WO2010085980A1 - Coriolis flowmeter and method for calculating the gas fraction in a liquid - Google Patents

Coriolis flowmeter and method for calculating the gas fraction in a liquid Download PDF

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WO2010085980A1
WO2010085980A1 PCT/EP2009/000624 EP2009000624W WO2010085980A1 WO 2010085980 A1 WO2010085980 A1 WO 2010085980A1 EP 2009000624 W EP2009000624 W EP 2009000624W WO 2010085980 A1 WO2010085980 A1 WO 2010085980A1
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Thomas Bierweiler
Wolfgang Ens
Henning Lenz
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    • G01F1/8468Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/8472Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane
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    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8436Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details signal processing

Definitions

  • the invention relates to a Coriolis mass flowmeter for measuring the mass flow of a liquid, wherein the liquid may contain a gas portion.
  • the invention also relates to a corresponding method for operating a Coriolis mass flow meter.
  • a Coriolis mass flow meter is known from DE 10 2004 014 029 A1.
  • Coriolis mass flowmeters are often used for the measurement of physical parameters of a medium flowing in a pipeline, by means of a measuring transducer inserted in the course of the medium-carrying pipeline and through which the medium flows during operation Measuring operation circuit with the density of corresponding inertial forces cause and derived from these generate a respective mass flow measurement signal.
  • the measuring sensors each comprise at least one measuring tube held in a supporting frame with a bent or straight tube segment which is vibrated during operation in order to produce the above-mentioned reaction forces.
  • the sensors For detecting the vibrations of the pipe segment, the sensors also each have a responsive to movements of the pipe segment, physical-electrical sensor arrangement.
  • the measurement is based on the medium flowing through the measuring tube inserted into the pipeline and oscillating during operation, whereby the medium experiences Coriolis forces. These in turn cause the inlet-side and outlet-side regions of the measuring tube to oscillate out of phase with one another.
  • the size of these phase shifts serves as a measure of mass flow.
  • the oscillations of the measuring tube are therefore detected by means of two vibration sensors of the aforementioned sensor arrangement which are spaced apart from one another along the measuring tube, and in Vibration measurement signals converted from the mutual phase shift of the mass flow is derived.
  • amplitude characteristic is then defined as the difference between the accumulated useful frequencies and the accumulated noise frequencies, as further characteristic numbers are: the ratio of the excitation current to the sensor voltage, the amplitude characteristic is defined as the discrete spectrum of the sensor signal of one of the two sensors. the ratio of the excitation current without gas bubbles to the excitation current with gas bubbles, the ratio of the sensor voltage with gas bubbles to the sensor voltage without gas bubbles and the shift of the resonance frequency.
  • WO 2006/130415 A and WO 2006/127527 A describe methods for the detection and counting of gas bubbles by means of additional excitation of other frequencies and comparison of the test results. word with a reference spectrum. The determination of both the mass flow rate and the density of the liquids and the gas is thereby possible. A problem with this approach is that it requires the use of a suitable excitation source.
  • DE 10 2006 017 676 B3 discloses a method for operating a Coriolis mass flow meter.
  • a two-phase flow is detected by using different characteristics from at least two different groups.
  • the groups are subdivided as follows: magnitudes based on friction losses within the multiphase flow, magnitudes based on inhomogeneity of the multiphase flow, magnitudes based on a modeling of the nominal behavior of the Coriolis mass flow meter, and magnitudes based on transit time effects of the multiphase flow between two longitudinally of the measuring tube spaced detection points for the resulting vibrations.
  • the object of the invention is to provide a Coriolis mass flow meter, by means of which a gas component can be determined when flowing through with a liquid.
  • Another object of the invention is to specify a method for operating a Coriolis mass flow meter, in which a gas component can be determined when flowing through a liquid.
  • the object directed to a Coriolis mass flowmeter is achieved by a Coriolis mass flowmeter for measuring the mass flow of a liquid through a line, with a measuring unit which determines a measured value of an actuator current and / or a vibration amplitude, and with a measuring unit associated evaluation unit, which comprises a data memory and a processor, wherein in the data memory, a maximum curve and a minimum curve are stored, wherein by means of the processor, the determined measured value used on the one hand in the maximum curve and calculates a maximum limit and on the other hand inserted into the minimum curve and from this a minimum barrier is calculated and wherein from the maximum barrier and the minimum barrier, a gas content in the liquid is calculated and displayed.
  • An evaluation unit of a Coriolis mass flowmeter calculates or measures u. a. the natural frequency and the phase difference between the incoming and outgoing pipe part of the vibrating tube.
  • the invention is based on the recognition that certain features of the measurement of a Coriolis mass flow meter over a wide range of flow rates and different types of liquid / gas mixtures produce a characteristic signature that allows a quantitative inference to the gas content. For certain features, such. As for the Aktorstrom and the amplitude estimate, resulting in dependence on the gas content characteristic changes that are valid for different flow directions (horizontal, vertical upward, vertically downward) and different back pressures.
  • This characteristic signature can be mapped by including the range of feature values as a function of the gas fraction between a maximum curve and a minimum curve. By now storing this maximum curve and minimum curve as limitations of the feature values in the memory, by inserting the determined measured value into these curves, an interval of a possible gas flow can be established. partly determined and from this the gas content can be determined with a defined error.
  • the Coriolis mass flow meter i. A. erroneous readings.
  • the proposed method can be used to estimate the proportion of entrained gas and the uncertainty of this information. This enables condition monitoring of both the field device and the process. In addition to detecting a faulty measurement, this provides the operator with valuable information about his process status.
  • the maximum curve and the minimum curve are preferably calculated by forming the inverses of an envelope from a series of measured values previously determined for different gas fractions. More preferably, the envelope is formed by one of the following types of functions: a linear or piecewise linear curve, an n-th order polynomial, a spline, a neural network, an exponential or a logarithmic curve.
  • An envelope is thus modeled in a known form from a set of measured values. For this purpose, measured values are preferably determined once depending on known gas fractions.
  • the maximum curve and the minimum curve are then calculated by inverting the envelopes.
  • respective maximum and minimum limits are calculated from measured values of the actuator current and the oscillation amplitude and their respectively associated maximum and minimum curves, and the smallest maximum barrier and the largest minimum barrier are used for the calculation of the gas fraction. More preferably, an error indication is calculated and displayed from the difference between the largest maximum barrier and the smallest minimum barrier.
  • the gas fraction is calculated as the arithmetic mean of the smallest maximum and the largest minimum barrier.
  • the Coriolis mass flow meter is designed to measure digitally.
  • the described calculation of the gas fraction can already be implemented without hardware changes via the processor and memory by depositing a software suitable for carrying out the method in the program memory of the device.
  • the determined measured values are preferably filtered before the further processing.
  • the object directed to a method is achieved by a method for operating a Coriolis mass flowmeter for measuring the mass flow of a liquid through a line with a measuring unit which determines a measured value of an actuator current and / or a vibration amplitude, and one with the Measuring unit connected evaluation unit, which comprises a data memory and a processor, wherein in the data memory, a maximum curve and a minimum curve are stored, by means of the processor, the measured value used on the one hand in the maxima ximum curve and calculates a maximum limit and on the other hand used in the minimum curve ⁇ (From this a minimum barrier is calculated and from the maximum barrier and the minimum barrier, a proportion of gas in the liquid is calculated and displayed.
  • FIG. 1 shows a Coriolis mass flowmeter
  • FIG. 2 shows a flowchart for measuring a gas fraction
  • 3 shows measured values of the actuator flow as a function of the gas fraction for different flow rates
  • 4 shows envelopes for measured values of the actuator flow at different gas fractions
  • FIG. 5 shows envelopes for the measured values of the oscillation amplitude for various gas components in logarithmic representation
  • the Coriolis mass flow meter 1 shows a Coriolis mass flow meter 1.
  • the Coriolis mass flow meter 1 has a measuring unit 2 in a line 3.
  • the line 3 splits at a flow measuring point 4 into two sub-lines 4A, 4B.
  • the two sub-lines 4A, 4B extend parallel to each other in an approximately radial direction away from the flow direction in the line 3, then run parallel to this flow direction and then extend again approximately radially to the flow direction.
  • An excitation unit 13 is connected to the flow measuring point 4 with an excitation coupling 14 so that they can put them into vibration.
  • a value of an actuator current is set in a control, which is required to excite the partial lines 4A, 4B to oscillations with a certain amplitude.
  • An evaluation unit 17 is connected to the flow measuring point 4 by an evaluation coupling 15 and an evaluation coupling 16 so that they can measure the deflections on the one hand of the sub-line 4A and on the other hand, the sub-line 4B or their relative position to each other.
  • the evaluation unit 17 has a processor 19 and a data memory 21.
  • the evaluation unit 17 is connected to a display unit 23.
  • a liquid 9 flows through the line 3 and divides into the partial lines 4A, 4B into two partial streams 9A, 9B.
  • the measuring principle for the mass flow rate and the density is based on the fact that the inertial forces acting on the partial flows change the relative phase position of the Vibrations of the sub-lines 4A, 4B to each other, which are detected by the Ausensekopplept 15 and 16, or cause changes in the natural frequency of the vibration of the flow measuring point 4, which are detected by the evaluation unit 17.
  • a proportion of gas in the liquid 9 can significantly falsify this measurement. Therefore, a determination of this proportion of gas is essential. The following describes how this gas content can be determined easily.
  • step 2 shows a flow chart for a method for determining the gas content.
  • the actuator current IA in step SO1 and the oscillation amplitude AE in step S02 are measured.
  • the measured values are filtered in steps S03 or S04 and then used in steps S05 and S06, respectively, in assigned, inverse hull curves stored in the data memory 21 (FIG. 1).
  • the assigned hull curves were previously modeled from measured values present in known gas fractions in step S07, inverted in step S08 and stored in step S09 as inverse hull curves HK -1 UA) and HK “1 (AE) in data memory 21 (FIG Maximum in-line curves (MAX) and minimum curves (MIN) in the data memory 21 (FIG. 1), into which the measured values of the actuator current IA and the oscillation amplitude AE
  • different types of hull curves can be used, for example, hull curves with different types of functions, such as polynomials of the nth order or splines, on the basis of the minimum curve stored for the actuator current
  • a lower limit GVF m1n (IA) and an upper limit GVF ma ⁇ (IA) are determined for the measured actuator current.
  • the measured oscillation amplitude AE is evaluated.
  • intermediate values result between the limits GVF min (IA) and GVF max (IA) and between the limits GVF min (AE) and GVF max (AE).
  • a maximum barrier GVF max is determined as the smallest of the values of GVF max (IA) and GVF max (AE).
  • a minimum bound GVF mIn is determined to be the largest of the values of GVF 1nIn (IA) and GVF mIn (AE).
  • step S the final value of the gas fraction GVF is calculated as half the sum of the maximum and minimum limits, that is, (GVF m i n + GVF max ) / 2.
  • an error indication is also possible in a simple manner with this method, calculated from the difference of the largest value of GVF ma x (IA) and GVF max (AE) and the smallest value of GVF m in (IA) and GVF rain (AE ).
  • the gas component GVF is displayed with the error indication in step S12 on the display unit 23 (FIG. 1) and output in step S13, for example via a field bus, to a higher-level control station in an automation system for further processing.
  • FIG. 3 shows a series of measured values 30 of the actuator current IA as a function of the gas content.
  • the gas components are plotted as gas-void fraction GVF, on the ordinate actuator currents IA.
  • the maximum values are taken to determine a maximum envelope and the minimum values to interpolate a minimum envelope.
  • FIG. 4 wherein the envelopes HK ma ⁇ (IA) and HK m i n (IA) were modeled as section-wise linear curves.
  • FIG. 5 shows a representation of the oscillation amplitude AE with envelopes HK max (AE) and HK m i n (AE) with logarithmic scaling of the ordinate, the envelopes being determined substantially analogously to the procedure described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 6 shows how the calculated gas fraction GVF represented by crosses 61 coincides with an actual gas fraction GVF, which is indicated by points 60. A good match is achieved. On the abscissa the number of the measurement N, on the ordinate the respective gas content GVF in% is plotted.
  • the embodiment thus describes a combination of two mutually constructive aspects: first, the selection and determination of features that are particularly suitable. The second aspect arises from the way in which these features are used with envelopes to estimate a minimum or maximum gas fraction as a model for gas fraction determination. This results in the following advantages:
  • the algorithm requires little CPU and memory resources.
  • the algorithm can be easily implemented in a DSP. - The algorithm can be used for a wide range of flow rates, flow directions (horizontal, vertical upward and vertical downward flow) and back pressures.
  • the algorithm can be used for different media (eg water, oil).
  • the field device is out of specification. This means that the flow measured value is no longer reliable and should no longer be considered as valid process information.
  • the knowledge of the gas content is also the basis for a compensation of the measurement error.
  • the indication of the gas content also diagnoses the core problem: it is gas (eg air) in the process, thus providing the starting point for process optimization.

Abstract

The invention relates to a Coriolis flowmeter (1) and to a method for calculating a gas fraction in a liquid (9) flowing through a line (3). The flowmeter comprises a measuring unit (2) that determines a measured value and an evaluation unit (17) that is connected to the measuring unit (2) and that comprises a data memory (21) and a processor (19). The invention is characterised in that a maximum curve (MAX) and a minimum curve (MIN) calculated from measured values of the actuator current and the vibration amplitude for known gas fractions are stored in the data memory (21), the determined measured value being inserted into the maximum curve (MAX) by means of the processor, thus determining a maximum limit and being inserted into the minimum curve (MIN) by means of said processor, thus determining a minimum limit of the actuator current and of the vibration amplitude versus the gas fraction. The gas fraction in the liquid is calculated from the maximum limit and the minimum limit and is displayed.

Description

Beschreibungdescription
CORIOLIS-MASSENDURCHFLUSSMESSER UND VERFAHREN ZUR BERECHNUNG DES GASANTEILS IN EINER FLÜSSIGKEITCORIOLIS MASS FLOWMETER AND METHOD FOR CALCULATING GAS IN A LIQUID
Die Erfindung betrifft einen Coriolis-Massendurchflussmesser zur Messung des Massendurchflusses einer Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeit einen Gasanteil enthalten kann. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines Coriolis-Massendurchflussmessers .The invention relates to a Coriolis mass flowmeter for measuring the mass flow of a liquid, wherein the liquid may contain a gas portion. The invention also relates to a corresponding method for operating a Coriolis mass flow meter.
Ein Coriolis-Massendurchflussmesser ist bekannt aus der DE 10 2004 014 029 Al. In der Prozess-, Mess- und Automatisierungstechnik werden für die Messung physikalischer Parame- ter eines in einer Rohrleitung strömenden Mediums oftmals Coriolis-Massendurchflussmessgeräte verwendet, die mittels eines in den Verlauf der mediumführenden Rohrleitung eingesetzten, im Betrieb vom Medium durchströmten Messaufnehmers und einer daran angeschlossenen Messbetriebsschaltung mit der Dichte korrespondierende Trägheitskräfte bewirken und von diesen abgeleitet ein den jeweiligen Massendurchfluss repräsentierendes Messsignal erzeugen. Zum Führen des Mediums umfassen die Messaufnehmer jeweils mindestens ein in einem Tragrahmen gehaltenes Messrohr mit einem gebogenen oder gera- den Rohrsegment, das zum Erzeugen o.g. Reaktionskräfte im Betrieb vibrieren gelassen wird. Zum Erfassen der Vibrationen des Rohrsegmentes weisen die Messaufnehmer ferner jeweils eine auf Bewegungen des Rohrsegmentes reagierende, physikalisch-elektrische Sensoranordnung auf. Die Messung beruht darauf, dass das Medium durch das in die Rohrleitung eingefügte und im Betrieb schwingende Messrohr strömt, wodurch das Medium Corioliskräfte erfährt. Diese wiederum bewirken, dass einlassseitige und auslassseitige Bereiche des Messrohrs zueinander phasenverschoben schwingen. Die Größe dieser Phasen- Verschiebungen dient als ein Maß für den Massendurchfluss . Die Schwingungen des Messrohrs werden daher mittels zweier entlang des Messrohrs voneinander beabstandeter Schwingungssensoren der vorgenannten Sensoranordnung erfasst und in Schwingungsmesssignale gewandelt, aus deren gegenseitiger Phasenverschiebung der Massendurchfluss abgeleitet wird.A Coriolis mass flow meter is known from DE 10 2004 014 029 A1. In the process, measuring and automation technology, Coriolis mass flowmeters are often used for the measurement of physical parameters of a medium flowing in a pipeline, by means of a measuring transducer inserted in the course of the medium-carrying pipeline and through which the medium flows during operation Measuring operation circuit with the density of corresponding inertial forces cause and derived from these generate a respective mass flow measurement signal. For guiding the medium, the measuring sensors each comprise at least one measuring tube held in a supporting frame with a bent or straight tube segment which is vibrated during operation in order to produce the above-mentioned reaction forces. For detecting the vibrations of the pipe segment, the sensors also each have a responsive to movements of the pipe segment, physical-electrical sensor arrangement. The measurement is based on the medium flowing through the measuring tube inserted into the pipeline and oscillating during operation, whereby the medium experiences Coriolis forces. These in turn cause the inlet-side and outlet-side regions of the measuring tube to oscillate out of phase with one another. The size of these phase shifts serves as a measure of mass flow. The oscillations of the measuring tube are therefore detected by means of two vibration sensors of the aforementioned sensor arrangement which are spaced apart from one another along the measuring tube, and in Vibration measurement signals converted from the mutual phase shift of the mass flow is derived.
Bei der Verwendung von Massendurchflussmessern vom Vibrati- onstyp hat sich jedoch gezeigt, dass bei nicht homogenen Medien, insbesondere zwei- oder mehrphasigen Medien, die von den Schwingungen des Messrohrs abgeleiteten Größen, insbesondere auch die erwähnte Phasenverschiebung, in erheblichem Maße Schwankungen unterliegen und so gegebenenfalls für die Messung des jeweiligen physikalischen Parameters ohne abhelfende Maßnahmen völlig unbrauchbar werden können. Solche inhomogene Medien können beispielsweise Flüssigkeiten sein, in die ein in der Rohrleitung vorhandenes Gas, insbesondere Luft, eingetragen ist. Die DE 10 2004 014 029 Al schlägt zur Lösung dieses Problems vor, einen aus dem Erregerstrom abgeleiteten, eine scheinbare Viskosität wiedergebenden Zwischenwert zu erzeugen, anhand dessen ein Korrekturfaktor für den Massendurchflussmesser abgeleitet wird.When using mass flow meters of the vibration type, however, it has been shown that in the case of non-homogeneous media, especially two- or multiphase media, the variables derived from the vibrations of the measuring tube, in particular also the mentioned phase shift, are subject to considerable fluctuations and thus, if necessary can be completely unusable for the measurement of the respective physical parameter without remedial measures. Such inhomogeneous media may be, for example, liquids in which a gas present in the pipeline, in particular air, is introduced. DE 10 2004 014 029 A1 proposes, in order to solve this problem, to generate an intermediate value derived from the exciter current, which represents an apparent viscosity, on the basis of which a correction factor for the mass flow meter is derived.
In dem Artikel „Neue Parameter zur Analyse der Störungen eines Coriolis-Massemessers", Technisches Messen, 74, 2007, S. 577-588, werden verschiedene Kennzahlen zur Erkennung von Gasanteilen in einer Flüssigkeit, deren Durchfluss gemessen werden soll, vorgestellt. Bei der Amplitudenkennzahl wird das diskrete Spektrum des Sensorsignals eines der beiden Sensoren gebildet und ein Nutzsignal und ein Rauschanteil identifiziert. Die Amplitudenkennzahl ist dann definiert als die Differenz der aufsummierten Nutzfrequenzen und der aufsummierten Rauschfrequenzen. Als weitere Kennzahlen kommen in Betracht: das Verhältnis des Erregerstroms zur Sensorspannung, das Verhältnis des Erregerstroms ohne Gasblasen zum Erregerstrom mit Gasblasen, das Verhältnis der Sensorspannung mit Gasblasen zur Sensorspannung ohne Gasblasen sowie die Verschiebung der Resonanzfrequenz .In the article "New parameters for the analysis of the disturbances of a Coriolis mass meter", Technical Measurement, 74, 2007, pp. 577-588, various measures are presented for the detection of gas fractions in a liquid whose flow is to be measured The amplitude characteristic is then defined as the difference between the accumulated useful frequencies and the accumulated noise frequencies, as further characteristic numbers are: the ratio of the excitation current to the sensor voltage, the amplitude characteristic is defined as the discrete spectrum of the sensor signal of one of the two sensors. the ratio of the excitation current without gas bubbles to the excitation current with gas bubbles, the ratio of the sensor voltage with gas bubbles to the sensor voltage without gas bubbles and the shift of the resonance frequency.
Die WO 2006/130415 A und die WO 2006/127527 A beschreiben Methoden zur Erkennung und zum Zählen von Gasblasen mittels zusätzlicher Erregung anderer Frequenzen und Vergleich der Ant- wort mit einem Referenzspektrum. Die Ermittlung sowohl des Massendurchflusses als auch der Dichte der Flüssigkeiten und des Gases ist dadurch möglich. Ein Problem bei diesem Ansatz ist, dass er den Einsatz einer geeigneten Anregungsquelle er- fordert .WO 2006/130415 A and WO 2006/127527 A describe methods for the detection and counting of gas bubbles by means of additional excitation of other frequencies and comparison of the test results. word with a reference spectrum. The determination of both the mass flow rate and the density of the liquids and the gas is thereby possible. A problem with this approach is that it requires the use of a suitable excitation source.
Die DE 10 2006 017 676 B3 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Coriolis-Massendurchflussmessers . Ein Zweiphasenfluss wird mithilfe von verschiedenen Merkmalen aus mindestens zwei verschiedenen Gruppen erkannt. Die Gruppen sind folgendermaßen unterteilt: Größen basierend auf Reibungsverlusten innerhalb der Mehrphasenströmung, Größen basierend auf einer Inhomogenität der Mehrphasenströmung, Größen basierend auf einer Modellierung des nominellen Verhaltens des Coriolis-Massen- durchflussmessers und Größen basierend auf Laufzeiteffekten der Mehrphasenströmung zwischen zwei in Längsrichtung des Messrohrs voneinander beabstandeten Erfassungsstellen für die resultierenden Schwingungen. Dieses Verfahren erlaubt zwar die Erkennung eines Zweiphasenflusses aber nicht deren Quan- tifizierung.DE 10 2006 017 676 B3 discloses a method for operating a Coriolis mass flow meter. A two-phase flow is detected by using different characteristics from at least two different groups. The groups are subdivided as follows: magnitudes based on friction losses within the multiphase flow, magnitudes based on inhomogeneity of the multiphase flow, magnitudes based on a modeling of the nominal behavior of the Coriolis mass flow meter, and magnitudes based on transit time effects of the multiphase flow between two longitudinally of the measuring tube spaced detection points for the resulting vibrations. Although this method allows the recognition of a two-phase flow but not its quantification.
In der US 2005/0284237 Al ist eine Methode zur Korrektur des Fehlers der Massendurchflussmessung beschrieben. Ein neuronales Netz, das Temperatur, Dämpfung und Dichteabfall als Ein- gangsparameter hat, korrigiert den Fehler des Massendurch- flussmessers . Hiermit wird nur eine teilweise Kompensation erreicht, das heißt, der Fehler bleibt zwar begrenzt, jedoch wird die Spezifikation verlassen. Das Verfahren erfordert zudem erheblichen Rechen- und Speicheraufwand.In US 2005/0284237 Al a method for correcting the error of the mass flow measurement is described. A neural network, which has temperature, attenuation and density drop as input parameter, corrects the error of the mass flow meter. This achieves only a partial compensation, that is, the error remains limited, but the specification is abandoned. The method also requires considerable computing and memory costs.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Coriolis-Massendurch- flussmesser anzugeben, durch den bei einer Durchströmung mit einer Flüssigkeit ein Gasanteil bestimmbar ist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zum Be- trieb eines Coriolis-Massendurchflussmessers, bei dem bei einer Durchströmung mit einer Flüssigkeit ein Gasanteil bestimmbar ist. Erfindungsgemäß wird die auf einen Coriolis-Massendurchfluss- messer gerichtete Aufgabe gelöst durch einen Coriolis-Massendurchflussmesser zur Messung des Massendurchflusses einer Flüssigkeit durch eine Leitung, mit einer Messeinheit, die einen Messwert eines Aktorstroms und/oder einer Schwingungsamplitude ermittelt, und mit einer mit der Messeinheit verbundenen Auswerteeinheit, welche einen Datenspeicher und einen Prozessor umfasst, wobei in dem Datenspeicher eine Maximalkurve und eine Minimalkurve hinterlegt sind, wobei mittels des Prozessors der ermittelte Messwert einerseits in die Maximalkurve eingesetzt und daraus eine Maximalschranke errechnet und andererseits in die Minimalkurve eingesetzt und daraus eine Minimalschranke errechnet wird und wobei aus der Maximalschranke und der Minimalschranke ein Gasanteil in der Flüssigkeit berechnet und angezeigt wird.The object of the invention is to provide a Coriolis mass flow meter, by means of which a gas component can be determined when flowing through with a liquid. Another object of the invention is to specify a method for operating a Coriolis mass flow meter, in which a gas component can be determined when flowing through a liquid. According to the invention, the object directed to a Coriolis mass flowmeter is achieved by a Coriolis mass flowmeter for measuring the mass flow of a liquid through a line, with a measuring unit which determines a measured value of an actuator current and / or a vibration amplitude, and with a measuring unit associated evaluation unit, which comprises a data memory and a processor, wherein in the data memory, a maximum curve and a minimum curve are stored, wherein by means of the processor, the determined measured value used on the one hand in the maximum curve and calculates a maximum limit and on the other hand inserted into the minimum curve and from this a minimum barrier is calculated and wherein from the maximum barrier and the minimum barrier, a gas content in the liquid is calculated and displayed.
Eine Auswerteeinheit eines Coriolis-Massendurchflussmessge- rätes berechnet bzw. misst u. a. die Eigenfrequenz und den Phasenunterschied zwischen dem ein- und auslaufendem Rohrteil des schwingenden Rohres.An evaluation unit of a Coriolis mass flowmeter calculates or measures u. a. the natural frequency and the phase difference between the incoming and outgoing pipe part of the vibrating tube.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bestimmte Merkmale der Messung eines Coriolis-Massendurchflussmessers über einen weiten Bereich von Durchflussraten und verschiede- nen Arten von Flüssigkeit/Gasgemischen eine charakteristische Signatur erzeugen, die einen quantitativen Rückschluss auf den Gasanteil gestattet. Für gewisse Merkmale, z. B. für den Aktorstrom und den Amplitudenschätzwert, ergeben sich in Abhängigkeit vom Gasanteil charakteristische Änderungen, die für verschiedene Durchflussrichtungen (horizontal, vertikal aufwärts, vertikal abwärts) und verschiedene Gegendrücke gültig sind. Diese charakteristische Signatur lässt sich dadurch abbilden, dass der Bereich der Merkmalswerte in Abhängigkeit vom Gasanteil zwischen einer Maximalkurve und einer Minimal- kurve eingeschlossen wird. Indem nun diese Maximalkurve und Minimalkurve als Begrenzungen der Merkmalswerte im Speicher hinterlegt werden, kann durch Einsetzen des ermittelten Messwerts in diese Kurven ein Intervall eines möglichen Gasan- teils festgelegt und hieraus der Gasanteil mit einem definierten Fehler bestimmt werden.The invention is based on the recognition that certain features of the measurement of a Coriolis mass flow meter over a wide range of flow rates and different types of liquid / gas mixtures produce a characteristic signature that allows a quantitative inference to the gas content. For certain features, such. As for the Aktorstrom and the amplitude estimate, resulting in dependence on the gas content characteristic changes that are valid for different flow directions (horizontal, vertical upward, vertically downward) and different back pressures. This characteristic signature can be mapped by including the range of feature values as a function of the gas fraction between a maximum curve and a minimum curve. By now storing this maximum curve and minimum curve as limitations of the feature values in the memory, by inserting the determined measured value into these curves, an interval of a possible gas flow can be established. partly determined and from this the gas content can be determined with a defined error.
Sobald bei der Massendurchflussmessung von Flüssigkeiten Gas- anteile (engl. Gas-Void-Fraction) mitgefördert werden, liefert das Coriolis-Massendurchflussmessgerät i. A. fehlerhafte Messwerte. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann der Anteil des mitgeführten Gases sowie die Unsicherheit dieser Angabe geschätzt werden. Damit ist ein Condition Monitoring sowohl des Feldgerätes als auch des Prozesses möglich. Neben der Erkennung einer fehlerhaften Messung liefert dies dem Betreiber wertvolle Hinweise über seinen Prozessstatus.As soon as gas components (gas void fraction) are conveyed during the mass flow measurement of liquids, the Coriolis mass flow meter i. A. erroneous readings. The proposed method can be used to estimate the proportion of entrained gas and the uncertainty of this information. This enables condition monitoring of both the field device and the process. In addition to detecting a faulty measurement, this provides the operator with valuable information about his process status.
Bevorzugtermaßen sind die Maximalkurve und die Minimalkurve durch Bildung der Inversen einer Hüllkurve aus einer Reihe von zuvor für verschiedene Gasanteile ermittelten Messwerten errechnet. Weiter bevorzugt ist die Hüllkurve dabei durch eine der folgenden Funktionsarten gebildet: eine lineare oder stückweise lineare Kurve, ein Polynom n-ter Ordnung, ein Spline, ein neuronales Netz, eine -exponentielle oder eine logarithmische Kurve. Eine Hüllkurve wird also in an sich bekannter Form aus einer Menge von Messwerten modelliert. Bevorzugt werden hierzu einmalig Messwerte abhängig von bekannten Gasanteilen ermittelt. Die Maximalkurve und die Minimal- kurve werden dann durch Invertierung der Hüllkurven berechnet.The maximum curve and the minimum curve are preferably calculated by forming the inverses of an envelope from a series of measured values previously determined for different gas fractions. More preferably, the envelope is formed by one of the following types of functions: a linear or piecewise linear curve, an n-th order polynomial, a spline, a neural network, an exponential or a logarithmic curve. An envelope is thus modeled in a known form from a set of measured values. For this purpose, measured values are preferably determined once depending on known gas fractions. The maximum curve and the minimum curve are then calculated by inverting the envelopes.
Vorzugsweise werden aus Messwerten des Aktorstroms und der Schwingungsamplitude und diesen jeweils zugeordneten Maximal- und Minimalkurven jeweils zugeordnete Maximal- und Minimalschranken errechnet und für die Berechnung des Gasanteils die kleinste Maximalschranke und die größte Minimalschranke verwendet. Weiter bevorzugt wird aus der Differenz der größten Maximalschranke und der kleinsten Minimalschranke eine Feh- lerangabe berechnet und angezeigt. Bevorzugtermaßen wird der Gasanteil als arithmetischer Mittelwert der kleinsten Maximal- und der größten Minimalschranke berechnet.Preferably, respective maximum and minimum limits are calculated from measured values of the actuator current and the oscillation amplitude and their respectively associated maximum and minimum curves, and the smallest maximum barrier and the largest minimum barrier are used for the calculation of the gas fraction. More preferably, an error indication is calculated and displayed from the difference between the largest maximum barrier and the smallest minimum barrier. Preferably, the gas fraction is calculated as the arithmetic mean of the smallest maximum and the largest minimum barrier.
Bevorzugt ist der Coriolis-Massendurchflussmesser digital messend ausgebildet. Die beschriebene Berechnung des Gasanteils lässt sich in der Regel bereits ohne Hardwareänderungen über den Prozessor und Speicher durch Hinterlegen einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Software im Programm- Speicher des Gerätes einfach implementieren.Preferably, the Coriolis mass flow meter is designed to measure digitally. As a rule, the described calculation of the gas fraction can already be implemented without hardware changes via the processor and memory by depositing a software suitable for carrying out the method in the program memory of the device.
Vorzugsweise werden die ermittelten Messwerte vor der Weiterverarbeitung gefiltert.The determined measured values are preferably filtered before the further processing.
Erfindungsgemäß wird die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Coriolis-Massendurchflussmessers zur Messung des Massendurchflusses einer Flüssigkeit durch eine Leitung mit einer Messeinheit, die einen Messwert eines Aktorstroms und/oder einer Schwingungsamp- litude ermittelt, und mit einer mit der Messeinheit verbundenen Auswerteeinheit, welche einen Datenspeicher und einen Prozessor umfasst, wobei in dem Datenspeicher eine Maximalkurve und eine Minimalkurve hinterlegt sind, wobei mittels des Prozessors der ermittelte Messwert einerseits in die Ma- ximalkurve eingesetzt und daraus eine Maximalschranke errechnet und andererseits in die Minimalkurve eingesetzt υ(ßd daraus eine Minimalschranke errechnet wird und wobei aus der Maximalschranke und der Minimalschranke ein Gasanteil in der Flüssigkeit berechnet und angezeigt wird.According to the invention, the object directed to a method is achieved by a method for operating a Coriolis mass flowmeter for measuring the mass flow of a liquid through a line with a measuring unit which determines a measured value of an actuator current and / or a vibration amplitude, and one with the Measuring unit connected evaluation unit, which comprises a data memory and a processor, wherein in the data memory, a maximum curve and a minimum curve are stored, by means of the processor, the measured value used on the one hand in the maxima ximum curve and calculates a maximum limit and on the other hand used in the minimum curve υ (From this a minimum barrier is calculated and from the maximum barrier and the minimum barrier, a proportion of gas in the liquid is calculated and displayed.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen teilweise schematisch:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing in an embodiment. In part, they show schematically:
FIG 1 einen Coriolis-Massendurchflussmesser, FIG 2 ein Ablaufdiagramm zur Messung eines Gasanteils,1 shows a Coriolis mass flowmeter, FIG. 2 shows a flowchart for measuring a gas fraction,
FIG 3 Messwerte des Aktorstroms in Abhängigkeit vom Gasanteil für verschiedene Durchflussraten, FIG 4 Hüllkurven für Messwerte des Aktorstroms bei verschiedenen Gasanteilen,3 shows measured values of the actuator flow as a function of the gas fraction for different flow rates, 4 shows envelopes for measured values of the actuator flow at different gas fractions,
FIG 5 Hüllkurven für die Messwerte der Schwingungsamplitude bei verschiedenen Gasanteilen in logarithmi- scher Darstellung undFIG. 5 shows envelopes for the measured values of the oscillation amplitude for various gas components in logarithmic representation and FIG
FIG 6 einen Vergleich von berechneten Gasanteilen mit den tatsächlichen Gasanteilen.6 shows a comparison of calculated gas fractions with the actual gas fractions.
FIG 1 zeigt einen Coriolis-Massendurchflussmesser 1. Der Coriolis-Massendurchflussmesser 1 weist eine Messeinheit 2 in einer Leitung 3 auf. Die Leitung 3 spaltet sich an einer Durchflussmessstelle 4 in zwei Teilleitungen 4A, 4B auf. Die zwei Teilleitungen 4A, 4B erstrecken sich parallel zueinander in etwa radialer Richtung von der Durchflussrichtung in der Leitung 3 weg, laufen dann parallel zu dieser Durchflussrichtung und erstrecken sich anschließend wieder etwa radial zur Durchflussrichtung hin.1 shows a Coriolis mass flow meter 1. The Coriolis mass flow meter 1 has a measuring unit 2 in a line 3. The line 3 splits at a flow measuring point 4 into two sub-lines 4A, 4B. The two sub-lines 4A, 4B extend parallel to each other in an approximately radial direction away from the flow direction in the line 3, then run parallel to this flow direction and then extend again approximately radially to the flow direction.
Eine Anregungseinheit 13 ist mit der Durchflussmessstelle 4 mit einer Anregungskopplung 14 so verbunden, dass sie diese in Schwingungen versetzen kann. Dazu wird in einer Regelung ein Wert eines Aktorstroms eingestellt, der zur Anregung der Teilleitungen 4A, 4B zu Schwingungen mit einer gewissen Amplitude benötigt wird. Eine Auswerteeinheit 17 ist mit der Durchflussmessstelle 4 durch eine Auswertekopplung 15 und eine Auswertekopplung 16 so verbunden, dass sie die Auslenkungen einerseits der Teilleitung 4A und andererseits der Teilleitung 4B oder deren relative Lage zueinander messen kann. Die Auswerteeinheit 17 weist einen Prozessor 19 und einen Da- tenspeicher 21 auf. Die Auswerteeinheit 17 ist mit einer Anzeigeeinheit 23 verbunden.An excitation unit 13 is connected to the flow measuring point 4 with an excitation coupling 14 so that they can put them into vibration. For this purpose, a value of an actuator current is set in a control, which is required to excite the partial lines 4A, 4B to oscillations with a certain amplitude. An evaluation unit 17 is connected to the flow measuring point 4 by an evaluation coupling 15 and an evaluation coupling 16 so that they can measure the deflections on the one hand of the sub-line 4A and on the other hand, the sub-line 4B or their relative position to each other. The evaluation unit 17 has a processor 19 and a data memory 21. The evaluation unit 17 is connected to a display unit 23.
Im Betrieb des Coriolis-Massendurchflussmessers strömt eine Flüssigkeit 9 durch die Leitung 3 und teilt sich in den Teil- leitungen 4A, 4B in zwei Teilströme 9A, 9B. Wie eingangs beschrieben beruht das Messprinzip für den Massendurchfluss und die Dichte darauf, dass die auf die Teilströme wirkenden Trägheitskräfte Änderungen in der relativen Phasenlage der Schwingungen der Teilleitungen 4A, 4B zueinander, die durch die Auswertekopplungen 15 und 16 erfasst werden, oder Änderungen in der Eigenfrequenz der Schwingung der Durchfluss- messstelle 4 hervorrufen, welche von der Auswerteeinheit 17 erkannt werden. Ein Gasanteil in der Flüssigkeit 9 kann diese Messung erheblich verfalschen. Daher ist eine Bestimmung dieses Gasanteils wesentlich. Im Folgenden wird beschrieben, wie dieser Gasanteil in einfacher Weise bestimmt werden kann.During operation of the Coriolis mass flow meter, a liquid 9 flows through the line 3 and divides into the partial lines 4A, 4B into two partial streams 9A, 9B. As described above, the measuring principle for the mass flow rate and the density is based on the fact that the inertial forces acting on the partial flows change the relative phase position of the Vibrations of the sub-lines 4A, 4B to each other, which are detected by the Auswertekopplungen 15 and 16, or cause changes in the natural frequency of the vibration of the flow measuring point 4, which are detected by the evaluation unit 17. A proportion of gas in the liquid 9 can significantly falsify this measurement. Therefore, a determination of this proportion of gas is essential. The following describes how this gas content can be determined easily.
FIG 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Bestimmung des Gasanteils. Anhand der Messsignale, die durch die Auswertekopplungen erzeugt werden, werden der Aktorstrom IA in Schritt SOl und die Schwingungsamplitude AE in Schritt S02 gemessen. Die Messwerte werden in Schritten S03 bzw. S04 ge- filtert und danach in Schritten S05 bzw. S06 in jeweils zugeordnete, im Datenspeicher 21 (Figur 1) hinterlegte, inverse Hullkurven eingesetzt. Die zugeordneten Hullkurven wurden zuvor aus bei bekannten Gasanteilen vorliegenden Messwerten in Schritt S07 modelliert, in Schritt S08 invertiert und in Schritt S09 als inverse Hullkurven HK-1UA) sowie HK"1 (AE) im Datenspeicher 21 (Figur 1) hinterlegt. Für maximale Messwerte wurden dabei maximale Hullkurven und für minimale Messwerte minimale Hullkurven modelliert. Deren Inverse liegen nunmehr als Maximalkurven (MAX) und Minimalkurven (MIN) im Datenspei- eher 21 (Figur 1) vor, in die jeweils die Messwerte des Aktorstroms IA und der Schwingungsamplitude AE in Schritt SlO eingesetzt werden. Es können dabei verschiedene Hullkurventy- pen zum Einsatz kommen, also z.B. Hullkurven mit verschiedener Funktionsart wie Polynome n-ter Ordnung oder Splines. An- hand der für den Aktorstrom abgespeicherten Minimalkurve2 shows a flow chart for a method for determining the gas content. On the basis of the measurement signals which are generated by the evaluation couplings, the actuator current IA in step SO1 and the oscillation amplitude AE in step S02 are measured. The measured values are filtered in steps S03 or S04 and then used in steps S05 and S06, respectively, in assigned, inverse hull curves stored in the data memory 21 (FIG. 1). The assigned hull curves were previously modeled from measured values present in known gas fractions in step S07, inverted in step S08 and stored in step S09 as inverse hull curves HK -1 UA) and HK "1 (AE) in data memory 21 (FIG Maximum in-line curves (MAX) and minimum curves (MIN) in the data memory 21 (FIG. 1), into which the measured values of the actuator current IA and the oscillation amplitude AE In this case, different types of hull curves can be used, for example, hull curves with different types of functions, such as polynomials of the nth order or splines, on the basis of the minimum curve stored for the actuator current
(MIN) und Maximalkurve (MAX) des Gasanteils werden für den gemessenen Aktorstrom eine Untergrenze GVFm1n(IA) und eine Obergrenze GVFmaχ(IA) bestimmt. Analog dazu wird die gemessene Schwingungsamplitude AE ausgewertet. Für den Gasanteil GVF ergeben sich Zwischenwerte zwischen den Grenzen GVFmin(IA) und GVFmax(IA) und zwischen den Grenzen GVFmin(AE) und GVFmax(AE). Daraus wird eine Maximalschranke GVFmax als der Kleinste der Werte von GVFmax(IA) und GVFmax(AE) bestimmt. Weiterhin wird eine Minimalschranke GVFmIn als der Größte der Werte von GVF1nIn(IA) und GVFmIn(AE) bestimmt. Schließlich wird in Schritt Sil der Endwert des Gasanteils GVF berechnet als Hälfte der Summe von Maximalschranke und Minimalschranke, das heißt (GVFmin + GVFmax)/2. Vorteilhafterweise ist mit dieser Methode auch in einfacher Weise unmittelbar eine Fehlerangabe möglich, berechnet aus der Differenz des größten Wertes von GVFmax(IA) und GVFmax(AE) und des kleinsten Wertes von GVFmin(IA) und GVFrain(AE). Der Gasanteil GVF wird mit der Feh- lerangabe in Schritt S12 auf der Anzeigeeinheit 23 (Figur 1) angezeigt und in Schritt S13 beispielsweise über einen Feldbus an eine übergeordnete Leitstation in einer automatisierungstechnischen Anlage zur weiteren Verarbeitung ausgegeben.(MIN) and maximum curve (MAX) of the gas component, a lower limit GVF m1n (IA) and an upper limit GVF ma χ (IA) are determined for the measured actuator current. Analogously, the measured oscillation amplitude AE is evaluated. For the gas content GVF, intermediate values result between the limits GVF min (IA) and GVF max (IA) and between the limits GVF min (AE) and GVF max (AE). From this, a maximum barrier GVF max is determined as the smallest of the values of GVF max (IA) and GVF max (AE). Continue a minimum bound GVF mIn is determined to be the largest of the values of GVF 1nIn (IA) and GVF mIn (AE). Finally, in step S, the final value of the gas fraction GVF is calculated as half the sum of the maximum and minimum limits, that is, (GVF m i n + GVF max ) / 2. Advantageously, an error indication is also possible in a simple manner with this method, calculated from the difference of the largest value of GVF ma x (IA) and GVF max (AE) and the smallest value of GVF m in (IA) and GVF rain (AE ). The gas component GVF is displayed with the error indication in step S12 on the display unit 23 (FIG. 1) and output in step S13, for example via a field bus, to a higher-level control station in an automation system for further processing.
FIG 3 zeigt eine Serie von gemessenen Werten 30 des Aktorstroms IA in Abhängigkeit vom Gasanteil. Auf der Abszisse sind die Gasanteile als Gas-Void-Fraction GVF, auf der Ordinate Aktorströme IA aufgetragen. Aus diesen Messwerten werden die maximalen Werte genommen, um eine maximale Hüllkurve zu bestimmen, und die minimalen Werte, um eine minimale Hüllkurve zu interpolieren. Dies ist in FIG 4 dargestellt, wobei die Hüllkurven HKmaχ(IA) bzw. HKmin(IA) als abschnittsweise lineare Kurven modelliert wurden. Durch Bilden der inversen Funktion von HKmax(IA) wird eine nicht dargestellte Maximalkurve MAX und durch Invertieren der Funktion HKmin(IA) eine Minimalkurve MIN ermittelt. FIG 5 zeigt eine Darstellung für die Schwingungsamplitude AE mit Hüllkurven HKmax(AE) und HKmin(AE) mit logarithmischer Skalierung der Ordinate, wobei die Hüllkurven im Wesentlichen analog zur anhand der Figuren 3 und 4 be- schriebenen Vorgehensweise bestimmt wurden.3 shows a series of measured values 30 of the actuator current IA as a function of the gas content. On the abscissa, the gas components are plotted as gas-void fraction GVF, on the ordinate actuator currents IA. From these measurements, the maximum values are taken to determine a maximum envelope and the minimum values to interpolate a minimum envelope. This is illustrated in FIG. 4, wherein the envelopes HK ma χ (IA) and HK m i n (IA) were modeled as section-wise linear curves. By forming the inverse function of HK max (IA), a maximum curve MAX, not shown, and a minimum curve MIN by inverting the function HK min (IA) are determined. FIG. 5 shows a representation of the oscillation amplitude AE with envelopes HK max (AE) and HK m i n (AE) with logarithmic scaling of the ordinate, the envelopes being determined substantially analogously to the procedure described with reference to FIGS. 3 and 4.
In FIG 6 ist gezeigt, wie der durch Kreuze 61 wiedergegebene, berechnete Gasanteil GVF mit einem tatsächlichen Gasanteil GVF, der mit Punkten 60 eingezeichnet ist, übereinstimmt. Es wird eine gute Übereinstimmung erzielt. Auf der Abszisse ist die Nummer der Messung N, auf der Ordinate der jeweilige Gasanteil GVF in % aufgetragen. Das Ausführungsbeispiel beschreibt somit eine Kombination von zwei aufeinander aufbauenden Aspekten: erstens die Auswahl und Bestimmung von Merkmalen, die besonders geeignet sind. Der zweite Aspekt ergibt sich aus der Art der Nutzung dieser Merkmale mit Hüllkurven zur Abschätzung eines minimalen bzw. maximalen Gasanteils als Modell für die Gasanteilermittlung. Daraus ergeben sich folgende Vorteile:FIG. 6 shows how the calculated gas fraction GVF represented by crosses 61 coincides with an actual gas fraction GVF, which is indicated by points 60. A good match is achieved. On the abscissa the number of the measurement N, on the ordinate the respective gas content GVF in% is plotted. The embodiment thus describes a combination of two mutually constructive aspects: first, the selection and determination of features that are particularly suitable. The second aspect arises from the way in which these features are used with envelopes to estimate a minimum or maximum gas fraction as a model for gas fraction determination. This results in the following advantages:
- Im Gegensatz zu anderen Verfahren ist keine Änderung der Hardware nötig. - Es ist keine zusätzliche Sensorik oder Aktorik erforderlich.- Unlike other methods, no hardware changes are necessary. - No additional sensors or actuators are required.
- Der Regelkreis der Anregungseinheit muss nicht geändert werden.- The control loop of the excitation unit does not need to be changed.
- Es werden nur vorhandene Sensorsignale genutzt bzw. ausgewertet.- Only existing sensor signals are used or evaluated.
- Der Algorithmus benötigt wenig CPU- und Speicherressourcen.The algorithm requires little CPU and memory resources.
- Der Algorithmus lässt sich leicht in einen DSP implementieren. - Der Algorithmus kann für einen weiten Bereich von Durchflussraten, Durchflussrichtungen (waagerecht, senkrecht aufwärtsströmend und senkrecht abwärtsströmend) und Gegendrücke verwendet werden.The algorithm can be easily implemented in a DSP. - The algorithm can be used for a wide range of flow rates, flow directions (horizontal, vertical upward and vertical downward flow) and back pressures.
- Der Algorithmus kann für verschiedene Medien (z. B. Wasser, Öl) verwendet werden.- The algorithm can be used for different media (eg water, oil).
- Es wird eine Diagnoseaussage über den Prozesszustand und das Feldgerät geliefert:- A diagnostic statement about the process status and the field device is provided:
- Ab einem bestimmten Gasanteil, ist das Feldgerät außerhalb der Spezifikation. Das heißt der Durch- flussmesswert ist nicht mehr zuverlässig und sollte nicht mehr als gültige Prozessinformation betrachtet werden. Die Kenntnis des Gasanteils ist zugleich die Basis für eine Kompensation des Messfehlers . - Die Angabe des Gasanteils diagnostiziert zugleich das Kernproblem: Es ist Gas (z. B. Luft) im Pro- zess, und liefert so den Ansatzpunkt für eine Prozessoptimierung . - From a certain gas content, the field device is out of specification. This means that the flow measured value is no longer reliable and should no longer be considered as valid process information. The knowledge of the gas content is also the basis for a compensation of the measurement error. - The indication of the gas content also diagnoses the core problem: it is gas (eg air) in the process, thus providing the starting point for process optimization.

Claims

Patentansprüche claims
1. Coriolis-Massendurchflussmesser (1) zur Messung des Massendurchflusses einer Flüssigkeit (9) durch eine Leitung (3), mit einer Messeinheit (2) zur Ermittelung zumindest eines1. Coriolis mass flowmeter (1) for measuring the mass flow of a liquid (9) through a line (3), with a measuring unit (2) for determining at least one
Messwerts eines Aktorstroms und/oder einer Schwingungsamplitude und mit einer mit der Messeinheit (2) verbundenen Auswerteeinheit (17), welche einen Datenspeicher (21) und einen Prozessor (19) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher (21) eine Maximalkurve (MAX) und eine Minimalkurve (MIN) hinterlegt sind, und dass die Auswerteeinheit (17) derart ausgestaltet ist, dass der ermittelte Messwert einerseits in die Maximalkurve (MAX) eingesetzt und daraus eine Maximalschranke bestimmt und andererseits in die Mini- malkurve (MIN) eingesetzt und daraus eine Minimalschranke bestimmt wird und dass aus der Maximalschranke und der Minimalschranke ein Gasanteil in der Flüssigkeit berechnet und angezeigt wird.Measured value of an actuator current and / or a vibration amplitude and with an evaluation unit (17) connected to the measuring unit (2), which comprises a data memory (21) and a processor (19), characterized in that in the data memory (21) a maximum curve ( MAX) and a minimum curve (MIN) are stored, and that the evaluation unit (17) is designed such that the measured value determined on the one hand in the maximum curve (MAX) used and determines therefrom a maximum barrier and on the other hand in the minimum curve (MIN) used and from this a minimum barrier is determined and that from the maximum and the minimum barrier a proportion of gas in the liquid is calculated and displayed.
2. Coriolis-Massendurchflussmesser (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalkurve (MAX) und die Minimalkurve (MIN) durch Bildung der Inversen einer Hüllkurve (HK) aus einer Reihe von Messwerten errechnet ist.2. Coriolis mass flowmeter (1) according to claim 1, characterized in that the maximum curve (MAX) and the minimum curve (MIN) is calculated by forming the inverse of an envelope (HK) from a series of measured values.
3. Coriolis-Massendurchflussmesser (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllkurve (HK) durch eine der folgenden Funktionsarten gebildet ist: eine lineare oder stückweise lineare Kurve, ein Polynom n-ter Ordnung, ein Spline, ein neuronales Netz, eine exponentielle oder eine lo- garithmische Kurve.3. Coriolis mass flowmeter (1) according to claim 2, characterized in that the envelope (HK) is formed by one of the following types of functions: a linear or piecewise linear curve, an n-th order polynomial, a spline, a neural network, an exponential or a logarithmic curve.
4. Coriolis-Massendurchflussmesser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus Messwerten des Aktorstroms und der Schwingungsamplitude diesen jeweils zugeordnete Hüllkurven (HK) berechnet werden, dass mit diesen Hüllkurven (HK) jeweils zugeordnete Maximal- und Minimalschranken bestimmt werden und dass für die Berechnung des Gasanteils die kleinste Maximalschranke und die größte Minimalschranke verwendet werden.4. Coriolis mass flowmeter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that from measured values of the Aktorstroms and the oscillation amplitude of these respective assigned envelopes (HK) are calculated that with these envelopes (HK) respectively associated maximum and minimum barriers are determined and that for the calculation of the gas fraction, the smallest maximum barrier and the largest Minimum barrier can be used.
5. Coriolis-Massendurchflussmesser (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Differenz der größten Ma- ximalschranke und der kleinsten Minimalschranke eine Fehlerangabe berechnet und angezeigt wird.5. Coriolis mass flowmeter (1) according to claim 4, characterized in that from the difference of the largest maximum limit and the smallest minimum limit an error is calculated and displayed.
6. Coriolis-Massendurchflussmesser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas- anteil als arithmetischer Mittelwert der Maximal- und der Minimalschranke berechnet wird.6. Coriolis mass flowmeter (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the proportion of gas is calculated as the arithmetic mean of the maximum and the minimum barrier.
7. Coriolis-Massendurchflussmesser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher digital messend ausgebildet ist.7. Coriolis mass flowmeter (1) according to one of the preceding claims, which is formed digitally measured.
8. Coriolis-Massendurchflussmesser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte vor der Weiterverarbeitung gefiltert werden.8. Coriolis mass flowmeter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the measured values are filtered prior to further processing.
9. Verfahren zum Betrieb eines Coriolis-Massendurchfluss- messers (1) zur Messung des Massendurchflusses einer Flüssigkeit (9) durch eine Leitung (3), mit einer Messeinheit (2), die zur Ermittelung zumindest eines Messwerts, eines Aktor- Stroms und/oder einer Schwingungsamplitude dient, und mit einer mit der Messeinheit (2) verbundenen Auswerteeinheit (17), welche einen Datenspeicher (21) und einen Prozessor (19) um- fasst, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher (21) eine Maximalkurve (MAX) und eine Minimalkurve (MIN) hinter- legt sind, wobei mittels des Prozessors der ermittelte Messwert einerseits in die Maximalkurve (MAX) eingesetzt und daraus eine Maximalschranke bestimmt und andererseits in die Minimalkurve (MIN) eingesetzt und daraus eine Minimalschranke bestimmt wird und wobei aus der Maximalschranke und der Mini- malschranke ein Gasanteil in der Flüssigkeit berechnet und angezeigt wird. 9. Method for operating a Coriolis mass flowmeter (1) for measuring the mass flow rate of a liquid (9) through a line (3), comprising a measuring unit (2) which is used to determine at least one measured value, an actuator current and / or an oscillation amplitude, and with an evaluation unit (17) connected to the measuring unit (2), which comprises a data memory (21) and a processor (19), characterized in that in the data memory (21) a maximum curve (MAX ) and a minimum curve (MIN) are deposited, wherein by means of the processor, the determined measured value on the one hand in the maximum curve (MAX) used and determines a maximum barrier and on the other hand inserted in the minimum curve (MIN) and from this a minimum barrier is determined and where the maximum barrier and the minimum barrier, a proportion of gas in the liquid is calculated and displayed.
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