Praktische Tipps | Acht Bilder zur Verständnis der Nullpunktanpassung bei Doppel-Flansch-Schwingungsmessern

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von yunrun am 24.9.2025 um 23:10 bearbeitet. In der industriellen Produktion ist es oft notwendig, den Flüssigkeitsspiegel in bestimmten Geräten wie Behältern oder Tanks zu messen und zu regulieren. Es gibt viele Instrumente zur Messung des Flüssigkeitsspiegels. Für viele spezielle Flüssigkeiten – beispielsweise solche, die korrosiv sind oder Kristallpartikel enthalten, hohe Viskosität haben oder leicht erstarrbar sind – kann man zur Vermeidung von Problemen durch Korrosion oder Verstopfung der Druckleitungen Differenzdrucksensoren mit doppelten Flanschen zur Messung des Flüssigkeitsspiegels verwenden. Changhui Instruments teilt in diesem Artikel die Methoden zur Installation von Doppel-Flansch-Druckdifferenzübertragern mit, erklärt, wie man den Nullpunkt dieser Übertrager festlegt, sowie wie man deren Messbereich berechnet. Zudem werden die Verfahren zur Prüfung und Kalibrierung von Doppel-Flansch-Druckdifferenzübertragern dargestellt. Wie in Abbildung 1 zu sehen ist, ist die als empfindliches Element dienende Metallmembranbox in einem geschlossenen System aus Umhüllungskapillaren und Messkammer mit einem dichten Fluid – in der Regel Silikonöl – als Druckübertragungsmedium gefüllt. Um zu gewährleisten, dass die Kapillaren langlebig sind, sind sie außen mit Metallschläuchen geschützt. Berechnung der Nullpunktverschiebung sowie Montagemethode für Doppel-Flansch-Druckunterschiedsübertragungseinheiten bei der Höhenmessung yunrun.com.cn/tech/1465.html 1. Montage und Berechnungen bei der Verwendung von Doppel-Flansch-Druckunterschiedsübertragungseinheiten zur Höhenmessung. Doppel-Flansch-Druckunterschiedsübertragungseinheiten können in jeder Höhe und an jedem Ort installiert werden. Doch in Vakuumumgebungen (Hersteller von Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmittern, die in Vakuumumgebungen eingesetzt werden, führen in der Regel spezielle Maßnahmen durch, sie sind dennoch sehr anfällig für Schäden; zu den Gründen dafür siehe den Artikel „Gründe, warum Doppel-Flansch-Höhenmesstransmitter zur Messung von negativen Drücken nicht geeignet sind“) darf sie nicht über der Horizontlinie des Flansches des Niederdruckraums liegen. Bei der Messung des Flüssigkeitsspiegels werden Doppel-Flansch-Sender in der Regel in geschlossenen Behältern eingesetzt. Der Flansch im Niedrigdruckbereich dient dazu, die Auswirkungen von Druckänderungen (oder Vakuum) im Behälter auszugleichen, während der Flansch im Hochdruckbereich zur Messung des Flüssigkeitsspiegels im Behälter verwendet wird. Wenn ein Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber in einem offenen Behälter eingesetzt wird, muss der Flansch des Hochdruckraums mit dem Flansch am unteren Ende des Behälters verbunden werden. Der Flansch des Niedrigdruckraums hingegen sollte in Berührung mit der Umgebungsluft stehen und auf derselben Höhe wie der Flansch des Hochdruckraums liegen. ①Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wird unter der horizontalen Linie in der Mitte des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters installiert. Der Flansch des niedrigdruckigen Bereichs des Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgebers sowie die Mitte des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters liegen auf derselben horizontalen Linie, wie in Abbildung 2 zu sehen ist: Abbildung 2: Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wird unter der horizontalen Linie des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters installiert (der Flansch des niedrigdruckigen Bereichs des Geräts liegt auf derselben horizontalen Linie wie die Mitte des Flansches am unteren Ende des Behälters). Es wird angenommen, dass die Dichte des zu messenden Mediums ρ1 beträgt (Einheit: kg/m³). H ist die Höhe zwischen der tiefsten und der höchsten Messstelle des Mediums (Einheit: m) ； h1 ist die Höhe zwischen der niedrigsten gemessenen Flüssigkeitsebene und der Mittellinie der Unterflanschseite des Behälters (Einheit: m) ； Dann beträgt das Messbereich des Doppel-Flansch-Druckdifferenzsenders L=H×ρ1 ； Die positive Verschiebungsgröße bei Nullpunkt beträgt A = h1 × ρ1 ； Bei der niedrigsten Messflüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wirkt, △P1 = h1 × ρ1 = A ； Bei der höchsten gemessenen Flüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Differenzdruck, der auf den Doppel-Flansch-Differentialdruckgeber wirkt, △P2 = (H + h1) × ρ1 = H × ρ1 + h1 × ρ1 = H × ρ1 + A ； Der Messbereich des Doppel-Flansch-Druckdifferenzsenders liegt bei △P=△P1~△P2=h1×ρ1~H×ρ1+h1×ρ1=A~H×ρ1, wobei die Ausgabe des Doppel-Flansch-Druckdifferenzsenders 4-20mA beträgt. B. Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wird unter der horizontalen Linie in der Mitte des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters installiert. Zudem liegt der Flansch des niedrigdruckigen Bereichs des Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgebers noch weiter unter dieser horizontalen Linie, wie in Abbildung 3 dargestellt. Abbildung 3: Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber ist unter der horizontalen Linie in der Mitte des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters installiert (der Flansch des niedrigdruckigen Bereichs liegt unterhalb dieser horizontalen Linie). Es wird angenommen, dass die Dichte des zu messenden Mediums ρ1 beträgt (Einheit: kg/m³). Die Dichte der Flüssigkeit im Kapillarrohr des Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgebers beträgt ρ2 (Einheit: kg/m³). H ist die Höhe zwischen der niedrigsten und der höchsten Messstelle (Einheit: m) ； h1 ist die Höhe zwischen der niedrigsten gemessenen Flüssigkeitsebene und der Mittellinie der Unterflanschseite des Behälters (Einheit: m) ； h2 ist die Höhe zwischen der Flanschverbindung des Niedrigdruckraums und der Flanschverbindung am unteren Ende des offenen Behälters (in Metern). Der Messbereich des Doppelflansch-Druckunterschieds-Sensors beträgt daher L = H × ρ1 ； Die Menge an Migration bei Nullpunkt (positive Migration) beträgt A = h1×ρ1 + h2×ρ2 ； Bei der niedrigsten Messflüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wirkt, △P1 = h1×ρ1 + h2×ρ2 = A ； Bei der höchsten gemessenen Flüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Differenzdruck, der auf den Doppel-Flansch-Drucktransmitter wirkt, △P2 = (H + h1) × ρ1 + h2 × ρ2 = H × ρ1 + A ； Der Messbereich des Doppel-Flansch-Druckdifferenzsenders liegt bei △P=△P1~△P2=h1×ρ1+h2×ρ2~(H+h1)×ρ1+h2×ρ2=A~H×ρ1+A. Dem entspricht eine Ausgangsspannung des Doppel-Flansch-Druckdifferenzsenders von 4–20 mA. ②Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wird oberhalb der horizontalen Linie des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters installiert. Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber befindet sich außerdem oberhalb der horizontalen Linie in der Mitte des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters. Zudem muss der Flansch des Niederdruckraums des Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgebers über der horizontalen Linie in der Mitte des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters liegen – wie in Abbildung 4 dargestellt. Um zu vermeiden, dass beim Messvorgang ein „Totzonenbereich“ entsteht, muss gelten: h1×ρ1 ≥ h2×ρ2. Andernfalls ist der tatsächliche Messbereich kleiner als der Prüfbereich des Transmitters. Abbildung 4: Der Differenzdrucksensor mit zwei Flanschen wird oberhalb der Horizontalebene des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters installiert (der Flansch des niedrigdruckigen Bereichs des Sensors liegt über der Horizontalebene des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters). Es wird angenommen, dass die Dichte des zu messenden Mediums ρ1 beträgt (Einheit: kg/m³). Die Dichte der Flüssigkeit im Kapillarrohr des Differenzdrucksensors beträgt ρ2 (Einheit: kg/m³). H ist die Höhe zwischen der niedrigsten und der höchsten Messstelle der Flüssigkeit (Einheit: m) ； h1 ist die Höhe zwischen der niedrigsten gemessenen Flüssigkeitsebene und der Mittellinie der Unterflanschseite des Behälters (Einheit: m) ； h2 ist die Höhe zwischen der Flanschverbindung des Niedrigdruckraums und der Flanschverbindung am unteren Ende des offenen Behälters (in Metern). Dadurch beträgt das Messbereich des Doppelflansch-Drucksensors L = H × ρ1 ； Die Migrationsmenge bei Nullpunkt beträgt A = h1×ρ1 – h2×ρ2 ； Bei der niedrigsten Messflüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wirkt, △P1 = A = h1×ρ1 – h2×ρ2 = A ； Bei der höchsten gemessenen Flüssigkeitsstufe beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flanschen-Drucktransmitter wirkt, △P2 = (H + h1) × ρ1 – h2 × ρ2 = H × ρ1 + A ； Der Messbereich des Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmitters liegt bei △P=△P1~△P2=h1×ρ1-h2×ρ2~(H+h1)×ρ1-h2×ρ2=A~H×ρ1+A. Dem entspricht eine Ausgangsspannung des Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmitters von 4–20 mA. B. Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wird oberhalb der horizontalen Linie, die durch den Mittelpunkt des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters verläuft, installiert. Zudem liegt der Flansch des niedrigdruckigen Bereichs des Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgebers auf derselben horizontalen Linie wie der Mittelpunkt des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters – wie in Abbildung 5 dargestellt. Abbildung 5 zeigt, dass der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber oberhalb der horizontalen Linie des Flansches am unteren Ende des offenen Behälters installiert wird (der Flansch des niedrigdruckigen Bereichs des Gebers sowie der Mittelpunkt des Flansches am unteren Ende des Behälters liegen auf derselben horizontalen Linie). Es wird angenommen, dass die Dichte des zu messenden Mediums ρ1 beträgt (Einheit: kg/m³). Die Dichte der Flüssigkeit im Kapillarrohr des Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgebers beträgt ρ2 (Einheit: kg/m³). H ist die Höhe zwischen der niedrigsten und der höchsten Messstelle (Einheit: m) ； h1 ist die Höhe zwischen der niedrigsten gemessenen Flüssigkeitsebene und der Mittellinie der Unterflanschseite des Behälters (Einheit: m) ； h2 ist die Höhe zwischen der Flanschverbindung des Niedrigdruckraums und der Flanschverbindung am unteren Ende des offenen Behälters (in Metern). Der Messbereich des Doppelflansch-Druckdifferenztransmitters beträgt daher L = H × ρ1 ； Nullpunktverschiebung (positive Verschiebung): A = h1 × ρ1 ； Der Messbereich des Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmitters liegt bei △P=△P1~△P2=h1×ρ1~(H+h1)×ρ1=A~H×ρ1+A, wobei die Ausgangssignale des Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmitters im Bereich von 4–20 mA liegen. ③Der Doppel-Flansch-Druckdifferenzsender wird unter der horizontalen Linie des Flansches am unteren Ende des geschlossenen Behälters installiert, wie in Abbildung 6 dargestellt. Der Flansch des Hochdruckraums ist mit dem Flansch am unteren Ende des geschlossenen Behälters verbunden, während der Flansch des Niedrigdruckraums mit dem Flansch am oberen Ende des Behälters verbunden ist. Abbildung 6: Der Differenzdrucksensor mit zwei Flanschen wird unter der horizontalen Linie am unteren Flansch des geschlossenen Behälters installiert. Es wird angenommen, dass die Dichte des zu messenden Mediums ρ1 beträgt (Einheit: kg/m³). Die Dichte der Flüssigkeit im Kapillarrohr des Differenzdrucksensors beträgt ρ2 (Einheit: kg/m³). H ist die Höhe zwischen der niedrigsten und der höchsten Messstelle der Flüssigkeit (Einheit: m) ； h1 ist die Höhe zwischen der niedrigsten gemessenen Flüssigkeitsebene und der Mittellinie der Unterflanschseite des Behälters (Einheit: m) ； h2 ist die Höhe zwischen der Flanschverbindung des Niederdruckraums und dem Flansch am unteren Ende des offenen Behälters (in Metern). h3 ist die Höhe zwischen den Mittelpunkten der Flanschverbindungen am oberen und unteren Ende des geschlossenen Behälters. Dadurch ergibt sich für den Differenzdrucksensor mit zwei Flanschen ein Messbereich von L = H × ρ1 ； Die Migrationsmenge bei Nullpunkt beträgt A = h1×ρ1 – h3×ρ2 ； Bei der niedrigsten Messflüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wirkt, △P1 = h1×ρ1 – h3×ρ2 = A ； Bei der höchsten gemessenen Flüssigkeitshöhe beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wirkt, △P2 = H×ρ1 + h1×ρ1 – h3×ρ2 = H×ρ1 + A ； Der Messbereich des Doppel-Flansch-Druckdifferenzwandlers liegt bei △P=△P1~△P2=h1×ρ1-h3×ρ2~H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=A~H×ρ1+A. Dem entspricht eine Ausgangsspannung des Doppel-Flansch-Druckdifferenzwandlers von 4–20 mA. ④Der Doppel-Flansch-Druckdifferenzübertrager wird oberhalb der horizontalen Linie des Flansches am unteren Ende des geschlossenen Behälters installiert, wie in Abbildung 7 dargestellt. Der Flansch des Hochdruckraums ist mit dem Flansch am oberen Ende des geschlossenen Behälters verbunden, während der Flansch des Niedrigdruckraums mit dem Flansch am unteren Ende des Behälters verbunden ist. Um zu vermeiden, dass beim Messen mit einem Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber ein Totraum entsteht, muss gelten: h1×ρ1 ≥ h2×ρ2. Abbildung 7: Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wird oberhalb der Horizontalebene des Flansches am unteren Ende des geschlossenen Behälters installiert. Es wird angenommen, dass die Dichte des zu messenden Mediums ρ1 beträgt (Einheit: kg/m³). Die Dichte der Flüssigkeit im Kapillarrohr des Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgebers beträgt ρ2 (Einheit: kg/m³). H ist die Höhe zwischen der niedrigsten und der höchsten Messstelle der Flüssigkeit (Einheit: m) ； h1 ist die Höhe zwischen der niedrigsten gemessenen Flüssigkeitsebene und der Mittellinie der Unterflanschseite des Behälters (Einheit: m) ； h2 ist die Höhe zwischen der Flanschverbindung des Niederdruckraums und dem Flansch am unteren Ende des offenen Behälters (in Metern). h3 ist die Höhe zwischen den Mittelpunkten der Flanschverbindungen am oberen und unteren Ende des geschlossenen Behälters. Dadurch ergibt sich für den Differenzdrucksensor mit zwei Flanschen ein Messbereich von L = H × ρ1 ； Die Migrationsmenge bei Nullpunkt beträgt A = (h1×ρ1 – h2×ρ2) – (h3 – h2)×ρ2 = h1×ρ1 – h3×ρ2 ； Bei der niedrigsten Messflüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wirkt, △P1=(h1×ρ1-h2×ρ2)-(h3-h2)×ρ2=A ； Bei der höchsten gemessenen Flüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Differenzdruck, der auf den Doppel-Flansch-Differenzdrucksensor wirkt, △P2=-(h3-h2)×ρ2=H×ρ1+A ； Der Messbereich des Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmitters liegt bei △P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A, was einer Ausgangsspannung von 4-20mA für den Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmitter entspricht. ⑤Der Doppel-Flansch-Druckdifferenzsender wird oberhalb der Horizontalebene des oberen Flansches des geschlossenen Behälters installiert, wie in Abbildung 8 dargestellt. Der Flansch des Hochdruckraums ist mit dem unteren Flansch des geschlossenen Behälters verbunden, während der Flansch des Niedrigdruckraums mit dem oberen Flansch des Behälters verbunden ist. Der Sender selbst wird jedoch oberhalb der Horizontalebene des oberen Flansches des Behälters angebracht. Abbildung 8: Der Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wird oberhalb der Horizontalebene des oberen Flansches in einem geschlossenen Behälter installiert. Es wird angenommen, dass die Dichte des zu messenden Mediums ρ1 beträgt (Einheit: kg/m³). Die Dichte der Flüssigkeit im Kapillarrohr des Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgebers beträgt ρ2 (Einheit: kg/m³). H ist die Höhe zwischen der niedrigsten und der höchsten Messstelle der Flüssigkeit (Einheit: m) ； h1 ist die Höhe zwischen der niedrigsten gemessenen Flüssigkeitsebene und der Mittellinie der Unterflanschseite des Behälters (Einheit: m) ； h2 ist die Höhe zwischen der Flanschstelle des Niederdruckraums und der Flanschstelle am unteren Ende des Behälters (in Metern). h3 ist die Höhe zwischen den Mittelpunkten der Flanschstellen am oberen und unteren Ende des geschlossenen Behälters. h4 ist die Höhe zwischen den Mittellinien der Druckkammern des Transmitters und der Mittellinie des oberen Flansches des Behälters. h5 ist die Höhe zwischen den Mittellinien der Druckkammern des Transmitters und der Mittellinie des unteren Flansches des Behälters. Dadurch ergibt sich das Messbereich des Doppel-Flansch-Druckunterschieds-Transmitters als L = H × ρ1 ； Die Migrationsmenge bei Nullpunkt beträgt A = h1×ρ1 – (h5–h4)×ρ2 ； Bei der niedrigsten Messflüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber wirkt, △P1 = h1×ρ1 – (h5–h4)×ρ2 = A ； Bei der höchsten gemessenen Flüssigkeitsebene beträgt der äquivalente statische Druckunterschied, der auf den Doppel-Flansch-Druckmessumformer wirkt, △P2 = (h1 + H) × ρ1 – (h5 – h4) × ρ2 = H × ρ1 + A ； Der Messbereich des Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmitters liegt bei △P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A, was einer Ausgangsspannung von 4-20mA für den Doppel-Flansch-Druckdifferenztransmitter entspricht. Für die oben genannten Fälle kann man bei vertauschter Montageposition der Flansche der Hoch- und Niederspannungsabteile des Transmitters dieselben Analyseberechnungen durchführen; lediglich verschiebt sich der Nullpunkt von einer positiven in eine negative Verschiebung. 2. Die „Rechenmethode zur Kalibrierung“ des Doppel-Flansch-Druckunterschieds-Senders: Bei der Messung des Flüssigkeitsspiegels mit einem Doppel-Flansch-Druckunterschieds-Sender sind die Dichte der Flüssigkeit im Umhüllungskapillar des Senders sowie die Dichte der zu messenden Flüssigkeit bekannt. Wenn man daher die Montageposition und -art des Senders sowie den Messbereich der zu messenden Flüssigkeit (H) bestimmt hat, kann man mithilfe der genauen Messwerte für die Montage des Senders (h1, h2, h3, h4, h5) sehr einfach die Reichweite des Senders (L), die Verschiebung des Nullpunkts (A) sowie die äquivalenten statischen Druckunterschiede, die bei den niedrigsten und höchsten Messwerten auf den Sender wirken (△P1 und △P2), berechnen. Anschließend werden die Flansche der positiven und negativen Druckkammern des Senders auf derselben Höhe platziert, um eine Kalibrierung durchzuführen. Der Messbereich liegt dabei bei △P = △P1 bis △P2; die entsprechende Ausgangsspannung des Senders beträgt 4–20 mA. Auf diese Weise kann der überprüfte Doppel-Flansch-Druckunterschiedsgeber gemäß den Vorgaben am Behälter installiert werden, wodurch die Flüssigkeitsmenge im Behälter genau gemessen werden kann.