DE102007053105B4

DE102007053105B4 - Method and device for volume flow measurement of fluids in pipelines

Info

Publication number: DE102007053105B4
Application number: DE102007053105A
Authority: DE
Inventors: Dr. Dues Michael; Dr. Müller Ulrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Dues Michael Dr-Ing 50126 Bergheim De; Kallweit Stephan 52074 Aachen De; Mueller Hannes Dr 22589 Hamburg De; Mueller Ulrich Dr Ettlingen Ch
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: DE102007053105A1

Abstract

Verfahren zur volumetrischen Durchflussmessung von Fluiden in einer Rohrleitung einer Anlage, bei dem ein Volumenstrommessverfahren wie das magnetisch induktive Durchflussmeßverfahren (MID) oder ein Ultraschallverfahren mit einem optischen Strömungsmessverfahren wie der Laserdopplervelozimetrie (LDV), der Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) oder der Partikelimagevelozimetrie (PIV), um das Strömungsprofil in der Rohrleitung zur Kalibrierung der volumetrischen Durchflussmessung zu messen, kombiniert wird, wobei die Kalibrierung automatisiert regelmäßig während des Anlagenbetriebs in der Anlage vor Ort erfolgt, um zeitliche Veränderungen der Strömungsbedingungen zu detektieren.Process for the volumetric flow measurement of fluids in a pipeline of a plant, in which a volume flow measurement process such as the magnetically inductive flow measurement process (MID) or an ultrasonic process with an optical flow measurement process such as laser Doppler velocimetry (LDV), laser Doppler anemometry (LDA) or particle image velocimetry (PIV), in order to measure the flow profile in the pipeline to calibrate the volumetric flow measurement, the calibration being carried out automatically and regularly during plant operation in the plant in order to detect changes in the flow conditions over time.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur volumetrischen Durchflussmessung von Fluiden in einer Rohrleitung einer Anlage und eine Vorrichtung zur Durchführung des derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for the volumetric flow measurement of fluids in a pipeline of a plant and an apparatus for carrying out such a process.

Ältere 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. voll ausgebildete ungestörte Strömungsprofile in der Zuströmung Voraussetzung für hinreichend genaue Messungen sind. Hierzu zählen Vorrichtungen mit Normblenden, Staudruck- und Venturidüsen, sowie Turbinenrad- und Hitzdrahtanemometer.Older methods of measuring the flow or volume flow of fluids had the disadvantage that the flow conditions are influenced by the measurement itself and the exact knowledge of the flow profile and the flow conditions at the measuring location or fully formed undisturbed flow profiles in the inflow are prerequisites for sufficiently accurate measurements. These include devices with standard orifices, dynamic pressure and venturi nozzles, as well as turbine and hot wire anemometers.

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.Although modern measuring methods such as the ultrasound method based on the transit time or Doppler principle and the widespread magnetic-inductive flow measuring method (MID) no longer influence the flow, the measuring accuracy also depends on the flow conditions. If these deviate from the ideal rotationally symmetrical, swirl-free and swirl-free velocity distributions found on the manufacturer test stands for device calibration at the installation site of the measuring device, the measuring accuracy of the devices often deteriorates in a strong and unknown manner. Such different flow conditions can be caused, for example, by falling below the required in the manufacturer's instructions minimum upstream and downstream sections of the equipment after plant installations such as valves and butterfly valves in front of the meter.

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 Drall behafteter 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 are here in practice, especially in large systems, larger pipe dimensions and subsequent installations not or only to meet at considerable cost, so that a major disadvantage of previous volume or volume flow measurement method proof of measurement accuracy by calibration in the system taking into account non-ideal, asymmetrical and swirling and swirling flows at the measuring location is not possible. In addition, temporal changes of such flow conditions are not taken into account in previous measurement methods. Another disadvantage of the prior art is that means of flow meters a diagnosis of other flow parameters in the system on site such as whirl training, spin and flow distribution in the axial and circumferential direction is not possible.

So ist durch die DE 197 24 116 A1 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 des magnetisch-induktiven Durchflussmessverfahrens (MID) oder des Ultraschallverfahrens zunichte gemacht werden.So is by the DE 197 24 116 A1 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 negated.

In der DE 195 43 331 A1 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 A1 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 A1 beschreibt die Kalibrierung bei unterschiedlichen Strömungsprofilen durch Ermittlung eines charakteristischen Kalibrierparametersatzes, der zuvor durch Ausbildung unterschiedlicher Strömungsprofile an unterschiedlichen Ultraschall-Messpfaden gewonnen wurde. 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 Winkeln 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 A1 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. Furthermore, for the determination of the calibration parameter set, only the average velocity over the respective measurement path is measured, as a result of measuring principle. Thus, a high equipment and costly effort in the necessary realization of several, possibly at different angles extending measuring paths. Moreover, the use of the same measuring method as used for the original volumetric flow measurement does not allow the acquisition of additional or redundant information for fault diagnosis or monitoring of the measuring devices. In particular, no time-varying flow conditions can be taken into account with this method. Further flow diagnostics is also not possible.

In der WO 2004/008081 A2 sind ein Flüssigkeits-Volumenstrommessgerät und ein Verfahren beschrieben, die auch für extrem turbulente Strömung geeignet sind. Hierzu wird mittels einer transparenten Rohrleitungswand, einer optischen Geschwindigkeitsmessvorrichtung und einem optischen Sensor zur Flüssigkeitsstandbestimmung in der Rohrleitung die Höhe des Flüssigkeitsstandes und der Volumenstrom in der Messkammer abgeschätzt. Die Kalibrierung eines Volumenstrom-Messgerätes wie eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes mittels eines optischen Messverfahrens der Strömungsgeschwindigskeitsmessung wie der Laser-Doppler-Velozimetrie bei ungleichmäßigen, d. h. bei von der idealen Rohrströmung abweichenden asymmetrischen, wirbel- und Drall behafteten Strömungsprofilen findet hier nicht statt.In the WO 2004/008081 A2 are a liquid volume flow meter and a method described, which are also suitable for extremely turbulent flow. For this purpose, the height of the liquid level and the volume flow in the measuring chamber are estimated by means of a transparent pipe wall, an optical speed measuring device and an optical sensor for liquid level determination in the pipeline. The calibration of a volumetric flow meter such as a magnetic-inductive flow meter by means of an optical measuring method of Strömungsgeschwindigskeitsmessung such as laser Doppler velocimetry in non-uniform, ie deviating from the ideal pipe flow asymmetric, vortex and swirl-related flow profiles does not take place here.

Die GB 2415500 A beschreibt ein Messverfahren zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes in einer Rohrleitung, d. h. des Anteiles der Flüssigkeitsphase und der Gasphase in einer Rohrleitung. Die Messung erfolgt dabei in einer U-förmigen Messkammer. Bei dem hier verwendeten optischen Messverfahren handelt es sich zwar um ein optisches Verfahren zur Messung des Durchflusses und der Durchflussgeschwindigkeit sowie zur Abschätzung des Flüssigkeits- und des Gasanteils in der Rohrleitung zur Korrektur der Volumenstrommessung. Eine Kalibrierung eines Volumenstrom-Messgerätes wie eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes mittels eines optischen Messverfahrens der Strömungsgeschwindigkeitsmessung wie der Laser-Doppler-Velozimetrie bei ungleichmäßigen Strömungsprofilen findet auch hier nicht statt. Die hier beschriebene Kalibrierung dient der Korrektur einer Volumenstrommessung bei Mehrphasenströmungen durch Messung des Flüssigkeitsphasenanteils.The GB 2415500 A describes a measuring method for determining the liquid level in a pipeline, ie the proportion of the liquid phase and the gas phase in a pipeline. The measurement takes place in a U-shaped measuring chamber. Although the optical measuring method used here is an optical method for measuring the flow rate and the flow rate and for estimating the liquid and the gas content in the pipeline for correcting the volume flow measurement. A calibration of a volumetric flow meter such as a magnetic-inductive flowmeter by means of an optical measuring method of flow velocity measurement such as laser Doppler velocimetry in non-uniform flow profiles does not take place here. The calibration described here is used to correct a volumetric flow measurement in multiphase flows by measuring the liquid phase fraction.

In der US 6 874 480 B1 ist ein Volumenstrom-Messgerät für Einspritzanlagen mittels der Laser-Doppler-Velozimetrie offenbart. Hier wird mittels eines optischen Verfahrens – der Laser-Doppler-Anemometrie – auch die Geschwindigkeit und der Volumendurchfluss eines strömenden Fluids gemessen. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt hier nur in der Strömungsmitte zur Bestimmung des Volumenstromes.In the US Pat. No. 6,874,480 B1 discloses a volumetric flow meter for injection systems by means of laser Doppler velocimetry. Here, the speed and the volume flow of a flowing fluid is measured by means of an optical method - the laser Doppler anemometry. The flow velocity is measured here only in the middle of the flow to determine the volume flow.

Die DE 43 20 295 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchflussmessung. Hier werden mittels akustischer Geschwindigkeitssensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren, oder optischer Geschwindigkeitssensoren, beispielsweise im Rahmen der Laser-Doppler-Anemometrie, die lokalen Geschwindigkeiten in einem in einer Rohrleitung dahin strömenden Fluid gemessen – wobei das Fluid die Rohrleitung teilweise oder ganz füllen kann – und die Messergebnisse mittels unter Berücksichtigung von Sekundärströmungen simulierter turbulenter Geschwindigkeitsverteilungen in einen Durchfluss umgeformt, wobei Messung und Auswertung in kurzer Zeit häufig wiederholt werden.The DE 43 20 295 A1 describes a method and apparatus for flow measurement. Here, by means of acoustic velocity sensors, for example ultrasonic sensors, or optical speed sensors, for example in the context of laser Doppler anemometry, the local velocities are measured in a fluid flowing in a pipeline - whereby the fluid can partially or completely fill the pipeline - and the measurement results is converted into a flow by means of simulated turbulence velocity distributions, taking into account secondary flows, whereby measurement and evaluation are repeated frequently in a short time.

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 Drall behafteten Strömungen am Messort, hervorgerufen beispielsweise durch unzureichende Vor- und Nachlaufbedingungen der Messeinrichtung, ermöglicht wird, ohne die Strömungsverhltnisse durch die Messung selbst zu beeinflussen.The present invention is therefore an object of the invention to provide a method and an apparatus for performing the method, with the help of the volumetric flow measurement of fluids in pipes an adaptive measurement calibration directly in the system on site and the diagnosis of other flow parameters such as whirl training, spin and Flow distribution in the axial and circumferential directions is also possible in the case of non-ideal, asymmetrical and eddy and swirling flows at the measurement location, caused, for example, by insufficient pre-run and post-run conditions of the measuring device, without influencing the flow conditions 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 is achieved by the method according to the characterizing features of claim 1 and by the device according to the characterizing features of claim 2.

Hauptkennzeichen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass im Gegensatz zu den heute bekannten Verfahren 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. Hierbei kann die Messvorrichtung für das optische Strömungsmessverfahren in einem Durchflussmessgerät wie einem magnetisch induktiven Durchflussmessgerät (MID) direkt integriert oder diesem vor- oder nachgeschaltet sein.The main characteristic of the method according to the invention is that, in contrast to the methods known today, one of the known volume flow measuring methods such as MID or ultrasound methods with one of the known optical flow measuring methods such as laser Doppler velocimetry (LDV) or particle image velocimetry (PIV ) is combined. Here, the measuring device for the optical flow measuring method in a flow meter such as a magnetic inductive flowmeter (MID) directly integrated or this upstream or downstream.

Hauptkennzeichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass die Messvorrichtung für das optische Strömungsmessverfahren in einem Durchflussmessgerät wie einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät (MID) direkt integriert ist.The main characteristic of the device according to the invention is that the measuring device for the optical flow measuring method is directly integrated in a flow meter such as a magnetic-inductive flowmeter (MID).

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 Drall behafteter Strömungen am Messort ermöglicht wird. Die Kalibrierung erfolgt dabei automatisiert regelmäßig während des Anlagenbetriebs, 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.The result is thus that with the present invention, a detection of the measurement accuracy by calibrating volumetric flow measuring devices such as electromagnetic flowmeters in the system on site taking into account non-ideal, asymmetric and swirling and swirling currents is made possible at the measurement site. The calibration is carried out automatically during the plant operation in order to detect temporal changes in the flow conditions. In addition, 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 now possible by means of the invention. The method also allows monitoring and diagnostics 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, a magnetic-inductive flowmeter (MID) at least one laser Doppler velocimeter (LDV) upstream or downstream, that scanned by moving the LDV probe, for example by means of a traversing the flow cross-section in the pipeline and sequentially Thus, the flow profile in the axial and / or circumferential direction is determined. Prerequisite is the optical accessibility of the pipeline in the area of the LDV probe, which is realized by appropriate windows in the pipeline. The data of this calibration measurement can then be stored automatically, for example, in the MID for flow profile correction.

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, further flow parameters can be detected in the system on site such as whirl training, swirl and flow distribution in the axial and circumferential directions by means of further LDV measurements beyond.

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 of miniaturized LDV probes (LDV sensors) by using semiconductor technology and micro-optics can be 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, the measurements of the airfoil for MID calibration and for detecting the flow conditions in the axial and circumferential directions are carried out in each case with its own LDV probe and traversing device.

Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Hereinafter, two preferred embodiments of the invention will be further explained with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Volumenstrom-Messvorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren in der Seitenansicht und 1 a volumetric flow measuring device for the inventive method in side view and

2 eine erfindungsgemäße Volumenstrom-Messvorrichtung in der Schnittansicht. 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 Messvorrichtung mit einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät (MID) 3 und einem diesem 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 Rohrleitungsflanschen 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 hydraulic system built-in measuring device with a magnetic-inductive flowmeter (MID) 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 here by means of pipe 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 werden. 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 10 zur Messung der axialen Fluidgeschwindigkeitskomponente und eine LDV-Sonde 11 zur Messung der Fluidgeschwindigkeit in der Umfangskomponente 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 be 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 10 for measuring the axial fluid velocity component and an LDV probe 11 provided for measuring the fluid velocity in the peripheral component, each having its own traversing device 6 assigned.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Rohrleitungpipeline
22: Rohrleitungsflanschpipe flange
33: magnetisch-induktives Messgerät (MID)Magnetic-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 Untraschall-DurchflussmessgerätsUltrasonic transducer of a non-ultrasonic flowmeter

Claims

Method for volumetric flow measurement of fluids in a pipeline of a plant, in which a volume flow measurement method such as the magnetic inductive flow measuring method (MID) or an ultrasonic method using an optical flow measuring method such as laser doubling telemetry (LDV), the laser Doppler anemometry (LDA) or the particle image Velozimetrie (PIV) to measure the flow profile in the piping to calibrate the volumetric flow measurement, the calibration being automated on a regular basis during on-site plant operation to detect changes in the flow conditions over time.

Apparatus for carrying out a method according to claim 1, comprising a flow meter for volume flow measurement, wherein a measuring device for the optical flow measuring method is directly integrated into the flow meter for measuring the volume flow.