DE102015105813A1

DE102015105813A1 - Mobile Vorrichtung und Verfahren zur Vor-Ort-Kalibrierung eines Gasdurchflussmessgeräts

Info

Publication number: DE102015105813A1
Application number: DE102015105813.8A
Authority: DE
Inventors: Torsten Thiel; Stefan Brändlin; Jürgen Abraham
Original assignee: Endress and Hauser Messtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-10-20
Also published as: WO2016165927A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Vorrichtung (12) zur Vor-Ort-Kalibrierung eines Gasdurchflussmessgeräts (7), wobei das Gasdurchflussmessgerät (7) zur Messung eines Durchflusses eines Messgases ausgestaltet ist, umfassend: ein Behältnis (8) zur Aufnahme des Messgases; zumindest eine Pumpe (1) zum Pumpen des Messgases; ein kalibriertes Referenzgerät (3), das zur Messung des Durchflusses von Gasen ausgestaltet ist; einen Kreislauf (6) umfassend das Behältnis (8), die Pumpe (1) und das kalibrierte Referenzgerät (3), wobei das Gasdurchflussmessgerät (7) im Kreislauf (6) anordenbar ist, wobei die Pumpe (1) zum Pumpen des Messgases durch den Kreislauf ausgestaltet ist; und eine Datenverarbeitungseinheit (9) zum Feststellen, Dokumentieren und/oder Anzeigen zumindest einer Abweichung zwischen einer Messung mit dem Referenzgerät und dem Gasdurchflussmessgerät. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Vorrichtung und ein Verfahren zur Vor-Ort-Kalibrierung eines Gasdurchflussmessgeräts.
Aufgrund von Anlagensicherheit, konstant zu haltender Produktqualität, Verfahrensoptimierung und Umweltschutz nimmt Durchflussmessung einen wichtigen Stellenwert in der industriellen Messtechnik, besonders in der Prozessautomatisierung ein.
Kalibrierung ist Teil des Qualifizierungsprozesses und qualifizierte Systeme sind die Basis für eine Validierung des Produktionsprozesses. Kalibrierung ist die Feststellung und Dokumentation der Sollwertabweichung inkl. Rückführbarkeit der Messergebnisse. Die hierzu verwendeten Prüfmittel sind rückführbar und unterliegen dabei einer ständigen Überwachung.
Unter dem Kalibrieren versteht man dabei üblicherweise das Feststellen einer Abweichung des von dem Sensor gemessenen Messwerts von dem tatsächlich korrekten Messwert.
Für die Kalibrierung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zum einen kann der Kalibriergegenstand, z.B. das Gasdurchflussmessgerät, ausgebaut werden und zum Hersteller des Geräts zurückgeschickt werden. Dieser verfügt meist über eine entsprechende Prüf- und Kalibrieranlage, die den Anforderungen hinsichtlich der Kalibriergenauigkeit und der Sicherheit genügt. Während dieser Zeit, wenigstens mehrere Tage, häufig bis zu einigen Monaten, steht der Kalibriergegenstand nicht zur Verfügung. Entweder muss der Anwender ein kalibriertes Ersatzgerät bereithalten oder kann unter Umständen die Anlage während der Kalibrierung nicht verwenden. So oder so stellt der beschriebene Kalibrierungsprozess ein erheblicher Zeit- und Kostenfaktor dar.
Alternativ zum Einschicken kann am Bestimmungsort des Kalibriergegenstandes kalibriert werden. Wenn der Kalibriergegenstand dazu dient Eigenschaften gefährlicher Gase, also etwa explosiver oder toxischer Gase, zu messen, ist dieser Vorgang gegebenenfalls gefährlich. Dieses zu messende Gas, soll im Folgenden als „Messgas“ bezeichnet werden. Deswegen wird vor Ort meist mit Pressluft oder Stickstoff kalibriert. Die kalibrierten Geräte bzw. die jeweiligen Kalibrierwerte werden mittels entsprechender Tabellen und Erfahrungswerten in das zu messende Gas umgerechnet. Es ergibt sich eine große Messunsicherheit mit Umrechnungsfehlern und Ungenauigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kalibriervorrichtung zu entwickeln, die vor Ort ein Gasdurchflussmessgerät unter realen Bedingungen kalibriert.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine mobile Vorrichtung zur Vor-Ort-Kalibrierung eines Gasdurchflussmessgeräts, umfassend: ein Behältnis (8) zur Aufnahme des Messgases; zumindest eine Pumpe (1) zum Pumpen des Messgases; ein kalibriertes Referenzgerät (3), das zur Messung des Durchflusses von Gasen ausgestaltet ist; einen Kreislauf (6) umfassend das Behältnis (8), die Pumpe (1) und das kalibrierte Referenzgerät (3), wobei das Gasdurchflussmessgerät (7) im Kreislauf (6) anordenbar ist, wobei die Pumpe (1) zum Pumpen des Messgases durch den Kreislauf ausgestaltet ist; und eine Datenverarbeitungseinheit (9) zum Feststellen, Dokumentieren und/oder Anzeigen zumindest einer Abweichung zwischen einer Messung mit dem Referenzgerät und dem Gasdurchflussmessgerät.
Somit kann direkt mit dem vom Anwender üblicherweise benutzten Gas, also dem Messgas, kalibriert werden. Es sind keine Korrekturfaktoren notwendig, und die Messunsicherheit ist gering da es sich um eine direkte Messung handelt. Die Vorrichtung hat durch den Kreislauf einen geringen Gasverbrauch, was die Kosten senkt. Der geschlossene Kreislauf muss nur einmalig gefüllt werden um mehrere Geräte kalibrieren zu können. Zudem wird die Sicherheit erhöht, da nur einmalig potentiell gefährliches Gas eingeleitet werden muss und mehrere Geräte kalibriert werden können.
Durch die mobile Vorrichtung kann dann nicht nur die Anzeige des Gasdurchflussmessgeräts selbst, sondern auch die Anzeige vom gegebenenfalls angeschlossenen Leitsystem überprüft werden.
Der Kreislauf ist vorteilhafterweise geschlossen.
Bevorzugt umfasst der Kreislauf zumindest ein Drosselventil zum Einstellen des Gasdurchflusses. Somit kann ein exakter Durchfluss eingestellt werden, auf den anschließend kalibriert wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Kreislauf einen Befüllungsanschluss für das Messgas. Dadurch kann das Messgas in die Vorrichtung gefüllt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Referenzgerät um ein Massedurchflussmessgerät, insbesondere nach dem Coriolis-Prinzip. Dieses Gerät stellt ein hochgenaues und sicheres Gerät dar. In diesem Falle kann neben dem Durchfluss auch auf die Dichte des Messgases kalibriert werden. Alternativ kann ein Messgerät zur Messung des Durchflusses nach den Prinzipien Druckdifferenz, Temperaturdifferenz, Vortex oder Ultraschall verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Referenzgerät eine Nennweite von DN 0,5 bis DN 8.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zumindest zwei Referenzgeräte mit unterschiedlichen Nennweiten. Somit können verschiedene Durchflüsse kalibriert werden, ohne dass am eingestellten „Hauptdurchfluss“ etwas geändert werden muss. Es sind entsprechende Ventile vorhanden um entweder das eine oder das andere Referenzgerät in den Kreislauf zu schalten.
In eine vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Behältnis einen oberen Entlüftungsauslass für Messgase, die schwerer als Luft sind, und/oder das Behältnis umfasst einen unteren Entlüftungsauslass für Messgase, die leichter als Luft sind. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein Auffangbehältnis am oberen Entlüftungsauslass und/oder unteren Entlüftungsauslass für das Messgas. Dadurch kann das Messgas nach dem Ende des Kalibrierungsvorgangs bzw. nach dem Ende aller Kalibrierungsvorgänge aller zu kalibrierenden Gasdurchflussmessgeräten, d.h. aller Kalibriergegenstände aufgefangen und gegebenenfalls fachgerecht entsorgt werden. Auch gefährliche Gase können so auf einfache Art und Weise aufgefangen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung als kompakte und tragbare Einheit ausgestaltet. Die Vorrichtung ist somit transportabel, insbesondere von maximal zwei Personen zu tragen. Von den Abmessungen passt die Vorrichtung in einen Kofferraum eines PKWs oder auf die Ladefläche eines LKWs.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren umfassend die Schritte: Anbringen des Gasdurchflussmessgeräts, d.h. eines Kalibriergegenstands in einem Kreislauf; Einleiten des Messgases in den Kreislauf; Messen des Durchflusses im Kreislauf mit einem kalibrierten Referenzgerät; Messen des Durchflusses im Kreislauf mit dem zu kalibrierenden Gasdurchflussmessgerät; und Feststellen, Dokumentieren und/oder Anzeigen zumindest einer Abweichung zwischen einer Messung mit dem Referenzgerät und dem Gasdurchflussmessgerät. Als weiteren Schritt wird das Gasdurchflussmessgerät vom Kreislauf getrennt und wieder am eigentlichen Bestimmungsort angebracht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren weiter den Schritt: Justierung des Gasdurchflussmessgeräts auf das Referenzgerät. Somit kann das Gasdurchflussmessgerät auf die erkannten Ungenauigkeiten justiert werden. Unter dem Justieren versteht man üblicherweise das Korrigieren des von dem Sensor gemessenen Messwerts auf den tatsächlich korrekten Messwert.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näherer erläutert. Diese zeigt
die erfindungsgemäße mobile Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Gesamtheit hat das Bezugszeichen 12.
Die Vorrichtung 12 ist insgesamt kompakt und mobil gebaut. Sie ist transportabel, insbesondere von maximal zwei Personen zu tragen. Alternativ ist sie auf einer Art Sackkarre angebraucht. Sie hat ein Gewicht von deutlich unter 100 kg, beispielsweise 60 kg. Von den Abmessungen passt die Vorrichtung in einen Kofferraum eines PKWs oder auf die Ladefläche eines LKWs. Die Vorrichtung hat beispielweise Abmessungen von circa 1 m × 0,5 m × 0,5 m. Zur besseren Transportabilität können Rollen, Räder o.ä. am Behältnis angebracht werden.
Das zu kalibrierende Gasdurchflussmessgerät ist der zu kalibrierende Gegenstand und hat das Bezugszeichen 7. Es ist wie auch ein Behältnis 8, zumindest eine Pumpe 1, und zumindest ein kalibriertes Referenzgerät 3 in einem Kreislauf 6 angeordnet. Der Kreislauf 6 ist bevorzugt geschlossen.
Mittels zumindest eines Befüllungsanschlusses 2 wird Messgas in den Kreislauf 6 gelassen. Als „Messgas“ soll das Gas verstanden werden, welches das Gasdurchflussmessgerät 7 üblicherweise misst. Über ein oder mehrere Drosselventile 10 kann der Durchfluss im Kreislauf eingestellt werden. Dies kann von Hand oder mittels einer Datenverarbeitungseinheit 9 automatisiert geschehen.
Die Datenverarbeitungseinheit 9 ist dazu ausgestaltet die Pumpe 1, den Befüllungsanschluss 2, das Drosselventil 10, die Ventile 13 oder die Ablässe 4, 5 zu steuern und gegebenenfalls zu regeln. Ferner ist die Datenverarbeitungseinheit 9 dazu ausgestaltet das Referenzgerät 3 und das Gasdurchflussmessgerät 7 zu steuern, Daten anzuzeigen, Rechnungen durchzuführe etc. Dies ist in der Figur mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Datenverarbeitungseinheit 9 ist etwa als Messumformer, Datenmanager oder (digitaler) Datenschreiber ausgestaltet.
Der Kreislauf 6 umfasst das Behältnis 8 in dem sich das Messgas sammelt bevor es mittels der Gaspumpe 1 zum Referenzgerät 3 und zum zu kalibrierenden Gasdurchflussmessgerät 7 gepumpt wird. Das Behältnis 8 umfasst einen oberen und einen unteren Entlüftungsauslass 4, 5 für Messgase, die schwerer als Luft sind (oberer Entlüftungsauslass 4) und für Messgase, die leichter als Luft sind (unterer Entlüftungsauslass 5). Beim oberen Entlüftungsauslass 4 wird Luft verdrängt, bis das Behältnis 8 komplett mit dem Messgas gefüllt ist. Der Entlüftungsauslass 4, 5 umfasst ein Auffangbehältnis 11 zum Auffangen des Messgases nach erfolgter Kalibrierung. Nach dem Auffangen kann das Messgas gegebenenfalls entsorgt werden.
Bei dem Referenzgerät 3 handelt es sich um ein Massedurchflussmessgerät, insbesondere nach dem Coriolis-Prinzip. Dadurch kann neben dem Durchfluss auch auf die Dichte des Messgases kalibriert werden. Es sind mehrere Referenzgeräte 3 mit unterschiedlichen Nennweiten, etwa von DN 0,5 bis DN 8, im Kreislauf 6 parallel geschaltet, damit mehrere verschiedene Durchflüsse nacheinander kalibriert werden können, ohne dass eines der Drosselventile 10 getätigt werden muss. Über entsprechende Ventile 13 wird das entsprechende Referenzgerät 3 mit Messgas durchflutet.
Das zu kalibrierende Gasdurchflussmessgerät 7 ist dem Referenzgerät 3 nach- oder vorgeschaltet, bevorzugt nachgeschaltet. Über die Drosselventile 10 wird ein Durchfluss eingestellt und vom Referenzgerät 3 und vom Gasdurchflussmessgerät 7 gemessen. Die Vorrichtung 12 umfasst eine Datenverarbeitungseinheit 9 zum Feststellen, Dokumentieren und/oder Anzeigen zumindest einer Abweichung zwischen der Messung mit dem Referenzgerät 3 und dem Gasdurchflussmessgerät 7. Ergibt sich eine Abweichung wird das Gasdurchflussmessgerät 7 entsprechend justiert. Unter Kalibrieren versteht man üblicherweise das Feststellen einer Abweichung des von dem Sensor gemessenen Messwerts von dem tatsächlich korrekten Messwert und unter Justieren versteht man üblicherweise das Korrigieren des von dem Sensor gemessenen Messwerts auf den tatsächlich korrekten Messwert.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
2: Befüllungsanschluss
3: Referenzgerät
4: Entlüftungsauslass
5: Entlüftungsauslass
6: Kreislauf
7: Gasdurchflussmessgerät (Kalibriergegenstand)
8: Behältnis
9: Datenverarbeitungseinheit
10: Drosselventil
11: Auffangbehältnis
12: Mobile Vorrichtung
13: Ventil

Claims

Mobile Vorrichtung (12) zur Vor-Ort-Kalibrierung eines Gasdurchflussmessgeräts (7), wobei das Gasdurchflussmessgerät (7) zur Messung eines Durchflusses eines Messgases ausgestaltet ist, umfassend – ein Behältnis (8) zur Aufnahme des Messgases, – zumindest eine Pumpe (1) zum Pumpen des Messgases, – ein kalibriertes Referenzgerät (3), das zur Messung des Durchflusses von Gasen ausgestaltet ist, – einen Kreislauf (6) umfassend das Behältnis (8), die Pumpe (1) und das kalibrierte Referenzgerät (3), wobei das Gasdurchflussmessgerät (7) im Kreislauf (6) anordenbar ist, wobei die Pumpe (1) zum Pumpen des Messgases durch den Kreislauf ausgestaltet ist, und – eine Datenverarbeitungseinheit (9) zum Feststellen, Dokumentieren und/oder Anzeigen zumindest einer Abweichung zwischen einer Messung mit dem Referenzgerät und dem Gasdurchflussmessgerät.
Vorrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei der Kreislauf (6) zumindest ein Drosselventil (10) zum Einstellen des Gasdurchflusses umfasst.
Vorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kreislauf (6) einen Befüllungsanschluss (2) für das Messgas umfasst.
Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich dem Referenzgerät (3) um ein Massedurchflussmessgerät, insbesondere nach dem Coriolis-Prinzip, handelt.
Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Referenzgerät (3) eine Nennweite von DN 0,5 bis DN 8 umfasst.
Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung (12) zumindest zwei Referenzgeräte (3) mit unterschiedlichen Nennweiten umfasst.
Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Behältnis (8) einen oberen Entlüftungsauslass (4) für Messgase, die schwerer als Luft sind, umfasst, und/oder wobei das Behältnis einen unteren Entlüftungsauslass (5) für Messgase, die leichter als Luft sind, umfasst.
Vorrichtung (12) nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung (12) ein Auffangbehältnis (11) am oberen Entlüftungsauslass (4) und/oder unteren Entlüftungsauslass (5) für das Messgas umfasst.
Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorrichtung (12) als kompakte und tragbare Einheit ausgestaltet ist.
Verfahren zur Vor-Ort-Kalibrierung eines Gasdurchflussmessgeräts (7), wobei das Gasdurchflussmessgerät (7) zur Messung eines Durchflusses eines Messgases ausgestaltet ist, umfassend die Schritte: – Anbringen des Gasdurchflussmessgerät (7) in einem Kreislauf (6), – Einleiten des Messgases in den Kreislauf (6), – Messen des Durchflusses im Kreislauf (6) mit einem kalibrierten Referenzgerät (3), – Messen des Durchflusses im Kreislauf (6) mit dem zu kalibrierenden Gasdurchflussmessgerät (7), und – Feststellen, Dokumentieren und/oder Anzeigen zumindest einer Abweichung zwischen einer Messung mit dem Referenzgerät und dem Gasdurchflussmessgerät.
Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend den Schritt: – Justierung des Gasdurchflussmessgeräts auf das Referenzgerät.