DE102009042047A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids (1), das ein Rohr in einer vorgegebenen Durchflussrichtung (v) durchströmt, umfassend - eine außerhalb des Rohres angeordnete Strahlungsquelle (3), die eine auf das mehrphasige Fluid (1) gerichtete Photonenstrahlung (4) emittiert, - eine außerhalb des Rohres angeordnete Detektoreinheit (5, 6), durch welche die Photonenstrahlung (3) nach ihrem Durchtritt durch das mehrphasige Fluid (1) an einem ersten Messort (M1) und an einem zweiten Messort (M2) erfassbar ist, wobei der erste Messort (M1) und der zweite Messort (M2), bezogen auf die Durchflussrichtung (2), voneinander einen vorgebbaren Abstand (a) aufweisen, - eine Auswerteeinrichtung (7), durch welche aus der an dem ersten Messort (M1) von der Detektoreinheit (5) erfassten Photonenstrahlung (4) und aus der an dem zweiten Messort (M2) von der Detektoreinheit (6) erfassten Photonenstrahlung (4) mittels einer Mustererkennung jeweils eine innere Fluid-Struktur (13) des mehrphasigen Fluids (1) ermittelbar ist und aus einem Auffinden der inneren Fluid-Struktur (13) an dem zweiten Messort (M2) die Geschwindigkeit (v) des mehrphasigen Fluids (1) ermittelbar ist. Eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren bietet eine verbesserte Genauigkeit bei der Messung der Geschwindigkeit (v) des mehrphasigen Fluids (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids, das ein Rohr in einer vorgegebenen Durchflussrichtung durchströmt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids, das ein Rohr in einer vorgegebenen Durchflussrichtung durchströmt.
  • Mehrphasige Fluids, auch als Mehrphasengemische bezeichnet, umfassen flüssige Bestandteile (z. B. Öl, Wasser) und feste Bestandteile (z. B. Gestein, Sand) sowie gasförmige Bestandteile (z. B. Luft, Methan).
  • Durch die US 6,097,786 ist ein Verfahren für eine Analyse eines Mehrphasengemisches bekannt. Das Mehrphasengemisch wird hierzu einer Röntgenstrahlung ausgesetzt, die nach Durchstrahlung des Mehrphasengemisches von Ein-Pixel-Detektoren erfasst wird. Über eine Detektoranordnung, die mehrere Detektoren für verschiedene Energiestufen umfasst, ist eine für eine Analyse des Mehrphasengemisches erforderliche Energieauflösung, jedoch keine Ortsauflösung, messbar. Die zugehörige Vorrichtung umfasst eine Venturi-Düse, die zwischen der Röntgenquelle und der Detektoranordnung positioniert ist.
  • Die US 6,265,713 B1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren für eine Materialanalyse eines Mehrphasengemisches. Die Analyse des Mehrphasengemisches erfolgt mittels einer Erfassung der nach dem Durchgang durch das Mehrphasengemisch abgeschwächten Gammastrahlung. Die zugehörige Vorrichtung umfasst eine Venturi-Düse, die die Geschwindigkeit des Mehrphasengemisches misst.
  • In der US 4,884,457 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von Erdöl in einem Rohr offenbart. Hierzu sind an der Außenseite des Rohres zwei Gamma-Messeinheiten, bezogen auf die Strömungsrichtung des Erdöls, in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet. Die beiden Gamma-Messeinheiten umfassen jeweils eine Gammastrahlungsquelle und einen korrespondierenden Gammadetektor. Im Erdöl vorhandene Gasblasen werden durch die beiden Gammadetektoren erfasst. Aus dem Laufzeitunterschied des aus dem ersten Gammadetektor gewonnenen Signals und des aus dem zweiten Gammadetektor gewonnenen Signals wird aus dem Abstand der beiden Gammadetektoren die Flussgeschwindigkeit des Erdöls ermittelt. Problem bei dieser Art der Messung der Flussgeschwindigkeit des Erdöls ist die Verformung und die Anzahl der Gasblasen. Die Messung der Durchflussgeschwindigkeit des Erdöls ist somit aufgrund der nur geringen Anzahl deutlich strukturierter Gasblasen relativ ungenau.
  • Weiterhin ist in der US 5,654,551 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Mengendurchflusses eines Mehrphasengemisches beschieben. Das Mehrphasengemisch enthält unter anderem Gasbasen und strömt durch ein Rohr. Auch in diesem Fall sind zwei Gammastrahlungsquellen mit jeweils einem zugehörigen Gammadetektor an der Außenseite des Rohres angeordnet. Aus dem detektierten Laufzeitunterschied zwischen dem Signal des ersten Gammadetektors und dem Signal des zweiten Gammadetektors wird die Durchflussgeschwindigkeit des Mehrphasengemisches im Rohr ermittelt. Auch diese Messung der Durchflussgeschwindigkeit ist aufgrund der geringen Anzahl deutlich strukturierter Gasblasen relativ ungenau.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids zu schaffen, das eine verbesserte Genauigkeit bei der Messung der Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids bietet.
  • Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids zu schaffen, das eine verbesserte Genauigkeit bei der Messung der Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids bietet.
  • Die Aufgabe wird für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
  • Für ein Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids, das ein Rohr in einer vorgegebenen Durchflussrichtung durchströmt, umfasst
    • – eine außerhalb des Rohres angeordnete Strahlungsquelle, die eine auf das mehrphasige Fluid gerichtete Photonenstrahlung emittiert,
    • – eine außerhalb des Rohres angeordnete Detektoreinheit, durch welche die Photonenstrahlung nach ihrem Durchtritt durch das mehrphasige Fluid an einem ersten Messort und an einem zweiten Messort erfassbar ist, wobei der erste Messort und der zweite Messort, bezogen auf die Durchflussrichtung, voneinander einen vorgebbaren Abstand aufweisen,
    • – eine Auswerteeinrichtung, durch welche aus der an dem ersten Messort von der Detektoreinheit erfassten Photonenstrahlung und aus der an dem zweiten Messort von der Detektoreinheit erfassten Photonenstrahlung mittels einer Mustererkennung jeweils eine innere Fluid-Struktur des mehrphasigen Fluids ermittelbar ist und aus einem Auffinden der inneren Fluid-Struktur an dem zweiten Messort die Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids ermittelbar ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids, das ein Rohr in einer vorgegebenen Durchflussrichtung durchströmt, umfasst folgende Schritte:
    • – eine Photonenstrahlung durchtritt das mehrphasige Fluid und wird an einem ersten Messort und an einem zweiten Messort erfasst, wobei der erste Messort und der zweite Messort, bezogen auf die Durchflussrichtung, voneinander einen vorgebbaren Abstand aufweisen,
    • – aus der erfassten Photonenstrahlung wird mittels einer Mustererkennung jeweils eine innere Fluid-Struktur des mehrphasigen Fluids ermittelt und
    • – durch Auffinden der inneren Fluid-Struktur wird an dem zweiten Messort die Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids ermittelt.
  • Dadurch, dass bei der Vorrichtung nach Anspruch 1 bei dem mehrphasigen Fluid zunächst jeweils die innere Fluid-Struktur mittels einer Mustererkennung aus der erfassten Photonenstrahlung ermittelbar ist und anschließend aus dem Auffinden der ermittelten Fluid-Struktur die Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids bestimmbar ist, wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine verbesserte Genauigkeit bei der Messung der Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids erzielt.
  • Dadurch, dass bei dem Verfahren nach Anspruch 11 bei dem mehrphasigen Fluid zunächst jeweils die innere Fluid-Struktur mittels einer Mustererkennung aus der erfassten Photonenstrahlung ermittelt wird und anschließend aus dem Auffinden der ermittelten Fluid-Struktur die Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids bestimmt wird, ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine verbesserte Genauigkeit bei der Messung der Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids erzielbar.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird also zunächst in einer ersten Messung eine innere Fluid-Struktur definiert und anschließend in einer zweiten Messung die definierte innere Fluid-Struktur aufgefunden. Durch die Wiedererkennung der inneren Fluid-Struktur ist eine zuverlässige und insbesondere eine genaue Messung der Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids realisierbar.
  • Im Rahmen der Erfindung kann das mehrphasige Fluid von Röntgenstrahlung (Anspruch 2 bzw. 12) oder von Gammastrahlung (Anspruch 3 bzw. 13) durchströmt werden. Auch die Anordnung einer Strahlungsquelle die gleichzeitig Röntgenstrahlung und Gammastrahlung emittiert kann für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft sein.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Detektoreinheit für den ersten Messort ein erstes Detektorfeld und für den zweiten Messort ein zweites Detektorfeld (Anspruch 4).
  • Das erste Detektorfeld und das zweite Detektorfeld können hierbei in einem gemeinsamen Detektor angeordnet sein (Anspruch 5).
  • Bei einer alternativen Ausführungsform sind das erste Detektorfeld in einem ersten Detektor und das zweite Detektorfeld in einem zweiten Detektor angeordnet (Anspruch 6).
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Photonenstrahlung zwischen dem ersten Messort und dem zweiten Messort in das mehrphasige Fluid eingestrahlt (Anspruch 7 bzw. 14).
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die Photonenstrahlung an dem ersten Messort und an dem zweiten Messort in das mehrphasige Fluid eingestrahlt (Anspruch 8 bzw. 15).
  • Besitzt die Vorrichtung eine Detektoreinheit, die für den ersten Messort ein erstes Detektorfeld und für den zweiten Messort ein zweites Detektorfeld umfasst und strahlt die die Strahlungsquelle die Photonenstrahlung zwischen dem ersten Messort und dem zweiten Messort in das mehrphasige Fluid ein, dann ist es besonders vorteilhaft, wenn die Strahlungsquelle die Photonenstrahlung im Bereich einer Krümmung des Rohres in das mehrphasige Fluid einstrahlt und das erste Detektorfeld in einem Abstand vor der Krümmung des Rohres und das zweite Detektorfeld in einem Abstand nach der Krümmung des Rohres angeordnet sind (Anspruch 9). In einer weiteren Ausgestaltung sind das erste Detektorfeld und das zweite Detektorfeld symmetrisch zur Krümmung des Rohres angeordnet (Anspruch 10).
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand von zwei schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids,
  • 2 eine Draufsicht auf eine Detektoreinheit der Vorrichtung gemäß 1,
  • 3 eine Darstellung einer inneren Fluid-Struktur,
  • 4 eine Darstellung einer veränderten inneren Fluid-Struktur,
  • 5 eine Darstellung einer von der Detektoreinheit gemäß 2 erfassten inneren Fluid-Struktur,
  • 6 eine Prinzipdarstellung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids,
  • 7 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids.
  • In 1 ist mit 1 ein mehrphasiges Fluid (Mehrphasengemisch) bezeichnet, das ein in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestelltes Rohr durchströmt. Die Durchflussrichtung des mehrphasigen Fluids 1 ist mit 2 (Pfeil) bezeichnet.
  • Zur Messung der Geschwindigkeit des mehrphasigen Fluids 1 umfasst die Vorrichtung erfindungsgemäß eine außerhalb des Rohres angeordnete Strahlungsquelle 3, die eine Photonenstrahlung 4 emittiert, welche auf das mehrphasige Fluid 1 gerichtet ist.
  • Weiterhin umfasst die Vorrichtung erfindungsgemäß eine außerhalb des Rohres angeordnete Detektoreinheit, durch welche die Photonenstrahlung 4 nach ihrem Durchtritt durch das mehrphasige Fluid 1 an einem ersten Messort M1 und an einem zweiten Messort M2 erfassbar ist, wobei der erste Messort M1 und der zweite Messort M2, bezogen auf die Durchflussrichtung 2, voneinander einen vorgebbaren Abstand a aufweisen.
  • Die Detektoreinheit umfasst bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ein erstes Detektorfeld D1 für den ersten Messort M1 und ein zweites Detektorfeld D2 für den zweiten Messort M2, wobei das erste Detektorfeld D1 in einem ersten Detektor 5 (erster Matrix-Sensor) und das zweite Detektorfeld D2 ist in einem zweiten Detektor 6 (zweiter Matrix-Sensor) angeordnet ist.
  • Die außerhalb des Rohres angeordnete Strahlungsquelle 3 strahlt die Photonenstrahlung 4 zwischen dem ersten Messort M1 und dem zweiten Messort M2 in das mehrphasige Fluid 1 ein.
  • Die Photonenstrahlung 4 durchstrahlt das mehrphasige Fluid 1 und wird nach ihrem Durchtritt durch das mehrphasige Fluid 1 an dem ersten Messort M1 von dem ersten Detektorfeld D1 des ersten Detektors 5 und an dem zweiten Messort M2 von dem zweiten Detektorfeld D2 des zweiten Detektors 6 erfasst.
  • Aus der am ersten Messort M1 und am zweiten Messort M2 von der Detektoreinheit erfassten Photonenstrahlung 4 werden im ersten Detektor 5 und im zweiten Detektor 6 jeweils elektrische Signale S1 und S2 gebildet, die einer Auswerteeinrichtung 7 zugeführt werden. Aus den elektrischen Signalen S1 und S2 werden in der Auswerteeinrichtung 7 mittels einer Mustererkennung (Algorithmus) für den ersten Messort M1 und den zweiten Messort M2 jeweils eine innere Fluid-Struktur des mehrphasigen Fluids 1 ermittelt. Ein Auffinden der inneren Fluid-Struktur an dem zweiten Messort M2 erfolgt durch einen Vergleich der am ersten Messort M1 ermittelten inneren Fluid-Struktur mit der am zweiten Messort M2 ermittelten inneren Fluid-Struktur.
  • Bei einer Übereinstimmung der für den ersten Messort M1 und den zweiten Messort M2 ermittelten inneren Fluid-Strukturen kann aus der ermittelten Zeit tL (Laufzeit der inneren Fluid-Struktur zwischen dem ersten Messort M1 und dem zweiten Messort M2) bis zum Auffinden der inneren Fluid-Struktur am zweiten Messort M2 und aus dem bekannten Abstand a zwischen dem ersten Messort M1 und dem zweiten Messort M2 die Geschwindigkeit v des mehrphasigen Fluids 1 ermittelt werden. Das von der Auswerteeinrichtung 7 gelieferte Ausgangssignal 8 ist ein Maß für die Geschwindigkeit v des mehrphasigen Fluids 1 (Durchflussgeschwindigkeit).
  • 2 zeigt eine Draufsicht auf die Detektoreinheit der Vorrichtung gemäß 1. Beide Detektoren (Matrix-Sensoren) 5 und 6 sind in einem Abstand a voneinander angeordnet. Der erste Detektor 5 und der zweite Detektor 6 messen in den Messpunkten M1 und M2 die Schwächung, die die Photonenstrahlung im mehrphasigen Fluid 1 (Mehrphasengemisch) erleidet und erzeugen daraus in der Auswerteeinrichtung 7 während einer Integrations- oder Messzeit t ein Bild des in Durchflussrichtung 2 fließenden mehrphasigen Fluids 1.
  • In 3 und in 4 ist jeweils die Situation skizziert, wenn im mehrphasigen Fluid 1 eine Phase A überwiegt und eine Phase B Strukturen der Größe d ausbildet.
  • 3 zeigt den Fall, bei dem sich das mehrphasige Fluid 1 in Ruhe befindet, oder wenn gilt: v·t < d,wobei
    v die Durchflussgeschwindigkeit,
    t die Integrationszeit des Detektors und
    d die Größe der Phase B-Struktur ist.
  • Für den in 4 dargestellten Fall v·t > dwerden die Strukturen der Phase B verlängert und kontrastärmer dargestellt.
  • Bei der in den 1 bis 5 dargestellten Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit v (Durchflussgeschwindigkeit) eines mehrphasigen Fluids 1 werden mit beiden Detektoren 5 und 6 zeitgleich Serien von Bildern ausgelesen und in der Auswerteeinrichtung 7 gespeichert.
  • Mit Hilfe eines Mustererkennungsalgorithmus, werden zunächst Bilder des ersten Detektors 5 ausgewertet. Es werden innere Fluid-Strukturen 13 erkannt und definiert, die sich deutlich aus dem Untergrund und dem Rauschen hervorheben.
  • Danach werden die Bilder, die mit dem zweiten Detektor 6 aufgenommen wurden, ausgewertet und es wird nach der vorher erkannten und definierten inneren Fluid-Struktur 13 gesucht.
  • In 5 ist eine innere Fluid-Struktur 13 des mehrphasigen Fluids 1 dargestellt, die in den Bildern des ersten Detektors 5 und des zweiten Detektors 6 auftreten.
  • Das mehrphasige Fluid 1 besteht wiederum aus der Phase A und der Phase B (Zweiphasengemisch), wobei aus der Phase B eine innere Fluid-Struktur 13 ermittelt wird.
  • Wenn die innere Fluid-Struktur 13 im ersten Detektor 5 im n-ten Bild und im zweiten Detektor 6 im (n + m)-ten Bild auftritt, dann beträgt die Laufzeit tL = m·t.
  • Der zurückgelegte Weg errechnet sich zu s = a + (Δ2 + Δ1).
  • Die zu bestimmende Durchflussgeschwindigkeit v ergibt sich dann zu
    Figure 00100001
    wobei
    t die Integrationszeit des Detektors ist,
    Δ1 die Position der vom ersten Detektor 5 erkannten inneren Fluid-Struktur und
    Δ2 die Position der vom zweiten Detektor 6 erkannten inneren Fluid-Struktur ist.
  • Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann die Durchflussgeschwindigkeit v des mehrphasigen Fluids 1, das in Durchflussrichtung 2 strömt, mehrmals mit Hilfe von mehreren verschiedenen inneren Fluid-Strukturen ermittelt werden. Der Mittelwert dieser Durchflussgeschwindigkeiten wird dann von der Auswerteeinrichtung 7 ausgegeben.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren arbeiten vollkommen berührungslos. Daraus resultieren einige Vorteile, besonders bei aggressiven Mehrphasenge mischen (Chemikalien) und/oder bei abrasiven Mehrphasengemischen (z. B. Sandkörner in Rohöl/Wasser).
  • Weiterhin befinden sich keine beweglichen Teile im mehrphasigen Fluid 1 (Mehrphasengemisch). Dadurch erhöht sich die Lebensdauer und vermindert sich die Reparaturanfälligkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung wartungsarm.
  • Darüber hinaus wird der Fluss des mehrphasigen Fluids 1 durch die Geschwindigkeitsmessung nicht verändert, wie dies bei Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids, die Druckunterschiede auswerten (z. B. Venturi-Rohr) der Fall ist.
  • Das Verfahren eignet sich für verschiedene Mehrphasen-Systeme:
    • – Die Phasen können im festen, flüssigen oder gasförmigen Aggregatzustand vorliegen. Alle Kombinationen der Aggregatzustände sind möglich.
    • – Es kann auch gezielt eine weitere Phase zum Zweck der Geschwindigkeitsmessung zugefügt werden, z. B. ein Granulat aus einem Kontrast erhöhenden Material. Wenn die Hauptphase wenig absorbiert, sollte das Granulat aus einem Material mit einer hohen Absorption verwendet werden. Wenn die Hauptphase stark absorbiert, sollte das Granulat aus einem Material mit einer geringen Absorption bestehen.
  • Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann man den Abstand a zwischen den Detektoren 5 und 6 vergrößern. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wie in 7 gezeigt, das mehrphasige Fluid (Mehrphasengemisch) auf einer leicht gekrümmten Bahn fließen zulassen. Das Rohr ist hierfür leicht gebogen auszuführen.
  • Der Aufbau der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids 1 entspricht im Wesentlichen der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, so dass auf die Erläuterung zur 1 verwiesen wird. Lediglich der erste Detektor 5 und der zweite Detektor 6 sind nun nicht mehr parallel, sondern in einem Winkel zueinander angeordnet, um eine optimale Erfassung der Photonenstrahlung 3 zu gewährleisten. Der erste Detektor 5 ist in einem Abstand vor der Krümmung des Rohres und der zweite Detektor 6 in einem Abstand nach der Krümmung des Rohres angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die beiden Detektoren 5 und 6 symmetrisch von der Außenkrümmung des Rohres beabstandet. Bei der Ausführungsform gemäß 7 wird eine Parallaxe bei der Erfassung der inneren Fluid-Struktur 13 zumindest stark verringert oder sogar vermieden.
  • Die Auswertung der von den Detektoren 5 und 6 gelieferten elektrischen Signale S1 und S2 kann online oder offline erfolgen.
  • Vorteilhaft ist ein intermittierender Betrieb der Strahlungsquelle 3. Dadurch kann die Lebensdauer der Strahlungsquelle 3 erhöht und die mittlere Leistungsaufnahme reduziert werden. Letzteres ist vorteilhaft für den Stromverbrauch und die Wärmeabfuhr. Beispielsweise kann alle 60 s für eine Dauer von 5 s gemessen werden. In der Strahlpause von 55 s kann dann eine Offline-Auswertung durchgeführt werden. Damit muss die Auswerteeinheit 7 nicht für hohe Rechengeschwindigkeiten ausgelegt werden und ist somit kostengünstiger realisierbar.
  • Zur Bestimmung der Positionen Δ1 und Δ2 der erkannten inneren Fluid-Struktur (6) wird diese vorteilhaft durch einen Punkt beschrieben. Dieser Punkt kann z. B. der Schwerpunkt oder der Mittelpunkt sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6097786 [0004]
    • - US 6265713 B1 [0005]
    • - US 4884457 [0006]
    • - US 5654551 [0007]

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids, das ein Rohr in einer vorgegebenen Durchflussrichtung durchströmt, umfassend – eine außerhalb des Rohres angeordnete Strahlungsquelle (3), die eine auf das mehrphasige Fluid (1) gerichtete Photonenstrahlung (4) emittiert, – eine außerhalb des Rohres angeordnete Detektoreinheit (5, 6), durch welche die Photonenstrahlung (3) nach ihrem Durchtritt durch das mehrphasige Fluid (1) an einem ersten Messort (M1) und an einem zweiten Messort (M2) erfassbar ist, wobei der erste Messort (M1) und der zweite Messort (M2), bezogen auf die Durchflussrichtung (2), voneinander einen vorgebbaren Abstand (a) aufweisen, – eine Auswerteeinrichtung (7), durch welche aus der an dem ersten Messort (M1) von der Detektoreinheit (5) erfassten Photonenstrahlung (4) und aus der an dem zweiten Messort (M2) von der Detektoreinheit (6) erfassten Photonenstrahlung (4) mittels einer Mustererkennung jeweils eine innere Fluid-Struktur (13) des mehrphasigen Fluids (1) ermittelbar ist und aus einem Auffinden der inneren Fluid-Struktur (13) an dem zweiten Messort (M2) die Geschwindigkeit (v) des mehrphasigen Fluids (1) ermittelbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsquelle (3) Röntgenstrahlung emittiert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsquelle (3) Gammastrahlung emittiert.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektoreinheit (5, 6) für den ersten Messort (M1) ein erstes Detektorfeld (D1) und für den zweiten Messort (M2) ein zweites Detektorfeld (D2) umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das erste Detektorfeld (D1) und das zweite Detektorfeld (D2) in einem gemeinsamen Detektor angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das erste Detektorfeld (D1) in einem ersten Detektor (5) und das zweite Detektorfeld (D2) in einem zweiten Detektor (6) angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsquelle (3) die Photonenstrahlung (4) zwischen dem ersten Messort (M1) und dem zweiten Messort (M2) in das mehrphasige Fluid (1) einstrahlt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsquelle (3) die Photonenstrahlung (4) an dem ersten Messort (M1) und an dem zweiten Messort (M2) in das mehrphasige Fluid (1) einstrahlt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 7, wobei die Strahlungsquelle (3) die Photonenstrahlung (4) im Bereich einer Krümmung des Rohres in das mehrphasige Fluid (1) einstrahlt und das erste Detektorfeld (D1) in einem Abstand vor der Krümmung des Rohres und das zweite Detektorfeld (D2) in einem Abstand nach der Krümmung des Rohres angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das erste Detektorfeld (D1) und das zweite Detektorfeld (D2) symmetrisch zur Krümmung des Rohres angeordnet sind.
  11. Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines mehrphasigen Fluids, das ein Rohr in einer vorgegebenen Durchflussrichtung durchströmt, umfassend die folgenden Schritte: – eine Photonenstrahlung (4) durchtritt das mehrphasige Fluid (1) und wird an einem ersten Messort (M1) und an einem zweiten Messort (M2) erfasst, wobei der erste Messort (M1) und der zweite Messort (M2), bezogen auf die Durchflussrichtung (2), voneinander einen vorgebbaren Abstand (a) aufweisen, – aus der erfassten Photonenstrahlung (4) wird mittels einer Mustererkennung jeweils eine innere Fluid-Struktur (13) des mehrphasigen Fluids (1) ermittelt und – durch Auffinden der inneren Fluid-Struktur (13) an dem zweiten Messort (M2) wird die Geschwindigkeit (v) des mehrphasigen Fluids (1) ermittelt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das mehrphasige Fluid (1) von Röntgenstrahlung durchströmt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das mehrphasige Fluid (1) von Gammastrahlung durchströmt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Photonenstrahlung (4) zwischen dem ersten Messort (M1) und dem zweiten Messort (M2) in das mehrphasige Fluid (1) eingestrahlt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Photonenstrahlung (4) an dem ersten Messort (M1) und an dem zweiten Messort (M2) in das mehrphasige Fluid (1) eingestrahlt wird.
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