Clamp-on-Messung an Kühlwasserleitung DN 400 mit FLUXUS F601, eingriffsfrei, temperaturkompensiert.
Clamp-on Durchflussmessung an Kühlwasserleitung – Industriepark Hessen
Ausgangssituation
In einem Chemie- und Industriepark in Hessen stand der Austausch eines Schiebers an einer Kühlwasserleitung an – bei laufendem Betrieb. Die Leitung hat einen Außendurchmesser von rund 412 mm bei 6,5 mm Wanddicke, das entspricht etwa DN 400; sie besteht aus Stahl und führt Wasser mit rund 33 °C. Um für den Schieberwechsel nicht die komplette Leitung entleeren zu müssen, war eine Absperrung im laufenden System vorgesehen. Solche strömungsabhängigen Absperrtechniken funktionieren allerdings nur bis zu einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit. Genau hier lag die Unbekannte: Wie schnell strömt das Kühlwasser in der Rücklaufleitung tatsächlich? Ohne diese Zahl ließ sich die passende Absperrmethode nicht sicher festlegen.
Anforderung
Gefordert war eine verlässliche Messung der Strömungsgeschwindigkeit in der laufenden Leitung – ohne die druckbehaftete Kühlwasserleitung zu öffnen und ohne den Betrieb zu unterbrechen. Da die erwartete Strömung sehr gering war, musste das Verfahren auch kleinste Geschwindigkeiten im Bereich weniger Zentimeter pro Sekunde noch zuverlässig erfassen. Auf dieser Grundlage sollte der Betreiber entscheiden, welche Absperrtechnik für den Schieberwechsel nötig ist.
Unsere Lösung
Wir haben die Strömung eingriffsfrei per Clamp-on-Ultraschall gemessen. Zum Einsatz kam ein FLUXUS F601 mit zwei Sensorpaaren, die von außen auf die Rohrleitung aufgeschnallt werden – die Leitung bleibt geschlossen und in Betrieb. Das Messprinzip ist die Laufzeitdifferenz (Transit-Time): Ein Ultraschallsignal läuft mit und gegen die Strömung durch das Wasser; aus dem Laufzeitunterschied ergibt sich die Fließgeschwindigkeit. Damit die Auswertung möglichst akkurat ist, haben wir vorab den Rohrumfang und die Wandstärke direkt am Rohr gemessen. Aus dem Umfang berechnet das Gerät den genauen Durchmesser, die Wandstärke bestimmt den durchströmten Querschnitt – so rechnen wir mit den tatsächlichen Maßen statt mit Tabellenwerten. Für ein genaueres Ergebnis haben wir zusätzlich einen Temperaturfühler (Pt100) an der Leitung montiert. Er erfasst die Wassertemperatur von rund 33 °C, sodass die Messung temperaturkompensiert läuft – die Temperatur beeinflusst die Schallgeschwindigkeit im Wasser und damit die Auswertung. Weil sehr kleine Geschwindigkeiten zu erwarten waren, haben wir außerdem die geräteseitige Schleichmengenunterdrückung auf null gesetzt. So erfasst das Gerät auch kleinste Signale, die es im Normalbetrieb als Schleichmenge auf null projiziert. Über rund 19 Minuten zeichneten wir einige Messpunkte auf und mittelten sie.
Warum Clamp-On Ultraschall?
Clamp-on-Ultraschall arbeitet vollständig von außen. Bei einer druckbehafteten Kühlwasserleitung zählt genau das: Es muss nichts geöffnet, kein Sensor eingebaut und der Betrieb nicht unterbrochen werden. Für die Fragestellung kam es zudem auf sehr kleine Geschwindigkeiten an – das Verfahren löst diese fein auf und lässt sich, wie hier, gezielt auf schwache Signale einstellen. Ein invasiver Einbau in die laufende Leitung wäre für eine reine Vorab-Klärung unverhältnismäßig gewesen.
Ergebnis
Die Messung zeigte eine Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Stillstands – so gering, dass sie unterhalb der für die aufwändigere Absperrtechnik relevanten Grenze lag. Damit war klar: Für den Schieberwechsel reichte die einfachere Absperrung, eine strömungsabhängige Zusatztechnik war nicht erforderlich. Der Betreiber bekam so schon vor dem Eingriff eine belastbare Entscheidungsgrundlage – aus einer Messung von rund 19 Minuten, ohne Öffnen der Leitung und ohne Betriebsunterbrechung. Genau das ist der Wert einer sauberen Vorab-Messung: Sie nimmt Unsicherheit aus der Planung.
Häufige Fragen
Wie prüft man vor einem Schieberwechsel, ob eine Leitung einfach abgesperrt werden kann?
Man misst die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit in der laufenden Leitung – eingriffsfrei per Clamp-on-Ultraschall. Liegt die Strömung nahe Stillstand, genügt eine einfache Absperrung; erst bei höheren Geschwindigkeiten sind strömungsabhängige Absperrtechniken nötig.
Warum werden Rohrumfang und Wandstärke vor der Messung erfasst?
Das Gerät braucht die genauen Rohrmaße. Aus dem gemessenen Umfang berechnet es automatisch den Durchmesser, die Wandstärke bestimmt den durchströmten Querschnitt. So basiert das Ergebnis auf den realen Maßen der Leitung statt auf Tabellenwerten – das senkt die Messunsicherheit.
Wie zuverlässig ist die Messung bei nahezu stehendem Wasser?
Sehr geringe Geschwindigkeiten nahe der Auflösungsgrenze sind messtechnisch anspruchsvoll. Über Temperaturkompensation und exakte Rohrmaße erhöhen wir die Sicherheit. Das Ergebnis geben wir dann als belastbare Größenordnung an, nicht als scheingenauen Einzelwert.