Zusammenfassung: Dieser Artikel behandelt die Durchflussmessung von Flüssigkeiten mit Ultraschall-Durchflussmessern. Im Fokus stehen Messprinzip, Installation, Anwendung und Kalibrierung dieser Geräte. Zudem wird der Einsatz der Ultraschall-Durchflussmesser der Serie TFX am Beispiel der GlaxoWellcome (Suzhou) Pharmaceutical Co., Ltd. beschrieben. Schlüsselwörter: Ultraschall-Durchflussmesser; Prinzip; Installation; Anwendung; Kalibrierung. 1. Problemstellung: Unser Unternehmen verfügt über zahlreiche Durchflussmessgeräte, die in öffentlichen Anlagen zur Messung und Steuerung wichtiger Parameter wie Durchflussrate und -geschwindigkeit eingesetzt werden. Ein Messgerät, das den tatsächlichen Flüssigkeitsverbrauch präzise erfasst, ist unerlässlich. Um die Messgenauigkeit zu verbessern und eine korrekte Anzeige der Messwerte zu gewährleisten, haben wir nach sorgfältiger Analyse und Untersuchung verschiedener Systeme und unter Berücksichtigung unserer Unternehmenssituation schrittweise von Rotor- auf Ultraschall-Durchflussmesser umgestellt. In den letzten drei Jahren des Systembetriebs konnte die Messgenauigkeit deutlich verbessert werden. Installation und Anwendung sind komfortabel, was zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führt. 2. Funktionsprinzip: Aktuell werden zwei Arten von Ultraschall-Durchflussmessern häufig eingesetzt: Doppler-Ultraschall-Durchflussmesser und Laufzeit-Ultraschall-Durchflussmesser. Doppler-Durchflussmesser messen die Durchflussgeschwindigkeit mittels Phasendifferenzverfahren. Eine Schallwelle bekannter Frequenz breitet sich durch ein Fluid aus. Aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ändert sich die Frequenz bzw. Phase der Ultraschallwelle relativ zur Frequenz der Schallwelle zwischen zwei Empfängern (oder Sendern). Die Messung dieser relativen Änderung liefert die Fluidgeschwindigkeit. Laufzeit-Durchflussmesser messen die Durchflussgeschwindigkeit mittels Laufzeitverfahren. Die Laufzeit einer Schallwelle bei einer bestimmten Geschwindigkeit ändert sich aufgrund der Fluidströmung zwischen zwei Empfängern (oder Sendern). Die Messung dieser relativen Änderung liefert die Fluidgeschwindigkeit. Aktuell werden Laufzeit-Ultraschall-Durchflussmesser eingesetzt. 3. Installationsmethoden: Drei Installationsmethoden sind üblich: W-, V- und Z-Montage. Die Wahl der Installationsmethode richtet sich nach dem Rohrdurchmesser und den Fluideigenschaften. Im Allgemeinen eignet sich die W-Bauform für kleine Rohrdurchmesser (25–75 mm), die V-Bauform für mittlere Rohrdurchmesser (25–250 mm) und die Z-Bauform für große Rohrdurchmesser (über 250 mm). Kurz gesagt: Um die Messgenauigkeit und -empfindlichkeit zu verbessern, sollte eine geeignete Installationsmethode gewählt werden, sodass das Messsignal (d. h. die Differenz) mit dem Sekundärinstrument übereinstimmt. Derzeit verwende ich die Z-Bauform. Um die Messgenauigkeit des Instruments zu gewährleisten, muss ein geeigneter Standort gewählt werden, der bestimmte Bedingungen erfüllt: Typischerweise sollte ein gerader Rohrabschnitt von mindestens 10D stromaufwärts und 5D stromabwärts gewählt werden; Pumpen, Ventile oder andere Störeinrichtungen sollten nicht innerhalb von 30D stromaufwärts installiert werden. Bezüglich der Z-Bauform-Installation unseres Unternehmens beschreibt dieser Artikel kurz die Installationsmethode für Ultraschall-Durchflussmessersonden, insbesondere die „Koordinatenmethode“. Zuerst wird die Außenfläche des Rohrs gereinigt und ein spezielles Haftmittel aufgetragen. Fixieren Sie anschließend die Position einer Sonde, wickeln Sie Papierklebeband einmal um das Rohr, messen Sie den Umfang und markieren Sie die Faltkante. Bestimmen Sie die Position der zweiten Sondenbahn in der Mitte des Umfangs. Diese Bahn sollte ebenfalls parallel zur Rohrachse verlaufen. Ermitteln Sie anhand des auf dem Gerät angezeigten Installationsabstands den relativen Abstand zwischen den beiden Sonden auf der Bahn, um eine ausreichende Ultraschallsignalstärke zu gewährleisten. Die auf dem Bedienfeld angezeigte Signalstärke sollte typischerweise über 2 % liegen. Sobald sich der Messwert stabilisiert hat, sind Installation und Inbetriebnahme abgeschlossen und das Gerät ist betriebsbereit. 4. Verwendung des Durchflussmessers (1) Überprüfung des Nulldurchflusses: Wenn die Flüssigkeit in der Rohrleitung stillsteht und keine starken Magnetfeldstörungen oder Vibrationen vorliegen, zeigt der Zähler Null an. In diesem Fall wird der Nullpunkt automatisch eingestellt, um eine Nullpunktdrift zu vermeiden. Im Betrieb ist eine Abschaltung bei geringen Durchflussmengen erforderlich. Üblicherweise kann der Nullpunkt bei weniger als 5 % des maximalen Durchflusses automatisch abgeschaltet werden. Der Nullpunkt kann auch über das Menü angepasst werden. (2) Bedienung des Instrumentenfelds: Vor Inbetriebnahme des Instruments müssen die Parameter korrekt eingestellt werden. Dazu gehören das Einheitensystem, die Installationsmethode, der Rohrdurchmesser, die Rohrwandstärke, das Rohrmaterial, die Rohrrauheit, die Fluidart, der Abstand zwischen den beiden Sonden, die Einheit der Durchflussgeschwindigkeit, die Mindest- und Höchstgeschwindigkeit usw. Nur bei korrekter Eingabe aller Parameter zeigt das Instrument den tatsächlichen Durchflusswert korrekt an. (3) Regelmäßige Kalibrierung des Durchflussmessers: Um die Genauigkeit des Durchflussmessers zu gewährleisten, führen wir regelmäßige Kalibrierungen durch. Üblicherweise verwenden wir ein tragbares Durchflussmessgerät mit höherer Präzision zum direkten Vergleich und berechnen anhand der Messwerte den Fehler: Fehler = (Messwert - Sollwert) / Sollwert. Mithilfe des berechneten relativen Fehlers wird der Korrekturfaktor so angewendet, dass der Messfehler ±2 % beträgt und somit die Messanforderungen erfüllt werden. Dieses Verfahren ist einfach und bequem und verbessert die Messgenauigkeit effektiv. 5. Fazit: Die Durchflussrate ist ein Indikator für den Energieverbrauch eines Unternehmens und einer der wichtigsten Parameter, die im Produktionsprozess überwacht werden. Durchflussmesser finden immer häufiger Anwendung, und mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technik steigt die Nachfrage nach hochpräzisen, zuverlässigen und intelligenten Messgeräten. Der von unserem Unternehmen ausgewählte Ultraschall-Durchflussmesser der Serie TFX zeichnet sich durch einfache Installation, zuverlässige Messung und unkomplizierte Bedienung aus.