DE4437275C2 - Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver Durchflußmesser - Google Patents
Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver DurchflußmesserInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kompensation
von Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver Durch
flußmesser, wobei diese Fehler von einer elektrischen Leitfä
higkeit von Anschlußrohren herrühren, die an die Enden der Meß
rohre angesetzt sind.
Aus dem Aufsatz Energy Processing/Canada, Jan.-Febr. 1985,
"Effects Of The Inner Wall Conductivity Of Adjacent Pipes On
The Signal Of Magnetic Flowmeters" von Nagaoki Kayama und
William G. Witlin ist es bekannt, daß solche Fehler vom Ver
hältnis der Einbaulänge zum inneren Durchmesser von Meßrohren
magnetisch-induktiver Durchflußmesser abhängen und überdies vom
Verhältnis der axialen Länge der zur Magnetfelderzeugung ver
wendeten Sattelspulen zum inneren Durchmesser der Meßrohre. Ist
das erstgenannte Verhältnis größer als 1,3, so betragen die
Fehler weniger als 0,2%. Ist das erstgenannte Verhältnis
jedoch kleiner, so können Fehler bis zu 1% auftreten.
Die DE-40 19 237 A1 betrifft einen elektromagnetischen Durch
flußmesser, bei dem das Verhältnis der Einbaulänge zum inneren
Durchmesser des Meßrohres kleiner als 1,3 ist und bei dem ein
Verfahren zur Kompensation von Fehlern Anwendung findet, die
von einer elektrischen Leitfähigkeit eines Anschlußrohres
herrühren, das an die Enden des Meßrohres angesetzt ist.
Der elektromagnetische Durchflußmesser nach der DE-40 19 237 A1
weist nach konventioneller Bauart lediglich ein Meßelektroden
paar auf. Zur Korrektur der oben genannten Fehler ist ein
Parametereinstellteil vorgesehen, an dem Parameter des An
schlußrohres, wie dessen magnetische Permeabilität, Leitfä
higkeit und Form, einstellbar sind. Abhängig von den einge
stellten Parametern werden Meßbereichskorrekturdaten aus einem
Meßbereichskorrekturdatenspeicher ausgelesen, die von einem
Korrekturbetriebsteil zum Korrigieren des an dem Meßelektroden
paar abgegriffenen Meßwertsignals herangezogen werden. Der in
einer Meßwertsignal-Ausgangsleitung geschaltete Korrekturbe
triebsteil umfaßt einen Multiplizierer zur Korrektur des Meß
wertsignals.
Es sind auch bereits magnetisch-induktive Durchflußmesser
bekannt, die zusätzlich zu dem eigentlichen, das Meßwertsignal
liefernden Meßelektrodenpaar weitere Elektrodenpaare in dem
Meßrohr aufweisen, um Hilfsspannungen bereitzustellen, mittels
denen Kalibrierungs- oder Korrekturmaßnahmen hinsichtlich
verschiedener Fehlerursachen getroffen werden.
Diesbezüglich kann beispielsweise auf die EP-0420 496 A1 ver
wiesen werden, die einen magnetisch-induktiven Durchflußmesser
betrifft, welcher zusätzlich zu den eigentlichen Meßelektroden
weitere Elektroden aufweist, um Axialkomponenten von elektri
schen Wirbelstromfeldern in der Meßflüssigkeit zu detektieren
und auf der Basis dieser detektierten Wirbelstromfelder äußere
Störungen des in dem Meßrohr erzeugten magnetischen Feldes und
Änderungen der Kontaktimpedanz zwischen Anschlußrohren und der
Meßflüssigkeit automatisch zu kompensieren. Zur Erfassung der
Axialkomponenten des elektrischen Wirbelstromfeldes sind die
Elektroden eines jeweiligen Elektrodenpaares in axialer Rich
tung des Meßrohres nebeneinander angeordnet.
Ein weiteres Beispiel eines magnetisch-induktiven Durchflußmes
sers mit mehreren Elektrodenpaaren für den Spannungsabgriffist
in der JP-5-332800 A angegeben, wobei die Elektrodenpaare dazu
herangezogen werden, die elektrische Leitfähigkeit der Meß
flüssigkeit zu detektieren, um Schwankungen der elektrischen
Leitfähigkeit der Meßflüssigkeit bei der Meßwertsignalkorrektur
zu berücksichtigen.
Ein weiteres Beispiel für einen magnetisch-induktiven Durch
flußmesser mit mehreren Elektrodenpaaren ist in der US-
4 290 312 angegeben, wobei drei übereinander angeordnete Paare
jeweils einander gegenüberliegender Elektroden an dem Meßrohr
vorgesehen sind, um Hilfsspannungen abzugreifen, mittels denen
Einflüsse des Strömungsprofils der Meßflüssigkeit auf das
eigentliche Meßwertsignal kompensiert werden.
Ein weiteres Beispiel für einen magnetisch-induktiven Durch
flußmesser mit drei übereinander angeordneten Paaren jeweils
einander gegenüberliegender Elektroden ist in der Zeitschrift
ATP Nr. 2 (1993) S. 78 angegeben, wobei die an den Elektroden
paaren abgegriffenen Spannungen dazu herangezogen werden, den
Einfluß unterschiedlicher Füllungen des Meßrohrs auf das Meß
wertsignal zu berücksichtigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein unkompliziertes Verfahren
anzugeben, mittels dem die eingangs genannten Fehler am Ein
bauort eines magnetisch-induktiven Durchflußmessers und somit
bei den dort vorliegenden Anschlußrohren in zuverlässiger Weise
kompensiert werden können, ohne daß detaillierte Informationen
über die elektrische Leitfähigkeit der Anschlußrohre am Ein
bauort erforderlich sind. Aufgabe der Erfindung ist es ferner,
einen magnetisch-induktiven Durchflußmesser anzugeben, bei dem
die eingangs genannten Fehler auf der Basis des erfindungs
gemäßen Verfahrens kompensiert werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kompensation von
Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver Durchflußmes
ser, die Meßrohre mit jeweils drei übereinander angeordneten
Paaren jeweils einander gegenüberliegender Elektroden aufwei
sen, wobei diese Fehler von einer elektrischen Leitfähigkeit
von Anschlußrohren herrühren, die an die Enden der Meßrohre
angesetzt sind,
wobei
- a) ein erstes Meßwertsignal mittels eines ersten Meßrohrs, dessen Verhältnis von Einbaulänge zu innerem Durchmesser größer als eine vorgegebene Zahl ist, bei der die Fehler vernachlässigbar sind, ermittelt wird,
- b) zweite Meßwertsignale mittels zweiter Meßrohre, deren Verhältnis von Einbaulänge zu innerem Durchmesser kleiner als die vorgegebene Zahl ist, in Abhängigkeit von hin sichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterschiedli chen Anschlußrohren unter sonst gleichen Bedingungen wie das erste Meßwertsignal ermittelt werden,
- c) aus dem ersten Meßwertsignal und den zweiten Meßwertsigna len erste Quotienten gebildet werden,
- d) an ein erstes Elektrodenpaar jedes zweiten Meßrohrs eine konstante Spannung gelegt wird,
- e) von einem zweiten Elektrodenpaar und einem dritten Elek trodenpaar jedes zweiten Meßrohrs Meßspannungen abgegrif fen - und gegebenenfalls verstärkt - werden,
- f) aus diesen - gegebenenfalls verstärkten - Meßspannungen zweite Quotienten gebildet werden,
- g) diese zweiten Quotienten den ersten Quotienten in einem Speicher zugeordnet werden,
- h) entsprechend den Schritten d) bis f) bei einem an einer Verwendungsstelle installierten dritten Meßrohr eine kon stante Spannung an ein erstes Elektrodenpaar des dritten Meßrohres angelegt wird und von einem zweiten Elektroden paar und von einem dritten Elektrodenpaar des dritten Meßrohres Meßspannungen abgegriffen - und gegebenenfalls verstärkt - werden, aus denen ein dem dritten Meßrohr zugeordneter zweiter Quotient bestimmt wird,
- i) ein dem nach Schritt h) bestimmten zweiten Quotienten für das dritte Meßrohr entsprechender zweiter Quotient aus den nach Schritt g) gespeicherten zweiten Quotienten ermittelt - und der diesem ermittelten zweiten Quotienten zugehörige erste Quotient dem Speicher entnommen wird,
- k) mit diesem ersten Quotienten als Korrekturfaktor die Meß wertsignale des dritten Meßrohrs multipliziert werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein magnetisch-induktiver
Durchflußmesser mit einem Meßrohr mit jeweils drei überein
ander angeordneten Paaren jeweils einander gegenüberliegender
Elektroden, mit einer Einrichtung zur Lieferung einer kon
stanten Spannung, mit an die Enden des Meßrohrs angesetzten
Anschlußrohren, mit einer ein magnetisches Feld in dem Meßrohr
erzeugenden Spulenanordnung und mit einer Meßwertsignal-Aus
gangsleitung, über die Meßwertsignale abgegeben werden, wobei
ein Dividierer und ein Speicher vorgesehen sind und wobei in
der Meßwertsignal-Ausgangsleitung ein Multiplizierer liegt, in
dem die Meßwerte mit einem gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1
ermittelten Korrekturfaktor multipliziert werden, um Fehler,
die von einer elektrischen Leitfähigkeit der Anschlußrohre
herrühren, zu kompensieren.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß man bei der
Lieferung eines Durchflußmessers dem Durchflußmesser einen
Speicher (eine Tabelle oder eine grafisch dargestellte Kurve)
mitgeben kann, in der die Ki-Werte den (U₁/U₂)-Werten zugeord
net sind, man am Einbauort den (U₁/U₂)x-Wert mißt, einen wenig
stens etwa zugehörigen Ki-Wert aus dem Speicher herausliest
und diesen Ki-Wert als Korrekturfaktor bei den späteren Mes
sungen verwendet.
Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die bei
gefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt die Ermittlung der den vorab festgestellten Ki-Werten
zuzuordnenden (U₁/U₂)i-Werte.
Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Meßrohrs, dessen Ausgangs
signale in der erfindungsgemäßen Weise korrigiert werden.
An einem Herstellungsort oder einem Vertriebsort befindet sich
eine Mehrzahl von beidseitig mit Spulen 2a, 2b versehenen
Meßrohren 1, deren Verhältnis V von Einbaulänge L zu innerem
Durchmesser D unterschiedlich ist. Bei wenigstens einem dieser
Meßrohre 1 ist das Verhältnis V so groß, daß die elektrische
Leitfähigkeit von Anschlußrohren, zwischen die das Meßrohr
eingefügt ist, keine Rolle spielt, also keine Meßfehler ein
gangs genannter Art in beachtenswertem Maße auftreten. Bei
anderen dieser Meßrohre 1 ist das Verhältnis V jedoch kleiner.
Bei diesen Meßrohren 1 werden unter sonst gleichen Bedingungen
wie beim ersten Meßrohr 1 Meßwertsignale in Abhängigkeit von
hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlichen
Anschlußrohren ermittelt. Diese Meßwertsignale sind also mit
Fehlern behaftet. Somit kann man aus dem ersten Meßwertsignal,
das fehlerfrei ist, und den zweiten Meßwertsignalen Quotienten
Ki bilden und mit diesen Quotienten Ki die zweiten Meßwertsi
gnale durch Multiplikation korrigieren.
Am Einbauort kennt man aber im allgemeinen die elektrische
Leitfähigkeit der Anschlußrohre nicht. Infolgedessen würde man
nicht wissen, was für einen Quotienten Ki man zur Korrektur
verwenden sollte.
Aus diesem Grunde wird an dem Herstellungsort oder Vertriebsort
an ein erstes Elektrodenpaar 3a, 3b jedes zweiten Meßrohrs 1
eine konstante Spannung von einem Generator G gelegt und es
werden von einem zweiten Elektrodenpaar 4a, 4b und einem drit
ten Elektrodenpaar 5a, 5b jedes zweiten Meßrohrs 1 Meßspannun
gen U1i, U2i abgegriffen, mittels Verstärkern 6 verstärkt und aus
diesen zweiten verstärkten Meßspannungen U1i, U2i zweite Quotien
ten (U₁/U₂)i in einem Dividierer 7 gebildet. Diese zweiten Quo
tienten (U₁/U₂)i sind, wie die Erfahrung erwiesen hat, den
ersten Quotienten Ki umkehrbar eindeutig zuzuordnen. Daher wird
der funktionelle Zusammenhang zwischen den Quotienten Ki und den
Quotienten (U₁/U₂)i gespeichert. Dies geschieht in einem "Spei
cher" 8, der eine Tabelle oder eine Kurve sein kann.
In einem an einer Verwendungsstelle installierten dritten
Meßrohr 10 (das konstruktiv mit einem der Meßrohre 1 überein
stimmen kann,) wird der zweite Quotient (U₁/U₂)x ermittelt, der
dort vorliegt. Dem "Speicher" 8 wird nun über einen dem er
mittelten zweiten Quotienten (U₁/U₂)x entsprechenden zweiten
Quotienten (U₁/U₂)i - gegebenenfalls mit Hilfe einer Interpola
tion - der zugehörige erste Quotient Ki entnommen, und mit
diesem so gefundenen ersten Quotienten Ki werden die Meßwertsi
gnale des dritten Meßrohrs 10 als Korrekturfaktor Ki multipli
ziert.
Dementsprechend befindet sich in der Meßwert-Signalausgangs
leitung 12 des Meßrohrs 10 ein Multiplizierer 11, in dem die
von dem ersten Elektrodenpaar 3a, 3b abgegriffenen Meßwertsi
gnale nach Verstärkung in einem Verstärker 13 mit dem Korrek
turfaktor Ki multipliziert werden.
Im vorliegenden Fall ist nur behandelt, daß die Einbaulängen L
der Meßrohre zu ihrem inneren Durchmesser D unterschiedlich
sind. Sind auch die verwendeten Spulen 2a, 2b unterschiedlich,
muß das Verfahren auch für unterschiedliche Spulenabmessungen
durchgeführt werden.
Claims (2)
1. Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Meßwertsignalen
magnetisch-induktiver Durchflußmesser, die Meßrohre (1,
10) mit jeweils drei übereinander angeordneten Paaren
jeweils einander gegenüberliegender Elektroden (3a, 3b;
4a, 4b; 5a, 5b) aufweisen, wobei diese Fehler von einer
elektrischen Leitfähigkeit von Anschlußrohren herrühren,
die an die Enden der Meßrohre (1, 10) angesetzt sind,
wobei
- a) ein erstes Meßwertsignal mittels eines ersten Meß rohrs (1), dessen Verhältnis (V) von Einbaulänge (L) zu innerem Durchmesser (D) größer als eine vorgege bene Zahl (z. B. 1,3) ist, bei der die Fehler vernach lässigbar sind, ermittelt wird,
- b) zweite Meßwertsignale mittels zweiter Meßrohre (1), deren Verhältnis (V) von Einbaulänge (L) zu innerem Durchmesser (D) kleiner als die vorgegebene Zahl (z. B. 1,3) ist, in Abhängigkeit von hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlichen Anschlußrohren unter sonst gleichen Bedingungen wie das erste Meßwertsignal ermittelt werden,
- c) aus dem ersten Meßwertsignal und den zweiten Meßwert signalen erste Quotienten (Ki) gebildet werden,
- d) an ein erstes Elektrodenpaar (3a, 3b) jedes zweiten Meßrohrs (1) eine konstante Spannung (Generator G) gelegt wird,
- e) von einem zweiten Elektrodenpaar (4a, 4b) und einem dritten Elektrodenpaar (5a, 5b) jedes zweiten Meß rohrs (1) Meßspannungen (U₁, U₂) abgegriffen - und gegebenenfalls verstärkt (Verstärker 6) - werden,
- f) aus diesen - gegebenenfalls verstärkten - Meßspannun gen (U₁, U₂) zweite Quotienten ((U₁/U₂)i) gebildet wer den,
- g) diese zweiten Quotienten ((U₁/U₂)i) den ersten Quotienten (Ki) in einem Speicher (8) zugeordnet werden,
- h) entsprechend den Schritten d) bis f) bei einem an einer Verwendungsstelle installierten dritten Meßrohr (10) eine konstante Spannung an ein erstes Elektro denpaar (3a, 3b) des dritten Meßrohres (10) angelegt wird und von einem zweiten Elektrodenpaar (4a, 4b) und von einem dritten Elektrodenpaar (5a, 5b) des dritten Meßrohres (10) Meßspannungen (U₁, U₂) abge griffen - und gegebenenfalls verstärkt - werden, aus denen ein dem dritten Meßrohr (16) zugeordneter zwei ter Quotient ((U₁/U₂)x) bestimmt wird,
- i) ein dem nach Schritt h) bestimmten zweiten Quotienten ((U₁/U₂)x) für das dritte Meßrohr (10) entsprechender zweiter Quotient ((U₁/U₂)i) aus den nach Schritt g) gespeicherten zweiten Quotienten ermittelt - und der diesem ermittelten zweiten Quotienten ((U₁/U₂)i) zu gehörige erste Quotient (Ki) dem Speicher (8) entnom men wird,
- k) mit diesem ersten Quotienten (Ki) als Korrekturfaktor (Ki) die Meßwertsignale des dritten Meßrohrs (10) multipliziert werden.
2. Magnetisch-induktiver Durchflußmesser mit einem Meßrohr
(10), mit jeweils drei übereinander angeordneten Paaren
jeweils einander gegenüberliegender Elektroden (3a, 3b;
4a, 4b; 5a, 5b), mit einer Einrichtung (Generator G) zur
Lieferung einer konstanten Spannung, mit an die Enden des
Meßrohrs (10) angesetzten Anschlußrohren, mit einer ein
magnetisches Feld in dem Meßrohr (10) erzeugenden
Spulenanordnung (2a, 2b) und mit einer Meßwertsignal-Ausgangsleitung
(12), über die Meßwertsignale abgegeben
werden, wobei ein Dividierer (7) und ein Speicher (8)
vorgesehen sind und wobei in der Meßwertsignal-Ausgangs
leitung (12) ein Multiplizierer (11) liegt, in dem die
Meßwertsignale mit einem gemäß dem Verfahren nach Anspruch
1 ermittelten Korrekturfaktor (Ki) multipliziert werden, um
Fehler, die von einer elektrischen Leitfähigkeit der
Anschlußrohre herrühren, zu kompensieren.
Priority Applications (1)
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DE19944437275 DE4437275C2 (de) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver Durchflußmesser |
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DE19944437275 DE4437275C2 (de) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver Durchflußmesser |
Publications (2)
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DE4437275A1 DE4437275A1 (de) | 1996-04-25 |
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