In den letzten zehn Jahren haben Ultraschall-Durchflussmesser einen bemerkenswerten Wandel durchgemacht. Einst eine Nischentechnologie, gehören sie heute zu den am schnellsten wachsenden Durchflussmesssystemen auf dem Markt.
Die ersten Prototypen dieser Technologie gehen auf die 1960er Jahre zurück. Fuji Electric war mit der Einführung seines ersten Modells FLH im Jahr 1975 der erste Entwickler von Ultraschall-Durchflussmessern.
Obwohl sie schon seit mehreren Jahrzehnten auf dem Markt erhältlich sind, haben Ultraschall-Durchflussmesser erst in jüngster Zeit eine breite Akzeptanz gefunden.
Es gibt mehrere Gründe für die wachsende Beliebtheit von Ultraschall-Durchflussmessern. Fortschritte in der Signalverarbeitung haben zu einer verbesserten Rauschfilterung geführt, was sich in einer höheren Genauigkeit und Effizienz bei der Durchflussmessung niederschlägt.
Die Verbesserungen in der Signalverarbeitungstechnologie haben zu einer besseren Rauschunterdrückung geführt, wodurch die Genauigkeit der Durchflussmessungen erhöht wird. Diese Verbesserung trägt zur wachsenden Beliebtheit von Ultraschall-Durchflussmessern und ihrer weit verbreiteten Einführung in verschiedenen Branchen bei.
Im Vergleich zu mechanischen Durchflussmessern erfordern Ultraschall-Durchflussmesser nur eine minimale Wartung und die Zuverlässigkeit ist deutlich höher. Anbieter wie Fuji Electric haben außerdem Produkte entwickelt, die auf bestimmte Branchen und Anwendungen zugeschnitten sind. Dazu gehört die Fähigkeit, nicht nur Flüssigkeiten, sondern auch Dampf zu messen.
Diese gezielte Produktentwicklung hat dazu beigetragen, die Durchflussmessung zu revolutionieren und Ultraschall-Durchflussmesser in vielen Branchen und Unternehmen auf der ganzen Welt zu einer immer bevorzugteren Wahl zu machen.
Um den Ultraschall-Durchflussmesser mit Klammer zu verstehen, ist es unerlässlich, mit den zugrunde liegenden Prinzipien von Ultraschall-Durchflussmessern zu beginnen.
Der Begriff "Ultraschall" bezieht sich auf die Frequenz der von diesen Geräten verwendeten Schallwellen, die über 20 kHz liegt und daher für das menschliche Ohr nicht hörbar ist.
Ultraschall-Durchflussmesser messen den Durchfluss mithilfe dieser hochfrequenten Schallwellen, die von Wandlern erzeugt werden, die piezoelektrische Kristalle verwenden, um elektrische Signale in Schallsignale umzuwandeln.
Es gibt zwei Hauptkategorien von Ultraschall-Durchflussmessgeräten: Inline-Durchflussmessgeräte und nicht-intrusive Klammer-Durchflussmessgeräte.
Die Unterscheidung liegt in der Art und Weise, wie die Schallwellensignale gesendet, empfangen und verarbeitet werden, um den Durchsatz zu messen.
Inline-Durchflussmesser haben Wandler in direktem Kontakt mit der Prozessflüssigkeit, die normalerweise auf einer vorgefertigten Spule mit Standardlänge montiert sind, um den richtigen Winkel zu gewährleisten und die Installation zu erleichtern.
Online-Zähler haben eine längere Geschichte und bieten tendenziell eine höhere Genauigkeit, da es keine Signalverschlechterung durch Leitungswände, Kalkablagerungen und Installationsinkonsistenzen gibt, wie man sie bei Klemmzählern findet.
Daher sind Inline-Ultraschall-Durchflussmessgeräte oft die bevorzugte Wahl für transaktionale Anwendungen. Die transaktionale Übertragung, auch bekannt als Fiskalzählung, beinhaltet Durchflusszählanwendungen, bei denen das Eigentum an der gemessenen Flüssigkeit von einer Partei auf die andere übertragen wird (Rechnungsstellung).
Obwohl diese Anwendungen nur einen kleinen Teil aller Szenarien der Ultraschall-Durchflussmessung ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle.
Im Gegensatz zu Inline-Zählern werden nicht-intrusive Klammerzähler an der Außenseite der Rohrleitung befestigt, ohne direkt mit der Prozessflüssigkeit in Berührung zu kommen.
Bei diesen Clamp-on-Ultraschalldurchflussmessern wurden erhebliche technologische Fortschritte erzielt, was sie zu dem am schnellsten wachsenden der beiden Messgerätetypen macht. Darüber hinaus bieten Ultraschall-Durchflussmesser exklusive Vorteile, die zu ihrer wachsenden Beliebtheit beitragen.
Obwohl alle Ultraschall-Durchflussmesser Schallwellensignale verwenden, funktionieren sie nicht auf die gleiche Weise.
Es gibt zwei Haupttypen von Ultraschall-Klemm-Durchflussmessern: Durchflussmesser mit Laufzeitmessung und Durchflussmesser mit Doppler-Effekt, die sich in der Übertragung, dem Empfang und der Verarbeitung von Schallwellensignalen unterscheiden.
Laufzeit-Durchflussmesser verwenden ein Paar von Wandlern, die sowohl als Sender als auch als Empfänger von Schallwellensignalen fungieren. Die Geschwindigkeit von Schallwellen in einer Flüssigkeit ist schneller, wenn sie sich stromabwärts bewegen, und langsamer, wenn sie sich stromaufwärts bewegen.
Durch Messung der Zeitdifferenz zwischen diesen Szenarien kann das Messgerät die Geschwindigkeit des Fluids und anschließend den Volumendurchfluss berechnen. Wenn sie mit der bekannten Dichte des Fluids verknüpft wird, kann auch der Massendurchfluss bestimmt werden.
Ultraschall-Durchflussmesser mit Laufzeitmessung sind vielseitiger und können sowohl Flüssigkeiten als auch Dampf messen, aber sie funktionieren in der Regel nur mit jeweils einer Art von Flüssigkeit. Sie benötigen Flüssigkeiten mit einem Minimum an Feststoffpartikeln oder mitgerissenen Blasen, um eine Störung des Schallwellensignals zu vermeiden.
Doppler-Durchflussmesser hingegen messen die Frequenzverschiebung des Tonsignals, die proportional zur Geschwindigkeit des Fluids ist.
Diese Durchflussmesser verlassen sich auf das Vorhandensein von Feststoffpartikeln oder Luftblasen in der Strömung, um die Schallwellensignale zum Durchflussmesser umzulenken.
Daher sind Dopplerzähler auf Flüssigkeiten beschränkt, die feste Partikel oder Luftblasen enthalten, z. B. schmutzige oder belüftete Flüssigkeiten und Schlamm.
Thermische Energiezähler, auch BTU-Zähler genannt, messen die Energie von hydronischen Heiz- und Kühlsystemen mithilfe von Volumenstromsensoren, Temperatursensoren und einem Durchflussrechner.
Mit der zunehmenden Bedeutung von Umweltvorschriften und finanziellen Anreizen wird die Messung der thermischen Energie immer entscheidender für die Optimierung von Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystemen in städtischen Energiesystemen und gewerblichen Anlagen.
Ultraschall-Wärmezähler mit Klemme sind ideal für die Modernisierung alter Systeme, da keine kostspieligen und zeitaufwändigen Änderungen an den Rohrleitungen erforderlich sind.
Damit Ultraschall-Laufzeit-Flüssigkeitszähler genau arbeiten können, ist es wichtig, dass die Flüssigkeit möglichst wenige Feststoffpartikel oder mitgerissene Luftblasen enthält. Diese können nämlich das Signal der Schallwelle stören und die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen.
Bisher haben wir uns auf fest montierte Clamp-on-Durchflussmesser konzentriert, die an einem einzigen Ort installiert werden, wobei die Elektronikbox oft an einer Wand oder einem Rohr montiert ist.
Das Design des Klemmwandlers eignet sich jedoch außergewöhnlich gut für tragbare Lösungen zur Durchflussmessung. Durch die Kombination von Pinzetten-Schallwandlern mit tragbaren elektronischen Geräten können tragbare Ultraschall-Durchflussmesser entwickelt werden.
Diese tragbaren Geräte sind in der Regel mit tragbarer Elektronik, Wandlern, Befestigungen und allem notwendigen Zubehör in einem kompakten Transportkoffer ausgestattet.
Tragbare Durchflussmesser bieten einzigartige Anwendungen, die mit fest montierten Durchflussmessern nicht möglich sind, z. B. punktuelle Kontrollen, die Überprüfung der Genauigkeit anderer Durchflussmesser und den vorübergehenden Ersatz fest montierter Durchflussmesser.
Bei der punktuellen Kontrolle werden temporäre Durchflussmessungen vorgenommen, wenn kein fester Zähler vorhanden ist, häufig im Rahmen von systemweiten Durchflussstudien. Diese Studien helfen den Nutzern, die Durchflüsse im gesamten System zu verstehen, Referenzdurchflüsse festzulegen und Lecks oder Blockaden zu identifizieren.
Tragbare Messgeräte können auch verwendet werden, um die Genauigkeit eines anderen Durchflussmessers zu überprüfen, insbesondere wenn dieser ungewöhnliche oder erratische Messwerte anzeigt. Durch diese Überprüfung lässt sich feststellen, ob es sich um ein Problem im Prozess oder am Messgerät selbst handelt.
In einigen Fällen müssen Aufbereitungsanlagen ihre Instrumente in regelmäßigen Abständen kalibrieren, was bedeuten kann, dass ein Durchflussmesser zur Kalibrierung aus einer akkreditierten Einrichtung entfernt werden muss. Während dieser Zeit kann ein tragbarer Durchflussmesser als vorübergehender Ersatz dienen, bis der fest installierte Zähler wieder eingebaut wird.
Der tragbare Durchflussmesser von Fuji Electric bietet verschiedene Optionen für die Signalausgabe, wie z. B. einen Analogausgang, und ermöglicht so eine nahtlose Integration in Steuerungssysteme.
Durch den Einsatz sowohl von stationären als auch von tragbaren, nicht-intrusiven Ultraschall-Durchflussmessgeräten können die Bediener die Prozesstransparenz maximieren und gleichzeitig die Ausrüstungskosten minimieren.
Eine gängige Strategie ist die Verwendung von stationären Messgeräten für kritische Messungen und tragbaren Messgeräten für vorübergehende Messungen, um alle potenziellen toten Winkel abzudecken.
Darüber hinaus bietet Fuji Electric Mietprogramme für tragbare Ultraschall-Durchflussmesser für vorübergehenden Bedarf an.
Viele Fachleute in der Industrie verwenden eine Kombination aus stationären und tragbaren Ultraschall-Klammer-Durchflussmessern, um die Prozesskontrolle zu optimieren und die Rentabilität der Investitionen zu erhalten.
In letzter Zeit haben Fortschritte bei der Visualisierung von Elektrizität zum Zwecke der Energieeinsparung eine entscheidende Rolle bei der Verringerung der Treibhausgasemissionen gespielt.
Die Bemühungen, bei der Nutzung von Dampf Energie zu sparen, verzögerten sich jedoch aufgrund von Schwierigkeiten bei der Visualisierung von Dampfverlusten.
Zur Lösung dieses Problems war ein Ultraschall-Klemm-Durchflussmesser für Dampf erforderlich, mit demDampfverluste festgestellt werden können,ohne dass die Rohre durchtrennt werden müssen.
Während Klammerdurchflussmesser für die Messung von Flüssigkeiten verwendet wurden, war es schwierig, Produkte für Dampf zu entwickeln, da dieser einen extrem niedrigen Ultraschallübertragungskoeffizienten von den Leitungen hat.
Mithilfe von Technologien zur Rauschunterdrückung, der Verwendung von Lamb-Wellen, die auch als Ultraschallwellen bezeichnet werden, und fortschrittlicher Signalverarbeitung hat Fuji Electric 2019 erfolgreich den weltweit ersten Durchflussmesser eingeführt, der Sattdampf bei niedrigem Druck messen kann.
Der Fuji Electric Ultraschall-Durchflussmesser für Dampf FSJ verwendet Temperatur- oder Drucksensoren zur Messung der thermischen Energie in Sattdampfanwendungen.
Dank einer breiten Palette an Kommunikationsoptionen lassen sich die Durchflussmesser der FSJ-Serie problemlos in Gebäudeautomatisierungssysteme integrieren.
Obwohl die Technologie der Ultraschall-Durchflussmesser mit Klammern viele Vorteile bietet, ist es entscheidend, die geplante Anwendung zu berücksichtigen, um festzustellen, ob sie geeignet ist.
Wie jede Technologie zur Durchflussmessung haben auch Ultraschall-Klemm-Durchflussmesser eine einzigartige Kombination aus Vor- und Nachteilen.
Es wird erwartet, dass sich die Zangen-Ultraschall-Durchflussmessung immer weiter durchsetzt, da die Vorteile bei einer wachsenden Bandbreite von Durchflussmessanwendungen die Einschränkungen überwiegen. Während diese Technologie derzeit in einigen Branchen verbreitet ist, wird sie sich voraussichtlich auch auf andere Bereiche ausdehnen.
Ultraschall-Durchflussmesser mit Klammern bieten Prozessbetreibern, die Flüssigkeits- und Dampfdurchflussraten in einer Vielzahl von Rohrleitungsgrößen und Materialien messen wollen, zahlreiche Vorteile.
Durch die nichtinvasive Installation entfällt die Notwendigkeit teurer Leitungsänderungen oder regelmäßiger Wartung, während gleichzeitig genaue Messwerte ohne Messwertdrift im Laufe der Zeit geliefert werden.
Darüber hinaus weisen tragbare Ultraschall-Durchflussmesser mit Klemme einzigartige Anwendungen auf, die fest montierte Durchflussmesser nicht erfüllen können, wie z. B. die Vor-Ort-Kontrolle und die Überprüfung der Genauigkeit eines anderen Durchflussmessers.
Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und der damit verbundenen Kosteneinsparungen ist es leicht zu verstehen, warum viele Industrieprofis sowohl fest montierte Ultraschall-Durchflussmesser als auch tragbare Ultraschall-Durchflussmesser mit Klammern verwenden, um ihre Prozesse zu optimieren.
Wenn es darum geht,die Prozesstransparenz zu optimieren und die Kosten zu senken, bieten Ultraschall-Klemm-Durchflussmesser eine einzigartige Kombination von Vorteilen.
Mit einer nicht-intrusiven Installation, die keine Änderungen an den Rohrleitungen oder Wartungsarbeiten erfordert, sind diese Geräte sehr vielseitig in Anwendungen wie städtische Energiesysteme, Industrieanlagen, Arzneimittelherstellung, Wasseraufbereitungsanlagen, Öl- und Gasbetrieb, Lebensmittelverarbeitung, chemische Produktion, HLK-Systeme und Stichprobenkontrollen für Durchflussstudien einsetzbar.
Modelle tragbarer Durchflussmessgeräte dürften für viele Nutzer als Einstiegspunkt dienen, da es keine anderen kommerziell tragbaren Optionen für die Durchflussmessung gibt.
Letztendlich hängt die Auswahl eines jeden Prozessinstruments, einschließlich Durchflussmessern, von den spezifischen Anforderungen der Anwendung und der Bestimmung der am besten geeigneten Technologie zur Erfüllung dieser Anforderungen ab.
