Endress+Hauser FLOWSIC100 Betriebsanleitung Seite 16

Produktbeschreibung
Funktionsprinzip
2.2.3
Die Gasgeschwindigkeits-Messgeräte FLOWSIC100 arbeiten nach dem Prinzip der
Ultraschall-Laufzeitdifferenzmessung. Auf beiden Seiten eines Kanals oder einer
Rohrleitung werden Sende-/Empfangseinheiten in einem bestimmten Neigungswinkel
zum Gasstrom montiert.
Die Sende-/Empfangseinheiten enthalten piezoelektrische Ultraschallwandler, die
abwechselnd als Sender und Empfänger arbeiten. Die Schallimpulse werden im Winkel α
zur Strömungsrichtung des Gases abgestrahlt. In Abhängigkeit vom Winkel α und der
Gasgeschwindigkeit
unterschiedliche Laufzeiten für die jeweilige Schallrichtung (Formeln 2.1 und 2.2). Die
Laufzeiten der Schall-impulse unterscheiden sich dabei umso mehr, je höher die
Gasgeschwindigkeit und je kleiner der Winkel zur Strömungsrichtung ist.
Die Gasgeschwindigkeit v wird aus der Differenz beider Laufzeiten unabhängig vom Wert
der Schallgeschwindigkeit ermittelt. Änderungen der Schallgeschwindigkeit durch Druck-
oder Temperaturschwankungen haben damit bei diesem Messverfahren keinen Einfluss
auf die ermittelte Gasgeschwindigkeit.
Bild 3 Funktionsprinzip FLOWSIC100
Sende-/Empfangs-
einheit
FLSE100-Master (A)
Ermittlung Gasgeschwindigkeit
Der Messpfad L entspricht der aktiven Messstrecke, d.h. der frei durchströmten Strecke.
Mit dem Messpfad L, der Schallgeschwindigkeit c und dem Neigungswinkel α zwischen
Schall- und Strömungsrichtung gilt für die Laufzeit des Schalls bei Schallaussendung in
Richtung des Gasstromes (Vorwärtsrichtung):
t
v
Gegen den Gasstrom (Rückwärtsrichtung) gilt:
t =
r
Die Auflösung nach v ergibt:
v =
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B E T R I E B S A N L E I T U N G
8030363/AE00/V1-0/2023-05
v ergeben
v
t
L
=
c + v · cos α
L
c - v · cos α
( )
L 1 1
·
2 · cos α
t t
v r
sich durch
Sende-/Empfangseinheit FLSE100 - Slave (B)
a
Übergeordnetes
r Leitsystem
t
v
L
(2.1)
(2.2)
(2.3)
FLOWSIC100 Transmitter
„Mitnahme- bzw. Bremseffekte"
v = Gasgeschwindigkeit in m/s
L = Messstrecke in m
α
= Neigungswinkel in °
t = Laufzeit des Schalls
v
in Strömungsrichtung
t = Laufzeit des Schalls
r
entgegen der Strömung
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