DE2230974A1 - Einrichtung zum Überprüfen der Arbeit von Strömungsmessern - Google Patents
Einrichtung zum Überprüfen der Arbeit von StrömungsmessernInfo
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Description
E 489
Dr.-lng. HA \^ HUoCK
DJpWnS-Hr-N:- AGUl
DJpWnS-Hr-N:- AGUl
DEHUi-". C3
Auguste-Viktoria-Str»B«
Emerson Electric Co., StoJQouis / Missouri (V.St .ν.Α.)
Einrichtung zum Überprüfen der Arbeit von Strömungsmessern
Die Erfindung betrifft allgemein Einrichtungen zum Überprüfen
der Arbeit von Strömungsmessern und im besonderen derartige Einrichtungen, die zusammen mit Turbinenströmungsmessern zum
Messen der der Strömung von Gasen oder flüssigkeiten in Strömungsrohren
verwendet werden,
Turbinenströmungsmesser weisen allgemein auf ein Strömungsrohr, eine Rotoranordnung mit einem Sotor, der sich mit einer
Drehzahl dreht, die allgemein proportional der Geschwindigkeit der durch das Strömungsrohr strömenden Gase oder Flüssigkeiten
ist, sowie eine TJmwandlungsanordnung, die in Abhängigkeit von
der Drehung des Rotors elektrische Impulse erzeugt.
Turbinenströmungsmesser werden auf vielen Gebieten weitgehend verwendet wegen ihrer Genauigkeit und der Anpassungsfähigkeit
an sehr verschiedene Strömungsbedingungen, und weil der Ausgang leicht summiert werden kann, so dass eine Information über das
gesamte Strömungsvolumen erhalten werden kann, welcher Ausgang ohne Schwierigkeiten von einem frequenzjGleichstrom-Anzeigeinstrument
so umgewandelt werden kann, dass das Ausmaß der Strömung angezeigt wird. Als typische Verwendungsbiete für solche
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Einrichtungen werden ein hohes Volumen aufnehmende Rohrleitungen
und industrielle Verfahren zum Verarbeiten vorherbestimmter
Mengen.
Die zurzeit bekannten lurbinenströmungsmesser werden unter
Anwendung eines τοη mehreren zur Verfügung stehenden Verfahren periodisch auf Genauigkeit der Anzeige und der Beproduzierbarkeit
überprüft. Häufig werden zusammen mit einem einzelnen
Zähler zwei Umwandlungsabtaster verwendet, die dann durch einen Vergleich überprüft werden. Der Zähler kann ebenfalls dadurch
überprüft werden, dass ein. weiterer Zähler vorgesehen wird, während
die Draht leitungen dadurch überprüft werden können, dass
ein weiterer Satz Drahtleitungen vorgesehen wird U3w. Die kritische
Aufrechterhaltung einer genauen Messung in vielen Anwendungsgebieten, in denen Turbinenmesser benutzt werden, rechtfertigt
die zusätzlichen Kosten einer doppelten Ausstattung.
Die zurzeit bekannten lurbinenströmungsmeeser weisen noch
den .Machteil auf, dass deren Arbeit von elektrischen Umwandlern
abhängt, so dass sie bei einem Ausfall der Stromquelle versagen. Diese Abhängigkeit hat dazu geführt, dass die zu messende Strömung
bei einem Ausfall der Stromquelle unterbrochen werden musste, oder es musste eine ungemessene Strömung zugelassen
werden.
Die Erfindung sieht eine Einrichtung zum Überprüfen der Arbeit eines Turbinenströstungsmessers vor, der aufweist ein
Strömungsrohr, eine Eotoranordnung mit einem Eotor, der im
Strömungsrohr drehbar gelagert ist, ein Umwandlungsmittel, das
in Abhängigkeit von der Drehung des Eotors elektrische Impulse erzeugt, und eine Stromquelle für die Umwandlungsmittel, welche
Einrichtung ferner aufweist eine Grleichheitprüfeinrichtung, die
unabhängig von den Umwandlungsmitteln in Abhängigkeit von der
Drehung des Eotors ein Vergleichsausgangssignal erzeugt, welche Gleichheitsprüf einrichtung mit einem zweiten Umwandlungsmittel
versehen ist, das in Abhängigkeit von der Drehung des Eotors elektrische Impulse erzeugt, sowie mit einer Summierungseinrichtung,
die eine Zahl anzeigt, die aus der Gesamtanzahl der Impulse innerhalb einer längeren Zeitperiode abgeleitet wird,
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und mit einer Stromquelle für das zweite Umwandlungsmittel für eine kontinuierliche Stromversorgung, die unabhängig von
der ersten Stromquelle mindestens dann arbeitet, wenn die Spannung der ersten Stromquelle unter einen vorherbestimmten
Wert absinkt.
Die Erfindung sieht eine Einrichtung für einen Turbinenströmungsmesser
oder dergleichen vor, die eine Überprüfung der Arbeit des Strömungsmessers ermöglicht, ohne dass eine
doppelte Ausstattung vorgesehen zu werden braucht.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in bestehende Strömungsmesser
bei nur geringerer Abänderung eingebaut werden, und führt eine Summierung der Gesamtströmung aus unabhängig
von der primären Strömungsermittlungsschaltung sowie, wenn benötigt, auch unabhängig von der Stromversorgung der primären
Strömungsermittlungsschaltung.
Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben! in den
beiliegenden Zeichnungen ist die
I"ig„1 eine etwas schematische Darstellung eines Turbinenströmungsmessers
mit der Gleiehheitsüberprüfung nach der Erfindung,
Fig.2 eine schaubildliche Darstellung eines den Eotor umgebenden
Ringes, der bei der Einrichtung n§ch der Fig.1
verwendet wird, und die
Fig.3 eine Darstellung der Schaltung, die für das zweite
Umwandlungsmittel bei der Einrichtung nach den Figuren 1 und 2 verwendet wird.
Die 3?ig.1 zeigt einen als Ganzes mit 1 bezeichneten lurbinenströmungsmesser
mit der Vergleichsprüfeinrichtung nach der Erfindung. Der Strömungsmesser weist einen Rotor 2 auf, der
am Umfang einen Ring 3 trägt. Der Rotor 2 ist drehbar gelagert mittels einer Abstützung 4, eines stromaufseitigen lagerkegeis
5 und eines stromabseitigen Lagerkegeis 6. Die Rotorschaufein
7 sind so bemessen und angeordnet, dass der Rotor 2 bei dem Durchfluss eines vorherbestimmten Volumens einer Flüssigkeit
durch das Messgerät 1 eine Umdrehung ausführt. Diese Konstruktion
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ist an sich bekannt. Der ümhüllungsring 3 ist herkömmlieherweise
mit einer Anzahl von Löchern 31 versehen, die einen magnetischen nebenschluss für einen Umwandlungsfühlkopf 8 bilden,
der an der Wandung des Strömungsrohres 9 des Messgerätes
1 angebracht ist. Der magnetische Sensor 8 erzeugt einen Impuls
zug in einer Pühlschaltung 10, wenn die Löcher 31 sich am Sensor 8 vorbeibewegen· Die Schaltung 10 wird aus einer Stromquelle
12 mit Gleichstrom versorgt, der eine vorherbestimmte Spannung von z.B. 12 Volt aufweisen kann. Die Schaltung 10
umfasst ferner Anzeigeinstrumente 13» wie Summierungszähler
und !Frequenz in Gleichstrom umwandelnde Mittel (Strömungsmengenanzeiger). Auch diese Anordnung ist an sich bekannt.
Der Ümhüllungsring 3 ist mit einer Zunge 20 versehen, die
an der Stromabseite vorsteht. An der anderen Seite des Hinges ist diagonao entgegengesetzt zur Zunge 20 ein Gegengewicht
angebracht, um den Rotor 2 auszuwuchten. An der Wandung des Strömungsrohres 9 ist stromab vom Sensor 8 ein zweiter Sensor
22 angebracht, der einer zweiten Umwandlungsschaltung 23 einen Impuls zuführt, wenn die Zunge 20 am Sensor 22 vorbeiwandert.
Der Sensor 22 bildet zusammen mit der Schaltung 23 einen Teil eines zweiten Wandlers 24» der am Strömungsrohr 9
angebracht ist. Die Schaltung 23 enthält ferner einen Aufladeschalter 25, eine Batterie 26 sowie einen Verstärker 27 und
einen Summierungszähler 28. Diese Schaltung ist in der lig.3
ausführlich dargestellt.
Wie aus der Fig.3 zu ersehen ist, weist der Sensor 22 einen
Magnetkopf 100 auf, der an der Außenseite des Strömungsrohres auf geeignete Weise angebracht wird, sowie einen Filterkondensator
C1 und eine Niederspannungsquelle 104 mit zwei Widerständen
E1 und E2, die mit einer Spannungsquelle V00 (5 V Gleichspannung)
bezw. mit der Erdung verbunden sind.
Nach der fig.3 kann der Aufladeschalter 25 einfach aus
einem herkömmlichen Spannungsregler mit einem Transistor Q1,
einem Widerstand R, und einer Zenerdiode D1 bestehen, die am
!Transistor Q1 die geeignete Vorspannungs aufrechterhält, und
mit einer Diode Dg. Der Spannungsregler 25 erzeugt eine Spannung,
die gleich der Spannung der Batterie 26 oder etwas höher
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ist. Die Batterie bleibt daher aufgeladen, solange sie über
den Schalter 25 mit Strom versorgt wird. Die Batterie 26 ist zum Schalter 25 parallelgeschaltet bei vier von fünf Einstellungen
eines mechanisch verkoppelten Doppelfunktionsschalters 106. Der iunktionsschalter 106 weist auf einen Einstellungsanzeiger 108, einen ersten Kontaktring 110 und einen zweiten
Kontaktring 112. Die fünf Einstellungen des Schalters sind bezeichnet
mit »Ablesung". "Zählung»,"Prüfung11 und »Batterie aus"
Der erste Kontaktring 110 übt zwei Funktionen aus, und zwar
wird eine Verbindung mit der Batterie 26 hergestellt bei allen Einstellungen des Schalters 106 mit Ausnahme der Einstellung
des Aufladeschalters 25 auf die Einstellung "Batterie Aus", und ferner wird eine Verbindung zwischen einer Leitung Vq„-(geregelte
Gleichspannung 5 Volt) und dem Aufladeschalter 25
hergestellt bei der Einstellung des Schalters 106 auf "Ablesung", "Zählung" und "Prüfung".
Der zweite Kontaktring 112 führt einem Leiterpaar "SI" und "AT" wahlweise eine kleine Vorspannung zu und stellt eine
Verbindung der Leiter SI, AT und RO mit der Erdung her. Bei der Einstellung "Ablesung" wird der Leiter SI über den Konijaktring
112 mit der Erdung verbunden. Bei den Einstellungen "Zählung" und "EIN" erfolgt keine Erdung der Leiter, während
bei der Einstellung "Prüfung" beide Leitungen SI und AT geerdet werden, während bei der Einstellung "Batteria AUS" nur die
Leitung RO geerdet wird. Zwei Widerstände R. und R,- sowie eine
Diode D, erzeugen die gewünschte Spannung und die Schaltcharakteristiken für die Leitungen SI und AT. Zwei widerstände Rg
und R„ sowie die Zenerdioden D5 und D. versorgen die Leitungen
Vqq und V0Q1 mit den gewünschten geregelten Spannungen. Die
Schaltung zwischen dem Eingang des Schalters 25 und dem Ausgang der Ausgangsleitungen Vcc, VCC1, SI, AT und RO stellt die
Stromversorgung des zweiten Wandlers 24 dar.
her Summierungszähler 28 besteht aus einem elektro-optischan
Zairilenanzeigeins brument mit einer Reihe von Registern 116, die den Ausgang des Verstärkers 27 und des Registers 114
in Dezimalform speichern, sowie aus einer Reihe elektronischer
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116 Anzeigeelemente 118, die die in den Registern gespeicherten Zahlenwerte
anzeigen. Der Summierungszähler 28 weist ferner eine
BezugsSpannungsschaltung 120 auf, die mit den Registern 116 verbunden
ist. DI.se Schaltung 120 enthält einen Transistor Q2»
dessen Basiselektrode mit der Leitung RO verbunden ist, während die Emitterelektrode geerdet ist. Die Kollektorelektrode des
Transistors steht mit der Batterie der Register 116 in Verbindung.
Die Basiselektrode des Transistors Q« steht ferner über
einen Widerstand R8 mit der Leitung Vcc und über einen Kondensator
Cp mit der Erdung in Verbindung. Die Kollektorelektrode
des Transistors Q0 steht ferner über einen Widerstand Rq mit der
Leitung YQQ und über einen Kondensator C, mit der Erdung in Verbindung.
Die Leitungen AT, SI und VCC1 sind mit den Anzeigeelementen
118 verbunden, wobei die folgenden Funktionen ausgeübt werden.
Bei der Einstellung "Ablesung" des Schalters 106 (AT erhält Strom,
SI geerdet) zeigen die Anzeigeelemente 118 die gespeicherte Zahl
zu der Zeit an, in der der Schalter auf "Ablesung" eingestellt
wird. Bei der Einstellung "Zählung" (beide Leiter SI und AT erhalten Strom) zeigen die Anzeigeelemente den Zahlenwert an, der
in den Registern 116 enthalten ist. Bei der Einstellung "Prüfung" (beide Leiter SI und AT geerdet) zeigen die Anzeigeelemente alle
Zahlenwerte zugleich an, wodurch das ordnungsgemäße Arbeiten der Anzeigeelemente bestätigt wird. Bei der Einstellung 11EIiI", die
die JSormaleinstellung des Schalters ist, erhalten die Leiter AT
und SI eine Spannung; jedoch ist die Leitung Vq1 abgeschaltet.
Die Anzeigeelemente sind daher stromlos; jedoch fahren die Register 116 fort, die Impulse zusammenzuzählen, die aus dem Fühlelement
22, dem Verstärker 27 und dem Register 114 empfangen werden. Hieraus ist zu ersehen, dass bei allen genannten Einstellungen
des Funktionsschalters 106 die Register 116 nach wie vor
die Impulse zusammenzählen, die empfangen werden ungeachtet der anzeige der Anzeigeeinrichtung 118. Sollte die Hauptstromversorgung
ausfallen, während der Funktionsschalter 106 in eine der
genannten Einstellungen gedreht worden ist, so setzt die Batterie 26 die regulierte Sbromversorgung des Wandlers 24 fort. Es wird
darauf hingewiesen, dass bei der Normaleinsteilung "EIN" der
-^U ü 8 b 3 / 0 9 0 1
Leistungsbedarf gering ist, so dass die erfindungsgemäße Einrichtung
nur mit Batteriestromversorgung längere Zeit arbeiten kann. Dieser geringe Leistungsbedarf ist nicht nur die folge
der kleinen Anzahl massiver Schaltungselemente, die von der Batterie betrieben werden, sondern auch eine Polge der niedrigen
Frequenz des vom Sensor 22 aufgenommenen Signals und
des geringen leistungebedarfs des Sensors und der Zählschaltung im Ruhezustand.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung können verschiedene Überprüfungen der Arbeit des Strömungsmesserβ durchgeführt
werden· Bei der einfachsten Überprüfung, die einzige, die im allgemeinen benötigt wird, wird lediglich die Gleichheitsprüfschaltung
24 in der Einstellung "Elfi" belassen, und
eswird periodisch die Gesamtsumme überprüft (durch Umschalten auf die Einstellung "Zählung1* oder "Ablesung11) und mit der
von den primären Anzeigeinstrumenten 13 angezeigten Gesamt summe verglichen. Kir Sachkundige sind ferner noch andere Prüfverfahren
naheliegend. Beispielsweise kann die in der amerikanischen Patentschrift Bo. 3 171 952 (Brown) offenbarte Einrichtung,
die bei einem Strömungsmesser anderer Ausführung benutzt wird, für die Verwendung bei einem !Eurbinenströmungsmesser
unter Anwendung der öleichheitsprüfung nach der Erfindung
eingerichtet werden.
Nachstehend werden als Beispiel die Werte einiger Schaltungselemente
angegeben*
Batterie 6 Volt
Q1 MJE3O55
Q1 MJE3O55
Q2 2*3415
4,5 Kiloohm
1 Kiloohm
39 Ohm
10 EÜoohrn
10 Kiloohm
Eg 6,5 Ohm
1 Ohm
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ΊΟ
C.
'3
Dr
Register Register
Anzeigeelemente
114 116
118
10 Kiloohm
360 Ohm (bemessen für die Ausfächerung der Register)
10 Kiloohm (bemessen für die höchste
Frequenz)
0,33 Mikrofarad 0,33 Mikrofarad 0,33 Mikrofarad 1 Mikrofarad (bemessen für die
höchste frequenz)
4 Mikrofarad 1JÜ5343
10B4
IS-2
1AI5337
1N5337
SH74121JÜ
SN7490H
1N5337
SH74121JÜ
SN7490H
(zusätzlich vorgesehen für die gewünschte Ausfächerung)
5916L und S-90 (gleich der Anzahl der
Register 116)
Unter Anwendung von an sich bekannter Verfahren wird die Verbindung mit dem Verstärker so hergestellt, dass ein 50/50
Gleichstrom erzeugt wird. Die Schaltungsverbindungen zu den
Registern 114 und 116 sowie zu den Anzeigegeräten sind die
herkömmlichen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung der primäre Wandler und
die dazugehörige Ausstattung über prüft werden, während andererseits die Arbeit der Messeinrichtung selbst bei einem
Ausfall der Hauptstromversorgung fortgesetzt wird. Pur den Einbau der erfindungsgemäßen Einrichtung sind bei bereits vorhandenen
Strömungsmessern nur geringfügige Ä'nerungen vorzunehmen, wobei die vorhandenen Wandler und Übertrager nicht
beeinflusst werden. Da die Auflösung der Gleichheitsüberprüfung um Größenordnungen kleiner sein kann als die für den
primären Wandler erforderliche Auflösung, so kann die Einrichtung
für die Gleichheitsüberprüfung weit einfacher aufgebaut
2098 5 3/0901
werden als der primäre Wandler und Übertrager. An der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform der Erfindung können von Sachkundigen
im Rahmen des Erfindungsgedankens natürlich Änerungen, Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Die Erfindung
selbst wird daher nur durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt.
Patentansprüche
20ü85:i/U90
Claims (1)
- 223097/, - ίο -Patent ansprücheEinrichtung zum Überprüfen der Arbeit eines Turbinenströ'mungsmessers, der aufweist ein Strömungsrohr, eine Schaufelradanordmmg mit einem Schaufelrad, das im Strömungsrohr drehbar gelagert ist, mit einem Umwandler, der in Abhängigkeit von der Umdrehung des Schaufelrades elektrische Impulse erzeugt, und eine elektrische Stromquelle für die Stromversorgung des Umwandlers, gekennzeichnet durch eine Überprüfungseinrichtung, die unabhängig von der Umwandlungseinrichtung in Abhängigkeit von der Drehung des Schaufelrades ein untermultiples Ausgangssignal erzeugt, welche Überprüfungseinrichtung aufweist eine zweite Umwandlungseinrichtung (22), die aufgrund der Drehung des Schaufelrades (2) elektrische Impulse erzeugt, eine Summierungseinrichtung (28), die einen Zahlenwert anzeigt, der aus der ffesamtanzahl der Impulse innerhalb einer längeren Zeitperiode abgeleitet wird, und eine Stromquelle (25), die die zweite Umwandlungseinrichtung beständig mit Strom versorgt, und die unabhängig von der ersten Stromquelle (12) mindestens dann arbeitet, wenn die Spannung der ersten Stromquelle unter einen vorherbestimmten Wert absinkt.2· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelradanordnung ein Mittel (3) aufweist, das zusammen mit der Umwandlungseinrichtung (8) bei jeder Umdrehung des Schaufelrades eine Anzahl elektrischer Impulse erzeugt, und dass die Schaufelradanordnung ein mittel (20) aufweist, das zusammen mit der zweiten Umwandlungseinrichtung (22) für jede Umdrehung des Schaufelrades eine kleinere Anzahl von Impulsen erzeugt.8 5 3 /090 !3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Mittel (3) aus einem Umhüllungsring besteht, der im Strömungsrohr (9) angeordnet ist und eine Anzahl von Elementen (31) aufweist, die mit der ersten Umwandlungseinrichtung (8) zusammenwirken, welche genannten Bauelemente sämtlich in einer zur Längsachse des Strömungsrohres senkrechten gemeinsamen Ebene gelegen sind, und dass der genannte Umhüllungsring mit einem Zusatzelement (20) versehen ist, das mit der zweiten Umwandlungseinrichtung (22) zusammenwirkt» und das außerhalb der genannten gemeinsamen Ebene gelegen ist.4. - Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Zusatzelement (20) stromab von der genannten Ebene gelegen ist.5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Zusatzelement aus einer mit dem Umhüllungsring einstückig hergestellten Zunge besteht.6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5$ dadurch gekennzeichnet, dass das Stromversorgungsmittel (25) für die zweite Umwandlungseinrichtung aus einer Schaltung besteht, die mit der ersten Stromquelle (12) verbunden ist, sowie aus einer Batterie (26) in der Schaltung, die von der ersten Stromquelle aufgeladen wird, wenn deren Spannung über dem genannten vorherbestimmten Wert liegt.7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Summierungszähler aus einer am Strömungsrohr (9) angebrachten elektro-optischen Zahlenanzeigevorrichtung (118) besteht.209853/0901
Applications Claiming Priority (1)
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