Ultraschall-ClampOn Durchflussmesser deltawaveC

1. Ultraschall-ClampOn Durchflussmesser deltawaveC

2. Inhalt • Übersicht Applikationen • Messprinzip • Wärmemengenrechnung • Zielmärkte • Preise • Wettbewerb • Hands-On • Zusammenfassung

3. deltawaveC – Durchflussmessung für gefüllte Flüssigkeitsleitungen

4. Anwendungen - Übersicht (1) Wasser- / Abwasser Pumpenkontrolle

5. Anwendungen - Übersicht (1) • Weitere: • Kühl- / Speise- / Trinkwasser • Getränkeindustrie und Pharmazie • Petrochemie • Klimasysteme Heizsysteme

6. Messprinzip – Ultraschalllaufzeit (1)

7. D Messprinzip – Ultraschalllaufzeit (2) Piezo Element Ultraschallwandler Prinzip der Laufzeitmessung  L T1 T2

8. D Signalausbreitung Montageabstand X Schallgeschwindigkeit vs_tr  V2 e.g. 2500m/s) Prinzip der Laufzeitmessung  V3 e.g. 1480m/s) L -> Signal wird an Materialübergängen gebrochen -> Montageabstand X abhängig von Schallgeschwindigkeiten d. Materialien -> Montageabstand X wird von deltawaveC-Elektronik berechnet

9. Reynolds-Kompensation (1) Viskositäten µ (Beispiele): Wasser (25°C): 0.00089 Öl: 2.9 -> Strömungsprofil abhängig von Reynoldszahl -> Einfluss von Reynolds muss kompensiert werden

10. Reynolds-Kompensation (2) Laminar Strömung Re < 2000 (i.d.R. nur bei hoch-viskosen Medien und/oder sehr geringen Geschw.

11. Reynolds-Compensation (3) Turbulente Strömung Re > 8000 [i.d.R. gegeben Bsp.: Wasser 20°C, v=0.04 m/s -> Re =10,000 ]

12. Reynolds-Kompensation (4) Durchflussmessung muss (geringfügig) kompensiert werden -> In deltawaveC wird die Reynoldszahl und der zugehörige Kompensationsfaktor in Abhängigkeit in Abhängigkeit des Mediums und der Fließgeschwindigkeit ermittelt. (k ≈ 0.94…1 )

13. Signalverluste (1) Ultrasonic Transducers Scattering Prinzip der Laufzeitmessung Streuung: Richtungsänderung von Signalteilen durch Reflexionen an Gasblasen oder Partikeln. Der Effekt nimmt mit steigender Signalfrequenz zu.

14. Signalverluste (2) Ultraschallwandler Absorption Absorbtion: Umwandlung von akustischer Energie zu Wärme durch Reibungzwischen Wassermolekülen (Kompression und Ausdehnung durch US-Signal). Absorbtionsverluste steigen quadratisch zur Signalfrequenz

15. Signalverluste (3) Ultraschallwandler Prinzip der Laufzeitmessung Absorption Scattering -> Beide Effekte nehmen exponentiell zu mit steigender Pfadlänge -> Unterschiedliche Wandler / Montagearten verfügbar um optimale Signalübertragung zu garantieren

16. Prinzip der Laufzeitmessung L D D Montage – Z-Montage (1) Ultraschallwandler Prinzip der Laufzeitmessung T1 L  T2 Ultraschallwandler

17. Montage – Z-Montage (2)

18. Montage - V-Montage vs. Z-Montage Einfach, Schnell Halbe Pfadlänge ->Höhere Signalstärke Empfohlen für große Rohrleitungen / belastete Medien

19. Ultraschallwandler 500 kHz Höchste Signalstärke DN200-DN6000 2 MHz: DN15-DN100 1 MHz: DN100-DN400

20. Phasendrehung 180° Phasendrehung 180° Signalübertragung – Kreuzkorrelation (1) Zeit 3 2 2

21. Signalübertragung – Kreuzkorrelation (2) Reale Signale sind wegen Wandlerträgheit keine echten Rechteckimpulse.

22. Signalübertragung – Kreuzkorrelation (3) Sendesignal Referenzsignal Korrelationsmaximum

23. Signalübertragung – Kreuzkorrelation (1) -> Durch Kreuzkorrelation eindeutige Signalform -> Signalerkennung auch bei „verrauschten“ Signalen möglich -> Stabile Messung unter schwierigen Bedingungen ( Gas- / Partikelbelastung / Umweltrauschen…)

24. Signalübertragung – Kreuzkorrelation (5) Einzelpuls Burst 4 Barker 7 (322) -> In Abhängigkeit des gewählten Wandlers wird das optimale Signal automatisch ausgewählt

25. D +∆ Einlaufstrecken (1) Ultraschallwandler Prinzip der Laufzeitmessung L 

26. Einlaufbedingungen (2)

27. -∆ D +∆ Einlaufbedingungen (3) Ultraschallwandler v1 v2 Durch Mittelwertbildung wird Einfluss von Schrägströmung kompensiert

28. Rohr Heizung Q Integrierte Wärmemengenmessung (1) PT100 Temperatur T_kalt PT100 T_heiss Q

29. Integrierte Wärmemengenmessung (2) Wärmeleistung

30. Integrated Heat Transfer Measurement (3) Wärmeleistung (Wärmestrom) [W, kW] -> Kontinuierliches Signal (4…20mA) Wärmemenge [J, kWh] -> Typischerweise Zähler (Puls)

31. Messumformer (1)

32. Messumformer (2)

33. Messumformer (3)

34. Ultraschallwandler

35. Hands-On

36. deltawaveC vs. Magnetic Flowmeter IDM U = k x B x D x v U: Induzierte Spannung, prop. zum Durchfl. K: Kalibrierfaktor D: Elektrodenabstand (=ID) v: Mittlere Fließgeschwindigkeit Prinzip der Laufzeitmessung • + Hohe Genauigkeit (0.3% • - Prozessunterbrechung / Auftrennen der Rohrleitung • - Nur elek. keitfähige Flüssigkeiten (VE-Wasser!) • Elektroden empfindlich ggb. Ablagerungen (Magnetit, Sielhaut

37. deltawaveC vs. Inline Ultraschall • + Höhere Signalstärken • + Definierter Messquerschnitt • - Auftrennen der Rohrleitung notwendig • Schwer / aufwändige Montage (größere D) • Prozessunterbrechung • Medienberührt (Schmutz, Ablagerungen,) Prinzip der Laufzeitmessung

38. deltawaveC vs. Turbinendurchflussmesser • + Hohe Genauigkeit • Bohrung notwendig • Druckverlust • Bewegte Teile • Empfindlich ggb. Ablagerungen (Lagerbeiwert ändert sich) Prinzip der Laufzeitmessung • Turbinendrehzahl prop. zu Durchfluss • Q = f / K • K: Kalibrierfaktor

39. Zielmärkte / Applikationen - Kraftwerke • Kühlwasser • Speisewasser / Kondensat • Fernwärme • Prozesswasser • ….

40. Zielmärkte / Applikationen – Wasser / Abwasser • Einlauf- / Auslaufmessungen • Überprüfungsmessungen • Verbrauchsmessungen / Trinkwasserverteilung • Leckagen • Klär(dünn)schlamm

41. Zielmärkte / Applikationen – Facility Management • (Heiß)Wasser • Energieoptimierung • Leckage

42. Zielmärkte / Applikationen – Öl & Gas / Chemie • Roh- / Zwischen- / Endprodukte • Chemisches Abwasser / Prozesswasser • Aggressive, giftige und korrosive Medien • Nicht-leitfähige Flüssigkeiten • Wärmeträger (Thermal Öl)

43. Zielmärkte / Applikationen – Getränke / Nahrungsmittel • Versorgung ((Heiß(Wasser), Abwasser, Prozesswasser) • Energiemessungen • Produkte • Hygienisch einwandfreie Messungen

44. Zielmärkte - Anlagenbau • Überwachung hydraulischer Systeme • Schmiermittelmessungen (z.B. Getriebe) • Pumpenüberwachung

45. Zielmärkte / Pharmazie und Halbleiter • Berührungsfreie Messung von ultra-reinen Flüssigkeiten

46. Kundennutzen (1) • Hohe Messgenauigkeit (bis 1%) • Unabhängig von Druck- und Temperaturänderungen • Einfache Montage (Minuten) • Berührungsfreie Messung -> hygienisch einwandfreie Messungen • Vor-ab Überprüfung an Messstelle möglich • Integrierte Wärmemengenmessung

47. Kundennutzen (2) • 100% Anlagenverfügbarkeit (Montage unter Betrieb) • Kein Druckverlust, Keine Blockage • Leckage-sicher, keine Rohrleitungsschwächung • Druckresistent, Kein Aufpreis für HD-Anwendungen • Wartungsfrei, keine Wartung z.B. wegen Abrasion, Verschmutzung, etc..

48. Weitere Zielmärkte - Diskussion