DE102020132949A1

DE102020132949A1 - Method for identifying deposits in a process plant using a Coriolis mass flow sensor

Info

Publication number: DE102020132949A1
Application number: DE102020132949.0A
Authority: DE
Inventors: Alfred Rieder; Yaoying Lin; Michael Wiesmann
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-06-15
Also published as: WO2022122419A1

Abstract

Ein Verfahren (100) zum Klassifizieren von Belägen in einem Messrohr umfasst:Ermitteln eines Dämpfungswerts (110) für mindestens eine Schwingungsmode eines Oszillators mit mindestens einem Messrohr eines Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmers zum Führen eines Mediums;Ermitteln eines modalen Steifigkeitswerts (120) für mindestens eine Schwingungsmode; undKlassifizieren eines Belags (150) in Abhängigkeit von dem Dämpfungswert und dem Steifigkeitswert.A method (100) for classifying deposits in a measuring tube comprises: determining a damping value (110) for at least one vibration mode of an oscillator with at least one measuring tube of a Coriolis mass flow sensor for guiding a medium; determining a modal stiffness value (120) for at least one vibration mode ; and classifying a pad (150) depending on the damping value and the stiffness value.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren von Belägen in einer Prozessanlage mit einem Coriolis Massedurchflussmessaufnehmer.The present invention relates to a method for identifying deposits in a process plant with a Coriolis mass flow sensor.

Gattungsgemäße Verfahren sind beschrieben in WO 2007/045539 A2 , DE 10 2011 080 415 A1 , EP 02 513 612 B1 und DE 10 2018 101 923 A1 . Die Veröffentlichung WO 2007/045539 A2 lehrt, eine Veränderung der Torsionsschwingungsfrequenz eines geraden Messrohrs als Indiz für einen Massebelag zu deuten. Das Verfahren gemäß der Offenlegungsschrift DE 10 2011 080 415 A1 wertet Veränderungen in thermischen Eigenschaften eines Massedurchflussmessaufnehmers aus, um auf Belagsbildung oder Korrosion zu schließen. EP 02 513 612 B1 und DE 10 2018 101 923 A1 lehren, eine verstärkte Dämpfung der Biegeschwingungsnutzmode als Indiz für eine Belagsbildung zu interpretieren, wobei jeweils ein Kontrolltest vorgesehen ist, um ein mehrphasiges Medium als Dämpfungsursache auszuschließen. EP 02 513 612 B1 lehrt dazu, die Ausprägung von Oberschwingungen auszuwerten, also, ob die Amplituden der Oberschwingungen einem Erwartungswert für Belagsbildung entsprechen. DE 10 2018 101 923 A1 überprüft dagegen, ob der so genannte Resonatoreffekt als Ursache für die Dämpfung ausgeschlossen werden kann. Die genannten Verfahren mögen zwar im Ergebnis Belagsbildung anzeigen, sie lassen aber den Betreiber einer Anlage darüber im Ungewissen, welcher Art der Belag ist. Es ist die Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.Generic methods are described in WO 2007/045539 A2 , DE 10 2011 080 415 A1 , EP 02 513 612 B1 and DE 10 2018 101 923 A1 . The publication WO 2007/045539 A2 teaches to interpret a change in the torsional vibration frequency of a straight measuring tube as an indication of a mass covering. The procedure according to the disclosure document DE 10 2011 080 415 A1 evaluates changes in thermal properties of a mass flow sensor to detect fouling or corrosion. EP 02 513 612 B1 and DE 10 2018 101 923 A1 teach to interpret increased damping of the useful flexural vibration mode as an indication of deposit formation, with a control test being provided in each case to rule out a multi-phase medium as the cause of damping. EP 02 513 612 B1 teaches how to evaluate the characteristics of harmonics, i.e. whether the amplitudes of the harmonics correspond to an expected value for deposit formation. DE 10 2018 101 923 A1 checks, however, whether the so-called resonator effect can be ruled out as the cause of the damping. The methods mentioned may show the formation of deposits as a result, but they leave the operator of a system in the dark as to what type of deposit it is. It is the object of the invention to remedy this.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1.The object is solved by the method according to independent claim 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Klassifizieren von Belägen in einem Messrohr umfasst:

Ermitteln eines Dämpfungswerts für mindestens eine Schwingungsmode eines Oszillators mit mindestens einem Messrohr eines Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmers zum Führen eines Mediums;
Ermitteln eines modalen Steifigkeitswerts für mindestens eine Schwingungsmode; und
Klassifizieren eines Belags in Abhängigkeit von dem Dämpfungswert und dem Steifigkeitswert.

The method according to the invention for classifying deposits in a measuring tube comprises:

determining a damping value for at least one oscillation mode of an oscillator with at least one measuring tube of a Coriolis mass flow sensor for carrying a medium;
determining a modal stiffness value for at least one vibration mode; and
Classification of a covering depending on the damping value and the stiffness value.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin: Feststellen anhand eines Vergleichs des Dämpfungswerts mit einem Referenzwert, ob ein Indiz für eine Belagsbildung gegeben ist.In a further development of the invention, the method also includes: determining, based on a comparison of the damping value with a reference value, whether there is an indication of deposit formation.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin: Überprüfen, ob eine Kompressibilität des in dem Messrohr geführten Mediums als Ursache für den Dämpfungswert ausgeschlossen werden kann.In a development of the invention, the method also includes: Checking whether compressibility of the medium carried in the measuring tube can be ruled out as the cause of the damping value.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin: Überprüfen, ob eine Schwankung einer Resonanzfrequenz des Messrohres als Ursache für den Dämpfungswert ausgeschlossen werden kann.In a development of the invention, the method also includes: checking whether a fluctuation in a resonance frequency of the measuring tube can be ruled out as the cause of the damping value.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Klassifizieren eines Belags die Zuordnung des Belags zu einer Belagsklasse zumindest anhand des Steifigkeitswerts.In one development of the invention, the classification of a covering includes the assignment of the covering to a covering class at least on the basis of the stiffness value.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Zuordnung des Belags zu einer Belagsklasse in Abhängigkeit von einer Beziehung zwischen dem Steifigkeitswert und dem Dämpfungswert.In a development of the invention, the covering is assigned to a covering class depending on a relationship between the stiffness value and the damping value.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin das Ermitteln eines Massewerts des Belags, wobei der Massewert im Verhältnis zum Steifigkeitswert und/oder Dämpfungswert in die Klassifizierung des Belags eingeht.In a development of the invention, the method also includes determining a mass value of the covering, the mass value being included in the classification of the covering in relation to the stiffness value and/or damping value.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ermitteln des Massewertes des Belages anhand der Veränderung einer Resonanzfrequenz des schwingenden Messrohres.In a further development of the invention, the determination of the mass value of the coating is based on the change in a resonance frequency of the oscillating measuring tube.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ermitteln des Dämpfungswerts anhand eines Verhältnisses von Erregerstrom zum Treiben der Schwingungsmode in Resonanz und einer damit erzielten Amplitude der Schwingungsmode.In a further development of the invention, the damping value is determined on the basis of a ratio of excitation current for driving the vibration mode into resonance and an amplitude of the vibration mode thus achieved.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ermitteln des Dämpfungswerts anhand des Abklingens der Schwingung einer Schwingungsmode bei abgeschaltetem Erreger.In a development of the invention, the damping value is determined on the basis of the decay of the vibration of a vibration mode when the exciter is switched off.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ermitteln des Steifigkeitswerts durch Anregen einer Schwingungsmode außer Resonanz und Ermitteln einer Beziehung zwischen der Schwingungsamplitude außer Resonanz und dem Erregerstrom außer Resonanz. Hierbei kann die Anregung außer Resonanz intermittierend zur Resonanzanregung erfolgen, wie beispielsweise in WO 2012/062551 A1 beschrieben ist, oder kontinuierlich gemäß der Lehre der noch unveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2019 124 709.8 .In a development of the invention, the stiffness value is determined by exciting a non-resonant vibration mode and determining a relationship between the non-resonant vibration amplitude and the non-resonant excitation current. Here, the excitation outside of resonance can be intermittent for resonance excitation, as for example in WO 2012/062551 A1 described, or continuously according to the teaching of the as yet unpublished patent application DE 10 2019 124 709.8 .

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

1 ein Diagramm, welches verschiedene Klassen von Belägen in einem zweidimensionalen Parameterraum darstellt;
2 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3a einen schematischen Querschnitt durch ein gerades Messrohr in einer Biegeschwingungsmode zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
3b einen schematischen Querschnitt durch das gerade Messrohr in einer Torsionsschwingungsmode zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawings. It shows:

1 a diagram representing different classes of coverings in a two-dimensional parameter space;
2 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention;
3a a schematic cross section through a straight measuring tube in a bending vibration mode for carrying out an embodiment of the method according to the invention; and
3b a schematic cross section through the straight measuring tube in a torsional vibration mode for carrying out an embodiment of the method according to the invention.

Das Diagramm in 1 1 zeigt typische Positionen von Datentupeln von Dämpfung D und modaler Steifigkeit k eines Messrohrs, die in einer Prozessanlage gewonnen wurden, in welcher Monomere in einem Lösungsmittel durch eine Rohrleitung strömen, in welcher ein Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmer angeordnet ist. Je nach Prozessbedingungen entstehen unterschiedliche Belagsformen in der Rohrleitung bzw. dem Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmer. Die Ellipsen markieren Bereiche in denen Kombinationen von einer Dämpfung D und einer modalen Steifigkeit keiner Schwingungsmode eines Messrohrs eines Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmers gehäuft beobachtet wurden. Ein Steifigkeitsreferenzwert ko bezeichnet die modale Steifigkeit des Messrohrs im gereinigten, belagsfreien Zustand. Ein Dämpfungsreferenzwert Do bezeichnet die Dämpfung der Schwingungsmode im gereinigten, belagsfreien Zustand wobei das Messrohr mit einem Medium gefüllt ist dessen Durchfluss von dem Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmer zu messen ist. Der horizontale Abstand der Gitternetzlinien des Diagramms entspricht einer Änderung der modalen Dämpfung um den Betrag des Dämpfungsreferenzwerts Do. Die punktierte Ellipse kennzeichnet eine Belagsklasse W für weiche Beläge, die lediglich eine erhöhte Dämpfung D der Schwingungsmode bewirken, aber kaum Auswirkung auf die modale Steifigkeit k des Messrohrs haben. Die gestrichelte Ellipse kennzeichnet dagegen eine Belagsklasse H für harte Beläge die nicht nur die Dämpfung D, sondern auch die modale Steifigkeit k erhöhen. Um die Referenzwerte für Dämpfung und Steifigkeit Do, ko ist ein mit dem durchgezogenen Kreisbogen gekennzeichneter Nullbereich 0 definiert, in dem die Abweichungen von den Referenzwerten noch so gering ist, dass eine zuverlässige Klassifizierung noch nicht möglich ist. Zudem ist eine Klassifizierung in diesem Stadium in den allermeisten Fällen auch nicht zwingend erforderlich, denn die Beeinträchtigung der Durchflussmessung bzw. der Prozessführung ist noch vernachlässigbar. Grundsätzlich ist es für den Betreiber einer Prozessanlage hilfreich, Kenntnisse über die Art des Belags zu gewinnen, da sich daraus einerseits Ansätze zur Prozesssteuerung ergeben können und andererseits die Reinigung der Rohrleitung, in welcher der Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmer eingebaut ist, zielführender durchgeführt werden kann. Diese Kenntnisse werden durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt, für das nun ein Ausführungsbeispiel anhand 2 erläutert wird.The diagram in 1 1 Figure 12 shows typical positions of data tuples of damping D and modal stiffness k of a measuring tube obtained in a process plant in which monomers in a solvent flow through a pipeline in which a Coriolis mass flow sensor is arranged. Depending on the process conditions, different types of deposits form in the pipeline or the Coriolis mass flow sensor. The ellipses mark areas in which combinations of a damping D and a modal stiffness of no vibration mode of a measuring tube of a Coriolis mass flow sensor were frequently observed. A stiffness reference value ko denotes the modal stiffness of the measuring tube in the cleaned, deposit-free state. An attenuation reference value Do denotes the attenuation of the vibration mode in the cleaned, deposit-free state, with the measuring tube being filled with a medium whose flow rate is to be measured by the Coriolis mass flow rate sensor. The horizontal spacing of the grid lines in the diagram corresponds to a change in the modal damping by the amount of the damping reference value Do. The dotted ellipse indicates a pavement class W for soft pavements, which only cause increased damping D of the vibration mode, but hardly any effect on the modal stiffness k des have measuring tube. The dashed ellipse, on the other hand, indicates a covering class H for hard coverings that not only increase the damping D, but also the modal stiffness k. Around the reference values for damping and rigidity Do, ko is defined a zero range 0, identified by the solid circular arc, in which the deviations from the reference values are still so small that a reliable classification is not yet possible. In addition, classification at this stage is not absolutely necessary in most cases, because the impairment of flow measurement or process control is still negligible. In principle, it is helpful for the operator of a process plant to gain knowledge about the type of deposit, since on the one hand this can result in approaches to process control and on the other hand the cleaning of the pipeline in which the Coriolis mass flow sensor is installed can be carried out more purposefully. This knowledge is provided by the method according to the invention, for which an exemplary embodiment is now based 2 is explained.

Das Verfahren 100 beginnt mit dem Ermitteln 110 der Dämpfung D einer Schwingungsmode, insbesondere der Biegeschwingungsnutzmode eines Messrohrs eines Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmers. Die Dämpfung D kann beispielsweise anhand des Verhältnisses eines Erregerstroms zum Aufrechterhalten der Schwingung und der damit erzielten Schwingungsamplitude bei Resonanz charakterisiert werden. Gleichermaßen kann die Dämpfung durch den Kehrwert einer Zeitkonstanten charakterisiert werden, mit dem die Schwingung nach Abschalten des Erregerstroms abklingt.The method 100 begins with the determination 110 of the damping D of a vibration mode, in particular the useful flexural vibration mode of a measuring tube of a Coriolis mass flow sensor. The damping D can be characterized, for example, based on the ratio of an excitation current for maintaining the vibration and the vibration amplitude thus achieved at resonance. Similarly, the damping can be characterized by the reciprocal of a time constant with which the oscillation decays after the excitation current is switched off.

In einem nächsten Schritt (120) erfolgt das Ermitteln einer modalen Steifigkeit k der Schwingungsmode. Hierbei ist die die modale Steifigkeit proportional zu einem Quotienten aus einer güteunabhängigen Schwingungsamplitude und dem dafür eingesetzten Erregerstrom. Hierzu ist, die Schwingungsamplitude außer Resonanz zu messen, damit der Einfluss der Dämpfung bzw. Güte auf die Schwingungsamplitude vernachlässigbar ist. Die Anregung dieser Schwingung außer Resonanz und Messung der zugehörigen Amplitude kann alternierend zum normalen Messbetrieb periodisch oder bei Bedarf erfolgen, wobei die Anregung insbesondere mit der gesamten verfügbaren Erregerleistung erfolgt. Einzelheiten dazu lehrt beispielsweise die internationale Veröffentlichung WO 2012 062551 A1 , auf die hier für Einzelheiten der Amplitudenmessung Bezug genommen wird. Anstelle der alternierenden Anregung kann die Schwingung außer Resonanz auch gleichzeitig mit der Resonanzanregung erfolgen, wobei in diesem Fall die verfügbare Leistung für die Anregung außer Resonanz deutlich geringer ist als im alternierenden Fall, da hier eine ausreichende Amplitude für die Durchflussmessung erforderlich ist. Im Ergebnis führt dies dazu, dass die Amplitude der Schwingung außer Resonanz sehr gering ist. Mit geeigneten Filteralgorithmen kann der Amplitudenwert dennoch ermittelt werden, wie in der noch unveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2019 124 709.8 beschrieben ist, auf die hier für Einzelheiten der Amplitudenmessung Bezug genommen wird. Nach diesem Verfahren stehen aktualisierte Werte für die Amplitude außer Resonanz bzw. die modale Steifigkeit k mit einer geringeren Taktrate zur Verfügung, das ist aber insofern unproblematisch, als sich ein Belag gewöhnlich über einen Zeitraum von Tagen oder Wochen bildet, so dass Aktualisierungen der Werte für die modale Steifigkeit k in der Zeitspanne von Minuten oder Stunden völlig ausreichend sind.In a next step (120), a modal stiffness k of the vibration mode is determined. Here, the modal stiffness is proportional to a quotient of a quality-independent vibration amplitude and the excitation current used for it. To do this, the vibration amplitude outside of resonance must be measured so that the influence of damping or quality on the vibration amplitude is negligible. The excitation of this non-resonant oscillation and measurement of the associated amplitude can take place alternately with normal measurement operation, periodically or as required, the excitation taking place in particular with the entire available excitation power. For example, the international publication teaches details WO 2012 062551 A1 , to which reference is made here for details of the amplitude measurement. Instead of the alternating excitation, the non-resonant oscillation can also take place simultaneously with the resonance excitation, in which case the power available for the non-resonant excitation is significantly lower than in the alternating case, since a sufficient amplitude for the flow measurement is required here. As a result, the amplitude of the out-of-resonance vibration is very small. The amplitude value can nevertheless be determined with suitable filter algorithms, as in the as yet unpublished patent application DE 10 2019 124 709.8 to which reference is made here for details of the amplitude measurement. Using this method, updated values for the out-of-resonance amplitude or modal stiffness k are available at a lower clock rate, but this is unproblematic insofar as a pavement usually changes over a period of days or weeks, so updates of the values for the modal stiffness k in the time span of minutes or hours are quite sufficient.

Wenn ein Tupel von Werten für die Dämpfung D und die modale Steifigkeit k vorliegt, erfolgt zunächst eine optionale Serie von Testschritten. Darin wird in einem ersten Testschritt 132 überprüft, ob der Betrag eines Vektors (D,k) einen Mindestwert erreicht, welcher beispielsweise der Radius eines Kreises sein kann, der den Nullbereich in 1 begrenzt. Grundsätzlich kann aber auch nur der Dämpfungswert D mit einem entsprechenden Mindestwert verglichen werden, solange der Mindestwert nicht erreicht ist, wird das Verfahren abgebrochen und beginnt wieder von vorne. Wenn jedoch das Erreichen des Mindestwerts festgestellt wird, sind andere Ursachen für eine Zunahme der Dämpfung D auszuschließen. Dazu wird in einem zweiten Testschritt 134 überprüft, ob Dichtefluktuationen, die sich in Frequenzfluktuationen niederschlagen unterhalb eines kritischen Werts bleiben. Derartige Dichtefluktuationen können insbesondere durch frei Gasblasen in einer Flüssigkeit begründet sein und bewirken eine erhebliche Dämpfung der Messrohrschwingungen. Wenn solche kritischen Fluktuationen festgestellt werden, wird das Verfahren abgebrochen, andernfalls wird in einem dritten Testschritt 136 überprüft, ob der so genannte Resonatoreffekt als Ursache die beobachteten Dämpfung D ausgeschlossen werden kann. Beim Resonatoreffekt führen suspendierte Mikroblasen in einer Flüssigkeit dazu, dass die aufgrund der Mikroblasen kompressible Flüssigkeit gegen das sie enthaltende, schwingende Messrohr schwingt, und letzterem somit Schwingungsenergie entzieht. Einzelheiten zur Vorgehensweise, wie das Vorliegen des Resonatoreffekts durch Dichtemessungen bei zwei verschiedenen Frequenzen nachgewiesen werden kann sind Bereits in der Veröffentlichung DE 10 2018 101 923 A1 beschrieben, auf die hier für diese Einzelheiten Bezug genommen wird. Wenn der Resonatoreffekt als Ursache für die beobachtete Dämpfung nicht ausgeschlossen werden kann, wird das Verfahren abgebrochen. Anderenfalls kann nun das Klassifizieren des Belags 150 erfolgen. Die optionale Ermittlung eines Massewerts 140 des Belags wird zunächst übersprungen.If a tuple of values for the damping D and the modal stiffness k is available, an optional series of test steps is carried out first. In a first test step 132, it is checked whether the absolute value of a vector (D,k) reaches a minimum value, which can be, for example, the radius of a circle that has the zero range in 1 limited. In principle, however, only the damping value D can also be compared with a corresponding minimum value; as long as the minimum value has not been reached, the method is aborted and starts again from the beginning. However, if it is determined that the minimum value has been reached, other causes for an increase in damping D can be ruled out. For this purpose, a second test step 134 checks whether density fluctuations, which are reflected in frequency fluctuations, remain below a critical value. Such density fluctuations can be caused in particular by free gas bubbles in a liquid and cause a significant damping of the measuring tube vibrations. If such critical fluctuations are found, the method is aborted, otherwise a third test step 136 checks whether the so-called resonator effect can be ruled out as the cause of the damping D observed. In the case of the resonator effect, suspended micro-bubbles in a liquid cause the liquid, which is compressible due to the micro-bubbles, to oscillate against the oscillating measuring tube containing it, and thus withdraw vibrational energy from the latter. Details on how the presence of the resonator effect can be demonstrated by density measurements at two different frequencies are already in the publication DE 10 2018 101 923 A1 described, to which reference is made here for these details. If the resonator effect cannot be ruled out as the cause of the observed damping, the procedure is terminated. Otherwise the covering 150 can now be classified. The optional determination of a mass value 140 of the covering is initially skipped.

Beim Klassifizierungsschritt 150 wird nun überprüft, ob der Belag zur Belagsklasse H der harten Beläge oder zur Belagsklasse W der weichen Beläge gehört. Im einfachsten Fall wird dazu ein Quotient aus der Differenz zwischen der aktuellen modalen Steifigkeit k und dem Steifigkeitsreferenzwert ko und aus der Differenz zwischen der aktuellen Dämpfung D und dem Dämpfungsreferenzwert D₀ gebildet und mit der Steigung der Geraden L in 1 verglichen. Wenn der Quotient größer ist als die Steigung ist ein Belag aus der Belagsklasse der harten Beläge gegeben, anderenfalls ein Belag aus der Belagsklasse der weichen Beläge.In the classification step 150, it is now checked whether the covering belongs to covering class H of the hard coverings or to covering class W of the soft coverings. In the simplest case, a quotient is formed from the difference between the current modal stiffness k and the stiffness reference value ko and from the difference between the current damping D and the damping reference value D ₀ and with the gradient of the straight line L in 1 compared. If the quotient is greater than the gradient, a covering from the hard covering class is given, otherwise a covering from the soft covering class.

Das Ergebnis der Klassifikation. wird in einem Signalisierungsschritt 160 an ein Prozessleitsystem ausgegeben.The result of the classification. is output to a process control system in a signaling step 160 .

Die vorgenannten Verfahrensschritte werden insbesondere von einer elektronischen Betriebs-und Messschaltung mit einer Recheneinheit eines Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmers durchgeführt.The aforementioned method steps are carried out in particular by an electronic operating and measuring circuit with a computing unit of a Coriolis mass flow rate sensor.

Ergänzend zur Auswertung von Dämpfung D und modaler Steifigkeit k kann bei Coriolis-Massedurchflussmessaufnehmern mit einem geraden Messrohr auch noch die Belagsmasse ermittelt und zum Klassifizieren des Belags herangezogen werden, beispielsweise durch Vergleich eines Quotienten aus Steifigkeitszunahme und der dafür ursächlichen Belagsmasse mit einem Referenzwert.In addition to the evaluation of damping D and modal stiffness k, Coriolis mass flow sensors with a straight measuring tube can also be used to determine the pavement mass and use it to classify the pavement, for example by comparing a quotient of the increase in stiffness and the causal pavement mass with a reference value.

Die Ermittlung der Belagsmasse wird nun anhand von 3a und 3b erläutert, die beide einen Querschnitt durch das gleiche gerade Messrohr 200 in unterschiedlichen Betriebsweisen zeigen. Das Messrohr 200 umfasst eine zylindrische Rohrwand 210, welches ein Lumen einschließt, in dem ein flüssiges Medium 220 geführt wird. An der Rohrwand 210 hat sich ein Belag 220 gebildet. In der Betriebsweise in 3a führt das Messrohr 200 eine Biegeschwingung beispielsweise in der Biegeschwingungsnutzmode aus. Die Biegeschwingungsnutzmode wird in Resonanz angeregt um in der oben diskutierten Weise eine Dämpfung zu ermitteln. Gleichermaßen wird auf Grundlage einer Anregung außer Resonanz die modale Steifigkeit k für die Biegeschwingungsnutzmode ermittelt. In 3b führt das Messrohr eine Torsionsschwingung aus, wobei die Resonanzfrequenz der Torsionsschwingung eine Funktion modalen Steifigkeit km für die Torsionsschwingungsmode sowie der Verteilung der tordierenden Massen ist. Diese sind die Masse der Rohrwand 210 und die Masse des an der Rohrwand haftenden Belags 230. Die Flüssigkeit 220 bleibt bei der Torsion im Wesentlichen in Ruhe. Unter der Annahme, dass sich die modale Steifigkeit k_t der Torsionsmode unter Belagseinfluss proportional zur modalen Steifigkeit k der Biegeschwingungsmode entwickelt, kann die modale Steifigkeit k_t der Torsionsmode berechnet werden. Damit kann aus der Resonanzfrequenz der Torsionsschwingung die Belagsmasse abgleitet werden, womit ein weiterer Parameter zur Klassifizierung von Belägen gewonnen ist.The determination of the lining mass is now based on 3a and 3b explained, both of which show a cross section through the same straight measuring tube 200 in different operating modes. The measuring tube 200 comprises a cylindrical tube wall 210 which encloses a lumen in which a liquid medium 220 is guided. A coating 220 has formed on the pipe wall 210 . In the operating mode in 3a the measuring tube 200 executes a flexural oscillation, for example in the useful flexural oscillation mode. The useful flexural mode is excited into resonance to determine damping in the manner discussed above. Similarly, the modal stiffness k for the useful flexural mode is determined on the basis of an off-resonance excitation. In 3b the measuring tube performs a torsional vibration, the resonant frequency of the torsional vibration being a function of the modal stiffness km for the torsional vibration mode and the distribution of the torsional masses. These are the mass of the tube wall 210 and the mass of the scale 230 adhering to the tube wall. The liquid 220 remains essentially still during torsion. Under the assumption that the modal stiffness k _t of the torsional mode develops proportionally to the modal stiffness k of the bending vibration mode under the influence of the lining, the modal stiffness k _t of the torsional mode can be calculated. The lining mass can thus be derived from the resonant frequency of the torsional vibration, with which another parameter for the classification of linings is obtained.

Wie die Klassen im Einzelnen zu definieren sind, hängt ggf. von den Besonderheiten der in einer Anlage prozessierten Medien ab und kann vom Betreiber durch Setzen geeigneter Prüfkriterien spezifiziert werden.How the classes are to be defined in detail may depend on the special features of the media processed in a system and can be specified by the operator by setting suitable test criteria.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims

A method (100) for classifying deposits in a measuring tube, comprising: determining a damping value (110) for at least one oscillation mode of an oscillator with at least one measuring tube of a Coriolis mass flow sensor for carrying a medium; determining a modal stiffness value (120) for at least one vibration mode; and Classifying a covering (150) depending on the damping value and the stiffness value.

procedure after claim 1 , further comprising: determining whether a minimum value has been reached by comparing the damping value D and/or the stiffness value k with a reference value (132).

Method according to one of the preceding claims, further comprising: checking (134) whether a fluctuation in a resonant frequency of the measuring tube can be ruled out as the cause of the damping value.

procedure after claim 1 or 2 , further comprising: checking (136) whether compressibility of the medium conveyed in the measuring tube can be ruled out as the cause of the damping value.

Method according to one of the preceding claims, wherein the classification of a pavement (150) includes the assignment of the pavement to a pavement class at least on the basis of the stiffness value.

procedure after claim 4 , whereby the covering is assigned to a covering class depending on a relationship between the stiffness value and the damping value.

Method according to one of the preceding claims, wherein the method further comprises determining a mass value of the covering (140), the mass value being included in the classification of the covering in relation to the stiffness value and/or damping value.

procedure after claim 7 , wherein the determination of the mass value (140) of the coating is based on the change in a resonance frequency of the oscillating measuring tube.

Method according to one of the preceding claims, in which the damping value (110) is determined on the basis of a ratio of excitation current for driving the vibration mode into resonance and an amplitude of the vibration mode achieved thereby.

Procedure according to one of Claims 1 until 8th , wherein the damping value (110) is determined on the basis of the decay of the vibration of a vibration mode when the exciter is switched off.

The method of any preceding claim, wherein determining the stiffness value (120) is accomplished by exciting an off-resonance mode of vibration and determining a relationship between the off-resonance vibration amplitude and the off-resonance excitation current.