DE3718827A1 - Einrichtung zur messung der durchflussrate eines gasfoermigen mediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Durchflußrate eines gasförmigen Mediums nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Zur Bestimmung des Gasdurchsatzes sind bereits Mengen­ meßsonden bekannt, bei denen ein temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand im Gasstrom als Teil einer Brückenschaltung verwendet wird. Der temperaturempfind­ liche elektrische Widerstand wird bei konstanter Temperatur betrieben, so daß ein zum Ausgleich der Brückenverstimmung bei Abkühlung des Widerstandes durch den Gasstrom fließender Brückenstrom ein Maß für die augenblickliche Massenflußdichte und damit bei bekanntem Strömungsquerschnitt für den Gasdurchsatz ist. Die bekannten Mengenmeßsonden sind dabei nur zur Durch­ satzmessung eines einzigen Gases oder Gasgemischs, z.B. Luft, vorgesehen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung der Durchflußrate eines gasför­ migen Mediums nach dem Gattungsbegriff anzugeben, die auch Gasgemische variabler Zusammensetzung erfassen und deren Mengendurchsatz bestimmen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit denen im kenn­ zeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung der Durch­ flußrate nach der Gattung des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß nicht nur der Gesamtmassenstrom erfaßt, gemessen und weiterverarbeitet werden kann, sondern daß auch der jeweilige Massendurchsatz für die Teilströme der einzelnen Gasgemischkomponenten bestimmbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei ist vorteilhaft, daß die mittels eines Gasanalysegerätes ermittelten Daten zur Gasgemischzusammensetzung unmittelbar in die Einrichtung zur Messung der Durch­ flußrate eingebbar sind. Weiter ist vorteilhaft, daß mittels einer Auswertelektronik und einem darin abge­ legten Programm die Temperatur des gemessenen Gases oder Gasgemischs zur Kompensation des Temperaturgangs der Meßeinrichtung heranziehbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt als Block­ schaltbild schematisch den Aufbau der Meßeinrichtung. In einer Rohrleitung 1 mit dem strömenden gasförmigen Medium ist an einer geeigneten Stelle ein Heißfilm­ anemometer 2 bekannter Bauart angeordnet. Das Heißfilm­ anemometer weist zwei temperaturempfindliche Widerstände in einem Zweig einer elektrischen Brückenschaltung auf, von denen einer - der Heißfilm - auf eine höhere Tempe­ ratur als die Temperatur des Fluids aufgeheizt wird, während der andere temperaturempfindliche Widerstand ebenfalls im Gasstrom angeordnet, die Gastemperatur annimmt und zur Kompensation des Meßergebnisses bei einer von einer Bezugstemperatur abweichenden Temperatur des Gasstroms dient. Die für die Aufheizung des Wider­ standes mit der erhöhten Temperatur - des Heißfilms erforderliche elektrische Leistung bzw. Stroms ist ein direktes Maß für die örtliche Massenstromdichte und bei bekanntem Querschnitt und Strömungsprofil auch für den Massendurchsatz. Mit Hilfe der dem Heißfilmanemometer angeschlossenen analogen Elektronik 3 wird durch die gezielte Führung der Übertemperatur des Heißfilms als Funktion der Fluidtemperatur ein temperaturkompensiertes aufbereitetes Analogsignal erzeugt. Dieses Signal wird dem Analog-Digital-Wandler 5 zugeführt, in dem die analogen Meßwerte in digital kodierte Signale umgewan­ delt werden, um danach in den Kennlinienrechner 4 zu gelangen. Der Kennlinienrechner enthält eine Speicher­ einrichtung, in der die Kennlinien für eine Vielzahl reiner Gase und auch Interpolationsprogramme für Gasgemische mit unterschiedlichen Gaskonzentrationen abgelegt sind.

In einer dem Heißfilmanemometer 2 nachgeschalteten Bypasstrecke 6 ist im Nebenstrom ein Gasanalysegerät 7 angeordnet, dessen Meßdaten mittels eines weiteren Analog-Digital-Wandlers 8 aufbereitet und zu einem weiteren Eingang des Kennlinienrechners 4 gegeben werden. Zur Kompensation des Temperatureinflusses des Gases oder Gasgemischs auf die dem Kennlinienrechner 4 zugeleiteten Daten kann im Hauptgasstrom ein Temperaturfühler 9 vorgesehen sein, dessen Meßergebnisse über einen dritten Analog-Digital-Wandler 10 einem dritten Eingang des Kennlinienrechners 4 zugeführt werden. Der Kennlinienrechner 4 und die Analog-Digital- Wandler 5, 8 und 10 sind Bestandteile einer Zentralelektronik 11.

Mittels einer Eingabetastatur 12 können die Daten über die Gasgemischzusammensetzung und -konzentration auch manuell an die Zentralelektronik 11 gegeben werden. Die Eingabe erfolgt dabei anstelle der vom Analog-Digital- Wandler 8 ausgegebenen Werte in dessen Ausgangsleitung. Die von dem Kennlinienrechner 4 der Zentralelektronik 11 errechneten Daten zum Gesamtmassenstrom, den Teil­ strömen, der Gaskomponenten, der Enthalpie an den Kenn­ linienrechner 4 und den Ausgang des Analog-Digital- Wandlers 8 angeschlossene Ausgabeeinrichtung 13 in analoger und/oder digitaler Form angezeigt und gegebenenfalls ausgedruckt.

Claims (12)

1.Einrichtung zur Messung der Durchflußrate eines gasförmigen Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gasgemischen die Gemischzusammensetzung erkannt und mittels einer Auswertelektronik (11), die sowohl einen Speicher für die Kennlinien der reinen Gase als auch ein Interpolationsprogramm für Gas­ gemische verschiedener Zusammensetzung aufweist, der Gesamtmassenstrom und/oder die Teilmassenströme für die einzelnen Gaskomponenten erfaßt, angezeigt und/oder als analoge oder digitale Signalgrößen ausgegeben werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Massendurchflußmesser (2) ein Hitzdrahtanemometer ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Massendurchflußmesser ein Heißfilm­ anemometer ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszusam­ mensetzung mit Hilfe eines Gasanalysegerätes (7) ermittelt wird und diese Daten direkt in die Auswertelektronik (11) des Durchflußmessers ein­ gespeist werden.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätz­ licher Temperaturfühler (9) zur Messung der Temperatur des gasförmigen Mediums vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß mittels einer Auswerteelektronik 11 und einem hierin abgelegten Programm die gemessene Temperatur des gasförmigen Mediums zur Kompensation des Temperaturganges dient.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursignal zur Kompensation des Temperaturgangs aus der über den Temperaturkompensationswiderstand der Anemometer-Brückenschaltung abfallenden Spannung ableitbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sich das Temperatursignal aus dem Quotien­ ten aus der Brückenversorgungsspannung und der Spannung am Temperaturkompensationswiderstand er­ gibt.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßten Teilmassenströme und der gesamte Massen­ strom zur Ermittlung der insgesamt durchgeflossenen Teilmassen und der Gesamtmasse über die Zeit integriert werden.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine weitere Recheneinheit zur Ermittlung des Verbrennungsenthalpiestroms beim Durchfluß brennbarer Gase oder Gasgemische.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Ermittlung des Gesamtheiz- oder -Brennwertes der ermittelte Verbrennungsenthalpie­ strom über die Zeit integriert wird.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch jeweils einen Festspeicher zur Speicherung der Kennlinien und Interpolationsprogramme einer Gaskomponenten­ kombination.