CN115298522A - 用于操作科里奥利测量设备的方法 - Google Patents

用于操作科里奥利测量设备的方法 Download PDF

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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)，其中该方法包括以下步骤：记录用于感测测量管振动的传感器的测量电压，并且出于诊断科里奥利测量设备(101)的目的，通过该测量电压的幅度来创建不对称值序列(AS)；记录至少一个稳定变量并且基于稳定变量(102)来创建稳定的不对称值序列(SAS)，其中该稳定变量是以下变量之一或其一阶或进一步的时间导数：包含介质的测量管的谐振频率或从其导出的变量、来自第一传感器和第二传感器的测量信号之间的时间或相位差或从其导出的变量、测量管壁温度、测量管壁的两个测量点之间的温度差。

Description

用于操作科里奥利测量设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于操作科里奥利测量设备的方法，该科里奥利测量设备用于测量流经管线的介质的密度和/或质量流量。
背景技术
在科里奥利测量设备中，至少一个测量管被激励以振动；参见例如DE102016125537A1。流经测量管的介质会导致这些振动的特征失真。这些振动通常由两个传感器感测，并且由电子测量/操作电路进行评估。由于制造的不准确，传感器在测量方面经常略微不对称，这意味着在零流量下测量出低流量。这种不对称性可以在测量设备的初始校准后得到校正。此校准的偏差代表一个单独的测量变量。然而，这个测量变量可能非常嘈杂。
发明内容
因此本发明的目的是提出一种方法，通过该方法稳定了与传感器不对称性与原始状态的偏差有关的测量变量的测量值。
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的方法中，该科里奥利测量设备用于测量流经管线的介质的密度和/或质量流量，
该科里奥利测量设备包括用于引导介质的至少一个测量管，每个测量管具有入口和出口以及包围测量管腔的测量管壁；
用于产生测量管振动的至少一个激励器，以及用于感测测量管振动的入口侧上的第一传感器和出口侧上的第二传感器，其中，该激励器和该传感器各自具有线圈设备和磁性设备，该线圈设备具有至少一个线圈，该磁性设备具有至少一个磁体，
其中，每个传感器的线圈设备和磁性设备通过测量管振动而相对于彼此移动，在此期间，在该线圈中感应出电测量电压；
电子测量/操作电路，其用于操作激励器，以用于感测和评估电测量电压，并且用于输出密度和/或质量流量的测量值和诊断信息，
其中，该方法包括以下步骤：
在第一方法步骤中，记录来自该传感器的测量电压，并且通过该测量电压的幅度来创建不对称值序列，以便诊断科里奥利测量设备，
在第二方法步骤中，记录至少一个稳定变量的测量信号，
在第三方法步骤中，基于根据稳定变量的不对称值序列来创建稳定的不对称值序列，
其中，该稳定变量基于以下变量之一或其一阶或二阶时间导数：
包含介质的测量管的谐振频率或由其导出的变量，
来自第一传感器和第二传感器的测量信号之间的时间或相位差或由其导出的变量，
测量管壁的温度，
测量管壁的两个测量点之间的温度差。
第一方法步骤和第二方法步骤也可以以相反的顺序进行或同时进行。
为了创建不对称值序列，可以形成测量电压幅度的绝对偏差与测量电压幅度的平均值的比率。
特别地，可以使用该稳定变量的变量的一阶或二阶时间导数的绝对值的时间平均值。
在一个实施例中，确定该稳定变量的测量值的散布值，其中不对称性测量值通过该散布值加以稳定。
在一个实施例中，当该散布值超过第一极限值时，将不对称值序列的最后的有效值用作不对称值序列的当前值，或者将不对称值序列设定成预定值。
例如，该预定值可以是零或NaN(不是数字)或其它值，这些值指示在某些时间或某些时间范围内的不对称值序列无效。这样例如，电子测量/操作电路可以识别不对称值序列的值是否对应于不对称性的测量值，或者在确定科里奥利测量设备状态时是否忽略这些值，
特别是在包含多种介质成分的介质的情况下，可能处于不同的物质状态，不对称值序列可能会暂时大大偏离平均值，从而以破坏性的方式扭曲，因此替换通过最后的有效值或通过预定值的不对称值序列提供了明显更稳定的不对称值序列。
在一个实施例中，形成稳定变量的测量值的平均值，其中第一极限值是从散布值和/或平均值导出的，或者其中，第一极限值是被配置的或者能够配置的或预定的值。例如，可以通过与单相介质或纯介质中的常规散布的相对或绝对偏差来确定第一极限值。
在一个实施例中，该平均值是具有第一时间窗的移动平均值，并且其中，该散布值是具有第二时间窗的移动散布值。
这样，该平均值和该散布值的计算可以适应测量情况或测量点，从而使不对称值序列稳定。
在一个实施例中，第一时间窗具有至少0.2秒并且特别是至少0.5秒，并且优选地至少1秒的持续时间，和/或第一时间窗具有至多90秒并且特别是至多70秒并且优选地至多60秒的持续时间。
在一个实施例中，第二时间窗具有至少2秒并且特别是至少4秒，并且优选地至少5秒的持续时间，和/或其中第二时间窗具有至多150秒并且特别是至多130秒并且优选地至多120秒的持续时间。
在一个实施例中，如果时间或相位差或从其导出的变量低于第二极限值并且不对称性超过第三极限值，则
将不对称值序列的最后的有效测量值用作不对称值序列的当前值，
或者将不对称值序列设定成预定值。
以这种方式，可以检测并且排除在介质静止时该测量管的不对称性引起的部分填充。例如，第二极限值可以对应于小于最大规定质量流量的5％，特别是小于1％，优选小于0.1％的值。例如，第三极限值可以是至少0.1％，尤其是至少1％，优选至少5％的不对称性。
在一个实施例中，散布值由以下过程之一确定：
将相邻测量值之间的距离相加，
将测量值与稳定变量的测量值的平均值的距离相加。
在一个实施例中，距离度量A具有以下关系：
A＝|p1–p2|^n，其中n>0，p1为测量值，p2为测量值或平均值。
优选地，n是大于0.5且至多为4的数。这里不排除该关系具有进一步的项或通过因子来修改。
在一个实施例中，如果稳定的不对称值序列的数量超过极限值，则输出警告。
附图说明
现在将参考示例性实施例来描述本发明。
图1描述了示例性科里奥利测量设备；
图2显示了测量信号的示例性曲线；
图3示出了根据本发明的方法的顺序；
图4示出了稳定的不对称值序列的曲线。
具体实施方式
图1示出了用于测量流过管线的介质的质量流量或密度的示例性科里奥利测量设备1，该科里奥利测量设备包括两个测量管10，每个测量管10具有入口10.1和出口10.2，其中测量管壁10.4围住一个测量管腔10.3。测量管由激励器11激励以振动；入口侧的第一传感器12.1和出口侧的第二传感器12.2感测该测量管振动并且产生测量信号，这些测量信号由布置在壳体80中的电子测量/操作电路77评估。该测量管由支撑元件保持。如这里所示，该传感器和该激励器可以分别具有带有线圈13.1的线圈设备13和带有磁体14.1的磁性设备14，其中该线圈设备和该磁性设备由于该测量管振动而经历相对运动。作为相对运动的结果，在该线圈中感应出电压，从而产生电流，电流由电子测量/操作电路处理。测量信号可以是电压或电流。由于科里奥利测量设备在生产和制造过程中也存在不精确性，不同的传感器并不完全相同，并且因此在相同条件下产生的测量信号略有不同，例如显示测量信号的幅值不同。传感器之间的这种不对称性可以用作进一步的测量变量，以便能够检测例如科里奥利测量设备的运行状态或磨损状态。如这里所指出的，该科里奥利测量设备也可以具有至少一个温度传感器16，其感测测量管壁的温度。
科里奥利测量设备也可以只有一根测量管或多于两根测量管。本领域技术人员随后将相应地调整激励器和传感器。因此，线圈设备和磁性设备不必分别布置在一个测量管上，而是它们例如也可以通过保持设备固定在支撑元件上。科里奥利测量设备也可以具有多于一个的激励器和/或多于两个的传感器。
图2示出了与质量流量、密度、传感器的不对称性和测量管壁的温度有关的测量信号的示例性曲线。轴的缩放以任意单位给出并且仅作为示例。在均质介质的情况下，测量密度和测量流量的曲线通常变化较小。在具有不同不混溶或难混溶部分和/或具有不同物质状态的部分的介质的情况下，可能出现突然开始和停止的短期信号波动，如示例性测量信号曲线所示。这是因为传感器区域中介质成分的局部波动以不同方式影响传感器区域中的测量管。在这些阶段期间，不能使用不对称值序列AS。
图3描述了根据本发明的用于稳定不对称值序列的示例性方法的序列。
在第一方法步骤101中，由来自传感器12.1和12.2的测量信号创建不对称值序列AS，其中例如使用来自该传感器的测量信号的幅度。
在第二方法步骤102中，记录至少一个稳定变量的测量信号，该测量信号用于确定该不对称值序列的有效性。
在第三方法步骤103中，通过该稳定变量来稳定该不对称值序列，并且形成不对称值序列SAS。
第一方法步骤和第二方法步骤也可以相反的顺序或同时进行。方法步骤的顺序仅受因果关系的限制。稳定变量是以下变量之一或其一阶或进一步时间导数：
包含介质的测量管的谐振频率或由其导出的变量，诸如介质的密度，
来自第一传感器和第二传感器的测量信号之间的时间或相位差或由其导出的变量，诸如质量流量，
测量管壁的温度，
测量管壁的两个测量点之间的温度差。
例如，确定该稳定变量的测量信号的散布，并且当散布值超过第一极限值时，将不对称值序列的最后的有效测量值用作不对称性测量值的当前值，或者将不对称值序列设定成预定值。以这种方式，可以准备不对称值序列，使得例如可以由电子测量/操作电路以有意义的方式对其进行解释和处理。例如，预定值的典型值NaN(不是数字)、0或在不对称值序列的典型值范围之外的值，诸如1000。这就是稳定不对称值序列的含义。第一极限值可以从该稳定变量的测量值的散布值和/或从该稳定变量的测量值的平均值导出。当导出第一极限值时，平均值M可以是具有第一时间窗Z1的移动平均值，散布值S可以是具有第二时间窗Z2的移动散布值，这些时间窗被应用于相关的测量信号。例如，可以将与平均值的相对或绝对最小偏差定义为第一极限值。可以形成时间窗Z2内的相邻测量值之间的距离之和，以便计算散布。也可以形成时间窗Z2内的测量值与平均值的距离之和，以便计算散布，其中平均值由时间窗Z1内的测量值形成。
例如，第一时间窗Z1具有至少0.2秒并且特别是至少0.5秒并且优选地至少1秒的持续时间，和/或其中第一时间窗具有至多90秒并且特别是至多70秒并且优选地至多60秒的持续时间。例如，第二时间窗Z2具有至少2秒并且特别是至少4秒并且优选地至少5秒的持续时间，和/或其中第二时间窗具有至多150秒并且特别是至多130秒并且优选地至多120秒的持续时间。不排除第一时间窗和第二时间窗相同。
距离度量A可以使用以下关系式：A＝|p1–p2|^n，其中n>0，p1为测量值，p2为测量值或平均值。
不对称值序列的无效测量值的另一个原因可能是科里奥利测量设备的至少一个测量管仅部分填充。在这种情况下，来自传感器的测量信号的幅度可能会彼此相差很大。例如，如果至少一个测量管竖直定向，则当测量管的液位由于缺乏流动而下降到第一传感器和第二传感器之间的水平时，可以仅进行部分填充。这可以通过检查时间或相位差或由其导出的变量以及不对称值序列来检测。
如果时间或相位差或由其导出的变量低于第二极限值，并且不对称性超过第三极限值，则检测到部分填充，并且将不对称值序列的最后的有效测量值用作不对称值序列的当前值，或者不对称值序列被设定成预定值。
图4示出了与质量流量、密度、传感器的不对称性和测量管壁的温度相关的测量信号的示例性曲线，其中不对称值序列现在是稳定的不对称值序列SAS。举例来说，时间窗Z1(实线)和时间窗Z2(虚线)在介质密度的测量值的曲线中示出，它们被应用于在时间点处的密度测量信号并且在当前时间点进行。作为以上进一步描述的过程的结果，可以检测并且标记或校正不对称值序列的无效测量值。
通常，如果稳定的不对称值序列SAS的量超过第四极限值G4，则可以输出警告。在这种情况下，可能会出现测量系统状态的劣化，这可能导致科里奥利测量设备的维修或更换。例如，第四极限值可以是至少0.1％并且特别是至少1％，并且优选至少5％的不对称性。
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 测量管腔
10.4 测量管壁
11 激励器
12.1 第一传感器
12.2 第二传感器
13 线圈设备
13.1 线圈
14 磁性设备
14.1 磁体
16 温度传感器
60 支撑元件
77 电子测量/操作电路
80 壳体
100 方法
101 方法步骤
102 方法步骤
103 方法步骤
AS 不对称值序列
SAS 稳定的不对称值序列
Z1 第一时间窗
Z2 第二时间窗

Claims (12)

1.一种用于操作科里奥利测量设备(1)的方法(100)，所述科里奥利测量设备(1)用于测量流经管线的介质的密度和/或质量流量，
其中，所述科里奥利测量设备包括：
用于引导所述介质的至少一个测量管(10)，每个测量管(10)具有入口(10.1)和出口(10.2)以及包围测量管腔(10.3)的测量管壁(10.4)；
用于产生测量管振动的至少一个激励器(11)，以及用于感测测量管振动的、入口侧上的第一传感器(12.1)和出口侧上的第二传感器(12.2)，其中所述激励器和所述传感器各自具有带有至少一个线圈(13.1)的线圈设备(13)和带有至少一个磁体(14.1)的磁性设备(14)，
其中，每个传感器的所述线圈设备和所述磁性设备通过测量管振动而相对于彼此移动，在此期间，在所述线圈中感应出电测量电压；
电子测量/操作电路(77)，用于操作所述激励器，用于感测和评估所述电测量电压，以及用于输出密度和/或质量流量的测量值和诊断信息，
其中，所述方法具有以下步骤：
记录来自所述传感器的测量电压，并且出于诊断科里奥利测量设备(101)的目的，通过所述测量电压的幅度来创建不对称值序列(AS)，
记录至少一个稳定变量(102)的测量信号，
基于根据所述稳定变量(103)的不对称值序列来创建稳定的不对称值序列(SAS)，
其中，所述稳定变量基于以下变量之一或其一阶或二阶时间导数：
包含介质的测量管的谐振频率或由其导出的变量，
来自所述第一传感器和所述第二传感器的测量信号之间的时间或相位差或由其导出的变量，
所述测量管壁的温度，
所述测量管壁的两个测量点之间的温度差。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，确定稳定变量的测量值的散布值(S)，
其中，所述不对称值序列通过所述散布值加以稳定。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中，当所述散布值超过第一极限值时，
将所述不对称值序列的最后的有效测量值用作所述不对称值序列的当前值，
或者将所述不对称值序列设定成预定值。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中，所述第一极限值是从散布值和/或所述稳定变量的测量值的平均值导出的，
或者其中，所述第一极限值是能够配置的参数。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，
其中，所述平均值是具有第一时间窗(Z1)的移动平均值，并且其中，所述散布值是具有第二时间窗(Z2)的移动散布值。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，所述第一时间窗(Z1)具有至少0.2秒并且特别是至少0.5秒并且优选地至少1秒的持续时间，和/或其中，所述第一时间窗具有至多90秒并且特别是至多70秒并且优选地至多60秒的持续时间。
7.根据权利要求5或6所述的方法，
其中，所述第二时间窗(Z2)具有至少2秒并且特别是至少4秒并且优选地至少5秒的持续时间，和/或其中，所述第二时间窗具有至多150秒并且特别是至多130秒并且优选地至多120秒的持续时间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中，如果所述时间或相位差或从其导出的变量低于第二极限值并且不对称性超过第三极限值，则
将所述不对称值序列的最后的有效测量值用作所述不对称值序列的当前值，
或者将所述不对称值序列设定成预定值。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，
其中，所述散布值(S)由以下过程之一确定：
将相邻测量值之间的距离相加，
将所述测量值与所述稳定变量的测量值的平均值的距离相加。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中，距离量度A具有以下关系：
A＝|p1–p2|^n，其中n>0，p1为测量值，p2为测量值或平均值。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中，如果所述稳定的不对称值序列(SAS)的量超过第四极限值，则输出警告。
12.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包括至少一个温度传感器(16)。
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