Ultraschall-Durchflussmesser mit Laufzeitdifferenz bestimmen die Strömungsgeschwindigkeit entlang eines akustischen Messpfades durch die Rohrleitung. Bei einer Einpfadmessung wird dieser einzelne Geschwindigkeitswert mithilfe eines mathematischen Strömungsprofils auf den gesamten Rohrquerschnitt übertragen.
Unter günstigen Einbaubedingungen kann bereits ein einzelner Messpfad zuverlässige Ergebnisse liefern. Nach Rohrbögen, Reduzierungen, Pumpen, Regelventilen oder Verzweigungen ist das Strömungsprofil jedoch häufig asymmetrisch, verwirbelt oder nicht vollständig entwickelt. Ein einzelner Messpfad kann dann einen Bereich erfassen, dessen Geschwindigkeit nicht repräsentativ für den gesamten Rohrquerschnitt ist.
Bei einer Mehrpfad-Ultraschallmessung werden zwei, drei oder vier akustische Pfade an unterschiedlichen Positionen beziehungsweise Ausrichtungen über die Rohrleitung verteilt. Die Elektronik wertet die einzelnen Pfadgeschwindigkeiten aus und bildet daraus einen repräsentativeren Gesamtwert.
Mehr Messpfade verbessern die Messung jedoch nicht automatisch. Sensorposition, Rohrdaten, Einlaufbedingungen, Medium und Parametrierung müssen weiterhin stimmen. Ein falsch vermessener Rohrdurchmesser oder eine teilweise gefüllte Rohrleitung kann auch durch vier Messpfade nicht kompensiert werden.
Inhaltsverzeichnis
- Wie die Laufzeitdifferenzmessung funktioniert
- Was mit einem Messpfad gemeint ist
- Warum das Strömungsprofil die Messung beeinflusst
- Ein-, Zwei-, Drei- und Vierpfadmessung im Vergleich
- Wann zwei Messpfade sinnvoll sind
- Wann drei oder vier Pfade einen Mehrwert bieten
- Was mehrere Messpfade nicht kompensieren können
- Einlaufstrecken und Strömungsstörungen bewerten
- Mehrpfadmessung bei großen Rohrleitungen
- Pfadvergleich für Diagnose und Plausibilitätsprüfung
- Sensorpositionen und Rohrdaten richtig bestimmen
- Kosten und Nutzen richtig abwägen
- Typische Planungs- und Montagefehler
- Praxisbeispiel: Kühlwassermessung hinter Rohrbögen
- Welche Messgeräte / Produkte eignen sich?
- Fazit
- Häufige Fragen zur Mehrpfad-Ultraschallmessung
Wie die Laufzeitdifferenzmessung funktioniert
Bei einem Laufzeit-Ultraschallmessgerät senden zwei Ultraschallwandler abwechselnd Schallimpulse mit und gegen die Strömungsrichtung durch das Medium.
Der Schallimpuls, der sich mit der Strömung bewegt, erreicht den gegenüberliegenden Sensor etwas schneller. Der entgegen der Strömung laufende Impuls benötigt entsprechend länger. Aus dieser sehr kleinen Laufzeitdifferenz berechnet der Messumformer die Geschwindigkeit des Mediums entlang des akustischen Pfades.
Unter Berücksichtigung der Rohrquerschnittsfläche und eines Korrekturfaktors für das Strömungsprofil wird daraus der Volumenstrom bestimmt:
Volumenstrom = mittlere Strömungsgeschwindigkeit × Rohrquerschnitt
Bei Clamp-on-Systemen befinden sich die Sensoren außen auf der Rohrleitung. Der Schall muss daher durch Sensor, Koppelschicht, Rohrwand und gegebenenfalls eine Rohrauskleidung in das Medium übertragen werden.
Für eine genaue Berechnung benötigt das Messsystem unter anderem:
- Rohraußendurchmesser oder Rohrumfang
- Wanddicke
- Rohr- und gegebenenfalls Auskleidungswerkstoff
- Schallgeschwindigkeit des Mediums
- Temperatur und Viskosität
- exakten Sensorabstand
Falsche Rohrdaten verursachen einen systematischen Fehler, der alle Messpfade gleichermaßen betreffen kann.
Was mit einem Messpfad gemeint ist
Ein Messpfad besteht aus einem zusammengehörigen Paar von Ultraschallwandlern. Zwischen diesen Wandlern verläuft ein definierter akustischer Weg durch Rohrwand und Medium.
Je nach Montageart kann der Schall das Medium direkt durchqueren oder innerhalb der Rohrleitung reflektiert werden. Häufig verwendete Konfigurationen sind Direkt- beziehungsweise Z-Anordnung und Reflex- beziehungsweise V-Anordnung.
Bei einer Mehrpfadmessung werden mehrere solcher Sensorpaare an derselben Rohrleitung montiert. Die Messpfade können beispielsweise auf unterschiedlichen Umfangspositionen angeordnet werden.
Jeder Pfad liefert einen eigenen Messwert für:
- Laufzeitdifferenz
- Strömungsgeschwindigkeit
- Schallgeschwindigkeit
- Signalqualität
- Verstärkung beziehungsweise Signalreserve
Der Messumformer kombiniert die Pfadergebnisse zum berechneten Gesamtdurchfluss. Gleichzeitig können Abweichungen zwischen den Pfaden für Diagnosezwecke ausgewertet werden.
Warum das Strömungsprofil die Messung beeinflusst
In einer langen, geraden Rohrleitung bildet sich abhängig von Reynoldszahl, Viskosität und Rohrrauheit ein weitgehend rotationssymmetrisches Strömungsprofil aus. Die Geschwindigkeit ist im Rohrzentrum höher als unmittelbar an der Rohrwand.
Unter diesen Bedingungen kann ein einzelner korrekt positionierter Messpfad ausreichend repräsentativ sein. Die Elektronik rechnet die entlang des Pfades gemessene Geschwindigkeit mit einem Profilfaktor auf die mittlere Geschwindigkeit im gesamten Rohrquerschnitt um.
Störungen vor der Messstelle verändern dieses Profil. Typische Ursachen sind:
- einzelne oder mehrere Rohrbögen
- zwei Rohrbögen in unterschiedlichen Ebenen
- teilweise geschlossene Regelventile
- Pumpen und Verdichter
- Reduzierungen und Erweiterungen
- T-Stücke und Zusammenführungen
- Drall beziehungsweise Rotation der Strömung
Nach einem Rohrbogen kann sich die schnelle Strömungszone beispielsweise zu einer Seite des Rohres verschieben. Ein Messpfad auf dieser Seite zeigt dann einen zu hohen Wert, während ein gegenüberliegender Pfad eine niedrigere Geschwindigkeit erfasst.
Durch die Kombination mehrerer Positionen wird die Messung weniger abhängig von einer einzelnen lokalen Geschwindigkeitszone.
Ein-, Zwei-, Drei- und Vierpfadmessung im Vergleich
| Ausführung | Typische Stärke | Typische Anwendung | Aufwand |
|---|---|---|---|
| Ein Pfad | Einfache und wirtschaftliche Messstelle | Gleichmäßiges Profil und gute Einlaufbedingungen | Gering |
| Zwei Pfade | Mittelung asymmetrischer Profile und bessere Plausibilität | Industrielle Dauermessung und größere Rohrleitungen | Mittel |
| Drei Pfade | Zusätzliche räumliche Erfassung und Pfadvergleich | Anspruchsvolle Prozessmessungen bei eingeschränkten Einlaufbedingungen | Erhöht |
| Vier Pfade | Umfangreiche Profilmittelung, Diagnose und mögliche Redundanz | Großrohre, Bilanzierung und hochwertige Prozessmessstellen | Hoch |
Die Anzahl der Pfade allein definiert nicht die Messgenauigkeit. Ein sauber installierter Einpfadaufbau an einer geeigneten Messstelle kann genauer arbeiten als vier ungenau positionierte Sensorpaare.
Mit zunehmender Pfadzahl steigt jedoch die Menge der verfügbaren Informationen über das Strömungsprofil. Dadurch können lokale Geschwindigkeitsunterschiede besser gemittelt und ungewöhnliche Pfadabweichungen erkannt werden.
Wann zwei Messpfade sinnvoll sind
Eine Zweipfadmessung ist häufig der wirtschaftlich sinnvollste Schritt zwischen einer einfachen Einzelmessung und einem aufwendigen Drei- oder Vierpfadsystem.
Die beiden Pfade werden so positioniert, dass sie unterschiedliche Bereiche beziehungsweise Umfangspositionen der Rohrleitung erfassen. Bei einem asymmetrischen Strömungsprofil liegt der Mittelwert beider Pfade häufig näher am tatsächlichen Querschnittsmittel als der Wert eines einzelnen Pfades.
Zwei Pfade sind besonders sinnvoll, wenn:
- nur begrenzte gerade Einlaufstrecken vorhanden sind
- die Messstelle hinter einem Rohrbogen liegt
- größere Rohrdurchmesser gemessen werden
- eine bessere Wiederholbarkeit gefordert wird
- der Messwert für Betriebs- oder Energiebilanzen verwendet wird
- eine Plausibilitätsprüfung zwischen zwei Pfaden gewünscht ist
Weichen die beiden Pfadgeschwindigkeiten stark voneinander ab, sollte der Gesamtwert nicht einfach als korrekt angenommen werden. Die Abweichung kann auf ein verzerrtes Strömungsprofil, eine ungenaue Sensorposition oder unterschiedliche akustische Bedingungen an der Rohrwand hinweisen.
Wann drei oder vier Pfade einen Mehrwert bieten
Drei oder vier Messpfade bieten sich an, wenn die Anforderungen an Genauigkeit, Verfügbarkeit und Diagnose deutlich über einer normalen Prozessanzeige liegen.
Typische Anwendungen sind:
- große Wasser-, Kühlwasser- und Prozessleitungen
- Bilanzierung zwischen Anlagenbereichen
- Vergleichsmessungen zu Pumpen- oder Wärmetauscherleistungen
- Öl- und Produktleitungen
- Gasleitungen mit anspruchsvollen akustischen Bedingungen
- Messstellen mit begrenzten Einlaufstrecken
- Anwendungen mit hohen Anforderungen an Wiederholbarkeit
Mit mehreren Umfangspositionen wird ein größerer Teil des Strömungsprofils messtechnisch erfasst. Einzelne lokale Abweichungen beeinflussen den kombinierten Messwert dadurch weniger stark.
Ein zusätzlicher Vorteil ist die Diagnose. Bleiben drei Pfade stabil, während ein vierter Pfad plötzlich eine deutlich schlechtere Signalqualität oder abweichende Geschwindigkeit zeigt, kann dies auf ein lokales Montage-, Rohrwand- oder Kopplungsproblem hindeuten.
Ob das System beim Ausfall eines Pfades automatisch mit den übrigen Pfaden weiterarbeitet und wie der Gesamtwert dabei gebildet wird, hängt von der Geräteausführung und Parametrierung ab. Dies muss während der Planung festgelegt werden.
Was mehrere Messpfade nicht kompensieren können
Eine Mehrpfadmessung reduziert bestimmte Einflüsse des Strömungsprofils. Sie ersetzt jedoch keine fachgerechte Auslegung.
Mehrere Pfade können insbesondere folgende Probleme nicht zuverlässig ausgleichen:
- teilweise gefüllte Rohrleitung
- falscher Rohrdurchmesser oder falsche Wanddicke
- ungeeigneter oder unbekannter Auskleidungswerkstoff
- starke Gasblasen- oder Feststoffbelastung außerhalb der Gerätegrenzen
- ungenügende akustische Kopplung
- Korrosion und Ablagerungen mit unbekannter Restwanddicke
- falsch eingestellte Viskosität oder Mediumsdaten
- unterschiedliche Sensorabstände zwischen den Pfaden
Sind die Rohrdaten falsch eingegeben, kann derselbe systematische Fehler in allen Pfaden auftreten. Die Pfadwerte können dann gut übereinstimmen und trotzdem vom tatsächlichen Durchfluss abweichen.
Auch extreme Strömungsstörungen lassen sich nicht beliebig herausrechnen. Befindet sich unmittelbar vor der Messstelle ein teilweise geschlossenes Ventil, sollte zuerst geprüft werden, ob eine geeignetere Messposition verfügbar ist.
Einlaufstrecken und Strömungsstörungen bewerten
Die erforderlichen geraden Rohrstrecken hängen von der Art der Störung, dem Rohrdurchmesser, der Strömungsgeschwindigkeit und der geforderten Genauigkeit ab.
Als typische Mindestorientierung werden bei Clamp-on-Laufzeitsystemen häufig etwa zehn Rohrdurchmesser vor und fünf Rohrdurchmesser nach der Messstelle angesetzt. Zwei Rohrbögen in unterschiedlichen Ebenen, Pumpen oder teilweise geöffnete Ventile können deutlich längere Einlaufstrecken erfordern.
Mehrere Messpfade können die Empfindlichkeit gegenüber einem verzerrten Profil reduzieren. Sie sollten jedoch nicht als pauschaler Ersatz für jede fehlende Einlaufstrecke betrachtet werden.
Bei der Messstellenplanung sollten daher dokumentiert werden:
- Art der vorgeschalteten Armatur oder Rohrgeometrie
- Abstand in Rohrdurchmessern
- Lage der Rohrbögen zueinander
- Stellung von Regel- und Absperrventilen
- mögliche Änderung des Betriebszustands
Der SITRANS FST030 ermöglicht bei der Inbetriebnahme die Angabe verschiedener vorgeschalteter Rohrstörungen und ihres Abstands zur Messstelle. Diese Profilkorrektur ergänzt eine gute Sensorposition, ersetzt sie aber nicht.
Mehrpfadmessung bei großen Rohrleitungen
Mit zunehmendem Rohrdurchmesser steigt die Wahrscheinlichkeit, dass das Strömungsprofil über den Querschnitt ungleichmäßig ist. Gleichzeitig können Rohrform, Wanddicke und Oberflächenzustand stärker variieren.
Bei Großrohren sind daher zusätzliche Vorprüfungen sinnvoll:
- Rohrumfang an mehreren Positionen messen
- Wanddicke per Ultraschall prüfen
- Ovalität berücksichtigen
- Beschichtung und Korrosion untersuchen
- mehrere mögliche Sensorpositionen akustisch testen
Eine Vierpfadmessung kann bei solchen Anwendungen einen deutlich repräsentativeren Gesamtwert liefern als ein einzelner Pfad. Voraussetzung ist, dass alle Sensorpositionen eine ausreichende und vergleichbare Signalqualität besitzen.
Bei sehr großen Rohrleitungen ist außerdem der Montageabstand der Sensoren entsprechend groß. Die Positionen müssen deshalb exakt angezeichnet und dauerhaft gegen Verschieben gesichert werden.
Pfadvergleich für Diagnose und Plausibilitätsprüfung
Der Vorteil einer Mehrpfadmessung liegt nicht nur im gemittelten Durchflusswert. Die einzelnen Pfaddaten liefern zusätzliche Informationen über Messstelle und Prozess.
Bei der Inbetriebnahme sollten mindestens verglichen werden:
- Geschwindigkeit der einzelnen Pfade
- gemessene Schallgeschwindigkeit
- Signalstärke und Signal-Rausch-Verhältnis
- Verstärkungsbedarf
- Nullpunktstabilität
- Verhalten bei unterschiedlichen Betriebszuständen
Eine konstante Differenz zwischen zwei Pfaden kann durch das Strömungsprofil verursacht werden. Sie kann aber ebenso auf Unterschiede bei Sensorabstand, Wanddicke oder Koppelschicht hinweisen.
Verändert sich die Pfaddifferenz erst während des Betriebs, kommen zusätzlich Ablagerungen, Gasblasen, Temperaturänderungen oder ein gelockerter Sensor infrage.
Pfadabweichungen sollten deshalb nicht nur während der Inbetriebnahme betrachtet, sondern nach Möglichkeit als Diagnosegröße dokumentiert und über längere Zeit verglichen werden.
Sensorpositionen und Rohrdaten richtig bestimmen
Die Montage eines Mehrpfadsystems erfordert mehr Sorgfalt als das bloße Anbringen zusätzlicher Sensoren.
Zunächst muss ein geeigneter Rohrabschnitt ausgewählt werden. Bei horizontalen Flüssigkeitsleitungen sollten Sensorpfade nicht unmittelbar am höchsten Punkt liegen, da sich dort Gas ansammeln kann. Der tiefste Punkt kann bei verschmutzten Medien durch Ablagerungen problematisch sein.
Vor der Montage sind Farbe, Rost, lose Beschichtungen und Verschmutzungen im Sensorbereich zu entfernen. Die Oberfläche muss ausreichend eben sein, damit sich eine gleichmäßige akustische Kopplung herstellen lässt.
Für jeden Pfad sind Sensorabstand und Ausrichtung exakt einzuhalten. Bereits kleine Abweichungen können die berechnete akustische Geometrie verändern.
Nach der Montage sollte jeder Pfad zunächst einzeln geprüft werden. Erst wenn Signalform, Schallgeschwindigkeit und Messwert plausibel sind, sollte die kombinierte Mehrpfadauswertung bewertet werden.
Kosten und Nutzen richtig abwägen
Jeder zusätzliche Pfad benötigt ein weiteres Sensorpaar, Montagehardware, Anschlusskabel beziehungsweise zusätzliche Kanäle sowie mehr Zeit für Rohrvorbereitung und Inbetriebnahme.
Eine Mehrpfadlösung ist wirtschaftlich sinnvoll, wenn ein Messfehler höhere Kosten verursachen würde als die zusätzlichen Sensoren. Dies kann beispielsweise bei Energiebilanzen, Pumpenprüfungen, Produktübergaben oder großen kontinuierlichen Volumenströmen der Fall sein.
| Anforderung | Sinnvolle Ausgangslösung |
|---|---|
| Orientierende Betriebsanzeige bei guter Rohrführung | Ein Pfad |
| Dauerhafte Prozessmessung mit erhöhten Genauigkeitsanforderungen | Zwei Pfade |
| Großrohr oder deutlich verzerrtes Strömungsprofil | Zwei bis vier Pfade nach Applikationsprüfung |
| Bilanzierung und hohe Anforderungen an Diagnose | Drei oder vier Pfade |
| Ungeeignete Messstelle direkt hinter einem Regelventil | Zunächst bessere Messposition suchen |
Die Entscheidung sollte daher nicht lauten: „Wie viele Pfade sind maximal möglich?“, sondern: „Welche Messunsicherheit ist zulässig und welche Strömungsbedingungen liegen tatsächlich vor?“
Typische Planungs- und Montagefehler
| Fehler | Mögliche Folge | Bessere Vorgehensweise |
|---|---|---|
| Mehr Pfade werden automatisch mit höherer Genauigkeit gleichgesetzt | Hoher Aufwand ohne messbaren Nutzen | Strömungsprofil und Messunsicherheit vorher bewerten |
| Alle Pfade an akustisch ungünstigen Rohrstellen montiert | Schwache oder instabile Signale | Rohrwand und Signalqualität vorab prüfen |
| Rohrdaten nur aus einer alten Zeichnung übernommen | Systematischer Fehler in allen Pfaden | Umfang und Wanddicke vor Ort kontrollieren |
| Unterschiedliche Sensorabstände | Pfadabhängige Messabweichungen | Abstände exakt nach Montagevorgabe einstellen |
| Starke Pfadabweichung wird einfach gemittelt | Montage- oder Prozessproblem bleibt unerkannt | Ursache der Abweichung vor Freigabe untersuchen |
| Mehrpfadmessung direkt hinter teilweise geschlossenem Ventil | Unzureichend beherrschbare Profilverzerrung | Messstelle verlegen oder zusätzliche Strecke vorsehen |
| Teilgefüllte Flüssigkeitsleitung | Signalverlust und falscher Volumenstrom | Messstelle in dauerhaft vollem Rohrabschnitt wählen |
Praxisbeispiel: Kühlwassermessung hinter Rohrbögen
In einer Industrieanlage soll der Kühlwasserdurchfluss in einer Rohrleitung DN 800 dauerhaft überwacht werden. Die Messstelle kann aus baulichen Gründen erst wenige Rohrdurchmesser hinter zwei Rohrbögen in unterschiedlichen Ebenen montiert werden.
Bei einer ersten Einpfadmessung ist das Signal stabil. Der angezeigte Durchfluss verändert sich jedoch auffällig, wenn die Sensoren auf eine andere Umfangsposition umgesetzt werden.
Diese Abhängigkeit zeigt, dass das Strömungsprofil an der Messstelle stark asymmetrisch ist. Ein einzelner Messpfad würde daher abhängig von seiner Position unterschiedliche Ergebnisse liefern.
Für die permanente Messung wird das SITRANS FS230 als Vierpfadsystem ausgelegt. Die Sensorpaare werden an unterschiedlichen Umfangspositionen montiert. Während der Inbetriebnahme werden Pfadgeschwindigkeit, Schallgeschwindigkeit und Signalqualität jedes Pfades einzeln dokumentiert.
Die einzelnen Pfade zeigen weiterhin leichte Geschwindigkeitsunterschiede. Der kombinierte Durchflusswert bleibt jedoch bei unterschiedlichen Anlagenlasten deutlich stabiler als die vorherige Einpfadmessung.
Zusätzlich wird eine Warnung vorgesehen, wenn ein Pfad dauerhaft stark von den übrigen Pfaden abweicht. Dadurch können Veränderungen der Messstelle oder der Strömung frühzeitig untersucht werden.
Das Beispiel zeigt, dass mehrere Messpfade ein ungünstiges Profil besser erfassen können. Die vorhandenen Rohrbögen werden dadurch jedoch nicht vollständig bedeutungslos. Die verbleibende Messunsicherheit muss weiterhin zur betrieblichen Aufgabe passen.
Welche Messgeräte / Produkte eignen sich?
In der Kategorie Siemens Ultraschall-Durchflussmessung finden Sie Clamp-on- und Inline-Systeme für Wasser, Prozessflüssigkeiten, Öle und ausgewählte Gasanwendungen.
SITRANS FS230 für Ein- bis Vierpfadmessungen
Das SITRANS FS230 ist für anspruchsvolle permanente Clamp-on-Messungen vorgesehen. Das System kombiniert den FST030-Messumformer mit FSS200-Ultraschallsensoren.
Mit internem Digital Sensor Link sind Ein- und Zweipfadkonfigurationen möglich. Für Drei- und Vierpfadsysteme wird ein externes FS-DSL eingesetzt. Dieses kann nahe an den Sensoren montiert werden und überträgt die digitalisierten Messsignale über größere Entfernung zum Messumformer.
Das System eignet sich je nach Ausführung für Flüssigkeiten, Öle und Gase. Die Sensoren werden außen auf die Rohrleitung montiert, sodass kein Prozessanschluss und kein zusätzlicher Druckverlust entstehen.
Die spezifizierte Genauigkeit liegt unter geeigneten Bedingungen bei etwa ±0,5 bis ±1 % vom Durchfluss. Die tatsächlich erreichbare Messunsicherheit hängt unter anderem von Rohrdaten, Medium, Strömungsgeschwindigkeit, Einlaufbedingungen und Montagequalität ab.
SITRANS FST030 als Messumformer und Diagnoseeinheit
Der SITRANS FST030 verarbeitet die Laufzeit- und Diagnosedaten der angeschlossenen Messpfade.
Neben Volumendurchfluss und Strömungsgeschwindigkeit können je nach Ausführung weitere Prozesswerte wie Schallgeschwindigkeit, Massendurchfluss, Normvolumendurchfluss und Summenwerte bereitgestellt werden.
Die hohe Aktualisierungsrate und die Diagnosemöglichkeiten sind besonders bei dynamischen Prozessen und beim Vergleich mehrerer Pfade hilfreich.
SITRANS FUS SONOKIT für Ein- und Zweipfadsysteme in Großrohren
Das SITRANS FUS SONOKIT ermöglicht den Aufbau einer Ein- oder Zweipfad-Ultraschallmessung mit medienberührenden Sensoren.
Das System eignet sich insbesondere für große Wasser-, Fernwärme- und Bewässerungsleitungen, bei denen eine dauerhaft integrierte Messstelle benötigt wird.
ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von Pfadzahl, Sensorgröße, Montageart und Messumformer. Für die Auslegung werden Medium, Rohrdurchmesser, Wanddicke, Rohrwerkstoff, Auskleidung, Temperatur, Druck, Strömungsgeschwindigkeit, vorgeschaltete Rohrgeometrie und geforderte Messunsicherheit benötigt.
Fazit: Mehr Messpfade verbessern vor allem die Erfassung des Strömungsprofils
Ein einzelner Ultraschallmesspfad kann bei guten Einlaufbedingungen genaue und stabile Ergebnisse liefern. Seine Aussagekraft hängt jedoch davon ab, wie repräsentativ die erfasste Geschwindigkeit für den gesamten Rohrquerschnitt ist.
Zwei Pfade reduzieren die Abhängigkeit von einer einzelnen Umfangsposition und bieten eine zusätzliche Plausibilitätskontrolle. Drei oder vier Pfade erfassen ein verzerrtes Strömungsprofil noch umfassender und liefern zusätzliche Diagnoseinformationen.
Mehrpfadmessungen sind besonders bei Großrohren, anspruchsvollen Bilanzierungen und eingeschränkten Einlaufbedingungen sinnvoll. Sie können außerdem die Verfügbarkeit verbessern, wenn einzelne Pfade überwacht und Abweichungen früh erkannt werden.
Sie kompensieren jedoch keine falschen Rohrdaten, teilweise gefüllten Leitungen, ungeeigneten Sensorpositionen oder extreme Prozessbedingungen. Jeder Pfad muss mechanisch und akustisch korrekt installiert werden.
Die optimale Pfadzahl ergibt sich deshalb aus Strömungsprofil, geforderter Messunsicherheit, Diagnosebedarf und wirtschaftlicher Bedeutung des Messwertes – nicht allein aus der maximal möglichen Geräteausstattung.
Häufige Fragen zur Mehrpfad-Ultraschallmessung
Ist eine Vierpfadmessung immer genauer als eine Einpfadmessung?
Nein. Unter sehr guten Einbaubedingungen kann ein einzelner korrekt montierter Pfad bereits genaue Ergebnisse liefern. Mehrere Pfade bieten vor allem bei asymmetrischen oder gestörten Strömungsprofilen Vorteile.
Was verbessert ein zweiter Messpfad?
Er erfasst eine zusätzliche Position im Rohrquerschnitt. Dadurch können lokale Geschwindigkeitsunterschiede gemittelt und unplausible Abweichungen zwischen den Pfaden erkannt werden.
Ersetzen vier Messpfade die erforderliche Einlaufstrecke?
Nicht vollständig. Mehrere Pfade können Profilverzerrungen reduzieren, aber extreme Störungen unmittelbar vor der Messstelle bleiben problematisch.
Kann das SITRANS FS230 vier Pfade auf einer Rohrleitung messen?
Ja. Mit einem externen Digital Sensor Link kann das System als Drei- oder Vierpfadmessung an einer Rohrleitung konfiguriert werden.
Warum zeigen verschiedene Pfade unterschiedliche Geschwindigkeiten?
Mögliche Ursachen sind ein asymmetrisches Strömungsprofil, Drall, unterschiedliche Rohrwandbedingungen, ungenaue Sensorabstände oder Unterschiede bei der akustischen Kopplung.
Dürfen stark unterschiedliche Pfadwerte einfach gemittelt werden?
Die Ursache sollte zunächst untersucht werden. Eine große Abweichung kann auf eine ungeeignete Messstelle oder einen Montagefehler hinweisen.
Ist Mehrpfadmessung besonders für große Rohre geeignet?
Ja. Bei großen Rohrdurchmessern können Strömungsprofil, Wanddicke und Rohrgeometrie stärker variieren. Mehrere Pfade liefern dann häufig einen repräsentativeren Gesamtwert.
Welche Rohrdaten sind für eine Clamp-on-Auslegung erforderlich?
Benötigt werden mindestens Rohraußendurchmesser beziehungsweise Umfang, Wanddicke, Rohrwerkstoff, mögliche Auskleidung, Medium, Temperatur und erwartete Strömungsgeschwindigkeit.
Kann ein Mehrpfadsystem eine teilweise gefüllte Rohrleitung messen?
Eine Laufzeitmessung für Flüssigkeiten benötigt grundsätzlich einen vollständig gefüllten Messquerschnitt. Zusätzliche Pfade lösen dieses Problem nicht.
Welche Angaben benötigt ICS Schneider für die Auswahl der Pfadzahl?
Benötigt werden Messaufgabe, geforderte Genauigkeit, Rohrnennweite, Medium, Strömungsbereich, verfügbare Ein- und Auslaufstrecken, vorgeschaltete Armaturen, Rohrzustand und Anforderungen an Diagnose beziehungsweise Redundanz.