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0422f Durchflussmessung im Freispiegelgerinne

Vorbemerkungen

Messtechnik dient zum Erfassen von sich mit der Zeit ändernden physikalischen Größen wie Druck (Wasserstand), Durchfluss, Abstand, Fließgeschwindigkeit, Winkel, Strom, Spannung, Leistung, usw. Einige dieser physikalischen Größen können nur indirekt und damit nur sehr umständlich gemessen werden, so z.B. der Durchfluss.

Vor der Wahl eines Messgerätes muss generell geklärt werden, welches Messverfahren angewendet werden soll. Dann braucht man mindestens die sogenannten „5-W-Antworten: wo soll was, wann, wie genau und wie oft“ gemessen werden?

Es folgt eine Übersicht über die von uns am häufigsten eingesetzten Messverfahren und -einrichtungen in der Regenwasserbehandlung. Die Funktionsweise wird erklärt und es werden Montagehinweise gegeben.

Wir verwenden nur Produkte namhafter Hersteller, mit deren Geräten wir positive Erfahrungen gemacht haben. Neue Geräte werden vor der Aufnahme in unser Vertriebsprogramm gründlich getestet. Hausinterne Prüfberichte liegen vor. Eine Funktionsbeschreibung der einzelnen Geräte fügen wir jeder Betriebsanleitung bei.

Durchflussmesseinrichtungen

Durchflussmesseinrichtungen dienen zur Information über den

• Durchfluss in einer geschlossenen Rohrleitung mit Teil- oder Vollfüllung,
• Imomentanen Durchfluss in einem offenen Gerinne (Parabelmessblende, Venturi, Freispiegelabfluss),
• den Abfluss über eine feste oder bewegliche Schwelle (Beckenüberlauf BÜ oder Klärüberlauf KÜ) und als Signalgeber für Abflussregelungen aller Art.

Durchflussmesseinrichtung mit einer Parabelmessblende

Funktionsbeschreibung

Der Wasserstand wird entweder an der Messblende mit Hilfe des Lufteinperlverfahrens, oder im Oberwasser (2-3 DN von der Messblende entfernt) mit einer Ultraschallmessung ermittelt, siehe Bild 3. Im Linearisator, der nach den Bemessungsdaten für die Messblende programmiert wurde, wird das Wasserstandssignal in das dazugehörige Abflusssignal umgewandelt. Dieses steht als Stromausgang (0/4..20 mA) zur Verfügung und wird an einem Analoganzeiger angezeigt. Im Integrator wird die Durchflussmenge aufsummiert und steht als potentialfreier Impulsausgang zur Verfügung.

Serienmäßige Ausführung

Typ UFT-FluidVDM

Freispiegelmessung, bestehend aus

• Parabelmessblende mit Führungsrahmen bzw. Khafagiventuri
• Lufteinperlung mit hydrostatischer Druckmessung oder Ultraschallmessung (siehe Produktinformation „Wasserstandsmessung“ 0423)

Montagehinweise

Beim Lufteinperlverfahren sind die Luftleitungen im stetigen Gefälle vom Messschrank zur Blende zu verlegen. Weiter ist darauf zu achten, dass die Luftblasen ruhig ausperlen. Bei der Ultraschallmessung sind die Nullpunkte der Blende und des Ultraschallsensors genau einzumessen und zu fixieren.

Durchflussmesseinrichtung mit Ultraschallmessungen für Fließgeschwindigkeit und Füllhöhe

Funktionsbeschreibung

Die Erfassung der Fließgeschwindigkeit erfolgt durch das Messen der Frequenzverschiebung zwischen einem in das Wasser eingestrahlten hochfrequenten Ultraschallsignal und dem an einem Partikel reflektierenden Signal (Dopplereffekt). Der Wasserstand wird mit einer berührungslosen Ultraschallmessung, siehe DIN 19 559 /1/, erfasst. Daraus kann der Fließquerschnitt bestimmt und aus der Multiplikation mit der mittleren Fließgeschwindigkeit der Durchfluss berechnet werden.

Der Einsatz dieses Messverfahrens ist noch immer sehr umstritten, da eine Verlegung des Fließgeschwindigkeitssensors im Abwasser, z.B. durch Klopapier, zum Teilausfall des Gerätes führen kann. Bei Rückstau kann jedoch auf eine Fließgeschwindigkeitsmessung nicht verzichtet werden.

Mögliche Ausführung

Ultraschall-Doppler-Messung, bestehend aus

• Ultraschallsensor für Fließgeschwindigkeit
• Ultraschallsensor für Füllhöhe
• Messumformer für Fließgeschwindigkeits- und Füllhöhensensor

Montagehinweise

Bei der Ultraschall-Durchflussmessung sind die hydraulischen Randbedingungen genauestens einzuhalten. Ablagerungen am Fließgeschwindigkeitssensor führen zu Fehlmessungen. Ist der Fließgeschwindigkeitssensor im Kanal angebracht, so muss das Kabel zum Sensor so verlegt sein, dass es kein Fließhindernis darstellt.

Durchflussmessung an festen und beweglichen Schwellen (BÜ, KÜ, RÜ)

Funktionsbeschreibung

Der Wasserstand vor der Schwelle (Abstand ca. 3 x max. Überfallhöhe hü) wird mit einer Ultraschall- oder einer hydrostatischen Drucksonde gemessen.

Die Neigung einer beweglichen Klappe wird mit Hilfe eines Potentiometers erfasst und über einen Messverstärker in ein dem Winkel proportionales Strom- bzw. Spannungssignal umgewandelt.

Messung ohne Linearisierung und Integration vor Ort

Wird eine Linearisierung von Wasserstand zu Durchfluss und eine Integration von Durchfluss zu Volumen direkt vor Ort vorgenommen, sind der Nullpunkt der Messeinrichtung und die Spanne genau zu ermitteln und einzustellen. Eine spätere Korrektur der errechneten Daten ist nicht mehr möglich!

Wir empfehlen deshalb die Speicherung der Ur-Daten mit unserem Regenbeckendatenerfassungssystem REDAS, und die spätere Auswertung im Büro, wo ggf. eine Korrektur eines falschen Nullpunktes und der Kennlinie der Schwelle durchgeführt werden kann.

Messung mit Linearisierung und Integration vor Ort

Im Linearisator, der nach den Bemessungsdaten für die Schwelle programmiert wurde, wird das Wasserstandssignal in das dazugehörige Abflusssignal umgewandelt. Dieses steht als Stromausgang (0/4..20 mA) zur Verfügung und wird an einem Analoganzeiger angezeigt. Im Integrator wird die Durchflussmenge aufsummiert und steht als potentialfreier Impulsausgang zur Verfügung.

Serienmäßige Ausführung

Typ WA SÜ

Abflussmessung an festen Schwellen, bestehend aus

• Ultraschallmesseinrichtung
• hydrostatischer Druckmessung (siehe auch Produktinformation Wasserstandsmessung 423)
• Linearisator und Integrator
• Regenbeckendatenerfassungssystem REDAS

Typ NEIG BK

Abflussmessung an beweglichen Schwellen, bestehend aus

• überflutungssicherer Neigungssensor für Ex-Zone 1 mit 10 m Kabel
• Überspannungsschutz
• Trennbarrieren
• Messverstärker
• evtl. Linearisator und Integrator
• Regenbeckendatenerfassungssystem REDAS

Montagehinweise

Bei der Montage ist darauf zu achten, dass das Kabel im Schutzrohr so flexibel und geschützt verlegt wird, dass sowohl die Bewegung der Klappe als auch die Wasserkräfte das Kabel nicht beschädigen können.