DE102013112470A1

DE102013112470A1 - Method for diagnosing a malfunction

Info

Publication number: DE102013112470A1
Application number: DE201310112470
Authority: DE
Inventors: Ulrich Buder; Benjamin Lemke; Joachim Neuhaus; Rafael Teipen; Rene Ziermann
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-13

Abstract

Verfahren zur Diagnose einer Fehlfunktion eines Membrandruckmittlers (1), welcher zumindest eine Trennmembran (2), eine mit einer Druckmittlerflüssigkeit (3) befüllte hydraulische Hauptkammer (4) umfasst, die bei einer ersten Temperatur T1 von einer mit der Druckmittlerflüssigkeit (3) befüllten hydraulischen Nebenkammer (5) abgetrennt ist, wobei die befüllte hydraulische Hauptkammer (4) durch die Trennmembran (2) von einem zu messenden Medium (6) getrennt ist und ein Mediendruck pMedium des an der Trennmembran (2) anliegenden zu messenden Mediums (6) mittels der Druckmittlerflüssigkeit (3) an ein Drucksensorelement (7) zur Erfassung eines Messwertes pMess übermittelt wird, wobei zu Diagnosezwecken die hydraulische Nebenkammer (5) der Hauptkammer (4) zugeschaltet wird und zur Diagnose einer Fehlfunktion ein Testwert bestimmt wird, der von mindestens einem ersten Testmesswert bei einer zweiten Temperatur T2 und zugeschalteter Nebenkammer (5) abhängt und wobei der Testwert mit einem Erwartungswert oder Erwartungsbereich verglichen wird und in dem Falle einer Abweichung eine Fehlfunktion des Membrandruckmittlers (1) diagnostiziert wird.Method for diagnosing a malfunction of a diaphragm pressure transmitter (1), which comprises at least one separating diaphragm (2), a main hydraulic chamber (4) filled with a diaphragm seal fluid (3), which at a first temperature T1 of a filled with the diaphragm seal fluid (3) Secondary chamber (5) is separated, wherein the filled hydraulic main chamber (4) through the separation membrane (2) from a medium to be measured (6) is separated and a medium pressure pMedium of the on the separation membrane (2) adjacent to be measured medium (6) the diaphragm seal (3) is transmitted to a pressure sensor element (7) for detecting a measured value pMess, wherein for diagnostic purposes, the hydraulic secondary chamber (5) of the main chamber (4) is switched on and for diagnosing a malfunction, a test value is determined by at least a first Test measured value at a second temperature T2 and adjoining secondary chamber (5) depends and wherein the test value with a em expected value or expected range is compared and in the event of a deviation, a malfunction of the diaphragm pressure transmitter (1) is diagnosed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Diagnose einer Fehlfunktion eines Membrandruckmittlers.The invention relates to a method for diagnosing a malfunction of a diaphragm seal.

Membrandruckmittler werden in der industriellen Messtechnik zur Übertragung von Drücken eingesetzt. Hierzu wird eine flexible Trennmembran dazu verwendet, ein Prozessmedium, dessen Mediendruck ermittelt werden soll, von einer in einem hydraulischen Kammerverbund eingeschlossenen Druckmittlerflüssigkeit zu trennen. Über die flexible Trennmembran wird der zu messende Mediendruck, an die Druckmittlerflüssigkeit in dem hydraulischen Kammerverbund weitergeleitet, die wiederum den vom Medium stammenden Mediendruck an ein Drucksensorelement zur Bestimmung eines Messwertes überträgt. Da Membrandruckmittler typischerweise während des Befüllvorgangs mit der Druckmittlerflüssigkeit mit einem Fülldruck beaufschlagt werden, ist die Lage und Form der Trennmembran im Wesentlichen durch das in dem hydraulischen Kammerverbund eingeschlossene Volumen der Druckmittlerflüssigkeit bestimmt. Durch die Befüllung wird somit ein vom Verformungszustand der Trennmembran abhängiger Rückdruck ausgeübt, welcher den zu messenden Mediendruck verfälscht. Neben diesem Effekt kommt es aufgrund des hohen Volumenausdehnungskoeffizienten der Druckmittlerflüssigkeit über die Temperatur, bei Temperaturänderungen denen der Membrandruckmittler ausgesetzt ist, zu Volumenänderungen der Druckmittlerflüssigkeit. Diese Volumenänderung führen dazu, dass die flexible Trennmembran verformt wird. Diese Verformung der Trennmembran erzeugt wiederum einen von der Temperatur abhängigen Ruckdrück der Trennmembran auf die Druckmittlerflüssigkeit und verfälscht somit den zu messenden Mediendruck weiter. Aus diesem Grund werden derartige Membrandruckmittler kompensiert, so dass sich ohne eine Druckbeaufschlagung der Trennmembran bei allen Temperaturen ein Messwert von null ergibt.Diaphragm seals are used in industrial metrology for the transmission of pressures. For this purpose, a flexible separation membrane is used to separate a process medium whose fluid pressure is to be determined from a trapped in a hydraulic chamber composite diaphragm seal fluid. The medium pressure to be measured is forwarded to the diaphragm seal fluid in the hydraulic chamber assembly via the flexible diaphragm, which in turn transmits the fluid pressure originating from the medium to a pressure sensor element for determining a measured value. Since diaphragm seal are typically acted upon during the filling with the diaphragm seal liquid with a filling pressure, the position and shape of the separation membrane is essentially determined by the enclosed in the hydraulic chamber composite volume of the diaphragm seal. By filling a dependent of the deformation state of the separation membrane back pressure is thus exerted, which distorts the measured media pressure. In addition to this effect, it comes due to the high volume expansion coefficient of the diaphragm seal on the temperature at which temperature changes to which the diaphragm seal is exposed to volume changes of the diaphragm seal. This change in volume causes the flexible separation membrane to be deformed. This deformation of the separation membrane in turn produces a dependent of the temperature feedback of the separation membrane on the diaphragm seal fluid and thus further distorts the media pressure to be measured. For this reason, such diaphragm seal are compensated, so that results in a reading of zero without pressurization of the separation membrane at all temperatures.

Derartige Membrandruckmittler weisen grundsätzlich das Problem auf, dass es durch den Einsatz in harschen bzw. aggressiven Medien zu Fehlfunktionen, bspw. durch einen Membranbruch oder Membranriss führen. Dies wiederum kann zu einem Verlust der Druckmittlerflüssigkeit führen und somit zu verfälschten Messwerten. Allerdings ist eine Trennung zwischen „natürlichen“ Instabilitäten der Messwerte und verfälschten Messwerten durch Austreten von Druckmittlerflüssigkeit kaum möglich, insbesondere ist die Trennung nicht in einem kurzen Zeitintervall möglich. Derartige „natürliche“ Instabilitäten sind bspw. der Drift eines Sensorelementes oder auch der Drift bedingt durch die Aufbau- und Verbindungstechnik des Membrandruckmittlers.Such membrane pressure transmitters generally have the problem that they lead to malfunction, for example. By a membrane rupture or membrane rupture by use in harsh or aggressive media. This in turn can lead to a loss of the sealant liquid and thus to corrupted measured values. However, a separation between "natural" instabilities of the measured values and corrupted measured values by leakage of diaphragm seal fluid is hardly possible, in particular the separation is not possible in a short time interval. Such "natural" instabilities are, for example, the drift of a sensor element or else the drift caused by the construction and connection technology of the diaphragm pressure transmitter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion eines Membrandruckmittler vorzuschlagen mittels dessen zwischen natürlichen Instabilitäten und verfälschten Messwerten aufgrund einer Fehlfunktion des Membrandruckmittlers unterschieden wird.The object of the invention is to propose a method for determining a malfunction of a diaphragm pressure transmitter by means of which a distinction is made between natural instabilities and falsified measured values due to a malfunction of the diaphragm pressure transmitter.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Diagnose einer Fehlfunktion eines Membrandruckmittlers gelöst, wobei der Membrandruckmittler zumindest eine Trennmembran, eine mit einer Druckmittlerflüssigkeit befüllte hydraulische Hauptkammer umfasst, die bei einer ersten Temperatur von einer mit der Druckmittlerflüssigkeit befüllten hydraulischen Nebenkammer abgetrennt ist, wobei die befüllte hydraulische Hauptkammer durch die Trennmembran von einem zu messenden Medium getrennt ist und ein Mediendruck des an der Trennmembran anliegenden zu messenden Mediums mittels der Druckmittlerflüssigkeit an ein Drucksensorelement zur Erfassung eines Messwertes übermittelt wird, wobei zu Diagnosezwecken die hydraulische Nebenkammer der Hauptkammer zugeschaltet wird und zur Diagnose einer Fehlfunktion ein Testwert bestimmt wird, der von mindestens einem ersten Testmesswert bei einer zweiten Temperatur und zugeschalteter Nebenkammer abhängt und wobei der Testwert mit einem Erwartungswert oder Erwartungsbereich verglichen wird und in dem Falle einer Abweichung eine Fehlfunktion des Membrandruckmittlers diagnostiziert wird.The object is achieved by a method for diagnosing a malfunction of a diaphragm seal, wherein the diaphragm seal comprises at least one separation membrane, filled with a diaphragm seal hydraulic main chamber which is separated at a first temperature of a filled with the diaphragm seal liquid secondary hydraulic chamber, wherein the filled Hydraulic main chamber is separated by the separation membrane of a medium to be measured and a media pressure of the voltage applied to the separation membrane to be measured medium is transmitted by means of the diaphragm seal liquid to a pressure sensor element for detecting a measured value, for diagnostic purposes, the hydraulic secondary chamber of the main chamber is switched on and for the diagnosis of Malfunction is a test value is determined, which depends on at least a first test measured value at a second temperature and adjoining secondary chamber and wherein the test value with an expected ungswert or expected range is compared and in the event of a deviation, a malfunction of the diaphragm seal is diagnosed.

Zur Diagnose einer Fehlfunktion wird der Testwert derartig bestimmt, dass die Nebenkammer der Hauptkammer zugeschaltet wird. Die Druckmittlerflüssigkeit wird auf die zweite Temperatur gebracht und mittels des Drucksensorelementes wird mindestens ein erster Testmesswert gemessen bzw. aufgenommen. Dieser Testwert wird mit dem Erwartungswert oder Erwartungsbereich verglichen, wobei der Erwartungswert oder Erwartungsbereich bei hinreichend guter Kenntnis über den individuellen Membrandruckmittler berechnet oder alternativ über Messungen bestimmt werden kann. Als hinreichend gute Kenntnisse sind in diesem Zusammenhang vor allem die Kenntnisse über den individuellen Drucksensor, dem vorhandenen Volumen der Druckmittlerflüssigkeit in dem Membrandruckmittler, aber auch die Trennmembraneigenschaften zu nennen.To diagnose a malfunction, the test value is determined such that the secondary chamber is switched to the main chamber. The diaphragm seal fluid is brought to the second temperature and at least a first test measured value is measured or recorded by means of the pressure sensor element. This test value is compared with the expected value or expected range, wherein the expected value or expected range can be calculated with sufficiently good knowledge of the individual diaphragm seal or alternatively can be determined by measurements. In this context, the knowledge about the individual pressure sensor, the existing volume of the diaphragm seal fluid in the diaphragm pressure transmitter, as well as the diaphragm separation properties should be mentioned as sufficiently good knowledge.

Erfindungsgemäß wird also zur Diagnose der Fehlfunktion des Membrandruckmittlers ein Test durchgeführt, bei dem die korrekte Funktion der Druckübertragungselemente (bspw. Trennmembran und/oder der Druckmittlerflüssigkeit) überprüft wird. Hierzu wird ein bekannter Offset über eine zusätzliche, fluiddicht von der Hauptkammer, abtrennbare Nebenkammer realisiert. Die Nebenkammer ist typischerweise ebenfalls mit Druckmittlerflüssigkeit gefüllt. Im Standardbetrieb des Membrandruckmittlers ist dieses über die Nebenkammer definierte Zusatzvolumen von der Hauptkammer abgetrennt, so dass sich eine Volumenausdehnung der zusätzlichen Druckmittlerflüssigkeit mit steigender Temperatur nicht auf das Volumen der Druckmittlerflüssigkeit der Hauptkammer auswirkt. Die Kompensation erfolgt ebenfalls mit abgetrennter Nebenkammer, so dass nur der Rückdruck der Trennmembran aufgrund der Verformung durch die Volumenänderung der Druckmittlerflüssigkeit der Hauptkammer im Kompensationsmodell berücksichtigt wird.According to the invention, therefore, a test is carried out for the diagnosis of the malfunction of the diaphragm pressure transmitter, in which the correct function of the pressure transmission elements (eg separating diaphragm and / or the diaphragm seal fluid) is checked. For this purpose, a known offset via an additional, fluid-tight from the main chamber, separable auxiliary chamber is realized. The secondary chamber is typically also filled with diaphragm seal fluid. In the standard mode of the Diaphragm seal this additional volume defined by the secondary chamber is separated from the main chamber, so that a volume expansion of the additional diaphragm seal liquid with increasing temperature does not affect the volume of the diaphragm seal fluid of the main chamber. The compensation also takes place with separate secondary chamber, so that only the back pressure of the separation membrane due to the deformation is taken into account by the change in volume of the diaphragm seal fluid of the main chamber in the compensation model.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hängt der Erwartungswert zumindest von einem ersten Referenzmesswert ab, bei dem die Nebenkammer der Hauptkammer zugeschaltet ist, wobei der erste Referenzmesswert bei der zweiten Temperatur ermittelt wurde.According to an advantageous embodiment, the expected value depends at least on a first reference measured value, in which the secondary chamber is connected to the main chamber, wherein the first reference measured value was determined at the second temperature.

Um eine noch genauere Ermittlung des Erwartungswertes bzw. des Erwartungsbereiches zu erzielen ist es vorteilhaft einen Referenzmesswert der mittels des Drucksensorelementes gemessen wird zu bestimmen.In order to achieve an even more accurate determination of the expected value or the expected range, it is advantageous to determine a reference measured value which is measured by means of the pressure sensor element.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird zur Bestimmung des Testwertes ein zweiter Testmesswert erfasst, bei dem die Nebenkammer von der Hauptkammer abgetrennt ist und wobei der Testwert die Differenz von dem ersten und dem zweiten Testmesswert darstellt. Insbesondere umfasst der Erwartungswert einen zweiten Referenzmesswert, bei dem die Nebenkammer von der Hauptkammer abgetrennt ist und der Erwartungswert die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzmesswert darstellt. Insbesondere wird der zweite Referenzmesswert bei der zweiten Temperatur ermittelt.According to an advantageous embodiment, to determine the test value, a second test measured value is detected in which the secondary chamber is separated from the main chamber and wherein the test value represents the difference between the first and the second test measured value. In particular, the expectation value comprises a second reference measurement value in which the secondary chamber is separated from the main chamber and the expected value represents the difference between the first and the second reference measured value. In particular, the second reference measured value is determined at the second temperature.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der zweite Testmesswert bei der zweiten Temperatur des Membrandruckmittlers erfasst, wobei die erste und die zweite Temperatur unterschiedlich sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass die zweite Temperatur nicht über der maximalen Betriebstemperatur des Membrandruckmittlers liegt.According to an advantageous embodiment, the second test measured value is detected at the second temperature of the diaphragm pressure transmitter, wherein the first and the second temperature are different. In particular, it is provided that the second temperature is not above the maximum operating temperature of the diaphragm pressure transmitter.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Erwartungswert des Membrandruckmittlers während oder vor der Inbetriebnahme, insbesondere werksseitig, ermittelt. (Kommentar Hr. Buder: Zweite Temperatur sollte nicht über der maximalen Betriebstemperatur des Memebrandruckmittlers liegen.)According to an advantageous embodiment, the expected value of the diaphragm seal is determined during or before startup, in particular at the factory. (Comment Mr Buder: Second temperature should not be higher than the maximum operating temperature of the diaphragm pressure transmitter.)

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Erwartungswert in einem dem Membrandruckmittler zugeordneten nicht flüchtigen Speicherelement festgehalten.According to an advantageous embodiment, the expected value is recorded in a non-volatile memory element associated with the diaphragm pressure transmitter.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Nebenkammer mittels eines steuerbaren Ventiles zugeschaltet oder getrennt. Insbesondere ist das steuerbare Ventil als mikromechanisches Ventil ausgebildet.According to an advantageous embodiment, the secondary chamber is switched on or disconnected by means of a controllable valve. In particular, the controllable valve is designed as a micromechanical valve.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die hydraulische Nebenkammer in Bezug auf die Hauptkammer verdreht, um so die Nebenkammer der Hauptkammer zuzuschalten oder zu trennen.According to an alternative embodiment, the secondary hydraulic chamber is rotated with respect to the main chamber so as to connect or disconnect the secondary chamber of the main chamber.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform stellt die Fehlfunktion ein Membranbruch und/oder Membranriss und/oder eine plastische Verformung dar.According to an advantageous embodiment, the malfunction represents a membrane rupture and / or membrane rupture and / or a plastic deformation.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Nebenkammer zumindest eine in deren Randbereich angeordnete Zusatzmembran auf. Insbesondere weist die zumindest eine Zusatzmembran eine höhere Steifigkeit als die Trennmembran auf, insbesondere eine 2fach höhere Steifigkeit, vorzugsweise eine 5fach höhere Steifigkeit, besonders bevorzugt eine 10fach höhere Steifigkeit.According to an advantageous embodiment, the secondary chamber has at least one additional membrane arranged in its edge region. In particular, the at least one additional membrane has a higher rigidity than the separating membrane, in particular a 2-fold higher rigidity, preferably a 5-fold higher rigidity, particularly preferably a 10-fold higher rigidity.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:

1: vier Längsschnitte durch einen erfindungsgemäßen Membrandruckmittler bei unterschiedlichen Betriebszuständen, 1 Four longitudinal sections through a diaphragm seal according to the invention under different operating conditions,

2: beispielhaft den Vergleich von Erwartungswerten mit Testwerten, einmal in dem Fall, dass eine Fehlfunktion vorliegt und einmal in dem Fall, dass keine Fehlfunktion vorliegt. 2 Example: the comparison of expected values with test values, once in the case of a malfunction and once in the case that there is no malfunction.

Allgemein ist der erfindungsgemäße Membrandruckmittler 1 derartig aufgebaut, dass er ein Gehäusekörper 8 aufweist, in welchem ein hydraulischer Kammerverbund 4, 5, 10 ausgebildet ist. Dieser Kammerverbund 4, 5 umfasst hierbei eine Hauptkammer 4 und eine mittels eines steuerbaren Ventiles 9 zuschaltbare bzw. abtrennbare Nebenkammer 5. Das Ventil 9 ist vorzugsweise als Mikroventil bzw. mikromechanisches Ventil ausgestaltet. Alternativ hierzu wird die hydraulische Nebenkammer in Bezug auf die Hauptkammer verdreht, um so die Nebenkammer der Hauptkammer zuzuschalten oder zu trennen.General is the diaphragm seal according to the invention 1 constructed such that it is a housing body 8th in which a hydraulic chamber composite 4 . 5 . 10 is trained. This chamber composite 4 . 5 this includes a main chamber 4 and one by means of a controllable valve 9 switchable or separable auxiliary chamber 5 , The valve 9 is preferably configured as a microvalve or micromechanical valve. Alternatively, the hydraulic sub-chamber is rotated with respect to the main chamber so as to connect or disconnect the sub-chamber of the main chamber.

Zusätzlich weist die Nebenkammer 5 zumindest eine in deren Randbereich angeordnete Zusatzmembran auf, die die durch eine Temperaturerhöhung hervorgerufene Volumenausdehnung der in der abgetrennten Nebenkammer 5 eingeschlossenen Druckmittlerflüssigkeit 3 aufnimmt. Die zumindest eine Zusatzmembran weist dabei idealerweise eine höhere Steifigkeit als die Trennmembran 2 auf, insbesondere eine 2fach höhere Steifigkeit, vorzugsweise eine 5fach höhere Steifigkeit, besonders bevorzugt eine 10fach höhere Steifigkeit. Auf diese Weise ist die Zusatzmembran derartig steif ausgestaltet, dass sie zu Diagnosezwecken keinen merkbaren Einfluss auf die Ermittlung der Messwerte durch das Drucksensorelement 7 hat, aber die temperaturabhängige Volumenausdehnung der Druckmittlerflüssigkeit 3 bei abgetrennter Nebenkammer 5 aufnimmt.In addition, the secondary chamber indicates 5 at least one arranged in the edge region additional membrane, which caused by a temperature increase volume expansion of the separated in the secondary chamber 5 enclosed diaphragm seal fluid 3 receives. The at least one additional membrane ideally has a higher rigidity than the separation membrane 2 on, in particular a 2-fold higher stiffness, preferably a 5-fold higher stiffness, particularly preferably a 10 times higher rigidity. In this way, the additional membrane is designed so stiff that it has no noticeable influence on the determination of the measured values by the pressure sensor element for diagnostic purposes 7 has, but the temperature-dependent volume expansion of the diaphragm seal fluid 3 with separated secondary chamber 5 receives.

Der hydraulische Kammerverbund 4, 5, 10 wird durch eine flexible Trennmembran 2 druckdicht verschlossen und dient dazu, den hydraulischen Kammerverbund 4, 5, 10 von einem zu messenden Medium 6 zu trennen. Da es sich typischerweise um sehr aggressive Medien handelt, ist die flexible Trennmembran 2 vorzugsweise metallisch ausgebildet, umso nicht mechanisch und/oder chemisch angegriffen zu werden. Ferner ist die Trennmembran 2 derartig ausgestaltet, dass sie elastisch verformbar ist. Auf diese Weise wird ein an der Trennmembran 2 anliegender und zu messender Mediendruck 6 durch die Trennmembran 2 an eine in dem hydraulischen Kammerverbund 4, 5, 10 eingeschlossene Druckmittlerflüssigkeit 3 weitergeleitet.The hydraulic chamber assembly 4 . 5 . 10 is through a flexible separation membrane 2 pressure-sealed and serves to the hydraulic chamber assembly 4 . 5 . 10 from a medium to be measured 6 to separate. Since these are typically very aggressive media, the flexible separation membrane is 2 preferably formed metallic, so as not to be attacked mechanically and / or chemically. Further, the separation membrane 2 designed such that it is elastically deformable. In this way, one at the separation membrane 2 attached and measured media print 6 through the separation membrane 2 to one in the hydraulic chamber assembly 4 . 5 . 10 enclosed diaphragm seal fluid 3 forwarded.

Ferner weist der in 1 dargestellte Membrandruckmittler 1 einen Befüllkanal 10 auf, mit Hilfe dessen während der Herstellung des Membrandruckmittlers 1 der hydraulische Kammerverbund 4, 5, 10 mit der Druckmittlerflüssigkeit 3 befüllt und anschließend beispielsweise mittels eines Kanalverschlusses 11, bspw. ein Propfen, eine Schraube, eine Kugel oder ähnlichem, verschlossen wird. In Abhängigkeit des Volumens das bei dem Befüllvorgang eingeschlossen wird bestimmt sich die Lage und Form der flexiblen Trennmembran 2. Dieses Volumen ändert sich aufgrund der weitestgehenden Inkompressibilität der Druckmittlerflüssigkeit 3 bei einer Druckbeaufschlagung durch den an der flexiblen Trennmembran 2 anliegenden Mediendrucks 6 nicht. Allerdings kommt es, aufgrund des hohen Volumenausdehnungskoeffizienten der Druckmittlerflüssigkeit 3 über die Temperatur, bei Temperaturänderungen denen der Membrandruckmittler 1 ausgesetzt ist, zu Volumenänderungen der Druckmittlerflüssigkeit. Diese Volumenänderung führen dann dazu, dass die Trennmembran 2 verformt wird, da diese eine geringere Steifigkeit aufweist als der Gehäusekörper 8. Diese temperaturbedingte Verformung der Trennmembran 2 erzeugt wiederum einen vom Verformungszustand abhängigen Ruckdrück der Trennmembran 2 auf die Druckmittlerflüssigkeit 3, die diesen Rückdruck ebenfalls an das Drucksensorelement 7 weiterleitet. Da das in dem hydraulischen Kammerverbund 4, 5, 10 eingeschlossene Volumen der Druckmittlerflüssigkeit 3 im Befüllprozess definiert bzw. festgelegt wird, ist das Volumen genauso bekannt wie die Volumenänderung über der Temperatur. Da diese beiden Effekte in einer Vielzahl der Fälle reproduzierbar und vorhersagbar sind, kann eine rechnerische Kompensation über Temperatur und Druck bzw. Rückdruck durchgeführt werden. Falls dies nicht möglich ist, müssen experimentelle bestimmte Werte verwendet werden. Somit ergibt sich bei einem funktionstüchtigen bzw. intakten Membrandruckmittler 1 bei allen Temperaturen ohne Druckbeaufschlagung, bspw. in Form eines Mediendrucks 6, ein nach außen hin angezeigter kompensierter Messwert im Wesentlichen von null.Furthermore, the in 1 illustrated diaphragm seal 1 a filling channel 10 with the help of this during the manufacture of the diaphragm seal 1 the hydraulic chamber assembly 4 . 5 . 10 with the diaphragm seal fluid 3 filled and then, for example, by means of a channel closure 11 , For example, a plug, a screw, a ball or the like, is closed. Depending on the volume that is included in the filling process determines the location and shape of the flexible separation membrane 2 , This volume changes due to the largely incompressibility of the diaphragm seal fluid 3 when pressurized by the on the flexible separation membrane 2 attached media print 6 Not. However, due to the high volume expansion coefficient of the diaphragm seal fluid, it does occur 3 over the temperature, with temperature changes those of the diaphragm seal 1 is exposed to changes in volume of the diaphragm seal fluid. This change in volume then cause the separation membrane 2 is deformed, since this has a lower rigidity than the housing body 8th , This temperature-induced deformation of the separation membrane 2 in turn generates a state of deformation dependent feedback of the separation membrane 2 on the diaphragm seal fluid 3 which also supplies this back pressure to the pressure sensor element 7 forwards. Since that in the hydraulic chamber composite 4 . 5 . 10 enclosed volume of the diaphragm seal fluid 3 is defined or defined in the filling process, the volume is just as well known as the volume change over the temperature. Since these two effects are reproducible and predictable in a large number of cases, a computational compensation via temperature and pressure or back pressure can be performed. If this is not possible, experimentally determined values must be used. This results in a functional or intact diaphragm seal 1 at all temperatures without pressurization, eg. In the form of a media pressure 6 , an externally displayed compensated reading substantially zero.

1a) zeigt einen solchen Membrandruckmittler 1, bei dem die hydraulische Hauptkammer 4 bei einer ersten Temperatur T₁ von der hydraulischen Nebenkammer 5 abgetrennt ist. Die erste Temperatur T₁ kann bspw. die Trenntemperatur bei der der Membrandruckmittler 1 befüllt und verschlossen wurde, darstellen. 1a) shows such a diaphragm seal 1 in which the main hydraulic chamber 4 at a first temperature T ₁ from the hydraulic secondary chamber 5 is separated. The first temperature T ₁ may, for example, the separation temperature at the diaphragm seal 1 filled and sealed.

1b) zeigt den Membrandruckmittler 1 im Standardbetrieb, in dem er typischerweise bei Temperaturen T_Betrieb unterhalb der ersten Temperatur T₁ betrieben wird. 1c) zeigt den Membrandruckmittler 1 ebenfalls im Standardbetrieb, allerdings bei Temperaturen T_Betrieb oberhalb der ersten Temperatur T₁. 1b) shows the diaphragm seal 1 in standard operation, in which it is typically operated at temperatures T _operation below the first temperature T ₁ . 1c) shows the diaphragm seal 1 also in standard operation, but at temperatures T _operation above the first temperature T ₁ .

1d) zeigt den Membrandruckmittler 1 bei dem zu Diagnosezwecken die hydraulische Nebenkammer 5 der Hauptkammer 4 bei einer zweiten Temperatur T₂ zugeschaltet ist bzw. wurde. Hierzu wurde das Ventil 9 geöffnet. In diesem Zustand wird zur Diagnose einer Fehlfunktion ein Testwert 17 bestimmt. Dieser Testwert 17 besteht im einfachsten Fall aus einem ersten Testmesswert 14, der von dem Drucksensorelement gemessen wurde, wobei hierfür die Nebenkammer 5 der Hauptkammer 4 zugeschaltet ist. Denkbar ist auch, dass mehrere erste Testmesswerte mittels des Drucksensorelementes 7 gemessen werden, umso bspw. statistische Ausreißer korrigieren zu können. 1d) shows the diaphragm seal 1 at the diagnostic for the hydraulic secondary chamber 5 the main chamber 4 is switched on at a second temperature T ₂ or was. This was the valve 9 open. In this state, a test value is used to diagnose a malfunction 17 certainly. This test value 17 In the simplest case, it consists of a first test reading 14 , which was measured by the pressure sensor element, for which purpose the secondary chamber 5 the main chamber 4 is switched on. It is also conceivable that a plurality of first test measured values by means of the pressure sensor element 7 be measured, so as to be able to correct statistical outliers, for example.

Der auf diese Weise ermittelte Testwert 17 wird entweder mit einem Erwartungswert oder auch einem Erwartungsbereich 16 verglichen, wobei in dem Fall, dass eine Abweichung vorliegt eine Fehlfunktion des Membrandruckmittlers 1 diagnostiziert wird.The test value determined in this way 17 is either with an expected value or an expected range 16 compared, wherein in the event that there is a deviation of a malfunction of the diaphragm seal 1 is diagnosed.

Vorteilhaft ist es, wenn zur Bestimmung des Testwertes 17 ein zweiter Testmesswert 15 mittels des Drucksensorelementes 9 erfasst wird, bei dem die Nebenkammer 5 von der Hauptkammer 4 abgetrennt ist. Dieser zweite Testmesswert 17 wird bei der zweiten Temperatur T₂ des Membrandruckmittlers 1 erfasst, wobei die erste Temperatur T₁ und die zweite Temperatur T₂ unterschiedlich zueinander sind. Der Testwert 17 an sich stellte dann die Differenz zwischen dem ersten Testmesswert 14, bei dem die Nebenkammer 5 zugeschaltet ist und dem zweiten Testmesswert 15, bei dem die Nebenkammer 5 von der Hauptkammer 4 getrennt ist, dar (s. 2).It is advantageous if for determining the test value 17 a second test reading 15 by means of the pressure sensor element 9 is detected, in which the secondary chamber 5 from the main chamber 4 is separated. This second test reading 17 becomes at the second temperature T _{2 of} the diaphragm pressure transmitter 1 detected, wherein the first temperature T ₁ and the second temperature T _{2 are} different from each other. The test value 17 in itself then put the difference between the first test reading 14 in which the secondary chamber 5 is switched on and the second test reading 15 in which the secondary chamber 5 from the main chamber 4 is separated, (s. 2 ).

Der Erwartungswert oder der Erwartungsbereich 16 hängt zumindest von einem ersten Referenzmesswert 12 ab, bei dem die Nebenkammer 5 der Hauptkammer 4 zugeschaltet ist, wobei der erste Referenzmesswert 12 bei der zweiten Temperatur T₂ ermittelt wurde. Im einfachsten Fall stellt der Erwartungswert 16 einen einzigen (ersten) Referenzmesswert 12 dar, der während oder vor der Inbetriebnahme, insbesondere werksseitig, bspw. seitens des Herstellers, ermittelt bzw. gemessen wurde.Expected value or expected range 16 depends at least on a first reference reading 12 from where the secondary chamber 5 the main chamber 4 is switched on, wherein the first reference measured value 12 was determined at the second temperature T ₂ . In the simplest case, the expected value represents 16 a single (first) reference reading 12 is, during or prior to commissioning, especially at the factory, for example, on the part of the manufacturer, was determined or measured.

Der Testwert 17 wird anschließend mit dem Erwartungswert 16, der ebenfalls einen zweiten Referenzmesswert 13 bei dem die Nebenkammer 5 von der Hauptkammer 4 bei der zweiten Temperatur T₂ abgetrennt ist, verglichen, wobei der Erwartungswert 16 die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzmesswert 12, 13 darstellt.The test value 17 is then with the expected value 16 , which also provides a second reference reading 13 where the secondary chamber 5 from the main chamber 4 at the second temperature T ₂ is compared, the expected value 16 the difference between the first and second reference measurements 12 . 13 represents.

2 zeigt beispielhaft den Vergleich von Erwartungswerten 16 mit Testwerten 17, einmal in dem Fall, dass eine Fehlfunktion vorliegt und einmal in dem Fall, dass keine Fehlfunktion vorliegt. Hierzu ist in 2a) der Erwartungswert 16 dargestellt. Dieser bildet sich aus der Differenz des gemessenen ersten Referenzmesswertes 12, bei dem die Nebenkammer 5 der Hauptkammer 4 zugeschaltet ist und des zweiten Referenzmesswertes 13, bei dem die Nebenkammer 5 von der Hauptkammer 4 abgetrennt ist. 2 shows by way of example the comparison of expected values 16 with test values 17 once in the event of a malfunction and once in the event of no malfunction. This is in 2a) the expected value 16 shown. This is formed from the difference of the measured first reference measured value 12 in which the secondary chamber 5 the main chamber 4 is switched on and the second reference reading 13 in which the secondary chamber 5 from the main chamber 4 is separated.

In 2b) ist der Fall dargestellt, dass zu Diagnosezwecken der Testwert 17 bestimmt wurde. Dieser Testwert 17 stellt hierbei, wie oben beschrieben, die Differenz des ersten und des zweiten Testmesswertes 14, 15 dar. Für die Diagnose, ob eine Fehlfunktion vorliegt wird dieser Testwert 17 mit dem Erwartungswert 16 verglichen. In dem in 2b) dargestellten Fall liegt keine Abweichung dieser beider Werte 16, 17 vor, so dass davon ausgegangen werden kann, dass der Membrandruckmittler 1 funktionsfähig ist bzw. keine Fehlfunktion vorliegt. Im Gegensatz dazu ist in 2c) der Fall dargestellt, dass beim Vergleich des Testwertes 17 mit dem Erwartungswertes 16 eine Abweichung auftritt und somit ein Fehlfunktion des Membrandruckmittlers 1 vorliegt.In 2 B) the case is shown that for diagnostic purposes the test value 17 was determined. This test value 17 Here, as described above, the difference of the first and the second test measured value 14 . 15 This test value is used for the diagnosis of a malfunction 17 with the expected value 16 compared. In the in 2 B) In the case shown, there is no deviation of these two values 16 . 17 before, so that it can be assumed that the diaphragm seal 1 is functional or there is no malfunction. In contrast, in 2c) the case illustrated that when comparing the test value 17 with the expected value 16 a deviation occurs and thus a malfunction of the diaphragm seal 1 is present.

Eine derartige Fehlfunktion stellt bspw. ein Bruch und/oder ein Riss der Trennmembran 2 und/oder eine plastische Verformung dieser 2 dar.Such a malfunction is, for example, a break and / or a crack of the separation membrane 2 and / or a plastic deformation of these 2 represents.

Es versteht sich von selbst, dass statt einem Erwartungswert auch ein Erwartungsbereich 16 zum Vergleich mit dem Testwert 17 herangezogen werden kann, umso bspw. auch altersbedingte Erscheinung abzufangen. Der Erwartungswert oder der Erwartungsbereich 16 werden typischerweise während oder vor der Inbetriebnahme, insbesondere werksseitig, d.h. seitens des Herstellers des Membrandruckmittlers 1, ermittelt. Der Erwartungswert oder der Erwartungsbereich 16 werden in einem dem Membrandruckmittler 1 zugeordneten nicht flüchtigen Speicherelement festgehalten.It goes without saying that instead of an expected value, there is also a range of expectations 16 for comparison with the test value 17 can be used, for example, to catch even age-related appearance. Expected value or expected range 16 are typically during or prior to commissioning, especially at the factory, ie by the manufacturer of the diaphragm seal 1 , determined. Expected value or expected range 16 be in a the diaphragm pressure transmitter 1 recorded associated non-volatile memory element.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Membrandruckmittler Diaphragm seals
22: Trennmembran separating membrane
33: Druckmittlerflüssigkeit Isolating liquid
44: Hydraulische Hauptkammer Hydraulic main chamber
55: Hydraulische Nebenkammer Hydraulic secondary chamber
66: Zu messendes Medium bzw. mediendruck Medium to be measured or media pressure
77: Drucksensorelement Pressure sensor element
88th: Gehäusekörper housing body
99: Ventil (geschlossen) Valve (closed)
9b9b: Ventil (offen) Valve (open)
1010: Befüllkanal filling channel
1111: Kanalverschluss channel closure
1212: Erster Referenzmesswert First reference reading
1313: Zweiter Referenzmesswert Second reference reading
1414: Erster Testmesswert First test reading
1515: Zweiter Testmesswert Second test reading
1616: Erwartungswert bzw. Erwartungsbereich Expected value or expected range
1717: Testwert test score
T₁ T ₁: Erste Temperatur First temperature
T₂ T ₂: Zweite Temperatur Second temperature
T_Betrieb T _operation: Betriebstemperatur des Druckmittlers Operating temperature of the diaphragm seal

Claims

Method for diagnosing a malfunction of a diaphragm pressure transmitter ( 1 ), which has at least one separating membrane ( 2 ), one with a diaphragm seal fluid ( 3 ) filled hydraulic main chamber ( 4 ), which at a first temperature T ₁ of one with the diaphragm seal fluid ( 3 ) filled hydraulic secondary chamber ( 5 ), wherein the filled hydraulic main chamber ( 4 ) through the separation membrane ( 2 ) of a medium to be measured ( 6 ) and a _medium pressure p _medium at the separation membrane ( 2 ) adjacent medium to be measured ( 6 ) by means of the diaphragm seal fluid ( 3 ) to a pressure sensor element ( 7 ) is transmitted for detecting a measured value, wherein for diagnostic purposes, the hydraulic secondary chamber ( 5 ) of the main chamber ( 4 ) and a test value is determined for diagnosing a malfunction, which is determined by at least a first test measured value at a second temperature T ₂ and a secondary chamber ( 5 ) and wherein the test value is compared with an expected value or expected range and in the event of a deviation a malfunction of the diaphragm seal ( 1 ) is diagnosed.

The method according to claim 1, wherein the expected value or expected range depends at least on a first reference measured value, in which the secondary chamber ( 5 ) of the main chamber ( 4 ) is switched on, wherein the first reference measured value was determined at the second temperature T ₂ .

Method according to Claim 1 or 2, a second test measured value being detected for determining the test value, in which the secondary chamber ( 5 ) from the main chamber ( 4 ) and wherein the test value represents the difference between the first and second test measurements.

The method of claim 3, wherein the expected value or expected range comprises a second reference measurement value, wherein the secondary chamber ( 5 ) from the main chamber ( 4 ) and the expected value or expected range represents the difference between the first and second reference measurements.

The method of claim 4, wherein the second reference measured value is determined at the second temperature T ₂ .

Method according to one or more of the preceding claims, wherein the second test measured value at the second temperature T _{2 of} the membrane detector ( 1 ) is detected, wherein the first and the second temperature (T ₁ , T ₂ ) are different.

Method according to one or more of the preceding claims, wherein the expected value or expected range of the diaphragm pressure transmitter ( 1 ) during or before commissioning, in particular factory, is determined.

Method according to the preceding claim, wherein the expected value or expected range in a the diaphragm seal ( 1 ) associated with non-volatile memory element is held.

Method according to one or more of the preceding claims, wherein the secondary chamber ( 5 ) is switched on or disconnected by means of a controllable valve.

The method of claim 9, wherein the controllable valve is designed as a micromechanical valve.

A method according to any one of claims 1 to 8, wherein the auxiliary hydraulic chamber is rotated with respect to the main chamber so as to connect or disconnect the secondary chamber of the main chamber.

Method according to one or more of the preceding claims, wherein the malfunction represents a membrane rupture and / or membrane rupture and / or a plastic deformation.

Method according to one or more of the preceding claims, wherein the secondary chamber ( 5 ) has at least one arranged in the edge region additional membrane.

The method of claim 13, wherein the at least one additional membrane has a higher rigidity than the separation membrane, in particular a 2-fold higher stiffness, preferably a 5-fold higher stiffness, particularly preferably a 10-fold higher stiffness.