Mess- und Regelventile

Volumenströme und Medientemperaturen per Ultraschall messen

Als Datenbasis für das Energiemanagement und die Verbrauchserfassung von Heiz- und Kühlkreisläufen sind genaue Ist-Daten von Volumenströmen und Temperaturen eine wesentliche Voraussetzung. Ein von KSB entwickeltes Messventil durchleuchtet die Rohrleitung mittels Ultraschall-Messfahren und misst damit Volumenstrom und Mediumtemperatur ohne mechanische Messeinrichtungen im Fließweg. Die gemessenen Werte können je nach Anwendungsfall mobil ausgelesen oder durch Datenübertragung permanent kontrolliert werden.

Der Haupteinsatzbereich für die Strangregulier- und Messventile BOA-Control und BOA-Control IMS von KSB ist der hydraulische Abgleich von Heiz- und Kühlkreisläufen, hier in der Heizzentrale eines Industriebetriebes zur Begrenzung der Rücklauftemperatur.

Der Energieverbrauch für Beheizung und Kühlung von Gebäuden oder für Produktionsprozesse wird neben anderen Einflussfaktoren auch wesentlich durch die Einstellungen der Anlagenhydraulik beeinflusst. Sollen in hydraulischen Systemen für Wärme- und Kälteverteilung eine gleichmäßige Versorgung der Verbraucher und eine Reduzierung des Energieverbrauchs erzielt werden, ist die Optimierung der Verteilung eine der wesentlichen Maßnahmen.

Die Gehäuseform des Mess- und Regelventils BOA-Control (im abgebildeten Beispiel oberhalb einer Heizungsumwälzpumpe an einem Groß-Heizkessel) ermöglicht eine einfache Ausführung der Armaturendämmung.

Neben den Volumenströmen gibt auch die Kontrolle der tatsächlichen Mediumtemperaturen im Verteilnetz Aufschluss darüber, ob die Vorlauf- oder Rücklauftemperaturen dem Bedarf entsprechen und mit der Auslegung übereinstimmen. Zu den häufigsten Ursachen für die Über- oder Unterversorgung von Verbrauchern in Heizungsanlagen oder in der Kälteverteilung für Klimasysteme zählt ein nicht durchgeführter hydraulischer Abgleich. In vielen Fällen veranlassen erst Beanstandungen über zu geringe oder unzureichend regelbare Solltemperaturen zur Ermittlung der Ursachen. Hierzu zählen auch veränderte hydraulische Verhältnisse in den Verteilsystemen, zum Beispiel nach baulichen Änderungen.

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In bestehenden Verteilnetzen fehlen häufig die nötigen Daten für die Durchführung eines hydraulischen Abgleichs. Für bestehende Verteilnetze bedeutet der hydraulische Abgleich, innerhalb der jeweiligen Strangleitungen definierte feste Widerstände einzustellen. Dies setzt voraus, dass an einer Stelle innerhalb des Strangs sowohl der Volumenstrom einreguliert als auch der Ist-Volumenstrom zur Kontrolle gemessen werden kann. Eine erste Orientierung für die Optimierung der Wärmeverteilung geben die Ist-Volumenströme und die tatsächlichen Temperaturen im Vorlauf beziehungsweise Rücklauf der Heiz- oder Kühlkreise.

Messverfahren mit Ultraschall-Sensorik

Um innerhalb einer Leitungsstrecke den Soll-Volumenstrom einzuregulieren und gleichzeitig kontrollieren zu können, hat der Pumpen- und Armaturenhersteller KSB das Mess- und Regelventil BOA-Control entwickelt. Das Messverfahren arbeitet mittels Ultraschall-Sensorik und damit ohne Berührung mit dem Durchflussmedium: Die Messung des Volumenstroms erfolgt durch Ultraschallwellen, die über Sensoren per Laufzeitdifferenzmessung die Durchflussmenge erfassen. Innerhalb der Armatur sind dadurch keine Einbauten erforderlich, so dass weder im Wasser gelöste Stoffe noch Verunreinigungen zu Beeinträchtigungen der Messgenauigkeit führen können.

Ein zum System gehörende Boatronic-Messcomputer ermittelt den Volumenstrom direkt über die Ultraschall-Sensoren. Durch das Ultraschall-Messverfahren kann die Durchflussmenge unabhängig von Ventilstellungen und Mindestdifferenzdrücken ermittelt werden. Bei Inbetriebnahme der Anlage kann der eingestellte Volumenstrom zur Einregulierung unmittelbar mithilfe des Messcomputers kontrolliert werden.

Mit jeweils zwei unterschiedlichen Ausführungen des Mess- und Regelventils BOA-Control und des Messcomputers Boatronic stehen für den jeweiligen Anwendungsfall (z. B. periodische oder permanente Messung) einsetzbare Varianten zur Auswahl. Der wesentliche Unterschied zeigt sich in der wahlweisen Ausstattung der Armatur mit mobil einsetzbaren oder fest verklebten Sensoren.

Die Mess- und Regelventile BOA-Control und BOA-Control IMS werden zusammen mit den Messcomputern Boatronic MS und Boatronic MS-420 eingesetzt. Eine zusätzliche Absperrarmatur wird somit nicht benötigt. Nach Inbetriebsetzung zeigt der Messcomputer automatisch die Strömungsrichtung an. Wird im Betrieb die Leitung mit dem integrierten Ventil abgesperrt, erleichtert eine skalierte Positionsanzeige die Wiederherstellung der Ventilstellung für die Volumentstromregulierung. Für weitere Kontrollfunktionen erhöhen Zusatzfunktionen wie Fehlermeldungen und Messdatenprotokolle die Anlagensicherheit. ee

HMI, Halle 15, Stand D31

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