In der Praxis der Differenzdrucküberwachung zeigt sich, dass das Ausgangssignal eines Differenzdruckmessumformers mitunter in ein √4- bis 20-mA-Signal umgewandelt werden muss. Solche Anwendungen finden sich häufig in industriellen Durchflussmesssystemen, die das Differenzdruckprinzip nutzen – eine gängige Methode zur Durchflussüberwachung. Nach einer kurzen Erläuterung der Differenzdruckmessung lässt sich die Rolle des Differenzdruckmessumformers bei der Unterstützung des Durchflussmesserbetriebs besser verstehen.
Durchflussmesser spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung des Flüssigkeitsdurchflusses in komplexen industriellen Rohrleitungsnetzen. Sie liefern zeitnahe und präzise Durchflussmesswerte, die zu einem effektiven Materialmanagement und zur Betriebssicherheit beitragen. Die Differenzdruckmessung ist eine der wichtigsten Durchflussmesstechnologien und umfasst verschiedene Durchflussmessertypen. Diese unterscheiden sich zwar in ihrer Struktur, verfolgen aber ähnliche Funktionsziele: die Erzeugung einer Druckdifferenz zur Durchflussberechnung, basierend auf dem grundlegenden Prinzip der...Bernoullis GleichungDie Gesamtenergie, bestehend aus kinetischer und potenzieller Energie in einer Flüssigkeitsströmung, bleibt unabhängig von den Bedingungen konstant. Daher ist das primäre Element dieser Differenzdruck-Durchflussmesser im Wesentlichen eine Drosselvorrichtung (Blende, Venturi-Rohr, Pitot-Rohr, V-Kegel usw.), die eine Strömungsbeschleunigung in einem lokalen Abschnitt erzeugt und dadurch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit senkt.
Hier kommt der Differenzdruckmessumformer ins Spiel. Die primären Elemente sind rein mechanische Bauteile, die zwar physikalisch eine Druckdifferenz im Prozess erzeugen, aber deren Wert und Ausgangssignal nicht direkt messen können. Daher benötigen sie ein Hilfsmittel, um die Druckdifferenz zwischen Zu- und Ablauf zu erfassen und diese in ein Ausgangssignal mit dem Durchflussmesswert umzuwandeln – eine ideale Aufgabe für den Differenzdruckmessumformer.
Nachdem die DP-Messung etabliert ist, stellt sich die Frage, wie Differenzdruck und Volumenstrom in Beziehung gesetzt werden können. Basierend auf der Bernoulli-Gleichung und der Kontinuitätsgleichung besteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen dem erzeugten Differenzdruck (ΔP) und dem tatsächlichen Fluidvolumenstrom (Q):
Q=K√ΔP
Dabei stellt K einen zählerspezifischen Koeffizienten dar, der durch die Art des Primärelements und weitere Faktoren (Fluiddichte, Rohrgröße usw.) bestimmt wird. Das Rohsignal des Messumformers (4–20 mA) ist nicht linear zum Durchfluss und kann dessen Verlauf daher nicht korrekt wiedergeben. Dieses Problem lässt sich durch Integration mittels Quadratwurzelextraktion (SRE) beheben, wodurch die Quadratwurzel aus dem ursprünglichen Druckänderungsfaktor ΔP gezogen wird und das Signal somit proportional zum Volumenstrom ist.
Kann der Messumformer die Signal-Regressionsanalyse (SRE) nicht intern durchführen, muss die Berechnung von einem externen Durchflussrechner oder Steuerungssystem übernommen werden. Dies kann die Komplexität erhöhen und zu potenziellen Fehlerquellen in der Signalweiterleitung führen. Moderne Differenzdruckmessumformer verfügen daher üblicherweise über eine integrierte SRE-Funktion in analoger Schaltung und können einen Strom von 4 bis 20 mA (entsprechend der Quadratwurzel) ausgeben. Darüber hinaus können Differenzdruckmessumformer eine Abschaltfunktion für niedrige Durchflussraten implementieren, um die Sensordrift zu reduzieren, die bei niedrigen Durchflussraten überproportional stark auftreten kann. Diese Softwarefunktion erzwingt einen Ausgangsstrom von 4 mA (0 % Durchfluss), sobald der berechnete Durchfluss unter einen definierten Schwellenwert fällt, um unregelmäßige Signale und falsche Durchflussakkumulationen zu vermeiden.
Differenzdruck-Durchflussmesssysteme zählen zu den bewährtesten und beliebtesten Technologien zur Durchflussregelung. Obwohl sie herausragende Vorteile bieten, gibt es aufgrund ihrer Struktur und ihres Funktionsprinzips auch Einschränkungen:
+ Standardisiertes Design, bewährte Technologie
+ Robuste und langlebige Konstruktion, keine beweglichen Teile
+ Verbesserte Genauigkeit und Stabilität
- Dauerhafter Druckverlust
- Enges Regelverhältnis
- Reagiert empfindlich auf Änderungen der Flüssigkeitsdichte und andere Faktoren
Die Auswahl des geeigneten Durchflussmessers ist entscheidend für die Effizienz und Genauigkeit der Durchflussmessung. Durch die umfassende Berücksichtigung der Betriebsfaktoren können Anwender fundierte Entscheidungen treffen, die den spezifischen Anforderungen entsprechen.Shanghai WangyuanSeit über 20 Jahren fertigen und warten wir Mess- und Regeltechnik, darunter Durchflussmesser aller Art, Differenzdruckmessumformer und weiteres Zubehör für die Durchflussmessung. Bei Fragen oder Bedarf kontaktieren Sie uns bitte.
Veröffentlichungsdatum: 25. August 2025