WO2018028931A1 - Differenzdruckmessanordnung und verfahren zum erkennen von verstopften wirkdruckleitungen - Google Patents

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WO2018028931A1
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differential pressure
measuring arrangement
diagnosis
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Long Yang
Max JEHLE
Davide Parrotto
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Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
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    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24033—Failure, fault detection and isolation

Definitions

  • the present invention relates to a differential pressure measuring arrangement with
  • Differential pressure lines and a method for detecting clogged differential pressure lines are used in particular for flow measurement or filter monitoring, depending on a differential pressure line in
  • a differential pressure transducer such as a diaphragm or a venturi nozzle, or a filter are connected to a media-carrying line to the differential pressure by means of the medium to a
  • Differential pressure transducer to transfer the differential pressure measuring arrangement. During the operation of these measuring arrangements, it can lead to blockages of the differential pressure lines, whereby a reliable measurement is impaired. It is therefore
  • German patent application DE 10 2013 1 10 059 A1 describes a
  • the object is achieved by the differential pressure measuring arrangement according to claim 1 and the method according to claim 4.
  • the differential pressure measuring arrangement comprises: a differential pressure transducer for determining at least one
  • Differential pressure value representing a difference between a first media pressure and a second media pressure within a process
  • step c) returning to step a) in the event that it is determined that the differential pressure measuring arrangement and / or the process are not in a state that allows a diagnosis of the differential pressure line, wherein in step a) the first differential pressure values are detected again, so that the previously detected first differential pressure values are deleted or overwritten;
  • Differential pressure measuring arrangement and / or the process in a state that allows a diagnosis of the differential pressure line are provided.
  • the invention is based in principle on the assumption that a process is always subject to noise, which is individual but essentially constant for each process, if the process is in a defined state and in addition that the process may have spurious signals due to disturbing influences. which go beyond the normal noise.
  • the process is always subject to noise, which is individual but essentially constant for each process, if the process is in a defined state and in addition that the process may have spurious signals due to disturbing influences. which go beyond the normal noise.
  • Differential pressure measuring arrangement are in a state which does not allow a diagnosis of whether an active pressure line is clogged.
  • Differential pressure measuring device to be checked before the actual diagnosis, whether there is currently a state that allows a diagnosis. For this is by the
  • Differential pressure measuring arrangement and / or the process are in a state that allows no diagnosis, the currently recorded pressure readings are discarded, i. deleted and in particular not saved.
  • the diagnostic unit is further configured to check whether the differential pressure measuring arrangement is in a stable state to determine whether the differential pressure measuring arrangement is in a state that allows a diagnosis of the differential pressure line.
  • a further advantageous development of the invention provides that the diagnostic unit is further configured to check whether the process has no significant change in order to determine whether the process is in a state that allows a diagnosis of the differential pressure line.
  • the invention further relates to a method for the diagnosis of a differential pressure line of a differential pressure measuring arrangement, which according to the invention comprises at least the following method steps:
  • step c) returning to step a) in the event that it is determined that the differential pressure measuring arrangement and / or the process are not in a state that allows a diagnosis of the differential pressure line, wherein in step a) the differential pressure values are detected again, so that the previously detected first differential pressure values are deleted or overwritten;
  • Differential pressure measuring arrangement and / or the process in a state that allows a diagnosis of the differential pressure line are provided.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that for checking whether the differential pressure measuring arrangement and / or the process are in a state which allows a diagnosis of the differential pressure line, it is at least checked whether the differential pressure measuring arrangement is in a stable state.
  • the embodiment may provide that for checking whether the
  • Differential pressure measuring arrangement is in a stable state, it is checked whether the fixed number of first differential pressure values within a defined first range with a fixed frequency. Furthermore, the embodiment may provide that the defined first area comprises a simple standard deviation that is formed over a fixed number of second differential pressure values. Likewise, the embodiment may provide that the set number of second
  • Differential pressure values were detected by the differential pressure measuring arrangement, while the process is in a stable state and / or in the case that the predetermined number of first differential pressure values are not within the defined first range with the predetermined frequency, is returned to step a), In method step a), the first differential pressure values are detected again, so that the previously detected differential pressure values are preferably completely deleted or overwritten.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that for checking whether the differential pressure measuring arrangement and / or the process are in a state which allows a diagnosis of the differential pressure line, it is at least checked whether the process has no significant change.
  • the embodiment may provide that for checking whether the process has no significant change, a fixed number of further differential pressure values are detected and an average value is formed over the further differential pressure values, wherein
  • the embodiment can provide that the defined second area is defined by an operator or process operator, so that the defined second area can be adapted to the circumstances of the process.
  • the embodiment also provides that a defined standard deviation of the previously recorded differential pressure values is used as the defined second range if the operator or process operator has not set a value.
  • the three-fold standard deviation has proven to be a suitable compromise between sensitivity and general process noise.
  • the embodiment can also provide that, in the case where the mean value is not within the defined second range, the method returns to method step a), wherein a defined number of further differential pressure values is again detected in method step a), wherein preferably the previously detected further differential pressure values are deleted or overwritten and / or that the first time executing at least the method steps a) to b) it is assumed that the process has no significant change.
  • Fig. 1 a schematic representation of an inventive
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method according to the invention.
  • Differential pressure measuring arrangement comprises a differential pressure transducer 2, which is a sensor module 1 1, which is arranged between a first, high-pressure side pressure input 4 and a second, low-pressure side pressure input 6, and a
  • Sensor module 1 1 powered and processed signals of the sensor module 1 1.
  • the electronic module 8 is connected via a two-wire line 9 to a process control system 10, wherein the electronic module 8 is communicated via the two-wire line 9 and supplied with energy.
  • the two-wire line 9 can be operated in particular as a field bus according to the Profibus or Foundation Fieldus standard or according to the HART standard.
  • Such differential pressure transducers are known per se and are manufactured, for example, under the trademark Deltabar by the applicant and placed on the market.
  • the differential pressure measuring arrangement further comprises a
  • Differential pressure transducer 12 for installation in a pipeline 13.
  • the differential pressure transducer 12 comprises a diaphragm 14, a first pressure tap channel 15 on a high pressure side of the diaphragm 14 and a second pressure tap channel 16 on a low pressure side of the diaphragm 14.
  • the first high pressure side pressure input 4 is on a first harnessd backside
  • Differential pressure line 3 connected to the high-pressure side pressure tap channel 15, and the second low-pressure side pressure input 6 is connected via a second low-pressure side
  • Differential pressure line 5 connected to the low-pressure D ruckabgriff channel 16 connected.
  • high-pressure side and low-pressure side refer to a pressure difference generated by a flow (in the drawing from left to right), which is proportional to the square of the flow rate and is for example in the order of several tens to 100 mbar.
  • the static pressure, which is superimposed on this flow-dependent pressure difference, can be, for example, from 1 bar to several 100 bar.
  • the pressure difference is detected with a sensor element of the sensor module 1 1, wherein the sensor module 1 1 outputs a dependent of the detected pressure difference sensor module signal to the electronic module 8, wherein a processing circuit of the
  • Time series of the differential pressure value can be in one Data memory of the electronic module 8 and / or stored in the process control system 10.
  • the data memory is designed such that it can store a defined number of differential pressure values.
  • the data memory can be designed such that it can receive 100 differential pressure values, so that these are kept ready for further processing.
  • the data memory is in the form of a ring memory.
  • the differential pressure measuring arrangement comprises a diagnostic unit 7 which is configured to carry out the method described below and illustrated in FIG. 2:
  • ... x n of the process and stored for further review in the data store For example, 100 consecutive first differential pressure values x- 1 ... X 0 o can be detected and stored at short notice.
  • the 100 differential pressure values are successively written in the memory, preferably the ring buffer.
  • the diagnostic unit checks whether the
  • Differential pressure measuring arrangement and / or the process is in a state that a
  • Diagnosis with regard to the obstruction of a or ggfl. also allows both differential pressure lines.
  • ... x n lie in a first range ⁇ ⁇ ⁇ .
  • ... x n are at a frequency above a definable frequency H n in the first range ⁇ ⁇ ⁇
  • the differential pressure measuring arrangement is in a stable state.
  • Both the first range ⁇ ⁇ ⁇ and the fixed frequency H n which must be achieved in order to start from a stable state, can in principle be selected individually, for example by the operator of the differential pressure measuring arrangement.
  • the first region ⁇ ⁇ ⁇ is likewise determined with the aid of detected differential pressure values of the process.
  • the invention provides that a defined number of second differential pressure values x 0 . , .Xo, n in a stable process, ie a state of the process in which of it
  • the second differential pressure values x 0 . , .Xo, n be recorded immediately after commissioning of the differential pressure measuring arrangement. With the help of the specified number of second
  • Differential pressure values x 0 . , .xo, n can be a simple standard deviation o (xo, i. .. xo, n ) calculate and thus set the first range.
  • the first region may comprise the simple standard deviation, such that the first region is ⁇ (x 0 , i, ... x o, n ) ⁇ o (x 0, ..., x o, n).
  • the frequency H n is preferably set to 68%, so that in this case, the diagnostic unit 7 checks whether the first differential pressure values x-
  • the diagnosis unit 7 determines that the values of the predetermined number of first differential pressure values x-
  • Differential pressure values are completely deleted from the memory so that no historical data regarding the process is stored.
  • the diagnosis unit 7 determines that the values of the predetermined number of first differential pressure values x-
  • Differential pressure measuring arrangement is in a state that the diagnosis of
  • Differential pressure line or the differential pressure lines allows.
  • the diagnostic unit 7 in step d) can use a known from the prior art method, which determines the determination of the blockage of a or if necessary. also provides both differential pressure lines.
  • the diagnostic unit can perform the method described in the aforementioned German patent application DE 10 2013 1 10 059 A1.
  • the diagnostic unit 7 checks whether the process has no significant change and thus also from the process point of view a diagnosis of the differential pressure lines 3 , 5 makes sense.
  • the diagnostic unit 7 detects a fixed number of others
  • Differential pressure values ⁇ .. ⁇ ' ⁇ and calculates an average of the other Differential pressure values. Subsequently, the diagnostic unit 7 checks whether the mean value ⁇ ( ⁇ ... '' ⁇ ) lies within a defined second range ⁇ ⁇ 3 °.
  • This second defined range ⁇ ⁇ 3 o can, for example, by the operator or operator of the
  • Differential pressure measuring arrangement are set.
  • a default value can be stored in the diagnostic unit, which is used when the operator or
  • Differential pressure values x- ⁇ . , .x n is determined.
  • the second defined area includes a mean and a three times the standard deviation 3 O, both of which are formed from the first differential pressure values, so that the second defined area ⁇ ( ⁇ ⁇ ⁇ . ⁇ ⁇ ..) ⁇ 3 o (x
  • the diagnostic unit returns to step a), if the process has a significant change, the new standard value is the triple standard deviation 3 o (xi ... x n ) of the values of the further differential pressure values xY. .x ' n is deposited.
  • ⁇ n within the defined second region ⁇ ⁇ 3 o ( ⁇ ⁇ ⁇ . ⁇ ⁇ ..) (X
  • the method described above is preferably carried out during operation of the differential pressure measuring arrangement 1 at regular time intervals by the diagnostic unit 7. The time intervals can vary from process to process.

Abstract

Verfahren zur Diagnose einer Wirkdruckleitung (3, 5) einer Differenzdruckmessanordnung (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens die folgenden Verfahrensschritte: a) Erfassen einer ersten festgelegte Anzahl von Differenzdruckwerten (x1...xn), welche eine Differenz zwischen einem ersten Mediendruck (p1) und einem zweiten Mediendruck (p2) innerhalb eines Prozesses repräsentieren; b) Überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung (1) und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt; c) Zurückkehren zu Verfahrensschritt a) in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess nicht in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung (3, 5) zulässt, wobei im Verfahrensschritt a) die Differenzdruckwerte erneut erfasst werden, so dass die zuvor erfassten Differenzdruckwerte (x1...xn) gelöscht bzw. überschrieben werden; d) Ausführen einer Diagnosefunktion zur Feststellung, ob eine Wirkdruckleitung verstopft ist, in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die Differenzdruckmessanordnung (1) und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung (3, 5) zulässt.

Description

Differenzdruckmessanordnung und Verfahren zum Erkennen von verstopften
Wirkdruckleitungen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Differenzdruckmessanordnung mit
Wirkdruckleitungen und ein Verfahren zum Erkennen von verstopften Wirkdruckleitungen. Differenzdruckmessanordnungen mit Wirkdruckleitungen dienen insbesondere zur Durchflussmessung oder Filterüberwachung wobei je eine Wirkdruckleitung in
Strömungsrichtung oberhalb und unterhalb eines Wirkdruckgebers, beispielsweise einer Blende oder einer Venturi Düse, oder eines Filters an eine medienführende Leitung angeschlossen sind, um den Wirkdruck mittels des Mediums zu einem
Differenzdruckmesswandler der Differenzdruckmessanordnung zu übertragen. Beim Betrieb dieser Messanordnungen kann es zu Verstopfungen der Wirkdruckleitungen kommen, wodurch eine zuverlässige Messung beeinträchtigt wird. Es sind daher
Bemühungen bekannt, die Verstopfung von Wirkdruckleitungen frühzeitig zu erkennen.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2013 1 10 059 A1 beschreibt eine
Differenzdruckmessanordnung und ein Verfahren, welche es ermöglichen eine verstopfte Wirkdruckleitung zu erkennen und zu identifizieren. Hierzu sieht die Patentanmeldung eine Verarbeitungseinheit vor, die dazu eingerichtet ist, anhand des
Differenzdruckmesssignales und des Temperatursignales eine Korrelation zwischen einer Veränderung des Temperatursignals und dem Differenzdruckmesssignal festzustellen, und die Feststellung der Korrelation als Hinweis auf eine verstopfte Wirkdruckleitung zu werten. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass der in der DE 10 2013 1 10 059 A1
beschriebene Ansatz schwächen hinsichtlich der Aussagekraft der festzustellenden Wirkdruckleitung aufweist, wenn die Differenzdruckmessanordnung und/oder Prozess in einem zur Feststellung einer verstopfte Wirkdruckleitung ungeeigneten Zustand ist bzw. sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Differenzdruckmessanordnung und ein
Verfahren vorzuschlagen, welche eine erhöhte Zuverlässigkeit hinsichtlich der
Feststellung einer verstopften Wirkdruckleitung ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Differenzdruckmessanordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Patentanspruch 4 gelöst.
Die erfindungsgemäße Differenzdruckmessanordnung umfasst: einen Differenzdruckmesswandler zum Ermitteln wenigstens eines
Differenzdruckwertes, welcher eine Differenz zwischen einem ersten Mediendruck und einem zweiten Mediendruck innerhalb eines Prozesses repräsentiert;
eine erste Wirkdruckleitung, welche an einen ersten Druckeingang des
Differenzdruckmesswandlers angeschlossen ist, um den
Differenzdruckmesswandler mit dem ersten Mediendruck zu beaufschlagen;
eine zweite Wirkdruckleitung, welche an einen zweiten Druckeingang des
Differenzdruckmesswandlers angeschlossen ist um den
Differenzdruckmesswandler mit dem zweiten Mediendruck zu beaufschlagen; eine Diagnoseeinheit die dazu eingerichtet ist, die folgenden Verfahrensschritte auszuführen:
a) Erfassen einer festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten;
b) Überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt;
c) Zurückkehren zu Verfahrensschritt a) in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess nicht in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt, wobei im Verfahrensschritt a) die ersten Differenzdruckwerte erneut erfasst werden, so dass die zuvor erfassten ersten Differenzdruckwerte gelöscht bzw. überschrieben werden;
d) Ausführen einer Diagnosefunktion zur Feststellung, ob eine Wirkdruckleitung verstopft ist, in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die
Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt.
Die Erfindung geht prinzipiell von der Annahme aus, dass ein Prozess immer einem Rauschen unterliegt, welches für jeden Prozess individuell aber im Wesentlichen konstant ist, wenn der Prozess sich in einem definierten Zustand befindet und dass der Prozess darüber hinaus Störsignale aufgrund von Störeinflüssen aufweisen kann, die über das normale Rauschen hinausgehen. Darüber hinaus kann sich auch die
Differenzdruckmessanordnung in einem Zustand befinden, welcher eine Diagnose, ob eine Wirkdruckleitung verstopft ist, nicht zulässt.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass der Prozess und/oder die
Differenzdruckmessanordnung vor der eigentlichen Diagnose überprüft werden, ob aktuell ein Zustand vorliegt, der eine Diagnose zulässt. Hierfür wird durch die
Differenzdruckmessanordnung eine festgelegte Anzahl von Differenzdruckwerten, bspw. 100 Druckwerte, aufgenommen und anschließend überprüft, ob die
Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt. In dem Fall, dass die
Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der keine Diagnose zulässt, werden die aktuell aufgenommenen Druckmesswerte verworfen, d.h. gelöscht und insbesondere nicht gespeichert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Diagnoseeinheit ferner dazu eingerichtet ist, zu überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung in einem stabilen Zustand ist, um festzustellen, ob die Differenzdruckmessanordnung in einem Zustand ist, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Diagnoseeinheit ferner dazu eingerichtet ist, zu überprüfen, ob der Prozess keine signifikante Änderung aufweist, um festzustellen, ob der Prozess in einem Zustand ist, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Diagnose einer Wirkdruckleitung einer Differenzdruckmessanordnung, welches erfindungsgemäß wenigstens die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
a) Erfassen einer festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten, welche eine Differenz zwischen einem ersten Mediendruck und einem zweiten Mediendruck innerhalb eines Prozesses repräsentieren;
b) Überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt;
c) Zurückkehren zu Verfahrensschritt a) in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess nicht in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt, wobei im Verfahrensschritt a) die Differenzdruckwerte erneut erfasst werden, so dass die zuvor erfassten ersten Differenzdruckwerte gelöscht bzw. überschrieben werden;
d) Ausführen einer Diagnosefunktion zur Feststellung, ob eine Wirkdruckleitung
verstopft ist, in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die
Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zum Überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt, zumindest überprüft wird, ob die Differenzdruckmessanordnung in einem stabilen Zustand ist. Insbesondere kann die Ausführungsform vorsehen, dass zur Überprüfung, ob die
Differenzdruckmessanordnung in einem stabilen Zustand ist, überprüft wird, ob die festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten innerhalb eines definierten ersten Bereiches mit einer festgelegten Häufigkeit liegen. Ferner kann die Ausführungsform vorsehen, dass der definierte erste Bereich eine einfache Standardabweichung, die über eine festgelegte Anzahl von zweiten Differenzdruckwerten gebildet wird, umfasst. Ebenso kann die Ausführungsform vorsehen, dass die festgelegte Anzahl von zweiten
Differenzdruckwerten durch die Differenzdruckmessanordnung erfasst wurde, während sich der Prozess in einem stabilen Zustand befindet und/oder in dem Fall, dass die festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten nicht innerhalb des definierten ersten Bereiches mit der festgelegten Häufigkeit liegen, zu Verfahrensschritt a) zurückgekehrt wird, wobei im Verfahrensschritt a) die ersten Differenzdruckwerte erneut erfasst werden, so dass die zuvor erfassten Differenzdruckwerte, vorzugsweise vollständig gelöscht bzw. überschrieben werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zum Überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt, zumindest überprüft wird, ob der Prozess keine signifikante Änderung aufweist. Insbesondere kann die Ausführungsform vorsehen, dass zum Überprüfen, ob der Prozess keine signifikante Änderung aufweist, eine festgelegte Anzahl von weiteren Differenzdruckwerten erfasst und ein Mittelwert über die weiteren Differenzdruckwerte gebildet wird, wobei
anschließend überprüft wird, ob der Mittelwert innerhalb eines definierten zweiten Bereiches liegt. Die Ausführungsform kann insbesondere vorsehen, dass der definierte zweite Bereich durch einen Bediener oder Prozessbetreiber festgelegt wird, so dass der definierte zweite Bereich auf die Gegebenheiten des Prozess anpassbar ist. So sieht die Ausführungsform insbesondere auch vor, dass als definierter zweiter Bereich eine dreifache Standardabweichung über die zuvor erfassten Differenzdruckwerte verwendet wird, wenn der Bediener oder Prozessbetreiber keinen Wert festgelegt hat. Hierbei hat sich die dreifache Standardabweichung als ein geeigneter Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und allgemeinem Prozessrauschen herausgestellt. Die Ausführungsform kann insbesondere auch vorsehen, dass in dem Fall, dass der Mittelwert nicht innerhalb des definierten zweiten Bereiches liegt, zu Verfahrensschritt a) zurückgekehrt wird, wobei im Verfahrensschritt a) erneut eine festgelegte Anzahl von weiteren Differenzdruckwerten erfasst wird, wobei vorzugsweise die zuvor erfassten weiteren Differenzdruckwerte gelöscht bzw. überschrieben werden und/oder dass beim erstmaligen Ausführen zumindest der Verfahrensschritte a) bis b) davon ausgegangen wird, dass der Prozess keine signifikante Änderung aufweist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Differenzdruckmessanordnung, und
Fig. 2: ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Differenzdruckmessanordnung umfasst einen Differenzdruckmesswandler 2, welcher ein Sensormodul 1 1 , das zwischen einem ersten, hochdruckseitigen Druckeingang 4 und einem zweiten, niederdruckseitigen Druckeingang 6 angeordnet ist, und ein
Elektronikmodul 8 aufweist, das von dem Sensormodul 1 1 gehalten wird, das
Sensormodul 1 1 mit Energie versorgt und Signale der Sensormoduls 1 1 verarbeitet.
Das Elektronikmodul 8 ist über eine Zweidrahtleitung 9 an ein Prozessleitsystem 10 angeschlossen, wobei das Elektronikmodul 8 über die Zweidrahtleitung 9 kommuniziert und mit Energie versorgt wird. Die Zweidrahtleitung 9 kann insbesondere als Feldbus nach dem Profibus- bzw. Foundation Fieldus-Standard oder nach dem HART-Standard betrieben werden. Derartige Differenzdruckmesswandler sind an sich bekannt und werden beispielsweise unter der Marke Deltabar von der Anmelderin hergestellt und in Verkehr gebracht. Die Differenzdruckmessanordnung umfasst weiterhin einen
Wirkdruckgeber 12 zum Einbau in eine Rohrleitung 13. Der Wirkdruckgeber 12 umfasst eine Blende 14, einen ersten Druckabgriffkanal 15 auf einer Hochdruckseite der Blende 14 und einen zweiten Druckabgriffkanal 16 auf einer Niederdruckseite der Blende 14. Der erste hochdruckseitige Druckeingang 4 ist über eine erste hochd rückseitige
Wirkdruckleitung 3 an den hochdruckseitigen Druckabgriffkanal 15 angeschlossen, und der zweite niederdruckseitige Druckeingang 6 ist über eine zweite niederdruckseitige
Wirkdruckleitung 5 an den niederdruckseitigen D ruckabgriff kanal 16 angeschlossen. Die Begriffe„hochdruckseitig" und„niederdruckseitig" beziehen sich auf eine durch einen Durchfluss (in der Zeichnung von links nach rechts) erzeugte Druckdifferenz, wobei diese proportional zum Quadrat der Durchflussgeschwindigkeit ist und beispielsweise in der Größenordnung von einigen 10 bis 100 mbar beträgt. Der statische Druck, dem diese durchflussabhängige Druckdifferenz überlagert ist, kann beispielsweise von 1 bar bis zu einigen 100 bar betragen.
Die Druckdifferenz wird mit einem Sensorelement des Sensormoduls 1 1 erfasst, wobei das Sensormodul 1 1 ein von der erfassten Druckdifferenz abhängiges Sensormodulsignal an das Elektronikmodul 8 ausgibt, wobei eine Verarbeitungsschaltung des
Elektronikmoduls 8 anhand des Sensormodulsignals einen die Druckdifferenz
repräsentierenden Differenzdruckwert generiert und über die Zweidrahtleitung 9 an das Prozessleitsystem 10 ausgibt. Zeitreihen des Differenzdruckwertes können in einem Datenspeicher des Elektronikmoduls 8 und/oder im Prozessleitsystem 10 gespeichert werden. Der Datenspeicher ist dabei derartig ausgebildet, dass er eine definierte Anzahl von Differenzdruckwerten speichern kann. Beispielsweise kann der Datenspeicher dazu ausgelegt sein, dass er 100 Differenzdruckwerte aufnehmen kann, so dass diese zur weiteren Verarbeitung vorgehalten werden. Vorzugsweise ist der Datenspeicher in Form eines Ringspeichers ausgebildet.
Weiterhin umfasst die Differenzdruckmessanordnung eine Diagnoseeinheit 7 die dazu eingerichtet ist, das nachfolgend beschriebene und in Fig. 2 dargestellte Verfahren auszuführen:
In einem ersten Verfahrensschritt a) wird eine festgelegte Anzahl von
aufeinanderfolgenden ersten Differenzdruckwerten x-| ...xn des Prozesses aufgenommen und diese zur weiteren Überprüfung in dem Datenspeicher gespeichert. Beispielsweise können 100 aufeinander folgende erste Differenzdruckwerte x-ι ...x 0o erfasst und kurzfristig gespeichert werden. Die 100 Differenzdruckwerte werden nacheinander in den Speicher, vorzugsweise den Ringspeicher geschrieben.
Im nächsten Verfahrensschritt b) überprüft die Diagnoseeinheit, ob die
Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand ist, der eine
Diagnose hinsichtlich der Verstopfung einer oder ggfl. auch beider Wirkdruckleitungen zulässt.
Hierzu wird zunächst überprüft, ob die Differenzdruckmessanordnung in einem stabilen Zustand ist. Zum Feststellen, ob die Differenzdruckmessanordnung in einem stabilen Zustand ist, wird berechnet mit welcher Häufigkeit die zuvor erfassten ersten
Differenzdruckwerte x-| ...xn in einem ersten Bereich μ ± σ liegen. In dem Fall, dass die erfassten ersten Differenzdruckwerte x-| ...xn mit einer Häufigkeit oberhalb einer festlegbaren Häufigkeit Hn in dem ersten Bereich μ ± σ liegen, wird davon ausgegangen, dass die Differenzdruckmessanordnung in einem stabilen Zustand ist. Sowohl der erste Bereich μ ± σ als auch die festgelegte Häufigkeit Hn, die erreicht werden muss, damit von einem stabilen Zustand ausgegangen wird, können prinzipiell individuell, bspw. durch den Betreiber der Differenzdruckmessanordnung, gewählt werden. Als vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn der erste Bereich μ ± σ ebenfalls mit Hilfe von erfassten Differenzdruckwerten des Prozesses ermittelt wird. Hierfür sieht die Erfindung vor, dass eine festgelegte Anzahl von zweiten Differenzdruckwerten x0 . . .Xo,n bei einem stabilen Prozess, d.h. einem Zustand des Prozess, bei dem davon
ausgegangen wird, dass keine ungewollten bzw. unerwünschten Prozessänderungen auftreten, erfasst werden. Beispielsweise können die zweiten Differenzdruckwerte x0 . . .Xo,n unmittelbar nach der Inbetriebnahme der Differenzdruckmessanordnung aufgenommen werden. Mit Hilfe der festgelegten Anzahl von zweiten
Differenzdruckwerten x0 . . .xo,n lässt sich eine einfache Standardabweichung o(xo,i . . .xo,n) berechnen und somit der erste Bereich festlegen. Vorzugsweise kann der erste Bereich die einfache Standardabweichung umfassen, so dass der erste Bereich μ ( x0,i . . .xo,n ) ± o(x0 . . .Xo,n) ist. Die Häufigkeit Hn wird vorzugsweise zu 68% festgelegt, so dass in diesem Fall, die Diagnoseeinheit 7 überprüft, ob die ersten Differenzdruckwerte x-| ...xn mit einer Häufigkeit Hn von wenigstens 68% in dem ersten Bereich von μ( x0,i ...x0,n ) ± o(x0,i . . .Xo,n) liegen.
In dem Fall, dass die Diagnoseeinheit 7 feststellt, dass die Werte der festgelegten Anzahl von ersten Differenzdruckwerten x-| ...xn nicht innerhalb des definierten ersten Bereiches mit der festgelegten Häufigkeit liegen, kehrt die Diagnoseeinheit 7 in Verfahrensschritt c) zu Verfahrensschritt a) zurück und die festgelegte Anzahl von ersten
Differenzdruckwerten werden vollständig aus dem Speicher gelöscht, so dass keinerlei historische Daten hinsichtlich des Prozess gespeichert werden.
In dem Fall, dass die Diagnoseeinheit 7 feststellt, dass die Werte der festgelegten Anzahl von ersten Differenzdruckwerten x-| ...xn innerhalb des definierten ersten Bereiches mit der festgelegten Häufigkeit liegen, stellt die Diagnoseeinheit 7 fest, dass die
Differenzdruckmessanordnung in einem Zustand ist, der die Diagnose der
Wirkdruckleitung bzw. der Wirkdruckleitungen zulässt. Zur Diagnose der Wirkdruckleitung bzw.-leitungen, ob eine Verstopfung vorliegt, kann die Diagnoseeinheit 7 im Verfahrensschritt d) ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren anwenden, welches die Bestimmung der Verstopfung einer oder ggfl. auch beider Wirkdruckleitungen vorsieht. Beispielsweise kann die Diagnoseeinheit das in der eingangs erwähnten deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 1 10 059 A1 beschriebene Verfahren hierfür ausführen.
Alternativ oder auch zusätzlich zum Feststellen, ob die Differenzdruckmessanordnung 1 in einem Zustand ist, der die Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt, kann vorgesehen sein, dass die Diagnoseeinheit 7 überprüft, ob der Prozess keine signifikante Änderung aufweist und somit auch aus Prozesssicht eine Diagnose der Wirkdruckleitungen 3, 5 sinnvoll ist.
Hierfür erfasst die Diagnoseeinheit 7 eine festgelegte Anzahl von weiteren
Differenzdruckwerten χγ ..χ' η und berechnet einen Mittelwert von den weiteren Differenzdruckwerten. Anschließend überprüft die Diagnoseeinheit 7, ob der Mittelwert μ(χγ . .χ' η) innerhalb eines definierten zweiten Bereichs μ ± 3 o liegt. Dieser zweite definierte Bereich μ ± 3 o kann bspw. durch den Betreiber bzw. Bediener der
Differenzdruckmessanordnung festgelegt werden. Zusätzlich kann ein Standardwert in der Diagnoseeinheit hinterlegt sein, der verwendet wird, wenn der Betreiber bzw.
Bediener keinen Wert für den zweiten definierten Bereich eingibt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass der Standardwert aus den ersten
Differenzdruckwerten x-ι . . .xn ermittelt wird. Vorzugsweise umfasst der zweite definierte Bereich einen Mittelwert und eine dreifache Standardabweichung 3 o, die beide aus den ersten Differenzdruckwerten gebildet werden, so dass der zweite definierte Bereich μ(χ·ι . . .χη) ± 3 o(x-| . . .xn) ist.
In dem Fall, dass der Mittelwert μ(χγ . .χ' η) der weiteren Differenzdruckwerten xY . .x' n nicht innerhalb des definierten zweiten Bereiches μ(χ-| . . .χη) ± 3 o(x-| . . .xn) liegt, kehrt die Diagnoseeinheit zu Verfahrensschritt a) zurück, wobei zur erneuten Feststellung, ob der Prozess eine signifikante Änderung aufweist, als neuer Standardwert die dreifache Standardabweichung 3 o(xi . . .xn) der Werte der weiteren Differenzdruckwerten xY . .x' n hinterlegt wird. In dem Fall, dass der Mittelwert μ(χΥ . . n) innerhalb des definierten zweiten Bereiches μ(χ·ι . . .χη) ± 3 o(x-| . . .xn) liegt, stellt die Diagnoseeinheit 7 fest, dass der Prozess keine signifikante Änderung aufweist, so dass eine Diagnose der Wirkdruckleitungen 3, 5 aus Sicht des Prozesses zu diesem Zeitpunkt möglich ist. Das zuvor beschriebene Verfahren wird vorzugsweise während des Betriebes der Differenzdruckmessanordnung 1 in regelmäßigen zeitlichen Abständen durch die Diagnoseeinheit 7 ausgeführt. Die zeitlichen Abstände können dabei von Prozess zu Prozess variieren.
Bezugszeichenliste
1 Differenzdruckmessanordnung
2 Differenzdruckmesswandler
3 Erste Wirkdruckleitung
4 Erster Druckeingang
5 Zweite Wirkdruckleitung
6 Zweiter Druckeingang
7 Diagnoseeinheit
8 Elektronikmodul
9 Zweidrahtleitung
10 Prozessleitsystem
1 1 Sensormodul
12 Wirkdruckgeber
13 Rohrleitung
14 Blende
15 Erster Druckabgriffkanal
16 Zweiter Druckabgriffkanal
(xo,i . . .Χο Zweite festgelegte Anzahl von Differenzdruckwerten, die erfasst wurden, während der Prozess in einem stabilen Zustand ist
(x-i . . .xn) Erste festgelegte Anzahl von Differenzdruckwerten
(χγ ..χ' η) Weitere festgelegte Anzahl von Differenzdruckwerten
p1 Erster Mediendruck
p2 Zweiter Mediendruck

Claims

Patentansprüche
1. Differenzdruckmessanordnung (1 ), umfassend:
einen Differenzdruckmesswandler (2) zum Ermitteln wenigstens eines
Differenzdruckwertes, welcher eine Differenz zwischen einem ersten Mediendruck und einem zweiten Mediendruck innerhalb eines Prozesses repräsentiert;
eine erste Wirkdruckleitung (3), welche an einen ersten Druckeingang (4) des Differenzdruckmesswandlers (2) angeschlossen ist, um den
Differenzdruckmesswandler (2) mit dem ersten Mediendruck zu beaufschlagen; - eine zweite Wirkdruckleitung (5), welche an einen zweiten Druckeingang (6) des
Differenzdruckmesswandlers (2) angeschlossen ist um den
Differenzdruckmesswandler (2) mit dem zweiten Mediendruck zu beaufschlagen; eine Diagnoseeinheit (7) die dazu eingerichtet ist, die folgenden
Verfahrensschritte auszuführen:
a) Erfassen einer festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten (x1 ...xn); b) Überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt;
c) Zurückkehren zu Verfahrensschritt a) in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die Differenzdruckmessanordnung (1 ) und/oder der Prozess nicht in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt, wobei im
Verfahrensschritt a) die ersten Differenzdruckwerte erneut erfasst werden, so dass die zuvor erfassten ersten Differenzdruckwerte gelöscht bzw. überschrieben werden;
d) Ausführen einer Diagnosefunktion zur Feststellung, ob eine Wirkdruckleitung (3, 5) verstopft ist, in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die
Differenzdruckmessanordnung (2) und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung (3, 5) zulässt.
2. Differenzdruckmessanordnung nach Anspruch 2, wobei die Diagnoseeinheit (7) ferner dazu eingerichtet ist, zu überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung (1 ) in einem stabilen Zustand ist, um festzustellen, ob die Differenzdruckmessanordnung (1 ) in einem Zustand ist, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung (3, 5) zulässt.
3. Differenzdruckmessanordnung nach Anspruch 2 und/oder 3, die Diagnoseeinheit (7) ferner dazu eingerichtet ist, zu überprüfen, ob der Prozess keine signifikante Änderung aufweist, um festzustellen, ob der Prozess in einem Zustand ist, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung (3, 5) zulässt.
4. Verfahren zur Diagnose einer Wirkdruckleitung (3, 5) einer
Differenzdruckmessanordnung (1 ), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens die folgenden Verfahrensschritte:
a) Erfassen einer festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten (x1 ...xn), welche eine Differenz zwischen einem ersten Mediendruck (p1 ) und einem zweiten
Mediendruck (p2) innerhalb eines Prozesses repräsentieren;
b) Überprüfen, ob die Differenzdruckmessanordnung (1 ) und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt;
c) Zurückkehren zu Verfahrensschritt a) in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess nicht in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung (3, 5) zulässt, wobei im Verfahrensschritt a) die Differenzdruckwerte erneut erfasst werden, so dass die zuvor erfassten ersten Differenzdruckwerte (x-| ...xn) gelöscht bzw. überschrieben werden;
d) Ausführen einer Diagnosefunktion zur Feststellung, ob eine Wirkdruckleitung
verstopft ist, in dem Fall, dass festgestellt wird, dass die
Differenzdruckmessanordnung (1 ) und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung (3, 5) zulässt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei zum Überprüfen, ob die
Differenzdruckmessanordnung (1 ) und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung (3, 5) zulässt, zumindest überprüft wird, ob die
Differenzdruckmessanordnung (1 ) in einem stabilen Zustand ist.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zur Überprüfung, ob die Differenzdruckmessanordnung (1 ) in einem stabilen Zustand ist, überprüft wird, ob die festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten (x-| ...xn) innerhalb eines definierten ersten Bereiches mit einer festgelegten Häufigkeit liegen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der definierte erste Bereich eine einfache
Standardabweichung, die über eine festgelegte Anzahl von zweiten Differenzdruckwerten (xo,i - - -x'o,n) gebildet wird, umfasst.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die festgelegte Anzahl von zweiten Differenzdruckwerten (x0 ...x,o,n) durch die Differenzdruckmessanordnung erfasst wurde, während sich der Prozess in einem stabilen Zustand befindet.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in dem Fall, dass die festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten (x-| ...xn) nicht innerhalb des definierten ersten Bereiches mit der festgelegten Häufigkeit liegen, zu Verfahrensschritt a) zurückgekehrt wird, wobei im Verfahrensschritt a) die ersten Differenzdruckwerte (x-| ...xn) erneut erfasst werden, so dass die zuvor erfassten Differenzdruckwerte, vorzugsweise vollständig gelöscht bzw. überschrieben werden.
1 0. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei zum Überprüfen, ob die
Differenzdruckmessanordnung und/oder der Prozess in einem Zustand sind, der eine Diagnose der Wirkdruckleitung zulässt, zumindest überprüft wird, ob der Prozess keine signifikante Änderung aufweist.
1 1 . Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zum Überprüfen, ob der Prozess keine signifikante Änderung aufweist, eine festgelegte Anzahl von weiteren
Differenzdruckwerten (x -\ . . .x n) erfasst und ein Mittelwert über die weiteren
Differenzdruckwerte (χγ . .χ' η) gebildet wird , wobei anschließend überprüft wird, ob der Mittelwert innerhalb eines definierten zweiten Bereiches liegt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei als definierter zweiter Bereich eine durch einen Bediener festgelegter Wert verwendet wird und in dem Fall, dass der Bediener keinen Wert festgelegt hat, eine dreifache Standardabweichung, die über die festgelegte Anzahl von ersten Differenzdruckwerten (x-| . . .xn) gebildet wird, als ein Standardwert verwendet wird.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in dem Fall, dass der Mittelwert der weiteren Differenzdruckwerte nicht innerhalb des definierten zweiten Bereiches liegt, zu Verfahrensschritt a) zurückgekehrt wird, wobei im Verfahrensschritt a) erneut eine festgelegte Anzahl von weiteren Differenzdruckwerten (xY . .x' n) erfasst wird, wobei vorzugsweise die zuvor erfassten weiteren Differenzdruckwerte gelöscht bzw. überschrieben werden.
14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei beim erstmaligen Ausführen zumindest der Verfahrensschritte a) bis b) davon ausgegangen wird , dass der Prozess keine signifikante Änderung aufweist.
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