Ein Coriolis-Durchflussmesser kann auch bei scheinbar stillstehendem Prozess einen kleinen positiven oder negativen Massedurchfluss anzeigen. In der Praxis wird dann häufig sofort ein Nullpunktabgleich gestartet.
Das ist jedoch nicht immer die richtige Reaktion. Ein angezeigter Durchfluss bei geschlossenem Prozess kann durch den tatsächlichen Nullpunkt des Messgeräts entstehen. Ebenso möglich sind aber ein nicht vollständig schließendes Ventil, thermische Strömung, Gasblasen, Vibrationen oder ein nur teilweise gefülltes Messrohr.
Wird der Nullpunkt unter ungeeigneten Bedingungen abgeglichen, speichert das Gerät einen real vorhandenen Durchfluss oder eine Prozessstörung als neuen Nullwert. Die Anzeige kann danach im Stillstand scheinbar stimmen, während die Messwerte im Betrieb systematisch verschoben sind.
Ein Zero Adjustment ist deshalb keine allgemeine Reparaturfunktion. Er ist eine präzise Anpassung des Coriolis-Messsystems an seine Einbau- und Prozessbedingungen und darf nur bei einem nachweislich stabilen Nullfluss durchgeführt werden.
Inhaltsverzeichnis
- Was beim Nullpunktabgleich passiert
- Wann ein Nullpunktabgleich sinnvoll ist
- Wann nicht abgeglichen werden sollte
- Voraussetzungen für einen zuverlässigen Nullpunkt
- Absperrventile und Nullfluss richtig herstellen
- Nullpunktabgleich richtig durchführen
- Warum bei Nullfluss trotzdem ein Wert angezeigt wird
- Vor dem Abgleich systematisch prüfen
- Nullpunkt und Schleichmengenunterdrückung unterscheiden
- Typische Fehler beim Zero Adjustment
- Praxisbeispiel: Scheinbarer Nullpunktfehler bei einer Dosieranlage
- Welche Messgeräte / Produkte eignen sich?
- Fazit
- Häufige Fragen zum Coriolis-Nullpunktabgleich
Was beim Nullpunktabgleich passiert
Ein Coriolis-Durchflussmesser regt seine Messrohre zu einer definierten Schwingung an. Fließt Masse durch die Rohre, entsteht eine messbare Phasenverschiebung. Aus dieser Veränderung berechnet der Messumformer den Massedurchfluss.
Auch bei echtem Nullfluss kann ein sehr kleines Restsignal vorhanden sein. Ursachen sind beispielsweise mechanische Spannungen aus der Rohrleitung, Einbaulage, Prozessdruck, Temperatur und äußere Vibrationen.
Beim Nullpunktabgleich erfasst der Messumformer das Signal unter definierten Nullflussbedingungen. Der daraus berechnete Offset wird gespeichert und bei der späteren Durchflussberechnung berücksichtigt.
Der Abgleich verändert somit nicht die eigentliche Werkskalibrierung des Sensors. Er passt den Nullpunkt an die konkrete Installation an.
Besonders relevant ist der Nullpunkt bei kleinen Durchflüssen. Ein konstanter Offset von beispielsweise 0,2 kg/h fällt bei einem Prozessdurchfluss von 1.000 kg/h kaum ins Gewicht. Bei einer Dosierung von 1 kg/h wäre derselbe Fehler dagegen erheblich.
Wann ein Nullpunktabgleich sinnvoll ist
Ein Nullpunktabgleich kann insbesondere in folgenden Situationen sinnvoll oder vom Hersteller vorgesehen sein:
- nach der Erstinstallation und Inbetriebnahme
- nach einem Austausch von Sensor oder Messumformer
- nach wesentlichen Änderungen an Rohrleitung, Halterung oder Einbaulage
- nach Arbeiten, durch die mechanische Spannungen verändert wurden
- bei sehr kleinen Durchflüssen oder anspruchsvollen Dosierungen
- wenn eine Nullpunktprüfung eine relevante und reproduzierbare Abweichung zeigt
- wenn die Betriebsanleitung des konkreten Geräts den Abgleich fordert
Nach einer normalen Spannungsunterbrechung ist üblicherweise kein neuer Nullpunktabgleich erforderlich, da der gespeicherte Wert erhalten bleibt.
Auch ein regelmäßig wiederkehrender Abgleich ohne konkreten Anlass ist nicht automatisch sinnvoll. Ein stabil arbeitender Coriolis-Durchflussmesser sollte nicht bei jeder Wartung vorsorglich neu abgeglichen werden.
Wann nicht abgeglichen werden sollte
Ein Zero Adjustment sollte nicht gestartet werden, solange die Ursache einer instabilen Anzeige ungeklärt ist.
Besonders problematisch sind folgende Situationen:
- Das Absperrventil schließt nicht vollständig.
- Das Messrohr ist leer oder nur teilweise gefüllt.
- Im Medium befinden sich Luft- oder Gasblasen.
- Die Temperatur verändert sich noch deutlich.
- Pumpe, Rohrleitung oder benachbarte Maschinen erzeugen starke Vibrationen.
- Das Medium ist nicht homogen oder befindet sich im Zweiphasenzustand.
- Der Prozessdruck fällt während des Abgleichs ab.
- Die Anzeige schwankt stark und bildet keinen stabilen Mittelwert.
In diesen Fällen würde der Messumformer nicht seinen tatsächlichen Nullpunkt erfassen, sondern eine Momentaufnahme der Störung.
Ein Nullpunktabgleich ist ebenfalls nicht die richtige Maßnahme, wenn lediglich kleine schwankende Werte ausgeblendet werden sollen. Dafür kann – sofern prozesstechnisch zulässig – eine Schleichmengenunterdrückung verwendet werden.
Voraussetzungen für einen zuverlässigen Nullpunkt
Vor dem Abgleich müssen möglichst dieselben Bedingungen vorliegen, unter denen das Gerät später betrieben wird.
Vollständig gefüllte Messrohre
Die Messrohre müssen vollständig mit einem homogenen Medium gefüllt sein. Ein Abgleich mit leerem oder teilweise gefülltem Sensor ist bei normalen Flüssigkeitsanwendungen nicht zulässig.
Gasblasen verändern Dichte, Dämpfung und Schwingungsverhalten der Messrohre. Sie können deshalb sowohl einen instabilen Nullpunkt als auch einen fehlerhaften Massedurchfluss verursachen.
Tatsächlicher Nullfluss
Es darf kein Medium durch den Sensor strömen. Bereits eine kleine Ventilleckage kann den gespeicherten Nullpunkt verschieben.
Bei Flüssigkeiten sind zusätzlich natürliche Zirkulation, Schwerkraftströmung oder Temperaturunterschiede zu berücksichtigen. Auch ohne laufende Pumpe kann dadurch ein geringer Durchfluss entstehen.
Stabile Temperatur und stabiler Druck
Der Sensor sollte sich möglichst nahe an den späteren Betriebsbedingungen befinden. Das betrifft insbesondere Mediumtemperatur, Prozessdruck und Dichtezustand.
Nach Reinigung, Dampfsterilisation oder einem starken Temperaturwechsel muss ausreichend Zeit zur Stabilisierung eingeplant werden.
Ruhige mechanische Bedingungen
Während des Abgleichs sollten keine starken Pumpenpulsationen, Ventilschläge oder Vibrationen benachbarter Maschinen auftreten.
Auch Rohrspannungen können den Nullpunkt beeinflussen. Der Sensor darf nicht verwendet werden, um schlecht ausgerichtete Rohrleitungen mechanisch zusammenzuziehen.
Absperrventile und Nullfluss richtig herstellen
Idealerweise befinden sich geeignete Absperrventile vor und hinter dem Coriolis-Sensor. Damit kann der Sensor vollständig gefüllt und unter Prozessdruck eingeschlossen werden.
Bei Flüssigkeiten wird häufig zunächst ein homogener Durchfluss hergestellt, um Luft oder Gas aus dem Messrohr zu entfernen. Anschließend wird der Durchfluss entsprechend der Herstelleranweisung gestoppt.
Das Schließen des ausgangsseitigen Ventils kann dabei helfen, den Sensor gefüllt und unter Druck zu halten. Danach kann auch die Eingangsseite abgesperrt werden. Die konkrete Reihenfolge richtet sich jedoch nach Anlage, Pumpenkonzept und Betriebsanleitung.
Eine Pumpe darf nicht gegen ein geschlossenes Ventil betrieben werden, wenn sie dafür nicht ausgelegt ist. Gegebenenfalls ist eine Bypassleitung erforderlich.
Nach dem Schließen der Ventile sollte ausreichend gewartet werden, bis Druck, Temperatur und Messwert stabil sind. Ein unmittelbar nach einem schnellen Ventilschluss gestarteter Abgleich kann noch Druckstöße und Nachschwingungen erfassen.
Nullpunktabgleich richtig durchführen
Der genaue Menüpfad unterscheidet sich je nach Messumformer. Der grundsätzliche Ablauf ist jedoch vergleichbar:
- Messstelle prüfen: Sensor, Rohrleitung und Absperrventile auf korrekte Installation kontrollieren.
- Sensor durchströmen: Messrohre vollständig mit homogenem Medium füllen und vorhandene Gasblasen ausspülen.
- Betriebsbedingungen herstellen: Temperatur, Druck und Mediumzustand stabilisieren.
- Nullfluss erzeugen: Geeignete Ventile nach Anlagen- und Herstellerangabe schließen.
- System beruhigen lassen: Warten, bis Strömung und mechanische Schwingungen abgeklungen sind.
- Zero Adjustment starten: Automatischen Nullpunktabgleich über Anzeige, Software oder Leitsystem ausführen.
- Ergebnis bewerten: Offset, Standardabweichung und Diagnosemeldungen kontrollieren.
- Messbetrieb wiederherstellen: Ventile kontrolliert öffnen und Messwert unter realen Prozessbedingungen prüfen.
Viele Coriolis-Messumformer berechnen während des Abgleichs neben dem Offset auch eine Standardabweichung. Ein hoher oder instabiler Wert deutet darauf hin, dass die Nullflussbedingungen nicht ausreichend ruhig waren.
Ein erfolgreich abgeschlossener Menüpunkt bedeutet deshalb nicht automatisch, dass der Abgleich unter idealen Prozessbedingungen durchgeführt wurde. Der gespeicherte Wert sollte auf Plausibilität geprüft und dokumentiert werden.
Warum bei Nullfluss trotzdem ein Wert angezeigt wird
Ein kleiner angezeigter Durchfluss muss nicht zwangsläufig auf einen defekten Sensor hinweisen.
| Mögliche Ursache | Typisches Verhalten | Prüfung |
|---|---|---|
| Ventilleckage | Relativ stabiler Durchfluss in eine Richtung | Zweites Ventil schließen oder Leitung anderweitig isolieren |
| Gasblasen oder Zweiphasenströmung | Unruhige Durchfluss- und Dichtewerte | Dichte, Rohrfüllung, Druck und Entgasung prüfen |
| Mechanische Vibration | Schwankende Anzeige trotz geschlossener Ventile | Pumpe und benachbarte Maschinen testweise stoppen |
| Thermische Zirkulation | Kleiner Durchfluss bei Temperaturunterschieden | Temperatur stabilisieren und beidseitig absperren |
| Teilgefülltes Messrohr | Instabile Werte und unplausible Dichte | Einbaulage und vollständige Rohrfüllung prüfen |
| Tatsächlicher Nullpunktoffset | Kleiner reproduzierbarer Wert bei stabilen Bedingungen | Nullpunkt verifizieren und gegebenenfalls abgleichen |
Die Dichtemessung ist bei der Fehlersuche besonders hilfreich. Eine stark schwankende oder unplausible Dichte spricht häufig eher für Gasanteile oder eine unvollständige Rohrfüllung als für einen reinen Nullpunktfehler.
Vor dem Abgleich systematisch prüfen
Bevor ein neuer Nullpunkt gespeichert wird, sollte die aktuelle Abweichung reproduzierbar untersucht werden.
- Aktuellen Massedurchfluss, Dichte und Temperatur dokumentieren.
- Prüfen, ob die Anlage tatsächlich vollständig abgesperrt ist.
- Ein zweites Ventil schließen, sofern dies sicher möglich ist.
- Auf Druckabfall zwischen den abgesperrten Ventilen achten.
- Gasblasen, Kavitation oder Zweiphasenbedingungen ausschließen.
- Pumpe und benachbarte Schwingungsquellen testweise stoppen.
- Warten, bis Temperatur und Anzeige stabil sind.
- Vorhandene Nullpunkt- oder Diagnosefunktion auswerten.
Verschwindet der angezeigte Durchfluss nach dem Schließen eines zweiten Ventils, lag wahrscheinlich realer Durchfluss durch das erste Ventil vor. Ein Zero Adjustment wäre in diesem Fall falsch gewesen.
Bleibt ein kleiner Wert unter reproduzierbaren, stabilen Nullflussbedingungen bestehen, kann ein Feld-Nullpunktabgleich sinnvoll sein.
Nullpunkt und Schleichmengenunterdrückung unterscheiden
Nullpunktabgleich und Low Flow Cut-off erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
Der Nullpunktabgleich korrigiert einen konstanten Offset des Messsystems bei echtem Nullfluss.
Die Schleichmengenunterdrückung setzt Messwerte unterhalb eines eingestellten Grenzwerts auf null. Sie verhindert beispielsweise, dass sehr kleine Schwankungen im Stillstand den Zählerstand verändern.
Ein zu hoch eingestellter Cut-off kann jedoch echten Prozessdurchfluss unterdrücken. Das ist besonders kritisch bei:
- Kleinstmengendosierungen
- Leckageüberwachung
- langsamen Befüllvorgängen
- hochviskosen Medien
- Prozessen mit großem Messbereich
Die Schleichmengenunterdrückung darf daher nicht verwendet werden, um einen ungeklärten Messfehler zu verdecken.
Typische Fehler beim Zero Adjustment
| Fehler | Mögliche Folge | Bessere Vorgehensweise |
|---|---|---|
| Abgleich bei undichtem Ventil | Realer Durchfluss wird als Nullpunkt gespeichert | Nullfluss mit zwei Absperrungen verifizieren |
| Messrohr nicht vollständig gefüllt | Instabiler oder stark verschobener Nullpunkt | Sensor vollständig füllen und entlüften |
| Abgleich direkt nach Temperaturwechsel | Thermischer Übergang wird mit abgeglichen | Ausreichende Stabilisierungszeit einhalten |
| Gasblasen im Medium | Schwankende Dichte und fehlerhafter Offset | Prozessdruck und Entgasung verbessern |
| Starke Vibration während des Abgleichs | Hohe Standardabweichung und instabiler Nullpunkt | Schwingungsquelle beseitigen oder Installation verbessern |
| Nullpunkt regelmäßig ohne Anlass überschrieben | Langfristige Veränderungen werden verdeckt | Vorherigen Wert dokumentieren und nur begründet abgleichen |
| Low Flow Cut-off mit Nullpunkt verwechselt | Echte kleine Durchflüsse werden unterdrückt | Beide Funktionen getrennt einstellen und prüfen |
Praxisbeispiel: Scheinbarer Nullpunktfehler bei einer Dosieranlage
Ein Coriolis-Durchflussmesser überwacht die Dosierung eines flüssigen Zusatzstoffs. Nach dem Schließen des Dosierventils zeigt das Gerät weiterhin etwa 0,8 kg/h an.
Da der normale Dosierstrom nur 25 kg/h beträgt, soll zunächst ein Nullpunktabgleich durchgeführt werden.
Vor dem Abgleich wird der Prozess genauer geprüft. Die Anzeige ist relativ stabil und weist immer in dieselbe Durchflussrichtung. Auch der Mengenzähler steigt langsam weiter an.
Nach dem zusätzlichen Schließen eines zweiten Absperrventils sinkt der Messwert auf nahezu null. Damit ist nachgewiesen, dass der Sensor zuvor einen tatsächlichen Durchfluss erfasst hat.
Bei der Kontrolle des Dosierventils werden Ablagerungen an der Dichtfläche festgestellt. Das Ventil schließt dadurch nicht vollständig.
Nach der Reinigung bleibt der Messwert bei geschlossenem Ventil stabil im erwarteten Nullbereich. Ein neuer Nullpunktabgleich ist nicht erforderlich.
Hätte der Techniker den ursprünglichen Durchfluss von 0,8 kg/h als Nullpunkt gespeichert, wäre die nachfolgende Dosierung über den gesamten Messbereich entsprechend verschoben worden.
Welche Messgeräte / Produkte eignen sich?
Die Kategorie Coriolis- und Vortex-Durchflussmesser enthält Messsysteme für Flüssigkeiten, Gase und Dampf. Coriolis-Geräte erfassen den Massedurchfluss direkt und stellen je nach Ausführung zusätzlich Dichte, Temperatur und berechneten Volumenstrom bereit.
Weitere Messprinzipien und Zubehör finden Sie in der Kategorie Durchflussmesstechnik.
SITRANS FC120/140 für kleine Durchflüsse
Die SITRANS FC120/140 sind für präzise Messungen kleiner Durchflussmengen ausgelegt.
Gerade bei niedrigen Durchflüssen wirkt sich ein Nullpunktoffset prozentual besonders stark aus. Eine korrekte Installation und ein sorgfältig durchgeführter Nullpunktabgleich sind deshalb bei solchen Anwendungen besonders wichtig.
SITRANS FC520/540 für Standard- und Hygieneanwendungen
Die SITRANS FC520/540 eignen sich für unterschiedliche industrielle und hygienische Anwendungen.
Bei Reinigungs-, Sterilisations- oder Produktwechseln muss vor einem Nullpunktabgleich darauf geachtet werden, dass der Sensor wieder vollständig gefüllt, frei von Gasblasen und thermisch stabil ist.
SITRANS FCT040 Messumformer
Der SITRANS FCT040 verarbeitet die Sensorsignale der SITRANS-FC-Coriolis-Systeme und stellt Diagnose-, Konfigurations- und Messfunktionen bereit.
Über den Messumformer können unter anderem Prozesswerte, Diagnosemeldungen und Nullpunkteinstellungen ausgewertet werden. Die konkrete Vorgehensweise richtet sich nach Sensor, Firmware und Geräteausführung.
Auswahl und Inbetriebnahme
Für die Auslegung eines Coriolis-Messsystems werden mindestens Medium, Durchflussbereich, Dichte, Viskosität, Temperatur, Druck, Rohranschluss und gewünschte Genauigkeit benötigt.
ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei Produktauswahl, Dimensionierung und Inbetriebnahme. Bei Nullpunktproblemen sollten zusätzlich Angaben zur Einbaulage, Ventilanordnung, Rohrfüllung, Pumpentechnik und zum Verhalten von Massedurchfluss, Dichte und Temperatur bereitgestellt werden.
Fazit: Erst die Ursache prüfen, dann den Nullpunkt verändern
Ein Nullpunktabgleich kann die Genauigkeit eines Coriolis-Durchflussmessers an die tatsächlichen Einbau- und Prozessbedingungen anpassen. Er ist besonders bei der Erstinbetriebnahme, nach mechanischen Änderungen und bei kleinen Durchflüssen relevant.
Voraussetzung sind vollständig gefüllte Messrohre, homogener Medienzustand, absoluter Nullfluss sowie stabile Druck-, Temperatur- und Vibrationsbedingungen.
Ein angezeigter Durchfluss bei geschlossenen Ventilen ist nicht automatisch ein Nullpunktfehler. Ventilleckagen, Gasblasen, thermische Zirkulation und äußere Schwingungen müssen zuerst ausgeschlossen werden.
Ein unter falschen Bedingungen durchgeführter Abgleich kann die Messung stärker verfälschen als der ursprüngliche Offset. Deshalb sollten alter und neuer Nullpunktwert sowie die während des Abgleichs ermittelte Stabilität dokumentiert werden.
Die Schleichmengenunterdrückung ist kein Ersatz für einen korrekten Nullpunkt. Sie darf nur so eingestellt werden, dass keine realen niedrigen Durchflüsse verloren gehen.
Die wichtigste Regel lautet daher: Ein Zero Adjustment wird nicht durchgeführt, damit die Anzeige einfach null zeigt, sondern nur dann, wenn ein echter und stabiler Nullfluss eindeutig nachgewiesen ist.
Häufige Fragen zum Coriolis-Nullpunktabgleich
Muss ein Coriolis-Durchflussmesser bei jeder Inbetriebnahme abgeglichen werden?
Die Herstellerangaben des konkreten Geräts sind maßgeblich. Häufig wird nach der Installation ein Feld-Nullpunktabgleich empfohlen, um Einbau-, Druck- und Temperatureinflüsse zu berücksichtigen.
Muss der Sensor beim Nullpunktabgleich gefüllt sein?
Bei normalen Flüssigkeitsanwendungen müssen die Messrohre vollständig und homogen mit Medium gefüllt sein. Ein Abgleich mit leerem oder teilweise gefülltem Sensor führt zu falschen Ergebnissen.
Darf während des Zero Adjustments noch ein kleiner Durchfluss vorhanden sein?
Nein. Auch sehr kleine reale Durchflüsse können als Offset gespeichert werden und danach alle Messwerte verschieben.
Warum zeigt der Coriolis-Messer bei geschlossenem Ventil noch Durchfluss?
Mögliche Ursachen sind Ventilleckage, thermische Zirkulation, Gasblasen, Vibrationen, unvollständige Rohrfüllung oder ein tatsächlicher Nullpunktoffset.
Wie lässt sich eine Ventilleckage erkennen?
Wenn möglich, wird ein zweites Ventil geschlossen. Verschwindet der angezeigte Durchfluss anschließend, hat wahrscheinlich das erste Ventil nicht vollständig abgesperrt.
Warum muss die Temperatur stabil sein?
Temperaturänderungen beeinflussen Sensor, Medium und mechanische Spannungen. Ein Abgleich während eines thermischen Übergangs kann deshalb einen nicht repräsentativen Nullpunkt speichern.
Was bedeutet eine hohe Standardabweichung beim Nullpunktabgleich?
Sie weist auf instabile Bedingungen hin, beispielsweise Restströmung, Gasblasen oder mechanische Vibrationen. Die Ursache sollte beseitigt und der Abgleich wiederholt werden.
Ist Low Flow Cut-off dasselbe wie Nullpunktabgleich?
Nein. Der Nullpunktabgleich korrigiert einen Offset. Der Low Flow Cut-off setzt kleine Messwerte unterhalb eines definierten Grenzwerts auf null.
Kann ein falscher Nullpunktabgleich rückgängig gemacht werden?
Je nach Messumformer kann ein früherer, werkseitiger oder manuell dokumentierter Wert wieder eingetragen werden. Die konkrete Vorgehensweise richtet sich nach der Geräteausführung.
Wann ist der Nullpunkt besonders kritisch?
Bei kleinen Durchflüssen, Dosierungen, Abfüllungen und Anwendungen mit großem Messbereich wirkt sich ein konstanter Nullpunktoffset prozentual besonders stark aus.