Durchflussmesstechnik Strömungsschalter von Wika überwachen Durchfluss - KEM

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Durchflussmesstechnik

Strömungsschalter von Wika überwachen Durchfluss

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Strömungsschalter sind eine ebenso effiziente wie ökonomische Lösung, wenn es um die Durchflusskontrolle in Rohrleitungen geht. Sie basieren in wachsendem Maß auf dem kalorimetrischen Messprinzip. Anwender können hierbei zwischen digitalen Ausgangssignalen und kontinuierlichen Analogausgängen wählen.

Oleg Greber, Product Management Electronic Products Industrial Instrumentation, Wika Alexander Wiegand SE & Co. KG in Klingenberg

Es steht außer Frage, dass die üblichen Durchflussmessgeräte die Aufgabe eines Strömungsschalters übernehmen können. Allerdings dienen solche Sensoren in erster Linie zur genauen Messung der Durchflussmenge pro Zeiteinheit, zum Beispiel zur Ermittlung von Wasser- oder Brennstoffverbrauch. Sie erfassen Volumen- oder Massenströme mit einer Messabweichung von zwei Prozent oder weniger und weisen somit gegenüber Strömungsschaltern eine höhere Genauigkeit auf. Diese Art Durchflussmessgerät stellt aber auch eine deutlich höhere Investition dar, bedingt durch ihre spezifische Konstruktion, eine sehr umfangreiche Elektronik und der im Vergleich aufwändigen Installation. Geht es bei der Applikation ausschließlich um die Kontrolle, ob und wie stark ein Medium fließt, sind Strömungsschalter oder Strömungswächter eine deutlich günstigere und zugleich platzsparende Alternative. Sie detektieren die Strömung und lösen bei Erreichen oder Unterschreiten einer definierten Geschwindigkeit einen Schaltmechanismus aus. Die Genauigkeit spielt dabei eine untergeordnete Rolle, der Kontakt schaltet mit einer Nichtwiederholbarkeit von zwei bis fünf Prozent. Neben Strömungswächtern mit Schwebekörper, Turbine oder Flügelrad greifen Anwender verstärkt zu Geräten mit kalorimetrischem oder thermischem Messprinzip, zum Beispiel für Kühlkreisläufe, Kühlschmierstoffsysteme von Werkzeugmaschinen, Filtereinheiten oder als Trockenlaufschutz in Pumpstationen. Kalorimetrische Strömungsschalter nutzen die physikalischen Gesetzmäßigkeiten des Wärmetransports in Strömungen. Je nach Hersteller basieren sie auf einer von zwei unterschiedlichen Methoden, die unabhängig von der Anwendung zum selben Messergebnis führen.
Kontinuierliches Heizen (Constant-Power-Verfahren)
Ein kalorimetrischer Strömungsschalter besitzt grundsätzlich einen Messfühler mit zwei integrierten Temperatursensoren. Einer der Sensoren wird kontinuierlich über ein eingebautes Heizelement (Drahtwicklung) mit gleichbleibender Heizleistung erwärmt und misst die dabei entstehende Temperatur an der Sensorspitze. Der zweite Sensor ermittelt die Temperatur des Mediums in der Förderleitung. Folglich stellt sich zwischen den beiden Sensoren ein Temperaturunterschied ein, welcher von der Elektronik des Geräts registriert wird. Diese Differenz ist umso kleiner, je höher die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums in der Förderleitung ist. Sie fußt auf einer thermodynamischen Gesetzmäßigkeit: Ein Körper mit einer höheren Temperatur als seine Umgebung gibt an eine vorbeiströmende Masse Energie in Form von Wärme ab. Moleküle des Mediums, die an der Fühlerspitze des Schalters vorbeifließen, nehmen daher Wärme auf und transportieren sie weiter. Je häufiger Moleküle den Fühler passieren, desto höher ist die Kühlwirkung. Ihre Anzahl steigt kontinuierlich mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit.
Reguliertes Heizen (Constant-Temperature-Difference-Verfahren)
Der Aufbau des Messfühlers ist hierbei identisch. Jedoch wird bei dieser Methode die Heizleistung reguliert, sodass der Temperaturunterschied zwischen den Sensoren konstant gehalten wird. Mit steigender Strömungsgeschwindigkeit muss man demzufolge die Heizleistung erhöhen. Sie ist das Maß für das Fließtempo des Mediums.
Flexibel und wartungsarm
Im Gegensatz zu den anderen Schalter-Arten haben kalorimetrische Strömungswächter keine beweglichen Teile im Medium. Daher arbeiten sie auch überall dort zuverlässig, wo verunreinigte Medien vorkommen können, zum Beispiel in Kühlkreisläufen. Außerdem sind sie dadurch nahezu wartungsfrei. Lediglich beim Einsatz in stark anhaftenden Medien sollte eine periodische Reinigung des Fühlers erfolgen, da mögliche Rückstände die Genauigkeit beeinträchtigen können. Darüber hinaus weisen kalorimetrische Strömungsschalter eine hohe Toleranz gegenüber sich ändernden Medieneigenschaften wie Temperatur, Dichte, Dielektrizitätskonstante oder Leitfähigkeit auf. Sie können daher sowohl unter stabilen wie sich ändernden Bedingungen eingesetzt werden.
Strömungsschalter immer leistungsfähiger
Die Flexibilität der Geräte wird durch Wahl zwischen digitalem und analogem Ausgangsignal erhöht. Beim analogen Ausgang, z.B. 4 … 20 mA, kann der Anwender anhand des kontinuierlichen Signals über die Messspanne auf die Strömungsentwicklung schließen. Somit lässt sich beispielsweise im Rahmen einer Filterüberwachung frühzeitig erkennen, wann sich eine Verblockung abzeichnet. Die Strömungsschalter der neuen Generation werden immer leistungsfähiger und intelligenter. Sie kommen in Ausführungen mit integrierter Temperaturmessung und/oder Diagnosefunktionen auf den Markt. Anwender können damit über das Gerät auch die Medientemperatur  kontrollieren und ersparen sich somit eine zweite Messstelle. Die Diagnosefunktion warnt vor einem Sensordefekt. Im Schadensfall kann über den Schaltausgang eine nachgelagerte Sicherheitsfunktion ausgelöst werden. jg

Hightech aus Unterfranken

PLUS

Der Firmensitz und das Hauptwerk der international agierenden Wika-Gruppe mit weltweit 9300 Mitarbeitern, ist seit der Gründung im Jahre 1946 im unterfränkischen Klingenberg am Main angesiedelt. Das familiengeführte Unternehmen beschäftigt mehr als 2000 Mitarbeiter im Hauptwerk.
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