Kompensation von thermischen Einflüssen bei der Durchflussmessung in Flüssigmetall mit einem Versuchssensor EMD.ps


Kompensation von thermischen Einflüssen bei der Durchflussmessung in Flüssigmetall mit einem Versuchssensor EMD.ps

Meyer, F.

Faraday legte mit seinem „Waterloo Bridge experiment“ den Grundstein für die induktive Durchflussmessung. In den folgenden 180 Jahren hat sich die induktive Strömungsmessung zu einem wichtigen Bestandteil in der industriellen Messtechnik entwickelt. Die kontaktbehaftete Durchflussmesstechnik ist jedoch nicht für das Einsatzbereich der flüssigen Metalle geeignet, da flüssige Metalle eine hohe chemische Aggressivität besitzen. Flüssiges Metall verfügt außerdem über ein äußerst komplexes und nicht kontrollierbares Benetzungsverhalten wodurch messtechnisch das kontaktbehaftete System keine verlässlichen Ergebnisse liefern kann. Die Forderung der Industrie nach einer in diesem Gebiet einsetzbaren Messtechnik ist groß, da viele innovative Anwendungsfelder bedient werden müssten. Um der Forderung nachzukommen ist das EMD Messsystem entwickelt worden. Das EMD Sensorkonzept beruht auf der Messung eines elektrischen Feldes, das von einem alternierenden magnetischen Feld induziert wird und mittels einer geschickten Anordnung der Empfänger entkoppelt wird. Die Auswertung in drei Bestimmungsgrößen (Amplitude, Phase und Frequenz) ist durch den Einsatz von periodisch erregten Magnetfeldern möglich. Die für dieses System typische dimensionslos Kenngröße, die magnetische Reynoldszahl (Rm=μ0συ0L0), lässt eine erste Näherung des theoretisch postulierten Messeffekts zu. Im isothermen Betrieb liefert das Messsystem verlässliche Angaben. Problematisch ist bei anderen Bedingungen der temperaturbedingte Drift, der die gemessenen Werte von den Ist- Werten abweichen lässt. Zentrales Thema dieser Arbeit ist die Notwendigkeit der Temperatur und Driftkompensation am EMD Messsystem um die vorhandene Messtechnik einsatzbereit für die Anforderungen in der Anwendung zu machen. Mit theoretischen und praktischen Untersuchungen wird das Verhalten des Sensors unter thermischer Belastung und bezüglich des Messeffekts auf das System untersucht. Als Belastung wird einmal die Eigenerwärmung und die Fremderwärmung untersucht. Die folgende Arbeit ist folgendermaßen strukturiert. In der Einleitung wird auf die Grundlagen der induktiven Strömungsmessung laut Faraday eingegangen. Folgend werden die Einsatzbereiche, Anwendungsmöglichkeiten und Limitationen des EMD Messsystems näher betrachtet. Der Stand von Wissenschaft und Technik ist der nachfolgende Punkt, hier wird auf die aktuelle Lage der Forschung und die Aussicht auf weitere Entwicklung auf dem Gebiet eingegangen. Das grundlegende Funktionsprinzip des Sensorsystems bildet den Abschluss der Einleitung und den geeigneten Übergang zum Hauptteil der Arbeit. Im Hauptteil der Arbeit wird kurz auf die theoretischen Grundlagen zur Messung der Fluidgeschwindigkeit eingegangen. Nachfolgend werden die Messergebnisse der praktischen Versuche zur Eigenerwärmung und Fremderwärmung diskutiert und ein Algorithmus zur Kompensierung des Temperaturdrifts vorgestellt. Der abschließende Ausblick soll auf folgende Problemstellungen des Messsystems vor dem endgültigen Einsatz in der Industrie aufmerksam machen.

Keywords: Phasensensor; EMD.ps; Flüssigmetall; Eigenerwärmung; Fremderwärmung; Drift

  • Diploma thesis
    Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, 2013
    80 Seiten

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-19950
Publ.-Id: 19950