Wissen, was wo läuft

Herausforderung der Durchflussmesstechnik

Betreiber von Kleinwasserkraftwerken sind gefordert: Für einen effizienten und zuverlässigen Betrieb benötigen sie verlässliche Messdaten. Durchflussmessungen sind hierbei oft das Mittel der Wahl. Dabei gilt es jedoch, Messmethode und Einsatzort richtig zu wählen.

Richtig eingesetzt ermöglichen Durchflussmessungen in Rohren, Stollen und Kanälen von Kleinwasserkraftwerke ein effizientes, umweltbewusstes und nachhaltiges Wassermanagement. Und sie erhöhen die Sicherheit für Mensch und Umwelt. Dabei stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Abhängig vom konkreten Verwendungszweck ist es notwendig, bei der Auswahl die mit dem jeweiligen Messprinzip verbundene Unsicherheit zu berücksichtigen. Ebenso sind die unterschiedlichen Anforderungen an Montage und Einbauort der benötigten Messgeräte zu beachten.

Messunsicherheiten berücksichtigen Die Sensorplatzierung wird massgeblich von der gewählten Messmethode beeinflusst. Bei bestehenden Anlagen ist es jedoch oft schwierig, die ideale Position zu finden und man muss einen Kompromiss zwischen Genauigkeit, Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit schliessen. Dabei gilt es zusätzlich zu berücksichtigen, dass die systembedingte minimale Unsicherheit der gewählten Messmethode unter ungünstigen Bedingungen verstärkt werden kann. Gründe hierfür können entweder nicht ideale hydraulische Bedingungen oder auch Ungenauigkeiten beim Einbau sein. Bei der Radarmessung der Oberflächenfliessgeschwindigkeit und des Pegels in einem Fluss beeinflussen beispielsweise Flussprofil, vertikale und horizontale Verteilung der Fliessgeschwindigkeit und der Bewuchs die Messung, und damit das Ergebnis. Mitunter ist es auch notwendig, eine lange Beruhigungsstrecke des Fliessgewässers vor und nach der Messung vorzusehen.

Bei Messungen in geschlossenen Rohren, wie beispielsweise der Druckleitung, wird die Messgenauigkeit durch die Geometrie der Leitung und die darin herrschenden hydraulischen Verhältnisse stark beeinflusst. Eine genaue Messung erfordert deshalb eine kluge Positionierung der Sensoren. Auch Schwebstoffe im Wasser können das Resultat verändern. Lässt sich der Einbauort nicht frei bestimmen, liefern bei einer UltraschallDurchflussmessung zusätzliche Messpfade eine höhere Präzision. Um das gesamte Potenzial auszuschöpfen, kann der optimale Einbauort der Sensoren im Vorfeld durch Simulationen bestimmt werden.

Korrekt messen Eine fehlerhafte Montage, Übertragungsfehler und eine falsche Behandlung der Messdaten sind die häufigsten Ursachen für inkorrekte Messungen. Daneben sorgen äussere Einflüsse, wie die Alterung von Komponenten, Temperatur, Verschmutzung der Messsonden oder auch die Veränderung des Fliessprofils für einen möglichen Drift der Messwerte.

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Grösstmögliche Sorgfalt ist deshalb bereits bei der Montage und dem Datenhandling wichtig. Mit einer regelmässigen Kontrolle der Messstelle, gegebenenfalls der Verbesserung der örtlichen Bedingungen sowie der regelmässigen Wartung der Messung kann einem zunehmenden Messfehler entgegengewirkt werden.

Frühzeitig planen Die Einrichtung einer genauen, zuverlässigen Durchflussmessung kann anspruchsvoll sein. Oftmals ist man durch einen gegebenen Einbauort auf eine Messmethode und die damit erzielbare Genauigkeit beschränkt. Es lohnt sich deshalb, notwendige Messungen bereits frühzeitig zu planen, idealerweise beim Neubau der Anlage. So kann die für den jeweiligen Anwendungsfall sowohl wirtschaftlich als auch messtechnisch beste Lösung gewählt werden.

Factbox Rittmeyer Rittmeyer AG CH-6341 Baar Tel.: +41 41 767 10 00 info@rittmeyer.com

1. & 2. Offener Kanal im Zulauf eines Kleinwasserkraftwerks.

3. Geometrie und die hydraulischen Verhältnisse im Rohr beeinflussen das Ergebnis der Ultraschall-Durchflussmessung. Montageorte der Sensoren und Pfadanzahl können deshalb durch Simulationen im Vorfeld optimiert werden.

4. Die präzise Vermessung des Einbauortes und die sorgfältige Montage haben einen wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung.

5. RISONIC modular Mit der Ultraschall-Laufzeit-Durchflussmessung gemäss IEC 60041 / ASME PTC 18 lässt sich eine hohe Messgenauigkeit bis zu 0,5% in der praktischen Anwendung und 0,2% unter idealen Bedingungen erzielen. Die Kommunikation des Controllers erfolgt via IEC 60870-5-104, Modbus RTU/TCP und 4..20mASignal. Messwerte werden driftfrei und langzeitstabil erfasst.

6. RIPRESS smart RIPRESS smart ist eine vielseitige und einfach zu installierende Druckmesslösung. Mit bis zu vier Messstellen ermöglicht das System präzise Durchflussmessungen und erfasst dabei auch andere Parameter wie beispielsweise Temperaturwerte. Die Lösung ist kostengünstig, zuverlässig und widerstandsfähig. Sie ermöglicht hochpräzise Pegelmessungen mit einer Genauigkeit von bis zu ±0,05% des Messbereichs.

Bildquelle aller Abbildungen: Rittmeyer AG

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