Industrielle Automation 1/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK
Eine echte Alternative
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Durchflussmessgerät versus Strömungsschalter
– eine Frage der Applikation!
Strömungsschalter der
neuen Generation verfügen
über eine integrierte
Temperaturmessung und/
oder Diagnosefunktionen
Geht es um Strömungsmessungen
verschiedenster Medien, können
unterschiedliche Messprinzipien
zum Einsatz kommen. Aber
welches Verfahren ist für welche
Anwendung sinnvoll, und welche
Aspekte spielen dabei eine Rolle?
Dies wird im Folgenden am Beispiel
des kalorimetrischen Messprinzips
erläutert, das eine Menge Vorteile
bietet.
Es steht außer Frage, dass die üblichen
Durchflussmessgeräte die Aufgabe eines
Strömungsschalters übernehmen können.
Allerdings dienen solche Sensoren in erster
Linie zur genauen Messung der Durchflussmenge
pro Zeiteinheit, zum Beispiel zur
Ermittlung von Wasser- oder Brennstoffverbrauch.
Sie erfassen Volumen- oder Massenströme
mit einer Messabweichung von
zwei Prozent oder weniger und weisen somit
gegenüber Strömungsschaltern eine höhere
Genauigkeit auf. Diese Art Durchflussmessgerät
stellt aber auch eine deutlich höhere
Investition dar, bedingt durch ihre spe -
zi fische Konstruktion, eine sehr umfangreiche
Elektronik und der im Vergleich aufwändigen
Installation.
Oleg Greber, Product Management Electronic
Products, Industrial Instrumentation, WIKA
Alexander Wiegand SE & Co. KG, Klingenberg
Wann kommen Strömungswächter
zum Einsatz?
Geht es bei der Applikation ausschließlich
um die Kontrolle, ob und wie stark ein Medium
fließt, sind Strömungsschalter oder
Strömungswächter eine deutlich günstigere
und zugleich platzsparende Alternative. Sie
detektieren die Strömung und lösen bei
Erreichen oder Unterschreiten einer definierten
Geschwindigkeit einen Schaltmechanismus
aus. Die Genauigkeit spielt dabei
eine untergeordnete Rolle, der Kontakt
schaltet mit einer Nichtwiederholbarkeit
von zwei bis fünf Prozent. Neben Strömungswächtern
mit Schwebekörper, Turbine oder
Flügelrad greifen Anwender verstärkt zu
Geräten mit kalorimetrischem oder thermischem
Messprinzip, z. B. für Kühlkreisläufe,
Kühlschmierstoffsysteme von Werkzeugmaschinen,
Filtereinheiten oder als Trockenlaufschutz
in Pumpstationen.
Kalorimetrische Strömungsschalter nutzen
die physikalischen Gesetzmäßigkeiten des
Wärmetransports in Strömungen. Je nach
Hersteller basieren sie auf einer von zwei
unterschiedlichen Methoden, die unabhängig
von der Anwendung zum selben Messergebnis
führen:
Methode „Kontinuierliches
Heizen“
Ein kalorimetrischer Strömungsschalter besitzt
grundsätzlich einen Messfühler mit
zwei integrierten Temperatursensoren. Einer
der Sensoren wird kontinuierlich über ein
eingebautes Heizelement (Drahtwicklung)
mit gleichbleibender Heizleistung erwärmt
und misst die dabei entstehende Temperatur
an der Sensorspitze. Der zweite Sensor ermittelt
die Temperatur des Mediums in der
Förderleitung. Folglich stellt sich zwischen
den beiden Sensoren ein Temperaturunterschied
ein, welcher von der Elektronik des
Geräts registriert wird.
Diese Differenz ist umso kleiner, je höher
die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums
in der Förderleitung ist. Sie fußt auf einer
thermodynamischen Gesetzmäßigkeit: Ein
Körper mit einer höheren Temperatur als
seine Umgebung gibt an eine vorbeiströmende
Masse Energie in Form von Wärme ab.
Moleküle des Mediums, die an der Fühlerspitze
des Schalters vorbeifließen, nehmen
daher Wärme auf und transportieren sie
01 Geht es bei einer Applikation um die
Detektion einer Strömung und/oder eine
Trendanzeige sind Strömungsschalter die
richtige Wahl
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