DE102018101923A1 - Verfahren zum Feststellen von Belagsbildung in einem Messrohr und Messgerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Feststellen von Belagsbildung in einem Messrohr und Messgerät zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren 100 zum Feststellen von Belagsbildung in einem Messrohr eines Messaufnehmers vom Vibrationstyp zum Ermitteln eines Dichtemesswerts und/oder eines Massedurchflussmesswerts eines in dem Messrohr befindlichen Mediums, umfasst:
Anregen von Schwingungen des Messrohrs in einer Biegeschwingungsnutzmode des Messrohrs mittels eines Erregersignals und Erfassen mindestens eines Schwingungssensorsignals welches von Schwingungsamplituden der angeregten Schwingungen abhängt (110);
Ermitteln eines Dämpfungswerts (120) der Schwingungen in Abhängigkeit von dem Erregersignal und dem Schwingungssensorsignal;
Überprüfen ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entfällt (140); und
Signalisieren einer Belagsbildung (150) in Abhängigkeit von dem ermittelten Dämpfungswert bei einem positiven Ergebnis der Überprüfung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen von Belagsbildung in einem Messrohr, insbesondere eines Messaufnehmers vom Vibrationstyp zur Dichte- bzw. Durchflussmessung und ein Messgerät zur Durchführung des Verfahrens.
  • In den Prozessindustrien werden Dichte bzw. Massedurchfluss eines Mediums häufig mit Messaufnehmern vom Vibrationstyp bestimmt, welche mindestens ein Messrohr, meistens jedoch paarweise angeordnete Messrohre aufweisen, die zu Biegeschwingungen in einer Biegeschwingungsnutzmode angeregt werden. Eine Nutzmodeeigenfrequenz der Biegeschwingungsnutzmode ermöglicht die Bestimmung der Dichte des Mediums. Eine der Biegeschwingungsnutzmode überlagerte Coriolismode, welche antisymmetrisch zur Biegeschwingungsnutzmode ist und eine durchflussabhängige Amplitude aufweist, bewirkt eine durchflussabhängige Phasendifferenz zwischen Schwingungssensorsignalen von Schwingungssensoren, die einlaufseitig und auslaufseitig an einem Messrohr bzw. zwischen den Messrohren eines Messrohrpaares angeordnet sind. Auf Basis dieser Phasendifferenz ist der Messedurchfluss bestimmbar.
  • Die Messgenauigkeit eines solchen Messaufnehmers kann jedoch durch Veränderungen charakteristischer Eigenschaften der Messrohre, beeinträchtigt werden, wenn diese nicht erkannt werden. Beispielsweise kann durch Korrosion oder Abrasion an der Innenwand des Messrohrs dessen Steifigkeit verändert werden, so dass Kalibrierungen zwischen Dichte und Nutzmodeeigenfrequenz bzw. zwischen Massedurchfluss und Phasendifferenz mit der Zeit ihre Gültigkeit verlieren können. Ähnlich problematisch kann sich eine Belagsbildung im Messrohr auswirken, da der einem Medium zur Verfügung stehende, lichte Rohrquerschnitt verringert wird. Damit wird die Nutzmodeeigenfrequenz mit zunehmender Belagsstärke durch die Dichte des Belags anstelle der Dichte des Mediums beeinflusst. Abgesehen von damit einhergehenden Messfehlern kann eine Belagsbildung einen industriellen Prozess auch dadurch beeinträchtigen, dass der Strömungswiderstand des Messrohrs steigt und damit beispielweise größere Pumpleistungen erforderlich werden.
  • In der Patentliteratur ist Belagsbildung bereits in verschiedenen Dokumenten als Störgröße genannt.
  • Wheeler et al. offenbaren in US 7,904,268 B2 Ansätze zur Modellierung des Schwingungsverhaltens von Messrohren, wobei Belagsbildung allgemein als eine als eine mögliche Ursache von Störungen genannt ist.
  • Rieder et al. beschreiben in DE 10 2005 050 898 A1 für einen Messaufnehmer mit einem einzigen, geraden Messrohr eine Belagserkennung anhand der Eigenfrequenz von Torsionsschwingungen.
  • Cunningham et al. beschreiben in WO 2009/134 268 A1 einen Verfahren zur Detektion von Belagsbildung bei einem Coriolis-Massedurchflussmesser durch Vergleich des Druckabfalls über dem Coriolis-Massedurchflussmesser mit dem Massedurchflussmesswerts des Coriolis-Massedurchflussmessers. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwändig, da zusätzlich zum Massedurchflussmessgerät noch eine Differenzdruckmessstelle erforderlich ist.
  • Kirst et al. beschreiben in DE 10 2011 080 415 A1 ein Verfahren zur Belagserkennung anhand von Temperaturverläufen an zwei Orten unterschiedlicher thermischer Ankopplung an das Messrohr. Dieses Verfahren setzt jedoch eine hinreichende Dynamik im Temperaturverlauf des Mediums voraus; im thermischen Gleichgewicht kann es nicht angewendet werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Messgerät zu dessen Durchführung anzugeben, das eine zuverlässige Detektion von Belagsbildung anhand des Schwingungsverhaltens des Messaufnehmers ermöglicht, und insbesondere geeignet ist, auch falsche positive Belagsmeldungen auszuschließen. Der letztgenannte Aspekt ist insofern beachtlich, als Fehlalarme, die unnötige Wartungseinsätze zur Reinigung von Messrohren auslösen, die Akzeptanz eines solchen Verfahrens seitens der Anwender unterminieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Feststellen von Belagsbildung in einem Messrohr eines Messaufnehmers vom Vibrationstyp zum Ermitteln eines Dichtemesswerts und/oder eines Massedurchflussmesswerts eines in dem Messrohr befindlichen Mediums umfasst:
  • Anregen von Schwingungen des Messrohrs in einer Biegeschwingungsnutzmode des Messrohrs mittels eines Erregersignals; Erfassen mindestens eines Schwingungssensorsignals welches von Schwingungsamplituden der angeregten Schwingungen abhängt; Ermitteln eines Dämpfungswerts der Schwingungen in Abhängigkeit von dem Erregersignal und dem Schwingungssensorsignal; Überprüfen ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entfällt; und Signalisieren einer Belagsbildung in Abhängigkeit von dem ermittelten Dämpfungswert bei einem positiven Ergebnis der Überprüfung.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird nach dem Ermitteln des Dämpfungswerts überprüft, ob der ermittelte Dämpfungswert einen Referenzwert übersteigt; und das Überprüfen, ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert und ggf. die Signalisierung einer Belagsbildung nur dann erfolgt, wenn die erste Überprüfung ein positives Ergebnis hat.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Überprüfen, ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entfällt, das Ermitteln eines Werts für eine Fluktuation einer Schwingungseigenschaft; und das Überprüfen ob die ermittelte Fluktuation einer Gasbeladung als mögliche Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entspricht.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Schwingungseigenschaft: eine Amplitude des Schwingungssensorsignals, eine Nutzmodeeigenfrequenz, und/oder einen Dämpfungswert.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Überprüfen, ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entfällt: Ermitteln einer ersten Nutzmodeeigenfrequenz einer ersten Biegeschwingungsnutzmode; Ermitteln einer zweiten Nutzmodeeigenfrequenz einer zweiten Biegeschwingungsnutzmode; und Überprüfen ob eine Beziehung zwischen der ersten Nutzmodeeigenfrequenz und der zweiten Nutzmodeeigenfrequenz einer Gasbeladung als mögliche Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entspricht.
  • Im Zusammenhang mit Experimenten zur vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass die Dämpfung von Biegeschwingungsnutzmoden mit der Belagsbildung zunimmt, die Dämpfung also hinreichend sensitiv auf Belagsbildung reagiert. Die Dämpfung ist jedoch nicht hinreichend selektiv, da eine Gasbeladung eines flüssigen Mediums ebenfalls eine Dämpfung von Messrohrschwingung bewirken kann.
  • Wenn also eine Dämpfung der Messrohrschwingungen in einem solchen Maße vorliegt, dass Belagsbildung vorliegen könnte, ist noch zu überprüfen, ob eine Gasbeladung des Mediums als Ursache der Dämpfung ausgeschlossen werden kann.
  • Wie beispielsweise in der Patentanmeldung DE 10 2017 115 251.2 ausgeführt ist, führt eine Gasebladung einerseits zu einer Dämpfung und andererseits zu Fluktuationen von Dämpfung und Eigenfrequenz. Um also im Falle des Auftretens einer Dämpfung sicher gehen zu können, dass eine Belagsbildung vorliegt, kann überprüft werden ob Fluktuationen der Dämpfung oder der Nutzmodeeigenfrequenz in entsprechender Größe vorliegen. Falls nicht, ist eine Dämpfung oberhalb eines Referenzwertes ein starkes Indiz für Belagsbildung, so dass eine entsprechende Signalisierung gerechtfertigt ist.
  • Neben den beschriebenen Fluktuationen kann auch eine Analyse der Eigenfrequenzen der Biegeschwingungsnutzmode und beispielsweise der nächst höheren Biegeschwingungsmode dazu dienen eine Gasbeladung eines flüssigen Mediums zu identifizieren, und Messfehler aufgrund der Gasbeladung zu korrigieren. Hierzu offenbaren Zhu et al. in DE 10 2015 122 661 A1 ein Verfahren zum Ermitteln eines physikalischen Parameters einer mit Gas in Form von suspendierten Blasen beladenen Flüssigkeit mittels eines Messaufnehmers mit einem in Biegeschwingungsmoden verschiedener Eigenfrequenz anregbaren Messrohr zum Führen des Mediums, umfasst die folgenden Schritte: Ermitteln der Eigenfrequenzen der f1-Mode und der f3-Mode; Ermitteln vorläufiger Dichtewerte für die im Messrohr geführte mit Gas beladene Flüssigkeit auf Basis der Eigenfrequenzen des f1-Modes und des f3-Modes; Ermitteln eines Werts für die Schallgeschwindigkeit der im Messrohr geführten mit Gas beladenen Flüssigkeit, und/oder zumindest eines von der Schallgeschwindigkeit und der Eigenfrequenz einer Mode abhängigen Korrekturterms und/oder Dichtefehlers für den vorläufigen Dichtewert, der auf Basis der Eigenfrequenz der Mode ermittelt wurde, zum Bestimmen eines korrigierten Dichtemesswerts; bzw. eines Korrekturterms für einen vorläufigen Massedurchflusswert zum Bestimmen eines korrigierten Massedurchflussmesswerts auf Basis des ersten vorläufigen Dichtewerts, des zweiten vorläufigen Dichtewerts, der Eigenfrequenz der f1-Mode und der Eigenfrequenz der f3-Mode. Auf Basis der Schallgeschwindigkeit des Mediums bzw. der Diskrepanz zwischen den vorläufigen Dichtewerten und dem korrigierten Dichtewert lässt sich die feststellen ob eine Gasbeladung vorliegt, die ursächlich für eine beobachtete Dämpfung der Messrohrschwingungen in Betracht kommt. Falls nicht, ist eine Dämpfung oberhalb eines Referenzwertes ein starkes Indiz für Belagsbildung, so dass eine entsprechende Signalisierung gerechtfertigt ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Diagnosegröße für den Belag ermittelt, die eine Funktion einer Differenz zwischen dem aktuell ermittelten Dämpfungswert und einem Nullpunktdämpfungswert ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung entspricht der Nullpunktdämpfungswert einer Dämpfung beim Betrieb des Messrohrs ohne Belag, der beispielsweise bei der Inbetriebnahme und/oder nach einer Reinigung des Messaufnehmers ermittelt wird.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Funktion eine lineare Funktion der Dämpfung.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Diagnosegröße einen Wert für die Belagsstärke.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Messaufnehmer mit einer Betriebs- und Auswerteschaltung verbunden, welche an mindestens einen Erreger sowie mindestens ein Paar von Schwingungssensoren des Messaufnehmers angeschlossen ist und das Verfahren durchführt.
  • Das erfindungsgemäße Messgerät, umfasst: eine Betriebs- und Auswerteschaltung; und einen Messaufnehmer vom Vibrationstyp zum Ermitteln der Dichte und/oder des Massedurchflusses eines Mediums mit: mindestens einem schwingfähigen Messrohr zum Führen des Mediums; mindestens einem Erreger zum Anregen von Biegeschwingungen des Messrohrs; und mindestens einem Paar von Schwingungssensoren zum Erfassen der Biegeschwingungen; wobei die Betriebs- und Auswerteschaltung an den mindestens einen Erreger sowie an das mindestens eine Paar von Schwingungssensoren des Messaufnehmers angeschlossen ist; wobei die Betriebs- und Auswerteschaltung dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
  • Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
    • 1a: Eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messgerätes;
    • 1b: Eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messgerätes;
    • 2a: Eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen einer Belagsstärke in den Messrohren eines Messaufnehmers und der Dämpfung der Biegeschwingungsnutzmode;
    • 2b: Eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Gasbeladung eines in den Messrohren eines Messaufnehmers befindlichen Mediums und der Dämpfung der Biegeschwingungsnutzmode;
    • 2c: Eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Gasbeladung eines in den Messrohren eines Messaufnehmers befindlichen Mediums und der Fluktuation der Dämpfung der Biegeschwingungsnutzmode;
    • 2d: Eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Gasbeladung eines in den Messrohren eines Messaufnehmers befindlichen Mediums und der Fluktuation der Nutzmodeeigenfrequenz der Biegeschwingungsnutzmode;
    • 2e: Eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Gasbeladung eines in den Messrohren eines Messaufnehmers befindlichen Mediums und der Schallgeschwindigkeit eines in den Messrohren eines Messaufnehmers befindlichen Mediums; und
    • 3: Ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den 1a und 1b ist beispielhaft ein nach dem Coriolis-Prinzip arbeitendes Massedurchflussmessgerät 2 mit einer Längsachse L dargestellt, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Insbesondere ist durch dieses Massedurchflussmessgerät 2 das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar. Das Massedurchflussmessgerät 2 weist zwei schwingungsfähig gehalterte Messrohre A und B auf, die jeweils bogenförmig ausgebildet sind und parallel zueinander verlaufen. Das Massedurchflussmessgerät 2 ist dabei derart in eine (nicht dargestellte) Rohrleitung einsetzbar, dass die beiden Messrohre A und B von dem in der Rohrleitung strömenden Fluid durchströmt werden. Eingangsseitig und ausgangsseitig der Messrohre A und B sind jeweils Strömungsteiler bzw. -sammler 4, 6 vorgesehen.
  • Zwischen den beiden Messrohren A und B ist ein Erreger 8 angeordnet. Der Erreger 8 ist bei der vorliegenden Ausführungsform an einem Umkehrpunkt des Bogens positioniert, der jeweils durch die beiden Messrohre A und B gebildet wird. Durch den Erreger 8 können die beiden Messrohre A und B periodisch gegeneinander ausgelenkt werden, so dass sie Biegeschwingungen ausführen. Die beiden Messrohre A und B sind ferner eingangsseitig und ausgangsseitig durch entsprechende Koppelelemente 10, 12 mechanisch aneinandergekoppelt.
  • Zwischen den beiden Messrohren A und B, jeweils an einem eingangsseitigen und an einem ausgangsseitigen Abschnitt derselben, erstrecken sich zwei Schwingungssensoren 14, 16. In der vorliegenden Ausführungsform ist durch die beiden Schwingungssensoren 14, 16 jeweils die Abstandsänderung zwischen den beiden Messrohren A, B, d.h. deren kombinierte Amplitude, erfassbar. Die Schwingungssensoren 14, 16 geben in Abhängigkeit von den Schwingungen der Messrohre A und B jeweils eine Sensorspannung aus. Dabei handelt es sich zunächst jeweils um ein analoges Messsignal. Die Anregung des Erregers 8 durch Anlegen einer entsprechenden Anregungsspannung sowie die Bearbeitung und Auswertung der von den Schwingungssensoren 14, 16 bereitgestellten analogen Messsignale erfolgt durch eine entsprechend ausgebildete Betriebs- und Auswerteschaltung 18, die in den 1 und 2 lediglich schematisch durch eine Box dargestellt ist.
  • Zur Ermittlung von Messwerten des Massedurchflusses m(t) ist eine Phasendifferenz Δφ(t) der Schwingungen der beiden Messrohre A, B zwischen den zwei, durch die Schwingungssensoren 14, 16 gebildeten Messpunkten zu bestimmen. Aus dieser Phasendifferenz Δφ(t) kann insbesondere, wie dem Fachmann bekannt ist, der Massedurchfluss des in der Rohrleitung strömenden Fluids bestimmt werden gemäß: m ˙ ( t ) : k ⋅ tan ( Δ φ ( t ) / 2 ) / ( 2 π ⋅ f ) ,
    Figure DE102018101923A1_0001
    wobei k eine für das jeweilige Messgerät spezifische Konstante ist, und f die aktuelle Schwingungsfrequenz der Messrohre beschreibt.
  • Zur Bestimmung einer Folge Δφi = Δφ(ti) von diskreten Werten der Phasendifferenz Δφ(t) wird durch die Betriebs- und Auswerteschaltung 18 aus von den Schwingungssensoren 14, 16 bereitgestellten analogen Messsignalen jeweils die Phaseninformation φ1(ti), φ2(ti) der Schwingung der beiden Messrohre A, B an den durch die beiden Schwingungssensoren 14, 16 gebildeten Messpunkten bestimmt. Hierzu kann insbesondere das von den Schwingungssensoren 14, 16 jeweils bereitgestellte analoge Messsignal, das in der Regel durch eine den Schwingungen entsprechende Sensorspannung gebildet wird, mit einer hohen Abtastfrequenz, wie beispielsweise mit 40 kHz, abgetastet werden. Dadurch wird ein zeitdiskretes, eindimensionales Messsignal, das eine zeitliche Folge von Messwerten aufweist, erhalten. In der Regel werden die einzelnen Messwerte der Folge auch quantisiert, um eine digitale Verarbeitung zu ermöglichen. Ferner wird jedes Messsignal bei der vorliegenden Ausführungsform in ein analytisches Signal, bestehend aus einem Realteil R(ti) und einem Imaginärteil I(ti), gewandelt. Hierzu können beispielsweise in bekannter Weise parallel zwei Filter, die einen Phasenunterschied von 90° aufweisen, eingesetzt werden. Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen, dass die Datenrate des analytischen Signals reduziert wird. Dies kann beispielsweise über entsprechende Dezimationsstufen erfolgen. Aus dem analytischen Signal kann, wie dem Fachmann geläufig ist, jeweils eine (zeitabhängige) Amplitudeninformation A1(ti), A2(ti) sowie eine (zeitabhängige) Phaseninformation φ1(ti), φ2(ti) der Schwingung der beiden Messrohre A, B an dem jeweiligen Messpunkt erhalten werden. Die Phasendifferenz Δφi = Δφ(ti) zwischen den beiden, durch die Schwingungssensoren 14, 16 gebildeten Messpunkten kann durch Bilden der Differenz der Phaseninformationen φ1(ti), φ2(ti) der von den beiden Schwingungssensoren 14, 16 erfassten Schwingungen erhalten werden. Da bei der vorliegenden Ausführungsform die Signalverarbeitung weitgehend digital erfolgt, sind die jeweiligen verarbeiteten Messsignale zeitdiskret, so dass jeweils auf konkrete Zeitpunkte ti Bezug genommen wird.
  • Durch die Betriebs- und Auswerteschaltung werden in der Regel die Amplitudeninformation A1(ti), A2(ti) sowie die Phaseninformation φ1(ti), φ2(ti) ausgewertet. Insbesondere wird in Abhängigkeit von diesen Größen jeweils die Anregung der Messrohre A, B durch den Erreger 8 gesteuert.
  • Entsprechend kann anhand einer Nutzmodeeigenfrequenz f(t) eine Dichte des in den Messrohren des Messaufnehmers befindlichen Mediums bestimmt werden mit ρ ( t ) = ρ ( f ( t ) ) .
    Figure DE102018101923A1_0002
  • Einzelheiten hierzu sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in DE 10 2015 122 661 A1 erläutert.
  • Die Betriebs- und Auswerteschaltung 18 ist zudem dazu eingerichtet, das im Folgenden beschriebene Verfahren durchzuführen.
  • 2a stellt den Zusammenhang zwischen der Belagsdicke x im Verhältnis zum Radius r der Messrohre und der Dämpfung D dar. Die Dämpfung wird beispielsweise als Verhältnis des Erregerstroms zur Schwingungsamplitude angegeben werden. Zieht man einen Offset für ein belagsfreies Messrohr ab, so kann dieser Dämpfungswert von Null beim belagsfreien Messrohr auf mehr als 10 kA/m für x/r =1 anwachsen. Insofern ist die Dämpfung ein sensibler Parameter für die Detektion einer Belagsbildung.
  • 2b stellt den Zusammenhang zwischen der Gasbeladung GVF eines in belagsfreien Messrohren befindlichen Mediums und der Dämpfung D dar. Zum Größenvergleich die beiden horizontalen gestrichelten Linien in 2a und 2b begrenzen jeweils den gleichen Bereich von Dämpfungswerten. Es zeigt sich, dass die Gasbeladung eines Mediums ähnliche Dämpfungswerte hervorrufen kann wie die Belagsbildung. Damit ist es nach Feststellen erhöhter Dämpfungswerte erforderlich zu überprüfen, ob eine Gasbeladung des Mediums ausgeschlossen werden kann, bevor eine Belagsbildung signalisiert wird. Hierzu bieten die in 2c bis 2e dargestellten Zusammenhänge Ansatzpunkte.
  • 2c und 2d zeigen die Fluktuationen ΔD der Dämpfung D bzw. Δf der Nutzmodeeigenfrequenz f der Schwingung der Messrohre in einer Biegeschwingungsnutzmode als Funktion der Gasbeladung GVF eines in belagsfreien Messrohren befindlichen Mediums. Mit zunehmender Gasbeladung steigen die Fluktuationen. Wenn im Messbetrieb eine Fluktuation der Dämpfung D bzw. der Nutzmodeeigenfrequenz f vorliegt, die einer Gasbeladung als Ursache eine beobachteten Dämpfung entspricht, kann nicht auf eine Belagsbildung geschlossen werden. Wenn jedoch eine solche Fluktuation nicht gegeben ist, kann von einer Belagsbildung ausgegangen werden, und eine solche ist zu signalisieren.
  • 2e zeigt die Schallgeschwindigkeit C der Schwingung der Messrohre in einer Biegeschwingungsnutzmode als Funktion der Gasbeladung GVF in belagsfreien Messrohren befindlichen Mediums. Mit zunehmender Gasbeladung sinkt die Schallgeschwindigkeit aufgrund der zunehmenden Kompressibilität des Mediums. Wie in DE 10 2015 122 661 A1 erläutert, kann durch Bestimmung der Eigenfrequenz zweier Biegeschwingungseigenfrequenzen und einer Abweichung jeweils daraus ermittelter, vorläufiger Dichtewerte für das in den Messrohren befindliche Medium dessen Schallgeschwindigkeit ermittelt werden. Wenn im Messbetrieb eine Schallgeschwindigkeit ermittelt wird, die einer Gasbeladung als Ursache einer beobachteten Dämpfung entspricht, kann nicht auf eine Belagsbildung geschlossen werden. Wenn jedoch eine solche Schallgeschwindigkeit nicht gegeben ist, kann von einer Belagsbildung ausgegangen werden, und eine solche ist zu signalisieren.
  • Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 werden in einem ersten Schritt 110 die Messrohre bei der Resonanzfrequenz angeregt, zugehörige Sensorsignalamplituden und der Erregerstrom werden erfasst.
  • In einem Schritt 120 wird aus Sensorsignalamplituden und Erregerstrom ein Dämpfungswert ermittelt.
  • Im nächsten Schritt 130 wird überprüft, ob der ermittelte Dämpfungswert einen Referenzwert übersteigt, der beispielsweise einem Belagswert von x/r = 1%, oder x/r = 2% oder x/r = 5% entspricht.
  • Falls dies der Fall ist wird im nächsten Schritt 140 überprüft, ob eine Gasbeladung als Ursache für die beobachtete Dämpfung ausgeschlossen werden kann. Hierzu wird beispielsweise eine Fluktuation der Nutzmodeeigenfrequenz und/oder der Dämpfung durch statistische Analyse einer entsprechenden Wertefolge ermittelt und ein zugehöriger Gasbeladungswert GVF wird bestimmt. Als Alternative dazu kann anhand der Eigenfrequenzen zweier Biegeschwingungsmoden, beispielsweise der f1-mode und der f3-Mode, ein Wert für die Schallgeschwindigkeit ermittelt werden dem wiederum ein Gasbeladungswert GVF zugeordnet wird.
  • Im abschließenden Schritt 150 wird eine Belagsbildung signalisiert und ein Belagsstärkewert wird ausgegeben, wenn die ermittelte Gasbeladung GVF des Mediums als Ursache für die beobachtete Dämpfung D ausgeschlossen werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7904268 B2 [0005]
    • DE 102005050898 A1 [0006]
    • WO 2009/134268 A1 [0007]
    • DE 102011080415 A1 [0008]
    • DE 102017115251 [0018]
    • DE 102015122661 A1 [0019, 0034, 0039]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Feststellen von Belagsbildung in einem Messrohr eines Messaufnehmers vom Vibrationstyp zum Ermitteln eines Dichtemesswerts und/oder eines Massedurchflussmesswerts eines in dem Messrohr befindlichen Mediums, umfassend: Anregen von Schwingungen des Messrohrs in einer Biegeschwingungsnutzmode des Messrohrs mittels eines Erregersignals; Erfassen mindestens eines Schwingungssensorsignals welches von Schwingungsamplituden der angeregten Schwingungen abhängt; Ermitteln eines Dämpfungswerts der Schwingungen in Abhängigkeit von dem Erregersignal und dem Schwingungssensorsignal; Überprüfen ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entfällt; und Signalisieren einer Belagsbildung in Abhängigkeit von dem ermittelten Dämpfungswert bei einem positiven Ergebnis der Überprüfung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Ermitteln des Dämpfungswerts überprüft wird, ob der ermittelte Dämpfungswert einen Referenzwert übersteigt; und das Überprüfen, ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert und ggf. die Signalisierung einer Belagsbildung nur dann erfolgt, wenn die erste Überprüfung ein positives Ergebnis hat.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Überprüfen, ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entfällt, umfasst: Ermitteln eines Werts für eine Fluktuation einer Schwingungseigenschaft; und Überprüfen ob die ermittelte Fluktuation einer Gasbeladung als mögliche Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Schwingungseigenschaft umfasst: eine Amplitude des Schwingungssensorsignals, eine Nutzmodeeigenfrequenz, und/oder einen Dämpfungswert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Überprüfen, ob eine Gasbeladung des im Messrohr befindlichen Mediums als Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entfällt, umfasst: Ermitteln einer ersten Nutzmodeeigenfrequenz einer ersten Biegeschwingungsnutzmode; Ermitteln einer zweiten Nutzmodeeigenfrequenz einer zweiten Biegeschwingungsnutzmode; und Überprüfen ob eine Beziehung zwischen der ersten Nutzmodeeigenfrequenz und der zweiten Nutzmodeeigenfrequenz einer Gasbeladung als mögliche Ursache für den ermittelten Dämpfungswert entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Diagnosegröße für den Belag ermittelt wird, die eine Funktion einer Differenz zwischen dem aktuell ermittelten Dämpfungswert und einem Nullpunktdämpfungswert ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Nullpunktdämpfungswert einer Dämpfung beim Betrieb des Messrohrs ohne Belag entspricht, der beispielsweise bei der Inbetriebnahme und/oder nach einer Reinigung des Messaufnehmers ermittelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Funktion eine lineare Funktion umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Diagnosegröße einen Wert für die Belagsstärke umfasst.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Messaufnehmer mit einer Betriebs- und Auswerteschaltung verbunden ist, welche an mindestens einen Erreger sowie mindestens ein Paar von Schwingungssensoren des Messaufnehmers angeschlossen ist und das Verfahren durchführt.
  11. Messgerät, umfassend: eine Betriebs- und Auswerteschaltung; und einen Messaufnehmer vom Vibrationstyp zum Ermitteln der Dichte und/oder des Massedurchflusses eines Mediums mit: mindestens einem schwingfähigen Messrohr zum Führen des Mediums; mindestens einem Erreger zum Anregen von Biegeschwingungen des Messrohrs; und mindestens einem Paar von Schwingungssensoren zum Erfassen der Biegeschwingungen; wobei die Betriebs- und Auswerteschaltung an den mindestens einen Erreger sowie an das mindestens eine Paar von Schwingungssensoren des Messaufnehmers angeschlossen ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebs- und Auswerteschaltung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
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