Die Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung sind essenzielle Prozesse zur Sicherstellung der Wasserversorgung und des Umweltschutzes. Eine der wichtigsten Messgrößen in diesen Systemen ist der Durchfluss, da er direkte Auswirkungen auf die Effizienz und Steuerung der Anlagen hat. Dieser Artikel gibt einen umfassenden Überblick über die Messtechnik zur Durchflussmessung in der Wasseraufbereitung und Klärwerken.
Bedeutung der Durchflussmessung
Die Durchflussmessung ist entscheidend für:
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Die Überwachung des Wasserkreislaufs in Aufbereitungsanlagen
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Die Regulierung von Chemikalienzugaben
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Die Steuerung der Klärbecken und Belüftungssysteme
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Die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben zur Einleitung von Abwasser
Ohne präzise Messsysteme könnten Wasseraufbereitungsanlagen ineffizient arbeiten, was zu erhöhten Kosten und Umweltbelastungen führt.
Messverfahren zur Durchflussmessung
Es gibt verschiedene Messverfahren zur Durchflussmessung, die in Wasseraufbereitungsanlagen und Klärwerken eingesetzt werden. Die Wahl der richtigen Methode hängt von Faktoren wie Medium, Leitungsdurchmesser, Temperatur und Druck ab.
1. Elektromagnetische Durchflussmesser (EMF)
Funktionsprinzip: Elektromagnetische Durchflussmesser nutzen das Faraday'sche Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Sobald eine leitfähige Flüssigkeit durch das Messrohr fließt, wird eine Spannung induziert, die proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist.
Vorteile:
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Hohe Messgenauigkeit
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Keine beweglichen Teile, wodurch Verschleiß minimiert wird
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Geeignet für leitfähige Medien wie Trink- und Abwasser
- Einbau möglich auch bei Null Durchmesser Ein-/Auslass
- EPDM-Auskleidung speziell für Trinkwasseranwendungen, die besondere Zulassungen erfordern
- NBR-Gummi-Innenbeschichtung für alle Wasser- und Abwasseranwendungen
- Erhöhte Genauigkeit bei geringem Durchfluss für Lecksuche
- Geeignet für Erdverlegung und dauerhaftes Eintauchen (IP68) bzw. Installation unter Wasser
- Integrierte Erdungselektroden – keine Erdungsringe erforderlich für viele Anwendungen
- Kurze Lieferzeit
- In Verbindung mit dem Messumformer SITRANS FMT020 bildet er das magnetische Durchflussmesssystem SITRANS FM520: • SENSORPROMTM Technologie ermöglicht das automatische Hochladen von Kalibrierwerten und Einstellungen für eine einfache Inbetriebnahme • Plug & Play - ermöglicht den einfachen Austausch und die Inbetriebnahme des Messumformers im Einsatz in nur wenigen Minuten • Montageflexibilität - kompakter oder getrennter Einbau möglich • Die validierte Kalibrierung gewährleistet eine genaue Durchflussmessung. Jedes Siemens Durchflussmessgerät wird in Einrichtungen kalibriert, die individuell nach ISO/IEC 17025 akkreditiert sind. • Service und Diagnose - Für eine einfache Überprüfung der Leistung vor Ort konzipiert
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Bedienungsanleitung
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- Gleichzeitige Messung von Volumendurchfluss, Fließgeschwindigkeit und elektrischer Leitfähigkeit
- Kostengünstige Lösung, rückwärtskompatibel mit älteren Durchflusssensoren (MAG 5100W)
- Großes, drehbares, 14-stelliges Grafikdisplay mit Hintergrundbeleuchtung für optimale Sichtbarkeit in allen Einbaulagen
- Einfache Programmierung und Inbetriebnahme mit Menü und Assistent in 13 Sprachen
- Kompakte oder getrennte Montage mit demselben Gehäuse möglich.
- Erweiterte Diagnosefunktionen wie Leerrohrüberwachung und Geräteselbsttest
- Plug & Play-Module ermöglichen den einfachen Austausch und die Inbetriebnahme des Messumformers im Einsatz in nur wenigen Minuten
- Multifunktionale Ein-/Ausgangskanäle für die Prozesssteuerung
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Bedienungsanleitung
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- Robustes Edelstahldesign
- Mehrere Messungen (Durchfluss und Temperatur) in einem Gerät
- Dosierfunktion mit externem Steuereingang
- Einfache Bedienung im Feld über 4 optische Tasten, funktioniert mit Handschuhen
- Individuelle Ausrichtung des Displays, je nach Anwendung
- Bidirektionale Messung
- Flexibler Einsatz in unterschiedlichen Applikationen wegen zwei individuell konfigurierbaren Ausgängen
- Summen- und Teilmengenvolumenzähler zur Nachverfolgung von Durchflussmengen
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2. Ultraschall-Durchflussmesser
Funktionsprinzip: Ultraschall-Durchflussmesser nutzen Schallwellen zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit. Es gibt zwei Haupttypen:
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Laufzeitdifferenz-Verfahren: Misst die Zeitdifferenz von Ultraschallsignalen mit und gegen die Strömung.
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Doppler-Verfahren: Nutzt die Frequenzverschiebung reflektierter Schallwellen.
Vorteile:
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Berührungslose Messung
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Geeignet für große Rohrdurchmesser
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Ideal für Kläranlagen mit Schwebstoffen im Wasser
- Messung zweier unabhängiger Ströme
- Messung von Narrow-Band High-Speed-Bursts (NBHS)
- Innovatives HMI (Human-Machine Interface) mit Touch- und Gestensteuerung
- Integrierter Datenlogger mit hoher Kapazität
- Eingebettete “WIKA WebApp“-Konfiguration (keine externe Software erforderlich)
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- Patentierte breitbandige Continuous-Wave-Technologie
- Gleichzeitige Übertragung auf zwei oder mehr Pfaden
- Kein Druckabfall und keine Verschleißteile
- Eigensichere Konstruktion
- Zugelassen für den eichpflichtigen Verkehr (MID MI-001, OIML R137-1 und -2)
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SITRANS FS290: flexibel, vielseitig, praktisch
- Temporäre Messungen, Check-Metering & Prüfmessungen
- Kompensation von Strömungsstörungen durch die Anomalie-Kompensation
- Hohe Batterielaufzeit, einfacher Akkuwechsel
- Messungenauigkeit von 1 % unter guten Bedingungen
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3. Mechanische Durchflussmesser
Funktionsprinzip: Mechanische Durchflussmesser, wie Flügelrad- oder Turbinenmesser, messen die Strömung durch die Rotation eines mechanischen Elements im Wasserstrom.
Vorteile:
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Kostengünstig
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Einfach zu installieren
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Geeignet für sauberes Wasser
Nachteile:
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Mechanische Teile können verschleißen
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Nicht optimal für schmutziges Abwasser
- Stromversorgung: 24 VDC nominal, 12–30 VDC @ 100 mA
- Ausgang: 4–20 mA (Modul zur Umwandlung des Ausgangs für andere Controller-Eingänge verfügbar)
- Reaktionszeit: < 0,175 Sekunden
- Temperaturbereich: Kaltes Ende: –51 °C bis 140 °C (–60 °F bis +284 °F) Heißes Ende: –51 °C bis 325 °C (–60 °F bis 617 °F)
- Prozessdruck: bis 400 psig (2,8 MPa)
- Empfindlichkeit (Standard): 5 mA @ 1×1010 Photonen/in²/s @ 310 nm
- Empfindlichkeit (ILG): 6,5 mA @ 1×1010 Photonen/in²/s @ 310 nm
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- Stromversorgung: 24 VDC nominal, 12–30 VDC @ 100 mA
- Ausgang: 4–20 mA (ein Modul zur Umwandlung des Ausgangssignals für andere Controller-Eingänge ist verfügbar)
- Reaktionszeit: < 0,025 Sekunden
- Temperaturbereich: -40 °C bis +150 °C (-40 °F bis +300 °F), 235 °C (455 °F) mit spezifizierter Wasser- oder Luftkühlung
- Prozessdruck: bis 400 psig (2,8 MPa)
- Empfindlichkeit (Standard): 5 mA @ 1×1010 Photonen/in²/s @ 310 nm
- Empfindlichkeit (ILG): 6,5 mA @ 1×1010 Photonen/in²/s @ 310 nm
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- Hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer
- Bis zu 4 Schaltkontakte pro Gerät
- Geräte mit Elektronikkontakten für SPS-Anwendungen
- Kontaktgeräte entsprechen DIN 16085
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Bedienungsanleitung
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Vergleich der Messverfahren
Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die Vor- und Nachteile der wichtigsten Durchflussmessverfahren:
| Messverfahren | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Elektromagnetische Durchflussmesser | Hohe Genauigkeit, keine beweglichen Teile | Nur für leitfähige Medien geeignet |
| Ultraschall-Durchflussmesser | Berührungslos, für große Rohre geeignet | Messgenauigkeit kann durch Luftblasen beeinflusst werden |
| Mechanische Durchflussmesser | Kostengünstig, einfache Installation | Verschleiß von beweglichen Teilen, weniger geeignet für Abwasser |
Einsatzbereiche in der Wasseraufbereitung
Trinkwasseraufbereitung
In der Trinkwasseraufbereitung sind präzise Durchflussmessungen essenziell, um:
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Die Wasserzufuhr zu regulieren
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Die Dosierung von Chemikalien wie Chlor zu optimieren
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Die Effizienz der Filteranlagen zu überwachen
Elektromagnetische Durchflussmesser werden in der Regel bevorzugt, da Trinkwasser eine ausreichende Leitfähigkeit besitzt.
Klärwerke
Klärwerke setzen Durchflussmesssysteme für mehrere Zwecke ein:
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Überwachung des Zuflusses von Abwasser
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Steuerung der Belüftungssysteme
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Kontrolle des gereinigten Wassers vor der Einleitung in Gewässer
Hier sind Ultraschall-Durchflussmesser besonders nützlich, da sie berührungslos messen und keine beweglichen Teile haben, die durch Schwebstoffe im Abwasser blockiert werden könnten.
Zukunft der Durchflussmessung in der Wasseraufbereitung
Die Messtechnik entwickelt sich kontinuierlich weiter. Moderne Durchflussmesssysteme bieten zunehmend:
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Digitale Konnektivität: Integration in IoT-Systeme zur Fernüberwachung
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Automatische Kalibrierung: Reduktion des Wartungsaufwands
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Kombinierte Sensoren: Zusätzliche Parameter wie Temperatur oder Druckmessung
Eine Übersicht über moderne Technologien in der Durchflussmessung zeigt die folgende Tabelle:
| Technologie | Vorteile |
| IoT-fähige Durchflussmesser | Echtzeitdaten und Fernwartung |
| Selbstkalibrierende Sensoren | Reduzierter Wartungsaufwand |
| Multisensorik-Systeme | Zusätzliche Messparameter wie Temperatur und Druck |
Zusammenfassend
Die Durchflussmessung spielt eine zentrale Rolle in der Wasseraufbereitung und Klärwerkstechnik. Unterschiedliche Messverfahren bieten spezifische Vorteile, je nach Einsatzbereich. Die Weiterentwicklung der Messtechnik führt zu noch genaueren und effizienteren Systemen, die zu einer nachhaltigen Wasserversorgung beitragen.