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Neues Primärnormal für Flüssigkeitsmessungen

Das neue hydrodynamische Prüffeld der PTB ist betriebsbereit. Die bisher erreichbaren Messunsicherheiten in der Mengen- und Durchflussmessung strömender Flüssigkeiten werden mehr als halbiert. Die Anlage ist damit ein weltweit einzigartiges Primärnormal für Flüssigkeitsmessungen.

Messstrecken des Prüffeldes mit dem Wägesystem (im Hintergrund 30-t-Waage)

Industrie und Wissenschaft, aber auch Medizin, Umwelt- und Verbraucherschutz verlangen für die Messung von Durchfluss und Volumen bzw. Masse von Flüssigkeiten Genauigkeiten, für deren Garantie die Darstellung der entsprechenden Einheiten durch die PTB mit erweiterten Messunsicherheiten kleiner als 0,02 % erforderlich ist. International liegen hier die Bestwerte derzeit zwischen 0,04 % und 0,05 %.

Das neue hydrodynamische Prüffeld arbeitet mit dem Messgut Wasser und wird in einem Durchflussbereich von 0,3 m3/h bis 2100 m3/h die erforderliche Mess-unsicherheit von 0,02 % erreichen. So ergibt es sich sowohl aus der Prognose des aufgestellten Messunsicherheitsbudgets als auch durch die technischen Abnahmen wichtiger Teilkomponenten. Die entscheidenden Voraussetzungen hierfür wurden bereits durch die messtechnische Konzeption der Anlage geschaffen, die zwei messtechnisch völlig unabhängige Verfahren miteinander kombiniert: Eine gravimetrisch arbeitende Messeinrichtung mit Wägesystemen (drei Waagen mit Höchstlasten von 30 t, 3 t und 300 kg) ist über den Messkreislauf mit einem geometrisch ausgemessenen Volumennormal (250-Liter-Rohrprüfstrecke) gekoppelt. Durch entsprechende Vergleichsmessungen beider Systeme ist es möglich, die Auswirkung von bisher kaum realistisch abschätzbaren Einflussgrößen auf die Messunsicherheit zu erkennen und zahlenmäßig zu erfassen. Ein solches Konzept wird auf diesem Gebiet erstmalig realisiert. Darüber hinaus sind zahlreiche weitere innovative Detaillösungen umgesetzt worden, um die angestrebten messtechnischen Parameter zu erreichen. So wurden beispielsweise neuartige konstruktive und messtechnische Konzepte für das Wägesystem, die Umschaltklappen und das Kalibrierverfahren für die Rohrprüfstrecke entwickelt.

Einer der Schwerpunkte der wissenschaftlichen und experimentellen Arbeiten am hydrodynamischen Prüffeld ist zur Zeit der exakte Nachweis der Messunsicherheit. Umfangreiche Forschungsarbeiten werden sich auch mit der Integration optischer Geschwindigkeitsmessverfahren in die Flüssigkeitsmessung beschäftigen. Darüber hinaus werden sich intensive Untersuchungen darauf konzentrieren, messgutunabhängige Transferverfahren und -normale zu entwickeln.