Den richtigen Durchflussmesser wählen

Durchflussmesser dienen dazu, die Menge eines Fluids zu messen, die durch eine Rohrleitung fließt. Durchflussmessungen sind unerlässlich für die Steuerung vieler industrieller Prozesse.
Es stehen verschiedene Messtechniken zur Verfügung. Welche am besten für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, hängt zum Einen von der Beschaffenheit des zu messenden Mediums ab (flüssig oder gasförmig, sauber oder unrein), zum Anderen von der Betriebstemperatur und den Druckbedingungen.

Sogenannte „Durchflussanzeiger“, die die Durchflussrate lediglich anzeigen, nicht aber messen können, werden in diesem Kaufratgeber nicht behandelt. Andere Bezeichnungen für Durchflussmesser sind Durchflusssensoren oder Flowmeter.

Durchflussmesser ansehen

  • Welchen Durchflussmesser wählen?

    Durchflussmesser funktionieren mit unterschiedlichen Messtechniken, die jeweils auf verschiedenen physikalischen Phänomenen beruhen. Die meisten dieser Techniken messen den Volumendurchfluss, d. h. das Volumen eines Fluids, das in einer bestimmten Zeitdauer durch ein Rohr fließt. Andere Techniken messen den Massendurchfluss, d. h. die Masse eines Fluids, die in einer bestimmten Zeitdauer durch ein Rohr fließt. Wenn die Beschaffenheit des Fluids (u. a. seine Dichte) bekannt sind, kann der Volumendurchfluss aus dem Massendurchfluss berechnet werden und umgekehrt. Es ist jedoch sinnvoller, im Voraus festzulegen, welche Informationen Sie über den Durchfluss benötigen, um dementsprechend die passende Technologie zu wählen.

    Die Eigenschaften des Fluids sind ein weiterer wichtiger Faktor bei der Wahl der richtigen Messtechnik. Die folgende Tabelle zeigt an, welche Fluide mit den einzelnen Durchflussmessertypen kompatibel sind.

    Art des Durchflussmessers Eigenschaften der zu messenden Fluide
    • Saubere Flüssigkeiten, saubere Gase
    • Saubere, beladene, stark beladene Flüssigkeiten; saubere, beladene Gase
    • Saubere, beladene, viskose Flüssigkeiten; saubere Gase
    • Saubere, beladene, viskose Flüssigkeiten; saubere Gase
    • Saubere, beladene, stark beladene, viskose, leitfähige, mehrphasige Flüssigkeiten
    • Saubere, beladene Flüssigkeiten; saubere Gase
    • Saubere, beladene, stark beladene, viskose Flüssigkeiten
    • Saubere, beladene, stark beladene, mehrphasige Flüssigkeiten; saubere, beladene Gase
    • Saubere Flüssigkeiten; saubere, beladene Gase

    Auch die Montage des Durchflussmessers ist ein wichtiger Punkt, den es zu beachten gilt. In einem Rohrnetz erzeugen Singularitäten (Bögen, Ventile, Verengungen usw.) Störungen im Flüssigkeitsstrom, auf die einige der Messtechnologien empfindlich reagieren können. Um Messfehler zu vermeiden und den Flüssigkeitsstrom nicht zu stören, werden Durchflussmesser so installiert, dass ihnen stets ein gerader Rohrabschnitt vorgelagert ist, dessen Länge vom Rohrdurchmesser abhängt. Z. B. bedeutet die Angabe „10 – 30 D“, dass sich vor dem Messgerät ein gerader Abschnitt befinden muss, dessen Länge 10 bis 30 mal dem Innendurchmesser des Rohres entspricht. Beträgt der Rohrdurchmesser z. B. 10 cm, muss der gerade Abschnitt vor dem Messgerät demzufolge 100 bis 300 cm lang sein.

    Die folgende Tabelle gibt für die gängigsten Rohrdurchmesser und Messtechnologien einen Überblick über die ungefähre Länge der vorgelagerten geraden Rohrabschnitte:

    Art des Durchflussmessers Rohrlänge vor Messgerät Rohrdurchmesser
    • Messblende
    10 bis 30 D 0,025 bis 1 m
    • Venturi
    5 bis 10 D 0,05 bis 1,2 m
    • Schwebekörper
    0 0,004 bis 0,12 m
    • Zahnrad
    0 0,003 bis 0,3 m
    • Magnetisch-induktiv
    5D 0,002 bis 2,6 m
    • Vortex
    15 bis 25 D 0,015 bis 0,3 m
    • Ultraschall
    5 bis 20 D 0,025 bis 4 m
    • Coriolis
    0 0,001 bis 0,15 m
    • Thermisch
    0 0,003 bis 0,12 m

    Abgesehen von diesen Parametern hängt die Wahl eines Durchflussmessers auch von der Temperatur und dem Druck des Fluids, dem vorgesehenen Messbereich und dem gewünschten Ausgangssignal (direkte Ablesung, analoge oder digitale Ausgänge usw.) ab.

  • Warum einen Durchflussmesser mit Messblende wählen?

    Durchflussmesser mit Messblende von ROSEMOUNT

    Um den Volumendurchfluss eines sauberen flüssigen oder gasförmigen Mediums zu messen, empfiehlt sich ein Blenden-Durchflussmesser.

    Das Funktionsprinzip dieses Messgerätes ist relativ einfach: Der Durchfluss eines Fluids in einer Rohrleitung wird durch die Messblende eingeschnürt, was eine Druckverringerung des Fluids bewirkt. Der Durchflussmesser misst die Druckdifferenz vor und hinter der Messblende und ermittelt so den Volumendurchfluss.

    Durchflussmesser mit Blende eignen sich nicht für partikelhaltige Flüssigkeiten, da durch Schwebeteilchen verursachter Abrieb die Blende mit der Zeit beschädigt und ihre Form und Größe verändern kann, was zu einer Verfälschung der Messergebnisse führt.

    Sie sind vor allem wegen ihrer Präzision und ihres niedrigen Preises beliebt.

    Beim Einbau eines Blenden-Durchflussmessers muss ein Teil des Rohrs durch den Zähler ersetzt werden.

  • Warum einen Venturi-Durchflussmesser wählen?

    Venturi-Durchflussmesser der Marke Arthur Grillo

    Mit Venturi-Durchflussmessgeräten kann der Volumendurchfluss flüssiger und gasförmiger Medien gemessen werden, egal ob diese sauber oder mit Schwebstoffen beladen sind. Hierfür wird die Druckdifferenz gemessen, die entsteht, wenn ein Fluid durch das Venturirohr strömt. Diese Differenz ist proportional zur Durchflussmenge des Fluids.

    Venturi-Messgeräte bieten eine gute Genauigkeit, mit einer Messabweichung von etwa 0,5 %. Sie sind außerdem resistenter gegenüber Feststoffpartikeln als Blenden-Durchflussmesser und eignen sich daher besser für die Messung beladener Fluide.

    Beim Einbau eines Venturi-Durchflussmessers muss ein Teil des Rohrs durch den Zähler ersetzt werden.

  • Warum einen Zahnrad-Durchflussmesser wählen?

    Zahnrad-Durchflussmesser von KRACHT

    Zahnrad-Durchflussmesser von KRACHT

    Mit Zahnrad-Durchflussmessern kann der Volumendurchfluss flüssiger Medien gemessen werden. Durch den Durchfluss des Fluids werden zwei ovale, ineinandergreifende Zahnräder in Bewegung gebracht. Da das pro Umdrehung der Zahnräder benötigte Volumen des Fluids gleichbleibend ist, genügt es, die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit zu zählen, um den Volumendurchfluss zu berechnen. Dank ihrer robusten Bauweise eignen sich Zahnrad-Durchflussmesser besonders gut für Fluide mit hoher Viskosität.

  • Warum einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser wählen?

    Magnetisch-induktiver Durchflussmesser von LTH Electronics

    Mit magnetisch-induktiven Durchflussmessern lässt sich der Durchfluss elektrisch leitfähiger Fluide messen, selbst wenn diese stark verschmutzt (schwebstoffhaltig) oder abrasiv sind. Bei dieser Technik fließt das leitfähige Fluid durch ein Magnetfeld. Dabei wird in einer Elektrode eine zur Durchflussmenge proportionale Spannung induziert, wodurch sich die Durchflussmenge mit hoher Genauigkeit berechnen lässt. Diese Messgeräte sind besonders widerstandsfähig und eignen sich für Messungen unter schwierigen Betriebsbedingungen.

    Da sie keine beweglichen Teile aufweisen, erfordern magnetisch-induktive Durchflussmesser keine Wartung. Sie liefern sehr genaue Messungen und sind preisgünstig.

  • Warum einen Turbinen-Durchflussmesser wählen?

    Turbinen-Durchflussmesser von MEDENUS

    Turbinen-Durchflussmesser werden zur Durchflussmessung von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt. Die Strömung des Fluids bringt eine axial angeordnete Turbine in Bewegung, deren Drehgeschwindigkeit sich proportional zur Geschwindigkeit des Fluids verhält.

    Diese Technologie ist insbesondere bei hohen Durchflussraten effizient. Bei niedrigen Raten dreht sich die Turbine zu langsam, um eine korrekte Messung durchzuführen.

    Turbinen-Durchflussmesser sind präzise und reagieren schnell auf Durchflussschwankungen. Da die Messung unabhängig von Druck und Temperatur des Mediums geschieht, können sie auch bei hohen Drücken und Temperaturen eingesetzt werden.

    Sie erfordern jedoch eine regelmäßige Wartung, da die Turbine ein bewegliches Teil ist und dem Verschleiß unterliegt.

  • Warum einen Ultraschall-Durchflussmesser wählen?

    Ultraschall-Durchflussmesser von BLUE-WHITE

    Ultraschall-Durchflussmesser können den Durchfluss von sauberen, beladenen, stark beladenen und selbst viskosen Fluiden messen, sind allerdings nicht für hochviskose Fluide geeignet.

    Das Funktionsprinzip dieser Durchflussmesser ist relativ einfach: Zwei Ultraschallwandler senden und empfangen abwechselnd Ultraschallwellen durch das Fluid hindurch. Die Differenz zwischen den Laufzeiten ist proportional zur Geschwindigkeit des Fluids und somit zur Durchflussmenge.

    Der Hauptvorteil von Ultraschall-Durchflussmessern besteht darin, dass die Schallwandler nicht direkt in die Strömung eingeführt werden müssen, sondern ganz einfach an der Außenseite des Rohrs angebracht werden können, ohne dafür Löcher bohren zu müssen. Diese Technologie kann somit für punktuelle Messungen verwendet werden, ohne dass dafür der Durchfluss unterbrochen werden muss.

    Ein Minuspunkt ist, dass Ultraschall-Durchflussmesser recht teuer sind und sich nicht für niedrige Durchflussraten eignen.

  • Warum einen Schwebekörper-Durchflussmesser wählen?

    Schwebekörper-Durchflussmesser von KOFLOC

    Schwebekörper-Durchflussmesser werden zur Messung des Volumendurchflusses von sauberen, beladenen und viskosen Flüssigkeiten sowie von sauberen Gasen verwendet. Von einer Messung hochviskoser Flüssigkeiten oder solcher mit einem hohen Gehalt an Schwebstoffen wird abgeraten.

    Schwebekörper-Durchflussmesser sind in vertikaler Position zu montieren, da das Medium senkrecht fließt und der Schwebekörper mit dem Füllstand steigt oder sinkt. Die Höhe, auf der sich der Schwebekörper stabilisiert, entspricht der Durchflussmenge des Fluids. Sie kann direkt von einer Skala auf einem durchsichtigen Messrohr abgelesen werden.

    Diese recht kostengünstigen Durchflussmesser ermöglichen keine automatische Übertragung der Messergebnisse an ein Computersystem, sondern lediglich ein Ablesen der Durchflussrate am Rohr.

  • Warum einen Vortex-Durchflussmesser wählen?

    Vortex-Durchflussmesser von Bronkhorst

    Dieser Sensortyp basiert auf dem Phänomen der Wirbelbildung, die stromabwärts hinter Hindernissen zu beobachten ist – ähnlich der Windwirbel, die sich an Brückenpfeilern bilden. Ein Hindernis wird in die Strömung eingebracht, woraufhin sich Wirbel bilden, die sich von dem Hindernis lösen und von der Strömung des Fluids mitgerissen werden. Mithilfe eines Drucksensors wird der Impuls erfasst, der durch die Ablösung der einzelnen Wirbel entsteht. Die Anzahl der Wirbel und damit der Impulse ist proportional zur Fließgeschwindigkeit des Fluids.

    Mit Vortex-Durchflussmessern lässt sich der Durchfluss von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen messen. Sie können auch für mit Schwebstoffen beladene Fluide verwendet werden, müssen in dem Fall aber regelmäßig gewartet werden.

    Sie sind vor allem für hohe Durchflussraten geeignet, denn bei zu niedrigen Raten ist die Wirbelbildung unzureichend, wodurch eine Messung nur ungenau oder gar unmöglich durchzuführen ist.

  • Warum einen thermischen Massendurchflussmesser wählen?

    Thermischer Massendurchflussmesser von Vögtlin

    Thermische Massendurchflussmesser ermöglichen die direkte Messung des Massendurchflusses sauberer Flüssigkeiten sowie sauberer oder beladener Gase. Ihr Funktionsprinzip ist relativ einfach: Ein beheizter Temperatursensor wird durch die Zirkulation des Fluids gekühlt, wobei diese Kühlung proportional zum Massendurchfluss des Fluids ist.

    Diese Durchflussmesser bieten mehrere Vorteile: Sie messen den Massendurchfluss unabhängig von Temperatur und Druck des Mediums, sie verfügen über keinerlei bewegliche Teile (geringer Wartungsaufwand), sie stören den Durchfluss nur geringwertig (vernachlässigbare Druckverluste) und aufgrund ihrer kleinen Sondengröße sind sie auch als Einsteckmodelle erhältlich, die in dafür vorgesehenen Vorrichtungen an der Rohrleitung platziert werden können.

  • Warum einen Coriolis-Durchflussmesser wählen?

    Coriolis-Durchflussmesser von YOKOGAWA

    Mit einem Coriolis-Durchflussmesser lässt sich der Massendurchfluss eines Fluids messen. Er kann für fast alle Fluide eingesetzt werden: saubere, beladene und stark beladene Flüssigkeiten oder Gase. Für viskose, leitfähige oder mehrphasige Fluide werden sie hingegen nicht empfohlen.

    Coriolis-Durchflussmesser bestehen aus einem geraden oder U-förmigen Rohr, das ein- und auslaufseitig über Schwingungssensoren verfügt. Wenn ein Fluid durch das Rohr strömt, wird dieses senkrecht zur Strömungsrichtung in Schwingung versetzt, wodurch Coriolis-Kräfte entstehen, die eine Phasenverschiebung der Schwingungen bewirken. Diese Phasenverschiebung, die mithilfe der beiden Sensoren gemessen werden kann, ist proportional zum Massendurchfluss des durch das Rohr fließenden Fluids.

    Coriolis-Durchflussmesser haben den Vorteil, drei Informationen auf einmal über das Fluid zu liefern: den Massendurchfluss, die Dichte und die Temperatur. Die Technologie ist allerdings immer noch recht teuer und oft fällt das Messgerät überdurchschnittlich groß aus.

    Coriolis-Durchflussmesser kommen hauptsächlich in der pharmazeutischen Industrie, in Wasseraufbereitungsanlagen, Kernkraftwerken sowie bei der Messung und Weiterleitung von Erdgas zum Einsatz.

    Für die Installation muss ein Teil des Rohrs ersetzt werden.

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