DE10345297B4

DE10345297B4 - Verfahren zum Betrieb einer induktiven Durchflussmesseinrichtung

Info

Publication number: DE10345297B4
Application number: DE2003145297
Authority: DE
Inventors: Dieter Keese; Hans W. Dipl.-Ing. Schwiderski; Harald Dipl.-Ing. Grothey; Jörg Dipl.-Ing. Herwig; Karl-Heinz Rackebrandt; Klaus Schäfer; Ralf Dipl.-Phys. Bäcker
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: DE10345297A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer induktiven Durchflussmesseinrichtung, bei welcher das Magnetsystem mit unterschiedlichen Erregungsarten, wie Gleichfeld- oder Wechselfelderregung, betrieben wird, wobei die Auswahl zwischen den Erregungsarten ereignis- oder zufallsgesteuert ist und die entsprechende Erregungsart im laufenden Messbetrieb automatisch generiert/gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektion geringer Durchflussgeschwindigkeiten zur Plausibilitätsprüfung automatisch in kurzen Zeitabständen eine wechselnde Umschaltung zwischen den Erregungsarten generiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer induktiven Durchflussmesseinrichtung, bei welcher das Magnetsystem mit Gleichfeld- oder Wechselfelderregung betrieben wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Induktive Durchflussmesseinrichtungen werden entweder mit Gleichfelderregung oder mit Wechselfelderregung betrieben. Bei der Wechselfelderregung ist es bekannt, das Magnetsystem mit wechselnder Frequenz zu erregen.
Aus der EP 1348936 A1 geht ein magnetisch-induktives Durchflussmessverfahren hervor. Dabei wird das Magnetfeld zeitlich alternierend umgeschaltet, sobald ein zunehmender Durchfluss erfasst wird. Dabei ist jedoch von Nachteil, dass kleine Durchflüsse nicht auf Plausibilität geprüft werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Messverhalten einer induktiven Durchflussmesseinrichtung besser an verschiedene Bedingungen anzupassen.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass bei Detektion geringer Durchflussgeschwindigkeiten zur Plausibilitätsprüfung automatisch in kurzen Zeitabständen eine wechselnde Umschaltung zwischen den Erregungsarten generiert wird. Auf diesen Weise kann sich das Gerät als solches immer wieder selbst überwachen und Änderungen des Messwertes im Messbetrieb selbsttätig und automatisch auf ihre Plausibilität überprüfen. Ferner können so optimale Erregungarten für den jeweiligen Durchfluss automatisch gefunden und optimiert werden. D.h. das nach diesem Verfahren betrieben Durchflussmessgerät arbeitet so automatisch immer mit optimaler Genauigkeit weil die Erregungsart jeweils an den Durchfluss so angepasst wird, dass ein optimales Signal/Störsignal-Verhältnis entsteht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass neben der Erregungsart auch die Erregungsform entsprechend ausgewählt und generiert wird.

Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass bei Überwachung der Messsignale in bestimmten Zeitabständen verschiedene Erregungsarten generiert werden, und die Messung automatisch auf derjenigen Erregungsart weitergeführt wird, bei welcher das Messsignal oder das Signal-/Störsignalverhäitnis am besten ist. Dies entspricht im Rahmen der oben bereits angegebenen Vorteile auch den erreichten bzw. erreichbaren Funktionen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass bei Detektion einer sprungartigen Änderung der Messwerte zur Plausibilitätsprüfung automatisch die Erregungsart mindestens einmal gewechselt wird. Hierbei kann ein einstweilen einmaliger Wechsel, aber auch ein Generieren mehrerer Wechsel möglich sein.

Von Vorteil ist auch, dass bei einer Durchflussgeschwindigkeit von Null, automatisch die zuletzt bei einem noch von Null verschiedenen Durchfluss verwendete Erregungsart bei Neustart des Durchflusses generiert wird, und hernach dann wieder eine Optimierung generiert wird, gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bestehen darin, dass durch die Art der Erregung oder den Wechsel zwischen unterschiedlichen Erregungsarten transformatorische Störspannungen ermittelt werden, dass ausserdem auch durch die Art der Erregung oder den Wechsel zwischen unterschiedlichen Erregungsarten externe Störspannungen ermittelt werden können, und dass durch die Art der Erregung oder den Wechsel zwischen unterschiedlichen Erregungsarten Durchflusspulsationen unterdrückt werden.

Die Erfindung wird im Hinblick auf die verfahrensgemäßen Massnahmen anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert.

Zur Definition im Einzelnen folgendes:
Unter Gleichfelderregung ist eine geschaltete Gleichfelderregung gemeint. Die geometrische Form dieser Erregung ist hauptsächlich rechteckförmig, sie kann aber auch dreieck- oder trapezförmig sein.

Mit Wechselfelderregung wird allgemein eine sinusförmige Felderregung bezeichnet.

Zur Gleichfelderregung (Geschaltetes Gleichfeld):
Gemäß der Zeichnung liegt im Zeitpunkt to eine Gleichspannung an den Erregerspulen des IDM an. Der Erregerstrom steigt am Zeitglied, und am Magnetsystem e-funktional auf seinen Endwert an.
Nach dem Abklingen des transienten Übergangs bleiben Erregerstrom I und magnetischer Fluss Φ konstant, der Differentialquotient ist null. dΦ/dt = 0.
Damit verschwinden die transformatorischen und zum größten Teil auch die kapazitiven Störspannungen. Erst wenn dieser Zustand sicher erreicht ist, wird im Zeitpunkt t1 – t2 das Messsignal gemessen.
Äußere Störspannungen eliminieren sich selbsttätig.
Aus der Darstellung in der Zeichnung ergibt sich 2U = (+ U + U Stör) – U Stör + U
Diese Erregungsart erreicht ihre Grenze dort, wo der Messeffekt kurzzeitig benötigt wird und bei Messstoffen, die große Störsignale im unteren Frequenzbereich haben bzw. erzeugen.
Zur Wechselfelderregung:
Mit der sinusförmigen Wechselfelderregung sind die Nachteile hinsichtlich der Ansprechzeit sowie die Störeffekte, die der Erregung mit geschaltetem Gleichfeld die Grenzen setzt, nicht gegeben.
Jedoch ist der Einfluss der transformatorischen Störspannungen sowie die äußeren Störspannungen ein Nachteil dieser Erregungsart was die Nullpunktstabilität betrifft.
Folgende Ereignisse sollen den Wechsel zwischen den verschiedenen Erregungsarten generieren:
Das Messsystem überwacht die Messsignale und betreibt in bestimmten Zeitabständen das Magnetsystem mit den verschiedenen Erregungsarten um Störer zu erkennen sowie die optimale Erregungsart für den Zeitpunkt einzustellen.
Ändern sich die Messwerte sprungartig, so erfolgt eine Erregungsartumschaltung und es kann überprüft werden, ob die Änderung der Messwerte eine Durchflussänderung oder ein Störer ist.
Bei geringen Durchflussgeschwindigkeiten v ~ 0 m/s erfolgt in kurzen Zeitabständen eine Erregerartumschaltung um sicherzustellen, dass es keine Nullpunktabweichung ist.
Das System merkt sich bei v = 0 m/s die zuletzt, bei Durchfluss verwendete Erregungsart, um beim Neustart des Durchflusses mit dieser Erregungsart zu starten. Danach kann dann wider eine Erregungsartoptimierung erfolgen.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer induktiven Durchflussmesseinrichtung, bei welcher das Magnetsystem mit unterschiedlichen Erregungsarten, wie Gleichfeld- oder Wechselfelderregung, betrieben wird, wobei die Auswahl zwischen den Erregungsarten ereignis- oder zufallsgesteuert ist und die entsprechende Erregungsart im laufenden Messbetrieb automatisch generiert/gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektion geringer Durchflussgeschwindigkeiten zur Plausibilitätsprüfung automatisch in kurzen Zeitabständen eine wechselnde Umschaltung zwischen den Erregungsarten generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Erregungsart auch die Erregungsform entsprechend ausgewählt und generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überwachung der Messsignale in bestimmten Zeitabständen verschiedene Erregungsarten generiert werden, und die Messung automatisch auf derjenigen Erregungsart weitergeführt wird, bei welcher das Messsignal oder das Signal-/Störsignalverhältnis am besten ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektion einer sprungartigen Änderung der Messwerte zur Plausibilitätsprüfung automatisch die Erregungsart mindestens einmal gewechselt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Durchflussgeschwindigkeit von Null, automatisch die zuletzt bei einem noch von Null verschiedenen Durchfluss verwendete Erregungsart bei Neustart des Durchflusses generiert wird.