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Durchflussmessung

Hochgenaue und prozessstabile Coriolis-Durchflussmessgeräte

| Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Endress+Hauser verfügt über die weltweit genaueste Produktionskalibrieranlage mit einer akkreditierten Messunsicherheit von 0,015%. (Bild: Bilder: Endress+Hauser)
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Endress+Hauser verfügt über die weltweit genaueste Produktionskalibrieranlage mit einer akkreditierten Messunsicherheit von 0,015%. (Bild: Bilder: Endress+Hauser)

Coriolis-Durchflussmesssysteme können vieles und manche sogar noch ein bisschen mehr. Die Proline Promass-Familie von Endress+Hauser verfügt über hohe Prozessstabilität und zeichnet sich durch hohe Praxisgenauigkeit aus. Auf Wunsch liefern die Geräte neben Masse und Volumendurchfluss, Temperatur und Dichte auch noch Viskosität und eine berechnete Konzentration oder den Feststoffgehalt direkt aus dem Prozess.

Die Promass-Sensorfamilie deckt mit einem Nennweitenbereich von DN 1 bis DN 250 und Durchflussmengen von wenigen Gramm bis zu 2200 Tonnen pro Stunde ein breites Anwendungsspektrum ab. Die Geräte kommen im eichpflichtigen Verkehr, in Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie, Petrochemie sowie Öl & Gas und in vielen anderen Branchen zum Einsatz. Weitere Vorteile des Messprinzips sind seine universelle Einsatzfähigkeit für Flüssigkeiten und Gase, unabhängig von den physikalischen Stoffeigenschaften, z.B. der Leitfähigkeit oder Viskosität. So können fast alle Medien gemessen werden – vom Reinigungs- oder Lösungsmittel über Petroprodukte bis hin zu technischen Gasen. Auch die Form des Strömungsprofils beeinflusst die Messung nicht. Ein- und Auslaufstrecken wie bei herkömmlichen Durchflussmesssystemen sind nicht notwendig.

Die spezifizierte Standard-Messabweichung der Endress+Hauser Geräte liegt wie bei anderen führenden Herstellern bei ±0,1% des Messwertes. Seit Kurzem sind auch Promass mit nur noch 0,05% Messabweichung verfügbar. Doch nur eine nach ISO/EN17025 akkreditierte Rückführbarkeit der Produktionskalibrieranlage sichert diese in der Spezifikation angegebenen Werte wirklich ab. Dem Schweizer Familienunternehmen ist es gelungen seine Produktionskalibrieranlagen auf eine von der Schweizer Akkreditierungsbehörde METAS akkreditierte Messunsicherheit von 0,015% zertifizieren zu lassen. Damit ist die Rückführbarkeit verbrieft und wird in jedem Kalibrierprotokoll in Kombination mit der Akkreditierungsurkunde dokumentiert.

Knackpunkt Praxisgenauigkeit

Eine Überprüfung der weltweit genauesten Kalibrieranlage – bei der Promass als Vergleichsnormal mit einer Reproduzierbarkeit von 0,03% zum Einsatz kam – zeigte, dass diese hohen Durchfluss-Genauigkeiten nur wenige Anlagen einhalten können und einen enormen technischen Aufwand erfordern. Gerade in abrechnungsrelevanten Großmengenmessungen ist eine exakte Messung mit nachweisbar höchster Genauigkeit von besonderer Bedeutung. Denn hier spart jede Nachkommastelle bares Geld.

Die Tücke dabei: Die Messgenauigkeit ist zwar unter Referenzbedingungen auf dem Papier verbrieft, muss dann aber auch in der realen Anlage sichergestellt sein. Im realen Prozess treten immer Temperatur- und Druckänderungen auf, die es in der Fehlerbetrachtung zu berücksichtigen gilt. Die entscheidende Größe für den Anwender ist also die so genannte Praxisgenauigkeit. Erst diese liefert dem Anwender eine zuverlässige Aussage über die Präzision und Stabilität seiner Coriolis-Massedurchflussmessgeräte im Prozess. Hier zeichnet sich Proline Promass besonders aus. Durch das kompakte und optimierte Messsrohr- und Schutzkörperdesign sowie die hohen Schwingfrequenzen der Messrohre ist er gegenüber Anlagenverspannungen, externe Vibrationen sowie Druck und Temperatureinflüsse praktisch resistent. So können beispielsweise Proline Promass frei in die Rohrleitungen des Kunden eingebaut werden, ohne auf spannungsfreien Einbau achten zu müssen – und dies sogar bei den ganz großen Nennweiten. Proline Promass in der Nennweite DN 250 wiegt immerhin um die 400 kg, nicht ohne Grund ist es deshalb, neben der Masse- und Volumendurchflussmessung, auch das erste in der Großchemie standardisierte Coriolismessgerät zur hochgenauen und prozessstabilen Dichtemessung.

Das Geheimnis des Erfolgs liegt in der Konstruktion. Die Geometrie der Messrohre der Massedurchflussmessgeräte haben die Entwickler mit der numerischen Finite-Elemente-Methode (FEM) am Rechner in Richtung Prozessstabilität optimiert. Die Simulation zeigte, dass ein leicht gebogenes Messrohr Druck- und Temperaturverspannungen am besten und sogar vollständig kompensiert. Denn das clevere Design des Sensorschutzgehäuses (Second Containment) leitet Rohrleitungsverspannungen ohne Beeinflussung des Messsignals wirkungsvoll ab. Die pfiffige Konstruktion in Kombination mit einer hohen Schwingfrequenz gewährleistet eine hohe Prozessstabilität bei gleichzeitig sehr schneller Signalerfassung.

Neben der permanenten Selbstdiagnose des Gerätes kann die Funktion und Genauigkeit mit einer Vor-Ort-Verifikation mit dem Prüfgerät Fieldcheck gewährleistet werden. Hierbei wird die Funktion der Auswerte-elektronik und des Messwertaufnehmers bis zu einer Prüftiefe von über 98% sichergestellt, und dies sogar rückführbar. Diese Verifikation kann im eingebauten Zustand durchgeführt werden und ist ISO 9001 zertifiziert. Hierzu wird das Rohsignal rückführbar simuliert, und zwar so, als würde Medium durch den Sensor fließen. Eine Kalibrierung findet dann entlang des Signalweges und der Verarbeitung bis zum Ausgang statt.

Eichpflichtige Messtellen

Der flexibel einsetzbare Proline Promass 84 ist sowohl für Flüssigkeiten (außer Wasser) als auch für eichpflichtige Messungen von Gasen einsetzbar. Hierzu liegen entsprechende innerstaatliche Bauartzulassungen der PTB vor. Für den zukünftigen und europaweiten Einsatz im eichpflichtigen Verkehr für Messanlagen für die kontinuierliche und dynamische Messung von Flüssigkeitsmengen (außer Wasser; MI-005) sind alle notwendigen Tests nach OIML durchgeführt und dokumentiert. Somit kann Proline Promass 84 in MID-Systemzulassungen eingesetzt werden. Auch ist er für den eichpflichtigen Verkehr von Brenngasen nach Messgeräterichtlinie (MI-003) nach Modul B+D zugelassen. Das Besondere dabei ist, dass bis auf wenige Nennweiten die Prüfung auf der Wasserkalibrieranlage zur Inverkehrbringung ausreicht. Endress+Hauser verriegelt und sichert anschließend mit einer Firmenplombe. Diese Prüfmethode gilt im Übrigen auch für die innerstaatliche Bauartzulassung. Der Unterschied hierbei ist allerdings, dass bei Geräten mit der innerstaatlichen Bauartzulassung die Wasserkalibrierung unter Aufsicht eines Eichbeamten durchgeführt wird, der anschließend das Gerät sichert. Eine zusätzliche Prüfung mit Gas ist also nicht notwendig. Allerdings prüft Endress+Hauser innerhalb des Qualitätsmanagementsystems permanent die Funktion ihrer Coriolismesssysteme auf entsprechenden Gasprüfständen.

„Best Fit“-Sensorpalette

Das Proline-Durchflussgerätekonzept bietet für jede Anwendung ein geeignetes Gerät. Das sichert hohe Standzeiten und spart Kosten. Das Konzept ermöglicht durchgängige Einheitlichkeit und Modularität der Sensoren und Elektroniken, verbunden mit geringen Lagerkosten und hoher Verfügbarkeit. Alle Gerätetechnologien können in der Anlage mit den einheitlichen Bedien-, Prüf- und Kalibriertools einfach und sicher in Betrieb genommen, kostengünstig gewartet und überprüft werden.

* Der Autor ist Produkt Manager Durchfluss bei der Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG, Weil am Rhein.

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