Ein SITRANS FMS100 wird in eine Kunststoffrohrleitung eingebaut. Der Durchfluss ist stabil, das Rohr vollständig gefüllt und die Leitfähigkeit des Mediums liegt deutlich über der Mindestanforderung. Trotzdem schwankt der angezeigte Durchfluss stärker als erwartet und der Nullpunkt wirkt unruhig. Kann die Ursache tatsächlich in der Erdung liegen?
Ja. Bei einem magnetisch-induktiven Durchflussmesser ist ein definiertes elektrisches Bezugspotential zwischen Sensor und leitfähigem Medium erforderlich. In einer metallischen Rohrleitung kann dieses Potential unter geeigneten Bedingungen über Rohrleitung, Flansche, Dichtungen und Potentialausgleich hergestellt werden.
Bei Kunststoffrohren ist dieser leitfähige Pfad jedoch nicht vorhanden. Ähnlich verhält es sich bei einer metallischen Rohrleitung, deren Innenauskleidung das Prozessmedium elektrisch vollständig vom Rohrkörper isoliert.
Beim SITRANS FMS100 muss deshalb geprüft werden, aus welchem Werkstoff die Rohrleitung besteht, welche Dichtungen verwendet werden und wie der elektrische Potentialausgleich zum Medium tatsächlich hergestellt wird.
Entscheidend ist nicht, ob außen irgendwo ein Schutzleiter vorhanden ist. Für die MID-Messung müssen Sensor und leitfähiges Messmedium auf einem definierten gemeinsamen elektrischen Potential liegen.
Warum benötigt ein MID einen Potentialausgleich?
Ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser arbeitet nach dem Faraday’schen Induktionsgesetz.
Der Sensor erzeugt ein Magnetfeld quer zur Strömungsrichtung. Bewegt sich eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit durch dieses Magnetfeld, entsteht eine elektrische Spannung.
Vereinfacht gilt:
U ∝ B × v × D
Dabei sind:
U= an den Elektroden erfasste Messspannung,B= magnetische Flussdichte,v= Strömungsgeschwindigkeit,D= wirksamer Rohrdurchmesser.
Die Elektroden erfassen eine sehr kleine elektrische Spannung direkt aus dem Medium.
Damit diese Spannung störungsarm ausgewertet werden kann, benötigt die Messelektronik ein definiertes Bezugspotential zum Prozessmedium.
Siemens formuliert dies für den SITRANS FMS100 ausdrücklich so, dass der Sensor für optimale Messergebnisse dasselbe elektrische Potential wie die gemessene Flüssigkeit besitzen muss.
Was bedeutet gleiches Potential von Sensor und Medium?
Elektrisches Potential beschreibt vereinfacht das Spannungsniveau eines Punktes gegenüber einer Referenz.
Für die MID-Messung sollen sich:
Sensorpotential
und:
Potential des leitfähigen Mediums
nicht unkontrolliert gegeneinander verschieben.
Ist das Medium elektrisch nicht eindeutig mit dem Bezugspotential des Sensors verbunden, können zusätzliche Störspannungen an den Messelektroden auftreten.
Das Problem liegt dann nicht darin, dass kein Magnetfeld erzeugt wird. Vielmehr wird die sehr kleine eigentliche Durchflussspannung von unerwünschten elektrischen Potentialen überlagert.
Mögliche Folgen sind:
- unruhiger Nullpunkt,
- schwankender Durchflusswert,
- erhöhte Signalstreuung,
- instabile Messung bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit,
- scheinbare Durchflusswerte bei Stillstand.
Warum sind Kunststoffrohre besonders zu beachten?
Kunststoffe wie beispielsweise:
- PVC,
- PE,
- PP,
- PVDF
sind elektrisch nichtleitend.
Das Rohr selbst kann deshalb keinen elektrischen Potentialausgleich zwischen Prozessmedium und Durchflusssensor herstellen.
Ein metallischer Durchflusssensor zwischen zwei Kunststoffrohrabschnitten besitzt zwar ein leitfähiges Gehäuse und metallische Bauteile, daraus folgt aber nicht automatisch, dass das Medium elektrisch auf demselben Potential liegt.
Gerade bei isolierenden Dichtungen kann das leitfähige Medium elektrisch weitgehend vom äußeren Rohrsystem getrennt sein.
Für diesen Fall benötigt der Sensor einen gezielten elektrischen Kontakt zum Medium.
Eine typische Lösung ist ein Potentialausgleichs- beziehungsweise Erdungsring.
Warum kann auch ein Metallrohr elektrisch nichtleitend wirken?
Eine Rohrleitung kann außen vollständig aus Stahl bestehen und für die MID-Messung trotzdem elektrisch ähnlich wie ein Kunststoffrohr wirken.
Das ist beispielsweise möglich, wenn die Rohrleitung innen mit einem elektrisch isolierenden Material ausgekleidet ist.
Typische Auskleidungen können beispielsweise bestehen aus:
- Kunststoff,
- Gummi,
- PTFE,
- anderen korrosionsbeständigen Beschichtungen.
Der metallische Rohrkörper hat dann keinen direkten elektrischen Kontakt zum Prozessmedium.
Für die Bewertung ist deshalb nicht nur die Frage:
Ist das Rohr aus Metall?
entscheidend, sondern:
Besitzt das Medium einen definierten leitfähigen Kontakt zum Potentialausgleich?
Fehlt dieser Kontakt, muss die Installation aus Sicht des Messprinzips wie eine nichtleitende Rohrleitung betrachtet werden.
Welche Rolle spielen Graphit-, EPDM- und PTFE-Dichtungen?
Beim SITRANS FMS100 berücksichtigt Siemens ausdrücklich auch das verwendete Dichtungsmaterial.
Dies ist wichtig, weil eine Dichtung entweder Bestandteil des leitfähigen Potentialpfades sein oder diesen elektrisch unterbrechen kann.
Für die Installation nennt Siemens grundsätzlich folgende Kombinationen:
| Rohrleitung | Graphitdichtung | EPDM- oder PTFE-Dichtung |
|---|---|---|
| Elektrisch leitfähige Rohrleitung | Potentialausgleich über elektrisch leitfähige Graphitdichtung | Potentialausgleich über vorgesehenes Erdungsband |
| Elektrisch nichtleitende Rohrleitung | Potentialausgleich über elektrisch leitfähige Graphitdichtung | Separater Potentialausgleichsring erforderlich |
Damit wird deutlich, warum bei der Planung nicht nur der Rohrwerkstoff betrachtet werden darf.
Eine isolierende Dichtung kann einen ansonsten vorhandenen leitfähigen Pfad unterbrechen.
Wann ist beim FMS100 ein Potentialausgleichsring erforderlich?
Für elektrisch nichtleitende Rohrleitungen nennt Siemens bei Verwendung von EPDM- oder PTFE-Dichtungen einen separaten Potentialausgleichsring.
Der Ring befindet sich zwischen Sensor beziehungsweise Dichtung und Rohrleitungsanschluss und steht elektrisch mit dem Medium in Kontakt.
Dadurch erhält das Prozessmedium ein definiertes Bezugspotential zum Messsystem.
Die Funktion lässt sich vereinfacht darstellen:
Medium → Potentialausgleichsring → Potentialausgleich → Sensor
Der Ring ist damit kein beliebiges mechanisches Zubehörteil.
Er gehört unter diesen Einbaubedingungen unmittelbar zur elektrischen Funktion der Messstelle.
Material, Dichtung, Prozessverträglichkeit, Druckstufe und Nennweite müssen zur konkreten FMS100-Ausführung passen.
Warum werden bei bidirektionaler Messung zwei Ringe genannt?
Der SITRANS FMS100 kann grundsätzlich auch für bidirektionale Durchflussmessungen verwendet werden.
Bei einer nichtleitenden Rohrleitung mit isolierenden Dichtungen weist Siemens für bidirektionalen Durchfluss auf die Verwendung von zwei Erdungsringen hin.
Damit befindet sich auf beiden Seiten des Sensors eine definierte elektrische Verbindung zum Medium.
Vereinfacht:
Rohr → Ring → FMS100 → Ring → Rohr
Die Ausführung sollte entsprechend der aktuellen Siemens-Betriebsanleitung und der konkreten Sensorvariante vorgenommen werden.
Es sollte nicht lediglich ein zweiter metallischer Ring montiert werden, ohne Material, Einbauposition und elektrische Verbindung zu berücksichtigen.
Wie erfolgt der Potentialausgleich bei leitfähigen Metallrohren?
Bei einer elektrisch leitfähigen Rohrleitung kann das Rohr grundsätzlich Teil des Potentialausgleichs sein.
Auch hier muss jedoch geprüft werden, ob zwischen Medium, Rohr und Sensor tatsächlich ein geeigneter leitfähiger Pfad vorhanden ist.
Bei leitfähigen Graphitdichtungen kann der Potentialausgleich nach Siemens über diese Dichtungen erfolgen.
Werden dagegen elektrisch isolierende EPDM- oder PTFE-Dichtungen eingesetzt, sieht Siemens den Potentialausgleich über das mitgelieferte Erdungsband vor.
Damit werden die leitfähigen Rohrabschnitte beziehungsweise Flansche elektrisch mit dem Sensor verbunden.
Wichtig ist:
Eine äußerlich metallische Installation ist nicht automatisch elektrisch korrekt. Lack, Beschichtung, isolierende Dichtungen oder nichtleitende Zwischenstücke können den vorgesehenen Potentialpfad unterbrechen.
Potentialausgleich und Schutzleiter nicht verwechseln
Die Begriffe Erdung, Schutzleiter und Potentialausgleich werden im Alltag häufig vermischt.
Für die Durchflussmessung erfüllen sie jedoch unterschiedliche Aufgaben.
| Funktion | Primärer Zweck |
|---|---|
| Schutzleiter / PE | Elektrische Sicherheit |
| Potentialausgleich der Messstelle | Definiertes Bezugspotential zwischen Sensor und Medium |
| Potentialausgleichsring | Elektrischer Kontakt zum leitfähigen Prozessmedium bei isolierender Rohrumgebung |
Ein vorhandener Schutzleiter am Messumformer bedeutet deshalb nicht automatisch, dass auch der Potentialausgleich zum Medium korrekt ausgeführt ist.
Umgekehrt ersetzt ein Potentialausgleichsring selbstverständlich nicht die vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen der elektrischen Installation.
Beide Anforderungen müssen entsprechend den Herstellerangaben und den geltenden elektrischen Regeln erfüllt werden.
Sonderfall DN 2 bis DN 10
Für bestimmte kleine FMS100-Ausführungen nennt Siemens einen wichtigen Sonderfall.
Bei Nennweiten:
DN 2 ... DN 10
mit Hastelloy- beziehungsweise Edelstahladaptern kann der Potentialausgleich bereits über diese Adapter sichergestellt sein.
Das bedeutet jedoch nicht, dass daraus eine allgemeine Regel für sämtliche FMS100-Ausführungen abgeleitet werden kann.
Bei der Planung muss deshalb immer die:
- Nennweite,
- Prozessanschlussausführung,
- Adapterausführung,
- Dichtung und
- Rohrleitungsart
der tatsächlich bestellten Variante berücksichtigt werden.
Wie äußert sich ein schlechter Potentialausgleich?
Ein unzureichender Potentialausgleich muss nicht zwingend zu einem vollständigen Ausfall führen.
Das macht die Fehlersuche teilweise schwierig.
Mögliche Symptome sind beispielsweise:
| Beobachtung | Mögliche Ursache |
|---|---|
| Unruhiger Nullpunkt | Elektrisches Bezugspotential nicht eindeutig |
| Messwert schwankt bei konstantem Prozess | Potential- oder EMV-Einfluss |
| Fehler besonders bei geringem Durchfluss sichtbar | Nutzsignal klein gegenüber Störsignal |
| Anzeige reagiert auf benachbarte elektrische Anlagen | Möglicher Potential- oder EMV-Einfluss |
| Messung nach Änderung der Rohrleitung instabil | Potentialausgleich beim Umbau unterbrochen |
Diese Symptome beweisen allerdings nicht automatisch ein Erdungsproblem.
Ähnliche Effekte können beispielsweise verursacht werden durch:
- zu geringe Mediumleitfähigkeit,
- teilweise leeres Messrohr,
- Luftblasen,
- Elektrodenbeläge,
- stark pulsierende Strömung,
- elektrische Störungen.
Die Fehlersuche muss deshalb systematisch erfolgen.
Potentialausgleich und Mindestleitfähigkeit unterscheiden
Für eine magnetisch-induktive Messung benötigt das Medium grundsätzlich eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit.
Für den SITRANS FMS100 nennt Siemens eine Mindestleitfähigkeit von mehr als:
5 µS/cm
Diese Forderung darf jedoch nicht mit dem Potentialausgleich verwechselt werden.
Ein Medium kann beispielsweise:
500 µS/cm
Leitfähigkeit besitzen und damit elektrisch sehr gut für einen MID geeignet sein.
Befindet es sich jedoch in einer Kunststoffleitung ohne den erforderlichen Potentialausgleich, kann die Messstelle trotzdem elektrisch ungünstig installiert sein.
Umgekehrt kann ein perfekt ausgeführter Erdungsring ein Medium mit physikalisch zu geringer Leitfähigkeit nicht für das MID-Prinzip geeignet machen.
Es sind deshalb zwei getrennte Voraussetzungen:
- Medium besitzt ausreichende elektrische Leitfähigkeit.
- Medium und Sensor besitzen ein definiertes gemeinsames Bezugspotential.
Was ist bei getrennter Montage zu beachten?
Der SITRANS FMS100 kann zusammen mit dem SITRANS FMT020 kompakt oder getrennt montiert werden.
Bei einer getrennten Montage kommen zusätzlich Elektroden- und Spulenkabel zwischen Sensor und Messumformer zum Einsatz.
Dadurch wird die korrekte Schirmung und Erdung der Signalverbindung ebenfalls Bestandteil der Messstelle.
Siemens beschreibt für den Sensoranschluss, dass die Erdung des Elektrodenkabels über den mittleren Anschluss geführt wird.
Eine zusätzliche schwarze Leitung kann bei bestimmten Konfigurationen für den Potentialausgleich verwendet werden, beispielsweise:
- bei einer 24-V-DC-Versorgung ohne PE,
- bei einem Sensor ohne Erdungselektrode.
Diese Leitungsfunktion sollte nur entsprechend dem konkreten Anschlussplan der verwendeten Geräteausführung eingesetzt werden.
Eine improvisierte zusätzliche Erdung kann unerwünschte Parallelpfade schaffen und ist deshalb keine Ersatzlösung für einen korrekt geplanten Potentialausgleich.
Welche Diagnosewerte helfen bei der Fehlersuche?
Der FMS100 wird mit einem kompatiblen Messumformer betrieben. Zusammen mit dem SITRANS FMT020 bildet er das komplette Durchflussmesssystem SITRANS FM120.
Der FMT020 kann unter anderem erfassen beziehungsweise bereitstellen:
- Volumendurchfluss,
- Strömungsgeschwindigkeit,
- elektrische Leitfähigkeit,
- Leerrohrdiagnose,
- Geräteselbsttest,
- weitere Diagnoseinformationen.
Bei einer auffälligen Messung ist deshalb sinnvoll, mehrere Größen gemeinsam zu betrachten.
Beispiel:
- Leitfähigkeit stabil und ausreichend,
- Rohr vollständig gefüllt,
- Prozessdurchfluss stabil,
- Messwert trotzdem stark unruhig.
Dann sollte der elektrische Potentialausgleich der Installation gezielt überprüft werden.
Umgekehrt sollte bei einer gleichzeitig stark schwankenden Leitfähigkeits- oder Leerrohrdiagnose zunächst auch die Prozessseite untersucht werden.
Praxisbeispiel: FMS100 in einer Kunststoffleitung
Ein SITRANS FMS100 wird in einer Prozessanlage in eine Kunststoffleitung eingebaut.
Das Medium ist eine leitfähige wässrige Lösung.
Die Rohrleitung ist vollständig gefüllt und der Prozess arbeitet bei konstantem Durchfluss.
Für die Montage werden zunächst isolierende EPDM-Dichtungen verwendet.
Nach der Inbetriebnahme fällt auf, dass der angezeigte Durchfluss besonders bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit stärker schwankt als erwartet.
Bei der Prüfung werden folgende Punkte bestätigt:
- Mediumleitfähigkeit ausreichend,
- keine Luftblasen erkennbar,
- Rohr vollständig gefüllt,
- Sensor korrekt dimensioniert,
- kein definierter elektrischer Kontakt zwischen Medium und Rohrleitung vorhanden.
Die Installation wird anhand der Siemens-Vorgaben überprüft.
Da:
- die Rohrleitung elektrisch nichtleitend ist und
- EPDM-Dichtungen verwendet werden,
wird der erforderliche Potentialausgleichsring in die Messstelle integriert.
Anschließend besitzt das Medium ein definiertes Bezugspotential zum Sensor.
Die Messung wird erneut auf Nullpunktstabilität und Reproduzierbarkeit überprüft.
Das Beispiel zeigt: Selbst bei ausreichender Mediumleitfähigkeit kann eine nichtleitende Rohrleitung einen zusätzlichen Potentialausgleich erforderlich machen.
Potentialausgleich systematisch planen
- Rohrwerkstoff bestimmen.
- Prüfen, ob das Medium tatsächlich elektrischen Kontakt zum Rohr besitzt.
- Innenauskleidungen und Beschichtungen berücksichtigen.
- Dichtungsmaterial bestimmen.
- FMS100-Nennweite und Prozessanschluss prüfen.
- Siemens-Tabelle zum Potentialausgleich für die konkrete Kombination anwenden.
- Bei nichtleitender Rohrleitung und EPDM/PTFE den erforderlichen Potentialausgleichsring vorsehen.
- Bei bidirektionaler Messung die Vorgabe für zwei Erdungsringe berücksichtigen.
- Sonderfall DN 2 … DN 10 mit geeigneten Metalladaptern prüfen.
- Schutzleiter und messtechnischen Potentialausgleich getrennt betrachten.
- Bei Remote-Montage Kabelschirmung und Sensorerdung nach Anschlussplan ausführen.
- Nach Inbetriebnahme Nullpunkt bei Stillstand kontrollieren.
- Leitfähigkeit und Leerrohrdiagnose mitbewerten.
- Messwert unter mehreren Durchflusszuständen auf Stabilität prüfen.
- Ausführung der Erdung beziehungsweise Potentialausgleichsringe dokumentieren.
Häufige Fehler
- Kunststoffrohr wie ein Metallrohr behandeln: Der elektrisch leitfähige Bezug zum Medium fehlt.
- Nur das Material der Außenrohrwand betrachten: Eine isolierende Innenauskleidung kann das Medium elektrisch vom Metallrohr trennen.
- Dichtungsmaterial ignorieren: Graphit, EPDM und PTFE haben für den Potentialausgleich unterschiedliche Bedeutung.
- Vorhandenen PE als ausreichenden Medium-Potentialausgleich betrachten: Schutzerdung und messtechnischer Potentialausgleich erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
- Beliebigen Metallring als Erdungsring einsetzen: Werkstoff, Prozessverträglichkeit und Sensoranschluss müssen passen.
- Nur einen Ring bei bidirektionaler Anwendung vorsehen: Siemens nennt bei nichtleitender Rohrleitung und entsprechender Dichtung für bidirektionalen Durchfluss zwei Erdungsringe.
- Integrierte Erdungselektroden pauschal voraussetzen: Die konkrete Sensor-, Adapter- und Anschlussausführung muss geprüft werden.
- Potentialproblem mit niedriger Leitfähigkeit verwechseln: Beide Ursachen sind elektrisch, aber physikalisch unterschiedlich.
- Messwert mit starker Dämpfung „ruhig parametrieren“: Dämpfung beseitigt keine fehlerhafte elektrische Installation.
- Bei Remote-Montage Schirme und Masseleitungen beliebig anschließen: Die Siemens-Anschlussvorgaben müssen eingehalten werden.
- Nach Rohrleitungsumbau Potentialausgleich nicht erneut prüfen: Neue Dichtungen oder Kunststoffzwischenstücke können den ursprünglichen Pfad unterbrechen.
SITRANS FMS100 und FMT020 als Durchflussmesssystem
Der Siemens SITRANS FMS100 ist ein magnetisch-induktiver Durchflusssensor für elektrisch leitfähige Flüssigkeiten.
Er ist in Nennweiten von:
DN 2 ... DN 100
verfügbar und für Strömungsgeschwindigkeiten bis:
10 m/s
ausgelegt.
Die Standard-Messgenauigkeit beträgt:
±0,4 % vom Durchflusswert
Optional ist eine Hochgenauigkeitskalibrierung bis:
±0,2 % vom Durchflusswert
verfügbar.
Abhängig von der Ausführung stehen unter anderem:
- PFA- beziehungsweise Keramikauskleidung,
- Hastelloy-C22- beziehungsweise Platinelektroden,
- verschiedene Prozessanschlüsse,
- Hochtemperaturausführungen bis 200 °C
zur Verfügung.
Die erforderliche Mindestleitfähigkeit des Mediums beträgt laut Siemens mehr als:
5 µS/cm
In Verbindung mit dem SITRANS FMT020 bildet der FMS100 das komplette magnetisch-induktive Durchflussmesssystem SITRANS FM120.
Der FMT020 bietet unter anderem:
- Durchfluss- und Strömungsgeschwindigkeitsmessung,
- Leitfähigkeitsmessung,
- Leerrohrüberwachung,
- Geräteselbstdiagnose,
- kompakte oder getrennte Montage.
Je nach Ausführung stehen Kommunikationsmöglichkeiten wie HART, PROFINET, EtherNet/IP beziehungsweise Modbus RTU zur Verfügung.
Weitere Informationen finden Sie beim SITRANS FMT020 Messumformer, unter magnetisch-induktiver Durchflussmessung sowie unter Siemens Prozessinstrumentierung bei ICS Schneider.
Fazit
Ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser benötigt nicht nur ein ausreichend leitfähiges Medium. Sensor und Prozessmedium müssen auch auf einem definierten gemeinsamen elektrischen Potential liegen.
Bei leitfähigen Metallrohren kann dieser Potentialausgleich über geeignete Rohrverbindungen, leitfähige Dichtungen beziehungsweise vorgesehene Erdungsbänder hergestellt werden.
Bei Kunststoffrohren oder elektrisch isolierend ausgekleideten Rohrleitungen fehlt dieser natürliche leitfähige Pfad häufig.
Beim SITRANS FMS100 hängt die erforderliche Lösung deshalb sowohl von der elektrischen Leitfähigkeit der Rohrleitung als auch vom Dichtungsmaterial ab.
Bei elektrisch nichtleitender Rohrleitung mit EPDM- oder PTFE-Dichtungen sieht Siemens einen separaten Potentialausgleichsring vor. Für bidirektionale Messungen werden unter diesen Bedingungen zwei Erdungsringe genannt.
Leitfähige Graphitdichtungen können dagegen abhängig von der Einbausituation selbst Teil des Potentialausgleichs sein.
Schutzleiter und messtechnischer Potentialausgleich dürfen dabei nicht miteinander verwechselt werden. Ein korrekt angeschlossener PE sagt noch nichts darüber aus, ob das Medium tatsächlich dasselbe elektrische Bezugspotential wie der Sensor besitzt.
Für eine stabile FMS100-Messung gilt deshalb: Rohr- und Linerwerkstoff prüfen, Dichtungsmaterial berücksichtigen, den von Siemens vorgesehenen Potentialpfad herstellen und die Messstelle nach der Inbetriebnahme nicht nur auf Durchfluss, sondern auch auf Nullpunktstabilität, Leitfähigkeit und Diagnosezustände kontrollieren.
FAQ: SITRANS FMS100 in Kunststoff- und ausgekleideten Rohrleitungen
Warum braucht ein SITRANS FMS100 einen Potentialausgleich?
Der magnetisch-induktive Sensor misst eine sehr kleine elektrische Spannung im leitfähigen Medium. Für eine störungsarme Messung müssen Sensor und Medium ein definiertes gemeinsames elektrisches Bezugspotential besitzen.
Benötigt ein FMS100 in einer Kunststoffleitung einen Erdungsring?
Bei elektrisch nichtleitender Rohrleitung und EPDM- beziehungsweise PTFE-Dichtungen sieht Siemens einen separaten Potentialausgleichsring vor.
Warum ist Kunststoff problematisch?
Kunststoff ist elektrisch nichtleitend und kann deshalb keinen natürlichen Potentialausgleich zwischen Prozessmedium und Messsystem herstellen.
Gilt das Problem auch für ausgekleidete Metallrohre?
Ja. Wenn eine elektrisch isolierende Innenauskleidung das Medium vollständig vom Metallrohr trennt, kann die Leitung aus Sicht des Messprinzips elektrisch wie eine nichtleitende Rohrleitung wirken.
Welche Rolle spielt die Dichtung?
Eine leitfähige Graphitdichtung kann Teil des Potentialausgleichs sein. EPDM- und PTFE-Dichtungen sind dagegen elektrisch isolierend, sodass je nach Rohrart ein Erdungsband oder Potentialausgleichsring erforderlich ist.
Warum werden bei bidirektionalem Durchfluss zwei Erdungsringe verwendet?
Siemens weist für nichtleitende Rohrleitungen mit entsprechenden isolierenden Dichtungen bei bidirektionalem Durchfluss auf zwei Erdungsringe hin, sodass das Medium auf beiden Seiten des Sensors definiert in den Potentialausgleich eingebunden wird.
Ist Schutzerdung dasselbe wie Potentialausgleich des Messmediums?
Nein. Der Schutzleiter dient primär der elektrischen Sicherheit. Der messtechnische Potentialausgleich stellt ein definiertes Bezugspotential zwischen Flüssigkeit und Sensor her.
Braucht eine Metallleitung immer keinen Erdungsring?
Nein. Auch bei Metallrohren müssen Dichtungen, Beschichtungen und der tatsächliche elektrische Kontakt betrachtet werden. Ein äußerlich metallischer Aufbau garantiert noch keinen geeigneten Potentialpfad zum Medium.
Was gilt für kleine FMS100-Ausführungen?
Siemens nennt für DN 2 bis DN 10 mit bestimmten Hastelloy- oder Edelstahladaptern einen Potentialausgleich über die Adapter. Die konkrete Geräteausführung muss deshalb geprüft werden.
Kann schlechte Erdung einen schwankenden Durchflusswert verursachen?
Ja. Ein undefiniertes Bezugspotential kann Störspannungen an den Messelektroden verursachen und sich beispielsweise als unruhiger Nullpunkt oder instabiler Durchflusswert äußern.
Kann ich das Problem durch stärkere Dämpfung lösen?
Eine stärkere Messwertdämpfung kann Schwankungen optisch reduzieren, beseitigt aber keinen fehlerhaften Potentialausgleich. Die elektrische Installation sollte zuerst korrekt ausgeführt werden.
Ist eine ausreichende Leitfähigkeit dasselbe wie korrekter Potentialausgleich?
Nein. Die Flüssigkeit muss einerseits ausreichend leitfähig sein und andererseits ein definiertes elektrisches Bezugspotential zum Sensor besitzen. Beide Bedingungen sind getrennt zu prüfen.
Welche Mindestleitfähigkeit benötigt der SITRANS FMS100?
Siemens gibt für den FMS100 eine Mindestleitfähigkeit des Mediums von mehr als 5 µS/cm an.
Mit welchem Messumformer wird der FMS100 betrieben?
Der SITRANS FMS100 kann mit dem SITRANS FMT020 kombiniert werden. Zusammen bilden beide das magnetisch-induktive Durchflussmesssystem SITRANS FM120.