WO2019155084A1 - Verfahren zum betreiben eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts Download PDF

Info

Publication number
WO2019155084A1
WO2019155084A1 PCT/EP2019/053441 EP2019053441W WO2019155084A1 WO 2019155084 A1 WO2019155084 A1 WO 2019155084A1 EP 2019053441 W EP2019053441 W EP 2019053441W WO 2019155084 A1 WO2019155084 A1 WO 2019155084A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mess2
measuring
during
medium
messl
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/053441
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alain Barillet
Original Assignee
Ifm Electronic Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ifm Electronic Gmbh filed Critical Ifm Electronic Gmbh
Priority to US16/968,637 priority Critical patent/US11441931B2/en
Priority to CN201980012803.XA priority patent/CN111699367B/zh
Publication of WO2019155084A1 publication Critical patent/WO2019155084A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/584—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of electrodes, accessories therefor
    • 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
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/586—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of coils, magnetic circuits, accessories therefor
    • 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
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • 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
    • 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
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a magneto-inductive flowmeter according to the preamble of claim 1.
  • Carrier carries with it and flows through a magnetic field, an electric field strength perpendicular to the flow direction and perpendicular to the magnetic field.
  • the law of induction is exploited in magnetic-inductive flowmeters in that by means of a magnetic field generating device, which usually has two energized magnetic coils, a magnetic field is generated, which is at least partially passed through the measuring tube, wherein the magnetic field generated
  • each volume element of the flowing medium moving through the magnetic field and having a certain number of charge carriers with the field strength arising in this volume element makes a contribution to a measurement voltage which can be tapped off via the electrodes.
  • Medium is, from the measured voltage at a known diameter of the measuring tube directly the volume flow can be determined. Prerequisite for the use of a magnetic-inductive flowmeter is only one
  • the measuring tube is at least as far filled with the medium that the level of the medium is above the measuring electrodes.
  • magnetic-inductive flowmeters are primarily for
  • magneto-inductive flowmeters in practice usually have a measuring device for empty pipe detection, which indicates to the user when the degree of filling has fallen so low that the measured value determined is not can be determined more with the required accuracy.
  • a measuring tube filled to only two thirds so that the measuring devices used for "empty tube detection” in practice do not generate a signal until the measuring tube is actually "empty".
  • Various solutions are known for detecting incompletely filled measuring tubes. Reference may be made by way of example to DE 102012015038 B3 and DE 102010001993 A1 of the Applicant.
  • adhesions to the electrodes can negatively affect the measurement result
  • Magnetic field generating unit is driven, not as previously pure
  • Rectangular pulse is executed with pause times in which there is no magnetic field.
  • Measuring errors can also occur if the medium to be measured is mixed with gas bubbles. There can be various causes for this, for example cavitation.
  • DE 10 2007 052 047 B4 proposes in this regard that for the detection of gas bubbles and / or particles in the measuring medium, this is subjected to a magnetic and / or electric field and the potential and / or the current is read out at one or more electrodes.
  • the object of the invention is to perform the detection of gas bubbles in the measuring tube and thus also a not completely filled measuring tube easier and cheaper.
  • the invention consists in that the magnetic field generating unit is controlled by a signal consisting of alternating square pulses, in which - with identical period duration - each positive and negative pulse duration is reduced and the reduced component is replaced by a pause time, in which case no Magnetic field is present. During the duration of the positive and negative
  • the measurement signal is used to determine the flow velocity of the medium and during the duration of the pauses for function monitoring.
  • the impedance between the two measuring electrodes is determined by the noise level of the measuring signal during the pause times.
  • the invention is based on the finding that the impedance between the two measuring electrodes is influenced by air bubbles or foreign particles in the measuring medium and naturally also by air in the case of a measuring tube which is not or only partially filled and therefore the noise level of the measuring signal during the pause times is a measure of malfunction ,
  • the measuring signal is sampled several times during the pause times, preferably by an analog-to-digital converter, and an average value is formed per pause time of the sampled values which is then representative of the sampled values acquired in a pause time.
  • the determined difference amount is compared with a predetermined first threshold value. In the case of a full measuring tube with a medium that is not provided with bubbles or foreign particles, the difference is approximately zero. Otherwise, it deviates from this value.
  • a pause time exactly one quarter of a period, ie the positive and the negative rectangular pulse and each of these square pulses subsequent pauses each take a quarter of a period.
  • Figure 1 shows schematically the different waveforms over time, when the measuring tube is completely filled (left) and when it is not completely filled, empty or mixed with gas bubbles or foreign particles.
  • the coil clock signal is shown in the upper area.
  • the special feature here is that it is not executed as before as a purely alternating rectangular pulse, but that - with identical period - each positive and negative pulse duration MB +, MB- reduced and the reduced portion is replaced by a pause time Messl, Mess2, in the then there is no magnetic field.
  • the period duration is for example 104 milliseconds, i. each quarter then takes 26 milliseconds.
  • the sensor signal is shown as a noise signal, which occurs when the measuring tube is empty.
  • the signal-to-noise ratio varies the signal-to-noise ratio. Nevertheless, a signal that is detected in a not completely filled measuring tube, much noisier than with a completely filled measuring tube.
  • the invention is based on the fact that the noise is the harder to detect, the greater the signal component and that at a very dynamic flow rate noise can also be erroneously interpreted as a changing measurement signal. Therefore, two pause times Mess1, Mess2 are provided per spool clock period, in which it can be ascertained that all the signals recorded in these times are not due to the flow-induced voltage values but due to noise due to an incompletely filled or gas-blasted measuring tube.
  • Sensor signals are sampled several times, preferably by an analog-to-digital converter, and an average value is formed per pause time of the sampled values which is then representative of the sampled values acquired in a pause time.
  • a comparatively small sampling rate of, for example, 120 Hz is advisable, because then in the case of a noise signal, the mean value is not equal to zero.
  • the lower part schematically shows the results of a difference calculation of the mean values from the pause times Messl, Mess2. It can clearly be seen that in the left-hand area this difference formation yields the value zero throughout, while in the right-hand area distinct deviations result. A comparison of these difference values with a predetermined threshold finally leads to a reliable statement as to whether the measuring tube is full or empty, partially filled or mixed with gas bubbles.
  • FIG. 2 shows an advantageous development of the invention on the basis of various process situations. The picture above shows the following
  • the measuring tube is empty.
  • the measuring tube is undefined full, without flow.
  • the measuring tube is full but without flow.
  • the measuring tube is full, but without flow.
  • the measuring tube is empty.
  • the dashed line in the middle figure which indicates the first threshold, shows that simple detection of a malfunction, i. an empty measuring tube, is readily possible.
  • the measuring tube is undefined, but there is no flow. This is intended to represent the filling process of the measuring tube, in which the air in the measuring tube escapes.
  • the medium flows with approx. 1, 8 l / min, nevertheless the transient process is not yet finished, so that from the middle picture a clear exceeding of the first threshold value is to be recognized, which actually as malfunction would interpret. Only by the evaluation of the temporal course of the
  • Difference values of adjacent periods by forming the 1st derivative, these outliers are not designed as a malfunction, since the slope curve is below a predetermined, also shown as a dashed line, second threshold.
  • the outliers to be recognized also in the lower picture are through an analysis of the frequency of how often the second threshold is exceeded, filtered out. Frequency considerations do not detect a malfunction until the number of events exceeds the second threshold. The determination of the frequency is largely based on experience and may, for example, in the range of 15-20.

Abstract

Bei einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät wird zur Erkennung von Gasblasen im Messrohr und damit auch eines nicht vollständig befüllten Messrohrs vorgeschlagen, dass das Steuersignal, mit dem die Magnetfelderzeugungseinrichtung angesteuert wird, als alternierender Rechteckimpuls mit Pausenzeiten ausgeführt ist, wobei während einer Periode eine erste Pausenzeit nach einem positiven Rechteckimpuls und eine zweite Pausenzeit nach einem negativen Rechteckimpuls vorliegt und während der Pausenzeiten kein Magnetfeld vorliegt. Das Messsignal während der Dauer der Rechteckimpulse (MB+, MB-) wird zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums und während der Dauer der Pausenzeiten (Mess1, Mess2) zur Funktionsüberwachung ausgewertet, wobei die Impedanz zwischen den beiden Messelektroden über den Rauschpegel des Messsignals während der Pausenzeiten (Mess1, Mess2) ermittelt wird und der Rauschpegel des Messsignals während der Pausenzeiten (Mess1, Mess2) ein Maß für Fehlfunktionen ist, wobei die Impedanz zwischen den beiden Messelektroden durch Luftblasen oder Fremdpartikel im Messmedium beeinflusst wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte, deren Funktionsweise auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion (= Faraday'sche Induktion) beruht, sind seit vielen Jahren bekannt und werden in der industriellen Messtechnik umfangreich eingesetzt. Nach dem Induktionsgesetz entsteht in einem strömenden Medium, das
Ladungsträger mit sich führt und durch ein Magnetfeld hindurchfließt, eine elektrische Feldstärke senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zum Magnetfeld. Das Induktionsgesetz wird bei magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten dadurch ausgenutzt, dass mittels einer Magnetfelderzeugungseinrichtung, die üblicherweise zwei bestromte Magnetspulen aufweist, ein Magnetfeld erzeugt wird, das wenigstens teilweise durch das Messrohr geführt wird, wobei das erzeugte Magnetfeld
wenigstens eine Komponente aufweist, die senkrecht zur Strömungsrichtung verläuft. Innerhalb des Magnetfeldes liefert jedes sich durch das Magnetfeld bewegende und eine gewisse Anzahl von Ladungsträgern aufweisenden Volumenelement des strömenden Mediums mit der in diesem Volumenelement entstehenden Feldstärke einen Beitrag zu einer über die Elektroden abgreifbaren Messspannung.
Da die über die Elektroden abgegriffene induzierte Spannung proportional zur über den Querschnitt des Messrohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des
Mediums ist, kann aus der gemessenen Spannung bei bekanntem Durchmesser des Messrohres direkt der Volumenstrom bestimmt werden. Voraussetzung für den Einsatz eines magnetisch-induktives Durchflussmessgeräts ist lediglich eine
Mindestleitfähigkeit des Mediums. Darüber hinaus muss sichergestellt sein, dass das Messrohr zumindest soweit mit dem Medium gefüllt ist, das der Pegel des Mediums oberhalb der Messelektroden liegt. Da jedoch bei nicht vollständig gefüllten
Messrohren abhängig vom Befüllungsgrad ein nicht unerheblicher Messfehler auftreten kann, sind magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte primär für
Anwendungen optimal geeignet, bei denen das Messrohr vollständig gefüllt ist. Aus diesem Grund weisen magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte in der Praxis zumeist eine Messvorrichtung zur Leerrohrerkennung auf, die dem Benutzer anzeigt, wenn der Befüllungsgrad so weit abgesunken ist, dass der ermittelte Messwert nicht mehr mit der geforderten Genauigkeit bestimmt werden kann. Dies kann beispielsweise bereits bei einem nur zu zwei Dritteln befüllten Messrohr der Fall sein, so dass die in der Praxis eingesetzten Messvorrichtungen zur "Leerrohrerkennung" nicht erst dann ein Signal erzeugen, wenn das Messrohr tatsächlich "leer" ist. Es sind verschiedene Lösungen zur Erkennung von nicht vollständig befüllten Messrohren bekannt. Beispielhaft sei hier auf die DE 102012015038 B3 und DE 102010001993 A1 der Anmelderin verwiesen.
Auch Anhaftungen an den Elektroden können das Messergebnis negativ
beeinflussen. Um trotz An haftungen eine genaue Messung durchführen zu können, schlägt die JP H08-68 676 A u.a. vor, das Signal, mit dem die
Magnetfelderzeugungseinheit angesteuert wird, nicht wie bisher als rein
alternierender Rechteckimpuls ausgeführt ist, sondern als alternierender
Rechteckimpuls mit Pausenzeiten ausgeführt ist, in denen kein Magnetfeld vorliegt.
Messfehler können sich darüber hinaus auch dann ergeben, wenn das zu messende Medium mit Gasblasen versetzt ist. Hierfür kann es verschiedene Ursachen geben, bspw. Kavitation. Die DE 10 2007 052 047 B4 schlägt diesbezüglich vor, dass zur Erfassung von Gasblasen und/oder Partikeln im Messmedium dieses mit einem magnetischen und/oder elektrischen Feld beaufschlagt wird und das Potential und/oder der Strom an einer oder mehrerer Elektroden ausgelesen wird. Der
Signalverlauf A(t) wird mitsamt seinem Signal-Rausch-Anteil elektronisch als
Funktion der Zeit gemessen und mittels einer statistischen Auswertung wird auf die Existenz von Gasblasen und/oder Partikel geschlossen. Als statistische Auswertung ist eine Analyse des Symmetrieverhaltens des Signalverlaufs A(t) offenbart.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Erkennung von Gasblasen im Messrohr und damit auch eines nicht vollständig befüllten Messrohrs einfacher und kostengünstiger durchzuführen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung besteht darin, dass die Magnetfelderzeugungseinheit mit einem aus alternierenden Rechteckimpulsen bestehenden Signal angesteuert wird, bei dem - bei identischer Periodendauer - jede positive und negative Impulsdauer reduziert und der reduzierte Anteil jeweils durch eine Pausenzeit ersetzt wird, in der dann kein Magnetfeld vorliegt. Während der Dauer der positiven und negativen
Rechteckimpulse wird das Messsignal zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums und während der Dauer der Pausenzeiten zur Funktionsüberwachung herangezogen. Dabei wird die Impedanz zwischen den beiden Messelektroden über den Rauschpegel des Messsignals während der Pausenzeiten ermittelt.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die Impedanz zwischen den beiden Messelektroden durch Luftblasen oder Fremdpartikel im Messmedium und natürlich auch durch Luft im Falle eines nicht oder nur teilbefüllten Messrohrs beeinflusst wird und deshalb der Rauschpegel des Messsignals während der Pausenzeiten ein Maß für Fehlfunktionen ist.
Vorteilhafterweise wird das Messsignal während der Pausenzeiten, vorzugsweise durch einen Analog-Digital-Wandler, mehrmals abgetastet und von den erfassten Abtastwerten wird pro Pausenzeit je ein Mittelwert gebildet, der dann repräsentativ für die in einer Pausenzeit erfassten Abtastwerte steht.
Durch Bildung der Differenz zwischen den beiden Mittelwerten in jeder Periode ist ersichtlich, ob das Messrohr nicht oder nur teilbefüllt ist und ob sich Luftblasen oder Fremdpartikel im Messmedium befinden. Hierzu wird der ermittelte Differenzbetrag mit einem vorgegebenen ersten Schwellwert verglichen. Im Falle eines vollen Messrohrs mit einem Medium, das nicht mit Luftblasen- oder Fremdpartikel versehenen ist, ist die Differenz näherungsweise Null. Anderenfalls weicht sie von diesem Wert ab.
Alternativ zu dem Schwellwertvergleich ist es auch vorteilhaft, dass der zeitliche Verlauf der Differenzwerte benachbarter Perioden durch Bilden der 1. Ableitung analysiert wird und dabei besonders vorteilhaft auch noch die Häufigkeit der
Ereignisse ausgewertet wird, die über dem zweiten Schwellwert liegen. Erst wenn dieser Steigungswert in einer bestimmten Häufigkeit über einem vorgegebenen zweiten Schwellwert liegt, kann sicher auf ein nicht oder nur teilbefülltes Messrohr bzw. auf ein mit Luftblasen oder Fremdpartikel versehenes Messmediums
geschlossen werden. Dadurch können einmalige Ausreißer, die an sich keine Fehlfunktion darstellen und beispielsweise während einer Einschwingzeit nach einer Umschaltsituation entstehen können oder in elektrochemischen Prozessen begründet sind, herausgefiltert werden. Vorteilhafterweise entspricht eine Pausenzeit genau einem Viertel einer Periodendauer, d.h. der positive und der negative Rechteckimpuls sowie die jeweils diesen Rechteckimpulsen nachfolgenden Pausenzeiten dauern je ein Viertel einer Periode an.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen schematisch:
Figur 1 Spulentakt- und Messsignal sowie die Differenzwerte der gemittelten
Messsignale und
Figur 2 eine Weiterbildung der Erfindung mit bespielhaften Signalverläufen.
Figur 1 zeigt schematisch die verschiedenen Signalverläufe über der Zeit, wenn das Messrohr vollständig gefüllt ist (links) und wenn es nicht vollständig gefüllt, leer oder mit Gasblasen bzw. Fremdpartikel versetzt ist.
Im oberen Bereich ist das Spulentaktsignal gezeigt. Das Besondere ist hier, dass es nicht wie bisher als rein alternierender Rechteckimpuls ausgeführt ist, sondern dass - bei identischer Periodendauer - jede positive und negative Impulsdauer MB+, MB- reduziert und der reduzierte Anteil jeweils durch eine Pausenzeit Messl , Mess2 ersetzt ist, in der dann kein Magnetfeld vorliegt.
Da die Strömung des zu messenden Mediums nur bei Anliegen eines Magnetfeldes eine Spannung induziert, stellt sich, wie links im mittleren Bereich von Fig. 1 zu sehen, folglich ein Sensorsignal als Maß für die erfasste Strömungs- bzw.
Durchflussgeschwindigkeit nur im ersten und dritten Viertel einer Spulentakt-Periode ein. Im zweiten und vierten Viertel einer Spulentakt-Periode geht das Sensorsignal sofort wieder auf den Wert 0 Volt, wobei das hier einen Idealwert darstellt, denn in der Praxis kann sich eine vom zu messenden Medium abhängige, jedoch fixe Offset- Spannung einstellen.
Die Periodendauer beträgt beispielsweise 104 Millisekunden, d.h. jedes Viertel dauert dann 26 Millisekunden.
Rechts im mittleren Bereich von Fig. 1 ist das Sensorsignal als Rauschsignal dargestellt, das sich einstellt, wenn das Messrohr leer ist. Abhängig vom Befüllungsgrad des Messrohrs variiert das Signal-Rausch-Verhältnis. Dennoch ist ein Signal, das bei einem nicht vollständig gefüllten Messrohr erfasst wird, deutlich verrauschter als bei einem vollständig gefüllten Messrohr.
Der Erfindung liegt nun die Tatsache zugrunde, dass das Rauschen umso schwerer erfassbar ist, je größer der Signalanteil ist und dass bei einer sehr dynamischen Strömungsgeschwindigkeit ein Rauschen auch fälschlicherweise als ein sich änderndes Messsignal interpretiert werden kann. Deswegen sind pro Spulentakt- Periode zwei Pausenzeiten Messl , Mess2 vorgesehen, in denen sichergegangen werden kann, dass alle in diesen Zeiten erfassten Signale keine durch die Strömung induzierten Spannungswerte, sondern im Rauschen infolge eines nicht vollständig gefüllten bzw. mit Gasblasen versetzten Messrohrs begründet sind.
Die in diesen Pausenzeiten Messl , Mess2 des Spulentaktsignals erfassten
Sensorsignale werden, vorzugsweise durch einen Analog-Digital-Wandler, mehrmals abgetastet und von den erfassten Abtastwerten wird pro Pausenzeit je ein Mittelwert gebildet, der dann repräsentativ für die in einer Pausenzeit erfassten Abtastwerte steht. Für die Abtastung bietet sich eine vergleichsweise kleine Abtastrate von bspw. 120 Hz an, da dann im Falle eines Rauschsignals der Mittelwert ungleich Null ist.
Im unteren Bereich sind schematisch die Ergebnisse einer Differenzbildung der Mittelwerte aus den Pausenzeiten Messl , Mess2 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist, dass im linken Bereich diese Differenzbildung durchgehend den Wert Null ergibt, während sich im rechten Bereich deutliche Abweichungen davon ergeben. Ein Vergleich dieser Differenzwerte mit einem vorgegebenen Schwellwert führt schließlich zu einer verlässlichen Aussage darüber, ob das Messrohr voll oder aber leer, teilbefüllt oder mit Gasblasen versetzt ist.
Auch wenn die Darstellung des Sensorsignals im mittleren Bereich sehr schematisch ist, so wird daran dennoch der Grundgedanke der Erfindung beispielhaft deutlich. Es handelt sich dabei um eine ausgesprochen preiswerte Lösung zur Erkennung von Gasblasen im Strömungsprofil bzw. einer Leerohrerkennung, die keine zusätzlichen Bauteile oder dergleichen benötigt. Lediglich der im Messgerät ohnehin vorhandene Mikrocontroller wird mit einer zusätzlichen Rechenaufgabe belastet, was jedoch in der Praxis bei den vorhandenen Kapazitäten typischer Prozessoren keine
nennenswerte Beeinträchtigung darstellt. In Figur 2 ist anhand verschiedener Prozesssituationen eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dargestellt. Die obere Abbildung zeigt folgende
Situationen:
I. Das Messrohr ist leer.
II. Das Messrohr ist Undefiniert voll, ohne Strömung.
III. Strömung bei ca. 1 ,8 l/min.
IV. Das Messrohr ist voll, aber ohne Strömung.
V. Strömung bei ca. 1 ,8 l/min.
VI. Das Messrohr ist voll, aber ohne Strömung.
VII. Das Messrohr ist leer.
Die darunter befindlichen Abbildungen zeigen jeweils die ermittelten bzw.
berechneten Signalwerte in den jeweiligen Situationen l-VII, wobei in der mittleren Abbildung die Differenzwerte der gemittelten Messsignale während der Pausenzeiten Messl , Mess2 dargestellt sind und in der unteren Abbildung der Steigungsverlauf der Differenzwerte.
Deutlich zu erkennen ist in den Situationen I und VII, wenn das Messrohr leer ist, die völlig ungleichmäßige Verteilung der Differenzbeträge, was auf einen hohen
Rauschanteil schließen lässt. Durch die gestrichelte Linie in der mittleren Abbildung, durch die der erste Schwellwert gekennzeichnet ist, wird deutlich, dass eine einfache Erkennung einer Fehlfunktion, d.h. eines leeren Messrohrs, ohne weiteres möglich ist.
In den Situationen II ist das Messrohr Undefiniert voll, wobei aber keine Strömung vorliegt. Damit soll der Befüllvorgang des Messrohrs dargestellt werden, bei dem die im Messrohr befindliche Luft entweicht. Anschließend, in der Situation III, strömt das Medium zwar mit ca. 1 ,8 l/min, dennoch ist der Einschwingvorgang noch nicht abgeschlossen, so dass aus der mittleren Abbildung eine deutliche Überschreitung des ersten Schwellwerts zu erkennen ist, was eigentlich als Fehlfunktion zu interpretieren wäre. Erst durch die Auswertung des zeitlichen Verlaufs der
Differenzwerte benachbarter Perioden durch Bilden der 1. Ableitung, werden diese Ausreißer nicht als Fehlfunktion ausgelegt, da der Steigungsverlauf unter einem vorgegebenen, ebenfalls als gestrichelte Linie dargestellten, zweiten Schwellwert liegt. Die auch in der unteren Abbildung zu erkennenden Ausreißer werden durch eine Auswertung der Häufigkeit, wie oft der zweite Schwellwert überschritten wird, herausgefiltert. Durch die Häufigkeitsbetrachtung wird erst dann eine Fehlfunktion erkannt, wenn die Anzahl der Ereignisse über dem zweiten Schwellwert liegt. Die Festlegung der Häufigkeit basiert maßgeblich auf Erfahrungswerten und kann bspw. im Bereich von 15-20 liegen.
In der Situation IV ist das Messrohr voll, aber es liegt keine Strömung vor. Da der Einschwingprozess jetzt abgeschlossen ist, gibt es im Gegensatz zur Situation II ein „sauberes“ Signal und keine Ausreißer.
Beim Übergang zur Situation V, die eine Strömung von ca. 1 ,8 l/min darstellt, sind auch hier Auffälligkeiten in den Signalen zu erkennen. Diese Auffälligkeiten sind aber wiederrum keine Fehlfunktionen, sondern in dem Umschalt- bzw. Einschwingprozess begründet. Durch die Auswertung des Steigungsverlaufs in Verbindung mit der zuvor genannten Häufigkeitsbetrachtung können auch diese kurzfristigen Ereignisse herausgefiltert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts mit einem aus einem nicht-leitenden Werkstoff bestehenden Messrohr, in dem das zu messende Medium strömt,
mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines das
Messrohr im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Messrohrs durchsetzenden wechselnden Magnetfeldes, indem die
Magnetfelderzeugungseinrichtung mit einem periodischen Steuersignal angesteuert wird,
und mit zwei galvanisch mit dem Medium gekoppelten Messelektroden zum Abgreifen einer Spannung, die mit einer Verstärkerschaltung mit einem hochohmigen Eingang zu einem Messsignal verstärkt wird, das bei strömenden Medium von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt, wobei das Steuersignal als alternierender Rechteckimpuls mit Pausenzeiten (Messl , Mess2) ausgeführt ist und während einer Periode eine erste
Pausenzeit (Messl ) nach einem positiven Rechteckimpuls (MB+) und eine zweite Pausenzeit (Mess2) nach einem negativen Rechteckimpuls (MB-) vorliegt und während der Pausenzeiten (Messl , Mess2) kein Magnetfeld vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal während der Dauer der Rechteckimpulse (MB+, MB-) zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums und während der Dauer der Pausenzeiten (Messl , Mess2) zur Funktionsüberwachung ausgewertet wird,
wobei die Impedanz zwischen den beiden Messelektroden über den
Rauschpegel des Messsignals während der Pausenzeiten (Messl , Mess2) ermittelt wird und der Rauschpegel des Messsignals während der
Pausenzeiten (Messl , Mess2) ein Maß für Fehlfunktionen ist, wobei die Impedanz zwischen den beiden Messelektroden durch Luftblasen oder Fremdpartikel im Messmedium beeinflusst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal während der Pausenzeiten (Messl , Mess2) mehrmals abgetastet und von den erfassten Abtastwerten je ein Mittelwert pro Pausenzeit gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass pro Periode die Differenz zwischen den beiden Mittelwerten gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzwert zwischen den beiden
Mittelwerten mit einem ersten Schwellwert verglichen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf der Differenzwerte benachbarter Perioden durch Bilden der 1. Ableitung analysiert und mit einem zweiten Schwellwert verglichen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Häufigkeit der Ereignisse ausgewertet wird, die über dem zweiten Schwellwert liegen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pausenzeiten jeweils ein Viertel einer Periodendauer entsprechen.
PCT/EP2019/053441 2018-02-12 2019-02-12 Verfahren zum betreiben eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts WO2019155084A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/968,637 US11441931B2 (en) 2018-02-12 2019-02-12 Method for operating a magnetoinductive flowmeter
CN201980012803.XA CN111699367B (zh) 2018-02-12 2019-02-12 用于操作磁感应流量计的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018103028 2018-02-12
DE102018103028.2 2018-02-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019155084A1 true WO2019155084A1 (de) 2019-08-15

Family

ID=65411879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/053441 WO2019155084A1 (de) 2018-02-12 2019-02-12 Verfahren zum betreiben eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11441931B2 (de)
CN (1) CN111699367B (de)
DE (1) DE102019103501B4 (de)
WO (1) WO2019155084A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021208598A1 (de) 2021-08-06 2023-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur störungsbeaufschlagten Durchflussmessung, magnetisch-induktiver Durchflussmesser und Computerprogrammprodukt
CN117268512B (zh) * 2023-11-23 2024-02-09 青岛鼎信通讯科技有限公司 一种适用于超声水表的一致性优化方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03257327A (ja) * 1990-03-07 1991-11-15 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計
JPH0868676A (ja) 1994-08-29 1996-03-12 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計
US20080016967A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Abb Patent Gmbh Method and device for operating a flow meter
DE102007052047A1 (de) * 2007-10-31 2009-05-07 Abb Ag Verfahren und Einrichtung zur Messung von Fremdkörpern im Messmedium
DE102010001993A1 (de) 2010-02-16 2011-08-18 ifm electronic gmbh, 45128 Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
WO2012066372A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Yamatake Corporation Electromagnetic flow meter
DE102012015038B3 (de) 2012-07-31 2013-11-21 Ifm Electronic Gmbh Magentisch-induktives Durchflussmessgerät
WO2017053934A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Micro Motion, Inc. Entrained fluid detection diagnostic

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8447534B2 (en) * 1997-11-26 2013-05-21 Invensys Systems, Inc. Digital flowmeter
CN104019860A (zh) * 2013-12-23 2014-09-03 浙江迪元仪表有限公司 一种电磁和超声波一体化设计的流量计及其使用方法
JP5877260B1 (ja) 2015-04-24 2016-03-02 東京計装株式会社 電磁流量計の空状態判定方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03257327A (ja) * 1990-03-07 1991-11-15 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計
JPH0868676A (ja) 1994-08-29 1996-03-12 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計
US20080016967A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Abb Patent Gmbh Method and device for operating a flow meter
DE102007052047A1 (de) * 2007-10-31 2009-05-07 Abb Ag Verfahren und Einrichtung zur Messung von Fremdkörpern im Messmedium
DE102007052047B4 (de) 2007-10-31 2014-06-26 Abb Ag Verfahren und Einrichtung zur Messung von Fremdkörpern im Messmedium
DE102010001993A1 (de) 2010-02-16 2011-08-18 ifm electronic gmbh, 45128 Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
WO2012066372A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Yamatake Corporation Electromagnetic flow meter
DE102012015038B3 (de) 2012-07-31 2013-11-21 Ifm Electronic Gmbh Magentisch-induktives Durchflussmessgerät
WO2017053934A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Micro Motion, Inc. Entrained fluid detection diagnostic

Also Published As

Publication number Publication date
US20200400471A1 (en) 2020-12-24
CN111699367B (zh) 2022-10-14
CN111699367A (zh) 2020-09-22
DE102019103501B4 (de) 2022-07-07
US11441931B2 (en) 2022-09-13
DE102019103501A1 (de) 2019-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1792144B1 (de) Verfahren zum überprüfen eines magnetisch-induktiven durch flussmessers
EP1217337B1 (de) Verfahren zur Prüfung des Messbetriebes eines Flüssigkeitmessgerätes
EP2130002B1 (de) VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES MAGNETISCH-INDUKTIVEN DURCHFLUßMEßGERÄTS
DE102005033290B4 (de) Verfahren und Einrichtung zur Erkennung von physikalisch-chemischen Zuständen an Messelektroden eines Durchflussmessers
EP3475665B1 (de) Magnetisch-induktiver durchflussmesser
DE102006033112A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Betrieb eines Durchflussmessgerätes
DE102007052047A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Messung von Fremdkörpern im Messmedium
EP3293499B1 (de) Verfahren zum betreiben eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts und magnetisch-induktives durchflussmessgerät
DE102005032131A1 (de) Vorrichtung zur kapazitiven Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes
DE102019103501B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts
DE102005028723A1 (de) Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
DE102015103580A1 (de) Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit verringerter Stromaufnahme
WO2021083736A1 (de) Verfahren zur funktionsüberwachung einer kapazitiven druckmesszelle
DE10356008B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Meßgeräts
DE102004014674A1 (de) Nulldurchgangsdetektion eines Ultraschallsignals mit variablem Schwellenwert
EP1328777B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur system- und prozessüberwachung bei einem magnetisch-induktiven sensor
EP3559604B1 (de) Verfahren zum betreiben eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts und ein solches durchflussmessgerät
EP1275940B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines magnetischinduktiven Durchflussmessers
DE10335205A1 (de) Verfahren zur magnetisch-induktiven Bestimmung der Durchflußrate eines Mediums
DE102009045274A1 (de) Magnetisch induktives Durchflussmessgerät
EP1108988A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflussrate eines Mediums in einem Messrohr
DE10153298C5 (de) Verfahren zur Erfassung der Kapazität bzw. einer Kapazitäts-Änderung eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes
DE102022120883B3 (de) Verfahren zur Funktionsüberwachung einer kapazitiven Druckmesszelle
EP1405045A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur bestimmung des durchflusses eines mediums
DE102014214740A1 (de) Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19705166

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19705166

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1