Virtuelle Referenz

Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit virtueller Referenz bieten eine innovative Erdungsmethode, die den Einbau des Messwertaufnehmers in jeder beliebigen Rohrleitung ermöglicht, ohne Erdungsringe oder Erdungselektroden.

Virtuelle Referenz

Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit virtueller Referenz bieten eine innovative Erdungsmethode, die den Einbau des Messwertaufnehmers in jeder beliebigen Rohrleitung ermöglicht, ohne Erdungsringe oder Erdungselektroden.

Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (MID) muss wie alle elektrischen Betriebsmittel entsprechend den geforderten Sicherheitsregeln geerdet sein, z. B. durch Schutzerdung oder Potenzialausgleich. Die Erdung bei MIDs stellt zum einen sicher, dass ein Berührungsschutz für Personen besteht und ein Stromschlag verhindert wird. Damit können im Fehlerfall keine gefährlichen Spannungen an leitfähigen Geräteteilen auftreten. Zum anderen dient diese Erdung dazu, der Signalspannung des MID ein festes Bezugspotential zu geben.

Diese Signalspannung des MID liegt typisch bei einem Millivolt oder darunter. Der Messumformer kann solch kleine Signale nur dann störungsfrei und mit höchster Auflösung verarbeiten, wenn zwischen dem Potential (der Spannung) des Messstoffs und dem Referenzpotential der ersten Signalverarbeitungsstufen im Messumformer keine große Differenz besteht. Es gibt mehrere Methoden, um dies sicherzustellen. Neben den drei klassischen Erdungsmethoden – über eine blanke Erdungsleitung aus Metall, über Erdungsringe in elektrisch nicht leitfähigen Rohrleitungen und über Erdungselektroden – gibt es die Methode der virtuellen Referenz, die ohne separate Erdung des Messstoffs auskommt.

Die Alternative zur klassischen Erdung

In bestimmten Anwendungen kann die herkömmliche Erdung von MIDs Probleme bereiten: Beispielsweise entsteht bei Leitungen mit kathodischem Korrosionsschutz oder in Galvanisierungsanlagen eine Spannung zwischen Elektroden und Erde. Wenn aggressive Medien zur Anwendung kommen, müssen die Erdungsringe bei konventioneller Vorgehensweise meist aus teuren Sondermaterialien (Tantal, Titan, Nickel etc.) hergestellt werden, was bei großen Nennweiten sehr hohe Kosten bedeutet.

Bei der virtuellen Referenz wird der MID-Messwertaufnehmer in jeder beliebigen Art von Rohrleitung ohne Erdungsringe oder Erdungselektroden eingebaut. Der Eingangsverstärker des MID-Messumformers erfasst die Potentiale der Messelektroden und erzeugt daraus über eine ausgeklügelte Methode eine Spannung, die dem Potential der ungeerdeten Flüssigkeit entspricht. Diese Spannung wird als Referenzpotential für die Signalverarbeitung verwendet. Damit tritt für die Signalverarbeitung keine störende Potentialdifferenz zwischen dem Referenzpotential und der Spannung an den Messelektroden auf.

Kosten- und Sicherheitsvorteile

OPTIFLUX 4300 mit virtueller Referenz in einer Chemieanlage

Durch den Wegfall der Erdungsringe und den einfacheren Einbau des MID ergeben sich niedrigere Kosten. Die virtuelle Erdung hilft Betreibern zudem dabei, ihre systematischen Fehler zu minimieren, denn eine fehlerhafte Erdung ist die häufigste Fehlerursache bei der Inbetriebnahme eines MID. Auch bei Potentialunterschieden in der Anlage besteht kein Risiko der elektrolytischen Zerstörung. Es fließen keine Ausgleichsströme über das Medium oder die Erdungsleitungen.

Die virtuelle Referenz ist grundsätzlich ab einer Nennweite DN 10 und ab einer Leitfähigkeit ≥ 200 µS/cm möglich. KROHNE hat diese Methode zur virtuellen Erdung von MIDs im Jahre 1998 als Erster entwickelt.

Vorteile der virtuellen Referenz von KROHNE

Die virtuelle Erdung ist eine kostengünstige Lösung bei MIDs mit großen Nennweiten
  • Deutlich geringere Investitionskosten

    • Keine Erdungsringe oder Erdungselektroden notwendig

  • Erhöhte Sicherheit, da die Anzahl potenzieller Leckagestellen reduziert wird

    • Keine Erdungsringe mit zusätzlichen Dichtstellen, keine Erdungselektroden als potenzielle Leckagestellen

    • Kein Risiko der elektrolytischen Zerstörung bei Potentialunterschieden

  • Keine Ausgleichsströme

    • Das Referenzpotential wird im Messumformer erzeugt und ist gegen Erde isoliert: Kein Strom fließt über Rohrleitung, Messstoff oder Erde

    • Keine Ausgleichsströme in Elektrolyse- oder Galvanik-Anlagen und keine Belastung des Kathodenschutzes

  • Vereinfachte technische Planung, Installation und Wartung

    • Reduziert das Risiko eines Einbaus mit falschen Erdungsringen und Dichtungen als eine der häufigsten Ursachen für eine fehlerhafte Geräteinstallation, insbesondere bei größeren Nennweiten

    • Verringerter Installationsaufwand

    • Die Auswahl des richtigen Werkstoffs für die Erdungsringe entfällt

    • Keine Probleme mit der chemischen Verträglichkeit

  • Einsetzbar bei eichpflichtigen Anwendungen, zertifiziert nach OIML R-49 und MID MI-001

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