DE3709776C2

DE3709776C2 -

Info

Publication number: DE3709776C2
Application number: DE19873709776
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen De Breckner
Original assignee: ECKARDT AG 7000 STUTTGART DE
Current assignee: ECKARDT AG 7000 STUTTGART DE
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1993-04-29
Also published as: DE3709776A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Durch flusses eines Mediums durch eine Rohrleitung, bei dem mit einer in die Rohrleitung eingefügten Meßblende eine Druckdifferenz erzeugt wird, die von einem ein Meßsignal erzeugenden Meßwertaufnehmer erfaßt wird, aus dem über einen funktionalen Zusammenhang der Durchfluß berechnet wird, wobei die Extremwerte der Druckdifferenz und die Extremwerte des Meßsignals einander zugeordnet sind.The invention relates to a method for measuring the through flow of a medium through a pipeline, in which with a measuring orifice inserted in the pipeline, a pressure difference is generated by a generating a measurement signal Sensor is recorded, from which a functional Connection of the flow is calculated, the Extreme values of the pressure difference and the extreme values of the measurement signal are assigned to each other.

Bei derartigen bekannten Verfahren zur Durchflußmessung hat das Medium in der Rohrleitung meist eine bestimmte Strömungsrichtung. Als Meßwertaufnehmer wird eine in der Rohrleitung angeordnete, mit abgeschrägten Kanten versehene Blende verwendet, die auf ihren beiden Seiten einen Differenzdruck erzeugt. Der Differenzdruck wird gemessen, und mittels eines Rechengerätes wird daraus der Durchfluß des Mediums berechnet. Ist es erforderlich, den Durchfluß des Mediums in beiden Richtungen der Rohrleitung zu bestimmen, so sind bisher getrennte Rohrleitungssysteme vorgesehen oder es werden zwei voneinander unabhängige Blenden verwendet, oder es kommen aufwendige, die Strömungsrichtung berücksichtigende Umschaltvorrichtungen zum Einsatz.In such known methods for flow measurement, this has Medium in the pipeline usually has a certain flow direction. A sensor arranged in the pipeline, bezel with bevelled edges used, which creates a differential pressure on both sides. The Differential pressure is measured, and by means of a computing device the flow of the medium is calculated from this. It is necessary, the flow of the medium in both directions To determine pipeline, so far are separate piping systems provided or two are independent of each other Apertures are used, or there are elaborate ones Switching devices taking into account the flow direction Commitment.

Aus der DE 27 23 337 A1 und der DE 25 58 935 A1 sind Anordnungen zur Durchflußmessung in beiden Strömungsrichtungen bekannt, bei denen eine flexible Blende in der Rohrleitung vorgesehen ist, welche sich je nach Durchfluß mehr oder weniger öffnet. Im Gegensatz zu einer festen Blende, bei der an gegenüberliegenden Blendenseiten ein vom Durchfluß quadratisch abhängiger Differenzdruck entsteht, wird diese Abhängigkeit bei den flexiblen Blenden als linear angenommen. Allerdings ist beiden Druckschriften nicht zu entnehmen, mit welchem Verfahren das Ausgangssignal der Differenzdruckmeßeinrichtung in Abhängigkeit vom anstehenden Differenzdruck gewonnen wird. Arrangements are known from DE 27 23 337 A1 and DE 25 58 935 A1 for flow measurement in both flow directions known, where a flexible screen in the pipeline is provided, which is more or less depending on the flow opens. In contrast to a fixed aperture, on the opposite Aperture sides a square dependent on the flow Differential pressure arises, this dependency is reduced the flexible diaphragms are assumed to be linear. However Both documents do not indicate which method the output signal of the differential pressure measuring device in dependence is obtained from the pending differential pressure.

Eine weitere Durchflußmeßeinrichtung für wechselnde Strömungsrichtungen ist in der US 33 71 530 offenbart. Zur Messung werden dort Venturi-Rohre nach Art einer Brückenschaltung in die Rohrleitung eingefügt. Während der Differenzdruck an einem einzelnen Venturi-Rohr quadratisch vom Durchfluß abhängt, ist unter bestimmten Vernachlässigungen der Unterschied zweier an bestimmten Venturi-Rohren anstehender Differenzdruck dem Durchfluß proportional. Diese Einrichtung ist jedoch sehr aufwendig, erfordert neben den vier Venturi-Rohren beispielsweise wenigstens zwei Differenzdruckmeßaufnehmer und eine Pumpe zur Erzeugung einer Gegenströmung.Another flow measuring device for changing flow directions is disclosed in US 33 71 530. For measurement are Venturi tubes in the manner of a bridge circuit in the pipeline inserted. During the differential pressure on one individual Venturi tube depends square on the flow rate under certain neglect the difference between two certain Venturi pipes present differential pressure Flow proportional. However, this facility is very complex, requires in addition to the four Venturi tubes, for example at least two differential pressure sensors and a pump for Generation of a counter flow.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Messung des Durchflusses eines Mediums durch eine Rohrleitung zu schaffen, das eine Messung in beiden Strömungsrichtungen der Rohrleitung ohne größeren Aufwand ermöglicht.The object of the invention is to provide a method for measuring the Flow of a medium through a pipeline create a measurement in both flow directions of the Pipeline allows without much effort.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The task is solved by a method with the characteristics of claim 1.

Durch diese Maßnahmen wird eine Durchflußmessung mit Hilfe eines einzigen Meßwertaufnehmers in der Rohrleitung erreicht. Das Meßverfahren ist unabhängig von der Strömungsrichtung des Mediums in der Rohrleitung. Eine spezielle Meßeinrichtung ist nicht erforderlich. Aus der gemessenen Druckdifferenz wird unter anderem mit Hilfe einer Korrektur der Durchfluß des Mediums durch die Rohrleitung berechnet.These measures are used to measure the flow reached by a single transducer in the pipeline. The measuring method is independent of the flow direction of the Medium in the pipeline. A special measuring device is not mandatory. The measured pressure difference becomes with the help of a correction of the flow of the Medium calculated through the pipeline.

Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens werden einander zugeordnete Werte des Meßsignals und des Durchflusses abgespeichert. Die Zuordnung der genannten Größen muß einmalig berechnet werden; danach ist es jedoch möglich, anhand des gemessenen Meßsignals den zugehörigen Durchfluß direkt dem Speicher zu entnehmen. Das Verfahren wird dadurch beschleunigt. When the method is designed, they are assigned to one another Values of the measurement signal and the flow rate saved. The assignment of the sizes mentioned must be calculated once will; after that, however, it is possible to use the measured Measurement signal the associated flow directly to the memory remove. This speeds up the process.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird aus dem Meßsignal die Strömungsrichtung des Mediums abgeleitet und dem Durchfluß zugeordnet. Durch diese Maßnahme kann in einfacher Weise ohne weitere Messungen die Strömungsrichtung des Mediums angegeben werden.In a development of the method, the measurement signal derived the direction of flow of the medium and the flow assigned. This measure can be done in a simple manner without further measurements indicated the direction of flow of the medium will.

Weitere Merkmale von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das anhand der in der Zeichnung dargestellten Schaltbilder und Diagramme nachfolgend erläutert ist. Es zeigtFurther features of embodiments of the invention result from the subclaims and from the description below one embodiment of the method according to the invention, the based on the circuit diagrams and diagrams shown in the drawing is explained below. It shows

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Fig. 1 is a schematic block diagram of a device for performing the method and

Fig. 2 und 3 zwei Diagramme, die funktionale Zusammenhänge zwischen Größen der Einrichtung der Fig. 1 angeben.Specify Fig. 2 and 3 are two diagrams showing the functional relationships between variables of the device in FIG. 1.

In der Fig. 1 ist eine Rohrleitung (10) gezeigt, in die eine Meßblende (12) eingefügt ist. Diese ist symmetrisch ausgebildet und mit scharfen Kanten versehen. Auf beiden Seiten der Meß blende (12) sind Druckaufnehmer angeordnet, die an einen Meß wertaufnehmer (14) angeschlossen sind. Durch die Meßblende (12) entsteht bei einer Bewegung eines Mediums in der Rohrleitung (10) entsprechend den beiden eingezeichneten Pfeilen ein Differenzdruck (dp) an der Meßblende (12), der mit Hilfe der Druckaufnehmer erfaßbar ist. Ausgehend von dieser Druckdif ferenz (dp) bildet der Meßwertaufnehmer (14 ein Meßsignal (A).In Fig. 1, a pipe ( 10 ) is shown, in which a measuring orifice ( 12 ) is inserted. This is symmetrical and has sharp edges. On both sides of the measuring aperture ( 12 ) pressure transducers are arranged, which are connected to a transducer ( 14 ). The measuring orifice ( 12 ) creates a differential pressure (dp) on the measuring orifice ( 12 ) when a medium moves in the pipeline ( 10 ) in accordance with the two arrows, which can be detected with the aid of the pressure transducer. Starting from this Druckdif reference (dp), the transducer ( 14 forms a measurement signal (A).

Der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (dp) und dem Meß signal (A) ist wie folgt:The relationship between the pressure difference (dp) and the measurement signal (A) is as follows:

- With a maximum flow of the medium in one direction, which results in a maximum negative pressure difference (-dp max ), the measurement signal (A) is zero.
- With a maximum flow of the medium in the other direction, which results in a maximum positive pressure difference (+ dp max ), the measurement signal (A) is maximum, for example 100%.
- When the medium is at a standstill, i.e. at the same pressure on both sides of the orifice plate ( 12 ), the measurement signal (A) assumes an intermediate value which depends on the characteristic of the transducer ( 14 ).

In der Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (dp) und dem Meßsignal (A) bei einem linearen Meßwertaufnehmer (14) dargestellt. In diesem Fall nimmt das Meßsignal (A) die Hälfte seines maximalen Wertes ein, also 50%. Dieser 50%-Wert stellt eine Korrekturgröße (K) dar, auf die nachfolgend noch näher eingegangen wird.In FIG. 2, the relationship between the pressure difference (dp) and the measurement signal (A) is shown with a linear transducer (14). In this case, the measurement signal (A) takes up half of its maximum value, i.e. 50%. This 50% value represents a correction variable (K), which will be discussed in more detail below.

Das Meßsignal (A) ist einem Rechenglied (16) und einem Maximalauswahlglied (18) zugeführt. Das Rechenglied (16) erzeugt eine Ausgangsgröße (B), die die Gleichung B = 100% - A erfüllt und die ebenfalls dem Maximalauswahlglied (18) zuge führt ist. Dieses erzeugt eine Ausgangsgröße (C), die der größeren seiner beiden Eingangsgrößen (A, B) entspricht und die damit die Gleichung C = MAX (A, B) erfüllt. Die Ausgangsgröße (C) ist einem Rechenglied (20) zugeführt, das eine Ausgangs größe (D) bildet, die die Gleichung D = 2 · (C-K) erfüllt.The measurement signal (A) is fed to a computing element ( 16 ) and a maximum selection element ( 18 ). The arithmetic element ( 16 ) generates an output variable (B) which satisfies the equation B = 100% - A and which is also fed to the maximum selection element ( 18 ). This generates an output variable (C) which corresponds to the larger of its two input variables (A, B) and which thus fulfills the equation C = MAX (A, B). The output variable (C) is fed to a computing element ( 20 ) which forms an output variable (D) which satisfies the equation D = 2 · (CK).

Der Zusammenhang zwischen der Ausgangsgröße (D) des Rechen gliedes (20) und der Druckdifferenz (dp) ist in dem Diagramm der Fig. 3 dargestellt. Bei einem maximalen Durchfluß des Mediums in der einen Richtung, der eine maximale negative Druckdifferenz (-dp_max) zur Folge hat, ist die Ausgangsgröße (D) maximal, beispielsweise 100%. Entsprechend ist bei einem maximalen Durchfluß des Mediums in der anderen Richtung, der eine maximale positive Druckdifferenz (+dp_max) zur Folge hat, die Ausgangsgröße (D) ebenfalls maximal, also 100%. Bei stehendem Medium, also bei gleichem Druck auf beiden Seiten der Meßblende (12), ist die Ausgangsgröße (D) gleich Null.The relationship between the output variable (D) of the computing element ( 20 ) and the pressure difference (dp) is shown in the diagram in FIG. 3. With a maximum flow of the medium in one direction, which results in a maximum negative pressure difference (-dp _max ), the output variable (D) is maximum, for example 100%. Accordingly, with a maximum flow of the medium in the other direction, which results in a maximum positive pressure difference (+ dp _max ), the output variable (D) is also maximum, ie 100%. When the medium is at a standstill, i.e. with the same pressure on both sides of the measuring orifice ( 12 ), the output variable (D) is zero.

Die Ausgangsgröße (D) wird aus dem Meßsignal (A) hergeleitet. Dies wird dadurch erreicht, daß der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (dp) und dem Meßsignal (A) korri giert wird. Diese Korrektur ist von der schon erwähnten Korrek turgröße (K) abhängig. Im vorliegenden Fall wird die in der Fig. 2 dargestellte Funktion mittels des Rechengliedes (20) um die Korrekturgröße (K) nach unten verschoben, so daß sich bei der Funktion der Fig. 3 der gezeigte Nullpunkt ergibt.The output variable (D) is derived from the measurement signal (A). This is achieved in that the relationship between the pressure difference (dp) and the measurement signal (A) is corrected. This correction depends on the correction size (K) already mentioned. In the present case, the function shown in FIG. 2 is shifted down by the correction value (K) by means of the computing element ( 20 ), so that the zero point shown results in the function of FIG. 3.

Die Ausgangsgröße (D) des Rechengliedes (20) wird einem weiteren Rechenglied (22) zugeführt, das eine dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) berechnet. Die Ausgangsgröße (D) und die Größe (Q) sind über eine quadratische Funktion miteinander verknüpft.The output variable (D) of the computing element ( 20 ) is fed to a further computing element ( 22 ) which calculates a variable (Q) corresponding to the flow. The output variable (D) and the variable (Q) are linked with one another by a quadratic function.

Zur Erfassung der Strömungsrichtung des Mediums in der Rohr leitung (10) ist das Meßsignal (A) einem Vergleichsglied (30) zugeführt. Dieses beaufschlagt über zwei getrennte Leitungen jeweils einen Schalter (32, 33), die mit dem Ausgang des Rechengliedes (22) verbunden sind und an denen daher die dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) anliegt. Das Vergleichsglied (30) prüft, ob das Meßsignal (A) größer oder kleiner ist als die Korrekturgröße (K). Ist das Meßsignal (A) größer als die Korrekturgröße (K), so steuert das Vergleichsglied (30) die beiden Schalter (32, 33) in eine Stellung, in der der Schalter (32) geöffnet und der Schalter (33) geschlossen ist. Dies hat zur Folge, daß die dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) über den Schalter (33) weitergeleitet wird und dort abgegriffen werden kann. Dem geschlossenen Schalter (33) sind also nach der Fig. 2 positive Druckdifferenzen (+dp) zugeordnet. Ist hingegen das Meßsignal (A) kleiner als die Korrekturgröße (K), so ergibt sich der umgekehrte Fall. Negative Druckdifferenzen (-dp) werden also über den Schalter (32) weitergeleitet. Verschiedene Strömungsrichtungen des Mediums in der Rohrleitung (10), die einander entgegengesetzte Vorzeichen der Druckdifferenz (dp) bedingen, haben also eine entgegengesetzte Ansteuerung der Schalter (32, 33) zur Folge. Für verschiedene Strömungsrich tungen kann dann die dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) an unterschiedlichen Leitungen abgegriffen werden.To detect the direction of flow of the medium in the pipe line ( 10 ), the measurement signal (A) is fed to a comparator ( 30 ). This acts on a switch ( 32, 33 ) via two separate lines, which are connected to the output of the computing element ( 22 ) and to which therefore the quantity (Q) corresponding to the flow is present. The comparator ( 30 ) checks whether the measurement signal (A) is larger or smaller than the correction variable (K). If the measurement signal (A) is greater than the correction variable (K), the comparison element ( 30 ) controls the two switches ( 32, 33 ) into a position in which the switch ( 32 ) is open and the switch ( 33 ) is closed. The result of this is that the quantity (Q) corresponding to the flow is passed on via the switch ( 33 ) and can be tapped there. The closed switch (33) are associated with (+ dp) so as shown in FIG. 2 positive pressure differences. If, on the other hand, the measurement signal (A) is smaller than the correction variable (K), the opposite is the case. Negative pressure differences (-dp) are therefore passed on via the switch ( 32 ). Different directions of flow of the medium in the pipeline ( 10 ), which require opposite signs of the pressure difference (dp), therefore result in the switches ( 32, 33 ) being actuated in opposite directions. For different flow directions, the quantity (Q) corresponding to the flow can then be tapped from different lines.

Die in der Fig. 1 als Blockschaltbild schematisch dargestellte Einrichtung kann in der Form einer analogen Schaltung ausge führt sein. Es ist jedoch auch möglich, zu diesem Zweck ein elektronisches Rechengerät (50) zu verwenden. Es versteht sich, daß auch der Meßwertaufnehmer (14), das Vergleichsglied (30) und die Schalter (32, 33) in das Rechengerät (50) integriert sein können. The device shown schematically in FIG. 1 as a block diagram may be in the form of an analog circuit. However, it is also possible to use an electronic computing device ( 50 ) for this purpose. It goes without saying that the measuring sensor ( 14 ), the comparison element ( 30 ) and the switches ( 32, 33 ) can also be integrated in the computing device ( 50 ).

Bei Verwendung eines derartigen Rechengerätes ist es möglich, sämtliche Werte der dem Durchfluß entsprechenden Größe (Q) einmalig in Abhängigkeit von dem Meßsignal (A) oder ggf. von der erfaßten Druckdifferenz (dp) zu berechnen und in Form einer Tabelle in einer Speichereinrichtung abzuspeichern. Im Betrieb der Einrichtung ist es dann möglich, daß in jedem Betriebszu stand zu der erfaßten Druckdifferenz (dp) die zugehörige, dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) der Speichereinrichtung direkt entnommen wird.When using such a computing device, it is possible to all values of the quantity corresponding to the flow (Q) once depending on the measurement signal (A) or possibly of to calculate the detected pressure difference (dp) and in the form of a Store table in a storage device. Operational the facility, it is then possible that in each company was the associated pressure difference (dp), the Flow corresponding size (Q) of the storage device is taken directly.

Claims

1. A method for measuring the flow (Q) of a medium flowing in one or the other direction through a pipe ( 10 ), with the following features:

- In the pipeline, a single orifice ( 12 ) is inserted, through which a pressure difference (dp) dependent on the flow is generated;
- The pressure difference is detected by a transducer ( 14 ) and converted into a measurement signal (A), a maximum pressure difference in one flow difference corresponding to a first measurement signal end value and a maximum pressure difference in the other flow direction corresponding to a second measurement signal end value;
- A correction variable (K) is determined which corresponds to the value of the measurement signal when the medium is at a standstill;
- The measuring signal (A) is converted into an output variable (D), the value of which is clearly dependent on the absolute amount of the difference between the measuring signal (A) and the correction variable (K) and thus on the absolute amount of the pressure difference (dp).

2. The method according to claim 1, characterized in that with a linear relationship between the pressure difference (dp) on the measuring orifice ( 12 ) and the measurement signal (A) generated by the transducer ( 14 ), the correction signal (K) half of the maximum measurement signal ( A) corresponds.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the output variable (D) for calculating the flow (Q) is etched.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that mutually assigned values of the measurement signal (A) and the flow (Q) can be saved.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that from the measurement signal (A) the direction of flow of the medium is derived and assigned to the flow (Q).

6. The method according to claim 5, characterized in that the correction variable (K) as a threshold value for determining the Flow direction of the medium is used.