DE10356009A1 - Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät und Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts - Google Patents

Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät und Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts Download PDF

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Abstract

Dargestellt und beschrieben sind ein magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät sowie ein Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts. Das magnetisch-induktive Durchflußmeßgerät weist ein von einem elektrisch leitfähigen Medium durchströmtes Meßrohr (1), zwei Meßelektroden (2) und einen Magneten mit zwei Magnetspulen (3, 4) auf, wobei die Magnetspulen (3, 4) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohrs (1) parallel zueinander angeordnet sind, so daß ein im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist. Die Meßelektroden (2) sind derart angeordnet, daß ihre Verbindungslinie im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung und im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld sowie durch den Mittelpunkt des Querschnitts des Meßrohrs (1) verläuft. Die beiden Magnetspulen (3, 4) werden für den normalen Durchflußmeßbetrieb derart betrieben, daß ein im wesentlichen homogenes Magnetfeld erzeugt wird, das das durch das Meßrohr (1) fließende Medium durchsetzt, und zur Durchflußbestimmung wird an einer oder an beiden Meßelektroden (2) eine gegenüber einem Referenzpotential anliegende Spannung abgegriffen. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß der normale Durchflußmeßbetrieb zeitweise unterbrochen wird und dabei die beiden Magnetspulen (3, 4) derart betrieben werden, daß ein inhomogenes Magnetfeld erzeugt wird, das das durch das Meßrohr (1) fließende Medium durchsetzt und die zwischen den beiden Meßelektroden (2) ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät mit einem von einem elektrisch leitfähigen Medium durchströmbaren Meßrohr und einem zwei Magnetspulen aufweisenden Magneten, wobei zur Erzeugung eines im wesentlichen homogenen Magnetfelds die Magnetspulen in Reihe geschaltet sind und die Versorgung der Magnetspulen mit einem zeitlicher alternierenden, die beiden Magnetspulen jeweils gleichsinnig durchfließenden Feldstrom mit Hilfe einer vier Schalter aufweisenden Brückenschaltung erfolgt, bei der abwechselndes Öffnen und Schließen von jeweils zwei Schaltern eine Umpolung des Feldstroms bewirkt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts, wobei das Durchflußmeßgerät ein von einem elektrisch leitfähigen Medium durchströmtes Meßrohr, zwei Meßelektroden und einen Magneten mit zwei Magnetspulen aufweist, die Magnetspulen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohrs parallel zueinander angeordnet sind, so daß ein im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, und die Meßelektroden derart angeordnet sind, daß ihre Verbindungslinie im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung und im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld sowie durch den Mittelpunkt des Querschnitts des Meßrohrs verläuft, und wobei die beiden Magnetspulen für den normalen Durchflußmeßbetrieb derart betrieben werden, daß ein im wesentlichen homogenes Magnetfeld erzeugt wird, das das durch das Meßrohr fließende Medium durchsetzt, und zur Durchflußbestimmung an einer oder an beiden Meßelektroden die gegenüber einem Referenzpotential anliegende oder die zwischen den beiden Meßelektroden anliegende Spannung abgegriffen wird.
  • Magnetisch-induktive Durchflußmeßgeräte und Verfahren zum Betreiben magnetisch-induktiver Durchflußmeßgeräte der eingangs genannten Art sind schon seit längerer Zeit gut bekannt und werden in vielfältigen unterschiedlichen Einsatzgebieten verwendet. Das grundlegende Prinzip eines magnetischinduktiven Durchflußmeßgeräts für strömende Medien geht dabei bereits auf Faraday zurück, der im Jahre 1832 vorgeschlagen hat, das Prinzip der elektrodynamischen Induktion zur Strömungsgeschwindigkeitsmessung anzuwenden.
  • Nach dem Faraday'schen Induktionsgesetz entsteht in einem strömenden Medium, das Ladungsträger mit sich führt und durch ein Magnetfeld hindurchfließt, eine elektrische Feldstärke senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zum Magnetfeld. Das Faraday'sche Induktionsgesetz wird bei einem magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät dadurch ausgenutzt, daß ein Magnet, im allgemeinen bestehend aus zwei Magnetpolen mit je einer Magnetspule, ein Magnetfeld senkrecht zur Strömungsrichtung in dem Meßrohr erzeugt. Innerhalb dieses Magnetfelds liefert jedes sich durch das Magnetfeld bewegende und eine gewisse Anzahl von Ladungsträgern aufweisende Volumenelement des strömenden Mediums mit der in diesem Volumenelement entstehenden Feldstärke einen Beitrag zu einer über Meßelektroden abgreifbaren Spannung.
  • Die Meßelektroden werden bei den bekannten magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräten derart ausgeführt, daß sie entweder galvanisch oder kapazitiv mit dem strömenden Medium gekoppelt sind. Ein besonderes Merkmal der magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräte ist ferner die Proportionalität zwischen der Meßspannung einerseits und der über den Querschnitt des Meßrohrs gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums andererseits, d. h. zwischen Meßspannung und Volumenstrom.
  • Im eigentlichen Durchflußmeßbetrieb wird bei einem magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät im allgemeinen das Magnetfeld zeitlich alternierend umgeschaltet. Aus dem Stand der Technik sind dazu unterschiedliche Vorgehensweisen bekannt. Eine magnetisch-induktive Durchflußmessung ist z. B. mit einem Wechselfeld möglich, wobei typischerweise die Magnetspulen des Magneten direkt vom Stromnetz mit einer sinusförmigen 50-Hz-Wechselspannung gespeist werden. Die aufgrund der Strömung erzeugte Spannung zwischen den Meßelektroden wird dabei jedoch leicht durch transformatorische Störspannungen und Netzstörspannungen gestört.
  • In jüngerer Zeit wird bei magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräten im allgemeinen mit einem geschalteten Gleichfeld gearbeitet. Ein solches geschal tetes Gleichfeld erhält man, indem den Magnetspulen des Magneten ein Strom mit zeitlich im wesentlichen rechteckförmigem Verlauf zugeführt wird, der seine Polarität zeitlich alternierend ändert. Möglich ist jedoch auch die Verwendung eines pulsierenden Gleichfeldes, das dadurch erhalten wird, daß die Magnetspulen des Magneten nur periodenweise mit einem zeitlich rechteckförmigen, immer die gleiche Polarität aufweisenden Strom versorgt werden. Ein Verfahren, bei dem der Feldstrom periodisch umgepolt wird, also ein periodisch alternierendes Magnetfeld erzeugt wird, ist jedoch vorzuziehen, da durch die Änderung der Polarität des Magnetfelds Störgrößen, wie elektrochemische Störgrößen, unterdrückt werden.
  • Es können jedoch auch noch weitere Störgrößen auftreten, die die magnetischinduktive Durchflußmessung beeinflussen können. Insbesondere kann die Durchflußmessung nämlich dadurch verfälscht werden, daß das Meßrohr nicht vollständig gefüllt ist, kein homogenes Strömungsprofil vorliegt, Fehler in den Magnetspulen oder in dem Magnetkreis vorliegen oder sich im Meßrohr magnetische Ablagerungen, z. B. am Boden des Meßrohrs, gesammelt haben.
  • Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, ein solches Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts sowie ein solches magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät anzugeben, mit denen eine Diagnose des Meßgeräts sowie des Durchflußmeßbetriebs ermöglicht wird.
  • Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, daß der normale Durchflußmeßbetrieb zeitweise unterbrochen wird und dabei die beiden Magnetspulen derart betrieben werden, daß ein inhomogenes Magnetfeld erzeugt wird, das das durch das Meßrohr fließende Medium durchsetzt, und die zwischen den beiden Meßelektroden anliegende Spannung abgegriffen wird.
  • Erfindungsgemäß ist also ein solches Verfahren vorgesehen, bei dem von der Verwendung ausschließlich eines homogenen Magnetfelds abgewichen wird. Der eigentliche Durchflußmeßbetrieb, für den bei dem vorliegend beschriebenen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät die Verwendung eines homogenen Magnetfelds erfolgt, wird unterbrochen, um ein inhomogenes Magnet feld anzulegen. Dabei kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung insbesondere vorgesehen sein, daß das inhomogene Magnetfeld im wesentlichen symmetrisch zur Verbindungslinie zwischen den beiden Meßelektroden ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann dies z. B. dadurch erreicht werden, daß im normalen Durchflußmeßbetrieb die Magnetspulen gleichsinnig von einem, vorzugsweise im wesentlichen gleichen, Strom durchflossen werden und in der Unterbrechung des normalen Durchflußmeßbetriebs zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds, die Magnetspulen gegensinnig von einem, vorzugsweise im wesentlichen gleichen, Strom durchflossen werden. Dabei ist es im übrigen nicht erforderlich, daß im Falle des homogenen Magnetfelds einerseits und im Falle des inhomogenen Magnetfelds andererseits der durch die Magnetspulen fließende Strom ebenfalls gleich ist.
  • Bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich ein solches Magnetfeld, das längs der Verbindungslinie zwischen den beiden Meßelektroden in der rechten bzw. in der linken Meßrohrhälfte einander entgegengesetzt verlaufende Feldlinien aufweist. Im Ergebnis bedeutet dies, daß sich zwischen den Meßelektroden keine oder nur eine äußerst geringe Spannungsdifferenz ausbilden kann. Bei einem "ideal inhomogenen" Magnetfeld, bei dem vollständige Symmetrie in der oberen und in der unteren Meßrohrhälfte vorliegt, heben sich die Magnetfeldkomponenten längs der Verbindungslinie zwischen den beiden Meßelektroden vollständig auf, während es bei einer Abweichung von einem "ideal inhomogenen" Magnetfeld letztlich doch noch zu einer verbleibenden resultierenden Magnetfeldkomponente kommen kann, aufgrund derer zumindest eine gewisse Potentialdifferenz zwischen den beiden Meßelektroden vorherrscht.
  • Die sich zwischen den beiden Meßelektroden ausbildende Spannung bei der Verwendung eines inhomogenen Magnetfelds hängt jedoch auch noch von anderen Randbedingungen ab, insbesondere nämlich von den weiter oben schon genannten. Maßgeblich ist also auch, ob das Meßrohr vollständig gefüllt ist, sich ein homogenes Strömungsprofil ausgebildet hat, die Feldspulen und der Magnetkreis fehlerlos arbeiten und schließlich, ob sich im Meßrohr asymmetrisch magnetische Ablagerungen gebildet haben, z. B. in der unteren Meßrohrhälfte.
  • Damit kann die Größe der sich beim Anlegen eines inhomogenen Magnetfelds ausbildenden Spannung zwischen den beiden Meßelektroden zur Diagnose des magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts und des damit verwendeten Durchflußmeßverfahrens verwendet werden. Insbesondere ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die in der Unterbrechung des normalen Durchflußmeßbetriebs zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds zwischen den beiden Meßelektroden abgegriffene Spannung zu den angesprochenen Diagnosezwecken ausgegeben oder/und weiterverarbeitet wird. Dabei ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch möglich, eine Warnmeldung auszugeben, wenn die in der Unterbrechung des normalen Durchflußmeßbetriebs zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds zwischen den beiden Meßelektroden abgegriffene Spannung einen vorbestimmten Wert übersteigt. Der Verwender des magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts wird damit darauf hingewiesen, daß zumindest ein Parameter im Betrieb seines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts von den Normalbedingungen abweicht, so daß gegebenenfalls weitere Diagnosefunktionen zur Eingrenzung des Problems durchgeführt werden können.
  • Mit dem Anlegen eines inhomogenen Magnetfelds in Unterbrechungen des normalen Durchflußmeßbetriebs kann also ein Diagnosezweck verbunden sein. Eine entsprechende Diagnosefunktion kann grundsätzlich zu beliebigen Zeiten angewandt werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß der normale Durchflußmeßbetrieb mehrfach, vorzugsweise periodisch, zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds unterbrochen wird, vorzugsweise in einem zeitlichen Abstand zwischen etwa 1 und 100 s. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß, wie oben im einzelnen erläutert, periodisch alternierende Magnetfelder verwendet werden, wobei der normale Durchflußmeßbetrieb jeweils für eine solche Zeitdauer zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds unterbrochen wird, die einem ganzzahligen Vielfachen, vorzugsweise dem 1- bis 10-fachen der halben Periodendauer der Magnetfelder entspricht.
  • Eine weitere Verbesserung des in Rede stehenden Verfahrens kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung dadurch realisiert werden, daß die in der Unterbrechung des normalen Durchflußmeßbetriebs zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds zwischen den beiden Meßelektroden abgegriffene Spannung zu dem im normalen Durchflußmeßbetrieb ermittelten Durchfluß ins Verhältnis gesetzt wird, der damit erhaltene Verhältniswert mit einem Kalibrierwert für dieses Verhältnis verglichen wird und die dabei festgestellte Abweichung der beiden Verhältniswerte voneinander ausgegeben oder/und weiterverarbeitet wird. Die Ausgabe bzw. Weiterverarbeitung der Abweichung zwischen den beiden Verhältniswerten dient auch Diagnosezwecken und kann insofern genauer sein, als bei dem zuvor beschriebenen Verfahren, bei dem keine Verhältnisbildung stattfindet, da reale Magnetkreise und reale Magnetspulen eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts nie fehlerlos, sondern immer mit Toleranzen behaftet sind, d. h., daß sich auch bei ansonsten idealen Bedingungen praktisch nie eine Spannung von genau Null bei inhomogenem Magnetfeld ergibt.
  • Daher ist gemäß der hier beschriebenen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß bei sonst idealen Bedingungen ein Kalibrierwert für das Verhältnis zwischen Durchfluß und Spannung bei inhomogenem Magnetfeld ermittelt wird. Dazu wird, z. B. im Rahmen der Werkskalibrierung, der Durchfluß bei homogenem Magnetfeld und die entsprechende Spannung bei inhomogenem Magnetfeld bestimmt. Mit dem dadurch erhaltenen Verhältniswert als Kalibrierwert kann dann während des Meßeinsatzes des magnetischinduktiven Durchflußmeßgeräts die Diagnosefunktion erfolgen. Bei diesem Vergleich der beiden Verhältniswerte kann auch vorgesehen sein, daß eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die Abweichung der beiden Verhältniswerte voneinander einen vorbestimmten Wert übersteigt.
  • Ausgehend von dem eingangs beschriebenen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät ist die weiter oben hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe ferner dadurch gelöst, daß zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds ein Mittenabgriff zwischen den beiden in Reihe geschalteten Magnetspulen vorgesehen ist und der Mittenabgriff über einen ersten zusätzlichen Schalter und über einen zweiten zusätzlichen Schalter derart mit der Brückenschaltung verbunden ist, daß bei abwechselndem Öffnen und Schließen von jeweils zwei Schaltern der Brückenschaltung und einem zusätzlichen Schalter die Ma gnetspulen mit einem zeitlich alternierenden, die beiden Magnetspulen gegensinnig durchfließenden Feldstrom versorgt werden.
  • Die Verwendung einer Brückenschaltung mit vier Schaltern zur Versorgung der in Reihe geschalteten Magnetspulen mit einem periodisch alternierenden Strom, so daß periodisch alternierend das Magnetfeld um 180° umgepolt wird, ist aus dem Stand der Technik gut bekannt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, einen Mittenabgriff zwischen den beiden in Reihe geschalteten Magnetspulen zu verwenden, der auf die Brückenschaltung geleitet wird, indem er über zwei zusätzliche Schalter mit dieser verbunden wird. Dabei ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Schalter der Brückenschaltung, die zur Erzeugung des homogenen Magnetfelds gleichzeitig geschlossen bzw. geöffnet werden, zur Erzeugung des inhomogenen Magnetfelds abwechselnd geschlossen bzw. geöffnet werden.
  • Schließlich ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung insbesondere vorgesehen, daß dabei zur Erzeugung eines im wesentlichen symmetrischen inhomogenen Magnetfelds die Magnetspulen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohrs parallel zueinander angeordnet sind, so daß ein im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, und zwei derart angeordnete Meßelektroden vorgesehen sind, daß ihre Verbindungslinie im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung und im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld sowie durch den Mittelpunkt des Querschnitts des Meßrohrs verläuft.
  • Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflußmeßgerät sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen. In der einzigen Figur der Zeichnung ist schematisch ein magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ersichtlich.
  • Das aus der Figur ersichtliche magnetisch-induktive Durchflußmeßgerät gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Meßrohr 1 auf, das von einem elektrisch leitfähigen Medium durchströmt wird. Weiterhin sind zwei Meßelektroden 2 zum Abgreifen der in dem strömenden Medium induzierten Spannung vorgesehen. Zur Erzeugung eines das Meßrohr 1 und damit das strömende Medium im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung durchsetzenden Magnetfelds sind zwei Magnetspulen 3, 4 vorgesehen, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohrs 1 parallel zueinander angeordnet sind. Die Anordnung der Meßelektroden 2 ist dabei derart, daß ihre Verbindungslinie im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung und im wesentlichen senkrecht zu dem das Meßrohr 1 durchsetzen Magnetfeld sowie durch den Mittelpunkt des Querschnitts des Meßrohrs 1 verläuft.
  • Die Versorgung der Magnetspulen 3, 4 mit einem Feldstrom erfolgt über eine ergänzte Brückenschaltung für deren Aufbau explizit auf die Zeichnung verwiesen wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind, wie bei einer herkömmlichen Brückenschaltung, vier Schalter 5, 6, 7, 8 vorgesehen, und die Magnetspulen 3, 4 sind einerseits in Reihe geschaltet und andererseits derart mit der Brückenschaltung verbunden, daß den bekannten Betrieb der Brückenschaltung, nämlich Öffnen und Schließen der Schalter 5 und 8 einerseits sowie 6 und 7 andererseits dazu führt, daß die beiden Magnetspulen 3, 4 jeweils gleichsinnig von einem gleichen Feldstrom durchflossen werden. Dabei ist der Feldstrom zeitlich alternierend, wird also periodisch umgepolt, so daß im Ergebnis ein zeitlich alternierendes, periodisch um 180° umgepoltes, homogenes Magnetfeld erzeugt wird, das das Meßrohr 1 und damit das durch das Meßrohr 1 strömende Medium durchsetzt. Dies ist der bekannte Betrieb eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts zur eigentlichen Durchflußmessung. Die bei homogenem Magnetfeld in dem strömenden Medium induzierte Spannung wird dabei auf bekannte An mittels der Meßelektroden, die vorliegend galvanisch mit dem elektrisch leitfähigem Medium gekoppelt sind, abgegriffen und in einer Auswerte- und Anzeigevorrichtung 11 weiterverarbeitet.
  • Die Brückenschaltung ist nun um zwei zusätzliche Schalter 9, 10 ergänzt, und zwar derart, daß die zusätzlichen Schalter 9, 10 zueinander in Reihe liegen und die Verbindung zwischen den Schaltern 9, 10 auf einen Mittenabgriff zwischen den beiden in Reihe geschalteten Magnetspulen 3, 4 geführt ist. Auf ihrer jeweils anderen Seite sind die Schalter 9, 10 auf die Verbindung des Schalters 5 mit dem Schalter 7 einerseits bzw. auf die Verbindung des Schalters 6 mit dem Schalter 8 andererseits geführt. Die derart um die beiden Schalter 9, 10 ergänzte Brückenschaltung kann nun zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds wie folgt verwendet werden:
    Anstatt gleichzeitig die Schalter 5 und 8 gemeinsam zu schließen, während die Schalter 6 und 7 gemeinsam offengehalten werden und umgekehrt, wodurch, wie oben erläutert, ein homogenes Magnetfeld erzeugt wird, werden gleichzeitig die Schalter 5 und 7 gemeinsam mit dem Schalter 10 einerseits geöffnet gehalten, während die Schalter 6 und 8 gemeinsam mit dem zusätzlichen Schalter 9 andererseits geschlossen gehalten werden und umgekehrt. Damit wird erreicht, daß die beiden Magnetspulen 3, 4 gegensinnig mit einem gleichen Feldstrom durchflossen werden, der allerdings nur halb so groß ist wie der Feldstrom, der zur Erzeugung des homogenen Magnetfelds verwendet wird. Dieser verringerte Feldstrom und das damit verringerte Magnetfeld sind jedoch für die durchzuführende Diagnosefunktion ausreichend.
  • Zur Durchführung der Diagnosefunktion bei dem vorliegend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun der normale Durchflußmeßbetrieb – periodisch alternierendes Anlegen eines homogenen Magnetfels und Ermittlung der dadurch induzierten Spannung – im Abstand von 1 min periodisch unterbrochen, um auf die zuvor beschriebene Weise ein inhomogenes Magnetfeld anzulegen. Bei inhomogenem Magnetfeld wird bei vollständig intaktem magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät eine zwischen den Meßelektroden 2 abgreifbare Spannung von praktisch Null erwartet. Insofern ist eine Diagnose des magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts schon mittels der im Falle des inhomogenen Magnetfelds über die beiden Meßelektroden 2 abgegriffenen Spannung möglich.
  • Vorliegend wird jedoch derart vorgegangen, daß die zwischen den beiden Meßelektroden 2 abgegriffene Spannung zu dem zuvor im normalen Durchflußmeßbetrieb ermittelten Durchfluß ins Verhältnis gesetzt wird und der damit erhaltene Verhältniswert mit einem Kalibrierwert für dieses Verhältnis verglichen wird, der zuvor im Rahmen der Werkskalibrierung ermittelt worden ist. Dies erfolgt in der Auswerte- und Anzeigevorrichtung 11, in der auch die Ermittlung des eigentlichen Durchflusses im eigentlichen Durchflußmeßbetrieb des magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts erfolgt. Die zwischen den beiden Verhältniswerten festgestellte Abweichung wird nun in der Auswerte- und Anzeigevorrichtung 11 mit einem vorbestimmten maximal zulässigen Wert verglichen, und wenn dieser vorbestimmte maximale Wert für die Abweichung überschritten wird, wird von der Auswerte- und Anzeigevorrichtung eine Warnmeldung dahingehend ausgegeben, daß in dem magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät ein Fehler aufgetreten ist. Dem Verwender des magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts gemäß dem vorliegend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird damit an die Hand gegeben, weitere Diagnosen dahingehend durchzuführen, daß z. B. das Meßrohr nicht vollständig gefüllt ist, kein homogenes Strömungsprofil vorliegt, die Magnetspulen oder der Magnetkreis fehlerbehaftet sind oder aber sich in dem Meßrohr asymmetrisch magnetische Ablagerungen abgesetzt haben.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts, wobei das Durchflußmeßgerät ein von einem elektrisch leitfähigen Medium durchströmtes Meßrohr (1), zwei Meßelektroden (2) und einen Magneten mit zwei Magnetspulen (3, 4) aufweist, die Magnetspulen (3, 4) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohrs (1) parallel zueinander angeordnet sind, so daß ein im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, und die Meßelektroden (2) derart angeordnet sind, daß ihre Verbindungslinie im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung und im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld sowie durch den Mittelpunkt des Querschnitts des Meßrohrs (1) verläuft, und wobei die beiden Magnetspulen (3, 4) für den normalen Durchflußmeßbetrieb derart betrieben werden, daß ein im wesentlichen homogenes Magnetfeld erzeugt wird, das das durch das Meßrohr (1) fließende Medium durchsetzt, und zur Durchflußbestimmung an einer oder an beiden Meßelektroden (2) die gegenüber einem Referenzpotential anliegende die zwischen den beiden Meßelektroden (2) anliegende Spannung abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der normale Durchflußmeßbetrieb zeitweise unterbrochen wird und dabei die beiden Magnetspulen (3, 4) derart betrieben werden, daß ein inhomogenes Magnetfeld erzeugt wird, das das durch das Meßrohr (1) fließende Medium durchsetzt, und die zwischen den beiden Meßelektroden (2) anliegende Spannung abgegriffen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inhomogene Magnetfeld im wesentlichen symmetrisch zur Verbindungslinie zwischen den beiden Meßelektroden (2) verläuft.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im normalen Durchflußmeßbetrieb die Magnetspulen (3, 4) gleichsinnig von einem, vorzugsweise im wesentlichen gleichen, Strom durchflossen werden und in der Unterbrechung des normalen Durchflußmeßbetriebs zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds die Magnetspulen (3, 4) gegensinnig von einem, vorzugsweise im wesentlichen gleichen, Strom durchflossen werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Unterbrechung des normalen Durchflußbetriebs zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds zwischen den beiden Meßelektroden (2) abgegriffene Spannung zu Diagnosezwecken ausgegeben oder/und weiterverarbeitet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die in der Unterbrechung des normalen Durchflußmeßbetriebs zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds zwischen den beiden Meßelektroden (2) abgegriffene Spannung einen vorbestimmten Wert übersteigt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der normale Durchflußmeßbetrieb mehrfach, vorzugsweise periodisch, zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds unterbrochen wird, vorzugsweise im zeitlichen Abstand von 1 bis 100 s.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch alternierende Magnetfelder vorgesehen sind und der normale Durchflußmeßbetrieb jeweils für eine solche Zeitdauer zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds unterbrochen wird, die einem ganzzahligen Vielfachen, vorzugsweise dem 1- bis 10-fachen, der halben Periodendauer der Magnetfelder entspricht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Unterbrechung des normalen Durchflußmeßbetriebs zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds zwischen den beiden Meßelektroden (2) abgegriffene Spannung zu dem im normalen Durchflußmeßbetrieb ermittelten Durchfluß ins Verhältnis gesetzt wird, der damit erhaltene Verhältniswert mit einem Kalibrierwert für dieses Verhältnis verglichen wird und die dabei festgestellte Abweichung der beiden Verhältniswerte voneinander ausgegeben oder/und weiterverarbeitet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die Abweichung der beiden Verhältnisse voneinander einen vorbestimmten Wert übersteigt.
  10. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät mit einem von einem elektrisch leitfähigen Medium durchströmbaren Meßrohr (1) und einem zwei Magnetspulen (3, 4) aufweisenden Magneten, wobei zur Erzeugung eines im wesentlichen homogenen Magnetfelds die Magnetspulen (3, 4) in Reihe geschaltet sind und die Versorgung der Magnetspulen (3, 4) mit einem zeitlich alternierenden, die beiden Magnetspulen (3, 4) jeweils gleichsinnig durchfließenden Feldstrom mit Hilfe einer vier Schalter (5, 6, 7, 8) aufweisenden Brückenschaltung erfolgt, bei der abwechselndes Öffnen und schließen von jeweils zwei Schaltern (5, 8, 6, 7) eine Umpolung des Feldstroms bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds ein Mittenabgriff zwischen den beiden in Reihe geschalteten Magnetspulen (3, 4) vorgesehen ist und der Mittenabgriff über einen ersten zusätzlichen Schalter (9) und einen zweiten zusätzlichen Schalter (10) derart mit der Brückenschaltung verbunden ist, daß bei abwechselndem Öffnen und Schließen von jeweils zwei Schaltern (5, 7, 6, 8) und einem zusätzlichen Schalter (10, 9) die Magnetspulen (3, 4) mit einem zeitlich alternierenden, die beiden Magnetspulen (3, 4) gegensinnig durchfließenden Feldstrom versorgt werden.
  11. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (5, 6, 7, 8) der Brückenschaltung, die zur Erzeugung des homogenen Magnetfelds gleichzeitig geschlossen bzw. geöffnet werden, zur Erzeugung des inhomogenen Magnetfelds abwechselnd geschlossen bzw. geöffnet werden.
  12. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines im wesentlichen symmetrischen inhomogenen Magnetfelds die Magnetspulen (3, 4) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohrs (1) parallel zueinander angeordnet sind, so daß ein im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, und zwei derart angeordnete Meßelektroden (2) vorgesehen sind, daß ihre Verbindungslinie im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung und im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld sowie durch den Mittelpunkt des Querschnitts des Meßrohrs (1) verläuft.
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