Durchflussmessung – viele Wege ein Ziel
Vorteile und Besonderheiten des kalorimetrischen Messprinzips
Zu den Standardwerten moderner Mess- und Regeltechnik gehört die Messgröße „Durchfluss“. Jumo hat mit dem Pinos L02 einen kalorimetrischen Strömungssensor im Programm.
Strömungssensoren finden in der Praxis eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Diese umfassen unter anderem Überwachung von Kühlmittelkreisläufen, Leckagen, Kompressoren, Pumpen sowie Wärmetauschern. Das kalorimetrische Messverfahren nutzt dabei die physikalische Auswirkung, dass ein strömendes Medium Wärmeenergie abführt. Vereinfacht gilt, je schneller die Flüssigkeit strömt, desto stärker wird das Heizelement gekühlt. Folglich kann mittels einer einfachen Temperaturmessung die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmt werden.
Nichts bewegt sich, nichts verschleißt
Der neue Strömungssensor Jumo Pinos L02 ist für Flüssigkeiten konzipiert und arbeitet nach dem kalorimetrischen Messprinzip. Aufgrund des Messverfahrens sind keine verschleißbehafteten beweglichen Teile enthalten.
Das stellt z. B. gegenüber Messgeräten wie Flügelräder einen erheblichen Vorteil dar, denn der Sensor kann auch in Flüssigkeiten, die mit kleineren Festkörpern belastet sind, eingesetzt werden. Durch die stabile Bauform – die Sensoren werden in einem Fühlerrohr untergebracht – können solche Geräte auch unter hohem Betriebsdruck verwendet werden. Beim Pinos L02 sind das bis zu 75 bar.
Der Strömungssensor weist noch eine weitere Besonderheit auf: den Entwicklern ist es gelungen, das Gerät so zu konstruieren, dass der Einbau richtungsunabhängig (360°) möglich ist. Die besondere Konstruktion macht es auch möglich, dass der Sensor in beide Fließrichtungen arbeitet.
Der Messbereich der Fließgeschwindigkeit beträgt zwischen 0,1 und 3,0 m/s. Der Pinos L02 ist in drei verschiedenen Ausführungen erhältlich. Zum einen mit Analogausgang 0(4)…20 mA oder mit Schaltausgang für den Einsatz als Strömungswächter. Zum anderen mit Analog- und Schaltausgang kombiniert. Ein zusätzliches Feature ist, dass die Mediumstemperatur sowohl über den Analogausgang als auch den Schaltausgang ausgegeben werden kann. Somit kann der Anwender zu jeder Zeit nützliche Informationen über die Prozesstemperatur erhalten um somit gegebenenfalls kurzfristig zu reagieren. Die messbare Mediumstemperatur kann zwischen -25 °C und 90 °C betragen. Darüber hinaus ist aufgrund seines robusten Aufbaus der zuverlässige Einsatz bei Umgebungstemperaturen von -25 °C bis zu 70 °C gewährleistet. Der neue Stzrämungssensor ist für die Rohrnennweiten von DN 20 bis DN 300 einsetzbar.
Bei der Ausführung mit Schaltausgang ist der Schaltpunkt direkt am Gerät über eine Drucktaste einstellbar. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit über die Drucktaste ein Vor-Ort Abgleich durchzuführen. Dies kommt zum Einsatz wenn bspw. die Fließgeschwindigkeit über der festgelegten Referenzbedingung liegt oder aber es sich um ein anders Medium als Wasser handelt. Mit dieser Einstellung hat der Anwender die Möglichkeit den Strömungssensor auf seine prozessindividuellen Parameter direkt Vor-Ort abzugleichen.
Der Schaltausgang kann z. B. als Überwachungsfunktion für Kühlkreisläufe oder Wärmetauschern dienen und das Trockenlaufen von Pumpen verhindern. Mit dem Analogausgang ist eine kostengünstige Messung der Strömungsgeschwindigkeiten, als sogenannter Trendindikator, möglich.
Warmwasserversorgung mittels Plattenwärmetauscher
Ein typisches Anwendungsbeispiel ist in der Heizung-Klima-Lüftungstechnik die Warmwasserversorgung mittels Plattenwärmetauscher. Dadurch kann Energie von einem Ort zum anderen übertragen werden. Die kalorimetrischen Strömungssensoren werden dabei zur Drehzahlregelung des Frischwassermoduls eingesetzt. Als Frischwassermodule werden Plattenwärmetauscher bezeichnet welche für Trinkwasser geeignet sind. Damit wird das Trinkwasser erst bei Bedarf, nach dem Prinzip eines Durchlauferhitzers, erwärmt.
Der Vorteil gegenüber einem herkömmlichen Boiler besteht darin, dass das Wasser nicht stunden- oder tagelang als Warmwasser gespeichert wird. Der Strömungssensor erkennt eine Veränderung der Fließgeschwindigkeit aufgrund beispielsweise einer Wasserentnahme. Die Pumpe läuft permanent mit einer niedrigen Drehzahl um das Frischwassermodul mit Warmwasser zu versorgen. Bei einer Wasserentnahme erkennt der Strömungssensor die Änderung der Strömung. Es erfolgt automatisch eine Erhöhung der Pumpendrehzahl. Gleichzeitig wird ein Mischventil angesteuert. In einem Heizkreis dient ein Mischventil zur Regulierung des exakten Mischverhältnisses von Kalt- sowie Warmwasser und demzufolge zur Temperaturregulierung.
Das Ergebnis ist eine hohe Leistungsfähigkeit sowie Prozesssicherheit des Wärmetauschers zu jeder Zeit. Der Kundennutzen besteht in der Energieersparnis durch die Regelung der Wärmezufuhr zum Frischwassermodul.