Standardanlage für Wasserdurchflussmessung (LJS-Typ): Statische gravimetrische Methode + statische volumetrische Methode + Master-Meter-Methode
1. Beschreibung
Die LJS-Durchflussnormalanlage (im Folgenden „Anlage“ genannt) ist ein Spezialmessgerät, das gemäß den nationalen metrologischen Prüfvorschriften vorgeschrieben ist. Sie verwendet hochpräzise elektronische Waagen (Primärnormal), Standardmessmaße (Primärnormal) und Standard-Durchflussmesser (Sekundärnormal) als Referenzinstrumente. Unter Verwendung von Reinwasser als Kalibriermedium und basierend auf den einschlägigen nationalen Prüfvorschriften und den Kalibrieranforderungen des Prüflings (MUT) überprüft, kalibriert und testet sie kontinuierlich MUT-Durchflussmesser in gleichen Zeitintervallen. Sie wird von nationalen metrologischen Aufsichtsbehörden für die gesetzlich vorgeschriebene Erst- und periodische Überprüfung von Instrumenten sowie für gerichtliche und zivilrechtliche Schiedsverfahren eingesetzt. Darüber hinaus dient sie als interner Ausführungsstandard in Branchen wie der Erdöl- und Chemieindustrie und wird für intelligente Durchflussmessungen in der wissenschaftlichen Forschung, der metrologischen Aufsicht und der Durchflussmesserherstellung verwendet. Sie bietet eine breite Standardisierung und Anwendbarkeit. Um die Genauigkeit der Werteübertragung während der Kalibrierarbeiten zu gewährleisten und die metrologischen Fachkenntnisse des Personals zu erweitern, wurde dieser Schulungsleitfaden speziell entwickelt. Von den Mitarbeitern, die mit den Kalibrierungsarbeiten der Anlage betraut sind, wird erwartet, dass sie diese ernst nehmen, sich aktiv damit auseinandersetzen und den Kurs kompetent beherrschen.
Die Anlage kombiniert mehrere Kalibrierverfahren: das statische gravimetrische Verfahren, das statische volumetrische Verfahren und das Master-Meter-Verfahren. Dieser komplementäre Ansatz mit mehreren Methoden verbessert die Kalibriereffizienz und den Intelligenzgrad der Anlage und ermöglicht die Online-Kalibrierung oder -Verifizierung von Standard-Durchflussmessern sowie die Kalibrierung oder Verifizierung verschiedener Wasserdurchflussmesser.
Die statische gravimetrische Methode verwendet eine hochpräzise elektronische Waage als Referenz. Sie bestimmt den Massenstrom, indem die Gesamtmasse der in den Wägebehälter fließenden Flüssigkeit innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls gewogen und mit dem aus dem Prüfling berechneten Massenstrom verglichen wird. Dadurch werden die Genauigkeit und Wiederholbarkeit des Prüflings ermittelt. Elektronische Waagen bieten eine hohe Präzision; diese Methode erreicht eine Genauigkeit von ±0,05 % und zeichnet sich durch Vorteile wie eine konstante Druckquelle, einen stabilen Durchfluss und eine hohe Messgenauigkeit aus.
Die statische volumetrische Methode verwendet ein Standard-Metallmaß als Referenz. Im Vergleich zur statischen gravimetrischen Methode zeichnet sie sich durch eine konstante Druckquelle, einen stabilen Durchfluss und eine hohe Messgenauigkeit aus. Für die Messung großer Durchflüsse benötigt die statische volumetrische Methode jedoch mehrere Standard-Metallmaße in Kombination. Die Herstellung solcher Standard-Metallmaße ist relativ aufwendig, die Kalibrierzeit länger und die maximal erreichbare Genauigkeit beträgt ±0,1 %.
Die Master-Meter-Methode verwendet einen hochpräzisen Durchflussmesser als Referenzinstrument zur Prüfung des Prüflings. Gängige hochpräzise Durchflussmesser erreichen eine Messgenauigkeit von etwa ±0,2 %. Für die Kalibrierung von Standard-Durchflussmessern ist diese Prüfmethode relativ einfach, bequem und kostengünstig.
Das Druckstabilisierungsverfahren der Anlage kombiniert einen Stabilisierungsbehälter mit einer Frequenzumrichterregelung. Durch die Steuerung der Pumpendrehzahl mittels des Frequenzumrichters wird der Förderstrom des Kalibriermediums stabilisiert. Die zusätzliche Stabilisierung durch den Stabilisierungsbehälter minimiert Druckschwankungen im Förderstrom auf unter 0,2 %. Die Durchflussregelung des Systems erfolgt über Regelventile und die Frequenzumrichtersteuerung des Pumpenmotors. Dadurch werden die Anforderungen an die Durchflussregelung für verschiedene Rohrdurchmesser erfüllt und gleichzeitig der Energieverbrauch des Systems reduziert.
Die gesamte Anlage wird computergesteuert und durch manuelle Eingriffe ergänzt. Dies ermöglicht die automatische Steuerung und Datenerfassung für alle Anlagenkomponenten, darunter Messwerte von elektronischen Waagen, Standardmessgeräten, Standard-Durchflussmessern, Prüflingen, Umlenkventilen, Druck- und Temperaturmessumformern, Durchflussregelventilen sowie die Steuerung und Datenerfassung mittels Frequenzumrichter. Die Anlage führt automatisch Ein-, Drei-, Fünf- und Mehrpunktkalibrierungen durch und bietet Funktionen zur automatischen Datenspeicherung, -abfrage, zum Ausdruck der Kalibrierergebnisse und zur Erstellung von Kalibrierzertifikaten. Die Druckstabilisierung erfolgt durch Frequenzumrichterregelung und Stabilisierungsbehälter, abhängig vom Durchflussbereich. Die Durchflussregelung des Systems kombiniert elektrische Regelventile mit der Frequenzumrichtersteuerung des Pumpenmotors und erfüllt so die Anforderungen an die Durchflussregelung für verschiedene Durchmesser bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch.
Der Benutzer kann je nach Art des zu kalibrierenden Messgeräts, Standortbeschränkungen, wirtschaftlichen Bedingungen usw. eine bestimmte Kalibriermethode auswählen oder mehrere Methoden integrieren, um die entsprechende Standardanlage zu erstellen.
Die Anlagenkonstruktion entspricht den nationalen Metrologiestandards, -vorschriften und -spezifikationen:
● JJG 164-2000 Norm für Flüssigkeitsdurchflussanlage
● JJG 643-2024 Master Meter Method Flow Standard Facility
● JJG 162-2019 Kaltwasserzähler
● JJG 257-2007 Schwimmer-Durchflussmesser
● JJG 640-2016 Differenzdruck-Durchflussmesser
●JJG 667-2010 Flüssigkeitsverdrängungs-Durchflussmesser
● JJG 1029-2007 Wirbelstrommesser
●JJG 1030-2007 Ultraschall-Durchflussmesser
● JJG 1033-2007 Elektromagnetische Durchflussmesser
● JJG 1037-2008 Turbinen-Durchflussmesser
●JJG 1038-2008 Coriolis-Massenstrommesser
2. Hauptinhalt
2.1 Wichtigste technische Parameter
2.1.1Kalibrierungsmethoden: Statische gravimetrische Methode + Statische volumetrische Methode + Mastermeter-Methode.
2.1.2Erweiterte Unsicherheit der Anlage:
* Statische gravimetrische Methode: 0,05 % (*k*=2) Elektronische Waagenprüfung Skalenintervall e=1/6000;
* Statisches volumetrisches Verfahren: 0,2 % (*k*=2) Standard-Arbeitsmaß maximal zulässiger Fehler: ≤±0,5×10⁻³; bei Verwendung von Standard-Metallmaßen der Klasse II kann das statische volumetrische Verfahren 0,15 % (*k*=2) betragen;
* Master Meter Methode: 0,3% (*k*=2) Standard-Durchflussmesserunsicherheit 0,2% (*k*=2).
2.1.3Strömungsstabilität: ≤0,2%.
2.1.4Durchflussbereich: (0,02 ~ 5000) m³/h (oder vom Benutzer festgelegter Durchflussbereich).
2.1.5MUT-Spezifikationen: Durchmesser DN4 ~ DN600 (oder vom Benutzer angegebener Durchmesser).
2.1.6Kalibrierprüfstationen: Es können mehrere Gruppen mit parallel verlegten Kalibrierprüfleitungen eingerichtet werden. Standard-Durchmesser der Kalibrierstationen sind DN25, DN50, DN80, DN100, DN150, DN200, DN300, DN400, DN500 und DN600. Durchflussmesser mit anderen Spezifikationen können durch Austausch der Rohrleitungen kalibriert werden.
2.1.7Arten von Messwandlern: Turbinen-Durchflussmesser, Wirbel-Durchflussmesser, elektromagnetische Durchflussmesser, Ultraschall-Durchflussmesser, Geschwindigkeits-Durchflussmesser, Differenzdruck-Durchflussmesser, Verdrängungs-Durchflussmesser, Coriolis-Massenstrommesser usw.
2.1.8MUT-Signale: Impulssignal (Frequenz), Strom (4~20)mA, digitale RS485-Kommunikation, kein Signal (direkte Ablesung) usw.
2.1.9Kalibriermedium: Sauberes Wasser.
2.1.10Betriebsdruck: (0,2 ~ 1,0) MPa (je nach Anwenderanforderungen).
2.1.11Stromversorgung: DC (5V, 12V, 24V)/1A, AC220V/10A.
2.1.12Kontrollmethode:
Während der Kalibrierung arbeitet die Anlage vollautomatisch. Nach den erforderlichen manuellen Eingriffen (Montage des Prüflings, Öffnen/Schließen der Ventile) werden die restlichen Kalibrierungsaufgaben automatisch vom Computer ausgeführt.
2.1.13Anlagenmaterialien:
Die mit dem Prüfmedium in Berührung kommenden Teile sind aus Edelstahl 304 gefertigt. Die übrigen Bauteile bestehen aus lackiertem Kohlenstoffstahl.
2.1.14Laborfläche der Einrichtung (vom Nutzer bereitgestellt):
Die gesamte Anlage ist platzsparend und gleichzeitig auf die Laboranforderungen abgestimmt.
2.1.15Anlagenabnahme:
Die endgültige Abnahme der gesamten Anlage erfolgt durch ein vom Nutzer benanntes nationales, gesetzliches Metrologieinstitut. Dieses prüft und bewertet die Anlage und stellt einen Prüf-/Kalibrierbericht (Zertifikat) aus. Dieser Bericht (das Zertifikat) dient als Hauptabnahmedokument.
Andere Messgeräte innerhalb der Anlage, darunter elektronische Waagen, genormte Metallmaße, genormte Durchflussmesser, Drucktransmitter, Temperaturtransmitter, Zeitschaltuhren usw., werden nach der Inspektion mit Prüf-/Kalibrierungsberichten (Zertifikaten) der provinziellen gesetzlichen Metrologieinstitutionen versehen.
2.2 Funktionsprinzip
Bei der Kalibrierung mit der statischen gravimetrischen Methode dient die elektronische Waage als Referenz. Innerhalb desselben festgelegten Zeitintervalls wird die Masse des durch das Prüfobjekt fließenden Kalibriermediums mit der von der elektronischen Waage gemessenen Masse (oder dem aus der festgelegten Zeit berechneten Massenstrom) verglichen. Dadurch werden die Genauigkeit und Wiederholbarkeit des Prüfobjekts bestimmt.
Bei der statischen volumetrischen Methode zur Durchflussmesserkalibrierung werden das Prüfobjekt (MUT) und das Standardmessgerät synchron betrieben. Innerhalb desselben festgelegten Zeitintervalls wird der Volumenstrom durch das Prüfobjekt (oder das aus der festgelegten Zeit berechnete kumulative Volumen) mit dem statisch im Standardmessgerät gemessenen Volumen verglichen. Dadurch werden die messtechnische Genauigkeit und Wiederholbarkeit des Prüfobjekts bestimmt.
Bei der Kalibrierung mit dem Mastermeter-Verfahren fließt das Kalibriermedium kontinuierlich durch das Prüfobjekt (MUT) und das Mastermeter. Das Mastermeter dient als Referenz und ist in Reihe mit dem Prüfobjekt geschaltet, um messtechnische Vergleiche durchzuführen und so die Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit des Prüfobjekts zu bestimmen.
2.3 Prozessablauf
Das Prüfmedium fließt aus dem Wassertank durch die Pumpengruppe, den Stabilisierungsbehälter, den Luftabscheider/Filter, die Kalibrierleitungen, die Standard-Durchflussmessergruppe, die Durchflussregelventilgruppe und den Verteiler in den Wiegebehälter. Nach dem Wiegen mit der elektronischen Waage (oder einem Standardmessbecher) fließt es zurück in den Wassertank. Der Systemdurchfluss wird durch Wiegen der in den Wiegebehälter fließenden Flüssigkeit (oder durch Messen des Volumens des Standardmessbechers) bestimmt.
Montieren Sie das Prüfgerät (MUT) an der entsprechenden Prüfleitung. Starten Sie das zugehörige Umwälzsystem für Wasser und Druckstabilisierung. Stellen Sie die Öffnung des Regelventils, die Durchflussgeschwindigkeit des Mediums und den Leitungsdruck so ein, dass der erforderliche Kalibrierdurchfluss erreicht und stabilisiert wird. Das Prüfmedium durchströmt das Prüfgerät und den Durchflussnormal (elektronische Waage, Standardmessstab, Standard-Durchflussmesser). Betreiben Sie Prüfgerät und Durchflussnormal synchron und vergleichen Sie deren Durchflusswerte, um die messtechnische Genauigkeit und Wiederholbarkeit des Prüfgeräts zu bestimmen. Die synchron erfassten Normal- und Prüfgerätwerte werden zur Datenverarbeitung in das Computersystem übertragen. Je nach Kalibriermethode gibt das Steuerungssystem unterschiedliche Steuersignale aus, um den Durchfluss des Prüfmediums an einem anderen Messpunkt zu erreichen. Wiederholen Sie den Vorgang, bis alle Messpunkte kalibriert sind. Berechnen Sie abschließend die Kalibrierergebnisse gemäß den Prüfvorschriften, speichern Sie diese und drucken Sie Berichte und Zertifikate aus.
2.4 Anlagenzusammensetzung
2.4.1Kreislaufwasserspeicher- und Stabilisierungssystem
Bestehend aus Wassertank, Pumpe(n), Frequenzumrichter, Stabilisierungsbehälter, Luftabscheider/Filter, Verbindungsrohren, manuellen Absperrventilen, Rückschlagventilen und flexiblen Verbindungsstücken usw.
A. Kraftpumpen
Es werden energieeffiziente, vibrationsarme und geräuscharme Kreiselpumpen eingesetzt. Diese decken den gesamten Förderbereich der Kalibrierleitungen der Anlage ab und erfüllen die Prinzipien der Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit unter Einhaltung der Fördermengenregelung. Mehrere Pumpen können parallel betrieben oder eine einzelne Pumpe unabhängig per Frequenzumrichter gesteuert werden, um den Förderbereich der Kalibrierleitungen abzudecken.
Die Förderhöhe der Pumpe wird anhand der berechneten Rohrleitungsreibung und der lokalen Verluste zwischen Pumpenausgang und Rohrleitungsausgang sowie der Höhe von der Tankoberfläche bis zur Umlenkdüse und zum Rücklaufrohr, des Saugverlusts der Pumpe und der für die Kalibrierung erforderlichen Betriebsdruckanforderungen sinnvoll gewählt. Der Wirkungsgrad der Pumpe wird mit Zwischenwerten ermittelt.
Die Pumpen werden nach modernen, optimierten Hydraulikmodellen konstruiert und gefertigt. Sie verfügen über spiralförmige Gehäuse, horizontalen Ansaug- und vertikalen Druckanschluss sowie gleiche Ein- und Auslassdurchmesser. Die direkte Motoranbindung gewährleistet konzentrische Wellen, einen stabilen und zuverlässigen Betrieb sowie einen gleichbleibenden Pumpenausgangsdruck mit minimalen Druck- und Durchflussschwankungen. Dies erleichtert die Steuerung und Regelung.
Bei der Pumpeninstallation werden Maßnahmen zur Vibrationsdämpfung und -isolierung angewendet. Flexible Verbindungsstücke am Pumpenein- und -auslass reduzieren Vibrationen effektiv. Langsam schließende Rückschlagventile an den Auslassleitungen verhindern Rückfluss, und Druckminderungsmaßnahmen eliminieren Wasserschläge. Die Motoren arbeiten energieeffizient und sind mit Überstrom- und Überlastschutz ausgestattet. Eine positive Saughöhe verhindert Lufteintritt und Ansaugprobleme.
B. Stabilisierungsschiff
Die Druckstabilisierungsmethode der Anlage besteht aus Behälterstabilisierung und Frequenzumrichterregelung. Sie dient der Reduzierung von Durchfluss- und Druckschwankungen während der Messung. Dadurch wird ein stabiler Systemdruck gewährleistet, hochfrequente Pulsationen und Stoßwellen der Pumpen werden eliminiert und im Kalibriermedium eingeschlossene Luftblasen entfernt. Der Stabilisierungsbehälter mittelt, puffert und absorbiert Druckpulsationen und gewährleistet so, dass die Druckschwankungen am Ausgang innerhalb von 0,2 % stabil bleiben. Dadurch erfüllt das Fluid in der Kalibrierleitung die Anforderungen an einen einphasigen, konstanten Durchfluss.
Berechnen Sie anhand der Pumpenauslassschwankung, des Behälterstabilisierungsgrades und der Ein-/Auslassdurchmesser des Behälters den maximalen Durchfluss, um Behälterkapazität, -anzahl und maximalen Nenndruck angemessen auszulegen. Als Werkstoff kann Edelstahl 304 oder Kohlenstoffstahl verwendet werden.
Der Behälter verfügt über eine vertikale und drei horizontale Gradientenleitbleche mit Lochgittern. Das vertikale Leitblech teilt den Behälter in Ein- und Auslasskammern. Das Medium tritt ein, strömt aufgrund des Leitblechs und des Puffers auf und ab, die Turbulenzen werden durch horizontale Leitbleche und das darüberliegende Luftpolster weiter reduziert, und gelangt dann über den Überlauf in die Auslasskammer und das Rohr. Dadurch werden hochfrequente Pulsationsstoßwellen effektiv absorbiert und gepuffert, pumpeninduzierte Pulsationen eliminiert und gleichzeitig Druck stabilisiert und entlastet. Geringfügige Systemdruckänderungen werden durch die automatische Ausdehnung und Kontraktion des Luftpolsterraums über dem Behälter ausgeglichen.
Konstruktion und Fertigung entsprechen GB150-2011 „Druckbehälter aus Stahl“ und den „Vorschriften zur Überwachung der Sicherheitstechnik von Druckbehältern“. Die Flansche entsprechen GB150-2011 und GB/T 9112–9124-2010 „Rohrflansche aus Stahl“. Die vollständige Sicherheitsdokumentation (Fertigungslizenz, Qualitätszertifikat, Zertifikat über die Überwachung von Sonderanlagen, Konstruktionsunterlagen, Installations- und Wartungshandbücher) ist vorhanden.
Zum Zubehör des Behälters gehören Manometer, Ablassventil, federbelastetes Vollhub-Sicherheitsventil, Rohrleitungen und Armaturen.
C. Frequenzumrichtersystem
Die Anlage ist mit einem 1:1-Frequenzumrichtersystem ausgestattet. Dessen Funktionen: 1) Vermeidung von Netzstörungen bei Frequenzumschaltungen, 2) Sicherstellung des stets frequenzumrichtergesteuerten Pumpenbetriebs für eine einfachere Durchflussregelung und Energieeinsparung. Das System besteht im Wesentlichen aus Anlasserschrank, Frequenzumrichter, Anschlusskabeln usw. Ein einzelner Frequenzumrichter steuert einen Pumpenmotor (optimaler Drehzahlbereich: 35 Hz bis 50 Hz). Die Durchfluss- und Druckregelung erfolgt mittels PID-Regler. Die Frequenzumrichter sind in Schränken mit lokalen/Not-Aus-Funktionen, manueller Steuerung und Computerfernsteuerung installiert. Zur Sicherheit sind in den Schränken thermische Relais zum Schutz vor Überstrom und Überlastung integriert.
Im Betrieb decken frequenzumrichtergesteuerte Pumpenmotoren Fördermengen ab, die mit Pumpen mit fester Drehzahl nicht erreichbar sind. Der Betrieb mit Frequenzumrichtern sollte den unteren Grenzbereich meiden, um Totzonen und nichtlineare Regelung zu verhindern. Ein stabiler Durchfluss durch das Prüfobjekt erfordert eine stabile Druckdifferenz. Die Stabilisierung des Vordrucks ist entscheidend für die Durchflussstabilität. Die Druckregelung mittels Frequenzumrichtern erfolgt über PID-Algorithmen; ihre Effektivität bestimmt direkt die Systemleistung. Die Implementierung kann wie folgt aussehen:
Verwenden Sie eine SPS als Regler (Prinzip siehe unten). Vorteile: schnelle Reaktionszeit, Nutzung der Regelalgorithmen des Frequenzumrichterherstellers, verbesserte Regelzuverlässigkeit.
Thermische Relais im Frequenzumrichterschrank bieten Schutz vor Überstrom und Überlastung. Frequenzumrichter fungieren zudem als Sanftanlaufgeräte und schützen so die Pumpen optimal.
D. Luftabscheider/Filter
Da es sich beim Wiegesystem um einen offenen Prozess handelt, können während der Messung Verunreinigungen und Blasen im Prüfmedium entstehen, was zu Messfehlern und potenziellen Schäden an Standard- und Prüfdurchflussmessern führen kann. Um Gase und Verunreinigungen aus der Rohrleitung abzutrennen und zu entfernen und so die Anlagenleistung zu gewährleisten, sind am Auslass des Stabilisierungsbehälters entsprechend dimensionierte Luftabscheider/Filter installiert.
Die Spezifikationen, die Stückzahl und der maximale Nenndruck sind angemessen auszulegen. Zylindrische Gehäusekonstruktion mit oberem Entlüftungsventil, unterem Ablassventil, internem Filtereinsatz, Luftsammelzone, Dämpfungsplatte und perforiertem Filtersieb. Material medienberührend: Edelstahl 304; übrige Teile: lackierter Kohlenstoffstahl.
2.4.2Metrologisches Normsystem
Das metrologische Standardsystem der Anlage verwendet:
* Hochpräzise elektronische Waagen als Referenz für die gravimetrische Methode.
* Standardarbeitsmaße als Referenz für die volumetrische Methode.
* Standard-Durchflussmesser als Referenz für die Master-Meter-Methode.
Hauptsächlich bestehend aus Absperrventilen, Durchflussregelventilen, Weichen, Wiegebehälter, hochpräziser elektronischer Waage (oder Standard-Metallwaage), Prozessrohrleitungen usw.
A. Gravimetrisches Wiegesystem (Elektronische Waagen)
Das System ermöglicht die Kalibrierung von Messwandlern (MUTs) bei maximalen und minimalen Durchflusswerten. Je nach Durchflussrate können unterschiedliche Wiegesysteme (Waagen) ausgewählt werden.
Beispiel: Vier Wägesysteme erfüllen die Kalibrierungsanforderungen:
* Gruppe 1: 12000kg Waage, 12000L Wiegebehälter, DN300 Weichenanschluss, Gegendruckleitung.
* Gruppe 2: 3000 kg Waage, 3000 l Wiegebehälter, DN100 Umlenkventil, Gegendruckleitung.
* Gruppe 3: 600 kg Waage, 600 l Wiegebehälter, DN50 Umlenkventil, Gegendruckleitung.
* Gruppe 4: 120 kg Waage, 120 l Wiegebehälter, DN25 Umleitung, Gegendruckleitung.
Die Waagenplattform besteht aus Wiegekörper und Rahmen, mit Sensorüberlastungsschutz, Standard-Kommunikationsschnittstelle (z. B. RS232/RS485), die an ein lokales Anzeige- oder Steuerungssystem angeschlossen werden kann, und mit automatischer Tara-Funktion.
B. Wiegebehälter
Die Wägebehälter enthalten das Prüfmedium während der gravimetrischen Kalibrierung. Aufbau: Runder Edelstahlbehälter, dessen Größe der Waagenplattform entspricht. Die Wandstärke erfüllt die Anforderungen an Wägeleistung und Festigkeit und gewährleistet so Verformungen auch bei langfristiger Nutzung.
Beispiel: Vier Behälter: 12000L, 3000L, 600L, 120L. Entleerungszeit für alle Behälter ≤40s.
Ausgestattet mit Füllstandssensor, Ablassventil, Ablassrohr etc., mit Funktionen wie Flüssigkeitsstandüberwachung, Überlaufalarm, Spritzschutz beim Befüllen und Schnellentleerung. Die Konstruktion berücksichtigt Platzbedarf und Stabilität: runder Edelstahl, oberes Strömungsleitgitter, unteres Ablassrohr/Ventil; innenliegende, kreuzförmige Strömungsstabilisatoren sind gleichmäßig verschweißt, um durch Strömungsschwankungen verursachte Blasen und Wirbel zu eliminieren und so für Luftabscheidung und Strömungsstabilisierung zu sorgen. Material: Edelstahl 304.
C. Volumetrisches Messsystem (Standardarbeitsmaße)
Die Konstruktion, Fertigung und Auswahl erfolgen streng nach JJG259-2005 „Prüfverordnung für Standardmetallmessgeräte“, um Genauigkeit, Stabilität und Zuverlässigkeit bei der Kalibrierung von Wasserdurchflussmessern zu gewährleisten. Das Gerät eignet sich für maximale, minimale und Zwischenmesspunkte des Prüflings. Je nach Durchflussrate können unterschiedliche Messstationen (Messwerte) ausgewählt werden.
Beispiel: Drei Standardarbeitsmaße:
* GBJ-10000L (einstufige Ausführung), Durchflussbereich (300~1150) m³/h.
* GBJ-3000L (Kombinationstyp: 1000L+2000L), Durchflussbereich (70~300) m³/h.
* GBJ-700L (Kombinationstyp: 200L+500L), Durchflussbereich (0,9~70) m³/h.
Das Messgerät besteht aus Messhals, Nivellierrohr, Skala am Messhals, oberem Konus, zylindrischem Körper, unterem Konus, Ablassventil, Ständer und Nivellierkomponenten. Material in Kontakt mit der Flüssigkeit: Edelstahl 304.
Die Ablassventile sind pneumatisch und zeichnen sich durch flexible Bedienung, gute Abdichtung und stabile Leistung aus.
D. Umlenker
Der Umlenker ist eine Schlüsselkomponente in Anlagen zur Flüssigkeitsförderung. Er ändert schnell die Strömungsrichtung und leitet die durch das Prüfgerät fließende Flüssigkeit präzise und ohne Bypass innerhalb der vorgegebenen Zeit in den Wägebehälter. Er ist ein wichtiger Parameter bei der Unsicherheitsbewertung der Anlage.
Unser selbstentwickelter pneumatischer Umlenker in offener Bauweise zeichnet sich durch eine stabile Funktionsweise aus und erfüllt die Anlagenanforderungen. Spritzer und Strömungsumlenkungen während des Betriebs werden ausgeschlossen. Der Einfluss von Druckschwankungen auf den Durchfluss bei maximalem Durchfluss ist konstant.
Der Weichenumlenker ist jeweils eins zu eins mit einer Waage (oder Messstation) gekoppelt. Durchmesser und Anzahl der Weichenumlenker sind angemessen dimensioniert. Die Betätigung ist leichtgängig, linear und axial, mit geringem Widerstand, schneller Reaktion und minimaler Umlenkzeitdifferenz; die relevanten Prüfvorschriften werden erfüllt.
Technische Parameter: Umlenkzeit pro Hub ≤200 ms, Differenz der Umlenklaufzeit ≤20 ms, Unsicherheit 0,02 %, Luftquellendruck (0,4~0,6) MPa, Material im Kontakt mit dem Medium: Edelstahl 304.
E. Standard-Durchflussmesser (Master-Durchflussmesser)
Elektromagnetische Durchflussmesser werden primär als Referenzzähler mit einer Genauigkeitsklasse ≤ 0,2 und einer Wiederholgenauigkeit ≤ 0,06 % eingesetzt. Sie dienen auch als Standardindikatoren zur Überwachung des momentanen Durchflusses während der gravimetrischen Kalibrierung. Durch die Überwachung des momentanen Durchflusses des Referenzzählers werden die Frequenzumrichterfrequenz und die Öffnung des Regelventils so angepasst, dass der gewünschte momentane Durchfluss in der Rohrleitung erreicht wird. Die Standard-Durchflussgeschwindigkeit liegt typischerweise zwischen 0,5 und 5 m/s und erfüllt damit die Anforderungen an den maximalen und minimalen Durchfluss der Anlage. Referenzzähler können online mittels der gravimetrischen Methode zurückverfolgt werden. Dies gewährleistet eine genaue und zuverlässige Rückverfolgbarkeit und vermeidet gleichzeitig den aufwendigen Demontage- und Montageaufwand für die Zählerprüfung.
2.4.3Kalibrierungs-Test-Pipeline-System
Beinhaltet Kalibrierprüfstände, Verteiler, Standard-Durchflussmesser, Prozessrohrleitungen usw., ausgestattet mit Drucktransmittern, Temperaturtransmittern, pneumatischen Kugelhähnen, elektrischen Durchflussregelventilen, pneumatischen Messgeräte-Klemmvorrichtungen, Rohrleitungs-Ablassventilen, Rohrleitungs-Entlüftungsventilen, Rohrleitungs-Spülmechanismen, Prüfstand, Rohrleitungsstützen und anderen Hilfsgeräten und Instrumenten.
A. Kalibrierprüfstationen
Entsprechend den Gegebenheiten vor Ort werden mehrere feste Kalibrierstationen nebeneinander angeordnet. Standardmäßige Stationsdurchmesser: DN25, DN50, DN80, DN100, DN150, DN200, DN300, DN400, DN500, DN600. Andere Größen können durch Austausch der Rohre kalibriert werden.
B. Gerade Rohrabschnitte
Die Kalibrierung erfolgt über gerade Rohrabschnitte mit einem Durchmesser von 20D stromaufwärts und 5D stromabwärts des Prüflings. Die Abschnitte stromaufwärts/stromabwärts verfügen über Druck-/Temperaturmessstellen, die den relevanten regulatorischen Anforderungen entsprechen und zuverlässig abgedichtet sind, um die Kalibrierung des Prüflings zu erleichtern.
Material: Edelstahlrohr 304. Abweichungen bei Außendurchmesser und Wandstärke entsprechen den nationalen Normen.
C. Spulen
Die Anlage ist mit Spulen in verschiedenen Kalibriergrößen ausgestattet, um den unterschiedlichen Anforderungen an die Abmessungen der Prüflinge gerecht zu werden. Die Spulenabmessungen werden nach Kundenwunsch gefertigt. Material: Edelstahl 304.
D. Zählerklemmvorrichtung (Expansionsfuge)
Die Spannvorrichtung ist ein wichtiges Zusatzgerät. Diese Anlage verwendet pneumatisch angetriebene Doppelzylinder-Spannvorrichtungen mit externem Antrieb und manueller Steuerung. Diese Konstruktion behebt den Nachteil unentdeckbarer interner Luft-/Wasserlecks in den Zylinderkörpern. Der Hub ermöglicht die Verwendung verschiedener Instrumente bei gleichzeitiger Gewährleistung der Leistungsfähigkeit. Durchmesser und Anzahl sind pro Station für die Aufnahme des Prüflings (MUT) optimal ausgelegt.
Nenndruck: 1,6 MPa, Standardhub ≥200 mm, Luftdruck (0,4~0,6) MPa, Material im Kontakt mit dem Medium: Edelstahl 304.
E. Sender
a. Drucktransmitter: Genauigkeitsklasse 0,075, MPE ±0,075 % FS, Messbereich (0~1,0) MPa, Ausgang (4~20) mA, Stromversorgung DC 24 V. Typischerweise werden 3 Einheiten an Verteilern installiert oder vom Benutzer pro Rohrleitung festgelegt.
b. Temperaturtransmitter: Genauigkeitsklasse 0,2, MPE ±0,2 °C, Messbereich (0~50) °C, Ausgang (4~20) mA, Stromversorgung DC 24 V. Typischerweise werden 3 Einheiten an Verteilern installiert oder vom Benutzer pro Rohrleitung festgelegt.
F. Ventile
a. Pneumatische Absperrventile
Die Absperrventile der Rohrleitungen verwenden pneumatische O-Kugelhähne mit vollem Durchgang und pneumatische Absperrklappen. Sie werden mit Druckluft betrieben und ermöglichen so ein schnelles Öffnen und Schließen der Rohrleitung. Der Nenndruck der Kugelhähne beträgt 1,6 MPa, der der Absperrklappen 1,0 MPa. Gemäß den Kalibrierungsanforderungen ist an jeder Prüfstation ein pneumatischer Kugelhahn vor dem Standard-Durchflussmesser, vor dem Umlenkventil und vor/nach dem Prüfling installiert. Am Ablauf jedes Wägebehälters befindet sich eine pneumatische Absperrklappe. Ventilkernmaterial: Edelstahl 304 oder Voll-Edelstahl.
b. Elektrisches Durchflussregelkugelventil
Das System überwacht den momentanen Durchfluss des Hauptzählers, um die Frequenzumrichterfrequenz und die Ventilöffnung anzupassen und so den erforderlichen Durchfluss zu erreichen. Es verwendet elektrische V-Port-Regelkugelventile mit einer Genauigkeit von 1 % und einem Nenndruck von 1,6 MPa. Jeweils ein Ventil wird stromabwärts jeder Hauptzählerleitung installiert. Ventilkernmaterial: Edelstahl 304 oder Voll-Edelstahl.
c. Manuelle Ventile und Rückschlagventile
Manuelle Absperrschieber sind vor jedem Pumpensauganschluss zur Absperrung während Wartungsarbeiten installiert. Rückschlagventile sind nach jedem Pumpendruckanschluss installiert, um die Pumpen im Normalbetrieb vor Druckstößen zu schützen. Material des Schieberventilkerns: Edelstahl 304 oder Voll-Edelstahl. Material des Rückschlagventils: Voll-Edelstahl 304.
d. Manuelle Ventile
An jeder Systemleitung sind Ablassventile, Entlüftungsventile und Steuerventile für die Spülvorrichtung angebracht. Manuelle Steuerung. Material: Edelstahl 304.
e. Kalibrierprüfwagen
Beweglicher Hebewagen zum Transportieren, Stabilisieren, Abstützen und Montieren von Prüflingen. Spezifikationen und Stückzahl werden kundenspezifisch konfiguriert. Der Ständer verfügt über einen Zentriermechanismus, der die Konzentrizität der Rohrleitung und die einfache Entnahme der Prüflinge gewährleistet. Der Installationsraum ist für verschiedene Messgeräte in Sondergrößen ausgelegt.
f. Pipeline-Unterstützungen
Entsprechende Rohrleitungshalterungen sind für alle Prozessleitungen vorgesehen. Jede Abzweigung verfügt über eine eigene Halterung. Material: lackierter Kohlenstoffstahl.
2.4.4Luftstromsystem
Versorgt die pneumatischen Komponenten der Anlage mit Druckluft und erfüllt damit die üblichen Anforderungen. Die pneumatischen Komponenten bestehen aus erstklassigen Markenprodukten und gewährleisten so Sicherheit, Zuverlässigkeit und stabile Leistung.
A. Luftkompressor
Kolbenkompressor, ausgewählt nach Bedarf. Vorteile: hohe Zuverlässigkeit, einfache Bedienung/Wartung, gute dynamische Auswuchtung, hohe Anpassungsfähigkeit, geeignet für verschiedene Einsatzbedingungen.
B. Druckluftbehälter
Angemessen dimensioniertes Volumen und maximaler Nenndruck, basierend auf der Anzahl der pneumatischen Geräte und deren Betriebsdruck. Material: lackierter Kohlenstoffstahl. Ausgestattet mit Manometer, federbelastetem Sicherheitsventil mit vollem Hub, Entlüftungsventil, Ablassventil, Rohrleitungen und Armaturen.
Konstruktion und Fertigung entsprechen GB150-2011 „Druckbehälter aus Stahl“ und den „Vorschriften zur Überwachung der Sicherheitstechnik für Druckbehälter“. Vollständige Sicherheitsdokumentation wird bereitgestellt.
2.4.5Standardteile
Standardteile (Bögen, Reduzierstücke, Flansche, Befestigungselemente, Dichtungen usw.) haben einen Nenndruck von ≥1,0 MPa. Material: Edelstahl.
2.4.6Rohrabschnitte
Die Rohrleitungsabschnitte bestehen aus Edelstahlrohren (304) mit einem Nenndruck von ≥ 1,0 MPa. Die Rohre entsprechen den relevanten nationalen Normen. Die praktische Länge, Anzahl und Montageart werden bedarfsgerecht an die tatsächliche Anlagenkonfiguration angepasst.
2.5 Kalibrierverfahren
2.5.1Schalten Sie nacheinander den Leistungsschrank, den Frequenzumrichter-Starterschrank, den Luftkompressor, den Steuerschrank, den Industriecomputer (IPC) usw. ein. Überprüfen Sie den Startvorgang und den ordnungsgemäßen Betrieb der Geräte.
2.5.2Wählen Sie zunächst den Kalibrierrohrdurchmesser, der dem Durchmesser des Prüflings (MUT) entspricht (kalibrieren Sie Messgeräte mit unterschiedlichen Durchmessern durch Austausch der Rohre). Platzieren Sie den Prüfling auf der Arbeitstischplatte oder dem V-Stativ der Kalibrierstation. Justieren Sie den hydraulischen Hubmechanismus des Arbeitstisches, um die Mittenhöhe und Konzentrizität des Prüflings mit dem vorgelagerten Rohr und der nachgelagerten pneumatischen Verlängerung (Klemmvorrichtung) auszurichten. Arretieren Sie anschließend den hydraulischen Mechanismus.
2.5.3Nach der Installation des Prüflings wird die pneumatische Klemmvorrichtung mithilfe des manuellen Wegeventils aktiviert, um den Prüfling axial zu klemmen. Anschließend werden die Flanschverbindungen des Prüflings mit passenden Schrauben an den Rohrleitungsflanschen befestigt, um eine leckagefreie Verbindung zu gewährleisten. Damit ist die Installation des Prüflings abgeschlossen. Der Ausbau erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. (Hinweis: Vor dem Ausbau das Ablassventil der Rohrleitung öffnen, um Druck abzulassen und das Medium zu entleeren; den Prüfling erst nach dem Entleeren ausbauen.)
2.5.4Starten Sie die Pumpe entsprechend dem Fördermengenbereich (frequenzgesteuert; passen Sie Pumpenfrequenz/-drehzahl während der Zirkulation an, um den Rohrleitungsdurchfluss im messbaren Bereich zu halten). Öffnen Sie die ausgewählten Rohrleitungsventile langsam. Regulieren Sie den Durchfluss über das Regelventil, bis ein stabiler Durchfluss am Messpunkt erreicht ist. In dieser Phase befinden sich der Umlenker, das Ablassventil des Wiegebehälters und die Rücklaufventile in der Entleerungsposition. Prüfen Sie gleichzeitig, ob die Anlage ordnungsgemäß funktioniert. Bei Störungen beheben Sie die Probleme gemäß den entsprechenden Gerätehandbüchern.
2.5.5Vor der eigentlichen Kalibrierung ist die Funktionsfähigkeit aller Temperatur- und Druckmessgeräte sowie der Waagen zu prüfen. Vorgehensweise: Vor Inbetriebnahme der Geräte ist zu prüfen, ob die Messwerte der Temperatur- und Druckmessgeräte übereinstimmen oder nahe beieinander liegen; die Waagen müssen tariert und auf Null gestellt sein.
2.5.6Kalibrierparameter über die Softwareoberfläche einstellen (siehe Systemsoftwarehandbuch). Den Umlenker aktivieren, um die Durchflussrichtung in die Testposition zu lenken. Die Flüssigkeit fließt in den Wägebehälter. Nach Ablauf der eingestellten Kalibrierzeit schaltet der Umlenker automatisch um. Sobald sich die Flüssigkeit im Behälter stabilisiert hat, werden die Wiegedaten (Standardmesswerte) erfasst. Der Computer speichert die Daten automatisch und öffnet anschließend das Ablassventil, um den Behälter zu entleeren.
2.5.7Nach mindestens 30 Sekunden Ablassen und Nachtropfen schließt das Ablassventil automatisch, und der Umschalter schaltet automatisch um, wodurch der zweite Durchlauf für diesen Prüfpunkt beginnt. Wiederholen Sie den Vorgang, bis die erforderliche Anzahl an Durchläufen für diesen Prüfpunkt abgeschlossen ist. Gehen Sie schrittweise vor, um alle Durchflusspunkte zu prüfen.
2.5.8Nach der Kalibrierung schalten Sie die Pumpen, die entsprechenden Ventile, den VFD-Starterschrank, den Luftkompressor, den Leistungsschrank, den Steuerschrank und den IPC nacheinander ab.
2.5.9Ablaufdiagramm
2.6 Computergestütztes Mess- und Steuerungssystem
2.6.1Systemfunktionen
Das Mess- und Regelsystem nutzt einen Computer als zentrale Steuereinheit für die Datenverarbeitung. Durch die Kombination von Hardware und Software erfasst und verarbeitet es automatisch Messdaten (Temperatur, Druckmessumformer, Durchfluss von Standard- und Prüflingen, Waagen); steuert automatisch Pumpen, Absperrventile, Regelventile, Frequenzumrichter und Komponenten des Wägesystems (Umschaltventil, Ablassventil); regelt Druck, Temperatur und Durchfluss; schaltet Prozesse um; und zeigt Kalibrierergebnisse an, speichert und druckt sie aus, wodurch der metrologische Verifizierungsprozess abgeschlossen wird.
2.6.2Systemhardwarezusammensetzung
2.6.2.1 Programmierbare Logiksteuerung (SPS) & Peripheriegeräte
Die SPS fungiert als Steuerung auf der unteren Ebene. Zu ihren Funktionen gehören:
* Verarbeitung, Erfassung und Umwandlung von Prozesssignalen in Parameterwerte für IPC (Abtastzeit <1 ms).
* Automatische Prozesssteuerung, automatische Kalibrierungssteuerung.
* Netzwerkkommunikation.
Verwendet Siemens-SPS-Systeme, E/A-Module und Zählermodule. Installiert in einem dedizierten Schaltschrank gemäß IEC 60439, GB 4942 und GB 50062-92. Ausgestattet mit Verriegelungsschaltern und Alarmanzeigen.
Im Schaltschrank befinden sich außerdem Peripheriegeräte (Schalter, Sicherungen, Relais, Schütze) von inländischen Qualitätsmarken.
2.6.2.2Kalibrierungsreferenzzeitgeber
Die intern entwickelte Technologie zeigt Zeitmessung und Zählwerte auf der Hauptschnittstelle des Computers an. Die erweiterte Messunsicherheit der Frequenzmessung beträgt *U* = 3 × 10⁻⁶ (*k* = 2); die minimale Auflösung liegt bei ≤ 0,001 s. Eine Kalibrierungsschnittstelle mit zwei Ausgängen ermöglicht die Online-Kalibrierung des Timers mit Standardfrequenz.
Technische Spezifikationen:
| NEIN. | Artikel | Parameter | Notiz |
| 1 | Quarzoszillator 8h Stabilität | ≤1×10⁻⁶ |
|
| 2 | Frequenzmessung Erweiterte Unsicherheit | U=3×10⁻⁶ (*k*=2) |
|
| 3 | Minimale Auflösung des Timers | 0,001s |
|
2.6.2.3Frequenzumrichter (FU) & Steuerungssystem
Zur Steuerung der Pumpendrehzahl und damit zur Durchflussregelung werden Frequenzumrichter eingesetzt. Die Frequenzumrichter sind Kernkomponenten und werden in GGD-Gehäusen gemäß IEC 60439, GB 4942 und GB 50062-92 in VFD-Starterschränken installiert.
Das VFD-System verfügt über lokale/Not-Aus-Funktionen. Der normale Start/Stopp kann manuell (lokal) oder per Computerfernsteuerung erfolgen.
2.6.2.4Zentrale Steuereinheit
Industrie-PC (IPC) der Marke Advantech. Hauptkonfiguration:
| NEIN. | Hardwarekonfiguration | Parameter | Notiz |
| 1 | Hauptplatine | Advantech |
|
| 2 | CPU | I5 |
|
| 3 | Erinnerung | 8G |
|
| 4 | Festplatte | 1 TB + 120 GB SSD |
|
| 5 | Monitor | 24-Zoll-LCD-Farbdisplay |
|
Das IPC ist das Herzstück. Mithilfe der „Durchflussmess- und Steuerungssoftware“ empfängt es Felddaten von der SPS, steuert Systemausgänge, leitet Kalibrierungsprozesse, verarbeitet Ereignisse, verarbeitet/berechnet Kalibrierungsdaten, stellt Aufzeichnungen/Berichte dar/speichert sie und ermöglicht die Abfrage/Sicherung historischer Daten.
IPC-Monitor, Maus und Tastatur dienen als Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI).
2.6.2.5Ausgabegerät
Ein A4-Laserdrucker.
2.6.3Softwaresystem
Besteht aus „Durchflussmess- und Steuerungssoftware“, „Kalibrierungsdatenverarbeitungssoftware“, „Kommunikationsdatenverarbeitungsprogramm“, das auf dem IPC läuft, und „SPS-Steuerungsprogramm“, das auf der SPS läuft.
2.6.3.1Funktionsablaufdiagramm der Software
2.6.3.2Hauptbedienungsbildschirme der Software
2.6.3.3Grundlegende Softwarefunktionen
Prozessanzeige und BetriebDas dynamische Prozessschema visualisiert den Testablauf und zeigt die Zustände der technischen Parameter in Echtzeit an. Der Betrieb entspricht nationalen Normen, Vorschriften und Verfahren; präzise und zuverlässige Steuerung.
Statusanzeige: Zeigt die Parameter des Rohrleitungsströmungsfeldes (Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Durchfluss usw.) und den Anlagenstatus in der Draufsicht an.
Reporting und historische Datenverwaltungt: Erstellt Schicht-, Tages-, Monats- und Jahresberichte für wichtige Parameter und den Gerätestatus. Die Berichte können automatisch oder manuell gedruckt werden.
NachrichtenverwaltungZeigt Fehlerinformationen durch Farbänderungen, Pop-ups und Tabellen an. Legt Parametergrenzwertalarme und Gerätefehleralarme fest.
Benutzer-/SicherheitsverwaltungBietet mehrere Zugriffsebenen mit unterschiedlichen Prioritäten. Für das Starten/Stoppen von Feldgeräten und die Parametereinstellung sind Passwortebenen erforderlich, um Fehlbedienungen zu verhindern.
SystemverwaltungErstellt und pflegt Benutzerinformationen. Verwaltet Benutzer, protokolliert Anmelde- und Vorgangsverlauf für Abfragen und Sicherheitszwecke.
Speichern & Sichern: Möglichkeit zum Speichern und Sichern von Testdaten und zugehörigen Dateien.
A. Steuerungsfunktionen
* Automatische Steuerung des Kalibrierungsprozesses.
* Pumpenstart/-stopp und Frequenzsteuerung.
* Ventilsteuerung.
* Umleitungssteuerung.
* Schutz der Behältergrenzen.
* Durchflussregelung: Regelt die Öffnung des Regelventils automatisch auf Basis des Durchflusses am Messpunkt.
B. Datenerfassungsfunktionen
* Analoge Signale werden über 16-Bit-Hochpräzisionsmodule erfasst.
* Steuersignale werden von Hochgeschwindigkeits-Booleschen Prozessormodulen (unabhängige CPU, Zyklus <1us) zur synchronen Datenerfassung verarbeitet.
* Messung von Temperatur- und Druckdaten.
* Standard-Durchflussmesser-Durchflussdatenmessung.
* MUT-Durchflussdatenmessung (4-20mA, Impuls usw.).
* Wiegedatenmessung.
* Rückmeldung des Ventilstellungssignals.
C. Datenverarbeitungsfunktionen
* Verarbeitet Kalibrierungsdaten und beurteilt Ergebnisse gemäß nationalen Normen und Vorschriften.
* Ermöglicht die segmentierte Einstellung von momentanen Standard-Durchflussmesserkoeffizienten.
* Flexible Einstellung von Testpunkten, Anzahl der Durchläufe, Laufzeiten (automatisch gemäß Standards oder benutzerdefiniert).
* Speichert Testdatensätze in einer Datenbank, um sie bei Bedarf abzufragen, auszudrucken, zu ändern oder zu löschen.
* Erstellt automatisch Datenberichte und verwaltet Daten.
D. Anzeigefunktionen
Grafische Prozessdarstellung zur Echtzeit-Anlagenüberwachung. Simuliert Feldventilzustände, Regelventilöffnung, MUT-Signalstatus, Durchflussbedingungen, Temperatur, Umlenkrichtung, Ablassventilzustand, Frequenzumrichterfrequenz usw.
E. Betriebsfunktionen
Benutzerfreundliche Oberfläche mit grafischer Bedienung. Feldaktoren lassen sich per Mausklick intuitiv und komfortabel steuern.
F. Zaubererfunktion
Die Benutzeroberfläche des Assistenten führt Sie durch den gesamten Kalibrierungsprozess. Legen Sie die erforderlichen Parameter/MUT-Informationen gemäß den Anweisungen fest. Nach der Einrichtung ist die Kalibrierung mit wenigen Handgriffen abgeschlossen. Einfache und schnelle Bedienung; leicht zu erlernen.
2.6.3.4Konkrete Umsetzung von Schlüsselfunktionen
A. MUT-Handling
Das System kann die Stromversorgung des Messumformers bereitstellen. Die Signale des Messumformers werden von SPS-Modulen erfasst, die automatisch den akkumulierten Durchfluss berechnen. Die Umrechnung von Masse in Volumen, die Korrektur der Waagenablesung, die Temperatur-/Druckkorrektur, die erforderliche Datenverarbeitung und die Berichterstellung erfolgen automatisch durch die IPC-Software.
Wie unten dargestellt, erfordert die Softwareoberfläche die manuelle Eingabe von MUT-Parametern (z. B. Signaltyp über ein Dropdown-Menü: Analogstrom, Impuls, kein Ausgang). Nach der Auswahl leitet das System das Signal automatisch an den richtigen Kanal weiter.
B. Hauptzählerverwaltung
Die Stromversorgung des Masterzählers erfolgt über das System. Die Datenerfassung erfolgt über Impulsmessung. Die Software identifiziert die Kalibrierpipeline und wählt den entsprechenden Masterzähler aus. Während der Kalibrierung akkumuliert die SPS automatisch die Gesamtimpulse, um einen Erfassungsfehler von ≤ ±1 Impuls zu gewährleisten. Die Masterzähler können mithilfe der elektronischen Waage periodisch online selbstkalibriert werden.
C. Temperatur- und Druckerfassung
Alle Temperatur- und Messumformer werden vom System versorgt. Für Korrekturen ist eine hohe Wandlungsgenauigkeit erforderlich. Es werden 16-Bit-A/D-Wandler mit hoher Genauigkeit, Geschwindigkeit, digitaler Filterung und Kompensation verwendet.
D. Absperrventil und Umlenkventilsteuerung
Die Stromversorgung erfolgt ebenfalls über das System. Die Steuerung erfolgt per Bildschirmgrafik/Schaltflächen oder automatisch gemäß Prozessablauf. Der Weichenumschalter schaltet während der Kalibrierung automatisch um; ein separater Timer erfasst Schalt- und Fahrzeit.
E. Regelventilsteuerung
Der vom D/A-Wandler bereitgestellte Steuerstrom dient hauptsächlich der Durchflussregelung. Bei stabilem Vordruck verhält sich die Ventilöffnung linear zum Durchfluss; durch Regelung wird der erforderliche Prüfdurchfluss erreicht.
F. Skalendatenerfassung
Das System wird mit 220 V Wechselstrom versorgt. Die Datenerfassung erfolgt über RS485. Die Software kann den geeigneten Messbereich automatisch anhand des Durchflusspunktes/der Kalibrierzeit auswählen; alternativ kann der Bediener die Auswahl manuell über die Schnittstelle vornehmen.
G. Vorlage für den Divertor-Test
Ermöglicht die Kalibrierung der Umleitungszeit direkt in diesem Bildschirm und generiert automatisch vorschriftskonforme Daten. Die Daten können exportiert und in der Datenbank gespeichert werden.
H. Stabilitätsprüfvorlage
Ermöglicht die Kalibrierung der Durchflussstabilität innerhalb dieses Bildschirms und generiert automatisch konforme Daten. Die Daten können exportiert und gespeichert werden.
2.6.3.5Software zur Entwicklung von Steuerungsprogrammen
Die übergeordnete Steuerungssoftware (IPC) wurde mithilfe einer Konfigurationssoftware entwickelt. Das untergeordnete Steuerungsprogramm (SPS) ist in die Konfigurationssoftware integriert. Es bietet eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), grafische Animationen des Systemstatus und eine intuitive Bedienung. Es zeichnet sich durch gute Hardwarekompatibilität und leistungsstarke Funktionen aus. Schnelle Entwicklung, einfache Bedienung und benutzerfreundliche Oberfläche.
Das Programm zur Verarbeitung von Kalibrierungsdaten wurde mit Microsoft Office Excel VBA-Steuerungscode entwickelt. Die Kalibrierungsdaten werden in einer Microsoft SQL Server-Datenbank gespeichert. Ein Excel-basiertes Berichtssystem generiert automatisch Berichte und verwaltet die Daten.
Echtzeit-Datenanzeige, automatische Verarbeitung, Speicherung von Ergebnissen und Rohdaten zur manuellen Überprüfung zur Gewährleistung der Genauigkeit. Speicherung von Datensätzen in der Datenbank zum Abfragen, Drucken, Ändern und Löschen.
Datenkommunikationsdienstprogramm, entwickelt mit VB 6.0 SP6 zur Kommunikation mit Waagen und anderen Instrumenten.
Software-Upgrade & Wartung: Benutzerfreundlich und wartungsarm. Bietet lebenslange Upgrades zur Anpassung an Änderungen von Normen/Vorschriften oder Benutzerbedürfnissen.
2.7 Wartungsverfahren
2.7.1Wartung der Schlüsselpumpe
2.7.1.1Befolgen Sie die Betriebsanweisungen für die Pumpe (Start, Betrieb, Stopp) strikt. Führen Sie Betriebsprotokolle.
2.7.1.2Prüfen Sie den Schmierstoffstand an den Schmierstellen pro Schicht anhand der Vorgaben. Die Einhaltung der Vorgaben ist strikt zu gewährleisten.
2.7.1.3Lagertemperatur prüfen: ≤ Umgebungstemperatur + 35 °C; max. Wälzlagertemperatur ≤ 75 °C; max. Gleitlagertemperatur ≤ 70 °C. Motortemperaturanstieg pro Schicht prüfen.
2.7.1.4Regelmäßige Überprüfung der Wellendichtungsleckage: Stopfbuchsendichtung ~10 Tropfen/min; Gleitringdichtung: keine Leckage.
2.7.1.5Pumpendruck und Motorstrom (normal/stabil) während des Betriebs beobachten. Auf Geräusche/Unregelmäßigkeiten achten. Probleme umgehend beheben.
2.7.2Wartung des Steuerungssystems
2.7.2.1Reinigen Sie den Schaltschrank regelmäßig von Staub, jedoch NUR, nachdem die Stromversorgung ausgeschaltet ist.
2.7.2.2Nutzen Sie den Computer der Einrichtung NICHT für Internetnutzung oder andere Programme. Führen Sie regelmäßig Virenscans durch und aktualisieren Sie Ihre Antivirensoftware.
2.7.2.3Wenn Sie das Betriebssystem neu installieren, sichern Sie vorher die kalibrierten Daten, um Datenverlust zu vermeiden.
2.7.2.4Sorgen Sie für eine stabile Stromversorgung und eine übersichtliche Verkabelung des Steuerungssystems.
2.7.3Wartung von pneumatischen Spannvorrichtungen
2.7.3.1Nach längerem Gebrauch das Verlängerungsrohr mit Motoröl einfetten.
2.7.3.2Beim Arbeiten an einer Rohrleitung müssen die Luftzufuhrventile zu anderen Rohrleitungen geschlossen werden, um zu verhindern, dass andere Klemmen belastet werden und dadurch ihre Lebensdauer beeinträchtigt wird.
2.7.3.3Vor Beginn der Arbeiten die Druckluftleitungen auf Verstopfungen und Lecks prüfen. Angesammeltes Wasser regelmäßig aus den Leitungen ablassen.
2.7.4Wartung des Wassertanks
Reinigen Sie den Tank regelmäßig und tauschen Sie das Wasser aus, um Schäden an den Pumpen durch Ablagerungen zu vermeiden. Führen Sie jährlich oder je nach Wasserqualität eine interne Korrosionsschutzbehandlung durch.
2.7.5Wartung des Luftabscheiders/Filters
Wichtig für Entgasung und Filtration. Reinigen Sie das interne Filterelement regelmäßig: Obere Verbindungsschrauben entfernen, oberen Flansch öffnen, Filter entnehmen, Sieb von Ablagerungen befreien, wieder einsetzen und Flansch wieder montieren.
2.7.6Wartung von Kontrollraum und Pumpenraum
2.7.6.1Stellen Sie sicher, dass Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit den Anforderungen entsprechen. Halten Sie das Zimmer trocken und sauber.
2.7.6.2Vermeiden Sie Wasseransammlungen im Pumpenraum. Reinigen Sie ihn regelmäßig.
2.7.6.3Vor Reinigungs-, Aufräum- oder Inspektionsarbeiten IMMER die Hauptstromversorgung abschalten, um Stromschläge und Verletzungen zu vermeiden.
Hinweis: Unabhängige Zusatzgeräte sind gemäß ihren Bedienungsanleitungen zu warten.
2.8 Sicherheitsbetriebsverfahren
2.8.1Das Sicherheitsbewusstsein stärken. Mehr Bewusstsein reduziert Unfälle. Nur durch die Stärkung des Bewusstseins, das Erkennen von Gefahren und das Kennen und Anwenden von Sicherheitsverfahren lassen sich Unfälle vollständig vermeiden.
2.8.2Regeln dürfen nicht verletzt werden. Regelverstöße führen zu Unfällen; Unfälle sind die Folge von Regelverstößen. Wer aus Bequemlichkeit, Zeit- oder Kraftgründen Abkürzungen nimmt, riskiert eine Katastrophe. Regelverstöße müssen unbedingt vermieden werden.
2.8.3Die drei Grundprinzipien „Keine Verletzungen“ sollten unbedingt befolgt werden: Verletze dich selbst nicht; verletze andere nicht; lass dich nicht von anderen verletzen. Dies ist grundlegend für ein effektives Sicherheitsmanagement.
2.8.4Halten Sie sich strikt an alle Baustellenvorschriften. Stellen Sie sicher, dass für alle Sicherheitsrisiken verantwortliche Personen benannt wurden.
2.8.5Die Bediener MÜSSEN vor Arbeitsbeginn geschult werden. Sie müssen die nationalen Prüfvorschriften, Kalibrierungsspezifikationen und Handbücher gründlich lesen und verstehen, BEVOR sie für den Betrieb zertifiziert werden.
2.8.6Als Kalibriermedium dient sauberes Wasser. Das Wasser sollte je nach Trübung ausgetauscht werden, um Schäden an Pumpe und Normalmessgerät und damit verbundene Unfälle zu vermeiden.
2.8.7Der Stabilisierungsbehälter ist ein Druckbehälter. Nicht beschädigen oder verändern. Personen während des Betriebs fernhalten.
2.8.8Beim Einsetzen/Entfernen des MUT ist auf einen sicheren Stand zu achten. Finger niemals in die Anschlüsse stecken oder nach Schraubenlöchern tasten. Die Abstandshalter beim Einsetzen/Entfernen seitlich festhalten.
2.8.9Nach der Installation/Inbetriebnahme darf die Anlage NICHT eigenhändig demontiert werden, um eine Beschädigung der Komponenten zu vermeiden.
2.8.10Ersetzen Sie den Host-Computer nicht willkürlich. Verwenden Sie ihn niemals für Internet- oder andere Programme. Scannen Sie regelmäßig auf Viren und aktualisieren Sie Ihre Antivirensoftware.
28.11Stecker oder Anschlussklemmen dürfen NIEMALS im laufenden Betrieb ein- und ausgesteckt werden.
28.12Löschen Sie NICHT die Sicherungsdateien des Betriebssystems.
28.13Bei der Verwendung von Druckluft müssen Entlüftungssysteme und Sicherheitsventile regelmäßig überprüft werden, um zu verhindern, dass verstopfte Entlüftungsöffnungen zu Überdruck in Tanks/Leitungen führen.
28.14Richten Sie die Luftdüsen auf unbewohnte Bereiche, den Boden oder den Himmel. Richten Sie sie NIEMALS auf Ausrüstung, Personen, Wege oder Eingänge.
28.15Vor Reinigungs-, Aufräum- oder Inspektionsarbeiten IMMER die Stromzufuhr unterbrechen. Dies verhindert das Lösen von Bauteilen, Stromschläge und Verletzungen.
28.16Vor Arbeitsbeginn müssen die Bediener täglich überprüfen, ob Türen/Fenster und Strom ausgeschaltet sind, um die Sicherheit auf dem Gelände zu gewährleisten.
29. Betrieb und Wartung des Frequenzumrichterschranks
2.9.1Anwendung: Prüfen Sie zunächst das Gehäuse auf ungewöhnliche Geräusche oder Gerüche. Ist alles in Ordnung, schalten Sie den Hauptschalter ein (Ein/Aus). Die grüne Kontrollleuchte (Ein/Aus) am Gehäuse leuchtet auf, der Lüfter startet und die rote Kontrollleuchte leuchtet ebenfalls auf. Die Pumpe kann nun per Computer gestartet und gestoppt werden. Das Voltmeter zeigt ca. 380 V an, das Amperemeter den Betriebsstrom.
2.9.2Pumpenstart: Muss im VFD-Modus gestartet werden. Verwenden Sie die Computerschnittstelle, um die VFD-Ausgangsleistung anzupassen und so die Motordrehzahl zu ändern.
2.9.3Die Frequenz des Frequenzumrichters darf während des Betriebs NIEMALS direkt auf den Maximalwert eingestellt werden. Der Einschaltstrom ist zu hoch und kann das Gerät beschädigen.
2.9.4Abschaltung: Zuerst alle Motoren über den Computer stoppen. Anschließend den roten Knopf (Ausschalten) am Gehäuse so lange drücken, bis alle roten Lichter erloschen sind. Zum Schluss den Hauptschalter des Messers ausschalten.
2.9.5Der Drehknopf für die manuelle/automatische Wahl und die Tastenfelder für die manuelle Start-/Stopp-Funktion des Frequenzumrichters/der Netzfrequenz am Schaltschrank sind NICHT für die normale Kalibrierung geeignet. Sie dienen AUSSCHLIESSLICH der Gerätewartung und der Fehlersuche an der Pumpe.
Falls für die Fehlersuche eine Änderung der VFD-Einstellungen (Einstellung auf Panel-Steuerungsmodus) erforderlich ist, konsultieren Sie bitte das VFD-Handbuch.
2.9.6Schaltschrank und Pumpenmotoren MÜSSEN regelmäßig von Fachleuten geprüft werden. Befolgen Sie die Anweisungen für die regelmäßige Überprüfung der elektrischen Bauteile. Beschädigte Teile sind umgehend auszutauschen. Gewährleisten Sie den ordnungsgemäßen Betrieb. Die Bediener MÜSSEN die Anweisungen befolgen. Achten Sie auf Ihre persönliche Sicherheit!
2.10 Geräte-Reparaturhandbuch
Dieses Handbuch beschreibt die Wartungszyklen, den Inhalt, die Instandhaltung und die Fehlerbehebung der Anlage. Es dient als Nachschlagewerk für Bediener und Wartungspersonal. Quellen:
(1) Geräte und zugehörige Handbücher;
(2) Relevante Vorschriften und Spezifikationen für die Durchflussmessung;
(3) Nachschlagewerke zur mechanischen Reparatur und Verfahrenstechnik.
2.10.1Wartungszyklus
Kann je nach Zustandsüberwachung und Gerätestatus angepasst werden.
Wartungszyklustabelle:
| Wartungsartikel | Wartungsart | Kleinere Reparatur | Umfangreiche Reparatur |
| Kreiselpumpe | Zyklus | 8 bis 12 Monate | 12 bis 24 Monate |
| Luftkompressor | Zyklus | ||
| Prozessanlagen | Zyklus | ||
| Steuerungssystem | Zyklus |
2.10.2Wartungs- und Reparaturinhalte
2.10.2.1Kreiselpumpe
A. Fehlersuche und Reparatur
| Problem | Mögliche Ursache | Abhilfe |
| Pumpe startet nicht | Verbindung unterbrochen | Überprüfen Sie die Verkabelung und korrigieren Sie sie gegebenenfalls. |
| Sicherung durchgebrannt | Sicherung ersetzen | |
| Motorschutzschalter ausgelöst | Überprüfen Sie die Schutzeinstellungen und korrigieren Sie diese gegebenenfalls. | |
| Motorschutz schaltet nicht, Steuerungsfehler | Motorschutzsteuerung prüfen, ggf. korrigieren | |
| Motor springt nicht an/Startschwierigkeiten | Spannung/Frequenz deutlich außerhalb der Spezifikation | Stromversorgung verbessern, Kabelquerschnitt prüfen |
| Falsche Drehrichtung | Motoranschlussfehler | Zwei Phasen tauschen |
| Starker Geschwindigkeitsverlust unter Last | Überlast | Leistung messen, gegebenenfalls einen größeren Motor verwenden oder die Last reduzieren |
| Spannungsabfall | Kabelquerschnitt vergrößern | |
| Motorbrummen, hoher Strom | Wicklungsfehler | Senden Sie den Motor zur professionellen Reparatur ein. |
| Rotorreibung | ||
| Sicherung brennt sofort durch / Schutz löst aus | Kurzschluss | Kurzschluss korrigieren |
| Motorkurzschluss | Senden Sie den Motor zur professionellen Reparatur ein. | |
| Verdrahtungsfehler | Korrekter Stromkreis | |
| Motor-Erdungsfehler | Senden Sie den Motor zur professionellen Reparatur ein. | |
| Motor überhitzt (gemessen) | Überlast | Leistung messen, gegebenenfalls einen größeren Motor verwenden oder die Last reduzieren |
| Schlechte Kühlung | Verbessern Sie den Kühlluftstrom, reinigen Sie die Lüftungsschlitze und fügen Sie bei Bedarf einen Ventilator hinzu. | |
| Hohe Umgebungstemperatur | Bleiben Sie im zulässigen Bereich | |
| Wackelkontakt (Phasenverlust) | Schlechten Kontakt korrigieren | |
| Sicherung durchgebrannt | Ursache finden/beheben (siehe oben), Sicherung ersetzen |
B. Instandhaltung der Ausrüstung: Siehe Abschnitt2.7.1
2.10.2.3Prozessausrüstung (Klemmen, Weichen, Ventile)
A. Fehlersuche und Reparatur
| Problem | Mögliche Ursache | Abhilfe | |
| Klemme lässt sich schwer starten | Niedriger Luftdruck | Auf Undichtigkeiten prüfen, Regler/Öler einstellen | |
| Unzureichende Klemmkraft | |||
| Montageposition instabil | Manuelles Ventil nicht vollständig betätigt | ||
| Mangelhafte Rohrschmierung | Öl über den Zylinderlufteinlass zuführen. | ||
| Zylinder beschädigt | Prüfen und ersetzen | ||
| Klemmgeschwindigkeit zu hoch/zu niedrig | Niedriger Luftdruck | Einlassdrosselklappe einstellen | |
| Hoher Luftdruck | Einlassdrosselklappe einstellen | ||
| Zylinder beschädigt | Prüfen und ersetzen | ||
| Umlenkhebel schwer in Gang zu bringen | Niedriger Luftdruck | Auf Undichtigkeiten prüfen, Regler/Öler einstellen | |
| Langsame Schaltgeschwindigkeit | |||
| Schaltposition nicht erreicht | Magnetventil prüfen, reparieren | ||
| Mangelhafte Schmierung des Einlassrohrs | Öl über den Zylinderlufteinlass zuführen. | ||
| Zylinder beschädigt | Prüfen und ersetzen | ||
| Umlenkzeitdifferenz außerhalb der Spezifikation | Links-/Rechts-Umschaltung nicht synchron | Magnetventil-Ausgangsöffnungen einstellen | |
| Die fotoelektrische Abschirmung ist nicht richtig positioniert. | Schutzschildposition prüfen und gegebenenfalls anpassen | ||
| Ventil springt schwer an | Niedriger Luftdruck | Auf Undichtigkeiten prüfen, Regler/Öler einstellen | |
| Langsame Schaltgeschwindigkeit | |||
| Der Aktuatorzylinder ist undicht | Dichtungen ersetzen | |
| Magnetventil funktioniert nicht | Prüfen und reparieren |
B. Instandhaltung der Ausrüstung: Pro Abschnitt2.7.3 und28.13.
2.10.2.4Steuerungssystem
A. Fehlersuche und Reparatur
| Problem | Mögliche Ursache | Abhilfe |
| Computerfehler | Computer funktioniert nicht | Prüfen und reparieren |
| Kabelunterbrechung oder schlechter Kontakt | Kabel prüfen und gegebenenfalls austauschen | |
| Anschluss offen oder schlechter Kontakt | Klemme ersetzen | |
| Systemsoftware beschädigt | Installieren Sie das System nach Benachrichtigung neu. | |
| Keine Instrumentendaten | Verbindung zwischen Instrumenten- und Bedienerkabine offen/schlecht | Verkabelung und Sicherungen prüfen Klemme oder Sicherung austauschen Sender austauschen |
| Keine Temperatur-/Druckanzeige | Temperatur-/Druck-Transmissionssteuerung Kabine offen/schlecht | |
| Signalstromausfall | Netzteil oder Kabel defekt | Modul oder Kabel austauschen |
| Kontrollkabine reagiert nicht | Anschluss oder Kabel der Steuerkabine beschädigt | Ersetzen Sie den Kabinenanschluss oder das Kabel. |
- Wartung des Steuerungssystems:
- Die regelmäßige Staubentfernung am Schaltschrank ist stets nur dann durchzuführen, wenn die Stromversorgung unterbrochen ist.
- Nutzen Sie den Computer dieses Geräts nicht für den Internetzugang und installieren Sie keine Programme, die nicht mit der Arbeit zusammenhängen; führen Sie regelmäßig Virenscans durch und halten Sie Ihre Antivirensoftware auf dem neuesten Stand.
- Bei einer Neuinstallation des Systems muss unbedingt eine Sicherung der Kalibrierungsdaten erfolgen, um den Verlust von Verifizierungsdaten zu verhindern.
- Gewährleisten Sie eine stabile Stromversorgung und freie Stromkreise für das Steuerungssystem.
- Überprüfen Sie regelmäßig die Signalleitungen am I/O-Panel des Schaltschranks. Ziehen Sie lose Verbindungen mit einem Schlitzschraubendreher fest.
- Überprüfen Sie regelmäßig, ob sich die Schalter/Knöpfe am Bedienfeld normal drehen lassen. Sollten sie durchrutschen, prüfen Sie die Befestigungsschrauben auf festen Sitz und ziehen Sie sie fest; ersetzen Sie beschädigte Schrauben.
- Monatlich statische Elektrizität vom Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) ableiten.
2.10.2.5Testlauf & Abnahme
A. Vorbereitung vor dem Test: Reparaturabschluss, Qualität und Dokumentation bestätigen; Baustelle reinigen; Instrumente/Steuerung/Verriegelungen prüfen; Ölsystem befüllen; Luftsystem entlüften/entleeren; elektrisches System reparieren/in Betrieb nehmen; Werkzeuge bereithalten.
B. Probelauf: Leerlauftest; Bestätigung der Funktionsfähigkeit der Öl-, Wasser-, Luft-, Elektro- und Instrumentensysteme; 72 Stunden störungsfreier Betrieb vor der Abnahme; Abnahme durch das zuständige Personal unterzeichnet.