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Thermische Strömungssensoren
Thermische Strömungssensoren ermöglichen eine zuverlässige Geschwindigkeitsmessung (m/s) von flüssigen und gasförmigen Medien in Rohrleitungen auf Basis des kalorimetrischen Messprinzips. Unter Angabe des Rohrinnendurchmessers ist auch eine ungefähre Berechnung des Durchflusses (l/min) möglich.
ifm bietet die Sensoren mit robusten Gehäusen an, die aus Materialien wie Edelstahl, Titan, Keramik und Hastelloy bestehen. Diese bieten eine hohe Sicherheit auch bei rauen Umgebungsbedingungen. Dank einer großen Vielzahl an Prozessadaptern können die Sensoren in fast allen industriellen Anwendungen eingesetzt werden.
Applikationsmöglichkeiten
Generell eignen sich die thermischen Strömungssensoren für eine Vielzahl von Medien und Applikationen. Grundvoraussetzung des Funktionsprinzips ist ein Wärmeabtrag des Mediums. Ein thermischer Sensor kann dann mithilfe der Teach-Funktion auf ein spezifisches Medium eingelernt werden.
Wasserbasierte Medien
Thermische Strömungssensoren eignen sich durch die gute thermische Anbindung hervorragend zur Überwachung der Kühl- und Wasserversorgung, etwa in industriellen Pumpen und Maschinen oder in der Gebäudetechnik.
- Serverkühlung
- Pumpenüberwachung / Trockenlaufschutz
- Kühlung von Werkzeugmaschinen
- Verbrauchsmessung / Trendüberwachung
Glykole und Öle
Durch die Integration von kalkulierten Medienkurven wird der Einsatz in viskosen Ölen ermöglicht. So können unsere in Wasser abgeglichenen Sensoren auch eine einfache Trenderkennung des Anlagenzustandes realisieren.
- Trockenlaufschutz
- Filterüberwachung
- Kühlkreislaufüberwachung
- Industrie-Klimaanlagen HVAC
Gasförmige Medien
Für die Frischluftzufuhr sowie das Absaugen von Aerosolen, Abluft oder Dämpfen wurden speziell abgeglichene thermische Strömungssensoren entwickelt. Einzusetzen sind die Sensoren in konstanten Strömungen mit gleichbleibenden Temperaturen.
- Luft-Zufuhrüberwachung
- Absauganlagen
Produkte
Medienbesonderheiten
Grundsätzlich sind thermische Strömungssensoren kompatibel mit einer Vielzahl von Medien, was auch anhand der vielfältigen Applikationsmöglichkeiten deutlich wird. So lassen sich gasförmige Medien wie Luft, wasserbasierte Medien, Glykol und Öle mit thermischen Sensoren überwachen. Die Besonderheiten der einzelnen Medien werden im Slider genauer beschrieben.
Use Cases
Montagehinweise
Turbulenzen
Laminares vs. turbulentes Strömungsprofil
Thermischen Strömungssensoren sind darauf ausgelegt, in einem stabilen und laminaren Strömungsprofil zu arbeiten. Ein laminares Strömungsprofil (1) zeichnet sich durch eine gleichmäßige, geordnete Bewegung des Mediums aus, wobei die Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte des Rohres am höchsten ist. Ein turbulentes Strömungsprofil (2) hingegen äußert sich durch ungleichmäßige Bewegungen des Mediums, die zu Wirbeln oder ungeordneten Strömungen führen können, die das Strömungsprofil verzerren (2).
Montage vor und nach Rohrbögen
Strukturen im Rohr, Bögen, Ventile oder Reduzierstücke erzeugen unterschiedliche Turbulenzen im System, die zu Verzerrung des Strömungsprofils führen und bei der Interpretation der Messergebnisse berücksichtigt werden müssen.
Aus diesem Grund muss die Einbausituation so gewählt werden, dass sich das Medium über eine Einlaufstrecke beruhigen kann und ein laminares Strömungsprofil an der Messstelle vorliegt.
Montage hinter einer Störquelle
Hierfür müssen die empfohlenen Abstände zwischen Sensor und Störquelle als Beruhigungsstrecke sowie eine Eintauchtiefe von mindestens 15 mm, bestmöglich mittig im Rohr eingehalten werden.
Temperatur
Temperaturschichtung
Gerade bei Ölen kann es innerhalb der Rohrleitung zu gravierenden Temperaturschichtungen kommen. In diesem Spezialfall ist folgendes zu beachten:
Eine zentraler, mittiger Rohreinbau wird empfohlen, da dieser den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Sensorspitze minimiert. Hierfür bieten wir Sensoren mit unterschiedlich langen Messspitzen an.
Temperaturunterschiede
Durch den Wärmeübergang zwischen dem Sensorgehäuse und der Sensorspitze sollte die Medien- und Umgebungstemperatur, vor allem bei Luft- und Gas-Applikationen, nur einen geringen Temperaturunterschied aufweisen. Aufgrund des thermischen Wirkprinzips muss die im Medium platzierte Sensorspitze die Temperatur des Mediums annehmen, um die angegebene Genauigkeit zu erzielen.
Temperatursprünge
Bei schnellen und ungleichmäßigen Temperatursprüngen kann es temporär zu Fehlinterpretationen kommen. Der Temperaturgradient gibt an, wie stark die Temperatur sich in einem definierten Zeitintervall verändert. Je höher der Temperaturgradient desto schneller steigt oder fällt die Temperatur im Medium. Ein Temperaturgradient > 0,5 k/min kann die Messgenauigkeit von thermischen Sensoren erheblich beeinflussen, da Sensor- und Referenzelement durch Temperaturschichtungen unterschiedliche thermische Verbindungen zum Medium aufweisen.
Fazit Montagehinweise
Aufgrund der Vielzahl von Applikationen, Medien und Einbausituationen stellen die Hinweise in der Betriebsanleitung die Mindestanforderungen für Ein- und Auslaufstrecke (D = Durchmesser) dar, um reproduzierbare Messergebnisse zu erzielen. Für die bestmögliche Performance gilt: je größer die Distanz von Störquelle (S) zu Sensor, desto laminarer das Strömungsprofil.
Wichtig zu verstehen ist, dass jeder thermische Strömungssensor, ungeachtet der Bauform, ausschließlich die Strömungsgeschwindigkeit in einem Punkt der Rohrleitung misst.