Druckmessung in Gasen und Flüssigkeiten

Willkommen auf unserer Internetseite zur Druckmessung in Gasen und Flüssigkeiten! Egal, ob Sie ein Anfänger auf diesem Gebiet sind oder bereits über Erfahrung verfügen, hier finden Sie wertvolle Informationen und Ressourcen, die Ihnen helfen, die Grundlagen und Feinheiten der Druckmessung zu verstehen.

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Druckmessung ist eine entscheidende Komponente in vielen industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen. Sie ermöglicht es uns, die Sicherheit, Effizienz und Zuverlässigkeit von Systemen zu überwachen und zu steuern, die mit Gasen oder Flüssigkeiten arbeiten. Von einfachen Manometern bis hin zu hochmodernen digitalen Sensoren – die Technologien und Methoden zur Druckmessung sind vielfältig und bieten Lösungen für nahezu jede Anforderung.

Unser Ziel ist es, Ihnen ein umfassendes Verständnis der verschiedenen Druckmessgeräte und deren Anwendungen zu vermitteln. Wir bieten Anleitungen, Tipps und Empfehlungen, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen Geräts für Ihre spezifischen Bedürfnisse helfen, um stets präzise und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.

Überwachung transienter Drücke

Unabhängig von der tatsächlich verwendeten Flüssigkeit ist jedes Hydrauliksystem mit diskontinuierlich arbeitenden Komponenten wie Öffnungs-/Schließventilen oder dynamischen Aktuatoren Druckstößen ausgesetzt. Eine Änderung der Durchflussmenge durch Öffnen oder Schließen eines Ventils führt zu einer Beschleunigung oder Verzögerung einer Flüssigkeitsmasse, was immer mit einer (zunächst) lokalen Druckänderung einhergeht.

Dieser Druckstoß breitet sich dann mit der Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit im System aus und wird bei jeder Begegnung mit einer Impedanzänderung verstärkt, abgeschwächt, aufgeteilt oder reflektiert. Ob die resultierenden Druckwellen im System lediglich als Hintergrundgeräusche auftreten oder sich zu schädlichen Spitzenwerten entwickeln, hängt von der anfänglichen Intensität des Druckstoßes und seiner Wechselwirkung mit dem System ab.

• Dynamische Druckspitzen können von kurzer Dauer in der Größenordnung von Millisekunden sein
• Die Messung dieser Spitzenwerte erfordert hohe Abtastraten und entweder eine Spitzenwertspeicherung oder eine kontinuierliche Überwachung
• Jede Filterung der gemessenen Drücke muss die potenzielle Dynamik des Systems widerspiegeln, damit kritisch hohe Spitzendrücke nicht übersehen werden
• Analoge Instrumente sind aufgrund der inhärenten hohen Dämpfung der Messnadeln für diese Aufgabe in keiner Weise geeignet
• Einfache digitale Manometergeräte verfügen zwar über eine Spitzenwertspeicherfunktion, aber oft nicht über die erforderliche Abtastrate, um den tatsächlichen Maximalwert einer Spitze zu erfassen.

Um das Problem zu veranschaulichen, wird die Ausbreitung eines Druckimpulses durch ein langes Rohr (l = 300 m, d = 0,3 m, geschlossene Enden) anhand eines Simulationsmodells und verschiedener Sensortypen beobachtet. Durch die Simulation der dynamischen Eigenschaften der Sensoren können die Ergebnisse für dieselbe Sensorposition in einem einzigen Simulationslauf dargestellt werden.

Messung eines kurzzeitigen Druckimpulses

• Bei t = 0,1 s wird ein Volumenstromimpuls von 10 l/s für 0,1 s in die Rohrleitung eingeleitet (rot, z. B. von einem Auslassventil, Rückschlagventil usw.), wodurch ein Druckstoß von   ̴11,6 bar ausgelößt wird (blau)
• 10 m stromabwärts misst ein Sensor den Rohrdruck​​​​

• Die Signalanzeige von vier beispielhaften Sensortypen wird gezeigt:
  • Analoges Manometer, Reaktionszeit <= 0,5 s (rot)
  • Einfaches digitales Spitzenwert-Manometer, Anzeigezeit 0,25 s (magenta)
  • Industrieller Piezo-Sensor, Reaktionszeit <= 0,005 s (grün)
  • Dynamischer Piezo-Sensor (blau)

Messung von Druckschwankungen

Das Rohr ist an beiden Enden verschlossen, und bei einer Schallgeschwindigkeit von 1140 m/s werden Reflexionen vom anderen Ende ab 0,5 s an der Sensorposition sichtbar

• Bei einem geschlossenen Ende verdoppelt sich die Amplitude der Reflexion vom anderen Ende
• Mit der Zeit nehmen die Spitzen aufgrund der Reibung an der Rohrwand langsam ab.

Sensorwerte:

• Wie leicht zu erkennen ist, liefern die schnellen Piezosensoren jederzeit einen genauen Wert (blau, grün)
• Ob die Spitzenwertfunktion des digitalen Manometers (magenta) den tatsächlichen Spitzendruck erfassen kann, hängt von seiner Abtastzeit ab (und ändert sich auch mit der Frequenz der Druckschwankungen und der Sensorposition)
• Das analoge Manometer (rot) verpasst kurze Transienten aufgrund des stark gedämpften Messwerks (erforderlich für die Ablesbarkeit) vollständig