Venturi-Durchflussmessung

Venturi Ansicht und Schnitt

Die Venturi-Durchflussmessung bezeichnet eine auf Füllstandmesswerte und mathematische Algorithmen gestützte Durchflussmesseinrichtung in Verbindung mit einem Venturikanal. Die Venturi-Durchflussmessung ist nach dem italienischen Physiker Giovanni Battista Venturi (1746–1822) benannt.

Wirkprinzip

Durchflussmessung Venturi-Kanal

Beim Venturikanal handelt es sich um eine Vorrichtung mit einer seitlichen Querschnitteinschnürung und einer Anhöhung am Kanalboden. Durch die Strömung ändert sich in der Mitte die Wasserspiegelstandhöhe (h) bedingt durch die Ein- und Ablaufmenge (Ober- und Unterwasser). Die Abflussmenge als eindeutige Funktion entspricht der Änderung der Fließhöhe. Die Verengung des Durchflußquerschnittes verursacht eine Wasserstandshebung. Vom Stand des Wasserspiegels (Δh) kann die Durchflussmenge abgeleitet werden. Der ideale Messbereich liegt bei 10 l/s bis 5 m³/s^[1].

Das Gerinne besteht in der Regel aus drei Teilen, dem Einlauf- oder auch Beruhigungsteil genannt, der Einschnürungsstrecke und der Nachlaufstrecke. Siehe auch: Venturi-Rohr

Im seitlichen Bereich ist meist ein kleiner Schacht vorhanden, der als Funktion eines kommunizierende Rohres mit dem Gerinne verbunden ist. An dieser Stelle werde die Messgeräte installiert, um den Füllstand zu erfassen. Die Messdaten werden an Auswertegeräte übertragen, die mittels mathematischer Algorithmen die Durchflussmenge errechnen und die so aufbereiteten Messwerte ausgeben.

Bei den Venturi-Kanälen sind unterschiedliche Grundtypen im Einsatz, die unterteilt werden können:

• Standard-Kanäle nach DIN 19 559, Teil 2,
• bauartkalibrierte Rinnen, die als Fertigteile eingebaut werden, in verschiedenen Formen Khafagi-Venturi, Parshall-Rinne, Palmer-Bowlus-Rinne, etc.)
• Sonderformen

Die wichtigste Auswirkung dieser Typisierung betrifft die Abflusskurve.

Anwendungen

Hauptsächlich Kläranlagen:

• • Rohabwasser
  • gereinigtes Abwasser
  • Schlammwasser
  • Filtrat
  • Kondensat
  • Zentrifugat
  • belebter Schlamm
  • Rücklaufschlamm
  • Überschussschlamm

Messsysteme

Ultraschall

Für die Wasserstandsmessungen sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Systemen im Einsatz, die von analogen Systemen mit Schwimmer und Potentiometer über Lufteinperlungen bis hin zu modernen mikroprozessorgesteuerten Geräten reichen. Die älteren Messsysteme werden nach und nach von modernen Ultraschall-Messgeräten ersetzt, so dass in einiger Zeit praktisch nur noch Ultraschall-Messanlagen an Messrinnen in Betrieb sein werden.

• Schwimmer
• Einperlmethode
• Druckaufnehmer
• Kapazitive Messung
• Ultraschall

Vorteile

• bei Abwasser-Durchflussmessung wird überwiegend der Venturi-Kanal eingesetzt. Einzelheiten siehe auch: DIN 19 559 [1]. Er hat sich wegen der geringen Verstopfungsgefahr und der Überprüfbarkeit der Funktion bewährt.

Nachteile

• bei geringen Platzverhältnissen oder bei Rückstau von Unterwasser ist der Venturi-Kanal ungeeignet, um genaue Messergebnisse zu erhalten.
• Für Rohabwasser liegt der kleinste Messbare Durchfluss bei etwa 5 l/s. Die Mindestwassertiefe zur Bestimmung des Abflusses liegt bei 3 cm; wird der Wasserstand mit Schwimmer oder mit der Einperlmethode ermittelt, sollten 5 cm nicht unterschritten werden^[2].
• Rückstau beeinflusst die Messung, wenn der Unterwasserstand eine gewisse Höhe überschreitet.
• Ablagerungsgefahr im Oberwasserkanal,
• bedingt durch den Lichtzutritt können auch in Kläranlagenabläufen die Messrinnen durch Algen beeinträchtigt werden. Eine regelmäßige Reinigung ist erforderlich

Einzelnachweis

1. ↑ ATV-DVWK (1996): Durchflussmessung in Abwasseranlagen. ATV-Schriftenreihe Nr. 01, ATV Hennef Mai 1996
2. ↑ Slg LfW – Merkblatt Nr. 4.7/3, Stand: 14. Juli 2000

Quelle

• W. H. Hager: Modified Venturi channel. In: ASCE, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 111, 1985, S. 19–35

Literatur

• DIN 19 559 Teile 1 und 2, Durchflussmessung von Abwasser in offenen Gerinnen und Freispiegelleitungen.
• Eigenüberwachungsverordnung – EÜV; Verordnung zur Eigenüberwachung von Wasserversorgungs- und Abwasseranlagen
• ATV-DVWK Regelwerk, GfA Theodor-Heuss-Allee 17, D-53773 Hennef