DE102015118283B3 - Method of operating a nuclear magnetic flowmeter with temperature shield - Google Patents

Method of operating a nuclear magnetic flowmeter with temperature shield Download PDF

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Cornelis Johannes Hogendoorn
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts (1) zur Bestimmung des Durchflusses eines durch ein Messrohr (2) strömenden insbesondere mehrphasigen Mediums mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) und mit einer Messeinrichtung (5), wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) Magnete (4) zur Erzeugung eines das Medium durchsetzenden Magnetfeldes umfasst. Die Aufgabe, ein Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts (1) anzugeben, das eine verbesserte Temperaturstabilität der Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) erreicht, ist dadurch gelöst, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) von einer wärmeisolierenden Vorrichtung (6) umgeben ist, und die Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung (6) auf einen fest einstellbaren Wert bezüglich einer Temperatur außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung (6) geregelt wird.The invention relates to a method for operating a nuclear magnetic flowmeter (1) for determining the flow of a particular multiphase medium flowing through a measuring tube (2) with a magnetic field generating device (3) and with a measuring device (5), wherein the magnetic field generating device (3) magnets ( 4) for generating a medium passing through the magnetic field. The object to provide a method for operating a nuclear magnetic flowmeter (1), which achieves an improved temperature stability of the magnetic field generating device (3) is achieved in that the magnetic field generating device (3) is surrounded by a heat-insulating device (6), and the temperature within the heat-insulating device (6) is controlled to a fixed value with respect to a temperature outside the heat-insulating device (6).

Description

Ein kernmagnetisches Durchflussmessgerät dient zur Bestimmung des Durchflusses eines durch ein Messrohr strömenden insbesondere mehrphasigen Mediums mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung und mit einer Messeinrichtung, wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtung Magnete zur Erzeugung eines das Medium durchsetzenden Magnetfeldes umfasst. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgerätes.A nuclear magnetic flow meter is used to determine the flow of a particular multiphase medium flowing through a measuring tube with a magnetic field generating device and with a measuring device, wherein the magnetic field generating means comprises magnets for generating a magnetic field passing through the medium. The invention relates to a method for operating a nuclear magnetic flowmeter.

Bei kernmagnetischen Durchflussmessgeräten, denen das Messprinzip der Kernspinresonanz zugrunde liegt, werden sehr hohe Anforderungen an die Stabilität und Homogenität des von der Magnetfelderzeugungseinrichtung solcher Durchflussmessgeräte erzeugten Magnetfeldes gestellt. Die Stabilität beschreibt hierbei die zeitliche und die Homogenität die räumliche Konstanz des Magnetfeldes. Zur Verbesserung der Homogenität des erzeugten Magnetfeldes ist bereits bekannt, das primär erzeugte Magnetfeld, was in der Regel von Permanentmagneten erzeugt wird, mit einem zusätzlichen Magnetfeld sogenannter Shim-Magnete zu korrigieren.In the case of nuclear magnetic flowmeters, which are based on the measuring principle of nuclear magnetic resonance, very high demands are placed on the stability and homogeneity of the magnetic field generated by the magnetic field generating device of such flowmeters. The stability describes the temporal and the homogeneity the spatial constancy of the magnetic field. In order to improve the homogeneity of the generated magnetic field, it is already known to correct the primary generated magnetic field, which is usually generated by permanent magnets, with an additional magnetic field of so-called shim magnets.

Ein stabiles und homogenes Magnetfeld ist unabdingbar, da bei dem Messprinzip der Kernspinresonanz die Eigenschaft der Präzession von Atomkernen mit einem magnetischen Moment bei Anwesenheit eines makroskopischen Magnetfeldes ausgenutzt wird. Die Frequenz der Präzession wird als Lamorfrequenz ωL bezeichnet und ist dem Betrag der Magnetfeldstärke B proportional. Änderungen des Magnetfeldes resultieren demnach direkt in Änderungen der Lamorfrequenz und führen zu fehlerbehafteten Messungen.A stable and homogeneous magnetic field is indispensable, since the magnetic resonance principle uses the property of precession of atomic nuclei with a magnetic moment in the presence of a macroscopic magnetic field. The frequency of precession is referred to as the Lamor frequency ω L and is proportional to the magnitude of the magnetic field strength B. Changes in the magnetic field thus result directly in changes in the Lamorfrequenz and lead to erroneous measurements.

Ein Faktor, der einen immensen Einfluss auf die Stabilität und Homogenität des angelegten Magnetfeldes hat, ist die Temperatur der das Magnetfeld erzeugenden Magneten. Bereits kleine Änderungen der Magnettemperatur können derartige Veränderungen in dem Magnetfeld bewirken, dass Messungen unbrauchbar werden. In erster Linie hängt die Temperatur der Magnete von der Temperatur der Umgebung um die Magnete ab. Schwankungen in der Temperatur der Umgebung der Magnete resultieren also in Schwankungen der Magnettemperatur und damit in einer Änderung des durch die Magneten erzeugten Magnetfeldes. Bereits Tag-Nacht-Schwankungen und insbesondere auch jahreszeitbedingte Schwankungen haben einen Einfluss auf die Stabilität des Magnetfeldes.One factor that has a tremendous impact on the stability and homogeneity of the applied magnetic field is the temperature of the magnetic field generating magnet. Even small changes in the magnet temperature can cause such changes in the magnetic field that measurements become unusable. First and foremost, the temperature of the magnets depends on the temperature of the environment around the magnets. Fluctuations in the temperature of the environment of the magnets thus result in fluctuations in the magnet temperature and thus in a change in the magnetic field generated by the magnets. Already day-night fluctuations and in particular seasonal fluctuations have an influence on the stability of the magnetic field.

Aus der US 2006/0020403 A1 ist ein kernmagnetisches Durchflussmessgerät zur Bestimmung des Durchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Mediums mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung und einer Messeinrichtung bekannt, wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtung Magnete zur Erzeugung eines das Medium durchsetzenden Magnetfelds aufweist und von einer wärmeisolierenden Vorrichtung umgeben ist. Die US 2006/0213283 A1 beschäftigt sich mit kernmagnetischen Messverfahren. Aus der US 2015/0198682 A1 ist ein MRI/PET-Bildgebungssystem mit einem Kryostaten bekannt, wobei im Innenraum des Kryostaten eine supraleitende Magnetbaugruppe mit einem supraleitenden Magneten angeordnet ist. Der Innenraum ist typischerweise mit flüssigen Helium zur Kühlung befüllt und von einem thermischen Schild umgeben. Die DE 20 2014 101 104 U1 ist mit wärmeisolierenden Ummantelungen für Magnetresonanzvorrichtungen befasst. Aus der US 3,714,826 ist eine lineare Induktionspumpe mit einem Pumpenrohr für elektrisch leitfähige Medien bekannt, wobei das Pumpenrohr auf seiner Außenseite mit einer Hitze isolierenden Schicht umgeben ist, um einen Temperaturanstieg im Pumpenrohr zu verhindern.From the US 2006/0020403 A1 a nuclear magnetic flowmeter for determining the flow of a medium flowing through a measuring tube with a magnetic field generating device and a measuring device is known, wherein the magnetic field generating means comprises magnets for generating a medium passing through the magnetic field and is surrounded by a heat-insulating device. The US 2006/0213283 A1 deals with nuclear magnetic measuring methods. From the US 2015/0198682 A1 is an MRI / PET imaging system with a cryostat known, wherein in the interior of the cryostat a superconducting magnet assembly is arranged with a superconducting magnet. The interior is typically filled with liquid helium for cooling and surrounded by a thermal shield. The DE 20 2014 101 104 U1 is concerned with thermally insulating sheaths for magnetic resonance devices. From the US 3,714,826 a linear induction pump is known with a pump tube for electrically conductive media, wherein the pump tube is surrounded on its outer side with a heat insulating layer to prevent a rise in temperature in the pump tube.

Eine verbesserte Temperaturstabilität der Magnetfelderzeugungseinrichtung wird dadurch erreicht, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung von einer wärmeisolierenden Vorrichtung umgeben ist. Dadurch wird erreicht, dass die Temperatur des die Magnetfelderzeugungseinrichtung unmittelbar umgebenden Raumes – nämlich die Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung – stabil gehalten werden kann. Eine Beeinflussung durch die Temperatur außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung kann so verhindert werden. Die Temperatur der äußeren – außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung – Umgebung hat keinen direkten Einfluss mehr auf die Magnetfelderzeugungseinrichtung, da ein Wärmeaustausch zwischen dem von der wärmeisolierenden Vorrichtung umgebenen Raum und dem außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung liegenden Raum durch die wärmeisolierende Vorrichtung unterbunden wird.An improved temperature stability of the magnetic field generating device is achieved in that the magnetic field generating device is surrounded by a heat-insulating device. This ensures that the temperature of the magnetic field generating device immediately surrounding space - namely, the temperature within the heat-insulating device - can be kept stable. An influence by the temperature outside the heat-insulating device can thus be prevented. The temperature of the outside - outside the heat-insulating device - environment has no more direct influence on the magnetic field generating means, since heat exchange between the space surrounded by the heat-insulating device and the space outside the heat-insulating device is inhibited by the heat-insulating device.

Eine Ausgestaltung des kernmagnetischen Durchflussmessgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung ein Temperatursensor angeordnet ist. Der Temperatursensor dient zur Bestimmung der innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung herrschenden Temperatur. Der Temperatursensor kann an beliebigen Stellen innerhalb der Vorrichtung angeordnet sein. So ist es zum Beispiel vorgesehen, dass der Temperatursensor unmittelbar an dem Messrohr angeordnet ist. Ebenfalls denkbar ist auch eine Anordnung des Temperatursensors an der wärmeisolierenden Vorrichtung.An embodiment of the nuclear magnetic flowmeter is characterized in that a temperature sensor is arranged inside the heat-insulating device. The temperature sensor serves to determine the temperature prevailing inside the heat-insulating device. The temperature sensor can be arranged anywhere within the device. For example, it is provided that the temperature sensor is arranged directly on the measuring tube. Also conceivable is an arrangement of the temperature sensor on the heat-insulating device.

In einer weiteren Ausgestaltung des kernmagnetischen Durchflussmessgerätes ist vorgesehen, dass außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung ein Temperatursensor angeordnet ist. Mit Hilfe des außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung angeordneten Temperatursensors wird die Temperatur außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung bestimmt.In a further embodiment of the nuclear magnetic flowmeter is provided that outside the heat-insulating device, a temperature sensor is arranged. With By means of the temperature sensor disposed outside the heat-insulating device, the temperature outside the heat-insulating device is determined.

Eine Ausgestaltung des kernmagnetischen Durchflussmessgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung ein aktives Heizelement und/oder ein aktives Kühlelement angeordnet ist. Eine andere Ausgestaltung des kernmagnetischen Durchflussmessgerätes sieht vor, dass eine Regelungsvorrichtung vorhanden ist, wobei die Regelungsvorrichtung mit den Temperatursensoren und dem aktiven Heizelement und/oder dem aktiven Kühlelement gekoppelt ist. Mit Hilfe der Regelungsvorrichtung wird die Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung geregelt, indem das aktive Heizelement und/oder das aktive Kühlelement aktiviert werden. Mit dem Heizelement wird die Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung erhöht, wohingegen das Kühlelement zur Reduzierung der Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung dient.An embodiment of the nuclear magnetic flowmeter is characterized in that an active heating element and / or an active cooling element is arranged within the heat-insulating device. Another embodiment of the nuclear magnetic flow meter provides that a control device is present, wherein the control device is coupled to the temperature sensors and the active heating element and / or the active cooling element. With the aid of the control device, the temperature within the heat-insulating device is regulated as a function of the temperature outside the heat-insulating device by activating the active heating element and / or the active cooling element. With the heating element, the temperature within the heat-insulating device is increased, whereas the cooling element serves to reduce the temperature inside the heat-insulating device.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Regelungsvorrichtung zu realisieren. Eine Ausgestaltung des kernmagnetischen Durchflussmessgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung als PI-Regler realisiert ist. Mit dem Anteil des P-Gliedes können in Bezug auf eine Zeitkonstante des Reglers kurzfristige Schwankungen in der Temperatur ausgeglichen werden. Hierunter fallen zum Beispiel Tag-Nacht-Schwankungen. Der Anteil des I-Gliedes wird verwendet, um langfristige Schwankungen in der Temperatur zu kompensieren. Hierunter fallen beispielsweise jahreszeitbedingte Schwankungen in der Temperatur.There are now various ways to implement the control device. An embodiment of the nuclear magnetic flowmeter is characterized in that the control device is implemented as a PI controller. With the proportion of the P-element short-term fluctuations in the temperature can be compensated with respect to a time constant of the controller. This includes, for example, day-night fluctuations. The proportion of the I-term is used to compensate for long-term variations in temperature. This includes, for example, seasonal variations in temperature.

Wie bereits oben ausgeführt, dient die wärmeisolierende Vorrichtung dazu, die Magnetfelderzeugungseinrichtung thermisch zu isolieren, damit Schwankungen in der Temperatur der äußeren Umgebung keinen Einfluss auf die Temperatur der Magnetfelderzeugungseinrichtung haben. Eine Ausgestaltung des Durchflussmessgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolation der wärmeisolierenden Vorrichtung durch eine Isolationsfolie realisiert ist oder dass die wärmeisolierende Vorrichtung mindestens eine Isolationsfolie aufweist.As already stated above, the heat-insulating device serves to thermally isolate the magnetic field generating device, so that fluctuations in the temperature of the external environment have no influence on the temperature of the magnetic field generating device. An embodiment of the flowmeter is characterized in that the heat insulation of the heat-insulating device is realized by an insulating film or that the heat-insulating device has at least one insulating film.

Bisher wurde davon gesprochen, dass die Temperatur, die die Magnetfelderzeugungseinrichtung beeinflusst, die Temperatur der Umgebung der Magnetfelderzeugungseinrichtung ist. Insbesondere muss hierbei aber auch berücksichtigt werden, dass die Temperatur des zu vermessenen Mediums einen Einfluss auf die Magnetfelderzeugungseinrichtung haben kann und damit auch unter die Temperatur der Umgebung fällt. Bei kernmagnetischen Durchflussmessgeräten ist es bekannt, die Magnetfelderzeugungseinrichtung um das Messrohr anzuordnen. Die Temperatur des Mediums beeinflusst die Temperatur des Messrohres. Die Temperatur des Messrohres wiederum beeinflusst die Temperatur der Magnetfelderzeugungseinrichtung. Der Einfluss kann entweder direkt bzw. unmittelbar sein, nämlich dann, wenn Messrohr und Magnetfelderzeugungseinrichtung in direktem Kontakt zueinander angeordnet sind, oder aber mittelbar, nämlich dann, wenn Messrohr und Magnetfelderzeugungseinrichtung nicht im direkten Kontakt, sondern beabstandet voneinander angeordnet sind. Fließt durch das Messrohr beispielsweise ein Medium mit einer sehr hohen Temperatur, heizt sich das Messrohr entsprechend auf und gibt die Wärme an die Umgebung ab. Das resultiert in einer höheren Umgebungstemperatur, die wiederum die Temperatur der Magnetfelderzeugungseinrichtung beeinflusst. Eine Ausgestaltung des kernmagnetischen Durchflussmessgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende Vorrichtung eine wärmeisolierende Messrohrbeschichtung umfasst. Dadurch wird erreicht, dass das Medium im Bereich der wärmeisolierenden Vorrichtung thermisch von dem Innenraum der wärmeisolierenden Vorrichtung, in dem sich die Magnetfelderzeugungseinrichtung befindet, entkoppelt ist. Eine wärmeisolierende Messrohrbeschichtung kann beispielsweise außen an dem Messrohr vorgesehen sein. Eine andere Realisierung sieht vor, das Messrohr von innen zu beschichten. Bei einer weiteren Realisierung ist vorgesehen, das Messrohr im Bereich der wärmeisolierenden Vorrichtung aus einem wärmeisolierenden Material zu fertigen.So far, it has been said that the temperature that affects the magnetic field generating device is the temperature of the vicinity of the magnetic field generating device. In particular, however, it must also be taken into account that the temperature of the medium to be measured can have an influence on the magnetic field generating device and therefore also falls below the temperature of the environment. In nuclear magnetic flowmeters, it is known to arrange the magnetic field generating device to the measuring tube. The temperature of the medium influences the temperature of the measuring tube. The temperature of the measuring tube in turn influences the temperature of the magnetic field generating device. The influence can be either directly or directly, namely when measuring tube and magnetic field generating device are arranged in direct contact with each other, or indirectly, namely, when measuring tube and magnetic field generating device are not arranged in direct contact, but spaced from each other. If, for example, a medium with a very high temperature flows through the measuring tube, the measuring tube heats up accordingly and releases the heat to the environment. This results in a higher ambient temperature, which in turn affects the temperature of the magnetic field generating device. An embodiment of the nuclear magnetic flowmeter is characterized in that the heat-insulating device comprises a heat-insulating measuring tube coating. This ensures that the medium in the region of the heat-insulating device is thermally decoupled from the interior of the heat-insulating device in which the magnetic field generating device is located. A heat-insulating measuring tube coating can be provided, for example, on the outside of the measuring tube. Another implementation envisages coating the measuring tube from the inside. In a further realization, it is provided to manufacture the measuring tube in the region of the heat-insulating device from a heat-insulating material.

Einleitend ist bereits erwähnt worden, dass zur Verbesserung der Homogenität des von den Magneten erzeugten Magnetfeldes sogenannte Shim-Magnete verwendet werden, die ihrerseits ein weiteres Magnetfeld, das sogenannte Shim-Feld, erzeugen, das dem primären Magnetfeld überlagert wird. Solche Shim-Magnete sind in der Regel Permanentmagnete, deren Magnetfeld ebenfalls temperaturabhängig ist. In einer Ausgestaltung des Durchflussmessgerätes ist vorgesehen, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung Shim-Magnete zur Erzeugung eines Shim-Feldes zur Homogenisierung des Magnetfeldes umfasst. Die Shim-Magnete werden ebenfalls von der wärmeisolierenden Vorrichtung umgeben, so dass eine Beeinflussung des Shim-Feldes durch eine Temperatur außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung ebenfalls unterbunden ist.In the introduction, it has already been mentioned that so-called shim magnets are used to improve the homogeneity of the magnetic field generated by the magnets, which in turn generate a further magnetic field, the so-called shim field, which is superimposed on the primary magnetic field. Such shim magnets are usually permanent magnets whose magnetic field is also temperature-dependent. In one embodiment of the flowmeter, it is provided that the magnetic field generating device comprises shim magnets for generating a shim field for homogenizing the magnetic field. The shim magnets are also surrounded by the heat-insulating device, so that an influence of the shim field by a temperature outside the heat-insulating device is also prevented.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgerätes, wobei das Durchflussmessgerät eine Magnetfelderzeugungseinrichtung und eine Messeinrichtung umfasst, die insbesondere die oben angeführten Ausgestaltungen aufweisen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (T2) außerhalb einer die Magnetfelderzeugungseinrichtung umgebenden wärmeisolierenden Vorrichtung über ein erstes Zeitintervall (Δt1) gemessen wird, dass eine maximale Temperatur (T2max) der gemessenen Temperatur (T2) innerhalb eines zweiten Zeitintervalls (Δt2 ≤ Δt1) bestimmt wird, dass eine Temperatur (T1) innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung auf einen von einer vorgebbaren Differenztemperatur ΔT abhängigen Regelwert (T2max + ΔT) geregelt wird, dass die Temperatur (T2) über ein drittes Zeitintervall (Δtaktuell) gemessen wird, dass die maximale Temperatur (T2max,aktuell) innerhalb des dritten Zeitintervalls ermittelt wird, dass die maximale Temperatur (T2max,aktuell) innerhalb des dritten Zeitintervalls mit der maximalen Temperatur (T2max) innerhalb des zweiten Zeitintervalls verglichen wird, dass bei einer Abweichung der miteinander verglichenen Temperaturen um eine Temperatur größer einem vorgegebenen Grenzwert die maximale Temperatur (T2max,aktuell) als neue maximale Temperatur (T2max,neu) adaptiert wird und dass die Temperatur (T1) innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung auf einen neuen Regelwert (T2max,neu + ΔT) geregelt wird.The invention relates to a method for operating a nuclear magnetic flow meter, wherein the flow meter comprises a magnetic field generating device and a measuring device, which may have in particular the above-mentioned embodiments. The The method according to the invention is characterized in that a temperature (T 2 ) outside a heat-insulating device surrounding the magnetic field generating device is measured over a first time interval (Δt 1 ), that a maximum temperature (T 2max ) of the measured temperature (T 2 ) within a second time interval (Δt 2 ≦ Δt 1 ) it is determined that a temperature (T 1 ) within the heat-insulating device is regulated to a control value (T 2max + ΔT) dependent on a predeterminable difference temperature ΔT, that the temperature (T 2 ) is controlled over a third time interval (Δt actual ) is measured that the maximum temperature (T 2max, current ) within the third time interval is determined that the maximum temperature (T 2max, current ) within the third time interval with the maximum temperature (T 2max ) within the second time interval is compared that in a deviation of the compared temperatures by e In a temperature greater than a predetermined limit value, the maximum temperature (T 2max, current ) is adapted as the new maximum temperature (T 2max, neu ) and that the temperature (T 1 ) within the heat-insulating device is adapted to a new control value (T 2max, new + ΔT ) is regulated.

Das zweite Zeitintervall Δt2 liegt dabei innerhalb des ersten Zeitintervalls Δt1 und ist daher kleiner oder gleich diesem Zeitintervall: Δt2 ≤ Δt1.The second time interval Δt 2 lies within the first time interval Δt 1 and is therefore less than or equal to this time interval: Δt 2 ≤ Δt 1 .

Das Verfahren besteht mit anderen Worten in folgendem Ablauf:In other words, the procedure consists in the following sequence:

Die Außentemperatur um die wärmeisolierende Vorrichtung herum wird innerhalb eines ersten Zeitintervalls gemessen. Innerhalb eines zweiten Zeitintervalls innerhalb des ersten Zeitintervalls, das auch das erste Zeitintervall vollständig umfassen kann, wird die größte, also maximale gemessene Temperatur ermittelt. Ausgehend von dieser maximalen Außentemperatur wird die Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung auf einen Regelwert geregelt, der sich aus der maximalen Temperatur und einer vorgebbaren Differenztemperatur ergibt. Die Differenztemperatur ist gleichsam eine Art von Offset, die angibt, um welchen Wert sich die Innentemperatur von der Außentemperatur unterscheiden soll.The outside temperature around the heat-insulating device is measured within a first time interval. Within a second time interval within the first time interval, which may also include the first time interval completely, the largest, ie maximum measured temperature is determined. Starting from this maximum outside temperature, the temperature within the heat-insulating device is regulated to a control value which results from the maximum temperature and a predeterminable difference temperature. The difference temperature is a sort of offset, which indicates the value by which the inside temperature should differ from the outside temperature.

In einem folgenden Schritt wird wieder die Außentemperatur um die wärmeisolierende Vorrichtung herum und zwar während eines dritten Zeitintervalls gemessen und es wird ebenfalls die maximale gemessene Temperatur ermittelt. Umfasst beispielsweise das erste Zeitintervall ein ganzes Jahr, so beschränkt sich das dritte Zeitintervall auf eine Jahreszeit, z. B. den Frühling, der oft milder und freundlicher als ein heißer Sommer oder bitterkalter Winter ist.In a subsequent step, the outside temperature around the heat-insulating device is again measured during a third time interval and the maximum measured temperature is also determined. For example, if the first time interval includes an entire year, the third time interval is limited to one season, e.g. Spring, for example, is often milder and friendlier than a hot summer or bitter cold winter.

Sodann werden die maximalen Temperaturen aus dem ersten und dem dritten Zeitintervall miteinander verglichen. Ist die Abweichung zwischen den beiden Maximaltemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts, so wird im Folgenden die Regelung der Innentemperatur mit dem maximalen Temperaturwert des dritten Zeitintervalls vorgenommen, indem der Regelwert für die Innentemperatur sich aus dem maximalen und damit auch aktuellen maximalen Temperaturwert des dritten Zeitintervalls und der Differenztemperatur ergibt.Then the maximum temperatures from the first and third time intervals are compared. If the deviation between the two maximum temperatures is above a predetermined limit value, then the control of the internal temperature with the maximum temperature value of the third time interval is carried out by the control value for the internal temperature of the maximum and thus current maximum temperature value of the third time interval and Difference temperature results.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung höher ist – nämlich um den Wert der Differenztemperatur – als die maximale außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung in dem vorbestimmten Zeitintervall herrschende Temperatur. Die Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung wird also erfindungsgemäß auf einen Wert geregelt, der oberhalb der Maximaltemperatur der äußeren Umgebung liegt. Dadurch wird erreicht, dass Schwankungen in der Temperatur außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung keinen Einfluss haben auf eine Temperatur innerhalb der Vorrichtung. Die Temperatur innerhalb der Vorrichtung hat also einen fest einstellbaren Wert, wodurch die Temperatur der Magnetfelderzeugungseinrichtung ebenfalls keinen ungewollten Schwankungen unterliegt. Das Verfahren sieht weiter vor, dass die Temperatur außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung in einem weiteren, dritten Zeitintervall bestimmt wird und bei Abweichungen der maximalen Temperatur in dem dritten Zeitintervall über einen vorgegebenen Grenzwert von der maximalen Temperatur in dem zweiten Zeitintervall die Temperatur innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung auf einen neuen Regelwert geregelt wird, der um eine vorgegebene Differenztemperatur oberhalb der neuen Maximaltemperatur liegt. Erfindungsgemäß wird so erreicht, dass eine "Nachregelung" der innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung herrschenden Temperatur möglich ist. Insbesondere ist so auch möglich zu überprüfen, ob der Temperaturwert innerhalb der Vorrichtung stets oberhalb des Temperaturwerts außerhalb liegt. Des Weiteren wird so ermöglicht, eine "unnötige" Energiezufuhr zu vermeiden: Sinkt die Temperatur außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung, so kann ebenfalls die Temperatur innerhalb der Vorrichtung um einen bestimmten Wert herabgesetzt werden, um eine unnötig große Temperaturdifferenz zu vermeiden.It is achieved by the method according to the invention that the temperature within the heat-insulating device is higher, namely by the value of the difference temperature, than the maximum temperature prevailing outside the heat-insulating device in the predetermined time interval. The temperature within the heat-insulating device is thus regulated according to the invention to a value which is above the maximum temperature of the external environment. It is thereby achieved that fluctuations in the temperature outside the heat-insulating device have no influence on a temperature within the device. The temperature within the device thus has a fixed value, whereby the temperature of the magnetic field generating device is also subject to no unwanted fluctuations. The method further provides that the temperature outside the heat-insulating device is determined at a further, third time interval, and when temperature deviations in the third time interval exceed a predetermined limit from the maximum temperature in the second time interval, the temperature within the heat-insulating device a new control value is regulated, which is a predetermined difference temperature above the new maximum temperature. According to the invention, it is achieved that a "readjustment" of the temperature prevailing inside the heat-insulating device is possible. In particular, it is also possible to check whether the temperature value within the device is always above the temperature value outside. Furthermore, it is thus possible to avoid an "unnecessary" energy supply: If the temperature outside the heat-insulating device, so also the temperature within the device can be reduced by a certain value in order to avoid an unnecessarily large temperature difference.

Erfindungsgemäß ist eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Temperaturregulation eine kernmagnetische Messung durchgeführt wird, und dass bei der Auswertung der kernmagnetischen Messung weitere systembedingt auftretende Fehler berücksichtigt werden, wobei systembedingte Fehler auf einer Änderung des Magnetfeldes beruhen.According to the invention, a special embodiment of the method according to the invention is characterized in that a nuclear magnetic measurement is carried out following the temperature regulation, and that further system-related errors are taken into account in the evaluation of the nuclear magnetic measurement, system-related errors being based on a change in the magnetic field.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, das kernmagnetische Durchflussmessgerät und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgerätes auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen auf den dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentanspruch sowie auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtThere are now various possibilities for designing and developing the nuclear magnetic flowmeter and the method according to the invention for operating a nuclear magnetic flowmeter. Reference is made to the subordinate claim 1 and to the description of preferred embodiments in conjunction with the drawings. In the drawing shows

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines kernmagnetischen Durchflussmessgerätes. 1 a schematic representation of an embodiment of a nuclear magnetic flowmeter.

In 1 sind die wesentlichen Elemente eines Ausführungsbeispiels des kernmagnetischen Durchflussmessgerätes 1 dargestellt. Das kernmagnetische Durchflussmessgerät 1 weist ein Messrohr 2 auf, durch das ein Medium, vorzugsweise ein mehrphasiges Medium, strömt, dessen Durchfluss bestimmt werden soll. Das kernmagnetische Durchflussmessgerät 1 weist eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 zur Erzeugung eines das Medium durchsetzenden Magnetfeldes auf. Zur Erzeugung des Magnetfeldes werden Magnete 4 verwendet. Ebenfalls umfasst die Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 Shim-Magnete 7, die ein Shim-Feld erzeugen. Dieses Shim-Feld wird dem durch die Magnete 4 erzeugten Magnetfeld überlagert und dient zur Homogenisierung des Magnetfeldes. Dargestellt sind schematisch zwei Shim-Magnete 7 innerhalb der Magnetfelderzeugungseinrichtung 3. Das kernmagnetische Durchflussmessgerät 1 umfasst ferner eine Messeinrichtung 5, die hier schematisch als spulenförmig ausgebildete Antenne dargestellt ist.In 1 are the essential elements of an embodiment of the nuclear magnetic flowmeter 1 shown. The nuclear magnetic flowmeter 1 has a measuring tube 2 through which a medium, preferably a multiphase medium flows, whose flow is to be determined. The nuclear magnetic flowmeter 1 has a magnetic field generating device 3 for generating a magnetic field passing through the medium. Magnets are used to generate the magnetic field 4 used. Also includes the magnetic field generating device 3 Shim magnets 7 that create a shim field. This shim field is made by the magnets 4 superimposed generated magnetic field and is used for homogenization of the magnetic field. Shown schematically are two shim magnets 7 within the magnetic field generating device 3 , The nuclear magnetic flowmeter 1 further comprises a measuring device 5 , which is shown here schematically as a coil-shaped antenna.

Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 ist von einer wärmeisolierenden Vorrichtung 6 umgeben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wärmeisolierung der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 durch eine Isolationsfolie 13 realisiert. Die Isolationsfolie 13 kleidet in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Innenwand der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 aus.The magnetic field generating device 3 is of a heat-insulating device 6 surround. In the illustrated embodiment, the thermal insulation of the heat-insulating device 6 through an insulation film 13 realized. The insulation film 13 Clothes in the illustrated embodiment, the inner wall of the heat insulating device 6 out.

Innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 ist ein Temperatursensor 8 angeordnet, mit dem die Temperatur T1 innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung ermittelt wird. Ein weiterer Temperatursensor 9 ist außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 angeordnet und dient zur Ermittlung der Temperatur T2 außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung 6. Dargestellt ist, dass der Temperatursensor 9 auf der Außenwand der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 angeordnet ist. Das kernmagnetische Durchflussmessgerät 1 ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt, vielmehr kann der Temperatursensor 9 an beliebiger Stelle außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 vorgesehen sein.Inside the heat-insulating device 6 is a temperature sensor 8th arranged, with which the temperature T 1 is determined within the heat-insulating device. Another temperature sensor 9 is outside the heat-insulating device 6 arranged and used to determine the temperature T 2 outside the heat-insulating device 6 , It is shown that the temperature sensor 9 on the outer wall of the heat-insulating device 6 is arranged. The nuclear magnetic flowmeter 1 However, is not limited to this arrangement, but the temperature sensor 9 anywhere outside the heat-insulating device 6 be provided.

Innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 sind ferner ein aktives Heizelement 10 und ein aktives Kühlelement 11 angeordnet. Eine Regelungsvorrichtung 12 ist mit den Temperatursensoren 8, 9 und dem aktiven Heizelement 10 und dem aktiven Kühlelement 11 verbunden. Die Verbindung kann hierbei direkt sein, oder mittelbar durch eine Funkverbindung realisiert sein. Bei einer Funkverbindung ist die Isolationsschicht 13 derart ausgestaltet, dass sie durchlässig für elektromagnetische Strahlung ist. Mit Hilfe der Regelungsvorrichtung 12 kann die Temperatur T1 innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 in Abhängigkeit von der Temperatur T2 außerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 geregelt werden.Inside the heat-insulating device 6 are also an active heating element 10 and an active cooling element 11 arranged. A control device 12 is with the temperature sensors 8th . 9 and the active heating element 10 and the active cooling element 11 connected. The connection can in this case be direct, or be realized indirectly by a radio link. For a radio link is the isolation layer 13 designed such that it is permeable to electromagnetic radiation. With the help of the control device 12 For example, the temperature T 1 within the heat-insulating device 6 depending on the temperature T 2 outside the heat-insulating device 6 be managed.

Um zu vermeiden, dass die Temperatur des durch das Messrohr 2 strömenden Mediums einen Einfluss auf die Temperatur T1 innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung hat, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der wärmeisolierenden Vorrichtung 6 eine wärmeisolierenden Messrohrbeschichtung 14 vorgesehen.To avoid the temperature of the through the measuring tube 2 flowing medium has an influence on the temperature T 1 within the heat-insulating device is in the illustrated embodiment in the region of the heat-insulating device 6 a heat-insulating measuring tube coating 14 intended.

Claims (2)

Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgerätes (1), wobei das Durchflussmessgerät (1) eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) und eine Messeinrichtung (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (T2) außerhalb einer die Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) umgebenden wärmeisolierenden Vorrichtung (6) über ein erstes Zeitintervall (Δt1) gemessen wird, dass eine maximale Temperatur (T2max) der gemessenen Temperatur (T2) innerhalb eines zweiten Zeitintervalls (Δt2 ≤ Δt1) bestimmt wird, dass eine Temperatur (T1) innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung (6) auf einen von einer vorgebbaren Differenztemperatur ΔT abhängigen Regelwert (T2max + ΔT) geregelt wird, dass die Temperatur (T2) über ein drittes Zeitintervall (Δtaktuell) gemessen wird, dass die maximale Temperatur (T2max,aktuell) innerhalb des dritten Zeitintervalls (Δtaktuell) ermittelt wird, dass die maximale Temperatur (T2max,aktuell) innerhalb des dritten Zeitintervalls (Δtaktuell) mit der maximalen Temperatur (T2max) innerhalb des zweiten Zeitintervalls verglichen wird, dass bei einer Abweichung der miteinander verglichenen Temperaturen um eine Temperatur größer einem vorgegebenen Grenzwert die maximale Temperatur (T2max,aktuell) als neue maximale Temperatur (T2max,neu) adaptiert wird und dass die Temperatur (T1) innerhalb der wärmeisolierenden Vorrichtung (6) auf einen neuen Regelwert (T2max,neu + ΔT) geregelt wird.Method for operating a nuclear magnetic flowmeter ( 1 ), whereby the flow meter ( 1 ) a magnetic field generating device ( 3 ) and a measuring device ( 5 ), characterized in that a temperature (T 2 ) outside of a magnetic field generating device ( 3 ) surrounding heat-insulating device ( 6 ) is measured over a first time interval (Δt 1 ) that a maximum temperature (T 2max ) of the measured temperature (T 2 ) within a second time interval (Δt 2 ≤ Δt 1 ) is determined that a temperature (T 1 ) within the heat insulating device ( 6 ) is controlled to one of a predetermined differential temperature .DELTA.T dependent control value (T 2max + .DELTA.T ) that the temperature (T 2 ) over a third time interval (At current ) is measured, that the maximum temperature (T 2max, currently ) within the third Time interval (.DELTA.t current ) is determined that the maximum temperature (T 2max, current ) within the third time interval (.DELTA.t current ) with the maximum temperature (T 2max ) is compared within the second time interval that at a deviation of the compared temperatures by a temperature greater than a predetermined limit value, the maximum temperature (T 2max, current ) is adapted as the new maximum temperature (T 2max, neu ) and that the temperature (T 1 ) within the heat-insulating device ( 6 ) is regulated to a new control value (T 2max, new + ΔT). Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Anschluss an die Temperaturregulation eine kernmagnetische Messung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der kernmagnetischen Messung weitere systembedingt auftretende Fehler berücksichtigt werden, wobei die systembedingten Fehler auf einer Änderung des Magnetfelds beruhen.The method of claim 1, wherein following the temperature regulation a nuclear magnetic Measurement is performed, characterized in that further system-related errors are taken into account when evaluating the nuclear magnetic measurement, wherein the system-inherent error on a change of the magnetic field based.
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