DE102016120303A1 - Method for the detection of foreign bodies in a medium flowing through a measuring tube of a magnetic-inductive flowmeter and a magnetic-inductive flowmeter - Google Patents

Method for the detection of foreign bodies in a medium flowing through a measuring tube of a magnetic-inductive flowmeter and a magnetic-inductive flowmeter Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Erkennung von Fremdkörpern (FK) in einem ein Messrohr (10) eines magnetisch-induktiven Messgeräts (30) durchströmenden Mediums und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, wobei das Verfahren (100) folgende Verfahrensschritte aufweist:(101) Erfassen einer durch die Strömung des Mediums erzeugten Modulation des elektrischen Potentials einer Fremdkörperelektrode (EF);(102) Erkennen einer Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation;(103) Interpretieren einer Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht.The invention relates to a method (100) for detecting foreign bodies (FK) in a medium flowing through a measuring tube (10) of a magnetic-inductive measuring device (30) and a magnetic-inductive flowmeter, the method (100) comprising the following method steps :( 101) detecting a modulation of the electric potential of a foreign matter electrode (EF) generated by the flow of the medium; (102) detecting a deviation of the electric potential from the modulation; (103) interpreting a deviation of the electric potential from the modulation as being caused by a foreign matter ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Fremdkörpern in einem ein Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts durchströmendes Medium und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät.The invention relates to a method for the detection of foreign bodies in a medium flowing through a measuring tube of a magnetic-inductive flowmeter and a magnetic-inductive flowmeter.

Abzufüllende Medien müssen je nach Einsatzbereich unter Umständen hohen Qualitätsstandards entsprechen und dürfen somit keine Verunreinigungen in Form von Fremdkörpern aufweisen. Es ist daher von Vorteil, im Medium befindliche Fremdkörper zu erkennen, damit die Ursache der Verunreinigung gefunden werden kann und ein Abfüllvorgang gestoppt werden kann. Der Stand der Technik kombiniert dabei die magnetisch-induktive Durchflussmessung mit einer Fremdkörpererkennung durch Einstrahlung von Ultraschallsignalen, siehe die noch unveröffentlichte Anmeldeschrift DE102016116072.5 . Diese Vorgehensweise benötigt jedoch eine erweiterte Signalverarbeitung um Signale, welche durch verschiedene Messprinzipien gewonnen werden zu verarbeiten, was eine komplexere Software und unter Umständen erhöhten Energieverbrauch nach sich zieht.Depending on the field of application, media to be filled may have to comply with high quality standards and must therefore not contain impurities in the form of foreign bodies. It is therefore advantageous to detect foreign bodies in the medium so that the cause of the contamination can be found and a filling process can be stopped. The prior art combines the magnetic-inductive flow measurement with a foreign body detection by irradiation of ultrasonic signals, see the still unpublished application DE102016116072.5 , However, this approach requires advanced signal processing to process signals derived from different measurement principles, resulting in more complex software and possibly increased power consumption.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fremdkörpererkennung vorzuschlagen, welche mit den Hardwarekomponenten zur Signalverarbeitung eines magnetisch-induktiven Messgeräts angewandt werden kann.The object of the invention is therefore to propose a foreign body detection, which can be applied to the hardware components for signal processing of a magnetic-inductive measuring device.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät zur Umsetzung des Verfahrens gemäß dem unabhängigen Anspruch 4.The object is achieved by a method according to independent claim 1 and by a magnetic-inductive flowmeter for implementing the method according to independent claim 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion von Fremdkörpern in einem ein Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts durchströmenden Mediums wird durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umgesetzt, wobei das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät umfasst:

  • ein Magnetsystem, welches ein das Messrohr durchdringendes Magnetfeld erzeugt, welches Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zu einer Messrohrachse ausgerichtet ist;
  • mindestens ein Paar im Messrohr angeordnete Messelektroden, welche mit dem das Messrohr durchströmenden Medium gekoppelt sind und eine im Medium induzierte, durchflussabhängige Spannung erfassen;
  • und eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung, welche die von den Messelektroden erfasste Spannung auswertet;
  • wobei das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät mindestens eine Fremdkörperelektrode aufweist, welche Fremdkörper im Medium erfasst;
  • wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung ein elektrisches Potential der Fremdkörperelektrode erfasst;
  • wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:
  • Erfassen einer durch die Strömung des Mediums erzeugten Modulation des elektrischen Potentials der Fremdkörperelektrode;
  • Erkennen einer Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation;
  • Interpretieren und Signalisieren einer Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht.
The inventive method for detecting foreign bodies in a medium flowing through a measuring tube of a magnetic-inductive flowmeter is implemented by a magnetic-inductive flowmeter, wherein the magnetic-inductive flowmeter comprises:
  • a magnetic system which generates a magnetic field penetrating the measuring tube, which magnetic field is aligned substantially perpendicular to a measuring tube axis;
  • at least one pair of measuring electrodes arranged in the measuring tube, which are coupled to the medium flowing through the measuring tube and detect a flow-induced voltage induced in the medium;
  • and an electronic measuring / operating circuit which evaluates the voltage detected by the measuring electrodes;
  • wherein the magnetic-inductive flowmeter has at least one foreign body electrode which detects foreign matter in the medium;
  • wherein the electronic measuring / operating circuit detects an electric potential of the foreign body electrode;
  • the method comprising the following method steps:
  • Detecting a modulation of the electric potential of the foreign body electrode generated by the flow of the medium;
  • Detecting a deviation of the electric potential from the modulation;
  • Interpreting and signaling a deviation of the electrical potential from the modulation as caused by a foreign body.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation erkannt, wenn die Amplitude des elektrischen Potentials mindestens 2% und insbesondere mindestens 1% und bevorzugt mindestens 0.5% von der Modulation abweicht.In one embodiment of the method, a deviation of the electrical potential from the modulation is detected if the amplitude of the electrical potential deviates from the modulation by at least 2% and in particular at least 1% and preferably at least 0.5%.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Amplitude als durch einen Fremdkörper verursacht, wenn eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials kleiner als 1 Sekunde und insbesondere kleiner als 0.5 Sekunden und bevorzugt kleiner als 0.25 Sekunden.In one embodiment of the method, a deviation of the electrical potential from the amplitude is caused by a foreign body, if a duration of the deviation of the electrical potential less than 1 second and in particular less than 0.5 seconds and preferably less than 0.25 seconds.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Amplitude als durch einen Fremdkörper verursacht, wenn eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials größer als 0.001 Sekunden und insbesondere größer als 0.005 Sekunden und bevorzugt größer als 0.01 Sekunden ist.In one embodiment of the method, a deviation of the electrical potential from the amplitude is caused by a foreign body when a duration of the deviation of the electrical potential is greater than 0.001 seconds and in particular greater than 0.005 seconds and preferably greater than 0.01 seconds.

Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät zur Messung der Durchflussgeschwindigkeit oder des Volumendurchflusses eines Mediums in einem Messrohr umfasst:

  • ein Messrohr mit einer Messrohrachse;
  • ein Magnetsystem zum Erzeugen eines das Messrohrs durchdringenden Magnetfelds, welches Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zur Messrohrachse ausgerichtet ist;
  • mindestens ein Paar im Messrohr angeordnete Messelektroden, welche mit dem das Messrohr durchströmenden Medium gekoppelt und dazu eingerichtet sind eine im Medium induzierte, durchflussabhängige Spannung zu erfassen;
  • und eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung, welche mit den Messelektroden elektrisch gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, die von den Messelektroden erfasste Spannung auszuwerten;
  • wobei
  • das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät mindestens eine Fremdkörperelektrode zur Erfassung von Fremdkörpern im Medium aufweist,
  • wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung mit der Fremdkörperelektrode elektrisch gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, ein elektrisches Potential der Fremdkörperelektrode zu erfassen und eine durch die Strömung des Mediums erzeugten Modulation des elektrischen Potentials zu bestimmen;
  • und wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung des Weiteren dazu eingerichtet ist, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren.
The magnetic-inductive flowmeter according to the invention for measuring the flow rate or the volume flow of a medium in a measuring tube comprises:
  • a measuring tube with a measuring tube axis;
  • a magnetic system for generating a magnetic field penetrating the measuring tube, which magnetic field is aligned substantially perpendicular to the measuring tube axis;
  • at least one pair of measuring electrodes arranged in the measuring tube, which are coupled to the medium flowing through the measuring tube and adapted to detect a flow-induced voltage induced in the medium;
  • and an electronic measuring / operating circuit, which is electrically coupled to the measuring electrodes and is adapted to evaluate the voltage detected by the measuring electrodes;
  • in which
  • the electromagnetic flowmeter has at least one foreign body electrode for detecting foreign bodies in the medium,
  • wherein the electronic measurement / operation circuit is electrically coupled to the foreign body electrode and configured to detect an electrical potential of the foreign body electrode and to determine an electric potential modulation generated by the flow of the medium;
  • and wherein the electronic measurement / operation circuit is further configured to interpret a deviation of the electrical potential from the modulation as being caused by a foreign object.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts ist die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren,
wenn die Amplitude des elektrischen Potentials mindestens 2% und insbesondere mindestens 1% und bevorzugt mindestens 0.5% von der Modulation abweicht.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, the electronic measuring / operating circuit is set up to interpret a deviation of the electrical potential from the modulation as caused by a foreign body,
if the amplitude of the electrical potential deviates from the modulation by at least 2% and in particular at least 1% and preferably at least 0.5%.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts ist die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren und zu signalisieren,
wenn eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials kleiner als 1 Sekunde und insbesondere kleiner als 0.5 Sekunden und bevorzugt kleiner als 0.25 Sekunden ist.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, the electronic measuring / operating circuit is set up to interpret and signal a deviation of the electrical potential from the modulation as caused by a foreign body,
if a duration of the deviation of the electrical potential is less than 1 second and in particular less than 0.5 seconds and preferably less than 0.25 seconds.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts ist die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren und zu signalisieren,
wenn eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials größer als 0.001 Sekunden und insbesondere größer als 0.005 Sekunden und bevorzugt größer als 0.01 Sekunden ist.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, the electronic measuring / operating circuit is set up to interpret and signal a deviation of the electrical potential from the modulation as caused by a foreign body,
if a duration of the deviation of the electrical potential is greater than 0.001 seconds and in particular greater than 0.005 seconds and preferably greater than 0.01 seconds.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts bildet mindestens eine der Messelektroden eine Fremdkörperelektrode.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, at least one of the measuring electrodes forms a foreign body electrode.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts weist das Messrohr ein gerades erstes Segment, einen Rohrbogen und ein gerades zweites Segment auf,
wobei das erste Segment mit einem Einlauf des Rohrbogens verbunden ist, und wobei das zweite Segment mit einem Auslauf des Rohrbogens verbunden ist,
wobei der Rohrbogen einen Krümmungsmittelpunkt aufweist;
und wobei der Rohrbogen und/oder das zweite Segment auf einer bezüglich der Messrohrachse vom Krümmungsmittelpunkt abgewandten Seite mindestens eine Fremdkörperelektrode aufweist.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, the measuring tube has a straight first segment, a tube bend and a straight second segment,
wherein the first segment is connected to an inlet of the pipe bend, and wherein the second segment is connected to an outlet of the pipe bend,
wherein the pipe bend has a center of curvature;
and wherein the pipe bend and / or the second segment has at least one foreign body electrode on a side facing away from the center of curvature with respect to the measuring tube axis.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts definiert der Rohrbogen eine Ebene, in welcher Ebene mindestens eine Fremdkörperelektrode angeordnet ist.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, the pipe bend defines a plane in which plane at least one foreign body electrode is arranged.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts weist die Fremdkörperelektrode in einem Querschnitt des Messrohrs in Bezug auf die Messrohrachse eine maximale Winkelausdehnung von mindestens 10 Grad und insbesondere mindestens 30 Grad und bevorzugt mindestens 45 Grad auf.In one embodiment of the electromagnetic flowmeter, the foreign body electrode in a cross section of the measuring tube with respect to the Meßrohrachse a maximum angular extent of at least 10 degrees and in particular at least 30 degrees and preferably at least 45 degrees.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts weist das Messrohr auf einer stromabwärts gerichteten Seite der Messelektroden mindestens ein erstes Element zum Erzeugen einer Strömungsrotation auf, wobei auf einer stromabwärts gerichteten Seite des ersten Elements eine das Medium berührende Fläche des Messrohrs mindestens eine Fremdkörperelektrode aufweist.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, the measuring tube has on a downstream side of the measuring electrodes at least a first element for generating a flow rotation, wherein on a downstream side of the first element, a medium-contacting surface of the measuring tube has at least one foreign body electrode.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts weist das Messrohr mindestens eine Fremdkörperelektrode auf, welche in das Lumen des Messrohrs hineinragt, insbesondere entgegen einer Fallrichtung der Fremdkörper in das Lumen des Messrohrs hineinragt.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, the measuring tube has at least one foreign body electrode which projects into the lumen of the measuring tube, in particular projects into the lumen of the measuring tube counter to a direction of fall of the foreign body.

In einer Ausgestaltung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts weist das Messrohr einen Strömungskonditionierer auf, welcher dazu eingerichtet ist, die Strömung des Mediums zu beeinflussen,
wobei der Strömungskonditionierer auf der stromaufwärts gerichteten Seite mindestens eine Fremdkörperelektrode aufweist,
wobei der Strömungskonditionierer insbesondere ein Strömungsgleichrichter ist.In one embodiment of the magnetic-inductive flowmeter, the measuring tube has a flow conditioner, which is designed to influence the flow of the medium,
wherein the flow conditioner on the upstream side has at least one foreign body electrode,
wherein the flow conditioner is in particular a flow rectifier.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

  • 1 skizziert Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100;
  • 2 skizziert den Verlauf eines Längsschnitts eines Messrohrs einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts mit einem Rohrbogen;
  • Figs. 3 a) bis c) skizzieren den Verlauf von Längsschnitten von Messrohren weiterer Ausführungsformen erfindungsgemäßer magnetisch-induktiver Durchflussmessgeräte.
  • 4 skizziert schematisch den Aufbau eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts.
In the following, the invention will be explained with reference to exemplary embodiments.
  • 1 outlines process steps of a method 100 according to the invention;
  • 2 outlines the course of a longitudinal section of a measuring tube of an embodiment of a magnetic-inductive flowmeter according to the invention with a pipe bend;
  • Figs. 3 a) to c) outline the course of longitudinal sections of measuring tubes of further embodiments of magnetic-inductive flow measuring devices according to the invention.
  • 4 schematically outlines the structure of a magnetic-inductive flowmeter.

1 skizziert Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt 101 eine elektronische Betriebsschaltung eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts eine durch eine Strömung eines durch ein Messrohr des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts fließenden Mediums verursachte Modulation eines elektrischen Potentials einer Fremdkörperelektrode erfasst. 1 outlines process steps of a method according to the invention 100 .
wherein in a first method step 101 an electronic operating circuit of a magnetic-inductive flowmeter according to the invention detects a modulation of an electrical potential of a foreign body electrode caused by a flow of a medium flowing through a measuring tube of the electromagnetic flowmeter.

In einem zweiten Verfahrensschritt 102 wird eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation erkannt, wenn die Amplitude des elektrischen Potentials mindestens 2% und insbesondere mindestens 1% und bevorzugt mindestens 0.5% von der Modulation abweicht.In a second process step 102 a deviation of the electrical potential from the modulation is detected if the amplitude of the electrical potential deviates from the modulation by at least 2% and in particular at least 1% and preferably at least 0.5%.

In einem dritten Verfahrensschritt 103 wird eine Abweichung als durch einen Fremdkörper verursacht interpretiert, wenn eine Dauer der der Abweichung des elektrischen Potentials kleiner als 1 Sekunde und insbesondere kleiner als 0.5 Sekunden und bevorzugt kleiner als 0.25 Sekunden ist und/oder wenn die Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials größer als 0.001 Sekunden und insbesondere größer als 0.005 Sekunden und bevorzugt größer als 0.01 Sekunden ist.In a third process step 103 a deviation is interpreted as caused by a foreign body, if a duration of the deviation of the electric potential is less than 1 second and in particular less than 0.5 seconds and preferably less than 0.25 seconds and / or if the duration of the deviation of the electric potential greater than 0.001 Seconds and in particular greater than 0.005 seconds and preferably greater than 0.01 seconds.

2 skizziert den Verlauf eines Längsschnitts eines Messrohrs 10 eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts mit einem geraden ersten Segment 11, einem Rohrbogen 12 mit einem Krümmungsmittelpunkt KM, und einem geraden zweiten Segment 13, wobei das erste Segment mit einem Einlauf des Rohrbogens 12 verbunden ist, und wobei das zweite Segment mit einem Auslauf des Rohrbogens verbunden ist. Der Rohrbogen weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Bogenwinkel β von 90° auf, jedoch ist der Rohrbogen nicht auf einen Bogenwinkel β von 90° beschränkt, sondern kann beispielsweise einen Bogenwinkel β zwischen 30° und 180° aufweisen. Das erste Segment 11 weist dabei zwei Messelektroden EM auf, welche zur Durchflussmessung eingerichtet sind. Der Rohrbogen 12 sowie das zweite Segment weisen auf einer bezüglich einer Messrohrachse MA dem Krümmungsmittelpunkt KM abgewandten Seite eine Fremdkörperelektrode EF auf. Es können aber auch jeweils mehrere Fremdkörperelektroden angeordnet sein, genauso können auch nur der Rohrbogen bzw. nur das zweite Segment ein oder mehrere Fremdkörperelektroden aufweisen. Wenn das durch das Messrohr strömende Medium durch den Rohrbogen zu einer Richtungsänderung gezwungen wird, werden Fremdkörper, welche eine höhere Dichte als das Medium aufweisen nach außen abgedrängt, wobei die Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls der Fremdkörper auf eine der Fremdkörperelektroden erhöht wird. Je größer der Bogenwinkel β, desto stärker die Ablenkung von Fremdkörpern im Medium. 2 outlines the course of a longitudinal section of a measuring tube 10 a magnetic-inductive flowmeter with a straight first segment 11 , a pipe bend 12 with a center of curvature KM , and a straight second segment 13 , where the first segment with an inlet of the pipe bend 12 is connected, and wherein the second segment is connected to an outlet of the pipe bend. The pipe bend has a bow angle in this embodiment β from 90 °, but the pipe bend is not at a bend angle β limited by 90 °, but may, for example, a bow angle β between 30 ° and 180 °. The first segment 11 has two measuring electrodes EM on, which are set up for flow measurement. The pipe bend 12 and the second segment point with respect to a measuring tube axis MA the center of curvature KM opposite side a foreign body electrode EF on. However, it is also possible for a plurality of foreign body electrodes to be arranged in each case, just as only the tube bend or only the second segment can have one or more foreign body electrodes. When the medium flowing through the metering tube is forced to change direction by the tube sheet, foreign matters having a higher density than the medium are forced outward, thereby increasing the likelihood of the foreign matter impacting on one of the foreign body electrodes. The larger the arc angle β The greater the distraction of foreign bodies in the medium.

Figs. 3 a) bis c) skizzieren den Verlauf von von Längsschnitten von Messrohren weiterer Ausführungsformen erfindungsgemäßer magnetisch-induktiver Durchflussmessgeräte.Figs. 3 a) to c) sketch the course of longitudinal sections of measuring tubes of further embodiments of magnetic-inductive flow measuring devices according to the invention.

Im in 3 a) skizzierten Messrohrlängsschnittverlauf ist im Messrohr 10 auf der stromaufwärtigen Seite der Messelektroden ein Strömungskonditionier SK angeordnet, welcher dazu eingerichtet ist das Strömungsprofil des Mediums im Bereich der Messelektroden gleichförmig, insbesondere rotationssymmetrisch und bevorzugt flach zu gestalten. Auf der stromaufwärts gerichteten Seite des Strömungskonditionierers ist mindestens eine Fremdkörperelektrode EF angeordnet.Im in 3 a) sketched measuring tube longitudinal section is in the measuring tube 10 on the upstream side of the measuring electrodes, a flow conditioner SK arranged, which is adapted to the flow profile of the medium in the region of the measuring electrodes uniformly, in particular rotationally symmetrical and preferably to make flat. On the upstream side of the flow conditioner is at least one foreign body electrode EF arranged.

Im in 3 b) skizzierten Messrohrlängsschnittverlauf ist in das Messrohr 10 eine Fremdkörperelektrode EF eingelassen, welche zumindest zu einem Viertel des Messrohrdurchmessers und insbesondere zu einem Drittel des Messrohrdurchmessers in das Messrohr 10 hineinragt. Bevorzugt ragt die Fremdkörperelektrode EF entgegen einer Fallrichtung der Fremdkörper in das Messrohr hinein. Es ist von Vorteil, wenn die Fremdkörperelektrode EF außerhalb eines für die Durchflussmessung relevanten Bereichs der Messelektroden EM angeordnet ist.Im in 3 b) sketched measuring tube longitudinal section is in the measuring tube 10 a foreign body electrode EF admitted, which at least to a quarter of the measuring tube diameter and in particular to one third of the measuring tube diameter in the measuring tube 10 protrudes. Preferably, the foreign body electrode protrudes EF against a fall direction of the foreign body in the measuring tube inside. It is advantageous if the foreign body electrode EF outside of a range of measuring electrodes relevant for flow measurement EM is arranged.

Im in 3 c) skizzierten Messrohrlängsschnittverlauf sind im Messrohr 10 auf der stromabwärts gerichteten Seite der Messelektroden EM zwei erste Elemente E1 angeordnet, welche dazu eingerichtet sind, der Strömung des Mediums im Messrohr eine Rotation aufzuprägen, wodurch Fremdkörper im Medium senkrecht zur Strömungsrichtung in Richtung einer Messrohrwandung gedrängt werden. Stromabwärts zur den ersten Elementen E1 ist mindestens eine Fremdkörperelektrode EF im Messrohr 10 angeordnet, auf welche durch die Rotation der Strömung in Richtung der Messrohrwandung gedrängten Fremdkörper aufprallen.Im in 3 c) sketched measuring tube longitudinal section are in the measuring tube 10 on the downstream side of the measuring electrodes EM two first elements E1 arranged, which are adapted to impart a rotation of the flow of the medium in the measuring tube, whereby foreign matter in the medium perpendicular to the flow direction in the direction of a Meßrohrwandung be crowded. Downstream to the first elements E1 is at least one foreign body electrode EF in the measuring tube 10 arranged on which impact by the rotation of the flow in the direction of the Meßrohrwandung impinged foreign body.

4 zeigt eine Frontansicht auf ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr 10; und einem Magnetsystem 20 zum Erzeugen eines Magnetfelds, und einem Paar Messelektroden EM zum Erfassen einer durch das Magnetfeld induzierten, durchflussabhängigen Spannung; und einer erfindungsgemäßen Fremdkörperelektrode EF, wobei das Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zu einer Messrohrachse und senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen den Messelektroden steht. Der Doppelpfeil RMF zeigt die Richtung des Magnetfelds, der Doppelpfeil RIS zeigt die Richtung der durch das Magnetfeld induzierten Spannung. Ein typisches Magnetsystem 20 eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts weist dabei ein mindestens ein Spulensystem auf, welches durch eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (nicht gezeigt) mit einem elektrischen Strom zum Erzeugen des Magnetfelds beaufschlagt wird. Ein solches Spulensystem kann einen Spulenkern und einen Polschuh zur Leitung des Magnetfelds zwischen Spulenkern und Messrohr 10 aufweisen. Die elektronische Mess-/Betriebsschaltung ist dazu eingerichtet, ein elektrisches Potential der Fremdkörperelektrode zu erfassen und eine durch die Strömung des Mediums erzeugten Modulation des elektrischen Potentials zu bestimmen, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation zu erkennen und die Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren, falls eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials größer als 0.001 Sekunden und insbesondere größer als 0.005 Sekunden und bevorzugt größer als 0.01 Sekunden ist und/oder falls die Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials kleiner als 1 Sekunde und insbesondere kleiner als 0.5 Sekunden und bevorzugt kleiner als 0.25 Sekunden ist. 4 shows a front view of a magnetic-inductive flow meter with a measuring tube 10 ; and a magnet system 20 for generating a magnetic field, and a pair of measuring electrodes EM for detecting a magnetic field induced, flow-dependent voltage; and a foreign body electrode according to the invention EF , wherein the magnetic field is substantially perpendicular to a measuring tube axis and perpendicular to a connecting line between the measuring electrodes. The double arrow RMF shows the direction of the magnetic field, the double arrow RIS shows the direction of the voltage induced by the magnetic field. A typical magnet system 20 In this case, a magneto-inductive flowmeter has at least one coil system, which is acted upon by an electronic measuring / operating circuit (not shown) with an electric current for generating the magnetic field. Such a coil system can have a coil core and a pole shoe for conducting the magnetic field between the coil core and the measuring tube 10 exhibit. The electronic measuring / operating circuit is adapted to detect an electric potential of the foreign body electrode and to determine a modulation of the electric potential generated by the flow of the medium, to detect a deviation of the electric potential from the modulation and the deviation of the electric potential from the Modulation is to be interpreted as caused by a foreign body, if a duration of the deviation of the electric potential is greater than 0.001 seconds and in particular greater than 0.005 seconds and preferably greater than 0.01 seconds and / or if the duration of the deviation of the electric potential less than 1 second and especially less than 0.5 seconds and preferably less than 0.25 seconds.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Messrohrmeasuring tube
1111
gerades erstes Segmentstraight first segment
1212
RohrbogenElbows
1313
gerades zweites Segmentstraight second segment
2020
Magnetsystemmagnet system
3030
Magnetisch-induktives DurchflussmessgerätMagnetic-inductive flowmeter
EMEM
Messelektrodenmeasuring electrodes
EFEF
FremdkörperelektrodenForeign body electrodes
FKFK
Fremdkörperforeign body
MAMA
MessrohrachseMeasuring tube axis
KMKM
KrümmungsmittelpunktCenter of curvature
ββ
Bogenwinkelarc angle
E1E1
erstes Elementfirst element
SKSK
StrömungskonditioniererA flow
RMFRMF
Richtung MagnetfeldDirection magnetic field
RISRIS
Richtung induzierte SpannungDirection induced voltage
100100
Verfahren zur Detektion von FremdkörperMethod for detecting foreign bodies
101101
Erfassen einer durch die Strömung des Mediums erzeugten Modulation des elektrischen Potentials der FremdkörperelektrodeDetecting a modulation of the electric potential of the foreign body electrode generated by the flow of the medium
102102
Erkennen einer Abweichung des elektrischen Potentials von der ModulationDetecting a deviation of the electric potential from the modulation
103103
Interpretieren und Signalisieren einer Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursachtInterpreting and signaling a deviation of the electrical potential from the modulation as caused by a foreign body

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102016116072 [0002]DE 102016116072 [0002]

Claims (15)

Verfahren (100) zur Detektion von Fremdkörpern (FK) in einem ein Messrohr (20) eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts (30) durchströmenden Mediums, wobei das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät (30) umfasst: ein Magnetsystem (20), welches ein das Messrohr (10) durchdringendes Magnetfeld erzeugt, welches Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zu einer Messrohrachse ausgerichtet ist; mindestens ein Paar im Messrohr (10) angeordnete Messelektroden (EM), welche mit dem das Messrohr (10) durchströmenden Medium gekoppelt sind und eine im Medium induzierte, durchflussabhängige Spannung erfassen; und eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung, welche die von den Messelektroden (EM) erfasste Spannung auswertet; dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät (30) mindestens eine Fremdkörperelektrode (EF) aufweist, welche Fremdkörper im Medium erfasst; wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung ein elektrisches Potential der Fremdkörperelektrode (EF) erfasst; wobei das Verfahren (100) folgende Verfahrensschritte aufweist: (101) Erfassen einer durch die Strömung des Mediums erzeugten Modulation des elektrischen Potentials der Fremdkörperelektrode (EF); (102) Erkennen einer Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation; (103) Interpretieren und Signalisieren einer Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht.Method (100) for detecting foreign bodies (FK) in a medium flowing through a measuring tube (20) of a magnetic-inductive flowmeter (30), wherein the magnetic-inductive flowmeter (30) comprises: a magnet system (20) which encloses the measuring tube (10) generates penetrating magnetic field which magnetic field is oriented substantially perpendicular to a measuring tube axis; at least one pair of measuring electrodes (EM) arranged in the measuring tube (10), which are coupled to the medium flowing through the measuring tube (10) and detect a flow-dependent voltage induced in the medium; and an electronic measuring / operating circuit which evaluates the voltage detected by the measuring electrodes (EM); characterized in that the magnetic inductive flowmeter (30) comprises at least one foreign body electrode (EF) which detects foreign matter in the medium; wherein the electronic measurement / operation circuit detects an electric potential of the foreign body electrode (EF); the method (100) comprising the steps of: (101) detecting a modulation of the electric potential of the foreign body electrode (EF) generated by the flow of the medium; (102) detecting a deviation of the electric potential from the modulation; (103) Interpreting and signaling a deviation of the electric potential from the modulation as caused by a foreign body. Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation erkannt wird, wenn die Amplitude des elektrischen Potentials mindestens 2% und insbesondere mindestens 1% und bevorzugt mindestens 0.5% von der Modulation abweicht.Method (100) according to Claim 1 , wherein a deviation of the electric potential is detected by the modulation when the amplitude of the electric potential is at least 2% and in particular at least 1% and preferably at least 0.5% different from the modulation. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Amplitude als durch einen Fremdkörper (FK) verursacht interpretiert und signalisiert wird, wenn eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials kleiner als 1 Sekunde und insbesondere kleiner als 0.5 Sekunden und bevorzugt kleiner als 0.25 Sekunden ist.Method (100) according to one of Claims 1 or 2 wherein a deviation of the electrical potential from the amplitude is interpreted and signaled as caused by a foreign body (FK) when a duration of the deviation of the electrical potential is less than 1 second and in particular less than 0.5 second and preferably less than 0.25 second. Verfahren (100) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Amplitude als durch einen Fremdkörper verursacht interpretiert und signalisiert wird, wenn eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials größer als 0.001 Sekunden und insbesondere größer als 0.005 Sekunden und bevorzugt größer als 0.01 Sekunden ist.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein a deviation of the electrical potential from the amplitude is interpreted and signaled as caused by a foreign body, if a duration of the deviation of the electrical potential greater than 0.001 seconds and in particular greater than 0.005 seconds and preferably greater than 0.01 seconds. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät zur Messung der Durchflussgeschwindigkeit oder des Volumendurchflusses eines Mediums in einem Messrohr (10) umfassend: ein Messrohr (10) mit einer Messrohrachse (MA); ein Magnetsystem (20) zum Erzeugen eines das Messrohrs (10) durchdringenden Magnetfelds, welches Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zur Messrohrachse ausgerichtet ist; mindestens ein Paar im Messrohr (10) angeordnete Messelektroden (EM), welche mit dem das Messrohr (10) durchströmenden Medium gekoppelt und dazu eingerichtet sind eine im Medium induzierte, durchflussabhängige Spannung zu erfassen; und eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung, welche mit den Messelektroden (EM) elektrisch gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, die von den Messelektroden (EM) erfasste Spannung auszuwerten; dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät mindestens eine Fremdkörperelektrode (EF) zur Erfassung von Fremdkörpern im Medium aufweist, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung mit der Fremdkörperelektrode (EF) elektrisch gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, ein elektrisches Potential der Fremdkörperelektrode (EF) zu erfassen und eine durch die Strömung des Mediums erzeugten Modulation des elektrischen Potentials zu bestimmen; und wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung des Weiteren dazu eingerichtet ist, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren.Electromagnetic flowmeter for measuring the flow rate or the volume flow rate of a medium in a measuring tube (10) comprising: a measuring tube (10) having a measuring tube axis (MA); a magnetic system (20) for generating a magnetic field penetrating the measuring tube (10), which magnetic field is aligned substantially perpendicular to the measuring tube axis; at least one pair of measuring electrodes (EM) arranged in the measuring tube (10), which are coupled to the medium flowing through the measuring tube (10) and adapted to detect a flow-dependent voltage induced in the medium; and an electronic measuring / operating circuit, which is electrically coupled to the measuring electrodes (EM) and is adapted to evaluate the voltage detected by the measuring electrodes (EM); characterized in that the magnetic-inductive flowmeter has at least one foreign body electrode (EF) for detecting foreign bodies in the medium, the electronic measuring / operating circuit being electrically coupled to the foreign body electrode (EF) and adapted to set an electric potential of the foreign body electrode (EF). EF) and to determine a modulation of the electric potential generated by the flow of the medium; and wherein the electronic measurement / operation circuit is further configured to interpret a deviation of the electrical potential from the modulation as being caused by a foreign object. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 5, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren, wenn die Amplitude des elektrischen Potentials mindestens 2% und insbesondere mindestens 1% und bevorzugt mindestens 0.5% von der Modulation abweicht.Magnetic-inductive flowmeter according to Claim 5 wherein the electronic measuring / operating circuit is adapted to interpret a deviation of the electrical potential from the modulation as caused by a foreign body when the amplitude of the electrical potential is at least 2% and in particular at least 1% and preferably at least 0.5% of the modulation differs. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren und zu signalisieren, wenn eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials kleiner als 1 Sekunde und insbesondere kleiner als 0.5 Sekunden und bevorzugt kleiner als 0.25 Sekunden ist.Magnetic-inductive flowmeter according to one of Claims 5 or 6 wherein the electronic measuring / operating circuit is adapted to interpret and signal a deviation of the electrical potential from the modulation as caused by a foreign body, when a duration of the deviation of the electric potential less than 1 second and in particular less than 0.5 seconds and preferably less than 0.25 seconds. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, eine Abweichung des elektrischen Potentials von der Modulation als durch einen Fremdkörper verursacht zu interpretieren, wenn eine Dauer der Abweichung des elektrischen Potentials größer als 0.001 Sekunden und insbesondere größer als 0.005 Sekunden und bevorzugt größer als 0.01 Sekunden ist. Magnetic-inductive flowmeter after at least one of Claims 5 to 7 wherein the electronic measuring / operating circuit is adapted to interpret a deviation of the electrical potential from the modulation as caused by a foreign body, if a duration of the deviation of the electric potential greater than 0.001 seconds and in particular greater than 0.005 seconds, and preferably greater than Is 0.01 seconds. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei mindestens eine der Messelektroden (EM) eine Fremdkörperelektrode (EF) bildet.Magnetic-inductive flowmeter after at least one of Claims 5 to 8th wherein at least one of the measuring electrodes (EM) forms a foreign body electrode (EF). Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Messrohr (10) ein gerades erstes Segment (11), einen Rohrbogen (12) und ein gerades zweites Segment (13) aufweist, wobei das erste Segment (11) mit einem Einlauf des Rohrbogens (12) verbunden ist, und wobei das zweite Segment (13) mit einem Auslauf des Rohrbogens verbunden ist, wobei der Rohrbogen einen Krümmungsmittelpunkt (KM) aufweist; und wobei der Rohrbogen und/oder das zweite Segment auf einer bezüglich der Messrohrachse (MA) vom Krümmungsmittelpunkt abgewandten Seite mindestens eine Fremdkörperelektrode (EF) aufweist.Magnetic-inductive flowmeter after at least one of Claims 5 to 9 wherein the measuring tube (10) has a straight first segment (11), a pipe bend (12) and a straight second segment (13), wherein the first segment (11) is connected to an inlet of the pipe bend (12), and wherein the second segment (13) is connected to an outlet of the pipe bend, the pipe bend having a center of curvature (KM); and wherein the pipe bend and / or the second segment has at least one foreign body electrode (EF) on a side facing away from the center of curvature with respect to the measuring tube axis (MA). Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 10, wobei der Rohrbogen eine Ebene definiert, in welcher Ebene mindestens eine Fremdkörperelektrode (EF) angeordnet ist.Magnetic-inductive flowmeter according to Claim 10 wherein the pipe bend defines a plane in which plane at least one foreign body electrode (EF) is arranged. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die Fremdkörperelektrode (EF) in einem Querschnitt des Messrohrs in Bezug auf die Messrohrachse eine maximale Winkelausdehnung von mindestens 10 Grad und insbesondere mindestens 30 Grad und bevorzugt mindestens 45 Grad aufweist.Magnetic-inductive flowmeter after at least one of Claims 5 to 11 wherein the foreign body electrode (EF) in a cross section of the measuring tube with respect to the measuring tube axis has a maximum angular extent of at least 10 degrees and in particular at least 30 degrees and preferably at least 45 degrees. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei das Messrohr (10) auf einer stromabwärts gerichteten Seite der Messelektroden (EM) mindestens ein erstes Element (E1) zum Erzeugen einer Strömungsrotation aufweist, wobei auf einer stromabwärts gerichteten Seite des ersten Elements eine das Medium berührende Fläche des Messrohrs mindestens eine Fremdkörperelektrode (EF) aufweist.Magnetic-inductive flowmeter after at least one of Claims 5 to 12 wherein the measuring tube (10) has on a downstream side of the measuring electrodes (EM) at least a first element (E1) for generating a flow rotation, wherein on a downstream side of the first element a medium-contacting surface of the measuring tube at least one foreign body electrode ( EF). Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei das Messrohr (10) mindestens eine Fremdkörperelektrode (EF) aufweist, welche in das Lumen des Messrohrs hineinragt, insbesondere entgegen einer Fallrichtung der Fremdkörper in das Lumen des Messrohrs hineinragt.Magnetic-inductive flowmeter after at least one of Claims 5 to 13 wherein the measuring tube (10) has at least one foreign body electrode (EF) which projects into the lumen of the measuring tube, in particular protrudes into the lumen of the measuring tube counter to a falling direction of the foreign body. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei das Messrohr (10) einen Strömungskonditionierer (SK) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, die Strömung des Mediums zu beeinflussen, wobei der Strömungskonditionierer auf der stromaufwärts gerichteten Seite mindestens eine Fremdkörperelektrode (EF) aufweist, wobei der Strömungskonditionierer insbesondere ein Strömungsgleichrichter ist.Magnetic-inductive flowmeter after at least one of Claims 5 to 14 wherein the measuring tube (10) comprises a flow conditioner (SK) adapted to influence the flow of the medium, the flow conditioner on the upstream side having at least one foreign body electrode (EF), the flow conditioner being in particular a flow straightener.
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