Wie funktioniert ein Turbinenstrommesser?

Zunächst wandelt es die Strömungsgeschwindigkeit in die Drehzahl der Turbine um und wandelt anschließend diese Drehzahl in ein elektrisches Signal um, das proportional zur Durchflussmenge ist. Dieser Durchflussmesser wird zur Messung des momentanen Durchflusses sowie des gesamten akkumulierten Durchflusses eingesetzt. Sein Ausgangssignal ist eine Frequenz, die leicht digitalisiert werden kann. Das Fluid fließt durch den Sensorkörper. Aufgrund des Winkels zwischen den Blättern der Laufräder und der Fließrichtung des Fluids entsteht durch den Druck des Fluids ein Drehmoment an den Blättern. Nach Überwindung des Reibungsmoments sowie des Widerstands des Fluids drehen sich die Blätter. Wenn das Drehmoment ausgeglichen ist, bleibt die Drehzahl konstant. Unter bestimmten Bedingungen ist die Drehzahl proportional zur Fließgeschwindigkeit. Da die Blätter magnetisch sind, befinden sie sich im Magnetfeld des Signaldetektors (der aus Permanentmagneten und Spulen besteht). Die sich drehenden Blätter durchtrennen die Magnetfeldlinien, wodurch sich der Magnetfluss in den Spulen periodisch ändert. Dadurch entstehen an den Enden der Spulen elektrische Impulssignale. Diese Signale werden durch einen Verstärker verstärkt und geformt, sodass kontinuierliche rechteckige Impulswellen mit einer bestimmten Amplitude entstehen. Diese Wellen können über große Entfernungen an Messgeräte übertragen werden, wo sie die sofortige sowie gesamte Menge des fließenden Fluids anzeigen. Im Bereich eines bestimmten Durchflusswertes ist die Pulsfrequenz f proportional zur sofortigen Durchflussmenge Q des Fluids, das durch den Sensor fließt. Die Gleichung für den Durchfluss lautet: Q = 3600 × f/k

Arbeitsprinzip des Turbinenstrommessers: Es wird das Prinzip der Schwingungen der Flüssigkeit zur Messung des Durchflusses genutzt. Wenn die Flüssigkeit durch den Turbinenstrommessterator fließt, entstehen hinter dem Wirbel erzeugenden Element in Form eines Dreieckskolbens abwechselnd zwei Reihen von Wirbeln – deren Anzahl proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist. Die Frequenz der Wirbelentstehung hängt von der durchschnittlichen Geschwindigkeit der Flüssigkeit sowie von der charakteristischen Breite des Wirbel erzeugenden Elements ab. Dies kann mit folgender Formel ausgedrückt werden: f = stv/d. Dabei steht f für die Frequenz der Wirbelentstehung, in Hz； v ist die durchschnittliche Geschwindigkeit des Fluids, das durch den Wirbel erzeugt wird, in m/s ； d ist die charakteristische Breite des Wirbel erzeugenden Elements, in Metern ； st ist die Strohä-Nummer, eine dimensionslose Größe, deren Wertebereich zwischen 0,14 und 0,27 liegt. st ist eine Funktion des Reynolds-Zahls, st = f(l/re). Wenn die Reynolds-Zahl Re im Bereich von 10² bis 10⁵ liegt, beträgt der St-Wert etwa 0,2. Daher muss bei den Messungen versucht werden, die Reynolds-Zahl des Fluids auf einem Wert zwischen 10² und 10⁵ zu halten. Die Wirbelfrequenz f beträgt dabei 0,2·v/d. Daraus lässt sich ersehen, dass durch die Messung der Wirbelfrequenz die durch den Wirbelformator fließende Durchschnittsgeschwindigkeit des Fluids v berechnet werden kann. Anschließend kann mithilfe der Gleichung q = va das Volumenstrommaß q ermittelt werden, wobei a die Querschnittsfläche ist, durch die das Fluid den Wirbelformator passiert.

Im dritten Stock wird von Wirbelströmungs-Messern gesprochen, nicht von Turbinen