Strömungswächter schaltet unzuverlässig: Einbaulage, Mindestdurchfluss und Hysterese prüfen

→ Produktkategorie: Durchflussschalter und Strömungswächter

 

Ein Strömungswächter soll sicher erkennen, ob in einem Kühl-, Schmier- oder Prozesskreislauf ausreichend Medium fließt. In der Praxis kommt es jedoch häufig zu sporadischen Abschaltungen, flatternden Schaltsignalen oder einem fehlenden Alarm, obwohl der Durchfluss tatsächlich zu niedrig ist.

Die Ursache liegt nicht zwangsläufig im Strömungswächter. Einbaulage, Strömungsrichtung, Rohrdurchmesser, Luftblasen, Verschmutzung, Viskosität und Temperatur verändern das Verhalten der gesamten Messstelle. Auch ein zu knapp eingestellter Schaltpunkt oder eine ungeeignete Hysterese kann dazu führen, dass der Ausgang bei jeder kleinen Prozessschwankung umschaltet.

Für eine zuverlässige Überwachung müssen Sensortechnologie, Einbausituation und Abschaltlogik gemeinsam betrachtet werden. Der erforderliche Mindestdurchfluss wird dabei nicht vom Sensor bestimmt, sondern aus dem Kühlbedarf, dem Pumpenschutz oder der Prozessanforderung abgeleitet.

Geeignete Geräte finden Sie in der ICS-Kategorie Durchflussschalter und Strömungswächter. Weitere Messsysteme sind unter Durchflussmesstechnik zusammengefasst.

Was überwacht ein Strömungswächter?

Ein Strömungswächter überwacht, ob eine Flüssigkeit oder ein Gas einen festgelegten Grenzwert über- oder unterschreitet. Im Gegensatz zu einem präzisen Durchflussmesser steht nicht zwingend ein genauer Messwert, sondern das sichere Schaltsignal im Vordergrund.

Typische Anwendungen sind:

• Überwachung von Kühlwasserkreisläufen,
• Trockenlaufschutz von Pumpen,
• Kontrolle von Schmierölkreisläufen,
• Überwachung von Kühlschmierstoffen,
• Freigabe von Maschinen und Heizungen,
• Kontrolle von Lüftungs- und Absauganlagen,
• Überwachung von Filtern und Wärmetauschern,
• Erkennung unterbrochener Prozessströme.

Ein sicherer Schaltpunkt setzt voraus, dass die Messstelle einen repräsentativen und ausreichend stabilen Strömungszustand besitzt. Schwankt die Strömung am Sensor stärker als im übrigen Rohr, kann auch ein technisch einwandfreier Strömungswächter unzuverlässig schalten.

Mechanische und elektronische Strömungswächter unterscheiden

Messprinzip	Funktionsweise	Typische Stärken	Typische Einflussgrößen
Paddel- oder Flügelschalter	Die Strömung bewegt ein Paddel gegen eine Feder und betätigt einen Mikroschalter	Einfach, robust und ohne elektronische Auswertung	Einbaulage, Rohrdurchmesser, Paddellänge, Viskosität und Verschmutzung
Kalorimetrischer Strömungswächter	Bewertet die Wärmeabfuhr an einer beheizten Sensorspitze	Keine beweglichen Teile und für geringe Strömungsgeschwindigkeiten geeignet	Medium, Temperatur, Ablagerungen, Luftblasen und Eintauchtiefe
Elektronischer Durchflussschalter mit Anzeige	Erfasst einen relativen oder absoluten Durchflusswert und vergleicht ihn mit programmierten Grenzwerten	Parametrierbare Schaltpunkte, Hysterese, Diagnose und teilweise Analogausgang	Messprinzip, Einbau, Rohrgeometrie, Parametrierung und Teach-Zustand
Differenzdruckbasierte Überwachung	Bewertet den Druckverlust über einer Drossel, einem Filter oder einem definierten Strömungselement	Auch für schwer zugängliche Rohrleitungen geeignet	Verschmutzung, Dichte, Viskosität und veränderliche Anlagenwiderstände

Die verschiedenen Prinzipien dürfen nicht ohne Anpassung gegeneinander ausgetauscht werden. Ein mechanischer Paddelschalter reagiert auf die Kraft der Strömung, während ein kalorimetrischer Sensor die Wärmeübertragung zum Medium bewertet.

Deshalb können zwei Geräte bei gleichem Volumenstrom unterschiedliche Schaltpunkte besitzen, insbesondere wenn sich Medium, Temperatur, Viskosität oder Rohrdurchmesser ändern.

Typische Fehlerbilder richtig zuordnen

Fehlerbild	Wahrscheinliche Ursachen
Schaltsignal flattert während des Betriebs	Schaltpunkt zu nah am normalen Durchfluss, zu geringe Hysterese, Luftblasen oder pulsierende Pumpe
Wächter schaltet nur bei kaltem Medium zuverlässig	Temperatur- oder Viskositätseinfluss, thermischer Sensor nicht unter Betriebsbedingungen eingestellt
Alarm tritt nach Filterwechsel auf	Verändertes Strömungsprofil, Luft im System oder falsche Ventilstellung
Alarm tritt nur bei hoher Pumpendrehzahl auf	Turbulenzen, Kavitation, vibrierendes Paddel oder elektrische Störung
Kein Alarm bei unterbrochener Strömung	Schaltpunkt zu niedrig, Paddel blockiert, Ausgangslogik falsch oder Sensor befindet sich in einer Nebenströmung
Anzeige ist stabil, Steuerung meldet trotzdem Fehler	Falsche PNP- oder NPN-Beschaltung, Kontaktprellen, Eingangsfilter oder Leitungsstörung
Schaltpunkt verändert sich allmählich	Ablagerungen, Filterverschmutzung, veränderte Mediumseigenschaften oder mechanischer Verschleiß

Vor einer Neueinstellung muss geklärt werden, ob sich der reale Durchfluss verändert oder lediglich das Sensorsignal instabil geworden ist. Eine unabhängige Durchflussmessung ist dafür häufig erforderlich.

Einbaulage und Strömungsrichtung prüfen

Die zulässige Einbaulage ist abhängig von Bauart und Hersteller. Besonders bei mechanischen Paddelschaltern beeinflusst die Schwerkraft die Rückstellkraft und damit den Schaltpunkt.

Grundsätzlich ist zu prüfen:

• Ist die auf dem Gehäuse angegebene Strömungsrichtung korrekt?
• Entspricht die Einbaulage der Bedienungsanleitung?
• Ragt das Sensorelement ausreichend in die Strömung?
• Berührt das Paddel weder Rohrwand noch Rohrboden?
• Ist das Sensorelement gegen Verdrehung gesichert?
• Bleibt die Leitung während des Betriebs vollständig gefüllt?
• Kann sich am Sensor Luft oder Gas sammeln?

Ein Paddel muss sich frei in Strömungsrichtung bewegen können. Ein zu langes oder schräg eingebautes Paddel kann die Rohrwand berühren und dadurch verzögert, unvollständig oder überhaupt nicht zurückstellen.

Bei kalorimetrischen Einstecksensoren muss die aktive Sensorspitze vollständig vom Medium umströmt werden. Eine Position direkt an der Rohrwand kann wegen der dort geringeren Geschwindigkeit einen zu niedrigen Strömungswert erzeugen.

Der Sensor sollte mechanisch nicht als Halterung für Rohrleitungen oder Kabel verwendet werden. Zugkräfte, Schwingungen und eine verdrehte Klemmverschraubung können die Eintauchtiefe oder Ausrichtung verändern.

Mindestdurchfluss richtig festlegen

Der erforderliche Mindestdurchfluss ergibt sich aus der zu schützenden Anlage. Entscheidend ist beispielsweise, welcher Durchfluss benötigt wird, um einen Motor, einen Laser, ein Werkzeug oder einen Wärmetauscher ausreichend zu kühlen.

Der kleinste Messwert des Sensors ist nicht automatisch der geeignete Schaltpunkt. Zwischen folgenden Größen muss unterschieden werden:

• kleinster vom Sensor erfassbarer Durchfluss,
• normaler Betriebsdurchfluss,
• minimal zulässiger Prozessdurchfluss,
• Schaltpunkt des Strömungswächters,
• Rückschaltpunkt aufgrund der Hysterese.

Bei Sensoren mit einer Angabe in Strömungsgeschwindigkeit muss der Rohrinnendurchmesser berücksichtigt werden. Für eine gleichmäßige Strömung gilt vereinfacht:

Q = v × A

Für ein rundes Rohr:

Q = v × π × D_i² / 4

Dabei bedeuten:

• Q: Volumenstrom,
• v: mittlere Strömungsgeschwindigkeit,
• D_i: tatsächlicher Rohrinnendurchmesser.

Bei einem Innendurchmesser von 25 mm und einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s ergibt sich näherungsweise ein Volumenstrom von 0,88 m³/h.

Der tatsächliche Schaltpunkt sollte einen ausreichenden Abstand zu normalen Schwankungen besitzen. Gleichzeitig muss er oberhalb des Durchflusses liegen, bei dem bereits eine unzulässige Erwärmung oder ein Trockenlauf auftreten kann.

Schaltpunkt und Hysterese einstellen

Die Hysterese ist der Abstand zwischen Ein- und Rückschaltpunkt. Sie verhindert, dass der Ausgang bei kleinen Schwankungen unmittelbar mehrfach umschaltet.

Beispiel für eine Mindestdurchflussüberwachung:

• Freigabe bei steigendem Durchfluss: 12 l/min,
• Abschaltung bei fallendem Durchfluss: 10 l/min,
• Hysterese: 2 l/min.

Die genaue Zuordnung von Ein- und Ausschaltpunkt hängt von der gewählten Ausgangslogik ab.

Eine zu kleine Hysterese verursacht:

• flatternde Relais,
• häufige Maschinenstopps,
• erhöhten Kontaktverschleiß,
• instabile SPS-Signale.

Eine zu große Hysterese kann dagegen dazu führen, dass die Anlage nach einer Abschaltung erst bei einem unnötig hohen Durchfluss wieder freigegeben wird.

Bei elektronischen Strömungswächtern sollte neben der Hysterese auch eine kurze Ein- oder Ausschaltverzögerung geprüft werden. Sie kann einzelne Pumpenpulse oder Luftblasen überbrücken. Eine Verzögerung darf jedoch eine tatsächlich gefährliche Durchflussunterbrechung nicht unzulässig lange verdecken.

Beruhigungsstrecken und Strömungsprofil berücksichtigen

Direkt hinter Bögen, Ventilen, Pumpen, Reduzierungen und T-Stücken ist die Strömung häufig asymmetrisch oder stark turbulent. Ein lokal messender Strömungswächter kann dort einen anderen Zustand erfassen als im übrigen Rohrquerschnitt.

Kritische Einbauorte sind insbesondere:

• unmittelbar hinter einem 90-Grad-Bogen,
• direkt hinter einer Pumpe,
• im Auslauf eines Regelventils,
• direkt hinter einer starken Reduzierung,
• in einer Verzweigung oder Zusammenführung,
• an einer Stelle mit pulsierender Kolbenpumpe.

Wo möglich, sollte der Sensor in einem geraden und vollständig gefüllten Rohrabschnitt montiert werden. Die erforderlichen Ein- und Auslaufstrecken sind dem Datenblatt des konkreten Geräts zu entnehmen.

Ist keine ausreichende Beruhigungsstrecke verfügbar, muss die Funktion unter allen relevanten Betriebszuständen praktisch geprüft werden. Eine bloße Einstellung bei konstantem Werkstattdurchfluss reicht dann nicht aus.

Luftblasen und unvollständig gefüllte Leitungen vermeiden

Luftblasen gehören zu den häufigsten Ursachen sporadischer Fehlschaltungen in Flüssigkeitskreisläufen.

Bei einem kalorimetrischen Sensor verändert eine vorbeiziehende Gasblase die Wärmeabfuhr deutlich. Der Sensor kann kurzzeitig einen wesentlich niedrigeren oder höheren Strömungszustand erkennen.

Bei mechanischen Paddelschaltern können große Luftblasen, Druckstöße oder wechselnde Flüssigkeitsstände das Paddel in Schwingung versetzen.

Geeignete Maßnahmen sind:

• Messstelle nicht am höchsten Punkt der Leitung anordnen,
• Anlage nach Wartungsarbeiten vollständig entlüften,
• Saugseite der Pumpe auf Undichtheiten prüfen,
• Kavitation vermeiden,
• Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter korrekt einbinden,
• Sensor in einem dauerhaft gefüllten Rohrabschnitt montieren.

Eine elektronische Zeitverzögerung darf nicht als Ersatz für die Beseitigung dauerhaft eintretender Luft verwendet werden.

Verschmutzung und Ablagerungen erkennen

Ablagerungen verändern sowohl mechanische als auch thermische Strömungswächter.

Bei einem Paddelschalter können Partikel oder faserige Verunreinigungen:

• das Paddel blockieren,
• die Rückstellung verzögern,
• die wirksame Fläche vergrößern,
• den Schaltpunkt dauerhaft verschieben.

Bei einem kalorimetrischen Sensor wirkt eine Beschichtung als thermische Isolierung. Dadurch verändert sich die Wärmeübertragung zwischen Sensor und Medium. Ölfilme, Kalk, Kühlschmierstoffrückstände oder biologische Beläge können die Empfindlichkeit deutlich beeinflussen.

Eine Reinigung darf nur mit freigegebenen Mitteln und Verfahren erfolgen. Aggressive Bürsten, Schleifmittel oder ungeeignete Lösemittel können Sensorfläche, Dichtungen und Beschichtung beschädigen.

Nach Reinigung, Filterwechsel oder Sensortausch muss der Schaltpunkt unter realen Betriebsbedingungen erneut geprüft werden.

Viskosität und Temperatur berücksichtigen

Die Viskosität eines Mediums beeinflusst den Druckverlust, das Strömungsprofil und die auf ein mechanisches Paddel wirkende Kraft. Bei Öl kann sich die Viskosität zwischen kaltem Anlagenstart und warmem Dauerbetrieb erheblich verändern.

Dadurch kann ein Strömungswächter:

• bei kaltem Öl zu früh schalten,
• bei warmem Öl einen anderen Rückschaltpunkt besitzen,
• während der Aufwärmphase mehrfach umschalten.

Bei kalorimetrischen Sensoren beeinflussen Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, Dichte und Temperatur des Mediums die gemessene Wärmeabfuhr.

Ein für Wasser eingestellter Schaltpunkt darf deshalb nicht ungeprüft auf Wasser-Glykol-Gemische, Öl oder Kühlschmierstoffe übertragen werden.

Die Einstellung sollte möglichst mit dem tatsächlichen Medium bei repräsentativer Betriebstemperatur erfolgen. Ändert sich die Zusammensetzung eines Wasser-Glykol-Gemisches, kann eine erneute Funktionsprüfung erforderlich sein.

Schaltausgang und Steuerung richtig konfigurieren

Neben der Prozessseite muss auch die elektrische Auswertung geprüft werden.

Typische Ausgangsarten sind:

• potentialfreier Wechselkontakt,
• PNP-Schaltausgang,
• NPN-Schaltausgang,
• Push-Pull-Ausgang,
• Analogausgang mit zusätzlichem Schaltsignal,
• IO-Link.

Zu kontrollieren sind:

• Versorgungsspannung und Polarität,
• Pinbelegung,
• PNP- oder NPN-Kompatibilität des SPS-Eingangs,
• Schließer- oder Öffnerfunktion,
• maximale Kontaktbelastung,
• Eingangsfilter und Softwareverzögerung,
• Leitungsbruch- und Spannungsausfallverhalten.

Für Schutzfunktionen ist häufig eine fehlersichere Logik sinnvoll, bei der fehlender Durchfluss, Kabelbruch oder Versorgungsausfall zur Abschaltung führen. Die konkrete Ausführung muss jedoch zur Risikobeurteilung und Steuerungsarchitektur der Maschine passen.

Ein kleiner Sensorkontakt sollte keine große Schütz- oder Magnetventilspule direkt schalten, sofern die zulässige Schaltleistung nicht eindeutig ausreicht. Gegebenenfalls sind Koppelrelais und geeignete Schutzbeschaltungen erforderlich.

Strömungswächter als Trockenlaufschutz einsetzen

Ein Strömungswächter kann eine Pumpe abschalten, wenn nach dem Start kein ausreichender Durchfluss aufgebaut wird oder der Durchfluss während des Betriebs abfällt.

Für einen wirksamen Trockenlaufschutz müssen mindestens berücksichtigt werden:

• erforderliche Anlaufzeit der Pumpe,
• Füllzeit der Rohrleitung,
• minimal zulässiger Pumpendurchfluss,
• Position des Sensors im Kreislauf,
• Rückfluss bei abgeschalteter Pumpe,
• Verhalten bei geschlossenem Ventil,
• maximal zulässige Abschaltverzögerung.

Direkt nach dem Pumpenstart kann eine zeitlich begrenzte Startüberbrückung erforderlich sein. Sie darf nur so lang sein, wie es für den sicheren Aufbau der Strömung notwendig ist.

Ein Strömungswächter ersetzt nicht automatisch eine vollständige Pumpenschutzfunktion. Je nach Anwendung sind zusätzlich Druck-, Füllstands-, Temperatur- oder Motorstromüberwachungen erforderlich.

Funktionsprüfung richtig durchführen

Eine Funktionsprüfung darf nicht nur durch Betätigen des Relais oder Simulieren des SPS-Eingangs erfolgen. Damit wird die reale Sensorreaktion nicht geprüft.

Geeigneter Prüfablauf:

1. Anlage in einen sicheren Prüfzustand bringen.
2. Normalen Betriebsdurchfluss und Mediumstemperatur dokumentieren.
3. Durchfluss mit einem geeigneten Ventil kontrolliert reduzieren.
4. Tatsächlichen Durchfluss mit einem Referenzmessgerät erfassen.
5. Abschaltpunkt des Strömungswächters dokumentieren.
6. Durchfluss anschließend langsam erhöhen.
7. Rückschaltpunkt und Hysterese erfassen.
8. Alarm, Maschinenabschaltung und Meldetext prüfen.
9. Prüfung bei relevanten Betriebszuständen wiederholen.

Bei elektronischen Geräten sind zusätzlich Anzeige, Analogausgang, Schaltausgänge, Diagnosemeldungen und gespeicherte Parameter zu prüfen.

Der Strömungswächter sollte nicht durch Drehen des Einstellers auf einen scheinbar passenden Zustand geprüft werden. Dadurch wird der ursprüngliche Schaltpunkt verändert und die tatsächliche Prozessfunktion bleibt unbewertet.

Systematischer Diagnoseablauf

1. Fehlerzeitpunkt erfassen: Auftreten bei Start, Erwärmung, Lastwechsel oder Dauerbetrieb dokumentieren.
2. Realen Durchfluss messen: Unabhängigen Durchflussmesser oder definiertes Ausliterverfahren verwenden.
3. Medium prüfen: Temperatur, Viskosität, Konzentration und mögliche Luftanteile erfassen.
4. Einbau kontrollieren: Strömungsrichtung, Einbaulage, Eintauchtiefe und Rohrfüllung prüfen.
5. Messstelle bewerten: Abstand zu Bögen, Ventilen, Pumpen und Abzweigungen kontrollieren.
6. Sensor untersuchen: Paddel, Sensorspitze und Filter auf Ablagerungen oder Beschädigung prüfen.
7. Schaltpunkt aufnehmen: Abschalt- und Rückschaltwert bei langsam veränderter Strömung bestimmen.
8. Hysterese prüfen: Abstand zwischen beiden Schaltpunkten mit der Prozessschwankung vergleichen.
9. Elektrik kontrollieren: Ausgangstyp, Versorgung, Kontaktfunktion und SPS-Eingang verifizieren.
10. Pumpenzustand prüfen: Kavitation, pulsierenden Betrieb und schwankende Drehzahl ausschließen.
11. Parameter anpassen: Änderungen einzeln durchführen und anschließend erneut messen.
12. Abschlussprüfung durchführen: Gesamte Abschalt- und Wiederanlaufkette kontrollieren.

Praxisbeispiel: Sporadischer Kühlwasseralarm

Eine Werkzeugmaschine wird über einen geschlossenen Wasserkreislauf gekühlt. Der normale Durchfluss beträgt ungefähr 16 l/min. Ein elektronischer Strömungswächter schaltet die Maschine sporadisch ab, obwohl die Pumpe weiterhin läuft.

Die Prüfung zeigt:

• Der Abschaltpunkt ist auf 14,5 l/min eingestellt.
• Der reale Durchfluss schwankt zwischen 14 und 17 l/min.
• Der Sensor befindet sich direkt hinter einem 90-Grad-Bogen.
• Nach Wartungsarbeiten befindet sich noch Luft im Kreislauf.
• Die eingestellte Hysterese beträgt nur 0,3 l/min.

Der Sensor wird in einen geraden, dauerhaft gefüllten Rohrabschnitt versetzt. Der Kreislauf wird vollständig entlüftet und die Pumpenleistung kontrolliert.

Aus der thermischen Auslegung ergibt sich ein minimal zulässiger Kühlwasserdurchfluss von 11 l/min. Unter Berücksichtigung der normalen Prozessschwankung werden folgende Werte festgelegt:

• Abschaltung bei fallendem Durchfluss: 12 l/min,
• Wiederfreigabe bei steigendem Durchfluss: 14 l/min.

Die Funktionsprüfung bestätigt beide Schaltpunkte reproduzierbar. Die sporadischen Abschaltungen treten anschließend nicht mehr auf, während ein tatsächlicher Durchflussverlust weiterhin sicher erkannt wird.

Typische Fehler bei Strömungswächtern

Fehler	Mögliche Folge	Geeignete Maßnahme
Schaltpunkt unmittelbar am normalen Betriebswert	Häufige Fehlschaltungen bei kleinen Schwankungen	Ausreichenden Abstand und geeignete Hysterese festlegen
Sensor direkt hinter Rohrbogen montiert	Turbulentes und asymmetrisches Strömungssignal	Geraden, repräsentativen Rohrabschnitt wählen
Paddel berührt die Rohrwand	Blockierte oder verzögerte Schaltbewegung	Paddellänge und Ausrichtung korrigieren
Falsche Strömungsrichtung	Unrichtiger oder fehlender Schaltvorgang	Richtungspfeil und Einbauanweisung beachten
Kalorimetrische Sensorspitze nicht vollständig umströmt	Zu niedrige oder instabile Anzeige	Eintauchtiefe und Rohrfüllung prüfen
Luftblasen im Kühlkreislauf	Kurzzeitige Fehlsignale	Anlage entlüften und Ursache des Lufteintrags beseitigen
Sensor mit Ablagerungen	Verschobener Schaltpunkt und verzögerte Reaktion	Sensor nach Herstelleranweisung reinigen und neu prüfen
Einstellung mit Wasser für späteren Ölbetrieb	Abweichender Schaltpunkt durch andere Mediumseigenschaften	Mit tatsächlichem Medium und Betriebstemperatur einstellen
PNP-Ausgang an ungeeigneten SPS-Eingang angeschlossen	Dauerhaftes oder fehlendes Schaltsignal	Ausgang und Eingang elektrisch aufeinander abstimmen
Zu lange Einschaltverzögerung	Echter Durchflussausfall wird zu spät erkannt	Verzögerung anhand der zulässigen Reaktionszeit begrenzen
Nur elektrischer Ausgang simuliert	Sensor und realer Strömungsweg werden nicht geprüft	Funktionsprüfung durch kontrollierte Durchflussänderung durchführen

Was gehört in die Dokumentation?

Eine nachvollziehbare Prüf- und Einstelldokumentation sollte mindestens enthalten:

• Anlage und Messstellenbezeichnung,
• Hersteller, Typ und Seriennummer des Strömungswächters,
• Messprinzip und Ausgangsart,
• Medium und Zusammensetzung,
• Mediumstemperatur und Betriebsdruck,
• Rohrwerkstoff und Rohrinnendurchmesser,
• Einbaulage und Strömungsrichtung,
• Abstand zu Bögen, Ventilen und Pumpen,
• normaler Betriebsdurchfluss,
• minimal zulässiger Prozessdurchfluss,
• gemessener Abschaltpunkt,
• gemessener Rückschaltpunkt,
• Hysterese und Zeitverzögerung,
• verwendetes Referenzmessgerät,
• Zustand von Paddel, Sensorspitze und Filter,
• Ergebnis der Alarm- und Abschaltprüfung,
• durchgeführte Änderungen und Abschlussprüfung.

Fotos der Einbaulage und eine Skizze der Rohrstrecke erleichtern spätere Wiederholungsprüfungen erheblich.

Welche Produkte und Lösungen eignen sich?

WIKA FSD-4 elektronischer Durchflussschalter

Der WIKA FSD-4 überwacht flüssige Medien nach dem kalorimetrischen Prinzip und besitzt keine mechanisch bewegten Sensorteile.

Je nach Konfiguration stehen bis zu zwei Schaltpunkte und ein Analogausgang zur Verfügung. Die Parametrierung erfolgt über die Tasten am Gerät oder optional über IO-Link.

Mit der Teach-Funktion kann der Sensor auf die tatsächlichen Bedingungen der Messstelle abgestimmt werden. Das ist insbesondere hilfreich, wenn Rohrdurchmesser, Medium und Strömungsprofil von den Referenzbedingungen abweichen.

KSW elektronische Kompakt-Strömungsüberwachung

Die KSW ist eine kompakte elektronische Strömungsüberwachung für flüssige Medien.

Der einstellbare Strömungsgeschwindigkeitsbereich reicht von 0,05 bis 3 m/s. Das Gerät besitzt einen SPDT-Schaltausgang und ist für Betriebsdrücke bis 20 bar vorgesehen.

Die KSW eignet sich unter anderem für kompakte Kühl- und Maschinenkreisläufe, sofern Medium, Temperatur, Eintauchtiefe und Einbausituation zu den technischen Daten passen.

SWW elektronische Strömungsüberwachung mit Auswertegerät

Das SWW-System besteht aus einem Strömungssensor und einem separaten Auswertegerät.

Je nach Sensor- und Auswerteeinheit stehen Bereiche von niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten bis 20 m/s zur Verfügung. Die Empfindlichkeit lässt sich über Grob- und Feineinstellung anpassen.

Die Fühlerspitze muss vollständig vom Medium umströmt werden. Dadurch eignet sich das System besonders für Anwendungen, bei denen Sensor und Auswertung räumlich getrennt installiert werden sollen.

S6065 mechanischer Paddel-Strömungswächter

Der S6065 arbeitet mit einem mechanischen Paddel und einem SPDT-Mikroschalter.

Abhängig von Rohrdurchmesser und Paddelausführung deckt die Baureihe Durchflussbereiche von ungefähr 0,6 bis 165 m³/h ab. Sie eignet sich für Wasser, Öl, Kühlanlagen und Schmierstoffsysteme.

Bei der Auslegung müssen Rohrnennweite, Paddellänge, Einbaulage und freie Beweglichkeit des Paddels berücksichtigt werden.

SWL elektronische Luftstromüberwachung

Die SWL ist für die Überwachung von Luftströmungen in Lüftungs- und Klimaanlagen vorgesehen.

In Verbindung mit der zugehörigen Auswerteeinheit können Luftgeschwindigkeiten von etwa 0,1 bis 20 m/s überwacht werden. Sensor und Auswertung sind getrennt aufgebaut.

ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von Messprinzip, Schaltbereich, Einbaulage, Prozessanschluss und Ausgangssignal sowie bei der Auslegung von Kühl-, Pumpen- und Maschinenüberwachungen.

Fazit

Ein unzuverlässig schaltender Strömungswächter ist nicht automatisch defekt. Häufig entsteht das Problem durch eine ungeeignete Messstelle, einen schwankenden Prozess oder eine unpassende Parametrierung.

Mechanische Paddelschalter reagieren auf Strömungskraft und Einbaulage. Elektronische kalorimetrische Sensoren werden zusätzlich von Medium, Temperatur, Ablagerungen und Luftblasen beeinflusst.

Der Schaltpunkt muss aus dem minimal zulässigen Prozessdurchfluss abgeleitet werden. Die untere Messgrenze des Sensors ist dafür kein ausreichendes Auswahlkriterium.

Eine geeignete Hysterese verhindert flatternde Schaltsignale. Verzögerungszeiten können kurze Störungen überbrücken, dürfen einen tatsächlichen Durchflussausfall jedoch nicht gefährlich lange verdecken.

Der Sensor sollte in einem geraden, dauerhaft gefüllten und repräsentativen Rohrabschnitt montiert werden. Luftansammlungen, starke Turbulenzen und unmittelbare Nähe zu Pumpen oder Regelventilen sind zu vermeiden.

Die zuverlässigste Funktionsprüfung erfolgt durch eine kontrollierte Veränderung des realen Durchflusses. Dabei werden Abschaltpunkt, Rückschaltpunkt, Hysterese und die vollständige Reaktion der Maschinensteuerung dokumentiert.

Häufige Fragen zu unzuverlässigen Strömungswächtern

Warum schaltet der Strömungswächter ständig ein und aus?

Der Schaltpunkt liegt häufig zu nah am normalen Betriebsdurchfluss oder die Hysterese ist zu klein. Auch Luftblasen, Pumpenpulsationen und Turbulenzen können das Signal schwanken lassen.

Wie wird der richtige Mindestdurchfluss festgelegt?

Er wird aus der Prozessanforderung abgeleitet, beispielsweise aus dem erforderlichen Kühlstrom oder dem minimal zulässigen Pumpendurchfluss. Anschließend wird der Schaltpunkt mit geeigneter Reserve festgelegt.

Ist der kleinste Messwert des Sensors der geeignete Schaltpunkt?

Nein. Die technische Erfassungsgrenze des Sensors sagt nicht aus, welcher Durchfluss für die Anlage noch sicher ist.

Warum beeinflusst die Einbaulage einen Paddelschalter?

Schwerkraft, Federkraft und freie Beweglichkeit des Paddels verändern den Schaltpunkt. Es dürfen deshalb nur die vom Hersteller freigegebenen Einbaulagen verwendet werden.

Warum reagiert ein thermischer Strömungswächter auf Luftblasen?

Gas und Flüssigkeit führen Wärme unterschiedlich ab. Eine Luftblase kann deshalb kurzfristig ein stark verändertes Sensorsignal verursachen.

Kann der gleiche Schaltpunkt für Wasser und Öl verwendet werden?

Nicht ohne Prüfung. Viskosität, Dichte und thermische Eigenschaften unterscheiden sich und können das Schaltverhalten deutlich verändern.

Wie wird die Hysterese geprüft?

Der Durchfluss wird langsam reduziert, bis der Ausgang abschaltet. Anschließend wird er erhöht, bis der Ausgang wieder einschaltet. Die Differenz ist die wirksame Hysterese.

Kann eine Zeitverzögerung Fehlschaltungen verhindern?

Sie kann kurze Pulse oder einzelne Luftblasen überbrücken. Eine zu lange Verzögerung kann jedoch einen echten Durchflussausfall zu spät erkennen.

Reicht die Simulation des SPS-Eingangs als Funktionsprüfung aus?

Nein. Dabei werden Sensor, Einbausituation und realer Strömungsweg nicht geprüft. Der Durchfluss muss kontrolliert verändert und die vollständige Signalkette getestet werden.

Wann muss der Strömungswächter ersetzt werden?

Wenn Paddel oder Sensorelement beschädigt sind, der Schaltpunkt nicht mehr reproduzierbar ist oder das Gerät auch nach Reinigung und korrekter Einstellung außerhalb der Herstellervorgaben arbeitet.