DE102010006429A1 - Coriolis mass flow measuring device for mounting pipe line in processing plant, has evaluating device formed to monitor acceleration signal based on predetermined criterion and to output signal for displaying error condition - Google Patents
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Abstract
Description
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.The invention relates to a Coriolis mass flow meter according to the preamble of claim 1 and to a method for operating a Coriolis mass flow meter according to the preamble of
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.Coriolis mass flowmeters have a single meter tube or a number, for example a pair, of meter tubes through which a medium, for example a gas or a liquid, flows whose mass flow is to be determined. Different arrangements and geometries of the measuring tubes are known. For example, there are Coriolis mass flow meters with a single straight tube and Coriolis mass flow meters with two curved, parallel measuring tubes. The latter, in pairs identically designed measuring tubes are excited by a mid-range excitation arrangement to achieve mass balance to vibrate so that they oscillate against each other, that is, that the vibrations of the two measuring tubes are 180 ° out of phase with each other. The position of the center of mass of the system formed by the two measuring tubes remains substantially constant and occurring forces are largely compensated. This has as a positive consequence that the oscillating system is hardly effective to the outside as such. In front of and behind the exciter arrangement vibration sensors are mounted, between the output signals in a mass flow phase difference can be evaluated as a measurement signal. This is caused by the Coriolis forces prevailing in a mass flow and thus by the mass flow. The density of the medium influences the resonance frequency of the vibration system. Thus, in addition to the mass flow, among other things, the density of the flowing medium can be determined.
Ein derartiges Coriolis-Massendurchflussmessgerät ist beispielsweise aus der
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.Usually, a Coriolis mass flowmeter is flanged to a pipeline when used in a process plant. Under certain process conditions, however, it may happen that the pipe is subject to vibration and these vibrations are transmitted to the flanged Coriolis mass flowmeter. The problem here is that these vibrations can affect the Coriolis mass flowmeter so that no correct measurement of the mass flow rate or the density of the flowing medium can be more guaranteed. There is therefore a frequent need for Coriolis mass flowmeters that are capable of reliably detecting fault conditions themselves. The NAMUR Recommendation NE107 "Self-Monitoring and Diagnosis of Field Devices" also mentions the detection of various fault conditions for Coriolis mass flowmeters.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Coriolis-Massendurchflussmessgerät zu einer verbesserten Eigendiagnose zu befähigen.The invention is therefore based on the object to enable a Coriolis mass flowmeter to an improved self-diagnosis.
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.To solve this problem, the new Coriolis mass flowmeter of the type mentioned in the characterizing part of claim 1 features. Advantageous developments are described in the dependent claims, in claim 9 a new method for operating a Coriolis mass flowmeter is described.
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.The invention has the advantage that due to the use of an acceleration sensor, which is acoustically coupled to the stiffening frame, on the one hand fault conditions, which lead to a deterioration of the mass balance in the system oscillating masses of the Coriolis mass flowmeter itself, and on the other hand fault conditions by caused from outside via pipes registered vibrations can be reliably detected.
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.Acceleration sensors as used in accordance with the present invention, which are also known to the person skilled in the art as accelerometers, are particularly suitable for measuring vibrations since they can detect a large frequency range and their accuracy is usually in the percent or per thousand range. For the detection of vibrations, for example, piezoelectric acceleration sensors or microsystems can be used, which are known in the art as MEMS (English: Micro Electro Mechanical System). In piezoelectric acceleration sensors, piezoceramic sensor blades convert dynamic pressure fluctuations into electrical signals, which can be further processed accordingly. In this case, the pressure fluctuation is generated by a mass attached to the piezoceramic, which exerts a force on the piezoceramic during acceleration due to its inertia. Miniaturized acceleration sensors are microsystems that are usually made of silicon. These microelectromechanical sensors are spring mass systems in which the springs are usually only a few microns wide Silicon webs are and also the mass is made of silicon. Due to the deflection during acceleration, a change in an electrical capacitance can be measured between the spring-suspended part and a fixed reference electrode. Microsystems are very reliable and inexpensive to manufacture and have a very high measuring speed.
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.Upon detection of an error condition, a signal is finally output in an advantageous manner for its display, so that appropriate measures for error handling or more accurate investigations of the cause of the error can be initiated.
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.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the Coriolis mass flowmeter has a housing in which the evaluation device and the acceleration sensor are arranged together. As a result, it is possible to dispense with complicated wiring for connection of the acceleration sensor to the evaluation device, for example by means of a gas-tight cable leadthrough. Since the housing is acoustically coupled to the stiffening frame, vibrations in both components can be detected equally. This measure is therefore feasible compared to a mounting of the acceleration sensor directly on the stiffening frame without disadvantages in terms of the reliability of the diagnosis.
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.The expense associated with producing the Coriolis mass flow meter can be further reduced in an advantageous manner by arranging the evaluation device and the acceleration sensor in their common housing on the same printed circuit board. The acceleration sensor is preferably realized in SMD (Surface Mounted Device) technology and equipped with a serial interface, which serves for its connection to a microprocessor, which monitors the acceleration signal to maintain a predetermined criterion in the evaluation device due to its suitable programming and a signal to Display of an error condition if this criterion is not met.
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.Preferably, a 3D acceleration sensor is used, that is, a sensor that is sensitive to vibrations in three dimensions. Thus, the evaluation of the direction of the vibrations can be analyzed and diagnostic statements can be made more precise taking into account the vibration direction. It is therefore easier to differentiate between the fault conditions of pulsating flow, deteriorated mass balance or external vibrations introduced via pipelines. Furthermore, the use of a 3D acceleration sensor has the advantage that the resulting acceleration from the three individual values of each sensitivity direction can be easily calculated on the basis of the sum of the squares of the individual values. In addition, the production costs of the Coriolis mass flowmeter can be further reduced because it is no longer necessary to pay attention to the orientation of the acceleration sensor during its installation.
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.Coriolis mass flowmeters are generally insensitive to external vibrations whose frequency is sufficiently different from the operating frequency of the exciter assembly. In the frequency band of the operating frequency, however, these can significantly falsify the measurement result of the mass flow measurement. In a particularly advantageous embodiment, therefore, a first predetermined criterion based on an evaluation of the intensity of the acceleration signal in a frequency band, which includes the operating frequency of the exciter assembly. In addition, the evaluation device is designed by suitable programming of its microprocessor to output a signal for indicating the error state of a possibly increased measurement error of the flow measurement value if the determined intensity is greater than a first predetermined threshold value. Thereby, the reliability of the measurements can be judged effectively. A frequency band which includes the operating frequency of the excitation arrangement is understood, for example, to be a frequency band between approximately 500 and 750 Hz in the case of a Coriolis mass flowmeter whose operating frequency is 600 Hz.
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.For evaluating the intensity of the acceleration signal in the frequency band, which includes the operating frequency of the excitation device, the acceleration signal can be advantageously multiplied by a signal of the operating frequency of the exciter arrangement and the product signal thus obtained are subjected to low-pass filtering. For this purpose, preferably the complex signal for controlling the excitation arrangement, which is present in the evaluation device digitally used. The cutoff frequency of the low-pass filter can be set, for example, to 0.2 times the operating frequency of the exciter arrangement. Signal components resulting from multiplication at twice the operating frequency are thus almost completely removed by the low-pass filter. When the vibrations detected by the accelerometer occur in the transducer of the Coriolis mass flow meter, the product signal is essentially zero in frequency and its phase and amplitude change relatively slowly. If, on the other hand, the source of the vibrations lies outside the transducer, its frequency usually differs slightly from the operating frequency of the excitation device. This leads to a product signal by type a knock or punch with a signal representation in the form of a rotating complex vector when the frequency of the product signal generated in the multiplication is below the cut-off frequency of the low-pass filter.
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.As an alternative to the described multiplication of the acceleration signal and subsequent low-pass filtering, it is of course possible to obtain the frequency components of interest directly from the acceleration signal with a bandpass filter and to evaluate the intensity of the frequency components of the acceleration signal transmitted by the bandpass filter to check the first predetermined criterion.
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.As already mentioned above, vibrations whose frequency differs markedly from the operating frequency of the exciter arrangement normally do not interfere with the mass flow measurement. An exception, however, are vibrations that are so strong that the input amplifiers for the vibration signals of the vibration sensors are driven into their saturation. So it should also be possible to issue an alarm if a strong broadband acceleration signal occurs.
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.Additionally or alternatively, a second predetermined criterion is thus monitored, which is based on an evaluation of the acceleration signal in a broad frequency band. A broad frequency band is understood to extend well beyond the above limits of 500 and 750 Hz, for example from 200 to 2000 Hz. The evaluator then additionally outputs a signal indicative of potentially damaging pulsating flow or multiphase flow, if any in the broad frequency band determined intensity of the acceleration signal is greater than a second predetermined threshold. A distinction between the two possible causes can be made by supplementing the changes in the resonance frequency and / or the phase measurements. If, for example, the resonant frequency is subject to strong fluctuations, then a multiphase flow with gas bubbles in a liquid is considered as the cause. The changes in the frequency and phase measurements can be quantified by calculating statistical quantities, such as variance. Thus, reliable detection of the presence of multiphase flows is enabled.
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.As a further supplement or alternative, as a third predetermined criterion, the intensity of the acceleration signal in a frequency band which includes the Coriolis frequency of the at least one measuring tube can be evaluated. If the intensity exceeds a third threshold value assigned to this criterion, a possibly resulting asymmetry of the measuring tubes, for example due to a blockage, is detected and displayed with the aid of the evaluation device. As a result, the self-diagnosis of the Coriolis mass flowmeter can be further improved in an advantageous manner. For example, if the Coriolis frequency is 800 Hz, a frequency band of 650 to 1000 Hz is suitable for detecting an asymmetry, for example.
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.In addition to the penetration of external vibrations, a deterioration of the mass balance, for example, due to unequal filling of a pair of measuring tubes or due to a crack in a measuring tube, cause an increased measurement error.
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.According to the present invention, in addition to a frequency band, which includes the operating frequency of the excitation device, additional frequency ranges can be detected in which noise can be present and which can not be detected with the existing vibration sensors of the Coriolis mass flowmeter , This makes it possible to realize a self-diagnosis of the Coriolis mass flowmeter, for example, by the occurrence of external vibrations in a pipeline to which the device is flanged. The Coriolis mass flowmeter according to the invention is thus able to perform a self-monitoring with respect to external vibrations, for example due to shocks or pump vibrations, or with respect to internal disturbances, for example due to burst pipe or blockage. Using this self-diagnosis, valuable information about the process reliability and the reliability of the Coriolis mass flowmeter can be determined.
Die verschiedenen Kriterien, die zur Diagnose des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts anwendbar sind, können in einem Gerät einzeln oder in beliebiger Kombination zum Einsatz kommen.The various criteria that can be used to diagnose the Coriolis mass flow meter can be used in a single device or in any combination.
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.In an respectively considered frequency band, the intensity of the acceleration signal can be obtained, for example, by suitable filtering, rectification and low-pass filtering of the rectified signal. The threshold values respectively used for distinguishing the error state from a fault-free state can be determined device-specifically by the manufacturer or empirically during the commissioning of the device by the user and stored in the evaluation device as parameters for later use during operation.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung näher erläutert. Reference to the drawings, in which an embodiment of the invention is shown, embodiments and advantages of the invention will be explained in more detail below.
Die Figur zeigt in einer Schnittdarstellung den prinzipiellen Aufbau eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts
Durch die akustische Kopplung des 3D-Beschleunigungssensors
Zur Eigendiagnose des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts
Als zweites Kriterium wird durch die Auswerteeinrichtung
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
Die bei der Überwachung der Kriterien verwendeten Schwellwerte sind durch den Hersteller des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Messrohre
Alternativ können Gehäuse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013028200A1 (en) * | 2011-08-25 | 2013-02-28 | Micro Motion, Inc. | Transmitter mount for a fluid flowmeter |
DE102015203183A1 (en) | 2015-02-23 | 2016-08-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Coriolis mass flowmeter |
EP3649442B1 (en) * | 2017-07-07 | 2022-01-26 | Endress+Hauser Flowtec AG | Measuring transducer to determine the mass flow of a liquid |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5054326A (en) | 1990-03-05 | 1991-10-08 | The Foxboro Company | Density compensator for coriolis-type mass flowmeters |
EP0754934A1 (en) * | 1995-07-21 | 1997-01-22 | Endress + Hauser Flowtec AG | Coriolis mass flow sensor with at least one measuring tube |
US20050072239A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-07 | Longsdorf Randy J. | Process device with vibration based diagnostics |
US20070273496A1 (en) * | 2006-05-23 | 2007-11-29 | Hedtke Robert C | Industrial process device utilizing magnetic induction |
US20090043530A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | Sittler Fred C | Process variable transmitter with acceleration sensor |
DE102007048881A1 (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-16 | Siemens Ag | Mass flow meter and method for producing a stiffening frame for a mass flow meter |
-
2010
- 2010-02-01 DE DE102010006429A patent/DE102010006429A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5054326A (en) | 1990-03-05 | 1991-10-08 | The Foxboro Company | Density compensator for coriolis-type mass flowmeters |
EP0754934A1 (en) * | 1995-07-21 | 1997-01-22 | Endress + Hauser Flowtec AG | Coriolis mass flow sensor with at least one measuring tube |
US20050072239A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-07 | Longsdorf Randy J. | Process device with vibration based diagnostics |
US20070273496A1 (en) * | 2006-05-23 | 2007-11-29 | Hedtke Robert C | Industrial process device utilizing magnetic induction |
US20090043530A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | Sittler Fred C | Process variable transmitter with acceleration sensor |
DE102007048881A1 (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-16 | Siemens Ag | Mass flow meter and method for producing a stiffening frame for a mass flow meter |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013028200A1 (en) * | 2011-08-25 | 2013-02-28 | Micro Motion, Inc. | Transmitter mount for a fluid flowmeter |
DE102015203183A1 (en) | 2015-02-23 | 2016-08-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Coriolis mass flowmeter |
EP3649442B1 (en) * | 2017-07-07 | 2022-01-26 | Endress+Hauser Flowtec AG | Measuring transducer to determine the mass flow of a liquid |
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