Eignungsanalyse für Durchflussmessungen

Aus Axel Zangenberg GmbH & Co. KG
Version vom 24. März 2015, 15:09 Uhr von AZA (Diskussion | Beiträge) (Bayrisches Landesamt für Umweltschutz)

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Jede Durchflussmessaufgabe hat ihre eigenen Besonderheiten und Herausforderungen. Mit einer  Eignungsanalyse bewerten wir die unterschiedlichsten Messmethoden auf ihre Einsetzbarkeit in Ihrer individuellen Anwendung.

Was ist eine Eignungsanalyse?

Bei der Auslegung einer Durchflussmessung werden verschiedene Analysen durchgeführt.
Bei der Bestandsanalyse werden Daten gesammelt, Pläne ausgewertet, die Aufgabendefinition erstellt und die Wünsche des Betreibers festgestellt.
Bei der Sondierung wird die örtliche hydraulische Situation analysiert.
Auf dieser Basis wird die Eignungsanalyse erstellt.

Bei der Eignungsanalyse werden die verschiedensten Messmethoden und Messsysteme verglichen. Alle relevanten Sensorhersteller werden berücksichtigt.
Wir bewerten die Eignung nach verschiedenen Gesichtspunkten.

  • Messwertsicherheit. Reicht die Messgenauigkeit für die Anforderungen ? Wieviel Wartung ist für verlässliche Messwerte notwendig ?
  • Messignalqualität. Liefert das Messgerät bei den gewünschten Durchflüssen auswertbare,ruhige und reproduzierbare Messergebnisse?
  • Herstellerqualität. Ist das System für die mechanischen und chemischen Belastungen ausgelegt.
  • Hydraulische Situation. Ist der zur Verfügung stehende Platz für das gewählte Messverfahren ausreichend ?
  • Hydraulische Anfälligkeit. Sind die Strömungsverhältnisse stabil?
  • Weitere Punkte finden Sie unter SONDIERUNG


Um die Eignung der verschiedenen Durchflussmessverfahren für Sie und Ihre Anwendung zu analysieren, benötigen wir Informationen über Ihre Anforderungen.




Messverfahrens Vergleiche - Kurzübersicht

Diese Tabelle gibt einen groben Überblick über die verschiedenen Messmethoden und deren Stärken und Schwächen. Diese Tabelle hat nicht den Anspruch der Vollständigkeit.

[Wenn Sie andere Erfahrungen haben lassen Sie es uns wissen. Schicken Sie uns eine Mail]

V/h Methode 

         
Messsensor Ultraschall Doppler Ultraschall Kreuzkorrelation Radar Teilgefüllter MID Magnetisch Induktive Geschwindigkeitssensoren
Messfehler Theoretisch 2-5% 1-5%   1-5% 1,5% 5-10%
Messfehler in der Praxis >15% >10%   >10% 5-20% je nach Schmutz und Strömung >15%
Schmutzanfälligkeit
Ablagerungsanfälligkeit
Hydraulischer Widerstand (Rückstau erzeugend)
Kleinmengen messbar
Grossmengen messbar
Rohabwasser geeignet
instationäre Strömungen
Platzbedarf (Einbauort)
Platzbedarf ( Beruhigungsstrecken)
Abrechnungseignung
Montageaufwand
Reinigungsbedarf bei Rohabwasser Kleine Durchflüsse
Reinigungsbedarf bei Rohabwasser grosse Durchflüsse
Geeignet für Drosselung
Verlässlichkeit
Hersteller Nivus, GWU, Tabelle von ABE
ADS Environmental Services
Hydrovision, Isco
Nivus Marsh-McBirney, Hydrovision ABB, Krohne Marsh-McBirney, Görlich
           

V/A Methode

         
Messsensor MID Ultraschall Laufzeit Clamp On Ultraschall Doppler-1-Punktsensoren Magnetisch Induktive Geschwindigkeitssensoren  
Messfehler Theoretisch 0,2 % 1-3% 3-5% 5-10%  
Messfehler in der Praxis <1-2% 2-5% >10% >15%  
Schmutzanfälligkeit  
Ablagerungsanfälligkeit  
Hydraulischer Widerstand (Rückstau erzeugend)  
Kleinmengen messbar  
Grossmengen messbar  
Rohabwasser geeignet  
instationäre Strömungen  
Platzbedarf (Einbauort)  
Platzbedarf ( Beruhigungsstrecken)  
Abrechnungseignung  
Montageaufwand  
Reinigungsbedarf bei Rohabwasser Kleine Durchflüsse  
Reinigungsbedarf bei Rohabwasser grosse Durchflüsse  
Geeignet für Drosselung  
Verlässlichkeit  
Hersteller Endress+Hauser, Krohne, ABB, Siemens, Yokogawa, Badgermeter Endress+Hauser, Krohne, Flexim, Fuji, Panametrics Nivus, WAS, Marsh-McBirney, Marsh-McBirney, Görlich  
           

Hydraulische Methoden

         
Messsensor Venturi Messrinnne mit Höhenstandsmessung Wehr mit Höhenstandsmessung Freispiegelmessung    
Messfehler Theoretisch 2-5% 2-5% >10%    
Messfehler in der Praxis 5-40% 5-40% 20-200%    
Preis    
Schmutzanfälligkeit    
Ablagerungsanfälligkeit    
Hydraulischer Widerstand (Rückstau erzeugend)    
Kleinmengen messbar    
Grossmengen messbar    
Rohabwasser geeignet    
instationäre Strömungen    
Platzbedarf (Einbauort)    
Platzbedarf ( Beruhigungsstrecken)    
Abrechnungseignung    
Montageaufwand    
Reinigungsbedarf bei Rohabwasser Kleine Durchflüsse    
Reinigungsbedarf bei Rohabwasser grosse Durchflüsse    
Geeignet für Drosselung    
Verlässlichkeit    
Hersteller Höhenstandsmessung: Endress+Hauser, Krohne, Vega, Züllig,WAS, Nivus, Siemens uvm. Höhenstandsmessung: Endress+Hauser, Krohne, Vega, Züllig,WAS, Nivus, Siemens uvm. Höhenstandsmessung: Endress+Hauser, Krohne, Vega, Züllig,WAS, Nivus, Siemens uvm.    


Messverfahrens Vergleiche - Texte

Messsensor Beschreibung Messfehler Theoretisch Messfehler in der Praxis Vorteile Schwächen Verbesserungs-möglichkeiten Reinigungs-bedarf Verlässlichkeit Hersteller
  Funktionsbeschreibung und Bemerkungen Unter Laborbedingungen erreichbarer Messgenauigkeit. Je nach Messverfahren werden nur die Fehler der einzelnen Sensoren angegeben. Real erreichbarer Messgenauigkeit der gesamten Durchflussmessstelle Eignung für bestimmte Anwendungen und Einsatzgebiete Für welche Einsatzgebiete sind die Sensoren nicht geeignet. Welche möglichen Abhilfen und Verbesserungen gibt es das Messignal sicherer zu machen. Je nach Messmethode bedarf es einer guten Reinigung damit Sie verlässliche Messwerte erhalten. Vertrauen darauf dass der Durchflussmesswert sich nicht durch Drift, externe Störungen wie Ablagerungen, Schmutz, EMV usw. stören lässt..  

V/h Methode

Kombiniert Fliessgeschwindigkeits- mit Wasserstandsmessung (Kanalmäuse)                
Ultraschall Doppler Fliesgeschwindigkeitsmessung durch Ultraschall-Doppler, mit Höhenstand
Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraschall-Durchflussmesser#Doppler-Verfahren

Ultraschalldoppler und Kreuzkorrelation
http://www.youtube.com/watch?v=93QiqF4NiQs
2-5% >15% preisgünstig,
einfacher Einbau,
In grossen Kanälen
Grosse Durchflüsse
Nicht für Abrechnung geeignet.
Grosser Platzbedarf
Lange Beruhigungsstrecken
Störanfällig bei Schmutzablagerungen, Rückstau und instationären Strömungsverhältnissen.
Bei kleinen Durchflüssen grosser Fehler der Wasserhöhenmessung
Mindestwasserhöhe 80mm
Mittlere Geschwindigkeit muss kalibriert werden
Mehrere Sensoren an verschiedenen Einbauorten täglich gering Nivus, GWU, Tabelle von ABE
ADS Environmental Services
Hydrovision, Isco
Ultraschall Kreuzkorrelation Mehrschicht-Ultraschall- Fliesgeschwindigkeitsmessung mit Höhenstand
Ultraschalldoppler und Kreuzkorrelation
http://www.youtube.com/watch?v=93QiqF4NiQ
1-5% >10% preisgünstig,
einfacher Einbau,
In grossen Kanälen
Grosse Durchflüsse
einfacher Einbau,
Klein, wenig hydraulischer Widerstand
Lange Beruhigungsstrecken
Störanfällig bei Schmutzablagerungen, instationären Strömungsverhältnissen.
Rückstau wird erkannt aber nicht gemessen.
Nicht für Abrechnung geeignet
Bei kleinen Durchflüssen grosser Fehler der Wasserhöhenmessung
Mindestwasserhöhe 80mm
Mittlere Geschwindigkeit gilt nur ab ca. 150mm Wasserstand und mur senkrecht über dem Sensor
Mehrere Sensoren an verschiedenen Einbauorten täglich mittel Nivus
Radar Radar-Doppler Misst die Oberflächengeschwindigkeit und Höhenstand
http://de.wikipedia.org/wiki/Dopplereffekt
1-5% 10-20% preisgünstig,
einfacher Einbau,
In grossen Kanälen
Grosse Durchflüsse
Kein hydraulischer Widerstand
Ablagerungen stören die Geschwindigkeitsmessung nicht
Lange Beruhigungsstrecken
Störanfällig bei Rückstau und instationären Strömungsverhältnissen.
Ablagerungen unter Wasser werden nicht erkannt.
Bei kleinen Durchflüssen grosser Fehler der Wasserhöhenmessung.
Wellen stören die Messung der Oberflächengeschwindigkeit
Schwimmstoffdecken haben andere Fliesgeschwindigkeit, sie können sogar stehen.
Zweiter Geschwindigkeitssensor mit anderem Messverfahren wöchentlich mittel Marsh-McBirney, Hydrovision
Teilgefüllter MID Magnetisch induktive Fliesgeschwindigkeit mit Wasserhöhenmessung kombiniert. 1,5% 5-20% je nach Schmutz und Strömung Freispiegelabfluß
kein Aufstau
Rückstauempfindlich, gefährdet durch Ablagerungen, doppelt so teuer, wie ein vollgefüllter IDM
Lange Beruhigungstrecken
Aufwendiger Einbau
Ablagerungsgefahr
Mind. 10% Füllung
Durch instationäre Strömungen leicht zu stören•
Bei Ex Zone 1 muss ein Trockenbauwerk erstellt werden.
Mindestfüllhöhe 10%, Maximale Füllhöhe <70% oder über 100%
Je nach Fliessituation zweite Höhen oder Geschwindigkeitsmessung täglich, nur bei immer hohen Durchflüssen reicht monatlich gering ABB, Krohne
Magnetisch Induktive Geschwindigkeitssensoren Magnetisch induktive Punkt-Fliesgeschwindigkeit mit Wasserhöhenmessung kombiniert. 5-10% >15% Für einfache Kontrollaufgaben. Fliest- fliest nicht.
Für feststoffreie Abwässern
Stationäre Strömungsverhältnisse
Bei gleichbleibenden Durchflüssen.
Bei hohen Durchflüssen.
Lange Beruhigungsstrecken
Störanfällig bei Schmutzablagerungen,Rückstau und instationären Strömungsverhältnissen.
Nur für grosse Kanäle.
Nicht für Abrechnung geeignet
Bei kleinen Durchflüssen grosser Fehler der Wasserhöhenmessung
Mindestwasserhöhe 80mm
Mittlere Geschwindigkeit muss kalibriert werden
mehrere Sensoren Je nach Fliesgeschwindigkeit täglich bis >monatlich gering Marsh-McBirney, Görlich

V/A Methode

Fliesgeschwindigkeitsmessungen in einem voll gefüllten Querschnitt.                
MID Film von E+H Prinzip der Magnetisch induktiven Durchflussmessung im Vollgefüllten Rohr
http://www.youtube.com/watch?v=slUq9Nw8mGA
0,2 % <1-2% Kurze Beruhigungsstrecken
Kaum Einfluss durch Schmutz, Ablagerungen und instationäre Strömungen.
Anerkannte Prüfmethode.
Genauestes und zuverlässigstes Messverfahren
Abrechnungsgeeignet
Lösung für fast alle Fliessituationen.
benötigt Rückstau,
Freier Ablauf behindert
Wasser muss in Rohrleitung überführt werden,
muss voll gefüllt sein.
Grosse Nennweiten teuer
Alligator mit Freispiegelmodus öffnet beseitigt den Rückstau.
Einfacher EInbau durch Q³-BiK Methode
> jährlich
bei Rohabwasser 1-3 monatlich
hoch Endress+Hauser, Krohne, ABB, Siemens, Yokogawa, Badgermeter
Ultraschall Laufzeit Clamp On Fliesgeschwindigkeit durch Ultraschall-Laufzeitverschiebung im vollgefüllten Rohr
http://www.youtube.com/watch?v=fKnv5EUy_xU
1-3% 2-5% Aufs geschlossene Kanalrohr montierbar.
Geringer Montageaufwand
Saubere Wässer.
Auch für nichtwässrige Medien.
Stationäre Strömungsverhältnisse
Ablagerungen an der Rohrwand stören.
Lange gerade Rohre ohne Einbauten.
Schlämme nur bedingt bei wenig Gaseinschluss.
Strömungsprofil muss stabil sein.
Rohr muss vollgefüllt sein.
Richtige Auswahl des Montageorts,
Zweiter Geschwindigkeitssensor anderer Bauart
bei Rohabwasser wöchentlich mittel Endress+Hauser, Krohne, Flexim, Fuji, Panametrics
Ultraschall Doppler-1-Punktsensoren Fliesgeschwindigkeit durch Ultraschall-Doppler im vollgefüllten Rohr
http://de.wikipedia.org/wiki/Dopplereffekt
3-5% >10% Für einfache Kontrollaufgaben. Fliest- fliest nicht.
Für feststoffreie Abwässer
Bei Oberflächenwässern
Stationären Strömungsverhältnissen.
Bei gleichbleibenden Durchflüssen.
Bei hohen Durchflüssen.
Ablagerungen an der Rohrwand stören.
Lange gerade Rohre ohne Einbauten.
Schlämme nur bedingt bei wenig Gaseinschluss.
Strömungsprofil muss stabil sein. Es wird nur 1 Geschwindigkeit gemessen.
Rohr muss vollgefüllt sein.
Zweiter Geschwindigkeitssensor anderer Bauart Bei Rohabwasser täglich
In Oberflächenwasser und gereinigten Abwässern >monatlich.
gering Nivus, WAS, Marsh-McBirney,
Magnetisch Induktive Geschwindigkeitssensoren 1 Punkt Magnetisch induktive Fliesgeschwindikeitsmessung im Vollgefüllten Rohr 5-10% >15% Für einfache Kontrollaufgaben. Fliest- fliest nicht.
Für feststoffreie Abwässer
Bei Oberflächenwässern
Stationären Strömungsverhältnissen.
Bei gleichbleibenden Durchflüssen.
Bei hohen Durchflüssen.
Ablagerungen an der Rohrwand stören.
Lange gerade Rohre ohne Einbauten.
Strömungsprofil muss stabil sein. Es wird nur 1 Geschwindigkeit gemessen.
Rohr muss vollgefüllt sein.
mehrere Sensoren Je nach Fliesgeschwindigkeit täglich bis >monatlich gering Marsh-McBirney, Görlich

Hydraulische Methoden

                 
Venturi Messrinnne mit Höhenstandsmessung Durchflussmenge wird aus der Höhe des künstlich erzeugtem Rückstau abgeleitet.
http://de.wikipedia.org/wiki/Venturi-Durchflussmessung
2-5% 5-40% Offenes Gerinne, leicht zu reinigen,
Für gereinigtes Wasser
Lange Beruhigungsstrecken,
Schaum und Ablagerungen erhöhen den Messwert.
Rückstau zerstört die Messung
Zweiter Höhensensor anderer Bauart.
Sensor nach dem Venturi warnt vor Messfehlern bei Rückstau.
Bei Rohabwasser täglich
In Oberflächenwasser und gereinigten Abwässern >monatlich.
mittel Höhenstandsmessung: Endress+Hauser, Krohne, Vega, Züllig,WAS, Nivus, Siemens uvm.
Wehr mit Höhenstandsmessung Durchflussmenge wird aus der Höhe des künstlich erzeugtem Rückstau abgeleitet.
http://de.wikipedia.org/wiki/Thomsonwehr
2-5% 5-40% Einfacher Aufbau, Für gereinigtes Wasser   Zweiter Höhensensor anderer Bauart.
Sensor nach dem Venturi warnt vor Messfehlern bei Rückstau.
Bei Rohabwasser täglich
In Oberflächenwasser und gereinigten Abwässern >monatlich.
mittel Höhenstandsmessung: Endress+Hauser, Krohne, Vega, Züllig,WAS, Nivus, Siemens uvm.
Freispiegelmessung Durchflussmenge wird aus der Höhe der natürlich auftretenden Flieshöhe abgeleitet.
http://de.wikipedia.org/wiki/Flie%C3%9Fformel
>10% 20-200% Geringster Bauaufwand Lange Beruhigungsstrecken, Ablagerungen erhöhen den Messwert.
Sehr ungenau
  Bei Rohabwasser täglich
In Oberflächenwasser und gereinigten Abwässern >monatlich.
sehr gering Höhenstandsmessung: Endress+Hauser, Krohne, Vega, Züllig,WAS, Nivus, Siemens uvm.



Woher haben wir unsere Fakten ?

Interne Quellen

Wir führen Versuche auf unserem Prüfstand und Vergleichsmessungen bei Kunden durch. Wir nutzen die Erfahrungen aus Vorort-Überprüfungen verschiedenster Durchflussmessungen mit dem mobilen Prüfstand. Wir werten Untersuchungen verschiedener Institute und die Angaben in der Herstellerdokumentation aus.
Teilweise sind Ergebnisse widersprüchlich. Das hängt davon ab welche Messgeräte in welchen Anwendungen im einzelnen betrachtet wurden.
Durch unsere Art der Lösungsfindung bilden wir die Kunden-Messstelle auf dem Prüfstand nach. Die Fehler wreden spezifisch für die jeweilige Anwendung erkannt und elimiert.
Wir machen Einzelbetrachtungen, da jede Anwendung ihre eigenen Besonderheiten aufweist.

Testgeräte - Prüfequipment

Mobiles Pruefequipment
Prüfstand - Beschreibung
Prüfstandrundgang -Film
Beispiel wie Messstellen auf dem Pruefstand simuliert/nachgebaut wurden.

Externe Informationsquellen:

Firmen

Endress + Hauser

Film über die Funktion des Messprinzips MID -Magnetisch induktive Durchflussmessung im Vollgefüllten Rohr

ABB

Partimag Bedienungsanleitung des Herstellers - Einbauhinweise Partimag 2

Nivus

Nivus OCM Pro Bedienungsanleitung des Herstellers

Steffen Lucas Durchflussmesstechnik im Abwasserbereich

Steffen Lucas Artikel in "Die Wasserlinse" - Genauigkeit von Durchflussmessungen in der Praxis

GWU

Übersicht u.a. über Flo-Dar Radar

Institute / Universitäten

IKT

Durchflussmesseinrichtungen von Regenentlastungsbauwerken

TU Darmstadt

Erfahrungen mit der Überprüfung von Durchflussmesseinrichtungen in Hessen 2005

Erfahrungen mit der Überprüfung von Durchflussmesseinrichtungen in Hessen 2004

Durchflussmessung auf Kläranlagen Koch, J., H.-J. Dallwig Entsorgungspraxis, November 2000

Beurteilung von Vergleichsmessungen im Rahmen der Überprüfung von Durchflussmessstellen , Dipl.-Ing. Thomas Kraus

Messfehler von magnetischinduktiven Durchflussmessgeräten (MID) Sedimentablagerungen, Dipl.-Ing. Thomas Kraus, Dipl.-Ing. Andreas Müller

TU Graz

Kainz/Gruber TU Graz, Wasser- und Abfallbehandlung Abwasserbehandlung Messtechnik

IGM

Erfahrungen bei der Überprüfung von Drosseleinrichtungen

Umweltämter / Ministerien

Bayrisches Landesamt für Umweltschutz

Messschächte Merkblatt 4.2/2

Homepage des LfU

Messeinrichtungen an Regenüberlaufbecken

Merkblatt 4.3/14 Datenauswertung und Bewertung von Mischwasserentlastungen

Messeinrichtungen an Quellen

Eigenüberwachungsverordnung Bayern

Hessisches Ministerium für Umwelt HLUG

Durchflussmesseinrichtungen und Drosselorgane in Abwasseranlagen

EKVO Fassung 2007

Merkblatt


Landesumweltamt Nordrhein Westfalen

Merkblatt 47 Durchflussmesseinrichtungen in Kläranlagen

Modellgestützte Lokalisierung und Beseitigung von Fremdwasserquellen in Schmutzwasserkanälen am Beispiel Leichlingen“

Korrespondenz Abwasser

Genauigkeit der Durchflussmessung in kleinen Kreisprofilen