EP4251957A1 - Method for measuring flow and/or volume in a fluid-conducting pipeline with widely fluctuating flow volumes, and an arrangement for carrying out the method - Google Patents

Method for measuring flow and/or volume in a fluid-conducting pipeline with widely fluctuating flow volumes, and an arrangement for carrying out the method

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Publication number
EP4251957A1
EP4251957A1 EP21820477.4A EP21820477A EP4251957A1 EP 4251957 A1 EP4251957 A1 EP 4251957A1 EP 21820477 A EP21820477 A EP 21820477A EP 4251957 A1 EP4251957 A1 EP 4251957A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
component
flow
pressure
bypass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21820477.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mulundu Sichone
Miguel Linares
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pydro GmbH
Original Assignee
Pydro GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pydro GmbH filed Critical Pydro GmbH
Publication of EP4251957A1 publication Critical patent/EP4251957A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F7/00—Volume-flow measuring devices with two or more measuring ranges; Compound meters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/10—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F7/00—Volume-flow measuring devices with two or more measuring ranges; Compound meters
    • G01F7/005—Volume-flow measuring devices with two or more measuring ranges; Compound meters by measuring pressure or differential pressure, created by the use of flow constriction

Definitions

  • the invention relates to a method for flow and / or quantity measurement in a fluid-carrying pipeline with greatly fluctuating flow rates and an arrangement for carrying out the method.
  • a pitot tube can be used for flow and quantity measurement in a pipe system, with a small tube within a pipeline being aligned with the flow so that the flow hits a pipe opening head-on in order to carry out a measurement.
  • this method of measurement has a very high flow profile sensitivity.
  • Woltmann meters are suitable for nominal flow rates (Qn) of 15 m 3 /h to 1500 m 3 /h.
  • Qn nominal flow rates
  • Woltmann meters work according to the principle of measuring currents using hydrometric vanes described by the German hydraulic engineer Reinhard Woltmann in 1790.
  • Typical pipe diameters range from nominal sizes DN 50 to DN 500.
  • Compound water meters are therefore used in cases where the measuring range of a simple meter is not sufficient to accurately record all flows that occur. They consist of a bulk water meter as the main meter, usually an impeller flow meter, a domestic water meter as an auxiliary meter and a switching valve.
  • the switching valve controls the switching on and off of the large main meter, which is usually designed as a Woltmann meter and the volume measurement only for larger, predetermined flow rates in addition to the secondary counter. When certain flow rates are reached, the switching valve opens or closes.
  • Compound water meters have the disadvantage that they are more expensive than simple water meters because two meters and a switching valve are used, which switches between large and small flow rate measurements. Furthermore, two separate values must be recorded and totaled for the reading, which leads to additional expenditure for cabling, reading and data processing or billing. Another technical and economic disadvantage results from the necessary switching processes between the main meter and the secondary meter. Depending on whether the flow is increasing or decreasing, there are different measurement errors in the switching range. In addition, the compound water meter consists of many moving individual parts, which makes the compound water meter more susceptible to wear and requires additional effort for calibration and verification. Further disadvantages result from additional pressure losses and associated energy losses caused by the built-in switching valve.
  • a composite water meter with an ultrasonic transducer as the main water meter is known from disclosure DE102013008781 B4.
  • the switching valve is kept closed until a predefined flow rate is recorded in the secondary meter. Only when the flow rate increases does the changeover valve open automatically so that a flow rate can be set that is in the optimum measuring range of the main meter.
  • the method according to the invention for flow rate and/or quantity measurement is carried out in a fluid-carrying pipeline with greatly fluctuating flow rates.
  • the fluid-carrying pipeline has at least one component which causes a pressure loss in the fluid-carrying pipeline.
  • the method has the following method steps: a. Carrying out a flow and/or quantity measurement in a bypass, the bypass being arranged on the fluid-carrying pipeline in such a way that part of the fluid can bypass the component, and/or detecting the pressure loss in the fluid-carrying pipeline caused by the component, b. determining an operating mode of the component, c. Selection of a characteristic based on the determined one
  • An operating mode can be, for example, engine operation, generator operation, idling operation or standstill.
  • At least one characteristic curve of the at least one component is preferably recorded before method step a).
  • a characteristic curve is recorded for a specific operating mode. For example, when using the operating modes engine operation, generator operation and idling operation, three characteristic curves are recorded, with a first characteristic curve for the engine operation operating mode, a second characteristic curve for the generator operation mode and a third characteristic curve for the idling operating mode being determined. Recording additional characteristics for additional operating modes is conceivable, for example a fourth characteristic for a standstill.
  • the characteristic curves can be recorded, for example, by means of a test stand.
  • a test stand which has a calibrated flow meter
  • the relationship between the flow in the pipeline and the flow in the bypass can be recorded for each operating mode.
  • a function/equation is created which is used to form an inverse function.
  • the values for the flow in the pipeline are determined with the aid of the inverse function.
  • a measurement of a rotational speed of the component is carried out to determine the operating mode.
  • the current operating mode of the component can be inferred from the determined speed.
  • the pressure difference is formed from a pressure that is in front of the rotating component and a pressure that is behind the rotating component.
  • the pressure difference is formed from a pressure that is in front of the rotating component and a pressure that is behind the rotating component, according to various embodiments.
  • a first pressure P1 is measured in front of the component and a second pressure P2 is measured after the component, and from this a pressure difference DR between P1 and P2 is determined.
  • the pressure measurement is preferably a dynamic pressure measurement. Differential pressure sensors can also be used for this.
  • a flow can be measured in a bypass, which leads around the rotating component.
  • the arrangement has a fluid-carrying pipeline, the fluid-carrying pipeline also having at least one component which causes a pressure loss in the fluid-carrying pipeline, and the fluid-carrying pipeline has a bypass, softersuch on the fluid-carrying Pipeline is arranged that the fluid can bypass the component, further comprising at least one sensor unit and an evaluation unit.
  • the at least one component is coupled to an electromechanical converter, with the electromechanical converter preferably having a speed controller in motor operation and/or in generator operation.
  • the at least one component is driven in such a way that a specific pressure difference DR is set between the pressure P1 in front of the rotating component and the pressure P2 after the rotating component.
  • the flow rate in the pipe can be adjusted by using the filter, for example the pressure loss can be minimized. However, this can lead to a different characteristic depending on the value to which the pressure drop is reduced. On the one hand, one would try to reduce the pressure losses caused by the rotating component. A corresponding evaluation unit and/or a corresponding software program would have to include the falsification in the calculation.
  • the inventive method for flow and quantity measurement is for use in a measuring device for fluid-carrying pipelines with strongly fluctuating flow rates, which at least one has a rotating component, determined, the rotating component causing a pressure loss.
  • the rotating component is an impeller.
  • the device has a sensor unit, the sensor unit being designed to carry out the pressure loss measurements in the pipe system and/or the flow measurements or quantity measurements in a bypass.
  • the pressure (P1) in front of and the pressure (P2) behind the rotating component which is, for example, an impeller, is measured, for example, by means of two absolute pressure sensors and/or relative pressure sensors and/or by means of a differential pressure sensor.
  • the flow or the quantity in the bypass which leads around the rotating component, which is, for example, an impeller, is measured, for example, by means of an ultrasonic flow meter or magnetic-inductive flow meter or by means of a water meter.
  • a computer program can be used which evaluates sensor data, for example pressures and/or quantities and/or flow rate data, for flow rate and quantity determination.
  • the computer program recognizes that the pressure difference between the pressure in front of the rotating component and a pressure after the rotating component or the flow in the bypass is related to a specific flow or a quantity in the fluid-carrying pipeline system.
  • the advantage of this invention is that fewer structural parts are required, thereby reducing the maintenance effort or the effort for calibration and the pressure loss. [0035] Furthermore, the invention enables a precise and cost-effective method for flow rate and quantity measurement in fluid-carrying pipelines with strongly fluctuating flow rates.
  • FIG 1 An impeller meter installed in a pipeline
  • Figure 2 Exploded view of meter showing flow measurement and volume measurement in a bypass
  • Figure 3 Diagram describing the behavior of bypass flow or pressure drop as a function of flow in the pipe
  • connection as well as “coupled” used to describe both a direct and an indirect connection (e.g. ohmic and/or electrically conductive, e.g. in an electrically conductive connection), a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling.
  • an indirect connection e.g. ohmic and/or electrically conductive, e.g. in an electrically conductive connection
  • a direct or indirect connection e.g. in an electrically conductive connection
  • Coupled or “coupling” can be understood in the sense of a mechanical, hydrostatic, thermal and/or electrical connection.
  • Coupled can be understood in the sense of a mechanical (physical or physical) coupling.
  • a clutch may be configured to transmit mechanical interaction (e.g., force, torque).
  • FIG. 1 shows an arrangement (1) according to the invention.
  • the arrangement (1) for carrying out the method according to the invention according to claim 1 has a fluid-carrying pipeline (2).
  • the fluid-carrying pipeline (2) has at least one component (8) which causes a pressure loss.
  • the arrangement (1) according to the invention and/or the fluid-carrying pipeline (2) has a bypass (6) which is arranged on the fluid-carrying pipeline (2) in such a way that the fluid can bypass the component (8).
  • the arrangement (1) has at least one sensor unit (10) and an evaluation unit. According to various embodiments, this is at least one
  • Component (8) is movably mounted and/or is coupled to an electromechanical converter (7).
  • the at least one component (8) is preferably an impeller.
  • the electromechanical converter (7) has a
  • the at least one component 8 has a drive device. It is preferably driven in such a way that a certain pressure difference DR between the pressure P1 upstream of the component 8 and the pressure P2 downstream of the component 8 is established.
  • FIG. 1 shows a measuring device 1 in a fluid-carrying pipe system/pipeline 2 which is connected via a flange connection between flanges 4 and 5 by means of a screw connection 3 .
  • a bypass system 6 with a flow meter for measuring the flow and amount in the bypass is shown.
  • FIG. 2 shows an exploded view of the arrangement according to the invention for flow rate and quantity measurement in fluid-carrying pipelines with strongly fluctuating flow rates, the device having a measuring device 1 for installation in a fluid-carrying pipe system 2.
  • the arrangement also has at least one rotating component 8 which is arranged in the bulb turbine 1 and causes a pressure loss in the fluid-carrying tube system 2 . The pressure loss in turn causes part of the flow to be diverted through the bypass 6 .
  • the arrangement has a computer unit (not shown here), which is designed to evaluate sensor data for determining flow and quantity.
  • a computer program uses the sensor data to identify the flow in the bypass 6 and reproduces the flow and/or quantity in the fluid-carrying pipeline system 2 in relation thereto.
  • the device has a sensor unit 10 for flow rate and quantity measurement or pressure difference.
  • the sensor unit 10 is mounted on the bypass 6 connecting the front holes and fittings 12 to the rear holes and fitting s13
  • One or more holes and fittings 12 can be located behind the rotating component 8 .
  • the pressure difference DR is formed from a pressure P1, which prevails in front of the rotating component 8 and a pressure P2, which prevails after the rotating component 8 in the pipe system.
  • the pressure difference DR and the bypass flow are equivalent to each other since a given pressure difference DP causes an equivalent bypass flow.
  • the bypass 6 consists of a bypass channel 11 and the sensor unit 10.
  • the bypass channel can consist of various fittings and pipes of different materials, shapes and sizes.
  • the sensor 10 may be a magnetic flowmeter, mechanical turbine type, ultrasonic or other type.
  • the method according to the invention for flow and/or quantity measurement in a fluid-carrying pipeline 2 with strongly fluctuating flow rates, the fluid-carrying pipeline 2 having at least one component 8 which causes a pressure loss, has the following method steps:
  • the pressure loss caused by the component 8 in the fluid-carrying pipeline 2 can be detected. It is also conceivable to carry out both alternatives and to compare them with one another in order to achieve more precise measurement results.
  • an operating mode of the component 8 is determined. Furthermore, a selection is made Characteristic curve (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) based on the determined operating status.
  • the flow rate and/or the quantity in the fluid-carrying pipeline 2 is determined using the measured flow rate and/or the measured quantity in the bypass 6 and/or by means of the determined pressure loss in the fluid-carrying pipeline 2 using the selected characteristic (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20).
  • An operating mode is, for example, engine operation, generator operation, idling operation or standstill.
  • characteristic curves 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 are recorded and stored before method step a).
  • An appropriate storage medium can be used to store the characteristic curve.
  • a first characteristic curve for the engine operation mode is determined (not shown here).
  • the motor operation operating mode can also be referred to as pump operation.
  • a second characteristic curve for the generator operation mode is determined (16).
  • a third characteristic curve for the idling operating mode is determined (18). In the idle operating mode, the electromechanical converter is decoupled.
  • a fourth characteristic curve for the standstill operating mode is determined (14).
  • the flow in the pipeline can be calculated using the bypass flow value registered by the sensor 10 using the various characteristic curves.
  • FIG. 3 shows a diagram which describes the behavior of the bypass flow as a function of the pipe flow. The more flow there is in the fluid-carrying pipe system 2, the more Flow prevails in the bypass 6, since the rotating component 8 generates a greater pressure drop.
  • the rotating component 8 is coupled to at least one electromechanical converter 7, so that there are different operating modes with different causal effects, for example energy recovery in generator operation, or pressure loss reduction in engine operation. These modes of operation mean that the relationship between flow in pipe 2 and flow in bypass 6 is not continuous.
  • FIG. 3 shows a rotating component 8 at rest (standstill operating mode).
  • the characteristic curve 16 of the curve shown shows how the flow rate of the bypass 6 increases with the increase in the flow in the pipe 2 when the generator operation mode is set. In this case at least one component 8 rotates and generates electricity.
  • a control unit acts at point 17 by isolating the component 8 from an electromechanical converter 7 to produce a lower pressure drop.
  • Section 18 describes how the flow in bypass 6 continues to increase when component 8 is idling (electromechanical converter is decoupled).
  • a computer unit/evaluation unit In order to be able to carry out precise flow measurements in the pipeline 2, a computer unit/evaluation unit must know where it is on the curve in FIG. 3 at all times. Depending on the bypass flow rate values, the speed of the component 8 and the operating mode, a control unit/evaluation unit and/or a computer program decides in which area of the curve the flow rate is now to be determined. Depending on the part of the curve where the bypass flow is located, functions such as inverse functions are applied to calculate the value of the flow in pipe 2. Inverse functions are, for example, with a test bench of a calibrated flow meter has determined. The test stand can record the relationship between the flow in the pipeline and the flow in the bypass for each operating mode.
  • the measuring system described can work bidirectionally. If in Figure 1, the flow in the pipe is from left to right, the flow in the bypass 6 is also from left to right, or the pressure on the left side of the rotating component 8 is higher than on the right side. If in Figure 1, the flow in the pipe is from right to left, the flow in the bypass 6 is also from right to left, or the pressure on the right side of the rotating component 8 is higher than on the left side. Bidirectionality also applies when the system is installed vertically or in another spatial direction
  • the rotational speed of component 8 is preferably measured.
  • a first pressure P1 is measured upstream of the component and a second pressure P2 downstream of the component for the pressure loss measurement, and a pressure difference DR between P1 and P2 is determined therefrom.
  • the pressure measurement described is a dynamic pressure measurement.
  • Sensor unit Flow and quantity measurement or pressure difference measurement

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Abstract

The invention relates to a method for measuring flow and/or volume in a fluid-conducting pipeline with widely fluctuating flow volumes and to an arrangement for carrying out the method. The problem addressed by the invention is therefore that of overcoming the disadvantages of the prior art and providing a cost-effective, precise and low-loss method for measuring flow and volume in fluid-conducting pipelines with widely fluctuating fluids, and providing a cost-effective, precise and low-loss arrangement for measuring flow and volume in fluid-conducting pipelines with widely fluctuating fluids. Said problem is solved by means of a method for measuring flow and/or volume in a fluid-conducting pipeline (2) with widely fluctuating flow volumes, wherein the fluid-conducting pipeline (2) has at least one component (8) which causes a pressure loss, the method comprising the following method steps: a. carrying out a flow and/or volume measurement in a bypass (6) which is arranged at the fluid-conducting pipeline (2) in such a manner that a part of the fluid can bypass the component (8), and/or detecting the pressure loss caused by the component (8) in the fluid-conducting pipeline (2), b. determining an operating mode of the component (8), c. selecting a characteristic curve based on the determined operating mode, d. determining the flow and/or volume in the fluid-conducting pipeline (2) based on the measured flow and/or measured volume in the bypass (6) and/or by means of the determined pressure loss in the fluid-conducting pipeline (2) in the selected characteristic curve.

Description

Verfahren zur Durchfluss- und/oder Mengenmessung in einer fluidführenden Rohrleitung mit stark schwankenden Durchflussmengen sowie eine Anordnung zur Method for flow and / or quantity measurement in a fluid-carrying pipeline with strongly fluctuating flow rates and an arrangement for
Durchführung des Verfahrens implementation of the procedure
Beschreibung description
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchfluss- und/oder Mengenmessung in einer fluidführenden Rohrleitung mit stark schwankenden Durchflussmengen sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for flow and / or quantity measurement in a fluid-carrying pipeline with greatly fluctuating flow rates and an arrangement for carrying out the method.
[0002] Durchfluss- und Mengenmessungen in geschlossenen Rohrleitungen umfassen ein umfangreiches Gebiet unterschiedlichster Verfahren und physikalischer Methoden und Effekte, die zur jeweiligen Messung genutzt werden können. [0002] Flow and volume measurements in closed pipelines cover a wide range of different processes and physical methods and effects that can be used for the respective measurement.
[0003] Beispielweise kann ein Pitot-Rohr zur Durchfluss- und Mengenmessung in einem Rohsystem eingesetzt werden, wobei ein kleines Rohr innerhalb einer Rohrleitung zur Strömung ausgerichtet ist, so dass die Strömung frontal auf eine Rohröffnung auftrifft umso eine Messung durchzuführen. Diese Methode der Messung weist jedoch eine sehr starke Strömungsprofil- Empfindlichkeit auf. For example, a pitot tube can be used for flow and quantity measurement in a pipe system, with a small tube within a pipeline being aligned with the flow so that the flow hits a pipe opening head-on in order to carry out a measurement. However, this method of measurement has a very high flow profile sensitivity.
[0004] In Rohrleitungen mit stark schwankendem Durchfluss und einem nichtgleichförmigen Strömungsprofil ist eine hohe Messgenauigkeit bei möglichst niedrigen Strömungsprofil-Empfindlichkeit, eine wichtige Voraussetzung für eine technisch-wirtschaftliche Messung. Insbesondere durch die steigenden Ressourcenknappheit, besteht ein zunehmendes wirtschaftliches Interesse zur präzisen Erfassung und Berechnung selbst kleinster Durchflüsse, die z.B. durch Leckagen oder Schleichmengen begründet werden. Demgegenüber soll die Versorgung auch bei Verbrauchsspitzen möglichst genau erfasst und bilanziert werden können. Aus dem Stand der Technik bekannte Messgeräte sind beispielsweise Flügelrad-Durchflussmesser, welche zum Messen und Überwachen von Flüssigkeiten eingesetzt werden. Einfache Flügelrad-Durchflussmesser können als Flauswasserzähler und Wohnungswasserzähler benutzt werden, dienen aber auch in Fleißwasserausführung als Volumenmessteil für kleinere Wärmemengenzähler. Großwasserzähler dagegen, wie beispielsweise Woltmann Zähler, sind für Nenndurchflussmengen (Qn) von 15 m3/h bis 1500 m3/h geeignet. Woltmann Zähler arbeiten nach dem vom deutschen Wasserbauingenieur Reinhard Woltmann 1790 beschriebenen Prinzip der Messung von Strömungen mittels hydrometrischer Flügel. Typische Rohrdurchmesser reichen von Nennweiten DN 50 bis DN 500. [0004] In pipelines with a strongly fluctuating flow rate and a non-uniform flow profile, high measurement accuracy with the lowest possible flow profile sensitivity is an important prerequisite for a technical and economical measurement. In particular due to the increasing scarcity of resources, there is an increasing economic interest in the precise recording and calculation of even the smallest flow rates, which are caused by leaks or creeping quantities, for example. On the other hand, it should be possible to record and balance the supply as precisely as possible, even during peak consumption periods. Measuring devices known from the prior art are, for example, impeller flowmeters, which are used to measure and monitor liquids are used. Simple impeller flowmeters can be used as run-off water meters and apartment water meters, but also serve as a volume measurement part for smaller heat meters in the flush water version. Bulk water meters, such as Woltmann meters, are suitable for nominal flow rates (Qn) of 15 m 3 /h to 1500 m 3 /h. Woltmann meters work according to the principle of measuring currents using hydrometric vanes described by the German hydraulic engineer Reinhard Woltmann in 1790. Typical pipe diameters range from nominal sizes DN 50 to DN 500.
[0005] Die einfachen Flügelrad-Durchflussmesser haben zum Vorteil, dass sie eine niedrige Strömungsprofil-Empfindlichkeit aufweisen The advantage of simple impeller flowmeters is that they have a low flow profile sensitivity
[0006] Der Nachteile von einfachen Flügelrad-Durchflussmesser ist, dass Sie entweder für große oder für kleine Durchflussmengen ausgelegt sind, so dass Sie in Fällen, in denen der Durchfluss einer starken Schwankung unterliegt, es zu hohen Messfehlern und damit verbunden technisch wirtschaftlichen Nachteilen in Anwendungsfällen mit schwankenden Durchflussmengen kommt. The disadvantage of simple impeller flowmeters is that they are designed for either large or small flow rates, so that in cases where the flow is subject to strong fluctuations, there are high measurement errors and the associated technical and economic disadvantages in applications with fluctuating flow rates.
[0007] Um die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen sind im Stand der Technik Lösungen offenbart: Beispielsweise ist in der Offenbarungsschrift DE3929381C2, ein Verbundwasserzähler bekannt, der sowohl zum Messen von hohen stark schwankenden Durchflussmengen als auch zur Messung kleinster Durchflüsse und zur Leckage-Erkennung eingesetzt werden kann. In order to eliminate the disadvantages of the prior art, solutions are disclosed in the prior art: For example, in the disclosure document DE3929381C2, a compound water meter is known which is used both for measuring high, strongly fluctuating flow rates and for measuring the smallest flow rates and for leakage detection can be used.
[0008] Verbundwasserzähler werden daher in Fällen angewendet, in denen der Messbereich eines einfachen Zählers nicht ausreicht, um alle auftretenden Durchflüsse genau zu erfassen. Sie bestehen aus einem Großwasserzähler als Hauptzähler, zumeist ein Flügelrad-Durchflussmesser, einem Hauswasserzähler als Nebenzähler sowie einem Umschaltventil. Das Umschaltventil steuert die Zu- und Abschaltung des großen Hauptzählers, der in aller Regel als Woltmann-Zähler ausgeführt ist und die Volumenmessung nur bei größeren, vorbestimmten Durchflüssen zusätzlich zum Nebenzähler übernimmt. Bei Erreichen bestimmter Durchflüsse öffnet oder schließt das Umschaltventil. Compound water meters are therefore used in cases where the measuring range of a simple meter is not sufficient to accurately record all flows that occur. They consist of a bulk water meter as the main meter, usually an impeller flow meter, a domestic water meter as an auxiliary meter and a switching valve. The switching valve controls the switching on and off of the large main meter, which is usually designed as a Woltmann meter and the volume measurement only for larger, predetermined flow rates in addition to the secondary counter. When certain flow rates are reached, the switching valve opens or closes.
[0009] Verbundwasserzähler haben zum Nachteil, dass sie teurer sind als einfache Wasserzähler, weil zwei Zähler und ein Umschaltventil zum Einsatz kommen, der zwischen großen und kleinen Durchflussmengenmessungen schaltet. Des Weiteren müssen für die Ablesung, zwei separate Werte erfasst und summiert werden, was zu einer zusätzlichen Aufwendung für die Verkabelung, Ablesung und Datenverarbeitung bzw. Abrechnung führt. Ein weiterer technisch wirtschaftlicher Nachteil ergibt sich durch die notwendigen Umschaltvorgänge zwischen Hauptzähler und Nebenzähler. Je nachdem, ob der Durchfluss steigend oder fallend ist, ergeben sich unterschiedliche Messfehler im Umschaltbereich. Ergänzend dazu bestehen die Verbundwasserzähler aus vielen beweglichen Einzelteile, was den Verbundwasserzähler verschleißanfälliger macht bzw. einen zusätzlichen Aufwand für die Kalibrierung und die Eichung erfordert. Weitere Nachteile ergeben sich durch zusätzliche Druckverluste und damit verbundene Energieverlusten verursacht durch das eingebaute Umschaltventil. Compound water meters have the disadvantage that they are more expensive than simple water meters because two meters and a switching valve are used, which switches between large and small flow rate measurements. Furthermore, two separate values must be recorded and totaled for the reading, which leads to additional expenditure for cabling, reading and data processing or billing. Another technical and economic disadvantage results from the necessary switching processes between the main meter and the secondary meter. Depending on whether the flow is increasing or decreasing, there are different measurement errors in the switching range. In addition, the compound water meter consists of many moving individual parts, which makes the compound water meter more susceptible to wear and requires additional effort for calibration and verification. Further disadvantages result from additional pressure losses and associated energy losses caused by the built-in switching valve.
[0010] Ferner ist aus der Offenbarungsschrift DE102013008781 B4 ein Verbundwasserzähler mit Ultraschallwandler als Hauptwasserzähler bekannt. Das Umschaltventil wird hierbei solange geschlossen gehalten, bis ein vordefinierter Durchfluss im Nebenzähler erfasst wird. Erst bei steigendem Durchfluss, öffnet sich das Umschaltventil selbsttätig, so dass sich ein Durchfluss einstellen kann, der sich im optimalen Messbereich des Hauptzählers befindet. [0010] Furthermore, a composite water meter with an ultrasonic transducer as the main water meter is known from disclosure DE102013008781 B4. The switching valve is kept closed until a predefined flow rate is recorded in the secondary meter. Only when the flow rate increases does the changeover valve open automatically so that a flow rate can be set that is in the optimum measuring range of the main meter.
[0011] Zum Nachteil hat die in der Offenbarungsschrift DE102013008781 B4 beschriebene Erfindung, dass ein großer Ultraschallwandler im Hauptzähler zum Einsatz kommt, welcher nicht nur teuer ist, sondern auch einen hohen Energieverbrauch aufweist und daher für eine kontinuierliche Messung, anders als ein Woltmann-Zähler, permanent mit Strom versorgt werden muss. Neben dem kommt in diesem Ultraschalldurchflussmesser weiterhin einen Umschaltventil zum Einsatz, der wie bei allen aus dem Stand der Technik bekannten Verbundwasserzählern, zusätzliche Druckverluste und damit verbundene Energieverluste verursacht. The disadvantage of the invention described in the disclosure DE102013008781 B4 is that a large ultrasonic transducer is used in the main meter, which is not only expensive but also has a high energy consumption and therefore for continuous measurement, unlike a Woltmann meter , must be permanently supplied with electricity. Besides that, this ultrasonic flow meter continues to come a switching valve is used, which, as with all compound water meters known from the prior art, causes additional pressure losses and the associated energy losses.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
[0012] Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein kostengünstiges, präzises und verlustarmes Verfahren zur Durchfluss- und Mengenmessung in fluidführenden Rohrleitungen mit stark schwankenden Fluiden, sowie eine kostengünstige, präzise und verlustarme Anordnung zur Durchfluss- und Mengenmessung in fluidführenden Rohrleitungen mit stark schwankenden Fluiden bereit zu stellen. It is therefore the object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a cost-effective, precise and low-loss method for flow and volume measurement in fluid-carrying pipelines with heavily fluctuating fluids, as well as a cost-effective, precise and low-loss arrangement for flow and To provide quantity measurement in fluid-carrying pipelines with strongly fluctuating fluids.
[0013] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale. [0013] This object is achieved by the features listed in the claims.
[0014] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchfluss- und/oder Mengenmessung in einer fluidführenden Rohrleitung mit stark schwankenden Durchflussmengen durchgeführt. Die fluidführende Rohrleitung weist hierbei zumindest ein Bauteil auf, welches einen Druckverlust in der fluidführenden Rohrleitung verursacht. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: a. Durchführen einer Durchfluss- und/oder Mengenmessung in einem Bypass, wobei der Bypass derart an der fluidführenden Rohrleitung angeordnet ist, dass ein Teil des Fluids das Bauteil umgehen kann, und/oder Erfassen des durch das Bauteil verursachten Druckverlusts in der fluidführenden Rohrleitung, b. Ermitteln eines Betriebsmodus des Bauteils, c. Auswählen einer Kennlinie anhand des ermittelten [0014] According to various embodiments, the method according to the invention for flow rate and/or quantity measurement is carried out in a fluid-carrying pipeline with greatly fluctuating flow rates. In this case, the fluid-carrying pipeline has at least one component which causes a pressure loss in the fluid-carrying pipeline. The method has the following method steps: a. Carrying out a flow and/or quantity measurement in a bypass, the bypass being arranged on the fluid-carrying pipeline in such a way that part of the fluid can bypass the component, and/or detecting the pressure loss in the fluid-carrying pipeline caused by the component, b. determining an operating mode of the component, c. Selection of a characteristic based on the determined one
Betriebszustandes, d. Ermitteln des Durchflusses und/oder der Menge in der fluidführenden Rohrleitung anhand des gemessenen Durchflusses und/oder der gemessenen Menge im Bypass und/oder mittels des ermittelten Druckverlustes in der fluidführenden Rohrleitung in der ausgewählten Kennlinie. operating condition, i.e. Determining the flow rate and/or the quantity in the fluid-carrying pipeline based on the measured flow rate and/or the measured quantity in the bypass and/or using the determined pressure loss in the fluid-carrying pipeline in the selected characteristic.
[0015] Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gibt es verschiedeneAccording to different embodiments, there are different
Betriebsmodi, in welchen sich das zumindest eine Bauteil befinden kann. Ein Betriebsmodus kann beispielsweise ein Motorbetrieb, ein Generatorbetrieb, ein Leerlaufbetrieb oder ein Stillstand sein. Operating modes in which the at least one component can be located. An operating mode can be, for example, engine operation, generator operation, idling operation or standstill.
[0016] Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird bevorzugt vor dem Verfahrensschritt a) zumindest eine Kennlinie des zumindest einen Bauteils aufgenommen. Eine Kennlinie wird hierbei für einen bestimmten Betriebsmodus aufgenommen. Bei beispielsweise einer Verwendung der Betriebsmodi Motorbetrieb, Generatorbetrieb und Leerlaufbetrieb werden somit drei Kennlinien aufgenommen, wobei eine erste Kennlinie für den Betriebsmodus Motorbetrieb, eine zweite Kennlinie für den Betriebsmodus Generatorbetrieb und eine dritte Kennlinie für den Betriebsmodus Leerlauf ermittelt wird. Eine Aufnahme weiterer Kennlinien für weitere Betriebsmodi ist denkbar, zum Beispiel eine vierte Kennlinie für einen Stillstand. According to various exemplary embodiments, at least one characteristic curve of the at least one component is preferably recorded before method step a). A characteristic curve is recorded for a specific operating mode. For example, when using the operating modes engine operation, generator operation and idling operation, three characteristic curves are recorded, with a first characteristic curve for the engine operation operating mode, a second characteristic curve for the generator operation mode and a third characteristic curve for the idling operating mode being determined. Recording additional characteristics for additional operating modes is conceivable, for example a fourth characteristic for a standstill.
[0017] Die Kennlinien können beispielsweise mittels eines Prüfstandes aufgenommen werden. Mit solch einem Prüfstand der einen kalibrierten Durchflussmesser aufweist, kann für jeden Betriebsmodus die Beziehung zwischen dem Durchfluss in der Rohrleitung und dem Durchfluss im Bypass aufgezeichnet werden. Mit dieser Korrelation wird eine Funktion/Gleichung erstellt, welche genutzt wird, um eine inversen Funktion zu bilden. Unter Zuhilfenahme der inversen Funktion werden die Werte für den Durchfluss in der Rohrleitung ermittelt. [0018] Es wäre aber auch denkbar, das mit Methoden des maschinellen Lernens die Beziehung auch ohne das Aufstellen von Gleichungen bzw. inversen Funktionen hergestellt wird. [0017] The characteristic curves can be recorded, for example, by means of a test stand. With such a test stand, which has a calibrated flow meter, the relationship between the flow in the pipeline and the flow in the bypass can be recorded for each operating mode. With this correlation, a function/equation is created which is used to form an inverse function. The values for the flow in the pipeline are determined with the aid of the inverse function. However, it would also be conceivable for the relationship to be established using machine learning methods without the establishment of equations or inverse functions.
[0019] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird für die Ermittlung des Betriebsmodus eine Messung einer Drehzahl des Bauteils durchgeführt. Anhand der ermittelten Drehzahl kann auf den aktuellen Betriebsmodus des Bauteils geschlossen werden. [0019]According to various embodiments, a measurement of a rotational speed of the component is carried out to determine the operating mode. The current operating mode of the component can be inferred from the determined speed.
[0020] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Druckdifferenz aus einem Druck, welcher vor dem rotierenden Bauteil und einem Druck, welcher hinter dem rotierenden Bauteil herrscht, gebildet. According to various embodiments, the pressure difference is formed from a pressure that is in front of the rotating component and a pressure that is behind the rotating component.
[0021] Für eine Druckverlustmessung im Verfahrensschritt a) wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Druckdifferenz aus einem Druck, welcher vor dem rotierenden Bauteil und einem Druck, welcher hinter dem rotierenden Bauteil herrscht, gebildet. Dafür wird ein erster Druck P1 vor dem Bauteil und ein zweiter Drucks P2 nach dem Bauteil gemessen und daraus wird eine Druckdifferenz DR zwischen P1 und P2 ermittelt. Die Druckmessung ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen bevorzugt eine Staudruckmessung. Hierfür können auch Differenzdrucksensoren verwendet werden. For a pressure loss measurement in method step a), the pressure difference is formed from a pressure that is in front of the rotating component and a pressure that is behind the rotating component, according to various embodiments. For this purpose, a first pressure P1 is measured in front of the component and a second pressure P2 is measured after the component, and from this a pressure difference DR between P1 and P2 is determined. According to various embodiments, the pressure measurement is preferably a dynamic pressure measurement. Differential pressure sensors can also be used for this.
[0022] Zusätzlich oder alternativ zur Druckverlustmessung kann im erfindungsgemäßen Verfahren ein Durchfluss in einem Bypass, welcher um das rotierenden Bauteil führt ist, gemessen werden. In addition or as an alternative to the pressure loss measurement, in the method according to the invention, a flow can be measured in a bypass, which leads around the rotating component.
[0023] Die Aufgabe wird auch gelöst mittels einer Anordnung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1. Die Anordnung weist hierfür eine fluidführende Rohrleitung auf, wobei die fluidführende Rohrleitung ferner zumindest ein Bauteil aufweist, welches einen Druckverlust in der fluidführenden Rohrleitung verursacht, und wobei die fluidführende Rohrleitung einen Bypass aufweist, weicherderart an der fluidführenden Rohrleitung angeordnet ist, dass das Fluid das Bauteil umgehen kann, ferner aufweisend zumindest eine Sensoreinheit sowie eine Auswerteeinheit. The object is also achieved by means of an arrangement for carrying out the method according to claim 1. For this purpose, the arrangement has a fluid-carrying pipeline, the fluid-carrying pipeline also having at least one component which causes a pressure loss in the fluid-carrying pipeline, and the fluid-carrying pipeline has a bypass, softersuch on the fluid-carrying Pipeline is arranged that the fluid can bypass the component, further comprising at least one sensor unit and an evaluation unit.
[0024] Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist das zumindest eine Bauteil mit einem elektromechanischen Wandler gekoppelt, wobei der elektromechanischen Wandler bevorzugt eine Drehzahlsteuerung im Motorbetrieb und/oder im Generatorbetrieb aufweist. [0024] According to various exemplary embodiments, the at least one component is coupled to an electromechanical converter, with the electromechanical converter preferably having a speed controller in motor operation and/or in generator operation.
[0025] Ferner wird gemäß verschiedener Ausführungsformen das zumindest eine Bauteile derart angetrieben, dass sich eine bestimmte Druckdifferenz DR zwischen dem Druck P1 vor dem rotierenden Bauteil und dem Druck P2 nach dem rotierenden Bauteil einstellt. Furthermore, according to various embodiments, the at least one component is driven in such a way that a specific pressure difference DR is set between the pressure P1 in front of the rotating component and the pressure P2 after the rotating component.
[0026] Flierdurch kann der Durchfluss im Rohr eingestellt werden, beispielsweise kann der Druckverlust minimiert werden. Dies kann jedoch zu einer anderen Kennlinie führen, je nach dem auf welchen Wert der Druckabfall reduziert wird. Hier würde man also zum einen versuchen die Druckverluste die vom rotierenden Bauteil verursacht werden zu reduzieren, gleichzeitig müsste man durch Aufnahme von Kennlinien darauf achten, dass damit die Durchflussmessung verfälscht wird. Eine entsprechende Auswerteeinheit und/oder ein entsprechendes Softwareprogramm müsste die Verfälschung in die Berechnung mit einbeziehen. [0026] The flow rate in the pipe can be adjusted by using the filter, for example the pressure loss can be minimized. However, this can lead to a different characteristic depending on the value to which the pressure drop is reduced. On the one hand, one would try to reduce the pressure losses caused by the rotating component. A corresponding evaluation unit and/or a corresponding software program would have to include the falsification in the calculation.
[0027] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass angeströmte rotierende Bauteile in fluidführenden Rohrleitungen, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit, selbst bei sehr geringen Geschwindigkeiten, einen Druckverlust im Rohr verursachen. Zudem ist bekannt, dass durch die strömungsinduzierte Rotation der Druckabfall im Vergleich zu einem nicht rotierenden Bauteil, geringer ist. Diesen physikalischen Effekt macht sich die Erfindung zur nutze. It is known from the prior art that rotating components in fluid-carrying pipelines, depending on the flow rate, cause a pressure loss in the pipe, even at very low speeds. It is also known that the pressure drop due to the flow-induced rotation is lower compared to a non-rotating component. The invention makes use of this physical effect.
[0028] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchfluss- und Mengenmessung ist für einen Einsatz in einem Messgerät für fluidführenden Rohrleitungen mit stark schwankenden Durchflussmengen, welches zumindest ein rotierendes Bauteil aufweist, bestimmt, wobei das rotierende Bauteil einen Druckverlust verursacht. The inventive method for flow and quantity measurement is for use in a measuring device for fluid-carrying pipelines with strongly fluctuating flow rates, which at least one has a rotating component, determined, the rotating component causing a pressure loss.
[0029] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, ist das rotierendes Bauteil ein Flügelrad. According to various embodiments, the rotating component is an impeller.
[0030] Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung eine Sensoreinheit auf, wobei die Sensoreinheit dafür ausgebildet ist die Druckverlustmessungen im Rohrsystem und/oder die Durchflussmessungen oder Mengenmessungen in einem Bypass durchzuführen. According to various exemplary embodiments, the device has a sensor unit, the sensor unit being designed to carry out the pressure loss measurements in the pipe system and/or the flow measurements or quantity measurements in a bypass.
[0031] Für die Druckmessungen wird der Druck (P1) vor und der Druck (P2) hinter dem rotierenden Bauteil, welches beispielsweise ein Flügelrad ist, beispielsweise mittels zweier Absolutdrucksensoren und/oder Relativdrucksensoren und/oder mittels einem Differenzdrucksensor gemessen. For the pressure measurements, the pressure (P1) in front of and the pressure (P2) behind the rotating component, which is, for example, an impeller, is measured, for example, by means of two absolute pressure sensors and/or relative pressure sensors and/or by means of a differential pressure sensor.
[0032] Für die Durchfluss- oder Mengenmessungen wird der Durchfluss oder die Menge in dem Bypass, welcher um das rotierenden Bauteil führt, welches beispielsweise ein Flügelrad ist, beispielsweise mittels eines Ultraschall- Durchflussmessers oder magnetisch-induktiver Durchflussmesser oder mittels einem Wasserzähler gemessen. For the flow or quantity measurements, the flow or the quantity in the bypass, which leads around the rotating component, which is, for example, an impeller, is measured, for example, by means of an ultrasonic flow meter or magnetic-inductive flow meter or by means of a water meter.
[0033] Ferner kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Computerprogramm verwenden werden, welches Sensordaten, beispielsweise Drücke und/oder Mengen und/oder Durchflussdaten, zur Durchfluss- und Mengenbestimmung auswertet. Beispielsweise erkennt das Computerprogramm, dass die Druckdifferenz zwischen dem Druck vor dem rotierenden Bauteil und einem Druck nach dem rotierenden Bauteil oder der Durchfluss im Bypass, mit einem bestimmten Durchfluss odereiner Menge im fluidführenden Rohrleitungssystem in Zusammenhang steht. Furthermore, to carry out the method according to the invention, a computer program can be used which evaluates sensor data, for example pressures and/or quantities and/or flow rate data, for flow rate and quantity determination. For example, the computer program recognizes that the pressure difference between the pressure in front of the rotating component and a pressure after the rotating component or the flow in the bypass is related to a specific flow or a quantity in the fluid-carrying pipeline system.
[0034] Der Vorteil dieser Erfindung ist, dass weniger konstruktive Teile benötigt werden und dadurch der Wartungsaufwand bzw. der Aufwand für die Kalibrierung und der Druckverlust, reduziert wird. [0035] Des Weiteren ermöglicht die Erfindung eine präzises und kostengünstiges Verfahren zur Durchfluss- und Mengenmessung in fluidführenden Rohrleitungen mit stark schwankenden Durchflussmengen. The advantage of this invention is that fewer structural parts are required, thereby reducing the maintenance effort or the effort for calibration and the pressure loss. [0035] Furthermore, the invention enables a precise and cost-effective method for flow rate and quantity measurement in fluid-carrying pipelines with strongly fluctuating flow rates.
Ausführung der Erfindung implementation of the invention
[0036] Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiel näher erläutert. Hierzu zeigen The invention is explained in more detail using several exemplary embodiments. show this
Figur 1 eine Messgerät mit Flügelrad, installiert in einer Rohrleitung Figur 2 Explosionszeichnung des Messgerät mit Durchflussmessung und Mengenmessung in einem Bypass Figur 3 Diagramm, das das Verhalten des Bypass-Durchflusses oder Druckverlust als Funktion des Durchflusses im Rohr beschreibt Figur 4 Betriebslogik zum Bestimmen von Durchflussmessungen im Rohr anhand der Durchflüsse im Bypass Figure 1 An impeller meter installed in a pipeline Figure 2 Exploded view of meter showing flow measurement and volume measurement in a bypass Figure 3 Diagram describing the behavior of bypass flow or pressure drop as a function of flow in the pipe Figure 4 Operational logic for determining flow measurements in the pipe based on the flow rates in the bypass
[0037] In der Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die erfindungsgemäße Anordnung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“ usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Zeichnungen verwendet. Die Richtungsterminologie dient der Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. In the description, reference is made to the accompanying drawings, in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the assembly of the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "up," "down," etc. is used with reference to the orientation of the described drawings. The directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting.
[0038] Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. It is understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It is understood that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another unless specifically stated otherwise. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the The scope of the present invention is defined by the appended claims.
[0039] Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“,In the context of this description, the terms "connected",
„angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ zum Beschreiben verwendet sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (beispielsweise ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. in einer elektrisch leitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. "connected" as well as "coupled" used to describe both a direct and an indirect connection (e.g. ohmic and/or electrically conductive, e.g. in an electrically conductive connection), a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling.
[0040] In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference symbols, insofar as this is appropriate.
[0041] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer mechanischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen Verbindung verstanden werden. According to various embodiments, the term "coupled" or "coupling" can be understood in the sense of a mechanical, hydrostatic, thermal and/or electrical connection.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, um eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment) zu übertragen. According to various embodiments, "coupled" can be understood in the sense of a mechanical (physical or physical) coupling. A clutch may be configured to transmit mechanical interaction (e.g., force, torque).
[0042] In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung (1) dargestellt. DieFIG. 1 shows an arrangement (1) according to the invention. the
Anordnung kann auch als Messgerät oder Rohrturbine bezeichnet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Anordnung (1) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 eine fluidführende Rohrleitung (2) auf. Die fluidführende Rohrleitung (2) weist zumindest ein Bauteil (8) auf, welches einen Druckverlust verursacht. Ferner weist die erfindungsgemäße Anordnung (1) und/oder die fluidführende Rohrleitung (2) einen Bypass (6) auf, welcher derart an der fluidführenden Rohrleitung (2) angeordnet ist, dass das Fluid das Bauteil (8) umgehen kann. Ferner weist die Anordnung (1) zumindest eine Sensoreinheit (10) sowie eine Auswerteeinheit auf. [0043] Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist das zumindest eineArrangement can also be referred to as a measuring device or bulb turbine. According to various embodiments, the arrangement (1) for carrying out the method according to the invention according to claim 1 has a fluid-carrying pipeline (2). The fluid-carrying pipeline (2) has at least one component (8) which causes a pressure loss. Furthermore, the arrangement (1) according to the invention and/or the fluid-carrying pipeline (2) has a bypass (6) which is arranged on the fluid-carrying pipeline (2) in such a way that the fluid can bypass the component (8). Furthermore, the arrangement (1) has at least one sensor unit (10) and an evaluation unit. According to various embodiments, this is at least one
Bauteil (8) beweglich gelagert und/oder ist mit einem elektromechanischen Wandler (7) gekoppelt. Das zumindest eine Bauteil (8) ist bevorzugt ein Flügelrad. Component (8) is movably mounted and/or is coupled to an electromechanical converter (7). The at least one component (8) is preferably an impeller.
[0044] Ferner weist der der elektromechanischen Wandlers (7) eineFurthermore, the electromechanical converter (7) has a
Drehzahlsteuerung im Motorbetrieb und/oder im Generatorbetrieb auf. Speed control in engine operation and / or in generator operation.
[0045] Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das zumindest eine Bauteile 8 einen Antriebsvorrichtung auf. Es wird bevorzugt derart angetrieben, dass sich eine bestimmte Druckdifferenz DR zwischen dem Druck P1 vor dem Bauteil 8 und dem Druck P2 nach dem Bauteil 8 einstellt. According to various exemplary embodiments, the at least one component 8 has a drive device. It is preferably driven in such a way that a certain pressure difference DR between the pressure P1 upstream of the component 8 and the pressure P2 downstream of the component 8 is established.
[0046] In Figur 1 zeigt ein Messgerät 1 in einem/einer fluidführenden Rohrsystem/Rohrleitung 2, welche über eine Flanschverbindung zwischen Flanschen 4 und 5 mittels einer Schraubverbindung 3 verbunden sind. Ein Bypass-System 6 mit einem Durchflussmesser zum Messen des Durchflusses und des Menges im Bypass ist gezeigt. FIG. 1 shows a measuring device 1 in a fluid-carrying pipe system/pipeline 2 which is connected via a flange connection between flanges 4 and 5 by means of a screw connection 3 . A bypass system 6 with a flow meter for measuring the flow and amount in the bypass is shown.
[0047] Figur 2 zeigt eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchfluss- und Mengenmessung in fluidführenden Rohrleitungen mit stark schwankenden Durchflussmengen, wobei die Vorrichtung ein Messgerät 1 zum Einbau in ein fluidführendes Rohrsystem 2 aufweist. Die Anordnung weist ferner zumindest ein rotierendes Bauteil 8 auf, welches in der Rohrturbine 1 angeordnet ist und im fluidführenden Rohrsystem 2 einen Druckverlust verursacht. Der Druckverlust bewirkt wiederum, dass ein Teil des Durchflusses durch den Bypass 6 umgeleitet wird. Ferner weist die Anordnung eine Computereinheit auf (hier nicht dargestellt), welche dafür ausgebildet ist, Sensordaten zur Durchfluss- und Mengenbestimmung auszuwerten. Ein Computerprogramm erkennt anhand der Sensordaten den Durchfluss im Bypass 6, und gibt die dazu in einem Verhältnis stehende Durchfluss und/oder Menge im fluidführenden Rohrleitungssystem 2 wieder. [0048] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung eine Sensoreinheit 10 für Durchfluss- und Mengenmessen oder Druckdifferenz. Die Sensoreinheit 10 ist auf dem Bypass 6 montiert, der die vorderen Löcher und Fittings 12 mit der hinteren Löcher und Fitting s13 verbindetFIG. 2 shows an exploded view of the arrangement according to the invention for flow rate and quantity measurement in fluid-carrying pipelines with strongly fluctuating flow rates, the device having a measuring device 1 for installation in a fluid-carrying pipe system 2. The arrangement also has at least one rotating component 8 which is arranged in the bulb turbine 1 and causes a pressure loss in the fluid-carrying tube system 2 . The pressure loss in turn causes part of the flow to be diverted through the bypass 6 . Furthermore, the arrangement has a computer unit (not shown here), which is designed to evaluate sensor data for determining flow and quantity. A computer program uses the sensor data to identify the flow in the bypass 6 and reproduces the flow and/or quantity in the fluid-carrying pipeline system 2 in relation thereto. [0048] According to various embodiments, the device has a sensor unit 10 for flow rate and quantity measurement or pressure difference. The sensor unit 10 is mounted on the bypass 6 connecting the front holes and fittings 12 to the rear holes and fitting s13
[0049] Vor dem rotierenden Bauteil 8 können sich ein oder mehrere Löcher und Fittings 12 befinden. Hinter dem rotierenden Bauteil 8 können sich ein oder mehrere Löcher und Fittings 13 befinden. In front of the rotating component 8 there can be one or more holes and fittings 12 . One or more holes and fittings 13 can be located behind the rotating component 8 .
[0050] Die Druckdifferenz DR wird gebildet aus einem Druck P1 , welcher vor dem rotierenden Bauteil 8 und einem Druck P2, welcher nach dem rotierenden Bauteil 8 im Rohrsystem herrscht. Die Druckdifferenz DR und der Bypass- Durchfluss sind äquivalent zueinander, da eine gegebene Druckdifferenz D P einen äquivalenten Bypass-Durchfluss verursacht. The pressure difference DR is formed from a pressure P1, which prevails in front of the rotating component 8 and a pressure P2, which prevails after the rotating component 8 in the pipe system. The pressure difference DR and the bypass flow are equivalent to each other since a given pressure difference DP causes an equivalent bypass flow.
[0051] Der Bypass 6 besteht aus einem Bypasskanal 11 und der Sensorheit 10. Der Bypasskanal kann aus verschiedenen Fittings und Rohren verschiedener Materialien, Formen und Größen bestehen. The bypass 6 consists of a bypass channel 11 and the sensor unit 10. The bypass channel can consist of various fittings and pipes of different materials, shapes and sizes.
[0052] Für die Durchfluss - und Mengenmessung im Bypass 6 kann jede Messtechnik eingesetzt werden. Der Sensor 10 kann ein magnetisch induktiver Durchflussmesser, ein mechanischer Turbinentyp, Ultraschall oder ein anderer Typ sein. Any measuring technique can be used for the flow and volume measurement in the bypass 6 . The sensor 10 may be a magnetic flowmeter, mechanical turbine type, ultrasonic or other type.
[0053] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchfluss- und/oder Mengenmessung in einer fluidführenden Rohrleitung 2 mit stark schwankenden Durchflussmengen, wobei die fluidführende Rohrleitung 2 zumindest ein Bauteil 8 aufweist, welches einen Druckverlust verursacht, weist folgende Verfahrensschritte auf: The method according to the invention for flow and/or quantity measurement in a fluid-carrying pipeline 2 with strongly fluctuating flow rates, the fluid-carrying pipeline 2 having at least one component 8 which causes a pressure loss, has the following method steps:
[0054] Durchführen einer Durchfluss- und/oder Mengenmessung in einem Bypass 6, welcher derart an der fluidführenden Rohrleitung 2 angeordnet ist, dass ein Teil des Fluids das Bauteil 8 umgehen kann. Alternativ kann ein Erfassen des durch das Bauteil 8 verursachten Druckverlusts in der fluidführenden Rohrleitung 2 erfolgen. Es ist auch denkbar beide Alternativen durchzuführen und miteinander abzugleichen, um genauere Messergebnisse zu erzielen. In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Betriebsmodus des Bauteils 8 ermittelt. Ferner erfolgt eine Auswahl einer Kennlinie (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) anhand des ermittelten Betriebszustandes. Carrying out a flow rate and/or quantity measurement in a bypass 6 which is arranged on the fluid-carrying pipeline 2 in such a way that part of the fluid can bypass the component 8 . Alternatively, the pressure loss caused by the component 8 in the fluid-carrying pipeline 2 can be detected. It is also conceivable to carry out both alternatives and to compare them with one another in order to achieve more precise measurement results. In a further method step, an operating mode of the component 8 is determined. Furthermore, a selection is made Characteristic curve (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) based on the determined operating status.
[0055] Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen erfolgt eine Ermittlung des Durchflusses und/oder der Menge in der fluidführenden Rohrleitung 2 anhand des gemessenen Durchflusses und/oder der gemessenen Menge im Bypass 6 und/oder mittels des ermittelten Druckverlustes in der fluidführenden Rohrleitung 2 anhand der ausgewählten Kennlinie (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). According to various exemplary embodiments, the flow rate and/or the quantity in the fluid-carrying pipeline 2 is determined using the measured flow rate and/or the measured quantity in the bypass 6 and/or by means of the determined pressure loss in the fluid-carrying pipeline 2 using the selected characteristic (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20).
[0056] Ein Betriebsmodus ist beispielsweise ein Motorbetrieb, ein Generatorbetrieb, ein Leerlaufbetrieb oder ein Stillstand. An operating mode is, for example, engine operation, generator operation, idling operation or standstill.
[0057] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden vor Verfahrensschritt a) mehrere Kennlinien (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) aufgenommen und abgespeichert. Zum Speichern der Kennlinie kann ein entsprechendes Speichermedium verwendet werden. Gemäß verschiedenenAccording to various embodiments, several characteristic curves (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) are recorded and stored before method step a). An appropriate storage medium can be used to store the characteristic curve. According to various
Ausführungsformen wird eine erste Kennlinie für den Betriebsmodus Motorbetrieb ermittelt wird (hier nicht dargestellt). Der Betriebsmodus Motorbetrieb kann auch als Pumpbetrieb bezeichnet werden. Embodiments, a first characteristic curve for the engine operation mode is determined (not shown here). The motor operation operating mode can also be referred to as pump operation.
[0058] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine zweite Kennlinie für den Betriebsmodus Generatorbetrieb ermittelt (16). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine dritte Kennlinie für den Betriebsmodus Leerlauf ermittelt (18). Im Betriebsmodus Leerlauf ist der elektromechanische Wandler entkoppelt. Gemäß verschiedenenAccording to various embodiments, a second characteristic curve for the generator operation mode is determined (16). According to various embodiments, a third characteristic curve for the idling operating mode is determined (18). In the idle operating mode, the electromechanical converter is decoupled. According to various
Ausführungsformen wird eine vierte Kennlinie für den Betriebsmodus Stillstand ermittelt (14). Embodiments, a fourth characteristic curve for the standstill operating mode is determined (14).
[0059] Es besteht eine Beziehung zwischen dem Durchfluss des Rohrs 2 und dem Durchfluss des Bypasses 6 und dem erzeugten Druckverlust ermittelt werden. Durch die verschiedenen Kennlinien kann der Durchfluss in der Rohrleitung mittels des vom Sensor 10 registrierten Bypass- Durchflusswerts berechnet werden. There is a relationship between the flow of the pipe 2 and the flow of the bypass 6 and the pressure loss generated can be determined. The flow in the pipeline can be calculated using the bypass flow value registered by the sensor 10 using the various characteristic curves.
[0060] Figur 3 zeigt ein Diagramm, welches das Verhalten des Bypass- Durchflusses als Funktion des Rohrdurchflusses beschreibt. Je mehr Durchfluss in dem fluidführenden Rohrsystem 2 vorhanden ist, desto mehr Durchfluss herrscht im Bypass 6, da das rotierendes Bauteil 8 einen größeren Druckabfall erzeugt. [0060] FIG. 3 shows a diagram which describes the behavior of the bypass flow as a function of the pipe flow. The more flow there is in the fluid-carrying pipe system 2, the more Flow prevails in the bypass 6, since the rotating component 8 generates a greater pressure drop.
[0061] Zusätzlich ist das rotierendes Bauteil 8 mit zumindest einem elektromechanischen Wandler 7 gekoppelt, so dass es die unterschiedlichen Betriebsmodi mit den verschiedenen kausalen Effekten gibt, zum Beispiel Energierückgewinnung im Generatorbetrieb, oder Druckverlustreduzierung im Motorbetrieb. Diese Betriebsmodi bedeuten, dass die Beziehung zwischen dem Durchfluss im Rohr 2 und dem Durchfluss im Bypass 6 nicht kontinuierlich ist. In addition, the rotating component 8 is coupled to at least one electromechanical converter 7, so that there are different operating modes with different causal effects, for example energy recovery in generator operation, or pressure loss reduction in engine operation. These modes of operation mean that the relationship between flow in pipe 2 and flow in bypass 6 is not continuous.
[0062] Figur 3 zeigt in der Kennlinie 14 der abgebildeten Kurve ein rotierendes Bauteil 8 in Ruhe (Betriebsmodus Stillstand). Wenn die Reibungskräfte überwunden sind, gibt es einen plötzlichen Start 15 und das rotierenden Bauteil 8 beginnt sich zu drehen. An diesem Punkt 15 nimmt der Durchfluss im Bypass 6 plötzlich ab. Der Kennlinie 16 der abgebildeten Kurve zeigt an, wie sich die Durchflussrate des Bypasses 6 mit der Zunahme des Durchflusses im Rohr 2 erhöht, wenn der Betriebsmodus Generatorbetrieb eingestellt ist. In diesem Fall dreht sich zumindest eine Bauteil 8 und erzeugt Elektrizität. Eine Steuerungseinheit wirkt an Punkt 17 durch Trennen des Bauteils 8 von einem elektromechanischen Wandler 7, um einen geringeren Druckverlust zu erzeugen. Abschnitt 18 beschreibt, wie der Durchfluss im Bypass 6 weiter zunimmt, wenn das Bauteil 8 im Leerlauf rotiert (elektromechanischen Wandler ist entkoppelt). In the characteristic curve 14 of the curve shown, FIG. 3 shows a rotating component 8 at rest (standstill operating mode). When the frictional forces are overcome there is a sudden start 15 and the rotating component 8 begins to turn. At this point 15, the flow in the bypass 6 suddenly decreases. The characteristic curve 16 of the curve shown shows how the flow rate of the bypass 6 increases with the increase in the flow in the pipe 2 when the generator operation mode is set. In this case at least one component 8 rotates and generates electricity. A control unit acts at point 17 by isolating the component 8 from an electromechanical converter 7 to produce a lower pressure drop. Section 18 describes how the flow in bypass 6 continues to increase when component 8 is idling (electromechanical converter is decoupled).
[0063] Beim Punkt 15 der Kurve in Figur 3 ist ein Übergang zwischen zumindest einen Bauteil 8 im Stillstand und in Rotation dargestellt. At point 15 of the curve in FIG. 3, a transition between at least one component 8 at a standstill and in rotation is shown.
[0064] Wenn sich der Durchfluss in der Rohrleitung 2 irgendwo in Abschnitt 16 befand und abnimmt, ist es möglich, dass sich der Durchfluss im Bypass 6 irgendwo auf der Kurve 20 befindet. Dies ist auf einen Stick-Slip-Effekt zurückzuführen, welcher eine Hysterese verursacht. Dies bedeutet, dass ein Durchflusswert im Rohr 2 zu zwei unterschiedlichen Durchflusswerten im Bypass 6 führen kann. Um den richtigen Durchfluss dennoch ermitteln zu können kann eine Auswerteeinheit und/oder ein Computerprogramm verwendet werden, welche/welches derart ausgestaltet ist, dass eine Unterscheidung, ob sich das Bauteil 8 auf der Kurve 20 oder auf der Kurve 14 befindet, stattfinden kann. Dies kann durch Heranziehen anderer Maschinenparameter wie z.B. Drehzahl im Läufer 8 erfolgen. In Kurve 20 bewegt sich der Läufer 8, dann U/min>0 und in Kurve 14 steht der Läufer still, U/min =0. If the flow in the pipeline 2 was somewhere in section 16 and is decreasing, it is possible that the flow in the bypass 6 is somewhere on the curve 20. This is due to a stick-slip effect which causes hysteresis. This means that a flow value in pipe 2 can lead to two different flow values in bypass 6 . In order to still be able to determine the correct flow rate, an evaluation unit and/or a computer program can be used be used, which / which is designed such that a distinction as to whether the component 8 is on the curve 20 or on the curve 14 can take place. This can be done by using other machine parameters such as the speed in the rotor 8 . In curve 20 the runner 8 moves, then rpm>0 and in curve 14 the runner stands still, rpm =0.
[0065] Beim Punkt 17 der dargestellten Kurve in Figur 3 ist ein Übergang zwischen dem zumindest einen Bauteil 8 im Generatorbetrieb und Leerlaufbetrieb dargestellt. Wenn sich der Durchfluss in der Rohrleitung 2 irgendwo auf dem Abschnitt 18 befand und abnimmt, ist es möglich, dass sich der Durchfluss im Bypass 6 irgendwo auf der Kurve 19 befindet. Dies ist auf einen Stick- Slip-Effekt zurückzuführen eine Hysterese verursachen. Wie im vorherigen Punkt bedeutet dies, dass ein Durchflusswert im Rohr zu zwei unterschiedlichen Durchflusswerten im Bypass führen kann. Um den richtigen Durchfluss dennoch ermitteln zu können kann eine Auswerteeinheit und/oder ein Computerprogramm verwendet werden, welche/welches derart ausgestaltet ist, dass eine Unterscheidung, ob sich das Bauteil 8 auf der Kurve 19 oder auf der Kurve 16 befindet, stattfinden kann. Dies kann durch Verwendung anderer Maschinenparameter wie z.B. der Generatorspannung oder durch ein Signal erfolgen, das mitteilt, ob der Generator eingeschaltet ist oder nicht. Bei Kurve 16 ist der Generator eingeschaltet, bei Kurve 19 ist der Generator nicht eingeschaltet. At point 17 of the curve shown in FIG. 3, a transition between the at least one component 8 in generator mode and idle mode is shown. If the flow in the pipeline 2 was somewhere on the section 18 and is decreasing, it is possible that the flow in the bypass 6 is somewhere on the curve 19. This is due to a stick-slip effect causing hysteresis. As in the previous point, this means that one flow value in the pipe can result in two different flow values in the bypass. In order to still be able to determine the correct flow, an evaluation unit and/or a computer program can be used, which is designed in such a way that a distinction can be made as to whether the component 8 is on the curve 19 or on the curve 16. This can be done using other machine parameters such as alternator voltage or a signal telling whether the alternator is on or not. At curve 16 the generator is switched on, at curve 19 the generator is not switched on.
[0066] Um präzise Durchflussmessungen in der Rohrleitung 2 durchführen zu können, muss eine Computereinheit/Auswerteeinheit jederzeit wissen, wo es sich auf der Kurve in Figur 3 befindet. Abhängig von den Bypass- Durchflusswerten, der Drehzahl des Bauteils 8 und dem Betriebsmodus entscheidet eine Steuereinheit/Auswerteinheit und/oder ein Computerprogramm, in welchem Bereich der Kurve der Durchfluss nun zu bestimmen ist. Abhängig von dem Teil der Kurve, in dem sich der Bypass- Durchfluss befindet, werden Funktionen, beispielsweise inverse Funktionen angewendet, um den Wert des Durchflusses im Rohr 2 zu berechnen. Inverse Funktionen werden beispielsweise mit einem Prüfstand der einen kalibrierten Durchflussmesser hat ermittelt. Der Prüfstand kann für jeden Betriebsmodus die Beziehung zwischen dem Durchfluss in der Rohrleitung und dem Durchfluss im Bypass aufzeichnen. Mit dieser Korrelation wird eine Funktion/Gleichung erstellt, welche genutzt wird, um eine inversen Funktion zu bilden. Mit der inversen Funktion werden die Werte für den Durchfluss in der Rohrleitung erhalten. Inverse Funktionen sind die Funktionen, die die Form der in Figur 3 gezeigten Kurven definieren. Es wäre aber auch denkbar, das mit Methoden des maschinellen Lernens die Beziehung auch ohne das Aufstellen von Gleichungen bzw. inversen Funktionen hergestellt wird. Diese Betriebslogik zum Erhalten von Durchflussmessungen im Rohr 2 ist in dargestellt Figur 4. Der Begriff Algorithmus beschreibt hier mathematische Funktionen, beispielsweise inverse Funktionen, um den Wert des Durchflusses im Rohr 2 zu berechnen. In order to be able to carry out precise flow measurements in the pipeline 2, a computer unit/evaluation unit must know where it is on the curve in FIG. 3 at all times. Depending on the bypass flow rate values, the speed of the component 8 and the operating mode, a control unit/evaluation unit and/or a computer program decides in which area of the curve the flow rate is now to be determined. Depending on the part of the curve where the bypass flow is located, functions such as inverse functions are applied to calculate the value of the flow in pipe 2. Inverse functions are, for example, with a test bench of a calibrated flow meter has determined. The test stand can record the relationship between the flow in the pipeline and the flow in the bypass for each operating mode. With this correlation, a function/equation is created which is used to form an inverse function. The values for the flow rate in the pipeline are obtained with the inverse function. Inverse functions are the functions that define the shape of the curves shown in FIG. However, it would also be conceivable that the relationship could also be created using machine learning methods without setting up equations or inverse functions. This operational logic for obtaining flow measurements in pipe 2 is shown in figure 4. The term algorithm describes here mathematical functions, for example inverse functions, to calculate the value of the flow in pipe 2.
[0067] Mit dieser Korrelation erhalten wir eine Funktion/Gleichung die wird genutzt um eine inversen Funktion zu bilden. Mit der inversen Funktion erhalten wir Werte für den Durchfluss in der Rohrleitung. With this correlation we get a function/equation that is used to form an inverse function. Using the inverse function, we get values for the flow rate in the pipeline.
[0068] Es wäre aber auch denkbar, das mit Methoden des Maschinellen lernen die Beziehung auch ohne das Aufstellen von Gleichungen bzw. inversen Funktionen hergestellt wird [0068] It would also be conceivable, however, for the relationship to be produced using machine learning methods without the establishment of equations or inverse functions
[0069] Das beschriebene Messsystem kann bidirektional arbeiten. Wenn in Figur 1 , der Durchfluss im Rohr von links nach rechts verläuft, der Durchfluss im Bypass 6 von links nach rechts verläuft auch, oder der Druck an der linken Seite von dem rotierenden Bauteil 8 höher ist als an der rechten Seite. Wenn in Figur 1 , der Durchfluss im Rohr von rechts nach links verläuft, der Durchfluss im Bypass 6 von rechts nach links verläuft auch, oder der Druck an der rechten Seite von dem rotierenden Bauteil 8 höher ist als an der linken Seite. Die Bidirektionalität gilt auch, wenn das System vertikal oder in einer anderen Raumrichtung installiert wird The measuring system described can work bidirectionally. If in Figure 1, the flow in the pipe is from left to right, the flow in the bypass 6 is also from left to right, or the pressure on the left side of the rotating component 8 is higher than on the right side. If in Figure 1, the flow in the pipe is from right to left, the flow in the bypass 6 is also from right to left, or the pressure on the right side of the rotating component 8 is higher than on the left side. Bidirectionality also applies when the system is installed vertically or in another spatial direction
[0070] Wenn das System mit einem Durchfluss im Rohr 2 aus einer Richtung arbeitet und sich diese Richtung ändert, könnte eine andere Kurve als die in Figur 3 dargestellte erzeugt werden. Die beschriebene Arbeitsweise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens bleibt jedoch die gleiche. If the system works with a flow in the tube 2 from one direction and this direction changes, a different curve than that shown in Figure 3 are generated. However, the procedure described according to the method according to the invention remains the same.
[0071] Für das Ermitteln des Betriebsmodus erfolgt bevorzugt eine Messung einer Drehzahl des Bauteils 8. To determine the operating mode, the rotational speed of component 8 is preferably measured.
[0072] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird für die Druckverlustmessung ein erster Druck P1 vor dem Bauteil und ein zweiter Drucks P2 nach dem Bauteil gemessen und daraus eine Druckdifferenz DR zwischen P1 und P2 ermittelt. According to various embodiments, a first pressure P1 is measured upstream of the component and a second pressure P2 downstream of the component for the pressure loss measurement, and a pressure difference DR between P1 and P2 is determined therefrom.
[0073] Bei der beschriebenen Druckmessung handelt es sich um eine Staudruckmessung ist. The pressure measurement described is a dynamic pressure measurement.
Bezugszeichen Reference sign
1. Messgerät/Anordnung/Rohrturbine 1. Measuring device/arrangement/bulb turbine
2. Fluidführende Rohrleitung/Rohrsystem 2. Fluid-carrying pipe/pipe system
3. Schraubverbindung 3. Screw connection
4. Flansche der Rohrleitung 4. Pipeline flanges
5. Flansche der Rohrturbine 5. Bulb turbine flanges
6. Bypass 6.Bypass
7. Wandler 7. Transducer
8. Flügelrad der Rohrturbine/ Bauteil /Läufer 8. Bulb turbine impeller/component/rotor
9. Dichtung 9. Gasket
10. Sensoreinheit: Durchfluss- und Mengenmessung oder Druckdifferenzmessung10. Sensor unit: Flow and quantity measurement or pressure difference measurement
11. Bypasskanal 11. Bypass channel
12. vordere Löcher und Fitting 12. front holes and fitting
13. hintere Löcher und Fitting 13. rear holes and fitting
14. Kennlinie für ein Bauteil 8 in Ruhe 14. Characteristic curve for a component 8 at rest
15. Kennlinie für einen Übergang zwischen einem Bauteil 8 in Ruhe und in Bewegung15. Characteristic curve for a transition between a component 8 at rest and in motion
16. Kennlinie für einem Generatorbetrieb 16. Characteristic curve for generator operation
17. Kennlinie für einen Übergang zwischen einem Bauteil 8 im Generatorbetrieb und Leerlaufbetrieb 17. Characteristic curve for a transition between a component 8 in generator operation and idle operation
18. Kennlinie für einen Leerlaufbetrieb 18. Characteristic curve for an idle operation
19. Kennlinie für eine Hysterese für einen Leerlaufbetrieb 19. Characteristic curve for a hysteresis for an idle operation
20. Kennlinie für eine Hysterese für einem Generatorbetrieb 20. Characteristic curve for a hysteresis for generator operation

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Durchfluss- und/oder Mengenmessung in einer fluidführenden Rohrleitung (2) mit stark schwankenden Durchflussmengen, wobei die fluidführende Rohrleitung (2) zumindest ein Bauteil (8) aufweist, welches einen Druckverlust verursacht, Verfahren aufweisend folgende Verfahrensschritte: a. Durchführen einer Durchfluss- und/oder Mengenmessung in einem Bypass (6), welcher derart an der fluidführenden Rohrleitung (2) angeordnet ist, dass ein Teil des Fluids das Bauteil (8) umgehen kann, und/oder Erfassen des durch das Bauteil (8) verursachten Druckverlusts in der fluidführenden Rohrleitung (2), b. Ermitteln eines Betriebsmodus des Bauteils (8), c. Auswählen einer Kennlinie (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) anhand des ermittelten Betriebszustandes, d. Ermitteln des Durchflusses und/oder der Menge in der fluidführenden Rohrleitung (2) anhand des gemessenen Durchflusses und/oder der gemessenen Menge im Bypass (6) und/oder mittels des ermittelten Druckverlustes in der fluidführenden Rohrleitung (2) in der ausgewählten Kennlinie (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). 1. A method for measuring the flow and/or quantity in a fluid-carrying pipeline (2) with strongly fluctuating flow rates, the fluid-carrying pipeline (2) having at least one component (8) which causes a pressure loss, the method having the following method steps: a. Carrying out a flow rate and/or quantity measurement in a bypass (6), which is arranged on the fluid-carrying pipeline (2) in such a way that part of the fluid can bypass the component (8), and/or recording the flow through the component (8 ) caused pressure loss in the fluid-carrying pipeline (2), b. determining an operating mode of the component (8), c. Selecting a characteristic (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) based on the determined operating state, d. Determining the flow rate and/or the quantity in the fluid-carrying pipeline (2) based on the measured flow rate and/or the measured quantity in the bypass (6) and/or using the determined pressure loss in the fluid-carrying pipeline (2) in the selected characteristic curve (14 , 15, 16, 17, 18, 19, 20).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsmodus ein Motorbetrieb, ein Generatorbetrieb, ein Leerlaufbetrieb oder Stillstand ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that an operating mode is motor operation, generator operation, idling operation or standstill.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kennlinien (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) vor Verfahrensschritt a) aufgenommen und abgespeichert werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that several characteristic curves (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) are recorded and stored before method step a).
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kennlinie (14) für den Betriebsmodus Stillstand ermittelt wird. 4. The method as claimed in claim 3, characterized in that a first characteristic curve (14) is determined for the standstill operating mode.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kennlinie (16) für den Betriebsmodus Generatorbetrieb ermittelt wird. 5. The method according to claim 3, characterized in that a second characteristic (16) for the operating mode generator operation is determined.
6. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Kennlinie (18) für den Betriebsmodus Leerlauf ermittelt wird. 6. The method according to claim 3, characterized in that a third characteristic curve (18) for the idling operating mode is determined.
7. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kennlinie für den Betriebsmodus Motorbetrieb ermittelt wird. 7. The method according to claim 3, characterized in that a fourth characteristic curve for the operating mode motor operation is determined.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Ermitteln des Betriebsmodus eine Messung einer Drehzahl des Bauteils 8 erfolgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a measurement of a speed of the component 8 is carried out to determine the operating mode.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Druckverlustmessung ein erster Druck PI vor dem Bauteil und ein zweiter Drucks P2 nach dem Bauteil gemessen wird und daraus eine Druckdifferenz DR zwischen PI und P2 erfolgt. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the pressure loss measurement, a first pressure PI is measured in front of the component and a second pressure P2 is measured after the component and from this a pressure difference DR between PI and P2 takes place.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmessung eine Staudruckmessung ist. 10. The method according to claim 9, characterized in that the pressure measurement is a dynamic pressure measurement.
11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmessung eine statische und/oder dynamische Druckmessung ist. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the pressure measurement is a static and/or dynamic pressure measurement.
12. Anordnung (1) zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1 aufweisend eine fluidführende Rohrleitung (2), wobei die fluidführende Rohrleitung (2) zumindest ein Bauteil (8) aufweist, welches einen Druckverlust verursacht, und wobei die fluidführende Rohrleitung (2) mindestens einen Bypass (6) aufweist, welcher derart an der fluidführenden Rohrleitung (2) angeordnet ist, dass das Fluid das Bauteil (8) umgehen kann, ferner aufweisend zumindest eine Sensoreinheit(lO) sowie eine Auswerteeinheit. 12. Arrangement (1) for carrying out the method according to Claim 1, comprising a fluid-carrying pipeline (2), the fluid-carrying pipeline (2) having at least one component (8) which causes a pressure loss, and the fluid-carrying pipeline (2) having at least has a bypass (6) which is arranged on the fluid-carrying pipeline (2) in such a way that the fluid can bypass the component (8), further having at least one sensor unit (10) and an evaluation unit.
13. Anordnung (1) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bauteil (8) mit einem elektromechanischen Wandler (7) gekoppelt ist. 13. Arrangement (1) according to claim 12, characterized in that the at least one component (8) is coupled to an electromechanical converter (7).
14. Anordnung (1) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanischen Wandlers (7) eine Drehzahlsteuerung im Motorbetrieb und/oder im Generatorbetrieb aufweist. 14. Arrangement (1) according to claim 13, characterized in that the electromechanical converter (7) has a speed control in motor operation and/or in generator operation.
15. Anordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bauteile (8) derart angetrieben wird, dass sich eine bestimmte Druckdifferenz DR zwischen dem Druck PI vor dem Bauteil (8) und dem Druck P2 nach dem Bauteil (8) einstellt. 15. Arrangement (1) according to any one of claims 12, 13 or 14, characterized in that the at least one component (8) is driven such that a certain pressure difference DR between the pressure PI in front of the component (8) and the pressure P2 after the component (8).
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