Durchflussmesser: Was sie sind & Arten von Durchflussmessern
Ein Durchflussmesser ist ein Gerät, das zum Messen der Strömungsrate von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen verwendet wird. Durchflussmesser können dies linear, nicht-linear, volumetrisch oder auf Gewichtsbasis tun. Durchflussmesser werden auch als Strömungsmesser, Strömungsanzeiger oder Flüssigkeitsmesser bezeichnet.
Arten von Durchflussmessern
Die Hauptarten von Durchflussmessern sind:
Mechanische Durchflussmesser
Optische Durchflussmesser
Offenkanal-Durchflussmesser
Mechanische Durchflussmesser
Durchflussmesser mit positiver Verdrängung
Diese Messgeräte messen die Strömungsrate, indem sie das Volumen des durch sie fließenden Fluids messen. Der tatsächliche Prozess umfasst die Einlagerung des Fluids in eine bestimmte Behälterart, um seine Strömungsrate zu ermitteln. Dies ist sehr ähnlich dem Fall, bei dem wir Wasser in einen Eimer bis zu einem bestimmten vorgegebenen Niveau füllen lassen, nach dem es abfließen darf.
Diese Durchflussmesser können intermittierende Strömungen oder geringe Strömungsraten messen und eignen sich für jede Flüssigkeit, unabhängig von ihrer Viskosität oder Dichte. Durchflussmesser mit positiver Verdrängung gelten als robust, da sie von Turbulenzen im Rohr unbeeinflusst bleiben.
Nutenplattenmesser, Kolbenmesser, Schwingkolbenmesser, Bi-Rotor-Messer wie Zahnrader, Ovalzahnrader (Abbildung 1) und Schraubenzahnrader fallen in diese Kategorie.
Masse-Durchflussmesser
Diese Messgeräte geben dem Benutzer eine Schätzung der Strömungsrate, indem sie die Masse des durch sie fließenden Stoffes messen. Diese gewichtsorientierten Durchflussmesser werden in der Regel in der chemischen Industrie eingesetzt, wo eine gewichtsbasierte Messung im Vergleich zur volumetrischen Analyse wesentlich ist.
Thermische Messgeräte (Abbildung 2a) und Coriolis-Durchflussmesser (Abbildung 2b) fallen in diese Kategorie. Im Falle thermischer Messgeräte kühlt der Fluidfluss den vorab auf eine bestimmte Temperatur erhitzten Sonde ab. Die Wärmeabgabe kann erkannt und zur Bestimmung der Geschwindigkeit, mit der das Fluid fließt, verwendet werden. Andererseits arbeiten Coriolis-Messer nach dem Prinzip des Coriolis-Prinzips, bei dem der Fluidfluss durch das schwingende Rohr eine Änderung der Frequenz, Phasenverschiebung oder Amplitude verursacht, was ein Maß für die Strömungsrate liefert.
Differenzdruck-Durchflussmesser
Bei Differenzdruck-Durchflussmessern wird die Strömung gemessen, indem der Druckabfall gemessen wird, wenn das Fluid an Hindernissen vorbeifließt, die in den Weg eingefügt werden, entlang dessen es fließt. Dies liegt daran, dass, wenn der Fluss des Fluids durch das Rohr zunimmt, es einen größeren Druckabfall über die Einschränkung (Abbildung 3) gibt, der von den Messern aufgezeichnet werden kann. Aus diesem kann man die Strömungsrate berechnen, da sie proportional zur Quadratwurzel des Druckabfalls (Bernoullische Gleichung) ist.
Orifice-Plattenmesser, Strömungsdüsenmesser, Strömungsrohrmesser, Pilotrohrmesser, Ellbogen-Tapmesser, Zielmesser, Dall-Rohrmesser, Kegelmesser, Venturi-Rohrmesser, Laminarströmungsmesser und Variable-Area-Messer (Rotameter) sind einige Beispiele für Differenzdruck-Durchflussmesser.
Geschwindigkeits-Durchflussmesser
Geschwindigkeits-Durchflussmesser schätzen die Strömungsrate der Fluide, indem sie die Geschwindigkeit des durch sie fließenden Fluids messen. Hier gibt die Geschwindigkeit des Fluids ein direktes Maß für seine Strömungsrate, da sie direkt proportional zueinander sind. Bei diesen Messern kann die Geschwindigkeit auf verschiedene Weise gemessen werden, wobei auch die Verwendung eines Turbines eine Möglichkeit ist (Abbildung 4).
Je nach verwendeter Methode, um die Geschwindigkeit zu ermitteln, gibt es verschiedene Arten von Geschwindigkeits-Durchflussmessern, wie Turbinen-Durchflussmesser, Wirbelabscheider-Durchflussmesser, Pitot-Rohr-Durchflussmesser, Propeller-Durchflussmesser, Paddle- oder Peltonrad-Durchflussmesser, Einstrahl-Durchflussmesser und Mehrstrahl-Durchflussmesser.
Die Strömungsrate von Fluiden in gefährlichen Umgebungen, einschließlich derjenigen im Bergbau, erfordert nicht-invasive Durchflussmesser. SONAR-Durchflussmesser, die eine Art von Geschwindigkeits-Durchflussmessern sind, erfüllen diese Anforderungen. Darüber hinaus gehören auch Ultraschall-Durchflussmesser und elektromagnetische Durchflussmesser zu den Geschwindigkeits-Durchflussmessern.
Optische Durchflussmesser
Optische Durchflussmesser arbeiten nach dem Prinzip der Optik, d. h. sie messen die Strömungsrate mit Licht. Normalerweise verwenden sie eine Einrichtung, die aus einem Laserstrahl und Photodetektoren besteht. Hier streuen die Partikel des durch das Rohr strömenden Gases den Laserstrahl, um Impulse zu erzeugen, die vom Empfänger (Abbildung 5) aufgefangen werden. Dann wird die Zeit zwischen diesen Signalen bestimmt, da man die Entfernung kennt, durch die die Photodetektoren getrennt sind, was wiederum zur Messung der Geschwindigkeit des Gases führt.
Da diese Messgeräte die tatsächliche Geschwindigkeit der die Gase bildenden Partikel messen, bleiben sie von den thermischen Bedingungen und den Schwankungen im Gasfluss unbeeinflusst. Daher sind sie in der Lage, hochgenaue Strömungsdaten zu liefern, selbst wenn die Umgebung am ungünstigsten ist, z. B. bei hohen Temperaturen und Drücken, hoher Luftfeuchtigkeit usw.
Offenkanal-Durchflussmesser
Offenkanal-Durchflussmesser werden verwendet, um die Strömungsrate eines Fluids zu messen, dessen Flusspfad eine freie Oberfläche beinhaltet. Weirmesser und Flummesser (Abbildung 6) sind Offenkanal-Durchflussmesser, die sekundäre Geräte wie Blasenbildner oder Schwimmer verwenden, um die Tiefe des Fluids an einem bestimmten Punkt zu messen. Aus dieser Tiefe kann die Strömungsrate des Fluids ermittelt werden.
Andererseits wird bei der Farbstoffprüfung basierenden Offenkanal-Strömungsmessung eine bestimmte vorgegebene Menge Farbstoff oder Salz verwendet, um die Konzentration des fließenden Fluidstroms zu ändern. Die resultierende Verdünnung gibt ein Maß für die Strömungsrate des Fluids. Als nächstes ist zu beachten, dass die Präzision, mit der die Durchflussmesser arbeiten müssen, durch die Anwendung bestimmt wird, für die sie verwendet werden. Zum Beispiel, wenn wir den Fluss von Wasser durch eine Leitung in unserem Garten überwachen möchten, wäre es ausreichend, wenn wir einen Durchflussmesser verwenden, der eine niedrigere Präzision hat als der, der verwendet wird, wenn wir den Fluss einer Alkalilösung für einen chemischen Prozess überwachen müssen. Darüber hinaus ist ein weiterer Faktor zu beachten, dass die Durchflussmesser, wenn sie in Verbindung mit Durchflussventilen verwendet werden, erfolgreich Steueraktionen ausführen können.
Was ist ein Wassermesser?
Ein Wassermesser ist eine Art von Durchflussmesser, der verwendet wird, um die Strömungsrate von Wasser in einer Leitung zu überwachen. Es gibt zwei gängige Ansätze zur Messung des Wasserflusses – Verschiebung und Geschwindigkeit. Gängige Designs mit Verschiebung umfassen Oszillationskolben- und Nutenplattenmesser. Geschwindigkeitsbasierte Designs umfassen Einstrahl- und Mehrstrahlmesser sowie Turbinenmesser.
Arten von Wassermessern
Wassermesser können je nach Mechanismus, mit dem sie den Wasserfluss messen, in verschiedene Arten unterteilt werden.
Zahnrad-Wasser-Durchflussmesser
Im Allgemeinen sind alle Wohnhaus-Wassermesser vom Typ der positiven Verdrängung. Diese können wiederum Zahnradmesser (Abbildung 1) oder Oszillationskolben- oder Nutenplattenmesser sein. Hier wird das Wasser in eine Kammer geleitet, aus der es erst dann entlassen wird, wenn die Kammer vollständig gefüllt ist.
Durch diese Methode kann man die Strömungsrate des Wassers schätzen. Diese Messgeräte werden verwendet, wenn das Wasser mit moderat niedriger Rate fließt.
