Grundlagen der Funktionsweise von Durchflussmessern: Turbine, elektromagnetisch und Coriolis erklärt

Genaue Durchflussmessung ist der Herzschlag der Prozesssteuerung. Ob es sich um Wasser in einem städtischen Werk, Rohöl in einer Pipeline oder Milch in einer Molkerei handelt, die Auswahl des richtigen Durchflussmessers beginnt mit dem Verständnis, wie jede Technologie funktioniert an.

Im Folgenden werden wir drei der am häufigsten verwendeten Durchflussmessertypen aufschlüsseln — Turbine, elektromagnetisch (Mag) und Coriolis — und ihre Prinzipien, Vorteile, Einschränkungen und am besten geeigneten Anwendungen untersuchen.

1. Turbinen-Durchflussmesser

Funktionsprinzip

Ein Turbinen-Durchflussmesser nutzt die kinetische Energie einer sich bewegenden Flüssigkeit, um einen Mehrblattrotor zu drehen, der im Messkörper montiert ist.

• Die Rotordrehzahl ist direkt proportional zum Volumenstrom an.
• Ein magnetischer oder optischer Aufnehmer detektiert die vorbeilaufenden Blätter und erzeugt ein Impulsausgangssignal.

Vorteile

• Hohe Genauigkeit für saubere, gleichmäßige Flüssigkeiten
• Große Messbereichsbreite (gutes Turndown-Verhältnis)
• Relativ geringe Kosten

Einschränkungen

• Benötigt saubere Flüssigkeiten oder Gase — Partikel können den Rotor beschädigen
• Bewegliche Teile bedeuten Verschleiß im Laufe der Zeit
• Leistung wird durch Viskositätsänderungen beeinflusst

Typische Anwendungen

• Abrechnung von sauberen Brennstoffen
• Wasserverteilung in HLK-Anlagen
• Messung von Chemikalien mit niedriger Viskosität

2. Elektromagnetische Durchflussmesser (Magmeter)

Funktionsprinzip

Basierend auf dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion:

Wenn eine leitfähige Flüssigkeit durch ein Magnetfeld fließt, wird eine Spannung induziert, die proportional zu ihrer Geschwindigkeit ist.

• Ein Magmeter erzeugt ein kontrolliertes Magnetfeld über das Durchflussrohr.
• Elektroden nehmen die von der sich bewegenden Flüssigkeit erzeugte Spannung auf.
• Dieses Spannungssignal wird in einen Volumenstrom an.

Wichtiger Hinweis: Die Flüssigkeit muss elektrisch leitfähig sein (z. B. > 5 µS/cm).

Vorteile

• Keine beweglichen Teile → geringer Wartungsaufwand
• Unbeeinflusst von Druck, Temperatur oder Viskosität (innerhalb der Grenzen)
• Kann schmutzige oder korrosive Flüssigkeiten messen

Einschränkungen

• Kann nicht-leitfähige Flüssigkeiten (z. B. Öle, Gase) messen
• Benötigt ein volles Rohr, um die Genauigkeit zu gewährleisten

Typische Anwendungen

• Wasser- und Abwasseraufbereitung
• Schlamm- und Zellstofffluss in der Bergbau- und Papierindustrie
• Chemische Dosierung

3. Coriolis-Massendurchflussmesser

Funktionsprinzip

Ein Coriolis-Messgerät misst Massenstrom direkt unter Verwendung des Coriolis-Effekts:

• Das Messgerät hat ein oder mehrere vibrierende Rohre.
• Wenn Flüssigkeit fließt, verursacht die Masse eine Phasenverschiebung (Verdrehung) im Schwingungsmuster.
• Sensoren erfassen diese Verdrehung, die proportional zum Massenstrom an.
• Die gleiche Messung zeigt auch die Flüssigkeitsdichte an.

Vorteile

• Direkte Massenstrommessung (keine Temperatur-/Druckkompensation erforderlich)
• Misst gleichzeitig Dichte und Temperatur
• Hohe Genauigkeit für Flüssigkeiten und Gase
• Verarbeitet viskose, schmutzige oder mehrphasige Flüssigkeiten

Einschränkungen

• Höhere Kosten als andere Typen
• Größere Größen können schwer sein
• Empfindlich gegenüber äußeren Vibrationen, wenn sie nicht richtig installiert sind

Typische Anwendungen

• Abrechnung von Erdölprodukten
• Präzises Chargieren in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie
• Steuerung der chemischen Reaktionszufuhr

4. Auswahl des richtigen Durchflussmessers

Abschließende Gedanken

Durchflussmesser sind keine Einheitslösung.

• Turbine: ideal für saubere Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität, bei denen die Kosten entscheidend sind.
• Magmeter: ideal für leitfähige Flüssigkeiten, auch wenn sie schmutzig oder korrosiv sind.
• Coriolis: unschlagbar, wenn Präzisionsmassenstrom und Dichte am wichtigsten sind.

Durch die Abstimmung des Funktionsprinzips auf die Prozessbedingungen gewährleisten Ingenieure eine genaue Messung, einen reduzierten Wartungsaufwand und optimale Lebenszykluskosten.