CN114787586A - 基于差压测量而测量具有可变气体含量的液体介质的流量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于基于借助于介质流过的差压生成主元件的差压测量而测量具有可变气体含量的液体介质的流量的方法(100)，该方法包括：确定差压生成主元件的两个测量点之间的差压测量值(110)；确定流态(120)；确定作为差压测量值和流态的函数的流率测量值(140)，其中通过在第一流态的假设下基于差压测量值而确定临时流率测量值来确定流率测量值，如果测定不同于第一流态的第二流态则校正临时流率测量值。

Description

基于差压测量而测量具有可变气体含量的液体介质的流量的 方法
背景技术
本发明涉及一种基于借助于介质流过的差压生成主元件的差压测量进行流量测量的方法。该测量原理在现有技术中确立并且尤其在以下中进行描述：“Durchfluss-Handbuch”(Flow Manual)，2003年第4版，ISBN 3-9520220-3-9。已经确立了基于差压测量的流量测量，例如如果液体介质的大量气体含量对科里奥利质量流量传感器的测量精度产生不利影响，则可作为科里奥利质量流量测量的补充测量原理。这些测量原理的组合例如在已公布、未审查的专利申请DE 10 2005 046 319 A1和文件号为DE 10 2018 130 182.0的尚未公布的专利申请中进行了描述。前面提及的保护权利中描述的差压测量的补充使用仍有改进的空间，因为液体介质的气体含量会对测量精度产生不利影响。因此，本发明的目的是在此找到补救措施。根据本发明，该目的通过根据独立权利要求1的方法来实现。
发明内容
根据本发明的基于借助于介质流过的差压生成主元件的差压测量来测量具有可变气体含量的液体介质的流量的方法包括：确定差压生成主元件的两个测量点之间的差压测量值；确定流态；确定作为差压测量值和流态的函数的流率测量值。
在本发明的另一改进方案中，流态的确定包括气体体积分数的测定。
在本发明的另一改进方案中，气体体积分数的确定包括确定选自悬浮气泡、自由气泡和团状流的至少一个气体体积分数。
在本发明的另一改进方案中，流态的确定基于至少一个被测变量，该至少一个被测变量表征选自以下介质属性的列表中的介质属性：密度、粘度、温度、热容量、热导率、电导率和压力。
在本发明的另一改进方案中，流态的确定包括对表征介质属性的被测变量的时间波动或波动的评估。
在本发明的另一改进方案中，借助于尤其是具有振动测量管的电子振动测量传感器来测定密度测量值和气体体积分数。
在本发明的另一改进方案中，通过在第一流态的假设下基于差压测量值而确定临时流率测量值来确定流率测量值，如果检测到不同于第一流态的第二流态则校正所述临时流量测量值。
在本发明的另一改进方案中，还将临时流量测量值确定为密度值和/或粘度值的函数，其中特别地，密度值和/或粘度值是密度测量值和/或粘度测量值。
在本发明的另一改进方案中，用被指派给流态的校正因子来执行校正。
在本发明的另一改进方案中，用于至少一个流态的校正因子包括特定于至少取决于气体体积分数的流态的函数。
在本发明的另一改进方案中，用于多个流态的校正因子各自包括特定于至少取决于气体体积分数的流态的函数，其中不同流态的函数彼此不同。
在本发明的另一改进方案中，第一流态包括单相介质流。
附图说明
现在基于附图中示出的示例性实施例更详细地解释本发明。在以下附图中：
图1：针对各种流态在不同质量流率下根据气体含量的压降的测量结果的示意性表示形式；
图2a至图2c：各种流态和差压的相关联时间曲线的示意图，包括：
图2a：团状流
图2b：自由气泡
图2c：悬浮微泡或均质液体
图3：根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了针对各种示例性质量流量
Figure BDA0003694108090000031
的差压生成主元件处的作为气体含量的函数的压降dp，其中示出了针对不同流态的压降。可以清楚地看到，在相同的质量流量
Figure BDA0003694108090000032
下，压降随着气体含量的增加而增加。由于在相同气体含量和相同质量流量下的压降不同，取决于流态(flow regime)，情形会更加复杂。更准确地说，图中示出了悬浮气泡、自由气泡和所谓的团状流的压降。很明显，同一气体含量下的压降在同一气体含量下从流态到流态显著增加。
图2a至图2c中示出了前面提及的流态和相关联差压信号的示例性标记。在图2a中示出的团状流的情况下，会出现具有相对较低频率的波动，所述频率与团状流的流量和特征长度的倒数成比例。团状流的长度可至多为测量管的若干直径。图2b中示出的自由气泡不再被液体固持。这导致自由气泡与周围液体之间的明显相对移动。由于与团状流相比，自由气泡的膨胀最小，差压信号的标记具有更高的波动频率，并且可能具有更低的振幅。图2c中示出的悬浮微泡或均质介质的标记基本上对应于在差压测量的给定时间分辨率下与微泡的大小几乎不相关的噪声。
为了能够基于测量操作期间的压降而测定质量流量，有必要识别当前流态。为此目的，所描述的标记提供了第一种方法。基于关于自由气泡和束缚气泡的比例的信息而给出了识别流态的第二种方法。在仍未公布的专利申请DE 102019115215.1中，教导了自由气泡和悬浮气泡的比例的定性表示形式。在仍未公布的专利申请DE 102019135299.1中，描述了自由气泡和束缚气泡的比例的定性测定。通过以下方式给出了用于识别流态的第三种方法：分析介质的密度的波动或科里奥利质量流量计或作为密度测量基础的密度测量传感器的测量管的振动频率，在所述流量计/传感器中传导介质，其中团状流的波动具有与自由气泡或悬浮气泡不同的标记。也可将测量管振动的阻尼或测量管振动的阻尼的波动而不是密度认为是流态的指标。此外，用于测定气体体积分数的测量装置包括压力传感器。由此确定的测得压力值和/或其波动也可以被用于识别流态。可以个别地或组合地评估所提及的参数，以便根据它们的关系来识别流态。
要实现该识别，首先可以在实验室条件下设置流态，其中改变该流态中给定介质可能的质量流量和气体体积分数，以便检测有关以上参数中的选定参数的相关联值。针对各种流态重复该过程。随后，识别哪些参数值指示给定的流态或启用流态的唯一定义。优先考虑无需额外传感器技术即可检测的参数或参数波动。
因此，例如，如果这对应于团状流的特征空间膨胀，则利用临时质量流量被标准化的密度的波动或振动阻尼的时间标记是团状流的指标。
在具有给定气体含量的介质的多相流态中，在质量流量
Figure BDA0003694108090000042
下观察到的差压测量值用相同的质量流量进行标准化。每种情况下得到的校正因子ki(g)针对各种流态适合特定于每种流态的气体含量的函数：
因此，以下适用：
Figure BDA0003694108090000041
在这种情况下，具有N个中的第i个元素的dpi表示在第i个多相流态中差压生成主元件处的压降，而dm0描述了均质介质或仅具有悬浮气泡的压降，其中g指示相应气体含量，而
Figure BDA0003694108090000051
表示质量流量。
校正因子ki(g)可放在表格中或记录为函数，尤其是g中的多项式。
通过函数ki的实现方式，然后可以确定各种流态的正确质量流量
Figure BDA0003694108090000052
为此目的，首先检测差压测量值(110)。然后识别流态(120)，并借助于函数ki(g)将任何期望的流态中的差压测量值dpi恢复到标准压降(130)：
Figure BDA0003694108090000053
最后，用函数dm/dt(dp0,g)测定所寻求的质量流量(140)。

Claims (12)

1.一种用于基于借助于介质流过的差压生成主元件的差压测量而测量具有可变气体含量的液体介质的流量的方法(100)，所述方法包括：
确定所述差压生成主元件的两个测量点之间的差压测量值(110)；
确定流态(120)；
确定作为所述差压测量值和所述流态的函数的流率测量值(140)，
其中通过在第一流态的假设下基于所述差压测量值而确定临时流率测量值来确定所述流率测量值，如果检测到不同于所述第一流态的第二流态则校正所述临时流率测量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流态的确定包括确定气体体积分数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述气体体积分数的确定包括确定选自悬浮气泡、自由气泡和团状流的至少一个气体体积分数。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流态的确定基于至少一个被测变量，所述至少一个被测变量表征选自以下介质属性的列表中的介质属性：密度、粘度、温度、热容量、热导率、电导率和压力。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述流态的确定包括对表征介质属性的被测变量的时间波动的评估。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中借助于尤其是具有振动测量管的电子振动测量传感器来测定所述密度测量值和所述气体体积分数。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中还将所述临时流率测量值确定为密度值和/或粘度值的函数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述密度值和/或所述粘度值是密度测量值和/或粘度测量值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中用被指派给所述流态的校正因子来执行所述校正。
10.根据权利要求9所述的方法，其中用于至少一个流态的校正因子包括特定于至少取决于气体体积分数的流态的函数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中用于多个流态的校正因子各自包括特定于至少取决于气体体积分数的流态的函数，其中各种流态的函数彼此不同。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一流态包括单相介质流或具有悬浮微泡的介质流。
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