Vorstellung einer Neuheit

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• Die Staudrucksonde deltaflow -
• Technik und Konfiguration
• systec Controls Meß- und Regeltechnik GmbH
• Sebastian Fischer
• Vertriebsleiter

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Inhalt

1. Auslegung Ihrer deltaflowTypenauswahl, Montage,
   Notwendige Parameter, dp-Anschlüsse, Gegenlager
2. Bi-direktionale Messung
3. Splitting Range
4. Staubbelastete Medien - Luftspüleinrichtung LSP
5. deltaflow für Hochdruckanwendungen die DF25HDD3
6. Kalibrierung
7. Ein-/Auslaufbedingungen
8. Integrierte Druck- und Temperaturmessung

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Kapitel 1 Auslegung Ihrer deltaflow

• Dieses Kapitel beinhaltet
• Welche deltaflow Typen gibt es?
• Welche Parameter muss ich wissen?
• Welchen minimalen dp sollte ich bei welcher
  Anwendung haben?
• Wie kann ich Low-Flow-Applikationen lösen?
• Wie kann ich den Messbereich vergrößern?
• Wie funktioniert eine bi-direktionale Messung?

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Auslegung Ihrer deltaflow - Typen
DF8 DF12 DF25 DF25HDD3 DF25
Quicklok DF44
Typ Rohrgrößen Druck Bemerkung
DF8 1-25mm 0-690bar Messstrecke mit integr. Blende
DF10 DN20-DN100 0-690bar Weitestgehend ersetzt durch DF12
DF12 DN20-DN100 0-160bar
DF25 DN65-DN2500 0-PN160 (PN250)
DF25 Quick-lock DN65-DN2500 0-100bar Ziehbar
DF44 200mm-15m 0-100bar
DF25HDD3 60-690bar 0-690bar Einschweißsonde (HD)
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Auslegung Ihrer deltaflow
Welche Prozessanschlüsse / Typen sind verfügbar?
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Auslegung Ihrer deltaflow - Typen
Flansch-Version
Schneidring- Version
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Auslegung Ihrer deltaflow - Typen
Messstrecke
Einschweißsonde (DF25HDD3)
Einschweißsonde (DF12)
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Auslegung Ihrer deltaflow - Typen
DF8 Messstrecke (Block) mit intergrierter Blende
DF25 Quick-lock erlaubt ein Ziehen der Sonde
unter Betriebsbedingungen (max. 100bar)
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Auslegung Ihrer deltaflow - Zusammenfassung
DF8 DF12 DF25 DF25 HDD3 DF44 Remarks
Flansch X X X Max. PN250(PN160 für Dampf)
Schneidring X X Max. PN40
Einschweiß X X
Quick-lock o.r. X Max. 100bar
Messstrecke X X X X max DN250 (andere auf Anfrage)
Bemerkung Messstrecken sind mit Flansch- und
Anschweißenden sowie z.T. mit Gewindeanschlüssen
verfügbar
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Auslegung Ihrer deltaflow benötigte Parameter
(1)
dp-Anschluß
Stutzen (z.B. Flansch- oder Schneidringstutzen)

• Profil reicht über den gesamten Durchmesser -gt
  Länge individuell abgestimmt
• Innendurchmesser (ID)
• Wanddicke (WT)
• Isolationsdicke (IT)
• werden benötigt

Isolierung
IT
WT
ID
Messprofil
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Auslegung Ihrer deltaflow benötigte Parameter
(2)
Material Beschreibung
1.4571 (SS316Ti) Edelstahl (gtgt90 aller Anwendungen), Bis 500C
1.4828 Hochtemperatur-Anwendungen (bis 1040C)
1.4539, Hastelloy C4, Haynes Alloy korrosive Medien
Hochdruck Siehe extra Kapitel

• In den meisten Fällen können der Hals sowie
  außerhalb liegende Komponenten (Flansch,
  Adapter,) aus Edelstahl 1.4571 gefertigt werden,
  selbst wenn für das Profil ein höherwertiges
  Material nötig ist.

• Material der Einschweißteile (Stutzen) sollte
  aus gleichem oder ähnlichem Material wie die
  Rohrleitung gefertig werden.

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Auslegung Ihrer deltaflow benötigte Parameter
(3)

• Rohrdaten
• Wandstärke
• Innendurchmesser
• Rohrleitungsmaterial
• Rohrleitungsverlauf (horizontal, vertikal)
• Prozessdaten
• Durchfluss (Betriebs- / Auslegungs-)
• Temperatur (Betriebs- / Auslegungs-)
• Druck (Betriebs- / Auslegungs-)

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Wie kann ich meine deltaflow mit dem
dp-Transmitter verbinden ?
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Auslegung Ihrer deltaflow dp-Anschlüsse
Direktmontage
Getrennte Montage
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dp-Anschlüsse - 3-Wegeblock
direkt
Schnelle und einfache Nullpunkteinstellung
Absperrung zum Medium (z.B. für Service des
Transmitters) Hochdruckbeständig (PN400) -
Kleine interne Durchmesser -gt nicht empfohlen für
feuchte Gase (z.B. Biogas, Faulgas,)
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dp-Anschlüsse - Kugelhähne
Direkt
Getrennt
Absperrmöglichkeit zum Medium Große interne
Durchgänge -gt empfohlen für feuchte/verschmutze
Medien Verfügbar mit Gewindeanschlüssen,
Anschweißenden, Verschraubungen (Ermeto,
Swagelok) - Geringe Temperatur-/Druckbeständigkeit
(70bar bei 35C, 2 bar bei 200C)
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dp-Anschlüsse - Absperrventile

• Absperrventile (häufig bei getrennter Montage)
• Doppelabsperrventile (siehe Bild) und einfache
  Absperrventile verfügbar
• Verfügbar mit Anschweißenden, Gewinden,
  Ermeto/Swagelok-Verschraubung, kundenspezifische
  Anschlüsse möglich

Absperrmöglichkeit zum Medium große interne
Durchgänge Hochtemperature-/Druckfest (PN400)
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dp-Anschlüsse Verschiedenes (1)
Verschraubung (z.B. Ermeto für getrennte Montage)
Anschweißenden (getrennte Montage)
Ovaladapter (direkt Montage)(nach EN61518)
Kugelhahn mit Ermeto-Verschraubung für getrennte
Montage
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dp-Anschlüsse Verschiedenes (2)
Wetterschutzkasten bietet Heizung und Schutz
für dp-Transmitter u.ä. Kann direkt auf der
Sonde oder getrennt von der Sonde installiert
werden
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dp-Anschlüsse - Zusammenfassung

• Vielzahl von Anschlußmöglichkeiten vorhanden
• Absperrmöglichkeit zum Medium wird empfohlen.
• Wenn nichts anderes angegeben wird der
  3-Wegeblock als Standard empfohlen. Bei feuchten
  / schmutzigen Medien (i.d.R. Gasen) wird der
  Kugelhahn empfohlen.
• Bei Hochdruckanwendungen werden
  Doppelabsperrventile empfohlen

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Wie wird die deltaflow montiert?
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Montage - Flüssigkeiten

• Montageposition soll Entweichen von Gasen aus
  der deltaflow ermöglichen
• Bei installation von der Seite bzw. bei
  vertikalen Rohrleitungen wird die deltaflow
  deshalb leicht nach unten geneigt montiert.

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Montage - Gas

• Montageposition soll freies Abfließen von
  Kondensat ermöglichen. (Andernfalls kann sich in
  der deltaflow Kondensat (Wassersäule) ansammeln
  und einen (falschen) Differenzdruck erzeugen.
• Bei installation von der Seite bzw. bei
  vertikalen Rohrleitungen wird die Sonde deshalb
  nach oben geneigt eingebaut.

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Montage - Dampf

• Außerhalb der Rohrleitung kondensiert der Dampf.
  Der dp wird also mittels Kondensatvorlage zum
  Transmitter übertragen.
• Montageposition soll Bildung der
  Kondensatvorlage erlauben. Überschüssiges
  Kondensat soll abfließen.
• Bei installation von der Seite bzw. bei
  vertikalen Rohrleitungen wird die Sonde deshalb
  nach oben geneigt. (0..3)

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Auslegung Ihrer deltaflow benötigter dp

• Die deltaflow benötigt einen minimalen dp um eine
  genaue und v.a. stabile Messung sicherzustellen.
• Als Faustformel sollten Sie mindestens haben
• Gase / Flüssigkeiten gt0.2mbar
• Dampf gt5mbar (Dampfanwendungen sind
  empfindlicher gegenüber Einbaufehlern)
• Differenzdrücke können mit der Auslegungssoftware
  deltacalc einfach berechnet werden.
• Download unter http//www.systec-controls.de/61-0-
  software.html

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Auslegung Ihrer deltaflow benötigter dp

• Wie kann ich Low-Flow-Applikationen lösen?
• In einigen Fällen (insb. Biogas) ist die
  Strömungsgeschwindigkeit und damit der dp zu
  gering
• Messstrecke mit Reduzierung erzeugt geeigneten
  dp.

Erweiterung (e.g. DN65/DN100
Reduzierung (e.g. DN100/DN65)
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Auslegung Ihrer deltaflow - Gegenlager
Wann wird ein Gegenlager benötigt?
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Gegenlager - Hintergrund

• deltaflow hat eine Resonanzfrequenz (RF)
• Strömungsabriß an der Sonde erzeugt Wirbel
  (Vortex) mit einer Geschwindigkeitsabhängigen
  Frequenz (VF)
• Liegt VF im Bereich der Resonanzfrequenz RF wird
  die Sonde angeregt (schwingt) und kann dadurch
  u.U. beschädigt werden (im schlimmsten Fall
  brechen)
• Um das zu verhindern wird bei einigen
  Anwendungen ein Gegenlager installiert

Vortex
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Frequenzberechnung ohne Gegenlager
Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse
v7.73m/s v7.73m/s v24.58m/s v24.58m/s v61.46m/s v61.46m/s
RF VF SF VF SF VF SF
DF25 248.9 70,2 3,55 234,1 1,06 585,3 0,43
DF32 264.5 43,8 6,04 145,9 1,81 364,7 0,73
DF44 383.3 33,5 11,44 111,7 3,43 279,4 1,37
RF Resonanzfrequenz der Sonde /
VFVortexfrequenz Sicherheitsfaktor SF RF/VF SF
gt 1.3 um Schwingung der Sonde auszuschließen
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Frequenzberechnung mit Gegenlager
Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse Anwendung Dampf, DN200, 7bar, 200C, verschiedene Durchflüsse
v7.73m/s v7.73m/s v24.58m/s v24.58m/s v61.46m/s v61.46m/s
RF VF SF VF SF VF SF
DF25 995,8 70,2 14,19 234,1 4,25 585,3 1,7
DF32 1058,0 43,8 24,16 145,9 7,25 364,7 2,9
DF44 1535,2 33,5 45,83 111,7 13,74 279,4 5,49
Gegenlager vervierfacht die Resonanzfrequenz und
damit den Sicherheitsfaktor Je größer das
Sondenprofil (DF25, DF32, DF44) umso größer die
Resonanzfrequen
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Gegenlager - Beispiele
DF25 für Gegenlager (oben) und ohne Gegenlager
(unterste Sonde)
Hochdrucksonde (DF25HDD3)mit Gegenlager
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Gegenlager Zusammenfassung / Regeln

• Ein Gegenlager wird benötigt, wenn
• Rohrleitung größer oder gleich DN1000
• dp gt 20mbar und SF kleiner 1.3
• Hochdrucksonde (DF25HDD3)
• Die Überprüfung ob Gegenlager notwendig oder
  nicht wird automatisch im deltacalc durchgeführt
  (außer Rohrleitungsgröße!)

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Kapitel 2 Splitting Range Messung
Wie können Applikationen mit großem Messbereich
gelöst werden?
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Splitting Range (1)

• deltaflow hat typ. einen Messbereich von 1 zu
  710
• 1 to 10 im Durchfluss bedeutet 1 zu 100 (!) in
  dp
• Was hat dieses Verhalten für Auswirkungen auf die
  Messung?
• Beispiel dp_min 2mbar / dp_max 240mbarspan
  dp-transmitter 250mbar Genauigkeit 0.1
  (0.25mbar)
• 0.25mbar bei 2mbar bedeutet eine relative
  Unsicherheit von 12.5
• Zur Steigerung der Genauigkeit können bei großen
  Messbereichen zwei oder mehr Transmitter
  verwendet werden, z.B. hier
• Transmitter 020mbar
• Transmitter 20240mbar

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Splitting Range (2)
Wie kann eine Splitting-Range-Messung realisiert
werden?

• Es kommen zwei oder mehr (gestapelte)
  Transmitter zum Einsatz
• Auswerteeinheit (z.B. flowcom) verwendet das
  Signal des für diesen Betriebspunkt geeigneten
  Transmitter (Entscheidung nach dp-Wert)

Verbindungselemente (Doppelovaladapter)
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Splitting Range (3) - Zusammenfassung

• Bei verwendung eines flowcoms können bis zu 4
  dp-Transmitter für die Splitting-Range Messung
  verwendet werden (typisch 2 Transmitter)
• Messbereiche von 1..30 und höher können damit
  realisiert werden

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Kapitel 3 bi-direktionale Messung
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Bi-direktionale Messung

• TDurch das symetrische deltaflow-Messprofil ist
  deltaflow fähig in beide Richtungen zu messen
  (bi-direktionale Messung)
• Jede Messrichtung benötigt einen (oder bei
  Splitting-Range auch mehrere) Transmitter
• Auswertung übernimmt flowcom oder PLS

1. Messrichtung (hier 2 Transmitter für splitting
range)
2. Messrichtung (hier auch 2 Transmitter für
splitting range)
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Kapitel 4 Luftspüleinrichtung LSP
Wann wird eine Luftspüleinrichtung benötigt?
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Luftspüleinrichtung LSP

• Staubbelastete Medien können die
  Wirkdruckaufnahmen (Bohrungen) verstopfen und das
  Messergebnis beeinflussen.
• Faustformel Bei Staubbelastungen gt50mg/m3 wird
  eine automatische Spülung empfohlen
• systec bietet für diesen Fall eine automatische,
  SPS-gesteuerte Luftspüleinrichtung (LSP)
• Die LSP bläst zyklisch (einstellbar) die Kammern
  der deltaflow mit Druckluft frei

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Luftspüleinrichtung LSP - Aufbau
Dp-Transmitter kann direkt auf der LSP montiert
werden (Montageplatte erforderlich)
Ventile Während Spülvorganges Verbindung zum
Transmitter geschlossen, Verbindung zum
Druckluftanschluss geöffnet
Schraubverbindung (Ermeto) für Anschluss der
deltaflow
Luftspülung wird SPS-gesteuert. Spülzyklus (z.B.
jede Stunde) als auch Spüldauer (z.B. 5 sek)
können leicht e
Anschluss für Druckluft (max. 6bar)
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Luftspüleinrichtung LSP - Beispiel
deltaflow DF50 (altes Modell), Flangestutzen
Kugelhähne
Verbindungsleitungen (Impulsleitungen)
LSP mit montiertem Transmitter
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Luftspüleinrichtung LSP - Zusammenfassung

• Mit der LSP können auch extrem staubbelastete
  Medien (200 g/m3) gemessen werden.
• Während des Spülvorgangs ist der dp hydraulisch
  in der LSP gefangen -gt praktisch kein Verlust
  des dp-Signals während der Spülung
• Optional ist eine Signalhaltung verfügbar.
  Dadurch wird der letzte dp-Wert (vor der Spülung)
  elektronisch gehalten.
• Direkte Montage des Transmitters auf der LSP
  möglich
• Druckluft wird benötigt (max. 6bar)
• Impulsleitungen notwendig (Verbindung LSP -
  deltaflow)

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Kapitel 5 deltaflow für Hochdruckanwendungen
Wann wird eine Hochdrucksonde benötigt ?
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Hochdrucksonde
Wann wird eine Hochdrucksonde benötigt?

• Limits für Standard-DF25 PN160 (Dampf), PN250
  (Flüssigk.)
• Grundsätzlich muss der Kunde entscheiden, ob
  Hochdrucksonde notwendig/gewünscht oder nicht. Es
  gibt aber Indikatoren, die auf die Notwendigkeit
  einer Hochdrucksonde hinweisen
• Wenn Dichtflächen (Flansche) nicht akzeptiert
  werden, die Sonde also eingeschweißt werden muss.
  
• Wenn die Rohrleitung aus hochwarmfesten Stählen
  gefertigt ist. (z.B. P91, 10CrMo 9 10))

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Hochdrucksonde
Für Hochdruckanwendungen gibt es die
Hochdruckversion der DF25, die DF25HDD3

• Profil nicht geschweißt, sondern aus einem Block
  gefertigt (keine Schweißnähte)
• Profil-Material 1.4828
• Typische Materialien der Einschweiß/Drucktragende
  n Teile 16Mo3, 10CrMo 9 10, P91
• Materialien für Absperrventile16Mo3, 10CrMo 9
  10
• Gegenlager Standard

Kondensatgefäße (nur für Dampf)
Sondenhals
Doppelabsperrventil
Profil
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Hochdrucksonde - Beispiele
- Steam, 540C, 100bar - Profile 1.4828-
Weld-in part 10 CrMo9 10- Condensate Pots10
CroMo 9 10 (1.7380)
- Steam, 535C, 190bar - Messstrecke- Profile
1.4828- Weld-in part P91- Condensate Pots P91
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Hochdrucksonde Benötigte Zertifikate /
Zulassungen
Maßgebend ist hier die PED97/23/EG
16 Mo 3 (1.5415) 13CroMo44 (1.7335) 10CrMo9 10 (1.7380/1.7383) X20CrMoV12 1 (1.4922) P91 (1.4903)
Röntgenuntersuchung (der Schweißnähte) X
TÜV Abnahmetest (Farbeindringprüfung, Härteprüfung, Material-Verwechslungsprüfung) x x x x X
Glühen x x x x
Baumusterdokumentation mit 3.2 Zeugnis x x x x x
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Kapitel 6 - Kalibrierung
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Kalibrierung
Formel für Durchflussberechnung

• Bei der Kalibrierung werden der Durchfluss, die
  Temperatur, der Druck (Referenzmessgeräte) sowie
  der dp an der zu kalibrierenden deltaflow
  gemessen.
• Daraus wird ein korrigierter Zeta
  (Blockagefaktor) ermittelt
• Dieses Zeta wird dann für die Auslegung (mittels
  deltacalc) verwendet
• -gt Nochmal verbesserte Genauigkeit (0.4)
• Kalibrierung am Werksprüfstand (systec) oder PtB
• Messstrecke wird in jedem Fall benötigt
• systec oder PtB erstellen Kalibrierzertifikat

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Werkszertifikat
PtB Zertificate
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Kapitel 7 - Einlaufbedingungen
Wo positioniere ich meine deltaflow für optimale
Messergebnisse ?
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Empfohlene Ein-/Auslaufbedingungen
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Einlaufbedingungen - ImproveIT

• ImproveIT ist eine Datenbank mit
  Kalibrierfaktoren (ca. 3000) für verschiedene
  (verkürzte) Einlaufbedingungen
• Diese Kalibrierfaktoren werden von systec auf
  Anfrage gerne für Ihre Applikation bereitgestellt
• In der Auslegungssoftware deltacalc kann dann
  die Auslegung unter Berücksichtigung dieses
  Faktors (und damit der individuellen
  Einlaufbedingung) erstellt werden

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Kapitel 8 integrierte Druck-/Temperaturmessung
(pT)
Warum kann integrierte pT-Messung die
Genauigkeit erhöhen? Wie kann integrierte
pT-Messung realisiert werden?
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Integrierte Druck-/Temperaturmessung - Hintergrund
Dichte, abhängig von Druck (p) und Temperatur (T)
Ihres Mediums

• Dichte folgt Änderungen in p (bei kompressiblen
  Medien) und T
• Dichte beeinflusst Durchfluss (z.B. T 10 -gt
  Dichte 10 -gt q Wurzel(10)3.16
• Um den Einfluss von p/T auf das Messergebnis zu
  kompensieren sollte bei Applikationen mit
  schwankenden p/T diese Parameter gemessen und in
  der Auswertung berücksichtigt werden (flowcom,
  Multivariable Transmitter, PLS)
• Wird nur benötigt, wenn p/T schwanken. p-Messung
  i.d.R. nicht bei Flüssigkeiten (da
  inkompressibel)

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Integrierte Druck-/Temperaturmessung
Kabelbox
Integriertes PT100
Druckmessung (hier bei Dampf)
- Wechselbar unter Betrieb (mit Absperrventil)
- Wechselbar unter Betrieb- 0400 (600C) (bis
1000C mit Thermoelement)- Direkt PT100 oder
420mA (mit transmitter)
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Integrierte Druck-/Temperaturmessung - Beispiele
DF44 with Anschlussstutzen (G1/2 für
Drucktransmitter (kann z.B. auch vom Kunden
beigestellt werden) (hier Flüssigkeitsanwendung)
DF12 mit Messstrecke und integrierter
Temperaturmessung (in Messstrecke integriert,
nicht in Sonde (hier Gasapplikation)
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Integrierte Druck-/Temperaturmessung - Beispiele
DF10 mit integrierter Temperaturmessung und
Multivariablem dp-Transmitter (Gasapplikation)
DF8 mit Anschlussstutzen für Druckmessung
(Gasappliaktion)
DF8 mit Anschlussstutzen für Druckmessung
(Dampfapplikation)
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Integrierte Druck-/Temperaturmessung -
Zusammenfassung
Typ IntegrierteDruckmessung Integrierte Temperaturmessung
DF8 X X Integriert in Messstrecke
DF10 X X Integriert in Messstrecke
DF12 (x) (x) Nur mit Messstrecke
DF25 X X
DF25HDD3
DF44 X X

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Verweise

• deltaflow Datenblätter
• deltacalc Auslegungssoftware
• deltaflow Berechnungsgrundlagen
• deltaflow Handbuch
• flowcom Handbuch
• LSP Handbuch