Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 459

Höhe der darüber liegenden Wassersäule ableiten lässt (Details s. Kap. 3.5.3). Zur
Messung der Wasserstandsdifferenz sind zwei Einperlsensoren erforderlich, die in
einem größeren Abstand von einander installiert werden (Abb. 5.109 u. 5.113 ). Um
die erforderliche Messgenauigkeit zu erreichen, wurde zusätzlich die Entfernung
zwischen den beiden Einperltöpfen auf L = 208 m vergrößert und wurden die Ein-
perltöpfe mit jeweils zwei separaten Druckleitungen verbunden, damit Mess- und
Einperlleitungen unabhängig voneinander zur Verfügung stehen.
Die Einperlöffnung am oberwasserseitigen Messquerschnitt ist mit dem Ende
eines Schlauchs verbunden und unterhalb der Wasseroberfläche befestigt. Eine
Druckluftversorgung erzeugt einen kontinuierlichen Luftstrom, durch den der
Schlauch frei von Wasser gehalten wird, so dass sich der Wasserdruck an der Öff-
nung auf Grund der konstanten Druckverteilung eines Gases bis zu einem im Pe-
gelhaus montierten ersten Druckaufnehmer überträgt. Ein zweiter Druckaufnehmer
ist zwischen die Sensoren 1 und 2 geschaltet, so dass direkt die Druckdifferenz
gemessen und so die größtmögliche Genauigkeit zur Messung der Wasserstands-
differenz zwischen den beiden Messquerschnitten erreicht wird. Die Anzahl der
Blasen wurde auf 60 Blasen/min oder 1 Blase/s eingestellt.
Die für den Betrieb der beiden Druckluftpegel erforderlichen Ausperltöpfe wur-
den jeweils am Ende von zwei ca. 3 m langen U-Profilen aus Aluminium montiert
und auf einer Betonunterkonstruktion im Uferbereich der Ruhr in einer Tiefe von
ca. 40 cm unter Niedrigwasser fixiert. Abb. 3.25 in Kap. 3.5.3 zeigt ein Beispiel für
einen Ausperltopf, wie er in Fröndenberg verwendet wurde. Die walfischrückenar-
tige Form war aus hydraulischen Modellversuchen hervorgegangen; die Funktions-
weise ist angelehnt an ein Prandtlsches Staurohr (s. Kap. 4.5.9). Auf diese Weise
ermöglichen diese Einperlvorrichtungen eine hohe Genauigkeit. So wurde die kom-
plette Messeinrichtung aus in der Praxis bewährten und auf dem Markt erhältlichen
Einzelkomponenten wie den Einperlsystemen (Ott Pneumatikpegel, s. Abb. 3.24 )
und dem Differenzdruck-Transmitter (Endress + Hauser Typ Deltabar SPMD 230)
zusammengesetzt.
In einem Datensammler (Typ Ott-LogoSens 2) werden die vom Transmitter ge-
lieferten analogen Druckdifferenzdaten in digitale Wasserstandsdifferenzen umge-
wandelt und gespeichert. Der ebenfalls erforderliche Wasserstand wird von einer
im Drucksystem des Oberwasserpegels integrierten Drucksonde ermittelt und eben-
falls im Datensammler abgelegt. Die Druckluftversorgung erfolgt über einen Kom-
pressor mit Ausgleichsbehälter. Die gesamte Anlage wurde in einem als Fertigteil
angelieferten Holzhaus mit den Grundmaßen 2,0 × 2,5 m untergebracht (Morgen-
schweis u. Dose 2001 ).
Zur Ermittlung von Referenzmesswerten für den Durchfluss am Pegel Frön-
denberg wurde als zweites, vom Druckdifferenzverfahren unabhängig arbeitendes
Messsystem, eine Ultraschallanlage nach dem Laufzeitprinzip als Einebenen-Kon-
figuration mit einem Winkel von 25° zur Fließrichtung (Firma Quantum-Hydrome-
trie) installiert; zum Messprinzip wird auf Kap. 5.5 verwiesen. Abb. 5.113 zeigt die
Anordnung der beiden Messeinrichtungen.
Beim ΔW-Verfahren erfolgt die Kalibrierung über zwei Parameter: Erstens über
die Rauheit des Gerinnes, welche insbesondere die hohen Durchflusswerte beein-