DURCHFLUSSMESSUNG


DURCHFLUSSMESSUNG

Die Eintauchtechnologie basiert auf Durchflussmessern, die ordnungsgemäß in einem geraden Rohr installiert sind und zur Messung der lokalen strömungsgeschwindigkeit Vm verwendet werden, um die Durchschnittsgeschwidigkeit Va sowie die volumetrische Strömungsrate QV zu berechnen.

Diese Durchflusssensoren werden von fluiddynamischen Gesetzen unterstützt, die auf jeden beliebigen Rohrquerschnitt angewendet werden können, sofern einige physikalische Bedingungen (vollständig entwickelte turbulente Strömung) beachtet werden. Diese Gesetze beschreiben die Beziehung zwischen der gemessenen lokalen Strömungsgeschwindigkeit und der durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit (UNI 10727; ISO 7145).

Das Verhältnis von Durchschnittsgeschwindigkeit Va und gemessener Geschwindigkeit wird üblicherweise durch den "Profilfaktor" ausgedrückt: Fp = Va / Vm
Unter Verwendung des oben erwähnten Faktors: Qv = Va * ID² / 4 = Fp * Vm * ID² / 4
ID = Innerer Rohrdurchmesser

Zwei unterschiedliche Positionen sind als Messpunkt der Strömungsgeschwindigkeit geeignet:

  1. Kritische Position: Der Geschwindigkeitssensor wird an einer bestimmte Stelle eingesetzt, an der die lokale Geschwindigkeit der Durchschnittsgeschwindigkeit entspricht (12% des Innendurchmessers): Va = Vm >>> Fp = 1.
  2. Zentrale Position: Der Geschwindigkeitsmesser wird exakt in der Mitte des Rohrquerschnitts platziert. Die lokale Geschwindigkeit entspricht der Maximalgeschwindigkeit: Vm = Vmax >>> Fp < 1.
Durchfluss Profil

Vollständig entwickelte Turbulente Strömung

Alle geschwindigkeitsbasierten Durchflusssensoren liefern nur dann genaue und zuverlässige Ergebnisse, wenn sie eine vollständig entwickelte turbulente Strömung messen. Vollständig entwickelte turbulente Strömungen entstehen in jeder Newtonschen Flüssigkeit mit einer Reynoldszahl größer 4500.
Vollständig entwickelte turbulente Strömungen sind bei Flüssigkeiten mit hoher Viskosität, geringen Strömungsraten oder großen Rohrleitungen schwieriger zu erreichen. Häufig reicht eine Verringerung der Rohrgröße zur Erhöhung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit aus, um eine geeignete Reynoldszahl zu erzeugen:

Re = V x ID x Sg / μ

wobei:
V = Strömungsgeschwindigkeit in m/s
ID = Innerer Rohrdurchmesser in Metern
Sg = Spezifische Gravitation in Kg/m3
μ = Dynamische Viskosität in Pa*s (1 Pa*s = 10³ cP)

oder, bei Umwandlung der Strömungsgeschwindigkeit in eine Strömungsrate:

Re = 1.2732 x Qv x Sg / μ x ID

wobei:
V = Strömungsrate in l/s
Sg = Spezifische Gravitation in Kg/m3
μ = Dynamische Viskosität in Pa*s (1 Pa*s = 10³ cP)
ID = Innerer Rohrdurchmesser in Metern

Re = 3162,76 x Qv x Sg / μ x ID

wobei:
Qv = Strömungsrate in gpm
Sg = Spezifische Gravitation in Kg/m3
μ = Dynamische Viskosität in Centipoise (1 Pa*s = 10³ cP)
ID = Innerer Rohrdurchmesser in Zoll

Arbeits weise von DURCHFLUSSSENSOREN

Flügelrad-Sensor
Dieser Durchflusssensor besteht aus einem Wandler (Hall-Effekt bei netzbetriebenen und Spule bei batteriebetriebenen Systemen) und einem fünfblättrigen ECTFE Flügelrad (vier Blätter bei F3.10) mit offener Zelle auf einer Keramikwelle (Edelstahl bei F3.10, F3.20 und der Edelstahlversion von F3.00). Die Welle ist orthogonal zur Strömungsrichtung montiert.
Das Flügelrad ist an jedem Blatt mit einem integrierten Permanentmagneten ausgestattet. Wenn der Magnet den Wandler passiert, wird dieser geschlossen, wodurch ein Impuls generiert wird. Wenn Flüssigkeiten in die Rohrleitung fließen, beginnt das Flügelrad zu rotieren und ein Rechteckwellen-Ausgangssignal zu erzeugen. Die Frequenz ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Für die Installation des Sensors in die Rohrleitung bietet FLS eine große Auswahl an Eintauch-Fittings an.

Turbinensensor
Dieser Durchflusssensor besteht aus einem Wandler und einer achtblättrigen ECFTE Turbine auf einer Keramikwelle. Die Welle ist parallel zur Strömungsrichtung angebracht und der Sensor kann beide Strömungsrichtungen erkennen. Der Propeller ist an jedem Blatt mit einem integrierten Permanentmagneten ausgestattet. Wenn der Magnet den Wandler passiert, wird dieser geschlossen, wodurch ein Impuls generiert wird. Wenn Flüssigkeiten in die Rohrleitung fließen, beginnt die Turbine zu rotieren und ein Rechteckwellen-Ausgangssignal zu erzeugen. Die Frequenz ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Für die Installation des Sensors in die Rohrleitung bietet FLS eine große Auswahl an Eintauch-Fittings an.

F3.05 Durchflussschalter
Mechanisch gesehen ist der F3.05 ein Durchflussschalter auf Basis eines Flügelrad- Sensors. Dies bedeutet, er verfügt über einen Wandler sowie ein fünfblattriges Flügelrad mit offener Zelle. Auch in diesem Fall ist der Propeller an jedem Blatt mit einem integrierten Permanentmagneten ausgestattet. Wenn der Magnet den Wandler passiert, wird dieser geschlossen, wodurch ein Ausgangsimpuls generiert wird. Dieser Impuls wird von einem Fehlsignal-Schaltkreis überwacht, der ein internes Relais auslöst, wenn die Impulsfrequenz unter den werkseitig voreingestellten Wert von 0,15 m/s (0,5 ft/s) sinkt. Für die Installation des Schalters in die Rohrleitung bietet FLS eine große Auswahl an Eintauch-Fittings an.

Magnetischer Sensor
Der magnetische Sensor basiert auf dem Faradayschen Gestz, da in einem elektrischen Leiter eine Spannung induziert wird, wenn sich dieser in einem magnetischen Feld bewegt.
Eine im Sensorgehäuse montierte Spule erzeugt senkrecht zur Strömungsrichtung ein magnetisches Feld. Das magnetische Feld und die Strömungsgeschwindigkeit induzieren eine Spannung zwischen den Elektroden. Die Spannung ist direkt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Die Spannung wird in ein strömungsproportionales 4-20mA Ausgangssignal oder ein Frequenz-Ausgangssignal umgewandelt.

Inline-Durchflusssensor

ULF-Sensor
Dieser Inline-Durchflusssensor besteht aus einem Wandler und einem fünfblättrigen Flügelrad (vier Blätter bei ULF0X.X.0). Das Flügelrad ist an jedem Blatt mit einem integrierten Permanentmagneten ausgestattet. Wenn der Magnet den Wandler passiert, wird dieser geschlossen, wodurch ein Impuls generiert wird. Wenn Flüssigkeiten in das Sensorgehäuse fließen, beginnt das Flügelrad zu rotieren und ein Rechteckwellen-Ausgangssignal zu erzeugen. Die erzeugte Frequenz ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit.

F3.80 Ovalrad-Sensor
Dieses Inline-Sensorgehäuse beinhaltet zwei ovale Zahnräder, die durch strömende Flüssigkeiten in Rotation versetzt werden. Die zwei Räder sind in einem Winkel von 90° miteinander verzahnt, um ein konstantes Flüssigkeitsvolumen bei jeder Drehung zu definieren.
In jedem Zahnrad sind zwei Permanentmagneten angebracht, ein Hall-Effekt-Sensor erkennt das Magnetfeld und erzeugt ein Rechteckwellen-Ausgangssignal mit einer Frequenz
proportional zur Anzahl der herausgepumpten Flüssigkeitsvolumina.

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