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Öl & Gas Archives - STS Switzerland (DE)
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Druck entriegelt das Potenzial von verdichtetem Erdgas

Druck entriegelt das Potenzial von verdichtetem Erdgas

Dank seiner sehr hohen Energiedichte ist verdichtetes Erdgas für den Einsatz als Fahrzeugkraftstoff gut geeignet. Erdgas hat eine Oktanzahl von etwa 120 und eine Verbrennungswärme von 9.000 bis 11.000 kcal/kg oder 38 bis 47 MJ/kg.

Darüber hinaus produziert die Verbrennung von Erdgas deutlich weniger CO2-Emissionen, als es z. B. bei der Verbrennung von Benzin der Fall ist. Und da Erdgas in vielen Märkten einen besonders kostengünstigen Kraftstoff darstellt, zeigen Hersteller ein wachsendes Interesse an der Entwicklung von Fahrzeugen, die mit dieser alternativen Energiequelle angetrieben werden können.

Die größte Herausforderung bei der Optimierung des Erdgas-Antriebs für einen Verbrennungsmotor ist die Regulierung des Einblasdrucks in den Kraftstoffverteiler.

Abbildung 1: Beispiel für ein Zwei-Kraftstoffsystem für Benzin und Erdgas
Bildquelle: Bosch Mobility Solutions

Erdgas wird bei etwa 200 bar gespeichert und wird je nach Motoranforderung üblicherweise in einem Druckbereich von zwei bis neun bar eingeblasen– Niederdruck für sparsames Fahren im unteren Geschwindigkeitsbereich und höhere Drücke für mehr Leistung und ein höheres Drehmoment.

Der Wirkungsgrad der Verbrennung im Motorzylinder hängt stark von der Temperatur und dem Druck des Erdgases ab: Eine Druckerhöhung bei konstantem Volumen führt zu einer höheren Dichte des Gases, wodurch auch der Heizwert ansteigt.

Aber obwohl die Ausgangstemperatur und der anfängliche Injektionsdruck variiert werden können, weisen mit verdichtetem Erdgas angetriebene Fahrzeuge Leistungsverluste und ein schlechtes Fahrverhalten auf, wenn in der Entwicklung keine präzise Kalibrierung erfolgt.

Injektion von Erdgas unter Druck

Erdgas wird dem Kraftstoffverteiler in der Regel aus einem Hochdrucktank über einen Druckregler zugeführt. Für eine effiziente Kraftstoffverbrennung muss die Menge an injiziertem Erdgas immer an den Luftbedarf des Motors angepasst werden. Um das zu erreichen, bedient sich die elektronische Motorsteuerung in der Regel eines Luftmengenmessers, um den genauen Luftbedarf und anschließend die zu injizierende Menge an Erdgas zu bestimmen.

Durch die Zentraleinblasung (Central Point Injection – CPI) wird das Erdgas von einem Erdgas-Einblasmodul (Natural Gas Distributor – NGD) in den Ansaugkrümmer eingeblasen. Ein Mitteldrucksensor misst den Druck und die Temperatur im Einblasmodul, damit die Einblasventile exakt die benötigte Menge an Kraftstoff zur Verfügung stellen.

Alternativ kann die Injektion auch ohne das Einblasmodul erfolgen, indem jedem Einblasventil ein entsprechender Zylinder zugeordnet wird. Bei der Mehrpunktinjektion (Multi Point Injection – MPI) wird das Gas dezentral an den jeweiligen Saugrohr-Einzelenden vor dem Zylindereinlassventil eingeblasen.

Da Druckänderungen bei einem Erdgas-Antrieb einen erheblichen Einfluss auf die Motorleistung, das Motordrehmoment und die Abgasemissionen (CO, CO2, NOx und Kohlenwasserstoffe) haben, müssen all diese Werte während eines Motorentests aufgezeichnet werden.

Optimierung des Raildrucks für alle Fahrbedingungen

Zur Optimierung des Erdgas-Systems ist es wichtig, dass während der Konzeptions- und Testphasen der Innendruck des Rails bei verschiedenen Drosselklappenstellungen präzise gemessen und auf das Drehmoment und die entsprechenden Abgasemissionen bezogen wird. Folglich verlangen die meisten Entwicklungsingenieure nach qualitativ hochwertigen Drucksensoren.

Es ist wichtig, dass diese Sensoren in einem großen Druckbereich genaue Messwerte liefern und auch bei höheren Temperaturen stabil bleiben.

Obwohl eine Erhöhung des Erdgas-Drucks zu einer Reduzierung von CO2, HC und NOx führt, steigt der CO-Anteil im Abgas: Darum ist es entscheidend, die Auswirkungen der Modulation des Erdgas-Einblasdrucks genau zu erfassen.

In der Testphase wird ein Druckregler zur Steuerung des Injektionsdrucks verwendet; dessen Wirkungsgrad wird durch einen im Rail angebrachten präzise kalibrierten Drucksensor gemessen, während ein analoger Durchflussmesser mit einem typischen Messbereich von 2,5 m3/h zur Messung und Kontrolle der Durchflussrate der Ansaugluft dient. Ein Rollenprüfstand wird verwendet, um das Drehmoment des Motors zu erfassen.

Für die Dauer des Tests liegen die Gastemperatur und die Durchflussrate konstant bei 22° C beziehungsweise 0,1 SCFM.  Für den Test wird die Motortemperatur mittels eines Hochleistungsgebläses konstant gehalten und ein Emissionsprüfgerät an den Auspuff angeschlossen, um die CO-, CO2-, Kohlenwasserstoff- und NOx-Werte im Abgas aufzuzeichnen.

Der Prozess ist sehr komplex und erfordert, dass Raildruck, Drehmoment und Emissionen bei Hunderten unterschiedlicher Drosselklappenstellungen gemessen werden, damit alle notwendigen Daten für die Anforderungen des Motors an das Motorsteuergerät abgebildet werden können.

Das Messen, Aufzeichnen und die Eingabe dieser Daten in die entsprechenden Tabellen ist eine zeitintensive Aufgabe, weshalb Entwicklungsingenieure oft auf Modellierungstools zurückgreifen, um die Entwicklung zu beschleunigen. Diese Tools bieten häufig eine Umgebung für die Simulation und das modellbasierte Design von dynamischen und eingebetteten Systemen, wodurch die erforderliche Anzahl von Hardwareversionen zum Design des Systems reduziert wird.

Das Simulationsmodell wird mit den Informationen aus den Echtzeittests programmiert; daraus wird eine ausführbare Datei erzeugt, die mittels C-Compiler in einem Echtzeit-Betriebssystem verwendet werden kann.

Sobald die Ausgangsdaten erfasst wurden, kann für jeden Aspekt des Designzyklus eine unendliche Anzahl von Echtzeitsimulationen generiert werden – vom ersten Konzept über den Entwurf des Reglers bis hin zu Test und Validierung mithilfe von Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulationen.

Im Rahmen eines ausgefeilten Testprogramms mit Drucktransmitter in Laborqualitätund Prüfgeräten weisen Fahrzeuge mit Erdgas-Antrieb eine Leistungsfähigkeit und Fahrbarkeit auf, die mit der von Fahrzeugen vergleichbar ist, die von fossilen Brennstoffen angetrieben werden; gleichzeitig bieten Erdgas-Fahrzeuge Kosten-und Emissionsvorteile.

Mud Logging: Drucktransmitter müssen Bestleistung bringen

Mud Logging: Drucktransmitter müssen Bestleistung bringen

Mud Logging bezeichnet Analyseverfahren, die während Bohrprozessen an der Bohrspülung durchgeführt werden. Dafür braucht es auch leistungsstarke und vor allem widerstandsfähige Drucktransmitter.

Der Begriff setzt sich aus dem englischen Wörter für Schlamm („mud“) und Erfassung („logging“) zusammen und bietet damit bereits eine recht gute, wenn auch unvollständige, Umschreibung für den involvierten Prozess: Mud Logging Spezialisten (auch Surface-Logging Specialists) werden von Bohrunternehmen beauftragt, detaillierte Aufzeichnungen über ein Bohrloch zu erstellen. Die Spezialisten analysieren die während des Bohrvorgangs an die Oberfläche gebrachten Informationen, weshalb viele Firmen auch den Begriff Surface Logging Services (SLS) verwenden. Der Bohrschlamm ist dabei die wichtigste Komponente, da er die Information von der Tiefe des Bohrlochs zur Oberfläche trägt, wo die in dem zirkulierenden Bohrmedium enthaltenen Bohrkleinteile („cuttings“) untersucht werden.

Die Analysen bilden ein tiefenabhängiges Protokoll zur Bestimmung der Tiefenposition von Kohlenwasserstoffen, zur Identifizierung der Bohrlochlithologie und zur Überwachung von Erdgas, das während der Bohrung in den Bohrschlamm eindringt. Weitere Ziele des Mud Logging sind die Bestimmung des Porendrucks und der Porosität sowie der Durchlässigkeit der gebohrten Formation, das Sammeln, Überwachen und Bewerten von Kohlenwasserstoffen, die Beurteilung der Herstellbarkeit von kohlenwasserstoffhaltigen Formationen sowie die Protokollierung von Bohrparametern. Diese Daten sind wichtig, um sichere sowie wirtschaftlich optimierte Bohrungen zu gewährleisten.

Das Mud Logging findet in Echtzeit in mobilen Laboren statt, die an der Bohrstelle eingerichtet werden. Die Echtzeitdaten werden direkt zur Bohrsteuerung verwendet. Mud Logging Dienste werden in der Regel von Spezialisten durchgeführt, die von der Bohrfirma beauftragt wurden. STS stellt einigen dieser Anbieter Drucktransmitter zur Verfügung.

Drucksensoren in Bohrprozessen: Wiederstandsfähigkeit ist der Schlüssel

Um den Bohrprozess zu überwachen, montieren Mud Logging Spezialisten verschiedene Sensoren an der Bohrvorrichtung. Die Erkennung von geringfügigen Verlusten des Bohrrohrdrucks erfordert eine sehr hohe Genauigkeit. Die Rückmeldung muss ohne Zeitverzögerung erfolgen, um mit Unregelmässigkeiten verbundene Risiken und Kosten zu vermeiden.

Bohrstellen sind harsche Umgebungen und können die eingesetzte Sensorik daher stark beanspruchen. Die zwei wichtigsten Faktoren in dieser Hinsicht sind der Bohrschlamm selbst und die Vibrationen, die bei Bohrvorgängen zu erwarten sind.

Abbildung 1: ATEX zertifizierter Drucktransmitter für Mud-Logging Anwendungen 

Um diesen harten Bedingungen gerecht zu werden, stellt STS Unternehmen, die Oberflächen-Logging-Services anbieten, den Drucktransmitter ATM/ ECO/EX mit speziell angefertigtem Gehäuse zur Verfügung. Der ATEX-zertifizierte Drucktransmitter ist für hohe Druckbereiche optimiert. Die bei Bohrvorgängen auftretenden Schwingungen beeinflussen in erster Linie die Verbindungsstelle zum Prozessanschluss. STS löste das Problem durch Doppelschweißen der Verbindung. Darüber hinaus ist das Edelstahlgehäuse dicker als in normaler Ausführung (26,5 mm). Abgesehen von den hohen Druckbereichen und den starken Vibrationen stellt der Bohrschlamm eine weitere Herausforderung dar, indem der Druckkanal möglicherweise verstopft wird. Um Verstopfungen zu vermeiden, haben wir den Kanal etwas breiter gemacht (10 mm). Normalerweise kann ein breiterer Druckkanal die Druckmembran gefährden. Da bei Anwendungen dieser Art jedoch weitgehend statische Drücken auftreten, ist dies kein Problem.

Mud Pulse Telemetry: MWD-Daten mittels Drucktransmitter übertragen

Mud Pulse Telemetry: MWD-Daten mittels Drucktransmitter übertragen

Bei der hydraulischen Datenübertragung braucht es empfindliche Drucksensoren, die gleichzeitig sehr hohen Drücken standhalten. Dies trifft besonders auf den Einsatz in Measurement While Drilling (MWD)-Anwendungen zu.

Im Rahmen von Measurement While Drilling (MWD)-Anwendungen werden Daten während Bohrungen erhoben. Besonders bei Offshore-Richtbohrungen ist MWD eine Standard-Anwendung geworden. Die Echtzeit-Datenerhebung ist essenziell, damit der Bediener des Bohrers diesen in die anvisierte Zone steuern kann. Zu diesem Zweck werden verschiedene Sensoren am Bohrkopf montiert, die Aufschluss über die Bohrumgebung in Echtzeit geben sollen. Dabei kommen Neigungs-, Temperatur-, Ultraschall- und auch Strahlungssensoren zum Einsatz. Diese verschiedenen Sensoren sind physisch oder digital miteinander verbunden und an einer Logikeinheit angeschlossen, die die Informationen in binäre Ziffern umwandelt. Diese Daten aus dem Bohrloch werden über Mud Pulse Telemetry („Schlammimpulstelemetrie“) an die Oberfläche übermittelt. Abgesehen von der Überwachung und Steuerung des Bohrvorgangs werden sie für weitere Aspekte genutzt, darunter:

  • Informationen zum Zustand der Bohrkrone
  • Protokollierung der geologischen Beschaffenheit der penetrierten Erdschichten
  • Erstellung von Leistungsstatistiken zur Identifizierung möglicher Verbesserungen
  • Risikoanalyse für zukünftige Bohrungen

Bei Mud Pulse Telemetry handelt es sich um ein binäres Kodierungsübertragungssystem, das mit Flüssigkeiten verwendet wird. Dies wird durch ein Ventil erreicht, dass den Druck des Bohrschlamms innerhalb des Bohrstrangs variiert und somit die Aufzeichnungen der am Bohrkopf montierten Sensorik in Druckimpulse umwandelt. Über den Bohrschlamm gelangen diese Pulsationen an die Oberfläche. Die Druckimpulse werden an der Oberfläche von einem Drucktransmitter gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird an ein Lesegerät übermittelt und digitalisiert. Mittels Computern können die übermittelten Informationen rekonstruiert werden.

STS stellt Anwendern in der Offshore-Richtbohrung analoge Drucktransmitter zur Verfügung, die bei der Mud Pulse Telemetry eingesetzt werden. Die Anforderungen an die eingesetzte Sensorik sind hoch: Sie müssen extrem empfindlich sein, um bereits kleinste Druckunterschiede sicher zu registrieren. Zur gleichen Zeit müssen die Sensoren Drücken von bis zu 1.000 bar standhalten. Denn es sind bei sehr tiefen Bohrungen sehr hohe Drücke nötig, um den Bohrkopf anzutreiben. Auch die zur Mud Pulse Telemetry an der Oberfläche verwendeten Drucktransmitter sind diesen Kräften ausgesetzt.

Abbildung 1: Analoger Drucktransmitter für den Mud Pulse Telemetry Einsatz

Abgesehen von der hohen Empfindlichkeit sind auch sehr schnelle Reaktionszeiten gefragt, um eine gute Datenkommunikation in Echtzeit zu gewährleisten. Darüber hinaus sollte das Messinstrument möglichst rauscharm sein, um verfälschte Messergebnisse weitestgehend auszuschliessen. Besonders die Schlammpumpen verursachen in Bohranwendungen das meiste Signalrauschen. Auch der Antrieb des Bohrers ist eine Störquelle. Aus diesem Grund sind analoge Sensoren mit einem 4 mA … 20 mA Ausgangssignal die beste Lösung für die Mud Pulse Telemetry.

Innovative Druck Messlösung für die Biogas-Produktion

Innovative Druck Messlösung für die Biogas-Produktion

Die mikrobiologische Analyse ist ein wichtiger Bestandteil  des Herstellungsprozess von Biogas. Dabei kommen kombinierte Druck- und Temperatur-Transmitter von STS zum Einsatz.

Das Institut für Landtechnik und Tierhaltung der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft untersucht unter anderem den Einfluss aktivierender oder toxischer Substanzen auf den Prozess der Biogasproduktion. Im Gegensatz zu den kontinuierlichen Durchflussverfahren in einer Biogasanlage werden solche Potenzialuntersuchungen in diskontinuierlichen Batch-Verfahren durchgeführt. Für diese Untersuchungen wurde eigens ein Mini-Batch-System entwickelt, das auf kombinierte Druck- und Temperatur-Transmitter von STS setzt.

Messung der mikrobiellen Aktivität

Um eine zuverlässige Temperaturregelung zu gewährleisten, die bei solchen Untersuchungen aufgrund der wesentlichen Bedeutung für die mikrobiologische Aktivität unentbehrlich ist, wird das Mini-Batch-System in ein Wasserbad eingebettet. Darin stehen 33 Messplätze zur Verfügung, so dass sich zehn Varianten sowie eine Nullprobe parallel und statistisch auswertbar testen lassen. Die Messung der mikrobiellen Aktivität erfolgt indirekt über die kontinuierliche Ermittlung der Biogasproduktion mit Hilfe der ATM/N Drucktransmitter von STS.

Um darüber hinaus die Methanproduktivität ermitteln zu können, analysiert man die Gaszusammensetzung regelmäßig an einem Gaschromatographen. Die Drucktransmitter ATM/N sind in der Lage, nach Zugabe von 100 ml Fermenterinhalt in 300 ml Schott-Duran-Flaschen, die durch die Biogasproduktion entstehende Druckzunahme exakt aufzuzeichnen. Dadurch sind eine exakte statistische Auswertung und Beurteilung der Zugabe von Substanzen auf den Prozess der Biogasproduktion sowie ein Vergleich zwischen den Varianten möglich.

Kombisensoren sind vielseitig einsetzbar

Wesentlicher Vorteil der Kombisensoren für Druck und Temperatur ist die Erfassung beider Prozessgrößen mit nur einem Druckanschluss. Der Temperaturfühler befindet sich dabei im Medium und bietet einen Messbereich von – 25 … + 50 °C. Alle Verbindungen sind geschweißt und entsprechen der Schutzart IP68. Das hat den Vorteil, dass die Sensoren außer in der Industrie auch für Anwendungen in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie eingesetzt werden können. Weitere typische Applikationen der Transmitter sind im Anlagen- und Maschinenbau, in der Prüf- und Kalibriertechnik, Verfahrenstechnik, Umwelttechnik sowie im Schiffbau zu finden. Überdies werden die Sensoren in der industriellen Umgebung der Biogasanlagen zur Ermittlung des Füllstandes in den Fermentern eingesetzt.

Den Drucksensor zeichnen folgende Kenngrößen aus: Messbereiche von 0 … 50 mbar bis 0 … 25 bar, hohe Dynamik und Genauigkeit (< 0,1 % FS), mechanische und elektrische Anpassungen an die Kundenanwendung aufgrund des Baukastensys-tems des Herstellers. Auf Wunsch sind auch eigensichere Ausführungen lieferbar. Dank dieser technischen Merkmale sind die Drucksensoren für unterschiedliche Einsatzbereiche in der Messtechnik sowie der Ausrüstung von Prüfständen oder Kalibrieranlagen geeignet.

Erstpublikation: INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2014 

Mit kontinuierlicher Druckmessung das Gasniederdrucknetz im Blick

Mit kontinuierlicher Druckmessung das Gasniederdrucknetz im Blick

Der autarke Prozesswächter der Firma AIRVALVE arbeitet mit Drucksensoren von STS zur Überwachung neuralgischer Punkte des Gasnetzes der SWK Netze GmbH. Das schafft Planungssicherheit bei vergleichsweise geringem Implementierungsaufwand.

Die SWK Netze GmbH führt zur Kalibrierung ihres Rohrnetzprogramms umfangreiche Messungen im Gasniederdrucknetz durch. Zu diesem Zwecke sollten im Rahmen des Projektes „Netzmonitoring im Gasniederdrucknetz“ kontinuierliche Druckmessungen an fünfzehn neuralgischen Punkten durchgeführt werden. Neben Erwartungen an möglichst präzisen Messwerten war bei der Realisierung des Projektes auch entscheidend, dass die Messinstrumente sowohl zuverlässig über einen langen Zeitraum arbeiten und gleichzeitig über eine ausreichend hohe Signalstärke verfügen, um auch im Unterflureinbau regelmässig Messwerte übertragen zu können. Um Tief- und Rohrbauarbeiten auf ein absolutes Minimum zu reduzieren, sollte der Druck an bereits bestehenden Lüftungsamaturen gemessen werden. Dafür wird die Messtechnik in verriegelbaren Strassenkappen DIN3583 Grösse 3 installiert.

Zur Bewältigung dieser Aufgabe fiel die Wahl auf den Prozesswächter des Typs LS-42 der Firma AIRVALVE. In umfassenden Tests hatte sich zuvor gezeigt, dass die Produkte der Prozesswächter-Reihe als einzige über eine integrierte Hochleistungsantenne verfügen, die selbst in Schachtbauwerken für eine störungsfreie Signalübertragung sorgen.

Langzeitstabilität und Nutzerfreundlichkeit sind Schlüsselfaktoren

Darüber hinaus funktioniert das Messinstrument dank einer leistungsstarken, wechselbaren Batterie unabhängig von Strom- und Telefonanschluss über einen Zeitraum von 10 Jahren und darüber hinaus. Der montagefreundliche, aus der Ferne konfigurierbare Prozesswächter stellt dank freier SIM-Kartenwahl oder Multi-Netz mit privatem VPN-Tunnel eine sicherer Übertragung der gemessenen Werte sicher (siehe Abbildung 1 zum Aufbau des Prozesswächters). Er eignet sich damit bestens für abgelegene oder nur schwer zugängliche Anlagen, die über einen langen Zeitraum zuverlässig und ohne aufwendige Wartungsarbeiten überwacht werden müssen.

Abbildung 1: Aufbau Prozesswächter (Quelle: AIRVALVE)

Diese Anforderung bezüglich Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit wurden natürlich auch an den verwendeten Sensor zur Druckmessung gestellt. AIRVAVLE entschied sich hier für den Drucktransmitter ATM.ECO/N von STS.  Der 100 mbar Sensor wird von der wechselbaren Batterie des Prozesswächters mit Strom versorgt, verfügt über ein widerstandsfähiges Edelstahlgehäuse und liefert über einen Temperaturbereich von -5 bis 50°C präzise Ergebnisse mit einem Gesamtfehler von ≤ ± 0.70 %. In punkto Langzeitstabilität bietet der ATM.ECO/N < 0.5 %.

Aufbau der Messeinrichtung am Gasniederdrucknetz

Die gesamte Messeinrichtung zur Überwachung des Gasniederdrucknetzes wurde in Strassenkappen platziert (siehe Abbildung 2). Durch die Nutzung bereits bestehender Entlüftungsarmaturen konnten die dafür notwendigen Arbeiten ohne grossen Aufwand durchgeführt werden. Zur Implementierung der Druckmessung wurde der Stopfen des Entlüftungssteigrohres durch ein Reduzierstück ersetzt (1). Über einen Edelstahl-Kugelhahn kann der Messanschluss abgesperrt werden (2). Eine Kalibrierung des Drucksensors wird durch einen Minimess-Anschluss ermöglicht (3). Der Drucksensor (4) ist über eine Druckausgleich-Verteilerdose (5) mit dem AIRVALVE Prozesswächter (6) verbunden. Dieser ist über eine Klick-Halterung an einem Bodenanker (7) fixiert.

Abbildung 2: Übersicht der Messeinrichtung (Quelle: AIRVALVE)

Im 5-Minuten-Takt werden Messungen durchgeführt. Dieser Messintervall ist grundsätzlich zwischen einer und 60 Minuten frei zu wählen. Die gemessenen Werte werden mehrmals täglich an die Leitstelle übermittelt. Die Übermittlung der Werte kann über VPN-gesicherte Multi-Netz-Karten oder Rahmervertrags-SIM-Karten erfolgen. Die Kommunikation ist sowohl mit Internet-Leitstellen als auch mit SCADA-Systemen möglich. Im vorliegenden Anwendungsbeispiel entschied sich die SWK Netze GmbH für die Internet-Leitstelle „Web-LS“, um die erhobenen Daten über Hochsicherheitsserver zu verwalten.

Dichtemessung an Gasmengenzählern

Dichtemessung an Gasmengenzählern

Der Gasverbrauch wird mittels Gasmengenzählern am Durchflussvolumen berechnet. Da die Dichte von Gas und somit auch dessen Volumen sowohl druck- als auch temperaturabhängig ist, kann die gemessene Menge je nach vorliegendem Druck oder auftretender Temperatur abweichen. Das Gasvolumen in Abhängigkeit von Druck und Temperatur lässt sich mit der Formel p · V/T=konstant (p: Druck, V: Volumen, T: Temperatur) beschreiben.

Während der Druck, mit dem Gas durch die Rohre fliesst, relativ einfach gesteuert und überwacht werden kann, ist dies bei der Temperatur anders. Die somit entstehenden Dichteunterschiede haben einen Einfluss auf die gemessene Durchflussmenge. Was beim Normalverbraucher aufgrund der vergleichbar geringen Mengen noch vernachlässigbar ist, ist bei Grossabnehmern ein wichtiger Kostenfaktor.

Mit der Measurement Instruments Directive (MID) wurde eine EU-weite Richtlinie für Messinstrumente erlassen, um ein einheitliches Zulassungsverfahren für alle EU-Staaten und einige weitere Staaten zu etablieren. Weitere Ziele der Direktive sind ein einmaliger und einheitlicher Test für die Zulassung von Messgeräten sowie eine einheitliche und länderübergreifende Vorschrift für die Ersteichung. Durch die festgelgten, länderübergreifenden Vorschriften wird eine noch bessere Produktqualität angestrebt und für Wettbewerbsgleichheit gesorgt. 10 Messgerätearten im Bereich des gesetzlichen Messwesens werden von der MID erfasst. Die Anforderungen an Gaszähler und Mengenumwandler sind im Anhang MI-002 aufgeschlüsselt. 

Zur Berechnung der genauen Gasmenge  müssen Druck und Temperatur Beachtung finden. Dazu braucht es entsprechende Sensorik in den Gasmengenzählern. Anstelle des Volumens muss die Gasmasse angegeben werden, da diese in Anbetracht der schwankenden Dichte die präzisiere Angabe ist. Um diese verlässlich zu ermitteln, ist es notwendig, Druck und Temperatur zu messen und somit die Dichte zu bestimmen.

Hohe Genauigkeit durch rechnerische Kompensation

Es gibt zweierlei Arten, die Druck- und Temperatursensoren an die Gasmengenzähler anzuschliessen. In der ersten Variante wird der Drucksensor auf das gasführende Rohr geschraubt und mittels eines Kabels mit dem Gasmengenzähler verbunden. In Variante zwei wird der Sensor direkt im Gerät verbaut (das konkrete Beispiel weiter unten beschreibt Variante zwei).

Die zur Gasmengenzählung verwendeten Druckbereiche liegen im Regelfall zwischen 0,8 und 3,5 bar (absolut) sowie bei 2,5 bis 10 bar (absolut). Die Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit sind enorm: Verlangt werden 0,2 Prozent vom Messwert bei Temperaturen von -20 °C bis 60 °C. Mit herkömmlichen Drucksensoren ist dieser Wert allerdings nicht zu erreichen. Um diese Genauigkeit zu erhalten, muss rechnerisch kompensiert werden. Aus diesem Grund liefert STS die Druck- und Temperaturtransmitter nicht nur funktionsgeprüft, sondern parametrisiert aus (Koeffizienten für die Polynomkompensation).

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