DE102005056164A1 - Inline measuring device e.g. coriolis mass flow rate and/or density and/or viscosity measuring device, has vibration sensor arranged at sensor pipes, and electronic circuit monitoring static inner pressure in housing of measuring sensor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein In-Line-Meßgerät zum Messen eines in einer Rohrleitung strömenden, insb. gasförmigen und/oder flüssigen, Mediums.The The invention relates to an in-line measuring device for measuring one in one Pipe flowing, esp. gaseous and / or liquid, Medium.
In der Prozeßmeß- und Automatisierungstechnik werden für die Messung physikalischer Parameter, wie z.B. dem Massedurchfluß, der Dichte und/oder der Viskosität, eines in einer Rohrleitung strömenden Mediums oftmals solche In-Line-Meßgeräte verwendet, die mittels eines vom Medium durchströmten Meßaufnehmers vom Vibrationstyp und einer daran angeschlossenen Meß- und Betriebsschaltung, im Medium Reaktionskräfte, wie z.B. mit dem Massedurchfluß korrespondierende Corioliskräfte, mit der Dichte des Mediums korrespondierende Trägheitskräfte und/oder mit der Viskosität des Mediums korrespondierende Reibungskräfte etc., bewirken und von diesen abgeleitet ein den jeweiligen Massedurchfluß, die jeweilige Viskosität und/oder ein die jeweilige Dichte des Mediums repräsentierendes Meßsignal erzeugen.In the process measuring and automation technology be for the measurement of physical parameters, e.g. the mass flow, the density and / or the viscosity, a flowing in a pipeline Medium often used such in-line gauges by means of a flowed through by the medium measuring transducer the vibration type and a connected measuring and operating circuit, in the medium reaction forces, such as. corresponding to the mass flow Coriolis forces, with Inertia forces corresponding to the density of the medium and / or corresponding to the viscosity of the medium frictional forces etc., cause and derived from these a respective mass flow, the respective viscosity and / or one representing the respective density of the medium measuring signal produce.
Derartige, insb. als Coriolis-Massedurchflußmesser oder Coriolis-Massedurchfluß-/Dichteaufnehmer ausgebildete, Meßaufnehmer sind z.B. in der WO-A 04/099735, der WO-A 04/038341, WO-A 03/076879, der WO-A 03/027616, der WO-A 03/021202 der WO-A 01/33174, der WO-A 00/57141, der WO-A 98/07 009, der US-B 68 80 410, US-B 68 51 323, der US-B 68 07 866, der US-B 67 11 958, der US-B 66 66 098, der US-B 63 08 580, der US-A 60 92 429, der US-A 57 96 011, der US-A 60 06 609, der US-A 56 02 345, der US-A 53 01 557, der US-A 48 76 898, der US-A 47 93 191, der EP-A 553 939, der EP-A 1 001 254, der EP-A 12 48 084, der EP-A 1 448 956 oder der EP-A 1 421 349 ausführlich und detailliert beschrieben. Zum Führen des zumindest zeitweise strömenden Mediums umfassen die Meßaufnehmer jeweils mindestens ein an einem zumeist eher dickwandigen, insb. rohrförmigen und/oder balkenartigen, Tragzylinder oder in einem Tragrahmen entsprechend schwingfähig gehaltertes Aufnehmer-Rohr. Darüber hinaus weisen die vorgenanten Meßaufnehmer ein mit dem ersten Aufnehmer-Rohr zumindest über zwei, insb. aber vier Koppelelemente – auch Knotenplatten oder Koppler genannt – mechanisch gekoppeltes, ebenfalls zumindest zeitweise vibrierendes zweites Aufnehmer-Rohr auf, wobei wenigstens das erste Aufnehmer-Rohr als ein dem Führen von zu messendem Medium dienendes, mit der Rohrleitung kommunizierendes erstes Meßrohr ausgebildet ist. Zum Erzeugen oben genannter Reaktionskräfte, werden die beiden Aufnehmer-Rohre, angetrieben von einer zumeist elektro-dynamischen Erregeranordnung, im Betrieb vibrieren gelassen wird, wobei die beiden Aufnehmer-Rohre zumindest zeitweise Biegeschwingungen um eine zu einer Längsachse des Meßaufnehmers im wesentlichen parallele gedachte Schwingungsachse ausführen. Zum Erfassen, insb. einlaßseitiger und auslaßseitiger, Vibrationen des Aufnehmer-Rohrs und zum Erzeugen wenigstens eines diese repräsentierenden Schwingungsmeßsignals weisen solche Meßaufnehmer ferner jeweils eine auf Bewegungen und insoweit auch auf mechanische Schwingungen des Aufnehmer-Rohrs reagierende Sensoranordnung auf.such, esp. as Coriolis mass flowmeter or Coriolis mass flow / density receiver trained, transducers are e.g. in WO-A 04/099735, WO-A 04/038341, WO-A 03/076879, WO-A 03/027616, WO-A 03/021202 of WO-A 01/33174, WO-A 00/57141, WO-A 98/07 009, US-B 68 80 410, US-B 68 51 323, US-B 68 07 866, US-B 67 11 958, US-B 66 66 098, the US-B 63 08 580, US-A 60 92 429, US-A 57 96 011, US-A 60 06 609, US-A 56 02 345, US-A 53 01 557, US-A 48 76 898, US-A 47 93 191, EP-A 553 939, EP-A 1 001 254, the EP-A 12 48 084, EP-A 1 448 956 or EP-A 1 421 349 in detail and described in detail. To lead of at least temporarily flowing Media include the transducers each at least one on a mostly rather thick-walled, esp. tubular and / or bar-like, supporting cylinder or in a support frame accordingly oscillatably supported transducer tube. About that In addition, the vorgenanten transducers with the first Transducer tube at least about two, but in particular four coupling elements - also nodal plates or couplers called - mechanical coupled, also at least temporarily vibrating second Transducer tube, wherein at least the first transducer tube as a guiding serving of medium to be measured, communicating with the pipeline first measuring tube is trained. For generating above-mentioned reaction forces the two transducer tubes, driven by a mostly electro-dynamic Exciter arrangement is vibrated during operation, the two transducer tubes at least temporarily bending vibrations one to a longitudinal axis of the transducer perform substantially parallel imaginary axis of vibration. To the Detecting, especially on the inlet side and outlet side, Vibrations of the pick-up tube and for generating at least one these representing oscillation measurement have such transducers Furthermore, one on movements and in so far on mechanical Vibrations of the transducer tube responsive sensor assembly.
Im Betrieb wird das vorbeschriebene, durch das wenigstens eine als Meßrohr ausgebildet Aufnehmer-Rohr, das zumindest darin momentan geführte Medium sowie zumindest anteilig durch die Erreger- und die Sensoranordnung gebildete innere Schwingungssystems des Meßaufnehmers mittels der elektro-mechanischen Erregeranordnung zumindest zeitweise in einem Nutzschwingungsmode zu mechanischen Schwingungen auf wenigstens einer dominierenden Nutz-Schwingungsfrequenz angeregt. Diese Schwingungen im sogenannten Nutzschwingungsmode sind zumeist, insb. bei Verwendung des Meßaufnehmers als Coriolis-Massedurchfluß- und/oder Dichtemesser, zumindest anteilig als Lateral-Schwingungen ausgebildet. Als Nutz-Schwingungsfrequenz wird dabei üblicherweise eine natürliche momentane Resonanzfrequenz des inneren Schwingungssystems gewählt, die wiederum sowohl von Größe, Form und Material des Aufnehmer-Rohrs als auch von einer momentanen Dichte des Mediums abhängig ist; ggf. kann die Nutz-Schwingungsfrequenz auch von einer momentanen Viskosität des Mediums signifikant beeinflußt sein. Infolge schwankender Dichte des zu messenden Mediums und/oder infolge von im Betrieb vorgenommen Mediumswechseln ist die Nutz-Schwingungsfrequenz im Betrieb des Meßaufnehmers naturgemäß zumindest innerhalb eines kalibrierten und insoweit vorgegebenen Nutz-Frequenzbandes veränderlich, das entsprechend eine vorgegebene untere und eine vorgegebene obere Grenzfrequenz aufweist.in the Operation is the above, by the at least one as measuring tube trained transducer tube, at least in the momentarily guided medium and at least partially by the excitation and the sensor arrangement formed internal vibration system of the transducer by means of the electro-mechanical Exciting arrangement at least temporarily in a Nutzschwingungsmode to mechanical vibrations on at least one dominant Wanted oscillation frequency stimulated. These vibrations in the so-called Nutzschwingungsmode are mostly, esp. When using the transducer as Coriolis Massedurchfluß- and / or Density meter, at least partially formed as lateral vibrations. As useful oscillation frequency is usually a natural selected instantaneous resonant frequency of the internal vibration system, the again both in size, shape and material of the pick-up tube as well as a current density of the Medium dependent is; if necessary, the useful oscillation frequency also be significantly affected by a current viscosity of the medium. Due to fluctuating density of the medium to be measured and / or as a result of medium changes made during operation is the useful oscillation frequency during operation of the transducer naturally, at least within a calibrated and insofar specified useful frequency band changeable, the corresponding a given lower and a given upper Limit frequency has.
Das von dem wenigstens einen Aufnehmer-Rohr sowie der Erreger- und der Sensoranordnung gemeinsam gebildete innere Schwingungssystem des Meßaufnehmers ist ferner üblicherweise von einem den Tragrahmen bzw. den Tragzylinder als integralen Bestandteil aufweisenden Aufnehmer-Gehäuse eingehaust, wobei letzteres über ein einlaßseitiges Ende und ein auslaßseitiges Ende mit der Rohrleitung mechanisch gekoppelt ist. Für Meßaufnehmer vom Vibrationstyp entsprechend geeignete Aufnehmer-Gehäuse sind beispielsweise in der WO-A 03/076879, der WO-A 03/021202, der WO-A 01/65213, der WO-A 00/57141, der US-B 67 76 052, der US-B 67 11 958, der US-A 60 44 715, der US-A 53 01 557 oder der EP-A 1 001 254 beschrieben. Insbesondere bei Meßaufnehmern mit gebogenen Aufnehmer-Rohren weist das Aufnehmer-Gehäuse eine mit dem Trägerrahmen verbundene, insb. mit diesem verschweißten, Gehäusekappe auf, die die Aufnehmer-Rohre zumindest teilweise umgibt.The internal vibration system of the transducer, which is formed jointly by the at least one transducer tube and the excitation and sensor arrangement, is furthermore usually enclosed by a transducer housing having the support frame or the support cylinder as an integral component, the latter having an inlet-side end and an outlet-side End is mechanically coupled to the pipeline. For transducers of the vibration type corresponding suitable transducer housings are described, for example, in WO-A 03/076879, WO-A 03/021202, WO-A 01/65213, WO-A 00/57141, US-B 67 76 052, US-B 67 11 958, US-A 60 44 715, US-A 53 01 557 or EP-A 1,001,254. In particular, in transducers with curved transducer tubes, the transducer housing has a connected to the support frame, esp. With this welded, housing cap on which surrounds the transducer tubes at least partially.
Das Meßaufnehmer-Gehäuse dient neben der Halterung des wenigstens einen Meßrohrs insb. auch dazu, dieses, die Erreger- und die Sensoranordnung sowie andere innen liegenden Bauteile vor äußeren Umwelteinflüssen, wie z.B. Staub oder Spritzwasser, zu schützen. Eine entsprechende Gehäusekappe für einen Meßaufnehmer vom Vibrationstyp zum Einhausen von wenigstens einem gebogenen, im Betrieb des Meßaufnehmers vibrierenden Rohrsegments eines fluidführenden Meßrohrs ist z.B. in der WO-A 03/021202, der WO-A 03/021203, der WO-A 00/57 141, der US-A 53 01 557, der EP-A 1 001 254 beschrieben.The Sensor housing is used in addition to the holder of the at least one measuring tube esp. Also to this, the excitation and the sensor assembly and other internal Components against external environmental influences, such as e.g. Dust or spray, protect. A corresponding housing cap for one transducer of the vibration type for housing at least one bent, during operation of the transducer vibrating tube segment of a fluid-carrying measuring tube is e.g. in WO-A 03/021202, WO-A 03/021203, WO-A 00/57 141, US-A 53 01 557, EP-A 1,001,254 described.
Seitens der Anwender wird an derartige Gehäuse für Meßaufnehmer häufig auch die Anforderung gestellt, daß sie im Falle eines undichten oder berstenden Meßrohrs dem dann zumeist deutlich über dem Außendruck liegenden statischen Innendruck zumindest für eine vorgegebene Dauer leckfrei standhalten, vgl. hierzu auch die WO-A 00/57 141, die US-A 60 44 715, die US-A 53 01 557 oder die EP-A 1 001 254. Zumindest für Anwendungen mit toxischen oder leicht entzündbaren Fluiden muß das Meßaufnehmer-Gehäuse ggf. auch die an einen Sicherheitsbehälter zu stellenden Anforderungen erfüllen können. Ein damit einhergehendes Problem besteht, insb. für Anwendungen mit unter hohem statischen Druck von über 100 bar stehenden Medien, jedoch darin, daß es, nachdem das Meßrohr undicht und somit das Meßaufnehmer-Gehäuse ggf. mit einem erhöhten Innendruck beaufschlagt worden ist, zwar verzögert, so doch in der Wirkung gleich verheerend, unvermittelt zur Explosion des Meßaufnehmer-Gehäuses und/oder eines am Meßaufnehmer-Gehäuse entsprechend fixierten Elektronik-Gehäuses für die Meßgerät-Elektronik kommen kann. Dieser Fall kann im besonderen auch dann eintreten, wenn die Mediums führende Rohrleitung mit unvorhersehbaren hohen Drücken und/oder mit einer Folge von Druckschlägen von unvorhersehbar hoher Häufigkeit und/oder Folgefrequenz beaufschlagt werden. Darüber hinaus kann es aufgrund von Materialfehlern und/oder -ermüdungen auch nach längeren Betreibszeiten durchaus auch bei in der Spezifikation liegenden Druckwerten zum Versagen von Meßrohr und Meßaufnehmer-Gehäuses kommen.by the user is often also on such housing for transducers made the request that they in the case of a leaking or bursting measuring tube then the mostly well above the external pressure withstand static internal pressure leak-free at least for a given duration, see. See also WO-A 00/57 141, US-A 60 44 715, US-A 53 01 557 or EP-A 1 001 254. At least for applications with toxic or flammable Fluids must the transducer housing if necessary also to a security container meet the requirements can. An associated problem exists, esp. For applications with under high static pressure of over 100 bar standing media, but in that it, after the measuring tube leaking and thus the transducer housing possibly with an elevated Internal pressure has been applied, although delayed, then in effect equally devastating, abruptly to the explosion of the Meßaufnehmer housing and / or one at the transducer housing accordingly fixed electronics housing for the Measuring device electronics can come. This case can occur in particular even if leading the medium Piping with unpredictable high pressures and / or with a consequence of pressure surges of unpredictably high frequency and / or repetition frequency are applied. In addition, it may be due Material defects and / or fatigue even after longer operating times certainly also with in the specification lying pressure values for Failure of measuring tube and Sensor housing come.
Anderseits verbietet sich oftmals, besonders bei umweltgefährdenden Medien, beispielsweise hochtoxischen und/oder hochexplosiven Stoffen, der Einsatz von entsprechenden Sicherheitsauslässe, wie z.B. Berstscheiben und/oder Überdruckventile, zum Abbau allfälliger Überdrücke im Meßaufnehmer, da eine Kontaminierung der Umwelt mit dem Medium zumeist sicher vermieden werden muß.On the other hand, often prohibits, especially in environmentally hazardous media, for example, highly toxic and / or highly explosive substances, the use of appropriate Safety outlets, like e.g. Rupture discs and / or pressure relief valves, for Reduction of any overpressures in the transducer, there a contamination of the environment with the medium mostly avoided must become.
Ausgehend davon besteht daher eine Aufgabe der Erfindung darin, ein In-Line-Meßgeräte der beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß ein Versagen des Meßrohrs möglichst frühzeitig erkannt und insoweit unvermittelte Explosionen des In-Line-Meßgeräts, insb. des Meßaufnehmer-Gehäuse und/oder des daran fixierten Elektronik-Gehäuses, verhindert werden können.outgoing Therefore, it is an object of the invention is to provide an in-line meter of the type described Art to improve that a failure of the measuring tube as possible early detected and insofar as sudden explosions of the in-line meter, esp. the transducer housing and / or of the fixed thereto electronic housing, can be prevented.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem In-Line-Meßgerät zum Messen eines in einer Rohrleitung strömenden, insb. gasförmigen und/oder flüssigen, Mediums, welches In-Line-Meßgerät einen Meßaufnehmer vom Vibrationstyp sowie eine mit dem Meßaufnehmer elektrisch gekoppelte Meßgerät-Elektronik umfaßt. Der Meßaufnehmer weist wenigstens ein mit der Rohrleitung kommunizierendes, im Betrieb vibrierendes Meßrohr, eine auf das wenigstens eine Meßrohr einwirkende elektro-mechanische, insb. elektro-dynamische, Erregeranordnung zum Erzeugen und Aufrechterhalten von mechanischen Schwingungen des Meßrohrs, eine Sensoranordnung zum Erzeugen wenigstens eines Schwingungen des Meßrohrs repräsentierenden Schwingungsmeßsignals mit wenigstens einem am wenigstens einen Meßrohr oder in dessen Nähe angeordnete Schwingungssensor, sowie ein das wenigstens eine Meßrohr zusammen mit der Erreger- und der Sensoranordnung einhausendes Meßaufnehmer-Gehäuse auf. Darüber hinaus überwacht die Meßgerät-Elektronik einen statischen Innendruck innerhalb des Meßaufnehmer-Gehäuses und/oder eine Dichtheit des wenigstens einen Meßrohrs.to solution the object of the invention consists in an in-line measuring device for measuring a flowing in a pipeline, esp. gaseous and / or liquid, Medium, which in-line meter one transducer of the vibration type and a measuring device coupled to the measuring device electronics includes. The transducer points at least one communicating with the pipeline, in operation vibrating measuring tube, one on the at least one measuring tube acting electro-mechanical, esp. Electro-dynamic, excitation arrangement for generating and maintaining mechanical vibrations the measuring tube, a sensor arrangement for generating at least one vibration of the measuring tube representing vibration measurement signal with at least one arranged on at least one measuring tube or in the vicinity thereof Vibration sensor, as well as the at least one measuring tube together with the exciter and the sensor arrangement einhausendes transducer housing. About that monitored beyond the meter electronics one static internal pressure within the transducer housing and / or a tightness of the at least one measuring tube.
Des weiteren besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Überwachen eines In-Line-Meßgeräts zum Messen eines in einer Rohrleitung strömenden, insb. gasförmigen und/oder flüssigen, Mediums, welches In-Line-Meßgerät eine Meßgerät-Elektronik sowie einen mit dieser elektrisch gekoppelten Meßaufnehmer vom Vibrationstyp umfaßt, der wenigstens ein mit der Rohrleitung kommunizierendes und im Betrieb vibrierendes Meßrohr, eine auf das wenigstens eine Meßrohr einwirkende elektro-mechanische, insb. elektro-dynamische, Erregeranordnung zum Erzeugen und Aufrechterhalten von mechanischen Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs, eine Sensoranordnung zum Erzeugen wenigstens eines Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden Schwingungsmeßsignals mit wenigstens einem am Meßrohr oder in dessen Nähe angeordnete Schwingungssensor, sowie ein das wenigstens eine Meßrohr zusammen mit Erreger- und Sensoranordnung einhausendes Meßaufnehmer-Gehäuse aufweist, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- – Strömenlassen des zu messenden Mediums durch das wenigstens eine Meßrohr des Meßaufnehmers,
- – Fließenlassen eines von der Meßgeräte-Elektronik gelieferten Erregerstroms durch Erregeranordnung und Vibrierenlassen des wenigstens einen Meßrohrs zum Erzeugen von mit wenigstens einer vom Medium zu erfassenden Meßgröße korrespondierenden Reaktionskräften im Medium,
- – Erfassen von Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs mittels der Sensoranordnung und Erzeuen wenigstens eines mechanische Schwingungen des Meßrohrs repräsentierenden Schwingungsmeßsignals, sowie
- – Ermitteln eines statischen Innendrucks innerhalb des Meßaufnehmer-Gehäuses und/oder einer Dichtheit des wenigstens einen Meßrohrs wobei die Meßgerät-Elektronik.
- Flowing the medium to be measured through the at least one measuring tube of the measuring transducer,
- - flowing one of the meter-electric nik supplied excitation current by exciter arrangement and vibrating the at least one measuring tube for generating with at least one of the medium to be detected measured variable corresponding reaction forces in the medium,
- Detecting vibrations of the at least one measuring tube by means of the sensor arrangement and generating at least one oscillation measuring signal representing mechanical oscillations of the measuring tube, and
- - Determining a static internal pressure within the Meßaufnehmer housing and / or a tightness of the at least one measuring tube wherein the meter electronics.
Nach einer ersten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung generiert die Meßgerät-Elektronik unter Verwendung wenigstens eines während des Betriebs intern ermittelten und/oder intern gemessenen Betriebsparameters wiederholt wenigstens einen Überwachungswert, der in seiner Höhe vom momentanen statischen Innendruck innerhalb des Meßaufnehmer-Gehäuses und/oder von einem das wenigstens eine Meßrohr momentan umgebenden Medium abhängig ist.To a first embodiment of the in-line measuring device of the invention generates the meter electronics using at least one internally determined during operation and / or internally measured operating parameters at least repeated a monitoring value, the at its height from the current static internal pressure within the transducer housing and / or from a medium which currently surrounds the at least one measuring tube dependent is.
Nach einer zweiten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert unter Verwendung des wenigstens einen Schwingungsmeßsignals.To a second embodiment of the in-line measuring device of the invention generates the meter electronics the monitoring value using the at least one vibration measurement signal.
Nach einer dritten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung erzeugt die Meßgerät-Elektronik wenigstens ein Treibersignal für die Erregeranordnung und generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert unter Verwendung des wenigstens einen Treibersignals, insb. anhand des in der Erregeranordnung fließenden Erregerstroms.To A third embodiment of the in-line measuring device of the invention generates the Measuring device electronics at least one driver signal for the exciter assembly and generates the meter electronics the monitoring value using the at least one driver signal, esp. Based of the excitation current flowing in the excitation device.
Nach einer vierten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung ist die Erregeranordnung zumindest zeitweise von einem von der Meßgerät-Elektronik getriebenen Erregerstrom durchflossen, und generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert anhand des Erregerstroms und/oder anhand einer zeitlichen Änderung des Erregerstroms. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ermittelt die Meßgerät-Elektronik einen, insb. digitalen, Erregerstromwert, der eine Stromstärke des Erregerstroms momentan repräsentiert, und generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert unter Verwendung wenigstens eines intern ermittelten Erregerstromwerts, insb. anhand einer Folge von Erregerstromwerten. Nach einer anderen Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert anhand einer Folge von, insb. digital gespeicherten, Erregerstromwerten. Ferner ist vorgesehen, daß die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert anhand einer zeitlichen Ableitung der Stromstärke des Erregerstrom und/oder einer anderen zeitliche Änderungen der Stromstärke des Erregerstrom charakterisierenden Meßgröße generiert.To A fourth embodiment of the in-line meter of the invention is the exciter assembly flows through at least temporarily by a driven by the meter electronics excitation current, and generates the meter electronics the guard value on the basis of the exciter current and / or on the basis of a temporal change of the excitation current. According to a development of this embodiment of the invention determines the meter electronics, esp. digital, excitation current value, the current of the Excitation current currently represents, and generates the meter electronics the guard value using at least one internally determined excitation current value, esp. Based on a sequence of excitation current values. After another Further development of this embodiment of the invention generates the meter electronics the monitoring value based on a sequence of, in particular digitally stored, exciting current values. It is also envisaged that the Measuring device electronics the monitoring value based on a time derivative of the current intensity of the excitation current and / or another time changes the current strength generates the measuring variable characterizing the exciting current.
Nach einer fünften Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung ist das In-Line-Meßgerät weiters dafür vorgesehen und in der Lage, die Dichte des Mediums zu messen. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ermittelt die Meßgerät-Elektronik unter Verwendung des wenigstens einen Schwingungsmeßsignals wiederholt einen, insb. digitalen, Dichte-Meßwert, der eine Dichte des Mediums momentan repräsentiert, und generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert unter Verwendung wenigstens eines intern ermittelten Dichte-Meßwerts, insb. anhand einer Folge von Dichte-Meßwerten. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert anhand einer Folge von, insb. digital gespeicherten, Dichte-Meßwerten. Nach einer anderen Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert anhand einer zeitlichen Ableitung der gemessenen Dichte und/oder einer anderen zeitliche Änderungen der gemessenen Dichte charakterisierenden Meßgröße. Ferner ist vorgesehen, daß die Meßgerät-Elektronik den Dichte-Meßwert anhand der wenigstens einen der Überwachung dienenden Schwingungsfrequenz ermittelt.To a fifth Embodiment of the in-line measuring device of the invention is the in-line meter further intended for it and able to measure the density of the medium. After a training This embodiment of the invention determines the meter electronics is repeated using the at least one vibration measurement signal a, in particular digital, density measurement, which has a density of Medium currently represents, and Generates the meter electronics the monitoring value using at least one internally determined density reading, esp. Based on a sequence of density measurements. After a training This embodiment of the invention generates the meter electronics the monitoring value based on a sequence of, in particular digitally stored, density measured values. According to another embodiment of this embodiment of the invention Generates the meter electronics the monitoring value based on a time derivative of the measured density and / or another time changes of measured density characterizing measurement. It is also envisaged that the Measuring device electronics the density reading based on the at least one of the monitoring serving vibration frequency determined.
Nach einer sechsten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung ist die Erregeranordnung zumindest zeitweise von einem von der Meßgerät-Elektronik getriebenen Erregerstrom durchflossen, ermittelt die Meßgerät-Elektronik unter Verwendung des wenigstens einen Schwingungsmeßsignals wiederholt einen, insb. digitalen, Dichte-Meßwert, der eine Dichte des Mediums momentan repräsentiert, und generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert anhand eines Quotienten, der mittels eines intern ermittelten, den Erregerstrom momentan repräsentierenden Erregerstromwerts und eines intern ermittelten Dichte-Meßwerts gebildet ist.To A sixth embodiment of the in-line meter of the invention is the exciter assembly flows through at least temporarily by a driven by the meter electronics excitation current, detects the meter electronics using the at least one vibration measurement signal repeats a, in particular digital, density measured value, which currently represents a density of the medium, and generates the Meter electronics the monitoring value on the basis of a quotient determined by means of an internally determined, the Excitation current currently representing Excitation current value and an internally determined density measured value formed is.
Nach einer siebenten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung generiert die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert anhand wenigstens einer der Überwachung dienenden Schwingungsfrequenz, mit der das wenigstens eine Meßrohr zumindest zeitweise schwingt, und/oder anhand einer zeitlichen Änderung dieser wenigstens einen Schwingungsfrequenz. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung generierte die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert anhand einer zeitlichen Ableitung und/oder einer anderen zeitliche Änderungen der wenigstens einen der Überwachung dienenden Schwingungsfrequenz charakterisierenden Meßgröße.According to a seventh embodiment of the in-line measuring device of the invention, the meter electronics generates the monitoring value on the basis of at least one monitoring vibration frequency with which the at least one measuring tube oscillates at least temporarily, and / or based on a temporal change of at least one oscillation frequency. According to a development of this embodiment of the invention, the meter electronics generated the monitoring value on the basis of a time derivative and / or other temporal changes of at least one of the monitoring serving vibration frequency charak terizing measured variable.
Nach einer achten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung vergleicht die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert mit einem vorgegebenen und/oder im Betrieb vorgebbaren Grenzwert, der eine für das Meßrohr im Betrieb maximal zulässige Höhe des Überwachungswerts repräsentiert, und löst die Meßgerät-Elektronik bei detektiertem Erreichen und/oder Überqueren des Grenzwerts einen Alarm aus.To an eighth embodiment of the in-line measuring device of the invention compares the meter electronics the monitoring value with a predetermined and / or operational limit, one for the measuring tube maximum permissible during operation Height of the monitoring value represents and solve the meter electronics on reaching and / or crossing the limit one Alarm off.
Nach einer neunten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung vergleicht die Meßgerät-Elektronik die zeitliche Änderung des Überwachungswerts mit einem vorgegebenen und/oder im Betrieb vorgebbaren Änderungsgrenzwert, der eine im Betrieb, insb. über ein vorgegebenes Zeitintervall gemittelte, maximal zulässige Änderungsgeschwindigkeit des Überwachungswerts repräsentiert, und löst die Meßgerät-Elektronik bei detektiertem Erreichen und/oder Überqueren des Änderungsgrenzwerts einen Alarm aus.To A ninth embodiment of the in-line measuring device of the invention compares the meter electronics the temporal change the guard value with a predetermined and / or operationally definable change limit, the one in operation, esp. over a predetermined time interval averaged, maximum permissible rate of change the guard value represents and solve the meter electronics upon detection and / or crossing of the change threshold an alarm.
Nach einer zehnten Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung generiert die Meßgerät-Elektronik mittels des Überwachungswerts intern wenigstens ein Alarmsignal, das einen überhöhten statischen Innendruck innerhalb des Meßaufnehmer-Gehäuses und/oder das Vorhandensein eines Lecks im wenigstens einen Meßrohr signalisiert.To a tenth embodiment of the in-line measuring device of the invention generates the meter electronics by means of the monitoring value internally at least one alarm signal, which is an excessive static internal pressure within the transducer housing and / or indicates the presence of a leak in at least one measuring tube.
Nach einer elften Ausgestaltung des In-Line-Meßgeräts der Erfindung kommuniziert die Meßgerät-Elektronik mittels eines Datenübertragungssystems, insb. einem leitungsgebundenen Feldbussystem, mit einer übergeordneten, Meßwerte verarbeitenden Steuerungseinheit, und sendet die Meßgerät-Elektronik das Alarmsignal an die Steuerungseinheit.To An eleventh embodiment of the in-line measuring device of the invention communicates the meter electronics by means of a data transmission system, esp. a wired fieldbus system, with a parent, Measured values processing Control unit, and sends the meter electronics the alarm signal to the control unit.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung, umfaßt dieses weiters einen Schritt des Generieren wenigstens eines Überwachungswerts, der in seiner Höhe vom momentanen statischen Innendruck innerhalb des Meßaufnehmer-Gehäuses und/oder von einem das wenigstens eine Meßrohr momentan umgebenden Medium abhängig ist, mittels der Meßgerät-Elektronik.To a first embodiment of the method of the invention, this includes further comprising a step of generating at least one guard value, the at its height from the current static internal pressure within the transducer housing and / or from a medium which currently surrounds the at least one measuring tube dependent is, by means of the meter electronics.
Nach einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung, umfaßt dieses weiters einen Schritt des Vergleichens des wenigstens einen Überwachungswerts mit einem Grenzwert, der eine für das Meßrohr im Betrieb maximal zulässige Höhe des Überwachungswerts repräsentiert, und/oder mit einem Änderungsgrenzwert, der eine im Betrieb, insb. über ein vorgegebenes Zeitintervall gemittelte, maximal zulässige Änderungsgeschwindigkeit des Überwachungswerts repräsentiert.To a second embodiment of the method of the invention, this includes further comprising a step of comparing the at least one guard value with a limit, one for the measuring tube maximum permissible during operation Height of the monitoring value represents and / or with a change threshold, the one in operation, esp. over a predetermined time interval averaged, maximum permissible rate of change the guard value represents.
Nach einer dritten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung, umfaßt dieses weiters Schritte des Detektiertens eines Erreichen und/oder Überquerens des Grenzwerts und/oder des Änderungsgrenzwert sowie Auslösen eines Alarms.To a third embodiment of the method of the invention, this includes further steps of detecting reaching and / or traversing the limit and / or the change threshold as well as triggering an alarm.
Nach einer vierten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung, ermittelt die Meßgerät-Elektronik den wenigstens einen Überwachungswert anhand wenigstens eines während des Betriebs intern ermittelten und/oder intern gemessenen Betriebsparameters, insb. eines Erregerstromwerts, der eine Stromstärke des Erregerstroms momentan repräsentiert, einer der Überwachung dienenden Schwingungsfrequenz oder davon abgeleiteter Betriebsparameter.To a fourth embodiment of the method of the invention, determined the meter electronics the at least one monitoring value based on at least one during the operating internally determined and / or internally measured operating parameters, esp. An excitation current value, the current current strength of the excitation current represents one of the surveillance serving vibration frequency or derived therefrom operating parameters.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, allfällige Lecks im Meßrohr und die damit einhergehende potentielle Gefährdung der Umgebung des In-Line-Meßgeräts dadurch zu erkennen, das die durch den erhöhten statischen Innendruck im Meßaufnehmer-Gehäuse bedingte Veränderungen im Schwingverhalten des wenigstens einen Meßrohrs anhand des Schwingungen bewirkenden Treibersignals und/oder anhand des Schwingungen des Meßrohrs repräsentierenden Schwingungsmeßsignals direkt erkannt werden. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß somit zur Überwachung des Innendrucks des Meßaufnehmer-Gehäuse und/der des Meßrohrs zusätzliche Drucksensoren nicht zwingend erforderlich sind.One The basic idea of the invention is any leaks in the measuring tube and the associated potential threat to the environment of the in-line meter thereby to recognize that by the increased static internal pressure in the transducer housing conditional changes in the vibration behavior of the at least one measuring tube based on the vibrations causing the driver signal and / or based on the vibrations of the measuring tube representing oscillation measurement be recognized directly. An advantage of the invention is that thus for monitoring the internal pressure of the transducer housing and / the measuring tube additional Pressure sensors are not mandatory.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Funktionsgleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen, die jedoch in nachfolgenden Figuren nur dann wiederholt sind, wenn es sinnvoll erscheint.The The invention will now be described with reference to the figures of the drawing, in the one preferred embodiment is shown. Functionally identical parts are in the individual figures provided with the same reference numerals, however, in the following figures are only repeated if it makes sense.
In
den
Zum
Messen des Mediums umfaßt
das In-Line-Meßgerät
In
den
Zum
Führen
von zu messendem Medium umfaßt
der Meßaufnehmer
wenigstens ein in einem Aufnehmer-Gehäuse
Neben
dem Aufnehmer-Gehäuse
Im
Betrieb des Meßaufnehmers
Neben
dem, insb. einstückig
ausgebildeten, Aufnehmer-Rohr
Zum
Feinabstimmen des mittels der beiden Aufnehmer-Rohre
Im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
weist jedes der beiden Aufnehmer-Rohre
Bei
dem in den
Zum
Erfassen von Vibrationen wenigstens des einen Aufnehmer-Rohrs
Zum
Ermitteln der wenigstens einen physikalische Meßgröße anhand des wenigstens einen Schwingungsmeßsignals
svb sind die Erregeranordnung
Die
Aufnehmer-Rohre
Bei
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt das Aufnehmer-Gehäuse
Die
dem Einhausen des Rohrsegments
Wie
bereits erwähnt
erzeugt, die Meßgerät-Elektronik
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert mit einem Grenzwert vergleicht, der eine für das Meßrohr im Betrieb maximal zulässige Höhe des Überwachungswerts repräsentiert und/oder daß die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert mit einem Änderungsgrenzwert vergleicht, der eine im Betrieb, insb. über ein vorgegebenes Zeitintervall gemittelte, maximal zulässige Änderungsgeschwindigkeit des Überwachungswerts repräsentiert. Für den Fall, daß die Meßgerät-Elektronik ein Erreichen und/oder Überqueren des Grenzwerts oder des Änderungsgrenzwertes detektiert wird von Meßgerät-Elektronik ein entsprechender Alarm ausgelöst. Bei dem Grenzwert bzw. Änderungsgrenzwert kann es sich sowohl um vorab, beispielsweise bei der Kalibrierung und/oder bei der Inbetriebnahme des In-Line-Meßgeräts, ermittelte Datenwerte handeln; falls erforderlich kann der Grenzwert bzw. der Änderungsgrenzwert aber auch im Betrieb des In-Line-Meßgeräts seitens des Anwenders, beispielsweise auch via Datenkommunikationssystem, geändert und somit zeitnah an die tatsächlichen Gegebenheiten, beispielsweise die Art oder Eigenschaften des momentan zu messenden Mediums, angepaßt werden.According to one Another embodiment of the invention is further provided that the meter electronics the monitoring value compares with a maximum value of the monitoring value for the measuring tube during operation represents and / or that the Measuring device electronics the monitoring value with a change threshold compares one in operation, esp. Over a given time interval averaged, maximum permissible rate of change the guard value represents. For the Case that the meter electronics a reaching and / or crossing the limit value or the change limit value is detected by meter electronics a corresponding alarm is triggered. At the limit or change limit it can be both in advance, for example, during calibration and / or when commissioning the in-line meter, determine data values obtained; if necessary, the limit value or the change limit value can also be during operation of the in-line measuring device on the part of the user, for example also via data communication system, changed and thus timely to the actual Conditions, such as the nature or properties of the moment to be measured medium, adapted become.
Weiterführende Untersuchungen
haben gezeigt, daß dabei
sowohl das Treibersignal für
die Erregeranordnung als auch das wenigstens eine Schwingungsmeßsignal
Informationen über
den zu überwachenden
statischen Innendruck innerhalb des Meßaufnehmer-Gehäuses und
insoweit auch über die
zu überwachende
Dichtheit des wenigstens einen Meßrohrs liefern kann. Dementsprechend
kann es sich bei dem während
des Betriebs intern ermittelten und/oder intern gemessenen Betriebsparameter
beispielsweise um den Erregerstrom, die momentan angeregete Nutz-Schwingungsfrequenz,
eine momentane Dämpfung
des schwingenden Meßrohrs und/oder
davon abgeleitete Parameter, wie z.B. die mittels der Meßgerät-Elektronik
momentan gemessene Dichte, ρ,
und/oder die mittels der Meßgerät-Elektronik
gemessene Viskosität, η, des Mediums handeln.
So konnte beispielsweise festgestellt werden, daß eine im Betrieb ohne weiteres
meßbare
Abweichung des Erregerstroms von einem im Normalbetrieb nominal
erwarteten Erregerstrom eine sehr starke, nahezu proportionale Abhängigkeit
von dem momentanen statischen Innendruck aufweist. Entsprechende
Verläufe
des Erregerstroms bzw. von dessen Abweichung vom nominalen Erregerstrom, die
exemplarisch anhand zweier im wesentlichen baugleicher Meßaufnehmer
unterschiedlicher Nennweite (DN 15, DN 25) und für verschiedene Innendrücke im Meßaufnehmer-Gehäuse experimentell
ermittelt wurden, sind in
Dementsprechend ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Meßgerät-Elektronik den Überwwachungswert unter Verwendung des wenigstens einen Treibersignals, insb. anhand des in der Erregeranordnung fließenden Erregerstroms und/oder anhand einer zeitlichen Änderung des Erregerstroms, generiert. Hierzu ermittelt die Meßgerät-Elektronik nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zumindest zeitweise intern einen, insb. digitalen, Erregerstromwert, der eine Stromstärke des Erregerstroms momentan repräsentiert, der dann auch dazu verwendet wird, den Überwachungswert zu generieren. Falls erforderlich, können auch eine Folge und/oder eine zeitliche Mittelung von mehren, insb. digital gespeicherten, Erregerstromwerten der Erzeugung des Überwachungswerts dienen. Alternativ oder in Ergänzung können auch eine zeitlichen Ableitung der Stromstärke des Erregerstrom und/oder eine andere, zeitliche Änderungen der Stromstärke des Erregerstrom charakterisierenden Meßgröße, beispielsweise der Kehrwert der zeitlichen Ableitung und/oder ein zeitlicher Mittelwert, zur Ermittlung des Überwachungswerts herangezogen werden. Darüberhinaus können anstelle absoluter Werte für den Erregerstrom bzw. dessen momentaner Abweichung vom nominalen Erregerstrom auch relative Werte für die Abweichungen und insoweit auch für die Ermittlung des Überwachungswerts herangezogen werden.Accordingly is provided according to a further embodiment of the invention, that the meter electronics the monitoring value using the at least one driver signal, esp. Based the excitation current flowing in the excitation device and / or based on a temporal change of the excitation current, generated. For this the measuring device electronics determines according to a further advantageous embodiment of the invention, at least temporarily internally one, in particular digital, excitation current value, which has a current strength of Excitation current currently represents, which is then also used to generate the monitoring value. If necessary, can also a consequence and / or a temporal averaging of more, esp. digitally stored excitation current values of the generation of the guard value serve. Alternatively or in addition can also a time derivative of the current intensity of the excitation current and / or another, temporal changes the current strength the excitation current characterizing measured variable, for example, the reciprocal the time derivative and / or a time average, Determination of the monitoring value be used. In addition, instead of absolute values for the excitation current or its instantaneous deviation from the nominal Exciter current also relative values for the deviations and extent also for the determination of the monitoring value be used.
Es
konnte zudem festgestellt werden, daß neben dem Erregerstrom auch
die im Betrieb basierend auf dem Schwingungsmeßsignal, insb. anhand der Nutz-Schwingungsfrequenz,
gemessene Dichte, ρ,
gleichermaßen
signifikant auf eine Erhöhung
des statischen Innenrucks im Meßaufnehmer-Gehäuse mit
einer korrespondierenden Abweichung von einer nominellen Referenzdichte
reagiert. Experimentell ermittelte Verläufe der gemessenen Dichte bzw.
von deren Abweichung von einer vorgegebenen Referenzdichte sind
in Abhängigkeit
vom innerhalb des Meßaufnehmer-Gehäuses gemessenen
Innendruck in
Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Meßgerät-Elektronik den Überwachungswert
sowohl anhand des Erregerstroms als auch anhand des intern ermittelten
Dichte-Meßwerts
und/oder der wenigstens einen intern gemessenen Schwingungsfrequenz
des Meßrohrs ermittelt.
Als dafür
besonders vorteilhafter Betriebsparameter hat sich beispielsweise
ein Quotient erwiesen, der mittels des intern ermittelten Erregerstromwerts
und des intern ermittelten Dichte-Meßwerts gebildet ist, wobei
sich unter Verwendung der oben erwähnten, experimentell für den Erregerstrom und
die Dichte jeweils ermittelten Meßdaten die in
Aufgrund der intrinsischen Überwachung auch des statischen Innendruck innerhalb des Meßaufnehmer-Gehäuses wie auch der Dichtheit des wenigstens einen Meßrohrs ist das erfindungsgemäße In-Line-Meßgerät besonders auch für den Einsatz in Rohrleitungssystemen geeignet, die potentiell umweltgefährdende, insb. toxische und/oder explosive, Medien führen. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße In-Line-Meßgerät in vorteilhafter Weise auch in Rohrleitungssystemen eingesetzt werden, die betriebsgemäß unter hohem Druck von weit über 200 bar stehende Fluide führen. Von besonderem Vorteil ist das selbsttätige Überwachen des Innendrucks im Meßaufnehmer-Gehäuse mittels der Meßgerät-Elektronik außerdem für In-Line-Meßgeräte, deren Meßaufnehmer-Gehäuse, wie es beispielsweise beim oben erwähnten Tragzylinder oftmals der Fall ist, vergleichsweise dickwandig und insoweit auch vergleichsweise druckfest ausgebildet ist, da dann einerseits eine Druckerhöhung im Inneren von außen kaum sichtbar wird und andererseits ein allfälliges Bersten des Meßaufnehmer-Gehäuse aufgrund der dann sehr hohen gespeicherten mechanischen Energie katastrophale Zerstörungen innerhalb der betroffenen Anlage verursachen würde.by virtue of intrinsic monitoring too the static internal pressure within the transducer housing such as also the tightness of the at least one measuring tube is the in-line measuring device according to the invention particularly also for suitable for use in piping systems potentially hazardous to the environment, especially toxic and / or explosive media. In addition, the inventive in-line measuring device in an advantageous Way also be used in piping systems, the operational under high pressure of well over 200 lead bar standing fluids. Of particular advantage is the automatic monitoring of the internal pressure in the Sensor housing by means of the meter electronics Furthermore for in-line measuring instruments whose Sensor housing, such as for example, the one mentioned above Support cylinder is often the case, relatively thick-walled and insofar as well as comparatively pressure-resistant, since then on the one hand an increase in pressure inside from the outside is barely visible and on the other hand, a possible bursting of the Meßaufnehmer housing due to then very high stored mechanical energy catastrophic destructions within the affected facility.
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