DE19724116C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur fehlerhafter Meßwerte von Durchflußmeßgeräten infolge gestörter Zuströmung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur fehlerhafter Meßwerte von Durchflußmeßgeräten infolge gestörter Zuströmung und betrifft die Durchflußmessung in Kreisrohrströmungen von Gasen und Flüssigkeiten. Durchflußmeßgeräte werden im allgemeinen bei ausgebildeter Rohrströmung kalibriert. Im praktischen Einsatz führen Abweichungen von der ausgebildeten Rohrströmung in der Zuströmung zu Meßfehlern, die bisher nur durch ein für jede spezielle Abweichung notwendiges Kalibrieren behoben werden können.

Dieses ist das in der Praxis heute übliche Vorgehen. Dabei werden einige typische Rohrelemente oder Armaturen (Krümmer, Doppelkrümmer, T-Stücke, Diffusoren, Ventile) als charakteristische Störelemente ausgewählt und für diese in Verbindung mit verschiedenen Durchfluß- Meßverfahren die Kalibrierungen vorgenommen. Obwohl hunderte solcher Untersuchungen bereits vorliegen und weiterhin noch durchgeführt werden, ist die ange­ sprochene Meßaufgabe in allgemeiner Form so nicht lösbar.

Dazu wird die gestörte Geschwindigkeitsverteilung in der Zuströmung unmittelbar vor dem Durchfluß-Meßgerät ermittelt. Dieses geschieht durch Messung der Wand­ schubspannung nach Größe und Richtung über dem Rohrumfang. Dabei kann die Wandschubspannung mit bekann­ ten Verfahren (z. B. Oberflächenzaun, Prestonrohr, Heiß­ filmsonde) gemessen werden. Der Verlauf der Wandschub­ spannung über dem Umfang in Kombination mit dem Meßwert des Durchfluß-Meßgerätes kennzeichnet die Geschwindig­ keitsverteilung im Rohr und damit den gesuchten Volumenstrom. Die Messung von Wandschubspannungen zur Charakterisierung von Strömungsfeldern ist seit langem gängige Praxis (vgl. R. J. Goldstein: Fluid Mechanics Measurement. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1983). Neu bei diesem Verfahren ist, daß aus der Verteilung der Wandschubspannung auf die Geschwindigkeitsverteilung nicht nur in Wandnähe, sondern über dem gesamten Rohrquerschnitt geschlossen wird.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, um für beliebige Geschwindigkeitsverteilungen in der Zuströmung die erforderlichen Korrekturen der Durchflußmeßdaten zu bestimmen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu wird der Verlauf der Wandschubspannung nach Größe und Richtung über dem Kreisrohrumfang in der Zuströmung gemessen. Dieser Verlauf ist in Kombination mit dem Meßwert des Durchflußmeßgerätes ein direktes Maß für die Geschwindigkeitsverteilung im Rohr und damit für den gesuchten Volumenstrom.

Die Messung des Verlaufes der Wandschubspannung über dem Umfang erfolgt in einem Vorsatzgerät, das als kurzes Rohrstück mit dem passenden Durchmesser in die Zuleitung vor dem Durchflußmeßgerät eingebaut wird. Das Vorsatzgerät ist auf der Rohrinnenseite nach Fig. 1 mit mehreren auf dem Umfang gleichmäßig verteilten Meßfühlern zur Messung der Wandschubspannung nach Größe und Richtung versehen. Die Meßfühler sind entweder sogen. Oberflächenzäune (Fig. 1b) oder sog. Prestonrohre (1c). Sie sind nach Fig. 1 winkelig angeordnet, um auch die Umfangskomponente der Wandschubspannung erfassen zu können. Je größer die Anzahl der Meßfühler ist, desto genauer läßt sich die Geschwindigkeitsverteilung in der Zuströmung kennzeichnen. Die genannten Meßfühler für die Wandschubspannungsmessung entsprechen dem Stand der Technik, siehe Wolfgang Nitsche, Strömungsmeßtechnik, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1994.

Die Oberflächenzäune haben eine Höhe von 0,1 mm bis 0,5 mm, und die Differenz des Wanddruckes vor und hinter dem Zaun ist ein Maß für die Wandschubspannungskomponente senkrecht zum Zaun.

Die Prestonsonde ist eine auf der Wand aufliegende Gesamtdrucksonde (Pitotsonde), die in Kombination mit dem Wanddruck am Ort ebenfalls einen Meßwert für die Wandschubspannung liefert.

Die Zuordnung der gemessenen Verteilung der Wandschubspannung mit der Geschwindigkeitsverteilung im Rohr und damit mit dem Volumenstrom kann entweder durch Kalibration erfolgen oder durch einen theoretischen Zusammenhang, der sich aus Berechnungen der Rohrströmung in der Zuleitung zum Durchflußmeßgerät ergibt.

Die beschriebene Vorrichtung kann als Zusatzgerät für vorhandene Durchflußmeßgeräte verwendet werden. Sie kann auch mit herkömmlichen Durchflußmeßgeräten kombiniert werden und damit zu verbesserten Durchflußmeßgeräten führen, die beliebige Zuströmungen zulassen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Korrektur fehlerhafter Messwerte von Durchflussmessgeräten infolge gestörter Zuströmung, gekennzeichnet dadurch, dass in der Zuleitung vor dem Durchflussmessgerät ein Vorsatzgerät eingebaut wird, mit dem der Verlauf der Wandschubspannung über dem Umfang in der Zuströmung gemessen und damit die Korrektur der Durchfussmesswerte bestimmt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in der Zuleitung vor dem Durchflussmessgerät mit einem Vorsatzge­ rät der Verlauf der Wandschubspannung über dem Umfang in der Zuströmung ge­ messen und damit die Durchflussmesswerte korrigiert werden.