DE102009046160A1 - Measuring system for determining specific energy consumption of e.g. compressor of process automation techniques, has data processing unit for determining specific energy consumption from both measured values and for generating signal - Google Patents

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Abstract

The system has a measuring device (1) for detecting a measured value of a process factor, and another measuring device (3) for detecting a measured value of a variable that represents energy consumption of an energy consumer (2). The measuring devices are connected with each other, where the latter measured value is transmitted from the latter measuring device to the former measuring device. The former measuring device has a data processing unit for determining specific energy consumption from both the measured values and for generating a signal based on the specific energy consumption. The process factor is volume and/or flow rate of a measuring medium i.e. water, through a measuring pipe or pressure and/or differential pressure and density of the measuring medium in a container. The variable is power consumption or fuel consumption of the energy consumer. The measuring devices are formed as flow rate meters such as magnetically inductive flow rate meters, Coriolis flow rate meters, thermal flow rate meters and ultrasonic flow rate meters, energy consumption meter and pressure- and differential pressure measuring devices. An independent claim is also included for a method for determining specific energy consumption of an energy consumer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Messgerät und ein Messsystem zur Ermittlung des spezifischen Energieverbrauch oder der Effizienz eines Energieverbrauches der Prozesstechnik, wobei mittels eines ersten Messgeräts zumindest ein erster Messwert einer ersten Prozessgröße ermittelt wird und dass zumindest mittels eines zweiten Messgeräts mindestens ein zweiter Messwert einer den Energieverbrauch eines Energieverbrauchers einer Prozessanlage repräsentierenden zweiten Prozessgröße ermittelt wird.The present invention relates to a method, a measuring device and a measuring system for determining the specific energy consumption or the efficiency of a power consumption of the process technology, wherein by means of a first measuring device at least a first measured value of a first process variable is determined and that at least a second measuring device at least a second measured value a second process variable representing the energy consumption of an energy consumer of a process plant is determined.

Durchflussmessgeräte der Prozessautomatisierungstechnik, wie z. B. magnetischinduktive Durchflussmessgeräte, Coriolis Durchflussmessgeräte, thermische Durchflussmessgeräte Ultraschall-Durchflussmessgeräte oder Durchflussmessgeräte mittels Differenzdruckmessung oder nach dem Vortex-Prinzip sind aus dem Stand der Technik dem Fachmann erschöpfend bekannt. Diese messen den Volumen- und/oder Massenstrom eines Messmediums durch ein Messrohr. Eventuell können diese weitere Parameter des Messmediums, wie z. B. dessen Temperatur oder Dichte, bereitstellen.Flow meters of process automation technology, such. B. Magnetischinduktive flowmeters, Coriolis flowmeters, thermal flowmeters Ultrasonic flowmeters or flowmeters by means of differential pressure measurement or vortex principle are known in the art exhaustive the expert. These measure the volume and / or mass flow of a medium through a measuring tube. Maybe these other parameters of the medium to be measured, such. B. its temperature or density, provide.

Ebenso sind Energiemonitoringsysteme, wie z. B. eSight von der Firma Hawkesbury, bekannt geworden. Mit diesen kann der Energieverbrauch eines Verbrauchers, beispielsweise von Pumpen einer Anlage der industriellen Prozesstechnik, von Kompressoren oder von Motoren dargestellt werden. Gleichermaßen können Energieverbrauchswerte eingelesen und dargestellt werden Dazu müssen diese Werte von Messgeräten im Feld erfasst und zu einer zentralen Warte übermittelt werden, wo dann auch die Energieeffizienz berechenbar ist.Likewise, energy monitoring systems, such. B. eSight of the company Hawkesbury, known. With these, the energy consumption of a consumer, for example, pumps of an industrial process equipment, compressors or motors can be represented. Similarly, energy consumption values can be read in and displayed. These values must be recorded by measuring devices in the field and transmitted to a central control room, where the energy efficiency can be calculated.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Messsystem bereit zu stellen, mit welchem der Wirkungsgrad eines Verbrauchers ermittelbar ist.The object of the invention is to provide a measuring system with which the efficiency of a consumer can be determined.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und der weiteren unabhängigen Ansprüche 4, 11 und 14. The object is achieved by the subject matter of claim 1 and the further independent claims 4, 11 and 14.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindungen finden sich in den Merkmalen der jeweils abhängigen Ansprüche wider.Further developments and refinements of the inventions can be found in the features of the respective dependent claims.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon soll hier kurz näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. Some of them will be briefly explained here.

Verwendet wird ein erfindungsgemäßes Messgerät beispielsweise in einer Anlage der industriellen Prozesstechnik. Dort ist es beispielsweise einem Kompressor, einem Boiler mit Dampf- oder Warmwasserkessel oder anderen Energieverbrauchern prozesstechnisch nachgeschaltet. Die Energieverbraucher ändern dabei beispielsweise die Energie bzw. den Energiegehalt eines Messmediums, z. B. die Wärmeenergie durch Wärmezufuhr oder die potentielle Energie des Messmediums durch Pumpen des Messmediums auf ein höheres Potential. Daher weist ein erfindungsgemäßes Messsystem zumindest ein erfindungsgemäßes erstes Messgerät der industriellen Prozessmesstechnik auf, beispielsweise ein Durchflussmessgerät, welches den Durchfluss des Messmediums durch ein Messrohr erfasst, und ein weiteres Messgerät zur Erfassung einer den Energieverbrauch eines Energieverbrauchers repräsentierenden Größe, beispielsweise der Leistungsaufnahme oder den Verbrauch eines Brennstoffs, von welchem der Brennwert im ersten Messgerät vorliegt oder über eine Eingabeeinheit eingebbar ist. Die Eingabeeinheit kann auch ein Signal empfangen, beispielsweise Daten zur chemischen Zusammensetzung des Messmediums eines Analysators. Somit kann es sich bei dem zweiten Messgerät sowohl um einen Energieverbrauchsmeter, als auch um ein weiteres Durchflussmessgerät handeln. Beide Messgeräte stehen beispielsweise über ein Daten-Bus oder eine Analogleitung oder eine Impulsleitung miteinander in Verbindung, welche Verbindung beispielsweise über eine physische Verbindungsleitung oder drahtlos, z. B. über Funk, realisiert sein kann.A measuring device according to the invention is used, for example, in a plant of industrial process technology. There it is, for example, downstream of a compressor, a boiler with steam or hot water boiler or other energy consumers process technology. The energy consumers change, for example, the energy or the energy content of a medium to be measured, eg. B. the heat energy by heat or the potential energy of the medium to be measured by pumping the medium to a higher potential. Therefore, a measuring system according to the invention comprises at least one first measuring device according to the invention of industrial process measuring technology, for example a flow meter which detects the flow of the measuring medium through a measuring tube, and another measuring device for detecting a quantity representing the energy consumption of an energy consumer, for example the power consumption or consumption of a Fuel, of which the calorific value is present in the first meter or can be input via an input unit. The input unit can also receive a signal, for example data for the chemical composition of the measuring medium of an analyzer. Thus, the second meter may be both an energy meter and another meter. Both measuring devices are connected, for example via a data bus or an analog line or a pulse line with each other, which connection, for example, via a physical trunk or wireless, z. B. over the radio, can be realized.

Ein erfindungsgemäßes erstes Messgerät erfasst ein Signal aus zweiten Messwerten des zweiten Messgeräts. Dafür weist es einen Signaleingang als Empfangseinheit auf. Das zweite Messgerät verfügt dabei über einen entsprechenden Signalausgang als Sendeeinheit. Über einen eigenen Messaufnehmer werden die ersten Messwerte erfasst. Eine Datenverarbeitungseinheit speichert die ersten und zweiten Messwerte über einen vorgegebenen Zeitraum. Die Datenverarbeitungseinheit ist ebenfalls geeignet zur Speicherung einer vorgegebenen Anzahl diskreter erster und zweiter Messwerte. Danach werden die Messwerte integriert bzw. aufsummiert und gegebenenfalls gemittelt. Dazu ist die Datenverarbeitungseinheit geeignet. Anschließend wird der spezifische Energieverbrauch des Energieverbrauchers nach einer vorgegebenen Funktionsvorschrift über den vorgegebenen Zeitraum bezogen auf die erste Prozessgröße errechnet. Der spezifische Energieverbrauch spiegelt dabei insbesondere die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad des Energieverbrauchers wieder. Dabei kann die Funktionsvorschrift fest sein, beispielsweise werden die Messwerte der zweiten Prozessgröße und die Messwerte zueinander ins Verhältnis gesetzt, oder die Datenverarbeitungseinheit passt die Funktionsvorschrift automatisch der Art der ersten und/oder zweiten Messwerte an. Alternativ ist die Funktionsvorschrift von einem Benutzer auswählbar. Das Ergebnis, also der spezifische Energieverbrauch oder die Effizienz, wird dann beispielsweise über eine Ausgabeeinheit ausgegeben, beispielsweise auf einem Display angezeigt, oder ein Alarm wird ausgegeben, sobald ein vorgegebener Schwellwert überschritten und/oder unterschritten wird. Über eine weitere Verbindung zum Energieverbraucher ist ein erstes erfindungsgemäßes Messgerät geeignet zur Steuerung des Energieverbrauchers, insbesondere zu dessen Abschaltung bei Überschreiten und/oder Unterschreiten vorgegebener Schwellwerte. Der vorgegebene Zeitraum ist beispielsweise sehr kurz, um einen Hinweis auf Störungen zu erhalten, z. B. einige Sekunden bis wenige Minuten, oder er ist zur Effizienzbestimmung gestreckt auf mehrere Tage bis Wochen.A first measuring device according to the invention detects a signal from second measured values of the second measuring device. For this purpose, it has a signal input as a receiving unit. The second measuring device has a corresponding signal output as a transmitting unit. The first measured values are recorded via a separate sensor. A data processing unit stores the first and second measured values over a predetermined period of time. The data processing unit is also suitable for storing a predetermined number of discrete first and second measured values. The measured values are then integrated or summed up and, if necessary, averaged. For this purpose, the data processing unit is suitable. Subsequently, the specific energy consumption of the energy consumer is calculated according to a predetermined functional specification over the given period based on the first process variable. The specific energy consumption reflects in particular the efficiency or the efficiency of the energy consumer. In this case, the functional specification can be fixed, for example, the measured values of the second process variable and the measured values are set in relation to one another, or the data processing unit automatically adjusts the functional specification to the type of the first and / or second measured values. Alternatively, the function rule can be selected by a user. The result, ie the specific energy consumption or the efficiency, is then output, for example, via an output unit, for example displayed on a display, or an alarm is output as soon as a predetermined threshold value is exceeded and / or undershot. Via a further connection to the energy consumer, a first measuring device according to the invention is suitable for controlling the energy consumer, in particular for switching it off when predetermined threshold values are exceeded and / or undershot. The predetermined period, for example, is very short to get an indication of disturbances, eg. For example, a few seconds to a few minutes, or it is stretched for efficiency to several days to weeks.

Die meisten Messgeräte verfügen neben zumindest einem Messaufnehmer zur Erfassung zumindest eines ersten Messsignals, über einen Messumformer zur Umwandlung des ersten Messsignals in erste Messwerte. Ein erfindungsgemäßes erstes Messsystem verfügt weiterhin über die oben genannten, weiteren Einheiten, wie z. B. die Datenverarbeitungseinheit. Bei dem Messgerät handelt es sich um ein Kompakt-Messgerät, wobei alle einzelnen Einheiten, bis auf den Messaufnehmer, nicht nur physisch miteinander in Verbindung stehen, sondern auch auf engem Raum angeordnet sind, beispielsweise in einem Gehäuse. Die Einheiten bilden zusammen eine Einheit und sind nicht voneinander abgesetzt. In einer Ausgestaltung ist auch der Messaufnehmer in unmittelbarer Umgebung des Messumformers angeordnet oder gar zumindest teilweise vom Gehäuse umgeben.In addition to at least one sensor for detecting at least one first measuring signal, most measuring instruments have a transmitter for converting the first measuring signal into first measured values. A first measuring system according to the invention also has the above-mentioned, further units, such. B. the data processing unit. The measuring device is a compact measuring device, with all the individual units, apart from the measuring sensor, not only being physically connected to one another, but also arranged in a small space, for example in a housing. The units together form a unit and are not separated from each other. In one embodiment, the sensor is also located in the immediate vicinity of the transmitter or at least partially surrounded by the housing.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden 1 näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dargestellt sind ein erstes Durchflussmessgerät 1, ein Energieverbraucher 2 und ein zweites Durchflussmessgerät 3. Das zweite Durchflussmessgerät 3 misst den Volumen- oder Massendurchfluss eines Brennstoffs und übergibt diesen Wert an das erste Durchflussmessgerät 1. Mit dem Brennstoff wird ein Messmedium, z. B. Wasser, im Energieverbraucher 2 erhitzt und Verdampft. Der Durchfluss des Dampfs durch das erste Durchflussmessgerät 1 wird von diesem gemessen. Anhand des Durchflusses und damit anhand des Verbrauchs an Brennstoff durch den Energieverbrauchers 2 und anhand dessen Brennwerts wird im ersten Durchflussmessgerät 1 der Energieverbrauch des Energieverbrauchers 2 berechnet und auf den Durchfluss an Dampf bezogen, wodurch sich der spezifische Energieverbrauch oder die Effizienz des Energieverbrauchers 2 ergibt. Dieser wird in diesem Ausführungsbeispiel ausgegeben.The invention will be apparent from the following 1 explained in more detail. Identical elements are provided in the figures with the same reference numerals. Shown are a first flow meter 1 , an energy consumer 2 and a second flow meter 3 , The second flowmeter 3 measures the volume or mass flow of a fuel and passes this value to the first flowmeter 1 , The fuel is a measuring medium, eg. As water, in the energy consumer 2 heated and evaporated. The flow of steam through the first flow meter 1 is measured by this. Based on the flow and thus on the consumption of fuel by the energy consumer 2 and based on its calorific value is in the first flow meter 1 the energy consumption of the energy consumer 2 calculated and related to the flow of steam, thereby increasing the specific energy consumption or the efficiency of the energy consumer 2 results. This is output in this embodiment.

Claims (14)

Messsystem mit einem ersten Messgerät der Prozessmesstechnik zur Erfassung wenigstens eines ersten Messwerts zumindest einer ersten Prozessgröße und einem weiteren, zweiten Messgerät zur Erfassung wenigstens eines zweiten Messwerts zumindest einer, den Energieverbrauch eines Energieverbrauchers repräsentierenden Größe, wobei das erste und das zweite Messgerät miteinander in Verbindung stehen, wobei zumindest der zweite Messwert vom zweiten Messgerät zum ersten Messgerät übermittelbar ist, wobei das erste Messgerät eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, um einen spezifischen Energieverbrauch bezogen auf den ersten Messwert der ersten Prozessgröße aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert zu ermitteln und ein vom ermittelten spezifischen Energieverbrauch abhängiges Signal zu generieren.Measuring system with a first measuring instrument of the process measuring technology for detecting at least a first measured value of at least one first process variable and a further, second measuring device for detecting at least one second measured value of at least one, the energy consumption of an energy consumer representing size, wherein the first and the second meter are in communication with each other wherein at least the second measured value is transmittable from the second measuring device to the first measuring device, wherein the first measuring device has a data processing unit to determine a specific energy consumption based on the first measured value of the first process variable from the first measured value and the second measured value and one specific to the determined Generate energy-dependent signal. Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messgerät ein Durchflussmessgerät ist und/oder dass das zweite Messgerät ein Durchflussmessgerät ist oder dass das zweite Messgerät ein Energieverbrauchsmeter ist.Measuring system according to claim 1, characterized in that the first measuring device is a flow meter and / or that the second meter is a flow meter or that the second meter is an energy meter. Messsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Messgerät über ein Bussystem miteinander in Verbindung stehen.Measuring system according to claim 1 or 2, characterized in that the first and the second measuring device communicate with each other via a bus system. Messgerät der Prozessmesstechnik zur Realisierung eines Messsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches zumindest einen Messaufnehmer zur Erfassung von zumindest ersten Messwerten einer ersten messtechnisch erfassbaren Prozessgröße aufweist, welches Messgerät der Prozessmesstechnik zumindest eine Empfangseinheit aufweist, zur Erfassung von zumindest zweiten Messwerten einer messtechnisch erfassbaren, den Energieverbrauch eines Energieverbrauchers repräsentierenden zweiten Prozessgröße, welches Messgerät der Prozessmesstechnik eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, geeignet zur Speicherung der ersten und zweiten Messwerte über einen vorgegebenen Zeitraum, geeignet zur Integration der ersten und zweiten Messwerte über den vorgegebenen Zeitraum und geeignet zur Berechnung eines spezifischen Energieverbrauchs des Energieverbrauchers bezogen auf die erste Prozessgröße mittels der ersten und zweiten Messwerte nach einer vorgegebenen Funktionsvorschrift und welche Datenverarbeitungseinheit geeignet ist, ein vom ermittelten spezifischen Energieverbrauch abhängiges Signal zu generieren.Measuring instrument of process measuring technology for implementing a measuring system according to one of claims 1 to 3, which has at least one sensor for detecting at least first measured values of a first metrologically detectable process variable, which measuring device of the process measuring technology has at least one receiving unit for detecting at least second measured values of a second process variable which can be measured, and which represents the energy consumption of an energy consumer, which measuring device of the process measuring technology has a data processing unit, suitable for storing the first and second measured values over a predetermined period, suitable for integration of the first and second measured values over the predetermined period and suitable for calculating a specific energy consumption of the energy consumer based on the first process variable by means of the first and second measured values according to a predetermined functional specification and which data processing unit is suitable for generating a signal dependent on the determined specific energy consumption. Messgerät der Prozessmesstechnik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Ausgabeeinheit aufweist, geeignet, einen Alarm auszugeben, bei Überschreiten und/oder Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts des spezifischen Energieverbrauchs. Process measuring instrument according to claim 4, characterized in that it comprises an output unit capable of outputting an alarm when it exceeds and / or falls below a predetermined threshold value of the specific energy consumption. Messgerät der Prozessmesstechnik nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Durchflussmessgerät handelt.Process measuring instrument according to claim 4 or 5, characterized in that it is a flow meter. Messgerät der Prozessmesstechnik nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Druck- oder Differenzdruckmessgerät handelt.Process measuring instrument according to claim 4 or 5, characterized in that it is pressure or differential pressure gauge. Messgerät der Prozessmesstechnik nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit geeignet ist zur Erfassung und die Datenverarbeitungseinheit geeignet ist zur Weiterverarbeitung von zweiten Messwerten eines Volumen- und/oder Massendurchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr oder von einem Druck- und/oder Differenzdruck eines Messmediums oder von einer Dichte eines Messmediums in einem Behälter oder in einem Messrohr oder von einem Stromverbrauch des Energieverbrauchers oder von einer Leistungsaufnahme von einem Energieverbraucher als zweite Prozessgröße.Process measuring instrument according to one of claims 4 to 7, characterized in that the receiving unit is suitable for detection and the data processing unit is suitable for further processing of second measured values of a volume and / or mass flow of a medium through a measuring tube or a pressure and / or or differential pressure of a measuring medium or of a density of a measuring medium in a container or in a measuring tube or of a power consumption of the energy consumer or of a power consumption of an energy consumer as a second process variable. Messgerät der Prozessmesstechnik nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Eingabeeinheit aufweist, geeignet zur Erfassung von einer chemischen Zusammensetzung eines Messmediums oder von einem Heizwert oder Brennwert eines Messmediums oder von einer Energiedichte eines Messmediums zur Berechnung des spezifischen Energieverbrauchs.Process measuring instrument according to one of claims 4 to 8, characterized in that it comprises an input unit, suitable for detecting a chemical composition of a measuring medium or a calorific value or calorific value of a measuring medium or an energy density of a measuring medium for calculating the specific energy consumption. Messgerät der Prozessmesstechnik nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuereinheit aufweist, geeignet zur Steuerung des Energieverbrauchers anhand des spezifischen Energieverbrauchs.Process measuring instrument according to one of claims 4 to 9, characterized in that it comprises a control unit suitable for controlling the energy consumer based on the specific energy consumption. Verfahren zur Ermittlung des spezifischen Energieverbrauchs eines Energieverbrauches der Prozesstechnik, wobei mittels eines ersten Messgeräts zumindest ein erster Messwert einer ersten Prozessgröße ermittelt wird und dass zumindest mittels eines zweiten Messgeräts mindestens ein zweiter Messwert einer den Energieverbrauch eines Energieverbrauchers einer Prozessanlage repräsentierenden zweiten Prozessgröße ermittelt wird, welcher Energieverbraucher geeignet ist, einen Energiegehalt des Messmediums zu verändern, wobei der spezifische Energieverbrauch des Energieverbrauchers bezogen auf den ersten Messwert der ersten Prozessgröße aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messwert vom zweiten Messgerät an das erste Messgerät übertragen wird, und dass der spezifische Energieverbrauch vom ersten Messgerät errechnet und angezeigt wird und/oder dass ein Alarm und/oder ein Steuerungssignal an den Energieverbraucher ausgegeben wird, sobald ein vorgegebener Schwellwert überschritten oder unterschritten wird.Method for determining the specific energy consumption of an energy consumption of the process technology, wherein at least a first measured value of a first process variable is determined by means of a first measuring device and at least a second measured value of a second process variable representing the energy consumption of an energy consumer of a process plant is determined by means of a second measuring device Energy consumers is suitable to change an energy content of the measured medium, wherein the specific energy consumption of the energy consumer based on the first measured value of the first process variable from the first measured value and the second measured value is determined, characterized in that the second measured value from the second measuring device to the first measuring device is transmitted, and that the specific energy consumption is calculated and displayed by the first meter and / or that an alarm and / or a control signal to the energy consumer au is given as soon as a predetermined threshold is exceeded or undershot. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer gemessenen Menge an vom Energieverbraucher verbrauchtem Kraftstoff als erstem Messwert und aus dessen Energiedichte die verbrauchte Energiemenge errechnet wird.A method according to claim 11, characterized in that the consumed amount of energy is calculated from a measured amount of fuel consumed by the energy consumer as the first measured value and from its energy density. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedichte des vom Energieverbraucher verbrauchten Kraftstoffs dem ersten Messgerät übergeben wird.Method according to claim 12, characterized in that the energy density of the fuel consumed by the energy consumer is transferred to the first measuring device. Verwendung eines Messgeräts nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Anlage der industriellen Prozesstechnik einem Kompressor und/oder einer Pumpe und/oder einem Boiler und/oder einer Wärmeanlage oder einer Kälteanlage als Energieverbraucher prozesstechnisch nachgeschaltet ist.Use of a measuring device according to one of claims 4 to 10, characterized in that it is downstream in a plant of industrial process technology a compressor and / or a pump and / or a boiler and / or a thermal plant or a refrigeration system as an energy consumer process technology.
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