CN115605731A - 确定密度测量值或密度相关被测变量的测量值的方法和执行方法的科里奥利质量流量计 - Google Patents

确定密度测量值或密度相关被测变量的测量值的方法和执行方法的科里奥利质量流量计 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于通过科里奥利质量流量计来确定介质的有效密度测量值ρeff或密度相关被测变量的测量值的方法(100)，该科里奥利质量流量计具有两个振荡器，该两个振荡器各自具有两个测量管，这些测量管各自相对于彼此成对振荡，并行地流体布置，并且在入口侧和出口侧两者中组合在集管中，该方法具有以下步骤：检测(110)通过第一振荡器的测量管的第一部分流的第一质量流率部分测量值
Figure DDA0003943562600000011
和通过第二振荡器的测量管的第二部分流的第二质量流率部分测量值
Figure DDA0003943562600000012
其中两个质量流率部分测量值的总和给出质量流率总测量值；检测(120)部分流中的介质的第一密度部分测量值ρ1和第二密度部分测量值ρ2；以及在用取决于质量流率部分测量值
Figure DDA0003943562600000013
的权重的情况下，取决于密度部分测量值ρ1、ρ2来计算(130)有效密度测量值ρeff，其中不同加权函数用于取决于质量流率部分测量值而确定权重。

Description

确定密度测量值或密度相关被测变量的测量值的方法和执行 方法的科里奥利质量流量计
技术领域
本发明涉及一种用于通过科里奥利质量流量计来确定至少一个被测变量的测量值的方法，该至少一个被测变量选自包括流动介质的有效密度测量值ρeff和密度相关被测变量的一组被测变量，该科里奥利质量流量计具有两个振荡器，该两个振荡器中的每一个具有两个测量管，其中该两个振荡器的测量管分别成对地彼此相反振荡，其中该四个测量管被布置成平行流，并且在独立歧管中的入口侧和出口侧被集合在一起。在这种情况下，密度相关被测变量尤其可以包括体积流率。例如在DE 693 14 780 T2中公开了用科里奥利质量流量计进行体积流率测量，该科里奥利质量流量计只有两个测量管，这两个测量管联接而形成振荡器，其中质量流量测量值除以密度测量值，以便获得体积流率的值。只要测量变送器只有一个用于查明质量流量和密度的振荡器，用于查明体积流率的方式就很清楚。然而，当存在大量平行流路径和一个以上的振荡器时，必须弄清楚如何对来自平行流路径的不同密度测量值进行加权，在质量流量之间的较大不对称性与不同密度一起出现时尤其如此。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于查明代表性密度值、也就是密度相关被测变量——诸如在整个流动区域上的体积流率——的测量值的方法，以及提供一种用于执行该方法的科里奥利质量流量计。根据本发明，该目的由如独立权利要求1所限定的方法和如独立权利要求12所限定的科里奥利质量流量计实现。
本发明的方法用于通过科里奥利质量流量计来确定至少一个被测变量的测量值的方法，该至少一个被测变量选自包括流动介质的有效密度测量值ρeff和密度相关被测变量的一组被测变量，该科里奥利质量流量计具有两个振荡器，该两个振荡器中的每一个具有两个测量管，其中该两个振荡器的测量管分别成对地彼此相反振荡，其中该四个测量管被布置成平行流，并且在独立歧管中的入口侧和出口侧被集合在一起，其中该方法包括以下步骤：
记录通过第一振荡器的测量管的第一流量部分的第一质量流率部分测量值
Figure BDA0003943562580000021
和通过第二振荡器的测量管的第二流量部分的第二质量流率部分测量值
Figure BDA0003943562580000022
其中该两个质量流率部分测量值的总和给出质量流率总测量值；
记录第一流量部分中的介质的第一密度部分测量值ρ1和第二流量部分中的介质的第二密度部分测量值ρ2；以及
作为用取决于质量流率部分测量值
Figure BDA0003943562580000023
加权的两个密度部分测量值ρ1、ρ2的函数，计算有效密度测量值ρeff，
其特征在于，不同加权函数作为质量流率部分测量值的函数而应用以用于查明加权。
在本发明的第一附加发展中，当质量流率总测量值的量值小于第一极限值时，用密度部分测量值的至少第一加权函数来计算有效密度测量值ρeff。在这个附加发展的实施例中，第一极限值达到不超过质量流量计的测量范围的4％，例如不超过3％，并且尤其不超过2％，其中根据此实施例的第一极限值达到不小于该测量范围的0.1％，尤其不小于0.2％。
在本发明的进一步发展中，第一加权函数包括第一密度部分测量值ρ1和第二密度部分测量值ρ2的算术平均值。通过应用这样的加权函数，在小流量的情况下，密度确定对于流量波动是鲁棒的。
在本发明的进一步发展中，当只有一个质量流率部分测量值小于第二极限值时，用密度部分测量值的至少第二加权函数来计算有效密度测量值ρeff。
在本发明的此附加发展的实施例中，第二极限值小于第一极限值，并且尤其达到不超过第一极限值的一半。
在本发明的进一步发展中，第二加权函数用x对属于较大质量流率部分测量值的密度部分测量值进行加权，并且用1-x对两个密度部分测量值中的较小者进行加权，其中x>2/3，尤其是x>3/4。在本发明的这个附加发展的实施例中，x＝1。
在本发明的进一步发展中，当质量流率总测量值的量值不小于第一极限值时，并且当质量流率部分测量值都不小于第二极限值时，用第三加权函数来计算有效密度测量值ρeff。在本发明的这个附加发展的实施例中，用第三加权函数来计算有效密度测量值ρeff，其中该第三加权函数等于标准密度值ρstandard，其中标准密度值ρstandard是如下计算的：
Figure BDA0003943562580000031
在本发明的进一步发展中，密度相关被测变量包括如下计算的体积流率
Figure BDA0003943562580000033
Figure BDA0003943562580000032
其中，质量流率总测量值
Figure BDA0003943562580000034
包括两个质量流率部分测量值
Figure BDA0003943562580000035
的总和。
本发明的科里奥利质量流量计包括：
测量和操作电路；以及
两个振荡器，该两个振荡器中的每一个具有两个测量管，其中，该两个振荡器的测量管分别成对地彼此相反振荡，其中该四个测量管被布置成平行流，并且在独立歧管中的入口侧和出口侧被集合在一起，其中振荡器分别具有用于记录测量管的振荡的至少两个振荡传感器和用于激励振荡的一个激励器；
其中，测量和操作电路适于驱动激励器，以记录振荡传感器的信号，并执行本发明的方法。
附图说明
现在将会基于附图所示的实施例的示例更详细地解释本发明，其中附图如下：
图1是本发明的科里奥利质量流量计的实施例的示例的纵截面示意图；
图2a是本发明的方法的实施例的示例的流程图；以及
图2b是图2a所示的本发明的方法的实施例的示例的方法步骤的详细流程图。
具体实施方式
图1所图示的本发明的科里奥利质量流量计1的实施例的示例包含具有两个弯曲测量管的第一振荡器12，该两个弯曲测量管的测量管中心线在两个相互平行的平面中延伸，其中该第一振荡器的测量管中的一个的测量管中心线在另一测量管的测量管中心线的平面上的正交投影与另一测量管的测量管中心线重合。此外，第一振荡器12包含第一电动激励器14，该第一电动激励器作用在第一振荡器的两个测量管之间，以便驱动它们，以使得它们执行弯曲振荡。第一电动激励器14可以布置在测量管的纵向方向上，尤其是在一半长度点处——即，在测量管的曲线的峰值处。此外，第一振荡器12包含第一入口侧电动振荡传感器16和第一出口侧电动振荡传感器18，这些传感器中的每一个记录第一振荡器12的测量管相对于彼此的移动。科里奥利质量流量计1附加地包含具有两个弯曲测量管的第二振荡器22，该两个弯曲测量管的测量管中心线在两个相互平行的平面中延伸，其中该第二振荡器的测量管中的一个的测量管中心线在另一测量管的测量管中心线的平面上的正交投影与另一测量管的测量管中心线重合。第二振荡器22附加地包含第二电动激励器24，该第二电动激励器作用在第二振荡器的两个测量管之间，以便驱动它们，以使得它们执行弯曲振荡。第二电动激励器24可以布置在测量管的纵向方向上，尤其是在一半长度点处——即，在测量管的曲线的峰值处。此外，第二振荡器22包含第二入口侧电动振荡传感器26和第二出口侧电动振荡传感器28，这些传感器中的每一个记录第二振荡器22的测量管相对于彼此的移动。第一振荡器12和第二振荡器22尤其具有两个共享的平面，测量管中心线在这两个共享的平面中延伸。该两个振荡器的四个测量管被布置成平行流，其中它们在入口侧在第一歧管32中被集合在一起并且在出口侧在第二歧管34中被集合在一起。歧管32、34分别具有用于将科里奥利质量流量计1插入到管道中的凸缘。歧管32、34通过实心支撑管30连接在一起，以便抑制歧管相对于彼此的移动。在支撑管30外部延伸的测量管的弯部被壳体盖36覆盖，该壳体盖沿着外围边缘与支撑管连接，以便封闭两个振荡器12、22的测量管。科里奥利质量流量计1附加地包括电子器件壳体40，测量和操作电路44布置在该电子器件壳体中，该测量和操作电路与入口端传感器16、26、出口侧传感器18、28和激励器14、24连接，以便驱动激励器14、24，从而记录振荡传感器16、18、26、28的信号，并且执行本发明的方法，如将在下文解释。测量和操作电路44经由线路46连接到控制系统，该测量和操作电路从该控制系统供应有能量并且该测量和操作电路将所查明的测量值输出到该控制系统。
图2a和图2b所图示的本发明的方法100的实施例的示例开始于记录110通过第一振荡器的测量管的第一流量部分的第一质量流率部分测量值
Figure BDA0003943562580000051
和通过第二振荡器的测量管的第二流量部分的第二质量流率部分测量值
Figure BDA0003943562580000052
这些值中的每一个是基于其振荡器的传感器信号与振荡器特定校准因子之间的相位差或时间延迟而确定的。
上述两个质量流率部分测量值
Figure BDA0003943562580000053
的总和对应于质量流率总测量值 ；
接着，记录120第一流量部分中的介质的第一密度部分测量值ρ1和第二流量部分中的介质的第二密度部分测量值ρ2。为此，针对两个振荡器中的每一个，查明至少一种弯曲振荡模式的谐振频率，以便基于此而查明振荡器的测量管中的介质的密度部分测量值。
然后，在用取决于质量流率部分测量值
Figure BDA0003943562580000062
的权重的情况下，作为两个密度部分测量值ρ1、ρ2的函数来计算130有效密度测量值ρeff，其中不同加权函数是作为质量流率部分测量值的函数而应用的，以用于查明权重。下文使用图2b来解释这方面的细节。
然后，基于质量流率总测量值
Figure BDA0003943562580000063
和有效密度测量值ρeff，根据下式而计算体积流率
Figure BDA0003943562580000064
(140)：
Figure BDA0003943562580000061
以这种方式查明的体积流率以及其它所查明的测量值可以被输出到控制系统。
基于图2b，现在将解释使用哪些加权函数来计算有效密度测量值，以及如何选择这些加权函数。
在第一子步骤(131)中，检查质量流率总测量值
Figure BDA0003943562580000065
的量值是否小于第一极限值L1。第一极限值L1例如可以达到科里奥利质量流量计的测量范围的2％，也就是针对该装置而规定的最大质量流量的2％。
在肯定结果的情况下，在第二子步骤(132)中使用第一加权函数(G1)来确定有效密度测量值。第一加权函数(G1)包括形成第一密度部分测量值ρ1和第二密度部分测量值ρ2的算术平均值，即，ρeff＝(ρ1+ρ2)/2。
在否定结果的情况下，在第三子步骤(133)中的第二测试中检查质量流率部分测量值中是否恰好有一个小于第二极限值L2，其中当前优选的是，L2＝L1/2。
在此第二测试的肯定结果的情况下，在第四子步骤(134)中用密度部分测量值ρ1、ρ2的第二加权函数G2来计算有效密度测量值ρeff，其中第二加权函数G2用x对属于较大质量流率部分测量值的密度部分测量值进行加权，并且用1-x对两个密度部分测量值中的较小者进行加权，其中x>2/3，尤其是x>3/4。在这种情况下，x尤其可以取值为1。在参数x的这种选择的情况下，有效密度测量值ρeff等于属于较大质量流率部分测量值的密度部分测量值。
在第二测试的否定结果的情况下，在第五子步骤(135)中用第三加权函数G3来计算有效密度测量值ρeff。用第三加权函数来计算的有效密度测量值ρeff等于标准密度值ρstandard，其中标准密度值ρstandard是如下计算的：
Figure BDA0003943562580000071
有效密度测量值ρeff可以是用标准密度值的上述公式计算的，然而，有效密度测量值ρeff也可以是通过得出相同结果的其它等价公式来计算的。

Claims (12)

1.一种用于通过科里奥利质量流量计来确定至少一个被测变量的测量值的方法(100)，所述至少一个被测变量选自包括流动介质的有效密度测量值ρeff和密度相关被测变量的一组被测变量，所述科里奥利质量流量计具有两个振荡器，所述两个振荡器中的每一个具有两个测量管，其中，所述两个振荡器的测量管分别成对地彼此相反振荡，其中，四个测量管被布置成平行流，并且在独立歧管中的入口侧和出口侧被集合在一起，其中，所述方法包括以下方法步骤：
记录(110)通过所述第一振荡器的测量管的第一流量部分的第一质量流率部分测量值
Figure FDA0003943562570000011
和通过所述第二振荡器的测量管的第二流量部分的第二质量流率部分测量值
Figure FDA0003943562570000012
其中，两个质量流率部分测量值的总和给出质量流率总测量值；
记录(120)所述第一流量部分中的介质的第一密度部分测量值ρ1和所述第二流量部分中的介质的第二密度部分测量值ρ2；以及
作为用取决于质量流率部分测量值
Figure FDA0003943562570000013
加权的两个密度部分测量值ρ1、ρ2的函数，计算(130)所述有效密度测量值ρeff，
其特征在于，不同加权函数作为所述质量流率部分测量值的函数而应用以用于查明所述加权。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述质量流率总测量值的量值小于第一极限值(L1)时(131)，用所述密度部分测量值的至少第一加权函数来计算(132)所述有效密度测量值ρeff。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一加权函数(G1)包括所述第一密度部分测量值ρ1和所述第二密度部分测量值ρ2的算术平均值。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，当只有一个质量流率部分测量值小于第二极限值(L2)时(133)，用所述密度部分测量值ρ1、ρ2的至少第二加权函数(G2)来计算(134)所述有效密度测量值ρeff。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二极限值(L2)小于所述第一极限值(L1)。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二极限值(L2)达到不超过所述第一极限值(L1)的一半。
7.根据权利要求4至6中的一项所述的方法，其中，所述第二加权函数(G2)用x对属于更大质量流率部分测量值的所述密度部分测量值进行加权，并且用1-x对所述两个密度部分测量值中的更小者进行加权，其中x>2/3，尤其是x>3/4。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，x＝1。
9.根据权利要求2所述且根据权利要求4至8中的一项所述的方法，其中，当所述质量流率总测量值的量值不小于所述第一极限值(L1)时，并且当所述质量流率部分测量值都不小于所述第二极限值(L2)时，用第三加权函数(G3)来计算(135)所述有效密度测量值ρeff。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，用所述第三加权函数(G3)计算的所述有效密度测量值ρeff等于标准密度值ρstandard，其中，所述标准密度值ρstandard是如下计算的：
Figure FDA0003943562570000021
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述密度相关被测变量包括根据下式计算(140)的体积流率
Figure FDA0003943562570000031
Figure FDA0003943562570000032
其中，所述质量流率总测量值
Figure FDA0003943562570000033
包括两个质量流率部分测量值
Figure FDA0003943562570000034
Figure FDA0003943562570000035
的总和。
12.一种科里奥利质量流量计(1)，包括：
测量和操作电路(44)；以及
两个振荡器(12、22)，所述两个振荡器中的每一个具有两个测量管，其中，所述两个振荡器(12、22)的测量管分别成对地彼此相反振荡，其中，四个测量管流被布置成平行流，并且在独立歧管(32、34)中的入口侧和出口侧被集合在一起，其中，所述振荡器(12、22)分别具有用于记录所述测量管的振荡的至少两个振荡传感器(16、18、26、28)和用于激励所述振荡的激励器(14、24)；其中，所述测量和操作电路(44)适于驱动所述激励器(14、24)，以记录所述振荡传感器(16、18、26、28)的信号，并执行根据权利要求1至11中的一项所述的方法。
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