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Die Erfindung betrifft ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Coriolis-Massendurchflussmessgeräte weisen ein einziges Messrohr oder eine Anzahl, zum Beispiel ein Paar, von Messrohren auf, durch das bzw. die ein Medium, zum Beispiel ein Gas oder eine Flüssigkeit, strömt, dessen Massendurchfluss bestimmt werden soll. Dabei sind unterschiedliche Anordnungen und Geometrien der Messrohre bekannt. Beispielsweise gibt es Coriolis-Massendurchflussmessgeräte mit einem einzigen geraden Messrohr sowie Coriolis-Massendurchflussmessgeräte mit zwei gekrümmten, parallel zueinander verlaufenden Messrohren. Letztere, paarweise identisch ausgeführte Messrohre werden durch eine im mittleren Bereich platzierte Erregeranordnung zur Erzielung eines Massenausgleichs so zum Schwingen angeregt, dass sie gegeneinander schwingen, das heißt, dass die Schwingungen der beiden Messrohre um 180° gegeneinander phasenversetzt sind. Die Lage des Massenmittelpunkts des aus den beiden Messrohren gebildeten Systems bleibt dabei im Wesentlichen konstant und auftretende Kräfte werden weitgehend kompensiert. Das hat als positive Konsequenz, dass das schwingende System kaum nach außen als solches wirksam wird. Vor und hinter der Erregeranordnung werden Schwingungsaufnehmer angebracht, zwischen deren Ausgangssignalen bei einer Massenströmung eine Phasendifferenz als Messsignal ausgewertet werden kann. Diese wird durch die bei einer Massenströmung herrschenden Corioliskräfte und damit durch den Massendurchfluss verursacht. Die Dichte des Mediums beeinflusst die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems. Damit kann neben dem Massendurchfluss unter anderem auch die Dichte des strömenden Mediums bestimmt werden.
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Ein derartiges Coriolis-Massendurchflussmessgerät ist beispielsweise aus der
US-PS 5,054,326 bekannt. Dabei wird bezüglich der Resonanzfrequenzen des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts zwischen einer Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung und einer Coriolisfrequenz unterschieden.
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Üblicherweise wird ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät bei Anwendung in einer prozesstechnischen Anlage an eine Rohrleitung angeflanscht. Unter gewissen Prozessbedingungen kann es jedoch vorkommen, dass die Rohrleitung Schwingungen unterworfen ist und sich diese Schwingungen auf das angeflanschte Coriolis-Massendurchflussmessgerät übertragen. Problematisch dabei ist, dass sich diese Schwingungen so auf das Coriolis-Massendurchflussmessgerät auswirken können, dass keine korrekte Messung der Massendurchflussrate oder der Dichte des durchfließenden Mediums mehr gewährleistet werden kann. Es besteht daher vielfach ein Bedarf an Coriolis-Massendurchflussmessgeräten, die in der Lage sind, Fehlerzustände auf zuverlässige Art und Weise selbst zu erkennen. Auch in der NAMUR-Empfehlung NE107 „Selbstüberwachung und -diagnose von Feldgeräten” wird das Erkennen verschiedener Fehlerzustände für Coriolis-Massendurchflussmessgeräte erwähnt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Coriolis-Massendurchflussmessgerät zu einer verbesserten Eigendiagnose zu befähigen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist das neue Coriolis-Massendurchflussmessgerät der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen, in Anspruch 9 ein neues Verfahren zum Betreiben eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts beschrieben.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass aufgrund der Verwendung eines Beschleunigungssensors, der mit dem Versteifungsrahmen akustisch gekoppelt ist, zum einen Fehlerzustände, die zu einer Verschlechterung des Massenausgleichs in dem System schwingender Massen des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts selbst führen, und zum anderen Fehlerzustände, die durch von außen über Rohrleitungen eingetragene Schwingungen verursacht werden, zuverlässig detektiert werden können.
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Beschleunigungssensoren, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden und welche dem Fachmann auch als Accelerometer bekannt sind, sind besonders gut zum Messen von Vibrationen geeignet, da sie einen großen Frequenzbereich erfassen können und ihre Genauigkeit üblicherweise im Prozent- oder Promillebereich liegt. Zur Erfassung von Vibrationen können beispielsweise piezoelektrische Beschleunigungssensoren oder Mikrosysteme eingesetzt werden, die dem Fachmann auch als MEMS (englisch: Micro Electro Mechanical System) bekannt sind. In piezoelektrischen Beschleunigungssensoren wandeln piezokeramische Sensorblättchen dynamische Druckschwankungen in elektrische Signale um, die entsprechend weiterverarbeitet werden können. Dabei wird die Druckschwankung durch eine an der Piezokeramik befestigte Masse erzeugt, die bei einer Beschleunigung aufgrund ihrer Trägheit eine Kraft auf die Piezokeramik ausübt. Miniaturisierte Beschleunigungssensoren sind Mikrosysteme, die üblicherweise aus Silizium hergestellt werden. Diese mikroelektromechanischen Sensoren sind Federmassesysteme, bei denen die Federn üblicherweise nur wenige Mikrometer breite Siliziumstege sind und auch die Masse aus Silizium hergestellt ist. Durch die Auslenkung bei einer Beschleunigung kann zwischen dem gefedert aufgehängten Teil und einer festen Bezugselektrode eine Änderung einer elektrischen Kapazität gemessen werden. Mikrosysteme sind sehr zuverlässig und kostengünstig herzustellen und besitzen eine sehr hohe Messgeschwindigkeit.
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Bei Erkennen eines Fehlerzustands wird schließlich in vorteilhafter Weise ein Signal zu dessen Anzeige ausgegeben, damit geeignete Maßnahmen zur Fehlerbehandlung oder genauere Untersuchungen der Fehlerursache eingeleitet werden können.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt das Coriolis-Massendurchflussmessgerät ein Gehäuse, in welchem die Auswerteeinrichtung und der Beschleunigungssensor gemeinsam angeordnet sind. Dadurch kann auf eine aufwendige Verkabelung zum Anschluss des Beschleunigungssensors an die Auswerteeinrichtung beispielsweise durch eine gasdichte Leitungsdurchführung hindurch verzichtet werden. Da das Gehäuse mit dem Versteifungsrahmen akustisch gekoppelt ist, können Vibrationen in beiden Komponenten gleichermaßen erfasst werden. Diese Maßnahme ist also im Vergleich zu einer Befestigung des Beschleunigungssensors unmittelbar am Versteifungsrahmen ohne Nachteile bezüglich der Zuverlässigkeit der Diagnose durchführbar.
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Der mit einer Herstellung des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts verbundene Aufwand kann in vorteilhafter Weise weiter reduziert werden, indem die Auswerteeinrichtung und der Beschleunigungssensor in ihrem gemeinsamen Gehäuse auf derselben Leiterplatte angeordnet sind. Der Beschleunigungssensor ist vorzugsweise in SMD(Surface Mounted Device)-Technik realisiert und mit einem seriellen Interface ausgestattet, das zu seinem Anschluss an einen Mikroprozessor dient, der in der Auswerteeinrichtung aufgrund seiner geeigneten Programmierung das Beschleunigungssignal auf Einhalten eines vorbestimmten Kriteriums überwacht und ein Signal zur Anzeige eines Fehlerzustands ausgibt, falls dieses Kriterium nicht erfüllt wird.
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Vorzugsweise wird ein 3D-Beschleunigungs-Sensor verwendet, das heißt ein Sensor, der in drei Dimensionen auf Vibrationen empfindlich ist. Damit ist durch die Auswerteeinrichtung auch die Richtung der Vibrationen analysierbar und Diagnoseaussagen können unter Berücksichtigung der Vibrationsrichtung präziser getroffen werden. Es kann daher besser zwischen den Fehlerzuständen pulsierender Durchfluss, verschlechterter Massenausgleich oder über Rohrleitungen eingetragene externe Vibrationen unterschieden werden. Weiterhin hat die Verwendung eines 3D-Beschleunigungssensors den Vorteil, dass die resultierende Beschleunigung aus den drei Einzelwerten jeder Empfindlichkeitsrichtung in einfacher Weise auf der Basis der Summe der Quadrate der Einzelwerte berechnet werden kann. Die Herstellungskosten des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts können zudem weiter reduziert werden, da nicht mehr auf die Orientierung des Beschleunigungssensors bei seinem Einbau geachtet werden muss.
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Coriolis-Massendurchflussmessgeräte sind im Allgemeinen unempfindlich auf externe Vibrationen, deren Frequenz sich ausreichend von der Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung unterscheidet. Im Frequenzband der Arbeitsfrequenz können diese jedoch das Messergebnis der Massendurchflussmessung erheblich verfälschen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform basiert daher ein erstes vorbestimmtes Kriterium auf einer Auswertung der Intensität des Beschleunigungssignals in einem Frequenzband, welches die Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung einschließt. Zudem ist die Auswerteeinrichtung durch geeignete Programmierung ihres Mikroprozessors dazu ausgebildet, ein Signal zur Anzeige des Fehlerzustands eines möglicherweise erhöhten Messfehlers des Durchflussmesswerts auszugeben, falls die ermittelte Intensität größer als ein erster vorbestimmter Schwellwert ist. Dadurch kann in wirksamer Weise die Zuverlässigkeit der Messungen beurteilt werden. Unter einem Frequenzband, welches die Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung einschließt, wird beispielsweise bei einem Coriolis-Massendurchflussmessgerät, dessen Arbeitsfrequenz bei 600 Hz liegt, ein Frequenzband zwischen etwa 500 und 750 Hz verstanden.
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Zur Auswertung der Intensität des Beschleunigungssignals in dem Frequenzband, welches die Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung einschließt, kann das Beschleunigungssignal in vorteilhafter Weise mit einem Signal der Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung multipliziert und das so gewonnene Produktsignal einer Tiefpassfilterung unterzogen werden. Dazu wird vorzugsweise das komplexe Signal zur Ansteuerung der Erregeranordnung, welches digital in der Auswerteeinrichtung vorliegt, verwendet. Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters kann beispielsweise auf das 0,2fache der Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung eingestellt werden. Signalanteile, die bei der Multiplikation bei der zweifachen Arbeitsfrequenz entstehen, werden durch den Tiefpassfilter somit nahezu völlig entfernt. Wenn die mit dem Beschleunigungssensor erfassten Vibrationen im Aufnehmer des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts entstehen, hat das Produktsignal im Wesentlichen die Frequenz Null und seine Phase und Amplitude verändert sich vergleichsweise langsam. Liegt dagegen die Quelle der Vibrationen außerhalb des Aufnehmers, so weicht ihre Frequenz meist geringfügig von der Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung ab. Dies führt zu einem Produktsignal nach Art eines Klopfens oder Pochens mit einer Signaldarstellung in Form eines drehenden komplexen Vektors, wenn die Frequenz des bei der Multiplikation erzeugten Produktsignals unterhalb der Grenzfrequenz des Tiefpassfilters liegt.
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Alternativ zur beschriebenen Multiplikation des Beschleunigungssignals und anschließenden Tiefpassfilterung ist es selbstverständlich möglich, die interessierenden Frequenzanteile mit einem Bandpassfilter unmittelbar aus dem Beschleunigungssignal zu gewinnen und zur Überprüfung des ersten vorbestimmten Kriteriums die Intensität der von dem Bandpassfilter durchgelassenen Frequenzanteile des Beschleunigungssignals auszuwerten.
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Wie bereits oben gesagt, stören Vibrationen, deren Frequenz sich deutlich von der Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung unterscheidet, die Messung des Massendurchflusses normalerweise nicht. Eine Ausnahme bilden jedoch Vibrationen, die derart stark sind, dass die Eingangsverstärker für die Schwingungssignale der Schwingungsaufnehmer in ihre Sättigung getrieben werden. Es sollte also auch ein Alarm ausgegeben werden können, wenn ein starkes breitbandiges Beschleunigungssignal auftritt.
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Ergänzend oder alternativ dazu wird somit ein zweites vorbestimmtes Kriterium überwacht, das auf einer Auswertung des Beschleunigungssignals in einem breiten Frequenzband basiert. Unter einem breiten Frequenzband wird verstanden, dass dieses deutlich über die oben genannten Grenzen von 500 und 750 Hz hinausreicht, beispielsweise von 200 bis 2000 Hz. Die Auswerteeinrichtung gibt dann zusätzlich ein Signal zur Anzeige eines möglicherweise schädlichen pulsierenden Durchflusses oder einer Mehrphasenströmung aus, falls die im breiten Frequenzband ermittelte Intensität des Beschleunigungssignals größer als ein zweiter vorbestimmter Schwellwert ist. Eine Unterscheidung zwischen den beiden möglichen Ursachen kann durch ergänzende Betrachtung der Veränderungen der Resonanzfrequenz und/oder der Phasenmessungen durchgeführt werden. Unterliegt beispielsweise die Resonanzfrequenz starken Schwankungen, so kommt eine Mehrphasenströmung mit Gasblasen in einer Flüssigkeit als Ursache in Betracht. Die Veränderungen der Frequenz- und Phasenmessungen können durch Berechnung statistischer Größen, beispielsweise der Varianz, quantitativ erfasst werden. Somit wird eine zuverlässige Detektion des Vorhandenseins von Mehrphasenströmungen ermöglicht.
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Als eine weitere Ergänzung oder Alternative kann als drittes vorbestimmtes Kriterium die Intensität des Beschleunigungssignals in einem Frequenzband ausgewertet werden, welches die Coriolisfrequenz des mindestens einen Messrohrs einschließt. Überschreitet die Intensität einen diesem Kriterium zugeordneten, dritten Schwellwert, so wird mit Hilfe der Auswerteeinrichtung eine möglicherweise entstandene Asymmetrie der Messrohre, beispielsweise aufgrund einer Verstopfung, festgestellt und angezeigt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Eigendiagnose des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts weiter verbessert werden. Liegt die Coriolisfrequenz beispielsweise bei 800 Hz, ist für die Detektion einer Asymmetrie beispielsweise ein Frequenzband von 650 bis 1000 Hz geeignet.
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Neben dem Eindringen externer Vibrationen kann eine Verschlechterung des Massenausgleichs, beispielsweise aufgrund ungleicher Befüllung eines Paars von Messrohren oder aufgrund eines Risses in einem Messrohr, Ursache eines erhöhten Messfehlers sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können somit durch einen zusätzlichen Beschleunigungssensor zusätzlich zu einem Frequenzband, welches die Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung einschließt, weitere Frequenzbereiche erfasst werden, in denen Störgeräusche liegen können und welche sich mit den vorhandenen Schwingungsaufnehmern des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts gar nicht oder nur schwer erfassen lassen. Dies ermöglicht die Realisierung einer Eigendiagnose des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts beispielsweise über Auftreten von externen Schwingungen in einer Rohrleitung, an welche das Gerät angeflanscht ist. Das erfindungsgemäße Coriolis-Massendurchflussmessgerät ist somit in der Lage, eine Selbstüberwachung bezüglich externer Schwingungen, beispielsweise aufgrund von Schlägen oder Pumpenvibrationen, oder bezüglich interner Störungen, beispielsweise aufgrund von Rohrbruch oder Verstopfung, durchzuführen. Anhand dieser Eigendiagnose lassen sich wertvolle Hinweise über die Prozesssicherheit und die Zuverlässigkeit des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts ermitteln.
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Die verschiedenen Kriterien, die zur Diagnose des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts anwendbar sind, können in einem Gerät einzeln oder in beliebiger Kombination zum Einsatz kommen.
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In einem jeweils betrachteten Frequenzband kann die Intensität des Beschleunigungssignals beispielsweise durch geeignete Filterung, Gleichrichtung und Tiefpassfilterung des gleichgerichteten Signals gewonnen werden. Die zur Unterscheidung des Fehlerzustands von einem fehlerfreien Zustand jeweils verwendeten Schwellwerte können gerätespezifisch beim Hersteller oder empirisch bei der Inbetriebnahme des Geräts beim Anwender ermittelt und in der Auswerteeinrichtung als Parameter zur späteren Verwendung während des Betriebs hinterlegt werden.
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Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung näher erläutert.
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Die Figur zeigt in einer Schnittdarstellung den prinzipiellen Aufbau eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts 1. Das Massendurchflussmessgerät 1 arbeitet nach dem Coriolisprinzip. Ein erstes Messrohr 2 und ein zweites Messrohr 3 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Das zweite Messrohr 3 hat die gleiche Form wie das erste Messrohr 2, liegt in der Darstellung genau hinter dem ersten Messrohr 2 und wird daher durch dieses verdeckt, so dass es nicht sichtbar ist. Die beiden Messrohre werden üblicherweise aus einem Stück durch Biegen angefertigt. Der Verlauf der Messrohre 2 und 3 ist im Wesentlichen U-förmig. Ein fließfähiges Medium strömt beispielsweise entsprechend einem Pfeil 4 in das Massendurchflussmessgerät 1 und in einen Einlaufsplitter 6 ein und entsprechend einem Pfeil 5 aus einem Auslaufsplitter 7 wieder aus. Flansche 8 und 9 dienen zur Befestigung des Massendurchflussmessgeräts 1 in einer in der Figur nicht dargestellten Rohrleitung. Durch einen Versteifungsrahmen 10 wird die Geometrie der Messrohre 2 und 3 weitgehend konstant gehalten, so dass auch Veränderungen des Rohrleitungssystems, in welchem das Massendurchflussmessgerät 1 eingebaut ist, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, allenfalls zu einer geringen Nullpunktverschiebung führen. Eine in der Figur schematisch dargestellte Erregeranordnung 11, die beispielsweise aus einer am Messrohr 2 befestigten Magnetspule und einem am Messrohr 3 angebrachten Magneten, der in die Magnetspule eintaucht, bestehen kann, dient zur Erzeugung einander entgegengesetzter Schwingungen der beiden Messrohre 2 und 3, deren Frequenz der Eigenfrequenz des im Wesentlichen U-förmigen Mittenabschnitts der Messrohre 2 und 3 entspricht. In der Figur ebenfalls schematisch dargestellte Schwingungsaufnehmer 12 und 13 dienen zur Erfassung der Corioliskräfte und/oder der auf den Corioliskräften beruhenden Schwingungen der Messrohre 2 und 3, die aufgrund der Masse des durchströmenden Mediums entstehen. Mit Hilfe eines Temperatursensors 14 wird die Temperatur des Messrohrs 2 erfasst, die zur Kompensation von Temperatureinflüssen auf das Ergebnis der Massendurchflussmessung benötigt wird. Ein die bisher beschriebenen Komponenten 2 bis 14 umfassender Aufnehmer 15 weist ein Gehäuse 16 auf, welches für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen gasdicht ausgeführt ist. Der Versteifungsrahmen 10 des Aufnehmers 15 ist mit einem Gehäuse 20 einer Auswerteeinrichtung 21 so verbunden, dass eine gute akustische Kopplung besteht. Leitungen 22, die zum Anschluss der Erregeranordnung 11, der Schwingungsaufnehmer 12, 13 und des Temperatursensors 14 an die Auswerteeinrichtung 21 dienen, verlaufen druckdicht durch eine Glasdurchführung 23, die den Innenraum des Gehäuses 16 von demjenigen des Gehäuses 20 trennt. Auf derselben Leiterplatte 24, auf welcher auch die Auswerteeinrichtung 21 angeordnet ist, befindet sich ein 3D-Beschleunigungssensor 25, der zur akustischen Eigendiagnose des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts 1 vorgesehen ist. Die Schwingungssignale, welche durch die Schwingungsaufnehmer 12 und 13 erzeugt werden, werden von der Auswerteeinrichtung 21 ausgewertet. Zur Auswertung umfasst diese einen Mikroprozessor sowie Speicher für Programme, Daten und Parameter, welche in der Figur nicht näher dargestellt sind. Ergebnisse der Auswertung werden auf einer Anzeige ausgegeben und/oder über eine Leitung 26 an eine weitere Elektronikeinheit zur Signalkonditionierung oder direkt an eine übergeordnete Leitstation übertragen. Neben der Auswertung der Schwingungssignale übernimmt die Auswerteeinrichtung 21 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch die Ansteuerung der Erregeranordnung 11 sowie die Eigendiagnose des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts 1 anhand des durch den Beschleunigungssensor 25 gelieferten Beschleunigungssignals. Zur Übertragung des Beschleunigungssignals ist der Beschleunigungssensor 25, der in SMD-Technik ausgeführt ist, durch eine serielle Schnittstelle direkt mit dem Mikroprozessor der Auswerteeinrichtung 21 verbunden. Falls sich bei der Eigendiagnose ein Fehlerzustand ergibt, wird dieser ebenfalls über die Leitung 26 weitergemeldet.
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Durch die akustische Kopplung des 3D-Beschleunigungssensors 25 mit dem Versteifungsrahmen 10 ist sichergestellt, dass dieser sowohl externe Schwingungen, die über das Rohrleitungssystem in das Coriolis-Massendurchflussmessgerät 1 eingetragen werden, sowie intern aufgrund eines fehlerhaften Massenausgleichs entstehende Schwingungen erfassen kann. Da die akustische Kopplung durch die steife Verbindung von Gehäuse 20 und Verstärkungsrahmen 10 gewährleistet ist, wird nun der Beschleunigungssensor 25 in vorteilhafter Weise auf derselben Leiterplatte 24 angeordnet, die auch für die Auswerteeinrichtung 21 Verwendung findet. Dadurch wird eine Ader in der Glasdurchführung 23 weniger benötigt und eine aufwendige Verkabelung und Kontaktierung des Beschleunigungssensors 25 entfällt.
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Zur Eigendiagnose des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts 1 wird mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 21 das Beschleunigungssignal auf Einhalten vorbestimmter Kriterien überwacht. Ein Erfüllen dieser Kriterien wird als Gutzustand, ein Nichterfüllen als Fehlerzustand bewertet. Zur Überwachung eines ersten Kriteriums bestimmt die Auswerteeinrichtung 21 die Intensität des Beschleunigungssignals in einem Frequenzband, welches die Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung 11 einschließt. Vorzugsweise ist dazu die untere Grenzfrequenz eines digitalen Bandpassfilters auf das 0,8fache, die obere Grenzfrequenz auf das 1,2fache der Arbeitsfrequenz eingestellt. Zur Beurteilung der Intensität berechnet die Auswerteeinrichtung 21 den RMS(Root-Mean-Square)-Wert des bandpassgefilterten Signals und vergleicht diesen mit einem vorbestimmten Schwellwert. Ist die ermittelte Intensität größer als der vorbestimmte Schwellwert, so wird auf einen Fehlerzustand geschlossen, der beispielsweise durch eine schlechte Ausbalancierung der im Aufnehmer 15 schwingenden Massen oder durch externe Vibrationen verursacht sein kann. Zudem werden dadurch auch extreme Vibrationen erkannt, die eine Messung unmöglich machen oder das Coriolis-Massendurchflussmessgerät 1 schädigen oder zerstören können. In diesem Fall wird ein Alarmsignal von der Auswerteeinrichtung 21 erzeugt und ausgegeben.
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Als zweites Kriterium wird durch die Auswerteeinrichtung 21 die Intensität des Beschleunigungssignals in einem breiten Frequenzband, welches beispielsweise von dem 0,1fachen bis zum 10fachen der Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung 11 reicht, daraufhin überwacht, ob sie während des Betriebs des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts 1 unterhalb einem zweiten Schwellwert verbleibt. Übersteigt die Intensität den zweiten Schwellwert, so kann auf das Vorliegen eines pulsierenden Medienstroms oder auf Gasblasen im Medienstrom geschlossen werden. Zur Unterscheidung zwischen diesen beiden Ursachen wird zusätzlich die Reihe der Messwerte von mit Hilfe der Schwingungsaufnehmer 12 und 13 vorgenommenen Frequenz- und Phasenmessungen ausgewertet. Steigt die Varianz dieser Messwerte beispielsweise auf das Zweifache derjenigen im Normalbetrieb hinaus an, sind Gasblasen in einer Zweiphasenströmung mit hoher Wahrscheinlichkeit die Ursache des Fehlerzustands.
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Für ein drittes Kriterium wird die Intensität des Beschleunigungssignals in einem Frequenzband ausgewertet, welches die Coriolisfrequenz, die beispielsweise das 1,5fache der Arbeitsfrequenz der Erregeranordnung beträgt, einschließt. Übersteigt diese Intensität einen dritten Schwellwert, so liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit der Fehlerzustand einer Asymmetrie eines Messrohrs, beispielsweise aufgrund einer Verstopfung, vor und es wird ein entsprechendes Signal zur Anzeige des Fehlerzustands über die Leitung 26 ausgegeben. Lokale Ablagerungen im Messrohr werden bereits ebenfalls auf diese Weise als Verstopfungen detektiert.
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Die bei der Überwachung der Kriterien verwendeten Schwellwerte sind durch den Hersteller des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts 1 gerätespezifisch ermittelt und im Parameterspeicher der Auswerteeinrichtung 21 hinterlegt. Falls erforderlich, können sie durch den Anwender an die Gegebenheiten des jeweiligen Anwendungsfalls angepasst werden.
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Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Messrohre 2 und 3 selbstverständlich andere Geometrien aufweisen, beispielsweise einen V-förmig oder einen Ω-förmig ausgebildeten Mittenabschnitt, oder es kann eine abweichende Anzahl und Anordnung von Erregeranordnungen und Schwingungsaufnehmern gewählt werden. Das Coriolis-Massendurchflussmessgerät kann alternativ eine andere Anzahl von Messrohren, beispielsweise ein Messrohr oder mehr als zwei Messrohre, besitzen. Im Falle eines Ω-förmigen Messrohrs wird die Funktion des Versteifungsrahmens durch einen Ankerblock übernommen, in welchem die beiden Rohrenden gehalten werden, so dass dieser ebenfalls als Versteifungsrahmen im Sinne der vorliegenden Anmeldung angesehen werden kann.
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Alternativ können Gehäuse 16 und Versteifungsrahmen 10 als ein Teil realisiert sein, so dass der Versteifungsrahmen gleichzeitig als Gehäuse für den Aufnehmer und/oder die Auswerteeinrichtung dient.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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