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Industrielle Durchflussmesstechnik Ultraschall-ClampOn Durchflussmesser deltawaveC.

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Präsentation zum Thema: "Industrielle Durchflussmesstechnik Ultraschall-ClampOn Durchflussmesser deltawaveC."—  Präsentation transkript:

1 Industrielle Durchflussmesstechnik Ultraschall-ClampOn Durchflussmesser deltawaveC

2 Industrielle Durchflussmesstechnik Inhalt Übersicht Applikationen Messprinzip Wärmemengenrechnung Zielmärkte Preise Wettbewerb Hands-On Zusammenfassung

3 Industrielle Durchflussmesstechnik deltawaveC – Durchflussmessung für gefüllte Flüssigkeitsleitungen

4 Industrielle Durchflussmesstechnik Anwendungen - Übersicht (1) Wasser- / AbwasserPumpenkontrolle

5 Industrielle Durchflussmesstechnik Anwendungen - Übersicht (1) Heizsysteme Weitere: Kühl- / Speise- / Trinkwasser Getränkeindustrie und Pharmazie Petrochemie Klimasysteme

6 Industrielle Durchflussmesstechnik Messprinzip – Ultraschalllaufzeit (1)

7 Industrielle Durchflussmesstechnik Prinzip der Laufzeitmessung T1 L D Messprinzip – Ultraschalllaufzeit (2) Ultraschallwandler T2 Piezo Element

8 Industrielle Durchflussmesstechnik Signalausbreitung Prinzip der Laufzeitmessung L D vs_tr V2 e.g. 2500m/s) Montageabstand X -> Signal wird an Materialübergängen gebrochen -> Montageabstand X abhängig von Schallgeschwindigkeiten d. Materialien -> Montageabstand X wird von deltawaveC-Elektronik berechnet Schallgeschwindigkeit V3 e.g. 1480m/s)

9 Industrielle Durchflussmesstechnik Reynolds-Kompensation (1) Viskositäten µ (Beispiele): Wasser (25°C): Öl: 2.9 -> Strömungsprofil abhängig von Reynoldszahl -> Einfluss von Reynolds muss kompensiert werden

10 Industrielle Durchflussmesstechnik Reynolds-Kompensation (2) Laminar Strömung Re < 2000 (i.d.R. nur bei hoch-viskosen Medien und/oder sehr geringen Geschw.

11 Industrielle Durchflussmesstechnik Reynolds-Compensation (3) Turbulente Strömung Re > 8000 [i.d.R. gegeben Bsp.: Wasser 20°C, v=0.04 m/s -> Re =10,000 ]

12 Industrielle Durchflussmesstechnik Reynolds-Kompensation (4) Durchflussmessung muss (geringfügig) kompensiert werden -> In deltawaveC wird die Reynoldszahl und der zugehörige Kompensationsfaktor in Abhängigkeit in Abhängigkeit des Mediums und der Fließgeschwindigkeit ermittelt. (k 0.94…1 )

13 Industrielle Durchflussmesstechnik Prinzip der Laufzeitmessung Signalverluste (1) Ultrasonic Transducers Streuung: Richtungsänderung von Signalteilen durch Reflexionen an Gasblasen oder Partikeln. Der Effekt nimmt mit steigender Signalfrequenz zu. Scattering

14 Industrielle Durchflussmesstechnik Signalverluste (2) Ultraschallwandler Absorbtion: Umwandlung von akustischer Energie zu Wärme durch Reibung zwischen Wassermolekülen (Kompression und Ausdehnung durch US-Signal). Absorbtionsverluste steigen quadratisch zur Signalfrequenz Absorption

15 Industrielle Durchflussmesstechnik Prinzip der Laufzeitmessung Signalverluste (3) Ultraschallwandler -> Beide Effekte nehmen exponentiell zu mit steigender Pfadlänge -> Unterschiedliche Wandler / Montagearten verfügbar um optimale Signalübertragung zu garantieren Absorption Scattering

16 Industrielle Durchflussmesstechnik Prinzip der Laufzeitmessung T1 L D Montage – Z-Montage (1) Ultraschallwandler T2 Prinzip der Laufzeitmessun g L D Ultraschallwandler

17 Industrielle Durchflussmesstechnik Montage – Z-Montage (2)

18 Industrielle Durchflussmesstechnik Montage - V-Montage vs. Z-Montage Einfach, SchnellHalbe Pfadlänge ->Höhere Signalstärke Empfohlen für große Rohrleitungen / belastete Medien

19 Industrielle Durchflussmesstechnik Ultraschallwandler 2 MHz: DN15-DN100 1 MHz: DN100-DN kHz Höchste Signalstärke DN200-DN6000

20 Industrielle Durchflussmesstechnik Signalübertragung – Kreuzkorrelation (1) Zeit 322 Phasendrehung 180°

21 Industrielle Durchflussmesstechnik Signalübertragung – Kreuzkorrelation (2) Reale Signale sind wegen Wandlerträgheit keine echten Rechteckimpulse.

22 Industrielle Durchflussmesstechnik Signalübertragung – Kreuzkorrelation (3) ReferenzsignalSendesignal Korrelationsmaximum

23 Industrielle Durchflussmesstechnik Signalübertragung – Kreuzkorrelation (1) -> Durch Kreuzkorrelation eindeutige Signalform -> Signalerkennung auch bei verrauschten Signalen möglich -> Stabile Messung unter schwierigen Bedingungen ( Gas- / Partikelbelastung / Umweltrauschen…)

24 Industrielle Durchflussmesstechnik Signalübertragung – Kreuzkorrelation (5) EinzelpulsBurst 4Barker 7 (322) -> In Abhängigkeit des gewählten Wandlers wird das optimale Signal automatisch ausgewählt

25 Industrielle Durchflussmesstechnik Prinzip der Laufzeitmessung L D Einlaufstrecken (1) Ultraschallwandler +

26 Industrielle Durchflussmesstechnik Einlaufbedingungen (2)

27 Industrielle Durchflussmesstechnik v1 D Einlaufbedingungen (3) Ultraschallwandler + - v2 Durch Mittelwertbildung wird Einfluss von Schrägströmung kompensiert

28 Industrielle Durchflussmesstechnik Integrierte Wärmemengenmessung (1) Q Rohr Heizung PT100 T_heiss PT100 Temperatur T_kalt Q

29 Industrielle Durchflussmesstechnik Integrierte Wärmemengenmessung (2) Wärmeleistung

30 Industrielle Durchflussmesstechnik Integrated Heat Transfer Measurement (3) Wärmeleistung (Wärmestrom) [W, kW] Wärmemenge [J, kWh] -> Kontinuierliches Signal (4…20mA) -> Typischerweise Zähler (Puls)

31 Industrielle Durchflussmesstechnik Messumformer (1) PortabelStationär Anzahl Pfade11 / 2 AusgangssignaleDurchfluss, Fließgeschwindigkeit, Wärmestrom ZählerVolumen, Masse, Wärmemenge DiagnoseparameterSchallgeschwindigkeit, Signalamplitude, SNR, Signalqualität, Signalscan am Gerät möglich Analoge Ausgänge2x 4…20mA Digitale Ausgänge1 x Relais1/2x Relais Eingänge2x PT100 SchnittstellenUSB

32 Industrielle Durchflussmesstechnik Messumformer (2) PortabelStationär Genauigkeitbis 1% v.M Messzyklus4 Hz (250ms) (Update des Display / Ausgänge) Dämpfung1…60 sec (einstellbar) (gleitender Mittelwert) BedienungSoft Keys SprachenDeutsch, Englisch, Chinesisch GehäuseAluminium, PVCPVC

33 Industrielle Durchflussmesstechnik Messumformer (3) PortabelStationär SchutzklasseIP 54IP 67 Display320x240,Backlight320x240 Backlight Gewicht VersorgungBatterie (Li-Ion) 230VAC Betriebstemperatur-20…60°C DatenspeicherAlle Ausgangssignale, Zähler und Diagnosewerte Speicherintervalleinstellbar 1sek…60min SpeicherkapazitätEinstellbar über integ. SD-Karte (Standard 1 GB)

34 Industrielle Durchflussmesstechnik Ultraschallwandler 2 MHz1 MHz0.5 MHz NennweiteDN10-DN100DN40/50-DN400DN200-DN6000 MaterialPEEK, Aluminium (Montagematerial) MontageSchiene + KettenSpanngurt Temperatur-40…150°C-40…80°C (150°C)

35 Industrielle Durchflussmesstechnik Hands-On

36 Industrielle Durchflussmesstechnik Prinzip der Laufzeitmessung deltawaveC vs. Magnetic Flowmeter IDM + Hohe Genauigkeit (0.3% - Prozessunterbrechung / Auftrennen der Rohrleitung - Nur elek. keitfähige Flüssigkeiten (VE-Wasser!) - Elektroden empfindlich ggb. Ablagerungen (Magnetit, Sielhaut U = k x B x D x v U: Induzierte Spannung, prop. zum Durchfl. K: Kalibrierfaktor D: Elektrodenabstand (=ID) v: Mittlere Fließgeschwindigkeit

37 Industrielle Durchflussmesstechnik Prinzip der Laufzeitmessung deltawaveC vs. Inline Ultraschall + Höhere Signalstärken + Definierter Messquerschnitt - Auftrennen der Rohrleitung notwendig - Schwer / aufwändige Montage (größere D) - Prozessunterbrechung - Medienberührt (Schmutz, Ablagerungen,)

38 Industrielle Durchflussmesstechnik Prinzip der Laufzeitmessung deltawaveC vs. Turbinendurchflussmesser + Hohe Genauigkeit - Bohrung notwendig - Druckverlust - Bewegte Teile - Empfindlich ggb. Ablagerungen (Lagerbeiwert ändert sich) Turbinendrehzahl prop. zu Durchfluss Q = f / K K: Kalibrierfaktor

39 Industrielle Durchflussmesstechnik Zielmärkte / Applikationen - Kraftwerke Kühlwasser Speisewasser / Kondensat Fernwärme Prozesswasser ….

40 Industrielle Durchflussmesstechnik Zielmärkte / Applikationen – Wasser / Abwasser Einlauf- / Auslaufmessungen Überprüfungsmessungen Verbrauchsmessungen / Trinkwasserverteilung Leckagen Klär(dünn)schlamm

41 Industrielle Durchflussmesstechnik Zielmärkte / Applikationen – Facility Management (Heiß)Wasser Energieoptimierung Leckage

42 Industrielle Durchflussmesstechnik Zielmärkte / Applikationen – Öl & Gas / Chemie Roh- / Zwischen- / Endprodukte Chemisches Abwasser / Prozesswasser Aggressive, giftige und korrosive Medien Nicht-leitfähige Flüssigkeiten Wärmeträger (Thermal Öl)

43 Industrielle Durchflussmesstechnik Zielmärkte / Applikationen – Getränke / Nahrungsmittel Versorgung ((Heiß(Wasser), Abwasser, Prozesswasser) Energiemessungen Produkte Hygienisch einwandfreie Messungen

44 Industrielle Durchflussmesstechnik Zielmärkte - Anlagenbau Überwachung hydraulischer Systeme Schmiermittelmessungen (z.B. Getriebe) Pumpenüberwachung

45 Industrielle Durchflussmesstechnik Zielmärkte / Pharmazie und Halbleiter Berührungsfreie Messung von ultra-reinen Flüssigkeiten

46 Industrielle Durchflussmesstechnik Kundennutzen (1) Hohe Messgenauigkeit (bis 1%) Unabhängig von Druck- und Temperaturänderungen Einfache Montage (Minuten) Berührungsfreie Messung -> hygienisch einwandfreie Messungen Vor-ab Überprüfung an Messstelle möglich Integrierte Wärmemengenmessung

47 Industrielle Durchflussmesstechnik Kundennutzen (2) 100% Anlagenverfügbarkeit (Montage unter Betrieb) Kein Druckverlust, Keine Blockage Leckage-sicher, keine Rohrleitungsschwächung Druckresistent, Kein Aufpreis für HD-Anwendungen Wartungsfrei, keine Wartung z.B. wegen Abrasion, Verschmutzung, etc..

48 Industrielle Durchflussmesstechnik Weitere Zielmärkte - Diskussion


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