DE102015120090A1 - Method for checking a measuring point at which a flow of a fluid is determined - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Überprüfung einer an einer Rohrleitung (20) angeordneten Messstelle (3), an welcher ein Durchfluss eines Fluids ermittelt wird, mittels einer Vorrichtung (2) zur Überprüfung der Messstelle (3) wobei die Messstelle (3) zumindest ein zu überprüfendes Durchflussmessgerät (7), einen Drucktransmitter (9) und einen Temperatursensor (10) aufweist; und wobei die Vorrichtung (2) zur Überprüfung der Messstelle (3) zumindest eine Vergleichs-Messanordnung (4) und eine Kolbenprüfvorrichtung (6) aufweist, wobei die Vergleichs-Messanordnung (4) zumindest ein Vergleichs-Durchflussmessgerät (16), einen Drucktransmitter (14) und einen Temperatursensor (15) aufweist; wobei das Verfahren zumindest durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: I. Überprüfen des Vergleichs-Durchflussmessgerätes (16) durch einen Abgleich eines vom Vergleichs-Durchflussmessgerät (16) ermittelten Vergleichs-Durchflussmesswerts mit Messwerten der Kolbenprüfvorrichtung (6); II. Überprüfen des zu überprüfenden Durchflussmessgerätes (7) durch einen Abgleich zumindest eines vom zu überprüfenden Durchflussmessgerät (7) ermittelten Prüflingsdurchflussmesswerts mit Messwerten der Kolbenprüfvorrichtung (6) und/oder mit dem Vergleichsdurchflussmesswert des zuvor überprüften Vergleichs-Durchflussmessgerätes (16) und III. Vergleich eines oder mehrerer die Messstelle (3) repräsentierenden Wertes, in welchen oder welche der oder die Prüflingsdurchflussmesswerte des Durchflussmessgeräts (7) und Messwerte des Drucktransmitters (9) und des Temperatursensors (10) eingehen, mit einem oder mehreren die Vergleichs-Messanordnung (4) repräsentierenden Werten, in welchen oder welche der oder die Vergleichsdurchflussmesswerte des Vergleichs-Durchflussmessgeräts (16) und Messwerte des Drucktransmitters (14) und des Temperatursensors (15) eingehen.A method for checking a measuring point (3) arranged on a pipeline (20), at which a flow of a fluid is determined, by means of a device (2) for checking the measuring point (3), wherein the measuring point (3) at least one flowmeter to be checked (7), a pressure transmitter (9) and a temperature sensor (10); and wherein the device (2) for checking the measuring point (3) has at least one comparison measuring arrangement (4) and one piston testing device (6), wherein the comparison measuring arrangement (4) comprises at least one comparison flow measuring device (16), one pressure transmitter ( 14) and a temperature sensor (15); the method being characterized at least by the following steps: I. checking the comparison flow meter (16) by comparing a comparison flow measurement value determined by the comparison flow meter (16) with measurements of the piston test device (6); II. Checking the flowmeter to be checked (7) by matching at least one DUT measured by the flowmeter to be tested with measured values of the piston testing device (6) and / or with the comparison flow measured value of the previously tested comparison flowmeter (16) and III. Comparison of one or more values representing the measuring point (3) into which or which of the test flow rates of the flowmeter (7) and measured values of the pressure transmitter (9) and of the temperature sensor (10) are received, with one or more of the comparison measuring arrangement (4 ), in which or which the comparative flow measurement values of the comparison flowmeter (16) and measured values of the pressure transmitter (14) and of the temperature sensor (15) are received.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Messstelle, an welcher ein Durchfluss eines Fluids ermittelt wird.The present invention relates to a method for checking a measuring point, at which a flow of a fluid is determined.
Es ist bekannt, Durchflussmessgeräte unter Anwendungsbedingungen mittels einer Kolbenprüfvorrichtung, eines sogenannten Provers, zu überprüfen, um sie somit dahingehend zu überprüfen, ob sie unter Anwendungsbedingungen den exakten Messwert ausgeben.It is known to check flowmeters under conditions of use by means of a piston tester, a so-called provers, so as to check them to see if they give the exact reading under conditions of use.
In vielen Fällen wird allerdings von einem Verwender des Durchflussmessgeräts gegenüber einem Kunden ein Volumendurchfluss angegeben, welcher auf 15°C und auf Normaldruck normiert ist. Dieser Wert ist die Grundlage zum Abrechnen der an den Kunden abgegebenen Menge an Fluid, z. B. in Form von Erdöl oder anderen Produkten.In many cases, however, a user of the flowmeter with respect to a customer specifies a volume flow which is normalized to 15 ° C. and normal pressure. This value is the basis for billing the amount of fluid delivered to the customer, e.g. In the form of petroleum or other products.
Bislang erfolgte lediglich eine Vor-Ort Einzelprüfung des Durchflussmessgerätes.So far, only an on-site individual test of the flowmeter was done.
Ausgehend von den vorgenannten Tatsachen ist es nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, welches eine umfassendere Prüfung unter Anwendungsbedingungen ermöglicht.Based on the above facts, it is now an object of the present invention to provide a method which allows a more comprehensive test under conditions of use.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The present invention solves this problem by a method having the features of
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überprüfung einer Messstelle, an welcher ein Durchfluss eines Fluids ermittelt wird, erfolgt mittels einer Vorrichtung zur Überprüfung der Messstelle; wobei die Messstelle zumindest ein zu überprüfendes Durchflussmessgerät, ein Druckmessgerät und ein Temperaturmessgerät aufweist. Diese drei Messelemente ermöglichen das Messen des Durchflusses des zu Fluids unter Anwendungsbedingungen und die Umrechnung dieses Durchflusses in einen sogenannten „Durchfluss
Die Vorrichtung zur Überprüfung der Messstelle weist zumindest eine Vergleichs-Messanordnung und eine Kolbenprüfvorrichtung, den sogenannten Prover, auf.The device for checking the measuring point has at least one comparison measuring arrangement and a piston testing device, the so-called prover.
Die Vergleichs-Messanordnung weist zumindest ein Vergleichs-Durchflussmessgerät, ein Druckmessgerät und ein Temperaturmessgerät auf.The comparison measuring arrangement has at least one comparison flow meter, a pressure gauge and a temperature measuring device.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei zumindest durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:
- I. Überprüfen des Vergleichs-Durchflussmessgerätes durch einen Abgleich eines vom Vergleichs-Durchflussmessgerät ermittelten Durchflusses in Form eines Durchflussmesswerts oder mehrerer Durchflussmesswerte die vorliegend auch als Vergleichsdurchflussmesswert bzw Vergleichsdurchflussmesswerte bezeichnet werden, mit Messwerten der Kolbenprüfvorrichtung;
- II. Überprüfen des zu überprüfenden Durchflussmessgerätes durch einen Abgleich eines vom zu überprüfenden Durchflussmessgerätes ermittelten Durchflusses, in Form eines Durchflussmesswerts oder mehrerer Durchflussmesswerte, der oder die vorliegend auch als Prüflingsdurchmesswert bzw. Prüflingsmesswerte bezeichnet werden, mit Messwerten der Kolbenprüfvorrichtung und/oder mit dem Durchfluss bzw. dem oder den Vergleichsdurchflussmesswert bzw. Vergleichsdurchflusswerten des zuvor überprüften Vergleichs-Durchflussmessgerätes und
- III. Vergleich eines oder mehrerer die Messstelle repräsentierenden Wertes bzw. Werten, in welchen oder welche der Prüflingsmesswert bzw. die Prüflingsmesswerte des zu überprüfenden Durchflussmessgeräts sowie Messwerte des Drucktransmitters und des Temperatursensors der Messstelle eingehen, mit einem oder mehreren die Vergleichs-Messanordnung repräsentierenden Wert oder Werte, in welchen oder welche der Prüflingsmesswert bzw. die Prüflingsmesswerte des Vergleichs-Durchflussmessgeräts sowie die Messwerte des Drucktransmitters und des Temperatursensors der Vergleichsmessanordnung eingehen.
- I. checking the comparison flowmeter by comparing a flow determined by the comparison flowmeter in the form of a flow measurement value or a plurality of flow measurement values which are also referred to herein as comparison flow measurement values or comparison flow measurement values, with measured values of the piston testing device;
- II. Checking the flowmeter to be checked by comparing a flow rate determined by the flowmeter to be checked, in the form of a flow measurement value or a plurality of flow measurement values which are also referred to herein as sample sample value or test sample measurement value, with measured values of the piston tester and / or with the flow rate or the comparison flow measured value or comparison flow values of the previously tested comparison flow measuring device and
- III. Comparison of one or more values or values representing the measuring point, into which or which of the test object measured values or the test object measured values of the flowmeter to be checked and measured values of the pressure transmitter and the temperature sensor of the measuring point are received, with one or more values or values representing the comparison measuring device, in which or which of the test object measured value or the test object measured values of the comparison flow measuring device as well as the measured values of the pressure transmitter and the temperature sensor of the comparison measuring arrangement are received.
Das Überprüfen im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise mit dem englischen Terminus „Proving” gleichzusetzen und beschreibt das Registrieren der Abweichung zweier Elemente, also im vorliegenden Fall der Abweichung zwischen dem zu überprüfenden Durchflussmessgerät und dem Vergleichs-Durchflussmessgerät. Kalibrieren bedeutet demgegenüber, dass zusätzlich zum vorgenannten Registrieren der Abweichung auch noch eine Anpassung erfolgt.The checking in the sense of the present invention is preferably to be equated with the English term "proving" and describes the registration of the deviation of two elements, ie in the present case, the deviation between the flowmeter to be checked and the comparison flowmeter. In contrast, calibration means that in addition to the above-mentioned registration of the deviation also an adjustment takes place.
Unter Messwerten sind im vorliegenden Fall auch auf Messwerte rückführbare Ausgabewerte zu verstehen. Ein Messwert kann somit bei der Durchflussmessung eine Frequenz oder der Durchfluss selber sein. Im Fall eines Coriolis-Durchflussmessgerätes ist auch der Messwert der aktuellen Dichte des Fluids unter Anwendungsbedingungen ein Messwert im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens. So kann auch von einem Massendurchfluss auf einen Volumendurchfluss umgerechnet werden.Measured values in the present case are also readback values which can be traced back to measured values. A measured value can thus be a frequency or the flow itself in the flow measurement. In the case of a Coriolis flowmeter, the measured value of the actual density of the fluid under conditions of use is also a measured value in the sense of the method according to the invention. Thus, it is also possible to convert from a mass flow to a volumetric flow.
Es erfolgt somit sowohl eine Überprüfung des Durchflussmessgerätes an der Messstelle als auch in dem letzten Schritt die Überprüfung der Gesamtheit der drei Sensorelemente, also dem Durchflussmessgerät, dem Temperatursensor und dem Drucktransmitter an der Messstelle. Der Anwender erhält somit die Aussage, dass nicht nur sein Durchflussmessgerät richtig misst, sondern auch dass die Umrechnung in den abzurechnenden Volumendurchfluss richtig erfolgt. Thus, both a check of the flowmeter at the measuring point as well as in the last step, the review of the totality of the three sensor elements, ie the flow meter, the temperature sensor and the pressure transmitter at the measuring point. The user thus receives the statement that not only does his flowmeter measure correctly, but also that the conversion into the volume flow to be invoiced is carried out correctly.
Sofern diese Überprüfung fehlschlägt weiß der Anwender, dass eine meist aufwendige Einzelprüfung der jeweiligen Sensoren an der Messstelle notwendig ist.If this check fails, the user knows that a mostly complex individual test of the respective sensors at the measuring point is necessary.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Es ist von Vorteil, wenn zur Überprüfung der Messstelle eine Bypass-Rohrleitung, welche lösbar mit der Rohrleitung verbunden ist, verwendet wird.It is advantageous if a bypass pipeline, which is detachably connected to the pipeline, is used to check the measuring point.
Die Vorrichtung kann zur Überprüfung der Messstelle eine Dichtemessvorrichtung vorteilhaft aufweisen, welche die Dichte des Fluids unter Anwendungsbedingungen bestimmt. Bei Verwendung eines Coriolis-Durchflussmessgerätes oder eines anderen Masse-Durchflussmessgerätes kann somit die Umrechnung des Massedurchflusses auf Volumendurchfluss oder aber die Umrechnung des Volumendurchflusses der Kolbenprüfvorrichtung auf Massedurchfluss erfolgen.The device can advantageously have a density measuring device for checking the measuring point, which determines the density of the fluid under conditions of use. When using a Coriolis flowmeter or another mass flowmeter, the conversion of the mass flow rate to volume flow or the conversion of the volumetric flow rate of the piston testing device to mass flow rate can therefore be carried out.
Die Kolbenprüfvorrichtung und die Vergleichs-Messanordnung können vorteilhaft strömungsmechanisch in Reihe zur Messstelle und in Strömungsrichtung nach dieser Messstelle angeordnet sein, vorzugsweise derart dass das Fluid in Strömungsrichtung zunächst durch die zu überprüfende Messstelle, anschließend durch die Kolbenprüfvorrichtung und schließlich durch die Vergleichs-Messanordnung geleitet wird. Der die Messstelle und der die Vergleichs-Messanordnung repräsentierende Wert ist vorzugsweise jeweils der an der Messstelle und an der Vergleichs-Messanordnung ermittelte Wert einem Volumendurchfluss bei 15°C und bei Normaldruck oder alternativ einem Massendurchfluss entspricht. Einer dieser beiden Werte wird zumeist direkt bei Kunden abgerechnet. Somit erfolgt die Überprüfung auf den finalen Wert und nicht nur lediglich auf einen Durchfluss unter Anwendungsbedingungen. Eine Fehlmessung des Temperatursensors, des Drucktransmitters oder ein Fehler bei der Umrechnung der Messwerte wird somit überprüft und ausgeschlossen.The piston testing device and the comparison measuring arrangement can advantageously be arranged in series with the measuring point and in the flow direction downstream of this measuring point, preferably in such a way that the fluid in the flow direction is first passed through the measuring point to be checked, then through the piston testing device and finally through the comparison measuring arrangement , The value representing the measuring point and the comparison measuring arrangement is preferably in each case the value determined at the measuring point and at the comparison measuring arrangement corresponds to a volume flow at 15 ° C and at normal pressure or alternatively a mass flow. One of these two values is usually billed directly to customers. Thus, the check is made for the final value and not just for a flow under conditions of use. An incorrect measurement of the temperature sensor, the pressure transmitter or an error in the conversion of the measured values is thus checked and excluded.
Bei dem zu überprüfenden Durchflussmessgerät kann es sich vorteilhaft um ein Massendurchfluss-Messgerät handeln und bei dem Vergleichs-Durchflussmessgerät kann ein Coriolis-Durchflussmessgerät genutzt werden.The flow meter to be checked may advantageously be a mass flow meter, and the comparison flow meter may use a Coriolis flow meter.
Der Schritt des Überprüfens des zu überprüfenden Durchflussmessgerätes durch einen Abgleich eines vom zu überprüfenden Durchflussmessgerätes ermittelten Durchflusses mit Messwerten der Kolbenprüfvorrichtung kann vorzugsweise zeitlich vor dem Schritt des Überprüfens des Vergleichs-Durchflussmessgerätes durch einen Abgleich eines vom Vergleichs-Durchflussmessgerät ermittelten Durchflusses mit Messwerten der Kolbenprüfvorrichtung erfolgen.The step of checking the flowmeter to be checked by adjusting a flow determined by the flowmeter to be tested with measured values of the piston testing device can preferably take place before the step of checking the comparison flowmeter by balancing a flow determined by the comparison flowmeter with measured values of the piston testing device.
Der Schritt des Überprüfens des zu überprüfenden Durchflussmessgerätes kann ein Anpassen des zu überprüfenden Durchflussmessgerätes anhand der Messwerte der Kolbenprüfvorrichtung oder anhand des Durchflusses des Vergleichs-Durchflussmessgerätes umfassen. Das Durchflussmessgerät kann somit entweder auf die Anwendungsbedingungen eingestellt werden oder lediglich überprüft werden, ob es noch im Rahmen der Anwendungsbedingungen korrekt misst. Für beide Fälle ist der Einsatz der Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.The step of checking the flowmeter to be checked may include adjusting the flowmeter to be checked based on the measured values of the piston testing device or on the flow of the comparison flowmeter. The flowmeter can thus either be set to the conditions of use or merely checked to see if it still measures correctly under the conditions of use. For both cases, the use of the device according to the method of the invention is possible.
Der Schritt des Überprüfens des Vergleichs-Durchflussmessgerätes kann auch ein Anpassen des Vergleichs-Durchflussmess-gerätes anhand der Messwerte der Kolbenprüfvorrichtung vorteilhaft umfassen.The step of checking the comparison flowmeter may also advantageously include adjusting the comparison flowmeter based on the readings of the piston testing apparatus.
Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um einen Kohlenwasserstoff. Besonders bevorzugt kann das Fluid eine Flüssigkeit, z. B. ein Ausgangsstoff oder ein Produkt aus einer Raffinerie und/oder Destille, sein.The fluid is preferably a hydrocarbon. More preferably, the fluid may be a liquid, e.g. As a starting material or a product from a refinery and / or still.
Das Verfahren ist vorzugsweise für Anwendungsfälle entsprechend der Empfehlung OIML (Organisation Internationale de Métrologie) gemäß R117-1, gemäß der aktuellen Fassung z. Z. der Erstanmeldung.The method is preferably for applications according to the recommendation OIML (Organization Internationale de Métrologie) according to R117-1, according to the current version z. Z. the first application.
Das Überprüfen des Vergleichs-Durchflussmessgerät und/oder des zu überprüfende Messgerät kann vorteilhaft gemäß den Vorgaben der API anhand von zumindest 5 Überprüfungszyklen der Kolbenprüfvorrichtung überprüft werden, wobei ein Überprüfungszyklus einem vollständigen Kolbenhub der Kolbenprüfvorrichtung entspricht.The checking of the comparison flow meter and / or the meter to be tested can advantageously be checked according to the specifications of the API on the basis of at least 5 cycles of the piston tester, with one check cycle corresponding to a full piston stroke of the piston tester.
Der Vergleich eines oder mehrerer die Messstelle repräsentierenden Werten kann mit einem oder mehreren die Vergleichs-Messanordnung repräsentierenden Werten die Ausgabe eines Kalibrationsfaktors unter Anwendungsbedingungen für die Messstelle erfolgt. Selbstverständlich umfasst dies auch einen auf den Kalibrationsfaktor rückführbaren Wertes. In diesen repräsentierenden Wert sind zumindest der Druck, die Temperatur und der Durchfluss des Fluids bzw. des fließfähigen Mediums an der Messstelle berücksichtigt.The comparison of one or more values representing the measuring point can take place with one or more values representing the comparison measuring arrangement, the output of a calibration factor under conditions of use for the measuring point. Of course, this also includes a traceable to the calibration factor Value. At least the pressure, the temperature and the flow of the fluid or the flowable medium at the measuring point are taken into account in this representative value.
Der oder die repräsentierenden Werten der Messstelle sind vorzugsweise ausschließlich der an der Messstelle ermittelte Durchfluss, der an der Messstelle ermittelte Druck und die an der Messstelle ermittelte Temperatur. Dadurch wird der thermische Expansionskoeffizient und die Kompressibilität des Mediums bzw. des Fluids berücksichtigt, sofern eine sogenannte Referenzdichte für das Medium bzw. Fluid vorgegeben wird. Im Fall eines Massedurchflusses kann optional auch die an der Messstelle ermittelte Dichte in den oder die repräsentierenden Werte, insbesondere in einen Vergleich auf Basis des Volumendurchflusses, eingehen, sofern eine Referenzdichte beispielsweise unbekannt ist und ermittelt werden muss. Diese aktuelle Dichte kann im Fall eines Coriolis-Durchflussmessgerätes direkt durch das Durchflussmessgerät selbst ermittelt werden oder es kann ein zusätzliches Dichtemessgerät vorgesehen sein. Durch Messung der aktuellen Dichte, der aktuellen Temperatur und des Drucks kann eine entsprechende Referenzdichte iterativ ermittelt werden.The representative values of the measuring point are preferably exclusively the flow rate determined at the measuring point, the pressure determined at the measuring point and the temperature determined at the measuring point. As a result, the thermal expansion coefficient and the compressibility of the medium or of the fluid are taken into account if a so-called reference density for the medium or fluid is specified. In the case of a mass flow, the density determined at the measuring point can optionally also enter into the representative value (s), in particular in a comparison on the basis of the volume flow, if a reference density is unknown, for example, and must be determined. In the case of a Coriolis flowmeter, this actual density can be determined directly by the flowmeter itself or an additional density meter can be provided. By measuring the current density, the current temperature and the pressure, a corresponding reference density can be determined iteratively.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:The method according to the invention will be explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment with the aid of the enclosed figures. Show it:
Die Vorrichtung
Die Messstelle
Das Durchflussmessgerät
Die Vorrichtung
In Strömungsrichtung A vom Einlauf-
Die Vergleichs-Messanordnung
Die Dichtemessvorrichtung
Es kann jedoch auch ein anderes Messgerät, so z. B. ein Coriolis-Dichtemessgerät auf MEMS-Basis, an dieser Stelle eingesetzt werden.However, it can also be another meter, such. As a Coriolis density meter based on MEMS, are used at this point.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung
Hierzu sind allerdings einige Vorbetrachtungen unabdingbar. In der Vergangenheit wurde von Verschiedenen Organisationen, so z. B. vom API (American Petroleum Institute) die Möglichkeit untersucht, ein Durchflussmessgerät mittels eines kleinvolumigen Kolbenprüfvorrichtung unter Arbeitsbedingungen zu überprüfen. Ein entsprechender Prover wird in der
Je nach geometrischer Ausgestaltung des Provers kann die Kolbenhubfrequenz gerade bei kleinvolumigen Ausführungen eines Provers weniger als eine Sekunde dauern. Sofern der Kolben des Provers arbeitet, öffnet und schließt er ein Ventil. Bei Stillstand des Kolbens bleibt das Ventil geöffnet und das Fluid strömt durch. Wenn sich das Ventil aufgrund des Kolbenhubs öffnet oder schließt wird ein Druckimpuls aufgebaut, wodurch der Durchfluss etwas geringer wird aufgrund des zusätzlichen Strömungshindernisses. Darüber hinaus ändert sich das Strömungsprofil. Gegensätzliche Effekte können beobachtet werden, wenn sich das Ventil schließt. Ein Prover kann vorteilhaft zum Erfassen von Messpunkten zwei Zeitmesseinheiten T1 und T2 zum Messen von Zeitintervallen verwendet, welche vorzugsweise als – Zeitmesseinheiten deren Start und Stopp durch ein Ereignis ausgelöst werden, also quasi eine sehr präzise Stoppuhr im Bereich von Mikrosekunden bzw. MHz.Depending on the geometric configuration of the Provers, the Kolbenhubfrequenz may take less than a second, especially in small-volume versions of a Provers. If the plunger of the Provers works, it opens and closes a valve. When the piston stops, the valve remains open and the fluid flows through. When the valve opens or closes due to the piston stroke, a pressure pulse builds up, which reduces the flow somewhat due to the additional flow obstruction. In addition, the flow profile changes. Opposing effects can be observed when the valve closes. A prover can advantageously use two time measuring units T1 and T2 for measuring time intervals for measuring time intervals, which are preferably triggered as time measuring units whose start and stop are triggered by an event, that is to say a very precise stopwatch in the range of microseconds or MHz.
ausgebildet sind. Sofern der Kolben sich bewegt, so wird das erste Zeitmesseinheit T1 durch einen ersten Sensor, z. B. einen optischen Sensor, ausgelöst. Weiterhin setzt sich die erste Zeitmesseinheit T1 mit dem zweiten Zeitmesseinheit T2 in Verbindung. Diese zweite Zeitmesseinheit T2 setzt sich jedoch nicht eher in Betrieb bis eine erste Anstiegsflanke eines ersten Pulses des zu überprüfenden Durchflussmessgerätes erreicht ist. Sobald die zweite Zeitmesseinheit T2 aktiviert ist, startet ein Zählwerk, welches die Pulse des Durchflussmessgerätes aufnimmt. Kurz vor dem Ende eines Kolbenhubs des Provers, wird ein zweiter Sensor aktiviert, welcher die Zeitmesseinheit T1 anhält. Durch diese Vorgehensweise kann die Bewegungszeit des Kolbens in Mikrosekunden bei bekanntem Kolbenvolumen eines Kolbenhubs ermittelt werden.are formed. If the piston moves, so the first time measuring unit T1 by a first sensor, for. As an optical sensor triggered. Furthermore, the first time measuring unit T1 is connected to the second time measuring unit T2. However, this second time measuring unit T2 is not put into operation until a first rising edge of a first pulse of the flowmeter to be checked is reached. As soon as the second time measuring unit T2 is activated, a counter starts, which records the pulses of the flowmeter. Shortly before the end of a piston stroke of the Provers, a second sensor is activated, which stops the time measuring unit T1. By this procedure, the movement time of the piston can be determined in microseconds with known piston volume of a piston stroke.
Zu der Zeit, an welcher der Zeitmesseinheit T1 stoppt wird die Verbindung zur Zeitmesseinheit T2 getrennt. Die Zeitmesseinheit T2 fährt jedoch mit der Aufnahme fort, bis zum Erreichen der ersten Flanke des ersten Pulses des Durchflussmessgerätes nachdem die Zeitmesseinheit T1 gestoppt wurde. Zu dieser Zeit, an welcher die Zeitmesseinheit T2 stoppt, erfolgt auch ein Stopp des Zählwerks. Dadurch wird die Anzahl an Pulsen des Durchflussmessgerätes ermittelt und die vergangene Zeit in Mikrosekunden während der Ermittlung der Anzahl der vorgenannten Pulse.At the time when the time measuring unit T1 stops, the connection to the time measuring unit T2 is disconnected. However, the time measuring unit T2 continues recording until reaching the first edge of the first pulse of the flowmeter after the time measuring unit T1 has been stopped. At this time, at which the time measuring unit T2 stops, there is also a stop of the counter. Thereby, the number of pulses of the flowmeter is determined and the elapsed time in microseconds during the determination of the number of the aforementioned pulses.
Die Anzahl an Pulse des Durchflussmessgerätes kann als Integer-Anteil eines Korrekturfaktors K verstanden werden wie z. B. in
Daher müssen zur Überprüfung eines Durchflussmessgerätes, vorzugsweise eines Coriolis-Durchflussmessgerätes, eine große Menge von Messpunkten bzw. Pulse gesammelt werden.Therefore, to check a flow meter, preferably a Coriolis flow meter, a large amount of measuring points or pulses must be collected.
Wenn die vorbeschriebene Methode, auch Doppel-Chronometriemethode genannt, nicht angewandt wird und statt dessen nur die Anzahl an Pulsen, registriert werden, welche zwischen den Kontakten der beiden vorgenannten Sensoren ausgesandt werden, kann es zu signifikanten Untersicherheiten kommen. Aus
Die Taktrate beim Erfassen der Messpunkte sollte aus Wiederholbarkeitsgründen jedoch konstant bleiben.However, the clock rate when acquiring the measuring points should remain constant for reasons of repeatability.
In Fällen in welchen z. B. ein Ultraschall-Durchflussmessgerät als zu überprüfendes Messgerät getestet oder kalibriert wird, müssen einige Fakten berücksichtigt werden. Die Kolbenhübe können vergleichsweise kurz sein und in der Praxis weniger als eine Sekunde bei hohen Durchflussraten.In cases in which z. For example, if an ultrasonic flowmeter is being tested or calibrated as a meter under test, some facts must be considered. The piston strokes may be relatively short and, in practice, less than a second at high flow rates.
In diesem Fall gibt das Ultraschall-Durchflussmessgerät einen elektronischgenerierten Puls ab, welcher auf einer gemessenen Durchflussrate und einem Durchflussprofil beruht. Das Betätigen des Kolbens wird das Ventil des Kolbens schließen und eine Druckspitze durch einen Druckpulses wird gebildet. Wodurch die Flussrate geringfügig fallen wird aufgrund der zusätzlichen Druckdifferenz über dem Kolben. Das Durchflussmessgerät muss eine neue Flussrate und eine Änderung des Strömungsprofil anpassen, wobei ggf. auch die Gewichtungsfakturen der Schallpfade des Ultraschall-Durchflussmessgerätes berücksichtigt werden. Bekanntermaßen ist ein Ultraschall-Durchflussmessgerät empfindlicher gegenüber der Änderung des Strömungsprofils als ein Verdrängungszähler.In this case, the ultrasonic flowmeter emits an electronically generated pulse based on a measured flow rate and flow profile. The actuation of the piston will close the valve of the piston and a pressure peak will be formed by a pressure pulse. Whereby the flow rate drops slightly is due to the additional pressure difference across the piston. The flowmeter must adjust a new flow rate and flow profile change, taking into account, if applicable, the weighting factors of the sonic flow paths of the ultrasonic flowmeter. As is known, an ultrasonic flowmeter is more sensitive to the change in the flow profile than a positive displacement meter.
Der Kolben wird das ausgebildete Strömungsprofil in ein stärker gestörtes Strömungsprofil umwandeln, insbesondere abflachen. Selbst wenn das Ultraschall-Durchflussmessgerät schnell genug ist um sich an das neue Strömungsprofil anzupassen, bevor der Kolben den ersten Sensor aktiviert oder deaktiviert, wird das erfasste Resultat durch das geänderte Strömungsprofil während des Kolbenhubs beeinflusst. In diesen Fällen ist es empfohlen ein Durchflussmessgerät, welches weniger empfindlich oder gar nicht empfindlich gegenüber Strömungsprofiländerungen gegenüber der Kolbenprüfvorrichtung zu kalibrieren und dieses Durchflussmessgerät als Vergleichs-Durchflussmessgerät gegenüber dem zu überprüfenden Ultraschall-Durchflussmessgerät zu nutzen.The piston will convert the formed flow profile into a more disturbed flow profile, in particular flatten. Even if the ultrasonic flowmeter is fast enough to adapt to the new airfoil before the piston activates or deactivates the first sensor, the sensed result is affected by the changed airfoil during the piston stroke. In these cases, it is recommended to calibrate a flowmeter that is less sensitive or not at all sensitive to flow profile changes to the piston tester, and to use this flowmeter as a comparative flowmeter relative to the ultrasonic flowmeter to be tested.
Es versteht sich, dass die Vorrichtung
Das Vergleichs-Durchflussmessgerät und der Prover sind strömungstechnisch in Serie zum Durchflussmessgerät der Messstelle angeordnet. Das Vergleichs-Durchflussmessgerät ist auf eine konstante Strömungsrate kalibriert. Alternativ oder zusätzlich können die jeweiligen K-Korrekturfaktoren bei unterschiedlichen Durchflussraten ermittelt und interpoliert werden. Es kann vorzugsweise Vor-Ort unter Anwendungsbedingungen kalibriert werden.The comparison flowmeter and the Prover are fluidically arranged in series with the flowmeter of the measuring point. The comparison flowmeter is calibrated to a constant flow rate. Alternatively or additionally, the respective K correction factors can be determined and interpolated at different flow rates. It may preferably be calibrated on-site under conditions of use.
Die Kalibration gemäß der OIML R117-1 richtet sich nach den definierten Klassen. So ist z. B. die Klasse mit den höchsten Anforderungen der OIML R117-1 die Klasse 0,3. Das bedeutet, dass 0,3% der maximal-erlaubte Fehler der Messanordnung beträgt, wobei der maximal-erlaubte Fehler des Durchflussmessgerätes kleiner ist als 0,2%. Die Wiederholbarkeit sollte zwei Fünftel der Klasse 0,3 mit einem maximal-erlaubten Fehler von kleiner oder gleich 0,12% für drei aufeinanderfolgende Messdurchgänge sein. (2/5 von 0,3%). In der Vorschrift der API MPMS 4,8 Kapitel 4.8 werden die Detail-Erfordernisse zur statistischen Auswertung zu den erforderlichen Messdurchgänge näher erläutert um eine Unsicherheit für fünf aufeinanderfolgende Messdurchgänge zu erreichen, welche gemäß der API-Vorschrift bei 0,05% liegt. Während sich die API Vorschrift auf die Wiederholbarkeit der Messung bezieht, so definiert die OIML Vorschrift einen maximal erlaubten Fehler für die Einzelmessung.The calibration according to the OIML R117-1 depends on the defined classes. So z. For example, the class with the highest requirements of the OIML R117-1 class 0.3. This means that 0.3% is the maximum allowable error of the measurement setup, with the maximum allowable error of the flowmeter being less than 0.2%. Repeatability should be two-fifths of class 0.3 with a maximum allowable error of less than or equal to 0.12% for three consecutive passes. (2/5 of 0.3%). In the specification of the API MPMS 4.8 chapter 4.8, the detail requirements for the statistical evaluation of the required measuring runs are explained in more detail in order to achieve an uncertainty for five consecutive measuring passes, which according to the API specification is 0.05%. While the API specification refers to the repeatability of the measurement, the OIML specification defines a maximum allowable error for the single measurement.
Das Vergleichs-Durchflussmessgerät kann sodann genutzt werden, um die negativen Einflüsse auf die Messung bei der Überprüfung (Druckschwankungen, Strömungsprofiländerung, ...) durch den Prover und die sehr kurzzeitigen Überprüfungszyklen zu kompensieren, da das Vergleichs-Durchflussmessgerät längere Überprüfungszyklen bei konstanten Überprüfungskriterien durch Interpolierung erzeugen kann.The comparison flowmeter can then be used to compensate for the negative influences on the measurement during the check (pressure fluctuations, flow profile change, ...) by the Prover and the very short-term verification cycles, since the comparison flow meter through longer inspection cycles with constant review criteria Interpolation can generate.
Die vorgenannten Aspekte erläutern, warum ein Vergleichs-Durchflussmessgerät in der Vorrichtung
Bei der Überprüfung einzelner Durchflussmessgeräte, wie zuvor beschrieben, wird das Volumen eines Provers mit den Messdaten verglichen, welche durch das zu überprüfende Durchflussmessgerät ermittelt wurden. Dabei sollten Effekte, wie z. B. die thermische Expansion und die Kompressibilität des Fluids, welches als Messmedium dient, berücksichtigt und kompensiert werden, da sich die Temperaturen und Drücke des Fluids innerhalb des Provers von denen des Fluids in dem zu überprüfenden Durchflussmessgerätes unterscheiden können. So kann beispielsweise der Prover Sonnenschein ausgesetzt sein, während das Durchflussmessgerät im Schatten steht. Das Beispiel zeigt, dass auch die thermische Expansion und die Elastizität des Provers bzw. des Provermaterials ebenfalls berücksichtigt und kompensiert werden müssen, da sich auch das Provervolumen bei Temperaturänderung ändert. Oftmals ist der Prover aus SS-Stahl gefertigt.When testing individual flowmeters, as described above, the volume of a sample is compared with the measurement data determined by the flowmeter to be tested. It should effects, such. As the thermal expansion and the compressibility of the fluid, which serves as the measuring medium, are taken into account and compensated, since the temperatures and pressures of the fluid within the Provers can differ from those of the fluid in the flowmeter to be tested. For example, the Prover may be exposed to sunshine while the flowmeter is in the shade. The example shows that the thermal expansion and the elasticity of the sample or of the sample material also have to be taken into account and compensated, since the sample volume also changes as the temperature changes. Often the Prover is made of SS steel.
Für die Überprüfung von Masse-Durchflussmessgeräten, so z. B. von Coriolis-Durchflussmessgeräten muss ebenfalls die Dichte des Fluids unter Anwendungsbedingungen ermittelt und berücksichtigt werden. Hierfür ist bei der vorliegenden Vorrichtung
Die nachfolgende Zusammenhänge können bei der Überprüfung des Durchflussmessgeräts, vorliegend ein Coriolis-Durchflussmessgerät, angewandt werden:
Zum Vergleich Coriolis – Massedurchfluss mit Prover Volumen
For comparison Coriolis - mass flow with Prover volume
MFm = Gerätefaktor, wenn das Coriolis-Durchflussmessgerät in Massendurchflussanzeige konfiguriert ist (Meter factor mass);
- CTSp
- = Korrekturfaktor der thermischen Expansion des Provermaterials;
- CPSp
- = Korrekturfaktor des Druckeffekts auf das Provermaterial;
- ρfp
- = Fluid-Dichte unter Anwendungsbedingungen;
- IMm
- = Angezeigter Massedurchfluss am Coriolis-Durchflussmessgerät;
- ρst
- = Fluid-
Dichte bei 15°C; - CTLp
- = Korrekturfaktor der thermischen Expansion des Fluids am Prover;
- CPLp
- = Korrekturfaktor des Druckeffekts des Fluids auf den Prover;
- CTSP
- = Correction factor of the thermal expansion of the sample material;
- CPSP
- = Correction factor of the pressure effect on the sample material;
- ρfp
- = Fluid density under application conditions;
- iMM
- = Mass flow indicated on the Coriolis flowmeter;
- ρst
- = Fluid density at 15 ° C;
- CTLp
- = Correction factor of the thermal expansion of the fluid at the Prover;
- CPLP
- = Correction factor of the pressure effect of the fluid on the prover;
Zum Vergleich des Coriolis – Volumendurchfluss mit dem Prover-Volumen:
- MFv
- = Gerätefaktor, wenn das Coriolis-Durchflussmessgerät in Volumendurchflussanzeige konfiguriert ist;
- IMv
- = Angezeigter Volumendurchfluss am Coriolis-Durchflussmessgerät;
- ρst
- = Fluid-
Dichte bei 15°C; - CTLm
- = Korrekturfaktor der thermischen Expansion des Fluids am Coriolis-Durchflussmessgerät;
- CPLm
- = Korrekturfaktor des Druckeffekts des Fluids auf das Coriolis-Durchflussmessgerät.
- MFv
- = Device factor, if the Coriolis flowmeter is configured in volume flow display;
- IMV
- = Displayed volume flow on the Coriolis flowmeter;
- ρst
- = Fluid density at 15 ° C;
- CTLm
- = Correction coefficient of the thermal expansion of the fluid at the Coriolis flowmeter;
- CPLm
- = Correction factor of the pressure effect of the fluid on the Coriolis flowmeter.
Der Gerätefaktor, oder auch Korrekturfaktor genannt, ist dabei der Faktor welcher das Messgerät im Feld korrigiert. Wie man an den vorgenannten Formeln erkennt, ermittelt sich der Gerätefaktor noch dem Prinzip: Provermessdaten/(Anzahl der Pulse des Messgeräts/K-faktor). Der K-faktor ist dabei der Teiler oder die Kalibrationskonstante, welche die Anzahl der generierten Pulse den Ingenieurseinheiten zuordnet z. B. Liter/kg.The device factor, or correction factor, is the factor which corrects the measuring device in the field. As can be seen from the above formulas, the device factor is still determined by the principle: test measurement data / (number of pulses of the measuring device / K-factor). The K-factor is the divisor or the calibration constant, which assigns the number of generated pulses to the engineering units z. Liter / kg.
Die Korrekturfaktoren einzelner Effekte z. B. der thermischen Expansion oder des Druckeffekts, usw. sind dabei nicht mit dem Korrekturfaktor gleichzusetzen.The correction factors of individual effects z. As the thermal expansion or the pressure effect, etc. are not equated with the correction factor.
Durch eine kontinuierliche Temperatur- und Druckmessung im Bereich des Provers und im Bereich des Coriolis-Durchflussmessgeräts können geänderte Umweltbedingungen direkt bei der Überprüfung berücksichtigt und kompensiert werden. Obgleich die Massedurchflussmessung durch die vorgenannten Effekte nicht beeinflusst werden, so werden die meisten Fluide in einer Pipeline oder Anlage, so z. B. Kohlenwasserstoffe, in Volumen (normiert auf 15°C und unter Atmosphärendruck) kostentechnisch beim Kunden abgerechnet. Daher erfolgt oftmals eine Umrechnung des Massedurchflusses in einen Volumendurchfluss im Durchflussmessgerät oder in einer zum Durchflussmessgerät ausgelagerten Auswerte- und Anzeigeneinheit.Through a continuous temperature and pressure measurement in the area of the Provers and in the area of the Coriolis flowmeter, changed environmental conditions can be taken into account and compensated directly during the inspection. Although the mass flow measurement is not affected by the aforementioned effects, most fluids in a pipeline or plant, such. As hydrocarbons, in volume (normalized to 15 ° C and under atmospheric pressure) cost accounting at the customer. Therefore, the mass flow rate is often converted into a volume flow rate in the flowmeter or in an evaluation and display unit paged out of the flowmeter.
In einer Vielzahl von Anwendungsfällen verfügt eine Messstelle
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nicht nur auf die Überprüfung eines einzelnen Durchflussmessgerätes
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in mehreren unterschiedlichen Varianten durchgeführt werden:
In einem ersten Schritt
In a
Dieser Schritt wurde bereits in den Vorbetrachtungen im Detail beschrieben. Dabei wird jedoch nur eine Integritätsüberprüfung des Durchflussmessgerätes
Anschließend kann das Vergleichs-Durchflussmessgerät
Das Vergleichs-Durchflussmessgerät
Schließlich erfolgt in einem Schritt III ein Abgleich zwischen der Vergleichs-Messanordnung
In dem Fall, dass es sich bei dem Vergleichs-Durchflussmessgerät
Im Fall dass es sich bei dem Vergleichs-Durchflussmessgerät und dem zu überprüfenden Durchflussmessgerät
Da zur Berechnung dieser Volumendurchflüsse jeweils die Temperatur, der Druck und die Umrechnung als solche eingehen, kann auf diese Weise eine Gesamtüberprüfung erfolgen.Since the temperature, the pressure and the conversion as such are taken into account for calculating these volume flows, an overall check can be carried out in this way.
Diese Vorgehensweise hat sich als günstig erwiesen um eine umfassende Prüfung der zu überprüfende Messstelle durchzuführen. Sofern die beiden Durchflusswerte signifikant voneinander abweichen, so weiß der Anwender, dass eine meist aufwendige Einzelüberprüfung des Temperatursensors, des Drucksensors und/oder der Auswerteeinheit an der zu überprüfenden Messstelle erfolgen muss. In der überwiegenden Zahl von Anwendungen sind diese Einzelüberprüfungen jedoch nicht unbedingt notwendig.This procedure has proven to be favorable for carrying out a comprehensive check of the measuring point to be checked. If the two flow values deviate significantly from each other, the user knows that a mostly complex individual check of the temperature sensor, the pressure sensor and / or the evaluation unit must be carried out at the measuring point to be checked. However, in the majority of applications these individual checks are not necessarily necessary.
In einer alternativen zweiten Ausführungsvariante des Verfahrens kann zunächst das Vergleichs-Durchflussmessgerät mit dem Prover abgeglichen werden.In an alternative second embodiment variant of the method, first of all the comparison flow meter can be adjusted with the prover.
Sodann erfolgt der Abgleich des zu überprüfenden Durchflussmessgeräts mit dem Vergleichs-Durchflussmessgerät.Then, the adjustment of the flowmeter to be checked with the comparison flow meter takes place.
Schließlich werden die Vergleichs-Messanordnung und die zu überprüfende Messstelle, analog zum ersten Ausführungsbeispiel, miteinander abgeglichen.Finally, the comparison measuring arrangement and the measuring point to be checked are compared with one another analogously to the first exemplary embodiment.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Anordnungarrangement
- 22
- Vorrichtung zur Überprüfung einer MessstelleDevice for checking a measuring point
- 33
- zu überprüfende Messstelleto be checked measuring point
- 44
- Vergleichs-MessanordnungComparison measurement arrangement
- 55
- DichtemessvorrichtungDensity measurement device
- 66
- KolbenhubvorrichtungKolbenhubvorrichtung
- 77
- zu überprüfendes Durchflussmessgerätto be checked flowmeter
- 88th
- Anzeige- und/oder AuswerteeinheitDisplay and / or evaluation unit
- 99
- Drucktransmitterpressure transmitters
- 1010
- Temperatursenortemperature Senor
- 1111
- Sperrventilcheck valve
- 1212
- Einlassventilintake valve
- 1313
- Auslassventiloutlet valve
- 1414
- Drucktransmitterpressure transmitters
- 1515
- Temperatursensortemperature sensor
- 1616
- Vergleichs-DurchflussmessgerätComparison flowmeter
- 1717
- Anzeige- und/oder AuswerteeinheitDisplay and / or evaluation unit
- 1818
- Absperrventilshut-off valve
- 1919
- Coriolis-DurchflussmessgerätCoriolis flow meter
- 2020
- Rohrleitungpipeline
- AA
- Strömungsrichtung („A” is a ref. Sign in the Fig. and not a word)Flow direction ("A" is a ref. Sign in the figure and not a word)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2665996 A1 [0041] EP 2665996 A1 [0041]
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DE102015120090.2A DE102015120090A1 (en) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | Method for checking a measuring point at which a flow of a fluid is determined |
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DE102015120090.2A Withdrawn DE102015120090A1 (en) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | Method for checking a measuring point at which a flow of a fluid is determined |
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DE (1) | DE102015120090A1 (en) |
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- 2015-11-19 DE DE102015120090.2A patent/DE102015120090A1/en not_active Withdrawn
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