulassungen.