DE102018128249A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums Download PDF

Info

Publication number
DE102018128249A1
DE102018128249A1 DE102018128249.4A DE102018128249A DE102018128249A1 DE 102018128249 A1 DE102018128249 A1 DE 102018128249A1 DE 102018128249 A DE102018128249 A DE 102018128249A DE 102018128249 A1 DE102018128249 A1 DE 102018128249A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
medium
value
impact
degree
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018128249.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Hao Zhu
Wolfgang Drahm
Michael Wiesmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Priority to DE102018128249.4A priority Critical patent/DE102018128249A1/de
Priority to PCT/EP2019/079871 priority patent/WO2020099140A1/de
Publication of DE102018128249A1 publication Critical patent/DE102018128249A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/002Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G01F15/022Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature using electrical means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/36Analysing materials by measuring the density or specific gravity, e.g. determining quantity of moisture
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/002Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis
    • G01N2009/006Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis vibrating tube, tuning fork

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines Molkereiprodukts in einer Rohrleitung (210) mittels eines in der Rohrleitung angeordneten Messaufnehmers (220) vom Vibrationstyp welcher einen Oszillator mit mindestens einem schwingfähigen vom Medium durchströmten Messrohr (222) aufweist, wobei der Oszillator Biegeschwingungsmoden unterschiedlicher Eigenfrequenzen aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:Ermitteln von Werten von medienabhängigen Eigenfrequenzen f, f(110a) von zwei der Biegeschwingungsmoden mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen; Ermitteln eines repräsentativen Druckmesswerts p (110b) für das in dem Messrohr befindliche Medium;Ermitteln zweier vorläufiger Dichtewerte ρund ρ(120) auf Basis von fund f,Ermitteln der aktuellen Schallgeschwindigkeit c(130) des Mediums anhand von ρ, ρ, fund f, Ermitteln eines Mischungsdichtewerts ρ(140) auf Basis mindestens eines der vorläufigen Dichtewerte, der zugehörigen Eigenfrequenz und der Schallgeschwindigkeit, Ermitteln des Aufschlaggrades (160) auf Basis der aktuellen Schallgeschwindigkeit c, des Druckmesswerts und des Mischungsdichtewerts.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums, insbesondere eines Molkereiprodukts. Der Aufschlaggrad ist ein weitgehend druckunabhängiges Maß für den Gasvolumenanteil, insbesondere den Luftanteil in einem flüssigen oder festen Medium. Eine kontinuierliche Bestimmung des Aufschlaggrades eines strömenden Mediums, macht diesen Parameter zur Prozesssteuerung, beispielsweise bei der Herstellung von Molkereiprodukten wie Frischkäse oder Speiseeis zugänglich.
  • Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in dem japanischen Patent JP2012068238 offenbart. Demnach werden die Dichte des mit Gas beladenen Mediums, der zugehörige Druck und de Dichte des Mediums ohne Gasbeladung gemessen. Anhand dieser Größen wird der Aufschlaggrad berechnet. Dies Verfahren ist insofern aufwendig, als zwei Dichtemessungen bei unterschiedlichen Probenzuständen erforderlich sind. Dabei muss gewährleistet sein, dass erstens die Probe des Mediums für die Dichte ohne Gasbeladung tatsächlich frei von Gas ist, und dass zweitens die Probe noch repräsentativ ist für den Medienanteil des mit Gas beladenen Mediums. Dies kann insbesondere bei Naturprodukten, wie Milch nicht immer gegeben sein.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hinsichtlich der Messungen vereinfachtes Verfahren zur Bestimmung des Aufschlaggrades und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und die Messstelle gemäß dem unabhängigen Anspruch 11.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums, insbesondere eines Molkereiprodukts mittels eines in der Rohrleitung angeordneten Messaufnehmers vom Vibrationstyp welcher mindestens einen Oszillator mit mindestens einem schwingfähigen Messrohr aufweist, in dem das Medium geführt wird, wobei der Oszillator Biegeschwingungsmoden mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen aufweist, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • Ermitteln von Werten von medienabhängigen Eigenfrequenzen fa, fb von zwei der Biegeschwingungsmoden mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen;
    • Ermitteln eines repräsentativen Druckmesswerts p für das in dem Messrohr befindliche Medium;
    • Ermitteln zweier vorläufiger Dichtewerte ρa und ρb auf Basis von fa und fb,
    • Ermitteln der aktuellen Schallgeschwindigkeit cmix des Mediums anhand von ρa, ρb, fa und fb,
    • Ermitteln eines Mischungsdichtewerts ρmix auf Basis mindestens eines der vorläufigen Dichtewerte, der zugehörigen Eigenfrequenz und der Schallgeschwindigkeit,
    • Ermitteln des Aufschlaggrades auf Basis der aktuellen Schallgeschwindigkeit c, des Druckmesswerts und des Mischungsdichtewerts.
  • Molkereiprodukte im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung sind sämtliche Produkte die zumindest teilweise auf Basis von Milch erzeugt werden, beispielsweise Milch, Quark, Joghurt, Käse, Frischkäse, Sahne, Speiseeis. Die Bestimmung des Aufschlaggrades ist für all solche Produkte Molkereiprodukte von Interesse die beabsichtigt oder unbeabsichtigt Gasblasen, insbesondere weitgehend homogen verteilte, suspendierte Blasen bzw. Mikroblasen enthalten.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird auf Basis der aktuellen Schallgeschwindigkeit c, des Druckmesswerts und des Mischungsdichtewerts zunächst ein Gasvolumenanteil bestimmt, anhand dessen dann der Aufschlaggrad ermittelt wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung geht in die Ermittlung des Aufschlaggrades und/oder des Gasvolumenanteils weiterhin ein Adiabatenkoeffizient γ für das in dem Medium enthaltene Gas ein.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung geht in die Ermittlung des Aufschlaggrades weiterhin ein Wert, insbesondere ein Referenzwert für die Schallgeschwindigkeit cg des in dem Prozessmedium enthaltenen Gases ein.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung geht in die Ermittlung des Aufschlaggrades weiterhin ein Wert, insbesondere ein Referenzwert für die Schallgeschwindigkeit der reinen in dem Prozessmedium enthaltenen Flüssigkeit cl ohne Gasbeladung ein
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ermittlung des Aufschlaggrades gemäß: A u f s c h l a g g r a d : = α p / p 0 ( 1 α )
    Figure DE102018128249A1_0001
    wobei α der Gasvolumenanteil des Mediums zum Zeitpunkt der Messung und p der Druckmesswert zum Zeitpunkt der Messung sind, und wobei einen Referenzdruck bezeichnet, auf den der Aufschlaggrad bezogen ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ermittlung des Gasvolumenanteils α gemäß: α = 1 c m i x 2 1 c l 2 1 c g 2 2 c l 2 + ρ m i x γ p
    Figure DE102018128249A1_0002
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ermittlung des Gasvolumenanteils α gemäß: α = γ p c m i x 2 ρ m i x
    Figure DE102018128249A1_0003
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die beiden ermittelten Eigenfrequenzen fa, fb die Eigenfrequenz f1 des ersten spiegelsymmetrischen Biegeschwingungsmodes und die Eigenfrequenz des zweiten spiegelsymmetrischen Biegeschwingungsmodes f3.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Druckmesswert bestimmt als Mittelwert eines ersten vorläufigen Druckmesswerts der nahe einem einlaufseitigen Ende des Messrohrs ermittelt wird und eines zweiten vorläufigen Druckmesswert der nahe einem auslaufseitigen Ende des Drucksensors ermittelt wird. In einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung wird der Mittelwert noch um Auswirkungen des Bernoulli-Effekts korrigiert, zumindest dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums in den Messrohren des Durchflussrate einen kritischen Wert übersteigt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird in Abhängigkeit von einem aktuellen Aufschlaggrad ein Aktuator gesteuert, das Medium in der Weise zu beeinflussen, dass der Aufschlaggrad sich einem Sollwert annähert.
  • Eine erfindungsgemäße Messstelle zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst: einen Messaufnehmer vom Vibrationstyp, welcher mindestens einen Oszillator mit mindestens einem schwingfähigen Messrohr zum Führen des Mediums aufweist, wobei der Oszillator Biegeschwingungsmoden mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen aufweist; mindestens einen Drucksensor zum Ermitteln eines repräsentativen Druckmesswerts p für das in dem Messrohr befindliche Medium; und eine Betriebs- und Auswerteschaltung die mit dem Messaufnehmer und dem Drucksensor funktionell verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
    • 1: ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    • 2: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messanordnung.
  • Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Bestimmen des Aufschlaggrades α einer mit Gas beladenen Flüssigkeit Verfahren zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums, insbesondere eines Molkereiprodukts beginnt in einem Schritt 110a mit der Bestimmung der Eigenfrequenzen des f1-Biegeschwingungsmodes und des f3-Biegeschwingungsmodes eines Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmers, dessen Messrohre von dem Medium durchströmt bzw. mit dem Medium gefüllt sind. Hierzu können der f1-Biegeschwingungsmode und der f3-Biegeschwingungsmode insbesondere gleichzeitig angeregt werden. Durch Maximieren des Verhältnisses von der jeweiligen Schwingungsamplitude zur modenspezifischen Erregerleistung durch Variieren der Anregungsfrequenzen können die gesuchten Eigenfrequenzen ermittelt werden.
  • In einem Schritt 110b wird ein repräsentativer Druck des in den Messrohren befindlichen Mediums zum Zeitpunkt der Messung der Eigenfrequenzen der Biegeschwingungsmoden ermittelt. Hierzu kann insbesondere jeweils ein Druckmesswert unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts des Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmers erfasst werden. Der Mittelwert dient als repräsentativer Druck des Mediums in den Messrohren des Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmers.
  • Anhand der ermittelten Eigenfrequenzen fi werden in einem Schritt 120 vorläufige Dichtewerte ρ1 und ρ3 bestimmt als: ρ i = c 0 i + c 1 i 1 f i 2 + c 2 i 1 f i 4 ,
    Figure DE102018128249A1_0004
    wobei c0i, c1i, und c2i, modenabhängige Koeffizienten sind.
  • In einem Schritt 130, der weiter unten näher erläutert wird, erfolgt die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit der mit Gas beladenen Flüssigkeit und eines Korrekturterms für die Dichtemessung.
  • Anschließend wird in einem Schritt 140 mittels der Schallgeschwindigkeit cmix ein Mischungsdichtewert pmix für die mit Gas beladene Flüssigkeit ermittelt.
  • Unter Zuhilfenahme des repräsentativen Druckmesswerts p, deren Schallgeschwindigkeit cmix und des Mischungsdichtewert ρmix wird in einem Schritt 150 der Gasvolumenanteil α bestimmt.
  • Schließlich erfolgt in einem Schritt 160 die Bestimmung des Aufschlaggrades, unter Verwendung des Gasvolumenanteils α und des Druckmesswerts. Die Schritte werden im Folgenden näher erläutert.
  • Zum Bestimmen eines Korrekturterms zum Berechnen eines korrekten Mischungsdichtewertes erfolgt zunächst das Berechnen des Verhältnisses V der vorläufigen Dichtewerte, also beispielsweise die Division der vorläufigen Dichtewerte ρ1 und ρ3 zu V:= ρ1 / ρ3.
  • Anschließend wird ein Wert der Schallgeschwindigkeit c bestimmt, welcher mit den gemessenen Eigenfrequenzen f1 und f3 der Biegeschwingungsmoden in der folgenden Gleichung zu dem beobachteten Verhältnis V der vorläufigen Dichtewerte führt: ( 1 + r ( g c m i x f 1 ) 2 b ) ( 1 + r ( g c m i x f 3 ) 2 b ) = V
    Figure DE102018128249A1_0005
    wobei r etwa 0,84, b=1 und g ein messrohrabhängiger Proportionalitätsfaktor zwischen Schallgeschwindigkeit und Resonanzfrequenz ist, der beispielsweise einen Wert von 10/m annehmen kann. Der Wert der Schallgeschwindigkeit cmix, welcher die obige Gleichung erfüllt, ist der gesuchte Wert für die Schallgeschwindigkeit der mit Gas beladenen Flüssigkeit.
  • Anhand des ermittelten Schallgeschwindigkeitswerts kann dann ein modenspezifischer Korrekturterm Ki für den Resonatoreffekt berechnet gemäß: K i : = ( 1 + r ( g c f i ) 2 1 )
    Figure DE102018128249A1_0006
  • Ein Mischungsdichtewert ρmix kann schließlich berechnet werden als: ρ m i x = ρ i K i
    Figure DE102018128249A1_0007
  • Zwischen der Schallgeschwindigkeit cmix einer mit Gas beladenen Flüssigkeit und weiteren Parametern besteht nach Sorokin der folgende Zusammenhang: c m i x = [ α c g 2 + ( 1 α ) 2 c l 2 + α ( 1 α ) ρ l γ p ] 1 2
    Figure DE102018128249A1_0008
  • Hierbei sind α der Gasvolumenanteil (oder die Gas Void Fraction GVF), cg die Schallgeschwindigkeit des reinen Gases, cl die Schallgeschwindigkeit der reinen Flüssigkeit, γ der Adiabatenkoeffizient für das Gas, p der aktuelle Druck der mit Gas beladenen Flüssigkeit und ρl die Dichte der mit Gas beladenen Flüssigkeit. Die In betracht kommenden Gase sind hier Luft und/oder CO2. Die Adiabatenkoeffizienten betragen 1,40 bzw. 1,29.
  • Der Mischungsdichtewert ρmix ist mit der Dichte der flüssigen Phase ρl und der Gasdichte über den Gasvolumenanteil α verknüpft durch: ρ m i x = ρ l ( 1 α ) + ρ g α
    Figure DE102018128249A1_0009
  • Da die Flüssigkeitsdichte wesentlich größer ist als die Gasdichte und da der Gasvolumenanteil meist im einstelligen Prozentbereich liegt, gilt die folgende Näherung: ρ m i x ρ l ( 1 α )
    Figure DE102018128249A1_0010
  • Damit kann Gleichung (1) umgeschrieben werden als: c m i x = [ α c g 2 + ( 1 α ) 2 c l 2 + α ρ m i x γ p ] 1 2
    Figure DE102018128249A1_0011
  • Durch Vernachlässigen quadratischer Terme in α erhält man: c m i x = [ α c l 2 + 1 2 α c l 2 + α ρ m i x γ p ] 1 2
    Figure DE102018128249A1_0012
  • Durch Auflösen von Gleichung 10 nach α ist ein Ausdruck zur Berechnung des Gasvolumenanteils gefunden: α = 1 c m i x 2 1 c l 2 1 c g 2 2 c l 2 + ρ m i x γ P
    Figure DE102018128249A1_0013
  • Hier gehen als variable Messgrößen lediglich der Mischungsdichtewert ρmix aus Gleichung 3, der bei der Bestimmung der Mischungsdichte anliegende repräsentative Druck p und die Schallgeschwindigkeit der mit Gas beladenen Flüssigkeit ein.
  • Unter Vernachlässigung der Terme mit (1/cl)2 und (1/cg)2, was für Druckwerte bis zu einigen Bar gerechtfertigt ist, erhält man einen Wert für den Aufschlaggrad α mit einer relativen Genauigkeit im unteren einstelligen Prozentbereich: α = γ p c m i x 2 ρ m i x
    Figure DE102018128249A1_0014
  • Der Aufschlaggrad gibt schließlich das im Medium enthaltene Gasvolumen bei einem Referenzdruck p0 an. A u f s c h l a g g r a d : = α p / p 0 ( 1 α )
    Figure DE102018128249A1_0015
  • Der Referenzdruck p0 entspricht insbesondere dem normalen Atmosphärendruck von 0,1 MPa.
  • Ein entsprechender Coriolis-Massedurchflusskorrekturterm Km zur Berechnung eines für den Einfluss des Resonatoreffekts korrigierten Mischungsdurchflussmesswert ṁmix kann in Schritt 134 berechnet werden als: K m ˙ : = ( 1 + 2 r ( g c f 1 ) 2 1 )
    Figure DE102018128249A1_0016
  • Der für den Einfluss des Resonatoreffekts korrigierte Mischungsdurchflussmesswerts ṁmix ergibt sich dann als: m ˙ m i x = m ˙ K m ˙
    Figure DE102018128249A1_0017
  • Hierbei ist m ein vorläufiger Massedurchflussmesswert, der sich aus der Multiplikation eines Kalibrierfaktors für den Messaufnehmer mit einer Zeitverzögerung zwischen den Amplituden der Schwingungssignale eines auslassseitigen Schwingungssensors und eines einlassseitigen Schwingungssensors ergibt.
  • Durch Teilen des korrigierten Massedurchflussmesswerts durch den Mischungsdichtewert ist ein Volumendurchflusswert gewonnen. Nach Division durch die Querschnittsfläche des Messrohrs bzw.der Messrohre erhält man die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Messrohr bzw. in den Messrohren. Entsprechend folgt aus der Division des Volumendurchflusswerts durch die Querschnittsflächen am Ort der Druckmessung dortige Strömungsgeschwindigkeit. Bei großen Abweichungen zwischen den Strömungsgeschwindigkeiten im Messrohr und am Ort der Druckmessung kann aufgrund des Bernoulli-Effekts eine Korrektur des Druckmesswerts p angezeigt sein, der in die Bestimmung des Gasvolumenanteils eingeht. Die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeiten setzt nicht zwingend den korrigierten Massedurchfluss voraus, sie kann auch auf Basis des vorläufigen Massedurchflussmesswerts erfolgen.
  • Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel 200 einer erfindungsgemäßen Messstelle 200 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in einer Rohrleitung 210 angeordnet, in welcher das Molkereiprodukt strömt. Die Messstelle 200 umfasst einen Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmer 220, der dazu eingerichtet ist, neben dem Massedurchfluss auch die Dichte eines Mediums zu erfassen. Ein solcher Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmer 220 wird beispielsweise unter der Bezeichnung Promass Q von der Anmelderin hergestellt. Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmer 220 umfasst einen Oszillator 222 der in einem Gehäuse 224 zwei gebogene, parallel geführte Messrohre umfasst, die zu Biegeschwingungen im f1-Mode und f3-Mode angeregt werden können, deren Eigenfrequenzen von der Gasbeladung des Mediums abhängen, wie oben diskutiert wurde.
  • Der Messaufnehmer 220 ist in der Zeichnung mit waagerechter Strömungsrichtung und nach unten verlaufendem Messrohrbogen dargestellt. Selbstverständlich, kann der Messrohrbogen zwecks verbesserter Entleerbarkeit auch nach oben verlaufen. Gleichermaßen kann der Messaufnehmer auch mit senkrecht verlaufender Strömungsrichtung angeordnet sein. Die Messstelle 200 umfasst weiterhin einen ersten Druckmessumformer 232 mit einem ersten Drucksensor und einen zweiten Druckmessumformer 234 mit einem zweiten Drucksensor zwischen denen der Coriolismassedurchflussmesser 220 angeordnet ist.
  • Die Drucksensoren sind bevorzugt Absolutdrucksensoren, da der Absolutdruckwert in die Berechnung des Aufschlaggrades eingeht. Coriolismassedurchflussmessaufnehmer 220 umfasst weiterhin eine Mess- und betriebsschaltung 226, die zumindest dazu eingerichtet ist, den Messaufnehmer 220 zu betreiben, Messwerte für Dichte und Massedurchfluss zu ermitteln, und die ermittelten Messwerte an eine übergeordnete Einheit 240 auszugeben.
  • Die Berechnung des Aufschlagrades kann durch die übergeordnete Einheit 240 oder die Mess- und Betriebsschaltung 236 erfolgen. Insoweit kann die Betriebs-und Auswerteschaltung auf verschiedene, räumlich getrennte Komponenten verteilt sein.
  • Ob die Druckmessumformer 232, 234 direkt an die Mess- und betriebsschaltung 226 des Coriolismassedurchflussmessaufnehmers 220 angeschlossen sind oder an die übergeordnete Einheit 220 ist für die Erfindung nicht von Bedeutung. Es kommt nur darauf an, dass die erforderlichen Messgrößen erfasst und zur Auswertung zusammengeführt werden.
  • An einem Behälter oder der Rohrleitung 210 stromaufwärts von dem ersten Druckmessaufnehmer 232 ist ein Aktuator 300 angeordnet, der auf das Medium, bzw. das Milchprodukt einwirkt. Dieser kann beispielsweise eine Dosiervorrichtung zum Mischen mehrerer Komponenten, ein Rührwerk, oder eine Temperiervorrichtung oder eine Kombination solcher Komponenten umfassen. Die übergeordnete Einheit 240 ist dazu eingerichtet, den Aktuator 300 in Abhängigkeit des aktuellen Aufschlaggrades so zu steuern, dass das Milchprodukt, einen Sollwert für den Aufschlaggrad aufweist. Hierzu kann beispielsweise eine Dosierung einer eingeblasenen Luftmenge, eine Rührwerkgeschwindigkeit oder eine Fermentationstemperatur angepasst werden.
  • 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
    • JP 2012068238 [0002]

Claims (11)

  1. Verfahren (100) zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung (210) strömenden mit Gas beladenen Mediums, insbesondere eines Molkereiprodukts mittels eines in der Rohrleitung angeordneten Messaufnehmers (220) vom Vibrationstyp welcher mindestens einen Oszillator mit mindestens einem schwingfähigen Messrohr (222) aufweist, in dem das Medium geführt wird, wobei der Oszillator Biegeschwingungsmoden mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen aufweist, wobei das Verfahren (100) die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln von Werten von medienabhängigen Eigenfrequenzen fa, fb (110a) von zwei der Biegeschwingungsmoden mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen; Ermitteln eines repräsentativen Druckmesswerts p (110b) für das in dem Messrohr (222) befindliche Medium; Ermitteln zweier vorläufiger Dichtewerte ρa und ρb (120) auf Basis von fa und fb, Ermitteln der aktuellen Schallgeschwindigkeit cmix (130) des Mediums anhand von ρa, ρb, fa und fb, Ermitteln eines Mischungsdichtewerts ρmix (140) auf Basis mindestens eines der vorläufigen Dichtewerte, der zugehörigen Eigenfrequenz und der Schallgeschwindigkeit, Ermitteln des Aufschlaggrades (160) auf Basis der aktuellen Schallgeschwindigkeit c, des Druckmesswerts und des Mischungsdichtewerts.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in die Ermittlung des Aufschlaggrades weiterhin ein Adiabatenkoeffizient γ für das in dem Medium enthaltene Gas eingeht.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die Ermittlung des Aufschlaggrades weiterhin ein Wert, insbesondere ein Referenzwert, für die Schallgeschwindigkeit cg des in dem Prozessmedium enthaltenen Gases eingeht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die Ermittlung des Aufschlaggrades weiterhin ein Wert, insbesondere ein Referenzwert, für die Schallgeschwindigkeit der der reinen in dem Prozessmedium enthaltenen Flüssigkeit cl ohne Gasbeladung eingeht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung des Aufschlaggrades erfolgt gemäß: A u f s c h l a g g r a d : = α p / p 0 ( 1 α )
    Figure DE102018128249A1_0018
    wobei α der Gasvolumenanteil des Mediums zum Zeitpunkt der Messung und p der Druckmesswert zum Zeitpunkt der Messung sind, und wobei einen Referenzdruck bezeichnet, auf den der Aufschlaggrad bezogen ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Ermittlung des Gasvolumenanteils α erfolgt gemäß: α = 1 c m i x 2 1 c l 2 1 c g 2 2 c l 2 + ρ m i x γ P
    Figure DE102018128249A1_0019
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Ermittlung des Gasvolumenanteils α erfolgt gemäß: α = γ p c m i x 2 ρ m i x
    Figure DE102018128249A1_0020
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden ermittelten Eigenfrequenzen fa, fb die Eigenfrequenz f1 des ersten spiegelsymmetrischen Biegeschwingungsmodes und die Eigenfrequenz des zweiten spiegelsymmetrischen Biegeschwingungsmodes f3 umfassen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckmesswert bestimmt wird als Mittelwert eines ersten vorläufigen Druckmesswerts, der nahe einem einlaufseitigen Ende des Messrohrs ermittelt wird und eines zweiten vorläufigen Druckmesswert, der nahe einem auslaufseitigen Ende des Messrohrs ermittelt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von einem aktuellen Aufschlaggrad ein Aktuator gesteuert wird, das Medium in der Weise zu beeinflussen, dass der Aufschlaggrad sich einem Sollwert annähert.
  11. Messstelle (200) zum Durchführen des Verfahrens (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messstelle umfasst: einen Messaufnehmer (220) vom Vibrationstyp, welcher mindestens einen Oszillator mit mindestens einem schwingfähigen Messrohr (222) zum Führen des Mediums aufweist, wobei der Oszillator Biegeschwingungsmoden mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen aufweist, mindestens einen Drucksensor (232, 234) zum Ermitteln eines repräsentativen Druckmesswerts p für das in dem Messrohr befindliche Medium; und eine Betriebs- und Auswerteschaltung (236, 240) die mit dem Messaufnehmer und dem Drucksensor funktionell verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen.
DE102018128249.4A 2018-11-12 2018-11-12 Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums Pending DE102018128249A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018128249.4A DE102018128249A1 (de) 2018-11-12 2018-11-12 Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums
PCT/EP2019/079871 WO2020099140A1 (de) 2018-11-12 2019-10-31 Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen bestimmen des aufschlaggrades eines in einer rohrleitung strömenden mit gas beladenen mediums

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018128249.4A DE102018128249A1 (de) 2018-11-12 2018-11-12 Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018128249A1 true DE102018128249A1 (de) 2020-05-14

Family

ID=70469375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018128249.4A Pending DE102018128249A1 (de) 2018-11-12 2018-11-12 Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018128249A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012068238A (ja) 2010-08-23 2012-04-05 Meiji Co Ltd 飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法及び測定装置、並びに、当該測定方法を使用した飲食品の製造方法と、これにより製造した飲食品
DE102016114972A1 (de) * 2016-08-11 2018-02-15 Endress+Hauser Flowtec Ag Verfahren zum Bestimmen eines Gasvolumenanteils eines mit Gas beladenen flüssigen Mediums

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012068238A (ja) 2010-08-23 2012-04-05 Meiji Co Ltd 飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法及び測定装置、並びに、当該測定方法を使用した飲食品の製造方法と、これにより製造した飲食品
DE102016114972A1 (de) * 2016-08-11 2018-02-15 Endress+Hauser Flowtec Ag Verfahren zum Bestimmen eines Gasvolumenanteils eines mit Gas beladenen flüssigen Mediums

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112004000269B4 (de) Mehrphasen-Coriolis-Durchflussmessgerät
EP3394575B1 (de) Verfahren zum ermitteln eines physikalischen parameters einer mit gas beladenen flüssigkeit
DE102016201933B4 (de) Messanordnung zur Überwachung der Bebunkerung eines Großschiffs
DE102016112002B4 (de) Verfahren zum Bestimmen eines physikalischen Parameters eines kompressiblen Mediums mit einem Messaufnehmer vom Vibrationstyp und Messaufnehmer zur Durchführung eines solchen Verfahrens
DE112004001119B4 (de) Viskositätskorrigiertes Durchflußmeßgerät
WO2020244855A1 (de) Messgerät zum bestimmen der dichte, des massedurchflusses und/oder der viskosität einer mit gas beladenen flüssigkeit, prozessanlage mit einem solchen messgerät, und verfahren zum überwachen einer mit gas beladenen flüssigkeit
EP3559609B1 (de) Massedurchflussmessaufnehmer nach dem coriolis-prinzip und verfahren zum bestimmen eines massedurchflusses
EP2513612B1 (de) Verfahren zum betreiben eines coriolis-massendurchflussmessgeräts sowie coriolis-massendurchflussmessgerät
DE102016005547B4 (de) Verfahren zum Ermitteln eines physikalischen Parameters einer mit Gas beladenen Flüssigkeit
DE102016114972A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Gasvolumenanteils eines mit Gas beladenen flüssigen Mediums
WO2008077574A2 (de) Verfahren zum betrieb eines messgerätes vom vibrationstyp sowie messgerät vom vibrationstyp selbst
EP2519806B1 (de) Mess-system mit einem messwandler vom vibrationstyp
DE102016114974A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Gasvolumenanteils einer mit Gas beladenen Mediums
EP3794323B1 (de) Messgerät zum bestimmen der dichte, des massedurchflusses und/oder der viskosität eines fliessfähigen mediums und ein betriebsverfahren dafür
EP2677284B1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Resonanzmesssystems und diesbezügliches Resonanzmesssystem
EP3273209B1 (de) Verfahren zum betreiben eines durchflussmessgeräts und durchflussmessgerät
EP3899446B1 (de) Verfahren zum ermitteln eines physikalischen parameters einer mit gas beladenen flüssigkeit
EP3006916A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der füllqualität eines biegeschwingers
DE102018128249A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums
DE102018133373A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen des Aufschlaggrades eines in einer Rohrleitung strömenden mit Gas beladenen Mediums
DE102017131267A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Gasvolumenanteils einer mit Gas beladenen Mediums
EP3729074B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur milchfettmessung
WO2020099140A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen bestimmen des aufschlaggrades eines in einer rohrleitung strömenden mit gas beladenen mediums
EP2884244A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Coriolis-Massedurchflussmessgeräts
DE102017127266A1 (de) Verfahren zum Signalisieren einer Standardfrequenz eines Dichtemessers, welcher mindestens ein schwingfähiges Messrohr zum Führen eines Mediums aufweist

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified