Die Idee, einen Differenzdruck-Messumformer um einen Absolutdruck-Sensor und eine Temperaturmessung zu ergänzen, um damit den Massenstrom zu messen, ist nicht neu. Durchgesetzt haben sich solche multivariablen Transmitter im Anlagenbau aber bislang kaum. Woran liegt das? Und sind die Einwände berechtigt?

Deltaflow mit integriertem PT100- und MV-Messumformer SYS-MMF zur druck- und temperaturkompensierten Massendurchflussmessung. (Bild: Systec Controls)

Zu teuer und zu kompliziert – das sind die Hauptvorwürfe, die man von vielen Betreibern hört. Die kompakte Massendurchflussmessung mit Druck- und Temperaturkompensation ist jedoch ein Ansatz, der die Zahl der Sensoren, Schnittstellen und den Aufwand im PLS deutlich verringern kann. Das gilt insbesondere beim Einsatz in Kombination mit Staudrucksonden, die eine Kompaktmassenmessung über einen Stutzen erlauben. Der Münchner Messtechnikhersteller Systec Controls hat einige Lösungen entwickelt, die weder teuer noch kompliziert ausfallen und Anlagenbetreibern Anlass geben sollten, die genannten Einwände zu überdenken.

Die dp-Durchflussmessung wird im Anlagenbau häufiger eingesetzt als jede andere Technologie – aus gutem Grund: Kein anderes Messverfahren ist besser bekannt, untersucht und dokumentiert als die Differenzdruck-Durchflussmessung. Kein anderes Messverfahren kann für mehr Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Kein anderes Messprinzip ist robuster und zuverlässiger.

Neben der Normenreihe EN ISO 5167-1 bis -6 finden sich nochmal viele Hundert Seiten ergänzende Normen zu numerischen Berechnungsgrundlagen, Genauigkeit, verkürzten Einlaufstrecken, zur Messung bei Feuchte, bei Mehrphasigkeit und vielem mehr. Dieser gewaltige Normen-Schatz eröffnet der Differenzdruckmessung den größten Anwendungskorridor, allerdings erleichtert er nicht unbedingt den Einsatz der Technik für den Nicht-Experten.

Diese komplexe Normenlandschaft spiegelt sich leider auch im Design vieler multivariabler Transmitter (MV) wider. Deren Einsatz ist von Experten für Experten gemacht – der Nichtexperte bleibt da außen vor. Allein die Hard- und Software-Anforderungen für die Parametrierung sind erheblich. Diese ist nur über digitale Schnittstellen wie Hart oder über Bussysteme möglich. Zusätzliche kostenpflichtige und kompliziert zu bedienende PC-Softwarelösungen sind dafür nötig. Das ändern die Lösungen von Systec Controls grundlegend.

Die Parametrierlösungen der meisten MV-Hersteller basieren auf einem komplexen „Nachdesignen“ der Primärelemente. Nicht normkonforme, proprietäre Primärelemente wie V-Cones oder Staudrucksonden bleiben bei diesen Lösungen oft ganz außen vor oder sind nur über Umwege zu parametrieren. Dabei ist gerade der Einsatz von Staudrucksonden im Zusammenspiel mit MV besonders vorteilhat, weil diese deutliche Vorteile bei Montage und Druckverlust erschließen können.

Die Lösungen von Systec Controls folgen darum einem anderen Ansatz: Die MV des Herstellers brauchen nur wenige Parameter, die mit der Auslegung des Primärelementes gleich mitgeliefert werden. Die Parameter können über Hart oder noch einfacher direkt am Gerät mit der Fronttastatur eingegeben werden. Die notwendigen Parameter sind:

Hinzu kommt eine Reihe von weiteren Parametern wie Dämpfung, Fehlerstrom, Nullpunktabgleich und weiteren, die von Standard-Differenzdrucktransmittern bekannt sind. Anstelle eines Experten kann diese Einstellungen jeder vornehmen, auch eine Parametrierung im Feld geht schnell und einfach von der Hand.

Für drei Anwendungsbereiche liefert Systec Controls dp-Massendurchflusssensoren: Für die preiswerte industrielle Messung von Druckluft, Klima- und Verbrennungsgasen im Nieder- und Mitteldruckbereich liefert der Anbieter die Deltaflow-C-Serie. Die Massenmesser sind inklusive Primärelement erhältlich und arbeiten bis 14 barü und 180 °C. Sie bieten sich für Anwendungen in der Druckluftmessung, für Erdgas an Brennern oder für die Inertgasversorgung an Maschinen an. Die Baureihe gibt es als Einstecksonde und als Einschraub-Venturi. Sie liefert 4..20-mA- und 0..10-VDC- Analogausgänge und ist auf Wunsch auch mit CAN-Schnittstelle erhältlich.

Besonders vielseitig zeigen sich die Sensoren für industrielle Anwendungen: Die Deltaflow-Staudrucksonde in Verbindung mit dem multivariablen Messumformer SYS-MMF ist für praktisch alle Anwendungen im industriellen Umfeld geeignet. Temperaturlimits bis 800 °C und Drucklimits bis über 200 bar erlauben den Einsatz in zahlreichen industriellen Anwendungen, seien es Gase, Dampf oder Flüssigkeiten. Der MV liefert standardmäßig ein Hart-fähiges 2-Leiter-4..20-mA-Signal. Optional ist eine MOD-Bus-Schnittstelle (RS485) erhältlich. In Kombination mit der Deltaflow ergibt sich daraus eine sehr einfach zu montierende und ultrakompakte sowie wirtschaftliche Massendurchflussmessung.

Das dritte wichtige Anwendungsfeld ist die Automobilindustrie, wo die Produktlinie TFI für Luftmassen- oder die Abgasmessungen an Verbrennungsmotoren und an Brennstoffzellen im Einsatz ist. Die MV sorgen dabei für die optimale Verbrennung und damit das Einhalten der Abgasnormen oder bei Brennstoffzellen für die ratiometrische Beschickung des Stacks. Die Sensoren arbeiten rein digital mit einer CAN-Schnittstelle. Neben dem Massenfluss werden Druck und Temperatur an der Messstelle sowie OBD-Diagnosedaten übertragen.

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