WO2013189590A2 - System zur durchflussmessung - Google Patents

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WO2013189590A2
WO2013189590A2 PCT/EP2013/001793 EP2013001793W WO2013189590A2 WO 2013189590 A2 WO2013189590 A2 WO 2013189590A2 EP 2013001793 W EP2013001793 W EP 2013001793W WO 2013189590 A2 WO2013189590 A2 WO 2013189590A2
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flow
measurement
data
monitoring device
measuring
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PCT/EP2013/001793
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WO2013189590A3 (de
Inventor
Martin Kurth
Jan DRENTHEN
Marcel Vermeulen
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Krohne Ag
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Publication date
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Publication of WO2013189590A3 publication Critical patent/WO2013189590A3/de

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    • 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
    • G01F1/66—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 measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
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    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G01F25/13—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters using a reference counter

Definitions

  • the invention relates to a system for flow measurement with at least a first flow meter and a second flow meter.
  • Known measuring methods of flow determination make use, for example, of the transit time of ultrasonic waves, which are either transmitted directly between two ultrasonic transducers or undergo reflection on the wall of the measuring tube (see, for example, the patent specifications DE 196 48 784 C2 or DE 103 12 034 B3 ).
  • flow meters with the highest possible measuring accuracy are preferred for said application.
  • Ultrasonic measuring methods are particularly advantageous for large nominal tube sizes can be used advantageously because with the ultrasonic waves with a suitable arrangement of the ultrasonic lsender and receiver the flow-through pipe cross-section is almost completely monitored, which is especially true for such instruments that realize a plurality of measurement paths that the flow cross-section in different Go through areas.
  • CONFIRMATION COPY Deposits react differently. As far as this is given and in so far deviations of the measured data are observed and recognized, this diversity serves to measure the flow of the monitoring of the system. A disadvantage of such systems is that the diversity has to be brought together again, which can be associated with difficulties. If different measuring principles are used, the values may not be directly comparable with one another, or different error tolerances must be taken into account. If measuring devices from different manufacturers are also used, additional information about the particular peculiarities may have to be present. Therefore, it would be advantageous to have a simplified system, so that more computational effort for the actual evaluation and not already for the comparability of the data must be spent.
  • the invention is therefore based on the object to propose a system for flow measurement, which allows self-monitoring in a simple way.
  • the indicated object is inventively achieved first and foremost in the system under consideration for flow measurement in that the first flow meter and the second flow meter differ from each other and / or have different orientations for the flow measurement and that the first flow meter and the second flow meter respectively have a data from the flow measurement generating evaluation.
  • a monitoring device is provided, which is connected to the evaluation units in such a way that the monitoring device receives data generated by the evaluation units.
  • the monitoring device is configured in such a way that the monitoring device generates at least one comparison result on the basis of a comparison of the data generated by the evaluation units and signals at least the occurrence of an error state associated with at least one comparison result.
  • the system according to the invention has two flowmeters which differ from one another. The differences may lie in the manufacturer, in the measuring principle used for the flow measurement or in the type of application or implementation of the measuring principle. The difference is in particular such that errors in the measurement or changes in the measurement setup, z. For example, contamination can have different effects on the individual flowmeters or can be derived differently from the measured data obtained.
  • the first and the second flow meter have different orientations for the respective flow measurement.
  • the orientation in each case relates to the arrangement of the respective components of the two flowmeters relevant to the flow measurement, at least in a plane perpendicular to the flow direction of the measurement medium. If, in one embodiment, the two flowmeters are arranged one behind the other along the direction of flow, they also have different orientations with respect to the measurements.
  • the orientation results in particular from the arrangement of the relevant components or from the relevant interaction for the measurement with the measuring tube, which is flowed through by the measuring medium.
  • the orientations are preferably different in that disturbances (eg, deposits or adhesions) are different to the respective ones Affect flow measurements.
  • the two orientations can be arranged at the same or different axial position along the flow of the measuring medium.
  • the flowmeters react differently to disturbances - of whatever kind they may be - in different ways. This different behavior is exploited to the effect that the monitoring device compares the evaluation data of the evaluation units assigned to the flow measuring devices and generates a corresponding comparison result.
  • the monitoring device has a corresponding logic or a neural network, which also allows at least one training phase in one embodiment.
  • the amount of information about the measurement conditions can be increased since data are generated by two measuring devices.
  • plausibility considerations make it possible to monitor the state of one measuring instrument through the other. This creates a very advantageous self-monitoring.
  • too large differences between the measured values for the flow are signaled.
  • at least one evaluation unit generates secondary data from a measurement of the flow in addition to a value of the flow.
  • Secondary data are in addition to the aforementioned, for example, statements about the shape of the flow of the medium on the existence of different phases, etc. Secondary data are also, for example, intermediate results on the way of evaluation z. B. the duration of a measurement signal to the value for the flow of the medium.
  • both evaluation units generate secondary data from a measurement of the flow in addition to a value of the flow.
  • the monitoring device compares at least the secondary data with each other. Preferably, the actual measurement data on the flow are also included for the comparison.
  • the flowmeters used have special evaluation units for the system according to the invention, which contain monitoring and control functions and which therefore make statements about the measurement accuracy and variables influencing the measurement.
  • the flow measuring devices or especially the evaluation units usually have a so-called service interface, which is provided in addition to the normal interface for the measurement data.
  • the measuring medium is a liquid, a flowable mixture or, in particular, a gas or a gas mixture.
  • the monitoring device compares the data generated by the evaluation units from the same measurement times and / or from different measurement times with each other.
  • Data from previous measurements so-called history data, allow the recognition of trends and developments, such as those caused by deposits or wear. In particular, if developments are so clear that they permit extrapolation, errors can already be signaled before they affect incorrect flow readings.
  • at least one memory unit for storing data is provided in one embodiment. In one embodiment, the memory unit is connected in particular to the evaluation unit.
  • the monitoring device stores data generated by the evaluation units at an initialization time and at at least one-in particular known-value of the flow rate as reference data.
  • the initialization time is, for example, the commissioning of the system.
  • the data generated by the evaluation units, which result from the respective measurements with the associated flowmeters are stored as reference data.
  • the data is stored in previously known speeds of the measuring medium or determined at known flow rates.
  • the data is stored for six different flow rates. Six speeds are checked, for example, during a so-called high-pressure calibration, so that the data generated thereby can be suitably used.
  • the stored data results in a type of fingerprint of the system during the initialization or reference time.
  • At least the data generated by the evaluation units at this comparison instant are compared by the monitoring device with the reference data at a predeterminable comparison instant. This in turn preferably based on different speeds of the measuring medium. If data for all speeds for which the reference data have been stored may not be available, the existing data may be interpolated or extrapolated. The current data for the comparison may also come from previous measurements at these speeds, if there are no currently available data for all speeds. In the self-check of the system, the data between the flowmeters and also the reference data is compared. This results in a self-control of the system over the temporal development, as it were compared a target fingerprint with a current actual fingerprint preferably in dependence on the different speeds or flow values.
  • the first flow meter and the second flow meter differ from each other in terms of the type of flow measurement.
  • a configuration is connected, which provides that both flow meters come from the same manufacturer.
  • Types of flow measurement are, for example, the measurement via ultrasonic signals, via the measurement of the Coriolis force or via thermal methods.
  • at least one flow meter allows a measurement of the flow in the two flow directions through the associated measuring tube.
  • the type of flow measurement can also differ from one another in the concrete realization of the same measurement principle.
  • the first flow meter and the second flow meter is each an ultrasonic flow meter with a measuring tube, wherein the first flow meter and the second flow meter differ from each other at least in terms of the path of the ultrasonic signals in the respective measuring tube.
  • the ultrasonic transducers are arranged opposite each other at different points of the measuring tube, so that the ultrasonic signals are converted directly from the ultrasonic transducer to the ultrasonic transducer.
  • the ultrasonic transducers are located on the same side of the measuring tube, and the ultrasonic signals receive a reflection on the wall of the measuring tube after being emitted and are then detected by the other ultrasonic transducer.
  • both flowmeters function by utilizing ultrasound signals
  • both measuring devices are identical and differ in the system only with regard to the orientation of the measuring paths through which the ultrasound signals pass for the respective measurements.
  • the required pairs of transmitter and receiver of the two measuring devices are rotated in a variant relative to the circumference of the measuring tubes against each other.
  • At least one flowmeter is configured in such a way that at least two, in particular six, different measurement paths are used for the flow measurement, ie in particular propagation paths for the ultrasound signals, which differ from one another in terms of arrangement and / or orientation in the measuring tube differ.
  • a measuring tube of the first flowmeter and a measuring tube of the second flowmeter are arranged directly adjacent to one another and connected to one another. This results in a very short design of the system. Usually, space is left between different meters in the form of a normal pipe section. In this embodiment, however, the flow measuring devices are arranged directly flange to flange and connected to each other.
  • the monitoring device is part of the first flow meter or the second flow meter.
  • the two flowmeters communicate directly with one another and the one measuring device transmits its data to the other measuring device which has the monitoring device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system for flow measurement which essentially clarifies the functional correlations.
  • FIG. 1 shows, purely schematically, a system 1 according to the invention for measuring the flow of a measuring medium (not shown), which is in particular a gas or gas mixture.
  • a measuring medium which is in particular a gas or gas mixture.
  • the first 2 and the second flow meter 3 differ in the arrangement of the ultrasonic transducer and thereby by the path that the ultrasonic signals take for the measurement: once with and once without reflection on the wall of the respective measuring tube.
  • the evaluation of the measurement signals takes place in each case in the evaluation units 4, 5, which not only generate a value for the flow, but also secondary data on the measurement or on the flow and transmit this secondary data to the monitoring device 6.
  • Such secondary data are, for example, uncertainties of the measured value of the flow, interfering signals or intermediate variables which result from the measured signals and which are relevant for the determination of the flow or affect the measured variable - here the transit time of the ultrasonic signals.
  • the monitoring unit 6 now compares the data of the two evaluation units 4, 5 and generates comparison results. Depending on the respective comparison result, an error signal is possibly generated. If, for example, a measurement with the first flowmeter 2 indicates that there is contamination of the measuring tube 7 of the first flowmeter 2, this does not indicate the measurement with the second flowmeter 3, i. If the data of the evaluation unit 5 of the second flowmeter 3 indicate that the measuring tube 8 of the second flowmeter 3 is not contaminated, this can be considered to mean that there is an increased uncertainty with regard to the measured values or a measurement is correspondingly uncertain. For such comparisons, the monitoring unit 6 has in particular a neural network or is designed for the application of the fuzzy logic. Furthermore, types of illegal and therefore associated with a fault condition comparison results are stored.
  • the monitoring unit 6 is connected to a memory unit 9 in which such older measured values of the flow or older secondary data can be stored. If the measured values of the two evaluation units 4, 5 are identical for the flow within a predefinable tolerance band, the monitoring unit 6 determines the measuring accuracy due to the plurality of different secondary data in a variant for the output of the - for example averaged - flow value.
  • the monitoring unit 6 also has a corresponding interface for connection to a fieldbus 10, except, in particular, a measured value for the flow, if necessary, also the error signals are transmitted.
  • the flowmeters 2, 3 themselves have in particular a logic which serves to monitor the measured values and measuring conditions. The fact that both work differently results in the required diversity, which in turn is used in the monitoring device 6 for checking purposes.
  • the system 1 thus monitors itself and the selection of the flowmeters 2, 3, in particular errors have different effects and are therefore recognizable.
  • both flowmeters 2, 3 originate from the same manufacturer, then both can also be designed such that they do not mutually influence one another in the measurement or at least in known dimensions. Therefore, both measuring devices 2, 3 directly adjacent to each other, so flange 1 1 is introduced to flange 1 1 in the pipe system 12, which is flowed through by the measuring medium.

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Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein System (1) zur Durchflussmessung mit mindestens einem ersten Durchflussmessgerät (2) und einem zweiten Durchflussmessgerät (3). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Durchflussmessung vorzuschlagen, das eine Selbstüberwachung auf einfache Art erlaubt. Die Aufgabe wird bei dem in Rede stehenden System dadurch gelöst, dass das erste Durchflussmessgerät (2) und das zweite Durchflussmessgerät (3) sich voneinander unterscheiden und/oder unterschiedliche Orientierungen für die Durchflussmessung aufweisen und jeweils eine Daten aus die Durchflussmessung erzeugende Auswerteeinheit (4, 5) aufweisen. Weiterhin ist eine Überwachungsvorrichtung (6) vorgesehen, die derartig mit den Auswerteeinheiten (4, 5) verbunden ist, dass sie von den Auswerteeinheiten (4, 5) erzeugte Daten erhält, und die derartig ausgestaltet ist, dass sie ausgehend von einem Vergleich der von den Auswerteeinheiten (4, 5) empfangenen Daten mindestens ein Vergleichsergebnis erzeugt und zumindest das Auftreten eines mit mindestens einem Vergleichsergebnis verbundenen Fehlerzustands signalisiert.

Description

System zur Durchflussmessung
Die Erfindung betrifft ein System zur Durchflussmessung mit mindestens einem ersten Durchflussmessgerät und einem zweiten Durchflussmessgerät.
Abgesehen davon, dass eine hohe Messgenauigkeit bei jeder Durchflussmessung aus technischer Sicht immer wünschenswert ist, besteht gerade bei hochwertigen flüssigen oder gasförmigen Gütern, wie zum Beispiel Erdöl und Erdgas, ein erhebliches Interesse daran, dass aus Lieferantensicht die - und nur die - zu liefernde Menge geliefert wird, und aus Abnehmersicht, dass die - und zwar mindestens die - angeforderte Menge erhalten wird. Messtoleranzen gehen immer zu Lasten eines der am Handel beteiligten, üblicherweise zu Lasten des Lieferanten.
Bekannte Messmethoden der Durchflussbestimmung bedienen sich beispielsweise der Laufzeit von Ultraschall wellen, wobei diese entweder direkt zwischen zwei Ultraschallwandlern übertragen werden oder eine Reflektion an der Wand des Messrohrs erfahren (siehe z. B . die Patentschriften DE 196 48 784 C2 oder DE 103 12 034 B3). Dabei werden für die genannte Anwendung insbesondere Durchflussmessgeräte mit einer möglichst hohen Messgenauigkeit bevorzugt. Ultraschallmessverfahren sind insbesondere bei großen Rohrnennweiten vorteilhaft einsetzbar, da mit den Ultraschallwellen bei geeigneter Anordnung der Ultraschal lsender und -empfänger der durchströmte Rohrquerschnitt praktisch vollständig überwachbar ist, was vor allem für solche Messgeräte zutrifft, die eine Mehrzahl an Messpfaden realisieren, die den Strömungsquerschnitt in unterschiedlichen Bereichen durchlaufen.
Aufgrund von sich ändernden Messbedingungen oder Alterungserscheinungen der Messgeräte können jedoch ggf. Messunsicherheiten oder sogar Messfehler auftauchen. Um solche Erscheinungen zu identifizieren, ist es im Stand der Technik bekannt, unterschiedliche Durchflussmessgeräte hintereinander anzuordnen, wobei sich die Messgeräte im Messprinzip oder durch den Hersteller voneinander unterscheiden. Damit geht die Erwartung einher, dass die Messgeräte beispielsweise ein unterschiedliches Alterungsverhalten zeigen und auch auf Änderungen der Messbedingungen (z. B. Verschmutzungen oder
BESTÄTIGUNGSKOPIE Ablagerungen) unterschiedlich reagieren. Soweit dies gegeben ist und insofern Abweichungen der Messdaten beobachtet und erkannt werden, dient diese Diversität der Messung des Durchflusses der Überwachung des Systems. Nachteilig an solchen Systemen ist, dass die Diversität wieder zusammengeführt werden muss, was mit Schwierigkeiten verbunden sein kann. Werden unterschiedliche Messprinzipien verwendet, so lassen sich die Werte ggf. nicht unmittelbar miteinander vergleichen bzw. müssen unterschiedliche Fehlertoleranzen beachtet werden. Werden zudem Messgeräte von unterschiedli- chen Herstellern verwendet, so müssen ggf. zusätzliche Informationen über die jeweiligen Besonderheiten vorhanden sein. Daher wäre es vorteilhaft, über ein vereinfachtes System zu verfügen, so dass mehr Rechenaufwand für die eigentliche Auswertung und nicht schon bereits für die Vergleichbarkeit der Daten aufgewendet werden muss.
Bei den eingangs beschriebenen Anwendungen der Durchflussmessung handelt es sich häufig um den sogenannten eichpflichtigen Verkehr, bei dem besondere Anforderungen an die Genauigkeit der Messgeräte und vor allem an den Nachweis dieser Genauigkeit gestellt werden. Für den Nachweis der Genauigkeit ist es im Allgemeinen erforderlich, das System - also die Messgeräte mit ihren jeweiligen Messrohren und ggf. auch zwischen diesen verbindend angeordnete Rohre - in regelmäßigen zeitlichen Abständen aus dem umgebenden Rohrsystem herauszunehmen und einer Kalibrierung/Eichung zu unterziehen, wobei hier die Konformität mit bestimmten Genauigkeitsanforde- rungen von dazu befugten Instituten bestätigt wird, wie zum Beispiel von der physikalisch-technischen Bundesanstalt in Deutschland. Dieser Vorgang ist sehr aufwändig, da solche Systeme ein hohes Gewicht aufweisen können und da für erforderliche Bypässe etc. gesorgt werden muss. Daher wäre es vorteilhaft, Systeme zu verwenden, die über möglichst lange Eichintervalle verfü- gen, idealerweise nach einer ersten Eichung die Eichfrist "unendlich" aufweisen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Durchflussmessung vorzuschlagen, das eine Selbstüberwachung auf einfache Art erlaubt. Die aufgezeigte Aufgabe ist erfindungsgemäß zunächst und im Wesentlichen bei dem in Rede stehenden System zur Durchflussmessung dadurch gelöst, dass das erste Durchflussmessgerät und das zweite Durchflussmessgerät sich voneinander unterscheiden und/oder unterschiedliche Orientierungen für die Durchflussmessung aufweisen und dass das erste Durchflussmessgerät und das zweite Durchflussmessgerät jeweils eine Daten aus der Durchflussmes- sung erzeugende Auswerteeinheit aufweisen. Zudem ist eine Überwachungsvorrichtung vorgesehen, die derartig mit den Auswerteeinheiten verbunden ist, dass die Überwachungsvorrichtung von den Auswerteeinheiten erzeugte Daten erhält. Weiterhin ist die Überwachungsvorrichtung derartig ausgestaltet, dass die Überwachungsvorrichtung ausgehend von einem Vergleich der von den Auswerteeinheiten erzeugten Daten mindestens ein Vergleichsergebnis erzeugt und zumindest das Auftreten eines mit mindestens einem Vergleichsergebnis verbundenen Fehlerzustands signalisiert. Das erfindungsgemäße System verfügt über zwei Durchflussmessgeräte, die sich voneinander unterscheiden. Die Unterschiede können dabei im Hersteller, im für die Durchflussmessung verwendeten Messprinzip oder in der Art der Anwendung bzw. Umsetzung des Messprinzips liegen. Der Unterschied ist insbesondere derartig, dass sich Fehler der Messung oder Änderungen im Messaufbau, z. B. Verschmutzungen jeweils unterschiedlich bei den einzelnen Durchflussmess- geräten auswirken bzw. sich jeweils unterschiedlich aus den gewonnenen Messdaten ableiten lassen.
Alternativ oder ergänzend weisen das erste und das zweite Durchflussmessgerät unterschiedliche Orientierungen für die jeweilige Durchflussmessung auf. Die Orientierung bezieht sich dabei jeweils auf die Anordnung der jeweiligen für die Durchflussmessung relevanten Komponenten der zwei Durchflussmessgeräte zumindest in einer Ebene senkrecht zur Durchflussrichtung des Messmediums. Sind die beiden Durchflussmessgerät in einer Ausgestaltung entlang der Flussrichtung hintereinander angeordnet, so weisen sie auch hinsichtlich der Messungen unterschiedliche Orientierungen auf. Die Orientierung ergibt sich dabei insbesondere aus der Anordnung der relevanten Komponenten bzw. aus der für die Messung relevanten Wechselwirkung mit dem Messrohr, das vom Messmedium durchströmt wird. Die Orientierungen unterscheiden sich vorzugsweise dahingehend, dass Störungen (beispielsweise Ablagerungen oder Anhaftungen) sich unterschiedlich auf die jeweiligen Durchflussmessungen auswirken. Verläuft ein Orientierung beispielsweise derartig, dass eine Wechselwirkung mit dem in Richtung der Schwerkraft unten befindlichen Teil des Messrohrs stattfindet, und verläuft die andere Orientierung im Wesentlichen senkrecht dazu, beispielsweise auf halber Höhe des Messrohrs, so wirkt sich ein Sediment unterschiedlich auf die Messungen der beiden Durchflussmessgeräte aus. Die beiden Orientierungen können dabei auf gleicher oder unterschiedlicher axialer Position längs der Strömung des Messmediums angeordnet sein. Insgesamt mit anderen Worten: Die Durchflussmessgeräte reagieren auf Störungen - in welcher Art diese auch immer vorliegen mögen - unterschiedlich. Dieses unterschiedliche Verhalten wird dahingehend ausgenutzt, dass die Überwachungsvorrichtung die Auswertedaten der den Durchflussmessgeräten zugeordneten Auswerteeinheiten miteinander vergleicht und ein entsprechendes Vergleichsergebnis erzeugt. Hierfür verfügt die Überwachungsvorrichtung über eine entsprechende Logik oder ein neuronales Netz, das in einer Ausgestaltung auch zumindest eine Einlernphase erlaubt.
Durch die Auswertung der Daten von zwei Auswerteeinheiten kann einerseits die Menge an Information über die Messbedingungen erhöht werden, da von zwei Messgeräten Daten generiert werden. Andererseits erlauben es beispielsweise Plausibilitätsbetrachtungen, den Zustand eines Messgerätes durch das andere zu überwachen. Hierdurch stellt sich eine sehr vorteilhafte Selbstüberwachung ein. In der Umsetzung werden beispielsweise zu große Differenzen zwischen den Messwerten für den Durchfluss signalisiert. Alternativ oder ergänzend werden Unterschiede zwischen zusätzlich aus den Messungen gewonnenen - sekundären - Daten, z. B. über Ablagerungen an der Rohrwand oder auf einem Element eins Messgerätes oder über die Temperatur des Messmediums als Fehler angezeigt. Hierfür ist es in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass mindestens eine Auswerteeinheit aus einer Messung des Durchflusses zusätzlich zu einem Wert des Durchflusses sekundäre Daten erzeugt. Diese sekundären Daten sind zusätzlich zu den zuvor genannten beispielsweise Aussagen über die Form des Flusses des Mediums, über das Vorliegen von unterschiedlichen Phasen usw. Sekundäre Daten sind weiterhin beispielweise auch Zwischenergebnisse auf dem Weg der Auswertung z. B. der Laufzeit eines Messsignals hin zum Wert für den Durchfluss des Messmediums. Damit geht eine weitere Ausgestaltung einher, in der beide Auswerteeinheiten aus einer Messung des Durchflusses zusätzlich zu einem Wert des Durchflusses sekundäre Daten erzeugen. Dabei vergleicht die Überwachungsvorrich- tung mindestens die sekundären Daten miteinander. Vorzugsweise werden die eigentlichen Messdaten über den Durchfluss ebenfalls für den Vergleich hinzugezogen. Die verwendeten Durchflussmessgeräte verfügen für das erfindungsgemäße System über spezielle Auswerteeinheiten, die Überwachungsund Kontrollfunktionen beinhalten und die mithin Aussagen über die Messgenauigkeit und über die Messung beeinflussende Größen tätigen. Für die Ausgabe solcher sekundären Daten verfügen die Durchflussmessgeräte bzw. speziell die Auswerteeinheiten zumeist über eine sog. Service-Schnittstelle, die zusätzlich zu der normalen Schnittstelle für die Messdaten vorgesehen ist. Bei dem Messmedium handelt es sich um eine Flüssigkeit, um ein fließfähiges Gemisch oder insbesondere um ein Gas bzw. ein Gasgemisch.
In einer Ausgestaltung vergleicht die Überwachungsvorrichtung die von den Auswerteinheiten erzeugten Daten von gleichen Messzeitpunkten und/oder von unterschiedlichen Messzeitpunkten miteinander. Daten von vorhergehenden Messungen, also sog. Historiendaten, erlauben das Erkennen von Tendenzen und Entwicklungen, wie sie beispielsweise durch Ablagerungen oder Abnutzungen entstehen. Sind Entwicklungen insbesondere so deutlich, dass sie eine Extrapolation erlauben, so können bereits Fehler signalisiert werden, bevor sie sich in falschen Messwerten für den Durchfluss auswirken. Für die Auswertung der Daten von vorhergehenden Messungen ist in einer Ausgestaltung mindestens eine Speichereinheit zum Speichern von Daten vorgesehen. In einer Ausgestaltung ist die Speichereinheit insbesondere mit der Auswerteeinheit verbunden.
Bei einer Ausgestaltung speichert die Überwachungsvorrichtung von den Auswerteeinheiten an einem Initialisierungszeitpunkt und bei mindestens einem - insbesondere bekannten - Wert des Durchflusses erzeugte Daten als Referenzdaten ab. Bei dem Initialisierungszeitpunkt handelt es sich beispielsweise um die Inbetriebnahme des Systems. Für diesen Zeitpunkt werden die von den Auswerteeinheiten erzeugten Daten, die sich aus den jeweiligen Messungen mit den zugeordneten Durchflussmessgeräten ergeben, als Referenzdaten abgespeichert. Vorzugsweise werden die Daten bei vorbekannten Ge- schwindigkeiten des Messmediums bzw. bei vorbekannten Durchflüssen ermittelt. In einer Ausgestaltung werden die Daten für sechs unterschiedliche Durchflussraten abgespeichert. Sechs Geschwindigkeiten werden beispielsweise während einer sog. Hochdruckkai ibration geprüft, so dass die dabei erzeugten Daten passend verwendet werden können. Durch die abgespeicherten Daten ergibt sich eine Art von Fingerabdruck des Systems während des Initialisierungs- bzw. Referenzzeitpunkts. Während des laufenden Betriebs werden an einem vorgebbaren Vergleichszeitpunkt mindestens die von den Auswerteeinheiten an diesem Vergleichszeitpunkt erzeugten Daten von der Überwachungsvorrichtung mit den Referenzdaten verglichen. Dies wiederum vorzugsweise bezogen auf unterschiedliche Geschwindigkeiten des Messmediums. Sind dabei ggf. nicht Daten für alle Geschwindigkeiten, für die die Referenzdaten abgespeichert worden sind, vorhanden, so werden die vorhandenen Daten ggf. inter- oder extrapoliert. Die aktuellen Daten für den Vergleich stammen dabei ggf. auch, insofern keine momentan verfügbaren Daten für alle Geschwindigkeiten vorhanden sind, aus vorhergehenden Messungen mit diesen Geschwindigkeiten. Beim für die Selbstkontrolle des Systems durchgeführten Vergleich werden die Daten zwischen den Durchflussmessge- räten und auch mit den Referenzdaten verglichen. Damit ergibt sich eine Eigenkontrolle des Systems über die zeitliche Entwicklung, indem gleichsam ein Soll-Fingerabdruck mit einem aktuellen Ist-Fingerabdruck vorzugsweise in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Geschwindigkeiten bzw. Durchflusswerten verglichen wird.
Die folgenden Ausgestaltungen beziehen sich speziell auf die Durchfluss- messgeräte.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Durchflussmessgerät und das zweite Durchflussmessgerät sich hinsichtlich der Art der Durchflussmessung voneinander unterscheiden. Mit dieser Ausgestaltung ist insbesondere eine Ausgestaltung verbunden, die vorsieht, dass beide Durchflussmessgeräte vom gleichen Hersteller stammen. Arten der Durchflussmessung sind beispielsweise die Messung über Ultraschallsignale, über die Messung der Corio- liskraft oder über thermische Verfahren. In einer Ausgestaltung erlaubt zumindest ein Durchflussmessgerät eine Messung des Durchflusses in den beiden Strömungsrichtungen durch das zugehörige Messrohr. Weiterhin kann sich die Art der Durchflussmessung auch in der konkreten Realisierung des gleichen Messprinzips voneinander unterscheiden. Daher sieht es eine Ausgestaltung vor, dass das erste Durchflussmessgerät und das zweite Durchflussmessgerät jeweils ein Ultraschalldurchflussmessgerät mit einem Messrohr ist, wobei das erste Durchflussmessgerät und das zweite Durchflussmessgerät sich zumindest hinsichtlich des Wegs der Ultraschallsignale im jeweiligen Messrohr voneinander unterscheiden. So sind bei einem Durchflussmessgerät die Ultraschallwandler an unterschiedlichen Stellen des Messrohrs einander gegenüber angeordnet, so dass die Ultraschallsignale direkt von Ultraschallwandler zu Ultraschallwandler wandeln. Bei dem anderen Durchflussmessgerät befinden sich die Ultraschallwandler auf der gleichen Seite des Messrohrs, und die Ultraschallsignale erfahren nach dem Ausstrahlen eine Reflektion an der Wand des Messrohrs und werden dann erst vom anderen Ultraschallwandler detektiert. Durch den in Bezug auf die Länge unterschiedlichen Weg der Ultraschallsignale ergibt sich auch eine unterschiedliche Auswertung bzw. eine unterschiedliche Abhängigkeit von den Messbedingungen. Dies wiederum hat den Vorteil, dass sich Fehler oder Störungen nicht bei beiden Durchflussmessgeräten gleichartig auswirken, sondern durch ihre Unterschiedlichkeit erkennbar bleiben.
Funktionieren beide Durchflussmessgeräte unter Ausnutzung von Ultraschallsignalen, so sind in einer weiteren Ausgestaltung beide Messgeräte identisch und unterscheiden sich im System lediglich hinsichtlich der Orientierung der Messpfade, die die Ultraschallsignale für die jeweiligen Messungen durchlaufen. Die dafür erforderlichen Paare von Sender und Empfänger der beiden Messgeräte sind dabei in einer Variante relativ zum Umfang der Messrohre gegeneinander gedreht.
Wichtig ist im Ergebnis, dass bei Wahl und/oder Anordnung der ersten und des zweiten Durchflussmessgeräts sichergestellt ist, dass sich - insbesondere für einen Genauigkeitsnachweis - relevante Beeinflussungen/Störungen auf das erste und das zweite Durchflussmessgerät unterschiedlich auswirken. Wenn dies nachgewiesen ist, sind Durchflussmesssysteme realisierbar, die eine sehr lange und praktisch auch unendliche Eichfrist aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mindestens ein Durchfluss- messgerät derartig ausgestaltet, dass für die Durchflussmessung mindestens zwei - insbesondere sechs - unterschiedliche Messpfade - also insbesondere Ausbreitungswege für die Ultraschallsignale - verwendet werden, die sich in Bezug auf Anordnung und/oder Orientierung im Messrohr voneinander unterscheiden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Messrohr des ersten Durchflussmessgeräts und ein Messrohr des zweiten Durchflussmess- geräts direkt nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich eine sehr kurze Bauform des Systems. Üblicherweise wird zwischen unterschiedlichen Messgeräten Platz in Form eines normalen Rohrabschnitts gelassen. In dieser Ausgestaltung werden jedoch die Durch- flussmessgeräte direkt Flansch an Flansch angeordnet und miteinander verbunden.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Überwachungsvorrichtung Bestandteil des ersten Durchflussmessgerätes oder des zweiten Durchfluss- messgerätes ist. In dieser Ausgestaltung kommunizieren die zwei Durch- flussmessgeräte direkt miteinander und übergibt das eine Messgerät seine Daten an das andere Messgerät, das über die Überwachungsvorrichtung verfügt.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Messvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische, im Wesentlichen die funktionalen Wirkzusammenhänge verdeutlichende Darstellung eines Systems zur Durchflussmessung .
Die Fig. 1 zeigt rein schematisch ein erfindungsgemäßes System 1 zur Durchflussmessung eines - nicht dargestellten - Messmediums, bei dem es sich insbesondere um ein Gas bzw. Gasgemisch handelt. Hierfür sind zwei Durch- flussmessgeräte 2, 3 vorgesehen, die als Ultraschalldurchflussmessgeräte ausgestaltet sind. Das erste 2 und das zweite Durchflussmessgerät 3 unterscheiden sich dabei in der Anordnung der Utraschallwandler und dadurch durch den Weg, den die Ultraschallsignale für die Messung nehmen: einmal mit und einmal ohne Reflektion an der Wand des jeweiligen Messrohrs. Die Auswertung der Messsignale erfolgt jeweils in den Auswerteeinheiten 4, 5, die nicht nur einen Wert für den Durchfluss, sondern auch noch sekundäre Daten über die Messung bzw. über den Durchfluss erzeugen und die diese sekundäre Daten an die Überwachungsvorrichtung 6 übermitteln. Solche sekundären Daten sind beispielsweise Unsicherheiten des Messwerts des Durchflusses, Störsignale oder Zwischengrößen, die sich aus den gemessenen Signalen ergeben und die für die Bestimmung des Durchflusses relevant sind bzw. sich auf die gemessene Größe - hier die Laufzeit der Ultraschall Signale - auswirken.
Die Überwachungseinheit 6 vergleicht nun die Daten der zwei Auswerteeinheiten 4, 5 und erzeugt daraus Vergleichsergebnisse. In Abhängigkeit vom jeweiligen Vergleichsergebnis wird ggf. ein Fehlersignal erzeugt. Ergibt beispielsweise eine Messung mit dem ersten Durchflussmessgerät 2, dass eine Verschmutzung des Messrohrs 7 des ersten Durchflussmessgerätes 2 gegeben ist, zeigt dies jedoch die Messung mit dem zweiten Durchflussmessgerät 3 nicht an, d.h. vermitteln die Daten der Auswerteeinheit 5 des zweiten Durchflussmessgerätes 3, dass das Messrohr 8 des zweiten Durchflussmessgerätes 3 nicht verschmutzt sei, so kann dies gewertet werden, dass eine erhöhte Unsicherheit hinsichtlich der Messwerte besteht oder dass eine Messung entsprechend unsicher ist. Für solche Vergleiche verfügt die Überwachungseinheit 6 insbesondere über ein neuronales Netz bzw. ist für die Anwendung der Fuzzy- Logik ausgelegt. Weiterhin sind Arten von unzulässigen und daher mit einem Fehlerzustand assoziierten Vergleichsergebnissen hinterlegt.
Um insbesondere aus vorhergehenden Messungen Entwicklungen ableiten oder unzulässige Sprünge der Messwerte erkennen zu können, ist die Überwachungseinheit 6 mit einer Speichereinheit 9 verbunden, in der solche älteren Messwerte des Durchflusses oder älteren sekundären Daten ablegbar sind. Sind die Messwerte der beiden Auswerteinheiten 4, 5 für den Durchfluss innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbandes identisch, so ermittelt die Überwachungseinheit 6 in einer Variante für die Ausgabe des - beispielsweise gemittelten - Durchfluss werts die Messgenauigkeit aufgrund der Vielzahl der unterschiedlichen sekundären Daten.
Weiterhin verfügt in der gezeigten Ausgestaltung die Überwachungseinheit 6 auch über eine entsprechende Schnittstelle zur Anbindung an einen Feldbus 10, an außer insbesondere einem Messwert für den Durchfluss ggf. auch die Fehlersignale übermittelt werden.
Die Durchflussmessgeräte 2, 3 selbst verfügen insbesondere über eine Logik, die der Überwachung der Messwerte und Messbedingungen dient. Dadurch, dass beide unterschiedlich funktionieren, ergibt sich die geforderte Diversität, die wiederum in der Überwachungsvorrichtung 6 zur Kontrolle verwendet wird. Das System 1 überwacht sich somit selbst und durch die Auswahl der Durchflussmessgeräte 2, 3 wirken sich insbesondere Fehler unterschiedlich aus und sind daher erkennbar.
Stammen wie hier beide Durchflussmessgeräte 2, 3 vom gleichen Hersteller, so können auch beide so ausgestaltet werden, dass sie sich in der Messung nicht gegenseitig oder zumindest in bekannten Maßen gegenseitig beeinflussen. Daher werden beide Messgeräte 2, 3 direkt nebeneinander, also Flansch 1 1 an Flansch 1 1 in das Rohrsystem 12 eingebracht, das von dem Messmedium durchströmt wird.
Ist bei Messgeräten von unterschiedlichen Herstellern oder bei Messgeräten unterschiedlichen Typs die Art der Wechselwirkung bekannt und lässt sich diese durch die Überwachungsvorrichtung 6 für die Auswertung der Daten der Auswerteeinheiten 4, 5 passend berücksichtigen, so werden auch diese in einer alternativen - nicht dargestellten - Variante direkt nebeneinander angeordnet, um nur einen geringen Bauraumbedarf zu haben.

Claims

Patentansprüche :
1 . System (1 ) zur Durchflussmessung mit mindestens einem ersten Durchflussmessgerät (2) und einem zweiten Durchflussmessgerät (3),
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Durchflussmessgerät (2) und das zweite Durchflussmessgerät (3) sich voneinander unterscheiden und/oder unterschiedliche Orientierungen für die Durchflussmessung aufweisen, dass das erste Durchflussmessgerät (2) und das zweite Durchflussmessgerät (3) jeweils eine Daten aus der Durchflussmessung erzeugende Auswerteeinheit (4, 5) aufweisen, dass eine Überwachungsvorrichtung (6) vorgesehen ist, dass die Überwachungsvorrichtung (6) derartig mit den Auswerteeinheiten (4, 5) verbunden ist, dass die Überwachungsvorrichtung (6) von den Auswerteeinheiten (4, 5) erzeugte Daten erhält, und dass die Überwachungsvorrichtung (6) derartig ausgestaltet ist, dass die Überwachungsvorrichtung (6) ausgehend von einem Vergleich der von den Auswerteeinheiten (4, 5) erzeugten Daten mindestens ein Vergleichsergebnis erzeugt und zumindest das Auftreten eines mit mindestens einem Vergleichsergebnis verbundenen Fehlerzustands signalisiert.
2. System (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Auswerteeinheit (4, 5) aus einer Messung des Durchflusses zusätzlich zu einem Wert des Durchflusses sekundäre Daten erzeugt.
3. System (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Auswerteeinheiten (4, 5) aus einer Messung des Durchflusses zusätzlich zu einem Wert des Durchflusses sekundäre Daten erzeugen, und dass die Überwachungsvorrichtung (6) mindestens die sekundären Daten miteinander vergleicht.
4. System (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (6) die von den Auswerteinheiten (4, 5) erzeugten Daten von gleichen Messzeitpunkten und/oder von unterschiedlichen Messzeitpunkten miteinander vergleicht.
5. System (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Speichereinheit (9) zum Speichern von Daten vorgesehen ist.
6. System (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwa- chungsvorrichtung (6) von den Auswerteeinheiten (4, 5) an einem Initialisierungszeitpunkt und bei mindestens einem - insbesondere bekannten - Wert des Durchflusses erzeugte Daten als Referenzdaten abspeichert, und dass die Überwachungsvorrichtung (6) von den Auswerteeinheiten (4, 5) mindestens an einem vorgebbaren Vergleichszeitpunkt erzeugte Daten mit den Referenzdaten vergleicht.
7. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Durchflussmessgerät (2) und das zweite Durchflussmessgerät (3) sich hinsichtlich der Art der Durchflussmessung voneinander unterscheiden.
8. System (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Durchflussmessgerät (2) und das zweite Durchflussmessgerät (3) jeweils ein Ultraschalldurchflussmessgerät mit einem Messrohr (7, 8) ist, wobei das erste Durchflussmessgerät (2) und das zweite Durchflussmessgerät (3) sich zumindest hinsichtlich des Wegs der Ultraschallsignale im jeweiligen Messrohr (7, 8) voneinander unterscheiden.
9. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messrohr (7) des ersten Durchflussmessgeräts (2) und ein Messrohr (8) des zweiten Durchflussmessgeräts (3) direkt nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden sind.
10. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (6) Bestandteil des ersten Durchfluss- messgerätes (2) oder des zweiten Durchflussmessgerätes (3) ist.
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