DE2054624C3 - Induktive DurchfluBmeßanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine induktive Durchflußmeßanordnung für elektrisch leitfähige Medien mit einer netzgespeisten Erregerwicklung für das •inen Strömungspfad durchdringende Magnetfeld zur Erzeugung einer an rvieSeiektroden abgreifbaren Signalspannung.

Im »Journal of Navigation« (Voi. 23, 3. {uli 1970) ist iuf Seite 303 ff. darauf hingewiesen, daß bei netzgespeiste!! Erregerwicklungen von induktiven Durchflußmengenanordnungen die entstehenden meßverfälschenden elektromagnetischen und elektrostatischen Störgrößen zwischen Erregerwicklung und Signalleitungen durch aufwendige Maßnahmen weitgehend unterdrückt werden müssen.

Bei gleichstrorrigcspeistcn Erregerwicklungen ireters andererseits störende elektrochemische Erscheinungen auf, die ein strömungsproportionales Nutzsignal verhindem. Außerdem ist bei Gleichstromerregung, d. h. einem Gleichstromfeld, die notwendige Verstärkung des an den Meßelektroden abgegriffenen Signals schwierig. Zur Vermeidung der besagten Probleme ist in der genannten Druckschrift eine Erregung mit geschaltetem Gleichstrom angegeben. Die Erregerwicklung wird in gleichbleibenden Abständen umgepolt und die an Meßclektroden auftretende Signalspannung wird abwechselnd zwei Speichern zugeleitet, deren Spannungsdifferenz verstärkt einer Anzeigevorrichtung zugeleitet wird. Auf diese Weise werden wegen der Polaritätsänderung der Signalspannung die Stöi signale gleicher Polarität und auch gleicher Phase kompensiert, so daß allein die Nutzspannung angezeigt wird.

Aus der US-PS 33 16 762 ist ferner eine induktive Durchflußmeßanordnung mit erregendem Impulsgenerator bekannt, bei dem ein quasi wechseiförmiges, impulsförmiges Magnetfeld benutzt ist, das in gleichbleibenden Zeitabständen von mehreren Perioden jeweils bei Nulldurchgang umgepolt wird. Auf diese Weise können auch zum Magnetfeld gleichphasige und gleichfrequente Störspannungen durch einfache Integration der anstehenden Signalimpulse beseitigt werden, wenn die Impulsfolgefrequenz so niedrig gewählt ist. daß in den Meßintervallen die Störsignale ■ ernachlässigbar kiein sind.

Im Gegensatz dazu betrifft die Erfindung wie eingangs gesagt eine Durchflußmeßanordnung mit netzgespeister Erregt, rwicklung. die ohne gesonderte netzfremde Gleichstrom- oder Impulsgeneratoren arbeitet.

Bei solchen, aus Kostengründen vielfach benutzten Einspeisungen der Erregerwicklungen, besteht leicht die Gefahr von Fehlmessungen durch zwischen den Meßelektroden überlagerte netzfrequente Störgrößen mit nicht festlegbarer Phasenlage und nicht konstantem Betrag im Vergleich zur erregenden Netzspannung. Solche Störgrößen können z. B. in Form vagabundierender Erdströme bei langen Tnnkwasserleitungen auftreten und durch die bekannten Kjir.rtensationsmaßnah men nicht beseitigt werden, da sich nach dem Dargelegten die netzfrequente Störgrößen nach Betrag und Phasenlage von der Netzspannung unterscheiden und sich relativ zu dieser unkontrollierbar verändern, w» meist zeitlich langsam erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer induktiven Durchflußmeßanordnung mit netzgespeister Erregerwicklung sich zeitlich langsam in ihrem Betrag und Phasenlage ändernde netzfrequenten Störgrößen auf einfache Weise zu kompensieren und allein eine Anzeige der strömungsgeschwindigkeitsproportionalen Nutzspannung zu erhalten.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die Erregerwicklung in gleichbleibenden Zeitabständen von mehreren Perioden der Neizwecnseispannung jeweils üci Nuimurtiigang üc< Netzwechselspanrung umgepolt und die an den Meßelektroden auftretende Signalspannung einer integrierenden, nur die gewünschte Nutzspanrung anzeigenden Anzeigevorrichtung zugeführt ist.

Wenn eine im Vergleich zur Periodenfolge zwischen zwei Umpolpunkten träge arbeitende Anzeigevorrichtung benutzt ist, dann zeigt sie einen Mittelwert aus der Summe von Nutz- und Störspannung an, welcher Mittelwert praktisch frei von der Störspannung ist.

Eine noch genauere Anzeige läßt sich dadurch erreichen, daß die an den Meße'ektroden auftretende Signalspannung über einen magnetfeldgesteuerten Gleichrichter und einen nachgeordneten Tiefpaßfilter' für das Störsignal einer Anzeigevorrichtung zugeführt ist.

An Hand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes nach der Erfindung nachstehend näher erläuterL

Gemäß Fig.l ist an die Netzwechselspannung 1 über eine strombegrenzende Impedanz 2 zum Schutz gegen Kurzschiußströme eine in beiden Richtungen steuerbare GHchrichterbriicke 3 angeschlossen, in deren Diagonalpfad die Erregerwicklung 4 des induktiven Durchflußmessers liegt. Die Brücke ist aufgebaut aus vier in beiden Richtungen steuerb.-ren Gleichrichtern, von denen jeweils einer in jedem Briickenzweig liegt. Vorzugsweise sind Triacs als t» ^'hrichter benutzt, denen jeweils ein ftC-Glied 9 parsl, geschaltet ist. Die Triacs werden von einer Steue. --. ichtung 10 getriggert. Die Steuervorrichtung tue. uie Triggerimpulse von der Nei/.'.vechscispr- -ii'ng ! ab und ist ihrerseits in Steuerabhängij: < »ü von einer Zählvorrichtung 11 gebracht, die ebenfa:^ von der Netzwechselspannung 1 gesteuert wird.

Das Magnetfeld Mdurchsetzt in bekannter Weise ein mit Meßelektroden 14 bestücktes, vom Medium durchströmtes Meßrohr 13, so daß an den Meßelektroden 14 eine Signalspannung auftritt.

Gemäß Fig.2 erfolgt in Abständen einer bestimmten Periodenzahl T zum Zeitpunkt il ein Umpolen der Erregerwicklung 4 dadurch, daß statt z. B. der vorher zu jedem Nulldurchgang der Netzwechselspannung gezündeten Triacs 5 und 8 nun die Triacs 7 und 6 periodisch gezündet werden. Im Zeitpunkt (2 erfolgt ein weiterei Umpolen in entsprechender Weise. Dieser Vorgang setzt sich in den Abständen Tlaufend fort. Da die Triacs stets im Nulldurchgang des Stromes löschen und sofort wieder gezündet werden, tritt im Betrag H der magnetischen Feldstärke des Magnetfeldes M keine Unstetigkeit auf. Die Periodenzahl T wird durch die Zählvorrichtung 11 erfaßt, die die Steuervorrichtung 10 im Sinne der vorgenannten Zündung der Triac.:, beeinflußt, wobei sichergestellt wird, daß unmittelbar in Reihe an der Netzwechselspannung liegende Triacs 5,6 bzw. 7,8 niemals gleichzeitig gezündet werden können,

ίο so daß ein gefährlicher Kurzschluß vermieden wird. Die beim Kommutieren der Brückenzweige unerwünscht schnelle Spannungsänderung wird durch die RC-GWeder9 verzögert.

Die an den Meßelektroden 14 abgegriffene Meßspan-

t5 nung wird in bekannter Weise einem phasenrichtig eingestellten gesteuerten Gleichrichter 17 7ugeführt. der die geschwindigkeitsabhängige Komponente des gemessenen Signals liefert. Da-j Steuersignal für den gesteuerten Gleichrichter 17 wirü it einer Hilfsspule

ίο 12 direkt aus dem Magnetfeld M abgeleitet. Dadurch entsteht ein geschwindigkeitsabhängiges Gleichspannungssignal, dem sich wegen der nun periodisch in bezug auf die Netzphase umpolenden Steuerspannung des Gleichrichters 17 das unerwünschte Störsignal ak Wechselspannung der Grundfrequenz fo = MT überlagert.

Die Signaispannung mit dem der Nutzspannung überlagerten, zeitlich wechselnden Stbrsignal wird über ein Tiefpaßfilter 15 geführt, das das Störsignal ausfiltert, so daß auf die Anzeigevorrichtung 16 nur die Nutzspannung gelangt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Induktive Durchflußmeßanordnung für elektrisch leitfähige Medien, mit einer netzgespeisten Erregerwicklung für das einen Strömungspfad durchdringende Magnetfeld zur Erzeugung einer an Meßelektroden abgreifbaren Signalspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (4) in gleichbleibenden Zeitabständen von mehreren Perioden der Netzwechselspannung jeweils bei Nulldurchgang der Netzwechselspannung umgepolt und die an den Meßelektroden (14) auftretende Signalspannung einer integrierenden, nur die gewünschte Nutzspannung anzeigenden Anzeigevorrichtung zugeführt ist.

2. Anordnung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Meßelektroden (14) auftretende Sirvalspannung über einen magnetfeldgesteuerten Gleichrichter (17) und einen nachgeordneten Tiefpaßfilter (15) für das Störsignal einer Anzeigevorrichtung (16) zugeführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (4) im Diagonalpfad einer in beide Stromrichtungen steuerbaren netzgespeisten Gleichrichterbrücke (3) angeordnet ist und daß die Steuerkreise eier Gleichrichter (5 bis 8) mit einer netzgespeisten Steuervorrichtung (10) verbunden sin¹, die ihrerseits über eine Zählvorrichtung (11) so in Steuerabhängigkeit von der Netzfrequenz gebracht ist, c"~ß jeweils zwei gegenüberliegende Brückepzwe^;*e (5, 8 bzw. 7. 6) bei jedem Nulldurchgang gezündet und nach Ablauf der bestimmten Anzahl von Perioden die jeweils beiden anderen Brückenzweige für eine gleiche Anzahl von Perioden bei jedem Nulldurchgang gezündet werden.

4. Anordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Gleichrichter (5 bis 8) Triacs vorgesehen sind, denen jeweils ein /?C-Glied (9) parallelgeschaltet ist.

5. Anordnung nach Annruch 3 oder 4_ dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichterbrücke (3) eine strombegrenzende Impedanz (2) vorgeschaltet ist.