Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer
Entnahmemenge aus einem Behälter.The invention relates to a method for determining a
Withdrawal quantity from a container.
Bei Produktions- oder Versorgungsprozessen ist es notwendig zu
wissen, welche Mengen aus einem Behälter entnommen werden. Der
Füllvorgang der Behälter selbst kann hierbei auf die
unterschiedlichste Art und Weise erfolgen. Im Stand der Technik
sind hierzu die unterschiedlichsten Beispiele bekannt, wie aus
der DE-PS 41 04 451, die ein Regenüberlaufbecken zum Gegenstand
hat. Zur Ermittlung daraus abfließender Flüssigkeitsmengen
finden sogenannte induktive Durchflußmeßgeräte (IDM) Anwendung.
Hierbei handelt es sich um eine geschwindigkeitsabhängige
Meßeinrichtung an einem definierten Rohrquerschnitt. Diese
Meßgeräte sind zwar genau, aber dafür auch sehr kostenintensiv
und erfordern eine stets vollständig gefüllte Rohrleitung im
Bereich der Meßstelle. Diese Voraussetzung bedingt in
verschiedenen Bereichen aufwendige bauliche Maßnahmen, die eine
weitere Verteuerung darstellen.In production or supply processes, it is necessary to
know what quantities are taken from a container. Of the
Filling process of the container itself can be done on the
very different ways. In the state of the art
the most varied examples are known, such as from
DE-PS 41 04 451, the subject of a rain overflow basin
Has. To determine the amount of liquid flowing out of it
so-called inductive flowmeters (IDM) are used.
This is a speed-dependent
Measuring device on a defined pipe cross-section. These
Measuring devices are accurate, but they are also very expensive
and always require a completely filled pipeline in the
Area of the measuring point. This requirement is due in
various areas complex structural measures, the one
represent further price increases.
Eine andere Lösung zeigt die DE-PS 37 11 513 mit einem
Verfahren zur Messung von Leckagemengen. Dieses
Füllstandsmeßgerät erfaßt mit einer Sonde die Höhe einer
Flüssigkeitssäule und gibt ein entsprechend verstärktes
elektrisches Signal an einen Mikrocomputer, der aufgrund
vorprogrammierter Randbedingungen die anfallende Leckagemenge
bestimmt. Ein Auslaßventil regelt das Füllen und Entleeren
innerhalb der Meßkammer, wobei während des Entleerens keine
Berechnung der Leckagemenge stattfindet.Another solution shows the DE-PS 37 11 513 with one
Procedure for measuring leakage quantities. This
Level measuring device detects the height of a with a probe
Column of liquid and gives a correspondingly reinforced
electrical signal to a microcomputer due to
preprogrammed boundary conditions the amount of leakage
certainly. An outlet valve regulates the filling and emptying
within the measuring chamber, none during emptying
Calculation of the amount of leakage takes place.
Ebenfalls mit einer Höhenstandskontrolle erfolgt bei der DE-OS
34 24 179 die Erfassung einer Milchmenge während eines
Melkvorganges. Ein die Höhe der Milchmenge erfassender
Ultraschallsensor steuert ein Auslaßventil derart, daß die
Milchhöhe stets zwischen zwei Grenzwerten liegt. Während der
Offenphase des Ventils wird aufgrund des Höhenniveaus und
mittels zeitlicher Integration das ausfließende Milchvolumen
ermittelt. Das während des Betriebs bestehende Melkvakuum wird
durch diese Maßnahme nicht beeinflußt.The DE-OS also has a level control
34 24 179 the recording of a milk quantity during a
Milking process. A measure of the amount of milk
Ultrasonic sensor controls an exhaust valve so that the
Milk height is always between two limit values. During the
Open phase of the valve is due to the height level and
the outflowing milk volume by means of time integration
determined. The milking vacuum existing during operation is
not affected by this measure.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur
genauen Bestimmung einer Verbrauchsmenge aus einem einem
dauernden Zufluß ausgesetzten Behälter zu entwickeln. Die
Lösung dieses Problems sieht vor, daß eine Füllstandshöhen
meßeinrichtung ein oder mehrere Pumpen zur Behälterentleerung
steuert, wobei an einem oberen Grenzniveau Ho ein
Pumpeneinschaltsignal und an einem unteren Grenzniveau Hu ein
Pumpenausschaltsignal erfolgt, eine beim Stillstand der Pumpen
stattfindende Messung der Zulaufmenge Q₁ durch Verknüpfung der
steigenden Füllstandshöhendifferenz Δ Hin mit dem
Behälterquerschnitt als Korrekturmenge Qin bestimmt wird und
beim Betrieb der Pumpen deren Pumpenfördermenge Q₂ durch
Verknüpfung der fallenden Füllstandshöhendifferenz Δ Haus mit
dem Behälterquerschnitt sowie der Addition der während des
Pumpenbetriebes aus der vorherigen Zulaufmenge Q₁ ermittelbaren
Korrekturmenge Qin erfolgt und nach jedem Entnahmevorgang die
Zulaufmenge Q₁ neu ermittelt und beim nächsten Entnahmevorgang
eine neue Korrekturmenge Qin mit der Pumpenfördermenge Q₂
verbunden wird.The problem underlying the invention is to develop a method for the precise determination of an amount of consumption from a container exposed to a constant inflow. The solution to this problem provides that a level measurement device controls one or more pumps for emptying the container, with a pump switch-on signal at an upper limit level H o and a pump switch-off signal at a lower limit level H u , a measurement of the feed quantity Q 1 taking place when the pumps are at a standstill Linking the increasing level difference Δ H in with the tank cross-section is determined as the correction quantity Q in and when the pumps are operating their pump delivery Q₂ by linking the falling level difference Δ H out with the tank cross-section and adding the correction amount Q that can be determined during pump operation from the previous inflow amount Q 1 in and after each removal process, the inflow amount Q 1 is newly determined and a new correction amount Q in is connected to the pump delivery rate Q 2 at the next removal process.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung beschrieben.Advantageous refinements of the
Invention described.
Dieses Verfahren erfordert keine zusätzliche Mengenmessung und
kann bei bestehenden Anlagen leicht nachgerüstet werden. Es ist
unabhängig von der Pumpenanzahl sowie von deren Größe und
berücksichtigt zeitliche Veränderungen des Zuflusses. Eine
vorhandene Ausflußgeometrie eines Beckens ist ohne Einfluß auf
die Mengenerfassung. Mit dem Meßverfahren kann die aktuell
fließende Menge und das vorhandene Volumen angezeigt werden.This method does not require additional quantity measurement and
can easily be retrofitted to existing systems. It is
regardless of the number of pumps and their size and
takes into account changes in the inflow over time. A
existing discharge geometry of a basin has no influence on
quantity recording. With the measuring method, the current
flowing quantity and the available volume are displayed.
Die im Anspruch 4 beschriebene Einrichtung kann problemlos an
bestehende Behälter angebracht werden und ist nach
Einspeicherung der Behältergeometrie verwendbar.The device described in claim 4 can easily
existing containers are attached and is after
Storage of the container geometry can be used.
Anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels wird die
Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Im wesentlichen
besteht sie aus einem Behälter 1, bei dem es sich um ein großes
Becken, Bassin oder dgl. handeln kann, in das durch eine
Rohrleitung 2 ständig Medium zuströmt. Der Behälter 1 verfügt
über eine bekannte Geometrie und über einen mit der Höhe
veränderlichen Grundriß bzw. Flüssigkeitsspiegel. Die Zulauf
menge Q₁ kann hierbei durchaus als zeitlich veränderlich
angesehen werden. Die abzupumpende Menge Q₂ des Behälter
inhaltes ist größer als die in den Behälter einströmende
Menge Q. Der Zeitabschnitt während des Abpumpens ist viel
kleiner als der Zeitabschnitt, in dem sich eine merkliche
Veränderung der Zuflußmenge Q₁ einstellt; d. h. die Zuflußmenge
Q₁ verändert sich nur sehr langsam über der Zeit. Das jeweilige
Füllstandsniveau 3 wird durch eine Füllstandshöhen
meßeinrichtung 4 erfaßt. Diese verfügt über maximale obere und
untere Schaltpunkte Ho und Hu. Erreicht das Füllstandsniveau
diese Schaltpunkte, dann werden die Pumpen 5, 6 in jedem Fall
an- bzw. abgeschaltet. Die Pumpen sind zyklisch in Betrieb,
wobei die Ein- und Ausschaltgrenzwerte für das Verfahren ohne
Bedeutung sind. Je nach Bedarf können die Einschalt- bzw.
Ausschaltsignale für die Pumpen 5, 6 auch bei dazwischen
liegendem Füllstandsniveau erzeugt werden. Diese Signale können
proportional dem Behälterstand sein. Die Ansteuerung der Pumpen
erfolgt durch einen Mikrocomputer 7, der durch Leitungen 8 bis
10 mit der Füllstandshöhenmeßeinrichtung und den Pumpen 5, 6
verbunden ist. Die der jeweiligen Füllstandshöhe entsprechende
Flüssigkeitsspiegelfläche kann als Funktion des Höhenniveaus
bestimmt werden und ist innerhalb des Mikrocomputers 7
gespeichert.The invention is described in more detail below with the aid of a drawing of an exemplary embodiment. It essentially consists of a container 1 , which can be a large basin, basin or the like, into which medium flows continuously through a pipeline 2 . The container 1 has a known geometry and a floor plan or liquid level which varies with height. The inflow Q₁ can be seen as changing over time. The quantity Q₂ of the container content to be pumped is larger than the quantity Q flowing into the container. The period during the pumping is much smaller than the period in which a noticeable change in the inflow quantity Q₁ occurs; ie the inflow amount Q 1 changes only very slowly over time. The respective fill level 3 is detected by a level measurement device 4 . This has maximum upper and lower switching points H o and H u . If the fill level reaches these switching points, the pumps 5 , 6 are switched on or off in any case. The pumps operate cyclically, whereby the switch-on and switch-off limit values are irrelevant for the process. Depending on requirements, the switch-on and switch-off signals for the pumps 5 , 6 can also be generated with the filling level in between. These signals can be proportional to the tank level. The pumps are controlled by a microcomputer 7 , which is connected by lines 8 to 10 to the fill level measuring device and the pumps 5 , 6 . The liquid surface area corresponding to the respective fill level can be determined as a function of the height level and is stored within the microcomputer 7 .
Beim Betrieb der Anlage ergibt sich folgender Verfahrensablauf:
Nach dem Abschalten der Pumpen, welche spätestens bei einem
Erreichen des unteren Füllstandsniveaus Hu erfolgt, registriert
die Füllstandshöhenmeßeinrichtung 4 einen Anstieg des
Flüssigkeitsniveaus bzw. Flüssigkeitsspiegelfläche 3 in
Richtung auf das obere Grenzniveau Ho. Aufgrund der
abgespeicherten Fläche der Flüssigkeitsspiegelfläche und der
Füllstandshöhendifferenz Δ Hin bis zum Erreichen des nächsten
Entnahmevorganges ergibt sich eine Korrekturmenge Qin. Je
nachdem, welche Pumpenfördermenge Q₂ entnommen wird, ergibt
sich vom Einschalten bis zum Stillsetzen der Pumpen eine
Füllstandshöhendifferenz Δ Haus. Mit Hilfe dieses Wertes und
der Verbindung der zugehörigen abgespeicherten Fläche läßt sich
die Pumpenmenge Q₂ bestimmen, wobei dazu eine Korrekturmenge
Qin addiert wird. Diese läßt sich aus der letzten vor dem
Entnahmevorgang in den Behälter eingeleiteten Zuflußmenge Q₁
ermitteln, indem die Zeitdauer für die Entnahme mit der
zufließenden Menge vor der Entnahme verknüpft wird. Aus der
nach jedem Entnahmevorgang wieder neu ermittelbaren Zuflußmenge
Qin kann dann beim nächsten Entnahmevorgang mit sehr hoher
Genauigkeit für die Zeitdauer der Entnahme eine neue
Korrekturmenge Qin bestimmt werden. Aufgrund der ab
gespeicherten Flächen und in Verbindung mit der während der
Entnahme erfolgenden Füllstandshöhendifferenz läßt sich eine
sehr genaue Aussage über die erfolgte Entnahmemenge Q₂ treffen.
Insbesondere bei der Verwendung für Behälter zur Trinkwasser
versorgung kann mit Hilfe dieses Verfahrens eine genaue
Abrechnung über die erfolgte Entnahme stattfinden. Sollte
aufgrund ungewöhnlich großer Zulaufmengen Q₁ und einer in
diesem Zeitraum nicht stattfindenden Entnahme das
Füllstandsniveau 3 das obere Grenzniveau Ho erreichen, dann
kann damit auch eine automatische Einschaltung der Pumpen
bewirkt werden. Je nach benötigtem Bedarf der Entnahmemenge
können die Pumpen 5, 6 einzeln oder zusammen betrieben werden.
Auch ist durch eine entsprechende Schaltung in Verbindung mit
dem Mikrocomputer eine wechselweise Inbetriebnahme der Pumpen
möglich, um somit die Betriebsbereitschaft zu verbessern. Das
untere Grenzniveau Hu schaltet bei einer zu großen
Entnahmemenge automatisch die Pumpen ab, um ein Leersaugen des
Behälters zu verhindern.The operation of the system results in the following procedure: After the pumps have been switched off, which takes place at the latest when the lower fill level H u is reached, the fill level height measuring device 4 registers an increase in the liquid level or liquid surface area 3 in the direction of the upper limit level H o . A correction quantity Q in results from the stored surface of the liquid level surface and the level difference Δ H in until the next removal process is reached. Depending on which pump delivery rate Q₂ is removed, resulting from power on to stopping of the pump, a level difference in height Δ H of. With the help of this value and the connection of the associated stored area, the pump quantity Q₂ can be determined, with a correction quantity Q in being added to this. This can be determined from the last inflow amount Q 1 introduced into the container before the removal process by linking the time period for the removal to the inflowing amount before the removal. A new correction amount Q may be determined from the in after each withdrawal cycle inflow and again detectable in Q then the next take-out operation with very high accuracy for the time period of collection. Due to the stored areas and in connection with the level difference occurring during the removal, a very precise statement can be made about the amount Q₂ removed. In particular when used for containers for drinking water supply, this method can be used to make an exact statement of the removal. Should the fill level 3 reach the upper limit level H o due to unusually large inflow quantities Q 1 and a removal not taking place in this period, then an automatic switch-on of the pumps can also be effected. The pumps 5 , 6 can be operated individually or together, depending on the need for the withdrawal quantity. A corresponding circuit in connection with the microcomputer also enables the pumps to be started up alternately, in order to improve the operational readiness. The lower limit level H u automatically switches off the pumps if the withdrawal quantity is too large to prevent the container from being sucked empty.