ISBN 9783843952583

978-3-8439-5258-3, Reihe Messtechnik

Sukhwinder Singh
Untersuchung einer Kalibriereinrichtung zur metrologischen Rückführung von Volumenstrommessgeräten

150 Seiten, Dissertation Technische Universität Hamburg (2022), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die zuverlässige und richtige Bestimmung des Volumenstroms von Brenngasen ist von wesentlicher Bedeutung für die korrekte Abrechnung und wird im Hinblick auf die steigenden Energiepreise weiter an Bedeutung gewinnen. Die Entwicklung zu deutlich höheren Maximaldurchflüssen in den letzten Jahren sowie die Rolle von Erdgas in nahezu allen Szenarien und Zukunftsplänen als Brückentechnologie zum Erreichen der Klimaschutzziele macht eine Rückführbarkeit mit möglichst geringer Messunsicherheit alternativlos.

Für die experimentelle Untersuchung des Konzepts wird ein skalierter Prototyp gebaut, in welchem ein asynchroner Linearmotor als Antriebstechnologie getestet wird. Mit einem validierten Systemmodell wird die Fahrweise der Versuchsanlage optimiert. Die mittleren Kalibrierpunkte zweier Turbinenradgaszähler zeigen eine gute Übereinstimmung zur Kalibrierkurve, wobei die Einzelwerte der Kalibrierung teilweise deutlich von der Kalibrierkurve abweichen. Hierbei zeigt sich, dass die hohe Empfindlichkeit des Linearmotors auf Änderungen des Verfahrwiderstandes sowie Sekundäreffekte wie der Wärmeeintrag einen großen Einfluss auf die Messunsicherheit haben.

Für die Optimierung der Ausbaustufe für Erdgas unter Hochdruck werden einige konstruktive Verbesserungen vorgeschlagen. Das sind im Wesentlichen der Einsatz eines Servomotors mit Linearachse als Antriebstechnologie sowie die Installation des Turbinenradgaszählers stromaufwärts vom Durchflusskomparator. Das Systemmodell wird um die Komponenten erweitert und anhand erster Messdaten validiert. Für Erdgas unter Hochdruck wird mit dem Modell der Einfluss verschiedener Regelparameter und Einstellungen auf das dynamische Verhalten der Kolbenbewegung untersucht. Die Abschätzung der Messunsicherheit zeigt, dass die Korrektion des Leckagestroms den größten Einfluss auf das Unsicherheitsbudget des Durchflusskomparators hat.