Die
Erfindung betrifft ein Durchflußmeßsystem
und ein Verfahren zur Bestimmung eines Durchflusses einer feststoffbeladenen
Flüssigkeit
in einer Leitung.The
The invention relates to a flow measuring system
and a method for determining a flow of a solids laden
liquid
in a pipe.
Bekannte
Durchflußmeßsysteme
zur Bestimmung eines Durchflusses einer feststoffbeladenen Flüssigkeit,
beispielsweise einer Schlemme, auch "slurry" genannt, verwenden üblicherweise berührungslos
arbeitende Meßgeber
und Meßgeräte und keine
Geräte
oder Geräteteile,
die der feststoffbeladenen Flüssigkeit
und damit ihrer abrasiven Wirkung ausgesetzt sind. Heute wird daher
häufig
ein magnetisch-induktive Durchflußmeßgerät zur Bestimmung des gesuchten
Durchflusses eingesetzt.Known
Durchflußmeßsysteme
for determining a flow rate of a solids-laden liquid,
For example, a sludge, also called "slurry", usually use contactless
working encoders
and gauges and none
equipment
or device parts,
that of the solids-laden liquid
and thus exposed to their abrasive action. Today, therefore
often
a magnetic-inductive flowmeter for determining the sought
Flow used.
Insbesondere
bei Schlemmen mit Beimischungen, die eisenhaltige Feststoffe enthalten, kommt
es üblicherweise
bei magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräten zu erheblichen Meßfehlern. Noch
problematischer wird der Meßfehler
bei ferro-magnetischen Beimengungen wie zum Beispiel Magnetit in
der Feststoffbeladung. Bisher wurde versucht, diese Meßfehler
durch häufige
Messungen oder mehrfache, hintereinander geschaltete magnetisch-induktive
Durchfluß-Meßstellen
zu kompensieren, ähnlich
den Messungen zur Bestimmung des Durchflusses von Multiphasengemischen.
Solche Meßstrecken
sind jedoch komplex und erfordern eine sehr genaue Abstimmung der
Meßgeräte zueinander.Especially
feasting on admixtures containing iron-containing solids
it usually
in magnetic-inductive flowmeters to considerable measurement errors. Yet
the measurement error becomes more problematic
for ferro-magnetic admixtures such as magnetite in
the solids loading. So far, this measurement error has been tried
through frequent
Measurements or multiple, series-connected magnetic-inductive
Flow-measuring points
to compensate, similar
the measurements to determine the flow of multiphase mixtures.
Such measuring sections
however, are complex and require a very close coordination of the
Measuring devices to each other.
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Durchflußmeßsystem
für feststoffbeladenen
Flüssigkeiten
zu schaffen, das Messungen mit großer Genauigkeit liefert und
obendrein einfach aufzubauen und zu handhaben ist.Of the
The invention is therefore based on the object, a simpler Durchflußmeßsystem
for solids laden
liquids
to provide the measurements with great accuracy and
on top of that, it is easy to set up and handle.
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Durchflußmeßsystem
zur Bestimmung eines Durchflusses einer feststoffbeladenen ersten
Flüssigkeit
in einer Rohrleitung, das erfindungsgemäß
- – wenigstens
eine erste und eine zweite radiometrische und der Rohrleitung zugeordnete
Dichte-Meßstelle
zur Bestimmung einer ersten und einer zweiten Dichte der Flüssigkeit
umfaßt,
- – eine
zwischen den beiden Dichte-Meßstellen angeordnete
Zulaufvorrichtung für
eine zweite Flüssigkeit
und
- – eine
Elektronik zur Be- und Verarbeitung von Signalen der Dichte-Meßstellen
und zur Erzeugung eines dem gesuchten Durchflusses entsprechendes
Ausgangssignals.
This object is achieved by a flow measuring system for determining a flow of a solids-laden first liquid in a pipeline according to the invention - At least a first and a second radiometric density measuring point associated with the pipeline for determining a first and a second density of the liquid,
- - A arranged between the two density measuring points inlet device for a second liquid and
- - An electronics for processing and processing of signals of the density measuring points and for generating the desired flow corresponding output signal.
Bei
einer besonderen Ausführungsform
des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung ist die Zulaufvorrichtung ein mit einer zweiten
Leitung verbundenes Einlaufstück
zur Zumischung einer zweiten Flüssigkeit.at
a particular embodiment
of the flow measuring system
According to the invention, the feed device is one with a second
Line connected inlet piece
for admixing a second liquid.
Bei
einer Ausgestaltung des Durchflußmeßsystem nach der Erfindung
ist das Einlaufstück
ein T-förmiges
Rohrstück
ist.at
an embodiment of the flow measuring system according to the invention
is the inlet piece
a T-shaped
pipe section
is.
Bei
einer anderen Ausgestaltung des Durchflußmeßsystem nach der Erfindung
ist das Einlaufstück
ein Y-förmiges
Rohrstück
ist.at
another embodiment of the flow measuring system according to the invention
is the inlet piece
a Y-shaped
pipe section
is.
Bei
noch einer anderen Ausgestaltung des Durchflußmeßsystem nach der Erfindung
umfaßt
die Zulaufvorrichtung mehrere in die Rohrleitung mündende Zulaufdüsen.at
yet another embodiment of the flow measuring system according to the invention
comprises
the inlet device several opening into the pipe inlet nozzles.
In
einer weiteren Ausführungsform
des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung ist zwischen der Zulaufvorrichtung und der zweiten
Dichte-Meßstelle
eine Einrichtung zur verbesserten Durchmischung der ersten und der
zweiten Flüssigkeit
vorgesehen.In
a further embodiment
of the flow measuring system
according to the invention is between the inlet device and the second
Density measuring point
a device for improved mixing of the first and the
second liquid
intended.
In
noch einer weiteren Ausführungsform
des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung sind beide Dichte-Meßstellen Detektoren für Gammastrahlen, die
mit einer einzelnen Strahlenquelle zusammenwirken.In
yet another embodiment
of the flow measuring system
According to the invention, both density measuring points are detectors for gamma rays, the
interact with a single source of radiation.
Bei
einer anderen Ausführungsform
des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung ist die zweite Flüssigkeit eine Flüssigkeit
mit bekannter Dichte und wird mit bekanntem Volumenstrom zur ersten
Flüssigkeit
gemischt.at
another embodiment
of the flow measuring system
According to the invention, the second liquid is a liquid
with known density and becomes the first with known volume flow
liquid
mixed.
Bei
wieder einer anderen Ausführungsform des
Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung ist in der Zulaufvorrichtung ein Durchflußmeßgerät vorgesehen.at
again another embodiment of the
flow measurement
According to the invention, a flow meter is provided in the inlet device.
Bei
noch einer anderen Ausführungsform des
Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung ist in der Rohrleitung ein Temperaturmeßgerät vorgesehen.at
Still another embodiment of the
flow measurement
According to the invention, a temperature measuring device is provided in the pipeline.
Bei
noch einer weiteren Ausführungsform des
Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung ist in der mit der Zulaufvorrichtung verbundenen
zweiten Leitung ein Durchflußmeßgerät vorgesehen
ist.at
Yet another embodiment of the
flow measurement
according to the invention is in the connected to the inlet device
second line provided a flowmeter
is.
Die
oben genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch
ein Verfahren zur Bestimmung eines Durchflusses einer feststoffbeladenen
ersten Flüssigkeit
in einer Rohrleitung, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte,
- – bestimmen
einer ersten und eine zweiten Dichte der Flüssigkeit mittels einer ersten
und einer zweiten, der gleichen Leitung zugeordneten radiometrischen
Dichte-Meßstelle;
- – wobei
die Flüssigkeit
mit einer zweiten Flüssigkeit
versetzt wird, die über
eine zwischen den beiden Dichte-Meßstellen angeordnete Zulaufvorrichtung
in die Rohrleitung mündet;
und
- – be-
und verarbeiten von Signalen der Dichte-Meßstellen und erzeugen eines
dem gesuchten Durchflusses entsprechendes Ausgangssignals mittels
einer Elektronik.
The above object is also achieved by a method for determining a flow rate of a solids-laden first liquid in a pipeline, characterized by the following method steps, - Determining a first and a second density of the liquid by means of a first and a second radiometric density measuring point assigned to the same line;
- - In which the liquid is mixed with a second liquid, the one between the at arranged the density measuring points inlet device opens into the pipeline; and
- - processing and processing of signals of the density measuring points and generate a desired flow corresponding to the output signal by means of electronics.
In
einer besonderen Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung wird die zweite Flüssigkeit über ein
mit einer zweiten Leitung verbundenes Einlaufstück als Zulaufvorrichtung der
ersten Flüssigkeit
zugemischt.In
a particular embodiment
of the method according to the invention, the second liquid is a
connected to a second line inlet piece as inlet device of
first liquid
admixed.
Bei
einer anderen Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung sind beide Dichte-Meßstellen
Detektoren für
Gammastrahlen, die mit einer einzelnen Strahlenquelle zusammenwirken.at
another embodiment
of the method according to the invention are both density measuring points
Detectors for
Gamma rays interacting with a single source of radiation.
Bei
noch einer anderen Ausführungsform des
Verfahrens nach der Erfindung ist die zweite Flüssigkeit eine Flüssigkeit
mit bekannter Dichte und wird mit bekanntem Volumenstrom zur ersten
Flüssigkeit
zugemischt.at
Still another embodiment of the
Method according to the invention, the second liquid is a liquid
with known density and becomes the first with known volume flow
liquid
admixed.
Bei
wieder einer anderen Ausführungsform des
Verfahrens nach der Erfindung wird ein Zulauf der zweiten Flüssigkeit
durch ein Durchflußmeßgerät bestimmt.at
again another embodiment of the
Method according to the invention is an inlet of the second liquid
determined by a flowmeter.
Bei
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung wird eine Temperatur der ersten
Flüssigkeit
nach dem Zumischen der zweiten Flüssigkeit mittels eines Temperaturmeßgeräts in der Rohrleitung
bestimmt.at
a further embodiment
of the method according to the invention becomes a temperature of the first
liquid
after admixing the second liquid by means of a temperature measuring device in the pipeline
certainly.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele
ausführlich
erläutert
und beschrieben, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt
sind. Dabei zeigen:The
Invention will be described below with reference to various embodiments
in detail
explained
and described, which are illustrated in the accompanying drawings
are. Showing:
1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; 1 a schematic representation of a first embodiment of the flow measuring system according to the invention;
2 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; 2 a schematic representation of a second embodiment of the flow measuring system according to the invention;
3 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; 3 a schematic representation of a third embodiment of the flow measuring system according to the invention;
4 eine
schematische Darstellung einer Zulaufvorrichtung für ein vierten
Ausführungsbeispiels
des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; 4 a schematic representation of an inlet device for a fourth embodiment of the flow measuring system according to the invention;
5 eine
schematische Darstellung eines fünften
Ausführungsbeispiels
des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; 5 a schematic representation of a fifth embodiment of the flow measuring system according to the invention;
6 eine
schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; 6 a schematic representation of a sixth embodiment of the flow measuring system according to the invention;
7 eine
schematische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; 7 a schematic representation of a seventh embodiment of the flow measuring system according to the invention;
8 eine
schematische Darstellung eines achten Ausführungsbeispiels des Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; 8th a schematic representation of an eighth embodiment of the flow measuring system according to the invention;
9 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Auswerte-Elektronik
für das
Durchflußmeßsystem
nach der Erfindung; und 9 a schematic representation of a first embodiment of an evaluation electronics for the flow measuring system according to the invention; and
10 eine
schematische Darstellung eines Blockschaltbildes der Auswerte-Elektronik
nach 9. 10 a schematic representation of a block diagram of the evaluation electronics according to 9 ,
Sofern
es sinnvoll erscheint, werden in der Zeichnung gleiche Bezugszeichen
für gleiche
Elemente, Module oder sonstige Teile verwendet, solange dies nicht
mißverständlich ist.Provided
it makes sense, the same reference numerals in the drawing
for same
Elements, modules or other parts used, as long as not
is misleading.
In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Durchflußmeßsystem 10 zur
Bestimmung eines Durchflusses F1 einer feststoffbeladenen ersten
Flüssigkeit
in einer Rohrleitung 12 schematisch dargestellt. Der Durchfluß F1 ist
in 1 durch einen Pfeil veranschaulicht, der auch
die Fließrichtung
der ersten Flüssigkeit
angibt. Unter feststoffbeladener Flüssigkeit wird hier und im weiteren
eine wässerige
Flüssigkeit
verstanden, die einen Feststoffanteil aus mineralischen Stoffen,
beispielsweise Magnetit und/oder andere eisenhaltige Mineralien,
aufweist.In 1 is a first embodiment of a flow measuring system according to the invention 10 for determining a flow F1 of a solids-laden first liquid in a pipeline 12 shown schematically. The flow F1 is in 1 illustrated by an arrow, which also indicates the flow direction of the first liquid. By solids-laden liquid is here and in the following understood an aqueous liquid which has a solids content of mineral substances, such as magnetite and / or other iron-containing minerals.
Das
Durchflußmeßsystem 10 umfaßt eine erste
radiometrische Dichte-Meßstelle 14 und
eine zweite radiometrische Dichte-Meßstelle 16, die beide der
Rohrleitung 12 zugeordnet sind. Die erste radiometrische
Dichte-Meßstelle 14 umfaßt einen
ersten Detektor 18 für
Gammastrahlen und eine erste Strahlenquelle 20, die zweite
radiometrische Dichte-Meßstelle 16 einen
zweiten Detektor 22 für
Gammastrahlen und eine zweite Strahlenquelle 24. Mit den
beiden radiometrischen Dichte-Meßstellen 14 und 16 werden
eine erste Dichte ρ1
und eine zweiten Dichte ρ2 der
Flüssigkeit
an verschiedenen Stellen der Rohrleitung 12 bestimmt. An
der zweiten Dichte-Meßstelle 16 ist
der Durchfluß F2
der ersten Flüssigkeit
durch die Rohrleitung 12 durch einen Pfeil veranschaulicht.The flow measuring system 10 comprises a first radiometric density measuring point 14 and a second radiometric density measuring point 16 , both of the pipeline 12 assigned. The first radiometric density measuring point 14 includes a first detector 18 for gamma rays and a first radiation source 20 , the second radiometric density measuring point 16 a second detector 22 for gamma rays and a second radiation source 24 , With the two radiometric density measuring points 14 and 16 be a first density ρ1 and a second density ρ2 of the liquid at different points of the pipeline 12 certainly. At the second density measuring point 16 is the flow F2 of the first fluid through the pipeline 12 illustrated by an arrow.
Die
Wirkungsweise von radiometrischen Meßstellen, die Arbeitsweise
von geeigneten Detektoren und Quellen sowie die Bestimmung des gesuchten
Meßwertes
sind an sich bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung. Die beiden
radiometrischen Meßstellen 14, 16 sind – wie üblich – mit einem Bus 26,
beispielsweise einem 2-Leiter-Bus, vorzugsweise für digitale
Signalübertragung,
verbunden, über
den sie versorgt werden und über
den ihre Signale weitergeleitet werden. Selbstverständlich können auch
andere Busse mit der Erfindung verwendet werden.The mode of action of radiometric measuring points, the operation of suitable detectors and sources and the determination of the desired measured value are known per se and not the subject of the invention. The two radiometri measuring points 14 . 16 are - as usual - with a bus 26 , For example, a 2-wire bus, preferably for digital signal transmission, connected, over which they are supplied and through which their signals are forwarded. Of course, other buses may be used with the invention.
Zwischen
den beiden Dichte-Meßstellen 14, 16 ist
eine Zulaufvorrichtung 28angeordnet, die in die Rohrleitung 12 mündet und
durch die eine zweite Flüssigkeit
zu der in der Rohrleitung 12 strömenden ersten Flüssigkeit
beigemischt wird. Bei dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Zulaufvorrichtung 28 ein Einlaufstück 30 auf,
das ein T-förmiges Rohrstück ist.
Das T-förmige Einlaufstück 30 ist üblicherweise
mit einer zweiten Leitung 32 zur Heranführung der zweiten Flüssigkeit verbunden.
Die zweite Flüssigkeit
ist vorzugsweise eine wässerige
Flüssigkeit,
beispielsweise Wasser, oder in der ersten Flüssigkeit löslich. Ein Durchfluß F3 der
zweiten Flüssigkeit
ist in 1 durch einen Pfeil veranschaulicht. Der Durchfluß F3 ist
vorzugsweise bekannt ebenso wie eine Dichte ρ3 der zweiten Flüssigkeit.
Für Wasser
als zweite Flüssigkeit
mit bekannter Dichte ρ3
in einem Fallrohr als Zulaufvorrichtung 28 kann in Kenntnis
von dessen Abmessungen der Durchfluß F3 auf einfache Weise berechnet
werden.Between the two density measuring points 14 . 16 an inlet device 28 is arranged in the pipeline 12 flows through and a second liquid to the in the pipeline 12 flowing first liquid is added. At the in 1 illustrated embodiment of the invention, the inlet device 28 an inlet piece 30 on, which is a T-shaped piece of pipe. The T-shaped inlet piece 30 is usually with a second line 32 connected to the introduction of the second liquid. The second liquid is preferably an aqueous liquid, for example water, or soluble in the first liquid. A flow F3 of the second liquid is in 1 illustrated by an arrow. The flow F3 is preferably known as well as a density ρ3 of the second liquid. For water as a second liquid of known density ρ3 in a downcomer as feed device 28 With reference to its dimensions, the flow F3 can be calculated in a simple manner.
Infolge
des Zuflusses der zweiten Flüssigkeit in
die erste Flüssigkeit
ist der Durchfluß F1
in der Rohrleitung 12 an der ersten Dichte-Meßstelle 14 kleiner
als der Durchfluß F2
an der zweiten Dichte-Meßstelle 16.
Neben dem Durchfluß F1
der ersten Flüssigkeit
im Sinne eines Volumenstroms an der ersten Dichte-Meßstelle 14 ist
dort auch ein Massenstrom M1 meßbar;
entsprechend ein Massenstrom M2 neben dem Durchfluß F2 an
der zweiten Dichte-Meßstelle 16.
Bei bekanntem Durchfluß F3
und Dichte ρ3
der zweiten Flüssigkeit
ergeben sich folgende Zusammenhänge: F2 = F1 + F3und M2 =
M1 + M3und F2·ρ2 = F1·ρ1 + F3·ρ3wobei wegen der Feststoffbeladung
der ersten Flüssigkeit
im Vergleich zur zweiten Flüssigkeit,
vorzugsweise Wasser, gilt: ρ1 > ρ2 > ρ3mit (F1
+ F3)·ρ2 = F1·ρ1 + F3·ρ3folgt: F1 = F3·((ρ2 – ρ3)/(ρ1 – ρ2)) Due to the inflow of the second liquid into the first liquid, the flow F1 is in the pipeline 12 at the first density measuring point 14 smaller than the flow F2 at the second density measuring point 16 , In addition to the flow F1 of the first liquid in terms of a volume flow at the first density measuring point 14 is there also a mass flow M1 measurable; corresponding to a mass flow M2 in addition to the flow F2 at the second density measuring point 16 , With known flow F3 and density ρ3 of the second liquid, the following relationships arise: F2 = F1 + F3 and M2 = M1 + M3 and F2 · ρ2 = F1 · ρ1 + F3 · ρ3 wherein, because of the solids loading of the first liquid compared to the second liquid, preferably water, the following applies: ρ1>ρ2> ρ3 With (F1 + F3) · ρ2 = F1 · ρ1 + F3 · ρ3 follows: F1 = F3 · ((ρ2 - ρ3) / (ρ1 - ρ2))
Bei
bekanntem Durchfluß F3
und Dichte ρ3 der
zweiten Flüssigkeit
hängt daher
der gesuchte Durchfluß F1
der ersten Flüssigkeit
von den gemessenen Dichten ρ1
und ρ2,
und den bekannten Variablen ρ3
und F3 ab. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß in diesem
Falle der gesuchte Durchfluß F1
bestimmt werden kann, wenn durch die beiden Dichte-Meßstelle 14, 16 jeweils
ein Dichteunterschied ρ1 – ρ2 gemessen
werden kann. Es wird vorteilhafterweise der ersten Flüssigkeit
eine solche möglichst
kleine Menge der zweiten Flüssigkeit
hinzugemischt, die gerade hinreicht für die gewünschte Ermittlung des Durchflusses
F1 der ersten Flüssigkeit.With known flow F3 and density ρ3 of the second liquid, therefore, the sought flow F1 of the first liquid depends on the measured densities ρ1 and ρ2, and the known variables ρ3 and F3. In other words, this means that in this case the desired flow F1 can be determined, if by the two density measuring point 14 . 16 in each case a density difference ρ1 - ρ2 can be measured. It is advantageously added to the first liquid as small as possible amount of the second liquid, which is just sufficient for the desired determination of the flow rate F1 of the first liquid.
Von
den Detektoren 18, 22 der Dichte-Meßstellen 14, 16 ausgangsseitig
gelieferte Meßsignale zu
den gemessen Dichten ρ1
und ρ2 der
Flüssigkeit in
der Rohrleitung 12 werden erfindungsgemäß in einer mit den Detektoren 18, 22 der
Dichte-Meßstellen 14, 16 direkt
oder über
den Bus 26 verbundenen Elektronik be- und verarbeitet,
wo die oben genannte, gewünschte
Bestimmung des Durchflusses F1 der ersten Flüssigkeit in der Rohrleitung 12 ermittelt
und ein dem gesuchten Durchfluß F1
entsprechendes Ausgangssignals erzeugt wird. Zur Vereinfachung ist eine
solche Elektronik, die sinnvollerweise auch eine Versorgung der
Detektoren 18, 22 erlaubt, nicht in 1 gezeigt.
Sie wird aber später
ausführlich
im Zusammenhang mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert.From the detectors 18 . 22 the density measuring points 14 . 16 Output signals supplied to the measured densities ρ1 and ρ2 of the liquid in the pipeline 12 According to the invention in one with the detectors 18 . 22 the density measuring points 14 . 16 directly or via the bus 26 processed and processed electronics, where the above, desired determination of the flow F1 of the first liquid in the pipeline 12 determined and the desired flow F1 corresponding output signal is generated. For simplicity, such electronics, which makes sense, a supply of the detectors 18 . 22 allowed, not in 1 shown. However, it will be explained in detail later in connection with the description of the method according to the invention.
In 2 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Durchflußmeßsystem 10 zur
Bestimmung des Durchflusses F1 der feststoffbeladenen ersten Flüssigkeit
in der Rohrleitung 12 schematisch dargestellt. Die feststoffbeladene
erste Flüssigkeit
ist wieder eine wässerige
Flüssigkeit,
vorzugsweise Wasser, die einen Feststoffanteil aus mineralischen
Stoffen, beispielsweise Magnetit und/oder andere eisenhaltige Mineralien,
aufweist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
umfaßt
das Durchflußmeßsystem 10 zwei
radiometrische Dichte-Meßstellen 14 und 16,
mit Detektoren 18, 22 und zwei damit zusammenwirkenden
Strahlenquelle 20, 24. Sie dienen, wie oben beschrieben,
der Erfassung der ersten Dichte ρ1
und der zweiten Dichte ρ2
der ersten Flüssigkeit
an verschiedenen Stellen der Rohrleitung 12.In 2 is another embodiment of the flow measuring system according to the invention 10 for determining the flow F1 of the solids-laden first liquid in the pipeline 12 shown schematically. The solids-laden first liquid is again an aqueous liquid, preferably water, which has a solids content of mineral substances, for example magnetite and / or other iron-containing minerals. Also in this embodiment, the flow measuring system comprises 10 two radiometric density measuring points 14 and 16 , with detectors 18 . 22 and two interacting radiation source 20 . 24 , They serve, as described above, to detect the first density ρ1 and the second density ρ2 of the first liquid at different points in the pipeline 12 ,
Zwischen
den beiden Dichte-Meßstellen 14, 16 ist
wiederum die vom Ausführungsbeispiel
der 1 bekannte mit dem T-förmigen Einlaufstück 30 angeordnet,
durch die eine zweite Flüssigkeit
zu der in der Rohrleitung 12 strömenden ersten Flüssigkeit zugemischt
wird. Wie beim Ausführungsbeispiel
der 1 ist auch hier der Durchfluß F3 der zweiten Flüssigkeit
durch einen abknickenden Pfeil veranschaulicht. Der Durchfluß F3 ist
vorzugsweise bekannt ebenso wie die Dichte ρ3 der zweiten Flüssigkeit.
Für Wasser
mit bekannter Dichte ρ3
und einem Fallrohr als Zulaufvorrichtung 28 kann in Kenntnis von
dessen Abmessungen der Durchfluß F3
berechnet werden. Der gesuchte Durchfluß F1 kann wieder nach der oben
beschriebenen Formel F1 = F3·((ρ2 – ρ3)/(ρ1 – ρ2))aus den Meßwerten
der beiden Dichte-Meßstellen 14 und 16 ermittelt
werden.Between the two density measuring points 14 . 16 is again the embodiment of the 1 known with the T-shaped inlet piece 30 arranged through which a second liquid to the in the pipeline 12 flowing first liquid is mixed. As in the embodiment of 1 Here, too, the flow F3 of the second liquid is illustrated by a bent arrow. The flow F3 is preferably known as well as the density ρ3 of the second liquid. For water with known density ρ3 and a downpipe as feed device 28 With reference to its dimensions, the flow F3 can be calculated. The sought flow F1 can again according to the formula described above F1 = F3 · ((ρ2 - ρ3) / (ρ1 - ρ2)) from the measured values of the two density measuring points 14 and 16 be determined.
Das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Durchflußmeßsystem 10 nach
der Erfindung unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
durch eine zusätzliche
Temperaturmeßstelle 34 zur
Bestimmung der Temperatur der Flüssigkeit.
Damit ist es möglich,
die an sich temperaturabhängige
Dichte ρ2
der Flüssigkeit
in der Rohrleitung 12 genauer zu bestimmen, um die Genauigkeit
des gesuchten Durchflusses F1 zu erhöhen. Sinnvollerweise wird die
Temperatur der Flüssigkeit
in der Rohrleitung nach einer vollständigen Durchmischung der ersten
und zweiten Flüssigkeit gemessen,
wie in 2 durch die angedeutete Position der Temperaturmeßstelle 34 veranschaulicht wird,
die nach einer gestrichelt markierten Durchmischungszone 36 in
der Rohrleitung angeordnet ist.This in 2 illustrated embodiment of the flow measuring system 10 according to the invention differs from the in 1 illustrated embodiment by an additional temperature measuring 34 for determining the temperature of the liquid. This makes it possible to determine the inherently temperature-dependent density ρ2 of the liquid in the pipeline 12 to determine more precisely in order to increase the accuracy of the sought flow F1. It makes sense to measure the temperature of the liquid in the pipeline after complete mixing of the first and second liquids, as in 2 by the indicated position of the temperature measuring point 34 which is shown after a dashed line mixing zone 36 is arranged in the pipeline.
Wie
beim Ausführungsbeispiel
nach der 1 auch werden die von den Detektoren 18, 22 der
Dichte-Meßstellen 14, 16 ausgangsseitig
gelieferten Meßsignale
zu den gemessen Dichten ρ1
und ρ2 der
Flüssigkeit
in der Rohrleitung 12 in einer mit den Detektoren 18, 22 der
Dichte-Meßstellen 14, 16 direkt
oder über
den Bus 26 verbundenen Elektronik be- und verarbeitet.,
Zur Vereinfachung ist die Elektronik nicht in 2 gezeigt.
Sie wird später
ausführlich
im Zusammenhang mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert.As in the embodiment of the 1 also those of the detectors 18 . 22 the density measuring points 14 . 16 output signals supplied to the measured densities ρ1 and ρ2 of the liquid in the pipeline 12 in one with the detectors 18 . 22 the density measuring points 14 . 16 directly or via the bus 26 processed and processed electronics., For simplicity, the electronics is not in 2 shown. It will be explained in detail later in connection with the description of the method according to the invention.
Das
in 3 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Durchflußmeßsystem 10 zur
Bestimmung des Durchflusses F1 der feststoffbeladenen ersten Flüssigkeit
in der Rohrleitung 12 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
durch ein zusätzliches
Durchfluß-Meßgerät 38 in
der zweiten Leitung 32. Damit ist es möglich, bei beliebig angeordneter Zulaufvorrichtung 28 den
Durchfluß F3
für die
zweite Flüssigkeit
genau zu bestimmen. Die Zulaufvorrichtung 28 ist wie bereits
oben erwähnt
ein T-Rohr-förmiges
Einlaufstück 30,
das in diesem Fall über
eine Flanschverbindung in die Rohrleitung 12 integriert worden
ist. Außerdem
ist zwischen dem Durchfluß-Meßgerät 38 und
dem Einlaufstück 30 ein
Ventil 40 vorgesehen, mit dem der Durchfluß F3, also
der Zufluß der
zweiten Flüssigkeit
zu der in der Rohrleitung 12 fließenden ersten Flüssigkeit
auf die gewünschte
Menge regulierbar ist. Weiterhin ist es möglich, in der Rohrleitung auch
eine Temperaturmeßstelle 34 mit
einem Temperaturmeßgerät zur Bestimmung
der Temperatur der Flüssigkeit
vorzusehen, wie es bei Ausführungsbeispiel
der 2 beschrieben und dort dargestellt ist.This in 3 illustrated further embodiment of the flow measuring system according to the invention 10 for determining the flow F1 of the solids-laden first liquid in the pipeline 12 is different from the one in 1 illustrated embodiment by an additional flow meter 38 in the second line 32 , This makes it possible, with arbitrarily arranged inlet device 28 to accurately determine the flow F3 for the second fluid. The inlet device 28 is as mentioned above, a T-tube-shaped inlet piece 30 , which in this case has a flange connection in the pipeline 12 has been integrated. It is also between the flow meter 38 and the inlet piece 30 a valve 40 provided with the flow F3, so the inflow of the second liquid to that in the pipeline 12 flowing first liquid to the desired amount is adjustable. Furthermore, it is possible in the pipeline also a temperature measuring 34 provided with a temperature measuring device for determining the temperature of the liquid, as in the embodiment of the 2 described and shown there.
Der
Durchfluß F3
der zweiten Flüssigkeit
ist auch hier durch einen abknickenden Pfeil veranschaulicht – wie bei
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
der 1 und 2. Der Durchfluß F3 der
zweiten Flüssigkeit
ist vorzugsweise bekannt ebenso wie die Dichte ρ3 der zweiten Flüssigkeit.
Für Wasser
als zweiter Flüssigkeit
mit bekannter Dichte ρ3
und dem mit dem Durchfluß-Meßgerät 38 ermittelten
Durchfluß F3
kann der gesuchte Durchfluß F1
in der Rohrleitung wieder nach der oben beschriebenen Formel F1 = F3·((ρ2 – ρ3)/(ρ1 – ρ2))aus
den Dichte-Meßwerten ρ1, ρ2 der beiden
Dichte-Meßstellen 14 und 16 ermittelt
werden.The flow F3 of the second liquid is also illustrated here by a kinked arrow - as in the embodiments described above 1 and 2 , The flow F3 of the second liquid is preferably known as well as the density ρ3 of the second liquid. For water as a second liquid of known density ρ3 and that with the flow meter 38 determined flow F3, the sought flow F1 in the pipeline again according to the formula described above F1 = F3 · ((ρ2 - ρ3) / (ρ1 - ρ2)) from the density measured values ρ1, ρ2 of the two density measuring points 14 and 16 be determined.
Eine
anderer durch 3 veranschaulichter, wichtiger
Gesichtspunkt betrifft die Messung der Dichten ρ1 und ρ2 an der Dichte-Meßstellen 14, 16. Für die Bestimmung
des gesuchten Durchflusses F1 in der Rohrleitung 12 ist
es erforderlich, die Dichte ρ1 der
ungestörten
ersten Flüssigkeit
an der Dichte-Meßstelle 14 zu
messen und die die Dichte ρ2
der tatsächlich
und vollständig
durchmischten Flüssigkeiten
an der Dichte-Meßstellen 16.
Ein in 3 mit "A" bezeichneter Abstand
zwischen dem Einlaufstück 30 der
Zulaufvorrichtung 28 und der ersten Dichte-Meßstelle 14 sollte
gerade so groß gewählt werden,
daß an
der Dichte-Meßstelle 14 in
der Rohrleitung der Durchfluß der
ersten Flüssigkeit
durch die in der Zulaufvorrichtung 28 hinzuströmende zweite
Flüssigkeit nicht
beeinflußt
wird. Außerdem
muß ein
in 3 mit "B" bezeichneter Abstand
zwischen dem Einlaufstück 30 und
der zweiten Dichte-Meßstelle 16 gerade so
groß gewählt werden,
daß an
der Dichte-Meßstelle 16 in
der Rohrleitung eine homogene und vollständig durchmischte Flüssigkeit
vorliegt. Wie noch gezeigt wird, kann die Durchmischung durch besondere Zulaufvorrichtungen 28 verbessert
werden, ein gewisser Mindestabstand B wird aber sicher einzuhalten
sein. Da die Abstände
A und B von der Konzentration des Feststoffes oder der Feststoffe
in der Flüssigkeit
in der Rohrleitung 12 abhängen, ist es sinnvoll, die
Abstände
experimentell zu ermitteln oder wenigstens zu verifizieren.Another through 3 The illustrated, important aspect concerns the measurement of the densities ρ1 and ρ2 at the density measuring points 14 . 16 , For the determination of the desired flow F1 in the pipeline 12 it is necessary to determine the density ρ1 of the undisturbed first liquid at the density measuring point 14 and to measure the density ρ2 of the actual and fully mixed liquids at the density measuring points 16 , An in 3 with "A" designated distance between the inlet piece 30 the inlet device 28 and the first density measuring point 14 should be just so large that at the density measuring point 14 in the pipeline, the flow of the first liquid through the in the feed device 28 inflowing second liquid is not affected. In addition, an in 3 with "B" designated distance between the inlet piece 30 and the second density measuring point 16 just be chosen so large that at the density measuring point 16 there is a homogeneous and completely mixed liquid in the pipeline. As will be shown, the mixing by special feed devices 28 be improved, but a certain minimum distance B will be sure to comply. Since the distances A and B from the concentration of solids or solids in the liquid in the pipeline 12 It is useful to determine the distances experimentally or at least verify them.
Wie
bereits oben erwähnt,
ist es wichtig, daß an
der zweiten Dichte-Meßstelle 16 eine
vollständige Durchmischung
der ersten und feststoffbeladenen Flüssigkeit mit der zugeführten zweiten
Flüssigkeit stattgefunden
hat. Die in 4 schematisch dargestellte Zulaufvorrichtung 28 für noch ein
anderes Ausführungsbeispiel
des Durchflußmeßsystem 10 nach der
Erfindung erlaubt eine sehr effiziente Durchmischung der ersten
und zweiten Flüssigkeit
nahe an der Zulaufvorrichtung 28 selbst. Die hier dargestellte Zulaufvorrichtung 28 umfaßt mehrere,
vorzugsweise radial in die Rohrleitung 12 mündende Zulaufdüsen 42.
Die einzelnen Zulaufdüsen 42 sind
in geeigneter Weise mit der zweiten Leitung 32 verbunden,
beispielsweise über
flexible Schläuche.
Wie bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist in die zweite Leitung 12 ein Durchflußmeßgerät 38 integriert,
um den Durchfluß F3
und damit den Zulauf der zweiten Flüssigkeit in die Rohrleitung 12 genau
zu bestimmen. Der Durchfluß F3
der zweiten Flüssigkeit durch
ein Ventil 40 einstellbar, das in die zweite Leitung 32 integriert
ist, ähnlich
wie bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.As already mentioned above, it is important that at the second density measuring point 16 a complete Mixing of the first and solids-laden liquid with the supplied second liquid has taken place. In the 4 schematically shown inlet device 28 for yet another embodiment of the flow measuring system 10 according to the invention allows a very efficient mixing of the first and second liquid close to the inlet device 28 itself. The inlet device shown here 28 comprises a plurality, preferably radially in the pipeline 12 opening inlet nozzles 42 , The individual inlet nozzles 42 are suitably connected to the second line 32 connected, for example via flexible hoses. As with the in 3 illustrated embodiment is in the second line 12 a flowmeter 38 integrated to the flow F3 and thus the inlet of the second liquid into the pipeline 12 to be determined exactly. The flow F3 of the second liquid through a valve 40 adjustable, that in the second line 32 is integrated, similar to the one in 3 illustrated embodiment of the invention.
Mit
den an den Dichte-Meßstellen 14, 16 gemessenen
Dichten ρ1
und ρ2 der
Flüssigkeit
in der Rohrleitung 12 und dem gemessenen Durchfluß F3 kann
der gesuchte Durchfluß F1
in der Rohrleitung 12 wieder nach der oben beschriebenen
Formel F1 = F3·((ρ2 – ρ3)/(ρ1 – ρ2))ermittelt werden. Es
ist auch hier möglich,
in der Rohrleitung 12 eine Temperaturmeßstelle 34 mit einem
Temperaturmeßgerät zur Bestimmung
der Temperatur der Flüssigkeit
vorzusehen, wie es bei Ausführungsbeispiel
der 2 beschrieben und dort dargestellt ist.With the at the density measuring points 14 . 16 measured densities ρ1 and ρ2 of the liquid in the pipeline 12 and the measured flow F3, the sought flow F1 in the pipeline 12 again according to the formula described above F1 = F3 · ((ρ2 - ρ3) / (ρ1 - ρ2)) be determined. It is also possible here in the pipeline 12 a temperature measuring point 34 provided with a temperature measuring device for determining the temperature of the liquid, as in the embodiment of the 2 described and shown there.
Ein
anderes, in 5 schematisch dargestelltes
Ausführungsbeispiel
des Durchflußmeßsystem 10 nach
der Erfindung betrifft eine solche besondere Zulaufvorrichtung 28,
mit der die Durchmischung der ersten feststoffbeladenen Flüssigkeit
mit der zugeführten
zweiten Flüssigkeit
gegenüber
dem T-förmigen
Einlaufstück
nach den 1, 2, 3 verbessert
wird. Wie 5 zeigt, umfaßt die Zulaufvorrichtung 28 in
diesem Falle ein mit der zweiten Leitung 32 verbundenes
und schräg
in die Rohrleitung 12 mündendes
Einlaufstück 30. Ähnlich den
in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen
ist in die zweite Leitung 12 auch hier ein Durchflußmeßgerät 38 integriert,
um den Durchfluß F3
und damit den Zulauf der zweiten Flüssigkeit in die Rohrleitung 12 genau
zu bestimmen. Aus Gründen
der Vereinfachung wurde hier auf eine Darstellung eines Ventils 40 (siehe
dazu auch die 3 und 4) zur Regulierung
des Durchflusses F3 zwar verzichtet. Ein solches Ventil 40 kann
jedoch auch bei dem in 5 dargestellten Durchflußmeßsystem 10 auf
einfache Weise integriert werden.Another, in 5 schematically illustrated embodiment of the flow measuring system 10 according to the invention relates to such a special feed device 28 in that the mixing of the first solids-laden liquid with the supplied second liquid with respect to the T-shaped inlet piece after 1 . 2 . 3 is improved. As 5 shows, comprises the inlet device 28 in this case one with the second line 32 connected and slanted in the pipeline 12 opening inlet piece 30 , Similar to those in the 3 and 4 illustrated embodiments is in the second line 12 Again, a flowmeter 38 integrated to the flow F3 and thus the inlet of the second liquid into the pipeline 12 to be determined exactly. For the sake of simplicity, here was an illustration of a valve 40 (See also the 3 and 4 ) is omitted to regulate the flow F3. Such a valve 40 However, even at the in 5 illustrated flow measuring system 10 be easily integrated.
Der
gesuchte Durchfluß F1
in der Rohrleitung 12 kann wieder nach der oben beschriebenen Formel
bestimmt werden.The sought flow F1 in the pipeline 12 can be determined again according to the formula described above.
In 6 ist
noch ein weiteres Ausführungsbeispiels
des Durchflußmeßsystem 10 nach
der Erfindung schematisch dargestellt. Das hier veranschaulichte
Ausführungsbeispiel
entspricht in Bezug auf die Zulaufvorrichtungen 28 dem
Ausführungsbeispiel
nach 1. Gegenüber
den bisher beschriebenen und in den 1-5 dargestellten
erfindungsgemäßen Durchflußmeßsystemen 10,
wo bei den Dichte-Meßstellen 14, 16 jeweils
eine radioaktive Quelle 20, 24 auf einen Detektor 18, 22 wirkt,
ist bei dem Ausführungsbeispiel
des Durchflußmeßsystem 10 nach 6 jedoch
nur eine einzelne Quelle 44 vorgesehen, die mit den beiden
Detektoren 18 bzw. 20 der Dichte-Meßstellen 14, 16 zusammenwirkt.
Der radioaktive Zerfall eines radiaktiven Präparates in einer Quelle ist
kein deterministischer sondern ein stochastischer Prozeß. Es kann
daher nicht ausgeschlossen werden, daß sich der jeweilige radioaktive Zerfall
der Quellen 20, 24 der Dicht-Meßstellen 14, 16 der
in den 1-5 dargestellten Durchflußmeßsysteme 10 zu
einem betrachteten Zeitpunkt so unterscheidet, daß es zu
möglichen
Meßungenauigkeiten
kommen kann. Diese Meßungenauigkeiten wiegen
um so schwerer, je geringer der Unterschied zwischen den ersten
Dichte ρ1
und der zweiten Dichte ρ2
ausfällt.
Durch die Verwendung einer einzigen Quelle 44 für beide
Detektoren 18 und 22 ist sichergestellt daß die Quelle 44 in
jedem Augenblick in gleicher Weise auf die Detektoren 18 und 22 einwirkt,
so daß Fehler,
die durch unterschiedlichen radioaktiven Zerfall zweier Quellen
hervorgerufen werden können, verhindert
werden. Praktisch möglich
ist die in 6 verdeutlichte Anordnung der
einzelnen Quelle 44 über
der Rohrleitung etwa in der Mitte zwischen den beiden Dichte-Meßstellen 14, 16.
Sinnvollerweise ist dann die Zulaufvorrichtungen 28 mit
sknrecht zur Rohrleitung einmündenden
Einlaufstück 30 auf
der der anderen Seite der Rohrleitung 12 angeordnet.In 6 is yet another embodiment of the flow measuring system 10 shown schematically according to the invention. The embodiment illustrated here corresponds with respect to the inlet devices 28 according to the embodiment 1 , Compared to the previously described and in the 1 - 5 illustrated flow measuring systems according to the invention 10 where at the density measuring points 14 . 16 one radioactive source each 20 . 24 on a detector 18 . 22 acts is in the embodiment of the flow measurement 10 to 6 but only a single source 44 provided with the two detectors 18 respectively. 20 the density measuring points 14 . 16 interacts. The radioactive decay of a radioactive preparation in a source is not a deterministic but a stochastic process. It can not therefore be ruled out that the respective radioactive decay of the sources 20 . 24 the density measuring points 14 . 16 in the 1 - 5 illustrated flow measurement systems 10 at a given time so different that it may lead to possible measurement inaccuracies. These measurement inaccuracies weigh the heavier the smaller the difference between the first density ρ1 and the second density ρ2 is. By using a single source 44 for both detectors 18 and 22 is ensured that the source 44 at every moment in the same way to the detectors 18 and 22 acts, so that errors that can be caused by different radioactive decay of two sources are prevented. Practically possible is the in 6 clarified arrangement of each source 44 above the pipeline approximately in the middle between the two density measuring points 14 . 16 , It makes sense then the inlet devices 28 with inlet opening directly to the pipeline 30 on the other side of the pipeline 12 arranged.
Falls
gewünscht
kann natürlich
auch hier der Durchfluß F3
durch ein Ventil 40 reguliert werden. In einem solchen
Falle wird dann vorzugsweise auch ein Durchflußmeßgerät 38 vorgesehen, mit
dem der tatsächliche
Durchfluß F3
gemessen wird.If desired, of course, here also the flow F3 through a valve 40 be regulated. In such a case, then preferably also a flowmeter 38 provided, with which the actual flow F3 is measured.
Mit
dem bekannten oder gemessenen Wert für den Durchfluß F3 und
den an den Dichte-Meßstellen 14, 16 gemessenen
Dichten ρ1
und ρ2 kann
wieder der gesuchte Durchfluß F1
in der Rohrleitung 12 nach der oben beschriebenen Formel
bestimmt werden.With the known or measured value for the flow F3 and at the density measuring points 14 . 16 measured densities ρ1 and ρ2 can again the sought flow F1 in the pipeline 12 be determined according to the formula described above.
7 ist
eine schematische Darstellung wieder eines anderen Ausführungsbeispiels
des Durchflußmeßsystem 10 nach
der Erfindung, bei dem – ähnlich dem
Ausführungsbeispiel
von 6 – nur eine
einzelne Quelle 44 mit den beiden Detektoren 18 bzw. 20 der
Dichte-Meßstellen 14, 16 zusammenwirkt.
Die hier gezeigte U-Form der Rohrleitung 12 zwischen den beiden
Dichte-Meßstellen 14, 16 ermöglicht,
wie in 7 veranschaulicht, eine Plazierung der einzelnen
Quelle 44 genau zwischen den Detektoren 18, 22 der
Dichte-Meßstellen 14, 16.
Darüber
hinaus sorgt die besondere Form der Rohrleitung nach der Zulauf-Vorrichtung 28 für eine gute Durchmischung
der ersten Flüssigkeit
mit der hinzugemischten zweiten Flüssigkeit. Die Zulauf-Vorrichtung 28 kann
ist hier zur Vereinfachung nicht weiter im Detail dargestellt. Sie
kann eine beliebige Zulauf-Vorrichtung nach einer der anderen Ausführungsbeispiele
der 1-6 sein, vorzugsweise handelt
es sich jedoch um eine Zulauf-Vorrichtung wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach der 4. Ansonsten gilt das bereits
für das,
was bereits zum Ausführungsbeispiel
des Durchflußmeßsystem 10 nach 6 gesagt
wurde. 7 is a schematic representation of yet another embodiment of the flow measuring system 10 according to the invention, in which - similar to the embodiment of 6 - just a single source 44 with the two detectors 18 respectively. 20 the density measuring points 14 . 16 interacts. The U-shape of the pipe shown here 12 between the two density measuring points 14 . 16 allows, as in 7 illustrates a placement of the single source 44 exactly between the detectors 18 . 22 the density measuring points 14 . 16 , In addition, the special shape of the pipe after the inlet device ensures 28 for a good mixing of the first liquid with the second liquid mixed. The inlet device 28 can not be shown in detail here for simplicity. It can be any inlet device according to one of the other embodiments of the 1 - 6 However, it is preferably an inlet device as in the embodiment of the 4 , Otherwise, that already applies to what already the embodiment of the flow measurement 10 to 6 was said.
Noch
ein anderes Ausführungsbeispiels
des Durchflußmeßsystem 10 nach
der Erfindung ist in 8 schematische dargestellt. Ähnlich den
Ausführungsbeispielen
der 6 und 7 ist auch hier nur eine einzelne
Quelle 44 vorgeshen, die mit den beiden Detektoren 18 bzw. 20 der
Dichte-Meßstellen 14, 16 zusammenwirkt.
Die hier, in 7 gezeigte gebogene Form der
Rohrleitung 12 zwischen den beiden Dichte-Meßstellen 14, 16 ermöglicht eine
genaue Plazierung der einzelnen Quelle 44 zwischen den
Detektoren 18, 22 der Dichte-Meßstellen 14, 16. Darüber hinaus
sorgt die besondere Form der Rohrleitung nach der Zulauf-Vorrichtung 28 für eine gute Durchmischung
der ersten Flüssigkeit
mit der hinzugemischten zweiten Flüssigkeit. Die Zulauf-Vorrichtung 28 kann
ist hier zur Vereinfachung nicht weiter im Detail dargestellt. Sie
kann eine beliebige Zulauf-Vorrichtung nach einer der anderen Ausführungsbeispiele
der 1-6 sein, vorzugsweise ist handelt
es sich jedochum eine Zulauf-Vorrichtung wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach der 4. Die weiteren Einzelheiten
sind bereits oben zu den Ausführungsbeispielen
des Durchflußmeßsystems 10 nach
den 6 und 7 beschrieben.Yet another embodiment of the flow measuring system 10 according to the invention is in 8th schematic shown. Similar to the embodiments of the 6 and 7 is also only a single source here 44 provided with the two detectors 18 respectively. 20 the density measuring points 14 . 16 interacts. The here, in 7 shown curved shape of the pipeline 12 between the two density measuring points 14 . 16 allows accurate placement of each source 44 between the detectors 18 . 22 the density measuring points 14 . 16 , In addition, the special shape of the pipe after the inlet device ensures 28 for a good mixing of the first liquid with the second liquid mixed. The inlet device 28 can not be shown in detail here for simplicity. It can be any inlet device according to one of the other embodiments of the 1 - 6 However, it is preferably an inlet device as in the embodiment of the 4 , The further details are already above on the embodiments of the flow measurement 10 after the 6 and 7 described.
Bisher
wurde erklärt,
wie der gesuchte Durchfluß F3
anhand der oben angegebenen Formel bestimmt wird. Praktischerweise
wird eine solche Berechnung in und von einer geeigneten Elektronik
ausgeführt,
die auch den gesuchten Wert oder ein diesem entsprechendes Signal
erzeugt und ausgibt, vorzugsweise auf den Bus. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige
Elektronik ist in 9 vereinfacht und schematisch
dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel
dient einerseits zur Bestimmung des gesuchten Durchflusses F1 anhand
der oben angegebenen Formel und andererseits stellt es Schaltausgänge und – abhängig von
der gewünschten
Anwendung – auch
Signale zur Steuerung von Totalisatoren, beispielsweise für Abrechnungen,
zur Verfügung.So far, it has been explained how the searched flow F3 is determined by the formula given above. Conveniently, such a calculation is carried out in and by suitable electronics, which also generates and outputs the sought value or signal corresponding thereto, preferably on the bus. An embodiment of such electronics is in 9 simplified and shown schematically. This embodiment serves on the one hand to determine the desired flow F1 on the basis of the above formula and on the other hand, it provides switching outputs and - depending on the desired application - also signals for controlling totalizers, for example, for billing, available.
Die
Elektronik ist wie auch die Dichte-Meßstellen 14, 16 der
oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung
an den Bus 26, vorzugsweise ein digitaler Bus, angeschlossen (siehe
dazu auch die 1-8) und erhält von dort
die von den Detektoren 18, 22 der Dichte-Meßstellen 14, 16 gelieferten
Dichten ρ1
und ρ2 und
gegebenenfalls noch die von der Temperaturmeßstelle 34 (siehe
dazu 2) gemessene Temperatur T sowie den vom Durchflußmeßgerät 38 erfaßten Durchfluß F3 (siehe
dazu 3, 4, 5). Zusätzlich zur
Anbindung an den Bus 26, auf den der gesuchte Durchfluß-Meßwert F1
ausgegeben wird, stehen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
als weitere, analoge Ausgänge
ein Volumenstrom-Ausgang 46 für die feststoffbeladene
erste Flüssigkeit,
der den berechneten Wert für
den Durchfluss F2 bereitstellt, ein Massenstrom-Ausgang 48,
der den Massenstrom M1 an der Stelle der ersten Dichte-Meßstelle 14 widergibt,
sowie ein Massenstrom-Ausgang 50 für die feststoffbeladene Flüssigkeit
insgesamt, der den Massenstrom M2 an der Stelle der zweiten Dichte-Meßstelle 16 widergibt – also nach
Zumischung der zweiten Flüssigkeit,
zur Verfügung.The electronics are as well as the density measuring points 14 . 16 the various embodiments of the invention described above to the bus 26 , preferably a digital bus, connected (see also the 1 - 8th ) and receives from there the of the detectors 18 . 22 the density measuring points 14 . 16 delivered densities ρ1 and ρ2 and possibly even those of the temperature measuring 34 (see 2 ) Measured temperature T as well as that of the flowmeter 38 detected flow F3 (see 3 . 4 . 5 ). In addition to the connection to the bus 26 to which the sought flow measurement value F1 is output, are in the embodiment shown here, as a further, analog outputs a volume flow output 46 for the solids laden first liquid providing the calculated value for the flow F2, a mass flow output 48 containing the mass flow M1 at the location of the first density measuring point 14 as well as a mass flow output 50 for the solids-laden liquid as a whole, the mass flow M2 at the location of the second density measuring point 16 reflects - so after admixture of the second liquid, available.
Die
Signale, die an den Ausgängen
bereitgestellt werden, beruhen auf internen Berechnungen in der
Elektronik. Sie werden später
anhand des in 10 veranschaulichten Ablaufdiagramms
erläutert.
Zum Volumenstrom-Ausgang 46 und
zu den Massenstrom-Ausgängen 48, 50 wird
hier jeweils auch ein zugeordneter Schaltausgang 52, 54 und 56 in
Form vom Stromsignale, beipielsweise von 4-20mA, für einen
oder mehrere Totalisatoren vorgesehen. Zur Parametrisierung der
Schaltausgänge 52, 54, 56 können Parameter
V1, V2 und V3 eingegeben bzw. eingestellt werden als eine für den Totalisator bzw.
die Totalisatoren gewünschte
Zählrate
in Volumen bzw. Masse pro Ausgangspuls. Solche Schaltausgänge 52, 54, 56 und
deren Parametrisierung sind an sich üblichund bekannt und nicht
Gegenstand der Erfindung.The signals provided at the outputs are based on internal calculations in the electronics. They will be later based on the in 10 illustrated flowchart explained. To the volume flow output 46 and to the mass flow outputs 48 . 50 Here is also an associated switching output 52 . 54 and 56 in the form of current signals, for example 4-20mA, for one or more totalizers. For parameterization of the switching outputs 52 . 54 . 56 For example, parameters V1, V2 and V3 can be entered or set as a count rate in volume or mass per output pulse required for the totalizer or the totalisers. Such switching outputs 52 . 54 . 56 and their parameterization are common and known per se and are not the subject of the invention.
Als
weitere Parameter für
die tatsächliche Berechnung
des gesuchten Durchflusses F1 können bei
dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel
vorzugsweise auch eine Dichte ρc
der Trägerflüssigkeit der
ersten feststoffbeladenen Flüssigkeit,
die nicht unbedingt Wasser sein muß, und eine Dichte ρs des Feststoffes
selbst eingegeben werden. Damit kann die tatsächliche Konzentration des Feststoffes
oder Feststoffgemisches in der ersten Flüssigkeit berücksichtigt
werden.When
additional parameters for
the actual calculation
of the desired flow F1 can at
the embodiment presented here
preferably also a density ρc
the carrier liquid the
first solids-laden liquid,
which need not necessarily be water, and a density ρs of the solid
yourself entered. This can change the actual concentration of the solid
or mixed solids in the first liquid considered
become.
In 10 ist
die Bestimmung der gesuchten Größen als
Blockschaltbildes der oben beschriebenen Auswerte-Elektronik schematisch
dargestellt. Ausgehend links oben im Diagramm von den über den
Bus 26 erhaltenen Werten für die gemessenen Dichten ρ1, ρ2, den gemessenen
oder eingestellten Durchfluss F3 der zugemischten zweiten Flüssigkeit und
der von der Temperatur-Meßstelle 34 (siehe dazu 2)
gemessenen Temperatur T wird der Durchfluß F1 aus den genannten, zur
Verfügung
stehenden Werten nach der bereits oben besprochene Formel F1 = F3·((ρ2 – ρ3)/(ρ1 – ρ2))bestimmt,
wobei die Dichte ρ3
für die
gemessene Temperatur T korrigiert wird. Dieser Wert für F1 wird mit
dem gemessenen oder vorab eingestellten Wert F3 aufsummiert, so
daß sich
daraus der Durchfluß F2,
also der Volumenstrom an der zweiten Dichte-Meßstelle 16 ergibt,
der wiederum am Volumenstrom-Ausgang 46 als
analoges Signal zur Verfügung steht.
Zusätzlich
kann der Wert für
F2 auf dem Schaltausgang 52 mithilfe des Parameters V3
und eines Integrators analog in Form von Pulsen pro Volumestrom
für einen
Totalisator bereitgestellt werden.In 10 the determination of the desired quantities is shown schematically as a block diagram of the evaluation electronics described above. Starting at the top left in the diagram of the over the bus 26 obtained values for the measured densities ρ1, ρ2, the measured or adjusted flow F3 of the mixed second liquid and of the temperature measuring point 34 (see 2 ) measured flow rate T is the flow rate F1 from the said, available values according to the formula already discussed above F1 = F3 · ((ρ2 - ρ3) / (ρ1 - ρ2)) determined, wherein the density ρ3 is corrected for the measured temperature T. This value for F1 is summed up with the measured or preset value F3, so that from this the flow F2, ie the volume flow at the second density measuring point 16 which in turn results in the volume flow output 46 is available as an analog signal. Additionally, the value for F2 may be on the switch output 52 using parameter V3 and an integrator analog in the form of pulses per volume flow for a totalizer.
Mit
den eingestellten Werte für
die Dichte ρc der
Trägerflüssigkeit
der ersten feststoffbeladenen Flüssigkeit
und für
die Dichte ρs
des Feststoffes wird zusammen mit dem Wert der gemessenen Dichte ρ1 die tatsächliche
Konzentration SC des Feststoffes oder Feststoffgemisches in der
Flüssigkeit
in der Einheit einer Dichte berechnet. Dieser Wert von SC wird mit
dem Wert für
den Durchfluß F1
multipliziert und liefert nun einen Wert für den Massenstrom M1 an der
Stelle der ersten Dichte-Meßstelle 14 auf
den analogen Massenstrom-Ausgang 48. Zusätzlich kann
der Wert für
M1 auf dem Schaltausgang 54 mithlife des Parameters V1
und eines Integrators analog, in Form von Pulsen pro Volumestrom
für einen Totalisator
bereitgestellt werden.With the set values for the density ρc of the carrier liquid of the first solids-laden liquid and for the density ρs of the solid, together with the value of the measured density ρ1, the actual concentration SC of the solid or solid mixture in the liquid is calculated in the unit of density. This value of SC is multiplied by the value for the flow F1 and now provides a value for the mass flow M1 at the location of the first density measuring point 14 to the analog mass flow output 48 , Additionally, the value for M1 may be on the switch output 54 mithlife of the parameter V1 and an integrator analog, be provided in the form of pulses per volume flow for a totalizer.
Der
von der zweiten Dichte-Meßstelle 16 gelieferte
Wert für
die zweite Dichte ρ2
wird mit dem berechneten Wert F1 für den Volumenstrom an der ersten
Dichte-Meßstelle 14 multipliziert
und liefert so einen Wert für
den Massenstrom M2 an der Stelle der zweiten Dichte-Meßstelle 16 auf
den analogen Massenstrom-Ausgang 50. Zusätzlich kann
der Wert für M2
auf dem Schaltausgang 56 mithilfe des Parameters V2 und
eines Integrators analog in Form von Pulsen pro Volumestrom für einen
Totalisator bereitgestellt werden.The second density measuring point 16 supplied value for the second density ρ2 is calculated with the value F1 for the volume flow at the first density measuring point 14 multiplies and thus provides a value for the mass flow M2 at the location of the second density measuring point 16 to the analog mass flow output 50 , In addition, the value for M2 can be on the switch output 56 provided by the parameter V2 and an integrator analog in the form of pulses per volume flow for a totalizer.
-
1010
-
Durchflußmeßsystemflow measurement
-
1212
-
Rohrleitungpipeline
-
1414
-
1.
radiom. Dichtemeßstelle1.
Radiom. density measuring
-
1616
-
2.
radiom. DichtemeßstelleSecond
Radiom. density measuring
-
1818
-
1.
Detektor1.
detector
-
2020
-
1.
Quelle1.
source
-
2222
-
2.
DetektorSecond
detector
-
2424
-
2.
QuelleSecond
source
-
2626
-
Busbus
-
2828
-
Zulauf-VorrichtungIntake device
-
3030
-
Einlaufstückinlet piece
-
3232
-
zweite
Leitungsecond
management
-
3434
-
Temperaturmeßstelletemperature measurement
-
3636
-
DurchmischungszoneMixing zone
-
3838
-
Durchfluß-MeßgerätFlow meter
-
4040
-
VentilValve
-
4242
-
ZulaufdüseInflow
-
4444
-
einzelne
Strahlenquelleseparate
radiation source
-
4646
-
Volumenstrom-Ausgang
F1Flow rate output
F1
-
4848
-
Massenstrom-Ausgang
M1Mass flow output
M1
-
5050
-
Massenstrom-Ausgang
M2Mass flow output
M2
-
5252
-
Schaltausgangswitching output
-
5454
-
Schaltausgangswitching output
-
5656
-
Schaltausgangswitching output
-
ρ1ρ1
-
erste
Dichtefirst
density
-
ρ2ρ2
-
zweite
Dichtesecond
density
-
ρcpc of
-
Dichte
Trägerflüssigkeitdensity
carrier fluid
-
ρsρs
-
Dichte
Feststoffdensity
solid fuel
-
F1F1
-
erster
Durchflußfirst
flow
-
F2F2
-
zweiter
Durchflußsecond
flow
-
F3F3
-
dritter
Durchflußthird
flow
-
M1M1
-
erster
Massenstromfirst
mass flow
-
M2M2
-
zweiter
Massenstromsecond
mass flow
-
M3M3
-
dritter
Massenstromthird
mass flow
-
SCSC
-
Konzentration
Feststoffconcentration
solid fuel
-
V1 V 1
-
Parameter
Totalisator-Pulseparameter
Tote Pulse
-
V2 V 2
-
Parameter
Totalisator-Pulseparameter
Tote Pulse
-
V2 V 2
-
Parameter
Totalisator-Pulseparameter
Tote Pulse
-
AA
-
Abstanddistance
-
BB
-
Abstanddistance