CN105308428A - 具有压力装置的测量系统以及用于监控和/或检查此压力装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于监控和/或检查具有由壁体(W)围绕的内腔的压力装置，即用于输送和/或储存流体的装置，的方法。为此，所述方法包括下列步骤：通过附接在壁体外部所形成的应变计或应变传感器(61)而检测壁体的应变(ε₁)，以确定代表壁体应变的应变值(X_ε1)；以及使用所述应变值(X_ε1)以确定例如由于壁体的塑性变形导致的和/或壁体磨损导致的壁体损伤(Δw)。除了所述压力装置，本发明的测量系统还包括附接在所述壁体(W)的壁体段(WS)上的至少一个应变传感器(61)，以产生取决于所述壁体段(WS)的时变应变ε₁的应变信号(d1)，以及电联接到所述应变传感器的发射器电子装置(UE)。所述发射器电子装置适合接收所述应变信号，以及应用所述应变信号，以确定壁体损伤(Δw)。

Description

具有压力装置的测量系统以及用于监控和/或检查此压力装置的方法

技术领域

本发明涉及一种监控和/或检查具有由壁体，例如金属壁体围绕的内腔的压力装置的方法，这种压力装置即一种用于在所述内腔中输送和/或储存流体，例如额定以静态正压力，或超过1巴的压力作用在壁体上的气体、液体或者可流动分散系的装置。此外，本发明涉及一种用于确定测量变量，例如流体动态和/或热动态测量变量，诸如代表流体的体积流率、质量流率、密度、粘性、压力或者温度的测量值的测量系统(特别是适合实现所述方法的测量系统)，该测量系统包括这种压力装置。

背景技术

例如也根据“Guideline97/23/EHoftheEuropeanParliamentandtheAdvisoryof29May1997forequalizingthelawsandregulationsofthememberstatesconcerningpressuredevices”(1997年5月29日欧洲议会和咨询委员会对成员国关于压力容器的法律和法规的平衡的指南97/23/EH)或者相应的国家法律和法规，有时也称为压力装置指南，诸如“Fourteenthenactmentoftheproductsafetylaw”(14.ProdSV)(“美国产品安全法第14修正案”)或者“ASMEBoilerandPressureVesselCode”(ASMEU-Stamp)(“美国机械工程师协会锅炉和压力容器规范”(ASME的压力容器钢印))，压力装置在工业设施中，尤其是在工业测量和自动化技术中存在各种应用，例如以液化气罐、高压釜或者用于容纳，或在相对于周围大气的更高压力下储存流体的其它容器的形式，适合在更高压力下输送这些流体的管道的形式，或者也为通过这些容器和/或管道形成的工厂的形式，因此其通常以更高运行压力运行。将提及的这些压力装置的其它代表为与上述管道，或容器连通，因此被其中引导的流体接触，分别也被流体流经，以产生相应于将对流体记录的测量变量的测量信号的测量换能器，或通过这些测量换能器和与其电连接的发射器电子装置形成的测量系统，诸如科里奥利流量计、质量流量计、测量装置、涡街流量计、流量测量装置或者也为通过其形成的超声波流量测量装置或者测量设备，尤其是诸如在该情况下，压力装置的内腔通过具有在运行期间输送流体的至少一个测量管的管布置形成。在EP-A816807、EP-A919793、EP-A1001254、US-A2001/0029790、US-A2004/0261541、USA2005/0039547、US-A2006/0266129、US-A2007/0095153、US-A2007/0234824、US-A2008/0141789、US-A2011/0113896、US-A2011/0161018、US-A2011/0219872、US-A2012/0123705、US-A4,680,974、WO-A2005/050145、WO-A2009/134268、WO-A90/15310、WO-A95/16897、WO-A96/05484、WO-A97/40348、WO-A98/07009或者WO-A99/39164等等中描述了通常也根据一个或者更多上述法律或者法规和/或具体化为至少有时长期保持在超过50巴的高压下的流体的测量系统的这些压力装置的示例。

本文公开的测量系统每个都通过可插入管道的流程内并且在运行期间被流体流经的振动式测量换能器形成，其中每个测量换能器都包括通过至少一个，本质上为笔直或者至少部分弯曲，例如U或者V形的测量管以下列方式形成的管布置，即在每种情况下，壁体和内腔也都通过至少一个测量管形成，并且内腔在运行期间与所连接的管道的内腔连通。

在压力装置，或通过其形成的测量系统运行中，主动地激励该至少一个测量管，以执行机械振荡，目的在于产生受所流经的流体，例如其质量流率、其密度和/或其粘性影响的振荡信号，并且在每种情况下都用作测量换能器的测量信号。也在US-A5,796,011、US-B7,284,449、US-B7,017,424、US-B6,910,366、US-B6,840,109、US-A5,576,500、US-B6,651,513、US-A2005/0072238、US-A2006/0225493、US-A2008/0072688、US-A2011/0265580、WO-A2004/023081、WO-A2006/009548、WO-A2008/042290、WO-A2007/040468或者WO-A2013/060659等等中描述了通过压力装置形成的这些测量系统的其它示例。

每个测量换能器都另外包括围绕管布置的测量换能器外壳，即形成容纳管布置的腔体的测量换能器外壳，以及在测量换能器外壳上形成，分别与其集成的入口侧连接凸缘，以及用于连接管布置与管道的出口侧连接凸缘。对于其中管布置，因此内腔通过两个或者更多测量管形成的情况，测量管最通常被插入管道内，以通过在测量管和进口侧连接凸缘之间的进口侧上延伸的流量分配器以及通过在测量管和出口侧连接凸缘之间的出口侧上延伸的流量分配器形成用于平行流动的流动路径。除了用于在测量换能器外壳形成的腔体内保持管布置之外，测量换能器外壳也特别用于保护这些以及其它位于内部的组件，例如测量换能器的传感器布置，以防止外部、环境影响，诸如灰尘或者水喷射，因此提供尽可能密封的腔体。此外，特别是在正在讨论的这种压力装置的情况下，用户有时也能够需要下列测量换能器外壳，其在未密封或者破裂管布置的情况下能够抵御位于腔内最通常显著超过大气压、外部压力的静态内部压力预定时间而无泄漏。因此，测量换能器外壳必须具有特定的耐压性；为此，也比较上述US-A2006/0266129、US-A2005/0039547、US-A2001/0029790、WO-A90/15310、EP-A1001254，或国际专利申请PCT/EP2012/070924。特别是对于有毒或者易燃流体，测量换能器外壳在这种情况下必须有时也能够满足对安全容器的要求。

正在讨论的类型的测量系统，因此通过其形成的测量装置另外通常通过设置在上级数据处理系统内的——基于有线和/或无线电的——数据传输网络彼此连接和/或与相应的电子控制器，例如现场安装的可编辑逻辑控制器(PLC)或者远程控制室内的固定过程控制计算机连接，其中转发通过测量系统产生并且以适当的方式数字化并且相应地编码的测量值。通过过程控制计算机，使用相应安装的软件组件，所传输的测量值能够被进一步处理，并且作为响应的测量结果例如在监控器上可视化，和/或被转换为用于具体实施为致动装置，诸如电磁阀、电动马达等等的其它现场装置的控制信号。因而，数据处理系统通常也用于以相应于下游数据传输网络的需求的方式调节从发射器电子装置传输的测量值信号，例如适当地数字化该测量值信号，并且在给定情况下，将其转换为相应的电报，和/或现场评价该测量值信号。为此，在这种数据处理系统中提供与相应的连接线电联接的评价电路，评价电路预先和/或进一步处理，并且在需要的情况下适当地转换从相应的发射器电子装置接收的测量值。用于在这种数据处理系统中，数据传输的至少部分地为现场总线，特别是串行现场总线，诸如基金会现场总线(FOUNDATIONFIELDBUS)、CAN、CAN-OPENRACKBUS–RS485、PROFIBUS等等，或者例如也为基于以太网标准以及相应的最通常是应用程序独立的标准化传输协议的网络。

正在讨论的类型的压力装置可能在运行期间有时暴露于更大负荷，在给定情况下，也暴露于高于早前约定限制的负荷，因而暴露于损伤压力装置整体性的负荷，其通过关于运行压力的不良过负荷，通过在流体中发生不良不均匀性，该流体在给定情况下也具有大于10ms^-1的高流速，例如为夹带在流动流体中的固体颗粒和/或夹带在液体承载介质中的气泡的形式，和/或为例如相应流体的太高温度和/或不良事件温度曲线导致的不良热过负荷，以及对压力装置的整体性不良的空间温度分布发生。作为这些负荷或过负荷的结果，压力装置的壁体可能这样部分受损——例如，由于壁体的塑性变形和/或由于壁体磨损，即由于从面对内腔的表面移除材料——所以与原始的或额定耐压性相比，压力装置具有的耐压性减小；这例如也为下列方式，即壁体在非常短的时间内的损伤能够超过对相应的压力装置早前设置的临界损伤。例如，壁体的所述临界损伤能够相应于对相应类型，或特殊系列的压力装置特别确定的损伤，这种损伤在给定情况下也要求立即检查相应的压力装置，和/或其相应于特殊压力装置剩余寿命缩短，需要立即或临时替换压力装置。

对于其中压力装置为测量换能器，或测量系统的组件的上述情况，对相应的压力装置设置的临界损伤也能够相应于这种损伤导致的测量系统的测量精确性降低，或在给定情况下，在产生测量信号时不再可接受的更大的系统性测量误差，例如这是由于对相应的至少一个测量管的损伤而产生。在这种情况下，特别感兴趣的也为下列这些测量系统，在诸如上述的这些测量系统的情况下，压力装置通过振动式测量换能器形成。一方面，它们的相应测量管最通常被具体化为尽可能地薄壁，以便实现它们的振荡信号，特别是关于将被测量的相应流体的质量流率，或密度的尽可能高的灵敏度。因而，这种测量换能器的管布置通常具有关于提供耐压性的比较小，即仅较低，相应地最小的可允许安全性储备的壁体。然而，另一方面，也对甚至是对壁体的小损伤感兴趣，即还未将管布置，相应的通过其形成的压力装置的耐压性降低至不可允许的低测量值的损伤，因为诸如也在上述EP-A816807、WO-A2005/050145、WO-A99/39164、WO-A96/05484、US-A2007/0095153，相应的US-A2012/0123705等等中所述的，最通常也在管布置上空间相当不均匀地分布的这种损伤也能够对测量系统的测量精确性具有相当大的影响，尤其是通过其测量质量流率，或密度的那些测量系统。

在上述US-A2007/0095153,US-A2006/0266129,EP-A816807、US-A2012/0123705、WO-A2005/050145、WO-A96/05484或者WO-A99/39164等等中描述了采用下列测量设备的方法，或测量系统，其适合尽可能早地检测，或能够预测对通过振动式测量换能器形成的这些压力装置的上述类型的不良，或不可允许的高损伤，或能够定量地评价这种损伤的程度。基本上，本文公开的方法都基于通过测量换能器在运行期间传输的振荡信号的评价而操作，在给定情况下，也另外考虑影响至少一个测量管的相应振荡的激励器信号。虽然在通过振动式测量换能器形成的测量系统，或压力装置的情况下，能够非常有利地，或也应用于增大测量值地使用这些方法，或测量布置，但是通过下列事实能够看出这些方法，或测量布置的缺点，即它们基于对这些测量系统特定的测量信号——这里是振荡信号——而运行，并且因而专有地适用于这些测量系统，因而实际上适用于全部压力装置中的相对小的一部分。另外，上述方法，或测量布置有时也能够具有对测量变量的特定交叉敏感性，尤其是代表除了实际损伤之外的上述参考测量变量、质量流率、密度和/或粘性，并且必须相应地补偿这些交叉敏感性，即通过在测量系统中应用补充设置的传感器系统和/或通过从测量系统外部补充确定的测量值，以便可靠地确定壁体的可警告损伤，或能够安全地防止错误警告。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的目标在于提供一种方法，或相应的测量系统，能够通过其不施加代表相应壁体的振动的振荡信号地检查正在讨论的类型的压力装置的壁体的可能损伤——或相反地检查其结构整体性——，并且能够通过其可靠地或非常早地报告相应壁体的甚至微小的结构变化，例如由于壁体的磨损或者塑性变形导致的壁体厚度减小。

为了实现该目标，本发明在于一种监控和/或检查压力装置的方法，该压力装置具有由壁体例如金属壁体围绕的内腔，即用于在所述内腔中输送和/或储存流体，例如气体、液体或者可流动分散系，例如额定以超过1巴的静态压力作用在壁体上的流体的装置，该方法包括下列步骤：记录壁体的应变，例如壁体的时变应变和/或取决于在内腔中起支配作用的静态内部压力的壁体应变，以确定代表壁体应变的应变值；以及使用该应变值以确定例如由于壁体的塑性变形导致的和/或壁体磨损导致的壁体损伤，例如影响压力装置的耐压性和/或共同确定压力装置的剩余寿命和/或超过压力装置的壁体的早前设置的临界损伤的损伤。

此外，本发明在于一种测量系统，例如也在于一种适合实现本发明的方法的测量系统，用于确定代表至少一个测量变量的测量值，该测量变量例如流体(例如，气体、液体、可流动分散系)的流体力学和/或热力学测量变量(例如，体积流率、质量流率、密度、粘性、压力、温度等等)。本发明的测量系统包括：具有由壁体，例如金属壁体围绕的内腔的压力装置，即用于在所述内腔中输送和/或储存流体，例如额定以超过0.5巴的压力作用在壁体上的流体的装置；附接在壁体的壁体段上，例如金属壁体段上的至少一个应变传感器，例如通过应变计形成的应变传感器，用于产生取决于第一壁体段的时变应变的应变信号，例如具有取决于所述应变的电压和/或取决于所述应变的电流的应变信号；以及电联接该应变传感器的发射器电子装置。所述发射器电子装置另外适合接收应变信号，以及通过施加应变信号，以确定壁体损伤，例如降低压力装置的耐压性和/或共同确定压力装置的剩余寿命和/或由壁体的塑性变形和/或壁体的磨损导致的损伤，例如，即确定代表对壁体损伤定量的损伤特征数的特征数值的损伤值。

在本发明的方法的第一实施例中，进一步包括使用代表在内腔中起支配作用的静态内部压力的测量值以确定壁体损伤。随着本发明的该实施例进一步发展，该方法另外包括记录在内腔中起支配作用的，例如相对于在外部作用在壁体上的周围压力的静态内部压力的步骤，以确定压力测量值。例如能够通过应用插入壁体内，特别是壁体段上游的压力传感器进行所述记录在内腔中起支配作用的静态内部压力。

在本发明的方法的第二实施例中，进一步包括产生警告报告的步骤，特别是通过施加应变值而产生警告报告，该警告报告例如以视觉地和/或听觉地可感知地以信号通知对壁体的临界损伤，例如相应于较早建立的压力容器的最大可允许损伤和/或需要检查压力装置的损伤的壁体损伤。

在本发明的方法的第三实施例中，进一步包括产生警告报告的步骤，特别是通过施加应变值而产生警告报告，该警告报告例如以视觉地和/或听觉地可感知地以信号通知对壁体的临界损伤，例如相应于较早确立的压力容器的最大可允许损伤和/或需要检查压力装置的损伤的壁体损伤，以及以下列方式使用代表在内腔中起支配作用的静态内部压力的压力测量值以确定壁体损伤的步骤，即为了产生警告报告，例如也能够使用压力测量值，或能够使用应变值以及压力测量值两者。

在本发明的方法的第四实施例中，确定壁体损伤的步骤包括使用应变值，以确定应变值与较早确定的参考值，例如具有未受损壁体的压力装置的参考值或者对于相同构造的其它压力装置的参考值的偏离的步骤。例如能够通过施加代表在内腔中起支配作用的静态内部压力的压力测量值而确定所述参考值。

在本发明的方法的第五实施例中，确定壁体损伤的步骤包括使用应变值，以确定损伤值，即对壁体损伤定量的损伤特征数的特征数值，例如与较早确定的参考值的应变差偏离的损伤特征数的步骤。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供确定壁体损伤的步骤包括例如以比较损伤值和预定阈值的方式使用损伤值的步骤。损伤值能够代表偏离，例如应变值与其确定参考值的相对或者绝对偏离，该确定参考值例如为早前对具有未受损壁体的压力装置确定的或者早前对同样构造的其它压力装置确定的参考值。可替选地或者作为对该进一步发展的补充，本发明的方法还包括特别是通过施加应变值而产生警告报告的步骤，该警告报告例如以视觉地和/或听觉地可感知地以信号通知对壁体的临界损伤，例如相应于较早固定的压力容器的最大可允许损伤和/或需要检查压力装置的损伤的壁体损伤，并且本发明的方法还提供产生警告报告的步骤包括比较损伤值与预定阈值，例如对压力装置较早设置的并且代表壁体的临界损伤的阈值的步骤。

在本发明的方法的第六实施例中，还包括确定代表壁体的额定应变的应变期望值的步骤。然后，所述应变期望值例如能够用于确定损伤值，即代表对壁体损伤定量的损伤特征数的特征数值，例如代表与较早确定的参考值的应变差的偏离的损伤特征值。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供确定应变期望值的步骤包括使用代表在内腔中起支配作用的静态内部压力的压力测量值的步骤。可替选地或者作为补充，还提供该方法另外包括使用应变值以及应变期望值的步骤，以确定代表壁体的应变和额定应变之间的差异的应变偏离值。此外，所述应变偏离值能够用于确定壁体损伤。

在本发明的方法的第七实施例中，确定壁体损伤的步骤包括记录例如背向内腔的壁体侧面上的壁体温度。

在本发明的方法的第八实施例中，还包括修改在内腔中起支配作用的静态内部压力以及在外部作用在壁体上，以使至少一部分壁体，即壁体的至少一个壁体段弹性变形的周围压力之间存在的压差的步骤。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供改变压差的步骤包括将静态内部压力升高至大于周围压力的压力值的步骤，例如高于该周围压力0.5巴以上的压力值，和/或改变压差的步骤包括允许流体流入压力装置的内腔的步骤，和/或改变压差的步骤包括允许流体流经压力装置的内腔的步骤，和/或改变压差的步骤包括允许流体流出压力装置的内腔的步骤。

在本发明的方法的第九实施例中，压力装置还包括测量换能器，例如振动式测量换能器，该测量换能器适合记录至少一个测量变量，例如流体力学或者热力学测量变量，例如流体的体积流率、质量流率、密度、粘性、压力或者温度，并且将其转换为至少一种测量信号，例如相应于测量变量的电测量信号。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供压力装置包括电联接测量换能器的发射器电子装置，其适合接收该至少一种测量信号，以及通过施加测量信号而确定代表至少一个测量变量的至少一个测量值。此外，提供通过应用发射器电子装置而执行确定壁体损伤的步骤。可替选地或者作为补充，还提供测量换能器具有例如通过用于输送可流动介质的至少一个管形成的管布置，并且压力装置的内腔，例如以管布置包括壁体段的方式，通过管布置形成。

在本发明的方法的第十实施例中，还提供压力装置包括管道。

在本发明的方法的第十一实施例中，还提供压力装置包括罐。

在本发明的方法的第十二实施例中，还提供压力装置包括锅炉，例如高压釜。

在本发明的方法的第十三实施例中，还包括允许流体流入压力装置的内腔的步骤，例如以将在内腔中起支配作用的静态内部压力提高至与周围压力相比更高的压力值。

在本发明的方法的第十四实施例中，还包括允许流体流经压力装置的内腔的步骤，例如以将在内腔中起支配作用的静态内部压力提高至与周围压力相比更高的压力值。

在本发明的方法的第十五实施例中，还包括允许流体流出压力装置的内腔的步骤。

在本发明的方法的第十六实施例中，还包括产生取决于壁体段的时变应变的第一应变信号的步骤，例如该第一应变信号具有取决于应变的电压和/或取决于应变的电流。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供该方法还包括使用附接在壁体段上的应变计以产生第一应变信号的步骤，和/或使用应变信号，从而例如以下列方式确定应变值的步骤，即为了从应变信号确定应变值，确定特征化应变信号的信号参数，诸如应变信号的瞬时值和/或应变信号的有效值(RMS)或者另一位置参数和/或应变信号的变化和/或应变信号的另一散射参数的至少一个参数测量值。

在本发明的测量系统的第一实施例中，还提供发射器电子装置适合通过施加应变信号而产生代表壁体的应变的应变值，并且发射器电子装置适合通过施加应变值而确定壁体损伤。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供发射器电子装置适合为了产生应变值，例如以下列方式定期地确定特征化应变信号的信号参数，例如下列信号参数，诸如瞬时值、有效值(RMS)和/或另一位置参数和/或变化和/或另一散射参数、量化信号参数的参数测量值，即发射器电子装置确定应变信号的至少一个位置参数的参数测量值，例如瞬时值，或有效值(RMS)和/或散射参数，例如变化，并且使用这些值产生应变值。

在本发明的测量系统的第二实施例中，还提供发射器电子装置适合基于应变信号——例如，通过施加基于应变信号确定的并且代表壁体段应变的应变值——以产生例如视觉地和/或听觉地可感知地以信号通知损伤的警告报告。例如，发射器电子装置在该情况下也能够适合在基于应变信号确定的损伤值超过预定阈值——例如代表压力装置的早前建立的对壁体的临界损伤的阈值时发出警告报告。

在本发明的测量系统的第三实施例中，还提供发射器电子装置适合基于应变信号确定损伤值，即量化对壁体的瞬时损伤的损伤特征数的特征数值。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供损伤值代表例如应变值与对其确定的参考值，例如早前在具有未受损壁体的压力装置上或者早前在同样构造的其它压力装置上确定的参考值的相对或者绝对应变值偏差。作为其替选或者作为其补充，发射器电子装置还适合比较损伤值与预定参考值，以确定壁体损伤。

在本发明的测量系统的第四实施例中，还提供压力装置具有测量换能器，例如振动式测量换能器，其具有通过至少一个管，例如至少部分弯曲的管形成的，用于输送流体的管布置，该测量换能器适合传输至少一种测量信号，例如相应于测量变量的电测量信号，并且压力装置的内腔通过管布置形成。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供至少一个应变传感器附接在管布置的至少一个管上，因而管布置包括壁体段，和/或测量换能器的管布置具有至少两个管，尤其是用于平行流动的管，和/或四个和/或相同构造的管。

在本发明的测量系统的第五实施例中，还提供发射器电子装置适合通过施加代表在内腔中起支配作用的静态内部压力的压力测量值而确定壁体损伤。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供测量系统还包括用于确定压力测量值的压力传感器，例如插入壁体段的壁体上游中的压力传感器。

在本发明的测量系统的第六实施例中，还提供发射器电子装置电联接测量换能器。随着本发明的该实施例进一步发展，另外提供发射器电子装置适合接收至少一种测量信号，以及通过施加测量信号而确定测量值，该测量值代表流体的物理测量变量，例如流体力学和/或热力学测量变量，例如体积流率、质量流率、密度、粘性、压力或者温度，和/或发射器电子装置适合传输用于驱动测量传感器的至少一种电驱动器信号，例如在测量换能器中引起相应于至少一种测量变量的可测量效果的电驱动器信号。

本发明的基本理念在于通过定期地记录流体输送内腔的相应包络壁的至少一个壁体段的应变，而检查或监控正在讨论的类型的压力装置的结构整体性。基于至少一个局部记录应变或应变的时间曲线的连续地或者预定时间间隔的定期观察，例如基于通过布置在相应的壁体段上的应变传感器产生的应变信号，并且通过应用电联接应变传感器的发射器电子装置，能够非常快速地识别材料移除而导致的磨损形式的，或者可能的过载引起的塑性变形形式的压力装置壁体的可能损伤。在明显地，即超过预定公差测量值，所记录的应变与预定参考值的偏差处于预定公差范围外的情况下，能够推出对壁体的相应损伤。

通过施加上述应变信号，例如通过确定特征化应变信号的一个或者更多信号参数的一个或者更多参数值，另外也能够通过上述发射器电子装置将这种应变偏差转换为相应于量化对壁体的瞬时损伤的损伤特征数的特征数值的损伤值。用作损伤值的例如能够为瞬时地代表来自例如具有未受损壁体的压力装置或者相同构造的其它压力装置的早前确定的参考值的相应信号参数的参数值的绝对或者相对偏差。

通过对这种损伤程度的了解，通过与对压力装置早前确定的参考数据的相应比较，还能够检测出压力装置是否仍直接可能进一步运行，尤其是如果不检测，将出现其它工厂区域的退化或者甚至是危及人员或者环境，通过评价所返回的观察值或损伤时间曲线，也能够确定损伤所增加的速度，例如以便基于该确定而评价相应的压力装置的可能剩余的剩余寿命，或相反地预测达到压力装置壁体的早前固定的临界损伤的时间点，因而能够较早发现较低耐压性导致的迫近危险情况。

在这种情况下，本发明基于下列认识，即正在讨论的类型的压力装置的壁体组件在运行过程中通常以下列方式不均匀地受损，即壁体具有下列壁体段，其比其它壁体段磨损地明显更快，或在相同的观察时间跨度内，表现地比其余壁体磨损更强，所以在应变传感器的相应布置以及相应参考值定义的情况下，能够识别对壁体的附带损伤，或诸如由于例如过高运行压力导致的壁体的过负荷。

现在将基于在附图的图中所示的实施例示例，更详细地解释本发明以及其它有利实施例及其用途。在所有图中，相同部分都具有相同的标识符。当特别要求或者另外表现地可识别时，在随后的图中省略在前图中已经出现的标识符。此外，通过附图并且也通过从属权利要求本身，将更明白其它有利实施例或者进一步发展，特别是最初仅个别解释的本发明多方面的组合。

附图说明

附图的图示出如下：

图1、2示出以不同视角示出并且具体化为在线测量装置的压力装置；

图3以方框图的方式示意性示出具有与其连接的、以记录压力装置，特别是根据图1、2的压力装置，的壁体应变的应变传感器的发射器电子装置；

图4a示意性示出安装至压力装置，特别是根据图1、2的压力装置，以记录壁体的壁体段应变的应变传感器；

图4b定性地示出定量壁体损伤的损伤特征数与壁体损伤程度的相关性图；和

图5、6示出用于在压力装置，特别是根据图1、2的压力装置，的壁体上布置两个或者更多应变传感器的其它变体。

具体实施方式

图1和2中示意性示出压力装置的实施例的示例。提供压力装置以在由——这里是从进口端100+延伸至出口端100#的——壁体W，例如金属壁体，围绕的内腔中输送或者保持流体特定时间段，该流体例如为气体、液体或者可流动介质，例如流体分散系，在给定情况下，也为在流动过程中通过气穴现象或者沉淀作用首先形成的分散系，诸如泡沫、悬浊液或者气溶胶。特别地，压力装置还适合并且被设计成因而在有意用于能够抵抗超过1巴的静态压力至少预定额定寿命的情况下，在内腔中输送额定以超过1巴，特别是也超过10巴，的静态压力作用在例如由不锈钢、钛合金和/或锆合金制造的壁体W上的流体。压力装置能够包括例如管道、罐、锅炉，特别是也为高压釜，和/或测量管或测量装置，例如流动测量装置的测量室。

这里代表性示出的压力装置通过在线测量装置，即可插入管道300的流程内的测量系统，形成。在运行期间，至少有时，在管道内引导的流体以下列方式流经测量系统，即流体首先在进口端100+处流入内腔，在流动方向中流经内腔，并且然后在出口端100#处流出内腔。所述测量系统，因而通过其形成的压力装置特别适合定期地确定流经内腔的相应流体的至少一种变量的测量值X_x，该至少一种变量例如为流体力学和/或热力学测量变量X_x，诸如体积流率v、质量流率m、密度ρ、粘性η、压力p或者温度θ。流体输送内腔，因而围绕该内腔的壁体W在所示实施例示例中形成的压力装置，例如科里奥利流量计、质量流量计、测量装置、密度测量装置和/或粘性测量装置的情况下，通过具有至少一个——这里部分弯曲的——管11的测量换能器MW(这里因而具体化为振动式测量换能器)的管布置形成。以有利方式，管布置，因而通过其形成的压力装置在流体，例如因而在流动方向中从进口端100+至出口端100#地流经内腔的水具有10ms^-1的平均流速、1000kgm^-3的密度，或1cP的密度的情况下被最优化成流体经历小于5巴的压力损失。通过测量换能器形成的这些压力装置由申请人以商标“PROMASSA”、“PROMASSE”、“PROMASSF”、“PROMASSH”、“PROMASSI”、“PROMASSO”、“PROMASSP”、“PROMASSS”(http://www.de.endress.com/#product/Coriolis)，例如作为根据测量质量流率的科里奥利原理工作的测量系统制造并且销售。

这里，测量换能器用于以下列方式记录至少一个测量变量等等，即与在内腔中引导的流体相互作用的测量换能器取决于至少一个测量变量产生至少一个测量信号s1，例如电测量信号。在本文所示的测量系统运行时，通过主动作用在管上的振荡激励器激励用作产生至少一个测量信号的测量管的测量换能器的至少一个管11，从而引起其执行机械振荡，例如绕虚拟振荡轴，具有管布置的瞬时谐振频率的弯曲振荡，并且振荡通过对至少一个管11的运动起反应的至少一个振荡传感器而转换为至少一个振荡信号，其用作测量变量的测量信号s1并且取决于测量变量而具有至少一个信号参数，例如信号振幅、信号频率和相位角。对于其中测量系统，因而通过其形成的压力装置为科里奥利流量计、质量流量计、测量装置的所述情况，测量换能器包括至少两个相互间隔隔开的振荡传感器，以产生具有取决于质量流率的相互相位角的两个振荡信号s1、s2。

这里所示的测量换能器——诸如在正在讨论的类型的通常市售测量换能器的情况下非常普遍的，这些测量换能器更适合工业测量和自动化技术，尤其是振动式测量换能器——作为预制、独立结构单元实现，因而可直接插入相应管道的流程并且具有机械地联接，或在进口和出口侧上的测量换能器外壳100——这里即处于进口端100+以及出口端100#两者的区域中——具有管布置并且在腔体，特别是相对于周围大气密闭密封的腔体内容纳该管布置，以及可能对其安装的附件部分，诸如振荡传感器，或振荡激励器。对于通过在线测量装置形成压力装置的典型情况，在该情况下，特殊的压力装置将可松开地与管道装配在一起，如图1或2所示，分别从它们的组合直接明白地，能够在进口侧上，即在压力装置的进口端100+的区域中设置第一连接凸缘13，以连接至管道的流体供应段，并且在出口侧上，即在压力装置的出口端100#的区域中设置用于管道的流体移除管段的第二连接凸缘14。在该情况下，诸如在这些压力装置的情况下非常普遍的，尤其是在通过振动式测量换能器形成压力装置的情况下，连接凸缘13、14能够在末端集成到测量换能器外壳100中。

为了评价取决于至少一个测量变量的至少一个测量信号s1，即为了产生代表将通过施加测量信号而记录的测量变量的至少一个测量值，以及在给定情况下，也为了激活测量换能器，测量系统，因而通过其形成的压力装置还包括例如也通过电连接线而电联接测量换能器MW的发射器电子装置UE，并且例如通过一个或者更多微处理器形成，在图3中以一种方框图示意性示出其实施例的示例。能够通过相应的连接线发生将测量换能器MW电连接至发射器电子装置UE，连接线例如通过耐压和/或防爆电缆接头从电子装置外壳200引出，分别进入测量换能器外壳100。诸如在图1中，或图3中示意性指示的，并且诸如在正在讨论的类型的测量系统情况下非常普遍的发射器电子装置UE能够被容纳在抗冲击和/或耐压，例如也防爆的电子装置外壳200内，诸如也在上述US-A2011/0265580或者US-A2012/0123705中所示的，在形成紧凑构造的再现测量装置时，电子装置外壳200能够被直接地保持在测量换能器外壳100上，例如测量换能器外壳100的相应安装管口100'上。在给定情况下，安装管口100'也能够容纳上述电缆接头。发射器电子装置UE，例如以运行期间从外部通过连接线和/或通过内部蓄能器供电的发射器电子装置UE能够另外地，诸如在工业测量和自动化技术的这些测量系统的情况下非常普遍地，通过相应的电线和/或通过无线电无线地电连接空间上远离发射器电子装置UE布置的，在给定情况下也为空间分布的上级电子测量数据处理系统。在运行期间，在时间上接近地，例如也为实时地将相应测量变量的测量系统从相应于携带该测量变量的测量值信号产生的测量值转发给上级电子测量数据处理系统。

在运行期间与测量换能器MW通信，即接收其测量信号s1、s2，并且这里另外也通过驱动信号e1驱动测量换能器MW的发射器电子装置UE在这里所示的实施例示例中，通过重复地施加至少一个测量信号s1而瞬时产生代表至少一个测量变量x的至少一个测量值，例如因而为质量流量测量值X_m、体积流量测量值X_v、密度测量值X_ρ和/或粘性测量值X_η。为此，如图3中示意性所示，发射器电子装置UE包括驱动器电路Exc，其用于驱动这里是振动式测量换能器形式的测量换能器，以及测量和评价电路DSV，以处理测量换能器MW的测量信号s1、s2，并且例如在运行期间与驱动器电路Exc直接通信。在运行期间，测量和评价电路DSV传输代表至少一个测量变量x的测量值X_x。测量换能器MW传输的每个测量信号s1、s2都通过其自身的模拟-数字转换器A/D馈送给测量和评价电路DSV，在这里所示的实施例示例中，测量和评价电路DSV例如通过微处理器μC和/或通过数字信号处理器，以及通过用于数字化测量信号相应的模拟-数字转换器A/D，用于持续地存储微处理器的程序和/或测量系统的测量和运行数据的非易失性存储器EEPROM，以及用于存储将被执行的程序代码和/或数字测量值的相应易失性存储器RAM实现。

在这里所示的实施例示例中，发射器电子装置UE的测量和评价电路DSV也用于例如基于在测量信号s1、s2之间所检测的相位差而定期地施加测量换能器MW传输的测量信号s1、s2等等，以确定代表流入测量换能器的流体的质量流率的质量流量测量值X_m。可替选地或者作为补充，为了确定质量流量测量值X_m，测量系统的发射器电子装置UE也能够用于从基于测量信号s1、s2，或者例如也基于激励器信号e1确定的振动管11的瞬时振动频率导出而产生代表流入测量换能器的流体密度的密度测量值。此外，诸如在这些测量系统的情况下非常普遍的，发射器电子装置UE在给定情况下也能够用于确定代表流入测量换能器中的流体粘性的粘性测量值X_η；为此，也比较上述US-A5,796,011、US-B7284449、US-B7,017,424、US-B6,910,366、US-B6,840,109、US-A5,576,500或者US-B6651513。在该情况下，适合确定为了确定粘性所需的激励器能量或者激励功率，或衰减的例如为发射器电子装置的驱动器电路所传输的激励器信号，和/或因为为用于微调驱动器信号的发射器电子装置的内部控制信号。

为了现场显像测量系统内部产生的测量值X_x，和/或在给定情况下测量系统内部产生的状态包括，诸如错误报告和/或警告，测量系统还能够具有与发射器电子装置UE通信的显示和维修元件HMI，诸如例如置于电子装置外壳200中的相应设置的窗口之后的LCD、OLED或者TFT显示器，以及相应的输入键盘和/或触屏。此外，在发射器电子装置UE，例如可再编程和/或可远程编程发射器电子装置UE中设置有其它电子元件，其用于测量系统的运行，诸如通过开关电源形成的内部能量、电源电路NRG，以提供内部供电电压U_N，并且也设置有通信电路COM，其用于连接至上级测量数据处理系统和/或现场总线。以有利方式，通信电路COM例如也能够改变，以便通过其形成的发射器电子装置UE能够与其上级电子测量数据处理系统，例如可编程逻辑控制器(PLC)、个人计算机和/或过程控制系统通过设置在上级数据处理系统内的数据传输网络——基于有线和/或无线电的，例如现场总线和/或工业无线电网络交换用于在运行期间控制测量系统的测量和/或其它运行数据，诸如电流测量值或者微调和/或诊断值。另外，例如在运行期间也能够由设置在数据处理系统内的外部电源对内部电源电路NRG供电。

如上所述，由于过负荷，以超过早前约定的限值的过程参数运行相应的压力装置——诸如太高的运行压力、太高的运行温度和/或太高的流速——或者供应不适合压力装置的流体，例如研磨壁体和/或化学侵袭壁体的流体，正在讨论的类型的压力装置的壁体可能在相当多的测量中至少部分受损；这在给定情况下也以下列方式，即压力装置——例如，由于壁体的塑性变形，和/或如图4a中示意性示出的，由于壁体的磨损Δw，即从其面对内腔的表面移除材料，以及降低壁体的壁体厚度——然后具有较低耐压性，或在其中压力装置具体化为测量系统的情况下，具有较低测量精确性。

为了能够尽可能早地检测壁体W的这种损伤，例如早在开始阶段中，即在关于其(仍剩余的)耐压性对压力装置的损伤，或者在给定情况下，关于其(仍剩余的)已经达到临界阶段的测量精确性，测量系统，因而通过其形成的压力装置也特别适合记录壁体的应变ε₁——在这里所示的实施例示例中，即为管11的壁体段的局部应变——并且基于此确定例如也为时间平均值形式的代表壁体应变的应变值X_ε1。通过利用在磨损Δw情况下壁体应变ε₁对壁体损伤程度的依存性，即例如以下列方式，即在向壁体提供恒定或定期的恒定压力的情况下，如图4b中作为示例示出的，应变ε₁随着磨损增大Δw而增大，所以测量系统另外适合通过施加应变值X_ε1而确定壁体损伤；这例如为下列方式，即基于在观察时间跨度中确定的应变值X_ε1的升高，和/或通过确定或量化应变值X_ε与一个或者更多预定参考值，例如代表未受损壁体的期望值和/或代表不可允许的高应变，或指示临界损伤的应变的阈值，减小对壁体的相应损伤。例如，能够在对制造商工厂中对压力装置采取校准测量的情况下，和/或在现场启动，并且之后存储在发射器电子装置UE中，例如测量和评价电路DSV的非易失性存储器EEPROM中的情况下确定这种参考值；然而，可替选地或者作为补充，能够在例如制造商的工厂中对相同结构或者至少相同类型的其它压力装置确定这种参考值，并且之后将其相应地发射至发射器电子装置，或其它相同类型或者相同构造的压力装置的发射器电子装置。

在本发明的另一实施例中，还基于所确定的损伤，即对于其中损伤超过对压力装置预定的临界测量值的情况，产生相应的警告报告X_fai，即例如也视觉地和/或听觉地可感知地以信号通知对壁体的临界损伤。临界损伤例如能够为相应于早前对压力装置设置的壁体的最大可允许损伤的损伤，和/或需要检查压力装置的损伤。在这里所示的实施例示例中，能够通过测量和评价电路DSV产生警告报告X_fail，并且通过显示和维修元件HMI和/或通过通信电路COM输出。

为了记录壁体的应变ε₁，根据本发明实施例的测量系统还包括附接在壁体W的壁体段WS上——并且例如通过电阻或者压阻应变计(SG)形成的应变传感器61——以产生取决于壁体段WS应变的应变信号d1。在这种情况下，应变信号d1例如能够为具有取决于相应记录的应变的滴啊呀和/或取决于应变的电流的(最初)模拟电信号。应变传感器例如能够通过附接在外部，即附接在背向内腔的壁体段WS的表面上的应变计(SG)形成，因而在每种情况下，表面都不接触内腔中输送的流体。应变计能够具有预定额定电阻值R₀，例如500Ω(欧姆)，以及预定灵敏性k(k系数)，例如100。形成应变传感器61并且在给定情况下也保持处于预加张力下的应变计还能够以有利方式例如被布置成主要记录壁体段WS的方位角应变，即相应于圆周变化，或在圆周方向中定向；然而，作为替选，应变计也能够被布置成主要通过其记录轴向应变，即方向在壁体所围绕的内腔的纵向方向——因而在这里所示的实施例示例中也为流动方向中的应变。为了产生应变信号d1，能够在运行期间以下列方式，由恒定电流源驱动，例如设置在相应的应变计内的恒定电流源驱动的独立、因而已知的电流I_SG负荷流经应变计(SG)，即横跨应变计降低的电压U_SG1用作应变信号d1。通过了解相应瞬时电压U_SG1的这种应变传感器的固有相关性U_SG1＝I_SGR₀(1+kε₁)：也能够在相应的瞬时记录应变ε₁上直接数值确定，因而量化应变。如图2或者3中示意性示出或从它们的组合直接明白的，应变传感器61在该情况下是通过用于将应变信号d1转换为用作数字应变信号的取样序列的模拟-数字转换器A/D电联接发射器电子装置UE，这里即电联接其测量和评价电路DSV。能够基于应变信号d1确定应变值X_ε1，例如因为测量和评价电路DSV从应变信号d1确定用于特征化应变信号的信号参数的至少一个参数测量值，然而，尤其也可能是与自然时变应变ε₁，例如因而与应变信号的瞬时值相关联。然而，在该情况下，作为对瞬时值的代替，用作信号参数的也能够为其它位置参数，诸如有效值(RMS)和/或因为散射参数，例如应变信号的变化。据此，根据另外实施例的测量和评价电路DSV另外适合基于应变信号d1，特别是通过由其获得的取样序列而确定应变值X_ε1，或数字地产生作为代表应变ε₁的测量值的应变值X_ε1。在该情况下，尤其是壁体在运行期间暴露于可提及的温度，即多个温度或温度的时间变化，对相应应变传感器传输的应变信号的影响不再可忽略，尤其是其中不对应变传感器61温度补偿的情况，另外可能有利的是也例如通过具有附接至背向内腔的壁体W的侧面的铂电阻器和/或热电偶并且将相应的温度信号t1传输给测量和评价电路DSV的温度传感器70补充地记录例如紧邻壁体段WS1的壁体的温度，并且通过施加温度信号t1而确定壁体损伤，例如因为测量和评价电路DSV基于温度信号t1补偿对应变信号d1的可能温度相关性，或相应地在确定应变值X_ε1时考虑该温度相关性。

基本上，在正在讨论的类型的压力装置的情况下，存在布置应变传感器，因而相应地选择关于其应变观察壁体段WS的多个选项。为了监控相应的压力装置，如上所述，例如这些壁体段非常合适，其例如以下列方式对特殊压力装置的通常负荷情况有反应，并且对明显的局部损伤有规律地反应，即在壁体损伤的情况下，可预定观察时间跨度内的所选壁体段比其它壁体段受损更快，或在可预定观察时间点处，比壁体的其它壁体段受损更强。正在讨论的类型的压力装置的互相偏离的局部损伤例如能够为具有彼此不同的损伤情况和/或彼此不同的损伤程度的个别壁体段损伤。在具有流体在运行期间流经的内腔的压力装置的情况下，适合监控壁体的壁体段例如能够为下列壁体段，诸如图5或6中示意性指示的，该壁体段与相应管布置的弧形段或者尤其形成的弯头直接邻接。应变传感器61的这种布置也特别适合下列负荷情况，其中由于分散系至少有时在压力装置的内腔中流动而部分地磨掉壁体而发生壁体磨损更大和/或其中发生壁体的塑性变形。因而，例如，分散系，即夹带在相应的介质中的分散相，例如因而夹带在气体中的固体颗粒，或者诸如图4a中示意性示出的，液体中夹带的气泡趋向于在相应流动的流程中积聚，有时在特定区域中放大，或例如也由于气穴现象、沉降或者沉淀而浓度部分增大；这特别是也以下列方式，即——诸如也如图4a中示意性所示的——随着壁体的一些壁体段的特定规律性——在图4a中即也为壁体段WS——其主要由分散介质接触，而向其它壁体段频繁地或更强程度地供应分散相，并且因而这些壁体段在运行期间受损更强。特别是在下列情况下观察到该效果，即分散系在具有部分弯曲管的管布置中流动的情况下，和/或突然的横截面变化的情况下，例如在具有扩散器的管布置的情况下。

虽然对于大多数应用情况，都能够以足够的精确性或安全性实现通过仅记录壁体段WS的应变，或仅应用一个相应布置的应变传感器61而监控压力装置的壁体，然而有时例如为了能够更精细步进地检测相应损伤的程度，或为了能够记录彼此不同的个别损伤情况并且单独地评价个别损伤情况，或者为了记录在更大空间区域内平均的应变，有利地，或甚至需要记录彼此明显间隔隔开的两个或者更多壁体段处的应变，即通过进一步相应布置的应变传感器62、63、或64而记录应变，并且因而通过相应的测量和评价电路DSV而评价该应变。能够为此，例如以在图5或6中代表性示出的方式布置应变传感器，从而布置相应的壁体段。尤其是，在该情况下这样布置应变传感器61和62可能有利，即将通过应变传感器61观察的壁体段WS磨损更快和/或在相应负荷之后，壁体段WS磨损地比将通过应变传感器62观察的壁体段磨损更强。此外，作为对其中因而管布置包括为了确定壁体W的损伤而记录其相应应变的每个壁体段的图5中或6中所示的格局的代替，另外也可能例如通过将相应应变传感器向外地布置在将流体供应至测量换能器的连接管道的管段，或者将流体从测量换能器排出的连接管道的管段的管道或者管、壁体上，而把将观察其应变的至少一个壁体段定位在管布置外部。

在本发明的另外实施例中，还提供通过基于应变信号d1，或应变值X_ε1，以及基于相应的预定参考值Ref_ε1，例如在发射器电子装置UE中早前确定的参考值Ref_ε1而确定损伤值Err_Δw，即用于量化对壁体损伤的损伤特征数的特征数值而定量地确定壁体损伤。损伤特征数能够被定义为，例如应变值X_ε1与相应的较早确定的压力装置特定的参考值Ref_Δε的——绝对或者相对——偏差。以有利方式，在这种情况下，损伤特征数能够被定义为，如图4b中简化示出的，损伤值Err_Δw同样地随着损伤增大而增大。所述参考值Ref_Δε能够相应于例如压力装置的未受损壁体或其完好壁体段的应变。据此，例如能够基于在额定压力下在制造商工厂中对压力装置采取的和/或在预定或者已知运行压力下在现场启动时执行的校准测量期间产生的应变信号d1，确定特殊压力装置的参考值Ref_Δε。然而，可替选地或者作为补充，例如也能够基于对具有未受损壁体的同样构造、其它压力装置确定的应变而提前计算，或者也基于在通过压力装置形成的工厂内执行的压力测量而确定参考值Ref_Δε。对于其中作为对应变传感器61的补充，与应变传感器61间隔隔开地设置至少一个进一步应变传感器62，以记录压力装置的壁体W的局部应变的所述情况，也能够基于通过应变传感器62产生的应变信号，并且例如被传输给测量和评价电路DSV的应变信号另外地计算上述参考值Ref_ε1，或能够将相应地从应变信号导出并且作为应变值X_ε1的补充而确定的进一步应变值X_ε2用作参考值Ref_ε1(X_ε2→Ref_ε1)。

对于其中将损伤特征数定义为代表这种来自早前确定的、压力装置特定参考值Ref_ε1的应变ε1或应变值X_ε1的相对偏差的上述情况，例如能够通过测量和评价电路DSV计算损伤值Err_Δw，因而发射器电子装置还能够适合特殊损伤值Err_Δw满足下列条件：

${\mathrm{Err}}_{\mathrm{\Δ}w}=1-\frac{X_{\mathrm{\ϵ}1}}{{\mathrm{Ref}}_{\mathrm{\ϵ}1}}.$

然而，可替选地或者作为补充，也能够由测量和评价电路DSV计算损伤值Err_Δw，因而发射器电子装置还能够适合特殊损伤值Err_Δw满足下列条件：

Err_Δw＝Ref_ε1-X_ε1，

并且因而相应于应变值X_ε1与相关联的参考值Ref_ε1的绝对偏差。因此，损伤值Err_Δw也能够用于确定是否已经发生了壁体损伤，或也确定同时已经积累的可能损伤的程度。另外，人们也能够通过相应的当前损伤值Err_Δw此外也例如通过比较特殊损伤值Err_Δw与代表临界损伤的相应预定的阈值TH_Δw而检测壁体损伤是否已经相应于早前对特殊压力装置建立的临界壁体损伤，例如这也直接在测量和评价电路DSV中完成。例如，能够早前通过相同类型或者相同构造的然而已经具有被分类为临界的损伤的其它压力装置而确定所述阈值TH_Δw。因而，其测量和评价电路确定，尤其是也存储代表其瞬时损伤的至少一个损伤值Err_Δw，并且之后作为将被监控的压力装置的测量和评价电路DSV中的阈值TH_Δε而相应地提供该损伤值，例如也将其存储在上述非易失性存储器EEPROM中。对于通过损伤值Err_Δw检测的超过或低于阈值TH_Δw的程度，能够相应地发信号，例如以上述警告报告X_fail的形式发出信号。

例如，能够通过在压力装置运行期间改变在内腔中占支配作用的静态内部压力p+和在外部作用在壁体上的周围压力p-之间存在的压差(相对压力p_rel)，而产生确定壁体损伤所需的壁体段WS的应变，由此，至少部分壁体，即至少壁体段WS弹性变形。诸如上文已经多次提及的，由于正在讨论的类型的压力装置适合在相应的内腔内输送流体，该流体处于高于周围压力p-至少0.5巴的压力值p+，所以能够从其中直接假定在相应的压力装置规律地运行期间，这种压差，即足以基于壁体的弹性变形而确定壁体损伤的压差存在；实施例的示例中示出的情况特别也是如此，其中压力装置通过用于输送流动流体的至少一个测量管形成。在流体正在通过其流动的压力装置的情况下，能够另外从其中直接假定仅使流体进入和流出压力装置意味着存在充分增大的压差，以检测对壁体的可能损伤，或其足以将内腔中占支配作用的静态内部压力增大至更高的压力值，通常刚好允许流体以额定运行压力流经压力装置的内腔。如上所示，在正在讨论的类型的压力装置的情况下，特别是通过用于输送流动流体的至少一个测量管形成的压力装置的情况下，内部压力p+的压力值通常至少有时明确地高于10巴额定运行。对于其中压力装置的壁体已经经历塑性因而不可逆变形的其它所述情况，代表这种变形的应变ε₁，或应变信号d1除了相应地随着伴随压差的壁体的弹性变形而波动，因而随着时间而波动的分量之外，另外在每种情况下也包括很大程度上独立于瞬时压差的分量，因而为非易变分量，其程度相应于壁体的塑性变形程度加上应变传感器的可能预加张力。

一方面，由于除了取决于损伤程度之外，应变ε₁也可能取决于分别作用在壁体上的静态压力，同时，另一方面，压力通常也随着时间相当大地波动，根据本发明还特别是为了满足能够防止错误警告而使用或作为对应变值X_ε1的补充而也考虑代表在内腔中占支配作用的，例如保存在非易失性存储器EEPROM和/或易失性存储器RAM中的静态内部压力的压力测量值X_p，以确定壁体损伤。在这里所示的测量系统的情况下，能够例如由用户通过现场的显示和维修元件HMI输入所述压力测量值X_p，和/或在测量系统运行期间，通过通信电路COM将其定期地传输给测量和评价单元DSV。继而，发射器电子装置UE适合例如通过对测量和评价电路DSV相应地编程，而与当前压力测量值X_p一起处理应变信号d1，即进一步基于应变信号d1，或由其导出的数字应变信号首先确定应变值X_ε1，并且之后通过应用应变值X_ε1以及压力测量值X_p而确定可能的当前壁体损伤。为了甚至在压力在大范围内波动的情况下提供对壁体损伤的精确或可靠确定，根据本发明的另外实施例，此外通过施加压力测量值X_p而提供确定应变期望值X_{ε1_DES}，其代表未受损壁体情况下的额定应变ε_1,Ref，即相应于瞬时内部压力或瞬时压差的应变ε_1,Ref。例如，能够非常简单地基于计算说明X_{ε1_DES}＝X_p·K_p，或X_{ε1_DES}＝X_pX_ε1,Ref/X_p,Ref确定应变期望值X_{ε1_DES}，该计算说明由下列元素确定，即压力测量值X_p，以及原始或最初压力传输系数K_p，即在未受损壁体情况下确定的最初应变测量值X_ε1,ref，以及代表同时确定的静态内部压力的压力测量值X_p,Ref之间的媒介的比例因子(K_p＝X_ε1,Ref/X_p,Ref)。压力传输系数K_p取决于壁厚以及未受损壁体的弹性模量，以及其几何形状等等，并且能够对压力装置以度量学确定，例如在制造商工厂中校准和/或现场启动时确定，并且之后存储在发射器电子装置UE中，例如存储在测量和评价电路DSV的所述非易失性存储器EEPROM中。然而，可替选地或者作为补充，也能够对结构相同或者至少相同类型的其它压力装置，例如在制造商工厂中确定压力传输系数K_p，并且之后将其相应地传输给发射器电子装置，或其它相同类型或者相同构造的压力装置的发射器电子装置。然后基于应变值X_ε1以及应变期望值X_{ε1_DES}，在测量和评价电路DSV中，例如能够以代表差别，因而标定壁体的可能损伤的数字测量值的形式，确定壁体的当前测量应变ε₁和额定应变ε_1,Ref之间的差别。根据本发明的另外实施例，测量系统，因而通过其形成的压力装置因而还适合从应变ε₁以及从内部压力p+，或其产生的压差，例如因而基于应变值X_ε1以及压力测量值X_p导出而确定应变偏离值X_Δε，其代表壁体的当前测量应变ε₁和所确定的额定应变ε_1,Ref之间的差别，例如即差异ε₁-ε_1,Ref(或ε_1,Ref-ε₁)，或当前测量和确定的额定应变之间的商ε₁/ε_1,Ref(或ε_1,Ref/ε₁)，以及之后也使用例如数字应变偏离值X_Δε，从而例如通过比较应变偏离值X_Δε与一个或者更多较早确定的参考和/或阈值而确定壁体损伤。例如，测量和评价电路DSV能够这样改变，即其作为差异X_ε1-X_{ε1_DES}(或X_{ε1_DES}-X_ε1)，或作为应变和应变期望值X_ε1、X_{ε1_DES}的商X_ε1/X_{ε1_DES}(或X_{ε1_DES}/X_ε1)，和/或作为应变值X_ε1以及例如以(X_ε1-X_{ε1_DES})/X_ε1＝1-X_{ε1_DES}/X_ε1，或(X_{ε1_DES}-X_ε1)/X_{ε1_DES}或者1-X_ε1/X_{ε1_DES}的形式而在应变值X_ε1上正交化的应变期望值X_{ε1_DES}之间的差异而产生应变偏离值X_Δε。可替选地或者作为补充，测量和评价电路DSV还能够为了确定运行期间的壁体损伤而适合定期地确定应变值X_ε1与压力测量值X_p的商X_ε1/X_p(或X_p/X_ε1)，因而确定当前压力传输系数K_p'，并且之后因而将其与上述压力传输系数K_p＝X_ε1,Ref/X_p,Ref(或1/K_p)比较，因而确定商K_p'和比例因子K_p的偏离。此外，也能够另外使用应变偏离值X_Δε，以确定损伤值Err_Δw(Err_Δw＝f[X_Δε])，或也将其用作损伤值Err_Δw(X_Δε→Err_Δw)。

为了尽可能精确地提供代表瞬时内部压力的压力测量值，或取决于该压力测量值的压差，根据本发明的另外实施例，也作为对记录，例如绝对或者相对周围压力的补充，为了确定壁体损伤还提供在内腔中占支配租用的静态内部压力，并且基于此而定期地确定当前测量压力值X_p，以便因而在每种情况下，测量压力值X_p都尽可能精确地代表瞬时内部压力。例如，能够通过插入——这里是壁体段WS上游——壁体并且因而计算特殊压力测量值X_p的(绝对的，或相对的)压力传感器80，通过首先由传感器——诸如也如图1中示意性示出的——记录内部压力，或该内部压力和周围压力之间存在的压差(相对压力)而发生这种对测量压力值X_p的确定，并且之后，由压力传感器80输出相应的当前确定压力测量值X_p，并且例如通过通信电路COM，或者通过HART多点网络将其传输给测量和评价电路DSV。为此，压力传感器80例如能够直接连接至发射器电子装置，例如连接至其通信电路COM，或者然而将相应的压力测量值X_p发射至上述上级测量数据处理系统，之后能够从该上级测量数据处理系统将压力测量值X_p相应地进一步传输给发射器电子装置。对于其中压力传感器80和壁体段WS被布置成远离彼此，和/或流体具有高压缩性的情况，有时能够例如基于上述US-A2011/0161018或者WO-A2004/023081中公开的压力测量或修正方法，相应地需要考虑流速、或质量流率而转换通过压力传感器记录的内部压力，以便压力测量值X_p尽可能精确地代表实际作用在壁体段WS上的压力，或通过其建立的压差。对于其中通过用于测量质量，或体积流率的在线测量装置形成压力装置的上述情况，能够在确定壁体损伤的情况下，直接地测量并且相应地考虑所需流速，或质量流率。

例如能够通过上述测量和评价电路DSV的微型计算机，或者例如也通过相应地设置在其中的数字信号处理器，非常简单地实现上述计算函数，特别是那些分别用于产生损伤值Err_Δε和/或警告X_fail，或是其它上述测量值的计算函数。产生和实现符合上述公式的相应算法，以及它们变为相应地可在发射器电子装置UE中执行的程序代码是本领域技术人员本身已知的主题，并且因而——在任何情况下，通过本发明的知识——都不需要详细解释。当然，也能够在发射器电子装置UE中非常直接地，或者通过相应地分离构造和/或混合，因而合成模拟-数字计算电路部分地实现上述公式，或通过发射器电子装置UE实现的测量系统，或通过其形成的压力装置的其它功能。

Claims (51)

1.一种监控和/或检查压力装置的方法，所述压力装置具有由壁体，尤其是金属壁体围绕的内腔，即用于在所述内腔中输送和/或储存流体，例如气体、液体或者可流动分散系，尤其是额定以超过1巴的静态压力作用在壁体上的流体的装置，所述方法包括下列步骤：

-记录所述壁体的应变，尤其是壁体的时变应变和/或取决于在所述内腔中起支配作用的静态内部压力的壁体应变，以确定代表壁体应变的应变值(X_ε1)；和

-使用所述应变值(X_ε1)以确定壁体损伤(Δw)，尤其是由于壁体的塑性变形导致的和/或壁体磨损导致的壁体损伤，尤其是影响压力装置的耐压性和/或共同确定压力装置的剩余寿命和/或超过压力装置的壁体的早前设置的临界损伤的损伤。

2.根据前述权利要求任一项所述的方法，进一步包括步骤：使用代表在所述内腔中起支配作用的静态内部压力的压力测量值(X_p)以确定壁体损伤。

3.根据前述权利要求任一项所述的方法，进一步包括步骤：产生警告报告，所述警告报告尤其视觉地和/或听觉地可感知地以信号通知对壁体的临界损伤，尤其是相应于较早建立的压力容器的最大可允许损伤和/或需要检查压力装置的损伤的壁体损伤。

4.根据权利要求2和3所述的方法，其中所述产生警告报告的步骤包括步骤：使用所述压力测量值(X_p)。

5.根据前述权利要求所述的方法，其中所述产生警告报告的步骤包括步骤：使用所述应变值(X_ε1)和使用所述压力测量值(X_p)两者。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述产生警告报告的步骤包括步骤：使用所述应变值(X_ε1)。

7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述确定壁体损伤的步骤包括步骤：使用所述应变值(X_ε1)，以确定所述应变值与较早确定的参考值(Ref_ε1)，尤其是具有未受损壁体的压力装置的参考值或者对于相同构造的其它压力装置的参考值的偏离。

8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述确定壁体损伤的步骤包括步骤：使用所述应变值(X_ε1)，以确定损伤值(Err_Δw)，即对壁体损伤定量的损伤特征数的特征数值，尤其是代表与较早确定的参考值(Ref_ε1)的应变差的偏离的损伤特征数。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述确定壁体损伤的步骤包括步骤：使用所述损伤值(Err_Δw)，尤其是以比较所述损伤值(Err_Δw)和预定阈值(TH_Δw)的方式。

10.根据权利要求3，结合权利要求8或者9所述的方法，其中所述产生警告报告的步骤包括步骤：比较所述损伤值(Err_Δw)和预定阈值(TH_Δw)，尤其是代表早前建立的对所述压力装置的临界损伤的阈值(TH_Δw)。

11.根据权利要求8至10任一项所述的方法，其中所述损伤值(Err_Δw)代表所述应变值(X_ε1)与参考值(Ref_ε1)，特别是早前对具有未受损壁体的压力装置确定的或者早前对相同构造的其它压力装置确定的参考值(Ref_ε1)，的尤其是相对或者绝对偏离，尤其是以所述损伤值(Err_Δw)满足下列条件的方式：

${\mathrm{Err}}_{\mathrm{\Δ}w}=1-\frac{X_{\mathrm{\ϵ}1}}{{\mathrm{Ref}}_{\mathrm{\ϵ}1}}$ 或者

Err_Δw＝Ref_ε1-X_ε1。

12.根据前述权利要求所述的方法，还包括步骤：确定所述参考值(Ref_ε1)。

13.根据权利要求12，结合权利要求3或者其从属的权利要求的方法，其中所述确定所述参考值(Ref_ε1)的步骤包括步骤：使用所述压力测量值(X_p)。

14.根据前述权利要求任一项所述的方法，还包括步骤：确定代表所述壁体的额定应变的应变期望值(X_{ε1_DES})。

15.根据权利要求2和14所述的方法，其中所述确定应变期望值(X_{ε1_DES})的步骤包括步骤：使用所述压力测量值(X_p)。

16.根据权利要求14至15任一项所述的方法，还包括步骤：使用所述应变值(X_ε1)以及所述应变期望值(X_{ε1_DES})，以确定代表所述壁体应变和所述额定应变之间的差别的应变偏离值(X_Δε)。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括步骤：使用所述应变偏离值(X_Δε)，以确定壁体损伤。

18.根据权利要求8至13任一项，在每种情况下，结合权利要求14至16任一项所述的方法，还包括步骤：使用所述应变期望值(X_{ε1_DES})，以确定所述损伤值(Err_Δw)。

19.根据权利要求2至18任一项所述的方法，还包括步骤：记录所述内腔中起支配作用的静态内部压力，尤其是相对于在外部作用在壁体上的周围压力的静态内部压力，以确定所述压力测量值(X_p)。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述记录所述内腔中起支配作用的静态内部压力的步骤包括步骤：使用插入所述壁体(W)内，尤其是所述壁体段(WS)上游，的压力传感器(80)。

21.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述确定壁体损伤的步骤包括步骤：记录壁体的温度，尤其是背向所述内腔的壁体侧面上的温度。

22.根据前述权利要求任一项所述的方法，还包括步骤：修改在所述内腔中起支配作用的静态内部压力以及在外部作用在壁体上，以使至少一部分壁体，即壁体的至少一个壁体段(WS)弹性变形的周围压力之间存在的压差p_rel。

23.根据权利要求22所述的方法，

-其中所述改变压差的步骤包括步骤：将所述静态内部压力升高至大于所述周围压力的压力值，尤其比所述周围压力大0.5巴以上的压力值；和/或

-其中所述改变压差的步骤包括步骤：允许流体流入所述压力装置的内腔；和/或

-其中所述改变压差的步骤包括步骤：允许流体流经所述压力装置的内腔。

24.根据前述权利要求所述的方法，

-其中所述改变压差的步骤包括步骤：允许流体流出所述压力装置的内腔；和/或

-其中所述改变压差的步骤包括步骤：将所述静态内部压力升高至比所述周围压力大10巴以上，尤其是50巴以上的压力值。

25.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述压力装置包括测量换能器，尤其是振动式测量换能器，所述测量换能器适合记录至少一个测量变量，尤其是流体力学或者热力学测量变量，尤其是流体的体积流率、质量流率、密度、粘性、压力或者温度，并且将其转换为至少一种测量信号，尤其是相应于所述测量变量的电测量信号。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述压力装置包括电联接所述测量换能器的发射器电子装置，所述发射器电子装置适合，

-接收所述至少一种测量信号，以及

-通过施加所述测量信号而确定代表所述至少一个测量变量的至少一个测量值。

27.根据权利要求26所述的方法，其中通过应用所述发射器电子装置而执行所述确定壁体损伤的步骤。

28.根据权利要求25至24任一项所述的方法，

-其中所述测量换能器具有用于输送可流动介质的管布置，尤其是通过至少一个管形成的管布置，以及

-其中所述压力装置的内腔通过所述管布置形成。

29.根据前述权利要求所述的方法，其中所述管布置包括所述壁体段(WS)。

30.根据前述权利要求任一项所述的方法，

-其中所述压力装置包括管道；和/或

-其中所述压力装置包括罐；和/或

-其中所述压力装置包括锅炉，尤其是高压釜。

31.根据前述权利要求任一项所述的方法，还包括步骤：允许流体流入所述压力装置的内腔，尤其是以将在所述内腔中起支配作用的静态内部压力提高至比周围压力更高的压力值。

32.根据前述权利要求任一项所述的方法，还包括步骤：允许流体流经所述压力装置的内腔，尤其是以将在所述内腔中起支配作用的静态内部压力提高至比周围压力更高的压力值。

33.根据前述权利要求任一项所述的方法，还包括步骤：允许流体从所述压力装置的内腔流出。

34.根据前述权利要求任一项所述的方法，还包括：产生取决于所述壁体段(WS)的时变应变的至少一个应变信号，尤其是具有取决于应变的电压和/或取决于应变的电流的信号。

35.根据前述权利要求所述的方法，还包括：

-使用附接在所述壁体段上的应变计，以产生所述至少一个应变信号；和/或

-使用所述至少一个应变信号，以确定所述应变值(X_ε1)。

36.根据前述权利要求所述的方法，其中为了从所述应变信号确定所述应变值(X_ε1)，确定特征化所述应变信号的信号参数，尤其是所述应变信号的瞬时值和/或所述应变信号的有效值(RMS)或者另一位置参数和/或所述应变信号的变化和/或所述应变信号的另一散射参数的至少一个参数测量值。

37.一种测量系统，尤其是适合实现根据权利要求1至36任一项所述的方法的测量系统，用于确定代表至少一个测量变量的测量值，所述测量变量尤其是流体，尤其是气体、液体或者可流动分散系，的流体力学和/或热力学测量变量，尤其是体积流率、质量流率、密度、粘性、压力或者温度，所述测量系统包括：

-具有由壁体(W)，尤其是金属壁体(W)围绕的内腔的压力装置，即用于在所述内腔中输送和/或储存流体，尤其是额定以超过0.5巴的压力作用在所述壁体上的流体的装置；

-附接在所述壁体的壁体段(WS)上，尤其是金属壁体段上的至少一个应变传感器(61)，尤其是通过应变计形成的应变传感器(61)，用于产生取决于壁体段(WS)的时变应变ε₁的应变信号(d1)，尤其是具有取决于所述应变的电压和/或取决于所述应变的电流的应变信号(d1)；

-以及电联接所述应变传感器的发射器电子装置(UE)，所述发射器电子装置适合：

--接收所述应变信号，

--以及通过施加所述应变信号，以确定壁体损伤(Δw)，尤其是降低所述压力装置的耐压性和/或共同确定所述压力装置的剩余寿命和/或由所述壁体的塑性变形和/或所述壁体的磨损导致的损伤，尤其是即确定代表对壁体损伤定量的损伤特征数的特征数值的损伤值(Err_Δε)。

38.根据权利要求37所述的测量系统，

-其中所述发射器电子装置适合通过施加所述应变信号而产生代表所述壁体的应变的应变值(X_ε1)，并且

-其中所述发射器电子装置适合通过施加所述应变值(X_ε1)而确定壁体损伤。

39.根据权利要求38所述的测量系统，其中所述发射器电子装置适合为了产生所述应变值(X_ε1)而定期地确定特征化应变信号的信号参数，尤其是如下信号参数：诸如瞬时值、有效值(RMS)和/或另一位置参数和/或变化和/或另一散射参数、量化所述信号参数的参数测量值。

40.根据前述权利要求所述的测量系统，其中所述发射器电子装置适合确定所述应变信号的至少一个位置参数的参数测量值，尤其是瞬时值或有效值(RMS)，和/或至少散射参数，尤其是变化，并且使用这些值以产生所述应变值(X_ε1)。

41.根据权利要求37至40任一项所述的测量系统，其中所述发射器电子装置适合基于所述应变信号——尤其是通过施加基于所述应变信号确定的并且代表壁体段应变的应变值(X_ε1)——产生尤其是视觉地和/或听觉地可感知地以信号通知所述损伤的警告报告。

42.根据前述权利要求所述的测量系统，其中所述发射器电子装置适合在基于所述应变信号确定的损伤值(Err_Δw)超过预定阈值(TH_Δw)——尤其是代表所述压力装置的早前建立的对壁体的临界损伤的阈值(TH_Δw)的情况下，产生所述警告报告。

43.根据权利要求37至42任一项所述的测量系统，其中所述发射器电子装置适合基于所述应变信号确定损伤值(Err_Δw)，即量化壁体瞬时损伤的损伤特征数的特征数值。

44.根据前述权利要求所述的测量系统，其中所述损伤值(Err_Δw)代表所述应变值(X_ε1)与对其确定的参考值(Ref_ε1)，特别是早前对具有未受损壁体的压力装置确定的或者早前对相同构造的其它压力装置确定的参考值，的尤其是相对或者绝对偏离，尤其是以所述损伤值(Err_Δw)满足下列条件的方式：

${\mathrm{Err}}_{\mathrm{\Δ}w}=1-\frac{X_{\mathrm{\ϵ}1}}{{\mathrm{Ref}}_{\mathrm{\ϵ}1}}$ 或者

Err_Δw＝Ref_ε1-X_ε1。

45.根据权利要求43至44任一项所述的测量系统，其中所述发射器电子装置适合比较所述损伤值(Err_Δw)与预定阈值(TH_Δw)，以确定壁体损伤。

46.根据权利要求37至45任一项所述的测量系统，其中所述发射器电子装置适合通过施加代表在所述内腔中起支配作用的静态内部压力的压力测量值(X_p)而确定壁体损伤。

47.根据权利要求46所述的测量系统，还包括用于确定所述压力测量值(X_p)的压力传感器(80)，尤其是插入所述壁体段(WS)上游的壁体(W)内的压力传感器(80)。

48.根据权利要求37至47任一项所述的测量系统，

-其中所述压力装置具有测量换能器，尤其是振动式测量换能器，其具有通过至少一个管，尤其是至少部分弯曲的管形成的，用于输送流体的管布置，所述测量换能器适合传输至少一种测量信号，尤其是相应于所述测量变量的电测量信号，并且

-其中所述压力装置的内腔通过所述管布置形成。

49.根据权利要求48所述的测量系统，

-其中所述至少一个应变传感器附接在所述管布置的至少一个管上；和/或

-其中所述测量换能器的所述管布置具有至少两个管，尤其是用于平行流动的管，和/或四个和/或相同构造的管。

50.根据权利要求37至49任一项所述的测量系统，其中所述发射器电子装置电联接所述测量换能器。

51.根据前述权利要求所述的测量系统，

-其中所述发射器电子装置适合接收所述至少一种测量信号，以及通过施加所述测量信号而确定测量值，所述测量值代表流体的物理测量变量，尤其是流体力学和/或热力学测量变量，尤其是流体的体积流率、质量流率、密度、粘性、压力或者温度；和/或

-所述发射器电子装置适合传输用于驱动所述测量传感器的至少一种电驱动器信号，尤其是在所述测量换能器中引起相应于所述至少一种测量变量的可测量效果的电驱动器信号。