Durchflussmessung 5 Fehler bei Einbau und Auswahl vermeiden

Das Wichtigste auf einen Blick

Eine zu kurze Einlaufstrecke verzerrt das Geschwindigkeitsprofil, ISO 5167 nennt Mindestlängen als Vielfache des Durchmessers.
Die Nennweite folgt dem Volumenstrom und dem zulässigen Druckverlust, nicht der Rohrleitung.
Gasblasen entscheiden über die Verfahrenswahl, weil sie das Messsignal streuen.
Ohne Erdung und Potenzialausgleich liefern magnetisch-induktive Geräte unbrauchbare Werte.
Eine Kalibrierung ohne Bezug auf Viskosität und Temperatur bleibt systematisch daneben.

Warum die Einlaufstrecke über die Genauigkeit entscheidet

Ein Krümmer, ein Ventil oder eine Querschnittsänderung hinterlässt im Strömungsprofil eine Drallkomponente. Sie baut sich erst über mehrere Rohrdurchmesser ab. Sitzt der Sensor zu dicht hinter der Störung, erfasst er ein asymmetrisches Profil und damit einen zu hohen oder zu niedrigen Wert.

Einlaufstrecke in Vielfachen von D

40Blende
5Ultraschallgerät

Die Norm ISO 5167 beziffert die nötigen Längen in Vielfachen des Innendurchmessers D. Je nach Störung und Durchmesserverhältnis reichen die Werte von etwa 5 D bis über 40 D. Eine Blende braucht mehr Einlaufweg als ein Ultraschallgerät.

Lässt sich die Strecke nicht einhalten, gleicht eine Kalibrierung in der realen Einbausituation den Fehler teilweise aus. Alternativ kommt ein Verfahren infrage, das auf das Profil weniger empfindlich reagiert. Clamp-on Ultraschall-Durchflussmessgeräte von Flexim arbeiten von außen und benötigen keinen Eingriff in die Leitung.

Nennweite: der Sensor folgt dem Volumenstrom

Messgeräte werden oft in der Nennweite der Rohrleitung bestellt, weil das zunächst einfach wirkt. Der Sensor arbeitet jedoch nur in einem Teil seines Messbereichs genau. Liegt der Betriebsdurchfluss dauerhaft unter zehn Prozent des Endwerts, wächst der relative Fehler überproportional.

Am Anfang steht deshalb eine Rechnung mit Volumenstrom, Dichte, zulässigem Druckverlust und erwarteter Strömungsgeschwindigkeit. Bei Wasser liegt die wirtschaftliche Geschwindigkeit meist zwischen zwei und drei Metern pro Sekunde. Passt die Nennweite nicht zur Leitung, wird mit Reduzierstücken angepasst.

Beispielrechnung: 40 Kubikmeter pro Stunde ergeben in einem Rohr mit 80 Millimetern Innendurchmesser eine Geschwindigkeit von rund 2,2 Metern pro Sekunde. In einem Rohr mit 150 Millimetern sinkt der Wert auf etwa 0,6 Meter pro Sekunde, der Sensor arbeitet dann im unteren Randbereich.

Gasanteil entscheidet über das Verfahren

Gelöste Gase entweichen an Engstellen und bilden Blasen, die das Messsignal streuen. Magnetisch-induktive Geräte reagieren empfindlich, weil die Leitfähigkeit des Mediums mit dem Gasanteil schwankt. Bei sichtbarem Gasanteil sind die Ergebnisse häufig nicht mehr belastbar.

Coriolis-Geräte wie Proline Promass von Endress+Hauser, OPTIMASS von Krohne oder SITRANS F C von Siemens erkennen Gasblasen über die Dichtemessung und melden sie als Diagnose.

Eine Abscheidung des Gases vor der Messstelle bleibt die sicherste Lösung. Welches Verfahren passt, hängt von Gasanteil, Leitfähigkeit und Viskosität ab. Die Produktübersicht zu Durchflussmessgeräten und Messverfahren von Krohne ordnet die Bauarten nach Messprinzip und Einsatzbereich.

Erdung und Potenzialausgleich

Das Nutzsignal eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers liegt im Millivoltbereich. Fehlt der Potenzialausgleich zwischen Medium, Rohr und Messumformer, überlagern Streuströme aus Pumpen oder Frequenzumrichtern das Signal. Die Anzeige springt dann um Werte, die keiner realen Durchflussänderung entsprechen.

Abhilfe schaffen Erdungsringe oder Erdungselektroden, bei Kunststoffleitungen zusätzlich Erdungsplatten. Die Richtlinie VDI/VDE 2641 behandelt die magnetisch-induktive Durchflussmessung und geht auf Einbau und Erdung ein. In explosionsgefährdeten Bereichen gilt zusätzlich die Richtlinie 2014/34/EU, die Anforderungen an Geräte und Schutzsysteme festlegt.

Kalibrierung an die Betriebsbedingungen binden

Eine Werkskalibrierung gilt für die Bedingungen des Prüfstands, meist Wasser bei Umgebungstemperatur. Weichen Viskosität, Temperatur oder Reynolds-Zahl im Prozess davon ab, verschiebt sich der Kennwert. Bei zähen Medien und kleinen Nennweiten fällt die Abweichung besonders auf.

Kalibrierbedingungen, Messunsicherheit und Rückführbarkeit gehören deshalb in das Protokoll. Nach der Inbetriebnahme verlangt die Betriebssicherheitsverordnung wiederkehrende Prüfungen, und Anhang 2 der Betriebssicherheitsverordnung regelt die Prüfung von Arbeitsmitteln vor der ersten Inbetriebnahme und nach Instandsetzung. Ein Vergleich mit einer zweiten, unabhängigen Messmethode deckt Drift früh auf.

Fünf Fehler, Folge und Abhilfe

Fehler	Typische Folge	Abhilfe
Einlaufstrecke zu kurz	Abweichung im Prozentbereich	Mindestlängen nach ISO 5167 einhalten, sonst vor Ort kalibrieren
Falsche Nennweite	Messung im unteren Randbereich	Nennweite über Volumenstrom und Druckverlust auslegen
Gasanteil unterschätzt	stark streuende Werte	Coriolis mit Gasdiagnose oder Abscheidung einsetzen
Erdung fehlt	springende Anzeige, Streuströme	Erdungsringe, Potenzialausgleich nach VDI/VDE
Kalibrierung unpassend	systematischer Offset	auf Medium und Temperatur bezogene Kalibrierung dokumentieren

Häufige Fragen

Wie lang muss die Einlaufstrecke sein?

ISO 5167 nennt Werte zwischen etwa 5 D und über 40 D. Maßgeblich sind Störung, Durchmesserverhältnis und das gewählte Verfahren.

Wann ist ein clamp-on Ultraschallgerät sinnvoll?

Wenn kein Eingriff in die Leitung möglich oder gewünscht ist und das Medium gut schallleitend ist. Bei starkem Gas- oder Feststoffanteil sinkt die Signalqualität.

Warum braucht ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser eine Erdung?

Das Nutzsignal liegt im Millivoltbereich, Streuströme überlagern es. Erdungsringe oder Elektroden stellen das Bezugspotenzial her.

Wie oft muss eine Durchflussmessstelle geprüft werden?

Die Betriebssicherheitsverordnung verlangt Prüfungen vor der ersten Inbetriebnahme und nach Instandsetzung. Intervalle ergeben sich aus Gefährdungsbeurteilung und Erfahrungswerten.