WO2012028428A2 - Druckmessumformer - Google Patents
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- WO2012028428A2 WO2012028428A2 PCT/EP2011/063660 EP2011063660W WO2012028428A2 WO 2012028428 A2 WO2012028428 A2 WO 2012028428A2 EP 2011063660 W EP2011063660 W EP 2011063660W WO 2012028428 A2 WO2012028428 A2 WO 2012028428A2
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- G01L27/007—Malfunction diagnosis, i.e. diagnosing a sensor defect
Definitions
- the invention relates to a pressure transducer with a measuring chamber, which is separated by a separating membrane of a medium to be measured and filled to forward the pressure to a pressure sensor with a pressure transmission fluid, according to the preamble of claim 1.
- a pressure transducer is disclosed with a housing in which a measuring diaphragm is arranged, which divides a housing interior into a measuring chamber and a reference chamber. Each chamber is provided with a pressure channel leading to a separation membrane. The separation membranes separate the measuring chamber or the reference chamber from a process medium.
- the two chambers are filled with a pressure transfer fluid, such as a silicone oil.
- the measuring diaphragm can carry a pressure sensor which, for example, is made of silicon and provided with expansion resistors. By means of a device for evaluating the measurement signal, a measured value can be generated and output from the electrical measurement signal.
- the invention has for its object to provide a pressure measuring ⁇ converter, which allows monitoring of the state of a separation membrane with improved independence from the prevailing operating state of the pressure transducer ⁇ light.
- the invention has the advantage that the diagnosis can be carried out with greater independence from the respective prevailing process pressure. is feasible. Without a force, the separation membrane is in a pressure equilibrium between the measuring chamber and the process medium. A displacement volume generated during a deflection of the separation membrane can be additionally connected to a corresponding deflection of a central membrane, which is also referred to as a measurement membrane, and in the case of a differential pressure transmitter additionally with a corresponding deflection of a second separation membrane. A parameter of the force curve generated for the deflection of the separation membrane is compared for diagnosis with a corresponding parameter of a reference curve, which was previously determined in good case, ie in the case of a fault-free membrane, under comparable external boundary conditions and stored in the evaluation.
- the characteristic of the power ⁇ course will also change.
- characteristic force profiles can be recorded and stored under different operating conditions, in particular at different process pressures. Different error cases each lead to different Ver ⁇ changes in the force profile. For example, the force curve in case of damage to the membrane discontinuities z. Due to widening cracks, changing media flow into the metering chamber or spalling of deposits. With strong deposits on the separation membrane, the separation membrane of a deflection opposes a higher resistance, so that an increase in the forces can be detected in the force curve. In the case of a leak on the other hand, this resistance and, accordingly, the size of the zuillerden on ⁇ forces in the force line decrease.
- the invention has the advantage that the means for generating force are arranged in or on the measuring chamber and thus protected ge against a possibly aggressive process medium ge ⁇ are stored.
- the invention has the advantage that a reliable statement about the state of the separation membrane can be obtained without the pressure transmitter must be removed previously, for example, from a pipeline.
- the diagnosis can be made virtually during operation of the pressure transmitter.
- an aging process of the separation membrane is recognizable and it can be responded to in time before a failure of the pressure transmitter threatens and it may come to a halt in the process plant in which the pressure transducer is operated.
- a further advantage is the fact that the measured value delivered by a pressure transducer according to the invention becomes more reliable since changes in the separating membrane, for example deposits or material erosion due to corrosion or abrasion, which could falsify the measured value, can be automatically detected and reported to the new pressure transducer by diagnosis ,
- the new pressure transmitter has the advantage that a possible optical inspection, which was previously required for certain measuring media, is eliminated, and thus the monitoring of the state of a separation membrane is connected with much less effort.
- no special force sensors is then required, for example ⁇ Lich for detecting the force curve, when an electro-mechanical linear drive is used as means for power generation, which is driven by the evaluation device ⁇ .
- the evaluation device can then advantageously determine the generated force curve and thus its characteristic used for comparison with a reference based on the drive current.
- a further parameter can advantageously be determined and evaluated on the basis of the drive clamping voltage. From the induced electrical voltage can namely be concluded that the movement speed of the separation membrane, in particular when using an electrodynamic linear drive, so that From the current and voltage, the generated force or the Geschwin ⁇ speed can be estimated directly.
- the evaluation of the additional parameter allows an improvement of Reliable ⁇ ness of diagnostic statements. In the case of heavy deposits, for example, the speed of movement of the separating membrane falls below a reference value of the speed previously recorded in good case. In the case of a leak, on the other hand, it is exceeded because the separating membrane opposes a movement of a lower resistance.
- a limitation of the deflection of the separation membrane by a predetermined end position has the advantage that the force curves generated can be recorded for a predetermined range of the deflection and compared with corresponding reference curves. The reliability of the diagnosis statement can thereby be further improved.
- the predetermined end position is determined by a mechanical An ⁇ impact.
- a distance measurement is unnecessary.
- the stop may be realized, for example, by a membrane bed on which the membrane bears at maximum deflection, or as the travel limit of the linear drive.
- a preventive maintenance of a pressure transmitter before an impending failure is possible if a trend statement is determined and output by the evaluation based on temporal changes in a characteristic of the self-adjusting course of the force generated at time spaced, for example cyclically performed diagnostic operations, based on which War can estimate ⁇ maintenance personnel when to expect an imminent failure.
- an evaluation device required for monitoring a separation membrane can be carried out without great effort by suitable design of an operating program Arithmetic unit are realized when an evaluation unit is used on the basis of a microprocessor.
- the Her ⁇ position free of the pressure transmitter are thus beneficial ⁇ way hardly affected by the new method of diagnosis.
- the evaluation device can be realized by the same arithmetic unit which, in the case of a pressure transmitter, carries out anyway required functions of the measured value processing and communication.
- Figure 1 is a sectional view of a process connection with integ ⁇ oriented linear drive
- Figure 2 is a sectional view of a process connection with in the
- FIG. 1 show only the parts of a pressure measurement transducer ⁇ which are modified to implement the invention compared to a conventional pressure transducer.
- Other parts of the pressure transducer such as pressure sensor, measuring diaphragm, reference chamber and a separation membrane on the reference side of the measuring cell, can be constructed as in known Abso ⁇ lutdruck- or differential pressure transducers.
- FIGS. 1 and 2 each show a part of a measuring chamber 1 which is separated by a separation membrane 2 from a process medium 3 located in a pipe 13, whose pressure is detected by the pressure transmitter and measured as a measured value to a display or to a higher-level control ⁇ station is issued in a process engineering plant.
- the measuring chamber 1 is located in a housing 4, which in addition for the storage of the separation membrane 2 and a linear drive 5 is used.
- the linear drive 5 acting on the separation membrane 2 force F can be generated, through which the separation membrane 2 can be deflected over a path length S to an end position 6.
- the position of the end position 6 is determined by a limitation of the travel of the linear drive 5.
- the electrodynamic linear drive 5 is preferably controlled by an evaluation device 7 such that the separation membrane 2 experiences a defined deflection and reaches the end position 6.
- the evaluation device 7 By evaluating the ⁇ as to be fed in with the linear drive 5 current I ermit ⁇ telt the evaluation device 7 the timing of the force F which must be generated to carry out the movement of the diaphragm by means of the linear drive.
- the evaluation device 7 calculates a parameter which is compared with a corresponding parameter of a reference profile, which was previously determined in good case and stored in a memory 8 of the evaluation 7, to make a statement about the state of the separation membrane 2. From the induced electrical voltage U is also closed to the travel speed of the linear drive 5. If changes, z. As a result of deposits on the separation membrane 2, a material fatigue or a crack of the separation membrane 2, so both the course of the generated force F and the time course of the travel speed changed. Since the changes of external boundary conditions such. B. may be dependent on the process pressure, the diagnosis should be performed only at defined boundary conditions, for which reference curves for the case of a fault-free separation membrane 2 are present.
- maximum values, minimum values ⁇ , gradients, step heights can be calculated at points of discontinuity or durations of transitions and compared with corresponding parameters of the reference patterns.
- the force exceeds a threshold value determined on the basis of a reference curve and the Movement speed falls below the movement ⁇ speed associated, another threshold.
- characteristics that are characteristic of discontinuities of the processes can be used. In one hole or a crack in the separation membrane, however, the force is below a predetermined threshold value and the moving speed exceeds a further prior ⁇ certain threshold.
- the obtained diagnosis statement is transmitted via, for example, a field bus 12 to a control station, not shown in the figures for further processing. If a membrane fault occurs, suitable measures for error handling can thus be initiated by the operating or maintenance personnel.
- FIG. 1 shows an arrangement of an electrodynamic drive 5 in the center of the measuring chamber 1.
- ⁇ there is the drive 5 is completely protected within the measuring cell and is fixedly mounted in an unspecified dargestell ⁇ th in Figure 1, in the housing. 4
- FIG. 2 shows an alternative mounting of the linear drive 5 in a side wall of the housing 4.
- a lever 10 is provided, which is pivotably mounted about a hinge 11.
- Figures 1 and 2 are merely schematic representations to illustrate the principle of action.
- linear drives can be used, which have a diameter of 3 to 4 mm, a length of 10 to 15 mm and a force of 3 to 6 N at a travel of 5 to 10 mm. At a speed of about 120 mm / min is sufficient to drive a power of less than 10 mW.
- a separating diaphragm of a differential pressure transmitter with a stiffness of approx. 20 kN / m to be deflected in the desired manner.
- a limit value of the movement speed is not exceeded so that a pressure sensor located in the measuring cell is not exposed to any unacceptable loads.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Druckmessumformer mit einer Messkammer (1), die durch eine Trennmembran (2) von einem zu messenden Prozessmedium (3) getrennt ist. In oder an der Messkammer (1) sind Mittel (5) vorgesehen, durch welche eine auf die Trennmembran wirkende Kraft zur Auslenkung der Trennmembran erzeugbar ist. Durch eine Auswerteeinrichtung (7) wird anhand des sich dabei ergebenden Kraftverlaufs eine Kenngröße berechnet, die mit einer entsprechenden Kenngröße eines vorbestimmten Referenzverlaufs verglichen wird. In Abhängigkeit von Abweichungen zwischen den beiden Kenngrößen wird ein Signal zur Anzeige eines Membranfehlers ausgegeben. In vorteilhafter Weise ermöglicht der Druckmessumformer somit eine Diagnose der Trennmembran (2), ohne dass dieser aus einer prozesstechnischen Anlage ausgebaut werden muss. Die Diagnose ist zudem weniger abhängig von den jeweils herrschenden Randbedingungen in der Anlage durchführbar.
Description
Beschreibung
Druckmessumformer
Die Erfindung betrifft einen Druckmessumformer mit einer Messkammer, die durch eine Trennmembran von einem zu messenden Medium getrennt und zur Weiterleitung des Drucks zu einem Drucksensor mit einer Druckübertragungsflüssigkeit gefüllt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Drucksensor ist bereits aus der
DE 103 42 368 AI bekannt. Dort ist ein Druckmessumformer mit einem Gehäuse offenbart, in welchem eine Messmembran angeordnet ist, die einen Gehäuseinnenraum in eine Messkammer und eine Referenzkammer unterteilt. Jede Kammer ist mit einem Druckkanal versehen, der zu einer Trennmembran führt. Die Trennmembranen trennen die Messkammer bzw. die Referenzkammer von einem Prozessmedium. Die beiden Kammern sind mit einer Druckübertragungsflüssigkeit, beispielsweise einem Silikonöl, gefüllt. Zur Erzeugung eines elektrischen Messsignals, das sich in Abhängigkeit der anliegenden Druckdifferenz ändert, kann die Messmembran einen Drucksensor tragen, der beispielsweise aus Silizium ausgeführt und mit Dehnungswiderständen versehen ist. Durch eine Einrichtung zur Auswertung des Messsignals kann aus dem elektrischen Messsignal ein Messwert er¬ zeugt und ausgegeben werden.
Beim Einsatz von Druckmessumformern in prozesstechnischen Anlagen kann es vorkommen, dass eine Trennmembran durch das Prozessmedium chemisch angegriffen oder mechanisch beschädigt wird. Wenn ein Loch in der Membran entsteht, tritt das Pro¬ zessmedium in die Messkammer oder die Referenzkammer ein und gelangt zum Drucksensor, der empfindlich auf das Prozessmedium reagiert. Bevor ein Totalausfall auftritt, kann es während einer Übergangszeit zu fehlerhaften Messwerten kommen, die der Anwender nicht bemerkt. Dies kann in einer prozesstechnischen Anlage schwerwiegende Folgen haben. Weiterhin kann es durch das Prozessmedium zu Ablagerungen auf einer
Trennmembran kommen, welche die Druckübertragung zum Sensor behindern. Dadurch entstehen Fehlmessungen, die durch den Anwender schwer feststellbar sind. Beispielsweise durch eine optische Inspektion, die einen vorherigen Ausbau des Druckmessumformers erfordert, sind derartige Fehler erkennbar.
Damit eine Überwachung des Zustands einer Trennmembran bereits ohne Ausbau des Druckmessumformers ermöglicht wird, ist aus der eingangs genannten DE 103 42 368 AI bekannt, die Messkammer mit Mitteln zu versehen, durch welche ihr Volumen entsprechend einem im Wesentlichen vorbestimmten zeitlichen Verlauf veränderbar ist. Ein sich daraufhin einstellender Verlauf des Messsignals wird mit einem Referenzverlauf ver¬ glichen und bei erheblichen Abweichungen auf einen Membranfehler geschlossen. Als Mittel zur Veränderung des Messkammervolumens ist ein piezoelektrisches Element angeführt, welches sich an der Gehäusewand befindet und welches somit dem in der Messkammer herrschenden statischen Druck ausgesetzt ist. Bei hohem statischem Druck kann daher die Veränderung des Messkammervolumens erheblich erschwert oder so¬ gar unmöglich gemacht werden. Die Durchführung einer Membrandiagnose ist somit bei dem bekannten Druckmessumformer stark abhängig von den jeweils herrschenden Betriebsbedingungen, insbesondere von dem statischen Druck.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmess¬ umformer zu schaffen, der eine Überwachung des Zustands einer Trennmembran mit verbesserter Unabhängigkeit vom jeweils herrschenden Betriebszustand des Druckmessumformers ermög¬ licht .
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der neue Druckmessumformer der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Diagnose mit größerer Unabhängigkeit vom jeweils herrschenden Prozessdruck durch-
führbar ist. Ohne eine Krafteinwirkung befindet sich die Trennmembran in einem Druckgleichgewicht zwischen der Messkammer und dem Prozessmedium. Ein bei einer Auslenkung der Trennmembran erzeugtes Verschiebevolumen kann mit einer entsprechenden Auslenkung einer Mittenmembran, die auch als Messmembran bezeichnet wird, und im Falle eines Differenz- druckmessumformers zusätzlich mit einer entsprechenden Auslenkung einer zweiten Trennmembran verbunden sein. Eine Kenngröße des zur Auslenkung der Trennmembran erzeugten Kraftverlaufs wird zur Diagnose mit einer entsprechenden Kenngröße eines Referenzverlaufs verglichen, welche zuvor im Gutfall, d. h. im Falle einer fehlerfreien Membran, unter vergleichbaren äußeren Randbedingungen ermittelt und in der Auswerteeinrichtung hinterlegt wurde. Treten Veränderungen, wie beispielsweise Ablagerungen, Materialermüdung oder Risse, der Trennmembran auf, so wird sich die Kenngröße des Kraft¬ verlaufs ebenfalls verändern. Zur Berücksichtigung der Abhängigkeit der Kenngröße von verschiedenen Betriebsbedingungen können charakteristische Kraftverläufe bei verschiedenen Betriebsbedingungen, insbesondere bei unterschiedlichen Prozessdrücken, aufgenommen und abgespeichert werden. Unterschiedliche Fehlerfälle führen zu jeweils abweichenden Ver¬ änderungen des Kraftverlaufs. Z. B. weist der Kraftverlauf bei Beschädigung der Membran Unstetigkeiten z. B. aufgrund sich erweiternder Risse, sich ändernden Medienflusses in die Messkammer oder Abplatzungen von Ablagerungen auf. Bei starken Ablagerungen auf der Trennmembran setzt die Trennmembran einer Auslenkung eine höhere Widerstandskraft entgegen, so dass eine Erhöhung der Kräfte im Kraftverlauf detektiert werden kann. Im Fall einer Leckage verringern sich dagegen dieser Widerstand und entsprechend auch die Größe der auf¬ zuwendenden Kräfte im Kraftverlauf.
Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, dass die Mittel zur Krafterzeugung in oder an der Messkammer angeordnet und damit gegen ein eventuell aggressives Prozessmedium geschützt ge¬ lagert sind.
Gegenüber der bekannten optischen Inspektion der Trennmembran hat die Erfindung den Vorteil, dass eine zuverlässige Aussage über den Zustand der Trennmembran gewonnen werden kann, ohne dass der Druckmessumformer vorher beispielsweise aus einer Rohrleitung ausgebaut werden muss. Damit kann die Diagnose quasi während des Betriebs des Druckmessumformers erfolgen. Zudem ist ein Alterungsprozess der Trennmembran erkennbar und es kann rechtzeitig darauf reagiert werden, bevor ein Ausfall des Druckmessumformers droht und es möglicherweise zu einem Stillstand der prozesstechnischen Anlage kommt, in welcher der Druckmessumformer betrieben wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass der durch einen erfindungsgemäßen Druckmessumformer gelieferte Messwert zuverlässiger wird, da Veränderungen der Trennmembran, beispielsweise Ablagerungen oder Materialabtragungen durch Korrosion oder Abrasion, die den Messwert verfälschen könnten, beim neuen Druckmessumformer durch Diagnose automatisch erkannt und gemeldet werden können. Zudem hat der neue Druckmessumformer den Vorteil, dass eine eventuelle optische Inspektion, die bei bestimmten Messmedien bisher erforderlich war, entfällt und somit die Überwachung des Zustands einer Trennmembran mit wesentlich geringerem Aufwand verbunden ist.
In vorteilhafter Weise ist zur Erfassung des Kraftverlaufs beispielsweise dann keine spezielle Kraftsensorik erforder¬ lich, wenn als Mittel zur Krafterzeugung ein elektromechani- scher Linearantrieb verwendet wird, der durch die Auswerte¬ einrichtung angesteuert wird. Die Auswerteeinrichtung kann dann in vorteilhafter Weise den erzeugten Kraftverlauf und damit dessen zum Vergleich mit einer Referenz herangezogene Kenngröße anhand des Antriebsstroms bestimmen.
Bei einem elektromechanischen Linearantrieb kann in vorteilhafter Weise eine weitere Kenngröße anhand der Antriebsspan¬ nung bestimmt und ausgewertet werden. Aus der induzierten elektrischen Spannung kann nämlich auf die Bewegungsgeschwindigkeit der Trennmembran geschlossen werden, insbesondere bei Verwendung eines elektrodynamischen Linearantriebs, so dass
aus Strom und Spannung die erzeugte Kraft bzw. die Geschwin¬ digkeit direkt geschätzt werden können. Die Auswertung der weiteren Kenngröße erlaubt eine Verbesserung der Zuverlässig¬ keit von Diagnoseaussagen. Bei starken Ablagerungen beispielsweise unterschreitet die Bewegungsgeschwindigkeit der Trennmembran einen im Gutfall zuvor aufgenommenen Referenzwert der Geschwindigkeit. Bei einer Leckage dagegen wird dieser überschritten, da die Trennmembran einer Bewegung einen geringeren Widerstand entgegensetzt.
Eine Begrenzung der Auslenkung der Trennmembran durch eine vorbestimmte Endlage hat den Vorteil, dass die erzeugten Kraftverläufe für einen vorbestimmten Bereich der Auslenkung aufgenommen und mit entsprechenden Referenzverläufen verglichen werden können. Die Zuverlässigkeit der Diagnoseaussage kann dadurch weiter verbessert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die vorbestimmte Endlage durch einen mechanischen An¬ schlag festgelegt. Bei einem bekannten Verfahrweg bis zum Anschlag erübrigt sich damit eine Wegmessung. Der Anschlag kann beispielsweise durch ein Membranbett, auf welchem die Membran bei maximaler Auslenkung anliegt, oder als Verfahrweggrenze des Linearantriebs realisiert sein.
In vorteilhafter Weise ist eine präventive Wartung eines Druckmessumformers vor einem bevorstehenden Ausfall möglich, wenn durch die Auswerteeinrichtung anhand von zeitlichen Veränderungen einer Kenngröße des sich einstellenden Verlaufs der erzeugten Kraft bei zeitlich beabstandeten, beispielsweise zyklisch durchgeführten Diagnosevorgängen eine Trendaussage ermittelt und ausgegeben wird, anhand welcher War¬ tungspersonal abschätzen kann, wann mit einem bevorstehenden Ausfall zu rechnen ist.
Die zur Überwachung einer Trennmembran erforderlichen Funk- tionen einer Auswerteeinrichtung können ohne größeren Aufwand durch geeignete Ausgestaltung eines Betriebsprogramms einer
Recheneinheit realisiert werden, wenn eine Auswerteeinheit auf der Basis eines Mikroprozessors verwendet wird. Die Her¬ stellungskosten des Druckmessumformers werden somit vorteil¬ haft durch das neue Diagnoseverfahren kaum beeinflusst. Die Auswerteeinrichtung kann dabei durch dieselbe Recheneinheit realisiert sein, die bei einem Druckmessumformer ohnehin erforderliche Funktionen der Messwertverarbeitung und Kommunikation ausführt.
Anhand der Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Schnittbild eines Prozessanschlusses mit integ¬ riertem Linearantrieb und
Figur 2 ein Schnittbild eines Prozessanschlusses mit in die
Gehäusewand eingebautem Linearantrieb.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen .
Die Zeichnungen zeigen lediglich die Teile eines Druckmess¬ umformers, die zur Implementierung der Erfindung gegenüber einem herkömmlichen Druckmessumformer verändert sind. Weitere Teile des Druckmessumformers, beispielsweise Drucksensor, Messmembran, Referenzkammer und eine Trennmembran auf der Referenzseite der Messzelle, können wie bei bekannten Abso¬ lutdruck- oder Differenzdruckmessumformern aufgebaut sein.
In den Figuren 1 und 2 ist jeweils ein Teil einer Messkammer 1 dargestellt, die durch eine Trennmembran 2 von einem in einem Rohr 13 befindlichen Prozessmedium 3 getrennt ist, dessen Druck durch den Druckmessumformer erfasst und als Messwert an eine Anzeige oder an eine übergeordnete Leit¬ station in einer prozesstechnischen Anlage ausgegeben wird. Die Messkammer 1 befindet sich in einem Gehäuse 4, welches zudem zur Lagerung der Trennmembran 2 und eines Linear-
antriebs 5 dient. Durch den Linearantrieb 5 ist eine auf die Trennmembran 2 wirkende Kraft F erzeugbar, durch welche die Trennmembran 2 über eine Weglänge S bis zu einer Endlage 6 ausgelenkt werden kann. Die Lage der Endlage 6 ist durch eine Begrenzung des Verfahrwegs des Linearantriebs 5 bestimmt. Alternativ dazu ist es möglich, den Verfahrweg S durch ein Membranbett, gegen welches sich die Trennmembran 2 in der Endlage 6 anlegt, zu beschränken. Zur Durchführung einer Trennmembrandiagnose wird der elektrodynamische Linearantrieb 5 durch eine Auswerteeinrichtung 7 vorzugsweise derart angesteuert, dass die Trennmembran 2 eine definierte Auslenkung erfährt und die Endlage 6 erreicht. Durch Auswertung des da¬ bei in den Linearantrieb 5 einzuspeisenden Stromes I ermit¬ telt die Auswerteeinrichtung 7 den zeitlichen Verlauf der Kraft F, die zur Durchführung der Membranbewegung mit Hilfe des Linearantriebs 5 erzeugt werden muss. Anhand des Verlaufs berechnet die Auswerteeinrichtung 7 eine Kenngröße, welche mit einer entsprechenden Kenngröße eines Referenzverlaufs, der zuvor im Gutfall ermittelt und in einem Speicher 8 der Auswerteeinrichtung 7 hinterlegt wurde, verglichen wird, um eine Aussage über den Zustand der Trennmembran 2 zu treffen. Aus der induzierten elektrischen Spannung U wird zudem auf die Verfahrgeschwindigkeit des Linearantriebs 5 geschlossen. Treten Veränderungen, z. B. aufgrund von Ablagerungen auf der Trennmembran 2, einer Materialermüdung oder eines Risses der Trennmembran 2, auf, so verändert sich sowohl der Verlauf der erzeugten Kraft F als auch der zeitliche Verlauf der Verfahr- geschwindigkeit . Da die Veränderungen auch von äußeren Randbedingungen wie z. B. dem Prozessdruck abhängig sein können, sollte die Diagnose nur bei definierten Randbedingungen durchgeführt werden, für welche Referenzverläufe für den Fall einer fehlerfreien Trennmembran 2 vorliegen. Als Kenngrößen der Verläufe können beispielsweise Maximalwerte, Minimal¬ werte, Steigungen, Sprunghöhen an Unstetigkeitsstellen oder Zeitdauern von Übergängen berechnet und mit entsprechenden Kenngrößen der Referenzverläufe verglichen werden. Bei starken Ablagerungen beispielsweise überschreitet die Kraft einen anhand eines Referenzverlaufs ermittelten Schwellwert und die
Bewegungsgeschwindigkeit unterschreitet einen der Bewegungs¬ geschwindigkeit zugeordneten, weiteren Schwellwert. Zur De- tektion von sich erweiternden Rissen, sich änderndem Medien- fluss in die Zelle oder von Abplatzungen von Ablagerungen auf der Trennmembran können Kenngrößen, die charakteristisch für Unstetigkeiten der Verläufe sind, herangezogen werden. Bei einem Loch oder einem Riss in der Trennmembran unterschreitet dagegen die Kraft einen vorbestimmten Schwellwert und die Bewegungsgeschwindigkeit überschreitet einen weiteren vor¬ bestimmten Schwellwert. Dies sind nur Beispiele für Kenn¬ größen. In der Praxis ist es möglich, zur Überprüfung des Zustands der Trennmembran 2 vielfältige weitere Kenngrößen, die anhand des ermittelten Kraftverlaufs oder der Bewegungs¬ geschwindigkeit bestimmt werden, mit entsprechenden Kenn¬ größen von Referenzverläufen zu vergleichen, um eine Diagnoseaussage über den Zustand der Trennmembran 2 zu treffen.
Beim Einsatz des neuen Druckmessumformers in einer prozess¬ technischen Anlage wird die gewonnene Diagnoseaussage über beispielsweise einen Feldbus 12 an eine in den Figuren nicht dargestellte Leitstation zur weiteren Verarbeitung übertragen. Bei einem auftretenden Membranfehler können somit durch das Bedien- oder Wartungspersonal geeignete Maßnahmen zur Fehlerbehandlung eingeleitet werden.
In Figur 1 ist eine Anordnung eines elektrodynamischen Antriebs 5 mittig in der Messkammer 1 dargestellt. Dabei be¬ findet sich der Antrieb 5 vollständig geschützt innerhalb der Messzelle und ist in einer in Figur 1 nicht näher dargestell¬ ten Weise im Gehäuse 4 fest gelagert.
Figur 2 zeigt eine alternative Lagerung des Linearantriebs 5 in einer Seitenwand des Gehäuses 4. Damit die Linearbewegung einer Schubstange 9 des Linearantriebs 5 auf die Mitte der Trennmembran 2 umgelenkt wird, ist ein Hebel 10 vorgesehen, der um ein Gelenk 11 schwenkbar gelagert ist.
Bei den Figuren 1 und 2 handelt es sich lediglich um schematische Darstellungen zur Verdeutlichung des Wirkprinzips. Selbstverständlich sind beliebige andere Anbringungsarten von Linearantrieben und Umsetzgetrieben möglich. Beispielsweise können Linearantriebe zum Einsatz kommen, die einen Durchmesser von 3 bis 4 mm, eine Länge von 10 bis 15 mm und eine Kraft von 3 bis 6 N bei einem Verfahrweg von 5 bis 10 mm aufweisen. Bei einer Geschwindigkeit von etwa 120 mm/min genügt zu deren Ansteuerung eine Leistung von weniger als 10 mW. Damit lässt sich eine Trennmembran eines Differenz- druckmessumformers mit einer Steifigkeit von ca. 20 kN/m in der gewünschten Weise auslenken. Vorzugsweise wird bei der Auslenkung ein Grenzwert der Bewegungsgeschwindigkeit nicht überschritten, damit ein in der Messzelle befindlicher Drucksensor keinen unzulässigen Belastungen ausgesetzt wird.
Claims
1. Druckmessumformer mit einer Messkammer (1), die durch eine Trennmembran (2) von einem zu messenden Prozessmedium (3) getrennt und zur Weiterleitung des Drucks zu einem Drucksensor mit einer Druckübertragungsflüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Messkammer (1) mit Mitteln (5) versehen ist, durch welche eine auf die Trennmembran (2) wirkende Kraft (F) zur Auslenkung der Trennmembran erzeugbar ist, und
dass eine Auswerteeinrichtung (7) derart ausgebildet ist, dass zumindest eine Kenngröße des zur Auslenkung der Trenn¬ membran (2) erzeugten Kraftverlaufs mit einer entsprechenden Kenngröße eines Referenzverlaufs vergleichbar ist und
dass in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen den beiden Kenngrößen ein Signal zur Anzeige eines Membranfehlers aus¬ gebbar ist.
2. Druckmessumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel (5) zur Krafterzeugung einen elektromecha- nischen Linearantrieb (5) umfassen, der durch die Auswerteeinrichtung (7) ansteuerbar ist, und
dass die Auswerteeinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, die Kenngröße anhand des Antriebsstroms (I) zu bestimmen.
3. Druckmessumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, eine weitere Kenngröße anhand der Antriebsspannung (U) zu bestimmen und auszuwerten.
4. Druckmessumformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkung der Trennmembran (2) durch eine vorbestimmte Endlage (6) begrenzt ist .
5. Druckmessumformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte End¬ lage (6) durch einen mechanischen Anschlag festgelegt ist.
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9766145B2 (en) * | 2015-07-03 | 2017-09-19 | WIKA Alexander Weigand SE & Co. KG | Active diaphragm seal assembly for pressure measurement |
| DE102018133056A1 (de) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Druckmessaufnehmer |
| DE102018133053A1 (de) | 2018-12-20 | 2020-06-25 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Druckmessaufnehmer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10342368A1 (de) | 2003-09-12 | 2005-04-28 | Siemens Ag | Druckmessumformer |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3302269A (en) * | 1965-02-02 | 1967-02-07 | Texas Instruments Inc | Methods of making condition responsive devices |
| JP3343313B2 (ja) * | 1995-06-30 | 2002-11-11 | 株式会社フジキン | ダイヤフラム弁 |
| EP1258716A1 (de) * | 2001-05-16 | 2002-11-20 | Esec Trading S.A. | Drucksensor |
| US6955073B2 (en) * | 2002-10-16 | 2005-10-18 | Alcon, Inc. | Pressure sensing in surgical console |
| DE202004021565U1 (de) * | 2004-04-21 | 2009-02-19 | Abb Research Ltd. | Vorrichtung zur Zustandsüberwachung eines Druckmesswerks |
| US7421903B2 (en) * | 2005-10-27 | 2008-09-09 | Amnon Brosh | Internal pressure simulator for pressure sensors |
| DE102006043499A1 (de) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose von Flüssigkeitsverlusten in mit Druck übertragenden Flüssigkeiten gefüllten Druckmessaufnehmern |
| US20080202606A1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-08-28 | O'hara Dennis E | Methods and apparatus to monitor diaphragm condition |
-
2010
- 2010-08-31 DE DE102010035965A patent/DE102010035965A1/de not_active Ceased
-
2011
- 2011-08-09 WO PCT/EP2011/063660 patent/WO2012028428A2/de active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10342368A1 (de) | 2003-09-12 | 2005-04-28 | Siemens Ag | Druckmessumformer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102010035965A1 (de) | 2012-03-01 |
| WO2012028428A3 (de) | 2013-04-25 |
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