CN114364950A - 用于识别和校正错误体积流量测量的装置和方法 - Google Patents

用于识别和校正错误体积流量测量的装置和方法 Download PDF

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朱浩
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Abstract

本发明涉及一种装置(1)，包括：管道(10)；科里奥利体积流量计(20)，用于测量流动经过管道的介质的质量流量；其中，第一压力传感器(31)被附接在管道的入口侧部分中或管道的入口侧部分上，并且第二压力传感器(32)被附接在管道的出口侧部分中或管道的出口侧部分上，和/或其中，压力差传感器(33)被配置成检测管道的入口侧部分与管道的出口侧部分之间的压力差，其中，压力传感器和/或压力差传感器被配置成测量介质压力，并且为压力差的每个确定而确定穿过管道的介质的体积流速；其中，第一监测传感器(41)被附接在管道的入口侧部分中或管道的入口侧部分上，并且第二监测传感器(42)被附接在管道的出口侧部分中或管道的出口侧部分上，其中，监测传感器被配置成监测不同于介质压力的测量变量，以便识别静态介质状态。

Description

用于识别和校正错误体积流量测量的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于识别和校正科里奥利体积流量计中的错误体积流量测量的装置和方法。
背景技术
例如在DE 102015120087A1中所示，在具有气体包裹体或夹带气体的液体的情况下，科里奥利体积流量计具有降低的测量精度。这能够通过测量科里奥利测量设备的测量管的入口与出口之间的压力差来补偿，因为在低流量的情况下，能够基于该压力差进行关于流量的更好说明。然而，已经变得明显的是，该压力差也能够是不可靠的。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于可靠的体积流量测量的装置和方法。
该目的通过根据独立权利要求1的装置和通过根据独立权利要求4的方法来实现。
根据本发明的用于识别错误体积流量测量的装置包括：
管道；
科里奥利体积流量计，该科里奥利体积流量计包括至少一个测量管，该测量管在每种情况下具有入口和出口，该科里奥利体积流量计被配置成测量流动经过管道的介质的质量流量；
其中，为此目的而配置有在管道的入口侧部分中或管道的入口侧部分上的第一压力传感器和在管道的出口侧部分中或管道的出口侧部分上的第二压力传感器，
和/或其中，压力差传感器被配置成检测管道的入口侧部分与管道的出口侧部分之间的压力差，
其中，压力传感器和/或压力差传感器被配置成为管道的入口侧部分与管道的出口侧部分之间的压力差的每个确定而确定穿过管道的介质的流量；
其中，第一监测传感器被附接在管道的入口侧部分中或管道的入口侧部分上，并且第二监测传感器被附接在管道的出口侧部分中或管道的出口侧部分上，
其中，监测传感器被配置成监测不同于介质压力的测量变量，以便识别静态介质状态。
借助于监测传感器，因此可能监测所确定的压力差是由静态或准静态变化或移动液柱引起的还是由大流量引起的，并且如果必要，可能为每个压力差测量校正体积流量测量。借助于这种布置，在科里奥利体积流量计具有低测量精度的流量的情况下，能够可能进行流量的可靠测量。
在一种改进方案中，监测传感器的测量变量是以下列表中的至少一项：
介质的介质密度、粘度、声速、电导率、热容量、电容量、物理状态。
在一种改进方案中，科里奥利体积流量计的电子测量/控制电路被配置成接收和处理监测传感器、压力传感器和/或压力差传感器的测量信号，并且进行关于介质的流量的说明，
或者外部计算机被配置成接收和处理监测传感器、压力传感器和/或压力差传感器的测量信号以及电子测量/控制电路的体积流量测量值，并且进行关于介质的流量的说明。
通过测量或监测管道的入口侧部分与管道的出口侧部分之间的测量变量中的至少一个，例如，能够确定不同的物理状态并将其解释为静态液柱的指示。
根据本发明的方法具有以下步骤：
利用科里奥利体积流量计测量流经管道的介质的质量流量，其中，科里奥利体积流量计经由入口和出口被连接到管道，
测量管道的入口侧部分与管道的出口侧部分之间的介质的压力差，
基于压力差测量确定穿过管道的介质的第一流量，
其特征在于
该方法具有以下步骤：
利用在管道的入口侧部分中或管道的入口侧部分处的第一监测传感器和在管道的出口侧部分中或管道的出口侧部分处的第二监测传感器测量除了介质压力以外的介质相关的测量变量，
如果借助于监测传感器确定静态或准静态介质状态，则忽略对于每个压力差测量的流量的测量。
在一种改进方案中，静态介质状态的识别具有以下步骤：
利用第一监测传感器产生第一测量值曲线，并且利用第二监测传感器产生第二测量值曲线；
如果第一测量值曲线的测量值与第二测量值曲线的测量值之间的测量值差相对于对应测量值的第一平均值大于第一阈值，则将测量值差解释为静态介质状态的结果，
和/或
从第一测量值曲线与第二测量值曲线之间的互相关确定第二流量，并且如果第二流量相对于来自第一流量和第二流量的第二平均值的偏差大于第二阈值，则将偏差解释为静态介质状态的结果，
和/或
如果第一测量值曲线的测量值与第二测量值曲线的测量值之间的测量值差在一个时间段上是常量，则将测量值差解释为静态介质状态的结果。
例如，通过关于在时间段上的平均值的测量值波动小于预定值，能够识别恒定的测量值差。例如，能够从标准偏差的限制或从方差确定这样的值。本领域技术人员将根据装置或方法来调整这样的值。
在一种改进方案中，第一阈值例如比第一平均值大至少20％，并且特别地大至少40％，并且优选地大至少50％，
和/或
其中，第二阈值例如比第二平均值大至少20％，并且特别地大至少40％，并且优选地大至少50％。
在一种改进方案中，时间段大于2秒，并且特别地大于4秒，并且优选地大于5秒。
附图说明
现在将参考示例性实施例来描述本发明。
图1示意性地示出了根据本发明的装置。
图2示意性地示出了测量值曲线。
图3示出了示意性方法。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的具有科里奥利测量设备20的装置1，该科里奥利测量设备具有布置在管道10中的测量管21。测量管21的入口21.1被连接在管道的上游部分11中，并且出口21.2被连接到管道的下游部分12。科里奥利测量设备也能够具有多于一个的测量管；在这里选择的图示仅作为示例而非限制性解释。第一压力传感器31和第一监测传感器41被布置在管道11的入口侧部分，并且第二压力传感器32和第二监测传感器42被布置在管道12的出口侧部分。替代地和/或除了压力传感器之外，还能够设置压力差传感器33，如在这里示意性地图示的。传感器31、32、33、41、42相对于彼此的定位仅是示例性的。例如，传感器也能够被布置在管道内部。压力传感器或压力差传感器被配置成确定测量管的入口21.1与测量管的出口21.2之间的压力差。如果穿过管道的介质的质量流量低，使得科里奥利体积流量计以低可靠性和测量精度操作，则能够借助于压力差测量来确定穿过管道的介质的平均流量的测量值，该测量值能够被用于进一步或替代的质量体积流量测量。如示意性所指示，科里奥利测量设备20能够具有在每种情况下带有测量管曲线的测量管，或者甚至具有直的测量管。在某些条件下，在至少一个测量管的入口与出口之间能够形成具有液位的静态或准静态液柱，该静态液柱在入口21.2与出口21.2之间产生压力差。在这种情况下，基于压力差的流量测量将传递不正确的测量值。借助于第一监测传感器和第二监测传感器，现在能够检查伪造测量值的液柱的存在。在识别出这种静态液柱时，能够忽略每个压力差测量的流量的测量，使得科里奥利测量设备报告零流量。
第一监测传感器41以及第二监测传感器42能够监测，例如，介质的以下测量变量中的至少一个：质量密度、粘度、声速、电导率、热容量、电容量、物理状态。以这种方式，能够检测处于液柱形式的介质的两相性质。
科里奥利体积流量计的电子测量/控制电路22被配置成接收和处理监测传感器、压力传感器和/或压力差传感器的测量信号，并进行关于介质的流量的说明，或者外部计算机50被配置成接收和处理监测传感器、压力传感器和/或压力差传感器的测量信号以及电子测量/控制电路的测量体积流量值，并进行关于介质的流量的说明。电子测量/控制电路通常被布置在为该目的而设置的壳体(未示出)中，但这从现有技术中已知并且为本领域技术人员所熟悉。测量信号和测量值的传输，例如，经由电连接线和/或经由无线连接发生。为了清楚起见，已经省略了这种连接的表示，但这种连接对于本领域技术人员来说是已知的，他们将根据自己的意愿独立地设置这些连接。
图2描述了基于示意性和示例性第一测量值曲线MW1以及示意性和示例性第二测量值曲线MW2检查液柱存在的标准。这里第一测量值曲线对应于由第一监测传感器获取的测量值曲线，并且这里第二测量值曲线对应于由第二监测传感器获取的测量值曲线。测量值曲线例如能够是以下测量变量的测量值：质量密度、粘度、声速、电导率、热容量、电容量。能够从上述变量中推断出介质的物理状态或不同相。
这里，两个测量值曲线最初具有非常相似的测量值，并且因此具有小的测量值差MD。随着静态液柱的形成，其中液位位于测量管的入口与出口之间，测量值曲线之间的差异能够大于这里所示的。例如，当测量局部介质密度时，空气将给出比液体更小的测量值。如果液柱的液位定位于测量管的入口与出口之间，则第一监测传感器和第二监测传感器将测量明显不同的介质密度。如果第一监测传感器和第二监测传感器的测量值之间的差异在幅度上超过第一阈值，则这能够被解释为存在准静态或静态液柱，其中液位在测量管的入口与出口之间，并且能够忽略针对每个压力差计算的介质的流量/质量流量。
用于确定液位在测量管的入口与出口之间的准静态或静态液柱的存在的另一标准能够是时间段Z，在该时间段期间，第一监测传感器和第二监测传感器的测量值之间的差异大小至少是常量。在这种情况下，常量意味着与时间段Z相关的差值的波动，其例如通过标准偏差或方差测量，小于定义值。本领域技术人员能够基于物理技术考虑和/或基于专业经验毫无问题地确定这样的值。
用于确定液位在测量管的入口与出口之间的准静态或静态液柱的存在的另一标准能够借助于第一测量值曲线与第二测量值曲线之间的互相关来检查。在流动介质的情况下，例如，当在液体中存在气泡时，测量值曲线能够以具有时间延迟的特征方式被改变。该时间延迟dt能够借助于互相关来确定，并为确定第二流量提供基础。
第二流量相对于通过测量入口与出口之间的压力差所确定的第一流量与第二流量的第二平均值的偏差能够被评估作为静态介质状态的结果，在该静态介质状态中，液位在入口与出口之间。
在除介质密度之外的测量变量的情况下，将应用等效形式。
图3描述了根据本发明的方法100的过程。
在方法步骤101中，利用科里奥利体积流量计20测量流动经过管道10的介质的质量流量，其中，科里奥利体积流量计经由测量管(21)的入口21.1和出口21.2被连接到管道。
在方法步骤102中，借助于第一压力传感器31和第二压力传感器32和/或压力差传感器33测量管道的入口侧部分与管道的出口侧部分之间的介质的压力差。
在方法步骤103中，基于压力差测量来测量穿过管道的介质的第一流量。
在方法步骤104中，利用在管道的入口侧部分中或管道的入口侧部分处的第一监测传感器41和在管道的出口侧部分中或管道的出口侧部分处的第二监测传感器42来测量除了介质压力以外的介质相关的测量变量。
在方法步骤105中，如果借助于监测传感器确定静态或准静态介质状态，则忽略每个压力差测量的流量测量。
准静态意味着，例如，介质的液位或介质具有移动速度低于科里奥利测量设备的指定最小速度或低于相对于每个压力差测量的流速的测量的指定最小速度。
这里能够考虑科里奥利测量设备的安装情况。在科里奥利测量设备的竖直或倾斜布置的情况下，压力传感器之间的高度差因此导致压力差，这可能也必须进行考虑。
静态介质状态的识别优选地具有以下步骤：
利用第一监测传感器41产生第一测量值曲线MW1，并利用第二监测传感器42产生第二测量值曲线MW2；
如果第一测量值曲线的测量值与第二测量值曲线的测量值之间的测量值差MD相对于对应测量值的第一平均值大于第一阈值，则将测量值差解释为静态介质状态的结果，
和/或
从第一测量值曲线与第二测量值曲线之间的互相关确定第二流量，并且如果第二流量相对于来自第一流量和第二流量的第二平均值的偏差大于第二阈值，则将偏差解释为静态介质状态的结果，
和/或
如果第一测量值曲线的测量值与第二测量值曲线的测量值之间的测量值差在时间段(Z)上是常量，则将测量值差解释为静态介质状态的结果。
第一阈值优选地，例如，比第一平均值大至少20％，并且特别地大至少40％，并且优选地大至少50％，
和/或
第二阈值，例如，比第二平均值大至少20％，并且特别地大至少40％，并且优选地大至少50％。
在这种情况下，优选的是，时间段Z大于2秒，并且特别地大于4秒，并且优选地大于5秒。通过这种方式，能够排除由于例如局部不同的介质成分而在慢流量或低流量下出现测量值差。
方法步骤不必受制于严格的时间顺序并且例如也能够至少部分地同时执行。所使用的编号主要用于识别方法步骤。
附图标记列表
1 装置
10 管道
11 上游部分
12 下游部分
20 科里奥利体积流量计
21 测量管
21.1 入口
21.2 出口
22 电子测量/控制电路
31 第一压力传感器
32 第二压力传感器
33 压力差传感器
41 第一监测传感器
42 第二监测传感器
50 外部计算机
100 方法
101–105 方法步骤
MW1 第一测量曲线
MW2 第二测量曲线
MD 测量值差
Z 时间段

Claims (8)

1.一种装置(1)，包括：
管道(10)；
科里奥利体积流量计(20)，所述科里奥利体积流量计(20)包括至少一个测量管(21)，所述测量管在每种情况下具有入口(21.1)和出口(21.2)，所述科里奥利体积流量计(20)被配置成测量流动经过所述管道的介质的质量流量；
其中，第一压力传感器(31)被附接在所述管道的入口侧部分中或所述管道的入口侧部分上，并且第二压力传感器(32)被附接在所述管道的出口侧部分中或所述管道的出口侧部分上，
和/或其中，压力差传感器(33)被配置成检测所述管道的入口侧部分与所述管道的出口侧部分之间的压力差，
其中，所述压力传感器和/或所述压力差传感器被配置成为所述管道的入口侧部分与所述管道的出口侧部分之间的压力差的每个确定而确定穿过所述管道的介质的流量；
其特征在于
第一监测传感器(41)被附接在所述管道的入口侧部分(11)中或所述管道的入口侧部分(11)上，并且第二监测传感器(42)被附接在所述管道的出口侧部分(12)中或所述管道的出口侧部分(12)上，
其中，所述监测传感器被配置成监测不同于所述介质压力的测量变量，以便识别静态介质状态。
2.根据权利要求1所述的装置，
其中，所述监测传感器(41，42)的测量变量是以下列表中的至少一项：
所述介质的介质密度、粘度、声速、电导率、热容量、电容量、物理状态。
3.根据权利要求1或2所述的装置，
其中，所述科里奥利体积流量计的电子测量/控制电路(22)被配置成接收和处理所述监测传感器(41，42)的测量信号、所述压力传感器(31，32)的测量信号和/或所述压力差传感器(33)的测量信号，并且还进行关于所述介质的流量的说明，
或者其中，所述装置具有外部计算机(50)，所述外部计算机(50)被配置成接收和处理所述监测传感器(41，42)的测量信号、所述压力传感器(31，32)的测量信号和/或所述压力差传感器(33)的测量信号以及所述电子测量/控制电路的体积流量测量值，并且进行关于所述介质的流量的说明。
4.一种用于操作根据前述权利要求中的一项所述的装置(1)的方法(100)，
其中，所述方法具有以下步骤：
(101)利用科里奥利体积流量计(20)测量流动经过管道(10)的介质的质量流量，其中，所述科里奥利体积流量计经由测量管(21)的入口(21.1)和出口(21.2)被连接到所述管道，
(102)借助于第一压力传感器(31)和第二压力传感器(32)和/或压力差传感器(33)测量所述管道的入口侧部分与所述管道的出口侧部分之间的介质的压力差,
(103)基于所述压力差测量确定穿过所述管道的介质的第一流量，
其特征在于
所述方法具有以下步骤：
(104)利用在所述管道的入口侧部分中或所述管道的入口侧部分处的第一监测传感器(41)和在所述管道的出口侧部分中或所述管道的出口侧部分处的第二监测传感器(42)测量除了所述介质压力以外的介质相关的测量变量，
(105)如果借助于所述监测传感器确定静态或准静态介质状态，则忽略对于每个压力差测量的流量的测量。
5.根据权利要求4所述的方法，
其中，所述静态介质状态的识别具有以下步骤：
利用所述第一监测传感器(41)产生第一测量值曲线(MW1)，并且利用所述第二监测传感器(42)产生第二测量值曲线(MW2)；
如果所述第一测量值曲线的测量值与所述第二测量值曲线的测量值之间的测量值差(MD)相对于对应测量值的第一平均值大于第一阈值，则将所述测量值差解释为静态介质状态的结果，
和/或
从所述第一测量值曲线与所述第二测量值曲线之间的互相关确定第二流量，并且如果所述第二流量相对于来自所述第一流量和所述第二流量的第二平均值的偏差大于第二阈值，则将所述偏差解释为静态介质状态的结果，
和/或
如果所述第一测量值曲线的测量值与所述第二测量值曲线的测量值之间的测量值差在时间段(Z)上是常量，则将所述测量值差解释为静态介质状态的结果。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，所述第一阈值，例如，比所述第一平均值大至少20％，并且特别地大至少40％，并且优选地大至少50％，
和/或
其中，所述第二阈值，例如，比所述第二平均值大至少20％，并且特别地大至少40％，并且优选地大至少50％。
7.根据权利要求5或6所述的方法，
其中，所述时间段(Z)大于2秒，并且特别地大于4秒，并且优选地大于5秒。
8.根据权利要求4至7中的一项所述的方法，
其中，所述科里奥利体积流量计的电子测量/控制电路(22)接收和处理所述监测传感器(41，42)的测量信号、所述压力传感器(31，32)的测量信号和/或所述压力差传感器(33)的测量信号，并且还进行关于所述介质的流量的说明，
或者外部计算机接收和处理所述监测传感器(41，42)的测量信号、所述压力传感器(31，32)的测量信号和/或所述压力差传感器(33)的测量信号以及所述电子测量/控制电路的体积流量测量值，并且还进行关于所述介质的流量的说明。
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