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Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und/oder des Volumendurchflusses eines Fluids in einem Messrohr eingesetzt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfasst eine magnetfelderzeugende Vorrichtung, die ein Magnetfeld senkrecht zur Querachse des Messrohres erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne oder mehrere Spulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse verlaufen. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine induktiv erzeugte elektrische Messspannung ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Fluid bei angelegtem Magnetfeld in Richtung der Längsachse fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday'schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Fluids abhängt, kann aus der Messspannung die Durchflussgeschwindigkeit und, mit Hinzunahme einer bekannten Rohrquerschnittsfläche, der Volumendurchfluss des Fluids ermittelt werden.
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Füllstandsüberwachungssysteme für Durchflussmessgeräte sind bereits bekannt. Dabei wird eine sogenannte Füllstandsüberwachungselektrode, oder kurz MSÜ-Elektrode (Messstoffüberwachungselektrode), bei horizontalem Einbau des Messrohres, bezüglich des Querschnittes des Messrohres optimalerweise am obersten Punkt des Messrohres angeordnet. Durch Bestimmung der Leitfähigkeit des Fluids zwischen der MSÜ-Elektrode und der Bezugs- bzw. Referenzelektrode oder eines metallischen Prozessanschlusses wird die Befüllung des Rohres überwacht. Dabei weist das Fluid gegenüber Luft stets eine höhere Leitfähigkeit auf. Sinkt die Leitfähigkeit unter einen vorgegebenen Grenzwert, so wird eine teilweise Befüllung detektiert. Der Grenzwert ist unter anderem abhängig von der spezifischen Leitfähigkeit des Fluids, von der Nennweite des Messrohres, von der Abmessung und Position der MSÜ-Elektrode sowie von den Eigenschaften der Messrohrauskleidung.
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Ein Problem beim Führen von wässrigen Schlämmen in einer Rohrleitung ist das Absinken des Gesteins bei geringem Durchfluss.
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Die
DE102006033112A1 lehrt ein Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes, bei dem ein Signal in Form eines Stromes oder einer Spannung an der ersten Messelektroden bereitgestellt wird und Impedanzen, Spannungen oder Ströme an der zweiten Messelektrode gemessen werden. Durch Vergleich der ermittelten Werte mit Referenzwerten kann auf eine Belagsbildung zurückgeschlossen werden. Durch Anlegen und Abgreifen des Signales an den Messelektroden wird die Durchflussmessung jedoch massiv gestört.
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Die
WO2010121908A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung, welches einen Diagnosebetrieb aufweist, in dem eine Spannung zwischen der ersten und zweiten Messelektrode angelegt wird. Dies führt zu einem Strom innerhalb des Messrohres, der wiederum eine Potentialdifferenz an der MSÜ- und der Referenzelektrode bewirkt, die gemessen und anhand der ein Zustand der Durchflussmesseinrichtung abgeleitet werden kann. Nachteilig an diesem Verfahren jedoch ist, dass die Durchflussmessung für den Diagnosebetrieb unterbrochen werden muss.
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Die
DE102014119453A1 lehrt ein Verfahren zur Defekterkennung der Signalleitung zwischen einer Elektrode in einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät und einer Mess- und/oder Auswerteeinheit. Hierbei wird eine Verhältnis von zumindest zwei gemessenen elektrischen Impedanzen zwischen den Messelektroden ermittelt und das Impedanzverhältnis mit einem Sollwertbereich verglichen.
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Die
DE102010020963A9 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines magnetischen Durchflussmessers, wobei eine Füllhöhe eines Füllguts in einem Messrohr durch die Durchführung zweier unabhängiger Messungen bestimmt wird, indem zwei Spannungen zwischen verschiedenen Elektrodenpaaren zeitgleich gemessen werden, wodurch eine selektive Unterscheidbarkeit zwischen Sedimentation, Schaumbildung und falscher Einbaulage möglich wird.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein Verfahren bereitzustellen, das Ablagerungen durch abgesunkenes Gestein oder Sand in einem Messrohr frühzeitig erkennt und dabei Störungen der Durchflussmessung gering hält.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten nach Anspruch 1 und durch das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 10.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes, welches eine Mess- und/oder Auswerteeinheit aufweist, sowie ein Messrohr zum Führen eines Fluids, mit zumindest zwei Messelektroden, einer MSÜ-Elektrode, sowie einer Referenzelektrode, weist folgende Schritte auf: A) Bereitstellen eines Anregungs-Spannungssignals an der MSÜ-Elektrode;
- B) Abgreifen eines ersten Messsignals an der MSÜ-Elektrode gegen die Referenzelektrode;
- C) Abgreifen eines zweiten Messsignals an einer ersten Messelektrode gegen die Referenzelektrode;
- D) Abgreifen eines dritten Messsignals an der MSÜ-Elektrode gegen die erste Messelektrode;
- E) Ermitteln einer Ablagerung durch Auswertung der drei Messsignale mittels der Mess- und/oder Auswerteeinheit, wobei das Ermitteln der Ablagerung mittels folgender Verfahrensschritte erfolgt:
- F) Ermitteln einer ersten Übertragungsfunktion aus dem ersten Messsignal, wobei die erste Übertragungsfunktion abhängig ist von dem Fluid in einem ersten Bereich und dem Fluid und der Ablagerung in einem zweiten Bereich,
wobei eine die beiden Messelektroden schneidende Gerade den Querschnitt des Messrohres in den ersten und den zweiten Bereich einteilt; - G) Ermitteln einer zweiten Übertragungsfunktion aus dem zweiten Messsignal, wobei die zweite Übertragungsfunktion abhängig ist von dem Fluid und der Ablagerung im zweiten Bereich;
- H) Ermitteln einer dritten Übertragungsfunktion aus dem dritten Messsignal,
wobei die dritte Übertragungsfunktion abhängig ist von dem Fluid im ersten Bereich; I) Ermitteln einer vierten Übertragungsfunktion in Abhängigkeit der ersten, zweiten und dritten Übertragungsfunktion, wobei die vierte Übertragungsfunktion abhängig ist von der Ablagerung, wobei die Ablagerung durch einen Parameter, nämlich dem Ablagerungsgrad beschrieben wird; und - J) Ermitteln eines Ablagerungsgrades anhand der vierten Übertragungsfunktion, wobei der Ablagerungsgrad eine Ablagerungshöhe, eine Ablagerungsstärke und/oder eine Ablagerungshärte umfasst.
Es ist von Vorteil, wenn das Bereitstellen des Anregungs-Spannungssignal an der MSÜ-Elektrode über einen Vorwiderstand an eine, durch die jeweiligen Elektroden definierten Messstrecken erfolgt. Somit ist keine gesonderte Stromspeisung notwendig. Das Anregungs-Spannungssignal wird durch das im Messrohr befindliche Fluid, bestehend aus dem Fluid und der Ablagerung geleitet.
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Bei Ablagerungen in der Rohrleitung handelt es sich im Kontext dieser Anmeldung hauptsächlich um abgesunkenes Gestein, Kies oder Sand. Diese sind elektrisch isolierend, bzw. weisen eine deutlich geringere Leitfähigkeit auf, als das Fluid. Das heißt, dass die Spannung im Fluid weniger stark abfällt, als in der Ablagerung. Diese Asymmetrie kann man sich für die Charakterisierung der Ablagerung zu nutze machen. Des Weiteren ist das Bilden von Ablagerungen durch abgesunkenes Gestein oder Sand nicht nur ein sehr schneller, sondern auch ein reversibler Prozess, anders als bei Biofilmen. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bildung frühzeitig erkannt werden kann.
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Die Funktion einer MSÜ-Elektrode umfasst die Detektion des Befüllungsgrades in einem Messrohr. So war es auch bislang unter anderem möglich eine Messung des elektrischen Widerstandes zwischen der MSÜ-Elektrode und einer Referenzelektrode oder dem Prozessanschluss, welcher beispielsweise mit Erdungsscheiben beziehungsweise Erdelektroden ausgestattet sein kann, durchzuführen. Dabei erhöht sich der elektrische Widerstand sprunghaft, wenn das Messrohr vom vollgefüllten Zustand in den teilgefüllten Zustand wechselt. In diesem Fall würde sich zwischen der MSÜ-Elektrode und der Referenzelektrode, beziehungsweise dem Prozessanschluss, Luft statt Fluid zumindest bereichsweise befinden, so dass die Leitfähigkeit von Luft in den gemessenen Widerstand eingehen würde. Die entsprechende Widerstandsänderung an der MSÜ-Elektrode wird von der Auswerteeinheit detektiert und von einer Ausgabeeinheit ein Ausgabesignal betreffend den Befüllungsgrad des Messrohres ausgegeben. Die MSÜ-Elektrode wird in der Literatur auch als EmptyPipeDetection-Elektrode, kurz EPD-Elektrode bezeichnet.
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Die Funktion einer Referenzelektrode besteht darin, für einen Potentialsausgleich zwischen Fluid und Messaufnehmer zu sorgen. Die Referenzelektrode bildet eine alternative Erdungsmöglichkeit zur bekannten Erdungsscheibe. Weiterhin kann die zwischen Messelektrode und Referenzelektrode anliegende Potentialdifferenz für eine Auswertung des Durchflusses, beispielsweise für eine Analyse des Strömungsprofils, berücksichtigt werden. Üblicherweise wird die Referenzelektrode mit dem Gehäuse der Messelektronik, der Rohrleitung elektrisch verbunden. Das Gehäuse ist typischerweise mit der Schutzerde verbunden. Es sind bereits magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte auf dem Markt, dessen Referenzelektrode erdfrei ist.
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Das Anregungs-Spannungssignal wird mit einer Spannungsquelle gegen ein Referenzpotential, bevorzugt gegen das Massepotential erzeugt.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Anregungs-Spannungssignal ein AC-Spannungssignal, insbesondere ein Multifrequenz-Spannungssignal.
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Das Anregungs-Spannungssignal ist bevorzugt als AC-Spannungssignal ausgebildet, da DC-Spannungssignale für Störungen bei der Durchflussmessung sorgen. Es ist vorteilhaft, wenn die Frequenz des AC-Spannungssignales in einem Frequenzbereich von 1 Hz bis 10 kHz liegt.
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Bei dem Multifrequenz-Spannungssignal ändern sich die Spannungswerte periodisch mit mindestens zwei Frequenzen. Vorteilhafter Weise weist das AC-Spannungssignal für einen erstes Zeitintervall eine erste Frequenz auf und ändert dann, für ein zweites Zeitintervall die Frequenz des Spannungssignales.
Gemäß einer Ausgestaltung weist das AC-Spannungssignal eine variable Amplitude auf, wobei die Mess- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist die Amplitude so zu variieren, dass das Signal-zu-Rauschen Verhältnis des Messsignales einen Vorgabewert einhält.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Amplitude der Spannung im AC-Spannungssignal nicht fest ist, sondern mittels einer Regeleinheit gesteuert werden kann. Durch Abgleich mit dem Signal-zu-Rauschen Verhältnis der Messignale kann der Einfluss auf die Durchflussmessung geregelt, insbesondere minimiert werden. Der Vorgabewert ist dabei so gewählt, dass ein ausreichend großes Messsignal abgegriffen werden kann und die Durchflussmessung dabei nur minimal beeinflusst wird. Somit kann die Ablagerungserkennung neben der Durchflussmessung erfolgen.
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Alternativ kann die Regeleinheit auch dazu eingerichtet sein, die Amplitude des Anregungs-Spannungssignales in Abhängigkeit des Durchflussmesssignales zu steuern. Somit kann sichergestellt werden, dass die Durchflussmessung möglichst störungsfrei weitergeführt werden kann.
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Die Übertragungsfunktion beschreibt mathematisch die Beziehung zwischen dem Ein- und Ausgangssignal eines linearen dynamischen Systems im Frequenzraum. Das dynamische System ist in diesem Fall das Messrohr, die Verkabelung der Elektroden, das Fluid und etwaige Ablagerungen. Mithilfe der Übertragungsfunktion kann für ein beliebiges Eingangssignal das Ausgangssignal, d. h. die Reaktion des Systems, bestimmt werden. Ist das Eingangssignal und das Ausgangssignal bekannt, so kann daraus die Übertragungsfunktion hergeleitet werden, die den Einfluss des Systems auf das Eingangssignal beschreibt und somit Aufschluss bezüglich des Systems gibt. Das Eingangssignal ist durch das Anregungs-Spannungssignals und das Ausgangssignal durch das Messsignal gegeben.
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Das Spannungs-Anregungssignal läuft entlang von Messtrecken, die durch die abgegriffenen Elektroden definiert werden. Die erste Messstrecke beschreibt den Messpfad von der MSÜ-Elektrode zur Referenzelektrode und zurück zur MSÜ-Elektrode. Die zweite Messstrecke beschreibt den Messpfad von der ersten Messelektrode zur Referenzelektrode.
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Der Querschnitt des Messrohres lässt sich in zwei Bereiche einteilen. Der erste Bereich beschreibt alles was sich oberhalb der horizontalen Längsebende des Messrohr befindet, der zweite Bereich alles was unterhalb ist. Der zweite Bereich zeichnet sich durch Ablagerungen, die sich im unteren Teil des Messrohres abgesetzt haben, und das zu führende Fluid aus. Die zweite Messstrecke verläuft ausschließlich durch diesen Bereich, somit hängt das abgegriffene Messsignal vom Fluid und von der Ablagerung ab.
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Die erste Messstrecke verläuft durch den ersten und zweiten Bereich. Da angenommen wird, dass sich im ersten Bereich des Messrohres ausschließlich Fluid befindet, wird das erste Messsignal durch das Fluid im ersten Bereich, durch das Fluid im zweiten Bereich und durch die Ablagerungen beeinflusst.
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Mit Berücksichtigung des bekannten Anregungs-Spannungssignales kann aus dem ersten und zweiten Messsignal jeweils eine Übertragungsfunktion ermittelt werden, die Aufschluss über die Ablagerung gibt.
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Die dritte Messstrecke beschreibt den Messpfad von der MSÜ-Elektrode zur ersten Messelektrode.
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Es wird angenommen, dass sich im ersten Bereich des Messrohres nur Fluid befindet, somit wird das Anregungs-Spannungssignal in erster Näherung nur durch das zu führende Fluid beeinflusst. Dieser Einfluss findet sich in dem dritten Messsignal wieder.
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Mit Berücksichtigung des bekannten Anregungs-Spannungssignales kann aus dem dritten Messsignal eine Übertragungsfunktion für das Fluid im ersten Bereich ermittelt werden.
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Da die erste und die zweite Übertragungsfunktion nicht ausschließlich von der Ablagerung abhängen, sondern immer auch durch das Fluid beeinflusst sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn die dritte Übertragungsfunktion mit ermittelt wird. Durch Vergleich der drei Übertragungsfunktionen, lässt sich eine vierte Übertragungsfunktion ableiten, die ausschließlich von der Ablagerung im zweiten Bereich abhängt. Vergleichen kann eine Quotienten- oder Differenzbildung aus den Übertragungsfunktionen umfassen, versteht sich aber im Allgemeinen als das Anwenden eines mathematischen Algorithmuses zum Extrahieren des Einflusses der Ablagerungen aus den ermittelten Übertragungsfunktionen.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn dem Bediener des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes eine Angabe bezüglich der Ablagerungshöhe bereitgestellt werden kann. Somit kann er beurteilen ob eine Wartung bzw. eine Reinigung des Messrohres notwendig ist. Weiterhin kann er eine Erhöhung des Durchflusses bzw. ein Durchspülen des Messrohres erwägen, um das abgesenkte Gestein und den Sand wieder zu entfernen.
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Berücksichtigt man die Durchflussgeschwindigkeit des Fluids lässt sich aus dem Ablagerungsgrad eine Ablagerungsstärke ableiten. Lässt sich die Ablagerung nur durch eine deutliche Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit des Fluids entfernen ist von einer hohen Ablagerungsstärke die Rede.
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Alternativ lässt sich die Ablagerung bzw. der Ablagerungsgrad durch die Ablagerungshärte beschreiben. Diese berücksichtigt die relative Dichte der Ablagerung abhängig vom Sand, Kies, Gestein und dem Fluid. Eine lose Ablagerung, die sich durch eine hohen Fluidanteil in der Ablagerung auszeichnet, hat beispielsweise eine geringe Ablagerungshärte.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Verfahren gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
- K) Abgriff eines vierten Messsignals an einer zweiten Messelektrode gegen die Referenzelektrode;
- L) Abgriff eines fünften Messsignals an der MSÜ-Elektrode gegen die zweite Messelektrode.
- M) Ermitteln einer fünften Übertragungsfunktion aus dem vierten Messsignal,
wobei die fünfte Übertragungsfunktion abhängig ist von dem Fluid und der Ablagerung in dem zweiten Bereich; und - N) Ermitteln einer sechsten Übertragungsfunktion aus dem fünften Messsignal, wobei die sechste Übertragungsfunktion abhängig ist von dem Fluid im ersten Bereich.
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Die vierte Messstrecke beschreibt den Messpfad von der MSÜ-Elektrode zur zweiten Messelektrode. Die fünfte Messstrecke beschreibt den Messpfad von der zweiten Messelektrode zur Referenzelektrode.
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Durch Abgreifen des vierten und fünften Messsignales stehen zusätzliche Vergleichsmessungen zur Verfügung, die Rückschlüsse über die Funktionsfähigkeit des Verfahrens, der Intaktheit der Elektroden bzw. der Elektrodenverkabelung und dem zu messenden System geben.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Verfahren gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
- O) Ermitteln einer Einbaulage des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes in Abhängigkeit der zweiten, dritten, fünften und sechsten Übertragungsfunktion mittels der Mess- und/oder Auswerteeinheit.
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Bilden sich Ablagerungen im Messrohr, so kann durch Vergleich der ersten Übertragungsfunktion mit der fünften Übertragungsfunktion überprüft werden, ob das Messrohr eine fehlerhafte Einbaulage aufweist. Durch Vergleich der dritten Übertragungsfunktion mit der sechsten Übertragungsfunktion können Rückschlüsse bezüglich der Verteilung der Ablagerungen zur vertikalen Längsebene gezogen werden. Unterscheiden sich die dritte und die sechste Übertragungsfunktion eindeutig, so kann man auf eine asymmetrische Verteilung der Ablagerung schließen. Befindet sich Ablagerung im ersten und zweiten Bereich so unterscheiden sich die zweite und die fünfte Übertragungsfunktion. Gleichzeitig stimmen, abhängig von der aktuellen Einbaulage, die fünfte und die sechste oder die zweite und die dritte Übertragungsfunktion überein.
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Durch Umsortieren der einzelnen Verfahrensschritte kann das gleiche Ergebnis, nämlich die Ermittlung einer Ablagerung im Messrohr erlangt werden.
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Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät umfasst ein Messrohr, eine Mess- und/oder Auswerteeinheit, mindestens zwei Messelektroden, eine MSÜ-Elektrode und eine Referenzelektrode, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und/oder Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1: einen schematischen Querschnitt eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräte nach dem Stand der Technik;
- 2: ein schematischer Schaltplan des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes; und
- 3: ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes.
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Die 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes sind grundsätzlich bekannt. Durch ein Messrohr (1) wird ein Fluid geleitet, das eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Eine magnetfelderzeugende Vorrichtung (7) ist so angebracht, dass sich die Magnetfeldlinien senkrecht zu einer durch die Messrohrachse definierten Längsrichtung orientieren. Als magnetfelderzeugende Vorrichtung (7) eignet sich vorzugsweise eine Sattelspule oder ein Polschuh (26) mit aufgesetzter Spule (23) und Spulenkern (24). Bei angelegtem Magnetfeld entsteht im Messrohr (1) eine durchflussabhängige Potentialverteilung, die mit zwei an der Innenwand des Messrohres (1) angebrachten Messelektroden (3, 4) abgegriffen wird. In der Regel sind diese diametral angeordnet und bilden eine Elektrodenachse, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien und der Längsachse des Rohres verläuft. Anhand der gemessenen Messspannung kann, unter Berücksichtigung der magnetischen Flussdichte, die Durchflussgeschwindigkeit und, unter Berücksichtigung der Rohrquerschnittsfläche, der Volumendurchfluss des Fluids bestimmt werden. Um das Ableiten der an den Messelektroden (3, 4) anliegenden Messspannung über das Rohr (8) zu verhindern, wird die Innenwand mit einem isolierenden Material beziehungsweise einem Kunststoff-Liner (2) ausgekleidet. Das durch eine magnetfelderzeugende Vorrichtung, beispielsweise einen Elektromagneten, aufgebaute Magnetfeld wird durch einen mittels einer Betriebseinheit getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlich gegenüber Einflüssen durch Mehrphasenstoffe, Inhomogenitäten im Fluid oder geringer Leitfähigkeit. Eine Messeinheit liest die an den Messelektroden (3, 4) anliegende Spannung aus und gibt die Durchflussgeschwindigkeit und/oder den mittels einer Auswerteeinheit errechneten Volumendurchfluss des Fluids aus. Handelsübliche magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte weisen zusätzlich zu den Messelektroden (3, 4) zwei weitere Elektroden (5, 6) auf. Zum einen dient eine MSÜ-Elektrode (5), die optimalerweise am höchsten Punkt im Rohr (8) angebracht ist und nur einen minimalen Abstand zur Rohrinnenwandung aufweist, dazu, eine Teilbefüllung des Messrohres (1) zu detektieren, diese Information an den Nutzer weiterzuleiten und/oder den Füllstand bei der Ermittlung des Volumendurchflusses zu berücksichtigen. Desweiteren dient eine Referenzelektrode (6), die üblicherweise diametral zur MSÜ-Elektrode (5) angebracht ist, dazu eine ausreichende Erdung des Fluids zu gewährleisten.
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In der 2 wird ein vereinfachter Schaltplan des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes dargestellt. Das Messrohr teilt sich in zwei Bereiche auf, den ersten Bereich (21) und den zweiten Bereich (22), die beide durch eine horizontale Längsebene (11) getrennt werden. Zwischen MSÜ-Elektrode (5) und Spannungsquelle ist ein Vorwiderstand (10) geschaltet. Das Anregungs-Spannungssignal wird über den Vorwiderstand (10) an der MSÜ-Elektrode (5) gegenüber einem Referenzpotential (18) bereitgestellt. Zwischen der MSÜ-Elektrode (5) und der Referenzelektrode (6) existiert eine erste Messstrecke (15), dargestellt durch eine gepunktete Linie. Das erste Messsignal (12), das entlang der ersten Messstrecke (15) verläuft, wird an der MSÜ-Elektrode gegen Referenzelektrode (6) abgegriffen. Zwischen der MSÜ-Elektrode (5) und der ersten Messelektrode (3) ist eine dritte Messstrecke (17). Das dritte Messsignal (14) wird an der ersten Messelektrode (3) abgegriffen. Zwischen der ersten Messelektrode (3) und der Referenzelektrode (6) exisitiert eine zweite Messstrecke (16), entlang der ein zweites Messsignal (13) verläuft und an der Referenzelektrode (6) abgegriffen wird. Die einzelnen Messsignale (12, 13, 14) werden an eine Mess- und/oder Auswerteinheit (9) übermittelt. Diese ist dazu eingerichtet anhand der zur Verfügung gestellten Messsignale eine Ablagerung (19) im Messrohr (1) zu erkennen. Die Ablagerung (19) bildet sich üblicherweise im zweiten Bereich, auf der Referenzelektrode (6). In der 1 wird auf die Darstellung einer Feedback-Schleife verzichtet, die dazu eingerichtet ist, das Anregungs-Signal zurückzuführen und zu überwachen. In Abhängigkeit von dem Signal-zu-Rauschen Verhältnisses der Messsignale wird die Amplitude des Anregungs-Spannungssignales mittels einer Regeleinheit gesteuert. In der Figur nicht abgebildet ist die Regeleinheit, die die Amplitude des Anregungs-Spannungssignales in Abhängigkeit des Signal-zu-Rauschen Verhältnisses der Messsignale steuert.
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Mithilfe von Flussdiagrammen wird in der 3 der Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte dargestellt.
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Im ersten Schritt (I) wird ein Anregungs-Spannungssignal an der MSÜ-Elektrode bereitgestellt. An den Messstrecken werden die jeweiligen Messsignale abgegriffen (II). Abhängig von der Messstrecke, an der das Messsignal abgegriffen wird, ist das Anregungs-Spannungssignal unterschiedlich beeinflusst worden. Konkret hängen die Messsignale von der Leitfähigkeit des Fluids und der Ablagerung ab. Im dritten Schritt (III) werden aus den jeweiligen Messsignalen die Übertragungsfunktionen ermittelt. Aus diesen wird im vierten Schritt (IV) die vierte Übertragungsfunktion erstellt, die nur von der Ablagerung im Messrohr abhängt. Im fünften Schritt (V) wird dann anhand der vierten Übertragungsfunktion ein Ablagerungsgrad bestimmt. Dieser kann eine Ablagerungshöhe, - stärke oder härte sein. Mittels eines voreingestellten Kriteriums wird der Ablagerungsgrad überwacht. Weicht der Ablagerungsgrad vom Kriterium ab, wird eine Warnmeldung erstellt (VI). Optional kann der Ablagerungsgrad auch mittels einer Anzeigeeinheit an den Bediener des Durchflussmessgerätes ausgegeben werden. Optional kann durch Vergleich der Übertragungsfunktion der Rückschluss gezogen werden, ob das Messrohr fehlerhaft in die Rohrleitung eingebaut ist.
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Da die meisten magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräte bereits mit entsprechenden Elektrodenanordnungen und Schaltungsanordnungen versehen sind, kann ein bestehendes Gerät durch ein entsprechendes Software-Update auch mit der vorbeschriebenen Funktionalität einer Ablagerungserkennung nachgerüstet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messrohr
- 2
- Liner
- 3
- erste Messelektrode
- 4
- zweite Messelektrode
- 5
- MSÜ-Elektrode
- 6
- Referenzelektrode
- 7
- magnetfelderzeugende Vorrichtung
- 8
- Rohr
- 9
- Mess-, Betriebs- und/oder Auswerteeinheit
- 10
- Vorwiderstand
- 11
- horizontale Längsebene
- 12
- erstes Messsignal
- 13
- zweites Messsignal
- 14
- drittes Messsignal
- 15
- erste Messstrecke
- 16
- zweite Messstrecke
- 17
- dritte Messstrecke
- 18
- Referenzpotential
- 19
- Ablagerung
- 20
- Fluid
- 21
- erste Bereich
- 22
- zweite Bereich
- I
- Bereitstellen eines Anregungs-Spannungssignales
- II
- Abgreifen der Messsignale
- III
- Ermitteln der Übertragungsfunktionen
- IV
- Ermitteln der vierten Übertragungsfunktion
- V
- Ermitteln des Ablagerungsgrades
- VI
- Erstellen einer Warnmeldung
