CN103148901B - 用于使多个相邻的磁感应流量计工作的方法 - Google Patents

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Abstract

介绍一种用于使多个相邻的磁感应流量计工作的方法，每一个相邻的流量计都包括被导电的介质流过的测量管、用于利用具有垂直于测量管纵轴线的分量的磁场来贯穿所述介质的磁场产生机构、用于测量在所述介质中感应出的电压并用于由所感应出的电压来确定流量的测量机构。本发明还涉及多个相邻的磁感应流量计的装置，每个相邻的流量计都具有实施前述方法的控制机构。为了避免因相邻流量计（1）的磁场致使流量测量相互间的影响（5）有所变化，使相邻的各流量计（1）的测量过程同步（同步测量过程），相邻流量计（1）的控制机构（6）经过设计，使得相邻流量计（1）实施前述方法，由此实现改善相邻布置的磁感应流量计的测量质量和相应改善的装置。

Description

用于使多个相邻的磁感应流量计工作的方法
技术领域
本发明涉及一种用于使多个相邻的磁感应流量计工作的方法，其中每个流量计都包括被导电的介质流过的测量管、用于利用具有垂直于测量管纵轴线的分量的磁场来贯穿所述介质的磁场产生机构、用于测量在所述介质中感应出的电压并用于由所感应出的电压来确定流量的测量机构。此外，本发明还涉及多个相邻的磁感应流量计的装置，其中每个相邻的流量计都具有控制机构，这些控制机构实施前述方法。
背景技术
磁感应流量计数年来已在现有技术中广为公知。对此例如参见教授、博士工程师K.W.Bonfig的文章“Technische Durchflussmessung（工程流量测量）”，第3版，Vulkan出版社，埃森，2002年，第123-167页，以及参见KROHNE测量技术股份有限&合资公司的出版物，博士工程师Friedrich Hoffmann的文章“Grundlagen Magnetisch-InduktiveDurchflussmessung（磁感应流量测量基础）”，第3版，2003年。
用于流动介质的流量测量的磁感应流量计的基本原理出自于Michael Faraday，他已于1832年提出利用电磁感应原理来测量导电介质的流速。根据法拉第定律，在这种被电磁场贯穿的流动介质中产生垂直于介质流向且垂直于磁场的电场强度。法拉第感应定律在磁感应的流量计中的应用方式为，借助通常具有两个磁场线圈的磁场产生机构，产生在测量过程期间随时间变化的磁场，该磁场至少部分地贯穿流经测量管的导电介质，所产生的磁场具有垂直于介质流向的分量，且测量管的接触所述介质的部分是电绝缘的。通常感应在介质中产生的电场强度例如可以作为电压利用与所述介质电接触的电极测得，或者可以由不与所述介质电接触的电极电容性地探测到。然后由测量信号推导出流经测量管的介质流量。现有技术中已知的磁感应流量计的测量误差小于0.2%。
对于本发明所基于的作为现有技术的磁感应流量计，例如参见德国公开文献19708 857、10 2004 063 617、10 2008 057 755和10 2008 057 756。在此也将这些公开出版物的公开内容明确地援引加入到本专利申请的公开内容中。
在众多的应用中，多个磁感应流量计必须彼此相邻地布置和工作。为了后续观察，在至少由第一流量计的磁场产生机构产生的磁场至少部分地贯穿第二流量计的测量管时，第一和第二磁感应流量计相邻。不言而喻，相邻的装置并不局限于两个流量计。往往无法例如在空间有限的情况下将多个磁感应流量计的空间间距选得如此之大，以至于它们不相邻。屏蔽多个流量计要牵涉到额外的成本和代价。
如果第一流量计与第二流量计在工作中进行测量过程，则一方面并不知道两个相邻的流量计的测量过程在时间上是否有交叠，另一方面在有时间交叠的情况下并不知道通常不恒定的时间交叠有多大。
如果假定两个相邻的流量计的测量过程有时间交叠，则由第二流量计的磁场产生机构产生的磁场和由第一流量计的磁场产生机构产生的延伸至第二流量计的测量管的磁场在第二流量计的测量管中交叠。两个磁场交叠引起感应出按未知的方式变化的电压，并对流量测量造成相应的影响，这意味着测量质量减小。因而例如在流经流量计测量管的流量恒定时，流量计却可能显示出变化的流量。不言而喻，第二流量计的测量过程影响第一流量计的流量测量值。
发明内容
本发明的目的是，介绍一种用于在多个磁感应流量计相邻地布置情况下改善测量质量的方法，并介绍多个相邻的磁感应流量计的相应改善的装置。
前述目的在多个相邻磁感应流量计的按照本发明的工作方法中得以实现，该方法的首要特征在于，为了避免因相邻流量计的磁场致使流量测量相互间的影响有所变化，使相邻的各流量计的测量过程同步。相邻流量计的同步的测量过程称为同步测量过程。采用本发明的方法使得流量测量相互间的影响在执行同步测量过程期间始终都相同。
据本发明的方法的一种优选设计所规定，在测量过程期间，相邻的流量计中的至少一个流量计的磁场产生机构并不产生磁场。如果并非相邻流量计的全部磁场产生机构在测量过程期间都产生磁场，流量测量相互间的影响就会减小，测量质量就会改善。如果相邻流量计中只有一个流量计的磁场产生机构在测量过程期间产生磁场，流量测量就不会受到影响。相反的情况是，也仅测量一次流量。若相邻流量计中只有一个流量计的磁场产生机构产生磁场，则这种测量过程称为单独测量过程。
据本发明的方法的另一种特别有利的设计所规定，进行一系列测量，这一系列测量包括每一相邻流量计的至少一次同步测量过程和至少一次单独测量过程。在进行一系列测量时要确保流经每一相邻流量计的流量在至少一次单独测量过程与至少一次同步测量过程之间总是足够恒定。每一相邻流量计的单独测量过程与同步测量过程的流量测量值差，在流经该流量计的测量管的流量足够恒定的情况下，是该流量计受其余相邻流量计影响的量度，由该量度推导出对影响的补偿。由于单独测量过程与同步测量过程之间的流量变化直接作用于流量测量值差，进而也作用于对影响的补偿，所以由对测量质量的要求直接产生对流量足够恒定的要求。多次同步测量过程的流量测量值质量在补偿情况下不会因多个流量计相邻地布置而减小。无需会牵涉到成本和代价的对多个流量计的屏蔽，或者无需以较大的空间间距进行布置。
在本发明的方法的另一优选设计中，通过在至少一次单独测量过程之前的至少一次同步测量过程和在至少一次单独测量过程之后的至少一次同步测量过程，或者通过在至少一次同步测量过程之前的至少一次单独测量过程和在至少一次同步测量过程之后的至少一次单独测量过程，来监视流经相邻流量计之一的流量足够恒定。流经相邻流量计之一的流量不足够恒定的那些测量被舍弃，且在所述系列测量中不予考虑。
如开头部分已述，本发明还涉及多个相邻的磁感应流量计的装置，其中每个相邻的流量计都包括控制机构，相邻流量计的这些控制机构经过设计，使得相邻流量计实施本发明的方法。利用与现有技术相应的流量计来实现例如用于在测量过程期间不产生磁场的附加功能，或者实现推导出补偿。
本发明的装置的一种优选的实施方式的特征在于，为了控制测量过程，每一相邻流量计的控制机构都具有至少一个接口，相邻流量计的这些接口相互连接。为了连接相邻流量计的这些接口，可以设有控制导线，下面将其称为同步导线。经由该同步导线可以把完全不同的同步信号传递至各个流量计的接口。因而可以采用具有可变脉冲宽度的同步脉冲作为同步信号。同步脉冲的边沿可以是触发的，确切地说，上升边沿触发和/或下降边沿触发。
如前所述，在功能上必需的同步导线除了被考虑用于后续的数据传递外，例如还可以被考虑用于传递给各个流量计设定参数的数据。
按照本发明的一种优选设计，每一相邻流量计的控制机构都配备有RS485接口，且这些RS485接口相互连接。相邻流量计的测量过程受相邻流量计之一控制。利用与现有技术相应的流量计来实现例如用于使相邻流量计的测量过程同步的附加功能，或者用于选出其磁场产生机构在测量过程期间不应产生磁场的流量计的附加功能。因此无需额外的控制机构。
附图说明
具体来说，现在已有各种不同的方案，用来设计和改进多个相邻的磁感应流量计的按照本发明的工作方法和多个相邻的磁感应流量计的按照本发明的装置。对此参见从属于权利要求1和10的权利要求及结合附图对优选实施例的说明。图中示出：
图1示出配备有本发明的控制机构的四个磁感应流量计相邻地布置，其中示意性地示出了流量测量相互间的影响；和
图2示出图1的装置，其中在这些控制机构中含有连接的接口。
具体实施方式
图1和2示出四个磁感应流量计1相邻地布置，它们具体地标有1a、1b、1c和1d。每个流量计都包括一个被导电介质流过的测量管2，该测量管具有恒定的外直径，在测量管3的每一端上都有一个法兰3。在测量管3上设置有隐藏在盖件4下面的磁场产生机构和测量机构。磁场产生机构产生贯穿测量管3内的介质的磁场，测量机构探测由磁场在流经测量管3的介质中感应出的电压。
图1示出了流量测量相互间的影响关系5。由流量计1的磁场产生机构产生的磁场不仅贯穿该流量计1的测量管2，而且贯穿其余相邻的流量计1的测量管2。如果相邻流量计1的测量过程不同步，而且相互间无变化（variationsfrei）的影响得不到补偿，则由一个流量计1测得的流量由于其余三个流量计1的磁场而有可能出错。
图2示出相邻流量计1的装置，这些流量计1带有被设计用来实施本发明的方法的控制机构6。这些控制机构6具有接口7，这些接口7通过控制导线而相互连接，下面将所述控制导线称为同步导线8。
相邻流量计1的测量过程受流量计1a控制，因此把流量计1a称为主流量计，而把其余流量计1b、1c和1d称为从流量计。
主流量计1a利用经由接口7和同步导线8传递至从流量计1b、1c和1d的同步信号，开始全部四个相邻流量计1的同步测量过程。通过全部相邻流量计1的测量过程的同步，流量测量的相互影响无变化。
此前已说明，主流量计1a利用经由接口7和同步导线8传递至从流量计1b、1c和1d的同步信号开始同步测量过程。这里的同步信号可以是完全不同的同步信号。因而可以采用具有可变脉冲宽度的同步脉冲作为同步信号。在这里，同步脉冲的边沿可以是上升触发或下降触发。主流量计1a通过同步信号来确定在测量过程期间相邻流量计1的哪些磁场产生机构产生了磁场，哪些磁场产生机构未产生磁场。
如前所述，在功能上必需的同步导线8除了用于数据传递外，例如还可以用于给各个流量计1设定参数。
为了得到对于补偿流量测量相互间无变化的影响来说必需的流量测量数据，进行一系列测量，在此期间，介质流经相邻流量计1的测量管2。首先进行一次同步测量过程。然后用每个相邻的流量计1执行单独测量过程。接下来再进行一次同步测量过程。如果通过在单独测量过程之前和之后的同步测量过程测得的流经每个测量管2的流量足够恒定，则可以由每一流量计1的在各次单独测量过程中测得的流量与经过这些单独测量过程之后在同步测量过程中测得的流量之间的差，推导出对影响的补偿。如果流经这些测量管2的流量不足够恒定，就舍弃测量值，并重复进行测量。

Claims (12)

1.一种用于使多个相邻的磁感应流量计工作的方法，其中，每一个相邻的流量计都包括被导电的介质流过的测量管、用于利用具有垂直于测量管纵轴线的分量的磁场来贯穿所述介质的磁场产生机构、用于测量在所述介质中感应出的电压并用于由所感应出的电压来确定流量的测量机构，
其特征在于，
为了避免因相邻流量计（1）的磁场致使流量测量相互间的影响（5）有所变化，首先使相邻的各流量计（1）的测量过程同步，亦即实施一次同步测量过程，然后用每个相邻的流量计（1）执行单独测量过程，接下来再进行一次同步测量过程，其中，使得通过在单独测量过程之前和之后的同步测量过程测得的流经每个测量管（2）的流量足够恒定，所述单独测量过程系指，相邻流量计（1）中只有一个流量计的磁场产生机构在测量过程期间产生磁场，其中，由每一流量计（1）的在各次单独测量过程中测得的流量与经过这些单独测量过程之后在同步测量过程中测得的流量之间的差，推导出对影响的补偿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在至少一次单独测量过程之前的至少一次同步测量过程和在至少一次单独测量过程之后的至少一次同步测量过程，来监视流经相邻流量计（1）之一的测量管（2）的流量足够恒定。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在至少一次同步测量过程之前的至少一次单独测量过程和在至少一次同步测量过程之后的至少一次单独测量过程，来监视流经相邻流量计（1）之一的测量管（2）的流量足够恒定。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，舍弃流经相邻流量计（1）之一的测量管（2）的流量不足够恒定的那些测量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，利用单独测量过程和同步测量过程的流量测量值来补偿因相邻流量计（1）的磁场造成的流量测量的无变化的相互影响。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量过程受相邻流量计（1）之一控制。
7.多个相邻的磁感应流量计的装置，其中，每一个相邻的流量计都包括被导电的介质流过的测量管、用于利用具有垂直于测量管纵轴线的分量的磁场来贯穿所述介质的磁场产生机构、用于测量在所述介质中感应出的电压并用于由所感应出的电压来确定流量的测量机构、控制机构，
其特征在于，
相邻流量计（1）的所述控制机构（6）经过设计，使得相邻流量计（1）实施根据权利要求1至6中任一项的方法。
8.如权利要求7所述的多个相邻的磁感应流量计的装置，其特征在于，为了控制测量过程，每一相邻流量计（1）的控制机构（6）都具有至少一个接口（7），相邻流量计（1）的所述接口（7）相互连接。
9.如权利要求8所述的多个相邻的磁感应流量计的装置，其特征在于，为了使相邻流量计（1）的所述接口（7）连接，设有同步导线（8）。
10.如权利要求9所述的多个相邻的磁感应流量计的装置，其特征在于，同步导线（8）被设计用于在相邻的流量计（1）之间附加地进行后续的数据传递。
11.如权利要求8至10中任一项所述的多个相邻的磁感应流量计的装置，其特征在于，接口（7）符合标准。
12.如权利要求11所述的多个相邻的磁感应流量计的装置，其特征在于，所述标准是HART标准、RS485标准或Profibus标准。
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