Wie wählt man den richtigen Durchflussmesser aus?

Um zu bestimmen, welcher Durchflussmesser für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, ist es entscheidend, den Zustand der zu messenden Flüssigkeit zu verstehen: Flüssigkeit oder Gas? Gase sind komprimierbar und können nicht mit Flüssigkeitsdurchflussmessern gemessen werden. Dies sind wichtige Informationen, die von Anfang an erfasst werden müssen. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Auswahl eines Durchflussmessers für Flüssigkeitsmessungen.

Sobald der Flüssigkeitstyp bestimmt ist, ist die Beurteilung seiner Reinheit von entscheidender Bedeutung. Schmutzige Flüssigkeiten enthalten feste Partikel und werden oft als Schlämme bezeichnet, während saubere Flüssigkeiten keine Partikel enthalten. Beispielsweise sind Durchflussmesser mit beweglichen Teilen, die mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen, wie Volumendurchflussmesser oder Turbinendurchflussmesser, nicht für verschmutzte Flüssigkeiten geeignet, da sie durch das Vorhandensein fester Partikel anfälliger für mechanischen Verschleiß, Verstopfung oder Korrosion sind. Daher sind Durchflussmesser mit beweglichen Teilen, die mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen, grundsätzlich nur für saubere Flüssigkeiten geeignet. Andererseits sind für Flüssigkeiten, die Verunreinigungen enthalten, berührungslose Durchflussmesser (wie elektromagnetische (Geschwindigkeitsmesser), Ultraschall (Geschwindigkeitsmesser) oder Coriolis (Massendurchflussmesser)) besser geeignet. Obwohl diese Durchflussmesser auch einige Einschränkungen aufweisen, sind sie besser für den Umgang mit Partikeln geeignet.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Kompatibilität der Materialien, die in den Kontaktkomponenten der Flüssigkeit mit dem Durchflussmesser verwendet werden (z. B. Ventilkörper, Dichtungen und Zahnräder/Rotoren/Blätter). Säuren und Laugen korrodieren Metalle und sind daher eher mit Thermoplasten verträglich; Während einige organische Verbindungen möglicherweise nicht für Thermoplaste geeignet sind, aber möglicherweise mit Metallen kompatibel sind.

Einer der wichtigsten Parameter, die bei der Auswahl eines Durchflussmessers berücksichtigt werden müssen, ist die Viskosität oder Konsistenz der Flüssigkeit. Sobald die zu messende Flüssigkeit bestimmt ist, können ihre strömungsbezogenen Eigenschaften, beispielsweise die Viskosität, untersucht werden. Die Viskosität ist definiert als ein Maß für den Widerstand gegen den Flüssigkeitsfluss oder die innere Reibung der Flüssigkeit, dh die Menge, die durch aneinander reibende Moleküle während des Flusses erzeugt wird. Dieser Parameter ist bei der Durchflussmessung wichtig, da er den Grad der Durchmischung der Flüssigkeit und damit die Wiederholbarkeit der Messwerte bestimmt.

Beispielsweise ist für Flüssigkeiten mit hoher -Viskosität (hoher -Konsistenz) ein Volumendurchflussmesser (z. B. ein Ellipsenrad-Durchflussmesser) besser geeignet als ein Turbinen-Durchflussmesser. Dies liegt daran, dass die meisten hochviskosen Flüssigkeiten laminar sind und sich durch eine gleichmäßige und konstante Bewegung auszeichnen. Wie in der Abbildung unten dargestellt, ist die Geschwindigkeitsverteilung der laminaren Strömung parabolisch. Was bedeutet das? Dies bedeutet, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr nicht gleichmäßig ist. Aufgrund der Reibung zwischen der Flüssigkeit und der Rohrwand ist die Flüssigkeitsgeschwindigkeit in der Nähe der Rohrwand langsamer und in der Rohrmitte schneller.

Turbulente Strömungen zeichnen sich durch Unordnung aus und treten typischerweise in niedrigviskosen oder verdünnten Flüssigkeiten auf. Seine Geschwindigkeitsverteilung ist „voll entwickelt“, was bedeutet, dass die Flüssigkeitsgeschwindigkeit an allen Punkten im Rohr gleich ist. Ein Turbinendurchflussmesser ist eine Art Geschwindigkeitsmesser, der die Flüssigkeitsgeschwindigkeit direkt misst, indem er die Winkelgeschwindigkeit eines Rotors misst, die direkt proportional zur Flüssigkeitsgeschwindigkeit ist. Volumendurchflussmesser eignen sich besser für Flüssigkeiten mit hoher{{4}viskoser-Durchflussrate-wie Honig, Sirup oder Schweröl. Für niedrigviskose oder verdünnte Flüssigkeiten wie Lösungsmittel oder Wasser sind Geschwindigkeitsdurchflussmesser eine gute Wahl.

Um festzustellen, ob eine Flüssigkeit laminar oder turbulent ist, ist es wichtig zu verstehen, wie die Reynolds-Zahl berechnet wird. Einen Reynolds-Zahlenrechner finden Sie hier. Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Zahl, die dabei hilft, die Strömungseigenschaften oder das Strömungsmuster einer Flüssigkeit zu bestimmen. Es ist eine Funktion der Flüssigkeitsdichte und -viskosität. Die Reynolds-Zahl für laminare Strömung liegt unter 2300 und die Reynolds-Zahl für turbulente Strömung ist größer als 2300.

Darüber hinaus ist zu beachten, dass die Viskosität eine Funktion der Temperatur ist. In Flüssigkeiten ist die Viskosität umgekehrt proportional zur Temperatur; das heißt, je höher die Temperatur, desto niedriger die Viskosität. Daher ist es wichtig, die Betriebstemperatur des Systems oder der Anwendung zu berücksichtigen, um den Zusammenhang zwischen Flüssigkeitsfluss und seiner Viskosität zu verstehen.

Dieser Parameter ist genauso wichtig wie die vorherigen und wird zur Bestimmung der geeigneten Durchflussmessergröße für die Anwendung verwendet. Die Durchflussrate bezieht sich auf das Volumen oder die Masse der Flüssigkeit, die pro Zeiteinheit fließt/bewegt. Sie können Masse in Volumen umwandeln, indem Sie die Dichte (das von einer Flüssigkeitseinheit eingenommene Volumen) oder das spezifische Gewicht (das Verhältnis der Dichte einer Substanz zur Dichte von Wasser oder das Gewicht eines Liters Flüssigkeit dividiert durch das Gewicht desselben Wasservolumens) verwenden.

Sobald Sie den Durchflussbereich verstanden haben, können Sie beurteilen, ob die Durchflussmesser in der ausgewählten Liste die erforderliche Durchflussrate bewältigen können. Dieser Schritt ist genauso wichtig wie der vorherige Schritt zur Auswahl des Durchflussmessers, da er bestimmt, ob der Durchflussmesser wie vorgesehen funktioniert. Wenn Sie beispielsweise einen zu kleinen Durchflussmesser auswählen (d. h., dass die Durchflussrate die maximale Kapazität übersteigt oder nahe daran liegt), kann dies zu Schäden oder Fehlfunktionen an internen Komponenten des Durchflussmessers und im schlimmsten Fall sogar zum Ausfall des gesamten Durchflussmessers führen. Wenn der Durchflussmesser hingegen zu groß ist (d. h. der Systemdurchfluss liegt unter oder nahe dem Mindestbereich des Durchflussmessers), führt dies zu einer schlechten Genauigkeit oder sogar dazu, dass der Durchfluss nicht abgelesen/gemessen werden kann.

Weitere wichtige Parameter bei der Auswahl eines Durchflussmessers sind Temperatur und Druck. Ähnlich wie die Durchflussrate, die die Kapazität des Durchflussmessers darstellt, messen Temperatur- und Druckparameter die Fähigkeit des Materials des Durchflussmessers, Hitze und Strömungskräften der Flüssigkeit standzuhalten.

Im Abschnitt „Viskosität“ dieses Artikels wird die Beziehung zwischen Temperatur und Flüssigkeitsviskosität erörtert. Da die Viskosität eine Funktion der Temperatur ist, muss bei der Auswahl eines Durchflussmessers die Temperatur genauso berücksichtigt werden wie die Viskosität. Darüber hinaus ist die Betriebstemperatur für die medienberührenden Komponenten des Durchflussmessers (insbesondere Dichtungen) von entscheidender Bedeutung, da Dichtungen Temperaturbeschränkungen unterliegen und einige Materialien extremen Temperaturen oder anhaltend hohen Temperaturen nicht standhalten können. Schließlich hilft die Temperatur bei der Bestimmung, ob das elektronische Instrument direkt am Durchflussmesser montiert werden kann oder eine Ferninstallation erfordert, da auch elektronische Komponenten Temperaturbeschränkungen unterliegen.

Der Druck bestimmt die Fähigkeit des Durchflussmessers, den Kräften bewegter Flüssigkeiten standzuhalten. Der anliegende Betriebsdruck darf den maximal zulässigen Betriebsdruck des ausgewählten Durchflussmessers nicht überschreiten, da sonst Gefahren entstehen können.

Der Nenndruck des Durchflussmessers beinhaltet einen Sicherheitsfaktor, um zu verhindern, dass kleine Druckspitzen zum Ausfall des Durchflussmessers führen. Überdruck kann zu einer Verformung des Durchflussmessers führen und mit der Zeit, wenn die Elastizität des Materials des Durchflussmessers ihre Grenzen erreicht, kann die Messgenauigkeit abnehmen.

Um Messfehler und mögliche Gefahren zu vermeiden, muss sichergestellt werden, dass die Systemtemperatur und der Druck den zulässigen Bereich des Durchflussmessers nicht überschreiten. Hohe Temperaturen beeinträchtigen die Druckfestigkeit des Durchflussmessers und führen zu einer erhöhten Duktilität und Dehnungsanfälligkeit des Metalls. Der maximale Nenndruck des Durchflussmessers ist auf die höchste Nenntemperatur abgestimmt.

Für einige Anwendungen sind möglicherweise hochpräzise -Durchflussmesser erforderlich, beispielsweise solche, die zur Messung oder für Handelstransaktionen verwendet werden (Abrechnung von Verbrauchern auf der Grundlage von Messwerten). Ungenaue Messwerte können zu finanziellen Verlusten oder Problemen mit der Produktqualität führen. Daher ist die Auswahl eines Durchflussmessers, der die Genauigkeitsanforderungen des Prozesses erfüllt, von entscheidender Bedeutung.

Die Genauigkeit der Durchflussmessung bezieht sich darauf, wie nahe der Messwert eines Geräts/Instruments an der tatsächlichen Durchflussrate liegt. Die Genauigkeit kann als Prozentsatz des Skalenendwerts oder als Prozentsatz des Messwerts ausgedrückt werden. Vollskalengenauigkeit oder Bereichsgenauigkeit bedeutet, dass der Fehler des Durchflussmessers über den gesamten Durchflussbereich konstant bleibt. Beispielsweise weist ein Durchflussmesser mit einem Durchflussbereich von 100 Litern/Minute und einer Vollskalengenauigkeit von 1 % einen Fehler von 1 Liter/Minute auf, unabhängig davon, ob der Messwert 10 Liter/Minute oder 100 Liter/Minute beträgt. Andererseits wird der Prozentsatz der Lesegenauigkeit basierend auf dem tatsächlichen Messwert berechnet. Ein Durchflussmesser mit einem Durchflussbereich von 10-100 Litern/Minute und einer Ablesegenauigkeit von 1 % weist bei 100 Litern/Minute einen Fehler von 1 Liter/Minute und bei 50 Litern/Minute einen Fehler von 0,5 Litern/Minute auf. Daher ist es klar, dass im Bereich niedriger Durchflussmengen ein Durchflussmesser, der auf der Grundlage der Ablesegenauigkeit berechnet wird, genauer ist als einer, der auf der Grundlage der Gesamtgenauigkeit berechnet wird.

Die Wiederholbarkeit misst die Fähigkeit eines Geräts, unter identischen Bedingungen das gleiche Ergebnis oder den gleichen Messwert zu liefern, und steht in keinem Zusammenhang mit der Genauigkeit des Durchflussmessers. Wie das Sprichwort sagt: „Man kann eine hohe Wiederholgenauigkeit ohne hohe Genauigkeit erreichen, aber keine hohe Genauigkeit ohne hohe Wiederholgenauigkeit.“ Wiederholbarkeit ist wie die Anordnung von Pfeilen auf einem Ziel; Sie können sich zwar alle in einer Gruppe ansammeln, aber es ist besser, wenn sie näher am Bullseye als an den Rändern liegen.

Darüber hinaus ist die Linearität ein weiterer wichtiger Faktor zur Beschreibung der Leistung von Durchflussmessern. Es misst die Fähigkeit des Durchflussmessers, die spezifizierte Genauigkeit über den gesamten spezifizierten Durchflussbereich aufrechtzuerhalten. Sie wird normalerweise als prozentualer Fehler über den Durchflussbereich des Durchflussmessers ausgedrückt. Wenn der tatsächliche Durchfluss gegen den angezeigten Durchfluss aufgetragen wird, sollte ein Durchflussmesser mit guter Linearität eine gerade Linie ergeben. Idealerweise sollte ein Durchflussmesser über den gesamten Durchflussbereich eine lineare Ausgabe liefern. In praktischen Anwendungen können jedoch Faktoren wie Reibung, Schlupf und Druckunterschiede aufgrund der Prinzipien der Fluiddynamik je nach Fluidgeschwindigkeit und Strömungseigenschaften die Messung des Fluiddurchflusses durch den Durchflussmesser verlangsamen oder sogar verhindern.

Zu diesem Zeitpunkt sollten Sie Ihre Auswahl an Durchflussmessern eingegrenzt oder einen geeigneten gefunden haben. Um nun eine optimale Leistung und die erforderliche Genauigkeit zu erreichen, ist es wichtig sicherzustellen, dass der Durchflussmesser richtig verstanden und installiert wird.

Die Rohrkonfiguration ist einer der Schlüsselfaktoren, die bei der Installation eines Durchflussmessers berücksichtigt werden müssen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da der Durchflussmesser immer mit Flüssigkeit gefüllt sein muss, um genaue Messungen zu liefern. Darüber hinaus ist auch die Rohrrichtung wichtig und bestimmt, ob der Durchflussmesser horizontal oder vertikal installiert werden soll. Bei vertikaler Installation muss die Flüssigkeit von unten nach oben fließen, um sicherzustellen, dass der Durchflussmesser immer mit Flüssigkeit gefüllt ist und sich keine Luft im Inneren ansammelt.

Durchflussmesser erfordern gerade Rohrabschnitte vor und nach, um ein stabiles Geschwindigkeitsprofil zu erhalten. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da unregelmäßige Geschwindigkeitsprofile die Genauigkeit und Wiederholbarkeit des Durchflussmessers beeinträchtigen. Bestehende Installationen verfügen möglicherweise nicht über ausreichend Platz oder Einrichtungen, um die erforderlichen geraden Rohrabschnitte unterzubringen. Daher kann die Strömungsregulierung als Alternative zur Stabilisierung des Geschwindigkeitsprofils durch Eliminierung von Wirbeln und Störungen eingesetzt werden.

Schließlich ist auch die strikte Einhaltung der Einbaulage des Durchflussmessers sehr wichtig. Elliptische Zahnrad-Durchflussmesser müssen beispielsweise mit horizontaler Rotorwelle installiert werden; Andernfalls drückt das Gewicht des Rotors auf das kleine Drucklager, das den Rotorboden trägt und ihn vom Boden der Dosierkammer trennt. Dies führt zu vorzeitigem Lagerverschleiß und Reibung zwischen dem Rotor und dem Boden der Dosierkammer. Ein weiteres gutes Beispiel sind elektromagnetische Durchflussmesser, die in einem leichten Winkel (1 Uhr oder 2 Uhr) installiert werden sollten, um die Ansammlung von Ablagerungen auf den unteren Messelektroden zu verhindern. Einige Durchflussmesser sind unidirektional, wie beispielsweise unsere mechanischen Durchflussmesser mit Ellipsengetriebe, und müssen in der durch den Durchflusspfeil angezeigten Richtung betrieben werden. während unsere elektronischen Ellipsenrad-Durchflussmesser und Turbinen-Durchflussmesser bidirektional sind und aus beiden Richtungen in die Rohrleitung eingebaut werden können. Detaillierte Installationsrichtlinien für den Durchflussmesser finden Sie vor der Installation in der Bedienungsanleitung.

Um einen voll funktionsfähigen Durchflussmesser zu erhalten, muss als letzte Option ausgewählt werden, wie der Durchflussmesser den Durchfluss in ein verwendbares Datenformat umwandelt. Dies hängt vom Zweck der Flussdaten ab: Prozesssteuerung, Abrechnung, behördliche Berichterstattung oder Überwachung. Muss der Durchfluss, die Charge oder der kumulative Durchfluss manuell oder elektronisch in einem Datenlogger oder Steuerungssystem aufgezeichnet werden?

Zuerst müssen wir feststellen, ob der Zähler lokal installiert werden muss. In diesem Fall muss die Temperatur der Anwendungsumgebung berücksichtigt werden, und diese Temperatur sollte den Temperaturgrenzen der elektronischen Komponenten entsprechen. Bei Remote-Installationen ist es wichtig zu bestimmen, ob die Übertragungsmethode analog oder digital ist, da einige Geräte möglicherweise nicht beide Optionen bieten. Darüber hinaus muss die Stromversorgung am Installationsort bestätigt und die ausgewählte Anzeige bewertet werden, um festzustellen, ob sie Eigenstromversorgung, Schleifenstromversorgung oder externe Gleichstromversorgung unterstützt. Wenn vor Ort keine Stromversorgung vorhanden ist, kommen als Alternative mechanische Durchflussmesser oder batteriebetriebene elektronische Durchflussmesser in Betracht.

Stellen Sie bei der Auswahl eines zum Durchflussmesser passenden elektronischen Displays sicher, dass die Eingangssignalanforderungen des Displays mit den Signalspezifikationen des Durchflussmessers übereinstimmen. Das Display muss beispielsweise in der Lage sein, die Frequenz oder Impulse pro Sekunde des Durchflussmessers zu empfangen; Andernfalls ist möglicherweise ein Konverter oder anderes Zubehör erforderlich. Diese Faktoren müssen im Auswahlprozess berücksichtigt werden, um unnötige und kostspielige Änderungen zu vermeiden.

Für einige Flüssigkeitsanwendungen sind möglicherweise Geräte mit entsprechenden Zertifizierungen erforderlich. Beispielsweise erfordern elektronische Durchflussmesser in Umgebungen mit brennbaren Gasen eine Zertifizierung für den sicheren Betrieb. Abhängig vom Einsatzbereich des Durchflussmessers müssen die entsprechenden Zertifizierungsanforderungen für explosionsgefährdete Bereiche erfüllt sein. In Europa ist diese Zertifizierung ATEX; in Nordamerika kann es FM oder CSA sein; In anderen Ländern ist möglicherweise eine IEC-Zertifizierung erforderlich. Installateure und Betreiber sind dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass der Durchflussmesser und der Zähler den nationalen Vorschriften für Gefahrenbereiche entsprechen. Andere Zertifizierungen können die Zertifizierung eines Metrologiebüros (für Messung und Abrechnung) oder branchenspezifische Zertifizierungen sein, beispielsweise solche, die für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie gelten.

Ultraschall-Durchflussmesser

Ultraschall-Durchflussmesser nutzen Ultraschallwellen, um die Durchflussrate in einem Rohr zu berechnen. Sie können zur Messung verschiedenster Flüssigkeiten eingesetzt werden, darunter Wasser, Erdgas, Mineralöl, Chemikalien und Flüssigkeiten mit Verunreinigungen.

Vorteile: Ultraschall-Durchflussmesser haben keine beweglichen Teile und sind daher nahezu wartungsfrei. Diese Zähler sind zudem wirtschaftlich, vor allem weil sie einfach zu installieren und zu bedienen sind. Darüber hinaus sind die Messergebnisse unabhängig von extremen Temperaturschwankungen oder Änderungen der Viskosität, Dichte oder des Drucks. Diese Durchflussmesser behindern den Flüssigkeitsfluss nicht und können daher mit hygienischen, korrosiven und abrasiven Flüssigkeiten verwendet werden.

Nachteile: Ein wichtiger Faktor ist jedoch die Anordnung des Sensors im Durchflussmesser: Denn dieser ist empfindlich gegenüber Verschmutzung und muss unter Umständen regelmäßig gereinigt werden.

Genauigkeit: Die Ultraschallmessung ist ein präzises und zerstörungsfreies Messprinzip. Ultraschall-Durchflusssensoren bieten genaue Durchflussmessungen für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Prozesssteuerung, Wasserressourcenmanagement, Grundwasserprojekte sowie die Energie-, Chemie-, Lebensmittel- und Getränke-, Pharma-, Metall- und Bergbau-, Zellstoff- und Papier- sowie Öl- und Gasindustrie.

Elektromagnetische Durchflussmesser

Diese Art von Durchflussmesser bestimmt die Durchflussmenge durch Messung von Änderungen im Magnetfeld innerhalb des Rohrs. Diese Arten von Wasserzählern nutzen das Faradaysche Gesetz der elektromagnetischen Induktion und erzeugen ein Magnetfeld, indem sie eine Spule um das Rohr herum erregen.

Vorteile: Wie Ultraschall-Durchflussmesser behindern elektromagnetische Sensoren den Flüssigkeitsfluss nicht. Der Sensor befindet sich im Inneren des Gerätegehäuses: Dadurch ist die interne Verrohrung einfach zu warten und das Risiko einer Sensorverschmutzung wird deutlich reduziert. Die Messgenauigkeit wird durch Viskosität, Temperatur und Druck nicht beeinflusst und der Sensor reagiert empfindlich auf schnelle Änderungen der Durchflussrate.

Nachteile: Erfordert (ungefähre) Kenntnisse über die Leitfähigkeit der Flüssigkeit. Regenwasser hat beispielsweise eine geringere Leitfähigkeit als Trinkwasser. Wenn die Leitfähigkeit zu niedrig ist, können Messungen ungenau oder sogar unmöglich sein.

Genauigkeit: Welcher Durchflussmesser ist der genaueste? Die Antwort liegt weit vorne im elektromagnetischen Durchflussmesser.

Elektromagnetische Durchflussmesser bieten eine höhere Messgenauigkeit als alle anderen Arten von Durchflussmessern, da sie gleichzeitig Geschwindigkeit und Durchfluss messen. Dieser Durchflussmessertyp ist ideal für die Messung leitfähiger Flüssigkeiten wie Wasser, Säuren oder korrosiver Flüssigkeiten.

Auswirkungen auf die Genauigkeit

Das sorgfältige Lesen der Details ist entscheidend für Genauigkeitsansprüche (oder Spezifikationen) von Instrumenten wie Durchflussmessern. Bei niedrigeren Durchflussraten nimmt die Genauigkeit typischerweise deutlich ab. Wenn ein Instrument beispielsweise eine Genauigkeit von 0,5 % des Skalenendwerts angibt, muss berücksichtigt werden, dass die tatsächliche Genauigkeit abnimmt, wenn die Betriebsbedingungen unter der Skalenendwerteinstellung liegen.

Eine andere Möglichkeit, die Genauigkeit auszudrücken, besteht darin, sie beispielsweise als ±0,5 % des Messwerts innerhalb eines bestimmten Bereichs des Durchflussmesserbereichs zu definieren. Abhängig vom Verwendungszweck des Durchflussmessers kann diese Nenngenauigkeit vernachlässigbar sein oder erheblich variieren. Bei Durchflussmessern, die zur Abrechnung oder zu anderen umsatzbezogenen Zwecken-verwendet werden, kann die Genauigkeit erhebliche finanzielle Auswirkungen haben.

Angenommen, ein Schaufelrad-Durchflussmesser gibt eine Genauigkeit von ±0,5 % an. Gehen Sie weiter davon aus, dass es sich dabei um einen Prozentsatz des Skalenendwerts handelt und dass der Skalenendwert 50 Fuß pro Sekunde (ft/s) beträgt. Wenn Sie eine Durchflussrate von 6 Fuß/s verwenden (üblich in Kläranlagen), wird die tatsächliche Genauigkeit weit von Ihren Erwartungen entfernt sein:

0,005 × 50 f/s=±0,25 ft/s

Wenn diese Genauigkeit auf eine Durchflussrate von 6 Fuß/s angewendet wird, beträgt die tatsächliche Genauigkeit:

±0,25 / 6 ft/s=±0,0417 oder 4,17 %

Der Vergleich eines elektromagnetischen Durchflussmessers mit einer Genauigkeit von 0,5 % des Messwerts mit einem Doppler-Durchflussmesser mit einer Genauigkeit von 0,5 % des Skalenendwerts führt zu ähnlichen Ergebnissen.

Ein häufiges Problem entsteht, wenn Städte oder Gemeinden zwei verschiedene Arten von Durchflussmessgeräten verwenden. Angenommen, ein Durchflussmesser ist ein hochpräziser magnetischer Durchflussmesser, der sich in einer Messkammer befindet und zur Überwachung der Abwasserdurchflussrate einer Abwasseraufbereitungsanlage verwendet wird. das andere ist ein Doppler-Durchflussmesser, der zur Überwachung der Zuflussrate verwendet wird. Die Genauigkeit von Doppler-Durchflussmessern nimmt tendenziell ab, wenn die Durchflussrate abnimmt. Selbst hochpräzise magnetische Durchflussmesser haben extrem hohe und niedrige Messwertgrenzen, unterhalb derer sie nicht mehr genau funktionieren.

Wiederholbarkeit

In vielerlei Hinsicht ist die Wiederholbarkeit sogar noch wichtiger als die Genauigkeit. Wenn ein Instrumentenmesswert dauerhaft falsch ist (ungenau, aber wiederholbar), kann er angepasst werden, um den korrekten Messwert zu erhalten. Wenn der Messwert eines Instruments jedoch instabil ist, können die fehlerhaften Messwerte auch durch keine Kalibrierung korrigiert werden.

Viele Feldinstrumente nutzen heutzutage Kraftausgleichstechniken (Umwandlung von Prozessmesswerten in Kräfte, die auf Kraftsensoren wirken), wie zum Beispiel piezoelektrische Kristalle, kapazitive Sensoren und Dehnungsmessstreifen. Diese Techniken basieren auf dem Prinzip, dass selbst dann, wenn am Ausgang des Instruments ein elektrisches Signal erzeugt wird, das Instrument nach Einwirkung einer Kraft nicht verschoben wird. Derzeit basieren einige Messgeräte für Durchfluss, Füllstand und Chemie nicht auf dem Kraftausgleichsprinzip. Bei diesen Geräten bleibt die Prüfung ihrer Wiederholbarkeit von entscheidender Bedeutung. Ein anhaltender Anstieg der Wiederholgenauigkeit weist auf eine mögliche Gerätefehlfunktion hin.

Während die Kalibrierung die Genauigkeit des Instruments verbessern kann, wird die Wiederholbarkeit im Allgemeinen durch das Design des Instruments bestimmt.

Messbereich und Unsicherheit

Wie bereits erwähnt, muss der Messbereich eines Instruments während der Auswahl- und Dimensionierungsphase bei der Fabrikplanung berücksichtigt werden. Die installierten Durchflussmesser müssen in der Lage sein, die verschiedenen, für ihren Einbauort erforderlichen Durchflussbereiche abzulesen. Sie müssen mindestens die Genauigkeits-/Wiederholbarkeitsanforderungen für jede Anwendungsdurchflussrate erfüllen.

Eines der häufigsten Probleme bei Instrumentierungsgeräten ist der zu große Durchflussbereich. Hören Sie oft, dass ein Durchflussmesser Durchflussraten von 1 bis 100 Fuß/s anzeigen kann, was den Eindruck erweckt, dass er Durchflussraten über den gesamten Bereich genau anzeigen kann?

Was oft übersehen wird, ist, dass die Genauigkeit des Durchflussmessers ein Bereichsverhältnis von 10:1 hat. Dies bedeutet, dass ein Durchflussmesser mit einem Bereich von 0 bis 30 Mgd über den gesamten Bereich von 3 bis 30 Mgd eine echte Genauigkeit aufweist. Unterhalb von 3 Mgd nimmt die Genauigkeit des Durchflussmessers ab.

Darüber hinaus weisen verschiedene Arten von Durchflussmessern über ihren gesamten Durchflussbereich unterschiedliche Bereichsverhältnisse auf. Beispielsweise verwendet ein Venturi-Durchflussmesser typischerweise zwei Sender zur Durchflussmessung. Dies liegt daran, dass ein Venturi-Durchflussmesser mit einem einzigen Sender Durchflussraten über den gesamten Bereich mit einem Bereichsverhältnis von 6:1 genau messen kann. Wenn wir uns daher den Bereich von 0 bis 30 Mgd ansehen, sinkt die Genauigkeit des Durchflussmessers unter 5 Mgd. Der Bereich, innerhalb dessen ein Instrument die Linearitätsanforderung für die Unsicherheit erfüllt, wird als „Bereich“ bezeichnet. „Unsicherheit“ bezieht sich auf den Wertebereich, in den der wahre Wert mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit fällt. Bei einem Konfidenzniveau von 95 % bedeutet eine Unsicherheit von ±1 %, dass der Fehlerbereich des Instruments von 100 Messwerten bei 95 Messwerten innerhalb von ±1 % liegt.

Ein weiterer häufiger Fehler passiert bei der Geräteauswahl. Bei der kommunalen Abwasserbehandlung ist es üblich, von einem Feststoffgehalt im Abwasser von Null auszugehen.

Manche Menschen erkundigen sich nach der Genauigkeit eines Durchflussmessers, Füllstandsmessers oder Druckmessgeräts und gehen bei einem niedrigen Wert davon aus, dass alle mit diesem Durchflussmesser verbundenen Komponenten die gleiche Genauigkeit aufweisen. Die Genauigkeit eines Durchflussmessers spiegelt jedoch nicht die Genauigkeit des gesamten Durchflusssystems wider. Eine mathematische Formel namens Root Mean Square (RMS) kann die Genauigkeit des gesamten Systems korrekt bestimmen. Beispielsweise sendet ein elektromagnetischer Durchflussmesser, der den Durchfluss lokal aufzeichnet, über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) analoge Signale an den Arbeitsplatz des Bedieners.

Die Genauigkeit jeder Komponente muss einzeln geprüft werden:

Elektromagnetischer Durchflussmesser (±0,5%)

Elektromagnetischer Durchflussmesser-Transmitter (±0,5 %)

Verbindungskabel zum Rekorder (±0,01 %)

Verbindungskabel zur Klemmenleiste der lokalen Zentrale (±0,01 %)

SPS-Eingabe-/Ausgabekarte (I/O) (±0,4 %).

Jede Komponente im System hat ihren eigenen Messfehler und ihre eigene Messunsicherheit, die sich gemeinsam auf die Gesamtgenauigkeit des Systems auswirken. In praktischen Anwendungen kann das Steuerungssystem mehr Komponenten enthalten.

Um die Methode des quadratischen Mittelwerts (RMS) zu verwenden, quadrieren Sie zunächst jeden Wert, um 0,000025, 0,000025, 0,00000001, 0,00000001 und 0,000016 zu erhalten. Anschließend addieren Sie diese quadrierten Werte. Ziehen Sie abschließend die Quadratwurzel aus der Summe. Die Genauigkeit des gesamten Systems beträgt etwa ±0,00813 bzw. ±0,813 %, nicht 0,5 %. Diese Genauigkeitsformel gilt für jede einzelne Chemikalie, jeden Druck, jeden Füllstand, jede Temperatur oder jeden Durchflusskreislauf.