DE2743954A1

DE2743954A1 - Verfahren zur messung des stroms einer fluessigkeit mittels eines induktiven stroemungsmessers

Info

Publication number: DE2743954A1
Application number: DE19772743954
Authority: DE
Inventors: Wilfried Kiene; Peter Dr Nissen
Original assignee: Fischer and Porter GmbH
Current assignee: Fischer and Porter GmbH
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1977-09-29
Publication date: 1979-04-12
Also published as: JPS597929B2; DE2743954C2; JPS5458464A

Description

Verfahren zur Messung des Stroms einer Flüssigkeit mittels
eines induktiven Strömungsmessers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Stroms einer elektrische Ladungen enthaltenden Flüssigkeit, die ein wenigstens innenseitig aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Rohrstück durchfließt, mit einez Vorrichtung, die zwei Magneten, von denen wenigstens einer ein Elektromagnet ist, zur Erzeugung eines den Strom im wesentlichen diametral zum Rohrstück durchsetzenden Magnetfeldes aufweist und die zur Abnahme von Meßspannungen zwei von Ladungsverschiebungen in der Flüssigkeit beeinflußte Elektroden aufweist, deren mittlere Verbindungslinie den Strom im wesentlichen diametral zum Rohrstück und im wesentlichen rechtwinklig zur mittleren Verbindungslinie zwischen den Magneten durchsetzt, bei dem die räumliche Verteilung des Magnetfelds relativ zu dem als räumlich feststehend angesehenen Strömungsprofil des Stroms geändert und aus den sich dabei ändernden Meßspannungen ein Signal abgeleitet wird, das dem zu messenden Strom entspricht.
Es sind Verfahren bekannt, das Magnetfeld so auszubilden, daß Meßfehler - insbesondere aufgrund einer Störung in der Rotationssymmetrie des Strömungsprofils der Flüssigkeit - möglichst gering werden. Hierzu ist es bekannt, das Magnetfeld dem Wertigkeitsvektorfeld, das durch Ausbildung und Geometrie von Rohrstück und Elektroden gegeben ist, anzupassen. Mit solchen Verfahren ist schon aus allgemeinen theoretischen Gründen eine vollständige Fehlerunterdrückung nicht möglich.
Es ist bekannt, mehr als zwei Elektroden vorzusehen und die zwischen verschiedenen Paaren von Elektroden abgegriffenen Meßspannungen so auszuwerten, daß ein möglichst fehlerfreies Meßergebnis erzielt wird. Bei diesen Verfahren sind stets mehr als zwei Elektroden erforderlich und auch verhältnismäßig aufwendige elektronische Schaltungen. Besonders die Vielzahl von Elektroden ist störend, denn jede dieser Elektroden kann für sich verschmutzen, undicht werden und in ihren Eigenschaften durch etwaige Aggressivität der Flüssigkeit beeinträchtigt werden.
Es ist auch bekannt, mehr als zwei Magnete zu verwenden und die räumliche Verteilung des Magnetfeldes relativ zu dem als räumlich feststehend angesehenen Strömungsprofil des Stroms dadurch zu ändern, daß man die Erregung der einzelnen Magneten ändert. Die von den Elektroden abgegriffenen Meßspannungen werden einer Auswerteschaltung zugeführt, die ein möglichst fehlerfreies Meßsignal abgeben soll. Bei diesem Verfahren sind stets drei oder mehr Magnete und somit der damit verbundene Aufwand erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter Art anzugeben, das an üblichen, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 genügenden Vorrichtungen ausgeübt werden kann, also ohne den Aufwand zusätzlicher Elektroden oder zusätzlicher Magnete, dennoch aber ein möglichst störungsfreies Meßergebnis liefert.
Insbesondere soll das Verfahren so ausgebildet sein, daß nach ihm die bekannten, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 genügenden einfachen Vorrichtungen nachgerüstet werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß bei fester Anordnung der Magnete und der Elektroden relativ zum Rohrstück zur Gewinnung von wenigstens zwei Meßspannungen das Maß der effektiven Magnetisierung mindestens eines der Magneten geändert wird.
Bei Ausführung der Lehre der Erfindung werden bei allen unterschiedlichen effektiven Magnetisierungen der Magneten Meßspannungen einer Auswerteschaltung zugeführt und dort mittels empirisch gewonnener Parameter zu einem praktisch störungsfreien Meßergebnis verarbeitet.
Bevorzugt ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Meßspannungen das von dem Elektromagneten in der Flüssigkeit erzeugte Magnetfeld nach Stärke und räumlicher Verteilung dem vom anderen Magneten erzeugten Magnetfeld in bekannter Weise spiegelsymmetrisch in bezug auf die Mittelebene zwischen den Magneten gemacht und zur Änderung in seiner Polarität umgestellt und/oder ausgeschaltet wird.
Wird das von dem einen Elektromagneten erzeugte magnetische Feld in seiner Polarität umgestellt, so müßte bei vollständiger Rotationssymmetrie des Strömungsprofils die von den Elektroden abgegriffene Meßspannung Null sein. Bei Abweichung von der Rotationssymmetrie ist diese Spannung aber nicht Null, sondern liefert ein Maß für die Rotationsunsymmetrie und somit für den Fehler der Meßspannung bei gleichsinniger Polung beider Magnete. Ist der eine Elektromagnet abgeschaltet, so wird von den Elektroden wiederum eine Meßspannung abgegriffen, die von Störungen der Rotationssymmetrie abhängig ist. Ist nämlich die Stromdichte in der Nähe des erregten Magneten größer als an einer entsprechenden Stelle in der Nähe des abgeschalteten Elektromagneten, so ist die von den Elektroden abgegriffene Meßspannung größer als im umgekehrten Fall. Dies ist nur ein Beispiel, um klarzumachen, daß bei Abschaltung des einen Elektromagneten die von den Elektroden abgegriffene Meßspannung ebenfalls, wie bei Gegeneinanderpolung der Magnete, von Abweichungen des Strömungsprofils von der Rotationssymmetrie und deren Lage abhängt.
Beide diese Spannungen können somit zur Korrektur der Meßspannung verwertet werden, die von den Elektroden bei gleichgerichteter Polung der Magnete abgegriffen wird.
Selbstverständlich kann auch bei diesem Verfahren im Zustand der Gleichpolung beider Magnete das Magnetfeld dem Wertigkeitsvektorfeld in an sich bekannter Weise angepaßt sein. Somit kann insbesondere ein in Längsrichtung des Rohrstücks kurzes Magnetfeld verwendet werden. Es kann aber auch ein in Längsrichtung des Rohrstücks langes homogenes Magnetfeld verwendet werden, wie dies ebenfalls bekannt ist.
Um ohne Änderung der Vorrichtung die Anzahl von Meßspannungen, die zur Korrektur verwendet werden können, zu vergrößern, ist bevorzugt auch der andere Magnet als Elektromagnet ausgebildet und wird zur Gewinnung weiterer Meßspannungen so betrieben, wie dies für den erstgenannten Elektromagneten erläutert wurde.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
Die Zeichnung zeigt schematisch im Querschnitt ein wenigstens innenseitig aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Rohrstück 1 und zwei Elektromagnete 2a, 2b zur Erzeugung eines das Rohrstück 1 im wesentlichen diametral durchsetzenden Rohrstücks. Zwei von Ladungsverschiebungen in der Flüssigkeit beeinflußte Elektroden 3a, 3b liegen derart, daß ihre mittlere Verbindungslinie X den Strom im wesentlichen diametral zum Rohrstück 1 und im wesentlichen rechtwinklig zur mittleren Verbindungslinie Y zwischen den Magneten 2a, 2b durchsetzt. Der Elektromagnet 2a ist unmittelbar an ein Versorgungsgerät 13 angeschaltet. Der Elektromagnet 2b ist an das Versorgungsgerät 13 parallel zum Elektromagneten 2a über einen Umpolschalter 4 und einen Abschalter 5 geschaltet. Es ist offensichtlich, daß bei geeigneter Änderung der Schaltung die Elektromagneten auch hintereinander geschaltet werden können und daß zur Änderung der Erregung des Elektromagneten 2a oder des Elektromagneten 2b jeweils eine Zusatzwicklung auf dem Elektromagneten vorgesehen sein kann, die eine zur Erregung der Hauptwicklung gegenpolige Erregung hervorruft.
Die Elektroden 3a, 3b sind mit einem Signalverstärker 6 verbunden, dessen Ausgang an eine Signalweiche 7 angeschlossen ist. Ein Taktgeber 11 schaltet synchron den Umpolschalter 4 und den Abschalter 5 zu Ausgangskanälen der Signalweiche 7, die zu einem Signalspeicher 8 für gleichsinnige Polung der Elektromagnete 2a, 2b zu einem Signalspeicher 9 für gegensinnige Polung der Elektromagnete 2a, 2b und zu einem Signalspeicher 10 bei Abschaltung des Elektromagneten 2b führen.
Die in den Signalspeichern 8, 9 und 10 gespeicherten Signale werden in einer Korrekturschaltung 12 mittels empirischer Parameter verarbeitet, so daß am Ausgang 14 der Korrekturschaltung 12 ein Signal auftritt, das im wesentlichen von Störungen des Strömungsprofils im Rohrstück 1, insbesondere von Abweichungen des Strömungsprofils von der Rotationssymmetris'frei ist.
Berücksichtigter Stand der Technik: DT-PS 1 295 223 DT-AS 1 963 901 DT-OS 2 103 895 DT-OS 1 648 143. ~ L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Messung des Stroms einer elektrische Ladungen enthaltenden Flüssigkeit, die ein wenigstens innenseitig aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Rohrstück durchfließt,mit einer Vorrichtung, die zwei Magneten, von denen wenigstens einer ein Elektromagnet ist, zur Erzeugung eines den Strom im wesentlichen diametral zum Rohrstück durchsetzenden Magnetfeldes aufweist und die zur Abnahme von Meßspannungen zwei von Ladungsverschiebungen in der Flüssigkeit beeinflußte Elektroden aufweist, deren mittlere Verbindungslinie den Strom im wesentlichen diametral zum Rohrstück und im wesentlichen rechtwinklig zur mittleren Verbindungslinie zwischen den Magneten durchsetzt, bei dem die räumliche Verteilung des Magnetfelds relativ zu dem als räumlich feststehend angesehenen Strömungsprofil des Stroms geändert und aus den sich dabei ändernden Meßspannungen ein Signal abgeleitet wird, das dem zu messenden Strom entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß bei fester Anordnung der Magnete und der Elektroden relativ zum Rohrstück zur Gewinnung von wenigstens zwei Meßspannungen das Maß der effektiven Magnetisierung des Elektromagneten geändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Meßspannungen das von dem Elektromagneten in der Flüssigkeit erzeugte Magnetfeld nach Stärke und räumlicher Verteilung dem vom anderen Magneten erzeugten Magnetfeld im wesentlichen spiegelsymmetrisch in bezug auf die Mittelebene zwischen den Magneten gemacht und zur Xnderung in seiner Polarität umgestellt und/oder ausgeschaltet wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch der andere Magnet als Elektromagnet ausgebildet ist und zur Gewinnung weiterer Meßspannungen nach Anspruch 2 betrieben wird.