DE4437275A1 - Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver Durchflußmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver Durchflußmes­ ser, die Meßrohre mit jeweils drei übereinander angeordneten Paaren jeweils einander gegenüberliegender Elektroden aufwei­ sen, wobei diese Fehler von einer elektrischen Leitfähigkeit von Anschlußrohren herrühren, die an die Enden der Meßrohre angesetzt sind.

Aus dem Aufsatz Energy Processing/Canada, Jan.-Febr.1985, "Effects Of The Inner Wall Conductivity Of Adjacent Pipes On The Signal Of Magnetic Flowmeters" von Nagaoki Kayama und William G. Witlin ist es bekannt, daß solche Fehler vom Ver­ hältnis der Einbaulänge zum inneren Durchmesser der Meßrohre abhängen und überdies vom Verhältnis der axialen Länge der zur Magnetfelderzeugung verwendeten Sattelspulen zum inneren Durchmesser der Meßrohre. Ist das erstgenannte Verhältnis größer als 1,3, so betragen die Fehler weniger als 0,2%. Ist das erstgenannte Verhältnis jedoch kleiner, so können Fehler bis zu 1% auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter Art anzugeben, mittels dem die genannten Fehler am Einbauort eines Durchflußmessers und somit bei dort vorliegenden An­ schlußrohren kompensiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) ein erstes Meßwertsignal mittels eines ersten Meßrohrs, dessen Verhältnis von Einbaulänge zu innerem Durchmesser größer als eine vorgegebene Zahl ist, bei der die Fehler vernachlässigbar sind, ermittelt wird,
• b) zweite Meßwertsignale mittels zweiter Meßrohre, deren Verhältnis von Länge zu innerem Durchmesser kleiner als die vorgegebene Zahl ist, in Abhängigkeit von hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlichen An­ schlußrohren unter sonst gleichen Bedingungen wie das erste Meßwertsignal ermittelt werden,
• c) aus dem ersten Meßwertsignal und den zweiten Meßwertsigna­ len erste Quotienten gebildet werden,
• d) an ein erstes Elektrodenpaar jedes zweiten Meßrohrs eine konstante Spannung gelegt wird,
• e) von einem zweiten Elektrodenpaar und einem dritten Elek­ trodenpaar jedes zweiten Meßrohrs Meßspannungen abgegrif­ fen - und gegebenenfalls verstärkt - werden,
• f) aus diesen - gegebenenfalls verstärkten - Meßspannungen zweite Quotienten gebildet werden,
• g) diese zweiten Quotienten den ersten Quotienten in einem Speicher zugeordnet werden,
• h) in einem an einer Verwendungsstelle installierten dritten Meßrohr der zweite Quotient ermittelt wird,
• i) dem Speicher über einen dem ermittelten zweiten Quotienten entsprechenden zweiten Quotienten der zugehörige erste Quotient entnommen wird und
• k) mit diesem ersten Quotienten als Korrekturfaktor die Meß­ wertsignale des dritten Meßrohrs multipliziert werden.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß man bei der Lieferung eines Durchflußmessers dem Durchflußmesser einen Speicher (eine Tabelle oder eine grafisch dargestellte Kurve) mitgeben kann, in der die K_i-Werte den (U₁/U₂)-Werten zugeordnet sind, man am Einbauort den (U₁/U₂)_x-Wert mißt, einen wenigstens etwa zugehörigen K_i-Wert aus dem Speicher herausliest und diesen K_i-Wert als Korrekturfaktor bei den späteren Messungen verwen­ det.

Ein magnetisch-induktiver Durchflußmesser mit einem Meßrohr, mit an die Enden des Meßrohrs angesetzten Anschlußrohren, mit einer ein magnetisches Feld in dem Meßrohr erzeugenden Spulen­ anordnung und mit einer Meßwertsignal-Ausgangsleitung, über die Meßwertsignale abgegeben werden, der gemäß der Erfindung ver­ wendet wird, ist somit dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßwertsignal-Ausgangsleitung ein Multiplizierer liegt, in dem die Meßwertsignale mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden, der Fehler, die von einer elektrischen Leitfähigkeit der Anschlußrohre herrühren, kompensiert.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefüg­ ten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Ermittlung der den vorab festgestellten K_i- Werten zuzuordnenden (U₁/U₂)_i-Werte,

Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Meßrohrs, dessen Ausgangs­ signale in der erfindungsgemäßen Weise korrigiert werden.

An einem Herstellungsort oder einem Vertriebsort befindet sich eine Mehrzahl von beidseitig mit Spulen 2a, 2b versehenen Meßrohren 1, deren Verhältnis V von Einbaulänge L zu innerem Durchmesser D unterschiedlich ist. Bei wenigstens einem dieser Meßrohre 1 ist das Verhältnis V so groß, daß die elektrische Leitfähigkeit von Anschlußrohren, zwischen die das Meßrohr eingefügt ist, keine Rolle spielt, also keine Meßfehler ein­ gangs genannter Art in beachtenswertem Maße auftreten. Bei anderen dieser Meßrohre 1 ist das Verhältnis V jedoch kleiner. Bei diesen Meßrohren 1 werden unter sonst gleichen Bedingungen wie beim ersten Meßrohr 1 Meßwertsignale in Abhängigkeit von hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlichen Anschlußrohren ermittelt. Diese Meßwertsignale sind also mit Fehlern behaftet. Somit kann man aus dem ersten Meßwertsignal, das fehlerfrei ist, und den zweiten Meßwertsignalen Quotienten K_i bilden und mit diesen Quotienten K_i die zweiten Meßwertsignale durch Multiplikation korrigieren.

Am Einbauort kennt man aber im allgemeinen die elektrische Leitfähigkeit der Anschlußrohre nicht. Infolgedessen würde man nicht wissen, was für einen Quotienten K_i man zur Korrektur verwenden sollte.

Aus diesem Grunde wird an dem Herstellungsort oder Vertriebsort an ein erstes Elektrodenpaar 3a, 3b jedes zweiten Meßrohrs 1 eine konstante Spannung von einem Generator G gelegt und es werden von einem zweiten Elektrodenpaar 4a, 4b und einem drit­ ten Elektrodenpaar 5a, 5b jedes zweiten Meßrohrs 1 Meßspannun­ gen U_1i, U_2i abgegriffen, mittels Verstärkern 6 verstärkt und aus diesen zweiten verstärkten Meßspannungen U_1i, U_2i zweite Quotien­ ten (U₁/U₂)_i in einem Dividierer 7 gebildet. Diese zweiten Quo­ tienten (U₁/U₂)_i sind, wie die Erfahrung erwiesen hat, den ersten Quotienten K_i umkehrbar eindeutig zuzuordnen. Daher wird der funktionelle Zusammenhang zwischen den Quotienten K_i und den Quotienten (U₁/U₂)_i gespeichert. Dies geschieht in einem "Spei­ cher" 8, der eine Tabelle oder eine Kurve sein kann.

In einem an einer Verwendungsstelle installierten dritten Meßrohr 10 (das konstruktiv mit einem der Meßrohre 1 überein­ stimmen kann,) wird der zweite Quotient (U₁/U₂)_x ermittelt, der dort vorliegt. Dem "Speicher" 8 wird nun über einen dem er­ mittelten zweiten Quotienten (U₁/U₂)_x entsprechenden zweiten Quotienten (U₁/U₂)_i - gegebenenfalls mit Hilfe einer Interpola­ tion - der zugehörige erste Quotient K_i entnommen, und mit diesem so gefundenen ersten Quotienten K_i werden die Meßwertsi­ gnale des dritten Meßrohrs 10 als Korrekturfaktor K_i multipli­ ziert.

Dementsprechend befindet sich in der Meßwert-Signalausgangs­ leitung 12 des Meßrohrs 10 ein Multiplizierer 11, in dem die von dem ersten Elektrodenpaar 3a, 3b abgegriffenen Meßwertsi­ gnale nach Verstärkung in einem Verstärker 13 mit dem Korrek­ turfaktor K_i multipliziert werden.

Im vorliegenden Fall ist nur behandelt, daß die Einbaulängen L der Meßrohre zu ihrem inneren Durchmesser D unterschiedlich sind. Sind auch die verwendeten Spulen 2a, 2b unterschiedlich, muß das Verfahren auch für unterschiedliche Spulenabmessungen durchgeführt werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Meßwertsignalen magnetisch-induktiver Durchflußmesser, die Meßrohre (1, 10) mit jeweils drei übereinander angeordneten Paaren jeweils einander gegenüberliegender Elektroden (3a, 3b; 4a, 4b; 5a, 5b) aufweisen, wobei diese Fehler von einer elektrischen Leitfähigkeit von Anschlußrohren herrühren, die an die Enden der Meßrohre (1, 10) angesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein erstes Meßwertsignal mittels eines ersten Meß­ rohrs (1), dessen Verhältnis (V) von Einbaulänge (L) zu innerem Durchmesser (D) größer als eine vorgege­ bene Zahl (z. B. 1,3) ist, bei der die Fehler vernach­ lässigbar sind, ermittelt wird,
• b) zweite Meßwertsignale mittels zweiter Meßrohre (1), deren Verhältnis (V) von Einbaulänge (L) zu innerem Durchmesser (D) kleiner als die vorgegebene Zahl (z. B. 1,3) ist, in Abhängigkeit von hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlichen Anschlußrohren unter sonst gleichen Bedingungen wie das erste Meßwertsignal ermittelt werden,
• c) aus dem ersten Meßwertsignal und den zweiten Meßwert­ signalen erste Quotienten (K_i) gebildet werden,
• d) an ein erstes Elektrodenpaar (3a, 3b) jedes zweiten Meßrohrs (1) eine konstante Spannung (Generator G) gelegt wird,
• e) von einem zweiten Elektrodenpaar (4a, 4b) und einem dritten Elektrodenpaar (5a, 5b) jedes zweiten Meß­ rohrs (1) Meßspannungen (U₁, U₂) abgegriffen - und gegebenenfalls verstärkt (Verstärker 6) - werden,
• f) aus diesen - gegebenenfalls verstärkten - Meßspannun­ gen (U₁, U₂) zweite Quotienten ((U₁/U₂)_i) gebildet wer­ den,
• g) diese zweiten Quotienten ((U₁/U₂)_i) den ersten Quotien­ ten (K_i) in einem Speicher (8) zugeordnet werden,
• h) in einem an einer Verwendungsstelle installierten dritten Meßrohr (10) der zweite Quotient ((U_i/U₂)_x) ermittelt wird,
• i) dem Speicher (8) über einen dem ermittelten zweiten Quotienten ((U₁/U₂)_x) entsprechenden zweiten Quotienten ((U₁/U₂)_i) der zugehörige erste Quotient (K) entnommen wird und
• k) mit diesem ersten Quotienten (K_i) als Korrekturfaktor (K_i) die Meßwertsignale des dritten Meßrohrs (10) multipliziert werden.

2. Magnetisch-induktiver Durchflußmesser mit einem Meßrohr (10), mit an die Enden des Meßrohrs (10) angesetzten An­ schlußrohren, mit einer ein magnetisches Feld in dem Meß­ rohr (10) erzeugenden Spulenanordnung (2a, 2b) und mit einer Meßwertsignal-Ausgangsleitung (12), über die Meß­ wertsignale abgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßwertsignal-Ausgangs­ leitung (12) ein Multiplizierer (11) liegt, in dem die Meßwertsignale mit einem Korrekturfaktor (K_i) multipliziert werden, der Fehler, die von einer elektrischen Leitfähig­ keit der Anschlußrohre herrühren, kompensiert.