DE102004030205A1 - Inductive flow meter monitoring method involves finding echo propagation time perpendicular to direction of fluid flow in pulse-echo-mode by piezoelectric unit, and exciting unit by frequency dependent on degree of measuring tube filling - Google Patents

Inductive flow meter monitoring method involves finding echo propagation time perpendicular to direction of fluid flow in pulse-echo-mode by piezoelectric unit, and exciting unit by frequency dependent on degree of measuring tube filling Download PDF

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Abstract

Inductive flow meter monitoring method involves measuring proportionate fluid phase of an inductive flow meter based on a level of fluid in a measuring tube. A piezoelectric unit (4) is integrated above measuring electrodes, and determines the echo propagation time perpendicular to the direction of flow of the fluid in the pulse-echo-mode. The unit is excited by frequency that is dependent on the degree of filling of the measuring tube. An independent claim is also included for a device for execution of a method for monitoring magnetically inductive flow meters.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlerkompensation und Überwachung teil- oder vollbefüllter magnetisch-induktiver Durchflussmesser mit einem Messrohr, wobei im Messrohr Elektroden angeordnet sind, die eine der Durchflussgeschwindigkeit proportionale Spannung abgreifen.The The invention relates to a method and a device for error compensation and monitoring partly or fuller Electromagnetic flowmeter with a measuring tube, wherein In the measuring tube electrodes are arranged, which are one of the flow speed tapping proportional voltage.

Diese Messanordnungen mit Elektroden zur Geschwindigkeitsmessung und damit zur Durchflussmessung sind allgemein bekannt.These Measuring arrangements with electrodes for speed measurement and thus for flow measurement are well known.

Mit magnetisch-induktiven Durchflussmessern wird der Volumendurchfluss von elektrisch leitfähigen Messstoffen gemessen. Ein elektrischer Leiter, das ist im Allgemeinen eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit oder Suspension (Messstoff), bewegt sich durch ein Magnetfeld. In dem vom Magnetfeld durchflossenen Messstoff wird entsprechend dem Faradayschen Prinzip eine Spannung e induziert, die direkt proportional von der mittleren Fließgeschwindigkeit v abhängt. Die magnetische Induktion B (Stärke des Magnetfeldes) und der Elektrodenabstand D (Rohrnennweite) werden als konstant betrachtet. e = K × B× v × D (1)mit:

B
magnetische Induktion
K
Gerätekonstante
v
mittlere Fliessgeschwindigkeit des Messstoffes
D
Elektrodenabstand
Magnetic-inductive flow meters are used to measure the volume flow rate of electrically conductive media. An electrical conductor, which is generally an electrically conductive liquid or suspension (medium), moves through a magnetic field. In the medium flowed through by the magnetic field, a voltage e is induced according to the Faraday principle, which depends directly and proportionally on the mean flow velocity v. The magnetic induction B (strength of the magnetic field) and the electrode distance D (pipe size) are considered to be constant. e = K × B × v × D (1) With:
B
magnetic induction
K
Technical constant
v
mean flow velocity of the medium
D
electrode distance

Der Elektrodenabstand D ist für magnetisch-induktive Durchflussmesser gleich dem Rohrdurchmesser.Of the Electrode distance D is for Magnetic-inductive flow meters equal to the pipe diameter.

Der Volumendurchfluss Q lässt sich berechnen nach: Q = v × D2 × π/4 (2) The volume flow Q can be calculated according to: Q = v × D 2 × π / 4 (2)

Aus Gleichung 1 folgt: v = e/K × B × D (3) From Equation 1 follows: v = e / K × B × D (3)

Damit ist: Q = (e/K × B) × D × π/4 (4) This is: Q = (e / K × B) × D × π / 4 (4)

Damit e = proportional Q ist, muss der gesamte Rohrquerschnitt vom Messstoff durchströmt sein.In order to e = proportional Q, the entire pipe cross-section of the medium must flows through be.

Die Befüllung des gesamten Messrohrquerschnittes ist daher eine grundlegende Vorraussetzung für das Funktionieren dieser Messgeräte mit minimalen Fehlern.The filling the entire measuring tube cross-section is therefore a basic requirement for the Functioning of these measuring devices with minimal errors.

Für teilbefüllte magnetisch-induktive Durchflussmesser (auch Freispiegelmessungen genannt) sind Lösungen bekannt.For partially filled magnetic-inductive Flowmeters (also known as free-float measurements) are known solutions.

Dazu werden in die Rohrauskleidung berührungslose kapazitive Füllstandmesser integriert. Damit sollen Messungen bis hinunter zu 10% Teilbefüllung möglich sein.To Become contactless capacitive level gauge in the pipe liner integrated. This should allow measurements down to 10% partial filling.

Bei dieser Fehlerkorrektur wird aber der Einfluss von Ablagerungen nicht mit berücksichtigt. Diese Ablagerungen können auch wie Sedimente verstanden werden, die den Messrohrquerschnitt unterhalb der Elektroden verringern.at However, this error correction does not affect the influence of deposits taken into account. These deposits can Also how sediments are understood that the Meßrohrquerschnitt reduce below the electrodes.

Ablagerungen auf der Rohrsohle verfälschen durch Verkleinerung des Querschnitts das Messergebnis, während Ablagerungen auf den Messelektroden zu fehlerhafter Geschwindigkeitsmessung durch falsche Spannungsmessung führen können.deposits falsify on the tube sole by reducing the cross-section the measurement result, while deposits on the measuring electrodes for faulty speed measurement by lead to incorrect voltage measurement can.

Die spezifische Dielektrizitätskonstante der Ablagerungen führt hier zu einer zusätzlichen Fehlmessung der Füllstandmessung und damit zu einer fehlerhaften Durchflusskorrektur.The specific dielectric constant the deposits leads here to an additional Incorrect measurement of the level measurement and thus a faulty flow correction.

Diese Ablagerungen im Messaufnehmer sind vorwiegend im Zulauf zur Kläranlage zu befürchten aber auch in feststoffbeladenen Zuläufen von Trinkwasseraufhereitungsanlagen.These Deposits in the sensor are mainly in the inflow to the sewage treatment plant to fear but also in solids-laden inlets of drinking water treatment plants.

Es sind auch magnetisch-induktive Messwertaufnehmer bekannt, die durch zusätzliche Elektrodenpaare im teilgefüllten Zustand messen können.It are also magnetic-inductive transducers known by additional Electrode pairs in partially filled Can measure state.

Ein anderer Weg die vollständige Befüllung des Messrohres zu gewährleisten, ist die Dükerung. Dabei wird der magnetisch-induktive Durchflussmesser tiefer als der Zu- und Ablauf der zu messenden Rohrleitung gelegt. Diese Einbauvariante des magnetisch-induktiven Durchflussmessers birgt aber bei niedrigen Messstoffgeschwindigkeiten die Gefahr der Sedimentbildung.One another way the whole filling to ensure the measuring tube is the culprit. The electromagnetic flowmeter will be lower than the inlet and outlet of the pipeline to be measured laid. This installation variant of the magnetic-inductive Flowmeter but holds at low media speeds the danger of sediment formation.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben mit der vorstehend genannter Fehler eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers nicht nur erkannt, sondern auch kompensiert wird.task The invention is a method and a method and a Specify device with the above-mentioned error of a electromagnetic flowmeter not only detected, but is also compensated.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern in Durchflussmesssignalen von magnetisch-induktiven Durchflussmessern, die Messrohre aus einem gegenüberliegenden Elektrodenpaar besitzen und deren Messrohr teil- oder voll mit Messstoff gefüllt ist, wobei

  • a) durch ein oberhalb der Messelektroden eingebautes piezoelektrisches Element im Impuls-Echo-Betrieb die Echolaufzeit im Gasraum bis zur Flüssigkeitsoberfläche bei teilgefüllten Messrohren mit einer niedrigen Frequenz oder bei vollgefüllten Messrohren die Echolaufzeit in der Flüssigkeit mit einer höheren Frequenz, senkrecht zur Strömungsrichtung ermittelt wird,
  • b) entsprechend dem Schritt a) die ermittelte Flüssigkeitshöhe allein oder mit der ermittelten Höhe des Gasraumes über der Flüssigkeit zur Querschnittsberechnung verwendet wird,
  • c) dass entsprechend Schritt a) die ermittelte Flüssigkeitshöhe zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit des magnetisch-induktives Durchflussmessers herangezogen wird.
The invention relates to a device for detecting errors in flow measurement signals from electromagnetic flowmeters, the measuring tubes from an opposite pair of electrodes and whose measuring tube is partially or fully filled with medium, wherein
  • a) by a built-in above the measuring electrodes piezoelectric element in the pulse-echo operation, the echo time in the gas space to the liquid surface at partially filled measuring tubes at a low frequency or fully filled measuring tubes, the echo time in the liquid at a higher frequency, perpendicular to the flow direction is determined
  • b) according to step a), the determined liquid level is used alone or with the determined height of the gas space above the liquid for calculating the cross-section,
  • c) that according to step a) the determined liquid level is used to assess the functionality of the electromagnetic flowmeter.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser für voll- oder teilbefüllte Messrohre, wobei

  • e) ein piezoelektrisches Komposit die Flüssigkeitshöhe oder eine vorhandene Gasraumhöhe senkrecht von oben nach unten ermittelt,
  • f) das piezoelektrische Komposit nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit steht,
  • g) das piezoelektrische Komposit Teil einer Messstoffüberwachung ist,
  • h) das piezoelektrische Komposit ein leitfähiges Gehäuse besitzen kann und mit der Flüssigkeit in Kontakt steht.
The invention further relates to a magnetic-inductive flow meter for fully or partially filled measuring tubes, wherein
  • e) a piezoelectric composite determines the liquid level or an existing gas space height vertically from top to bottom,
  • f) the piezoelectric composite is not in contact with the liquid,
  • g) the piezoelectric composite is part of a medium monitoring,
  • h) the piezoelectric composite may have a conductive housing and is in contact with the liquid.

Die Messung des vom Messstoff durchströmten Querschnittes muss von oben erfolgen, da eine lose Ansammlung von Sedimenten, zum Beispiel Sandkörner, keine Messung der Messstoffhöhe von unten gestattet.The Measurement of the cross-section through which the medium flows must be from done above, as a loose accumulation of sediments, for example Grains of sand no measurement of the media height allowed from below.

Die Füllhöhenmessung erfolgt mit einem piezoelektrischen Element durch die Laufzeitmessung eines Ultraschallimpulses.The level measurement done with a piezoelectric element by the transit time measurement an ultrasonic pulse.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bei teilgefüllten Messrohren mit einer Impuls-Laufzeitmessung der Abstand vom piezoelektrischen Element gemessen werden. Das piezoelektrische Element besteht aus einem Komposit, vorzugsweise mit der 1–3 Konnektivität. Diese Komposite können mit so einer niedrigen Frequenz angeregt werden, dass die erzeugten Ultraschallwellen den über der Flüssigkeit sich befindenden Gasraum durchdringen können. Für kleine Rohrdurchmesser beziehungsweise geringe Messwege sind in bekannter Weise die Laufzeiten zwischen Mehrfachechos auszuwerten.With the method according to the invention can be partially filled Measuring tubes with a pulse transit time measurement the distance from the piezoelectric Element to be measured. The piezoelectric element consists of a composite, preferably with 1-3 connectivity. These Composites can be excited with such a low frequency that the generated Ultrasonic waves over the liquid can penetrate existing gas space. For small pipe diameters respectively small measuring paths are in a known manner the transit times between To evaluate multiple echoes.

Auch bei teilgefüllten Messrohren kann sich Sediment bilden. Soll dieses berücksichtigt werden, muss zur Messung das Messrohr voll befüllt werden.Also at partially filled Measuring tubes can form sediment. Should this be considered For measuring, the measuring tube must be completely filled.

Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren an einem mit Messstoff voll befüllten magnetisch-induktiven Durchflussmesser demonstriert werden.following should the inventive method on a fully filled with medium magneto-inductive flowmeter are demonstrated.

Bei voll befülltem Messrohr wird mittels Ultraschall die Schallweglänge durch das Messmedium von oben senkrecht nach unten bestimmt. Das piezoelektrische Element wird mit Impulsen kurzer Dauer in einem Frequenzbereich angeregt, der die Transmission der Ultraschallwellen durch die Flüssigkeit gestattet. Je nach Messrohrdurchmesser sollten die Impulslängen den Frequenzen zwischen 250 kHz und etwa 2 MHz entsprechen. Wenn die Messstoffüberwachung die volle Befüllung der Messrohres ermittelt, wird nachfolgend verfahren:
Das oberhalb der Elektroden angebrachte piezoelektrische Element ermittelt den Abstand von der Messrohrwand und der Oberfläche des im unteren Teil befindlichen Sedimentes.With a fully filled measuring tube, the sound path length is determined by the measuring medium from the top vertically downwards by means of ultrasound. The piezoelectric element is excited with pulses of short duration in a frequency range which allows the transmission of ultrasonic waves through the liquid. Depending on the measuring tube diameter, the pulse lengths should correspond to the frequencies between 250 kHz and about 2 MHz. If the fluid monitoring determines the full filling of the measuring tube, the following procedure is carried out:
The piezoelectric element mounted above the electrodes determines the distance from the measuring tube wall and the surface of the sediment located in the lower part.

Mit:

r
Messrohrradius (r = ½ D)
h
Füllhöhe des Sedimentes (h = D – m)
With:
r
Measuring tube radius (r = ½ D)
H
Level of sediment (h = D - m)

Aus der gemessenen Füllhöhe des Messstoffes m ergibt sich die durch das Sediment besetzte Querschnittsfläche A zu:

Figure 00040001
From the measured fill level of the medium m, the cross-sectional area A occupied by the sediment results in:
Figure 00040001

Der wahre Volumendurchfluss Qw errechnet sich danach zu: Qw = v × D2 × π/4 – A (6) The true volume flow Qw is then calculated to: Qw = v × D 2 × π / 4 - A (6)

Diese Berechnung gilt unter der Annahme, dass die Sedimente im Messrohr einen Kreisabschnitt bilden und das Messrohr voll befüllt ist.These Calculation is made assuming that the sediments in the measuring tube form a circle section and the measuring tube is completely filled.

Je nach Ausbildung der Querschnittsfläche kann die Berechnungsvorschrift variiert werden. Wird die durchströmte Querschnittsfläche durch eine Teilbefüllung des Messrohres ständig gemindert, kann keine kontinuierliche Messung der Sedimenthöhe durch die Messung der Schalllaufzeit in der Flüssigkeit erfolgen.ever after formation of the cross-sectional area, the calculation rule be varied. If the flowed through cross-sectional area through a partial filling of the measuring tube constantly diminished, no continuous measurement of sediment level can be done by the measurement of the sound propagation time in the liquid take place.

Zur Vereinfachung der Berechnung können natürlich auch normierte Korrekturfaktoren in einer Tabelle abgespeichert werden. Zur Korrektur des durchflossenen Querschnittes wird dann nur noch das Verhältnis von Rohrdurchmesser und ermitteltem Abstand zur Sedimentoberfläche gebildet und mit dem abgespeicherten Korrekturwert aus der Tabelle verrechnet.to Simplification of the calculation can Naturally also stored standardized correction factors in a table become. To correct the flow-through cross-section is then only the ratio formed by pipe diameter and determined distance to the sediment surface and offset with the stored correction value from the table.

Sinngemäß kann die Korrektur natürlich auch für teilbefüllte Messrohre mit oder ohne Sediment angewendet werden.Correspondingly, the Correction, of course also for partially filled Measuring tubes are used with or without sediment.

Dazu wird bei teilbefüllter Rohrleitung das piezoelektrische Komposit mit einer niedrigen Frequenz angeregt. Für die Messung der Luftstrecke über der Flüssigkeit wird dann das piezoelektrische Komposit mit einer Impulsfolge (Burst) etwa zwischen 50 kHz bis 200 KHz angeregt. Um auch verwertbare Ergebnisse bei relativ kleinen Luftstrecken zu bekommen, werden die Laufzeiten zwischen Mehrfachechos ausgewertet. Damit kann die Begrenzung durch die „Blockdistanz" der noch minimal messbaren Strecke des Gasraumes über der Flüssigkeit umgangen werden.To is at partially filled Piping the piezoelectric composite at a low frequency stimulated. For the measurement of the air gap over the liquid Then, the piezoelectric composite with a pulse train (burst) approximately between 50 kHz to 200 KHz excited. To get usable results to get at relatively small air distances, the transit times evaluated between multiple echoes. This allows the limitation by the "block distance" of the still minimal measurable distance of the gas space over the liquid to be bypassed.

Bei laufendem Betrieb des magnetisch-induktiven Durchflussmessers kann damit die Befüllung ermittelt werden. Ist gleichzeitig mit Sedimenten zu rechnen, muss das Messrohr durch geeignete Maßnahmen zur Ermittlung dieser Sedimente kurzzeitig voll befüllt werden. Diese Intervalle unterbrechen kurzzeitig die kontinuierliche Durchflussmessung.at continuous operation of the electromagnetic flowmeter can so that the filling be determined. If sediment is expected at the same time, must the measuring tube by suitable measures for the determination of these sediments are filled for a short time. These intervals temporarily interrupt the continuous flow measurement.

Diese Maßnahmen können im Rahmen von Wartungsarbeiten durchgeführt werden. Bei Feststellung von Sedimenten ist entweder das Messrohr zu reinigen, oder der nicht durchströmte Kreisabschnitt ist als Korrekturwert bei der weiteren Durchflussmessung zu berücksichtigen.These activities can be carried out as part of maintenance work. Upon detection of Sediments are either the measuring tube to clean, or not flowed through Circular section is used as correction value in the further flow measurement to take into account.

Die zur Füllhöhenmessung verwendeten piezoelektrischen Elemente (Komposit's) ragen nicht in den Messstoff hinein. Je nach Ausgestaltung kann durch das äußere Messrohr oder durch das innere elektrisch isolierte Messrohr hindurch gemessen werden. Auch ein Einbetten des Komposit's in den Inliner ist möglich.The for filling height measurement used piezoelectric elements (composite's) do not protrude into the medium. Depending on the configuration can by the outer measuring tube or through the inner electrically insulated measuring tube are measured through. Also an embedding of the composite in the inliner is possible.

Die Komposite können auch mit einer, der Frequenz angepassten, Schutzschicht (Koppelschicht) versehen werden. Werden diese piezoelektrischen Elemente als Teil einer Messstoffüberwachung ausgebildet, ist die zur Flüssigkeit hin gewandte Seite leitfähig. Der Aufbau des Komposits ist dann so zu gestalten, dass eine Potentialtrennung der Anregespannung des Komposits von der Messrohrüberwachung erfolgt.The composites can also ver with a frequency matched, protective layer (coupling layer) ver will see. If these piezoelectric elements are formed as part of a medium monitoring, the liquid side facing is conductive. The structure of the composite is then to be designed so that a potential separation of the excitation voltage of the composite of the Meßrohrüberwachung takes place.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung nachfolgend näher beschrieben.The The invention will be described in more detail below with reference to the drawing.

Es zeigen:It demonstrate:

1: magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung mit Querschnittskompensation in Schnittdarstellung bei vollgefülltem Messrohr 1 : Magnetic-inductive flow measuring device with cross-section compensation in sectional view with fully filled measuring tube

2: magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung mit Querschnittskompensation als Teil einer Messstoffüberwachung bei teilgefülltem Messrohr 2 : Magnetic-inductive flow measuring device with cross-section compensation as part of a medium monitoring with partially filled measuring tube

1 zeigt einen Querschnitt einer magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung mit den Spulen 3a und 3b sowie den Elektroden 2a und 2b im Querschnitt. Im Messrohr 1, das hier mit nicht weiter dargestellten Flanschen in ein Rohrsystem angeordnet ist, wird der Rohrquerschnitt durch eine Sedimentschicht 6 verringert. 1 shows a cross section of a magnetic-inductive flow measuring device with the coils 3a and 3b and the electrodes 2a and 2 B in cross section. In the measuring tube 1 , which is arranged here with flanges not shown in a pipe system, the pipe cross section through a sediment layer 6 reduced.

Der für das strömende Messstoffmedium zur Verfügung stehende Rohrquerschnitt ist um die Fläche eines Kreisabschnittes kleiner. Zur Kompensation des Fehlers genügt es, die Sedimenthöhe 6 zu bestimmen. Da der Messrohrdurchmesser gleich dem Abstand des Elektrodenpaares 2a und 2b und damit bekannt ist, muss nur die Höhe der Sedimentschicht 6 bestimmt werden. Die Abstandmessung zwischen dem piezoelektrischen Element 4 und der Oberfläche des Sediments 6 wird durch die Laufzeit 5 bestimmt. Ein Füllstandmesser 9 mit variabler Sendefrequenz nach dem Impuls-Echo-Verfahren ist mit einem Korrekturrechner 7 verbunden. Im Korrekturrechner wird die von dem Elektrodenpaar 2a und 2b gelieferte Spannung in für magnetisch-induktive Durchflussmesser bekannter Weise in eine Durchflussgeschwindigkeit umgerechnet und als kompensierter Durchflussmesswert 8 ausgegeben. Das piezoelektrische Element aus einem 1–3 Komposit wird über den Füllstandmesser mit einer kurzen Impulsfolge angeregt. Die Impulslänge kann hierbei z.B. zwischen 4 μs und 0,5 μs liegen. Neben der Einzelimpulsanregung, die eine höhere Anregespannung erfordert, kann das 1–3 Komposit auch beispielsweise mit einem Burst der entsprechenden Frequenz zwischen 250 kHz und 2 MHz angesteuert werden. Die Elektrode der Messstoffüberwachung 16 ist Teil der Messstoffüberwachung 10. Bei voll befülltem Messrohr 1 arbeitet der Füllstandmesser 9 mit einer höheren Ultraschallfrequenz zur Messung in der Flüssigkeit.The available for the flowing medium medium pipe cross-section is smaller around the surface of a circular section. To compensate for the error, it is sufficient, the sediment level 6 to determine. Since the measuring tube diameter equal to the distance of the electrode pair 2a and 2 B and so it is known, only the height of the sediment layer needs 6 be determined. The distance measurement between the piezoelectric element 4 and the surface of the sediment 6 is through the term 5 certainly. A level gauge 9 with variable transmission frequency according to the pulse-echo method is using a correction computer 7 connected. In the correction computer that of the electrode pair 2a and 2 B supplied voltage in known for magnetic-inductive flow meter in a flow rate and as a compensated flow measurement 8th output. The piezoelectric element of a 1-3 composite is excited via the level gauge with a short pulse train. The pulse length can be between 4 μs and 0.5 μs, for example. In addition to the single pulse excitation, which requires a higher excitation voltage, the 1-3 composite can also be controlled, for example, with a burst of the corresponding frequency between 250 kHz and 2 MHz. The electrode of medium monitoring 16 is part of the media monitoring 10 , With fully filled measuring tube 1 the level gauge works 9 with a higher ultrasonic frequency for measurement in the fluid.

Aus dem Füllstandmesswert wird die um die Fläche des Kreisabschnittes verringerte durchströmte Querschnittsfläche im Korrekturrechner ermittelt.Out the level reading that will be around the area of the circular section reduced flowed cross-sectional area in the correction computer determined.

Die Berechnung kann direkt nach der Funktion (5) erfolgen oder als abgespeicherter Tabellenwert (zum Beispiel als dimensionsloses Verhältnis von Elektrodenabstand D und ermittelter Füllhöhe h des Sedimentes 6).The calculation can be carried out directly after the function (5) or as a stored table value (for example, as a dimensionless ratio of the electrode distance D and the determined filling height h of the sediment 6 ).

In der in 1 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Messung der Laufzeit 5 mit einem piezoelektrischen Element 4 durch die Messrohrwand 1 hindurch.In the in 1 In the embodiment shown, the measurement of the transit time takes place 5 with a piezoelectric element 4 through the measuring tube wall 1 therethrough.

Die Montage des piezoelektrischen Elementes 4, welches Teil einer Füllstandmesseinrichtung 9 ist, erfolgt in der bekannten Weise, wie sie bei Messungen durch die Wand notwendig ist. Der Ultraschallübergang zwischen piezoelektrischem Element und der Messrohrwand erfordert ein Koppelmedium.The assembly of the piezoelectric element 4 which part of a level measuring device 9 is carried out in the known manner, as is necessary for measurements through the wall. The ultrasonic transition between the piezoelectric element and the measuring tube wall requires a coupling medium.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die zusätzliche Messung der Laufzeit 5 mit einer Füllstandmessung mit einem piezoelektrischen Element 4 durchgeführt wird, die keine zusätzliche Bohrung im Messrohr 1 erfordert. Dichtprobleme können somit nicht auftreten. Zwischen Inliner und Messrohr muss der Ultraschalldurchgang ebenso gewährleistet sein.The advantage of this embodiment is that the additional measurement of the transit time 5 with a level measurement with a piezoelectric element 4 is performed, no additional hole in the measuring tube 1 requires. Density problems can not occur. Between inliner and measuring tube, the ultrasonic passage must be ensured as well.

Für die Durchführung des Verfahrens kann die Montage des Komposits in unterschiedlichen Ausführungen erfolgen. Eine Einbettung in den Inliner ist ebenso möglich. Die Messstoffüberwachung erfolgt durch die Messstoffüberwachungselektroden 16 und 12. Die Anordnung dieser Elektroden, zum Beispiel vor oder hinter dem Komposit 4, hat keinen Einfluss auf die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.For the implementation of the method, the assembly of the composite can be done in different versions. An embedding in the inliner is also possible. The measuring medium is monitored by the medium monitoring electrodes 16 and 12 , The arrangement of these electrodes, for example in front of or behind the composite 4 , has no influence on the implementation of the method according to the invention.

Die Füllhöhenmessung des Sedimentes 6 kann natürlich parallel zur Durchflussmessung durchgeführt werden. Ist der Messstoff aber gasblasenreich oder besitzt einen so großen Anteil an Feststoffen, dass keine Messung während der Durchströmung möglich ist, genügt es, in bestimmten Zeitabschnitten eine Kontrollmessung mit stehendem Messstoff, nur mit Wasser oder mit einer anderen geeigneten Flüssigkeit zu machen. Wird eine bestimmte Höhe des Sedimentes 6 ermittelt, die technologisch noch keine Säuberung des magnetisch-induktiven Durchflussmessers erfordert, wird die Durchflussmessung mit dem korrigierten Querschnitt weiter fortgeführt.The filling height measurement of the sediment 6 can of course be performed in parallel to the flow measurement. However, if the medium is rich in gas or has such a high proportion of solids that no measurement is possible during the flow, it is sufficient to carry out a control measurement with the medium standing still, only with water or with another suitable liquid. Will be a certain height of the sediment 6 determined, which technologically still requires no cleaning of the electromagnetic flowmeter, the flow measurement is continued with the corrected cross section.

Sich ändernde Schallgeschwindigkeiten des Messstoffes können durch Plausibilitätsprüfung des Füllstandmesswertes überwacht oder zusätzlich kompensiert werden.Changing Sound velocities of the medium can be checked by plausibility check of the Level measured value monitored or additionally be compensated.

In der Mehrzahl der Anwendungsfälle ist der Messstoff bekannt und der Temperaturbereich der Anwendung bewegt sich in bekannten Grenzen.In the majority of use cases the medium is known and the temperature range of the application moves within known limits.

2 zeigt eine magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung mit Querschnittskompensation als Teil einer Messstoffüberwachung 10 mit den Spulen 3a und 3b sowie dem Elektrodenpaar 2a und 2b bei teilbefülltem Messrohr im Querschnitt. 2 shows a magnetic-inductive flow measuring device with cross-sectional compensation as part of a medium monitoring 10 with the coils 3a and 3b and the pair of electrodes 2a and 2 B with partially filled measuring tube in cross section.

Oberhalb der Elektroden 2a und 2b ist ein piezoelektrisches Element aus einem Komposit 4 in einen Füllstandsensor mit einem zur Flüssigkeit hin leitfähigem Gehäuse 11 eingebaut. Der Füllstandsensor wird mit einer niedrigen Frequenz betrieben, da die Messstoffüberwachung 10 mit den Messstoffüberwachungselektroden 12 und 11 eine Teilbefüllung des Messrohres 1 ermittelt hat. Die niedrige Betriebsfrequenz des Füllstandmessers 9 gestattet die Ermittlung der Höhe des Gasraumes über der Flüssigkeit. Der Füllstandmesser 9 nach dem Impuls-Echo-Verfahren ist mit einem Korrekturrechner 7 verbunden. Im Korrekturrechner wird die von dem Elektrodenpaar 2a und 2b gelieferte Spannung in für magnetisch-induktive Durchflussmesser bekannter Weise in eine Durchflussgeschwindigkeit umgerechnet und als kompensierter Durchflussmesswert 8 ausgegeben. Die Kompensation kann sowohl den Gasraum über der Flüssigkeit betreffen, als auch zusätzlich eine ermittelte Sedimentschicht.Above the electrodes 2a and 2 B is a piezoelectric element made of a composite 4 in a level sensor with a liquid-conductive housing 11 built-in. The level sensor is operated at a low frequency because the fluid monitoring 10 with the media monitoring electrodes 12 and 11 a partial filling of the measuring tube 1 has determined. The low operating frequency of the level gauge 9 allows the determination of the height of the gas space above the liquid. The level gauge 9 After the pulse-echo method is using a correction calculator 7 connected. In the correction computer that of the electrode pair 2a and 2 B supplied voltage in known for magnetic-inductive flow meter in a flow rate and as a compensated flow measurement 8th output. The compensation can affect both the gas space above the liquid, as well as an additional determined sediment layer.

Aus den Füllstandmesswerten wird wie in 1 erläutert, die um die Kreisabschnitte des Gasraumes und Sedimentes verringerte durchströmte Querschnittsfläche im Korrekturrechner ermittelt.From the level readings, as in 1 explained, which determined around the circular sections of the gas space and sediment reduced flowed through cross-sectional area in the correction computer.

In der in 2 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Messung der Laufzeit 14 im Gasraum über der Flüssigkeit mit einem Füllstandsensor aus dem Komposit 4 und der leitfähigen Schicht 11 im Inliner auf der Messrohrwand 1.In the in 2 In the embodiment shown, the measurement of the transit time takes place 14 in the gas space above the liquid with a level sensor of the composite 4 and the conductive layer 11 in the inliner on the measuring tube wall 1 ,

Die Durchführung der Füllhöhenmessung des Sedimentes 6 kann so erfolgen wie unter 1 beschrieben, wobei das Messrohr vorher voll befüllt wird.Carrying out the filling height measurement of the sediment 6 can be done as under 1 described, with the measuring tube is fully filled before.

In weiteren hier nicht näher dargestellten Ausführungsformen kann die Durchführung der Messstoffüberwachung auch anders gestaltet sein.In no further details here illustrated embodiments can carry out the media monitoring be designed differently.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei magnetisch-induktivem Durchflussmesser mit kapazitivem Signalabgriff erfolgen.The inventive method can also be used with magnetic-inductive flow meter with capacitive Signal tap done.

Claims (7)

Verfahren zur Überwachung von voll- oder teilbefüllten magnetisch-induktiven Durchflussmessern, deren anteilige Flüssigphase an der Messrohrbefüllung ermittelt wird dadurch gekennzeichnet, dass ein oberhalb der Messelektroden eingebautes piezoelektrisches Element im Impuls-Echo-Betrieb die Echolaufzeit senkrecht zur Strömungsrichtung in der Flüssigkeit ermittelt und dabei mit wenigstens einer, vom Füllungsgrad der Messrohrleitung abhängigen, Frequenz angeregt wird.A method for monitoring fully or partially filled electromagnetic flowmeters whose proportional liquid phase is determined at the Meßrohrbefüllung, characterized in that a built-in above the measuring electrodes piezoelectric element in the pulse-echo operation determines the echo time perpendicular to the flow direction in the liquid and thereby at least one, depending on the degree of filling of the Meßrohrleitung, frequency is excited. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzumschaltung durch eine Messstoffüberwachung erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the frequency changeover by a medium monitoring he follows. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Fehlerkompensation und Überwachung magnetisch-induktiver Durchflussmesser mit einem piezoelektrischen Element, dadurch gekennzeichnet, dass ein piezoelektrisches Element aus einem Komposit besteht und oberhalb der Messelektroden in der Rohrwand angeordnet ist.Apparatus for carrying out a method according to one of the preceding claims for error compensation and monitoring of electromagnetic flowmeters with a piezoelectric Ele ment, characterized in that a piezoelectric element consists of a composite and is arranged above the measuring electrodes in the tube wall. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Komposit eine breitbandige Frequenzcharakteristik und auf der zur Flüssigkeit hingewandten Seite keine oder mehrere frequenzangepasste Koppelschichten besitzt.Device according to claim 1, characterized that the piezoelectric composite has a broadband frequency characteristic and on to the liquid side facing one or more frequency-matched coupling layers has. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Komposit eine zur Flüssigkeit hingewandte Seite besitzt, deren Oberfläche der Krümmung des Messrohres angepasst ist.Device according to claims 3 and 4, characterized the piezoelectric composite is a side facing the liquid owns, whose surface the curvature the measuring tube is adapted. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Komposit mit einem impulserzeugenden und impulsauswertenden Schaltungsteil verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the piezoelectric composite with a pulse generating and pulse-evaluating circuit part is connected. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Komposit mit dem impulserzeugenden und impulsauswertenden Schaltungsteil auch mit der elektronischen Einheit des magnetisch-induktiven Durchflussmessers verbunden ist oder Teil dieser elektronischen Einheit ist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the piezoelectric composite with the pulse generating and pulse evaluating circuit part also with the electronic Unit of the electromagnetic flowmeter is connected or part of this electronic unit.
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