CH708025B1 - Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignals eines Wirbeldurchflussmessgerätes (WDM) zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung. - Google Patents
Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignals eines Wirbeldurchflussmessgerätes (WDM) zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung. Download PDFInfo
- Publication number
- CH708025B1 CH708025B1 CH00574/14A CH5742014A CH708025B1 CH 708025 B1 CH708025 B1 CH 708025B1 CH 00574/14 A CH00574/14 A CH 00574/14A CH 5742014 A CH5742014 A CH 5742014A CH 708025 B1 CH708025 B1 CH 708025B1
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- frequency
- wdm
- reference curve
- flow
- amplitude
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignal eines WDM zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung, wobei das Ausgangssignal einen Frequenz- und einen Amplitudenanteil aufweist, wobei auf der Grundlage der Eigenschaften eines realen WDM unter idealen Bedingungen eine Referenzkurve A (F) ermittelt wird, wobei im Betriebszustand des WDM bei mindestens einer Frequenz die zugehörige Amplitude ermittelt wird, die mit der entsprechenden Amplitude der Referenzkurve in Bezug auf das Vorliegen der im Wesentlichen gleichen Frequenz verglichen wird, wobei dann, wenn die Frequenz mit der Frequenz der Referenzkurve bei der entsprechenden Amplitude im Wesentlichen übereinstimmt, auf das Vorhandensein einer Strömung zu schliessen ist.
Description
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignales eines Wirbeldurchflussmessgerätes (WDM) zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung.
[0002] Wirbeldurchflussmessgeräte, auch kurz Vortex-Messer genannt, dienen der Messung von Durchflussmengen in Rohrleitungen. Ein solcher Vortex-Durchflussmesser ist ein Durchflussmessgerät zur Bestimmung von Volumen oder Massenströmen in Rohrleitungen auf Basis der Kármánschen Wirbelstrasse. Ein solches Wirbeldurchflussmessgerät umfasst einen rohrförmigen Abschnitt, mit einem im rohrförmigen Abschnitt angeordneten Störkörper und einem in Strömungsrichtung dem Störkörper nachgeordneten Sensor. Der Sensor ist üblicherweise ein Piezodrucksensor oder ein Paddel mit einem Piezosensor, der die Druckschwankungen aufgrund der Wirbelbildung aufnimmt. Der Sensor erzeugt demzufolge ein elektrisches Ausgangssignal, das zu den Druckschwankungen bzw. zu den Bewegungen des Paddels korreliert. Unter normalen Strömungsbedingungen enthält das Signalspektrum eine periodische Komponente, dessen Maximum der Wirbelfrequenz entspricht. Durch eine Fouriertransformation oder geeignete Filtermethoden kann dieses Maximum aus dem Signal extrahiert werden und zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit herangezogen werden.
[0003] Anders stellt sich die Angelegenheit unter strömungslosen Bedingungen dar. Häufig kommt es im strömungslosen Zustand dennoch zu einem Anzeigen einer Strömung, obwohl eine Strömung nicht vorliegt. Begründet ist dies dadurch, dass beispielsweise durch Pumpen oder Motoren mechanische Vibrationen in dem Vortex erzeugt werden, die das System veranlassen, eine Strömung anzuzeigen, obwohl eine Strömung gar nicht vorliegt. Zur Vermeidung solcher Fehlanzeigen ist bereits aus der DE 11 2007 003 712 T5 bekannt, mittels Schwingungssensoren, die auf dem Rohr des Wirbeldurchflussmessgerätes angeordnet sind, Vibrationen zu erkennen, um dann das Spektrum solcher Fremdvibrationen aus dem Gesamtspektrum herausfiltern zu können. Bekannt ist auch, unter Einsatz von Digitalsignalprozessoren mittels Fouriertransformation das Frequenzspektrum zu ermitteln und aus der Verteilung des Frequenzspektrums durch Bildung von Frequenzquotienten strömungslose Situationen zu erkennen. Ein solches Verfahren ist aus der US 4 934 194 bekannt.
[0004] Nachteilig an diesen bekannten Verfahren ist der verhältnismässig grosse Aufwand, der zu einer unverhältnismässigen Verteuerung der an sich relativ preisgünstigen Wirbeldurchflussmessgeräte führt.
[0005] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demzufolge darin, ein Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignales eines Wirbeldurchflussmessgerätes (WDM), auch kurz Vortex genannt zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung bereitzustellen, das den Einsatz relativ kostengünstiger WDMs ermöglicht, wobei das Verfahren aber dennoch sehr robust ist, also insbesondere zuverlässig in der Lage ist, das Vorliegen einer strömungslosen Situation zu detektieren.
[0006] Ein Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignals eines WDM zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung, wobei das Ausgangssignal einen Frequenz- und einen Amplitudenanteil aufweist, das diesen Anforderungen genügt, zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Grundlage der Eigenschaften eines realen WDM unter idealen Bedingungen eine Referenzkurve A (F) ermittelt wird,
wobei im Betriebszustand des WDM bei mindestens einer Frequenz die zugehörige Amplitude ermittelt wird, die mit der entsprechenden Amplitude der Referenzkurve in Bezug auf das Vorliegen der im Wesentlichen gleichen Frequenz verglichen wird,
wobei dann, wenn die Frequenz mit der Frequenz der Referenzkurve bei der entsprechenden Amplitude im Wesentlichen übereinstimmt auf das Vorhandensein einer Strömung zu schliessen ist.
[0007] Das Verfahren geht davon aus, dass zunächst auf der Grundlage der Eigenschaften eines realen WDM unter idealen Bedingungen eine Referenzkurve A (F) ermittelt wird. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann allein durch das Verhältnis von Frequenz zu Amplitude darauf geschlossen werden, ob eine strömungslose Situation vorliegt oder nicht. Hierbei steht bei einem bekannten System die Wirbelfrequenz in einem festen Verhältnis zur Amplitude der Wirbelfrequenz. Bei einem idealen System steigt die Amplitude des Sensorsignals quadratisch mit der Wirbelfrequenz, d. h. es gilt der Bezug A ~ F<2>. Bei realen Systemen wird dieser Zusammenhang von verschiedenen Faktoren verfälscht. Hierzu zählt beispielsweise die Masse und Steifigkeit des Paddels, der Aufbau des Eingangsverstärkers, die Einengung des Rohrquerschnitts durch die endliche Strömung, die Resonanzeigenschaften des Messsystems und schlussendlich auch die Form des Störkörpers. Dies sind die Eigenschaften oder Störeffekte, unter deren Berücksichtigung die Referenzkurve A (F) ermittelt wird.
[0008] Darüber hinaus ist gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren vorgesehen, dass die Ermittlung der Referenzkurve unter idealen Bedingungen erfolgt. Unter idealen Bedingungen ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Bestimmung der Referenzkurve frei von Fremdvibrationen erfolgt. Das heisst, dass beispielsweise die Vibration von irgendwelchen Pumpen oder Motoren keinerlei Einfluss auf die Bestimmung der Referenzkurve hat. Das bedeutet, dass zur Ermittlung der Referenzkurve ausschliesslich Ausgangssignale berücksichtigt werden, die bei Betrieb eines realen WDM unter Berücksichtigung der dem WDM eigenen Störfaktoren oder Störgrössen ohne Einfluss äusserer Störfaktoren wie z.B. Fremdvibrationen durch Pumpen oder Motoren ermittelt werden.
[0009] Wird nunmehr der WDM in den Betriebszustand überführt, d. h. läuft der WDM unter realen Bedingungen, bei dem beispielsweise auch die Vibrationen eines Motors oder einer Pumpe auf den WDM übertragen werden, so wird im realen Betriebszustand bei einer beliebigen Frequenz die dazugehörige Amplitude ermittelt. Im Folgenden wird dann beispielsweise mithilfe eines Mikroprozessors die im Betriebszustand ermittelte Amplitude mit der gleichen Amplitude der Referenzkurve dahingehend verglichen, ob die Frequenz der Amplitude der Referenzkurve mit der Frequenz der real ermittelten Amplitude übereinstimmt. Ist dies der Fall, dann ist von einem Vorliegen einer Strömung auszugehen.
[0010] Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0011] So ist insbesondere vorgesehen, dass die Ermittlung der Referenzkurve A (F) durch Messung des Frequenz- und des Amplitudenanteils am realen WDM bei unterschiedlichen Volumenströmen erfolgt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Ermittlung der Referenzkurve durch Simulation an einem virtuellen WDM durch Ermittlung des Frequenz- und des Amplitudenanteils bei unterschiedlichen Volumenströmen durchzuführen. Weiterhin ist denkbar, die Ermittlung der Referenzkurve durch Berechnung des Frequenz- und des Amplitudenanteiles vorzunehmen, wobei auch hier wieder in die Berechnung die Steifigkeit und Masse des Paddels, der Aufbau des Eingangsverstärkers, die Einengung des Rohrquerschnitts, und schlussendlich die Resonanzeigenschaften des Messsystems und auch die Form des Störkörpers mit in die Berechnung einfliessen. Der Vergleich der Übereinstimmung der Frequenz der Amplitude der Referenzkurve mit der Frequenz bei der im Betriebszustand ermittelten Amplitude erfolgt unter Berücksichtigung einer Bandbreite der Frequenz. Selbstverständlich ist es nicht möglich, zu jedem WDM eine für ihn spezifische Referenzkurve A (F) zu bestimmen. Es ist vielmehr so, dass die Referenzkurve A (F) anhand eines WDM aus einer Serie von WDMs bestimmt wird und diese Referenzkurve A (F) die Referenz für sämtliche WDMs diese Serie bildet. Die WDMs einer Serie sind untereinander nie identisch. Begründet ist dies in Fertigungstoleranzen, unterschiedlichen Werkstoffchargen, und schlussendlich auch unterschiedlichen Strömungsmedien. Infolgedessen ist von einer Bandbreite in Bezug auf die Frequenz auszugehen, d. h. es wird davon ausgegangen, dass eine Strömung positiv detektiert worden ist, wenn bei übereinstimmenden Amplituden die Abweichungen der zugehörigen Frequenzen sich innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite bewegen. Die Bandbreite liegt hierbei üblicherweise bei etwa 10 %, was bedeutet, dass bei einer Abweichung von ± 5 % oberhalb oder unterhalb der Referenzkurve immer noch davon ausgegangen werden kann, dass eine Strömung vorliegt.
[0012] Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
<tb>Fig. 1<SEP>zeigt schematisch die Messschaltung;
<tb>Fig. 2<SEP>zeigt schematisch den Verlauf der Referenzkurve A (F).
[0013] Durch die Messschaltung gemäss Fig. 1 wird als Ausgangssignal zusätzlich zu dem Frequenzspektrum auch die Amplitude des Sensors erfasst. Die Auswertung sowohl der Frequenzkomponente als auch der Amplitude erfolgt in einem Mikroprozessor, der an die Messschaltung angeschlossen ist. In diesem Mikroprozessor läuft eine Routine, die eine Bewertung der Frequenzkomponenten anhand der Amplituden des Ausgangssignals durchführt. Nur wenn beispielsweise bei einer im Betriebszustand ermittelten Amplitude der Wert der zugehörigen Frequenz im Rahmen einer Bandbreite mit der Frequenz der entsprechenden Amplitude der Referenzkurve übereinstimmt, wird davon ausgegangen, dass eine Strömung detektiert worden ist. Stimmt die Frequenz der Referenzkurve insofern bei der entsprechenden Amplitude im Wesentlichen nicht mit der Frequenz der gleichen Amplitude im Betriebszustand überein, dann wird das Messergebnis verworfen und als strömungsloser Zustand bewertet.
Claims (5)
1. Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignal eines WDM zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung, wobei das Ausgangssignal einen Frequenz- und einen Amplitudenanteil aufweist,
wobei auf der Grundlage der Eigenschaften eines realen WDM unter idealen Bedingungen eine Referenzkurve A (F) ermittelt wird, wobei im Betriebszustand des WDM bei mindestens einer Frequenz die zugehörige Amplitude ermittelt wird,
die mit der entsprechenden Amplitude der Referenzkurve in Bezug auf das Vorliegen der im Wesentlichen gleichen Frequenz verglichen wird, wobei dann, wenn die Frequenz mit der Frequenz der Referenzkurve bei der entsprechenden Amplitude im Wesentlichen übereinstimmt, auf das Vorhandensein einer Strömung zu schliessen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzkurve A (F) unter Berücksichtigung von dem WDM eigenen Störeffekt ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Referenzkurve A (F) durch Messung des Frequenz- und des Amplitudenanteils am realen WDM bei unterschiedlichen Volumenströmen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Referenzkurve A (F) durch Simulation an einem virtuellen WDM durch Ermittlung des Frequenz- und des Amplitudenanteils erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Referenzkurve durch Berechnung des Frequenz- und des Amplitudenanteils erfolgt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013006592 | 2013-04-17 | ||
DE102013007180.1A DE102013007180A1 (de) | 2013-04-17 | 2013-04-25 | Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignales eines Wirbeldurchflussmessgerätes (WDM) zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH708025B1 true CH708025B1 (de) | 2014-11-14 |
Family
ID=51628771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH00574/14A CH708025B1 (de) | 2013-04-17 | 2014-04-14 | Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignals eines Wirbeldurchflussmessgerätes (WDM) zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH708025B1 (de) |
DE (1) | DE102013007180A1 (de) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4934194A (en) | 1988-03-24 | 1990-06-19 | Yokogawa Electric Corporation | Vortex flowmeter |
DD297704A5 (de) * | 1990-09-04 | 1992-01-16 | Elektro-Apparate-Werke Berlin Gmbh,De | Verfahren zur bestimmung des bezugsvolumens eines fluides mittels dichtemengenumwertung |
DE10230607A1 (de) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Überwachung einer Messeinrichtung, insbesondere einer Durchflussmesseinrichtung, sowie eine Messeinrichtung selbst |
DE102005003631A1 (de) * | 2005-01-26 | 2006-07-27 | Abb Patent Gmbh | Wirbeldurchflussmesser mit Amplituden-und Frequenzinformationsauswertung und Verfahren hierzu |
WO2008061551A1 (de) * | 2006-11-23 | 2008-05-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur diagnose einer verstopfung einer impulsleitung bei einem druckmessumformer sowie druckmessumformer |
CN101925801B (zh) | 2007-11-28 | 2013-01-02 | Abb研究有限公司 | 用于探测在涡流或旋流流量计中的无流量情况的方法 |
-
2013
- 2013-04-25 DE DE102013007180.1A patent/DE102013007180A1/de active Pending
-
2014
- 2014-04-14 CH CH00574/14A patent/CH708025B1/de unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013007180A1 (de) | 2014-10-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2513612B1 (de) | Verfahren zum betreiben eines coriolis-massendurchflussmessgeräts sowie coriolis-massendurchflussmessgerät | |
EP3234548B1 (de) | Messanordnung und verfahren zum messen der dichte von fliessfähigen medien | |
EP3234512B1 (de) | Durchflussmessanordnung nach dem differenzdruckmessprinzip | |
DE102009001525A1 (de) | Verfahren und Wirbelströmungsmessgerät zum Überwachen und/oder Messen einer Wandströmung eines in einer Rohrleitung strömenden, zwei- oder mehrphasigen Mediums | |
DE102015221350A1 (de) | Verfahren zum liefern eines qualitätsmasses für messgerät überprüfungsergebnisse | |
EP3298360B1 (de) | Verfahren, computerprogrammprodukt und vorrichtung zur ermittlung einer charakteristischen grösse zur bewertung einer messanordnung umfassend ein clamp-on-ultraschall-durchflussmessgerät und ein messrohr | |
DE102016108986A1 (de) | Verfahren zur Detektion von Rohrleitungsschwingungen und Messgerät | |
DE102018101923A1 (de) | Verfahren zum Feststellen von Belagsbildung in einem Messrohr und Messgerät zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102009003020A1 (de) | Laufzeitmessungskorrektur bei einem Strömungssensor | |
EP2568272A2 (de) | Verfahren zur akustischen Ortung von Lecks in Leitungen | |
DE102016125537A1 (de) | Massedurchflussmessaufnehmer nach dem Coriolis-Prinzip und Verfahren zum Bestimmen eines Massedurchflusses | |
DE102017005207A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Drucks eines Fluids | |
DE102012112976A1 (de) | Verfahren und Wirbelströmungsmessgerät zur Bestimmung des Massenstromverhältnisses einer mehrphasigen Strömung | |
EP3325923A1 (de) | Durchflussmessgerät nach dem wirbelzählerprinzip | |
DE102012112800A1 (de) | Wirbelströmungsmessgerät und Verfahren zur Messung der Qualität von Prozess- und Einbaubedingungen | |
DE102010006429A1 (de) | Coriolis-Massendurchflussmessgerät und Verfahren zum Betreiben eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts | |
EP2733472A1 (de) | Kernmagnetisches Durchflussmessgerät und Verfahren zum Betreiben von kernmagnetischen Durchflussmessgeräten | |
CH708025B1 (de) | Verfahren zur Auswertung eines Ausgangssignals eines Wirbeldurchflussmessgerätes (WDM) zur Verifikation des Vorliegens einer Strömung. | |
DE102019125682A1 (de) | Anordnung und Verfahren zum Erkennen und Korrigieren einer fehlerhaften Durchflussmessung | |
EP4078097A1 (de) | Verfahren zur durchflussmessung eines flüssigen mediums mit veränderlicher gasbeladung auf basis einer differenzdruckmessung | |
DE112007003712B4 (de) | Verfahren zum Detektieren einer strömungslosen Situation in einem Wirbel- oder Dralldurchflussmesser | |
EP3196604B1 (de) | Verfahren zum betreiben eines coriolis-massedurchflussmessgeräts und diesbezügliches coriolis-massedurchflussmessgerät | |
DE102021134269A1 (de) | Verfahren zum Bestimmen einer charakteristischen Durchlaufzeit einer Komponente eines heterogenen Mediums in einem schwingenden Messrohr eines Coriolis-Massedurchflussmessgerätes | |
DE102013106723A1 (de) | Verfahren zur Vermeidung pulsationsbedingter Messfehler bei Massenflussbestimmung | |
LU93342B1 (de) | Verfahren zur Überprüfung der Funktion eines oder mehrerer Ventile |