Cori Messtechnik

Was den Betreiber von Massedurchflussmessern nach demCORIOLIS-Prinzip interessiert

D. Stepanek, SCHWING Verfahrenstechnik Neukirchen-Vluyn

Verfahrenstechnik GmbH

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Schwing Verfahrenstechnik P051A[010197] Seite 2 von 30

1. EinleitungMassedurchflussmesser, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten sind, mittlerweile im Marktweitverbreitet. Eine groe Zahl von Anbietern offeriert die unterschiedlichsten Gerteausfh-rungen, die oft aus patentrechtlichen Grnden vom mechanischen Aufbau stark voneinanderabweichen.

Anders als die traditionellen Durchflumeverfahren, die ber die Fliegeschwindigkeit oderdas Volumen den Durchflu ermitteln, erfassen die Coriolis-Durchflumesser den Masse-durchflu eines Produktes direkt. Masse ist der einzige physikalische Parameter, der von ande-ren physikalischen Gren wie Temperatur, Druck, Viskositt, Dichte oder Reynoldszahl un-beeinflut bleibt. Die Masse eines Stoffes ist aus verschiedenen Grnden ein bevorzugter Pa-rameter in der industriellen Metechnik. Eine chemische Reaktion zwischen zwei oder mehre-ren Stoffen beispielsweise luft aufgrund von masse- bzw. mol.-massebezogenen Gleichungenab. Als Verrechnungsgre ist die Masse eines Produktes die einzig gltige Gre, da dasVolumen sich beispielsweise bei Temperaturnderung verndert, die Masse hingegen Konstantbleibt.

In den folgenden Abschnitten werden den Interessenten fr Coriolis-Massedurchflumessereinige Hinweise gegeben, die bei der Auswahl des richtigen Gertes aus der breiten Ange-botspalette hilfreich sind. Die Informationen sind mglichst neutral gehalten und erheben kei-nen Anspruch auf Vollstndigkeit, insbesondere auch wegen der kontinuierlich laufenden Wei-terentwicklung. Da sich seit der Einfhrung der Coriolis-Gerte in die Industrie gegen Endeder siebziger Jahre die Anzahl der Anbieter erheblich erhht hat, sollte man bei der Auswahldes geeigneten Gertes schon einige Punkte beachten, die fr den erfolgreichen Einsatz undeinen problemlosen Betrieb wichtig sind. Die Einschrnkungen und Einsatzmglichkeiten derverschiedenen Gerteversionen sind natrlich recht unterschiedlich und mssen daher im Detailbetrachtet werden. Folgende Bereiche werden angesprochen:

Abschnitt 2: FunktionsprinzipAbschnitt 3: Dichtemessung mit Coriolis-MassedurchflumessernAbschnitt 4: Meeffekte bei Coriolis-MassedurchflumessernAbschnitt 5: Physikalische Grenzen von Coriolis-MassedurchflumessernAbschnitt 6: Unterschiedliche BauformenAbschnitt 7: NennweitenAbschnitt 8: MerohrwandstrkenAbschnitt 9: DruckverlusteAbschnitt 10: Mefehler/MeunsicherheitAbschnitt 11: Mebereich/MespannenAbschnitt 12: Benetzte MaterialienAbschnitt 13: TransmitterAbschnitt 14: MewertaufnehmerAnschnitt 15: SchlubemerkungAnhang A : Tabelle 1 - Transmitter-AuswahlkriterienAnhang B : Tabelle 2 - Mewertaufnehmer- Auswahlkriterien


2. Funktionsprinzip

Das Coriolisprinzip wird durch das zweite newtonsche Gesetz, F = ma, beschrieben . ( Kraft = Masse x Beschleunigung)In einem, mit der Winkelgeschwindigkeit rotierendem System, wirkt auf eine, sich mit derGeschwindigkeit v radial bewegende Masse m eine tangentiale Kraft Fc, die Corioliskraft.

Abbildung 1

Dieses Grundprinzip machen sich alle Coriolis-Massedurchflumesser zunutze. Ein einge-spanntes Merohr wird elektromagnetisch zum Schwingen angeregt. Das Merohr schwingtmit seiner natrlichen Eigenresonanzfrequenz hnlich einer Stimmgabel. Ein durch dieses os-zillierende System gefhrter Massestrom hat eine Gegenkraft zur Folge welche im rechtenWinkel zur Flierichtung angeordnet ist und folgendermaen definiert wird :

Fc =2 m v .............................................................1

Dabei sind F, und v vektorielle Gren und m die Masse die sich in einem Schenkel desMerohres(vom Scheitel bis zur Einspannung) befindet. Die Geschwindigkeitsvektoren habenim Ein- und Auslauf aufgrund der Umlenkung entgegengesetzte Richtung.


r 1

r 2

F1

F2

MR

lDurchflu

R

O

O

mv

mv

Abbildung 2

Betrachtet man das Merohr vom Scheitel her, sind die beiden, durch die Fluidstrme verur-sachten Corioliskrfte F1 und F2 entgegengesetzt und dem Betrage nach gleich gro.Schwingt das Rohr um die Achse O-O, bewirken die Krfte ein oszillierendes Moment M umdie Achse R-R mit dem Radius r, das sich folgendermaen berechnen lt:

= + +M F r F r1 1 2 2 .....................................................2

Abbildung 3

Da = =

r r r2 1 gilt und

F1 und

F2 voraussetzungsgem dem Betrage nach gleichsind, folgt aus den Gleichungen 1 und 2 :

= =

M F r V rm2 41 ..........................................3


Die Masse in einem Rohrschenkel ist das Produkt aus der Dichte , Der Querschnittsflche desRohres A und der Lnge des halben Rohres L. Die Geschwindigkeit v ergibt sich als Quotientder Lnge L und der Durchstrmzeit t, der Massestrom Qm aus der Masse m, die in der Zeit tdurch das Rohr fliet. Damit erhlt man m= * A * L, v= L/t und Qm=m/t. Durch einsetzenfolgt daraus Qm=m*v/L. Gleichung 3 wird dann zu:

M = 4 r L Qm..........................................................4

Das Drehmoment M bewirkt einen Winkelausschlag oder eine Torsion des Merohres um die Achse R-R, der sein Maximum beim Nulldurchgang des Scheitels desschwingenden U-Rohres hat. Dem Ausschlag , der durch das Drehmoment M verursacht wird,wird durch die Federsteifigkeit Ks des Merohres entgegengewirkt. Allgemein gilt fr dasRckstellmoment einer Torsionsfeder:

T= Ks * ...........................................................5Bei maximalem Winkel gilt T= M. Damit kann der Massestrom Qm aus demTorsionswinkel berechnet werden, indem man die Gleichungen 4 und 5 gleichsetzt:

Qm Ksr L

=

pi4 .................................................6

Bei der Bestimmung des Massestromes geht man nun so vor da der Torsionswinkel mittelszweier magnetischer oder optischer Positionsdetektoren gemessen wird. Jeder Detektor erfatden maximalen Verdrehungswinkel als Funktion der Zeit, zu der jeder Rohrschenkel seineRuhelage berquert. Die Zeitdifferenz zwischen dem Hin- und Herschwingen des rechten unddes linken Rohrschenkels ist theoretisch Null, wenn kein Durchflu vorhanden ist.Die Geschwindigkeit vt des Rohrschenkels beim Nulldurchgang multipliziert mit dem Zeitin-tervall t ist mit dem Verdrehungswinkel geometrisch verknpft:

s i n =v

rtt

2

..............................................

7Abbildung 4 zeigt einen vollstndigen Schwingungszyklus.


Abbildung 4

Ist der Winkel (im Bogenma) klein, kann er mit sin gleichgesetzt werden. Zudem ist dieGeschwindigkeit des Rohrschenkels an der Stelle des Sensors gleich der Winkelgeschwindig-keit multipliziert mit der Entfernung l des Sensorpunkts von der Achse O-O, da auch derAuslenkwinkel um die Achse O-O klein ist. Die Ableitung des Auslenkwinkels nach der Zeitergibt die Winkelgeschwindigkeit . Der Sinus des winkels ist gleich dem Quotienten aus derAuslenkung des Sensorpunkts und seinem Abstand von der Achse O-O; abgeleitet nach derZeit erhlt man die Geschwindigkeit der Rohrachse an der Stelle des Sensorpunkts dividiertdurch die (konstante) Entfernung. Bei kleinen Auslenkwinkeln ergibt sich also vt= l . Damitwird die Gleichung 7 zu:

= l tr2 .......................................8

Setzt man Gleichung 8 in Gleichung 6 ein, so ergibt sich:

Q m Kr

l tL r

K lr L

s s=

=

4 2 8 2

....................9

Der Massestrom Qm ist also nur abhngig vom Zeitintervall t und von den geometrischenMaterialkonstanten. Qm ist unabhngig von und damit von der Eigenfrequenz desMerohrs.


2.1 Entstehung der Corioliskrfte bei einem geraden Merohr

Abbildung 5

Abbildung 6

Abbildung 7


3. Dichtemessung mit Coriolis-Massedurchflumessern

Da Coriolis-Massedurchflumesser nach dem Eigenresonanzverfahren arbeiten kann auch, alsoft gewnschtes Nebenprodukt, die Dichte erfat werden. Bei der mathematischen Herleitunggeht man von der Gleichung fr ein schwingendes Feder/Massesystem aus. Die Kreisfrequenzeines schwingenden Rohres ergibt sich aus:

pi= =2 f Km

s

ges................................................4

Abbildung 8

Dabei sind Ks die Federkonstante des Merohres und mges seine Masse. Diese Gesamtmassesetzt sich aus der Masse des Rohres selbst und seinem flssigen Inhalt zusammen:

m m mg e s R o h r= + ..........................................5

Die Masse der Flssigkeit ist gleich dem Produkt aus ihrer Dichte und dem Volumen imMerohr V= A L

m V= ......................................................6

Die Merohrfrequenz verhlt sich umgekehrt proportional zur Dichte. EineFeder mit 100 kg belastet, schwingt mit einer schnelleren Frequenz auf undab, als bei einer Belastung mit 101 kg.


Einsetzen der Gleichungen 5 und 6 in Gleichung 1 und Auflsen nach ergibt:

pi

= KDf V

m

Vs Rohr

4 22

.....................................7

Auerdem ist die Frequenz f der Schwingung gleich dem Kehrwert ihrer SchwingungsdauerT:

fT

=

1.......................................................8

Setzt man Gleichung 8 in Gleichung 7 ein, so erhlt man:

pi

=

KV

Tm

Vs Rohr

4 22

....................................9

Darin sind neben dem Zahlenwert 4 2pi die Masse des Rohres mrohr und sein Volumen V kon-stant, wenn man die temperaturabhngige Werkstoffausdehnung nicht bercksichtigt. Damitverbleibt schlielich eine quadratische Gleichung zur Bestimmung der Dichte aus der Schwin-gungsdauer des Merohres:

= K T K1 2 2 ...................................................10


4. Meeffekte bei Coriolis-Massedurchflumessern

Es stehen bei allen heutigen auf dem Markt befindlichen Massedurchflumessern grundstzlichdrei Primrinformationen zur Verfgung:

1. - masseproportionales Phasensignal Corioliseffekt

2. - dichteabhngiges Ausgangssignal Merohrfrequenz

3. - temperaturabhngiges Ausgangssignal Produkt/Merohrtemperatur

Abbildung 9

1.) Massedurchflu = Faktor x Durchschn. Phasendifferenz x Temp.-Korrektur 1*2.) Dichte = Faktor x ( 1/Frequenz2 ) x Temp.-Korrektur 2*1* Anmerkung: Korrektur beinhaltet Dichteeinflsse2* Anmerkung: Der Frequenzwert beinhaltet in der Praxis mehrere Parameter

Zeit

V

MESSEFFEKTE


5. Physikalische Grenzen von Massedurchflumessgerten5.1 Megenauigkeit bei verschiedenen Applikationen und am Einbauort.In eingebautem Zustand, unter den in der Industrie blichen Umgebungsbedingungen, wie z.B.:Vibrationen oder Rohrleitungsverspannungen, weicht die Genauigkeit von Coriolis Masse-durchflumegerten prinzipiell von der, unter Idealbedingungen auf dem Prfstand ermitteltenGenauigkeit ab. Auerdem knnen sich, bei unterschiedlichen Applikationen, durchaus starkabweichende Fehlergrenzen ergeben. So darf man annehmen, da Strmungsprofil oder auchbereits geringe Inhomogenitten des Mediums (z.B. Gaseinschlsse), bei bestimmten Mesy-stemen signifikanten Einflu auf die Genauigkeit ausben werden. Auch starke Druckschwan-kungen (z.B. bei Kolbenpumpen) knnen die Meergebnisse verflschen. Nachdem es mittler-weile aber verschiedenste Anwendungen fr Coriolis-Massedurchflumesser gibt, ist es fr denAnwender fast unmglich die, soweit vorhanden, zum Teil widersprchlichen Meergebnissebzw. Erfahrungen zusammenzutragen und zu vergleichen. Es erscheint vielmehr sinnvoll, sichder Grundlagen der Physik zu bedienen, um das Verhalten von verschiedenen Coriolis-Massemessern bei verschiedenen Applikationen besser abschtzen zu knnen.Nachfolgend nun einige Erluterungen:

5.2 Allgemeine Grenzen von Coriolis-Massedurchflumessern

Abbildung 10

a) Die maximal zulssige Belastung des Merohres schrnktdie Schwingunsgsamplitude ein

Beschrnkung des Meeffekts

Strempfindlichkeit

Einschrnkung bei Gasmessung (Kompressibilittseffekt)

b) Die fr die Messung relevante Rohrauslenkung durch das Wirken der Coriolis-kraft wird durch die Steifheit bestimmter Rohrformen besonders reduziert.

Beschrnkung des Meeffekts

Zwang zur Reduzierung der Rohrwandstrke des Merohres

Maximale Belastung

Amplitude


5.3 Druckschwankungen

Der Einflu von Druck auf ein gebogenes Rohr ist gut bekannt unter dem Begriff "BourdonEffekt". Er sagt in einfachen Worten aus, da ein gebogenes Rohr unter Druck das Bestrebenhat, sich "gerade" zu strecken, sofern nicht eine entsprechende Einspannung und eine kreisfr-mige oder gerade Form entgegenwirken. Es gibt prinzipiell 2 Effekte:

1. Schon das gebogene Rohr im Ruhezustand erfhrt bei Erhhung des Druckes eine Auslen-kung (= Beeinflussung des Meergebnisses), weil die Rohrform samt Einspannung nichtdruckstabil ist.2. Die Grundschwingbewegung des Merohres wird beeinflut.Dieser Fall wird am hufigsten auftreten und vor allen Dingen bei periodischen Drucknderun-gen bei sogenannten Biegeschwingern Meprobleme verursachen. Starke Druckschwankun-gen treten unter anderem in Verbindung mit Kolbenpumpen auf.

Abbildung 11 Einflu von Druckvernderung auf ein gebogenes Rohr.

Kraft


5.4 Gasmessung

Gase sind abhngig von der Betriebsgasdichte wesentlich kompressibler als Flssigkeiten.Nachdem sich der Meeffekt auf die durch die Oszillation des Merohres querbeschleunigteMasse beschrnkt, wird bei relativ kleinen relativen Schwingungsamplituden nur ein Teil dertatschlich strmenden Gasmenge gemessen. Dieser Effekt kann durch entsprechende Kalibrie-rung oder Justierung auf die entsprechende Betriebsdichte selbstverstndlich bercksichtigtwerden.ndert sich aber die Betriebsdichte des Gases durch Temperatur oder Druckschwankungen, soverndert sich auch die Skalierung des Massemessers. Der dann auftretende Mefehler ist umso grer, je kleiner das Verhltnis von Schwingungsamplitude zu dem entsprechenden Innen-durchmesser des Merohres ist.

Abbildung 12 Schnitt durch ein oszillierendes Rohr

Messrohr

Amplitude


5.5 Gaseinschlsse in der Flssigkeit

Der Effekt bezglich der Kompressibilitt ist im Prinzip entsprechend, wie unter Punkt 3 be-reits beschrieben. Es kommt jedoch noch erschwerend hinzu, da ein Gemisch aus Flssigkeitund Gas die Grundschwingung des Rohres bedmpft und somit die Messung stren oder garunterbrechen kann. Je kleiner die Energie im Schwingsystem, desto grer ist die Gefahr derStrung.

Energie im Schwingsystem:

W mv Dy= +2 2

2 2

Die Energie nimmt also mit grerer Masse (m) im Schwingsystem und grerer Schwin-gungsamplitude (y) und Federkonstante zu.Eine denkbare Lsung zur Verbesserung dieses Effektes wre es, kurzzeitig wesentlich mehrAntriebsenergie zur Verfgung zu stellen. Diese Mglichkeit kann jedoch bei den elektroma-gnetischen Antrieben, die bei allen Coriolis-Massedurchflumessern verwendet werden, nur zueiner relativ geringen Verbesserung fhren. Eine deutliche Minimierung der Streffekte wirddurch eine Vergrerung der Schwungmasse z.B. durch dickwandigere, schwerere Merohreerzielt.

Abbildung 13

Trgheitsmoment und dessen Wirkung bei vorhandenen Gas- oder Lufteinschlssen

- Groe, dickwandige Merohre sind schwerer und haben somit ein groes Trgheitsmoment. Diese Mewertaufnehmer verkraften relativ groe Gasanteile

- Leichte, dnnwandige Merohre haben ein relativ kleines Trgheitsmoment. Schon geringe Gasanteile knnen diese Mewertaufnehmer stark beeinflussen


5.6 Vibrationen

Ein oszillierendes System kann im Prinzip immer durch Vibrationen beeinflut werden. Somitknnen smtliche Coriolis-Massedurchflumesser ab einer bestimmten Intensitt der Vibrationgestrt werden.Man kann jedoch prinzipiell sagen, da die Empfindlichkeit eines Schwingsystems gegenberVibrationen um so grer ist, je kleiner das Verhltnis von Schwingungsamplitude zur Str-gre ist. Somit nimmt mit zunehmender relativer Schwingungsamplitude der Streinfludurch Vibrationen ab. Selbstverstndlich spielt auch die Rohrwandstrke und die Form derRohrschleife eine Rolle hinsichtlich der Steifigkeit des Rohres, sowie auch die Richtung undFrequenz der Strgre. Dies ndert jedoch nichts an der grundlegenden Aussage.

Schlufolgerung:

Ein idealer Coriolis-Massedurchflumesser sollte mglichst folgende Kriterien erfllen:

1) Eine mglichst groe relative Schwingungsamplitude mu erreicht werden, ohne dasSchwingsystem (meistens das Merohr) stark zu belasten. Ideal ist es, wenn das Merohrdurch die primre Schwingbewegung nicht belastet wird.Bei grerer Amplitude kann in diesem Fall der notwendige Meeffekt mit wesentlich dick-wandigeren Rohren erzielt werden. Es ist offensichtlich, da dickwandige Rohre weniger emp-findlich gegen Streinflsse sind, hhere Betriebsdrcke erlauben und wesentlich grere Si-cherheit hinsichtlich Korrosion und Abrasion bieten.

2) Um die Stabilitt bzw. Kontinuitt der Schwingbewegung zu verbessern, ist es not-wendig, mit zustzlicher Schwungmasse in Verbindung mit einem zustzlichen Federe-lement, nach Mglichkeit nicht dem Merohr, die Energie im Schwingsystem wesentlichzu erhhen. Somit steht bei Strungen oder kurzfristiger Bedmpfung durch das Medi-um ausreichend Energie zur Verfgung, um eine sichere und gute Messung zu gewhr-leisten.Bis auf ein System, welches als sogenannter Drehschwinger arbeitet sind alle anderen Masse-durchflumesysteme auf dem Markt als Biegeschwinger mit limitierter Schwingungsamplitu-de und limitierter Merohr-Wandstrke konzipiert so da dieser Idealfall dort kaum erreichtwerden kann.

Abbildung 14


6. Unterschiedliche Bauformen

Die Mewertaufnehmer der verschiedenen Hersteller weisen im Prinzip alle eine andere Formauf. Der Grund mag auf der einen Seite in den vielen verschiedenen Patenten verschiedenerInhaber liegen, andererseits spielen aber auch funktionstechnische und andere praktische Grn-de eine Rolle .

Der ideale Aufnehmer besteht wohl aus nur einem einzelnen geraden Merohr ohne Quer-schnittsverengung. Bisher gibt es zwar einen Anbieter dieser Bauform, jedoch sind die Gertenoch relativ neu und auch nur in einigen Nennweiten lieferbar. Hierfr gelten die Idealvorstel-lungen, wie z.B. niedrigstmglicher Druckverlust, selbstttiges Leerlaufen, etc. hnlich gutstehen zunchst Aufnehmer mit zwei parallelen geraden Merohren da. Doch sollte man be-achten, da diese Gerte den eigentlich angenommenen Leitungsquerschnitt von beispielsweise1" (DN 25) erheblich reduzieren, beispielsweise auf nur ca. 32 % der freien Querschnittsflcheeiner 25er Rohrleitung (siehe auch Abschnitt "Nennweiten"). Das hat in erster Linie funktion-stechnische Grnde. Kurze gerade Merohre haben zwar den Vorteil geringer Baugre, je-doch aufgrund ihrer greren Steifigkeit haben sie den Nachteil kleinerer Durchflufaktoren(Signal/Durchflu-Verhltnis). D.h. es werden relativ hohe Fliegeschwindigkeiten bentigt,um eine entsprechende Signalausbeute zu erzielen. Dies gilt auch fr einige der komplexerenMerohrformen. Daher sollten immer wieder die freien Rohrquerschnittsflchen den Meberei-chen und den erzielbaren Genauigkeiten gegenbergestellt werden.

Bei Mewertaufnehmern, die mit zwei parallelen Merohren ausgefhrt sind, ist auch dieAusfhrung des Strmungsteilers zu beachten. Dieses Teil dient zur Aufteilung des gesamtenProduktstromes auf 2, in der Regel kleinere Rohre und auf der Auslaufseite natrlich zur Zu-sammenfhrung der 2 Teilstrme. Hier werden die unterschiedlichsten Ausfhrungen einge-setzt. Am strmungstechnisch gnstigsten sind Gustcke, die eine bogenfrmige Umlenkungund allmhliche Aufteilung gewhrleisten. Andere Strmungsteiler bestehen aus Metallblcken,in denen die Hauptleitungsbohrung einfach mit 2 kleineren Stichbohrungen fr den Merohran-schlu versehen ist. Diese Ausfhrung ist zwar am preiswertesten, jedoch nur fr dnnflssigeMedien zu empfehlen. Auerdem sollte, wie schon an anderer Stelle erwhnt, die Material-Kompatibilitt mit dem spezifizierten Merohrmaterial gewhrleistet sein.

Der Vorteil des selbstleerlaufenden Mewertaufnehmers bei senkrechtem Einbau ist zweifels-ohne bestechend. Man sollte jedoch von der Praxis ausgehen und berlegen, wann dieser Vor-teil wirklich unumgnglich ist. Mehr als 95% aller Einsatzflle drften auch ohne diesen Vorteilauskommen, ohne da auf Dauer Probleme durch ein im Mewertaufnehmer verbleibendesProdukt, bei Durchflu-Stillstand, auftreten. Einige der komplexeren Merohrformen sindmittlerweile allerdings auch schon soweit modifiziert worden, da diese auch als selbstleerlau-fend angesehen werden knnen, wenn sie in einer bestimmten Lage eingebaut werden.

Die meisten Mewertaufnehmer werden mit ihrer typischen Eigenfrequenz, die sich aus derSteifigkeit (Elastizitt) der Merohre und deren Gewicht ergibt, zum Schwingen angeregt.Diese Frequenzen variieren zwischen 50 Hz bis ca. 1000 Hz., je nach System. Die Frequenzmit der ein Mewertaufnehmer schwingt, gibt indirekt auch die Vibrationsfrequenz an, auf dieein System empfindlich reagiert, wenn diese als Anlagenvibration von externer Seite einge-bracht wird.

Mesysteme mit dnnwandigen und damit leicht schwingenden Merohren stellen einenSchwingkreis geringer Gte dar, d.h. die gespeicherte Energie ist gering.


Systeme mit dickwandigen, schweren Merohren haben wesentlich mehr Energie gespeichert.Dmpfungseffekte, z.B. hervorgerufen durch Gasanteile in der Flssigkeit, knnen bei solchenSystemen wesentlich besser ausgeglichen werden.werden, weil bei diesem System, trotz niedrigster Belastung der Merohre, relativ groeSchwingungsamplituden der Merohrschleife erzielt werden knnen. Groe Meamplitudenermglichen einen groen Meeffekt und hohe Mewertstabilitt bei externen Strungen. BeiAmplituden in der Grenordnung des Innendurchmessers des Merohres spielt die Kompres-sibilitt von Gasen mit niedriger Dichte nahezu keine Rolle, da smtliche Gasmolekle durchdie Bewegung des Rohres beschleunigt werden. Bei anderen Fabrikaten mit relativ kleinenAmplituden, - z.B. gerades Rohr - wird der Meeffekt stark abhngig von der Gasdichte.Ein hnlicher Effekt ergibt sich bei Flssigkeits-/gasgemischen, oder Gaseinschlssen in derFlssigkeit, wobei hier noch der negative Einflu der Dmpfung der Schwingbewegung hinzu-kommt, wenn die Energie im Schwingsystem relativ niedrig ist. Bei dem "Drehschwinger" mitzustzlicher Schwungmasse ist die Energie im System sehr hoch.

Die relativ groe Schwingungsamplitude hat noch den Vorteil, da generell mit ausreichendgroem Meeffekt dickwandige Rohre verwendet werden. Diese erhhen die Stabilitt undgeben Sicherheit bezglich Druck, Abrasion und Korrosion.Das kreisfrmig gebogene und beidseitig eingespannte Rohr ist druckstabil und wird insich durch die Drehbewegung nicht deformiert. Somit knnen auch starke Pulsationen,z.B. bei der Verwendung von Kolbenpumpen, die Messung nicht beeinflussen.

1. Messrohre um einen groen Meeffekt zu erzie-

len2. Schwingsystem um eine stabile Schwingbewegung

und eine groe Schwingungsamplitu-de zu erreichen.

3. Produktzufhrungum eine Verbindung zwischen Ein-bauort und Merohr ohne starke Be-anspruchung und mit guter Ent-kopplung herzustellen

Abbildung 15


Abbildung 16


7. Nennweiten

Unter Nennweiten, definiert nach DIN, versteht man normalerweise einen bestimmten freienRohrquerschnitt (Durchmesser) einer Rohrleitung je nach Druckstufe. Aufgrund des Coriolis-Prinzips hat es sich ergeben, da einige Fabrikate mit einzelnen durchstrmten Rohren, anderemit parallelen Doppelmerohren ausgefhrt sind.

Um die Gre eines Sensors (Mewertaufnehmers) zu identifizieren, sollte man sich nicht un-bedingt an den angegebenen Flansch-Nennweiten orientieren, sondern an dem jeweiligen Quer-schnitt des oder der Merohre, da ein und derselbe Aufnehmertyp mit Flanschen unterschiedli-cher Nennweite bestckt werden kann. Es ist daher ratsam, nach den tatschlichen Rohrinnen-durchmessern bzw. der freien Querschnittsflche der Rohre zu fragen, da diese Werte nur sel-ten in der blichen Hersteller-Literatur zu finden sind. Man kann dabei u.a. auf solche Dubio-sitten wie folgt stoen:- Herstellerangabe: Mewertaufnehmer DN 25

- Innendurchmesser (d) der 2 Merohre, je 11,38 mm Die freie Querschnittsflche (A) betrgt:

A d mm= =24

203 42

2

pi.

Dagegen die tatschliche freie Querschnittsflche der Flanschbohrung eines Flansches DN25/PN 40 (DIN 2635); d = 28,5 mm; A = 637,6 mm2Hieraus wird deutlich, da die tatschliche freie Querschnittsflche dieses Sensors nur 31,8%von der tatschlichen Flche der Nennweite 25 aufweist.Beurteilen Sie die Gre eines Sensors also immer nach der Gre seines Merohres, nie allei-ne nach der angegebenen Flansch-Nennweite.Die hierbei festgestellten Tatsachen sind auch in den folgenden Abschnitten, insbesonde-re bei der Bewertung von Druckverlustangaben, von Wichtigkeit.

Abbildung 17


8. Merohr-Wandstrken

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt beim Stichwort Nennweiten ist auch die Wandstrke derjeweils eingesetzten Merohre. Neben dem eingesetzten Merohrmaterial hat auch die Rohr-wandstrke einen direkten Einflu auf die Steifigkeit, sprich Flexibilitt der Rohre. Die Flexibi-litt der Rohre wiederum ist, bei Biegeschwingern, verantwortlich fr die Ansprechempfind-lichkeit des Mewertaufnehmers auf die beim Durchstrmen eines Fluids auftretenden Corio-liskrfte. D.h. je flexibler ein Rohr ist, desto grer die Auslenkung ist, desto besser lt sichdiese auswerten und auflsen. Bei gleicher Rohrgre und Rohrgeometrie erhht also einednnere Rohrwandung den Coriolis-Meeffekt und umgekehrt.

Da auch die Lnge der vibrierenden Merohre einen Einflu auf die Meempfindlichkeit hat,kann man durch eine geschickt ausgewhlte Merohrgeometrie, unter Beibehaltung mglichststarker Merohrwandungen, einen vergleichsweise groen Meeffekt erzielen, ohne da dieGesamtabmessungen eines Mewertaufnehmers durch die mewirksame Rohrlnge aus demblichen Rahmen fallen.Bei einem System, welches als sogenannter Drehschwinger konstruiert ist, kann gegenber denBiegeschwingern, bei gleichem Meeffekt, eine 2-3 fach hhere Mewandstrke realisiert wer-den.

Mewertaufnehmer mit strkeren Rohrwandungen knnen in der Regel auch fr hhere Be-triebsdrcke eingesetzt werden bzw. weisen hhere Sicherheitsfaktoren zum Berstdruck auf.

Bei der Auswahl eines Mewertaufnehmers sollte auch aus sicherheitstechnischer Sicht dieWandstrke der Merohre eine groe Rolle spielen. Da sich die Mebereiche der verschiede-nen Mewertaufnehmertypen und -ausfhrungen auch stark berlappen, sollte, soweit mglich,immer der grere Typ gewhlt werden (s. auch Druckverluste und Viskosittseinflsse sowieMebereiche). Auch hierbei gilt, da einige Hersteller die Wandstrken in der offiziellen Litera-tur angeben, andere wiederum nicht, diese auf jeden Fall definitiv zu erfragen.

Abbildung 18 Merohre


9. Druckverluste

Als Druckverlust versteht man im allgemeinen die Druckdifferenz, die zwischen der Ein- undder Auslaufseite eines Mewertaufnehmers bei durchflieendem Produkt ansteht. Als bestim-mende Kriterien dafr gelten:Die jeweils anstehende volumetrische Durchsatzmenge, die Viskositt des Mestoffes, die freieRohrquerschnittsflche der Sensorrohre und die Rohrform.

V

= volumetrische DurchsatzmengeM = Massedurchsatzpb= Betriebsdichte

v = Fliegeschwindigkeit (m/s)V

= volumetrische Durchsatzmenge (m3/ s)A = freie Merohr-Querschnittsflche (m2)

Idealerweise wrde man bei einem zhflssigen Mestoff (hohe Viskositt) einen Mewertauf-nehmer mit mglichst groem, freien Querschnitt whlen. Das wrde jedoch bedeuten, daman mit einer sehr niedrigen Fliegeschwindigkeit arbeiten wrde und als Konsequenz darausein vergleichsweise geringer Meeffekt (Corioliskraft) auftritt. Die Messung wrde relativ un-genau arbeiten.In vielen Fllen geht man auch davon aus, da beispielsweise gerade Mewertaufnehmerrohrepraktisch keinen Druckverlust aufweisen. Diesem Argument sollte man sehr kritisch entgegen-treten. Gerade Merohranordnungen gelten als relativ steife (unflexible) Geometrien. Es sind inder Regel also hohe Fliegeschwindigkeiten notwendig, um einen bestimmten Meeffekt her-vorzurufen.Hohe Fliegeschwindigkeiten bedeuten andererseits wieder erhhte Druckverluste, da mandiese hohen Fliegeschwindigkeiten nur durch Einsatz kleiner freier Rohrquerschnitte erzielenkann. Es besteht auch die Gefahr der Kavitation (einfach beschrieben, teilweise Verdampfenvon Flssigkeit). Dadurch treten Strungen des Mesystems auf, die von geringer Verfl-schung des Mewertes bis zum vlligen Versagen des Systems reichen knnen. Dem Problemkann im begrenzten Umfang begegnet werden, indem man den Gegendruck (Auslaufseite desMewertaufnehmers) erhht, wo es mglich ist. In einigen Fllen fordern die Hersteller gene-rell einen bestimmten Gegendruck. Da wo dieser Gegendruck nicht erzeugt werden kann,sollte man den vorgesehenen Lieferanten auf jeden Fall befragen, ob das betreffende Gert dortproblemlos eingesetzt werden kann.Auerdem ist bei solchen geraden Merohranordnungen der typische Meeffekt(Signalausbeute im Verhltnis zum Massedurchsatz) relativ klein. Dies gilt besonders fr kom-pakt erscheinende Gerte mit relativ kurzen mewirksamen Rohrlngen.Fazit: Um den Druckverlust mglichst niedrig zu halten, sollte man vom Mebereich her pas-sende Gerte auswhlen, die mglichst groe freie Rohrquerschnittsflchen aufweisen. Dabeiist dann die Gewhr gegeben, da die Druckverluste so gering wie mglich sind. Desweiterentreten aufgrund der groen Querschnitte nur sehr niedrige Fliegeschwindigkeiten auf. Ambesten zieht man Druckverlustdiagramme der verschiedenen Anbieter zu RateAchtung!Die Diagramme gelten normalerweise nur fr Wasser (Viskositt = 1 cp, Dichte = 1 kg/l).Sollten zwei oder mehrere Gertetypen den geforderten Mebereich bei akzeptabler Genauig-keit abdecken, whlen Sie immer das Gert mit mglichst groem freien Rohrquerschnitt aus.

V MB

=

vVA

=


10. Mefehler/Meunsicherheit

Die meisten Anbieter spezifizieren die Genauigkeiten der Massedurchflumesser unter Angabeder Genauigkeit in % auf den momentanen Durchfluwert bezogen, zuzglich der sogenanntenNullpunktstabilitt, die in absoluten Masse-Durchflueinheiten (kg/min. gr/sec. etc.) angegebenwird. Die Nullpunktstabilitt variiert von Gertetyp zu Gertetyp. Aus den beiden Angabenlt sich die zu erwartende Genauigkeit nach folgender einfacher Formel berechnen:

E = zu erwartende Mefehler (Meunsicherheit) (%)mn = momentaner Durchfluwert (kg/min.)es = spezifizierte Genauigkeit (%)N = Nullpunktstabilitt (kg/min.)

Achtung!Bitte achten Sie darauf, da Sie fr mn und Ns immer die gleichen Masse-Durchflueinheiteneinsetzen!

Nach dieser Formel lt sich fr jede Gertetype die Megenauigkeit (Meunsicherheit) beieiner bestimmten Durchsatzmenge errechnen.

Beispiel:

Durchflumesser: Typ XYZmin. Mebereich: 0-50 gr/min.max. Mebereich: 0-1000 gr/min.Genauigkeit: +/- 0,2 %Nullpunktstabilitt: +/-0,09 gr/min.

Frage: Wie genau arbeitet das Gert bei einem Durchsatz von 27 gr/min.?

E = + +

= + /. .

/ ,

27100

0 2 0 09

27100 0 533%

D.h. bei einem Durchsatz von 27 gr/min. betrgt der zu erwartende Fehler +/- 1.1% von 27gr/min. oder +/- 0,297 gr/min.

E

me N

m

ns

n

= + +

/ (%)100 100


Typische Genauigkeitskurve von Coriolis-Massedurchflumessern

Abbildung 19

Fehler NullpunktstabilittSpezifizierte Gesamtgenauigkeit

Kalibriergenauigkeit

0 25 50 75 100

Durchflurate in % vom M.E.


11. Mebereich/Mespannen

Die Mebereichsangaben sollten jeweils auf die Angabe des kleinstmglichen Mebereiches 0-X kg/min. und des grtmglichen Mebereiches 0-X kg/min. jeweils fr einen Gertetyp un-tersucht werden. Dabei steht Mebereich 0-X kg/min. immer fr die Analogausgangsspezifika-tion von beispielsweise 4-20 mA=0 bis100% Ausgangssignal. Dabei ist es wichtig, auch dieangestrebte Genauigkeit beim minimal erforderlichen Durchfluwert zu beachten (siehe Ge-nauigkeit/Meunsicherheit).

Hufig wird auch von der Mespanne gesprochen und Sie finden beispielsweise Angaben wie100:1 dahinter. Was heit das? Man nimmt dazu den max. Mebereichsendwert und dividiertdiesen durch 100. Damit erhlt man den wohl kleinstmglichen Mewert fr den bestimmtenGertetyp, wobei allerdings gar nichts ber die zu erwartende Genauigkeit bei diesem kleinstenDurchfluwert ausgesagt wird.

Nach der im Abschnitt Mefehler (Meunsicherheit) aufgefhrten Fehler-Berechnungsformelund dem dort aufgefhrten Beispiel ergibt sich folgendes:

E = + +

= + /. .

/ .

10100

0 2 0 09

10100 11%

D.h. wenn das betreffende Gert ber eine Spanne von 100:1 betrieben wird, ist beim kleinstenDurchsatz von 10 gr/min. mit einem Fehler von +/-1,1 % oder +/- 0,11 gr/min. zu rechnen.

Um eine einheitliche Beurteilung der Mespanne durchzufhren, sollten alle Gerte nach dergleichen Betrachtung beurteilt werden. Nur dann ist sichergestellt, da bei den verschiedenstenFehlerbetrachtungen und Mespannenangaben der unterschiedlichen Hersteller immer ver-gleichbare Beurteilungen mglich sind.


12. Benetzte Materialien

Die meisten Hersteller liefern die Massedurchflumesser mit Mewertaufnehmern, deren be-netzte, also mit dem Produkt in Berhrung kommende Teile, aus Edelstahl bestehen. In einigenFllen werden auch Materialien, wie beispielsweise Hastelloy C oder Tantal angeboten. Dabeisollte auf jeden Fall durch Hinterfragung sichergestellt werden, ob auch tatschlich alle be-netzten Teile aus diesem Material bestehen. In allen Gerten werden neben den eigentlichenMerohren noch weitere benetzte, also mit dem Produkt in Kontakt stehende Teile, wie Gu-stcke mit Umlenkungsbgen, Flansche und auch in einigen Fllen Dichtungen eingesetzt. Essollte sichergestellt werden, da auch diese Teile die angestrebte Korrosionsbestndigkeit auf-weisen.

Desweiteren sind auch die Verbindungsstellen zwischen den verschiedenen benetzten Kon-struktionsteilen zu beachten. Hauptaugenmerk liegt dabei auf benetzten Hartltstellen, die inVerbindung mit der Prozeflssigkeit der Gefahr galvanischer Korrosion ausgesetzt sind. Einweiterer wichtiger Punkt sind Verbindungsstellen zwischen verschiedenen benetzten Materiali-en, beispielsweise zwischen Edelstahl und Hastelloy C oder Edelstahl und Titan, etc. Diesesollten auch bezglich der verwendeten Verbindungsart (Schweiung, Schweimaterial, L-tung, Ltmitte, usw.) berprft werden.

Da einige bestimmte Mewertaufnehmerausfhrungen spezielle Eigenschaften dieser exoti-schen Materialien fr ihren normalen Betrieb bentigen, sind beispielsweise die Aussagen, wiehohe Korrosionsbestndigkeit, mit Vorsicht anzugeben.

Das Material Titan hat beispielsweise hervorragende schwingungstechnische Eigenschaften undextrem niedrige Temperaturausdehnungskoeffizienten, was natrlich dem Ideal der gewnsch-ten Materialeigenschaften fr Coriolis-Mewertaufnehmer entgegenkommt. Titan ist auch beimEinsatz unter oxidierenden Atmosphren gut geeignet, whrend im Bereich reduzierender Be-triebsbedingungen Titan weniger gut geeignet ist.

Das Material Tantal ist schon eines der besser geeigneten Materialien, die einen mglichstbreiten Bereich, sowohl unter oxidierender als auch reduzierender Atmosphre abdecken.

Wie aus dem Diagramm (Abb. 18) ersichtlich, sollte Edelstahl nur in Bereichen eingesetzt wer-den, in denen keine freien Chlor oder andere Halogen-Ionen auftreten knnen .Wenn Edelstahl in Bereichen eingesetzt wird, in denen man mit freiem Chlor oder anderenHalogen-Ionen rechnen mu, kann man davon ausgehen, da ber kurz oder lang, je nach Be-triebsbedingungen, mit Lochkorrosion zu rechnen ist. Bei Coriolis-Massedurchflumessern dienach dem Biegeschwingerprinzip arbeiten, kommt es an den Stellen der hchsten Biegebela-stung relativ schnell zum Merohrbruch durch Lochkorrosion. Weniger gefhrdet sind Systemebei denen die mechanische Belastung in einen Biegemodus und einen Torsionsmodus aufgeteiltwird, insbesondere auch dann, wenn gleichzeitig dickwandigere Merohre verwendet werden.


Abbildung 20


13. Transmitter

Je nach Hersteller werden die zu den Mewertaufnehmern gehrenden Transmitter und Aus-werteelektroniken in verschiedenen Bauformen, wie Feldgehuse, 19"-Kassette oder Schaltta-feleinbau-Gehuse angeboten. Bei der Auswahl des Gehuses spielt daher der jeweilige Bedarfdie Hauptrolle.

Die Transmitter haben die Aufgabe, den Mewertaufnehmer zu speisen, d.h. ber die im Me-wertaufnehmer vorhandene, in der Regel elektromechanische Erregereinheit das oder die Me-rohre in Schwingung zu halten. Desweiteren werden die eigentlichen Mesignale vom Auf-nehmer verarbeitet und in die entsprechenden Ausgangssignale proportional zum Massedurch-flu umgewandelt.

Alle Gerte, die erhltlich sind, liefern natrlich als Basisfunktion die Massedurchflumessungmit einem entsprechenden analogen Ausgangssignal. Da das Coriolis-Meprinzip auch dieMessung der Dichte zult, steht diese Megre u.U. auch als Ausgangsgre zur Verf-gung.

Die Temperatur wird bei allen Mewertaufnehmern zu Kompensationszwecken ebenfalls ge-messen und steht teilweise als Ausgangssignal zur Verfgung.

Je nach Hersteller bieten die Transmitter weitere Funktionen, die von Berechnungsmglich-keiten verschiedener Parameter, wie Volumendurchflu oder %-Feststoffkonzentration, er-rechnet aus den vorhandenen Mesignalen fr Massedurchflu, Dichte und Temperatur bis zuSpezialfunktionen reichen. Darunter sind u.a. solch hilfreiche Funktionen, wie z.B. Chargendo-sierung oder PID-Regelung. Die Art und Anzahl der vorhandenen Ausgangskanle ist vonHersteller zu Hersteller unterschiedlich. Fast jeder Transmitter ist mit einer mehr oder wenigerumfangreichen Selbstdiagnostik ausgerstet.

Die Verkabelung zwischen den Mewertaufnehmern und dem Transmitter erfordert mehr oderweniger komplizierte Sonderkabel in mehradriger Ausfhrung. Wie kompliziert ein Kabel ist,lt sich meistens schon am Preis dieses Kabels abschtzen. Einige Anbieter liefern Gerte-kombinationen in sogenannter 2-Leiter-Ausfhrung. Dabei wird die Signalbertragung zwi-schen Transmitter (Auswertegert) in digitaler Form ber eine zweiadrige Verbindung durch-gefhrt. Das dazu ntige Kabel ist relativ preiswert.

Der Nachteil dabei ist, da die eigentliche Signalverarbeitung/Aufbereitung vor Ort, also direktam Mewertaufnehmer, durchgefhrt wird. Die dazu notwendige Halbleiter-Elektronik ist alsoden u.U. widrigen Betriebsverhltnissen der Umgebung ausgesetzt. Es kommt dadurch auch zustrkeren Einschrnkungen in den zulssigen Betriebstemperaturen. Die Bedienbarkeit derTransmitter ist unterschiedlich.Einige Ausfhrungen sind "blind", d.h. ohne Bedientastatur und ohne Anzeige aufgefhrt. Die Be-dienung, d.h. nderung von Parametern, kann nur mittels eines Handterminals oder ber einen PCdurchgefhrt werden. Andere Gerte verfgen ber eine Reihe analoger und digitaler Einstellmg-lichkeiten (Potentiometer und DIP-Schalter/BCD-Schalter). Die wohl elegantesten Ausfhrungensind mit einer teilweise mehrzeiligen alphanumerischen Digitalanzeige ausgefhrt und knnen berein zwei- oder dreitastige Tastatur bedienergefhrt programmiert werden.Um an dieser Stelle nicht zu tief ins Detail einzudringen, liegt eine Tabelle mit zwei Musterein-tragungen bei, die der interessierte Leser fr einen eigenen Marktvergleich heranziehen undkomplettieren kann .


14. Mewertaufnehmer

Wie bereits an anderer Stelle erwhnt, werden die Mewertaufnehmer in den verschiedenstenFormen und Ausfhrungen angeboten. Um dem Betreiber die Auswahl des geeigneten Sensorszu erleichtern, liegt die Tabelle "Mewertaufnehmer-Auswahlkriterien", mit Beispiel, bei. Indieser Tabelle knnen neben den angestrebten gewnschten Daten die der jeweiligen Anbietereingetragen werden. Eine komplettierte Tabelle erleichtert den berblick und erlaubt eine bes-sere Beurteilung der verschiedenen Fabrikate.

Es ist zu beachten, da die Betriebsdrcke der eigentlichen Merohre in der Regel wesentlichhher liegen als die fr die standardmig angebotenen Flansche. Hhere Flanschdruckstufensind in der Regel jedoch auf Wunsch lieferbar.

Aus sicherheitstechnischen Grnden fr den Betrieb mit hochgefhrlichen Produkten (giftig,explosiv, etc.) bieten einige Lieferanten Mewertaufnehmer an, die in druckfeste Behlter ein-gebaut sind. Ein Lieferant, der aus in erster Linie funktionstechnischen Grnden die Merohrein einem massiven Stahlrohr eingebaut hat, offeriert diese Tatsache ebenfalls als eine Art Si-cherheits- oder Druckbehlter. Die Druckbehlter sind recht kostspielig, relativ schwer undhaben entsprechend groe Abmessungen. In den meisten Fllen drfte jedoch eine Berstscheibeim Mewertaufnehmergehuse ausreichen, um zustzliche Sicherheit zu gewinnen. Die besteGewhr jedoch fr einen langlebigen Betrieb ist die richtige Materialwahl fr den jeweiligenEinsatzfall und natrlich mglichst dickwandige Merohre, damit der Eventualfall gar nichterst eintritt.

Viele er Hersteller bieten Ausfhrungen fr extreme Betriebstemperaturen an, beispielsweisefr unter -200C oder bis zu 400C. Die Praxis hat gezeigt, da dabei die am Sensor notwen-digen elektrischen und elektronischen Komponenten im Grenzbereich betrieben werden.

Daher sollten Gerte, die bei extremen Temperaturen betrieben werden, nach Mglichkeit im-mer auf Betriebstemperatur gehalten werden durch den Einsatz von Heizungen bzw. Khlein-richtungen. In den meisten Fllen knnen die Lieferanten auch Heizungen (elektrisch-, flssig-,oder dampfbeheizt) auch fr den explosionsgefhrdeten Bereich, mitliefern. Ansonsten bestehtdie Gefahr, da durch hufige Temperaturschocks beispielsweise die elektromagnetischen Er-reger- oder Sensorspulen beschdigt werden.

Um Gerte im tiefkalten Bereich zu betreiben, sollten die Mewertaufnehmergehuse zumin-dest hermetisch dicht (verschweit) sein, um Kondensatbildung auf den Merohren zu vermei-den. Sind die Gehuse nicht dicht, entsteht beim Abkhlen des Gehuses im Inneren ein Unter-druck, der Luft und natrlich Feuchtigkeit einstrmen lt.

Es gibt noch einige weitere Mglichkeiten, um diesem Problem zu entgehen. Dazu sollten dieHersteller konsultiert werden, die fr ihre jeweiligen Mewertaufnehmerversionen wohl diepassende Lsung parat haben.

Beim Einsatz in extremen Temperaturbereichen ist auch zu beachten, da die angebotenenSignalkabel fr die Betriebstemperaturen geeignet sind. Normales PVC-isoliertes Kabel kann inder Regel nur fr 20C bis + 85C (ruhender Zustand) eingesetzt werden. Speziell im An-schlubereich des Sensors wird daher teflon-isoliertes oder anderes temperaturbestndigesKabel bentigt. Man sollte auch darauf achten, da die vorhandenen Anschlsse im tempera-turgefhrdeten Bereich (Klemmen oder Stecker) fr die jeweilige Betriebstemperatur geeignetsind und nicht korrodieren oder anderweitig geschdigt werden.


Zum Abschlu dieses Kapitels noch einige Hinweise zum Einbau der Mewertaufnehmer ineine Prozerohrleitung. Je nach Fabrikat sind fr den Einbau spezielle Richtlinien zu beachten.Da es sich bei den Coriolis-Durchflumessern um Gerte handelt, die mit Frequen-zen/Schwingungen arbeiten, versteht es sich fast von selbst, da von extern eingebrachteSchwingungen u.U. zu Beeinflussungen fhren knnen. Dabei spielt die Betriebsfrequenz derjeweiligen Mewertaufnehmer im Zusammenhang mit der Frequenz der anlagenbedingten Vi-bration eine groe Rolle. Teilweise sind die Transmitter in der Lage, mittels elektronischemSignalfilter und Signaldmpfung dies zu kompensieren. Jedoch ist es immer ratsam, die Gertean mglichst vibrationsarmen Stellen zu installieren.

Eine weitere Komponente, die zu Beeinflussungen der Meergebnisse fhren kann, sind me-chanische Verspannungen von den Prozeleitungen her auf Anschlsse des Mewertaufneh-mers wirkend. Da bei fast allen Fabrikaten, mit einer Ausnahme, die eigentlichen Merohrepraktisch direkt mit den Flanschen in mechanisch fester Verbindung stehen, knnen sich dieseVerspannungen auch bei recht massiv wirkenden Verstrebungen und Trgerkonstruktionendurchaus negativ auf das Meergebnis auswirken. Ursache fr Verspannungen knnen sein,schlecht oder gar nicht abgefangene Rohrleitungen, thermische Ausdehnung bzw. Kontraktion,schlechte Ausrichtung der Flansche o.. Sorgfltiges Abfangen der Rohrleitungen und genauesAusrichten der Flansche geben die beste Gewhr fr eine einwandfreie Funktion.

15. Schlubemerkung

Die verschiedenen, auf dem Markt erhltlichen Gerte haben in den meisten Fllen das eineoder andere Merkmal aufzuweisen, welche das jeweilige Gert fr eine bestimmte Anwendungprdestiniert erscheinen lt. Unter Bercksichtigung der in diesem Artikel genannten Hinwei-se und den anwendungstechnischen Erfordernissen sollte nicht zuletzt auch der vom Gerte-lieferanten gebotene Service und die qualifizierte Beratung eine Entscheidungsgrundlage sein.


Anhang

Gas- und Flssigkeitsmessung auch von kleinsten Mengen miteinem Coriolis-Massedurchflumessgert

Der einzigartige Coriolismeaufnehmer ermglicht die Messung von Durchflssen ab 1 g/min.bei Flssigkeiten, sowie die Messung von Gasen mit einem Betriebsdruck > 5 bar ohne jeglicheDruckkorrektur. Es knnen auch Durchflsse bis 2000 kg/min und Drcke bis ber 900 barmit hchster Genauigkeit (+/- 0,2 %) v. Mewert) gemessen werden. Diese schwierigen Me-aufgaben knnen mit dem sogenannten "Drehschwinger" Coriolismeaufnehmer gelst wer-den, weil bei diesem System, trotz niedrigster Belastung der Merohre, relativ groe Schwin-gungsamplituden der Merohrschleife erzielt werden knnen. Groe Meamplituden ermgli-chen einen groen Meeffekt und hohe Mewertstabilitt bei externen Strungen. Bei Ampli-tuden in der Grenordnung des Innendurchmessers des Merohres spielt die Kompressibilittvon Gasen mit niedriger Dichte nahezu keine Rolle, da smtliche Gasmolekle durch die Be-wegung des Rohres beschleunigt werden. Bei anderen Fabrikaten mit relativ kleinen Amplitu-den, - z.B. gerades Rohr - wird der Meeffekt stark abhngig von der Gasdichte.Ein hnlicher Effekt ergibt sich bei Flssigkeits-/gasgemischen, oder Gaseinschlssen in derFlssigkeit, wobei hier noch der negative Einflu der Dmpfung der Schwingbewegung hinzu-kommt, wenn die Energie im Schwingsystem relativ niedrig ist. Bei dem "Drehschwinger" mitzustzlicher Schwungmasse ist die Energie im System sehr hoch.

Die relativ groe Schwingungsamplitude hat noch den Vorteil, da generell mit ausreichendgroem Meeffekt dickwandige Rohre verwendet werden. Diese erhhen die Stabilitt undgeben Sicherheit bezglich Druck, Abrasion und Korrosion.Das kreisfrmig gebogene und beidseitig eingespannte Rohr ist druckstabil und wird in sichdurch die Drehbewegung nicht deformiert. Somit knnen auch starke Pulsationen, z.B. bei derVerwendung von Kolbenpumpen, das Mesignal nicht nennenswert beeinflussen.

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Cori Messtechnik