DE102007053105A1 - Fluid's volumetric flow measuring method for use in pipeline of hydraulic system, involves carrying out additional flow diagnosis in hydraulic system and partial monitoring of magnetic-inductive flow-measuring device for error diagnosis - Google Patents

Fluid's volumetric flow measuring method for use in pipeline of hydraulic system, involves carrying out additional flow diagnosis in hydraulic system and partial monitoring of magnetic-inductive flow-measuring device for error diagnosis Download PDF

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Abstract

The method involves combining a volume flow-measuring process with an optical process for measuring of a flow speed of a fluid. The calibration of the volume flow-measuring process is periodically carried out by optical flow measurements during a hydraulic system operation to detect temporal changes of flow conditions. An additional flow diagnosis in a hydraulic system is carried out by the optical flow measurements. A partial monitoring of a magnetic-inductive flow-measuring device (3) is carried out for error diagnosis. An independent claim is also included for a device for measuring volumetric flow of fluids in pipelines.

Description

Die Erfindung betrifft entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren und entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur volumetrischen Durchflussmessung von Fluiden in Rohrleitungen, insbesondere zur adaptiven Messkalibrierung volumetrischer Durchflussmessgeräte direkt in der Anlage vor Ort sowie zur Diagnose weiterer Strömungsparameter bei ungleichmäßigen, wirbel- und drallbehafteten Strömungsprofilen und -charakteristiken, hervorgerufen beispielsweise durch unzureichende Vor- und Nachlaufbedingungen der Messeinrichtung.The Invention relates according to the preamble of claim 1 a method and according to the preamble of claim 2, a device to carry out the method for volumetric flow measurement of fluids in pipelines, in particular for adaptive measurement calibration volumetric flowmeters directly in the system on site as well as for the diagnosis of further flow parameters with uneven, eddy and swirly Flow profiles and characteristics, caused for example due to insufficient pre- and post-run conditions the measuring device.

Altere Messmethoden des Förder- bzw. Volumenstromes von Fluiden hatten den Nachteil, dass durch die Messung selbst die Strömungsbedingungen beeinflusst werden und die genaue Kenntnis des Strömungsprofils und der Strömungsverhältnisse am Messort bzw. vollausgebildete ungestörte Strömungsprofile in der Zuströmung Voraussetzung für hinreichend genaue Messungen sind. Hierzu zählen Vorrichtungen mit Normblenden, Staudruck- und Venturidüsen, sowie Turbinenrad- und Hitzdrahtanenometer.older Measuring methods of the flow or volume flow of fluids had the disadvantage that by measuring itself the flow conditions be influenced and the exact knowledge of the flow profile and the flow conditions at the measuring location or Fully trained undisturbed airfoils in the inflow condition for sufficiently accurate Measurements are. These include devices with standard apertures, Back pressure and Venturi nozzles, as well as Turbinenrad- and Hitzdrahtanenometer.

Modernere Messmethoden wie das Ultraschallverfahren nach dem Laufzeit- oder Dopplerprinzip und das weit verbreitete magnetisch-induktive Durchflussmessverfahren (MID) beeinflussen zwar nicht mehr die Strömung, die Messgenauigkeit hängt aber auch hier von den Strömungsverhältnissen ab. Weichen diese am Einbauort der Messeinrichtung von den idealen rotationssymmetrischen sowie wirbel- und drallfreien Geschwindigkeitsverteilungen ab, die auf den Herstellerprüfständen zur Gerätekalibrierung vorgefunden werden, verschlechtert sich die Messgenauigkeit der Geräte oft in starker und unbekannter Weise. Derartig unterschiedliche Strömungsverhältnisse können beispielsweise durch Unterschreitung der in den Herstellervorschriften geforderten minimalen Vor- und Nachlaufstrecken der Geräte nach Anlageneinbauten wie Ventilen und Absperrklappen vor dem Messgerät hervorgerufen werden.More modern Measuring methods such as the ultrasonic method after the runtime or Doppler principle and the widely used magnetic-inductive flow measurement method (MID) no longer influence the flow, the measuring accuracy depends also here on the flow conditions from. These deviate from the ideal ones at the installation site of the measuring device rotationally symmetrical and swirl-free and swirl-free velocity distributions on the manufacturer test stands for instrument calibration can be found, the measurement accuracy of the deteriorated Devices often in strong and unknown ways. Such different Flow conditions, for example by falling below the required in the manufacturer's instructions Minimum pre- and after-run distances of the devices after plant installations like valves and butterfly valves in front of the meter become.

Die geforderten Vorlaufstrecken und Strömungsbedingungen sind hierbei in der Praxis insbesondere bei Großanlagen, größeren Rohrdimensionen und nachträglichen Einbauten nicht oder nur mit erheblichem Kostenaufwand zu erfüllen, so dass als wesentlicher Nachteil bisheriger Volumen- bzw. Volumenstrom-Messverfahren ein Nachweis der Messgenauigkeit durch Kalibrierung in der Anlage vor Ort unter Berücksichtigung nicht idealer, asymmetrischer sowie wirbel- und drallbehafteter Strömungen am Messort nicht möglich ist. Darüber hinaus werden zeitliche Veränderungen derartiger Strömungsbedingungen bei bisherigen Messverfahren nicht berücksichtigt. Ein weiterer Nachteil beim bisherigen Stand der Technik ist, dass mittels Volumenstrom-Messgeräten eine Diagnose weiterer Strömungsparameter in der Anlage vor Ort wie Wirbelausbildung, Drall und Strömungsverteilung in axialer und Umfangsrichtung nicht möglich ist.The required flow paths and flow conditions here in practice, especially in large plants, larger Pipe dimensions and subsequent installations are not or only to meet at a considerable cost, so that as a major disadvantage of previous volume or volume flow measurement method a proof of the measuring accuracy by calibration in the system on the spot considering not ideal, more asymmetrical as well turbulent and swirling currents at the measuring location not is possible. In addition, temporal changes Such flow conditions in previous measurement methods not considered. Another disadvantage of the previous The prior art is that by means of volume flow meters a diagnosis of further flow parameters in the system on-site such as whirl training, swirl and flow distribution in the axial and circumferential direction is not possible.

So ist durch die DE 197 24 116 ein Verfahren bekannt, in dem Korrekturen der Durchflussmessung bei gestörten Strömungsverhältnissen mittels dem Durchfluss-Messgerät vorgeschalteten, über den Innenrohrumfang verteilten und in den Strömungskanal hineinragenden Messfühlern vorgenommen werden. Durch diese Lösung werden somit wie bei den älteren Verfahren die Strömungsverhältnisse durch die Messung selbst beeinflusst, so dass die Vorteile der an sich berührungslosen Messverfahren wie das magnetisch-induktive Durchflussmessverfahren (MID) oder das Ultraschallverfahren zunichte gemacht werden.So is by the DE 197 24 116 a method is known in which corrections of the flow measurement with disturbed flow conditions by means of the flow meter upstream, distributed over the inner tube circumference and projecting into the flow channel sensors are made. As a result of this solution, the flow conditions are thus influenced by the measurement itself, as in the older methods, so that the advantages of the non-contact measuring methods such as the magnetic-inductive flow measuring method (MID) or the ultrasonic method are nullified.

In der DE 195 43 331 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Ultraschall-Durchfluss-Messgerät mittels Einführung eines Kalibrierfaktors kalibriert wird, der sich aus der für unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten, Rohrkonfigurationen und Einbaubedingungen numerisch errechneten Strömungsgeschwindigkeitsverteilung und der für diese Bedingungen ebenfalls mittels Simulation errechneten Laufzeit ergibt. Eine tatsächliche messtechnische Kalibrierung, die für den Nachweis der Messgenauigkeit vor Ort notwendig wäre, erfolgt hier demzufolge nicht. Zudem können von der Vielzahl möglicher Strömungsbedingungen vor Ort nur die Strömungsverhältnisse erfasst werden, die auch vorher simuliert wurden. Die Unsicherheiten der Simulationen in Abhängigkeit vom Strömungszustand sind ferner zu ermitteln und zu beachten. Insbesondere können mit diesem Verfahren keine zeitlich veränderlichen Strömungsbedingungen berücksichtigt werden, eine weitergehende Strömungsdiagnose ist nicht möglich.In the DE 195 43 331 describes a method in which an ultrasonic flowmeter is calibrated by introducing a calibration factor, which results from the calculated for different flow rates, pipe configurations and installation conditions flow velocity distribution and calculated for these conditions also by simulation run time. An actual metrological calibration, which would be necessary for the verification of the measuring accuracy on site, does not take place here accordingly. In addition, of the large number of possible flow conditions on site, only the flow conditions that were previously simulated can be detected. The uncertainties of the simulations as a function of the flow state must also be determined and observed. In particular, no time-varying flow conditions can be taken into account with this method, a further flow diagnosis is not possible.

Die DE 10 2005 018 396 beschreibt die Kalibrierung bei unterschiedlichen Strömungsprofilen durch Ermittlung eines charakteristischen Kalibrierparametersatzes, der zuvor durch Ausbildung unterschiedlicher Strömungsprofile an unterschiedlichen Ultraschall-Messpfaden gewonnen wurde. Eine tatsächliche messtechnische Kalibrierung am Einsatzort, die für den Nachweis der Messgenauigkeit vor Ort notwendig wäre, erfolgt hier demzufolge ebenso nicht. Weiterhin wird für die Ermittlung des Kalibrierparametersatzes messprinzipbedingt nur die mittlere Geschwindigkeit über den jeweiligen Messpfad gemessen, somit entsteht ein hoher apparativer und kostenintensiver Aufwand bei der notwendigen Realisierung von mehreren, möglichst unter verschiedenen Winkel verlaufenden Messpfaden. Zudem erlaubt die Verwendung des gleichen Messverfahrens wie es zur originären Volumenstrom-Messung verwendet wird, keine Gewinnung zusätzlicher oder redundanter Informationen zur Fehlerdiagnose bzw. Überwachung der Messgeräte. Insbesondere können auch mit diesem Verfahren keine zeitlich veränderliche Strömungsbedingungen berücksichtigt werden, eine weitergehende Strömungsdiagnose ist ebenfalls nicht möglich.The DE 10 2005 018 396 describes the calibration at different flow profiles by determining a characteristic calibration parameter set, which was previously obtained by forming different flow profiles at different ultrasonic measurement paths. An actual metrological calibration at the place of use, which would be necessary for the proof of the measuring accuracy on site, does not take place here accordingly. Furthermore, for the determination of the calibration parameter set, only the mean velocity over the respective measuring path is measured, resulting in a high expenditure in terms of apparatus and cost in the necessary realization of several measuring paths, possibly at different angles. In addition, the use of the same measurement method as for the original volume flow measurement ver no additional or redundant information is provided for fault diagnosis or monitoring of the measuring instruments. In particular, no time-varying flow conditions can be taken into account with this method, a further flow diagnosis is also not possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit deren Hilfe bei der volumetrischen Durchflussmessung von Fluiden in Rohrleitungen eine adaptive Messkalibrierung direkt in der Anlage vor Ort und die Diagnose weiterer Strömungsparameter wie Wirbelausbildung, Drall und Strömungsverteilung in axialer und Umfangsrichtung auch bei nicht idealen, asymmetrischen sowie wirbel- und drallbehafteten Strömungen am Messort, hervorgerufen beispielsweise durch unzureichende Vor- und Nachlaufbedingungen der Messeinrichtung, ermöglicht wird, ohne die Strömungsverhältnisse durch die Messung selbst zu beeinflussen.Of the The present invention is therefore based on the object Method and an apparatus for carrying out the method to provide with their help in the volumetric flow measurement of fluids in piping an adaptive measurement calibration directly in the plant on site and the diagnosis of further flow parameters like vortex formation, swirl and flow distribution in axial and circumferential direction even in non-ideal, asymmetrical as well vortex and swirling currents at the site, caused for example due to insufficient pre- and post-run conditions the measuring device, without the flow conditions influenced by the measurement itself.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und durch die Vorrichtung entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.According to the invention this object by the method according to the characterizing features of claim 1 and by the device according to the characterizing one Characteristics of claim 2 solved.

Hauptkennzeichen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei, dass im Gegensatz zu den heute bekannten Verfahren und Vorrichtungen eines der bekannten Volumenstrom-Messverfahren wie MID oder Ultraschallverfahren mit einem der bekannten optischen Strömungsmessverfahren wie der Laser-Doppler-Velozimetrie (LDV) oder der Partikel-Image-Velozimetrie (PIV) kombiniert wird.main features the inventive method and the inventive Device is doing that, in contrast to the known today Method and devices of the known volume flow measuring method such as MID or ultrasonic methods with one of the known optical Flow measurement methods such as laser Doppler velocimetry (LDV) or particle image velocimetry (PIV).

Hierzu kann die Messvorrichtung für das optische Strömungsmessverfahren in einem Durchflussmessgerät wie einem magnetisch-induktivem Durchflussmessgerät (MID) direkt integriert oder diesem vor- bzw. nachgeschaltet sein.For this may be the measuring device for the optical flow measuring method in a flowmeter such as a magneto-inductive flowmeter (MID) directly integrated or upstream or downstream.

Ergebnis ist somit, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Nachweis der Messgenauigkeit durch Kalibrierung volumetrischer Durchflussmessgeräte wie magnetisch-induktiver Durchflussmessgeräte in der Anlage vor Ort unter Berücksichtigung nicht idealer, asymmetrischer sowie wirbel- und drallbehafteter Strömungen am Messort ermöglicht wird. Die Kalibrierung kann dabei einmalig nach Messgeräteeinbau in der Anlage oder beispielsweise automatisiert regelmäßig während des Anlagenbetriebs erfolgen, um zeitliche Veränderungen der Strömungsbedingungen zu detektieren. Darüber hinaus wird nun mittels der Erfindung eine Diagnose weiterer Strömungsparameter in der Anlage vor Ort wie Wirbelausbildung, Drall und Strömungsverteilung in axialer und Umfangsrichtung ermöglicht. Das Verfahren ermöglicht auch eine Überwachung und Diagnose von Durchflussmessgeräten.Result is thus that with the present invention, a proof of Measuring accuracy by calibrating volumetric flowmeters such as Electromagnetic flowmeters in the system on the spot considering not ideal, more asymmetrical as well as swirling and swirling currents at the measuring location is possible. The calibration can be done once Measuring device installation in the system or, for example, automated regularly during system operation done to temporal changes in the flow conditions detect. In addition, now by means of the invention a diagnosis of further flow parameters in the system on-site such as whirl training, swirl and flow distribution in the axial and circumferential direction allows. The procedure also allows monitoring and diagnosis of flowmeters.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät (MID) mindestens ein Laser-Doppler-Velozimeter (LDV) dergestalt vor- oder nachgeschaltet, dass durch Verschieben der LDV-Sonde beispielsweise mittels einer Traversiervorrichtung der Strömungsquerschnitt in der Rohrleitung nacheinander abgetastet und somit das Strömungsprofil in axialer und/oder Umfangsrichtung ermittelt wird. Voraussetzung ist die optische Zugänglichkeit der Rohrleitung im Bereich der LDV-Sonde, die durch entsprechende Fenster in der Rohrleitung realisiert wird. Die Daten dieser Kalibriermessung können danach beispielsweise automatisiert im MID zur Strömungsprofilkorrektur abgespeichert werden.In An advantageous embodiment of the invention is a magnetic-inductive Flowmeter (MID) at least one laser Doppler velocimeter (LDV) in such a way upstream or downstream that by moving the LDV probe, for example by means of a traversing device the flow cross section in the pipeline scanned one after the other and thus the flow profile in the axial and / or circumferential direction is determined. Prerequisite is the optical accessibility the pipeline in the area of the LDV probe, through corresponding windows realized in the pipeline. The data of this calibration measurement can then be automated, for example, in the MID for flow profile correction be stored.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Kalibriermessungen des MID mittels der LDV-Messungen automatisiert regelmäßig während des Anlagenbetriebs erfolgen, um zeitliche Veränderungen der Strömungsbedingungen zu detektieren.In a further advantageous embodiment of the invention can The calibration measurements of the MID are automated by means of the LDV measurements regularly during system operation done to temporal changes in the flow conditions detect.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können darüber hinaus weitere Strömungsparameter in der Anlage vor Ort wie Wirbelausbildung, Drall und Strömungsverteilung in axialer und Umfangsrichtung mittels weiterer LDV-Messungen detektiert werden.In a further advantageous embodiment of the invention can In addition, further flow parameters in the On-site equipment such as vortex formation, swirl and flow distribution detected in the axial and circumferential direction by means of further LDV measurements become.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Kalibriermessung und Strömungsdetektierung mittels Einsatz miniaturisierter LDV-Sonden (LDV-Sensoren) durch Verwendung von Halbleitertechnik und Mikrooptik erfolgen.In a further advantageous embodiment of the invention, the Calibration measurement and flow detection by use miniaturized LDV probes (LDV sensors) by using Semiconductor technology and micro-optics done.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgen die Messungen des Strömungsprofils zur MID-Kalibrierung und zur Detektierung der Strömungsverhältnisse in Axial- und Umfangsrichtung jeweils mit einer eigenen LDV-Sonde und Traversiereinrichtung.In a further advantageous embodiment of the invention take place the measurements of the flow profile for the MID calibration and for detecting the flow conditions in the axial and circumferential direction, each with its own LDV probe and Traverse.

Somit werden die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben durch das bereitgestellte Verfahren sowie durch die bereitgestellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vollkommen gelöst.Consequently The objects underlying the invention by the provided Method and by the provided device for implementation completely solved.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:following is a preferred embodiment of the invention further with reference to the accompanying drawings explained. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Volumenstrom-Messvorrichtung in der Seitenansicht und 2 eine erfindungsgemäße Volumenstrom-Messvorrichtung in der Schnittansicht. 1 a volumetric flow measuring device according to the invention in side view and 2 a volumetric flow measuring device according to the invention in the sectional view.

In 1 ist eine in die Rohrleitung 1 einer hydraulischen Anlage eingebaute erfindungsgemäße Messvorrichtung mit einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät (MID) 3 und einem diesen nachgeschalteten Laser-Doppler-Velozimeter (LDV) 4 dargestellt. Die Anlage wird durch ein Fluid 9 durchströmt. Rohrleitung 1, LDV 4 und MID 3 sind dabei mittels Rohrleitungsflansche 2 miteinander mittels Schraubverbindung montiert. Für die optische Zugänglichkeit ist der Rohrleitung 1 im Bereich der LDV-Sonde 5 ein Fenster 7 zugeordnet. Durch Verschieben der LDV-Sonde 5 mittels einer Traversiervorrichtung 6 wird der Strömungsquerschnitt in der Rohrleitung durch das Fenster 7 mit dem LDV-Verfahren nacheinander abgetastet und somit das Strömungsprofil in axialer und/oder Umfangsrichtung ermittelt.In 1 is one in the pipeline 1 a measuring device according to the invention with a magnetic-inductive flowmeter (MID) installed in a hydraulic system 3 and a downstream laser Doppler velocimeter (LDV) 4 shown. The plant is powered by a fluid 9 flows through. pipeline 1 , LDV 4 and MID 3 are thereby by means of pipeline flanges 2 mounted together by means of screw. For optical accessibility is the pipeline 1 in the area of the LDV probe 5 a window 7 assigned. By moving the LDV probe 5 by means of a traversing device 6 the flow cross section in the pipeline is through the window 7 successively scanned with the LDV method and thus determines the flow profile in the axial and / or circumferential direction.

In 2 ist das Laser-Doppler-Velozimeter (LDV) 4 einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung dargestellt. In der Rohrleitung 1 fließt ein Fluid 9, dessen lokale Strömungsgeschwindigkeiten im durch Schnitt der beiden LDV-Laserstrahlen entstehenden LDV-Messvolumen 8 durch das Fenster 7 hindurch gemessen wird. Um das Strömungsprofil des gesamten Strömungsquerschnitts zu ermitteln wird durch sukzessives Verschieben der LDV-Sonde 5 mittels einer Traversiervorrichtung 6 der gesamte Strömungsquerschnitt in der Rohrleitung 1 mit dem LDV-Verfahren nacheinander abgetastet. Um das Strömungsprofil sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung (Drall) zu detektieren ist jeweils eine LDV-Sonde zur Messung der axialen Fluidgeschwindigkeitskomponente 10 und eine LDV-Sonde zur Messung der Fluidgeschwindigkeit in der Umfangskomponente 11 vorgesehen, denen jeweils eine eigene Traversiervorrichtung 6 zugeordnet ist.In 2 is the Laser Doppler Velocimeter (LDV) 4 a measuring device according to the invention shown. In the pipeline 1 a fluid flows 9 , whose local flow velocities in the LDV measuring volume resulting from the intersection of the two LDV laser beams 8th through the window 7 is measured through. In order to determine the flow profile of the entire flow cross-section is by successive displacement of the LDV probe 5 by means of a traversing device 6 the entire flow cross-section in the pipeline 1 scanned sequentially with the LDV method. In order to detect the flow profile in both the axial and in the circumferential direction (twist) is in each case an LDV probe for measuring the axial fluid velocity component 10 and an LDV probe for measuring the fluid velocity in the peripheral component 11 provided, each with its own traversing device 6 assigned.

11
Rohrleitungpipeline
22
Rohrleitungsflanschpipe flange
33
magnetisch-induktives Messgerät (MID)magneto-inductive Measuring device (MID)
44
Laser-Doppler-Velozimeter (LDV)Laser Doppler velocimeter (LDV)
55
LDV-LasersondeLDV laser probe
66
Traversiereinrichtungtraversing
77
RohrleitungsfensterPipeline Window
88th
LDV-MessvolumenLDV measurement volume
99
Fluidfluid
1010
LDV-Sonde zur Messung der axialen FluidgeschwindigkeitskomponenteLDV probe for measuring the axial fluid velocity component
1111
LDV-Sonde zur Messung der Fluidgeschwindigkeit in der UmfangskomponenteLDV probe for measuring the fluid velocity in the peripheral component
1212
Ultraschallwandler eines Ultraschall-Durchflussmessgerätsultrasound transducer an ultrasonic flowmeter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19724116 [0005] DE 19724116 [0005]
  • - DE 19543331 [0006] - DE 19543331 [0006]
  • - DE 102005018396 [0007] - DE 102005018396 [0007]

Claims (19)

Verfahren zur volumetrischen Durchflussmessung von Fluiden in Rohrleitungen bei ungleichmäßigen, wirbel- und drallbehafteten Strömungsprofilen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstrom-Messverfahren mit einem optischen Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit kombiniert wird, wobei a) mittels des optischen Strömungsmessverfahrens die Kalibrierung des Volumenstrom-Messverfahrens in der Anlage vor Ort unter Berücksichtigung nicht idealer, asymmetrischer sowie wirbel- und drallbehafteter Strömungen am Messort erfolgt, b) die Kalibrierung des Volumenstrom-Messverfahrens mittels der optischen Strömungsmessungen regelmäßig während des Anlagenbetriebs erfolgt, um zeitliche Veränderungen der Strömungsbedingungen zu detektieren, und c) mittels der optischen Strömungsmessungen eine zusätzliche Strömungsdiagnose in der Anlage vor Ort erfolgt, und d) eine zumindest teilweise Überwachung des Volumenstrom-Messgerätes im Sinne einer Fehlerdiagnose erfolgt.A method for volumetric flow measurement of fluids in pipes in non-uniform, vortex and swirl-related flow profiles, characterized in that a volume flow measuring method is combined with an optical method for measuring the flow velocity, wherein a) by means of the optical flow measuring method, the calibration of the volume flow measuring method in b) the calibration of the volumetric flow measuring method by means of the optical flow measurements is carried out regularly during the system operation in order to detect temporal changes in the flow conditions, and c) by means of the optical flow measurements an additional flow diagnosis takes place in the system on site, and d) at least partial monitoring of the volumetric flow meter takes place in the sense of a fault diagnosis. Vorrichtung zur volumetrischen Durchflussmessung von Fluiden in Rohrleitungen bei ungleichmäßigen, wirbel- und drallbehafteten Strömungsprofilen und insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend a) mindestens ein einer Rohrleitung (1) zugeordnetes Volumenstrom-Messgerät (3) mit einem darin strömenden Fluid (9), und b) mindestens ein dem Volumenstrom-Messgerät (3) zugeordnetes optisches Messgerät zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit.Device for volumetric flow measurement of fluids in pipelines in the case of non-uniform, vortex-and swirl-related flow profiles and in particular for carrying out the method according to claim 1, comprising a) at least one of a pipeline ( 1 ) associated volume flow measuring device ( 3 ) with a fluid flowing therein ( 9 ), and b) at least one of the volumetric flow meter ( 3 ) associated optical measuring device for measuring the flow velocity. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Messgerät zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit um ein Laser-Doppler-Strömungsmessgerät (4) mit mindestens einer Lasersonde (5) und mindestens einem für die optische Zugänglichkeit der Rohrleitung (1) im Bereich der Laser-Sonde (5) in der Rohrleitung (1) angeordneten Fenster (7) handelt.Apparatus according to claim 2, characterized in that it is in the optical measuring device for measuring the flow velocity to a laser Doppler flow meter ( 4 ) with at least one laser probe ( 5 ) and at least one for the optical accessibility of the pipeline ( 1 ) in the area of the laser probe ( 5 ) in the pipeline ( 1 ) arranged windows ( 7 ). Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Messgerät zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit um ein Laser- Doppler-Velozimeter (LDV) (4) mit mindestens einer LDV-Lasersonde (5), mindestens einem für die optische Zugänglichkeit der Rohrleitung (1) im Bereich der LDV-Sonde (5) in der Rohrleitung (1) angeordneten Fenster (7) und mindestens einer der LDV-Sonde (5) zugeordneten Traversiereinrichtung (6) handelt, wobei durch sukzessives Verschieben der LDV-Sonde (5) mittels der Traversiervorrichtung (6) der Strömungsquerschnitt in der Rohrleitung (1) durch ein Rohrleitungsfenster (7) hindurch nacheinander abgetastet und somit das Strömungsprofil ermittelt wird und die Daten dieser Kalibriermessung danach zur Strömungsprofilkorrektur des Volumenstrom-Messverfahrens und zur weitergehenden Strömungsdiagnose abgespeichert werden.Apparatus according to claim 3, characterized in that it is in the optical measuring device for measuring the flow velocity to a laser Doppler velocimeter (LDV) ( 4 ) with at least one LDV laser probe ( 5 ), at least one for the optical accessibility of the pipeline ( 1 ) in the region of the LDV probe ( 5 ) in the pipeline ( 1 ) arranged windows ( 7 ) and at least one of the LDV probes ( 5 ) associated traversing device ( 6 ), wherein by successive displacement of the LDV probe ( 5 ) by means of the traversing device ( 6 ) the flow cross-section in the pipeline ( 1 ) through a pipeline window ( 7 ) is scanned through successively and thus the flow profile is determined and the data of this calibration measurement are then stored for flow profile correction of the flow measurement method and for further flow diagnosis. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Messgerät zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit um ein Laser-Doppler-Velozimeter (LDV) (4) mit in Axial- und Umfangsrichtung jeweils mindestens einer LDV-Sonde (5) und Traversiereinrichtung (6) und mindestens einem für die optische Zugänglichkeit der Rohrleitung (1) im Bereich der LDV-Sonde (5) in der Rohrleitung (1) angeordneten Fenster (7) handelt, wobei durch sukzessives Verschieben der LDV-Sonden (5) mittels der Traversiervorrichtungen (6) der Strömungsquerschnitt in der Rohrleitung (1) durch ein Rohrleitungsfenster (7) hindurch jeweils in Axial- und Umfangsrichtung nacheinander abgetastet und somit das dreidimensionale Strömungsprofil ermittelt wird und die Daten dieser Kalibriermessung danach zur Strömungsprofilkorrektur des Volumenstrom-Messverfahrens und zur weitergehenden Strömungsdiagnose abgespeichert werden.Apparatus according to claim 3, characterized in that it is in the optical measuring device for measuring the flow velocity to a laser Doppler velocimeter (LDV) ( 4 ) in each case in the axial and circumferential direction of at least one LDV probe ( 5 ) and traversing device ( 6 ) and at least one for the optical accessibility of the pipeline ( 1 ) in the region of the LDV probe ( 5 ) in the pipeline ( 1 ) arranged windows ( 7 ), by successively shifting the LDV probes ( 5 ) by means of the traversing devices ( 6 ) the flow cross-section in the pipeline ( 1 ) through a pipeline window ( 7 ) in each case in the axial and circumferential direction scanned one after the other and thus the three-dimensional flow profile is determined and the data of this Kalibriermessung are then stored for flow profile correction of the flow measurement method and for further flow diagnosis. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Messgerät zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit um ein Messsystem zur Realisierung des Verfahrens der Partikel-Image-Velozimetrie (PIV) mit mindestens einem Lichtschnitt, einer PIV-Kamera und mindestens einem für die optische Zugänglichkeit der Rohrleitung (1) in deren Bereich angeordneten Fenster (7) handelt.Apparatus according to claim 2, characterized in that it is in the optical measuring device for measuring the flow velocity to a measuring system for implementing the method of particle image velocimetry (PIV) with at least one light section, a PIV camera and at least one for the optical Accessibility of the pipeline ( 1 ) in their area arranged windows ( 7 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Volumenstrom-Messverfahren um ein magnetisch-induktives Durchflussmessverfahren (MID) handelt.Method according to claim 1, characterized in that that it is in the volume flow measurement method is a magnetic-inductive Flow measurement (MID) is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Volumenstrom-Messverfahren um ein Ultraschallverfahren handelt.Method according to claim 1, characterized in that that the volume flow measuring method is an ultrasonic method is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Strömungsmessungen zur Kalibrierung und Strömungsdiagnose mittels eines Verfahrens der Partikel-Image-Velozimetrie (PIV) erfolgen.Method according to claim 1, characterized in that that the optical flow measurements for calibration and flow diagnosis by a method of particle image velocimetry (PIV). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Strömungsmessungen zur Kalibrierung und Strömungsdiagnose mittels eines Verfahrens der Laser-Doppler-Velozimetrie (LDV) erfolgen.Method according to claim 1, characterized in that that the optical flow measurements for calibration and flow diagnosis by means of a method of laser Doppler velocimetry (LDV) respectively. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Strömungsmessungen zur Kalibrierung und Strömungsdiagnose mittels eines Verfahrens der Laser-Doppler-Anenometrie (LDA) erfolgen.A method according to claim 1, characterized in that the optical flow measurements for calibration and flow diagnosis by means of egg A method of laser Doppler anenometry (LDA) done. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der optischen Strömungsmessungen als zusätzliche Strömungsdiagnose in der Anlage vor Ort Wirbelausbildung, Drall und Strömungsverteilung in axialer und Umfangsrichtung ermittelt werden.Method according to claim 1, characterized in that that by means of optical flow measurements as additional Flow diagnosis in the system on site Swirl and flow distribution in the axial and circumferential direction be determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung des Volumenstrom-Messverfahrens mittels eines optischen Strömungsmessverfahrens automatisiert erfolgt, wobei die Korrekturdaten des mittels des optischen Strömungsmessverfahrens (4) gemessenen Strömungsprofils an das Volumenstrom-Messgerät (3) übermittelt und abgespeichert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calibration of the volume flow measuring method by means of an optical flow measuring method is automated, wherein the correction data of the means of the optical flow measuring method ( 4 ) measured flow profile to the volumetric flow meter ( 3 ) are transmitted and stored. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung für das optische Strömungsmessverfahren (4) in dem Durchflussmessgerät (3) direkt integriert ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device for the optical flow measuring method ( 4 ) in the flowmeter ( 3 ) is integrated directly. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung für das optische Strömungsmessverfahren (4) dem Durchflussmessgerät (3) bezüglich der Strömungsrichtung nachgeschaltet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device for the optical flow measuring method ( 4 ) the flow meter ( 3 ) is connected downstream with respect to the flow direction. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung für das optische Strömungsmessverfahren (4) dem Durchflussmessgerät (3) bezüglich der Strömungsrichtung vorgeschaltet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device for the optical flow measuring method ( 4 ) the flow meter ( 3 ) upstream of the flow direction. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilung und zur Strömungsprofilmodellierung aus den Geschwindigkeitsmesswerten einzelner Referenzpunkte numerische Verfahren angewandt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the reconstruction of the velocity distribution and for flow profile modeling from the velocity measurements individual reference points numerical methods are applied. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilung und zur Strömungsprofilmodellierung aus den Geschwindigkeitsmesswerten einzelner Referenzpunkte CFD-Verfahren (Computational Fluid Dynamics) angewandt werden.Method according to claim 17, characterized in that that for the reconstruction of the velocity distribution and the flow profile modeling from the velocity measured values of individual reference points CFD method (Computational Fluid Dynamics). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LDV-Sonden (5) für das optische Strömungsmessverfahren (4) als miniaturisierte LDV-Sensoren durch Verwendung von Halbleitertechnik und Mikrooptik ausgestaltet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the LDV probes ( 5 ) for the optical flow measuring method ( 4 ) are designed as miniaturized LDV sensors by using semiconductor technology and micro-optics.
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