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Vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung
einer Durchflussmenge eines Fluids, beispielsweise Wasser oder Rohöl,
durch einen Fluidströmungspfad, insbesondere ein Rohr,
einen geschlossenen Kanal oder dergleichen, wobei die Durchflussmenge über
eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids mit Hilfe der Dopplerfrequenzverschiebung und eine Messvorrichtung
zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids
mit Hilfe des Laufzeitmessverfahrens bestimmt wird.
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Aus
dem Stand der Technik sind anklemmbare oder eingebaute Ultraschallströmungsmesser bekannt,
bei denen ein Detektor an bzw. in der Außenwand eines Rohrs
angebracht wird. Der Detektor sendet eine Ultraschallwelle in ein
Fluid, das durch das Rohr fließt, und misst die Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids über die Änderung der sich in dem Fluid
ausbreitenden Ultraschallwelle. Zum Berechnen der Fluidströmungsgeschwindigkeit
können das Dopplerfrequenzverschiebungsmessverfahren und/oder
das Laufzeitmessverfahren zum Einsatz kommen. Der Detektor kann
auch als „nasser Sensor” in das Fluid eintauchen.
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Bei
dem Dopplerfrequenzverschiebungsmessverfahren wird von einem Senderempfängerdetektor
ein Ultraschallimpuls in das zu messende Fluid gestrahlt und eine
reflektierte Ultraschallwelle empfangen, die an einem Fremdkörper,
wie beispielsweise einer Luftblase oder einem Schmutzpartikel, in dem
Fluid reflektiert wird. Aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids verschiebt sich die Frequenz von eingestrahlter und reflektierter
Ultraschallwelle. Aus diesem Frequenzunterschied kann die Geschwindigkeit
des Fluids abgeleitet werden.
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Da
die eingestrahlte Ultraschallwelle an mehreren in verschiedenen
Rohrtiefen vorhandenen Fremdkörpern reflektiert wird, kann
mit Hilfe des Dopplermessverfahrens ein tiefengeschichtetes Geschwindigkeitsprofil
einer durch ein Rohr strömenden Flüssigkeit gemessen
werden.
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Das
Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass das Fluid Fremdkörper
bzw. Partikel aufweisen muss, an denen die Ultraschallwelle reflektiert
werden kann. Zum anderen muss die eingestrahlte Ultraschallwelle
ausreichend hoch energetisch sein, damit eine ausreichende Eindringtiefe
der Ultraschallwelle in das durch das Rohr strömende Fluid
gewährleistet ist.
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Ebenfalls
aus dem Stand der Technik bekannt ist ein Verfahren zum Bestimmen
der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids, bei dem die Laufzeit
eines Ultraschallsignals von einem Sender zu einem Empfänger
bestimmt wird. Vorzugsweise sind dabei Sender und Empfänger
an einander gegenüberliegenden Seiten des Rohrs angebracht,
wobei zwischen eingesendeter Ultraschallwelle und der Strömungsrichtung
des Fluids ein Winkel α kleiner als 90° bestehen
muss. Bei einer solchen Anordnung breiten sich die von dem Ultraschallsender
zum Ultraschallempfänger ausgesandten Ultraschallwellen aufgrund
der Bewegung des Fluids mit einer gegenüber einem unbewegtem
Fluid veränderten Geschwindigkeit aus. Je nachdem ob die
Ultraschallwelle in Strömungsrichtung oder gegen die Strömungsrichtung
ausgesandt wird, weist die empfangene Ultraschallwelle eine erhöhte
bzw. verringerte Geschwindigkeit auf, wobei die Erhöhung
bzw. die Verringerung vom Kosinus des Einstrahlwinkels α abhängig
ist. Aus Vergleich der Laufzeiten lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids ableiten.
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Da
die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in Kosinus-Abhängigkeit
vom Winkel α der Einstrahlung der Ultraschallwelle steht,
ergibt sich bei der Laufzeitmessung das Problem, das für
ausreichend sensitive Messungen der Einstrahlwinkel deutlich geringer
als 90° sein muss. Zudem können die Ultraschallsensoren
nicht beliebig nah am Rohrscheitel/-ende angebracht werden. Zum
einen ist eine Bohrung in diesem Bereich technisch schwierig und kostspielig
auszubilden, zum andern muss aufgrund der räumlichen Ausdehnung
des Ultraschallsignals ein gewisser Mindestabstand zur Rohrwand
eingehalten werden, um Reflexionen zu verhindern. Dieser Mindestabstand
ist abhän gig von Frequenz f und Lauflänge L des
Ultraschallsignals in dem Fluid und kann durch die Näherungsformel
bestimmt werden.
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Können
Abschnitte im Rohr nur schlecht oder gar nicht vermessen werden,
müssen für die Berechnung des Strömungsprofils
Annahmen gemacht werden. Derartige Annahmen verfälschen
jedoch die Messergebnisse und die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids, so dass der Messfehler bei der Bestimmung von Durchflussmengen
für hochpräzise Anwendungen zu groß ist.
Hochpräzise Bestimmungen sind beispielsweise für
die exakte Durchflussmenge von Öl oder Gas durch eine Pipeline
nötig.
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Um
die Durchflussmenge präziser zu bestimmen, wurde beispielsweise
aus dem Stand der Technik, insbesondere der
EP 1719980 , vorgeschlagen, die Strömungsgeschwindigkeit
nicht mit dem Dopplermessverfahren oder dem Laufzeitmessverfahren allein
zu bestimmen, sondern einen Detektor bereit zu stellen, der die
Strömungsgeschwindigkeit des Fluids sowohl mit Laufzeitmessung
als auch mit Dopplerverschiebungsmessung bestimmt, wobei aus beiden
Messergebnissen die Durchflussrate des Fluids bestimmt wird. Dies
bedeutet, mit anderen Worten, dass die Ergebnisse der einen Messung
mit den Ergebnissen der anderen Messung verglichen und korreliert
werden, so dass die Fehlerquote verringert wird.
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Zwar
verbessert dieses Verfahren die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsberechnung,
in Randbereichen der Rohrwand müssen jedoch weiterhin über
die dort zu erwartenden Strömungsgeschwindigkeiten Annahmen
gemacht werden, so dass auch mit diesem kombiniertem Verfahren eine
exakte Bestimmung der Durchflussmenge eines Fluids durch ein Rohr
nicht möglich ist.
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Aufgabe
vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereit zu stellen, mit der eine exakte Bestimmung der Durchflussmenge
eines Fluids durch ein Rohr möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
1 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 8.
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Vorliegende
Erfindung basiert auf der Idee, die Durchflussrate aus einem ersten
und einem zweiten Strömungsgeschwindigkeitsprofil zusammenzusetzen,
wobei das erste Strömungsgeschwindigkeitsprofil in einem
ersten Bereich des Rohrs mit Hilfe einer ersten Messvorrichtung,
die auf dem Dopplermessverfahren basiert, bestimmt wird und das
zweite Strömungsgeschwindigkeitsprofil in einem zweiten, von
dem ersten verschiedenen Bereich des Rohrs mit einer zweiten Messvorrichtung,
die auf dem Laufzeitmessverfahren basiert, bestimmt wird. Beide Strömungsgeschwindigkeitsprofile
werden zu einem kombinierten Gesamtströmungsgeschwindigkeitsprofil
zusammengesetzt, das dann als Basis für die Durchflussmengenbestimmung
dient.
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Dabei
ist insbesondere vorteilhaft, wenn, wie ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
zeigt, der mit dem Dopplermessverfahren bestimmte Bereich des Strömungsprofils
ein rohrwandnaher Bereich ist, während der mit dem Laufzeitmessverfahren
gemessene Bereich in der Mitte des Rohrs angeordnet ist. Dies hat
den Vorteil, dass zum Einen das eingestrahlte Ultraschallsignal
für die Dopplermessung keine große Eindringtiefe
aufweisen muss, sondern ausschließlich auf einen wandnahen
Bereich ausgerichtet ist, so dass mit dem hoch akkuraten Dopplermessverfahren
genaueste Informationen über den strömungsprofiltechnisch
schwierigen Messbereich der Rohrwandnähe erhalten werden kann.
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Zudem
hat dies den Vorteil, dass gerade in Rohrwandnähe häufiger
Störelemente, wie beispielsweise Luftblasen oder Streupartikel
vorhanden sind, an denen sich das Ultraschallmesssignal reflektieren kann.
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Die
Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in einem mittleren
Bereich des Rohrs wird messtechnisch mittels des Laufzeitmessverfahrens
bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass eine robuste und Störpartikel
unabhängige Messmethode für einen Großteil des
Bereichs bereitgestellt wird, so dass der mittlere Bereich des Rohrs
leicht vermessen werden kann.
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Aufgrund
der Kombination, dass der wandnahe Bereich mittels des Dopplermessverfahrens
untersucht wird, während der mittlere Bereich des Rohrs über
das Laufzeitmessverfahren bestimmt wird, sind die Vorteile beider
Verfahren kombiniert, so dass eine besonders genaue Messung des
Strömungsgeschwindigkeitsprofils und damit der Durchflussmenge
möglich ist. Mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann die Durchflussmenge eines Fluids durch ein Rohr
mit Fehlerraten von weniger als ein Prozent, insbesondere im Bereich
von Zehntelprozent und kleiner, bestimmt werden.
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Wie
ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, ist
der Ultraschallsender und -empfänger für die Dopplermessung
im Bodenbereich des Rohrs angeordnet, während die Detektoren
für die Laufzeitmessung um den Mittelbereich des Rohrs angeordnet
sind. Vorzugsweise weist der Einstrahlwinkel der Ultraschallmesssignale
einen vorteilhaften Winkel von 45° zu der Strömungsrichtung
des Fluids im Rohr auf.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel sind die Ultraschallsender/-empfänger
einseitig am Rohr angeordnet und das Ultraschallsignal wird an der
gegenüberliegenden Wand reflektiert. Es ist jedoch auch möglich,
die Ultraschallsender/-empfänger einander gegenüberliegend
anzuordnen.
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In
einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die
Ultraschallsender/-empfänger derart angeordnet, dass nicht
nur der Fluidgeschwindigkeitsbetrag, sondern auch die Fluidströmungsrichtung
bestimmt werden kann. Dazu können die Sensoren in V- oder
X-Form um das Rohr angeordnet sein.
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Bei
der V-Pfad-Messanordnung sind Ultraschallsignalsender und -empfänger
derart zueinander an bzw. in der Außenwand des Rohrs angeordnet,
dass ein von dem Ultraschallsignalsender ausgesandtes Signal in
das Fluid eingestrahlt wird. Die Leistung des Senders ist dabei
so gewählt, dass das Ultraschallsignal an die gegenüberliegende
Wand strahlt und dort reflektiert wird. Der reflektierte Teil durchläuft
wiederum das Fluid und wird von dem Empfänger aufgefangen
und einer Auswerteeinheit zugeführt.
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Davon
unterscheiden sich X-Pfad-Messanordnung und 1-Pfad-Messanordnung,
bei denen nicht das an bzw. in der Rohrwand reflektierte Ultraschallsignal
detektiert wird, sondern das Ultraschallsignal, das an der dem Sender
gegenüberliegenden Seite ankommt. Der Unterschied zwischen
X-Pfad und 1-Pfad liegt lediglich darin, dass beim X-Pfad zwei Sender-Empfänger-Paare
vorgesehen sind, die simultan in und gegen die Strömungsrichtung
messen, und somit nicht nur der Fluidgeschwindigkeitsbetrag, sondern
auch der Vektor der Fluidströmung als Betrag und Richtung
ermittelt werden kann.
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Ebenfalls
vorteilhaft ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine weitere
Dopplerfrequenzverschiebungsmessvorrichtung in einem oberen Bereich
des Rohrs angeordnet ist.
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Die
Ultraschallsender/-empfänger zur Vermessung des mittleren
Rohrbereichs und/oder des rohrnahen Bereichs können in
einer Vielzahl von Relativpositionen am Rohr verteilt und orientiert
werden. Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt,
wenn das von den Laufzeitdetektoren gesendete Ultraschallsignal
in einem Winkel von etwa 45° zur Strömungsrichtung
verläuft.
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Die
Relativpositionierung der Detektoren zur Laufzeitmessung und zur
Dopplermessung ist relativ frei variierbar, erfindungsgemäß werden
diese Detektoren jedoch in einem Winkelabstand von etwa 90° zwischen
Laufzeit- und Dopplerdetektor angeordnet. Selbstverständlich
sind auch andere Winkelpositionen möglich.
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Prinzipiell
ist bei den Laufzeitdetektoren auch eine Mischung der vorstehend
beschriebenen Konzepte (V-Pfad, 1-Pfad und X-Pfad) möglich.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den
Unteransprüchen, den Figuren und der Beschreibung definiert.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.
Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer
Natur und sollen nicht dazu verwendet werden, den Rahmen der Patentansprüche
auf diese einzuschränken, wobei der Rahmen der Patentanmeldung
allein durch die anhängigen Patentansprüche gegeben
ist. Es zeigen:
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1:
einen schematischen Längsschnitt eines Rohrs, an dem eine
erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel angebracht ist;
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2:
eine schematische Querschnittsdarstellung durch das Rohr aus 1;
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3:
eine schematische Darstellung eines zu vermessenden Strömungsgeschwindigkeitsprofils mit
schematischen Messpunkten gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung; und
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4:
eine vergleichende schematische Darstellung zwischen einem angenäherten
Strömungsgeschwindigkeitsprofil und einem in der erfindungsgemäßen
Weise gemessenen Strömungsprofil einer Strömung
hinter einer Rohrwandung.
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1 zeigt
einen Längsschnitt eines Rohrs 2, in dem ein Fluid 4 mit
einer Geschwindigkeit VF in Strömungsrichtung 6 fließt.
Das Rohr 2 weist einen ersten rohrwandnahen Bereich 8 und
einen zweiten Rohrmittelbereich 10 auf. An einer Rohraußenseite sind
mehrere Messinstrumente 12, 16, 20 bis 31 angeordnet,
wobei die in der 1 mittleren Messinstrumente 12, 16 etwa
in einer ersten Querschnittsebene des Rohrs 2, die linken
Messinstrumente 20, 22, 24, 26, 28, 30 etwa
im Bereich einer zweiten Querschnittsebene und die rechten Messinstrumente 21, 23, 25, 27, 29, 31 etwa
im Bereich einer dritten Querschnittsebene angeordnet sind.
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2 zeigt
einen Schnitt entlang der Ebene 11 mit Blick gegen die
Strömungsrichtung 6. Aus dieser Ansicht ist die
Relativpositionierung der im Folgenden erläuterten Detektoren
besser erkennbar. Gemäß den 1 und 2 sind
bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel – wie
oben beschrieben – an der Rohraußenseite Messinstrumente 12, 16, 20 bis 31 vorgesehen,
die mittels Ultraschall das Strömungsgeschwindigkeitsprofil
des Fluids 4 bestimmen. Gemäß dem hier
gezeigten Ausführungsbeispiel ist dazu zur Erfassung der
Geschwindigkeit im ersten kreissegmentförmigen rohrwandnahen
Bereich 8 ein Ultraschallwandler 12 vorgesehen,
der ein Ultraschallsignal 14 in den rohrwandnahen Bereich 8 einstrahlt
und über Dopplerfrequenzverschiebung zwischen eingestrahltem
und reflektiertem Signal die Strömungsgeschwindigkeiten
in verschiedenen Einstrahlungstiefen bestimmt.
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Optional
kann in einem oberen Bereich des Rohrs ein weiterer Ultraschallwandler 16 mit
Sender und Empfänger angeordnet sein, der ebenfalls nach dem
Dopplerprinzip arbeitet und das Strömungsgeschwindigkeitsprofil
des Fluids 4 in dem oberen Bereich des Rohrs über
Ultraschallsignal 18 bestimmt.
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Um
das Strömungsgeschwindigkeitsprofil in dem mittleren Bereich 10 des
Rohrs 2 zu bestimmen, sind weiterhin Ultraschallwandler 20, 22, 24, 26, 28, 30 und 21, 23, 25, 27, 29, 31 aus 1 an
der Rohraußenwand angeordnet, die über das Laufzeitmessverfahren
das Geschwindigkeitsprofil bestimmen. Dabei können die
Schallwandler 20-31 nicht nur wie in der hier
dargestellten X-Pfad-Messanordnung, sondern auch als V-Pfad oder
1-Pfad-Messanordnung angeordnet sein. Prinzipiell ist es somit möglich,
zur Erhöhung der Messgenauigkeit die Geschwindigkeit in
mehreren Ebenen 1 – n, wie beispielhaft in 1 gezeigt,
des mittleren Bereichs 10 durch geeignete Anordnung der
Detektoren (Schallwandler) zu erfassen. Die Schallwandler 20–31 können
als Sender und Empfänger für Ultraschallwellen
ausgelegt sein, wobei die Schallwandler 20–31 derart
angeordnet sind, dass der von ihnen ausgesandte Ultraschall einen
Winkel α zu der Strömungsrichtung 6 des
Fluids 4 bildet. Dabei sollte der Winkel α möglichst
deutlich kleiner als 90° gewählt werden, um möglichst
gute Messergebnisse zu erzielen. Besonders bevorzugt ist ein Einstrahlwinkel
von etwa 45° bezüglich der Strömungsrichtung
des Fluids.
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Beispielsweise
sendet der in 1 und 2 linke
obere Schallwandler 20 eine Ultraschallwelle, die der in 3 rechte
obere Schallwandler 21, der in 2 in Blickrichtung
senkrecht zur Zeichenebene hinter dem Schallwandler 22 liegt,
empfängt. Und der in 2 obere
und rechte Schallwandler 22 sendet eine Ultraschallwelle
zum in 1 rechts oben liegenden und in 2 hinter
dem Schallwandler 20 liegenden Schallwandler 23.
Damit wäre dann eine Form der X-Pfad-Messanordnung ausgebildet.
Entsprechend werden die Schallwandler 24, 26 mit
den Schallwandlern 25, 27 und die Schallwandler 28, 30 mit
den Schallwandlern 29, 31 eingesetzt.
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Mittels
der Schallwandler 20–31 lässt
sich dann über Laufzeitmessung das Strömungsgeschwindigkeitsprofil
in dem mittleren Bereich 10 des durch das Rohr strömenden
Fluids 4 bestimmen.
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3 zeigt
schematisch ein beispielhaftes Strömungsgeschwindigkeitsprofil
eines durch ein Rohr strömenden Fluids 4, wobei
ideale Zustände angenommen werden, d. h. stromauf existieren
keine Krümmungen, Abzweigungen u. a. und es herrscht keine
Verschmutzung. Aufgrund der Reibung an der Rohrwand ist die Strömgeschwindigkeit
des Fluids 4 im rohrnahen Bereich 8 verlangsamt,
während im Rohrmittelbereich 10 eine relativ gleichförmige
Strömungsgeschwindigkeitsverteilung herrscht. Während
das Strömungsgeschwindigkeitsprofil im mittleren Bereich 10 über
drei Messstellen 32, 34 und 36 durch
die Messung in drei Ebenen gut angenähert werden kann,
ist dies bei herkömmlichen Lösungen im Strömungsprofilbereich 8 nicht
möglich. Durch die erfindungsgemäße Untersuchung
dieser Strömungsprofilbereiche 8 mittels des Dopplermessverfahrens kann
dieser Bereich sehr sensitiv abgetastet werden, so dass der genaue
Profilbereichverlauf in diesem Bereich ermittelt werden kann. Die
tiefengeschichtete Messung ist durch Striche angedeutet.
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Der
genaue Profilverlauf im Randbereich ist insbesondere dann interessant,
wenn das Strömungsgeschwindigkeitsprofil keine ideale Ausbildung,
wie in 3 dargestellt, zeigt, sondern durch Störungen,
wie beispielsweise Krümmungen, Abzweigungen, Drosselelemente
oder Ähnliches beeinflusst ist. In diesem Fall sind gerade
die Randbereiche des Strömungsprofils stark verändert,
so dass aufgrund des veränderten Strömungsprofils
ein großer Messfehler in der Berechnung der Durchflussmenge
entstehen kann.
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4 zeigt
beispielhaft ein gestörtes Strömungsgeschwindigkeitsprofil 40.
Im Vergleich mit dem idealisierten etwa parabelförmigen
Strömungsgeschwindigkeitsprofil 42 (gestrichelt
in 4) aus 3 weist das reale Strömungsgeschwindigkeitsprofil 40 insbesondere
in den Randbereichen 8 große Abweichungen auf,
sodass eine aufgrund des fehlerhaften angenommenen Geschwindigkeitsprofils
erhaltene Durchflussmenge inakzeptabel ungenau ist. Die abweichenden
Bereiche 44, 46, die zu einer fehlerhaften Berechnung
der Durchflussmenge führen können, sind in 4 schraffiert
angedeutet.
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Die
vorbeschriebenen Abweichungen von der idealen Form können
beispielsweise durch Krümmungen des Rohrs 2 oberhalb
des Messquerschnitts verursacht sein.
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Mit
den bisherigen Messmethoden konnten derartige Geschwindigkeitsprofile
nicht erfasst werden. Wird jedoch das Strömungsprofil im
Randbereich 8 mit Hilfe der Ultraschalldopplerdetektoren
untersucht, kann das genaue Strömungsgeschwindigkeitsprofil
ermittelt und die Durchflussmenge exakt bestimmt werden. Wie vorstehend
erwähnt, kann über die Ultraschalldopplerdetektoren
auch die Strömungsgeschwindigkeit in mehreren Ebenen des Randbereichs
erfasst werden, sodass, insbesondere in Kombination mit den in mehreren
Ebenen n messenden Detektoren zur Laufzeitmessung, ein äußerst exaktes
Geschwindigkeitsprofil gemessen werden kann, das dann bei Verwendung
von Auswertealgorithmen ausgewertet wird, sodass sehr exakte Rückschlüsse
auf das tatsächliche Strömungsverhalten in dem
gemessenen Rohr möglich sind.
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Das
erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel wurde
anhand eines kreisförmigen Rohrs erläutert – selbstverständlich
ist die Erfindung auch auf andere Rohrgeometrien, beispielsweise
elliptische Rohre, rechteckförmige Rohrabschnitte oder
sonstige, im Querschnitt geschlossene Rohrabschnitte übertragbar.
In Abweichung vom vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
können die Ultraschalldopplerdetektoren 12, 16 auch
an mehreren, am Umfang verteilten Messbereichen angeordnet sein,
sodass ein umlaufendes Geschwindigkeitsprofil erfassbar ist. Das Gleiche
gilt selbstverständlich auch für die Detektoren
zur Laufzeitmessung, deren Anordnung so gewählt werden
kann, dass praktisch jeder beliebige Punkt im mittleren Bereich 10 der
Querschnittsebene 11 erfasst werden kann.
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Wie
eingangs erwähnt, kann über das erfindungsgemäße
Messverfahren das Strömungsprofil von unterschiedlichen
Fluiden, beispielsweise Trinkwasser, Brauchwasser, Rohöl
in Pipelines etc. erfasst werden. Vorversuche zeigten, dass nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren eine ganz erheblich verbesserte
Genauigkeit im Hinblick auf das vermessene Geschwindigkeitsprofil
erzielbar ist, sodass teilweise eine Neueichung der üblicherweise
bei den oben genannten Anwendungsfällen verwendeten Messgeräte
erforderlich wird.
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Bei
vorliegender Erfindung ist insbesondere zu bemerken, dass Dopplermessverfahren
und Laufzeitmessverfahren nicht jeweils für den gesamten Bereich
des Rohrs angewendet werden, sondern selektiv mit dem Dopplerverfahren
der Randbereich untersucht wird, während das Strömungsprofil
im mittleren Bereich über das Laufzeitmessverfahren untersucht
wird. Das Gesamtströmungsgeschwindigkeitsprofil wird dann
aus beiden Strömungsgeschwindigkeiten zusammengesetzt.
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Offenbart
wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Durchflussmenge durch
ein Rohr, wobei eine erste Messvorrichtung vorgesehen ist, die mittels
einer Dopplerfrequenzverschiebung das Strömungsprofil des
Fluids in einem ersten Bereich bestimmt und eine zweite Messvorrichtung
vorgesehen ist, die mittels eine Laufzeitmessverfahrens das Strömungsprofil
des Fluids in dem Rohr in einem zweiten Bereich bestimmt.
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- 2
- Rohr
- 4
- Fluid
- 6
- Strömungsrichtung
- 8
- rohrwandnaher
Bereich
- 10
- Rohrmittelbereich
- 11
- Querschnittsebene
- 12
- Ultraschallwandler
(Doppler)
- 14
- Ultraschallsignal
(Doppler)
- 16
- Ultraschallwandler
(Doppler)
- 18
- Ultraschallsignal
(Doppler)
- 20
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 21
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 22
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 23
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 24
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 25
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 26
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 27
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 28
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 29
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 30
- Messinstrument/Ultraschallwandler
(Laufzeit)
- 32
- Messstelle
- 34
- Messstelle
- 36
- Messstelle
- 40
- Strömungsgeschwindigkeitsprofil
- 42
- Strömungsgeschwindigkeitsprofil
- 44
- abweichender
Bereich
- 46
- abweichender
Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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