Durchflussmessgeräte SITRANS F 4

■ Übersicht 

Clamp-on Ultraschall-Durchflussmessgeräte SITRANS F US 

bieten hochgenaue Messung bei weitgehender Verringerung 

von Einbauzeit und Wartungsaufwand. 

■ Nutzen 

Problemloser Einbau: Auftrennen von Rohren oder Unterbrechen 

des Durchflusses nicht erforderlich 

Minimaler Wartungsaufwand: Die externen erfordern keine 

regelmäßige Reinigung 

Keine verschmutzungs- oder verschleißanfälligen beweglichen 

Teile 

Kein Druckabfall oder Energieverlust 

Hohe Dynamik 

Wahlweise Ausführung mit einem, zwei oder mehreren Kanälen 

und eine Vielzahl von Gehäusen für alle Einsatzbedingungen 

und Anforderungen 

■ Anwendungsbereich 

Die aufsteckbaren Ultraschall-Durchflussmessgeräte SITRANS 

F US untergliedern sich in sechs Produktfamilien, die jeweils für 

spezielle Anwendungen konzipiert sind: 

Die Universal-Durchflussmessgeräte FUS1010 und FUP1010 

eignen sich für eine Vielzahl von Flüssigkeitsanwendungen unter 

anderem in folgenden Bereichen: 

Wasserwirtschaft 

- Rohwasser 

- Trinkwasser 

- Chemikalien 

Abwasserwirtschaft 

- Rohabwasser 

- Abfließendes Abwasser 

- Schlämme 

- Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch 

- Chemikalien 

Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik 

- Kühlapparate 

- Verflüssiger 

- Warmwasser- und Kaltwasseranlagen 

Energiewirtschaft 

- Kernenergie 

- Fossile Brennstoffe 

- Wasserkraft 

Verarbeitende Industrie 

- Prozesssteuerung 

- Chargenbetrieb 

- Durchflussanzeige 

- Volumenstrom- und Massestrommessung 

© Siemens AG 2009 

Durchflussmessgeräte SITRANS F 

SITRANS F US 

Clamp-on Ultraschall-Durchflussmessgeräte 

Die Energie-Durchflussmessgeräte FUE1010 sind ideale Geräte 

für Anwendungen im Bereich der thermischen Energie / Energiewirtschaft, 

darunter: 

Kühlwasser-Verbrauchsmessung 

Warmwasser-Verbrauchsmessung 

Kondensatorwasser 

Glykol 

Wärmespeicherung 

Kühlwasser 

Die Öl-Durchflussmessgeräte FUH1010 sind ideale Geräte für 

Rohöl, raffiniertes Erdöl oder Flüssiggas führende Anwendungen. 

Sie haben drei Einsatzbereiche: Grenzflächendetektoren, 

Volumendurchflussmessgeräte und Massenstrom- oder Standard-Volumenstrommessgeräte 

Schnittstellendetektoren / Dichtemessgeräte 

Präzise Identifizierung von Grenzflächen bei Rohrleitungen für 

mehrere Flüssigkeiten 

Schnelle und präzise Anzeige von Rohrreinigern ("Molchen") 

Produkterkennung 

Dichteanzeige 

Viskositätsstabile Volumendurchflussmessgeräte 

Anwendungen mit mehreren Flüssigkeiten in einem großen 

Viskositätsbereich 

Automatische Bruttovolumenkompensation aufgrund von 

Viskositätsänderungen 

Standard-(Netto-)Volumen- und Massendurchflussmessgeräte 

Standard-(Netto-)Volumenstrommessung 

Eignung für Einsatz in Leckageerkennungssystemen 

Massendurchflussausgangsmessung 

Grenzflächenerkennung 

Erkennung von Rohrreiniger ("Molch") 

Chemische und petrochemische Verarbeitung 

Die Gas-Durchflussmessgeräte FUG1010 sind ideale Geräte 

für die meisten Anwendungen in der Erdgas- und Prozessgasindustrie, 

darunter: 

Kontrollmessung 

Zuordnung 

Verifizierung von Strömungsüberwachung 

LAUF-Analyse (Leckage) 

Produktion 

Lagerung 

Die Universal-Durchflussmessgeräte FUS1020 eignen sich 

für die meisten reinen Flüssigkeiten unter anderem in folgenden 

Bereichen: 

Wasser- und Abwasserwirtschaft 

- Trinkwasser 

- Abwasser, Zulauf und Ablauf 

- Aufbereitetes Schmutzwasser, Schlamm 

Chemikalien-Industrie 

- Natriumhypochlorit 

- Natriumhydroxid 

Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik, Energiewirtschaft 

- Kühlmitteldurchfluss 

- Kraftstoffdurchfluss 

Prozesssteuerung 

- Chemikalien 

- Pharmazeutika 

Siemens FI 01 · 2010 

4/257 

4

4 



Wandstärkemesser 

■ Übersicht 

■ Anwendungsbereich 

Der Wandstärkemesser kann immer dann im Feld angewendet 

werden, wenn Durchflusswerte gemessen werden müssen, darunter: 

Wasser und Abwasser 

Energiemessung 

Öl- und Gasindustrie 

■ Aufbau 

Das mikroprozessorgesteuerte Handmessgerät ist für die Messung 

der Dicke verschiedener metallischer oder nichtmetallischer 

Rohre bestimmt. Dazu gehören Materialien wie Stahl, Aluminium, 

Titan, Kunststoff und Keramik. Die Messergebnisse 

werden in inch oder Millimeter angezeigt. Es ist lediglich eine 

Vorkalibrierung auf eine bekannte Dicke oder Schallgeschwindigkeit 

erforderlich. Das leicht lesbare vierstellige LCD-Display 

mit benutzerfreundlichem Grundmenü bietet eine einfache Navigation 

mit nur drei bequem angeordneten Tasten. Die leichte Recheneinheit 

wiegt nur 150 g (5.3 oz), ist ideal geeignet für die 

schnelle und einfache Vor-Ort-Messung von Rohrwandstärken 

und gewährleistet mit ihren beiden alkalischen Batterien Größe 

AAA einen störungsfreien Betrieb von bis zu 250 Stunden. 

4/258 



■ Funktion 

Die Wandstärkemessung beruht auf dem Laufzeitprinzip der 

Ausbreitung von Ultraschallwellen: Ein hochfrequenter Ultraschallstrahl 

wird in das Rohr geschossen und von einer gleichzeitig 

als Sender und Empfänger dienenden Sonde gemessen. 

Sobald die Sonde dann das gleiche Signal wiederempfängt, 

berechnet ein interner Zähler die Zeit, die das Singal benötigt 

hat, um durch das Rohr gesendet und empfangen zu werden. 

Dieser Wert wird für die Auswertung der Schallgeschwindigkeit 

durch das Rohr und somit der Rohrwandstärke verwendet. 

■ Technische Daten 

Displaytyp Vierstellige LCD-Anzeige 

Displayauflösung 0,01 mm (0.001”) 

Messeinheiten Metrisch und imperial 

Schallgeschwindigkeitsbereich 1 000 ... 9 999 m/s 

(3 280 ... 32 805 ft/s) 

Betriebstemperatur -10 ... +50 °C (14 ... 122 °F) 

Der Wandstärkemesser ist für die Messung der Wandstärke des 

Rohrs besti9mmt, an dem ein aufsteckbarer Ultraschall-Durchflussmessgeräte 

angebracht ist. Der Wandstärkewert ist ein we- 

Aktualisierungsbereich 

Frequenz 

4 Hz 

5 MHz 

sentlicher Faktor bei der Durchflussberechnung und eine 

Spannungsversorgung 2 x 1,5 V Trockenbatterien AAA 

Grundvoraussetzung für die genaue Messung mit dem aufsteckbaren 

Ultraschall-Durchflussmessgerät. Bei der Messung 

von Wandstärken beliebiger Rohre kann der Wandstärkemesser 

Leistungsaufnahme 

Batterielebensdauer 

Arbeitsstrom unter 3 mA 

Ca. 250 h mit einem Satz Batterien 

auch als unabhängiges Werkzeug für die Messung der Wandstärke 

metallischer oder nichtmetallischer Rohrmaterialien verwendet 

werden und dient dann als Leiter von Ultraschallwellen. 

■ Nutzen 

Maße (B x H x T) 

Gewicht 

61 x 108 x 28 mm 

(2.4 x 4.3 x 1.1") 

150 g (5.3 oz) 

Der Wandstärkemesser ist ein unerlässliches Werkzeug für die ■ Auswahl- und Bestelldaten 

Messung mit dem aufsteckbaren Ultraschall-Durchflussmessgerät. 

Um mit dem Durchflussmessgerät richtig messen zu kön- Wandstärkemesser 

Bestell-Nr. 

7ME3951-0TG20 

nen, muss die Wandstärke des Rohrs, an dem das Gerät angebracht 

ist, genau bekannt sein. Da sich bereits kleinste 

Fehlberechnungen beträchtlich auf die Durchflusswerte auswirken 

können, muss der Rohrwandstärkemesser besonders genau 

sein. Daher arbeitet die Standardsonde mit einer Frequenz 

von 5 MHz, so dass damit Rohrdicken von 0,1 bis 200 mm 

(0.03" bis 7.9") gemessen werden können, und das bei einer 

sehr hohen Auflösung von bis zu 0,1 mm (0.004"). 

D) 

D) Unterliegt den Exportbestimmungen AL: N; ECCN: EAR99H.

Aufsteckbare Durchflussmessgeräte SITRANS F US FUS1010 

(Standard) 

Branche/Anwendungen 




FUS1020 

(Basis) 

Systeminformationen und Auswahlübersicht 

FUP1010 

(Tragbar) 

FUE1010 

(Energie) 

FUH1010 

(Öl) 


FUG1010 

(Gas) 

Wasser und wässrige Lösungen X X X 

Versorgungsbetriebe, Fernheizung, Kühlanwendungen X X X X 

Chemie X X X 

Kohlenwasserstoffe/Petrochemie, mehrere Produkte 

oder unterschiedliche Viskosität, Flüssiggase, Nettound 

Bruttovolumen 

X X 

Kohlenwasserstoffe (Einzelprodukt mit begrenztem 

Viskositätsbereich), Bruttovolumen 

X X X 

Sehr geringer Durchfluss ( 120 °C (248 °F) X 1) 

X 1) 

X 1) 

X 1) 

X 1) 

Luft- und Raumfahrt oder Hydrauliktest X 2) 

X 2) 

Kältetechnische Flüssigkeiten X X X X 

Lebensmittel 

Ausführung 

X X X 

Vor Ort aufsteckbar (nicht-intrusiv) X X X X X X 

Hybridfähigkeit Doppler (Reflexor) X4) X X 

Standard- oder Massendurchfluss, nach API 2540 X 

Grenzflächenerkennung X 

Dichteausgabe X 

Standard- oder Massendurchfluss, nach AGA 8 X 

Differenztemperatur mit Energieberechnung X 

Temperaturmessung X X X X X 

Analogeingang X X X X X 

Große Grafikanzeige (optional) X X X X X 

PC-Diagnosesoftware (DataView) 

Anzahl akustischer Pfade und Kanäle 

X X X X X X 

Ein Kanal X X X X X X 

Zwei Pfade X X X X X X 

Zwei Kanäle mit arithmetischer Funktion X X X X 

Vier Pfade/(Sonderbestellung) X X X 

Vier Kanäle mit Summe aktiver Kanäle 

Messumformergehäuse 

X 

IP65 (NEMA 4) X 

IP65 (NEMA 4X) X X X X 

IP67 X 

IP40 (NEMA 1) X 3) 

IP65 (NEMA 7) kompakt X X X 

IP66 (NEMA 7) Wandmontage X X X 

1) 

Aufsteckbarer Hochtemperatur-Schallwandler (Sonderbestellung). 

2) 

Anklemmbarer Schallwandler Luft- und Raumfahrt (Sonderbestellung) empfehlenswert. 

3) 

Bei mobilen Energiesystemen verfügbar. 

4) 

Nicht für NEMA 7 kompakt 

4/259 

4

4 




Aufsteckbare Durchflussmessgeräte SITRANS F US FUS1010 

(Standard) 

Stromversorgung 

Auswahlübersicht Schallwandlertyp 

4/260 


FUS1020 

(Basis) 

FUP1010 

(Tragbar) 

FUE1010 

(Energie) 

FUH1010 (Öl) FUG1010 

(Gas) 

Betrieb mit interner Batterie X X 1) 

Batterieladegerät (100 ... 240 V AC 50 ... 60 Hz) mit 

landesspezifischem Anschlusskabel 

X X1) AC 90 ... 240 V, 50 ... 60 Hz X X X X X 

DC 9 ... 36 V X X X X X 

Nennweite (größere Nennweiten bis 9150 mm (360") als Sonderbestellung lieferbar) 

6,5 ... 1220 mm (0.25" ... 48") X X X 

38 ... 1220 mm (1.5" ... 48") 

Zulassungen 

X X X 

FM/CSA 2) X X X X 

ATEX X X X 

UL/ULc/CE3) X X X 

1) Bei mobilen Energiesystemen verfügbar. 

2) 

NEMA 4X-Geräte in DIV 2 verbunden mit Schallwandlern DIV 1, explosionsgeschützte NEMA 7-Geräte in DIV 1 verbunden mit Schallwandlern DIV 1. 

3) 

Nur gewöhnliche, unklassifizierte Einbauorte. 

Anwendungsbedingungen. Vor der Auswahl 

alle zutreffenden Bedingungen berücksichtigen. 

Medien 

Allgemeine Überwachung (reine Flüssigkeiten) 

bei Stahl- und Nichteisenrohren 

Allgemeine Überwachung (reine Flüssigkeiten) 

bei einer begrenzten Reihe von Stahlrohren 

Flüssigkeit oder Schlamm mit mäßigen Lufteinschlüssen 

Flüssigkeit oder Schlamm mit hohen Lufteinschlüssen 

Dauerhafter Anbau an Stahlrohren (reine Flüssigkeiten) 

Einbau in Offshore-Umgebung oder aggressivem 

Milieu 

Flüssigkeitstemperatur über 

120 °C (248 °F) 

Betrieb bei einer mehrere 

Produkte führenden Einzelrohrleitung 

Von MLFB unterstützte Standardschallwandler 

Standardwandler 

aufsteckbar 

Präzision 


aufsteckbar 

Universell 


Doppler 

(Reflexor) 

X O 

X O 

X 

Hinweise 

O O X Als Sonderbestellung sind auch Hochtemperatur-Doppler-Schallwandler 

lieferbar 

X O 

O O O Schallwandler mit Korrosionsbeständigkeit als 

Sonderbestellung lieferbar 

O O O Hochtemperatur-Schallwandler mit Metallblock 

als Sonderbestellung lieferbar (bis 230 °C 

(446 °F)) 

X O 

Erdgas oder Prozessgas 

Rohrwerkstoff 

X O O Wenden Sie sich bei Gasanwendungen bitte 

grundsätzlich an den Vertrieb 

Stahl X O 

Stahlrohr mit einem Durchmesser/Wandstärke- 

Verhältnis < 10 

O X 

Nichtstahl-Rohrwerkstoff (Kupfer, duktiles 

Eisen, Gusseisen usw.) 

Wandstärke > 25,4 mm (1") 

O = nicht geeignet 

O X 

X = am besten geeignet 


O X Präzisionsschallwandler können auch bei 

Kunststoff- und Aluminiumrohren eingesetzt 

werden

■ Funktion 

Wirkungsweise 

Beim System SITRANS FUS1010 handelt es sich um Ultraschall- 

Messgeräte auf Laufzeitbasis zum Aufstecken, die nicht-invasiv 

arbeiten und eine hervorragende Leistung bieten. Ultraschall- 

Sensoren senden und empfangen akustische Signale direkt 

durch die vorhandene Rohrwand, wobei der Flüssigkeitsbrechungswinkel 

dem Snelliusschen Brechungsgesetz unterliegt. 

Di 

A B 

c 

θ 

In Reflexions-Konfiguration angekoppelter aufsteckbarer Schallwandler 

Der Strahlbrechungswinkel wird wie folgt berechnet: 

sinθ = c / Vφ c = Schallgeschwindigkeit im Fluid 

Vϕ = Phasengeschwindigkeit (eine Konstante in der Rohrwand) 

Das Durchflussmessgerät kompensiert automatisch Änderungen 

der Fluid-Schallgeschwindigkeit (oder des Strahlwinkels) infolge 

von Schwankungen der durchschnittlichen Laufzeit zwischen 

den Schallwandlern A und B. Durch Subtraktion der 

berechneten Festzeiten (innerhalb der Schallwandler und der 

Rohrwand) von der gemessenen durchschnittlichen Laufzeit 

kann das Messgerät dann auf die erforderliche Laufzeit im Fluid 

(TFluid ) schließen. 

Die sich strömungsaufwärts bewegenden Schallwellen (TA,B ) 

treffen früher ein als die sich entgegen der Strömungsrichtung 

bewegenden Schallwellen (TB,A ). Mittels dieser Zeitdifferenz (∆t) 

wird die leitungsintegrierte Strömungsgeschwindigkeit (v) gemäß 

nachstehender Gleichung berechnet: 

v = Vφ / 2 ⋅ ∆t / TFluid Nach der Bestimmung der Rohströmungsgeschwindigkeit muss 

zur entsprechenden Korrektur des ausgebildeten Strömungsprofils 

die Reynoldszahl (Re) des Fluids ermittelt werden. Dazu 

muss die kinematische Viskosität (visc) des Fluids gemäß nachstehender 

Gleichungen angegeben werden, wobei Q der endgültige 

profilkorrigierte volumetrische Durchfluss ist. 

Re = Di ⋅ v / visc Q = K(Re) ⋅ ( π / 4 ⋅Di 2 ) ⋅ v 

v = Strömungsgeschwindigkeit 

visc = µ / ρ = (dynamische Viskosität / Dichte) 

K(Re) = Reynolds-Strömungsprofilkompensation 

Bei allen flüssigkeitsbenetzten invasiven Ultraschall-Durchflussmessgeräten 

werden vor Verlassen des Werks die Messgerätekonstanten 

konfiguriert. Da dies bei aufsteckbaren Durchflussmessgeräten 

nicht möglich ist, müssen die Einstellungen zum 

Zeitpunkt des Einbaus kundenseitig vorgenommen werden. Einstellwerte 

sind unter anderem Rohrdurchmesser, Wandstärke, 

Viskosität der Flüssigkeit usw. 

Aufsteckbare SITRANS-Durchflussmessgeräte, die eine Temperaturmessung 

beinhalten, können so konfiguriert werden, dass 

sie dynamisch auf Viskositätsänderungen des Fluids schließen 

können, um so die genaueste Strömungsprofilkompensation 

(KRe ) zu berechnen. 

v 





Arten von Ultraschall-Schallwandlern 

In Verbindung mit dem Durchflussmessgerät SITRANS FUS1010 

können zwei verschiedene Arten von aufsteckbaren Schallwandlern 

eingesetzt werden. Der kostengünstigere "universelle" 

Schallwandler, der in der Industrie am gebräuchlichsten ist, eignet 

sich für die meisten Anwendungen mit Einzelflüssigkeiten 

ohne starke Schwankungen der Schallgeschwindigkeit. Schallwandler 

dieser Art können bei allen akustisch leitenden Rohrwerkstoffen 

(einschließlich Stahl) eingesetzt werden und eignen 

sich daher gut für tragbare Überwachungsanwendungen. Universelle 

Schallwandler werden allein nach dem Rohrdurchmesserbereich 

ausgewählt, so dass die Wandstärke beim Auswahlverfahren 

keine Rolle spielt. 

Die zweite Art von Schallwandlern sind die patentierten Wide- 

Beam-Schallwandler (oder Präzisionsschallwandler), die die 

Rohrwand als eine Art Lautsprecher nutzen, um das Signal- 

Rausch-Verhältnis zu optimieren und für einen größeren Schwingungsbereich 

zu sorgen. Schallwandler dieser Art reagieren dadurch 

weniger empfindlich auf Änderungen im fluiden Medium. 

Der WideBeam-Schallwandler ist zwar für Stahlrohre konzipiert, 

kann aber auch bei Aluminium-, Titan- und Kunststoffrohren eingesetzt 

werden. Bei Öl- und Gasanwendungen wird dieser 

Schallwandler bevorzugt verwendet. Zu beachten ist, dass für 

die Wandlerauswahl, anders als beim universellen Schallwandler, 

hier nur die Rohrwandstärke maßgeblich ist. 

Automatische Nullpunktdriftkorrektur (ZeroMatic Path) 

Werden WideBeam-Schallwandler in Reflexionsmodus-Konfiguration 

eingebaut (siehe nachstehende Abbildung), bewegt sich 

das akustische Signal auf zwei verschiedenen Wegen zwischen 

den Schallwandlern A und B. Während der Pfad "ACB" durch die 

Rohrwand und das Medium verläuft, tritt der andere Pfad "AB" 

gar nicht in die Flüssigkeit ein. 

A B 

Dieser zweite Pfad liefert dem Messgerät ein Referenzsignal, 

das völlig unabhängig vom Durchfluss ist und daher als Maß für 

die "Fehlanpassung" der Schallwandler verwendet werden kann. 

Durch ständige Analyse dieses Rohrwandsignals kann das 

Messgerät FUS1010 durch eine Nullpunktdrift bedingte Durchflussfehler 

dynamisch korrigieren. 

Mehrkanal-Durchflussmessgerät 

Um eine bessere Strömungsprofilmittelung, Redundanz oder 

günstigere Kosten pro Messung zu erzielen, sind aufsteckbare 

Durchflussmessgeräte mit 1 oder 2 Messkanälen lieferbar, auf 

besondere Bestellung auch Geräte mit 4 Kanälen. 

Bei den standardmäßigen FUS-, FUP- und FUE-Systemen können 

diese Kanäle sowohl bei separaten Einzelleitungen als auch 

in einer Mehrpfad-Anordnung installiert werden (siehe nachstehende 

Abbildung). Die Wahl wird während der Einrichtung des 

Messgeräts getroffen, wo zwischen Mehrpfad-Installation (zwei 

Pfade bei derselben Leitung) und Mehrkanal-Installation gewählt 

werden kann. 

C 


4/261 

4

4 




Beispiel einer Zwei-Pfad-Installation 

Doppler-Betrieb (Reflexor®-Betrieb) 

Die Doppler-Messtechnik basiert darauf, dass Schallenergie 

von winzigen Gasbläschen oder Schwebeteilchen zurückgeworfen 

wird und es dadurch im akustischen Sendesignal mit 

fester Frequenz zu einer Doppler-Verschiebung kommt (siehe 

nachstehende Abbildung). 

Nach Demodulation mittels FFT-Signalverarbeitung kann diese 

Frequenz mit Doppler-Verschiebung (∆f) entsprechend der 

nachstehenden zugehörigen Doppler-Gleichungen zur Messung 

des Durchflusses genutzt werden. 

Das normale Laufzeitmesssystem ist zwar sehr unempfindlich 

gegen starke Lufteinschlüsse in Flüssigkeiten und einen hohen 

Feststoffgehalt, dennoch gibt es Fälle, in denen ein für den Betrieb 

im Laufzeitmodus ausreichendes Signal nicht zur Verfügung 

steht. Für diese Fälle können die Durchflussmessgeräte 

des Typs FUS, FUP und FUE mit der optionalen Doppler-Fähigkeit 

bestellt werden; dafür ist ein zusätzlicher Doppler-Schallwandler 

erforderlich. 

Beschreibung der Durchflussmessgeräte der 

SITRANS-Familie 

Durchflussmessgerät SITRANS FUS1010 

Beim FUS1010-System handelt es sich um permanente (oder 

dedizierte) aufsteckbare Messgeräte mit Grundfunktionen, die 

mit umfassenden Sicherheitszulassungen, E/A und Gehäuseausführungen 

verfügbar sind. Das Durchflussmessgerät ist in 

einem breiten Spektrum von Anwendungen einsetzbar, beinhaltet 

aber nicht die speziellen Funktionen, wie sie die Durchflussmessgeräte 

FUH (Kohlenwasserstoffe) und FUE (Energie) aufweisen. 

Typischerweise ist das Durchflussmessgerät FUS1010 mit einem 

festen Eingang für Viskosität und spezifisches Gewicht programmiert, 

was die Massendurchfluss- und Volumendurchfluss- 

4/262 

Pfad 1 Pfad 2 

Rohrwand Senden Empf. 

Doppler-Gleichung: 

∆f = 2 · f · sinΦ · v / c 

Dabei bedeuten: 

f = Sendefrequenz 

v = mittlere Strömungsgeschwindigkeit 

c = Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit 

Φ = Strahlbrechungswinkel 

Hinweis: 

(sinΦ / c) ist eine auf die Phasengeschwindigkeit 

des Schallwandlers 

bezogene Konstante. 



genauigkeit einschränken kann, wenn stark veränderliche 

Flüssigkeitseigenschaften (mehrere Produkte) durch dieselbe 

Rohrleitung strömen. 

Wird dieses Durchflussmessgerät mit der Hardware- und Programmkonfiguration 

des Typs 3 bestellt, ist er für die Aufnahme 

von aufsteckbaren Widerstands-Temperaturfühlern oder einer 

Analogeingabe von einem Temperaturmessumformer ausgelegt. 

Bei einer aktiven Messung der Flüssigkeitstemperatur kann 

das Durchflussmessgerät dann auf Kompensation von Änderungen 

der Flüssigkeitsdichte und -viskosität mittels einer "Uni- 

Mass"-Tabelle programmiert werden. 

Durchflussmessgerät SITRANS FUS1020 

Das FUS1020-System entspricht in der Grundfunktion dem 

FUS1010-System, es beinhaltet jedoch nicht die gleiche E/A-Fähigkeit 

oder Sicherheitszulassungsstufe wie der FUS1010. 

Dieses Basis-Durchflussmessgerät ist für Einzelflüssigkeitsanwendungen 

vorgesehen, bei denen diese zusätzlichen Merkmale 

nicht erforderlich sind. Zu beachten ist, dass der FUS1020 

nicht über Zulassungen für Ex-Bereiche verfügt. 

Tragbare Durchflussmessgeräte SITRANS FUP1010 

Das Durchflussmessgerät FUP1010 weist das gleiche Leistungsspektrum 

wie der FUS1010 auf, jedoch in einer batteriebetriebenen 

mobilen Konfiguration. Dieses Durchflussmessgerät 

eignet sich ideal für allgemeine Durchflussüberwachungsaufgaben, 

die hohe Genauigkeit verlangen. Zu beachten ist, dass das 

Durchflussmessgerät FUP nicht über Zulassungen für Ex-Bereiche 

verfügt. 

Energiemesser SITRANS FUE1010 

Durch die Kombination von aufsteckbarer Laufzeitdurchflussmessung 

und genauer Differenztemperaturmessung bietet das 

FUE1010-System eine Lösung für die Messung thermischer Energie 

ohne Betriebsunterbrechung. Die Energiemessung kann 

bei Wasser, Ethylenglykol und Solelösungen oder Dampfkondensat 

realisiert werden. 

Für die Absolut- und Differenztemperaturmessung werden zwei 

aufeinander abgestimmte 1-kΩ-Widerstands-Temperaturfühlerelemente 

verwendet, die auf der Vorlauf- und Rücklaufseite der 

Heiz- bzw. Kühlanlage angebracht sind. Bei Systemen mit der 

optionalen Analogeingabemöglichkeit, bei denen das Messgerät 

die Ausgabe eines Leistungsmessers verarbeiten kann, kann 

auch der Wirkungsgrad (kW/t, EER oder COP) berechnet werden. 

Das FUE1010-System steht sowohl in dedizierter 

(IP 65 NEMA 4X) als auch in tragbarer Konfiguration zur 

Verfügung. 

Gasmesser SITRANS FUG1010 

Setzen Sie sich vor der Bestellung eines Gassystems unbedingt 

mit einem Siemens-Fachmann für Aufstecksysteme in 

Verbindung. 

Dieser einzigartige aufsteckbare Gasmesser arbeitet auch nach 

dem vorstehend beschriebenen WideBeam-Laufzeit-Prinzip. 

Aufgrund der sehr niedrigen Dichte- und Schallgeschwindigkeitswerte 

von Gasen ist bei diesem Durchflussmessgerät allerdings 

ein Signalverstärker hoher Verstärkung und der Einbau 

von Rohrdämpfungsmaterial erforderlich. 

Das Rohrdämpfungsmaterial besteht aus einer viskoelastischen 

Klebefolie zur Abschwächung von Streu-Schallübertragungsenergie, 

die sonst das Laufzeit-Gassignal stören könnte. Der Einbau 

des Dämpfungsmaterials setzt eine saubere (fettfreie) 

Rohroberfläche mit gut haftender Lackierung voraus. 

Der aufsteckbare Gasmesser kann bei den meisten Gasen 

(Erdgas, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid usw.) mit einem 

typischen Mindestbetriebsdruck von 10 barg (145 psig) eingesetzt 

werden. Gase von geringer Molekülmasse, wie Helium 

oder Wasserstoff, können ebenfalls gemessen werden, 

allerdings bei einem höheren Mindestdruck.

Standardvolumenberechnung: Der Gasmesser FUG1010 ist 

zwar nicht mit dem gleichen Leistungsumfang wie ein volumenkompensierender 

Durchflussrechner konzipiert, kann aber einen 

Standard-Volumendurchfluss- oder Massendurchflusswert für 

feste Gaszusammensetzungen liefern. Alle Gasmesser 

FUG1010 verfügen über einen Analogeingang, der für Druckund 

Temperaturausgleich genutzt werden kann. Bei Installation 

einer AGA8-Verweistabelle kann dieses Messgerät den Kompressibilitätsfaktor 

(Ztats ), wie nachstehend dargestellt, dynamisch 

an Gasdruck- und -temperaturänderungen anpassen: 

Std. Durchfluss = Qtats * Ptats /PGrund * TGrund /Ttats * ZGrund /Ztats Öl-Durchflussmessgerät SITRANS FUH1010 

Die FUH1010-Familie umfasst Durchflussmessgeräte in zwei 

Bauformen: eine viskositätsstabile Ausführung für Anwendungen 

mit einem großen Viskositätsbereich und eine Standardausführung 

für Volumenfluss (Massenfluss). Beide Ausführungen 

nutzen eine als "Liquident" bezeichnete Variable, mit der die Viskosität 

der Flüssigkeit und optional die Dichte der Flüssigkeit abgeleitet 

wird. Diese Variable entspricht der gemessenen Flüssigkeitsschallgeschwindigkeit 

unter Berücksichtigung von 

Betriebstemperatur und -druck, dadurch bleibt bei einem gegebenen 

flüssigen Produkt der Liquident-Messwert über einen großen 

Druck- oder Temperaturbereich konstant. 

PV-Option (Viskositätskompensation): 

Dies ist das kostengünstigere FUH-Messgerät, das mittels der 

Liquident-Variable nur die tatsächliche Viskosität der Flüssigkeit 

berechnet. Dieses Messgerät bietet NICHT die Ausgabe von 

Standardvolumen, Massendurchfluss, Flüssigkeitsidentifizierung 

oder Dichte, die bei der nachstehend beschriebenen DV- 

Option verfügbar ist. Die PV-Geräteausführung eignet sich für 

Erdölanwendungen, bei denen das tatsächliche Volumen als 

Eingabe für ein externes Gerät (RTU) oder einen Durchflussrechner 

erforderlich ist. 

DV-Option (Standardvolumen): 

Hier können mit der Liquident-Variable auch die Art der Flüssigkeit 

(Benzin, Heizöl, Rohöl usw.) sowie ihre physikalischen Eigenschaften 

(spezifisches Gewicht, API, Viskosität und Kompressibilität) 

bei Grundbedingungen festgestellt werden. Mit 

diesen Angaben kann das Messgerät so konfiguriert werden, 

dass es mittels der Verfahren API 2540 und API MPMS Chapter 

11.2.1 eine (Standard)-Volumendurchflussmenge unter Berücksichtigung 

von Temperatur und Druck ausgibt (siehe unten). 

Temperaturkorrektur: 

Berechnung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (αb ): 

αb = KO / ρ 2 

b + K1 / ρb 

dabei KO und K1 von der Art der Flüssigkeit abhängige 

sind Konstanten, ρb die Flüssigkeitsdichte bei Grundbedingungen 

Berechnung des Temperaturkorrekturfaktors (KT ): 

KT = ρb * EXP (- αb ∆T (1 + 0,8 αb ∆T)) 

dabei ∆T = (T – Grundtemperatur) 

sind 

Druckkorrektur: 

Berechnung des Kompressibilitätsfaktors (F): 

F = EXP(A + B T + (C + D T) / ρ 2 

b 

dabei 

sind 

A, B, C und D Konstanten, "T" die Flüssigkeitstemperatur 

Berechnung des Druckkorrekturfaktors (Kp ): 

Kp = 1 / (1 – F (Ptats – PGrund) * 10 -4 ) 

Korrektur des endgültigen Volumens: QStd = Qtats * Kt * Kp © Siemens AG 2009 




Ausgabegrößen dieses Messgeräts sind unter anderem: API, 

Dichte, Massendurchfluss, Standardvolumendurchfluss und 

Flüssigkeitsidentifizierung. 

B-Option (Grenzflächenerkennung): 

Diese Messgeräte-Option ist so ausgelegt, dass sie alle Nicht- 

Durchfluss-Funktionen eines DV-Geräts bietet und sich daher 

als ideale nicht-intrusive Alternative zu einem Densitometer, 

Grenzflächendetektor oder Molchdetektor anbietet. Zu beachten 

ist, dass dieses Gerät NICHT den Durchfluss misst. 

Allgemeine Hinweise für den Einbau von aufsteckbaren Laufzeit- 

Schallwandlern 

Min. Messbereich: 0 bis ± 0,3 m/s Geschwindigkeit (genauere 

Angaben siehe nachstehendes Messgerätegenauigkeitsdiagramm) 

Max. Messbereich: 0 bis ± 12 m/s (bei Präzisionsschallwandlern 

± 30 m/s). Die Bestimmung des endgültigen Durchflussbereichs 

setzt eine Anwendungsprüfung voraus. 

Fehler in [%] 

Typische Genauigkeit aufsteckbarer Durchflussmesser 

bei verschiedenen Nennweiten 

5 

4 

3 

2 

1 

DN 400 DN 100 DN 25 DN 10 

0 

-1 

-2 

-3 

-4 

-5 

DN 1000 

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 

Strömungsgeschwindigkeit [m/s] 

Für eine genaue Durchflussmessung muss das Rohr innerhalb 

des Schallwandlereinbaubereiches vollständig gefüllt 

sein! 

Typische MINDEST-Anforderungen für gerades Rohr: 

Einlauf 10 Durchmesser / Auslauf 5 Durchmesser. Bei doppelt 

versetzten Rohrkrümmern und teilweise offenen Ventilen sind 

zusätzliche gerade Strecken erforderlich. Bei aufsteckbaren 

Gassystemen werden mindestens 20 Durchmesser Einlauf 

empfohlen. 

Bei horizontal verlaufenden Rohren sollten Schallwandler 

mindestens 20° versetzt zur Senkrechten eingebaut werden. 

Dadurch verringert sich die Gefahr der Beeinflussung des 

Strahls durch Gasansammlungen oben im Rohr. 

Für ein Höchstmaß an Genauigkeit sollte ein Betrieb im 

Reynolds-Übergangsbereich, zwischen 1 000 < Re < 5 000, 

vermieden werden. 

Versenkter Einbau bzw. dauerhafte Verlegung unter der Erde 

ist möglich. Wegen näherer Informationen wenden Sie sich 

bitte an den Vertrieb. 

Bei allen Schallwandlerbestellungen wird Ultraschallkopplungsmasse 

mitgeliefert. Bei Langzeitanlagen muss die Verwendung 

einer dauerhaften Kopplungsmasse sichergestellt 

werden. 

Zur Gewährleistung einer korrekten Anwendung der Geräte ist 

die "Schallwandler-Auswahlübersicht" zu beachten. 


4/263 

4

4 




■ Maßzeichnungen 

FUS1010, FUE1010, FUH1010 und FUG1010: Gehäuse IP65 (NEMA 4X) 

19 

(0.75) 

236 (9.31) 

Typenschild 

Schallwandlerkabel 

Durchflussanzeigerechn 

Daten-/Steuer-E/A 

Grafikanzeige (optional) 

Stromversorgung Grafikanzeigekabel 

(optional) 

Bohrung 22 (0.875) 

Angeschlagene 

Durchmesser, 5 Stellen 

Seite 

Verschluss 

(Ref.) 

76 (3.00) 

54 

(2.13) 

Maße in mm (inch) 

FUS1010, FUH1010 und FUG1010: Kompaktes explosionsgeschütztes Gehäuse IP65 (NEMA 7) 

Mit Erde 

verbinden 


4/264 

287 (11.31) 

SITRANS F 

52 40 

(2.03) (1.56) 

85 (3.35) 

137 (5.38) 

187 (7.38) 

Optionale alphanumerische 

Anzeige 

Ablesefensterabdeckung 

(Zone B1) 

o 

Standardeinbau, vertikal 

Verschraubung 

1/2"-14 (außen) für 

kundenseitige 

Schutzrohrarmatur 

oder Kabelstutzen 


Schutzkappe 

'F'-Stecker 

266.7 (10.5) 

273 

(10.75) 

Schema 

Befestigungsbohrungen 

(Bohrungen 

(7.8 (0.31)) 

Durchmesser in 

Befestigungsflanschen) 

40 

(1.56) 

60 

(2.38) 

140 (5.50) 

Befestigungsflansch (Ref.) 

213.4 (8.40) 

203 (8.00) 

76.2 

(3.00) 

Freiraum für Kabel 

mind. 127 (5.0) 

165.1 (6.50) 158.8 (6.25) 


152 

(6.0) 

Durchflussanzeigerechner 

(mit geöffneter 

Abdeckung gezeigt) 

340.4 (13.40) 

Kabelstutzen oder 

Schutzrohrarmatur 

(kundenseitig) 

Abdeckung Strom- und 

Daten-E/A- 

Anschlussschnittstelle 

Optionaler Magnetstift 

(für Einrichtung des 

Durchflussmessers, 

siehe Einsatzhandbuch) 

Anschlüsse 

Durchflussschallwandlerkabel 

Optionale Temperaturgeberkabeleinführung 

oder Geberhalterung 

Tastaturkabel 

(optional) 

E/A-Modul 

Systemrechnermodul 

Analogeingangsmodul 

Tx/Rx-Modul TastaturSchallwandlersicherheitskabelsteckerschalter 

Kanal 1 Kanal 2 

Zweikanaliges 

Eingangsmodul 

Für Zugang zu E/A-Anschluss- 

Klemme Abdeckung abnehmen 

Stromversorgungsstecker 

Stromversorgung: 

AC 90/240 V 50/60 Hz 

DC 9/36 V, 12 W 

Hinweis: 

Nettogewicht: max. 4.1 kg (9.0 lbs) 

114.3 (4.50) 

266.7 (10.50) 

Abdeckungssicherungsschrauben 

(2) 

3/4"-14 NPT für 

kundenseitige 

Schutzrohr- oder 

Kabelstutzenanschlüsse 

(2 Stellen) 

Mit Erde verbinden 

Adapter und/oder 

Kabelstutzen 

(kundenseitig bzw. 

bei bestimmten 

Kabeln mitgeliefert) 

Freiraum 

für Kabel 

mind. 

76.2 (3.0) 

Hinweis: 

Nettogewicht: max 4.4 kg (9.8 lbs.)

FUS1010 und FUH1010: Explosionsgeschütztes Gehäuse für Wandmontage IP66 (NEMA 7) 

Durchflussanzeigerechner (mit 

geöffneter Abdeckung gezeigt) 

(einkanalige Ausführung) 


19 (0.75) 

339 (13.38) 

3/4" NPT Durchgang 

12-Stellen 

119 (4.70) 

85 

(3.36) 

52 

(2.03) 

Befestigungsflansch (Ref.) 

siehe Detailansicht 

Befestigungsbohrungsschema 

441 (17.38) 




34 

(1.32) 

32 32 32 

(1.25) (1.25) (1.25) 

64 64 44 64 44 

(2.50) (2.50) (1.75) (2.50) (1.75) 

Tx/Rx-Modul 

Prüfstecker 

Tastatursicherheitsschalter 



AC 90/240 V 50/60 Hz 

DC 9/36 V, 10 W 

E/A-Module 

Je nach Durchflussrechner-Modellnummer 

unterschiedliche Module enthalten 

Einkanaliger / zweikanaliger Durchflussmesser 




87 (3.44) 

178 (7.00) 


214 (8.44) 

ID-Schild (S) 


(mit geöffneter Abdeckung 

gezeigt) 

s 

Schwenkbares optionales 

Anzeige-/Tastaturfeld 

Tx/Rx-Modul Tastatursicherheitsschalter 

Prüfstecker 



AC 90/240 V 50/60 Hz 

DC 9/36 V, 10 W 

E/A-Module 



Mehrkanal-Durchflussmesser 

Hinweis: Nettogewicht: max. 29 kg (64.0 lbs) 


4/265 

4

4 




FUG1010: Explosionsgeschütztes Gehäuse für Wandmontage IP66 (NEMA 7) 

Montagewinkel drehen zur 

Muster-Anpassung in 

Bereich B1 


4/266 

19 (0.75) 

387 (15.25) 

3/4" NPT Durchgang 

12-Stellen 

119 (4.70) 

85 

(3.36) 

52 

(2.03) 

Durchflussanzeigerechner (mit 

geöffneter Abdeckung gezeigt) 

(einkanalige Ausführung) 


489 (19.25) 




34 

(1.32) 

32 32 32 

(1.25) (1.25) (1.25) 

64 64 44 64 44 

(2.50) (2.50) (1.75) (2.50) (1.75) 

Tx/Rx-Modul 

Prüfstecker 

Tastatursicherheitsschalter 



AC 90/240 V 50/60 Hz 

DC 9/36 V, 10 W 

E/A-Module 



Einkanaliger / zweikanaliger Durchflussmesser 


87 (3.44) 

188 (7.41) 

226 (8.90) 

ID-Schild (S) 


(mit geöffneter Abdeckung 

gezeigt) 

s 

�� 

Schwenkbares optionales 

Anzeige-/Tastaturfeld 

Tx/Rx-Modul Tastatursicherheitsschalter 

Prüfstecker 



AC 90/240 V 50/60 Hz 

DC 9/36 V, 10 W 

E/A-Module 



Mehrkanal-Durchflussmesser 

Hinweis: Nettogewicht: max. 45 kg (99.0 lbs)

FUP1010: Wetterfestes stoßfestes Gehäuse IP67 

375 (14.77) 

177 (6.97) 

Hinweis: 

Nettogewicht: 3,64 kg (8.0 lbs) 


216 (8.50) 

Tragbarer aufsteckbarer 

Energie-Durchflussmesser 

Typenschild mit 

Modell-/Seriennummer 

(Deckelinnenseite) 


271 (10.68) 



E/A-Anschluss 

Durchflussschallwandlerkabelstecker 

Überdruckventil 


X 

180° 

X 


Prüfstecker 

(gezeigt ist die Option mit Temperaturgebereingang) 

Schallwandler-, 

Daten-/Steuer- und 

Netzkabelstecker 

(siehe Bereich B2) 

RS-232-Stecker 

Eingang Hilfsenergie/ 

Batterieladegerät 

Batteriestatusanzeige 

Temperaturgeberkabelstecker 

(optional) 


4/267 

4

4 




FUE1010: Tragbares stoßfestes Gehäuse IP40 (NEMA 1) 

375 (14.77) 


4/268 

177 (6.97) 

Hinweis: 

Nettogewicht: 3,5 kg (7.7 lbs) 


216 (8.50) 

Tragbarer aufsteckbarer 

Energie-Durchflussmesser 

Typenschild mit 

Modell-/Seriennummer 

(Deckelinnenseite) 


271 (10.68) 

Durchflussschallwandlerkabelstecker 

Überdruckventil 

X 

180° 

X 

E/A-Anschluss 

Schallwandler-, 

Daten-/Steuer- und 

Netzkabelstecker 

(siehe Bereich B2) 


Prüfstecker 

RS-232-Stecker 

Batteriestatusanzeige 

Eingang Hilfsenergie/ 

Batterieladegerät 

Temperaturgeberkabelstecker 

(optional)

FUS1020: Gehäuse für Wandmontage IP65 (NEMA 4) 

�� 

Freiraum für Kabel 

min. 76 (3.0) 

4-Loch-Montageschema 

für optionalen 

Schutzrohr-/Stutzen- 

Adapter 1” NPT 

Schallwandlerkabelstecker 

(Typ „F“) 

(siehe Bereich A4, A3) 


Einkanalig 

Auf 

Ab 

�� 

�� 

�� 

Daten-/ 

Steuerkabel 

Zweikanalig 

Kanal 

1 2 

Auf 

Auf 

Ab 

Ab 

Netzkabel 

�� 

�� 




�� 


Kabeleinführungen, 

Durchmesser 22 (0.88), 

für kundenseitiges 

Schutzrohr oder 

Kabelstutzen 

Hinweise: 

1. Nettogewicht 1.4 kg (3.0 lbs) 

2. Bei Kabeleinführungen immer Schutzrohrarmaturen 

oder Kabelstutzen verwenden. 

Alle nicht benutzten Öffnungen wetterfest abdichten. 


Typenschild 

Durchflussanzeigerechnermodell 

4/269 

4

Durchflussmessgeräte SITRANS F 4

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