„Hydrodynamisches Prüffeld“ mit einer erweiterten Messunsicherheit % 0,02 %

Noch genauer als genau

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Das Ansehen der Physikalisch Technischen Bundesanstalt wurde weiter gestärkt: Im „hydrodynamischen Prüffeld“ ist jetzt eine äußerst genaue Kalibrier- und Durchfluss-Normalmesseinrichtung für „ Volumendurchfluss“, „Massedurchfluss“, „ Volumen“ und „ Masse“ möglich. Für Volumen und Masse liegt die erweiterte Messunsicherheit nun % 0,02 %.

Bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), Braunschweig, können Anwender und Hersteller von Durchflussmessgeräten ihre Produkte prüfen lassen und erhalten ein Zertifikat über deren Qualität. Außerdem wird im „hydrodynamischen Prüffeld“ das „Primärnormal“ zum Messen und Darstellen des Durchflusses repräsentiert. Das Prüffeld verwirklicht nun eine erweiterte Messunsicherheit(1) % 0,02 %. Diese ist erforderlich, um

  • national und europäisch ein einheitliches Mess- und Prüfwesen zu sichern (nationales Primärnormal)
  • bei der Zulassung neuer Geräte eine höhere Genauigkeit zulassungsbegleitender Forschungsarbeiten durchführen zu können und
  • um bei Grundlagenuntersuchungen die Fehlereinflüsse besser zu berücksichtigen.
Die neue Anlage ging nach vierjähriger Bauzeit 2003 in Betrieb.
Technische Ausrüstung
Vescom übernahm beim Bau dieses nationalen primären Normals der BRD die Gesamtverantwortung für die komplette Elektrotechnik (Projektieren und Planen der Hardware, Überwachen von Werkstatt- und Montageleistungen, Erstellen der Anlagendokumentation). Besondere Anforderungen wurden an die Automatisierungs- und Regelungstechnik gestellt, denn der Betrieb des Prüffeldes soll vollautomatisch durchgeführt und dokumentiert werden können.
Der grundsätzliche Aufbau ermöglicht es der PTB, viele unterschiedliche Messabläufe in den verschiedensten Konfigurationen anbieten und durchführen zu können. So kann zum Beispiel ein Prüfling im „Pumpen-Direkt-Betrieb“ bei Drücken zwischen 2 und 6 bar mit Durchflüssen von 5 bis 35 000 l/min durchströmt werden. Dabei fördern drehzahlgeregelte Pumpenantriebe das Messgut „Wasser“ aus einem Tiefbehälter in die Leitung zu den Prüflingen. Im geschlossenen Kreislauf, vorbei am Volumennormal, fließt das Wasser direkt wieder in den Tiefbehälter zurück.
Ist ein überaus gleichmäßiger Druck erforderlich, kann das Wasser vor dem Eintritt in die Messstrecken in einen 35 m hohen Behälter gepumpt werden, wo sich ein nahezu konstanter Wasserspiegel einstellt. Die 30 m hohe Säule erzeugt in den Leitungen einen Druck von 3 bar.
In beiden Betriebsarten regelt der von Vescom programmierte echtzeitfähige VME-Bus-Rechner(2) den Druck und den Durchfluss des Wassers. Im eingeregelten Zustand löst die Steuerung einen Umschaltvorgang am Wägesystem aus. So wird für eine definierte Zeit der Wasserstrahl aus dem Hoch- in den Wägebehälter geleitet. Je nach Durchfluss und Messleitungsdurchmesser stehen drei präzise Wägesysteme bereit. Diese erfassen die unterschiedlichen Messbereiche von 300, 3000 oder 30 000 kg des Messgutes Wasser.
Mittel zum Kalibrieren eines Messgeräts
Waagen, Umschaltklappen und Volumennormal(3) sind die wichtigsten Teile des „hydrodynamischen Prüffeldes“. Zudem sind zwei Messzweige für unterschiedliche Rohr- und Prüflings-Durchmesser vorhanden.
Die Anforderungen an die Dynamik des Umschaltvorganges werden durch eine Servopositionierregelung technisch umgesetzt. Die Messung der aktuellen Positionen während des Umschaltens erfolgt durch digitale Winkel-Encoder. Die Stellung, wann die Schaltposition für die Messzeiterfassung erreicht ist, erfolgt elektronisch durch eine spezielle, sehr schnelle Auswerteelektronik in der Schaltwarte.
Als Normalmesseinrichtung für das Volumen ist in das Prüffeld eine Rohrprüfstrecke integriert worden. Diese Strecke ist über einen Flow-Computer funktionell als peripheres Subsystem in das Prozessleitsystem der Gesamtanlage eingebunden. Die Anbindung an das Leitsystem erfolgt über einen seriellen Bus.
Weitere Informationen
PTB
KEM 531
Vescom
KEM 532

Messtechnik und Kalibrierung
Umrechnungstabelle Volumen, Volumendurchfluss
Umrechner zwischen Volumendurchfluss, Massendurchfluss und chemischen Durchflussangaben
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