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Warum ist die Messung und Regelung von Massendurchflüssen in der Prozessindustrie wichtig und wo liegen die Stärken von Coriolis Durchflussmessgeräten und -reglern?

Die Messung der Strömung, sei es eine Flüssigkeit oder ein Gas, ist in vielen Prozessen häufig ein kritischer Parameter. In den meisten Fällen ist es am wichtigsten, zu gewährleisten, dass die richtigen Fluide zur richtigen Zeit am richtigen Ort sind. Einige Anwendungen erfordern es jedoch, genaue Durchflussmessungen und –regelungen so durchzuführen, dass sie die Produktqualität, Gesundheit und Sicherheit beeinflussen und letztendlich den Unterschied machen können, ob ein wirtschaftlicher Gewinn oder Verlust erzielt wird. In anderen Fällen kann die ungenaue Messung zu ernsthaften oder sogar katastrophalen Ergebnissen führen.

Bei den meisten Flüssigkeits- und Gasdurchflussmessgeräten wird die Durchflussmenge bestimmt, indem die Fluidgeschwindigkeit oder die Änderung der kinetischen Energie gemessen wird. Andere Faktoren, die den Fluiddurchsatz beeinflussen, umfassen die Viskosität und Dichte sowie die Reibung der Flüssigkeit in Kontakt mit dem Rohr. Mit den vielen Varianten der Durchflussmesstechnik kann es schwierig sein, eine Entscheidung zu treffen, welche Technologie für die Anwendung geeignet ist. Eine wichtige und vielleicht oft nicht gestellte Frage ist, was das Instrument tun soll, im Vergleich zu dem, was es tun kann?

Direkte Durchflussmessung

Die direkte Massenstrommessung ist eine wichtige Entwicklung in der Industrie, da sie Ungenauigkeiten beseitigt, die durch die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit verursacht werden, nicht zuletzt der Unterschied zwischen Masse- und Volumenstrom. Masse wird nicht durch Änderungen bei der Temperatur oder dem Druck beeinflusst. Dies allein macht sie zu einem wichtigen Verfahren der Fluidstrommessung.

Der Volumenstrom bleibt in der Genauigkeit gültig, sofern die Prozessbedingungen und Kalibrierreferenzbedingungen eingehalten werden. Volumetrische Messvorrichtungen, wie z. B. Schwebekörper-Durchflussmesser (Rotormeter) und Turbinen-Durchflussmesser, sind nicht in der Lage Temperatur- oder Druckänderungen zu unterscheiden. Ein Verfahren der Massendurchflussmessung verwendet das Phänomen der Coriolis-Kraft.

Masse- und Volumenstrom

Das Coriolis-Prinzip

Jeder von uns kennt das Coriolis-Prinzip; die Rotation der Erde und ihre Wirkung auf das Wetter. Das Funktionsprinzip ist einfach, aber sehr effektiv. Ein Rohr wird in eine feste Schwingung gebracht. Wenn ein Fluid durch dieses Rohr fließt, bewirkt das Massenströmungsmoment eine Änderung der Rohrvibration. Dies wiederum führt zu einer Phasenverschiebung am Einlass- und Auslassabschnitt. Diese Phasenverschiebung kann gemessen und eine lineare Ausgabe proportional zur Strömung abgeleitet werden.

Da das Coriolis-Messprinzip unabhängig von thermodynamischen Parametern die reine Masse misst, kann es direkt auf jedes Fluid angewendet werden, egal ob flüssig oder gasförmig. Zusätzlich ist es auch möglich, neben der Phasenverschiebung, die Eigenfrequenzänderung zu messen. Diese Frequenzänderung ist direkt proportional zur Dichte des fließenden Mediums und damit ist eine weitere Kenngröße direkt bestimmbar. Mit dieser Kenntnis kann dann wiederum der aktuelle Volumenstrom ermittelt werden.

Die Coriolis-Massendurchflussmesser bieten im Vergleich zu anderen Prinzipien wesentliche Merkmale:

  • Keine (Neu-) Kalibrierung im Feld - Fluidunabhängige Durchflussmessung und -regelung
  • Gas und Flüssigkeit können mit dem gleichen Sensor gemessen werden
  • Fähigkeit zur Messung von undefinierten oder variablen Mischungen
  • Multi-Parameter-Messung

Das Coriolis-Prinzip, angewendet zur Massendurchflussmessung, hat daher seinen Platz innerhalb der Fluidmessung und -steuerung innerhalb der Prozessindustrie.

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