CN109791085A - 压差测量装置和用于识别阻塞的压差线路的方法 - Google Patents

压差测量装置和用于识别阻塞的压差线路的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于诊断压差测量装置(1)的压差线路(3，5)的方法，特别地，根据前述权利要求中的一个，至少具有以下方法步骤：a)捕获表示在过程中第一介质压力(p1)和第二介质压力(p2)之间的差的第一设定数量的压差值(x1…xn)；b)检查所述压差测量装置(1)和/或所述过程是否处于允许压差线路的诊断的状态；c)在确定所述压差测量装置和/或所述过程不是处于允许压差线路(3，5)的诊断的状态的情况下，返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获压差值，使得先前捕获的压差值(x1…xn)被删除或被重写；d)在确定所述压差测量装置(1)和/或所述过程处于允许压差线路(3，5)的诊断的状态下执行诊断功能以确定压差线路是否被阻塞。

Description

压差测量装置和用于识别阻塞的压差线路的方法
技术领域
本发明涉及一种具有压差线路的压差测量装置和一种用于检测阻塞的压差线路的方法。具有压差线路的压差测量装置尤其用于流量测量或过滤器监控，其中，在流动方向上，两个压差线路(一个在诸如孔板或文丘里喷嘴的压差传感器或者过滤器上方并且一个在其下方)被连接到介质输送线路以便通过介质将压差传递到压差测量装置的压差变送器。这些测量装置的操作可能导致压差线路的阻塞，从而对可靠的测量产生负面影响。因此，已知用于检测早期压差线路的阻塞的措施。
背景技术
德国专利申请DE 10 2013 110 059 A1描述了一种压差测量装置和一种使得能够检测和识别阻塞的压差线路的方法。为此，该专利申请提出了一种处理单元，该处理单元被设计成基于压差测量信号和温度信号确定温度信号的变化与压差测量信号之间的相关性，并且评估所发现的相关性作为阻塞的压差线路的指示。
然而，已经发现，当压差测量装置和/或过程处于不适合确定阻塞的压差线路的状态时，DE 10 2013 110 059 A1中描述的方法具有关于将被确定的压差线路的重要性的缺点。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种压差测量装置和允许提高关于确定阻塞的压差线路的可靠性的方法。根据本发明，该目的通过根据权利要求1的压差测量装置和根据权利要求4的方法加以实现。
根据本发明的压差测量装置包括：
-压差变送器，用于确定表示过程中第一介质压力和第二介质压力之间的差的至少一个压差值；
-第一压差线路，其连接到压差变送器的第一压力入口，以将第一介质压力施加到所述压差变送器；
-第二压差线路，其连接到压差变送器的第二压力入口，以将第二介质压力施加到所述压差变送器；
-用于执行以下方法步骤的诊断单元：
a)捕获设定数量的第一压差值；
b)检查所述压差测量装置和/或所述过程是否处于允许压差线路的诊断的状态；
c)在确定所述压差测量装置和/或所述过程不是处于允许压差线路的诊断的状态的情况下，返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获第一压差值，使得先前捕获的第一压差值被删除或被重写；
d)在确定所述压差测量装置和/或所述过程是处于允许压差线路的诊断的状态下，执行诊断功能以确定压差线路是否被阻塞。
原则上，本发明基于以下假设：当所述过程处于定义的状态时，过程始终受到唯一的，但对每个过程基本恒定的噪声的影响，并且该过程也可能具有由于超出正常噪音的干扰影响的干扰信号。另外，压差测量装置也能够处于不允许对压差线路是否被阻塞的诊断的状态。
根据本发明，因此提出在实际诊断之前检查所述过程和/或所述压差测量装置，关于是否允许诊断的状态是当前状态。为此，通过压差测量装置记录设定数量的压差值，例如100个压力值，并且随后执行关于所述压差测量装置和/或所述过程是否处于允许压差线路的诊断的状态的检查。在所述压差测量装置和/或所述过程不处于允许诊断的状态的情况下，丢弃，即删除，特别地不存储当前被记录的被测量的压力值。
本发明的有利的进一步发展提供了，诊断单元还被设计为检查所述压差测量装置是否处于稳定状态，以便确定所述压差测量装置是否处于允许压差线路的诊断的状态。
本发明的进一步的有利的发展提供了，诊断单元还被设计为检查所述过程是否没有重大的变化，以便确定所述过程是否处于允许压差线路的诊断的状态。
本发明还涉及一种用于诊断压差测量装置的压差线路的方法，根据本发明该方法包括至少以下方法步骤：
a)捕获表示在过程中第一介质压力和第二介质压力之间的差的设定数量的压差值；
b)检查所述压差测量装置和/或所述过程是否处于允许压差线路的诊断的状态；
c)在确定所述压差测量装置和/或所述过程不是处于允许压差线路的诊断的状态的情况下，返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获压差值，使得先前捕获的第一压差值被删除或被重写；
d)在确定所述压差测量装置和/或所述过程是处于允许压差线路的诊断的状态下，执行诊断功能以确定压差线路是否被阻塞。
根据本发明的方法的有利的实施例提供了，为了检查压差测量装置和/或过程是否处于允许压差线路的诊断的状态，至少检查压差测量装置是否处于稳定状态。特别地，该实施例可以提供，为了检查压差测量装置是否处于稳定状态，检查所述设定数量的第一压差值是否按预定义的频率处于定义的第一范围内。此外，该实施例可以提供所定义的第一范围包括由设定数量的第二压差值形成的简单标准偏差。该实施例还可以提供，在所述过程处于稳定状态时由压差测量装置捕获所述设定数量的第二压差值，和/或在所述设定数量的第一压差值不按预定义的频率处于定义的第一范围内的情况下，返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获第一压差值，使得先前捕获的压差值优选地被完全删除或覆盖。
根据本发明的方法的另一有利实施例提供了，为了检查压差测量装置和/或过程是否处于允许压差线路的诊断的状态，至少检查是否所述过程没有重大的变化。特别地，该实施例可以提供，为了检查过程是否没有重大的变化，捕获设定数量的另外的压差值，并且形成所述另外的压差值的平均值，其中随后检查所述平均值是否在定义的第二范围内。特别地，该实施例可以提供，由用户或过程操作员定义所述定义的第二范围，使得所述定义的第二范围可以适应于过程的条件。特别地，该实施例还提供了，如果用户或过程操作员没有预定义值，则将由先前捕获的压差值的三倍标准偏差用作定义的第二范围。在这种情况下，已经发现所述三倍标准偏差是灵敏度和一般过程噪声之间的合适的折衷。特别地，该实施例还可以提供，在平均值不在所述定义的第二范围内的情况下，返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获设定数量的另外的压差值，其中先前捕获的另外的压差值优选地被删除或覆盖，和/或假设当首次执行至少方法步骤a)至b)时，该过程没有重大的变化。
附图说明
基于以下附图更详细地解释本发明。示出的是：
图1：根据本发明的压差测量装置的示意性图示；以及
图2：根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1中所示的根据本发明的压差测量装置的示例性实施例包括压差变送器2，其具有布置在第一高压侧压力入口4和第二低压侧压力入口6之间的传感器模块11和由传感器模块11保持的电子模块8，所述电子模块8向传感器模块11供电，并处理传感器模块11的信号。
电子模块8经由双线线路9连接到过程控制系统10，其中电子模块8通过双线线路9通信并被供电。双线线路9尤其能够作为根据Profibus或Foundation Fieldbus标准或根据HART标准的现场总线来运行。这种压差变送器本身是已知的，并且由申请人在例如商标“Deltabar”下制造和销售。压差测量装置还包括用于安装在管道13中的压差变送器12。压差变送器12包括孔板14、位于孔板14的高压侧的第一取压通道15和位于孔板14的低压侧的第二取压通道16。第一高压侧压力入口4经由第一高压侧压差线路3连接到高压侧取压通道15，且第二低压侧压力入口6经由第二低压侧压差线路5连接到低压侧取压通道16。术语“高压侧”和“低压侧”指的是由流动(图中从左到右)引起的压差，其与流速的平方成比例，且为例如，在1至10kPa(10至100mbar)的数量级上。流量相关压差叠加在其上的静压能够是例如，0.1MPa(1bar)至几十MPa(100bar)。
压差由传感器模块11的传感器元件捕获，其中所述传感器模块11将取决于捕获的压差的传感器模块信号输出到电子模块8，其中电子模块8的处理电路，基于传感器模块信号，产生表示压差的压差值并经由双线线路9将其输出到过程控制系统10。压差值的时间序列可以存储在电子模块8的数据存储器中和/或过程控制系统10中。所述数据存储器被设计成使得它可以存储定义的数量的压差值。例如，所述数据存储器可以被设计成使得它可以记录100个压差值，以使所述100个压差值保持可用于进一步处理。所述数据存储器优选地是环形存储器的形式。
压差测量装置进一步包括诊断单元7，该诊断单元7被设计为执行下面描述的和图2中所示的方法：
在第一方法步骤a)中，过程的设定数量的连续的第一压差值x1...xn被记录并存储在数据存储器中以供进一步检查。例如，可以捕获并临时存储100个连续的第一压差值x1...x100。所述100个压差值被连续写入存储器，优选地，环形存储器中。
在下一个方法步骤b)中，诊断单元检查压差测量装置和/或过程是否处于允许关于一个或可能两个压差线路的阻塞的诊断的状态。
为此目的，首先检查压差测量装置是否处于稳定状态。为了确定压差测量装置是否处于稳定状态，计算先前捕获的第一压差值x1...xn处于第一范围μ±σ处的频率。在捕获的第一压差值x1...xn按在可预定义的频率Hn以上的频率处于第一范围μ±σ中的情况下，假设压差测量装置处于稳定状态。原则上，必须实现以便假定稳定状态的第一范围μ±σ和预定义的频率Hn都可以分别地，例如由压差测量装置的操作者选择。
然而，已经发现有利的是，如果第一范围μ±σ也借助于捕获的过程的压差值来确定。为此目的，本发明提供了在稳定过程，即，假定无意的或不期望的过程变化不会发生的过程的状态中捕获的设定数量的第二压差值x0,1...x0,n。例如，可以在压差测量装置启动之后立即记录第二压差值x0,1...x0,n。借助于设定数量的第二压差值x0,1...x0,n，可以计算出简单标准偏差σ(x0，1...x0，n)，从而可以定义第一范围。优选地，所述第一范围可以包括简单标准偏差，使得第一范围是μ(x0，1…x0，n)±σ(x0，1…x0，n)。频率Hn优选地预定义为68％，使得在这种情况下，诊断单元7检查在第一压差值x1...xn是否以至少为68％的频率Hn处于所述第一范围μ(x0，1…x0，n)±σ(x0，1…x0，n)内。
在诊断单元7确定设定数量的第一压差值x1...xn的值不按所述预定义的频率处于定义的第一范围内的情况下，方法步骤c)中的诊断单元7返回到方法步骤a)，并且从存储器中完全删除设定数量的第一压差值，使得没有关于该过程的历史数据被存储。
在诊断单元7确定设定数量的第一压差值x1...xn的值按所述预定义的频率处于定义的第一范围内的情况下，诊断单元7确定压差测量装置处于允许一个或多个压差线路的诊断的状态。
为了诊断一个或多个压差线路是否存在阻塞，诊断单元7能够在方法步骤d)中使用现有技术中已知的方法，该方法提供了对一个或可能两条压差线路的阻塞的确定。为此目的，诊断单元能够执行，例如开头提到的德国专利申请DE 10 2013 110 059 A1中描述的方法。
作为确定压差测量装置1是否处于允许压差线路的诊断的状态的替代或补充，能够提供了诊断单元7检查该过程是否没有重大的变化并因此从过程的角度来看，压差线路3，5的诊断也是有利的。
为此目的，诊断单元7捕获设定数量的另外的压差值x'1...x'n并根据所述另外的压差值计算平均值。随后，诊断单元7检查平均值μ(x’1...x’n)是否在定义的第二范围μ±3·σ内。该第二定义范围μ±3·σ能够例如由压差测量装置的操作者或用户预定义。存储在诊断单元中的也可以是默认值，当操作员或用户未输入第二定义范围的值时使用该默认值。已经证明特别有利的是，从第一压差值x1...xn确定该默认值。第二定义范围优选地包括平均值和三倍标准偏差3·σ，所述平均值和三倍标准偏差3·σ均由第一压差值形成，使得第二定义范围是μ(x1...xn)±3σ(x1...xn)。
在另外的压差值x'1...x'n的平均值μ(x'1...x'n)不在定义的第二范围μ(x1…xn)±3σ(x1…xn)内的情况下，诊断单元返回到方法步骤a)，其中，为了再次确定过程是否具有重大的变化，另外的压差值x'1...x'n的值的三倍标准偏差3σ(x1...xn)被存储为新的默认值。
在平均值μ(x’1...x’n)在定义的第二范围μ(x1…xn)±3σ(x1…xn)内的情况下，诊断单元7确定该过程没有重大的变化，因此，从过程的角度来看，此时压差线路3，5的诊断是可能的。
上述方法优选地由诊断单元7在压差测量装置1的操作期间以规则的时间间隔执行。所述时间间隔能够从过程到过程而变化。
参考标记列表
1 压差测量装置
2 压差变送器
3 第一压差线路
4 第一压力入口
5 第二压差线路
6 第二压力入口
7 诊断单元
8 电子模块
9 双线线路
10 过程控制系统
11 传感器模块
12 压差传感器
13 管道
14 孔板
15 第一取压通道
16 第二取压通道
(x0,1...x0,n) 当过程处于稳定状态时捕获的第二设定数量的压差值
(x1...xn) 第一设定数量的压差值
(x'1...x'n) 另外设定数量的压差值
p1 第一介质压力
p2 第二介质压力

Claims (14)

1.压差测量装置(1)，包括：
-压差变送器(2)，所述压差变送器(2)用于确定表示过程中第一介质压力和第二介质压力之间的差的至少一个压差值；
-第一压差线路(3)，所述第一压差线路(3)连接到所述压差变送器(2)的第一压力入口(4)，以将所述第一介质压力施加到所述压差变送器(2)；
-第二压差线路(5)，所述第二压差线路(5)连接到所述压差变送器(2)的第二压力入口(6)，以将所述第二介质压力施加到所述压差变送器(2)；
-诊断单元(7)，所述诊断单元(7)被设计为执行以下方法步骤：
a)捕获设定数量的第一压差值(x1...xn)；
b)检查所述压差测量装置和/或所述过程是否处于允许所述压差线路的诊断的状态；
c)在确定所述压差测量装置(1)和/或所述过程不处于允许所述压差线路的诊断的状态的情况下返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获所述第一压差值，使得先前捕获的第一压差值被删除或被重写；
d)在确定压差测量装置(2)和/或所述过程处于允许所述压差线路(3，5)的诊断的状态下，执行诊断功能以确定压差线路(3，5)是否被阻塞。
2.根据权利要求2所述的压差测量装置，其中所述诊断单元(7)还被设计为检查所述压差测量装置(1)是否处于稳定状态，以便确定所述压差测量装置(1)是否处于允许所述压差线路(3，5)的诊断的状态。
3.根据权利要求2和/或3所述的压差测量装置，其中所述诊断单元(7)还被设计为检查所述过程是否没有重大的变化，以便确定所述过程是否处于允许所述压差线路(3，5)的诊断的状态。
4.一种用于诊断压差测量装置(1)——特别地根据前述权利要求中的一项所述的压差测量装置(1)——的压差线路(3，5)的方法，至少包括以下方法步骤：
a)捕获表示过程中第一介质压力(p1)和第二介质压力(p2)之间的差的设定数量的第一压差值(x1...xn)；
b)检查所述压差测量装置(1)和/或所述过程是否处于允许所述压差线路的诊断的状态；
c)在确定所述压差测量装置和/或所述过程不处于允许所述压差线路(3，5)的诊断的状态的情况下返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获所述压差值，使得先前捕获的第一压差值(x1...xn)被删除或被重写；
d)在确定压差测量装置(1)和/或所述过程处于允许所述压差线路(3，5)的诊断的状态下，执行诊断功能以确定压差线路是否被阻塞。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，为了检查所述压差测量装置(1)和/或所述过程是否处于允许所述压差线路(3，5)的诊断的状态，至少检查所述压差测量装置(1)是否处于稳定状态。
6.根据前一权利要求所述的方法，其中，为了检查所述压差测量装置(1)是否处于稳定状态，检查所述设定数量的第一压差值(x1...xn)是否按预定义的频率处于定义的第一范围内。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述定义的第一范围包括由设定数量的第二压差值(x0,1...x'0,n)形成的简单标准偏差。
8.根据前一权利要求所述的方法，其中，在所述过程处于稳定状态时，所述设定数量的第二压差值(x0,1...x'0,n)由所述压差测量装置捕获。
9.根据前一权利要求所述的方法，其中，在所述设定数量的第一压差值(x1...xn)不按所述预定义的频率处于所述定义的第一范围内的情况下，返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获所述第一压差值(x1...xn)，使得先前捕获的压差值优选地被完全删除或被重写。
10.根据权利要求5至9的一项所述的方法，其中，其中，为了检查所述压差测量装置和/或所述过程是否处于允许所述压差线路的诊断的状态，至少检查所述过程是否没有重大的变化。
11.根据前一权利要求所述的方法，其中，为了检查所述过程是否没有重大的变化，捕获设定数量的另外的压差值(x'1...x'n)，并形成所述另外的压差值(x'1...x'n)的平均值，其中随后检查所述平均值是否在定义的第二范围内。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，由用户预定义的值被用作定义的第二范围，并且在用户没有预定义值的情况下，由所述设定数量的第一压差值(x1...xn)形成的三倍标准偏差被用作默认值。
13.根据前一权利要求所述的方法，其中，在所述另外的压差值的平均值不在所述定义的第二范围内的情况下，返回到方法步骤a)，其中，在方法步骤a)中，重新捕获设定数量的另外的压差值(x'1...x'n)，其中，先前捕获的另外的压差值优选地被删除或被重写。
14.根据前一权利要求所述的方法，其中，假设当首次执行至少方法步骤a)至b)时，所述过程没有重大的变化。
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