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Durchflussmessung Eingriffsfrei messen zur Verifizierung der Entnahmemengen

| Autor / Redakteur: Sebastian Vogelei* / M.A. Manja Wühr

Durchflussmessung im laufenden Betrieb? Mit Leitungen in bergigem Gelände und starken Temperaturschwankungen? Kein Problem mit Ultraschalldurchflussmessern.

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Die Ultraschalldurchflussmesslösung ermöglicht es Wasserkraftwerken in Italien, innerhalb ihrer zulässigen Entnahmegrenzen zu bleiben.
Die Ultraschalldurchflussmesslösung ermöglicht es Wasserkraftwerken in Italien, innerhalb ihrer zulässigen Entnahmegrenzen zu bleiben.
(Bild: Selemark, Katronic)

Bei der Wasserentnahme aus Fließgewässern unterliegen Wasserkraftwerke festgelegten Höchstgrenzen, die zur Erzeugung einer bestimmten Strommenge benötigt werden. Im Alterungsprozess wird es zunehmend schwieriger, diese maximalen Entnahmemengen valide zu bestimmen, wenn sich die ursprünglichen Anlagenparameter, beispielsweise die Pumpleistung, aufgrund der Kraftwerksalterung verändern. Zusammengefasst äußert sich dies zumeist in einem verschlechterten Wirkungsgrad. Im Speziellen benötigen gealterte Wasserkraftwerke einen höheren Wasserdurchfluss, um eine bestimmte Menge an Energie zu erzeugen.

Katronics italienischer Vertriebs­partner Selemark wurde zu einem speziellen Anwendungsfall von einem Ingenieur einer Kraftwerksgruppe angesprochen. Dieser legte dar, dass die Turbinen in den Wasserkraftwerken der Gruppe seit den 1950er-Jahren in Betrieb sind und, dass für sie nun aufgrund des höheren, benötigten Wasserdurchflusses für die Erreichung der Erzeugungsziele die Gefahr besteht, ihre Genehmigungen zu verlieren. In Vorbereitung einer geplanten Sanierung suchte der Kraftwerksbetreiber nach einer Lösung für eine Durchflussmessung, die ohne Unterbrechung der Stromerzeugung, also bei laufendem Prozess, bewerkstelligt werden konnte.

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Für die in Folge initiierte Machbarkeitsstudie wählte Katronic den portablen Ultraschalldurchflussmesser Katflow 200 mit den kompakten K1-Sensoren. Die Sensoren wurden dabei mittels Koppelpaste und Metallketten am Rohr aufgespannt. Der in allen Katronic-Ultraschalldurchflussmessern unterstützende akustische Sensorpositionierungsassistent ermöglicht es dem Anwender, die Wandler präzise und schnell auf Rohrleitungen zu montieren, um mit bestmöglicher Signalstärke sofort eine Messung starten zu können.

Tragbare Durchflussmesssysteme von Katronic bestehen aus einem Handmessgerät zur Signal­analyse und Kommunikation sowie einem robusten Wandlerpaar, welches an der Rohrleitung angeklemmt wird. Das Unternehmen entwickelt und fertigt portable sowie stationäre Messinstrumente, die an Rohrleitungen verschiedenster Materialien und Durchmesser von 10 bis 6500 mm eingesetzt werden können.

Genaue Ergebnisse gefragt

Die in dem betreffenden Wasserkraftwerk installierten, im Freien befindlichen Eisenrohrleitungen weisen einen Durchmesser von 650 mm auf und verlaufen in einem typischen 27°-Winkel bergauf. Das bergige Gelände führte zu der Prognose einer Umgebungstemperaturschwankung zwischen -20 und +35 °C. Aufgrund vorgefundener starker Rostanlagerungen wurde eine Rauheit der Rohr-Innenoberfläche von bis zu 4 mm angenommen. Der Durchfluss durch die Rohre beträgt typischerweise 1,0 m3/s, und der Kunde wollte eine möglichst genaue Durchflussmessung zusammen mit einem zuverlässigen Alarm, sobald der Durchfluss die Überschreitung der Entnahmegrenze von 1,5 m3/s erreicht.

Die antizipierte Menge an Rost auf der Innenseite der Rohrleitung und eine vorhergesagte Strömungsgeschwindigkeit zwischen 3,1 und 4,9 m/s ließen höhere Turbulenzen und ein damit einhergehendes starkes Rauschen des Messsignals vermuten. Die hochentwickelte Signalverarbeitung des Katflow 200 kompensierte beides perfekt. Die Messung der Durchflussrate stellte sich sofort ein und lieferte sehr gute Ergebnisse. Ein Ingenieur des Kunden konnte anhand der gleichzeitigen Variation der Durchflussrate innerhalb der bekannten prozentualen Streuung und Überprüfung der Zählerleistung die Ultraschalldurchflussmessungen vor Ort bestätigten.

In dieser Anwendung befähigte Katronic eine Gruppe kleiner Wasserkraftwerke in Italien dazu, innerhalb ihrer zulässigen Entnahmegrenzen zu bleiben. Der an eisernen Einlassrohren einfach zu installierende, nichtinvasive, portable Clamp-on-Durchflussmesser des Typs Katflow 200 bot eine erstklassige Lösung, bei Normalbetrieb des Kraftwerks den Wasserdurchfluss in die Generatoranlage zuverlässig und genau zu messen.

Die Ultraschalltechnologie von Katronic kann zur dauerhaften Installation an Rohrleitungen mit großen Nennweiten angewendet werden, wo ein invasiver Durchflussmesser vergleichsweise teuer ist. Sie eignet sich zudem für alle Prozessflüssigkeiten. Da die Ultraschallsensorik an der Außenseite des Rohres per clamp-on montiert wird, ist die Öffnung der Rohre und damit Unterbrechung der Wasserversorgung nicht erforderlich.

* Der Autor ist Marketing- und Vertriebsassistent der Katronic AG & Co. KG, Wernigerode.

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