|
Das Hydrodynamische Prüffeld stellt das
nationale Primärnormal für die Darstellung und die
Messung
der Größen Volumen- und Massedurchfluss
sowie Volumen und Masse von strömenden
Flüssigkeiten dar.
Das Prüffeld arbeitet mit dem Messgut Wasser
und ist
für die Kalibrierung von Mengen- und Durchfluss-Messgeräten
in den Nennweiten DN 20 bis DN 400 für einen Durchflussbereich
von 0,3 - 2100 m³/h
konzipiert /1/ , /5/. Die
Darstellung der Messgrössen wird mit
einer erweiterten Messunsicherheit von 0,02 %
realisiert.
|
Bild 1:
Prinzipieller
Aufbau des Hydrodynamischen Prüffeldes (ohne Gebäude)
|
Bild 2 (links):
Messstrecken mit den
Wägeeinrichtungen im Hintergrund
Bild 3 (rechts):
Willi-Wien-Turm
(Hochbehälter im 9. Obergeschoss) |
 |
Um die geringe Messunsicherheit dieser Kalibrieranlage zu
gewährleisten,
wurden zwei Normalmesseinrichtungen - eine gravimetrisch
(Wägesysteme mit Umschaltklappen) und eine volumetrisch
arbeitende
Messeinrichtung (Rohrprüfstrecke) - in das Prüffeld
integriert (siehe Bild 1) /1/ . Durch
direkte
(interne) Vergleichsmessungen zwischen den Normalmesseinrichtungen wird
es
möglich, die Auswirkungen bisher kaum realistisch
einschätzbarer
Einflussgrößen auf die Messunsicherheit zu erkennen und
wertmäßig zu erfassen /2/.
Kennwerte und
Kalibriermöglichkeiten:
| Messgrößen:
|
Volumendurchfluss
Massedurchfluss
Volumen
Masse |
Durchflussmessgeräte
und
Volumen- bzw. Massezähler |
| Messarten:
|
a) fliegender START / STOPP
b) stehender START / STOPP |
Steuerung
über:
Umschaltklappe
AUF-ZU-Ventil |
| Bezugsnormale:
|
Gravimetrische
Messung
Volumetrische Messung |
Waagen:
30 t
3 t
0,3 t
Rohrprüfstrecke
(Messvolumen: 250 l,
1,6 ... 1600 m³/h) |
| Betriebsarten:
|
Betrieb
mit
Hochbehälter
Pumpen-Direkt-Betrieb |
Konstanter
Druck in der
Messstrecke
(ca. 0,35 MPa)
Variabler Druck in der Messstrecke
(bis ca. 0,6 MPa) |
| Nennweiten:
|
Messstrecke A
Messstrecke B |
DN 200 ... DN 400
DN 20 ... DN 150 |
| Durchflussbereiche:
|
Messstrecke A
Messstrecke B |
3 m³/h ...
2100
m³/h
0,3 m³/h ... 320 m³/h |
| Druckbereich:
|
0,2 MPa ... 0,6 MPa |
(Pumpen-Direkt-Betrieb) |
| Zulässiger
Temperaturbereich: |
20 °C ... 23 °C |
(Betrieb mit
Hochbehälter) |
| Erweiterte
Messunsicherheit: |
± 0,02 % |
(Betrieb mit
Hochbehälter) |
| Parameter:
|
Tiefbehälter
Hochbehälter |
380 m³
Fassungsvermögen
35 m³ Fassungsvermögen,
ca. 35 m Höhe des Überlauf |
Die geringe Messunsicherheit der Normalmesseinrichtung ist
erforderlich:
- um die Einheitlichkeit im Mess- und Prüfwesen
sowohl im
nationalen Bereich als auch im Rahmen des europäischen Marktes zu
sichern
(Funktion als nationales Primärnormal),
- um bei der Zulassung neuartiger Messgeräte
höherer
Genauigkeit zulassungsbegleitende Forschungsarbeiten
durchführen
zu können,
- für die Grundlagenuntersuchung von
Fehlereinflussfaktoren, die z. B. bei Strömungsstörungen im
Einlauf
oder durch das dynamische Verhalten von Durchflussmessgeräten zu
berücksichtigen sind.
Veröffentlichungen
zum
"Hydrodynamischen Prüffeld"
| /1/ |
W.
Pöschel,
R.
Engel |
The concept of a new primary standard for
liquid flow measurement at PTB Braunschweig
|
The 9th International Conference on Flow Measurement FLOMEKO
'98, proceedings, pp. 7-12, Lund, Sweden, June 15-17, 1998
|
| /2/ |
W.
Pöschel |
Internal and External Measurement for
Ensuring Accuracy and Traceability in Flowmeter
Calibration |
4th International Symposium on Fluid Flow Measurement ,
Denver, CO, USA, June 27-30, 1999
|
| /3/ |
W. Pöschel,
R. Engel,
D. Dopheide,
H.J. Baade,
H.J. Kecke,
R. Praetor,
N. Weist,
E. Kurras |
A unique fluid diverter design for water flow calibration
facilities |
The 10th International Conference on Flow Measurement FLOMEKO
2000, Salvador, Brazil, June 5-8, 2000 |
| /4/ |
R. Engel,
U. Klages |
A novel approach to improve diverter performance in liquid
flow calibration facilities |
The 10th International Conference on Flow Measurement
FLOMEKO 2000, Salvador, Brazil, June 5-8, 2000
|
| /5/ |
R. Engel |
Das Hydrodynamische Prüffeld der PTB zur Untersuchung von
Durchflussmessgeräten |
PTB-Seminar: Neue Entwicklungen bei der Kalibrierung von
Durchflussmessgeräten, Physikalisch-Technische Bundesanstalt,
Braunschweig, 13.-14.11.2001
(Seminarprogramm)
|
| /6/ |
H. Többen |
Kalibrierung einer Rohrprüfstrecke nach unterschiedlichen
Verfahren |
PTB-Seminar: Neue Entwicklungen bei der Kalibrierung von
Durchflussmessgeräten, Physikalisch-Technische Bundesanstalt,
Braunschweig, 13.-14.11.2001
(Seminarprogramm)
|
| /7/ |
W. Pöschel |
Die Aufgaben eines Primärnormals zur Sicherung der
Vergleichbarkeit der Kalibrierergebnisse in der
Durchflussmesstechnik |
PTB-Seminar: Neue Entwicklungen bei der Kalibrierung von
Durchflussmessgeräten, Physikalisch-Technische Bundesanstalt,
Braunschweig, 13.-14.11.2001
(Seminarprogramm)
|
| /8/ |
R. Engel
|
Dynamic Weighing - Improvements in Gravimetric Liquid Flowmeter
Calibration |
5th International Symposium on Fluid Flow
Measurement , Arlington, VA, USA, April 8-10, 2002 |
| /9/ |
R. Engel,
H.-J.
Baade,
A. Rubel |
Performance Improvement of Liquid Flow Calibrators by Applying
Special Measurement and Control Strategies |
The 11th International Conference on Flow
Measurement FLOMEKO 2003, Groningen, The Netherlands, May 12-14, 2003
|
| /10/ |
R. Engel,
H.-J. Baade
|
New-Design Dual-Balance Gravimetric Reference Systems with
PTB's New "Hydrodynamic Test Field" |
The 11th International Conference on Flow
Measurement FLOMEKO 2003, Groningen, The Netherlands, May 12-14, 2003
|
| /11/ |
R. Engel
|
PTB's "Hydrodynamic Test Field" - Investigations to
Verify the Measurement Uncertainty Budget |
The 12th International Conference on Flow
Measurement FLOMEKO 2004, Guilin, China, September 14-17, 2004
|
| /12/ |
R. Engel,
H.-J. Baade
|
Determination of liquid flowmeter characteristics for precision
measurement purposes by utilizing special capabilities of PTB's
"Hydrodyanmic Test Field" |
6th International Symposium on Fluid Flow
Measurement , Querétario, Mexico, May 16-18, 2006
|
| /13/ |
A. Loza Guerrero, R.
Engel |
Water flow comparison measurements between Centro Nacional de
Metrología (Mexico) and Physikalisch-Technische Bundesanstalt Germany)
by using a CENAM 100-mm dual-turbine meter transfer
standard |
6th International Symposium on Fluid Flow
Measurement , Querétario, Mexico, May 16-18, 2006 |
| /14/ |
J.S. Paik, K.B. Lee, R. Engel, A. Loza, Y.
Terao, M. Reader-Harris |
BIPM Key Comparison KC1, Final Report: CCM.FF-K1 for
Water Flow |
BIPM Bureau International des Poids et
Measures, Paris, - Key and supplementary comparisons: Calibration and
Measurement Capabilities Mass and related quantities, Nov. 2006 |
| /15/ |
R. Engel |
Modeling the uncertainty in liquid flowmeter calibration and
application - Requirements and their technical realization for PTB's national
water flow standard |
13th SENSOR Congress 2007, Nürnberg, Germany,
May 22-24, 2007 |
| /16/ |
R. Engel, H.-J. Baade
|
Model-based fluid diverter analysis for improved uncertainty
determination in liquid flow calibration facilities, exemplified with PTB's
"Hydrodynamic Test Field" |
The 14th International Conference on Flow
Measurement FLOMEKO 2007, Johannesburg, South Africa, September 18-21,
2007 |
| /17/ |
J. Aguilera, R. Engel, G.
Wendt |
Dynamic-weighing liquid flow calibration system - Realization of a
model-based concept |
The 14th International Conference on Flow
Measurement FLOMEKO 2007, Johannesburg, South Africa, September 18-21,
2007 |
| /18/ |
R.
Engel |
Wägetechnische Aspekte in der Durchflussmessung
|
sensor report, 4-2008, S. 26 - 30
|
| /19/ |
R. Engel, B. Mickan
|
Aspects of traceability and comparisons in flow
measurement |
7th International Symposium on Fluid Flow
Measurement , Anchorage, USA, August 12-14, 2009 |
| /20/ |
R. Engel, H.-J. Baade
|
Model-based flow diverter analysis for an improved uncertainty
determination in liquid flow calibration
facilities |
Measurement Science and Technology 21 (2010)
025401 (11pp) |
| /21/ |
R. Engel, H.-J. Baade
|
Water density determination in high-accuracy flowmeter
calibration - Measurement uncertainties and practical aspects
|
The
15th International Conference on Flow Measurement FLOMEKO 2010, Taipei,
Taiwan, October 13-15, 2010 |
| /22/ |
R. Engel |
Aspects and requirements of traceability in fluid flow
measurement |
Simposio de Metrología, Querétaro, Mexico,
October 27-29, 2010 |
| /23/ |
W. Pöschel, R.
Engel |
Das Hydrodynamische Prüffeld - Funktionsprinzipien, Aufbau
und Funktionsbeschreibung |
Unveröffentlichter (interner) Forschungsbericht,
Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Fachlaboratorium für
Flüssigkeitsmessgeräte,Braunschweig, 1998 |
| /24/ |
H.J.
Kecke,
R.
Praetor |
Abschlußbericht zur Gestaltung, Bemessung,
Bestückung, Herstellung und zum Test der Umschaltapparatur für die
Mess-Strecke DN 150 - Teil: Gestaltung, Bemessung sowie strömungsseitige
Untersuchung und Test (Prototyp-Entwicklung)
|
Forschungsbericht,
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für
Verfahrens- und Systemtechnik, Institut für Strömungstechnik und
Thermodynamik, Dezember 1999 |
| /25/ |
H.J.
Kecke,
R.
Praetor |
Abschlußbericht zur Gestaltung, Bemessung,
Bestückung, Herstellung und zum Test der Umschaltapparatur für die
Mess-Strecke DN 400 - Teil: Gestaltung, Bemessung
|
Forschungsbericht, Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik, Institut
für Strömungstechnik und Thermodynamik, Juli 2000 |
| /26/ |
H.J.
Kecke,
R.
Praetor |
Abschlußbericht Gestaltung, Bemessung, Bestückung
und Herstellung der Umschaltapparatur für die Mess-Strecke DN 50 - Teil:
Gestaltung, Bemessung |
Forschungsbericht, Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik, Institut
für Strömungstechnik und Thermodynamik, Mai 2001 |
| /27/ |
A. Kliewe |
Reglerentwurf für die Temperaturregelung des Wassers im
Hydrodynamischen Prüffeld der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
Braunschweig per Simulationsmodell mit MATLAB und
SIMULINK |
Diplomarbeit, Fachhochschule Hannover, Fachbereich
Elektrotechnik, Fachgebiet Regelungstechnik, November 2000 |
Literatur zur Thematik "Durchflussmessung"
| Autor
|
Titel
|
Verlag
|
Ort
|
Jahr
|
Merzkirch, W.
(Ed.) |
Fluid Mechanics of Flow Metering |
Springer Verlag |
Berlin, Heidelberg, New York |
2005 |
| Baker, R. C. |
FLOW
MEASUREMENT HANDBOOK - Industrial designs, operating principles,
performance,
and applications |
Cambridge University Press |
Cambridge, United Kingdom |
2000 |
| Adunka, F. |
Meßunsicherheiten - Theorie und Praxis, 3. Auflage
|
Vulkan-Verlag |
Essen |
2007
|
| Adunka, F. |
Handbuch der Wärmeverbrauchsmessung - Grundlagen,
Methoden,
Probleme, 3. Auflage |
Vulkan-Verlag |
Essen |
1999
|
| Goldstein, R. J. |
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Taylor & Francis |
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1996
|
| Miller, R. W. |
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McGraw-Hill |
New
York, San Francisco |
1996
|
Stuck, D.
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Meßanlagen für Volumenmeßteile von
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Physikalisch-Technische Bundesanstalt |
Berlin und Braunschweig |
1995
|
| Witt, A. |
Realisierungsmöglichkeiten von Meßanlagen
für
Volumenmeßteile von Wärmezählern der Klasse 1
(gemäß
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PTB-W-61 (siehe oben) |
Physikalisch-Technische Bundesanstalt |
Berlin und Braunschweig |
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Fluid Flow Measurement - A practical guide to accurate
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| DeCarlo, J. P. |
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| Spitzer, D. W. |
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Research Triangle Park, NC |
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| Cheremisinoff, N. P. |
Applied Fluid Flow Measurement - Fundamentals and
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Flowmeters - A basic guide and source-book for users |
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Fachbuch Verlag Leipzig |
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Zur
Technik der Mengen- und Durchflussmessung von Flüssigkeiten |
R.
Oldenbourg Verlag |
München, Wien |
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| Kalkhof, H.-G. |
Mengenmessung von Flüssigkeiten |
Carl
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München |
1964 |
|
