Exakte Durchflussmessung bei großen Rohren

Der Vertriebspartner von Systec Controls auf den Philippinen, Rizal, erhielt die Aufgabe, eine Druckrohrleitungsprüfung in konischen Rohren mit XXL-Durchmesser bei einer Durchflussrate von 24 bis 27 m3/s vorzunehmen. Die mehr als 10 Jahre alte Leitung musste mit vorhandenen Lackschichten geprüft werden. Ziel der Messung war die Erhebung wertvoller Daten wie Durchfluss und Gesamtvolumen des strömenden Wassers. Entscheidend für die präzise Messung waren die im Ultraschall-Durchflussmesser DeltawaveC-F eingesetzten neuesten Softwarefeatures. Für den Messerfolg sorgten insbesondere die Signaloptimierung und die verbesserte Signalauswertung der neuen Hardwaregeneration.

Um Fehlmessungen sicher auszuschließen, sendet Deltawave einem Morsezeichen ähnliche codierte Signale. Der digitale Signalprozessor sucht anschließend im Empfangssignal nach dem gesendeten Code. Findet er ein abweichendes Signal, wird das Signal verworfen. Damit sind durch Rauschen oder Lärm hervorgerufene Fehlmessungen praktisch ausgeschlossen. Möglich wird dies durch die leistungsfähigen Ultraschallwandler, die derart codierte Sendesignale sauber in Ultraschallsignale umsetzen.

DeltawaveC hat dank des Auto-Optimizers auch problematische Messstellen gut im Griff. Rohr und Fluid sind ein komplexes Schallsystem. Die akustische Charakteristik bestimmt, wie gut die Einkopplung der Ultraschallsignale funktioniert und wie stark Signale verzerrt werden. Signalstärke und -verzerrung beeinflussen die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung. Hohe Signalpegel sorgen für Reserven, wenn Störungen, beispielsweise in Form von Gasblasen, wachsenden Inkrustierungen, EMV oder Fouling in der Rohrleitung gegeben sind. Dank der Signaloptimierung ließ sich trotz der an der philippinischen Messstelle gegebenen recht kurzen Einlaufstrecke die gewünschte Genauigkeit erreichen.

Exakte Messung durch automatische Signalerzeugung und Auswertung

Die Verzerrung des Empfangssignals und der erzielbare Signalpegel hängen von der Qualität der Ankopplung ab, aber auch davon, ob die Sendefrequenz mit dem Frequenzspektrum der Rohrleitung gut harmoniert. Die Variation der Signalfrequenz und die Auswahl der Sendesignale mit unterschiedlichen Anregungs- und Dämpfungsanteilen war bislang Experten mit Hilfe eines Oszilloskops vorbehalten. Bei der Kreuzkorrelation werden die Ultraschallscans der Up- und Downstream-Signale übereinandergelegt und solange verschoben, bis eine optimale "Deckung" der Signale erreicht ist. Die verbesserte Signalverarbeitung hilft, die Qualität der Messdaten zu maximieren und damit präzise Messergebnisse zu erzielen.

Die automatische Signaloptimierung erleichtert "unmögliche" Clamp-on-Messungen, also Messungen mit außen auf der Rohrwand aufliegenden Ultraschallwandlern. Per Knopfdruck variiert DeltawaveC die Sendefrequenzen sowie die Signalkodierung und analysiert die Ergebnisse hinsichtlich Amplitude, Signal-Rausch-Verhältnis, Signalverzerrung und Signifikanz der Kreuzkorrelationsergebnisse. Diese Auswertung liefert die optimalen Einstellungen an dieser Messstelle. Die automatische Signaloptimierung verbessert speziell bei ungünstigen Leitungs-Sensorkombinationen die Signalqualität deutlich: Die Messung hat kleinere Nullpunktfehler, höhere Genauigkeit, geringeres Messwertrauschen und mehr Reserven gegen Einflüsse wie Gasblasen, Feststoffe oder EMV-Störungen. Auch an einfachen Messstellen reduziert die Signaloptimierung die Nullpunktfehler und erlaubt dynamischere Messungen.

Ideal für schwer erreichbare Messstellen

Eingesetzt weitab jeder Zivilisation wird der Ultraschall-Durchflussmesser DeltawaveC-P in Kombination mit einem Solarpanel und der WakeUp-Funktion zur Ideallösung für zyklische Messvorgänge an Flüssigkeiten und zum energieautarken Dauerläufer. Mittels der Wake-Up-Funktion – quasi ein Energiesparprogramm – lässt sich ein Messzyklus ohne zusätzliche Energieversorgung auf mehrere Tage strecken.

Im Energiesparmodus verfügt der von Systec Controls entwickelte Durchflussmesser zum Beispiel bei einer einminütigen Wachzeit pro Tag über 700 Stunden Akku-Laufzeit. Bei Messvorgängen die jeweils eine Minute pro Stunde, messen sind es immer noch 450 Laufzeitstunden. Wird alle 2 Minuten für 1 Minute gemessen, sorgt die Wake-Up-Funktion für 37 Stunden Akku-Betriebszeit. Über die Wake-Up-Funktion kann der Anwender dem DeltawaveC-P zum Beispiel sagen "Warte 12 Stunden, miss 12 Stunden, warte 12 Stunden, miss 12 Stunden." Der Akku des WakeUp Loggers hält zum Beispiel bei insgesamt 360-minütiger Messphase pro Tag 21 Tage durch. Unbegrenztes Messen macht der Betrieb in Kombination mit einem Solarpanel möglich.