DE102010000759A1 - Measuring system i.e. Coriolis mass flow measuring device, for measuring pressure difference of medium flowing in pipeline of industrial plant, has electronics housing generating measured value representing reynolds number for medium - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein, insb. als ein Kompakt-Meßgerät und/oder ein Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät ausgebildetes, Meßsystem für fließfähige, insb. fluide, Medien, das einen im Betrieb zumindest zeitweise von Medium durchströmten, von wenigstens einer das strömende Medium charakterisierenden Meßgröße, insb. einem Massendurchfluß, einer Dichte, einer Viskosität etc., beeinflußte Primärsignale generierenden Meßwandler vom Vibrationstyp sowie eine mit dem Meßwandler elektrisch gekoppelte und vom Meßwandler gelieferte Primärsignale zu Meßwerten verarbeitende Umformer-Elektronik umfaßt.The invention relates to a, especially as a compact meter and / or a Coriolis Massedurchfluß measuring instrument trained, measuring system for flowable, esp. Fluid, media, which at least temporarily flowed through during operation of medium, characterized by at least one of the flowing medium Measured variable, in particular a mass flow, a density, a viscosity, etc., influenced vibration-type primary signals generating primary signals as well as a converter electronics electrically coupled to the transducer and supplied by the transducer primary signals to measured values.
In der industriellen Meßtechnik werden, insb. auch im Zusammenhang mit der Regelung und Überwachung von automatisierten verfahrenstechnischen Prozessen, zur Ermittlung von charakteristischen Meßgrößen von in einer Prozeßleitung, beispielsweise einer Rohrleitung, strömenden Medien, beispielsweise von Flüssigkeiten und/oder Gasen, oftmals solche Meßsysteme verwendet, die mittels eines Meßwandlers vom Vibrationstyp und einer daran angeschlossenen, zumeist in einem separaten Elektronik-Gehäuse untergebrachten, Umformer-Elektronik, im strömenden Medium Reaktionskräfte, beispielsweise Corioliskräfte, induzieren und von diesen abgeleitet wiederkehren die wenigstens eine Meßgröße, beispielsweise eine Massedurchflußrate, einer Dichte, einer Viskosität oder einem anderen Prozeßparameter, entsprechend repräsentierende Meßwerte erzeugen. Derartige – oftmals mittels eines In-Line-Meßgeräts in Kompaktbauweise mit integriertem Meßwandler, wie etwa einem Coriolis-Massedurchflußmesser, gebildete – Meßsysteme sind seit langem bekannt und haben sich im industriellen Einsatz bewährt. Beispiele für solche Meßsysteme mit einem Meßwandler vom Vibrationstyp oder auch einzelnen Komponenten davon, sind z. B. in der
Bei Meßwandlern mit zwei Meßrohren sind diese zumeist über ein sich zwischen den Meßrohren und einem einlaßseitigen Anschlußflansch erstreckenden einlaßseitig Strömungsteiler sowie über ein sich zwischen den Meßrohren und einem auslaßseitigen Anschlußflansch erstreckenden auslaßseitig Strömungsteiler in die Prozeßleitung eingebunden. Bei Meßwandlern mit einem einzigen Meßrohr kommuniziert letzteres zumeist über ein einlaßseitig einmündendes im wesentlichen gerades Verbindungsrohrstück sowie über ein auslaßseitig einmündendes im wesentlichen gerades Verbindungsrohrstück mit der Prozeßleitung. Ferner umfaßt jeder der gezeigten Meßwandler mit einem einzigen Meßrohr jeweils wenigstens einen einstückigen oder mehrteilig ausgeführten, beispielsweise rohr-, kasten- oder plattenförmigen, Gegenschwinger, der unter Bildung einer ersten Kopplungszone einlaßseitig an das Meßrohr gekoppelt ist und der unter Bildung einer zweiten Kopplungszone auslaßseitig an das Meßrohr gekoppelt ist, und der im Betrieb im wesentlichen ruht oder zum Meßrohr gegengleich, also gleichfrequent und gegenphasig, oszilliert. Das mittels Meßrohr und Gegenschwinger gebildete Innenteil des Meßwandlers ist zumeist allein mittels der zwei Verbindungsrohrstücke, über die das Meßrohr im Betrieb mit der Prozeßleitung kommuniziert, in einem schutzgebenden Meßwandler-Gehäuse gehaltert, insb. in einer Schwingungen des Innenteil relativ zum Meßrohr ermöglichenden Weise. Bei den beispielsweise in der
Als angeregte Schwingungsform – dem sogenannten Nutzmode – wird bei Meßwandlern mit gekrümmtem, z. B. U-, V- oder Ω-artig geformtem, Meßrohr üblicherweise jene Eigenschwingungsform gewählt, bei denen das Meßrohr zumindest anteilig bei einer niedrigsten natürlichen Resonanzfrequenz um eine gedachte Längsachse des Meßwandlers nach Art eines an einem Ende eingespannten Auslegers pendelt, wodurch im hindurchströmenden Medium vom Massendurchfluß abhängige Corioliskräfte induziert werden. Diese wiederum führen dazu, daß den angeregten Schwingungen des Nutzmodes, im Falle gekrümmter Meßrohre also pendelartigen Auslegerschwingungen, dazu gleichfrequente Biegeschwingungen gemäß wenigstens einer ebenfalls natürlichen zweiten Schwingungsform, dem sogenannten Coriolismode, überlagert werden. Bei Meßwandlern mit gekrümmtem Meßrohr entsprechen diese durch Corioliskräfte erzwungenen Auslegerschwingungen im Coriolismode üblicherweise jener Eigenschwingungsform, bei denen das Meßrohr auch Drehschwingungen um eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete gedachte Hochachse ausführt. Bei Meßwandlern mit geradem Meßrohr hingegen wird zwecks Erzeugung von massendurchflußabhängigen Corioliskräften oftmals ein solcher Nutzmode gewählt, bei dem das Meßrohr zumindest anteilig Biegeschwingungen im wesentlichen in einer einzigen gedachten Schwingungsebene ausführt, so daß die Schwingungen im Coriolismode dementsprechend als zu den Nutzmodeschwingungen komplanare Biegeschwingungen gleicher Schwingfrequenz ausgebildet sind. Aufgrund der Überlagerung von Nutz- und Coriolismode weisen die mittels der Sensoranordnung einlaßseitig und auslaßseitig erfaßten Schwingungen des vibrierenden Meßrohrs eine auch vom Massedurchfluß abhängige, meßbare Phasendifferenz auf. Üblicherweise werden die Meßrohre derartiger, z. B. in Coriolis-Massedurchflußmessern eingesetzte, Meßwandler im Betrieb auf einer momentanen natürlichen Resonanzfrequenz der für den Nutzmode gewählten Schwingungsform, insb. bei konstantgeregelter Schwingungsamplitude, angeregt. Da diese Resonanzfrequenz im besonderen auch von der momentanen Dichte des Mediums abhängig ist, kann mittels marktüblicher Coriolis-Massedurchflußmesser neben dem Massedurchfluß zusätzlich auch die Dichte von strömenden Medien gemessen werden. Ferner ist es auch möglich, wie beispielsweise in der
Zum Erregen von Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs weisen Meßwandler vom Vibrationstyp des weiteren eine im Betrieb von einem von der erwähnten Treiberelektronik generierten und entsprechend konditionierten elektrischen Treibersignal, z. B. einem geregelten Strom, angesteuerte Erregeranordnung auf, die das Meßrohr mittels wenigstens eines im Betrieb von einem Strom durchflossenen, auf das Meßrohr praktisch direkt einwirkenden elektro-mechanischen, insb. elektro-dynamischen, Schwingungserregers zu Biegeschwingungen im Nutzmode anregt. Desweiteren umfassen derartige Meßwandler eine Sensoranordnung mit, insb. elektro-dynamischen, Schwingungssensoren zum zumindest punktuellen Erfassen einlaßseitiger und auslaßseitiger Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs, insb. denen im Coriolismode, und zum Erzeugen von vom zu erfassenden Prozeßparameter, wie etwa dem Massedurchfluß oder der Dichte, beeinflußten, als Primärsignale des Meßwandlers dienenden elektrischen Sensorsignalen. Wie beispielsweise in der
Wie u. a. in den eingangs erwähnten
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik zur Druckmessung, insb. auch zur Druckdifferenzmessung, mittels Meßwandler vom Vibrationstyp bekannten Lösungen ist allerdings darin zu sehen, daß entweder entsprechend modifizierte Erregeranordnungen und/oder entsprechend modifizierte Treiberelektronik zu verwenden oder aber zusätzliche Drucksensoren vorzusehen sind. Damit einhergehend kann sich sowohl der Konstruktionsaufwand des Meßsystems selbst als auch der Experimentieraufwand bei der Kalibrierung solcher Meßsysteme in extremen Maße erhöhen, da die zugrundegelegten physikalisch-mathematisch Modelle für die Druck- bzw. die Druckdifferenzmessung zwecks Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit sehr komplex sind und damit einhergehend ein Vielzahl zusätzlich zu kalibrierender Koeffizienten aufweisen, ggf. auch im Zuge einer erst vor Ort am installierten Meßsystem durchgeführten Naß-Kalibration.A disadvantage of the known from the prior art for pressure measurement, esp. Also for pressure difference measurement by means of transducers vibration type is, however, to be seen in that to use either correspondingly modified excitation arrangements and / or correspondingly modified driver electronics or additional pressure sensors are provided. As a result, both the design effort of the measuring system itself and the experimental effort in the calibration of such measuring systems can be extremely increased, since the underlying physical-mathematical models for the pressure and the pressure difference measurement in order to achieve a high accuracy of measurement are very complex and concomitantly Have a variety in addition to calibrating coefficients, possibly also in the course of a performed only on-site on the installed measuring system wet calibration.
Ein Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, mittels Meßwandler vom Vibrationstyp gebildet Meßsysteme dahingehend zu verbessern, daß damit eine, zumindest für Zwecke der Detektion bzw. Alarmierung unerwünscht hoher Druckabfälle im strömenden Medium ausreichend genaue, ggf. auch eine im Sinne des Erzeugens validierter Meßwerte hoch präzise, Messung einer Druckdifferenz im hindurchströmenden Medium ermöglicht ist; dies im besonderen auch unter Verwendung der in solchen Meßsystemen bewährten Meßtechnik, wie etwa etablierte Schwingungssensorik und/oder -aktorik, oder auch bewährten Technologien und Architekturen etablierter Umformer-Elektroniken.It is therefore an object of the invention to improve measuring systems by means of transducers of the vibration type in such a way that a reading which is sufficiently accurate at least for the purpose of detecting or alarming undesirably high pressure drops in the flowing medium, possibly also a measured value validated in the sense of generating precise, measurement of a pressure difference in the medium flowing through it is possible; this in particular also using the proven in such measuring systems Measuring technology, such as established vibration sensors and / or actuators, or proven technologies and architectures of established converter electronics.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem Meßsystem, beispielsweise Kompakt-Meßgerät und/oder Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät, für, beispielsweise in Rohrleitungen, strömende Medien, welches Meßsystem einen im Betrieb von einem Medium, beispielsweise einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, einer Paste oder einem Pulver oder einem anderen fließfähigem Material, durchströmten Meßwandler vom Vibrationstyp zum Erzeugen von mit Parametern des strömenden Mediums, beispielsweise einer Massendurchflußrate, einer Dichte und/oder einer Viskosität, korrespondierenden Primärsignalen sowie eine mit dem Meßwandler elektrisch gekoppelte Umformer-Elektronik (ME) zum Ansteuern des Meßwandlers und zum Auswerten von vom Meßwandler gelieferten Primärsignalen umfaßt. Der Meßwandler weist wenigstens ein Meßrohr zum Führen von strömendem Medium, wenigstens einen elektro-mechanischen, beispielsweise elektrodynamischen, Schwingungserreger zum Anregen und/oder Aufrechterhalten von Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs, beispielsweise von Biegeschwingungen des wenigstens einen Meßrohrs um eine ein einlaßseitiges erstes Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Meßwandlers, einen, beispielsweise elektrodynamischen, ersten Schwingungssensor zum Erfassen von, beispielsweise einlaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs und zum Erzeugen eines, beispielsweise einlaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden ersten Primärsignals des Meßwandlers, und einen, beispielsweise elektrodynamischen, zweiten Schwingungssensor zum Erfassen von, beispielsweise auslaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs und zum Erzeugen eines, beispielsweise auslaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden zweiten Primärsignals des Meßwandlers auf. Die Umformer-Elektronik wiederum liefert wenigstens ein Vibrationen, beispielsweise Biegeschwingungen, des wenigstens einen Meßrohrs bewirkendes Treibersignal für die den Schwingungserreger liefert, und generiert mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals sowie unter Verwendung eines, beispielsweise in einem flüchtigen Datenspeicher der Umformer-Elektronik intern vorgehaltenen und/oder im Betrieb mittels des Treibersignals und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten, eine Reynoldszahl, Re, für im Meßwandler strömendes Medium repräsentierenden Reynoldszahl-Meßwerts einen Druckdifferenz-Meßwert, der eine zwischen zwei vorgegebenen, beispielsweise innerhalb des Meßwandlers lokalisierten, Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz repräsentiert, beispielsweise derart, daß ein erster der beiden Referenzpunkte einlaßseitig und ein zweiter der beiden Referenzpunkte auslaßseitig im Meßlwandler lokalisiert sind.To solve the problem, the invention in a measuring system, such as compact meter and / or Coriolis mass flow meter, for, for example, in pipelines, flowing media, which measuring system during operation of a medium, such as a gas and / or a liquid , a paste or a powder or other flowable material, flowed through vibration-type transducers for generating with the parameters of the flowing medium, such as a mass flow rate, a density and / or viscosity, corresponding primary signals and an electrically coupled to the transducer converter electronics ( ME) for driving the transducer and for evaluating supplied by the transducer primary signals. The transducer has at least one measuring tube for guiding flowing medium, at least one electro-mechanical, for example electrodynamic, vibration exciter for exciting and / or maintaining vibrations of the at least one measuring tube, for example bending vibrations of the at least one measuring tube about a first measuring tube end on the inlet side of the measuring tube and an outlet-side second Meßrohrs imaginary connecting imaginary axis of vibration with a natural resonant frequency of the transducer, one, for example electrodynamic, first vibration sensor for detecting, for example, inlet side vibrations of at least the at least one measuring tube and for generating a, for example inlet side, vibrations of at least the at least a measuring tube representative of the first primary signal of the transducer, and one, for example, electrodynamic, second vibration sensor for detecting, for example, a On the outlet side, vibrations of at least the at least one measuring tube and for generating a, for example outlet side, vibrations of at least the at least one measuring tube representing the second primary signal of the transducer. The converter electronics in turn supplies at least one vibration, for example bending vibrations, of the at least one measuring tube providing driver signal for the vibration exciter, and generated by means of the first primary signal and by means of the second primary signal and using one, for example in a volatile data memory of the converter electronics internally stored and / or generated in operation by means of the drive signal and / or by means of at least one of the primary signals, a Reynolds number, Re, for Reynolds number measured value in the transducer representing a pressure difference measured value, one located between two predetermined, for example within the transducer , Reference points in the flowing medium occurring pressure difference represents, for example, such that a first of the two reference points on the inlet side and a second of the two reference points located on the outlet side in Meßlwandler sin d.
Darüberhinaus besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Messen einer innerhalb eines strömenden Mediums auftretenden Druckdifferenz, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Strömenlassen des Mediums durch wenigstens ein Meßlrohr;
Erzeugen eines eine Reynoldszahl, Re, für das strömende Medium repräsentierenden Reynoldszahl-Meßwerts, sowie
Verwenden des Reynoldszahl-Meßwerts zum Erzeugen eines Druckdifferenz-Meßlwerts, der eine zwischen zwei, beispielsweise innerhalb des Meßwandler lokalisierten, Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz repräsentiert.Moreover, the invention consists in a method for measuring a pressure difference occurring within a flowing medium, which method comprises the following steps:
Flowing the medium through at least one measuring tube;
Generating a Reynolds number, Re, Re representing the flowing medium, and
Using the Reynolds number measurement value for generating a pressure difference Meßlwerts representing a between two, for example, located within the transducer, reference points occurring in the flowing medium pressure difference.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldszahl-Meßwert mittels des Treibersignals generiert.According to a first embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics generates the Reynolds number measured value by means of the driver signal.
Nach einer zweiten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldszahl-Meßwert mittels des ersten Primärsignals und/oder mittels des zweiten Primärsignals generiert.According to a second embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics generates the Reynolds number measured value by means of the first primary signal and / or by means of the second primary signal.
Nach einer dritten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Druckdifferenz-Meßwerts unter Verwendung eines, beispielsweise in einem flüchtigen Datenspeicher der Umformer-Elektronik intern vorgehaltenen und/oder im Betrieb mittels des Treibersignal und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten, Viskositäts-Meßwert generiert, der eine Viskosität, η, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Viskositäts-Meßwert mittels des Treibersignals generiert und/oder daß die Umformer-Elektronik den Viskositäts-Meßwert unter Verwendung des ersten Primärsignals und/oder des zweiten Primärsignals generiert.According to a third embodiment of the measuring system of the invention is further provided that the converter electronics the pressure difference measured value using a, for example, in a volatile data memory of the converter electronics internally held and / or in operation by means of the driver signal and / or by means of at least one generated the primary signals, viscosity measured value which represents a viscosity, η, of medium flowing in the transducer. This refinement of the invention further provides for the converter electronics to generate the viscosity measured value by means of the drive signal and / or for the converter electronics to generate the viscosity measured value using the first primary signal and / or the second primary signal.
Nach einer vierten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Phasendifferenz-Meßwert generiert, der eine zwischen dem ersten Primärsignal und dem zweiten Primärsignal existierenden, beispielsweise von einer Massendurchflußrate, ṁ, von im Meßwandler strömendem Medium abhängige, Phasendifferenz, Δφl, repräsentiert.According to a fourth embodiment of the measuring system of the invention is further provided that the converter electronics for determining the pressure difference measured value by means of the first primary signal and by means of the second primary signal generates a phase difference measured value which represents an existing between the first primary signal and the second primary signal, for example, by a mass flow rate, abhäng, of the medium flowing in the transducer, phase difference, Δφ l represents.
Nach einer fünften Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts und/oder zur Erzeugung eines eine Dichte, ρ, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Dichte-Meßwerts anhand wenigstens eines der Primärsignale und/oder anhand des wenigstens einen Treibersignals einen Frequenz-Meßwert generiert, der eine Schwingungsfrequenz, fexc, von Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs, beispielsweise von Biegeschwingungen des wenigstens einen Meßrohrs um eine ein einlaßseitiges erstes Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Meßwandlers, repräsentiert.According to a fifth embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics for determining the pressure difference measured value and / or for generating a density measured value representing a density, ρ, of medium flowing in the transducer based on at least one of the primary signals and / or generates on the basis of the at least one driver signal a frequency measurement value, which connects an oscillation frequency, f exc , of vibrations of the at least one measuring tube, for example bending oscillations of the at least one measuring tube about an inlet-side first measuring tube end of the measuring tube and an outlet-side second measuring tube end of the measuring tube imaginary oscillation axis with a natural resonant frequency of the transducer, represented.
Nach einer sechsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Massendurchfluß-Meßwert generiert, der eine Massendurchflußrate, ṁ, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert, Nach einer siebenten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldzahl-Meßwert unter Verwendung eines eine Massendurchflußrate, ṁ, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Massendurchfluß-Meßwerts generiertet.According to a sixth embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics for determining the pressure difference measured value by means of the first primary signal and the second primary signal generates a mass flow rate measurement representing a mass flow rate, ṁ, of medium flowing in the transducer According to a seventh aspect of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics generate the Reynolds number reading using a mass flow rate representative of a mass flow rate, ṁ, of the medium flowing in the transducer.
Nach einer achten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldzahl-Meßwert unter Verwendung eines eine Viskosität, η, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Viskositäts-Meßwerts generiert.According to an eighth embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics generates the Reynolds number reading using a viscosity reading representative of a viscosity, η, of the medium flowing in the transducer.
Nach einer neunten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldzahl-Meßwert unter Verwendung sowohl eines eine Massendurchflußrate, ṁ, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Massendurchfluß-Meßwerts als auch eines eine Viskosität, η, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Viskositäts-Meßwerts generiert.According to a ninth embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics measure the Reynolds number reading using both a mass flow rate representative of a mass flow rate, ṁ of medium flowing in the transducer, and a viscosity, η, of the transducer generated viscosity of the medium representing the measured value.
Nach einer zehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Druckdifferenz-Meßwerts unter Verwendung eines, beispielsweise in einem flüchtigen Datenspeicher der Umformer-Elektronik intern vorgehaltenen und/oder im Betrieb mittels des Treibersignal und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten, Dichte-Meßwert generiert, der eine Dichte, ρ, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert.According to a tenth embodiment of the measuring system of the invention is further provided that the converter electronics the pressure difference measured value using a, for example, in a volatile data memory of the converter electronics internally held and / or in operation by means of the driver signal and / or by means of at least one generated the primary signals, density measured value which represents a density, ρ, of medium flowing in the transducer.
Nach einer elften Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Strömungsenergie-Meßwert generiert, der eine von einer Dichte, ρ, und einer Strömungsgeschwindigkeit, U, des im Meßwandler strömenden Mediums abhängige kinetische Energie, ρU2, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert.According to an eleventh embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics for determining the pressure difference measured value by means of the first primary signal and by means of the second primary signal generates a flow energy measured value of one of a density, ρ, and a flow velocity, U, dependent of the medium flowing in the transducer kinetic energy, ρU 2 , represented by medium flowing in the transducer.
Nach einer zwölften Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts einen Druckabfall-Koeffizienten generiert, der einen von der momentanen Reynoldszahl, Re, des strömenden Mediums abhängigen Druckabfall über dem Meßwandler, bezogen auf eine momentane kinetische Energie des im Meßwandler strömenden Mediums repräsentiert.According to a twelfth embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics for determining the pressure difference measured value generates a pressure drop coefficient, which is dependent on the current Reynolds number, Re, the flowing medium pressure drop across the transducer, based on a represents instantaneous kinetic energy of the flowing medium in the transducer.
Nach einer dreizehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts und anhand eines, beispielsweise in einem flüchtigen Datenspeicher der Umformer-Elektronik intern vorgehaltenen, ersten Druck-Meßwerts, der einen, beispielsweise stromaufwärts eines Auslaßendes des Meßwandlers und/oder stromabwärts eines Einlaßendes des Meßwandlers, im strömenden Medium herrschenden, beispielsweise mittels eines mit der Umformer-Elektronik kommunizierenden Drucksensors gemessenen und/oder mittels des ersten und zweiten Primärsignals des Meßwandlers ermittelten, ersten Druck repräsentiert, einen zweiten Druck-Meßwert generiert, der einen, beispielsweise minimalen und/oder für das Meßsystem als kritisch eingestuften, statischen Druck, ρkrit, innerhalb des strömenden Mediums repräsentiert. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des zweiten Druck-Meßwerts einen Alarm generiert, der ein Unterschreiten eines vorab definierten, minimal zulässigen statischen Drucks im Medium, beispielsweise visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert; und/oder daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des zweiten Druck-Meßwerts einen Alarm generiert, der ein, beispielsweise sich anbahnendes, Auftreten von Kavitation im Medium, beispielsweise visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert.According to a thirteenth embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that the converter electronics using the pressure difference measured value and on the basis of one, for example, in a volatile data memory of the converter electronics internally held, first pressure reading, the one, for example, upstream of Outlet end of the transducer and / or downstream of an inlet end of the transducer, prevailing in the flowing medium, for example measured by means of a communicating with the transducer electronics pressure sensor and / or determined by the first and second primary signal of the transducer, first pressure represents a second pressure reading generated, which represents a, for example, minimal and / or classified for the measuring system as critical, static pressure, ρ crit , within the flowing medium. This embodiment of the invention further provides that the converter electronics generates an alarm using the second pressure measured value which signals a drop below a predefined, minimum permissible static pressure in the medium, for example visually and / or audibly perceptible; and / or that the converter electronics generates an alarm using the second pressure measured value, which signals, for example, an approaching occurrence of cavitation in the medium, for example visually and / or acoustically perceptible.
Nach einer vierzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung umfaßt dieses zum Erzeugen eines einen im strömenden Medium herrschenden statischen Druck repräsentierenden Druck-Meßwerts weiters einen dem Erfassen eines, beispielsweise stromaufwärts eines Einlaßendes des Meßwandlers oder stromabwärts eines Auslaßendes des Meßwandlers, im in einer das Medium führenden Rohrleitung herrschenden statischen Drucks dienenden, im Betrieb mit der Umformer-Elektronik kommunizierenden Drucksensor.According to a fourteenth aspect of the measuring system of the invention, said pressure reading for generating a static pressure prevailing in the flowing medium further comprises detecting, for example, upstream of an inlet end of the transducer or downstream of an outlet end of the transducer, in a pipeline carrying the medium prevailing static pressure communicating in operation with the converter electronics pressure sensor.
Nach einer fünfzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts einen Alarm generiert, der ein Überschreiten einer vorab definierten, maximal zulässigen Absenkung eines statischen Drucks im durch den Meßwandler strömenden Medium, beispielsweise visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert; und/oder daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts einen Alarm generiert, der einen durch den Meßwandler provozierten, zu hohen Druckabfall im Medium, beispielsweise visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert.According to a fifteenth embodiment of the measuring system of the invention is further provided that the converter electronics using the pressure difference measured value generates an alarm that exceeds a predefined, maximum allowable lowering of static pressure in the medium flowing through the transducer, for example visually and / or audible, signaled; and / or that the converter electronics using the pressure difference measured value generates an alarm that signals a provoked by the transducer, excessive pressure drop in the medium, for example, visually and / or acoustically perceptible, signals.
Nach einer sechzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Meßwandler weiters ein Meßwandler-Gehäuse mit einem, insb. einen Anschlußflansch für ein Medium dem Meßwandler zuführendes Leitungssegment aufweisenden, einlaßseitigen ersten Gehäuseende und einem, insb. einen Anschlußflansch für ein Medium vom Meßwandler abführendes Leitungssegment aufweisenden, auslaßseitigen zweiten Gehäuseende. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß das einlaßseitige erste Gehäuseende des Meßwandler-Gehäuses mittels eines zwei jeweils voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen aufweisenden einlaßseitigen ersten Strömungsteiler und das auslaßseitige zweite Gehäuseende des Meßwandler-Gehäuses mittels eines zwei jeweils voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen aufweisenden auslaßseitigen zweiten Strömungsteilers gebildet sind, und daß der Meßwandler zwei zueinander parallele Meßrohre zum Führen von strömendem Medium aufweist, von denen ein erstes Meßrohr mit einem einlaßseitigen ersten Meßrohrende in eine erste Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers und mit einem auslaßseitigen zweiten Meßrohrende in eine erste Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers mündet, und ein zweites Meßrohr mit einem einlaßseitigen ersten Meßrohrende in eine zweite Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers und mit einem auslaßseitigen zweiten Meßrohrende in eine zweite Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers mündet.According to a sixteenth embodiment of the invention, it is further provided that the transducer further comprises a transducer housing having a, in particular a connecting flange for a medium supplying the measuring transducer line segment, inlet side first housing end and a, esp. A connecting flange for a medium from the transducer laxative Line segment having, outlet side second housing end. This embodiment of the invention further provides that the inlet side first housing end of the transducer housing by means of two spaced apart flow openings having inlet side first flow divider and the outlet side second housing end of the transducer housing formed by means of two spaced apart flow openings each outlet second flow divider and, that the transducer comprises two parallel measuring tubes for guiding flowing medium, of which a first measuring tube opens with an inlet side first Meßrohrende in a first flow opening of the first flow divider and with an outlet side second Meßrohrende in a first flow opening of the second flow divider, and a second measuring tube with an inlet side first Meßrohrende in a second flow opening of the first flow divider and with a ausla ßseitigen second Meßrohrende opens into a second flow opening of the second flow divider.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt diese weiters Schritte des Anregens des wenigstens einen Meßrohrs zu Vibrationen, beispielsweise Biegeschwingungen um eine ein einlaßseitiges erstes Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse; sowie des Erzeugens eines einlaßseitige Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden ersten Primärsignals sowie eines auslaßseitige Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden zweiten Primärsignals. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend umfaßt das Verfahren weiters einen Schritt des Verwendens des ersten Primärsignals und/oder des zweiten Primärsignals zum Erzeugen des Reynoldszahl-Meßwerts, insb. auch zum Erzeugen eines eine Dichte des strömenden Mediums repräsentierenden Dichte-Meßwerts und/oder zum Erzeugen eines eine Massendurchflußrate des strömenden Mediums repräsentierenden Massendurchfluß-Meßwerts.According to a first embodiment of the method of the invention, this further comprises steps of exciting the at least one measuring tube into vibrations, for example bending vibrations about an inlet-side first measuring tube end of the measuring tube and an outlet-side second measuring tube end of the measuring tube imaginary connecting imaginary axis of vibration; and generating an inlet-side vibration of at least the first primary signal representing at least one measuring tube and an outlet-side vibration of at least the second primary signal representing at least one measuring tube. Further developing this embodiment of the invention, the method further comprises a step of using the first primary signal and / or the second primary signal to generate the Reynolds number measurement value, in particular also to generate a density measurement value representing a density of the flowing medium and / or to generate a a mass flow rate of the flowing medium representing mass flow rate measured value.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, unter Verwendung einiger weniger, für die Messung strömender Medium etablierter Meßwerte, wie der Massendurchflußrate, der Dichte, der Viskosität und/oder der Reynoldszahl, die in Meßsystemen der in Rede stehenden Art typischerweise ohnehin vorliegen, insb. auch intern ermitteltet werden, und/oder anhand von einigen wenigen, mittels der Umformer-Elektronik solcher Meßsysteme typischerweise intern generierten Betriebsparametern, wie einer Phasendifferenz zwischen den ein- und auslaßseitige Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden Primärsignalen, deren Signalfrequenz und/oder -amplitude, oder den davon typischerweise ohnehin abgeleiteten, als eine weitere interessierende Meßgröße einen Druckdifferenz zu ermitteln. Die Erfindung basiert dabei auch auf der überraschenden Erkenntnis, daß sogar allein anhand vorgenannter Betriebsparameter bzw. den davon abgeleiteten, in Meßsystemen der in Rede stehenden Art typischerweise ohnehin ermittelten Meßwerten sowie einigen wenigen vorab speziell – etwa im Zuge einer ohnehin durchzuführenden Naß-Kalibration – zu bestimmenden meßsystemspezifischen Festwerten Druckdifferenzen im durch den Meßwandler strömenden Medium mit einer auch zu Zwecken der Alarmierung kritischer Betriebszustände, wie etwa Kavitation im strömenden Medium, ausreichend guten Meßgenauigkeit ermittelt werden können; dies auch über einen sehr weiten Reynoldszahlbereich, also sowohl für laminare als auch turbulente Strömung. Ein Vorteil der Erfindung besteht dabei im besonderen darin, daß zur Realisierung der erfindungsgemäßen Druckdifferenz-Messung sowohl auf betriebsbewährte konventionelle Meßwandler als auch auf betriebsbewährte konventionelle – hinsichtlich der für die Auswertung implementierten Software selbstverständlich entsprechend angepaßte – Umformer-Elektroniken zurückgegriffen werden kann.A basic idea of the invention is, in particular, also using a few measured values established for the measurement of the medium, such as the mass flow rate, the density, the viscosity and / or the Reynolds number, which are typically present anyway in measuring systems of the type in question be determined internally, and / or on the basis of a few, by means of the transducer electronics such Meßsysteme typically internally generated operating parameters, such as a phase difference between the inlet and outlet oscillations of the at least one measuring tube representing primary signals, their signal frequency and / or amplitude, or the typically derived anyway, to determine a pressure difference as another interesting measure of interest. The invention is also based on the surprising finding that even alone on the basis of the aforementioned operating parameters or derived therefrom, in measurement systems of the type in question typically measured values anyway and a few previously specifically - such as in the course of an already be performed wet calibration - too determining measuring system specific fixed values pressure differences in the medium flowing through the transducer with an also for purposes of alerting critical operating conditions, such as cavitation in the flowing medium, sufficiently good accuracy can be determined; This also applies over a very wide Reynolds number range, ie for both laminar and turbulent flow. An advantage of the invention consists in this in particular, that for the realization of the pressure difference measurement according to the invention both on proven conventional transducers and on proven conventional - with regard to the software implemented for the evaluation of course correspondingly adapted - converter electronics can be used.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung wie auch den Unteransprüchen an sich.The invention and further advantageous embodiments thereof are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments, which are illustrated in the figures of the drawing. Identical parts are provided in all figures with the same reference numerals; if it requires the clarity or it appears otherwise useful, is omitted reference numerals already mentioned in subsequent figures. Further advantageous embodiments or developments, esp. Combinations initially only individually explained aspects of the invention will become apparent from the figures of the drawing as well as the dependent claims per se.
Im einzelnen zeigen:In detail show:
In den
In den
Zum Führen von strömendem Mediums umfaßt das Innenteil des Meßwandlers generell wenigstens ein erstes – im in den
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, daß – obwohl der Meßwandler im in den
Wie aus der Zusammenschau der
Das wenigstens eine, beispielsweise aus Edelstahl, Titan, Tantal bzw. Zirkonium oder einer Legierung davon hergestellte, Meßrohr
Zur Minimierung von auf das mittels eines einzigen Meßrohrs gebildeten Innenteils wirkenden Störeinflüssen wie auch zur Reduzierung von seitens des jeweiligen Meßwandlers an die angeschlossene Prozeßleitung insgesamt abgegebener Schwingungsenergie umfaßt das Innenteil des Meßwandlers gemäß dem in den
Für den typischen Fall, daß der Meßwandler MW lösbaren mit der, beispielsweise als metallische Rohrleitung ausgebildeten, Prozeßleitung zu montieren ist, sind einlaßseitig des Meßwandlers einer erster Anschlußflansch
Zum aktiven Anregen mechanischer Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs (bzw. der Meßrohre), insb. auf einer oder mehreren von dessen natürlichen Eigenfrequenzen, umfaßt jeder der in den
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Meßrohr
Zum Vibrierenlassen des wenigsten einen Meßrohrs
Im in den
Für den betriebsmäßig vorgesehenen Fall, daß das Medium in der Prozeßleitung strömt und somit der Massedurchfluß m von Null verschieden ist, werden mittels des in oben beschriebener Weise vibrierenden Meßrohrs
Zum Erfassen von Schwingungen, insb. Biegeschwingungen, des wenigstens einen Meßrohrs
In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen sind jeweils der erste Schwingungssensor
Die von der Sensoranordnung gelieferten, als Primärsignale des Meßwandlers dienenden Schwingungsmeßsignale S1, s2, die jeweils eine Signalkomponente mit einer momentanen Schwingfrequenz, fexc, des im aktiv angeregten Nutzmode schwingenden wenigstens einen Meßrohrs
Beim erfindungsgemäßen Meßsystem dient die Umformer-Elektronik ME im besonderen dazu, mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals sowie unter Berücksichtigung einer für das strömende Medium ermittelten Reynoldszahl eine zwischen zwei vorgegebenen, beispielsweise auch innerhalb des Meßwandlers lokalisierten, Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz zu messen, wie z. B. einen seitens des Meßwandlers selbst im strömenden Medium provozierten Druckabfall. Dafür generiert die Umformer-Elektronik mittels des ersten und zweiten Primärsignals sowie unter Verwendung eines intern, etwa im flüchtigen Datenspeicher RAM, vorgehaltenen Reynoldszahl-Meßwerts XRe, der eine Reynoldszahl, Re, für im Meßwandler strömendes Medium repräsentiert, im Betrieb wiederkehrend einen Druckdifferenz-Meßwert XΔρ, der vorgenannte Druckdifferenz entsprechend repräsentiert, beispielsweise derart, daß ein erster der beiden Referenzpunkte einlaßseitig und ein zweiter der beiden Referenzpunkte auslaßseitig im Meßwandler lokalisiert sind und insoweit eine über dem Meßwandler insgesamt abfallende Druckdifferenz, Aρtota, ermittelt wird. Der Reynoldszahl-Meßwert XRe kann beispielsweise im Betrieb mittels des Treibersignals und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale generiert werden, beispielsweise nach einem der in der eingangs erwähnten
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ermittelt die Umformer-Elektronik den Druckdifferenz-Meßwert unter Verwendung des Reynoldszahl-Meßwerts XRe sowie eines gleichfalls Meßsystem intern, beispielsweise wiederum im flüchtigen Datenspeicher RAM, vorgehaltenen Strömungsenergie-Meßwerts XEkin, der eine von einer Dichte, ρ, und einer Strömungsgeschwindigkeit, U, des im Meßwandler strömenden Mediums abhängige kinetische Energie, ρU2, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert. Dafür ist in der Umformer-Elektronik ferner ein entsprechender Rechenalgorithmus implementiert, der den Druckdifferenz-Meßwert basierend auf der, in
Die Meß- und Auswerteschaltung μC dient gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im ferner dazu, zwecks Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts XΔρ, insb. auch zur Ermittlung des dafür benötigten Strömungsenergie-Meßwerts XEkin, und/oder des dafür benötigten Reynoldszahl-Meßwerts XRe, unter Verwendung der von der Sensoranordnung
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik, beispielsweise im flüchtigen Datenspeicher RAM, einen Dichte-Meßwert Xρ, der eine zu messende Dichte, ρ, des Mediums momentan repräsentiert, und/oder einen Viskositäts-Meßwert Xη, der eine Viskosität des Mediums momentan repräsentiert, vorhält. Basierend auf dem Massendurchfluß-Meßwert Xm und dem Dichte-Meßwert Xρ kann somit nämlich mittels der Umformer-Elektronik der zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts XΔρ benötigte Strömungsenergie-Meßwert XEkin intern ermittelt werden, etwa mittels Umsetzung der Beziehungwährend unter Verwendung des Massendurchfluß-Meßwerts Xm und des Viskositäts-Meßwert Xη, auf einfache Weise der zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts XΔρ benötigte Reynoldszahl-Meßwert XRe in der Umformer-Eletronik ermittelt werden kann, etwa basierend auf der Beziehung According to a further embodiment, it is further provided that the converter electronics, for example in the volatile data memory RAM, a density measured value X ρ , which currently represents a density to be measured, ρ, of the medium, and / or a viscosity measured value X η , which currently represents a viscosity of the medium holds. Thus, based on the mass flow rate measured value X m and the density measured value X ρ , the flow energy measured value X Ekin required to determine the pressure difference measured value X Δρ can thus be determined internally by means of the converter electronics, for example by means of conversion of the relationship while using the mass flow measurement value X m and the viscosity measurement value X η , the Reynolds number measurement value X Re required for determining the pressure difference measurement value X Δρ can be easily determined in the converter electronics, for example based on the relationship
Die entsprechenden Meßsystemparameter KEkin bzw. KRe sind im wesentlichen vom effektiven Strömungsquerschnitt des Meßwandlers abhängig und können vorab ohne weiteres, z. B. wiederum im Zuge einer Kalibrierung des Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, experimentell ermittelt und in der Umformer-Elektronik als meßsystemspezifische Festwerte abgelegt werden.The corresponding measuring system parameters K Ekin or K Re are essentially dependent on the effective flow cross-section of the transducer and can advance without further notice, z. B. again in the course of a Calibration of the measuring system and / or computer-aided calculations, determined experimentally and stored in the converter electronics as measuring system-specific fixed values.
Unter Berücksichtigung der vorgenannten funktionalen Zusammenhänge kann der Druckdifferenz-Meßwert XΔρ auch basierend auf einer der folgenden Beziehungen ermittelt werden: Taking into account the aforementioned functional relationships, the pressure difference measured value X Δρ can also be determined based on one of the following relationships:
Die vorgenannten, für die für die Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts benötigten Meßsystemparameter Kζ,1, Kζ,2, Kζ,3 bzw. KEkin oder KRe jeweils erforderlichen definierten Strömungen mit bekannter Reynoldszahlen, Re, bekannter kinetischer Energie, ρU2, und bekannter Druckverlaufs können ausreichend präzise auf entsprechenden Kalibrieranlagen ohne weiteres realisiert werden, beispielsweise mittels hinsichtlich der Strömungseigenschaften bekannter Kalibriermedien, wie z. B. Wasser, Glycerin etc., die mittels entsprechend gesteuerten Pumpen dem jeweils zu kalibrierenden Meßsystem als eingeprägte Strömung zu geführt werden. Alternativ oder in Ergänzung dazu können die für die Ermittlung der Meßsystemparameter benötigten Strömungsparameter, wie die Reynoldszahl, die kinetische Energie, die Druckdifferenz etc., beispielsweise auch mittels eines Druckdifferenz-Meßsystem meßtechnisch ermittelt werden, das zusammen mit dem zu kalibrierenden Meßsystem eines der in der eingangs erwähnten
Unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts XΔρ ist es nunmehr möglich, die in gewissem Maße auch von den Druckverhältnissen im strömenden Medium beeinflußte Phasendifferenz zwischen den Primärsignalen s1, s2 oder auch die ebenfalls beeinflußte Schwingungsfrequenz zwecks Erhöhung der Meßgenauigkeit von Massendurchfluß- und/oder Dichte-Meßwert im Betrieb entsprechend zu korrigieren. Zudem ist es aber auch möglich, unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts XΔρ das Meßsystem bzw. ein daran angeschlossenes Rohrleitungssystem auf für den Betrieb kritische Zustände hin zu überwachen, etwa das Ausmaß eines durch den Meßwandler selbst zwangsläufig provozierten Druckabfalls im strömenden Medium und/oder das damit einhergehende Risiko von zumeist schädlicher Kavitation im strömenden Medium infolge einer zu hohen Druckabsenkung.Using the pressure difference measured value X Δρ , it is now possible to influence the phase difference between the primary signals s 1 , s 2 influenced to a certain extent also by the pressure conditions in the flowing medium or else the likewise influenced oscillation frequency in order to increase the measuring accuracy of mass flow and / or Correct the density measured value accordingly during operation. In addition, it is also possible, using the pressure difference measured value X Δρ, to monitor the measuring system or a pipeline system connected thereto for states which are critical for operation, for example the extent of a pressure drop inevitably provoked by the transducer itself in the flowing medium and / or the associated risk of mostly harmful cavitation in the flowing medium due to excessive pressure drop.
Daher ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Umformer-Elektronik ferner dafür ausgelegt unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts XΔρ, einen Alarm zu generieren, der ein Überschreiten einer vorab definierten, maximal zulässigen Absenkung eines statischen Drucks im durch den Meßwandler strömenden Medium bzw. einen durch den Meßwandler provozierten, zu hohen Druckabfall im Medium, beispielsweise im Umfeld des Meßsystems visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert. Der Alarm kann z. B. durch das erwähnte Anzeige- und Bedienelement HMI vor Ort zur Anzeige und/oder von einem mittels des Meßsystems gesteuerten Signalhorns zu Gehör gebracht werden.Therefore, according to a further embodiment of the invention, the converter electronics is further designed using the pressure difference measured value X Δρ to generate an alarm that exceeds a predefined, maximum allowable lowering of a static pressure in the medium flowing through the transducer or a provoked by the transducer, too high pressure drop in the medium, for example, visually and / or acoustically perceptible in the environment of the measuring system signals. The alarm can z. B. be brought by the mentioned display and control HMI spot for display and / or controlled by a measuring system by the signal horn horns.
Alternativ oder in Ergänzung dazu ist die Umformer-Elektronik gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dafür ausgelegt, anhand des Druckdifferenz-Meßwerts sowie eines intern vorgehaltenen ersten Druck-Meßwerts Xρ1, der einen im strömenden Medium herrschenden, beispielsweise mittels einer das strömende Medium fördernden Pumpe eingeprägten und/oder mittels Ventils eingestellten und/oder mittels eines zusätzlichen Drucksensors gemessenen und/oder mittels der Umformer-Elektronik anhand wenigstens eines der Primärsignale ermittelten und/oder statischen, ersten Druck, ρRef, repräsentiert, einen zweiten Druck-Meßwert Xρ2, mit Xρ2 = Xρ1 – XΔρ zu generieren, der einen statischen zweiten Druck, ρkrit, innerhalb des strömenden Mediums repräsentiert, beispielsweise also einen Druck am Ort des auslaßseitigen Referenzpunkt – hier also dem zweiten der beiden Referenzpunkte, die die durch den Druckdifferenz-Meßwert repräsentierte Druckdifferenz definieren. Für den erwähnten Fall, daß einer der beiden Referenzpunkte, durch entsprechende Wahl der Meßsystemparameter für den Druckabfall-Koeffizienten bzw. die Druckabfall-Kennlinie, an den vorab genau ermittelten Ort minimalen Drucks (Δρ = Δρmax) innerhalb des im Meßwandler strömenden Medium, gelegt ist kann basierend auf dem zweiten Druck-Meßwert Xρ2 kann so beispielsweise im Betrieb des Meßsystems festgestellt werden, ob innerhalb des Meßwandlers oder ggf. auch unmittelbar im stromabwärts desselben liegenden Auslaufbereich der angeschlossenen Rohrleitung mit einem unzulässig niedrigen statischen Druck im strömenden Medium zu rechnen ist. Daher ist die Umformer-Elektronik nach einer weiteren Ausgestaltung dafür ausgelegt, unter Verwendung des zweiten Druck-Meßwerts Xρ2 ggf. einen Alarm zu generieren, der ein Unterschreiten eines vorab definierten, minimal zulässigen statischen Drucks im Medium und/oder der ein, z. B. sich erst anbahnendes, Auftreten von Kavitation im Medium entsprechend signalisiert, etwa in visuell und/oder akustisch wahrnehmbarer Weise.As an alternative or in addition to this, the converter electronics according to a further embodiment of the invention are designed to be based on the pressure difference measured value and an internally stored first Pressure measured value X ρ1 , the one prevailing in the flowing medium, for example by means of a pumping medium flowing pump embossed and / or adjusted by valve and / or measured by an additional pressure sensor and / or determined by means of the converter electronics based on at least one of the primary signals and / or static, first pressure, ρ Ref , represents generating a second pressure reading X ρ2 , where X ρ2 = X ρ1 -X Δρ , which represents a static second pressure, ρ crit , within the flowing medium, for example a pressure at the location of the outlet-side reference point - in this case the second of the two reference points, which define the pressure difference represented by the pressure difference measured value. For the case mentioned, that one of the two reference points, by appropriate choice of the measuring system parameters for the pressure drop coefficient or the pressure drop characteristic, to the pre-determined precise minimum pressure location (Δρ = Δρ max ) within the medium flowing in the transducer, set If, based on the second pressure measured value X ρ2 , it can thus be determined, for example during operation of the measuring system, whether an inadmissibly low static pressure in the flowing medium is to be expected within the transducer or possibly also directly downstream of the connected pipeline , Therefore, the converter electronics is designed according to a further embodiment, using the second pressure measurement X ρ2 if necessary to generate an alarm that falls below a predefined, minimum allowable static pressure in the medium and / or the one, z. B. is signaled only oncoming, occurrence of cavitation in the medium accordingly, as in visually and / or acoustically perceptible manner.
Der erste Druck-Meßwerts Xρ1 kann beispielsweise im Betrieb vom erwähnten übergeordneten Datenverarbeitungssystem aus an die Umformer-Elektronik und/oder von einem direkt an die Umformer-Elektronik angeschlossenen, insoweit mit zum Meßsystem zugehörigen Drucksensor an diese übermittelt und daselbst im erwähnten flüchtigen Datenspeicher RAM und/oder im nichtflüchtigen Datenspeicher EEPROM gespeichert werden. Daher umfaßt das Meßsystem gemäß einer Weiterbildung ferner einen im Betrieb mit der Umformer-Elektronik, beispielsweise über eine direkte Punkt-zu-Punkt Verbindung und/oder drahtlos per Funk, kommunizierenden Drucksensor zum Erfassen eines, beispielsweise stromaufwärts eines Einlaßendes des Meßwandlers oder stromabwärts eines Auslaßendes des Meßwandlers, im in einer das Medium führenden Rohrleitung herrschenden statischen Drucks. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann der Druck-Meßwert Xρ1 aber auch, beispielsweise unter Anwendung von dem Fachmann u. a. aus den eingangs erwähnten
Die Meß- und Auswerte-Schaltung des erfindungsgemäßen Meßsystems dient gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner dazu, abgleitet von der durch den Frequenz-Meßwert Xf momentan repräsentierten Schwingungsfrequenz in dem Fachmann an und für sich bekannter Weise zusätzlich auch den zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts benötigten Dichte-Meßwert Xρ zu generieren, beispielsweise basierend auf der Beziehung: worin Kρζ,1, Kρ,2 vorab experimentell ermittelte, beispielsweise im nichtflüchtigen Datenspeicher RAM, als Festwerte intern vorgehaltene Meßsystemparameter sind, die zwischen der durch den Frequenz-Meßwert Xf repräsentierten Schwingungsfrequenz und der zu messenden Dichte, ρ, entsprechend vermitteln.The measuring and evaluation circuit of the measuring system according to the invention is also used according to a further embodiment of the invention, derived from the currently represented by the frequency measurement value X f oscillation frequency in the expert and in a known manner in addition to the determination of the pressure difference Measured value X ρ required, for example, based on the relationship: wherein K ρζ, 1 , K ρ, 2 determined experimentally beforehand, for example in the non-volatile data memory RAM, as fixed values internally stored Meßsystemparameter mediate between the frequency represented by the frequency measurement X f oscillation frequency and the density to be measured, ρ.
Alternativ oder in Ergänzung dazu kann die Auswerteschaltung wie bei In-Eine-Meßgeräten der in Rede stehenden Art durchaus üblich ggf. auch dazu verwendet werden, den zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts benötigten Viskositäts-Meßwert Xη zu ermitteln, vgl. hierzu auch die eingangs erwähnten
Die vorgenannten, insb. auch die dem Erzeugen des Druckdifferenz-Meßwerts XΔρ bzw. anderer der vorgenannten Meßwerte jeweils dienenden, Rechenfunktionen können z. B. mittels des oben erwähnten Mikrocomputers der Auswerte-Schaltung μC oder beispielsweise auch einem darin entsprechend vorgesehenen digitalen Signalprozessors DSP sehr einfach realisiert sein. Das Erstellen und Implementieren von entsprechenden Algorithmen, die mit den vorbeschriebenen Formeln korrespondierenden oder beispielsweise auch die Funktionsweise der erwähnten Amplituden- bzw. Frequenzregelschaltung für die Erregeranordnung nachbilden, sowie deren Übersetzung in der Umformer-Elektronik entsprechend ausführbare Programm-Codes ist dem Fachmann an und für sich geläufig und bedarf daher – jedenfalls in Kenntnis der vorliegenden Erfindung – keiner detailierteren Erläuterung. Selbstverständlich können vorgenannte Formeln bzw. andere mit der Umformer-Elektronik realisierte Funktionalitäten des Meßsystems auch ohne weiteres ganz oder teilweise mittels entsprechender diskret aufgebauter und/oder hybriden, also gemischt analog-digitalen, Rechenschaltungen in der Umformer-Elektronik ME realisiert werden.The abovementioned, in particular also the calculation functions which serve to generate the pressure difference measured value X Δρ or other of the abovementioned measured values, can be described, for example, in FIG . Example, by means of the above-mentioned microcomputer of the evaluation circuit μC or, for example, a digital signal processor DSP provided accordingly therein be very easy to be realized. The creation and implementation of corresponding algorithms which correspond to the above-described formulas or, for example, also reproduce the mode of operation of the mentioned amplitude or frequency control circuit for the excitation arrangement, as well as their translation in the converter electronics correspondingly executable program codes, will be apparent to those skilled in the art is familiar and therefore requires - at least in knowledge of the present invention - no more detailed explanation. Of course, the aforementioned formulas or other realized with the converter electronics functionalities of the measuring system can also be readily realized in whole or in part by means of corresponding discretely constructed and / or hybrid, ie mixed analog-digital, arithmetic circuits in the converter electronics ME.
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