DE102014019396A1 - Method for measuring a density of a fluid - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Messen einer Dichte eines Fluids mittels wenigstens eines zumindest abschnittsweise gekrümmten Meßrohrs vorgeschlagen. Das Meßrohrs ist dafür eingerichtet, von nämlichem Fluid durchströmt und währenddessen über eine Nutz-Schwinglänge, nämlich eine von einem ersten Rohrende bis zu einem zweiten Rohrende gemessene Rohrlänge, die größer als ein minimaler Abstand nämlichen zweiten Rohrendes von nämlichem ersten Rohrende ist, vibrieren gelassen zu werden. Erfindungsgemäß wird u. a. auch ein eine Neigung des wenigstens einen Meßrohrs in statischer Ruhelage relativ zu einer örtlichen Erdbeschleunigung repräsentierender Neigungs-Meßwert ermittelt, derart, daß dieser einen Schnittwinkel zwischen einem Richtungsvektor einer gedachten ersten Bezugsachse (y-Achse) und einem Richtungsvektor einer gedachten zweiten Bezugsachse (g-Achse) repräsentiert. Die ersten Bezugsachse ist so gewählt, daß sie senkrecht auf einer das erste Rohrende und das zweite Rohrende imaginär verbindenden, gedachten dritten Bezugsachse (z-Achse) steht und in Richtung eines am weitesten von nämlicher dritten Bezugsachse entfernten Scheitelpunkts des wenigstens einen Meßrohrs in statischer Ruhelage weist, während nämliche zweite Bezugsachse so gewählt ist, daß sie durch einen gemeinsamen Schnittpunkt der ersten und dritten Bezugsachsen verläuft und in Lotrichtung, nämlich in Richtung der örtlichen Erdbeschleunigung weist. Der Neigungs-Meßwert wird zusammen mit einem eine Schwingfrequenz des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden Parameter-Meßwert zum Ermitteln wenigstens eines die Dichte des Fluids repräsentierenden Dichte-Meßwerts verwendet.A method for measuring a density of a fluid by means of at least one at least partially curved measuring tube is proposed. The measuring tube is adapted to flow through and, in the meantime, vibrate over a useful oscillating length, namely a tube length measured from a first tube end to a second tube end which is greater than a minimum distance of the second tube end from the first tube end become. According to the invention u. a. also determines an inclination measured value representing an inclination of the at least one measuring tube in a static rest position relative to a local gravitational acceleration such that it has an intersection angle between a direction vector of an imaginary first reference axis (y axis) and a direction vector of an imaginary second reference axis (g axis). Axis). The first reference axis is selected to be perpendicular to an imaginary third imaginary axis (z-axis) connecting the first pipe end and the second pipe end, and toward a vertex of the at least one measuring pipe in a static rest position farthest from the third reference axis has, while same second reference axis is chosen so that it passes through a common intersection of the first and third reference axes and pointing in the direction of solder, namely in the direction of local acceleration of gravity. The slope measurement value is used together with a parameter measurement value representing an oscillation frequency of the at least one measurement tube for determining at least one density measurement value representing the density of the fluid.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Dichte eines Fluids mittels wenigstens eines zumindest abschnittsweise gekrümmten Meßrohrs, das dafür eingerichtet ist, von nämlichem Fluid durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden.The invention relates to a method for measuring a density of a fluid by means of at least one at least partially curved measuring tube, which is adapted to be flowed through by namely fluid and vibrated during it.
In der
Das in der
Ausgehend vom vorbezeichneten Stand der Technik besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren anzugeben, bei dem speziell auch beim Messen der Dichte von Fluiden mittels eines zumindest abschnittsweise gekrümmten Meßrohrs, insb. U- oder V-förmig gekrümmten, gleichwohl von nämlichem Fluid durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen Meßrohrs gelegentlich auftretende, von der Einbaulage des Meßrohrs abhängige Meßfehler weiter verringert bzw. bei dem eine gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren weiter verbesserte Meßgenauigkeit beim Messen der Dichte erzielt werden kann.Based on the above-mentioned prior art, it is an object of the invention to provide an improved method in which, in particular, the fluid flows through the fluid even when measuring the density of fluids by means of an at least partially curved measuring tube, in particular a U-shaped or V-shaped curve and during this time vibrate let measuring tube occasionally occurring, depending on the mounting position of the measuring tube further error reduced or in which a comparison with the method known from the prior art further improved accuracy in measuring the density can be achieved.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Messen einer Dichte eines – beispielsweise zumindest zeitweise strömenden – Fluids mittels wenigstens eines zumindest abschnittsweise, beispielsweise U- oder V-förmig, gekrümmten Meßrohrs, das dafür eingerichtet ist, von nämlichem Fluid durchströmt und währenddessen über eine Nutz-Schwinglänge, nämlich eine von einem ersten Rohrende bis zu einem zweiten Rohrende gemessene Rohrlänge, die größer als ein minimaler Abstand nämlichen zweiten Rohrendes von nämlichem ersten Rohrende ist, vibrieren gelassen zu werden. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt u. a. ein Ermitteln eines Neigungs-Meßwerts, nämlich eines Meßwerts für eine Neigung des wenigstens einen Meßrohrs in statischer Ruhelage relativ zu einer örtlichen Erdbeschleunigung, derart, daß der Neigungs-Meßwert einen Schnittwinkel zwischen einem Richtungsvektor einer gedachten ersten Bezugsachse (y-Achse) und einem Richtungsvektor einer gedachten zweiten Bezugsachse (g-Achse) repräsentiert, beispielsweise einem auf Winkelgrad bezogenen Zahlenwert für nämlichen Schnittwinkel oder einem Zahlenwert für einen Kosinus nämlichen Schnittwinkels entspricht. Nämliche erste Bezugsachse ist so gewählt, daß sie senkrecht auf einer das erste Rohrende und das zweite Rohrende imaginär verbindenden, gedachten dritten Bezugsachse (z-Achse) steht und in Richtung eines am weitesten von nämlicher dritten Bezugsachse entfernten Scheitelpunkts des wenigstens einen Meßrohrs in statischer Ruhelage weist, während nämliche zweite Bezugsachse so gewählt ist, daß sie durch einen gemeinsamen Schnittpunkt der ersten und dritten Bezugsachsen verläuft und in Lotrichtung, nämlich in Richtung der örtlichen Erdbeschleunigung weist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt desweiteren ein Strömenlassen von Fluid durch das wenigstens eine Meßrohr und ein Vibrierenlassen nämlichen Meßrohrs, derart, daß das wenigstens eine Meßrohr zumindest anteilig Nutzschwingungen, beispielsweise Biegeschwingungen, mit einer von der Dichte des Fluids abhängigen Nutz-Schwingfrequenz ausführt sowie ein Erzeugen wenigstens eines zumindest Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden Schwingungssignals, derart, daß das nämliches Schwingungssignal wenigstens einen mit der Nutz-Schwingfrequenz korrespondierenden Signalparameter, beispielsweise nämlich eine der Nutz-Schwingfrequenz entsprechende Signalfrequenz aufweist. Darüberhinaus umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren ein Verwenden des wenigstens einen Schwingungssignals zum Ermitteln wenigstens eines Parameter-Meßwerts für nämlichen Signalparameter, derart, daß nämlicher Parameter-Meßwert die Nutz-Schwingfrequenz, fN, des wenigstens einen Meßrohrs repräsentiert sowie ein Verwenden sowohl des wenigstens einen Parameter-Meßwerts als auch des Neigungs-Meßwerts zum Ermitteln wenigstens eines die Dichte des Fluids repräsentierenden Dichte-Meßwerts.To achieve the object, the invention consists in a method for measuring a density of a - for example, at least temporarily flowing - fluid by means of at least one at least partially, for example U- or V-shaped, curved measuring tube, which is set up, flows through namely namely fluid and meanwhile over a payload swing length, namely, a pipe length measured from a first pipe end to a second pipe end that is greater than a minimum distance of the same second pipe end from the first pipe end, to be vibrated. The method according to the invention comprises, inter alia, determining an inclination measured value, namely a measured value for an inclination of the at least one measuring tube in a static rest position relative to a local gravitational acceleration such that the inclination measured value is an intersection angle between a direction vector of an imaginary first reference axis (y-axis). Axis) and a direction vector of an imaginary second reference axis (g-axis) represents, for example, an angle-related numerical value for the same cutting angle or a Numerical value corresponds to a cosine of the same cutting angle. The same first reference axis is selected to be perpendicular to an imaginary third imaginary axis (z-axis) connecting the first pipe end and the second pipe end and to a vertex point of the at least one measuring pipe which is farthest from the third reference axis in static rest position has, while same second reference axis is chosen so that it passes through a common intersection of the first and third reference axes and pointing in the direction of solder, namely in the direction of local acceleration of gravity. The inventive method further comprises a flow of fluid through the at least one measuring tube and vibrate let same measuring tube, such that the at least one measuring tube at least partially useful vibrations, such as bending vibrations, with a dependent on the density of the fluid useful vibration frequency and generating at least a vibration signal representing at least vibrations of the at least one measuring tube, such that the same vibration signal has at least one signal parameter corresponding to the useful oscillation frequency, for example a signal frequency corresponding to the useful oscillation frequency. Moreover, the method of the invention comprises using the at least one vibration signal to determine at least one parameter measurement value for the same signal parameters, such that the same parameter measurement value represents the useful oscillation frequency, f N , of the at least one measurement tube and using both the at least one parameter Measurement value as well as the slope measurement value for determining at least one density measurement value representing the density of the fluid.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des Dichte-Meßwerts ein Ermitteln eines Kosinus des Schnittwinkels umfaßt.According to a first embodiment of the invention, it is further provided that the determination of the density measurement value comprises determining a cosine of the intersection angle.
Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des Dichte-Meßwerts ein Ermitteln einer Zweierpotenz der Nutz-Schwingfrequenz des wenigstens einen Meßrohrs umfaßt.According to a second embodiment of the invention, it is further provided that the determination of the density measured value comprises determining a power of two of the useful oscillation frequency of the at least one measuring tube.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des Dichte-Meßwerts ein Verwenden des wenigstens einen Parameter-Meßwerts zum Ermitteln einer Zweierpotenz der Nutz-Schwingfrequenz des wenigstens einen Meßrohrs umfaßt.According to a third embodiment of the invention, it is further provided that the determination of the density measured value comprises using the at least one parameter measured value for determining a power of two of the useful oscillation frequency of the at least one measuring tube.
Nach einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des Neigungs-Meßwerts ein Messen des Schnittwinkels, beispielsweise in Winkelgrad, umfaßt.According to a fourth embodiment of the invention, it is further provided that the determination of the inclination measured value comprises measuring the cutting angle, for example in angular degrees.
Nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des Neigungs-Meßwerts ein Ermitteln eines Kosinus des Schnittwinkels umfaßt.According to a fifth embodiment of the invention, it is further provided that the determination of the inclination measured value comprises determining a cosine of the intersecting angle.
Nach einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Neigungs-Meßwert einem, beispielsweise auf Winkelgrad bezogenen, Zahlenwert für den Schnittwinkel entspricht.According to a sixth embodiment of the invention, it is further provided that the inclination measured value corresponds to a numerical value for the cutting angle, for example based on angular degrees.
Nach einer siebenten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Neigungs-Meßwert einem Zahlenwert für einen Kosinus des Schnittwinkels entspricht.According to a seventh embodiment of the invention, it is further provided that the inclination measured value corresponds to a numerical value for a cosine of the intersecting angle.
Nach einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des Neigungs-Meßwerts und das Strömenlassen von Fluid durch das wenigstens eine Meßrohr zeitgleich erfolgen.According to an eighth embodiment of the invention, it is further provided that the determination of the slope measured value and the flow of fluid through the at least one measuring tube take place at the same time.
Nach einer neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des Neigungs-Meßwerts und das Vibrierenlassen des wenigstens einen Meßrohrs zeitgleich erfolgen.According to a ninth embodiment of the invention, it is further provided that the determination of the inclination measured value and the vibrating of the at least one measuring tube take place at the same time.
Nach einer zehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß am wenigstens einen Meßrohr eine Komponente, beispielsweise eine Spule oder ein Permanentmagnet, eines einem aktiven Anregen von Schwingungen nämlichen Meßrohrs dienlichen elektro-mechanischen, beispielsweise elektro-dynamischen, Schwingungserregers angebracht ist, derart daß die gedachte erste Bezugsachse bzw. eine Verlängerung davon den Schwingungserreger bzw. nämliche Komponente des Schwingungserregers imaginär schneidet.According to a tenth embodiment of the invention, it is further provided that at least one measuring tube, a component, such as a coil or a permanent magnet, of an active exciting oscillations of the same measuring tube useful electro-mechanical, such as electro-dynamic, vibration exciter is mounted so that the imaginary first reference axis or an extension thereof, the vibration exciter or the same component of the vibration generator imaginary cuts.
Nach einer elften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß dem wenigstens einen Meßrohr ein lediglich zwei Schwingungsknoten, von denen ein erster Schwingungsknoten im ersten Rohrende und ein zweiter Schwingungsknoten im zweiten Rohrende verortet sind, mithin ein einen einzigen Schwingungsbauch aufweisender Biegeschwingungsgrundmode innewohnt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Nutzschwingungen so ausgebildet sind, daß sie Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs in nämlichem Biegeschwingungsgrundmode entsprechen.According to an eleventh embodiment of the invention it is further provided that the at least one measuring tube inherent in a single two vibration nodes, of which a first node in the first end of the tube and a second node in the second end of the tube, thus inherent in a single oscillation belly Bieschwwingungsgrundmode. This embodiment of the invention further provides that the Nutzschwingungen are formed so that they correspond to vibrations of the at least one measuring tube in namely bending bending fundamental mode.
Nach einer zwölften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des wenigstens einen Dichte-Meßwerts das Verwenden sowohl des wenigstens einen Parameter-Meßwerts als auch des Neigungs-Meßwerts zum Ermitteln eines Neigungs-Korrekturwerts umfaßt, derart, daß der Neigungs-Korrekturwert eine Abhängigkeit des Signalparameters sowohl von der Neigung des wenigstens einen Meßrohrs, insb. nämlich von einem Kosinus des Schnittwinkels, als auch einem Gesamt-Gewicht des Meßrohr mit darin befindlichem Fluid repräsentiert. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß das Ermitteln des Neigungs-Korrekturwerts ein Ermitteln einer Zweierpotenz der Nutz-Schwingfrequenz des wenigstens einen Meßrohrs, beispielsweise unter Verwendung des wenigstens einen Parameter-Meßwerts, und/oder ein Ermitteln einer vierten Potenz der Nutz-Schwingfrequenz des wenigstens einen Meßrohrs, beispielsweise unter Verwendung des wenigstens einen Parameter-Meßwerts, umfaßt. Alternativ oder in Ergänzung kann das Ermitteln des Neigungs-Korrekturwerts auch ein Ermitteln eines provisorischen Dichte-Meßwerts, der die Dichte des Fluids vorläufig repräsentiert, umfassen, beispielsweise derart, daß der provisorische Dichte-Meßwert bei einem Schnittwinkel von 0° eine Dichte repräsentiert, die kleiner als die Dichte des Fluids ist und/oder daß der provisorische Dichte-Meßwert bei einem Schnittwinkel von 180° eine Dichte repräsentiert, die größer als die Dichte des Fluids ist und/oder daß der provisorische Dichte-Meßwert und der Dichte-Meßwert bei einem Schnittwinkel von 90° gleich sind. Unter Verwendung des Neigungs-Korrekturwerts kann das Ermitteln des Dichte-Meßwerts beispielsweise dadruch erfolgen, indem zunächst eine Zweierpotenz der Nutz-Schwingfrequenz des wenigstens einen Meßrohrs ermittelt und hernach um den Neigungs-Korrekturwert vermindert wird. Desweiteren kann der Neigungs-Korrekturwert in einem, beispielsweise nicht-flüchtigen, Datenspeicher gespeichert werden, etwa um zum Ermitteln des Dichte-Meßwerts nämlichen Neigungs-Korrekturwert aus dem Datenspeicher wieder auszulesen. In accordance with a twelfth aspect of the invention, it is further contemplated that determining the at least one density measurement comprises using both the at least one parameter measurement and the slope measurement to determine a slope correction value such that the slope correction value is one Dependence of the signal parameter on both the inclination of the at least one measuring tube, esp. Namely of a cosine of the intersection angle, as well as a total weight of the measuring tube with befindlichem fluid therein. This embodiment of the invention further provides that determining the inclination correction value comprises determining a power of two of the useful oscillation frequency of the at least one measuring tube, for example using the at least one parameter measured value, and / or determining a fourth power of the useful Oscillation frequency of the at least one measuring tube, for example, using the at least one parameter measured value comprises. Alternatively or in addition, the determination of the slope correction value may also include determining a provisional density measurement value that provisionally represents the density of the fluid, for example such that the provisional density measurement value represents a density at an intersection angle of 0 ° is smaller than the density of the fluid and / or that the provisional density measurement at a cutting angle of 180 ° represents a density that is greater than the density of the fluid and / or that the provisional density measured value and the density measured value at a Cutting angle of 90 ° are equal. Using the inclination correction value, the determination of the density measured value can be carried out, for example, by first determining a power of two of the useful oscillation frequency of the at least one measuring tube and then reducing it by the inclination correction value. Furthermore, the inclination correction value can be stored in a, for example, non-volatile, data memory, for example, to read out the inclination correction value from the data memory in order to determine the density measured value.
Nach einer ersten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt diese weiters ein Verbringen des wenigstens einen Meßrohrs in eine statische Ruhelage, beispielsweise derart, daß der Schnittwinkel größer als 0° und/oder kleiner als 180° ist.According to a first embodiment of the method of the invention, this further comprises a movement of the at least one measuring tube in a static rest position, for example, such that the cutting angle is greater than 0 ° and / or less than 180 °.
Nach einer zweiten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt diese weiters ein Speichern des Neigungs-Meßwerts in einem, beispielsweise nicht-flüchtigen, Datenspeicher. Das Verwenden des Neigungs-Meßwerts zum Ermitteln des Dichte-Meßwerts kann dann beispielsweise auch ein Auslesen des Neigungs-Meßwerts aus dem Datenspeicher umfassen.According to a second development of the method of the invention, this further comprises storing the inclination measured value in a, for example non-volatile, data memory. Using the slope reading to determine the density reading may then include, for example, reading the pitch reading from the data memory.
Nach einer dritten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt diese weiters ein Verwenden eines, beispielsweise bezüglich des wenigstens einen Meßrohrs, mithin bezüglich der ersten und dritten Bezugsachsen dauerhaft in einer festen Lagebeziehung stationierten und/oder uniaxialen, nämlich genau eine Meßachse aufweisenden, Neigungssensors zum Ermitteln des Neigungs-Meßwerts. Nämlicher Neigungssensor kann beispielsweise so angeordnet sein, daß eine Meßachse parallel zur ersten Bezugsachse (y-Achse) ist bzw. mit der ersten Bezugsachse koinzidert. Desweiteren kann der Neigungssensor auch zwei oder mehr zueinander senkrechte Meßachsen aufweisen.According to a third development of the method of the invention, this further comprises using a, for example with respect to the first and third reference axes permanently stationed in a fixed positional relationship and / or uniaxial, namely exactly one measuring axis inclination sensor for determining the inclination measurement value. The same inclination sensor may for example be arranged so that a measuring axis is parallel to the first reference axis (y-axis) or coincides with the first reference axis. Furthermore, the inclination sensor may also have two or more mutually perpendicular measuring axes.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine aus einer auf das wenigstens einen Meßrohrs wirkenden Schwerkraft resultierende Deformierung des wenigstens einen Meßrohrs bzw. eine damit einhergehende Beeinflussung von dessen Schwingungseigenschaften, nicht zuletzt auch von dessen Resonanzfrequenzen, bei der Ermittlung der Dichte zu berücksichtigen. Wenngleich derartige Deformierungen auch bei gekrümmten Meßrohren eher gering ausfallen, konnte dennoch festgestellt werden, daß die daraus resultierende Meßfehler durchaus nennenswert sein können, mithin zwecks Gewährleistung einer für die Dichtemessung gelegentlich geforderten extrem hohen Meßgenauigkeit von über 99,9% (Meßfehler < 0,1%) entsprechend zu korrigieren sind. Überraschenderweise hat es sich hierbei ferner gezeigt, daß das Ausmaß der Beeinflussung der Schwingungseigenschaften des wenigstens eine Meßrohrs durch die Schwerkraft in Kenntnis der Neigung der vorbezeichneten y-Achse gegen die Lotrichtung (g-Achse) ausreichend genau quantifizierbar ist, mithin der vorbezeichnete Meßfehler durch Ermittlung der Neigung der vorbezeichneten y-Achse gegen die Lotrichtung (g-Achse) bereits bestimmbar und dementsprechend korrigierbar ist.A basic idea of the invention is to consider a deformation of the at least one measuring tube resulting from a gravitational force acting on the at least one measuring tube or a concomitant influencing of its oscillation properties, not least also its resonance frequencies, during the determination of the density. Although such deformations turn out to be rather small even with curved measuring tubes, it could nevertheless be stated that the measurement errors resulting therefrom can definitely be significant, thus ensuring an extremely high measuring accuracy of more than 99.9% (measuring error <0.1), which is occasionally required for the density measurement %) are to be corrected accordingly. Surprisingly, it has also been found here that the extent of the influence of the vibration characteristics of the at least one measuring tube by gravity with knowledge of the inclination of the aforementioned y-axis against the perpendicular direction (g-axis) can be quantified with sufficient accuracy, thus the aforementioned measurement error by determination the inclination of the aforementioned y-axis against the perpendicular direction (g-axis) can already be determined and corrected accordingly.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche bzw. gleichwirkende oder gleichartig fungierende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung und/oder aus den Ansprüchen an sich.The invention and advantageous embodiments thereof are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments, which are illustrated in the figures of the drawing. Identical or equivalent parts or identical parts are provided in all figures with the same reference numerals; if it requires the clarity or it appears otherwise useful, is omitted reference numerals already mentioned in subsequent figures. Further advantageous embodiments or developments, esp. Combinations initially only individually explained aspects of the invention will become apparent from the figures of the drawing and / or from the claims themselves.
Im einzelnen zeigen: In detail show:
In den
Zum Erfassen der Dichte umfaßt das Meßsystem einen in den Verlauf einer (hier nicht dargestellten) Rohrleitung einfügbaren, im Betrieb vom zu messenden Fluid durchströmten Meßwandler MW vom Vibrationstyp, der wenigstens ein schwingfähig gehaltertes, zumindest abschnittsweise, beispielsweise nämlich U- oder V-förmig, gekrümmtes Meßrohr
Wie in den
Das wenigstens eine Meßrohr
Naturgemäß wohnen dem Meßrohr
Der Meßwandler ist ferner dafür eingerichtet, basierend auf den mechanischen Schwingungen des Meßrohrs
Zur Realisierung der Erfindung können neben den in den Ausführungsbeispielen vorgestellten bzw. in den
Zum aktiven Anregen von Vibrationen des wenigstens Meßrohrs
Zum Erzeugen des Schwingungssignals s1 weist der Meßwandler nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einen, beispielsweise elektrodynamischen, Schwingungssensor
Das wenigstens eine Schwingungssignal s1 des Meßwandlers ist im weiteren Verlauf der Elektronik ME zugeführt, die u. a. auch dafür eingerichtet ist, unter Verwendung zumindest des wenigstens einen Schwingungssignals s1 wenigstens einen Parameter-Meßwerts Xf für den vorbezeichneten, wenigstens einen mit der Nutz-Schwingfrequenz fN korrespondierenden Signalparameter zu ermitteln, derart, daß nämlicher Parameter-Meßwert die Nutz-Schwingfrequenz fN des wenigstens einen Meßrohrs repräsentiert sowie unter Verwendung des Parameter-Meßwerts auch den die Dichte des Fluids repräsentierenden Dichte-Meßwert Xρ zu ermitteln. Im Falle einer Verwendung in einem Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät kann die Elektronik ME ferner auch dazu dienen, unter Verwendung der vom Meßwandler MW generierten Schwingungsmeßsignale, nämlich anhand einer zwischen den Schwingungsmeßsignalen s1, s2 des ersten und zweiten Schwingungssensors
Mittels der Elektronik ME generierte Meßwerte, nicht zuletzt mittels der Elektronik ME generierte Dichte-Meßwerte Xρ, aber auch ggf. generierte Massendurchfluß-Meßwerte Xm bzw. Viskositäts-Meßwerte Xη, können beispielsweise auch vor Ort angezeigt werden. Zum Visualisieren nämlicher, Meßsystem intern erzeugter Meßwerte und/oder ggf. Meßsystem intern generierter Systemstatusmeldungen, wie etwa einer Fehlermeldung oder einem Alarm, vor Ort kann das Meßsystem, wie auch
Das Meßsystem ist erfindungsgemäß ferner dafür eingerichtet, mithin ist das damit realisierte Verfahren zur Messung der Dichte erfindungsgemäß ferner so ausgestaltet, daß zum Ermitteln des Dichte-Meßwerts Xρ außer dem die Nutzfrequenz des wenigstens einen Schwingungsmeßsignals s1 repräsentierenden wenigstens einen Parameter-Meßwert zusätzlich auch ein Neigungs-Meßwert Xγ nämlich ein Meßwert für eine Neigung des wenigstens einen Meßrohrs in statischer Ruhelage relativ zu einer, beispielsweise 9,8 m·s–2 betragenden bzw. mit 9,8 m·s–2 angesetzten, örtlichen Erdbeschleunigung ermittelt und in die Berechnung des Dichte-Meßwerts einfließen gelassen wird, derart, daß sowohl der wenigstens eine Parameter-Meßwerts als auch der Neigungs-Meßwerts zum Ermitteln wenigstens eines die Dichte des Fluids repräsentierenden Dichte-Meßwerts Xρ. verwendet werden. Nämlicher Neigungs-Meßwert Xγ ist erfindungsgemäß so bestimmt, daß dieser einen – beispielsweise auch in den
Durch die Ermittlung und Verwendung des vorbezeichneten Neigungs-Meßwerts ist es ermöglicht, eine Abhängigkeit des Signalparameters von der vorbezeichneten Neigung des wenigstens einen Meßrohrs wie auch einem Gesamt-Gewicht des Meßrohr mit darin befindlichem Fluid bei der Ermittlung der Dichte, nämlich ein von dieser Neigung bzw. dem vorbezeichneten Schnittwinkel γ abhängige Deformierung des wenigstens einen Meßrohrs unter dem Einfluß der darauf wirkenden Schwerkraft zu berücksichtigen bzw. entsprechend zu korrigieren. Der Neigungs-Meßwert Xγ kann hierfür beispielsweise so ermittelt werden, daß er einem auf Winkelgrad bezogenen Zahlenwert für nämlichen Schnittwinkel entspricht, beispielsweise also eine Berechnungsvorschrift: erfüllt, bzw. daß der Neigungs-Meßwert Xγ einem Zahlenwert für einen Kosinus nämlichen Schnittwinkels entspricht, beispielsweise also eine Berechnungsvorschrift: erfüllt. Dementsprechend umfaßt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Ermitteln des Neigungs-Meßwerts, mithin das Ermitteln des Dichte-Meßwerts ein Ermitteln eines Kosinus cosγ des Schnittwinkels γ bzw. ein Ermitteln des Schnittwinkels in Winkelgrad.Through the determination and use of the aforementioned slope measurement, it is possible, a dependence of the signal parameter of the aforementioned slope of the at least one measuring tube as well as a total weight of the measuring tube with fluid therein in the determination of the density, namely one of this inclination or to take account of the aforementioned cutting angle γ dependent deformation of the at least one measuring tube under the influence of the gravitational force acting thereon or to correct accordingly. For this purpose, the inclination measured value X γ can be determined, for example, in such a way that it corresponds to a numerical value related to angular degree for the same cutting angle, for example a calculation rule: fulfilled, or that the inclination measured value X γ a numerical value for a cosine nämlichen cut angle corresponds, for example, a calculation rule: Fulfills. Accordingly, according to a further embodiment of the invention, determining the inclination measured value, and thus determining the density measured value, comprises determining a cosine cosγ of the cutting angle γ or determining the angle of intersection in angular degrees.
Der Neigungs-Meßwert kann beispielsweise anhand von die vorbezeichnete Einbaulage festlegenden Planungsdokumenten bzw. seitens des Herstellers des Meßsystems ermittelt werden. Alternativ oder in Ergänzung kann das Ermitteln des Neigungs-Meßwerts aber auch ein Messen des Schnittwinkels umfassen, beispielsweise nämlich ein Einmessen vor Ort nachdem der Meßwandler in die endgültige Einbaulage, mithin das wenigstens eine Meßrohr in dessen statische Ruhelage verbracht worden sind. Das Messen des Schnittwinkels kann beispielsweise mittels eines Neigungsmesser vollzogen werden, etwa indem der – beispielsweise auch elektronische bzw. digitale – Neigungsmesser von außen an das vorbezeichnete Meßwandler-Gehäuse
Die Ermittlung der Dichte kann beispielsweise in der Weise erfolgen, indem zunächst ein provisorischer Dichte-Meßwerts Xρ_prov ermittelt wird, der die Dichte des Fluids lediglich vorläufig repräsentiert und nämlicher provisorischer Dichte-Meßwerts Xρ_prov hernach unter Verwendung eines basierend auf dem Neigungs-Meßwert Xγ im Betrieb des Meßsystems wiederkehrend ermittelten Neigungs-Korrekturwerts Xkorr in den jeweiligen Dichte-Meßwert Xρ umgerechnet wird, wobei nämlicher Neigungs-Korrekturwert Xkorr eine Abhängigkeit Errf des Signalparameters sowohl von der Neigung des wenigstens einen Meßrohrs, beispielsweise nämlich von einem Kosinus des Schnittwinkels, als auch einem Gesamt-Gewicht des wenigstens einen Meßrohrs mit darin befindlichem Fluid bzw. einen daraus resultierend im provisorischen Dichte-Meßwert Xρ_prov enthaltenen Meßfehler repräsentiert. Der provisorische Dichte-Meßwert Xρ_prov und der Neigungs-Korrekturwerts Xkorr können beispielsweise so berechnet werden, daß unter deren Verwendung der Dichte-Meßwert hernach in einfacher Weise basierend auf einer Berechnungsvorschrift:
Wie aus den erwähnten Berechnungsvorschriften für die ohne weiteres ersichtlich, kann das Ermitteln des Dichte-Meßwerts, beispielsweise auch das Ermitteln des vorbezeichneten Neigungs-Korrekturwerts Xkorr, u. a. auch ein wiederkehrendes Ermitteln einer Zweierpotenz fN 2 der Nutz-Schwingfrequenz fN des wenigstens einen Meßrohrs und/oder ein wiederkehrendes Ermitteln einer vierten Potenz fN 4 der Nutz-Schwingfrequenz fN des wenigstens einen Meßrohrs enthalten. Nämliche Zweierpotenz fN 2 der Nutz-Schwingfrequenz fN bzw. nämliche vierte Potenz fN 4 der Nutz-Schwingfrequenz fN kann beispielsweise jeweils auch unter Verwendung des wenigstens einen Parameter-Meßwerts Xf berechnet werden.As can readily be seen from the above-mentioned calculation rules, determining the density measurement value, for example also determining the aforementioned inclination correction value X corr , may also include recurring determination of a power of two f N 2 of the useful oscillation frequency f N of the at least one Measuring tube and / or a recurrent determination of a fourth power f N 4 of the useful oscillation frequency f N of at least one measuring tube included. The same power of two f N 2 of the useful oscillation frequency f N or the same fourth power f N 4 of the useful oscillation frequency f N can for example also be calculated in each case using the at least one parameter measured value X f .
Alternativ zu der vorbezeichneten Verwendung eines provisorischen, gleichwohl fehlerhaften Dichte-Meßwerts bzw. einer nachträglichen Korrektur nämlichen provisorischen Dichte-Meßwerts kann der Dichte-Meßwert ferner aber beispielsweise auch direkt anhand des Parameter-Meßwerts Xf und des Neigungs-Meßwert Xγ bzw. einem daraus zwischenzeitlich abgeleiteten Neigungs-Korrekturwert Xkorr ermittelt werden, beispielsweise nämlich derart, daß das Ermitteln des Dichte-Meßwerts ein Ermitteln einer Zweierpotenz fN 2 der Nutz-Schwingfrequenz fN des wenigstens einen Meßrohrs, vermindert um den Neigungs-Korrekturwert Xkorr, umfaßt bzw. basierend auf einer einen Berechnungsterm: enthaltenden Berechnungsvorschrift. Diese Variante birgt u. a. auch den Vorteil, daß der Neigungs-Korrekturwert Xkorr als Funktion des Neigungs-Meßwert Xγ beschreibbar und für das jeweilige Meßsystem bereits durch Kenntnis des Neigungs-Meßwert Xγ festegelegt ist, insb. derart daß, für den Fall, daß der Neigungs-Meßwert Xγ einem auf Winkelgrad bezogenen Zahlenwert für den Schnittwinkel γ entspricht, für den Neigungs-Korrekturwert Xkorr:
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