Wie misst ein Differenzdruck-Durchflussmesser?

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Differenzdruckstrommessgeräte haben ein besonders breites Anwendungsspektrum. Sie werden bei der Messung des Durchflusses in geschlossenen Rohrleitungen für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt – beispielsweise bei Flüssigkeiten wie einzufasrigem, gemischtem, reinem, verschmutztem oder viskosem Fluid. Was die Betriebsbedingungen angeht, so kommen sie unter Normaldruck, hohem Druck, im Vakuum sowie bei Normal- und Hochtemperaturen zum Einsatz. Was den Rohrdurchmesser betrifft, so reicht er von einigen Millimetern bis zu mehreren Metern. Auch hinsichtlich der Strömungsbedingungen sind diese Geräte geeignet – sei es für subsonische, sonische oder pulsierende Strömungen. Sein Verbrauch in den verschiedenen Industriezweigen macht etwa ein Viertel bis ein Drittel des gesamten Verbrauchs an Durchflussmessern aus. In den Leitungen für den Gasfluss ist ein Drosselventil eingebaut. In diesem Ventil befindet sich eine Lochplatte, in deren Mitte sich ein kreisförmiges Loch befindet. Der Durchmesser dieses Lochs ist kleiner als der Innendurchmesser der Leitung. Vor der Lochplatte fließt das Gas weiterhin gleichmäßig vorwärts. Wenn das Gas durch die Lochplatte strömt, verringert sich aufgrund des kleineren Durchmessers die Querschnittsfläche – dadurch wird der gleichmäßige Fluss gestört. Infolgedessen ändert sich die Geschwindigkeit des Gases; sie erhöht sich. Der statische Druck des Gases sinkt entsprechend. Somit entsteht zwischen vor und hinter der Lochplatte ein Druckunterschied – also ein Differenzdruck (der Druck ist an der Stelle vor der Lochplatte höher, während er an der Stelle hinter der Lochplatte niedriger ist). Es besteht eine bestimmte numerische Beziehung zwischen der Differenzdruckstärke und dem Gasfluss – bei großem Fluss ist der Differenzdruck groß, bei kleinem Fluss hingegen klein. Der Durchfluss ist proportional zur Quadratwurzel des Differenzdrucks. Ein Differenzdruckstrommessgerät ist ein Messinstrument, das den Durchfluss anhand des Differenzdrucks berechnet, der durch den in der Leitung installierten Durchflussmesswert erzeugt wird, sowie unter Berücksichtigung der bekannten Eigenschaften des Fluids und der geometrischen Abmessungen des Messwertes sowie der Leitung. Ein Differenzdruckstrommessgerät besteht aus einem Primärgerät (Messelement) und einem Sekundärgerät (Differenzdruckumwandlung und Stromanzeige). Differenzdruck-Massenstrommesser werden in der Regel nach ihrem Messprinzip klassifiziert, wie z. B. Lochblech-Massenstrommesser, Venturi-Massenstrommesser, Durchflussmessgeräte mit konstanter Geschwindigkeit usw. Zweitrangige Geräte sind verschiedene mechanische, elektronische sowie mechatronische Differenzdruckmessgeräte, Differenzdruckwandler sowie Durchflussanzeigegeräte. Es hat sich zu einer großen Gruppe von Messgeräten entwickelt, die durch einen hohen Grad an Standardisierung, Serienproduktion und Universalisierung gekennzeichnet sind. Diese Geräte können nicht nur Strömungswerte messen, sondern auch andere Parameter wie Druck, Füllstand oder Dichte. Die Messelemente von Differenzdruckstrommessern lassen sich nach ihrem Funktionsprinzip in folgende Kategorien einteilen: Drosselvorrichtungen, hydraulische Widerstandsmessungen, zentrifugale Messverfahren, Messverfahren auf der Grundlage der dynamischen Druckhöhe, Messverfahren mit Erhöhung der dynamischen Druckhöhe sowie Strahlmessverfahren. Die Prüfobjekte können wiederum nach ihrem Grad an Standardisierung in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: standardisiert und nicht standardisiert. Die sogenannten Standardprüfkomponenten sind solche, bei denen ihre Durchflusswerte sowie die Schätzungen der Messfehler bereits durch das Design, die Herstellung, die Montage und den Einsatz gemäß den Standarddokumenten bestimmt werden können – ohne dass eine Kalibrierung mit tatsächlichem Fluss erforderlich ist. Nicht-standardisierte Prüfteile sind solche mit geringer Reifegrad, die noch nicht in die internationalen Standards aufgenommen wurden. Differenzdruckstrommesser sind eine der am weitesten verbreiteten Arten von Durchflussmessgeräten; sie haben den größten Anteil an allen Durchflussmessinstrumenten. In den letzten Jahren ist aufgrund des Erscheinens verschiedener neuer Durchflussmessgeräte der Anteil ihrer Verwendung allmählich gesunken, doch sie gehören weiterhin zu den wichtigsten Arten von Durchflussmessgeräten. Vorteile: (1) Die am häufigsten eingesetzten Lochblechstrommessgeräte weisen eine stabile Konstruktion auf, sind zuverlässig in ihrer Funktionsweise und haben eine lange Lebensdauer. (2) Sie finden in vielen Anwendungsgebieten Verwendung – bis heute gibt es keine anderen Arten von Strommessgeräten, die mit ihnen vergleichbar wären. (3) Die Messkomponenten sowie der Sender und das Anzeigegerät werden von verschiedenen Herstellern hergestellt, was eine effiziente Massenproduktion ermöglicht. Nachteile: (1) Die Messgenauigkeit ist im Allgemeinen gering; (2) Das Messbereich ist begrenzt – in der Regel nur 3:1 bis 4:1; (3) Die Anforderungen an die Installation vor Ort sind hoch; (4) Es kommt zu hohem Druckverlust – insbesondere bei Düsen und anderen Komponenten.