DE1648124B1

DE1648124B1 - Durchflussmengenmesser mit selbstkontrolle

Info

Publication number: DE1648124B1
Application number: DE19671648124
Authority: DE
Inventors: Pierre Penet
Original assignee: Societe dInstrumentation Schlumberger SA
Current assignee: Societe dInstrumentation Schlumberger SA
Priority date: 1967-01-05
Filing date: 1967-12-30
Publication date: 1972-03-09
Also published as: FR1513527A; GB1140180A; NL6800145A

Description

a) beide Turbinenmeßwerke (12, 12') sind be- Messung nicht beeinflussen. Es soll also nicht nur die züglich des Durchflusses parallel geschaltet, Zuverlässigkeit bis zur angeschlossenen Leitung, sonderart, daß das Verhältnis ihrer Drehzahlen *° dem bis zur Auswertestation gewährleiset sein.

bei jeder Durchflußmenge konstant ist, ^Diese Aufgabe wird durch die Kombination fol-

b) beide Turbinenmeßwerke (12,12') weisen je g^ender Merkmale gelöst:

zwei Drehdetektoren (16,18 bzw. 16', 18') zur a) beide Turbinenmeßwerke sind bezüglich des

Erzeugung von zueinander, phasenverschobe- Durchflusses in Reihe geschaltet, m

nen Signalfolgen auf, ■ . ⁴⁵ b) beide Turbinenmeßwerke weisen je zwei Dreh- "

c) die Auswerteschaltkreise umfassen für jedes detektoren zur Erzeugung von zueinander pha-Turbinenmeßwerk eine logische ODER- senverschobenen Signalfolgen auf,

Stufe (32, 32'), an deren Kngängen die _c) Auswerteschaltkreise umfassen für jedes Sign^folgen der jeweihgea beiden Pret ■ _{Turbineflmeßwerk eine logiscIie} ODER-Stufe, detektoren (16, 18 bzw. 16, 18 ) angelegt _{aQ dereQ Eingängen die} signalfolgen der jewel·

d) Z Ausgänge der beiden ODER-Stufen (32, _Λ J^{en beide}* ^^η^ΐϊί ^' „ ■♦ 32') sind mit den Eingängen einer Differenz- ^d) ^die Ausgange der beiden ODER^tufen sind mit bildungsstufe (40) mit nachgeschalteter den Emgangen einer Differenzbildungsstiife mit Alarmvorrichtung (44) verbunden, die bei 55 nachgeschalteter Alarmvorrichtung verbunden,

Überschreiten eines vorgegebenen Höchst- £^e. Jf J^^P^ ^{emeS V}° W^benen

wertes für die Differenz anspricht, Höchstwertes fur die Differenz anspricht,

e) die Ausgänge der beiden ODER-Stufen (32, e) der Zählschaltkreis ist mit dem Ausgang einer 32') sind mit den Eingängen eines Summier- _6q ^deT logischen ODER-Stafen verbunden,
gliedes (46) verbunden, dem der Zählschalt- ° Alternativ kann man auch mit Parallelschaltungen kreis nachgeschaltet ist (Fig. 2). der Meßwerke arbeiten, wobei sich erfindungsgemäß

3. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 1, ^ώε ^^ÖS™^g _ß ^du£^cl1 8^effie"^e Anwendung der M-dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Turbi- genden Maßnahmen ergibt:

nenmeßwerke (12, 12') Turbinen gleicher, aber 65 a) beide Turbinenmeßwerke sind bezüglich des gegensinniger Steigung aufweisen. Durchflusses parallel geschaltet, derart, daß das

Verhältnis ihrer Drehzahlen bei jeder Durchflußmenge konstant ist,

3 4

b) beide Turbinenmeßwerke weisen je zwei Dreh- formerschältungen 24, 26 bzw, 24', 26' folgen^

detektoren zur Erzeugung von zueinander pha- welche durch abgeschirmte Kabel 28, 30 bzw. 28',

senverschobenen Signalfolgen auf, 30' nut den beiden Eingängen einer ODER-Stufe 32

d) die Ausgänge der beiden ODER-Stufen sind mit messers 38 verbunden. Die beiden Ausgänge der den Eingängen einer Differenzbildungsstufe mit _xö Frequenzmesser 36 und 38 sind an die Eingänge nachgeschalteter Alarmvorrichtung verbunden, einer Differenzbildungsstufe 40 gelegt, welcher eine die bei Überschreiten eines vorgegebenen Anzeigeeinrichtung 42 und eine Alarmvorrichtung 44 Höchstwertes für die Differenz anspricht, nachgeschaltet sind.

e) die Ausgänge der beiden ODER-Stufen sind mit ^{In F} * 6-^{2 siü}d zwei Türbinenmeßwerke 12 und 12' den Eingängen eines Summiergliedes verburt· ¹S ^{in zwei} identische Durchflußleittmgsabsehnitte 10 den, dem der Zählschaltkreis nachgeschaltet ist. ^{und 10}' eingebaut, welche parallel in derselben Ölleitung hegen. Die zugehörigen Schaltungen 20-32

Bei den erfindungsgemäßen DurchfLußmengenffles- bzw. 2O'-32' sind mit denen der Fig. 1 identisch,

sern sind also dauernd zwei, sich gegenseitig über- Das gleiche gilt für die Schaltungen 36 bis 44. Ferner

wachende Turbinenmeßwerke vorhanden, und die ao sind die Ausgänge der beiden ODER-Stufen 32 und

Übereinstimmung der von beiden gelieferten Signale 32' an die Eingänge einer Summierschaltung 46 ge-

wird ständig überwacht. Ferner werden aber die Ver- legt, deren Ausgang mit dem Eingang des Zählers 34

»bindungen zu den Auswerte- und Zählschaltkreisen verbunden ist.

ständig von Störsignalen beeinflußt, die mittels der Bei dem Durchflußmengenmesser gemäß Fig. 1

beiden Ausführungsformen gemeinsamen Merkmale 25 sind an dem Ausgang der beiden Pulsformöfschäl·

(b) bis (d) unschädlich gemacht werden. tungen 24 und 26 bzw. 24', 26' kalibrierte Impulse

Es sei darauf hingewiesen, daß es an sich bekannt mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von π/2

ist, einem binäre Signale auf eine Leitung gebendem verfügbar. Dies rührt von der beschriebenen Ausbil»

Wandler beliebiger Bauart einen zweiten Wandler dung der Drehdetektoren mit deö Spulen 16,18 bzw.

zuzuordnen, der über eine zweite Leitung dieselben 30 16', 18' her. Die auf die Kabel 28, 30. einstreuenden

Signale, aber phasenverschoben, überträgt. Die bei- Störungen sind phasengleich und werden durch die

den Leitungen werden dann an die ODER-Stufen- ODER-Stufe 32, 32' ausgeschieden. Eine derartige

eingänge gelegt, und etwaige Störsignale bleiben un- Schaltung, an welche die logischen Größen X und Y

wirksam. angelegt werden, verwirklicht nämlich die logische

Wenn der Durchfluß parallel durch beide Merk- 35 Funktion

werke geführt ist, müssen natürlich die volumen- Z == X-Y + Ύ·Υ
proportional abgebenen Impulse summiert werden;
durchsetzt der Durchfluß beide Merkwerke zeitlich

nacheinander, genügt die Zählung der einen Impuls- Verschiedene Ausbildungen einer derartigen Schalfolge für die Auswertung. Für die Störungsüber- 4° tung sind in dem obenerwähnten Buch von H. S ο u wachung freilich müssen beide Signalfolgen verarbei- bies-Camy beschrieben. Um die Figur nicht untet werden. übersichtlich zu machen, sind die ODER-Stufen nicht

In der Veröffentlichung »Erdöl und Kohle-Erdgas- im Detail dargestellt; solche Schaltungen sind an sich

»Petrochemie«, 1966, S. 817 bis 823, ist das Prinzip bekannt,

der digitalen Frequenzmessung und der Differenz- 45 Der Zähler 34 empfängt also doppelt soviel Im-

bildung beim Vergleich zweier gleicher Durchfluß- pulse, wie von jeder der Detektorspulen 16, 18 ein-

messer beschrieben; hier wird also auch von-der zein geliefert; der Durchflußmengenmesser ist aber

gegenseitigen Selbstkontrolle zweier Meßwerke Ge- entstört.

brauch gemacht. Diese Maßnahme wird für die stan- Die Frequenzmesser 36, 38 (welche eine beliebige

dige Leckkontrolle von Pipelines empfohlen. 5° numerische oder analoge Bauart haben können)

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme messen die augenblicklichen Durchflußmengen pro

auf die Zeichnung näher erläutert werden. Zeiteinheit der Turbinenmeßwerke 12 bzw. 12'. Die

Fig. 1 zeigt die Ausführungsform mit in Reihe Differenzbildungsstufe 40 (Schaltung für numerische

geschalteten Durchflußmengenmessern mit den ange- oder analoge Subtraktion) übermittelt der Anzeige-

schlossenen Schaltkreisen, und 55 einrichtung 42 eine Information, welche zu der

Fig. 2 die zweite Ausführungsform gemäß der Bremsung eines Turbinenmeßwerks gegenüber dem

alternativen Kombination mit parallel geschalteten anderen proportional ist. Durch Versuche wurde der

Durchflußmengenmessern. normale Verlauf dieser Bremswirkung in Funktion

In Fig. 1 sind zwei Turbinenmeßwerke 12 und der Durchflußmenge ermittelt. Die von der Vorrich-

12'in der gleichen Leitung 10 in Reihe geschaltet. 60 tung 42 gelieferten Anzeigen ergeben also jederzeit

Jedes Turbinenmeßwerk weist zwei Flügel auf, eine Größe, welche für die Funktionstüchtigkeit des

deren jeder mit einem kleinen Magneten versehen Durchflußmengenmessers kennzeichnend ist, da die

ist, welcher in eine Vertiefung des Flügels eingeklebt Wahrscheinlichkeit einer identischen Bremsung an

ist. Außerhalb des Turbinengehäuses sind in der zwei in eine Ölleitung eingebauten Turbinenmeß-

Quersymmetrieebene zwei um π/2 gegeneinander 65 werken äußerst gering ist.

versetzte Detektorspulen angeordnet. An die Spulen In Fig. 2 müssen die von jedem Türbinenmeß-

16 und 18 bzw. 16', 18' sind zwei Verstärker 20 und werk 12 und 12' gelieferten Impulse addiert werden.

22 bzw. 20', 22' angeschlossen, auf welche zwei Puls- Die Summierschaltung 46, eine ODER-Schaltung,

Verwirklicht diese logische Operation, und der Zäh- Austritt aus der stromaufwärts liegenden Turbine ler 34 zeigt das durchgeströmte Gesamtvolumen an. gleicht nämlich den größten Teil des Reibungs-Diese Parallelschaltung wird immer dann benutzt, moments der stromabwärts liegenden Turbine aus.
wenn die größte Durchflußmenge eines Meßwerks Ferner kann die Art der Drehdetektoren beliebig

kleiner als die größte Durchflußmenge der Ölleitung S sein, vorausgesetzt, daß sie periodische Signale lieist. Falls mehr als zwei Meßwerke parallel geschaltet fern. Derartige Detektoren sind z. B. magnetisch (mit sind, werden natürlich ebenso viele Anordnungen Magnet oder mit veränderlicher Reluktanz), photovon Schaltungen 20 bis 32 benutzt, wie Turbinen- elektrisch oder sogar radioaktiv. Sie besitzen alle meßwerke vorhanden sind. Im Falle einer geraden einen festen Teil und wenigstens einen sich drehen-Zahl sind die Ausgänge der an den Ausgang der io den Teil. Ganz allgemein wird die Phasenverschie-ODER-Stufe angeschlossenen Frequenzmesser paar- ■ büng zwischen den Signalen durch eine Winkelverweise mit einer den Schaltungen 42 bis 44 zugeord- Schiebung hergestellt, welche entweder an den sich neten Differenzbildungssrufe 40 verbunden (die Zahl drehenden Teilen vorgenommen wird, wenn sie dopder Schaltungen 40-42-44 ist also halb sa groß wie pelt sind, oder an den festen Teilen. Die kleinste die Zahl der Meßwerke). Im Falle einer ungerade'n 15 Phasenverschiebung, welche gewählt werden kann, Zahl von Turbinenmeßwerken werden die Signale hängt von der Dauer der von den Pulsformerstufen eines der Meßwerke zwei DifEerenzbildungsstufen zu- 24 und 26 gelieferten Impulse ab.
geführt. Ferner sei zu bemerken, daß die Pulsformerschal-

' Falls zwei Durchflußmengen in dem zulässigen tungen 24, 26 und 24', 26' vorzugsweise in unmittel-Fehlerbereich nicht einen gemeinsamen Verlauf 20 barer Nähe der Meßwerke angeordnet werden können, haben, wird die Alarmeinrichtung 44 ausgelöst. Die Es ist noch zu bemerken, daß die mit einem

Bedienungsperson kann dann bequem das gestörte Schwellenwert arbeitende Alarmvorrichtung 44 zweck-Turbinenmeßwerkpaar identifizieren. mäßig ausgenutzt werden kann, um automatisch m

Die Erfindung kann natürlich abgewandelt wer- einerseits die Öffnung einer mit einem erfindungsden. So können z. B. in dem Fall der Fig. 1 die 25 gemäßen Durchflußmengenmesser ausgerüsteten Abbeiden Turbinenmeßwerke, anstatt identisch, sym- Zweigleitung und andererseits die Schließung der metrisch sein, d. h. gleiche aber gegensinnige Stei- Leitung, deren Meßwerk seinen gestörten Zustand gungen haben. Bei einer derartigen Vorrichtung anzeigt, auszulösen. Dies ermöglicht die Kontinuität wird die Meßschwelle beträchtlich gesenkt. Die rest- der Strömung in der Ölleitung, während das gestörte liehe Drehgeschwindigkeit der Stromfäden nach dem 30 Meßwerk instand gesetzt wird. ^:

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 648 124 ι 2 Die Erfindung betrifft einen Durchflußmengen- Patentansprüche: messer mit Selbstkontrolle durch Anwendung zweier Turbinenmeßwerke, die periodische Signalfolgen lie-

1. Durchflußmengenmesser mit Selbstkontrolle fern und denen Auswerte- und Zählschaltkreise durch Anwendung zweier Turbinenmeßwerke, die 5 nachgeschaltet sind.

periodische Silgnalfolgen liefern und denen Aus- Solche Durchflußmengenmesser weisen Turbinenwerte- und Zählschaltkreise nachgeschaltet sind, meßwerke auf, die Drehdetektoren enthalten, wobei gekennzeichnet durch die Kombination für jede durchgeflossene Volumeneinheit ein elekfolgender Merkmale: irischer Impuls von dem Drehdetektor abgegeben

a) beide Turbinenmeßwerke (12, 12') sind be- ^{10 wird}· ^Die durchgeflossene Menge kann mithin mittels züglich des Durchflusses in Reihe geschaltet, ^des nachgeschalteten Zählschaltkreises ermittelt und

b) beide Turbinenmeßwerke (12,12') weisen je angezeigt werden, während eine Pulsfolgefrequenzzwei Drehdetektoren (16, 18 bzw. 16', 18') zur meßschaltung die augenblickliche Durchflußmenge

Erzeugung von zueinander phasenverschobe- pro Zeiteinheit anzeigen kann.

nen Signalfolgen auf, ^{1S Um} wenigstens von Zeit zu Zeit fest installierte

c) die Auswerteschaltkreise umfassen für jedes Anordnungen überprüfen zu können, ist es auch be-Turbinenmeßwerk (12, 12') eine logische ^kamt> ^emen Eichdurchflußmengenmesser in Reihe ODER-Stufe (32, 32'), an deren Eingänge zu schalten und die Anzeige beider Geräte zu verdie Signalfolgen der jeweiligen beiden Dreh- g™hen (»Les Techniques binaires« von H. Soudetektoren (16, 18 bzw. 16', 18') angelegt ^ao bies-Camy 1966, S. 506) Durch diese Anwengjjjjj dung zweier Turbinenmeßwerke können Fehler im

d) die Ausgänge der beiden ODER-Stufen (32, Lauf eines der beiden Meßwerke — das Turbinen-32') sind mit den Eingängen einer Differenz- meßwerk kann z. B. durch Fremdkörper gebremst bildungsstufe (40) mit nachgeschalteter werden, so daß em zu geringer Durchfluß ermittelt ^ Alarmvorrichtung (44) verbunden, die bei ²5 wird—angezeigt und darauf beruhende Fehlmessun-Überschreiten eines vorgegebenen Höchst- gen vermieden werden In den oft sehr langen Verwertes für die Differenz anspricht, bmdungsleitungen von den Durchflußmengenmessern

e) der Zählschaltkreis ist mit dem Ausgang ^{zu den} Auswertestationen können aber auch Storeiner der logischen ODER-Stufen verbunden ™P^u]!se auftreten, die als Signale weiterverarbeitet (Fig 1) ³° ^{werden und} damit einen höheren Durchfluß vortäuschen, als tatsächlich vorhanden ist.

2. Durchflußmengenmesser mit Selbstkontrolle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ,ist es, einen durch Anwendung zweier Turbinenmeßwerke, die Durchflußmengenmesser der eingangs genannten Art periodische Signalfolgen liefern und denen Aus- ' zu schaffen, bei dem eine verläßliche Anzeige über werte- und Zählschaltkreise nachgeschaltet sind, 35 lange Betriebszeiträume insofern gewährleistet ist, als gekennzeichnet durch die Kombination folgender etwaige eingestreute Störimpulse, die durch., die Merkmale: Selbstkontrolle nicht eliminiert werden können, die