Messturbinen werden in Dosier-, Abfüll- und Prüfstandsanlagen eingesetzt, wenn Flüssigkeitsmengen schnell und reproduzierbar erfasst werden sollen. Der Sensor liefert dabei häufig ein Frequenz- oder Impulssignal, dessen Auswertung auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen kann.
Aus der aktuellen Impulsfrequenz lässt sich der momentane Volumenstrom berechnen. Werden dagegen alle Impulse während eines Dosierzyklus gezählt, ergibt sich daraus direkt die abgefüllte Gesamtmenge. Für Batch- und Dosierprozesse ist diese Mengenzählung meist die entscheidende Größe.
Eine reine Momentanwertanzeige kann zwar zeigen, ob beispielsweise gerade 12 l/min fließen. Sie sagt jedoch nicht unmittelbar, ob am Ende des Vorgangs tatsächlich 2,000 Liter im Behälter angekommen sind. Dazu müsste der angezeigte Durchfluss über die gesamte Dosierzeit korrekt integriert werden.
Dieser Beitrag erklärt, wie K-Faktor, Impulszählung, Vorabschaltung und Nachlaufmenge zusammenwirken und welche Fehler bei der Auslegung einer Dosieranlage mit Messturbine vermieden werden sollten.
Inhaltsverzeichnis
- Wie eine Messturbine das Volumen erfasst
- Frequenz und Impulszahl unterscheiden
- Der K-Faktor als Grundlage der Mengenzählung
- Warum Impulszählung bei Batchmengen Vorteile bietet
- Impulsauflösung und kleinste Dosiermenge
- Vorabschaltung und Nachlaufmenge berücksichtigen
- Ventil, Pumpe und Dosierstrategie richtig auswählen
- Impulse in der SPS sicher erfassen
- Viskosität, Temperatur und Medium berücksichtigen
- Einbau, Entlüftung und Filterung
- K-Faktor und Dosieranlage kalibrieren
- Impuls- und Frequenzeingänge prüfen
- Typische Fehler in Dosieranlagen
- Praxisbeispiel: Zwei Liter Hydrauliköl dosieren
- Welche Messgeräte / Produkte eignen sich?
- Fazit
- Häufige Fragen zur Dosierung mit Messturbinen
Wie eine Messturbine das Volumen erfasst
Bei einer Messturbine strömt das Medium durch einen Messkanal und versetzt ein Turbinenrad in Rotation. Die Drehzahl des Rotors steigt innerhalb des vorgesehenen Messbereichs mit dem Volumenstrom.
Ein magnetischer, induktiver oder anderer geeigneter Signalaufnehmer erkennt die vorbeilaufenden Rotorschaufeln und erzeugt elektrische Impulse. Daraus lassen sich zwei Messgrößen ableiten:
- Die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit beschreibt den momentanen Volumenstrom.
- Die gesamte Anzahl der Impulse beschreibt das durchgeflossene Volumen.
Für eine Prozessanzeige ist häufig der Momentanwert in l/min interessant. Für eine Dosieranlage ist dagegen die Gesamtmenge pro Dosierzyklus entscheidend.
Eine Messturbine misst Volumen und nicht unmittelbar Masse. Ändert sich die Dichte des Mediums deutlich mit der Temperatur, kann dieselbe Volumenmenge unterschiedliche Massen ergeben. Wird eine Dosierung in Kilogramm benötigt, muss die Dichte berücksichtigt oder ein direkt massenmessendes Verfahren eingesetzt werden.
Frequenz und Impulszahl unterscheiden
Frequenz und Impulszahl stammen zwar aus demselben Sensorsignal, erfüllen aber unterschiedliche Aufgaben.
| Auswertung | Berechnung | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| Frequenzmessung | Impulse pro Sekunde | Momentaner Durchfluss in l/min |
| Impulszählung | Gesamtzahl der Impulse | Batch-, Abfüll- oder Gesamtmenge |
| Zeitliche Integration eines Analogwertes | Summe aus Durchflusswert × Zeit | Mengenermittlung aus einem laufenden Messwert |
Bei der Frequenzmessung wird über ein bestimmtes Zeitfenster ermittelt, wie viele Impulse auftreten. Aus diesem Wert berechnet die Auswerteeinheit den aktuellen Durchfluss.
Bei der Mengenzählung wird dagegen jeder gültige Impuls addiert. Die seit Beginn des Dosierzyklus gezählte Impulszahl wird anschließend durch den K-Faktor geteilt.
Die Impulszählung ist nicht grundsätzlich physikalisch genauer als jede andere denkbare Auswertung. Bei einer Batchdosierung ist sie jedoch häufig direkter und robuster, weil die gemessene Menge nicht erst aus vielen zeitlich abgetasteten Momentanwerten numerisch integriert werden muss.
Der K-Faktor als Grundlage der Mengenzählung
Der K-Faktor gibt an, wie viele Impulse die Messturbine pro Volumeneinheit erzeugt. Übliche Einheiten sind beispielsweise:
- Impulse pro Liter
- Impulse pro Milliliter
- Impulse pro Kubikmeter
- Impulse pro Gallone
Für die Berechnung der Dosiermenge gilt:
Volumen = gezählte Impulse ÷ K-Faktor
Beispiel:
- K-Faktor: 1.000 Impulse pro Liter
- gezählte Impulse: 2.500
Die erfasste Menge beträgt:
2.500 Impulse ÷ 1.000 Impulse/l = 2,5 l
Für die Berechnung des momentanen Volumenstroms aus der Frequenz muss zusätzlich die Zeiteinheit berücksichtigt werden. Bei einem K-Faktor in Impulsen pro Liter gilt beispielsweise:
Durchfluss in l/min = Frequenz in Hz × 60 ÷ K-Faktor
Bei 200 Hz und einem K-Faktor von 1.000 Impulsen pro Liter ergibt sich:
200 × 60 ÷ 1.000 = 12 l/min
Ein häufiger Fehler besteht darin, den richtigen Zahlenwert mit der falschen Einheit zu hinterlegen. Wird ein K-Faktor in Impulsen pro Liter irrtümlich als Impulse pro Kubikmeter interpretiert, weichen Anzeige und Dosiermenge um den Faktor 1.000 ab.
Warum Impulszählung bei Batchmengen Vorteile bietet
Wird eine Dosiermenge nur aus einem Momentanwert berechnet, muss die Steuerung den Durchfluss in kurzen Zeitabständen erfassen und über die gesamte Dosierdauer integrieren.
Dabei können zusätzliche Abweichungen entstehen durch:
- zu langsame Abtastung des Momentanwertes
- Filterung oder Mittelwertbildung
- zeitliche Verzögerung des Analogsignals
- Rundung einzelner Messwerte
- unterschiedliche Aktualisierungszeiten von Sensor und SPS
- verpasste Änderungen während des Anfahrens und Abschaltens
Bei der Impulszählung wird dagegen jeder erkannte Puls einer definierten Teilmenge zugeordnet. Auch wenn der Volumenstrom während des Batchvorgangs schwankt, ergibt die Summe der Impulse weiterhin die Gesamtmenge.
Das ist beispielsweise vorteilhaft, wenn:
- eine Pumpe beim Start langsam hochläuft
- der Druck während der Dosierung schwankt
- das Ventil nicht schlagartig öffnet
- am Ende des Batches auf einen langsameren Durchfluss umgeschaltet wird
Voraussetzung ist, dass sämtliche Impulse zuverlässig erkannt werden und der hinterlegte K-Faktor zur Messturbine, zum Medium und zum Betriebsbereich passt.
Impulsauflösung und kleinste Dosiermenge
Jeder Impuls entspricht einer bestimmten Volumenteilmenge. Diese Impulswertigkeit bestimmt die theoretische Auflösung der Mengenzählung.
Bei einem K-Faktor von 1.000 Impulsen pro Liter entspricht ein Impuls:
1 l ÷ 1.000 = 0,001 l = 1 ml
Bei einer Sollmenge von zwei Litern werden damit ungefähr 2.000 Impulse gezählt. Ein einzelner Impuls entspricht 0,05 % der Sollmenge.
Soll dagegen nur eine Menge von 20 ml dosiert werden, stehen bei demselben K-Faktor lediglich 20 Impulse zur Verfügung. Ein einzelner Impuls entspricht dann bereits 5 % der Sollmenge.
Für kleine Batchmengen wird daher ein ausreichend hoher K-Faktor benötigt. Die Dosierauflösung wird jedoch nicht nur durch die Impulswertigkeit begrenzt. Zusätzlich wirken:
- Messabweichung und Wiederholbarkeit der Messturbine
- Startverhalten des Rotors
- Schaltzeit des Ventils
- Nachlaufmenge
- Tropfenbildung an der Dosierdüse
- Lufteinschlüsse oder kompressible Leitungsabschnitte
Eine hohe Impulszahl allein garantiert deshalb noch keine entsprechend hohe Dosiergenauigkeit.
Vorabschaltung und Nachlaufmenge berücksichtigen
Wird das Dosierventil exakt beim Erreichen der Sollimpulszahl angesteuert, fließt häufig noch weiteres Medium nach. Ventil, Leitung und Pumpe reagieren nicht ohne Verzögerung.
Die zusätzliche Menge zwischen Abschaltbefehl und tatsächlichem Durchflussende wird als Nachlaufmenge bezeichnet. Sie kann entstehen durch:
- Schließzeit des Ventils
- Reaktionszeit von SPS und Ausgangsmodul
- Flüssigkeit zwischen Ventil und Austrittsdüse
- Druckabbau in elastischen Leitungen
- Trägheit der Pumpe
- Höhenunterschied beziehungsweise hydrostatischen Druck
Die Abschaltung muss deshalb bereits vor dem eigentlichen Sollwert erfolgen:
Vorabschaltmenge = Sollmenge − erwartete Nachlaufmenge
Sollen 5,000 Liter abgefüllt werden und beträgt der typische Nachlauf 0,080 Liter, wird der Ventilschluss zunächst bei 4,920 Litern ausgelöst.
Die Nachlaufmenge ist nicht immer konstant. Sie kann sich mit Druck, Durchfluss, Temperatur, Viskosität und Füllstand im Vorratsbehälter verändern. Bei hohen Genauigkeitsanforderungen kann die Steuerung den Abschaltpunkt anhand vorheriger Batches automatisch korrigieren.
Ventil, Pumpe und Dosierstrategie richtig auswählen
Die Dosiergenauigkeit wird nicht nur vom Durchflussmesser bestimmt. Ventil und Pumpe sind ein wesentlicher Bestandteil der vollständigen Dosierkette.
Einstufige Dosierung
Bei einer einfachen Dosierung läuft der gesamte Vorgang mit einem festen Volumenstrom. Kurz vor dem Zielwert wird das Ventil geschlossen.
Dieses Verfahren ist einfach, reagiert aber empfindlich auf eine veränderliche Nachlaufmenge. Je höher der Durchfluss, desto größer ist meist die Menge, die während der Ventilschließzeit weiterfließt.
Zweistufige Dosierung
Bei einer Grob-Fein-Dosierung wird der größte Teil der Menge mit hohem Durchfluss abgefüllt. Kurz vor dem Sollwert wird auf einen kleineren Volumenstrom umgeschaltet.
Der niedrigere Enddurchfluss reduziert die Nachlaufmenge und erleichtert die genaue Abschaltung. Realisiert werden kann dies beispielsweise durch:
- zwei unterschiedlich große Ventile
- ein zweistufiges Ventil
- eine drehzahlgeregelte Pumpe
- einen Bypass oder eine Drosselstufe
Die Umschaltpunkte müssen so gewählt werden, dass der Prozess stabil bleibt und die Messturbine auch während der Feindosierung noch oberhalb ihres Mindestdurchflusses arbeitet.
Impulse in der SPS sicher erfassen
Die Impulse der Messturbine müssen von einem geeigneten digitalen Zähler- oder Frequenzeingang ausgewertet werden. Ein gewöhnlicher, langsam abgefragter Digitaleingang kann bei höheren Frequenzen Impulse übersehen.
Vor der Inbetriebnahme sind deshalb zu prüfen:
- maximale Ausgangsfrequenz der Messturbine
- zulässige Eingangsfrequenz der SPS-Karte
- Signalart, beispielsweise Push-Pull, Open Collector oder NAMUR
- Signalpegel und Versorgungsspannung
- Mindestimpulsbreite
- Eingangsfilter und Entprellzeit
- Zählerüberlauf und Zahlenformat
Die maximale Frequenz tritt beim höchsten vorgesehenen Durchfluss auf. Sie kann aus K-Faktor und Volumenstrom berechnet werden:
Frequenz in Hz = Durchfluss in l/min × K-Faktor ÷ 60
Bei 60 l/min und 1.000 Impulsen pro Liter entstehen:
60 × 1.000 ÷ 60 = 1.000 Hz
Der verwendete Zählereingang muss diese Frequenz einschließlich ausreichender Reserve zuverlässig verarbeiten können.
Der Zähler sollte zu Beginn jedes Batches kontrolliert zurückgesetzt werden. Gleichzeitig muss ausgeschlossen werden, dass noch Impulse aus einem vorherigen Nachlauf oder einer Leitungsentleerung in den nächsten Batch übernommen werden.
Viskosität, Temperatur und Medium berücksichtigen
Der K-Faktor einer Messturbine ist nicht unter allen Bedingungen vollständig konstant. Besonders die Viskosität beeinflusst das Verhältnis zwischen Rotorbewegung und tatsächlichem Volumenstrom.
Mit steigender Viskosität nehmen Reibungs- und Strömungseinflüsse zu. Vor allem im unteren Messbereich kann die Turbine dadurch weniger Impulse erzeugen als bei der Kalibrierung mit einem dünnflüssigeren Medium.
Für eine genaue Dosierung sollten daher bekannt sein:
- Medium und Zusammensetzung
- minimale und maximale Viskosität
- Betriebstemperatur
- Dichte, falls die Dosierung in Masse bewertet wird
- Feststoff- oder Partikelanteil
- chemische Verträglichkeit von Gehäuse, Lager und Dichtungen
Bei deutlich wechselnder Viskosität kann eine Kalibrierung mit mehreren K-Faktoren oder eine temperaturabhängige Korrektur erforderlich sein.
Für stark viskose Medien, feststoffhaltige Flüssigkeiten oder sehr kleine Dosiermengen kann ein Zahnrad- beziehungsweise Ovalradzähler geeigneter sein. Für leitfähige Flüssigkeiten und Anwendungen ohne bewegliche Teile kommt je nach Prozess ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser infrage.
Einbau, Entlüftung und Filterung
Eine Messturbine sollte vollständig mit Medium gefüllt und frei von Gasblasen betrieben werden. Luft oder Gas im Flüssigkeitsstrom wird vom Sensor als zusätzlich bewegtes Volumen erfasst und kann die Dosiermenge erheblich verfälschen.
Typische Ursachen für Lufteinschlüsse sind:
- nicht ausreichend entlüftete Leitungen
- undichte Saugleitungen
- zu niedriger Zulaufdruck
- Kavitation an Pumpe oder Ventil
- leerlaufende Vorratsbehälter
- ungünstige Leitungsführung mit Hochpunkten
Auch Partikel können Rotor und Lagerung beeinträchtigen. Eine geeignete Filterung schützt die Messturbine, darf jedoch keinen unzulässigen Druckverlust oder Kavitation verursachen.
Bei der mechanischen Installation sind außerdem zu beachten:
- vorgegebene Durchflussrichtung
- ausreichende Ein- und Auslaufstrecken
- spannungsfreie Rohrleitungsmontage
- keine stark störenden Armaturen unmittelbar vor dem Sensor
- vollständig gefüllter Messquerschnitt
- geeignete Erdung und Schirmung der Signalleitung
Die konkreten Einbaubedingungen sind dem Datenblatt der jeweiligen Messturbine zu entnehmen.
K-Faktor und Dosieranlage kalibrieren
Für die Auswertung sollte der individuelle K-Faktor aus dem Kalibrierschein des Sensors verwendet werden. Ein allgemeiner Nennwert ist für präzise Dosieraufgaben häufig nicht ausreichend.
Bei einer Mehrpunktkalibrierung werden K-Faktoren für verschiedene Durchflüsse bestimmt. Die Auswerteeinheit kann daraus eine Kennlinie oder abschnittsweise Korrektur bilden.
Eine reine Sensorkalibrierung deckt jedoch nicht alle Einflüsse der realen Dosieranlage ab. Zusätzlich sollte die vollständige Anlage mit einer Referenzmenge geprüft werden, beispielsweise durch:
- gravimetrische Kontrolle auf einer geeigneten Waage
- Vergleich mit einem kalibrierten Referenzbehälter
- Vergleich mit einem geeigneten Referenzdurchflussmesser
Bei einer gravimetrischen Prüfung muss die Masse über die Dichte in Volumen umgerechnet werden, sofern die Dosiersteuerung in Litern arbeitet. Temperaturabhängige Dichteänderungen sind dabei zu berücksichtigen.
Die Anlagenprüfung erfasst neben dem Sensor auch Ventilreaktion, Nachlauf, Leitungsinhalt und Steuerungslogik. Für eine Freigabe der Dosiergenauigkeit ist diese Gesamtprüfung daher besonders aussagekräftig.
Impuls- und Frequenzeingänge prüfen
Zeigt eine Dosieranlage falsche Mengen, muss zwischen einem mechanischen Sensorproblem und einem Fehler der elektrischen Auswertung unterschieden werden.
Mit einem Frequenz- beziehungsweise Impulssimulator können definierte Signale auf den SPS- oder Batchzählereingang gegeben werden. Dadurch lässt sich prüfen:
- ob jeder Impuls erkannt wird
- ob der K-Faktor richtig hinterlegt ist
- ob Liter und Kubikmeter korrekt zugeordnet sind
- ob der Zähler beim Sollwert schaltet
- ob Vorabschaltung und Alarmgrenzen funktionieren
- ob hohe Frequenzen ohne Impulsverlust verarbeitet werden
Werden beispielsweise 2.000 definierte Impulse eingespeist und bei einem K-Faktor von 1.000 Impulsen pro Liter nur 0,2 Liter angezeigt, liegt der Fehler wahrscheinlich in Skalierung oder Einheit und nicht in der Messturbine.
Eine elektrische Simulation prüft jedoch nicht den Rotor, die Lagerung oder die reale Durchflusskennlinie. Nach der Signalprüfung muss der Sensor deshalb bei Bedarf mit realem Durchfluss kontrolliert werden.
Typische Fehler in Dosieranlagen
| Fehlerbild | Mögliche Ursache | Bessere Vorgehensweise |
|---|---|---|
| Batchmenge ist immer zu hoch | Nachlaufmenge wird nicht berücksichtigt | Vorabschaltpunkt ermitteln und korrigieren |
| Abweichung steigt bei kleinen Batches | Zu geringe Impulszahl oder zu großer Nachlauf | Höheren K-Faktor oder Feindosierstufe einsetzen |
| Menge schwankt von Batch zu Batch | Luftblasen, Druckänderungen oder wechselnde Ventilreaktion | Prozess entlüften und Dosierbedingungen stabilisieren |
| Angezeigte Menge weicht um Faktor 1.000 ab | K-Faktor in falscher Volumeneinheit | Impulse pro Liter beziehungsweise Kubikmeter prüfen |
| Bei hohem Durchfluss wird zu wenig gezählt | Eingangsfrequenz überschritten oder Impulse zu kurz | Schnellen Hardwarezähler und passende Eingangsbeschaltung verwenden |
| Bei niedrigem Durchfluss wird zu wenig angezeigt | Messturbine unterhalb des Mindestdurchflusses oder Viskosität zu hoch | Messbereich und Kalibrierbedingungen anpassen |
| Sollmenge stimmt elektrisch, aber nicht im Behälter | Leckage, Tropfverlust oder Medium verbleibt in Leitung | Gesamte Dosierstrecke gravimetrisch prüfen |
Praxisbeispiel: Zwei Liter Hydrauliköl dosieren
In einem Prüfstand sollen bei jedem Zyklus 2,000 Liter Hydrauliköl in einen Messbehälter dosiert werden. Die Messturbine besitzt einen kalibrierten K-Faktor von 1.250 Impulsen pro Liter.
Für die Sollmenge werden rechnerisch benötigt:
2,000 l × 1.250 Impulse/l = 2.500 Impulse
Bei der ersten Einstellung wird das Ventil beim Erreichen von 2.500 Impulsen geschlossen. Die gravimetrische Kontrolle ergibt jedoch durchschnittlich 2,065 Liter.
Die Anlage dosiert somit etwa 65 ml zu viel. Ursache ist die Nachlaufmenge während der Schließzeit des Ventils.
65 ml entsprechen bei diesem K-Faktor:
0,065 l × 1.250 Impulse/l = rund 81 Impulse
Der Vorabschaltpunkt wird zunächst auf:
2.500 − 81 = 2.419 Impulse
eingestellt. Mehrere Wiederholungsmessungen ergeben anschließend Mengen zwischen 1,996 und 2,004 Litern.
Um die Wiederholbarkeit weiter zu verbessern, wird kurz vor dem Sollwert der Pumpendurchfluss reduziert. Dadurch sinkt die Nachlaufmenge und reagiert weniger empfindlich auf Druckschwankungen.
Zusätzlich wird der SPS-Zählereingang mit einem Impulssimulator geprüft. Die Steuerung erkennt alle Impulse korrekt und schaltet reproduzierbar am parametrierten Vorabschaltpunkt.
Das Beispiel zeigt, dass nicht nur der K-Faktor, sondern auch die dynamische Reaktion der vollständigen Dosieranlage berücksichtigt werden muss.
Welche Messgeräte / Produkte eignen sich?
Messturbinen für Dosierung, Abfüllung und Prüfstände
In der Kategorie Messturbinen finden Sie unterschiedliche Turbinen-Durchflusssensoren für saubere Flüssigkeiten und modellabhängig auch für Gase.
Für die Auslegung einer Dosiermessstelle müssen insbesondere Medium, Viskosität, Durchflussbereich, Temperatur, Druck, gewünschter K-Faktor und erforderliches Ausgangssignal festgelegt werden.
HySense QT4xx für robuste Durchflussmessungen
Der HySense QT4xx Heavy-Duty-Messturbinen-Durchflusssensor ist eine robuste Ausführung mit geringem Durchflusswiderstand.
Je nach Variante stehen Frequenz-, Analog- oder CAN-Signale zur Verfügung. Für eine Dosieranwendung ist insbesondere die Frequenzausführung relevant, sofern Messbereich, Medium und Kalibrierung zur Aufgabe passen.
HySense QT5xx für präzise Volumenstrommessungen
Der HySense QT5xx Turbinen-Durchflusssensor eignet sich für präzise Volumenstrommessungen in stationären und mobilen Fluidanlagen.
Die konkrete Eignung für eine Dosieranlage hängt von Flüssigkeit, Viskosität, erforderlicher Mindestmenge und gewünschter Impulsauflösung ab. ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl der passenden Baugröße und Kalibrierung.
MultiSystem 5070 für Impulszählung und Prozessanalyse
Das MultiSystem 5070 besitzt umschaltbare Eingänge für Frequenz und Impulse mit Zählerfunktion und Richtungserkennung.
Damit können Impulssignale einer Messturbine aufgezeichnet, gezählt und gemeinsam mit weiteren Größen wie Druck und Temperatur ausgewertet werden. Dies ist besonders bei Inbetriebnahme, Prüfstandsanalyse und Fehlersuche hilfreich.
CPH8000 zur Prüfung von Zähler- und SPS-Eingängen
Der WIKA CPH8000 portable Multifunktionskalibrator kann neben weiteren elektrischen Größen auch Frequenzen und Impulse messen beziehungsweise simulieren.
Dadurch lassen sich Zähler, Anzeigen und SPS-Eingänge unabhängig von der Messturbine prüfen. Der Simulator kann definierte Impulszahlen ausgeben und damit K-Faktor, Mengenskalierung und Abschaltlogik kontrollieren.
Weitere Geräte zur gezielten Nachbildung elektrischer Sensorsignale finden Sie in der Kategorie Simulatoren und Signalgeneratoren.
ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von Messturbine, Auswerteelektronik, K-Faktor, Zählereingang und Kalibrierverfahren. Benötigt werden Medium, Viskositäts- und Temperaturbereich, minimale und maximale Dosiermenge, gewünschte Dosierzeit, Prozessdruck, Anschlussgröße und erforderliche Genauigkeit.
Fazit: Für die Dosiermenge müssen Impulse gezählt werden
Der momentane Durchfluss zeigt, wie schnell das Medium gerade durch die Leitung fließt. Für eine Batch- oder Abfüllanlage ist jedoch die während des vollständigen Zyklus geflossene Gesamtmenge entscheidend.
Durch die Impulszählung wird jeder vom Sensor erfasste Volumenanteil addiert. Die Batchmenge ergibt sich direkt aus Impulszahl und K-Faktor. Schwankungen des momentanen Durchflusses werden dabei automatisch in der Gesamtmenge berücksichtigt.
Die Dosiergenauigkeit hängt trotzdem nicht allein von der Messturbine ab. Impulsauflösung, Mindestdurchfluss, Viskosität, Ventilschließzeit, Nachlaufmenge, Entlüftung und SPS-Zählereingang müssen gemeinsam betrachtet werden.
Bei kleinen Batchmengen oder hohen Anforderungen ist eine Grob-Fein-Dosierung häufig sinnvoll. Der Abschaltpunkt wird vor Erreichen der Sollmenge gesetzt, damit die nach dem Schaltbefehl weiterfließende Menge berücksichtigt wird.
Eine Prüfung mit einem Frequenz- und Impulssimulator trennt Fehler der elektrischen Auswertung von mechanischen Problemen der Messturbine. Die abschließende Dosiergenauigkeit sollte jedoch immer mit einer geeigneten realen Referenzmenge kontrolliert werden.
Häufige Fragen zur Dosierung mit Messturbinen
Warum wird für eine Batchmenge die Impulszahl verwendet?
Die Impulszahl ist direkt proportional zum gesamten Volumen. Der momentane Durchfluss beschreibt dagegen nur den aktuellen Betriebszustand und müsste über die Zeit integriert werden.
Was bedeutet der K-Faktor einer Messturbine?
Der K-Faktor gibt an, wie viele Impulse der Sensor pro Volumeneinheit erzeugt, beispielsweise Impulse pro Liter.
Wie wird die Dosiermenge berechnet?
Die gezählte Impulszahl wird durch den K-Faktor geteilt. Bei 2.000 Impulsen und 1.000 Impulsen pro Liter beträgt die Menge zwei Liter.
Warum dosiert die Anlage trotz richtiger Impulszahl zu viel?
Nach dem Abschaltbefehl kann noch Medium weiterfließen. Diese Nachlaufmenge muss durch eine Vorabschaltung berücksichtigt werden.
Wie klein darf eine Batchmenge sein?
Das hängt von K-Faktor, Mindestdurchfluss, Rotoranlauf, Ventilreaktion und Nachlaufmenge ab. Für sehr kleine Mengen kann ein anderes Messprinzip geeigneter sein.
Kann jeder SPS-Digitaleingang die Impulse zählen?
Nein. Der Eingang muss für die maximale Frequenz und Impulsbreite geeignet sein. Häufig ist ein spezieller schneller Zähler- oder Frequenzeingang erforderlich.
Wie wirken sich Luftblasen aus?
Gasblasen verdrängen Flüssigkeit und können zusätzliche Rotorbewegungen erzeugen. Die gezählte Menge entspricht dann nicht mehr der tatsächlich abgefüllten Flüssigkeitsmenge.
Wann muss der K-Faktor neu bestimmt werden?
Eine Überprüfung ist insbesondere nach Reparatur, auffälliger Drift, Änderung des Mediums, stark veränderter Viskosität oder hohen mechanischen Belastungen sinnvoll.
Kann die SPS-Auswertung ohne realen Durchfluss geprüft werden?
Ja. Mit einem Impuls- oder Frequenzsimulator können definierte Signale eingespeist und Mengenskalierung, Zählerfunktion sowie Abschaltlogik geprüft werden.
Welche Angaben benötigt ICS Schneider für die Auslegung?
Benötigt werden Medium, Viskosität, Temperatur, Druck, Durchflussbereich, kleinste und größte Batchmenge, gewünschte Dosierzeit, Prozessanschluss, Ausgangssignl und erforderliche Genauigkeit.