CN115280114A - 用于操作科里奥利测量设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作科里奥利测量设备(1)的方法(100)，包括以下方法步骤：确定(101)测量管振动在第一振动传感器的区域和第二振动传感器的区域中的衰减；通过来自第一振动传感器和来自第三振动传感器的测量信号测量(102)第一测量变量；通过来自第二振动传感器和来自第三振动传感器的测量信号测量(103)第二质量流量；确定(104)衰减对第一测量变量和第二测量变量的影响；形成(105)第一测量变量的测量值和第二测量变量的测量值之间的差异；将差异与测量管振动的确定的衰减进行比较(106)。

Description

用于操作科里奥利测量设备的方法

技术领域

该发明涉及一种用于以抗干扰方式操作科里奥利测量设备的方法。

背景技术

在WO98/52000中提出了具有更高可靠性的科里奥利测量设备，其中为了感测测量管振动的目的，教导了三个这样的传感器的布置，而不是两个科里奥利传感器。如果一个传感器发生故障，那么科里奥利测量设备的操作可以通过其余的传感器来维持。

然而，不仅机械故障会影响科里奥利测量设备的功能，而且不利的环境条件，诸如局部磁场也会影响。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种用于操作科里奥利测量设备的方法，通过该设备可以检测干扰。

该目的通过根据独立权利要求1的方法来实现。

在根据本发明的用于操作科里奥利测量设备以确定流过管道的介质的质量流量和/或密度的方法中，科里奥利测量设备包括：

至少一个具有入口和出口的测量管，其中，该测量管关于延伸通过测量管横截面的对称平面对称；

至少一个用于产生测量管振动的振动激励器，

其中，该测量管被设计成当质量流过时，在该对称平面的区域中形成具有振动节点的科里奥利模式，

其中，该科里奥利测量设备具有第一振动传感器、第二振动传感器和第三振动传感器，它们被设计用于感测测量管振动，其中，该振动传感器每个都被布置在沿着测量管中心线的不同位置处，

其中，第一振动传感器被布置在该测量管相对于该振动节点的入口侧，第二振动传感器被布置在该测量管相对于该振动节点的出口侧，第三振动传感器被布置在该振动节点的区域，

其中，第一振动传感器和第二振动传感器相对于对称平面对称地布置，

该方法包括以下方法步骤：

确定该测量管振动的衰减，

通过来自第一振动传感器和来自第三振动传感器的测量信号来测量第一测量变量，

通过来自第二振动传感器和来自第三振动传感器的测量信号来测量第二测量变量，

确定该衰减对第一测量变量和第二测量变量的影响，并且校正第一测量变量的测量值和第二测量变量的测量值，

在第一测量变量的测量值和第二测量变量的测量值之间形成差异，从而抵消质量流量对差异的影响，

检查该差异和该衰减之间的对应性。

列出的方法步骤不一定必须按此处所示的顺序执行。顺序本质上与因果关系有关。例如，第一测量变量和第二测量变量的测量也可以同时进行。

该方法的要点在于，在第一振动传感器的区域中和在第二振动传感器的区域中的测量管振动分别通过该介质相对于该振动激励器被衰减或延迟。这可以归因于例如该介质的粘度。当通过第一振动传感器和第二振动传感器凭借形成来自振动传感器的测量信号之间、或从测量信号导出的测量值之间的差异来测量测量变量时，该振动衰减或振动延迟的贡献不再适用。

当相应地借助第一振动传感器或第二振动传感器分别连同第三振动传感器测量测量变量时，在合适的差异形成的情况下该振动衰减的贡献不会停止适用，因为第三振动传感器严格跟随该振动激励器的运动。通过这种方式，可以确定对称振动衰减的直接测量值。在没有实质性干扰的情况下，该对称振动衰减的直接测量值对应于衰减或相位延迟的期望值。

例如，可以通过根据衰减计算第一测量变量的测量值和第二测量变量的测量值之间的差异的期望值，并且将其与该差异的实际值进行比较，或者通过计算从该差异中获得衰减的期望值，并且将其与确定的衰减值进行比较来确定对应性。

在一个实施例中，该振动激励器可以被设计为第三振动传感器，其中，该振动激励器例如间歇地用作振动传感器。

在一个实施例中，如果该差异偏离该期望值，则确定干扰类型，其中，检查来自该振动传感器的测量信号的不对称性与参考值的偏差的存在，其中该检查考虑到测量信号的幅度。出于实际原因，来自这些振动传感器的测量信号完全对称的情况很少见。因此，例如当科里奥利测量设备投入运行时，为不对称性确定参考值，该参考值描述科里奥利测量设备的初始状态。

如果第一振动传感器或第二振动传感器的测量信号幅度不对应于其它振动传感器的测量信号幅度，则这被评估为存在不对称性。这种对应性可以例如通过该偏差的极限值来确定。例如，如果偏差量超过极限值，则可以将其解释为缺乏对应性。

在一个实施例中，当存在不对称时，质量流量测量在不受干扰的一对振动传感器上得以支持。

如果第一振动传感器或第二振动传感器的测量信号幅度不对应于其它振动传感器的测量信号幅度，则可以将其评估为故障或干扰的指示。

在一个实施例中，校正该衰减对未受干扰的第一测量变量或第二测量变量的测量值的影响。以这种方式，可以高精度地执行基于不受干扰的一对振动传感器的质量流量测量。

在一个实施例中，在确定被干扰的振动传感器时，考虑第三振动传感器的测量信号幅度，以便确定第一振动传感器的测量信号幅度和第二振动传感器的测量信号幅度的似真性。

在一个实施例中，当存在该偏差的参考值时，该振动激励器或该振动传感器的效率的降低由对该差异与衰减之间的并且特别是被补偿的非对应性的度量加以确定。该度量可以基于绝对或相对偏差。例如，由于该振动激励器的磁体的老化可能导致效率降低。该参考值的存在可以通过最大偏差来定义。本领域技术人员将毫无问题地选择合理的值。

可以通过计算来自该衰减的差异的期望值并且将其与差异的实际值进行比较来确定非对应性。可以通过计算来自该衰减的差异的期望值并且将其与确定的衰减值进行比较来确定非对应性。

在一个实施例中，该衰减由该振动激励器的激励电流与该振动传感器的特定振动幅度的比率加以确定。

在一个实施例中，第一测量变量和第二测量变量分别是相位差异或从其导出的测量变量，诸如时间差异或质量流量。

在一个实施例中，如果该偏差具有小于一个月，特别是小于一周的时间常数，则干扰被解释为由该振动传感器的区域中的外部磁场引起。

在一个实施例中，该振动传感器和该振动激励器各自具有磁体系统和线圈系统，该磁体系统和该线圈系统可相对于彼此平行于振动方向移动。

一种磁体系统，包括：至少一个磁体；线圈系统，该线圈系统包括至少一个线圈。

在一个实施例中，科里奥利测量设备具有电子测量/操作电路，其操作振动激励器、评估来自振动传感器的测量信号、执行方法步骤并且计算和提供科里奥利测量设备的测量变量的测量值。

在一个实施例中，如果该差异偏离期望值，则输出警告消息。

附图说明

现在将参考示例性实施例来描述本发明。

图1示出了根据本发明的示例性科里奥利测量设备；

图2示出了对测量管振动的影响。

图3示出了示例性的一对测量管；

图4示出了根据本发明的示例性方法的序列。

具体实施方式

图1示出了示例性科里奥利测量设备1的侧视图，其具有：两个测量管10；固定元件15；支撑元件16，其用于支撑该测量管；电子测量/操作电路14，其用于操作激励器并且用于感测测量信号，该测量信号由传感器产生并且用于提供密度或质量流量的测量值；以及壳体17，其用于容纳该电子测量/操作电路。振动激励器11和振动传感器12用虚线示出，因为它们被布置在该测量管之间。固定元件15被设计成限定测量管振动的振动节点；它们是本领域技术人员已知的。这样的固定元件的数量和设计将由本领域技术人员根据他们的需要来配置。

科里奥利测量设备具有入口侧的第一振动传感器12.1、出口侧的第二振动传感器12.2和第三振动传感器12.3，其中第三振动传感器相对于在振动激励器11的高度处的测量管中心线10.4，被布置在第一振动传感器和第二振动传感器之间。因此，第三振动传感器感测由该振动激励器产生的振动运动。在这种情况下，该测量管分别关于对称平面10.3对称，对称平面10.3分别延伸通过测量管横截面，以在对称平面处形成反射。

科里奥利测量设备既不限于两个测量管，也不限于直测量管。科里奥利测量设备可以具有任意数量的测量管，特别是也可以只有一个测量管或4个测量管。该测量管也可以是弓形的。

图2说明了对测量管振动的各种影响。图中振动传感器12.1至12.3和振动激励器11的布置纯粹是示意性的并且仅用于说明沿着测量管中心线的定位。

实线对应于理想化的测量管变形，没有科里奥利效应，没有衰减效应，仅示意性地考虑了边缘固定。

在通过测量管的质量流中发生的科里奥利效应导致该测量管振动的变形，如虚线所示。例如，科里奥利效应导致该测量管振动在第一振动传感器的区域中的入口侧拖尾，然后导致第二振动传感器的区域中的出口侧测量管振动超前，相对于测量管振动没有科里奥利效应。这可以通过确定该振动传感器的测量信号相位来感测。例如，测量信号相位之间的差异的形成可以用于测量科里奥利效应，从而确定质量流量。

例如，由介质的粘度引起的振动衰减导致第一振动传感器和第二振动传感器相对于第三振动传感器或振动激励器的拖尾。这种现象被称为对称振动衰减。如果已知介质或粘度的减振效果，则可以确定该拖尾的期望值或相应的相位延迟或相应的衰减。在这种情况下，确定该振动激励器的激励电流与该振动传感器的特定振动幅度的比率。

通过来自第一振动传感器和来自第三振动传感器的测量信号来测量第一测量变量，并且通过来自第二振动传感器和来自第三振动传感器的测量信号来测量第二测量变量，并且形成第一测量变量的测量值与第二测量变量的测量值之间的差异，从而使质量流量的影响相互抵消，没有振动的干扰，只剩下对称振动衰减的影响。为了抵消质量流量的影响并且放大对称振动衰减，例如在第一测量变量和第二测量变量是来自该振动传感器的测量信号的差异的情况下，可以形成第一测量变量和第二测量变量之间的差异。例如，第一测量变量可以是第一振动传感器12.1和第三振动传感器12.3之间的相位差异，第二测量变量可以是第三振动传感器12.3和第二振动传感器12.2之间的相位差异。第一测量变量和第二测量变量之间的差异的形成则对应于第一振动传感器和第二振动传感器的相位之和减去第三振动传感器的相位的两倍。除了相位差异，也可以使用由此导出的测量变量，诸如时间差异或质量流量。通过这种方式，可以确定对称振动衰减的直接测量值。在没有实质性干扰的情况下，该对称振动衰减的直接测量值对应于衰减或相位延迟的期望值。

如果该直接测量值和该期望值不对应，则可以将其评估为存在干扰。这例如可以由外部磁场引起的第一振动传感器或第二振动传感器的测量信号失真引起。然而，例如也可能存在第一振动传感器或第二振动传感器或振动激励器的磁体的老化。

图3示出了根据本发明的科里奥利测量设备的示例性一对测量管10，其具有第一振动传感器12.1、第二振动传感器12.2、第三振动传感器12.3和振动激励器11，其中第三振动传感器和该振动激励器相对于测量管中心线10.4被布置在同一位置。该振动激励器被设计成使该测量管对的测量管相对于彼此振动。以这种方式，该测量管中产生的力相互抵消，并且可以进行低振动操作。如这里所指出的，该振动传感器和该振动激励器可以分别具有线圈系统13.2和磁体系统13.1，它们可以相对于彼此移动并且被设计成电磁地相互作用。例如，该线圈系统可以被布置在第一测量管上并且跟随其振动运动，而该磁体系统可以被布置在第二测量管上并且跟随其振动运动。在振动激励期间，通过线圈电流将力施加在相关的磁体系统上。在振动检测期间，相对运动在线圈系统中引起电磁感应，其可以作为测量信号。与至少一个测量管相关的振动传感器和振动激励器的可能布置和实施例对于本领域技术人员来说是已知的。

图4图示了根据本发明的示例性方法的序列。

方法100包括以下方法步骤：

在方法步骤101中，确定该测量管振动的衰减，

在方法步骤102中，通过来自第一振动传感器和来自第三振动传感器的测量信号来测量第一测量变量，

在方法步骤103中，通过来自第二振动传感器和来自第三振动传感器的测量信号来测量第二测量变量，

在方法步骤104中，确定该衰减对第一测量变量和第二测量变量的影响，

在方法步骤105中，形成第一测量变量的测量值和第二测量变量的测量值之间的差异，

在方法步骤106中，将该差异与从该衰减导出的期望值进行比较。

列出的方法步骤不一定必须按此处所示的顺序执行。顺序本质上与因果关系有关。

该方法的要点在于，在第一振动传感器的区域中和在第二振动传感器的区域中的测量管振动分别通过介质相对于该振动激励器被衰减或延迟。这可以归因于例如介质的粘度。当通过第一振动传感器和第二振动传感器凭借形成来自该振动传感器的测量信号之间或从测量信号导出的测量值之间的差异来测量测量变量时，该振动衰减或振动延迟的贡献不再适用。当通过第一振动传感器或第二振动传感器分别与第三振动传感器一起相应地测量测量变量时，该振动衰减的贡献不会停止适用，因为第三振动传感器严格遵循振动激励器的运动。在这方面，也参见图2。如果已知衰减，则可以确定第一振动传感器的区域和第二振动传感器的区域中的延迟或衰减的期望值。该衰减的期望值可以通过该振动激励器的激励电流与该振动传感器的特定振动幅度的比率来确定。

参考标记列表

1 科里奥利测量设备

10 测量管

10.1 入口

10.2 出口

10.3 对称平面

10.4 测量管中心线

11 振动激励器

12.1 第一振动传感器

12.2 第二振动传感器

12.3 第三振动传感器

13.1 磁体系统

13.2 线圈系统

14 电子测量/操作电路

15 固定元件

16 支撑元件

17 壳体

100 方法

101 确定衰减

102 测量第一测量变量

103 测量第二测量变量

104 确定衰减的影响

105 形成差异

106 比较差异

Claims (12)

1.一种用于操作科里奥利测量设备(1)以确定流过管道的介质的质量流量和/或密度的方法(100)，所述科里奥利测量设备包括：

具有入口(10.1)和出口(10.2)的至少一个测量管(10)，其中，所述测量管关于延伸穿过测量管横截面的对称平面(10.3)对称；

用于产生测量管振动的至少一个振动激励器(11)，

其中，所述测量管在当质量流过时形成在所述对称平面的区域中具有振动节点的科里奥利模式，

其中，所述科里奥利测量设备具有第一振动传感器(12.1)、第二振动传感器(12.2)和第三振动传感器(12.3)，所述第一振动传感器(12.1)、所述第二振动传感器(12.2)和所述第三振动传感器(12.3)被设计为感测所述测量管的振动，其中所述振动传感器分别被布置在沿着测量管中心线(10.4)的不同位置处，

其中，所述第一振动传感器被布置在所述测量管相对于所述振动节点的入口侧，所述第二振动传感器被布置在所述测量管相对于所述振动节点的出口侧，所述第三振动传感器被布置在所述振动节点的区域，

其中，所述第一振动传感器和所述第二振动传感器特别地相对于所述对称平面对称地布置，

其中，所述方法(100)包括以下方法步骤：

确定(101)所述测量管振动的衰减，

通过来自所述第一振动传感器和来自所述第三振动传感器的测量信号来测量(102)第一测量变量，

通过来自所述第二振动传感器和来自所述第三振动传感器的测量信号来测量(103)第二测量变量，

确定(104)所述衰减对所述第一测量变量和所述第二测量变量的影响，

在所述第一测量变量的测量值和所述第二测量变量的测量值之间形成(105)差异，从而抵消质量流量对所述差异的影响，

检查(106)所述差异和所述衰减之间的对应性。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，在非对应性的情况下确定干扰类型，

其中，检查来自所述振动传感器的测量信号的不对称性与不对称性的参考值的偏差的存在，其中所述检查考虑到了所述测量信号的幅度。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中，当存在所述偏差时，质量流量测量由不受干扰的一对振动传感器(12.1、12.2、12.3)支持。

4.根据权利要求3所述的方法，

其中，校正所述衰减对未受干扰的第一测量变量或第二测量变量的测量值的影响。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，

其中，在确定被干扰的振动传感器时，利用所述第三振动传感器(12.3)的测量信号的幅度，来确定所述第一振动传感器的测量信号幅度和所述第二振动传感器的测量信号幅度的似真性。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，

其中，当存在所述偏差的参考值时，所述振动激励器(11)或所述振动传感器(12.1、12.2)的效率降低是根据差异与衰减之间的并且特别是被补偿的非对应性的度量加以确定。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，所述衰减由所述振动激励器(11)的激励电流与所述振动传感器(12.1、12.2、12.3)的特定振动幅度的比率加以确定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，所述第一测量变量和所述第二测量变量各自是相位差异或从其导出的测量变量，诸如时间差异或质量流量。

9.根据前述权利要求2至8中任一项所述的方法，

其中，如果所述偏差的时间常数小于一个月，特别是小于一周，则所述干扰被解释为由所述振动传感器的区域中的外部磁场引起。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，所述振动传感器(12.1、12.2、12.3)和所述振动激励器(11)各自具有磁体系统(13.1)和线圈系统(13.2)，所述磁体系统和所述线圈系统能够相对于彼此平行于振动方向移动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，所述科里奥利测量设备(1)具有电子测量/操作电路(14)，所述电子测量/操作电路(14)操作所述振动激励器，评估来自所述振动传感器的测量信号，执行所述方法步骤，并且计算和提供所述科里奥利测量设备的测量变量的测量值。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，如果所述第一测量变量的测量值和所述第二测量变量的测量值的差异偏离所述第一测量变量的测量值和所述第二测量变量的测量值之间的差异的期望值，则输出警告消息。

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