DE3141225A1

DE3141225A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des massenflusses eines stroemenden mediums

Info

Publication number: DE3141225A1
Application number: DE19813141225
Authority: DE
Inventors: Gerald New Arlesford Hampshire Anderson; Klaus Joachim Four Marks Hampshire Zanker
Original assignee: Redland Automation Ltd
Current assignee: Sarasota Automation Ltd
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1982-05-27
Also published as: US4419898A; GB2085597B; GB2085597A

Description

314'IZZb

-4-Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Massenflusses eines strömenden Mediums.

Die Bestimmung des Wertes des Massenflusses eines strömenden Mediums schließt die Messung der Dichte ρ des strömenden Mediums und eines Parameters ein, welcher sich mit dem volumetrisehen Fluß des Mediums ändert. Werden diese Parameter falsch gemessen, so ist natürlich auch die Bestimmung des Massenflusses ungenau.

Es sind verschiedene Verfahren zur Sicherung der richtigen Messung der genannten Parameter bekanntgeworden. Beispielsweise kann jeder Parameter an der gleichen oder im · wesentlichen der gleichen Stelle zweimal gemessen werden. Stimmen diese beiden Messungen jedoch nicht überein, so ist nicht ersichtlich, welche der beiden Messungen falsch ist. Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, jede Messung an der gleichen oder im wesentlichen der gleichen Stelle dreimal durchzuführen und das Ergebnis lediglich gelten zu lassen, wenn wenigstens zwei der drei Messungen übereinstimmen. Bei derartigen bekannten Verfahren ist es jedoch schwierig oder unmöglich, die Anordnung so zu treffen, daß die Parameter wirklich an der gleichen oder im wesentlichen der gleichen Stelle gemessen werden.

Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, die Änderungsrate der Messung jedes Parameters mit der Zeit zu bestimmen und zu unterstellen, daß jede große Änderungsrate nicht auf einem physikalischen Phänomen-beruht sondern einen Meßfehler darstellt. Eine derartige Annahme ist jedoch nicht notwendigerweise richtig. Beispielsweise kann sich der Druck und damit die Dichte des strömenden Mediums schnell von einem normalen Wert ändern, wie dies beispielsweise beim öffnen oder Schließen eines Ventils

zur Änderung der Strömungsgeschwindigkeit oder einer Auslaßstelle bzw. beim Abschalten eines Kompressors oder einer anderen Druckquelle der Fall ist.

Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile ist bei einem Vorfahren zur Bestimmung des Massenflusses eines strömenden Mediums, bei dem eine Vielzahl von Parametern in Form des Druckes P, der Temperatur T und der Dichte ρ des strömenden Mediums gemessen wird und bei dem das spezifisehe Gewicht G des strömenden Mediums aus diesen Parametern bestimmt wird, e'rf indungsgemäß vorgesehen, daß die gemessene Dichte zusammen mit einem weiteren, sich mit dem volumetrischen Fluß ändernden Parameter ausgenutzt wird, um den Massenfluß des strömenden Mediums lediglich auszuwerten, wenn das so bestimmte spezifische Gewicht einen vorgegebenen Wert besitzt oder in einem vorgegebenen Wertebereich liegt. Beispielsweise kann der Wert des spezifischen Gewichtes G (relative Dichte) eines Gases aus folgender Gleichung berechnet werden:

(D G-|52_

darin bedeuteten:

ρ die Dichte des Gases . .

ζ die Kompressibilität des Gases (die Kompressibilität

ist eine Funktion von P und T oder von ρ und T) T die absolute Temperatur des Gases P der absolute Druck des Gases.

Wird somit ein Gas bekannten spezifischen Gewichtes G 30

verwendet, so ermöglicht die Bestimmung des Wertes von G aus den Werten der Parameter P, T, ρ eine Prüfung der · Genauigkeit des bestimmten Wertes von p. Wird der Massenfluß' des Gases lediglich dann bestimmt, wenn der Wert von G dem zu erwartenden Wert entspricht, so kann der Massenfluß des Gases mit der Kenntnis bestimmt werden, daß der Wert von ρ sorgfältig geprüft und mit sehr geringer

J I if I

-6-Wahrscheinlichkeit unrichtig ist.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der Wert der Vielzahl von Parametern ^n μηΐ-erschiedliehen Abschnitten des strömende.n Mp44-ums bpsJ4mmt werden, wobei der Massenfluß lediglich dann bes,timmfc wirf}, wenn die Werte von G in diesen ftb'^Qh^it^ßn jjle^ph sind oder in einem vorgegebenen Bereich ^e^e'n, tflp J3-e.äarfsfall können diese unterschiedlichen Ab^chnit^ß in der in Verbindung stehenden Leitungen l^fegeh, d/;j.i=> a^le das gleiche strömende Medium aufn.e.HfPⁿ!T ^F·' i \-

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch in Verbindung mit den oben erläuterten bekannten Verfahren verwendbar. So kann die Vielzahl der Parameter zweimal gemessen d um Drücke P-, P2, Temperaturen T-, T2 und pichtewerte p-, P₂ zu erhalten. In diesem-Falle werden spezifische Gewichte G- , G₂ aus dieser Vielzahl von P^rajn'ejzern berechnet, wobei diese Werte gleich sein spezifische Gewicht des Gases lediglich durch get^e'" %nsammensetzung bestimmt ist. '' ·· ■"·^; · ""■'■ ^;

Wird die genannte Vielzahl von Parametern dreimal gemessen, so kann folgendermaßen vorgegangen werden, d^ß 4^r Wert eines Parameters lediglich als ajjnejpb^r,' bßtrachtet W4.rd, wenn der gleiche Wert in wenigste^ z^£ vpn Fällen erhalten wird und wenn di^ s^^|i^qhe^ Gewichte

G₁, G₂, G₃. gleich ode.r ip wese^tlfp^pn g^^ji s;|nd_t Andererseits können die Wer-jiq 4er' V^eJzahl vp^ Parametern

' ' ■- j ' : ' ^: i j IM

auch in zwei unterschiedlichen J3ei£e-ⁿ b.ep£4.mmt ' wobei das spezifische Gewicht dpß stpppenaen- |l aus der Vielzahl von Parametern in' die/ß^n 'ße^ und der Wert des Massenflusses ledigltch dann bpstimmt wird, wenn die Änderungsrate von q mit 4§^r ^

β Λ ·

«seit

β Φ ι

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vorgegebenen Wert besitzt oder in einem vorgegebenen Wertebereich liegt. Ein derartiges Verfahren ist dem bekannten auf einer Änderungsrate beruhenden Verfahren überlegen, da das bekannte Verfahren oft durch Druck- und Temperaturübergänge beeinflußt wird, während schnelle Änderungen des spezifischen Gewichtes des strömenden Mediums selten sind und lediglich im Falle einer kontrollierten Änderung des Produktes auftreten. Dann bedeutet, daß eine derartige Änderung selten und voraussehbar ist.

In Weiterbildung der Erfindung sind bei einer Vorrichtung zur Bestimmung des Massenflusses eines strömenden Mediums mit Einrichtung.zur Messung einer Vielzahl von Parametern in Form des Druckes P, der Temperatur T und der Dichte ρ des strömenden Mediums und mit einer Einrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes des strömenden Mediums einer Einrichtung zur Erzeugung eines weiteren Parameters, der sich mit dem volumetrischen Fluß des strömenden Mediums ändert, und einer Einrichtung zur Aus-Wertung des Massenflusses des strömenden Mediums aus den Werten der Dichte ρ und des weiteren Parameters, die lediglich dann wirksam wird, wenn das so bestimmte spezifische Gewicht einen vorgegebenen Wert besitzt oder in einem vorgegebenen Wertebereich liegt, vorgesehen, .

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen naher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Massenflusses eines strömendem Mediums unter Verwendung einer Turbine als den volumetrischen Fluß hervorrufenden Einrichtung;

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-δι Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Stauscheibe;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Vorrichtung, in welcher der Druck P, die Temperatur T und die Dichte ρ eines strömenden Mediums an einer Vielzahl von unterschiedlichen Stellen gemessen werden;

' .

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der eine Vielzahl von· miteinander in Verbindung stehenden Leitungen vorgesehen ist, welche alle das gleiche strömende Medium aufnehmen-; und

Fig. 5 ein stark vereinfachtes Blockschaltbild, das in genereller Weise eine von vielen möglichen Anordnungen zeigt, die zur Durchführung der Berechnung in den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis verwendbar ist.

Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt eine Dichte-Meßeinrichtung 10 zur Messung der Dichte ρ eines in einer Leitung strömenden Gases bzw. einer Flüssigkeit, einen Druckwandler 12 zur Messung des absoluten Druckes P des in der Leitung 11 strömenden Mediums, einen Temperaturwandler 13 zur Messung der absoluten Temperatur des Mediums sowie eine volumetrische Strömungseinrichtung 14 in. Form einer Turbine zur Messung des volumetrischen Flusses v* des Mediums. Der Temperaturwandler 13 kann ein Platinwiderstandthermometer oder ein Thermoelement sein, während die volumetrische Strömungseinrichtung 14 statt einer Turbine auch eine Wirbeleinrichtung sein kann.

Eine Einrichtung 15 zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes, die Teil eines Massenströmungscomputers 16 sein kann, empfängt Signale von der Dichtemeßeinrichtung 10, dem Druckwandler 12 und dem Temperaturwandler 13.

Die Einrichtung 15 zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes berechnet das spezifische Gewicht G des strömenden Mediums in der Leitung aus der Gleichung

(2) G = kzTp/P

darin bedeutet: k eine Konstante, und

z, T, ρ und P die oben genannten Größen.

Die Einrichtung 15 zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes erzeugt ein Ausgangssignal, das ein Maß für das spezifische Gewicht G des strömenden Mediums in der Leitung 11 ist und das zum Massenströmungscomputer 16 übertragen wird. Der Wert des durch die Einrichtung 15 zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes errechneten spezifischen Gewichtes G wird im Massenströmungscomputer 16 mit einem vorgegebenen Wert von G verglichen, welcher entweder im Speicher des Computers vorhanden ist oder von einer anderen Stelle erhalten wird, was im folgenden noch genauer erläutert wird.

Der Massenströmungscomputer 16 empfängt Signale von der Dichtemeßeinrichtung 10 sowie von der volumetrischen Strömungseinrichtung 14. Wenn der durch die Einrichtung 15 bestimmte Wert des spezifischen Gewichtes G und der vorgegebene Wert von G innerhalb eines zulässigen ■ Fehlerbandes ε gleich sind, so wird eine (nicht dargestellte) Gatterschaltung, welche Teil des Massenströmungscomputers 16 ist, wirksamgeschaltet, um den Massenfluß des strömenden Mediums in der Leitung 11 durch den Massenströmungscomputer 16 gemäß folgender Formel zu bestimmen:

(3) Massenfluß = ρ χ ν"

Der Computer kann in Abhängigkeit von den speziellen Erfordernissen in jedem Einzelfall unterschiedlich ausge-

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-ιοί staltet sein. Dies kann beispielsweise davon abhängen, ob Befehle von einer anderen Stelle empfangen und/oder Wandlereingangssignale oder Berechnungsergebnisse zu der anderen Stelle übertragen werden sollen und welche peripheren Geräte in Verbindung mit dem Computer verwendet werden sollen. Die wesentlichen Funktionen, die der Computer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen hat, ergeben sich von selbst aus den vorstehenden Ausführungen zu Fig. 1. Bei Kenntnis dieser Funktionen sowie weiterer, außerhalb der Erfindung liegender Funktionen, die im Einzelfall nötig sein können, kann ein Computer entsprechend vorgesehen werden. Es können auch vorhandene, kommerziell erhältliche Computer, beispielsweise Computer der Anmelderin mit der Bezeichnung FCD 800 Flow Computer und FCD 900 Flow Computer an das erfindungsgemäße Verfahren angepaßt werden.

Die Berechnung kann direkt mit analogen EingangsSignalen von den Meßwandlern für die Parameter oder nach Überführung derartiger Signale in Digitalsignale (dies ist in der Praxis, bevorzugt) oder durch eine Analog/Digital-Mischberechnung durchgeführt werden.

Figur 5 zeigt - soweit für die Zwecke vorliegender Erfindung erforderlich - eine Form eines Computers zur Durchführung einer digitalen Berechnung. Dabei handelt es sich um eine abgewandelte Form des vorgenannten FCD 900 Flow' Computer.'Dieser führt die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Funktionen zusammen mit

einer Zahl von anderen Funktionen durch, die nicht erfindungswesentlich sind und daher hier lediglich kurz angesprochen werden.

Gemäß Fig. 5 werden Eingangssignale vom Druck- bzw. Temperaturwandler 12 bzw. 13, von der Dichtemeßeinrichtung 10 und von der volumetrisehen Strömungseinrichtung 14 in Form einer Turbine über einen Bus CPUB zu einer zentralen Signalprozessoreinheit CPU des FCD 900-Computers der Anmelderin übertragen, dessen Wiederanlaufeinheit durch einen Block 160 dargestellt ist. In dem speziell in Fig. 5 dargestellten Fall werden die Druck- und Temperaturwandlersignale bei 161 in eine Einheit 162 des Gerätes eingegeben, in der ein 8-wegiger Differentialeingangsmultiplexer und eine kompara'torschaltung vorgesehen sind, welche in Verbindung mit einem Digital-Analog-Wandler als Analog-Digital-Signalkonverter arbeitet. Die Einheit 162 steht mit einer Einheit PIA in Verbindung, in die das Ausgangssignal der volumetrischen Strömungseinrichtung 14 in Form einer Turbine bei 163 eingespeist wird. Zwei Ausgangssignale von den Dichtemeßwandlern werden bei 184 in .Zeittaktgeber in einen Block 165 eingespeist. Wenn alle Eingangssignale eingegeben sind, werden sie in einen mit dem Bus CPUB verbundenen Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeichert und geprüft, um sicherzustellen, daß sie vor dem Beginn der tatsächlichen Meßphase in vorgegebenen Bereichen liegen. Für die Berechnung sind sowohl die von den Wandlern abgeleiteten Signale als auch vorher in einen elektrisch löschbaren Langzeit-Festwertspeicher eingegebene Informationen notwendig. Das Programm wird durch Daten festgelegt, die in einem elektrisch programmierbaren Festwertspeicher enthalten sind. Während der Berechnungsphase wird von Berechnungsroutinen Gebrauch gemacht, für die das Gerät programmiert ist. Die Ergebnisse

der Berechnungsphase werden ebenfalls in den Speicher mit wahlfreiem Zugriff eingegeben, um einen sofortigen Abruf für eine Anzeige in einer Anzeigeeinheit 166 oder zu einer Weiterverarbeitung für eine Übertragung zu ermöglichen. Für dieAuswahl derartiger Operationen wird eine Tastatur- und Schaltereinheit KS einer Anzeige/Tastatur-Reglerschnittstelle D/K verwendet. Diese steht mit dem Bus CPUB sowie

über einen weiteren Bus D/KB mit der Anzeigeeinrichtung 166 und ggfs. mit anderen Einrichtungen in Verbindung. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Alarmeinheit AL mit einem Summer und Anzeigelampen für eine Alarmgäbe handeln, wenn die Signale von einem Wandler außerhalb vorgegebener Grenzen liegen. Weiterhin kann dies eine Relais- und Puffereinheit RL für die Ausgabe von Signalinformationen zu einer anderen Stelle sein. Schließlich kann es sich auch um eine statische Eingangseinheit SL zur Aufnahme von inneren statischen Signalen handeln.

Die Tastatur- und Schaltereinheit KS kann auch für nicht mit der Erfindung in Zusammenhang stehende Zwecke benutzt werden. Die Anzeige/Tastatur-Reglerschnittstelle D/K enthält auch Möglichkeiten zur Gewinnung von zwei Standard-Stromanzeigen von jedem ausgewählten Wandlereingangssignal oder einem berechneten Ergebnis bei 167 über einen Digital-Analog-Wandler D/A und eine geeignete in der Einheit enthaltene Schaltung. Über den Bus CPUB ist auch eine Kommunikation mit einer Kommunikations-Schnittstelle C1

^O möglich, an die eine Standard-Datenleitung 160 angekoppelt ist, welche zu einem anderen Gerät, beispielsweise einem Drucker oder einem Datenterminal für Fernbetrieb führt.

Die Einheiten PIA, 162, 165, C1, D/K und D/A sind periphere Geräte und wichtige Einheiten;für die Kommunikation mit dem Computeräußeren. Die Einheit .PIA besitzt eine Anzahl von Steuerleitungen für verschiedene Zwecke, hauptsächlich für den "internen Haushalt" im Computer

(dies ist der Grund dafür, daß sie mit den Zeittaktgebern

in der Einheit 165 und dem elektrisch umprogrammierbaren Festwertspeicher in Verbindung steht). Einige dieser Steuerleitungen dienen aber zur Ansteuerung eines Multiplexers zur Überprüfung verschiedener Eingangssignale, 35

wie beispielsweise der Drucksignale, der Temperatursignale, von Differenzdrucksignalen und ggfs. einem oder mehreren Gewichtssignalen.

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* Ein das spezifische Gewicht repräsentierendes Signal kann als getrenntes Signal in die Einheit 162 eingegeben werden oder aber auch in dieser Einheit berechnet werden. Die Zeittaktgeber in der Einheit 165 dienen zur Messung der Frequenz des Signals von der Dichtemeßeinrichtung, wobei einer dieser Zeittaktgeber zur Erzeugung • eines internen Echtzeit-Taktsignals dient. Einer der Speicher, nämlich der .elektrisch-umprogrammierbare Festwertspeicher dient wie bereits ausgeführt als Programmspeicher, während der Speicher mit wahlfreiem Zugriff als Arbeitsspeicher dient. Der elektrisch-umprogrammierbare Festwertspeicher ist ein elektrischlöschbarer nicht-flüchtiger Speicher (der bei Abschaltung der Stromversorgung seine Information nicht verliert), . *° welcher für eine konstante Speicherung, beispielsweise von Vergleichswerten verwendet wird.

Die Fig. 2-4 zeigen Vorrichtungen, welche generell derjenigen nach Fig. 1 entsprechen, wobei sich entsprechende ^u Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Vorrichtungen werden aus diesem Grunde im einzelnen nicht beschrieben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die volumetrische Strömungseinrichtung 14 in Form einer Turbine gemäß Fig. 1 durch eine volumetrische Strömungseinrichtung in Form einer Stauscheibe 20 ersetzt, welche in der Leitung 11 angeordnet ist und eine Öffnung 21 besitzt, um einen Druckabfall zu erzeugen, dessen Wert sich mit dem volumetrischen Fluß ändert. Der statische Druck auf sich gegenüberliegenden Seiten der Stauscheibe 20 wird auf eine Differenzdruckzelle 22 gegeben. Diese erzeugt ein Differenzdrucksignal Δρ, das ein Maß für den volumetrischen Fluß ist und zum Massenstfömungscomputer 16 übertragen wird. Dieser Massenströmungscomputer 16 (welcher einen Aufbau gemäß Fig.5 haben kann) berechnet den Massenfluß aus folgender Gleichung:
(4) Massenfluß = C Vp χ Δ

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darin bedeutet C eine Konstante. Die P- und T-Messungen können im Bedarfsfall ausgenutzt werden, um den Wert von C entsprechend veröffentlichen Normen zu ändern.

Die Einrichtungen 15 zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes gemäß den Fig. 1 und 2 sind so ausgebildet, daß sie eine Anzeige des. spezifischen Gewichtes liefern (nicht dargestellt). Beispielsweise kann diese Anzeige durch Auslesung des Wertes von G auf einem Anzeigegerät des

IQ Massenflußcomputers 16 gewonnen werden, wenn die Einrichtungen 15 zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes im Massenfluß-Computer 16 vorgesehen sind. Die Einrichtungen 15 zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes können, falls praktikabel, dadurch getestet werden, daß Luft durch die · Leitung 11 geleitet wird. In diesem Falle sollten sie ein spezifisches Gewicht G von 1,00 zeigen. Entsprechend kann jede reine Flüssigkeit (beispielsweise Äthylen) durch die Leitung 11 geleitet werden, um festzustellen, ob die Einrichtung 15 zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes richtig arbeitet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 werden die Werte des Druckes, der Temperatur und der Dichte des strömenden Mediums in der Leitung 11 an voneinander im Abstand befindliehen Stellen 23 und 24 bestimmt. An der Stelle 23 sind eine Dichtemeßeinrichtung 10a, ein Druckwandler 12a und ein Temperaturwandler 13a vorgesehen, welche Signale für eine Dichte P₁ , einen Druck P. und eine Temperatur T₁ der Stelle 23 zu einem Massenfluß-Computer 25 übertragen, in dem zwei (nicht dargestellte). Einrichtungen zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes vorgesehen sind, die jeweils der Einrichtung 15 entsprechen. An der Stelle 23 ist eine volumetrische Flußeinrichtung 26 zur Übertragung eines Signals v" oder Ap₁ zum Massenflußcomputer 25 vorgesehen, wobei diese Einrichtung 26 entweder der volumetrischen Flußeinrichtung 14 in Form einer Turbine nach Fig. 1 oder der Stauscheibe 20 nach Fig. 2 entspricht.

An der Stelle 24 sind entsprechend eine Dichtemeßeinrichtung 10b, ein Druckwandler 12b und ein Temperaturwandler 13b vorgesehen. Der Massenflußcomputer 25 berechnet die spezifischen Gewichte der strömenden Medien an den Stellen 23 und 24. Sind diese spezifischen Gewichte

ν ^λ

die gleichen oder liegen in einem vorgegebenen Bereich, so berechnet der Massenflußcomputer 25 dann den Massenfluß entweder aus der Gleichung (3) oder aus der Gleichung (4) in Abhängigkeit von der Art der Einrichtung 26.

Die Dichte, die Temperatur und der Druck können natürlich an beliebig vielen Stellen gemessen werden. Es muß sich nicht um zwei Stellen wie bei der Vorrichtung nach Fig. handeln.

Wie oben bereits ausgeführt, wurde angenommen, daß die Werte P-, T-., .p.. im wesentlichen die gleichen wie die Werte P₂, T₂ , P₂ sind. Dies ist jedoch nicht notwendigerweise so. So kann die Stelle 24 mit der Stelle 23 über einen (nicht dargestellten) Druckregler in Verbindung .

stehen, der so ausgebildet ist, daß er das strömende Medium auf Bedingungen nahe den Referenzbedingungen für das spezifische Gewicht oder auf andere Bedingungen bringt. Die Komponenten 10b, 12b, 13b können an eine unabhängige Einrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes angekoppelt werden, welche einen Teil des Massenflußcomputers 25 bildet oder mit diesem verbunden ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung kann zur Gebührenüberwachung verwendet werden, wenn beispielsweise ein Verkäufer eines strömenden Mediums, etwa Naturgas, das strömende Medium über eine gemeinsame Leitung zu einem Käufer schickt, wobei sowohl der Verkäufer als auch der -Käufer die Massenströmung des strömenden Mediums durch diese Leitung messen. Dabei ist es natürlich wichtig,

daß der Wert des Massenflusses, wie er durch den Verkäufer bzw. durch den Käufer gemessen wird, der gleiche ist. Die Vorrichtung nach Fig. 3 stellt sicher, daß in diesem Falle der Massenfluß nicht berechnet oder (durch nicht- ^ dargestellte Einrichtungen) ein Alarm ausgelöst wird, wenn sich die spezifischen Gewichte an den Stellen 23 und 24 unterscheiden.

Im Falle der Anwendung für eine derartige Gebührenüberwachung kann es auch wünschenswert sein, an der Stelle eine (nicht dargestellte) volumetrische Strömungseinrichtung vorzusehen, um einen Wert V₂ oder Δρ₂ zu "bestimmen. In diesem Falle können für die Berechnungen des Massenflusses und des spezifischen Gewichtes getrennte Massenflußcomputer verwendet werden. Die beiden Werte für das spezifische Gewicht können entweder durch Übertragung von Daten von einem Massenflußcomputer zum anderen oder durch manuellen Austausch dieser Daten verglichen werden.

In der Vorrichtung nach Fig. 4 steht eine Hauptleitung 11b mit Stichleitungen 11c, 11 d, Hein Verbindung. Die Stichleitung 11c enthält eine Dichtemeßeinrichtung 10c, einen Druckwandler 12c, einen Temperaturwandler 13c, eine Stauscheibe 20c und eine Differenzdruckzelle 22c.

Alle diese Einrichtungen senden Signale zu einem Massen-

flußcomputer 25a entsprechend dem Massenflußcomputer gemäße Fig. 3. Entsprechend enthält die Stichleitung 11d Komponenten 1Od, 12d, 13d, 2Od und 22d, während die Stichleitung 11e Komponenten 1Oe, 12e, 13e, 2Oe und 22e 30

enthält. Alle diese Komponenten senden Signale zum Massenflußcomputer 25a. Dieser erzeugt lediglich dann ein Massenflußsignal, wenn die spezifischen Gewichtein den Stichleitungen 11c, 11d, 11e, die aus den Parametern P₁, T₁, P₁; P₂, T₂, P₂; P₃, T₃₇ P₃ berechnet werden, die gleichen sind.

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Wie oben ausgeführt, enthält die Vorrichtung nach Fig: 4 lediglich einen einzigen Massenflußcomputer. Im Bedarfsfall können die Stichleitungen 11c, 11d und 11e jedoch jeweils einen Massenflußcomputer besitzen, welche dann miteinander in Verbindung stehen.

Die Vorrichtung nach Fig. 4 gewährleistet eine wesentliche Ersparnis an Anlagekomponenten, wodurch gegenüber bekannten Vorrichtungen eine Verbesserungen der Zuverlässigkeit erreicht wird. Bei konventionellen bekannten Vorrichtungen müssen wenigstens zwei Wandler in den Stichleitungen 11c, 11d und 11e zur Bestimmung jedes der Werte P_p T und ρ verwendet werden. Diese Werte sind sodann miteinander zu vergleichen, wobei jede wesentliche Differenz, zu einem Fehlersignal führt, obwohl man nicht sicher sein kann, welcher Wert richtig war. Im Falle der Vorrichtung nach Fig. 4 kann die Anordnung jedoch so getroffen werden, daß bei Übereinstimmung der Bestimmung der spezifischen Gewichte in zwei der Stichleitungen

^O 11c, T1d und 11e bei Abweichung in der anderen Stichleitung diese andere Stichleitung als fehlerhaft angesehen und daher abgeschaltet werden kann. Daher ist für die Vorrichtung nach Fig. 4 lediglich die Hälfte der sonst erforderlichen

Wandler notwendig.
25

-At- Leerseite

Claims

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λ α » α β 40 -br *« ^

Patentanwälte⁰. "..DiPtin.I'lMGf. H".. We₀Cc κ mann, Dipl,-Phys. Dr. K. Fincki-;

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr, Ing. H» Liska

8000 MÜNCHEN 86, DEN 1 6, POSTFACH 860 820 DXIIIH MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

REDLAND' AUTOMATION- LIMITED, Redland House, Reigate, Surrey, England

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Massenflusses eines strömenden Mediums

Patentansprüche

; 1.^ Verfahren zur Bestimmung des Massenflusses eines strömenden Mediums, bei dem eine Vielzahl von Parametern in Form des Druckes (P), der Temperatur (T) und der Dichte (p) des strömenden Mediums gemessen wird und bei dem das spezifische Gewicht (G) des strömenden Mediums aus diesen Parametern bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Dichte (p) zusammen mit einem weiteren, sich mit dem volumetrischen Fluß ändernbaren Parameter ausgenutzt wird, um den Massenfluß des strömenden Mediums lediglich auszuwerten, wenn das so bestimmte spezifische Gewicht (G) einen vorgegebenen Wert besitzt oder in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.

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-2-

2- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Vielzahl von Parametern in einer Vielzahl von unterschiedlichen Abschnitten des strömenden Mediums bestimmt werden und der Wert des Massenflusses lediglich dann bestimmt wird, wenn die Werte des spezifischen Gewichtes (G) in den Abschnitten gleich sind oder in einem vorgegebenen Wertebereich liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Abschnitte in miteinander in Verbindung stehenden Leitungen liegen, die alle das gleiche strömende Medium aufnehmen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Vielzahl von Parametern in zwei unterschiedlichen Zeiten bestimmt werden, ■ daß das spezifische Gewicht (G) des strömenden Mediums aus der Vielzahl der Parameter, in jeder der Zeiten bestimmt wird und daß der Wert des Massenflusses .

lediglich bestimmt wird, wenn die Änderungsrate des spezifischen Gewichtes (G) einen vorgegebenen Wert besitzt oder in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Einrichtungen zur Messung einer Vielzahl von Parametern in Form des Druckes (P), der Temperatur (T) und der Dichte (p) des strömenden Mediums und mit einer Einrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes des strömenden Mediums, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (14) zur Erzeugung eines weiteren Parameters (v'), der sich mit dem volumetrischen Fluß des strömenden.Mediums ändert, und durch eine Einrichtung (16) zur Auswertung des Massenflusses des strömenden Mediums aus .den Werten der Dichte (p) und des weiteren Parameters (v*), die ledig-

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lieh dann wirksam wird, wenn das so bestimmte spezifische Gewicht (G) einen vorgegebenen Wert besitzt oder in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.