DE4010728A1 - Magnetisch induktiver durchflussmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetisch induktiven Durch­ flußmesser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen magnetisch induktiven Durchflußmesser dieser Art anzugeben, der eine Selbst­ überwachung und somit eine Erkennung und Meldung von Fehlern beim Überschreiten von vorgegebenen und systembe­ dingten Grenzwerten erkennt. Dies gilt insbesondere für Durchflußänderungen, die in Umpolphasen von Durchflußmes­ sern mit relativ niederfrequenter pulsierender Gleichfeld­ erregung erfolgen. Die Umpolphasen können bei einer solchen Art der Erregung je nach verwendeter Meßfrequenz bis zu 50% einer Erregungsperiode betragen und eine Auswertung des Meßsignals nicht sinnvoll machen, da es von nicht kon­ stanten transformatorischen Störspannungen überlagert ist. Durchflußänderungen, die in dieser Zeit erfolgen, werden somit nicht erfaßt. Um dies dennoch zu ermöglichen und die Aufgabe zu lösen, ist der magnetisch induktive Durchfluß­ messer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so ausgebil­ det, wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Mit einer solchen Ausbildung wird die Aufgabe gelöst, wer­ den die genannten Nachteile behoben und wird überdies die Erkennung von primären und sekundären Systemfehlern ermög­ licht. Mit primären Systemfehlern sind Störungen gemeint, die eine - zum Beispiel durch einen Windungsschluß in den Elektromagnetanordnungen hervorgerufene - Reduzierung der von den Elektroden abgegebenen Spannungen zur Folge haben. Es handelt sich also hierbei um eine Beeinflussung durch Fremdfehler. Mit sekundären Systemfehlern sind Ein­ flüsse gemeint, die die Verarbeitung der von den Elektroden abgegebenen Spannungen betreffen. Dies können sein: Ver­ bindung einer Elektrode oder Leitung mit Masse, Eindringen von Feuchtigkeit, Kabelunterbrechung oder Funktionsminderung eines Eingangsverstärkers einer Auswerteeinheit.

Bevorzugte Erregungsarten sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben. Eine bevorzugte Art der Auswertung der von den Elektroden abgegebenen Spannungen ist in Anspruch 6 ange­ geben.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei­ spiel unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen gemäß der Erfindung ausge­ bildeten Durchflußmesser.

Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Magnetfelder und der Meßwerterfassung in dem Durchflußmesser nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Meßrohr 2, das von dem Medium, dessen Durchfluß zu messen ist, durchströmt wird. Es ist eine erste Elektromagnetanordnung 4 zur Erzeugung eines das Medium durchsetzenden Magnetfelds vorgesehen. Zwei dieser ersten Elektromagnetanordnung 4 zugeordnete Elektroden 6 und 8 sind diametral am Meßrohr 2 vorgesehen und dienen der Erfassung von Ladungsverschiebungen im Medium, die von dem fließenden Medium und dem von der Elektromagnetanordnung 4 erzeugten Magnetfeld bewirkt werden. Stromabwärts der ersten Elektromagnetanordnung 4 ist eine zweite Elektro­ magnetanordnung 14 mit ihr entsprechend zugeordneten Elektroden 16, 18 vorgesehen. Das Magnetfeld der zweiten Elektromagnetanordnung 14 verläuft winklig - vorzugsweise rechtwinklig - zu dem Magnetfeld der ersten Elektromagnet­ anordnung 4.

In Fig. 2 ist in der ersten Zeile dargestellt, wie die erste Elektromagnetanordnung 4 mit bipolaren Gleichstrom­ impulsen zu erregen ist, und in der zweiten Zeile, wie die zweite Elektromagnetanordnung 14 mit dazu phasenversetzten bipolaren Gleichstromimpulsen zu erregen ist. Der entspre­ chende Verlauf der sich daraus ergebenden Spannungen zwischen den Elektroden 6 und 8 bzw. 16 und 18 ist in der dritten bzw. vierten Zeile dargestellt. Eine Meßwerterfassung der von den Elektroden 6, 8 abgegebenen Spannung E1 erfolgt in­ nerhalb der in der fünften und sechsten Zeile der Fig. 2 angegebenen Zeitabschnitten t1, t2, t4, t5. Entsprechend erfolgt eine Meßwerterfassung der von den Elektroden 16, 18 abgegebenen Spannung E2 innerhalb der in der siebten und achten Zeile der in Fig. 2 angegebenen Zeitabschnitte t1, t2, t5, t6.

Die Erregung der zweiten Elektromagnetanordnung 14 und die Auswertung der von ihren Elektroden 16, 18 abgegebenen Spannungen E2 erfolgt zeitlich um vorzugsweise 90° phasen­ versetzt zur Erregung der ersten Elektromagnetanordnung 4 und der von ihren Elektroden 6, 8 abgegebenen Spannung E1. Die Phasenversetzung kann jedoch auch von 90° verschieden sein. Auch ist es möglich, die Erregung und Auswertung der zweiten Elektromagnetanordnung 14 und der von ihren Elektro­ den 16, 18 abgegebenen Spannung E2 mit einer Frequenz vor­ zunehmen, die von einer Frequenz der Erregung der ersten Elektromagnetanordnung 4 und der Auswertung der von ihren Elektroden 6, 8 abgegriffenen Spannung E1 verschieden ist.

Wichtig ist, daß stets ein - sei es von der ersten Elektro­ magnetanordnung 4, sei es von der zweiten Elektromagnet­ anordnung 14 erzeugtes - Magnetfeld eingeschwungen ist, damit eine lückenlose Erfassung des Durchflusses erfolgt.

Aufgrund der im Meßrohr 2 vorhandenen Strömung wird an dem Elektrodenpaar 6, 8 in den Zeitabschnitten t1 und t2 eine durchflußproportionale Spannung E1.1 und E1.2 abgegriffen. An dem Elektrodenpaar 16, 18 wird bei linearem Durchfluß die gleiche durchflußproportionale Spannung E2.2 und E2.3 in den Zeitabschnitten t2 und t3 abgegriffen. Das gleiche gilt sinngemäß auch für die Zeitabschnitte t4, t5, t6 und die zugehörigen Spannungen E1.4, E1.5, E2.5, E2.6.

Bei einem schwankenden oder mit einer Frequenz überlagerten Durchfluß muß im Zeitabschnitt t2 die Spannung E1.2 gleich der Spannung E2.2 und im Zeitabschnitt t5 die Spannung E1.5 gleich der Spannung E2.5 sein, da bei der Spannungs­ erfassung keine Zeitverschiebung erfolgt. In den Zeit­ abschnitten t1, t3, t4 und t6 können durchaus unterschied­ liche Spannungen E1.1, E1.2, E1.4, E1.5, E2.2, E2.3, E2.5, E2.6 ermittelt werden. Die Übereinstimmung der Spannungen beider Elektrodenpaare 6, 8 und 16, 18 in den Zeitabschnit­ ten t2 bzw. t5 gibt darüber Aufschluß, daß keines der beiden Systeme durch einen Fehler im Erregerstromkreis oder im Signalspannungskreis gestört ist. Es liegt also in diesem Sinne eine Selbstüberwachung vor.

Treten in den Zeitabschnitten t2 und t5 nur sporadische Abweichungen zwischen den beiden Spannungen E1.2, E2.2 bzw. E1.5, E2.5 auf, wie sie durch Feststoffanteile im Medium hervorgerufen werden können, kann man diese durch eine entsprechende rechnergesteuerte Auswertung ausblenden oder als Bezugswert für frühere oder nachfolgende Messungen einbeziehen. In den Zeitabschnitten t1 bis t6 können mehrere Einzelmessungen der zugeordneten Spannungen erfolgen, die dann nach einer programmgesteuerten Fehlerbetrachtung ver­ arbeitet werden.

Claims (6)

1. Magnetisch induktiver Durchflußmesser mit einer ersten Elektromagnetanordnung (4) zur Erzeugung eines ein fließendes Medium durchsetzenden Magnetfelds und mit wenigstens zwei Elektroden (6, 8) zur Erfassung von durch dieses Magnetfeld bewirkten Ladungsverschie­ bungen in dem fließenden Medium, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der ersten Elektromagnetanordnung (4) eine zweite Elektromagnetanordnung (14) mit ihr entspre­ chend zugeordneten Elektroden (16, 18) vorgesehen ist, deren Magnetfeld winklig - vorzugsweise rechtwinklig - zu dem Magnetfeld der ersten Elektromagnetanordnung (4) verläuft und daß die beiden Elektromagnetanordnungen (4, 14) in zeitlich einander überlappenden Erregungs­ phasen zu erregen sind.

2. Magnetisch induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetanordnungen (4, 14) mit Gleichstromimpulsen erregt werden.

3. Magnetisch induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromimpulse bipolar sind.

4. Magnetisch induktiver Durchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetanordnungen (4, 14) gegeneinander phasen­ versetzt erregt werden.

5. Magnetisch induktiver Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetanordnungen (4, 14) mit unterschiedlicher Frequenz erregt werden.

6. Magnetisch induktiver Durchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Zeitabschnitten (t2, t5), die innerhalb von Erregungs­ phasen beider Elektromagnetanordnungen (4, 14) liegen, die von den zugeordneten Elektroden (6, 8 bzw. 16, 18) abgegebenen Spannungen (E1.2, E2.2 bzw. E1.5, E2.5) in einer Auswerteschaltung miteinander verglichen werden.