Magnetisch-induktive Durchflussmesser: Inbetriebnahme und Diagnose

Magnetische Durchflussmessgeräte sind attraktiv, weil sich im Strömungsweg des Messrohrs kein rotierendes Element befindet. Das macht sie jedoch nicht installationssicher. Die meisten Probleme bei der Inbetriebnahme entstehen durch die Eignung für die Anwendung, die Rohrbedingungen, das elektrische Bezugspotenzial oder die Signalverarbeitung - nicht durch die Rechenfunktionen des Messumformers.

Diese Checkliste trennt die Prüfungen, die vor dem Kauf, während der Installation und bei der Abnahme des Messkreises erfolgen sollten. Sie gilt für Vollrohr- und Einsteckausführungen, wobei die modellspezifischen Grenzwerte des Herstellers stets Vorrang haben.

1. Bestätigen, dass die Flüssigkeit gemessen werden kann

Ein magnetisches Durchflussmessgerät erzeugt ein Magnetfeld über dem Rohrquerschnitt und erfasst eine Spannung, die entsteht, wenn sich eine leitfähige Flüssigkeit durch dieses Feld bewegt. Das Verfahren erfordert daher eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit. Es ist nicht der richtige Ausgangspunkt für Gase, Dampf, Kohlenwasserstoffe mit sehr geringer Leitfähigkeit oder eine Leitung, die regelmäßig leer läuft.

Übernehmen Sie keinen Leitfähigkeitsschwellenwert von einem anderen Modell. Bürkert gibt beispielsweise für sein Einsteckmessgerät Typ 8045 eine Leitfähigkeit von mehr als 20 µS/cm an; ein anderes Messgerät kann einen anderen Grenzwert haben. Prüfen Sie das aktuelle Datenblatt des ausgewählten Messgeräts und die niedrigste zu erwartende Prozessleitfähigkeit, einschließlich der Bedingungen beim Anfahren, Reinigen und beim Chargenwechsel.

2. Werkstoffe und Prozessgrenzen überprüfen

Bestätigen Sie, dass Auskleidung, Elektroden, Dichtungen, Erdungskomponenten, Druckstufe, Temperaturbereich und Gehäuse mit dem tatsächlichen Medium und dem Reinigungsverfahren kompatibel sind. Eine chemisch kompatible Elektrode macht die Auskleidung oder Dichtung nicht automatisch geeignet. Abrasive Suspensionen, Beschichtungsflüssigkeiten, Vakuumbedingungen und aggressive Reinigungschemikalien sollten ausdrücklich geprüft werden.

Erfassen Sie die Nennweite des Rohrs sowie den erwarteten minimalen, normalen und maximalen Durchfluss. Das Messgerät sollte innerhalb der vom Hersteller angegebenen Geschwindigkeits- und Messbereichsgrenzen arbeiten, ohne ein unzulässiges Druck- oder Wartungsproblem zu verursachen.

3. Einen Standort wählen, der voll bleibt

Die Elektroden müssen benetzt bleiben. Vermeiden Sie den oberen Bereich eines horizontalen Rohrs, wenn sich dort Gas sammeln kann, und vermeiden Sie einen Standort, an dem eine abwärts führende Strecke leer laufen kann. Eine vertikale Strömung nach oben ist oft hilfreich, wenn mit mitgerissenem Gas oder einer Teilfüllung zu rechnen ist. Befindet sich das Messgerät in der Nähe einer Pumpe, eines Ventils, eines Krümmers, einer Reduzierung oder einer anderen Störstelle, wenden Sie die Einlauf- und Auslaufstreckenvorgaben für genau dieses Messgerät an und keine allgemeine Regel.

Sorgen Sie außerdem für Zugang zu den Erdungsanschlüssen, zur Anzeige des Messumformers, zur Kabeleinführung und für einen späteren Ausbau. Mechanische Spannungen durch falsch ausgerichtete Flansche können Auskleidungen und Dichtungen beschädigen. Stützen Sie das Rohr daher unabhängig ab und halten Sie die angegebene Reihenfolge beim Anziehen der Schrauben sowie das vorgeschriebene Drehmoment ein.

4. Ein zuverlässiges elektrisches Bezugspotenzial herstellen

Die von den Elektroden erfasste Spannung ist klein. Potenzialausgleich und Erdung helfen dem Messumformer, das Durchflusssignal von elektrischen Störungen zu unterscheiden. Befolgen Sie die Schaltbilder des Herstellers für leitfähige Rohre, ausgekleidete Rohre, Kunststoffrohre und kathodisch geschützte Systeme. Bei manchen Installationen können Erdungsringe oder Erdungselektroden erforderlich sein.

Halten Sie die Elektroden- und Spulenkabel innerhalb der zulässigen Längen und Verlegewege. Führen Sie Leitungen für Messsignale mit niedrigem Pegel getrennt von Motorleitungen, Schützverdrahtung und Ausgangskabeln von Frequenzumrichtern. Schließen Sie die Schirme genau nach Anleitung an; ein unbedachtes Verbinden an beiden Enden kann einen unerwünschten Strompfad erzeugen.

5. Den Messumformer gezielt konfigurieren

Geben Sie die korrekte Sensorgröße, Kalibrierdaten, technischen Einheiten, Durchflussrichtung, Dämpfung, Kleinstmengensperre, das Verhalten bei leerem Rohr und den Ausgangsbereich ein. Bei einem 4-20-mA-Signal müssen Sie die Beziehung zwischen Strom und Durchfluss dokumentieren und festlegen, wie Unterbereich, Überbereich und Fehler dargestellt werden. Bei Impuls- oder Frequenzausgängen müssen Impulswertigkeit, maximale Ausgangsfrequenz und das Verhalten beim Überlauf des Zählers dokumentiert werden.

Wenn das Messgerät über ein industrielles Netzwerk kommuniziert, berücksichtigen Sie dessen Qualitäts- und Diagnosebits als Teil des Steuerungskonzepts. Die SPS darf einen numerischen Durchflusswert nicht als gültig verwenden, wenn das Gerät ein leeres Rohr, einen Sensorfehler oder eine ungültige Messung meldet.

6. Eine kontrollierte Nullpunktprüfung durchführen

Für eine Nullpunktprüfung ist eine vollständig gefüllte, ruhende Flüssigkeitssäule erforderlich. Das Schließen eines Ventils beweist keinen Durchfluss von null, wenn Leckage, thermische Zirkulation, eingeschlossenes Gas oder Rohrvibrationen weiterhin vorhanden sind. Stabilisieren Sie den Prozess, bestätigen Sie, dass das Rohr voll ist, und verwenden Sie das Nullpunktverfahren des Herstellers. Verwenden Sie keine Nullpunktkorrektur, um Installationsstörungen oder ein teilweise gefülltes Messrohr zu verbergen.

7. Den gesamten Signalweg prüfen

Nehmen Sie die Anlage vom Sensor bis zur SPS und zur Bedieneranzeige in Betrieb:

• Prüfen Sie die angezeigte Durchflussrichtung anhand einer bekannten Prozessbewegung.
• Vergleichen Sie die lokale Anzeige bei null und an einem oder mehreren kontrollierten Betriebspunkten mit dem SPS-Wert.
• Simulieren oder beobachten Sie Bedingungen wie leeres Rohr und Gerätefehler.
• Bestätigen Sie die Analogskalierung, Byte-Reihenfolge, Impulssummierung, Einheiten des Summenzählers und Alarmverzögerungen.
• Prüfen Sie, ob ein Strom- oder Kommunikationsausfall die beabsichtigte Reaktion der Steuerung auslöst.

Speichern Sie die endgültigen Parameter, die Firmwareversion, die Kalibrierkennungen, die Verdrahtungspläne und die Basisdiagnosedaten zusammen mit der Dokumentation des Messkreises. Diese Referenzen beschleunigen eine spätere Fehlersuche deutlich stärker, als Dämpfung oder Skalierung durch Versuch und Irrtum zu verändern.

Schnelle Diagnoseabfolge

Wenn der Messwert instabil ist, beginnen Sie mit den tatsächlichen Prozessbedingungen: volles Rohr, mitgerissenes Gas, Leitfähigkeit, Belag und Strömungsprofil. Prüfen Sie anschließend Erdung, Kabelführung, Schirmanschluss und die Qualität der Versorgung. Wenn der lokale Wert stabil, der SPS-Wert jedoch falsch ist, konzentrieren Sie sich auf Ausgangskonfiguration und Skalierung. Wenn beide Werte abweichen, überprüfen Sie zunächst Nullpunktbedingungen, Installationsgeometrie und Kalibrierdaten, bevor Sie das Messgerät austauschen.

Für ergänzende Informationen zur Hardware siehe die Kommunikations- und Netzwerkkomponenten von PLC ProTech sowie die umfassendere Wissensbibliothek zur Automatisierung. Eine beispielhafte gerätespezifische Leitfähigkeitsanforderung finden Sie auf der offiziellen Typ-8045-Seite von Bürkert.