WO2022037862A1 - Throughflow measuring arrangement - Google Patents

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WO2022037862A1
WO2022037862A1 PCT/EP2021/069993 EP2021069993W WO2022037862A1 WO 2022037862 A1 WO2022037862 A1 WO 2022037862A1 EP 2021069993 W EP2021069993 W EP 2021069993W WO 2022037862 A1 WO2022037862 A1 WO 2022037862A1
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measuring
measuring device
flow
pressure
medium
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Application number
PCT/EP2021/069993
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Inventor
Andreas Güttler
Hao Zhu
Original Assignee
Endress+Hauser Flowtec Ag
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a flow measuring arrangement for measuring a flow of a medium flowing through a pipeline with at least two medium components of different states of aggregation, comprising a Coriolis measuring device and a differential pressure measuring device.
  • a Coriolis measuring device set up to measure a density of the medium comprising at least one measuring tube, at least one vibration exciter for exciting measuring tube vibrations, at least two vibration sensors for detecting the measuring tube vibrations, and an electronic measuring/operating circuit for operating the vibration exciter and for recording measurement signals from the vibration sensors and for outputting density readings of the medium;
  • a differential pressure measuring device set up to measure a mass flow rate or a flow rate of the medium comprising a measuring tube with a differential pressure transmitter with a flow cross-section constriction set up to measure a first pressure drop in the medium, which first pressure drop is caused by the differential pressure transmitter, and at least two pressure sensors and/or a differential pressure sensor and an electronic measuring/operating circuit for operating the pressure sensors and for outputting differential pressure readings of the first pressure drop; wherein the Coriolis measuring device and the effective pressure measuring device are integrated into the pipeline, wherein the effective pressure measuring device is arranged downstream of the Coriolis measuring device, wherein an electronic measuring/operating circuit is provided which is set up to derive from the measured density and from the measured first pressure drop a mass flow, to determine a volume flow rate or a flow rate of the medium through the pipeline, characterized in that the Coriolis measuring device is arranged in a vertical or horizontal section of the pipeline, the effective pressure measuring device being arranged in a horizontal section of the pipeline.
  • a mass flow or a flow rate or volume flow of the medium through the pipeline can be determined from the first pressure drop measured with the effective pressure measuring device and the density of the medium determined with the Coriolis measuring device.
  • the Coriolis measuring device is set up to include the presence of the gaseous medium component in a calculation of measured density values when a gaseous medium component is detected.
  • the presence of gas bubbles in the medium can greatly falsify a density measurement using a Coriolis measuring device, even with a very small proportion of a total volume, since these gas bubbles in the medium react to measuring tube vibrations. Correcting for this influence can therefore greatly improve a measurement of the density of the medium.
  • the gas bubbles in the medium move in the measuring tube of the Coriolis measuring device, depending on the gas bubble diameter, among other things, perpendicular to an inner wall of the measuring tube in a direction parallel to the measuring tube movement and thus influence measured values with regard to density and viscosity.
  • this relative movement can be taken into account and the disruptive influence of the gas bubbles can thus be corrected.
  • the person skilled in the art can find more about the model, for example, in H. Zhu, Application of Coriolis Mass Flowmeters in Bubbly and Particulate Two-Phase Flows, Shaker, ISBN 978-3-8322-8216-5, 2009.
  • the narrowing of the flow cross section is brought about by one of the following elements: An orifice, a Venturi nozzle, a measuring tube taper.
  • the flow rate measuring arrangement has a mixing device between the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device, which is set up to mix the media components.
  • the mixing device is a T-piece, a pipe bend, or a flow resistance element arranged in a pipe bend.
  • a distance between a media outlet of the mixing device and the narrowing of the flow cross section of the differential pressure measuring device is at most 10 internal diameters of the pipeline and at least 5 internal diameters of the pipeline.
  • the pipeline has an inside diameter and a center line, with the Coriolis measuring device having a media inlet and a media outlet, with a distance between the media outlet and the flow cross-section constriction flow cross-section constriction of the differential pressure measuring device being at most 10 inside diameters and at least 5 inside diameters.
  • the electronic measuring/operating circuit is the Coriolis measuring device or the differential pressure measuring device, or the electronic measuring/operating circuit is part of a separate evaluation point.
  • the measuring arrangement has, in addition to the differential pressure sensor, a pressure sensor which is set up to measure the media pressure upstream of the narrowing of the flow cross section.
  • the pressure sensor is part of the differential pressure measuring device, with the pressure sensor being connected to a measuring input of the differential pressure measuring device.
  • the pressure sensor can, for example, be connected to a pressure line of the differential pressure measuring device or have its own pressure line to the pipeline. Other configurations are also conceivable.
  • the pressure sensor can transmit its own measured pressure values to the differential pressure measuring device via the measuring input.
  • a water content measuring device for measuring a water content of the medium.
  • the Coriolis measuring device is set up to store measured values of the density of the medium if there is no gaseous medium component, and to use the stored measured values to determine a ratio of the gaseous medium component to the remaining medium component if a gaseous medium component is present.
  • a differential pressure measuring device which is set up to determine a second pressure drop along the Coriolis measuring device, the electronic measuring/operating circuit being set up to use the second pressure drop to determine a viscosity of the medium when a gaseous medium compartment is present.
  • the at least one measuring tube is bent at least in sections, and/or the Coriolis measuring device has a number of measuring tubes.
  • figs 4 a) to c) outline exemplary implementations of a mixing device.
  • FIG. 1 shows an exemplary flow rate measuring arrangement 1 with a Coriolis measuring device 10 and a differential pressure measuring device 20, the differential pressure measuring device being arranged in a pipeline 60 downstream of the Coriolis measuring device.
  • the Coriolis measuring device is set up to record a density of the medium flowing through the pipeline.
  • the Differential pressure measuring device is set up to cause a first pressure drop in the flowing medium by means of a differential pressure transmitter 22 in the form of a flow cross-section constriction 22.1, see also FIG. 3, and to measure this and to calculate a flow rate from this first pressure drop.
  • the differential pressure sensor is part of a measuring tube 21 of the differential pressure measuring device.
  • the differential pressure measuring device Due to the fact that the differential pressure measuring device is arranged downstream of the Coriolis measuring device, the differential pressure measuring device in the case of media with at least two immiscible media components experiences a medium with an approximately uniform spatial distribution of these media components, since Coriolis measuring devices at a flow outlet contribute to such a uniform distribution if at least one measuring tube of the Coriolis measuring device is designed at least in sections arcuate or the medium is distributed over several measuring tubes of the Coriolis measuring device. A differential pressure caused by the narrowing of the flow cross section can thus be determined with sufficient accuracy.
  • a mass flow rate or a flow rate of the medium through the pipeline can be determined from the first pressure drop measured with the differential pressure meter or the flow rate derived therefrom in a flow cross section and the density of the medium determined with the Coriolis meter.
  • the measuring arrangement is set up to determine a mass flow rate of a medium with a number of medium components, with the pressure drop recorded by the differential pressure measuring device and the density of the medium recorded by the Coriolis measuring device being used. For example, when determining the density of the medium, the presence of gas bubbles in the medium can be checked and, if they are present, an interference effect of the gas bubbles on a density measurement can be corrected. The check is based, among other things, on the measurement of a viscosity of the medium, which measurement is strongly influenced by gas bubbles.
  • the presence of small gas bubbles in the medium can greatly falsify a density measurement using a Coriolis measuring device, since these gas bubbles in the medium react to measuring tube vibrations. Correcting for this influence can therefore greatly improve a measurement of the density of the medium.
  • the gas bubbles in the medium move in the measuring tube of the Coriolis measuring device, depending on the gas bubble diameter, among other things, perpendicular to an inner wall of the measuring tube in a direction parallel to the measuring tube movement and thus influence measured values with regard to density and viscosity.
  • this relative movement can be taken into account and the disruptive influence of the gas bubbles on a density measurement can thus be corrected.
  • the basis for the correction is the measured viscosity of the medium.
  • the person skilled in the art can find more information on this, for example, in H. Zhu, Application of Coriolis Mass Flowmeters in Bubbly and Particulate Two-Phase Flows, Shaker, ISBN 978-3-8322-8216-5, 2009.
  • a medium pressure upstream of the flow cross-section constriction and a medium pressure in the area of the flow cross-section constriction or downstream of the flow cross-section constriction are recorded. As shown here, this can be carried out using a differential pressure sensor 23.2 or using two pressure sensors.
  • the differential pressure measuring device usually provides an electronic measuring/operating circuit 24 which is set up to operate the differential pressure sensor or the pressure sensors and to provide differential pressure measurement values.
  • the differential pressure measuring device can have a pressure sensor 70 which is set up to detect an absolute pressure of the medium upstream of the narrowing of the flow cross section, this detecting, for example, the medium pressure in one of the pressure lines 23.3.
  • the pressure lines can have a significantly smaller cross-section than the pipeline and thus act as a low-pass filter, which can be advantageous for a signal-to-noise ratio of a pressure measurement.
  • the Coriolis measuring device is arranged according to the invention in a vertical or also in a horizontal pipe section 61
  • the effective pressure measuring device is arranged according to the invention in a horizontal pipe section 62 .
  • a very similar hydrostatic pressure can be ensured for the Coriolis meter and the differential pressure meter.
  • no hydrostatic pressure difference between media pressure pick-up points of a differential pressure measurement is falsified.
  • An arrangement of the Coriolis measuring device in a vertical section of the pipeline is particularly preferred, since in this way there is less segregation of the medium.
  • the flow measuring arrangement can have a differential pressure measuring device 80 which is set up to determine a second pressure drop of the medium along the Coriolis measuring device.
  • the differential pressure measuring device uses two pressure lines 81 to pick up a media pressure in front of and a media pressure behind the Coriolis measuring device.
  • An electronic measuring/operating circuit 84 is set up to operate the differential pressure measuring device and to output differential pressure measured values or measured values of the second pressure drop.
  • An electronic measuring/operating circuit 14 of the Coriolis measuring device is set up to determine a viscosity of the medium by means of measured values of the second pressure drop when a gaseous medium compartment is present. What was said above applies to the functioning of a differential pressure or pressure drop determination.
  • the measuring accuracy of the effective pressure transmitter can be improved by means of the viscosity determined via the second pressure drop.
  • a calibration factor which describes a relationship between the pressure drop and the measured flow value of the differential pressure transducer, is practically constant at high Reynolds numbers over a wide Reynolds number range, but is subject to changes that cannot be ignored at low Reynolds numbers.
  • the calibration factor can be calculated according to the standards ISO 5167-1:2003, ISO 5167-2:2003, ISO 5167-3:2003, ISO 5167-4:2003, ISO 5167-5:2015, ISO 5167-6 :2019 are calculated.
  • the flow rate measuring arrangement can have a water content measuring device 90 as shown here.
  • mass flow rates for oil and water can be specified separately if the water content is known.
  • the water content measuring device can use one of the following measured variables, for example: speed of sound of the medium, transparency with regard to electromagnetic radiation such as microwave radiation or THz radiation or infrared radiation or optical radiation or gamma radiation.
  • the mass flow of the medium through the pipeline can be determined, as shown here, by means of a separate evaluation point 30 with an electronic operating circuit 34 .
  • measured values of the individual measuring devices are transmitted to the evaluation center. This can be done wirelessly or, as indicated here with the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device, by means of electrically conductive connections. Alternatively, however, the measured values can also be fed to an electronic measuring/operating circuit (14, 24, 84) of one of the measuring devices. What has just been said applies accordingly to the transmission of measured values.
  • the flow rate measuring arrangement has a mixing device 40 between the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device, which is set up to mix the media components or to swirl the medium, so that different media components that are difficult or impossible to mix are spatially evenly distributed to a good approximation are. In this way, it can be ensured that an effective pressure measurement delivers at most slightly falsified measured values.
  • FIG. 2 outlines an exemplary Coriolis measuring device as can be used in a flow measuring arrangement according to the invention.
  • the Coriolis measuring device 10 has a measuring sensor with two measuring tubes 11 each with an inlet and an outlet, which measuring tubes are held by a carrier body 16 .
  • the measuring tubes are designed to oscillate against each other.
  • the number of measuring tubes shown here is an example; the sensor can, for example, also have just one measuring tube or four measuring tubes, which are used in particular in two pairs of measuring tubes are arranged, the measuring tubes of a pair being set up to oscillate against one another.
  • the measuring sensor has an exciter 12 which is set up to excite the measuring tubes to oscillate.
  • the measuring pickup has two sensors 13 which are set up to detect the measuring tube vibrations.
  • a medium flowing through the measuring tubes influences the measuring tube vibrations in a characteristic manner, so that a mass flow rate and/or a density of the medium and/or a viscosity of the medium can be derived from the measurement signals of the sensors.
  • the electronic measuring/operating circuit 14 is housed in a housing 15 for housing the electronic measuring/operating circuit.
  • FIG. 3a outlines a measuring tube 21 of a differential pressure measuring device with an exemplary differential pressure sensor 22, which is designed as an orifice plate 22.11 and thereby causes a flow cross-section narrowing 22.1.
  • the narrowing of the flow cross section can also be formed by a measuring tube narrowing extended in the direction of flow.
  • a Venturi nozzle 22.12 can also be inserted into the pipeline as an effective pressure transmitter 22, which brings about the narrowing of the flow cross section.
  • Pressure lines 23.3 can pick up a medium pressure as shown in FIG. 3a) in front of and behind the narrowing of the flow cross section, or as shown in FIGS. 3 b) and c) in front of and in an area of the narrowing of the flow cross-section.
  • figs 4 a to c) outline exemplary mixing devices according to the invention, which are set up to swirl the medium before it enters the differential pressure measuring device, so that if there are several immiscible medium components, the components are approximately uniformly distributed in space.
  • the mixing devices are arranged between the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device.
  • Suitable conditions exist, for example, when the medium is sufficiently viscous so that no significant segregation takes place up to the differential pressure measuring device.
  • a flow resistance element 43 can be arranged in a pipeline section such as a pipeline bend.
  • a right-angled pipeline element or, alternatively, a T-piece can be used, which, in the case of a flowing medium, is used for turbulence of the medium cares.
  • Pipe element integrated into the pipe.

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Abstract

The invention relates to a throughflow measuring arrangement (1) for measuring a throughflow of a flowing medium, comprising: a Coriolis measuring unit (10) configured for measuring a density of the medium; an effective-pressure measuring unit (20) comprising a measurement tube (21) with an effective-pressure transducer (22) with a flow cross-sectional constriction (22.1) configured for measuring a first pressure drop in the medium; and at least two pressure sensors (23.1) and/or a differential pressure sensor (23.2) and an electronic measuring/operating circuit (24) for operating the pressure sensors and for outputting measured differential pressure values of the first pressure drop; wherein the Coriolis measuring unit and the effective-pressure measuring unit are integrated into the pipeline, wherein the effective-pressure measuring unit is arranged downstream of the Coriolis measuring unit, wherein an electronic measuring/operating circuit (14, 24, 34) is provided which is configured to determine a mass throughflow of the medium through the pipeline from the measured density and the measured first pressure drop, characterized in that the Coriolis measuring unit is configured such that, if a gaseous media constituent is detected, said Coriolis measuring unit incorporates the presence of the gaseous media constituent into a calculation of measured density values.

Description

Durchfluss-Messanordnung Flow measurement arrangement
Die Erfindung betrifft eine Durchfluss-Messanordnung zum Messen eines Durchflusses eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums mit zumindest zwei Medienbestandteilen unterschiedlicher Aggregatzustände umfassend ein Coriolis-Messgerät sowie ein Differenzdruckmessgerät. The invention relates to a flow measuring arrangement for measuring a flow of a medium flowing through a pipeline with at least two medium components of different states of aggregation, comprising a Coriolis measuring device and a differential pressure measuring device.
Durchflussmessanordnungen mit einem Coriolis-Messgerät sowie ein Differenzdruckmessgerät sind bereits bekannt, wie aus der WO2012129603A2 hervorgeht. Jedoch können vielfältige Störeinflüsse bei einer solchen Messanordnung zu ungenauen Messwerten des Durchflusses führen. Flow measuring arrangements with a Coriolis measuring device and a differential pressure measuring device are already known, as can be seen from WO2012129603A2. However, in such a measuring arrangement, a variety of interferences can lead to inaccurate measured values of the flow.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine robuste Durchflussmessanordnung mit einem Coriolis- Messgerät und einem Wirkdruck-Messgerät vorzuschlagen. It is therefore the object of the invention to propose a robust flow measuring arrangement with a Coriolis measuring device and an effective pressure measuring device.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Durchflussmessanordnung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. The object is solved by a flow meter arrangement according to independent claim 1.
Eine erfindungsgemäße Durchfluss-Messanordnung zum Messen eines Durchflusses eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums mit zumindest zwei Medienbestandteilen unterschiedlicher Aggregatzustände umfasst: A flow measuring arrangement according to the invention for measuring a flow of a medium flowing through a pipeline with at least two medium components of different states of aggregation comprises:
Ein Coriolis-Messgerät eingerichtet zur Messung einer Dichte des Mediums, umfassend zumindest ein Messrohr, mindestens einen Schwingungserreger zum Anregen von Messrohrschwingungen, mindestens zwei Schwingungssensoren zum Erfassen der Messrohrschwingungen, und eine elektronische Mess-ZBetriebsschaltung zum Betreiben des Schwingungserregers sowie zum Aufnehmen von Messsignalen der Schwingungssensoren und zum Ausgeben von Dichtemesswerten des Mediums; A Coriolis measuring device set up to measure a density of the medium, comprising at least one measuring tube, at least one vibration exciter for exciting measuring tube vibrations, at least two vibration sensors for detecting the measuring tube vibrations, and an electronic measuring/operating circuit for operating the vibration exciter and for recording measurement signals from the vibration sensors and for outputting density readings of the medium;
Ein Wirkdruck-Messgerät eingerichtet zur Messung eines Massedurchflusses oder einer Durchflussgeschwindigkeit des Mediums umfassend ein Messrohr mit einem Wirkdruckgeber mit einer Strömungsquerschnittsverengung eingerichtet zur Messung eines ersten Druckabfalls im Medium, welcher erste Druckabfall durch den Wirkdruckgeber verursacht ist, sowie mindestens zwei Drucksensoren und/oder einen Differenzdrucksensor und eine elektronische Mess- ZBetriebsschaltung zum Betreiben der Drucksensoren und zum Ausgeben von Differenzdruckmesswerten des ersten Druckabfalls; wobei das Coriolis-Messgerät und das Wirkdruck-Messgerät in die Rohrleitung integriert sind, wobei das Wirkdruck-Messgerät stromabwärts zum Coriolis-Messgerät angeordnet ist, wobei eine elektronische Mess-ZBetriebsschaltung vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, aus der gemessenen Dichte sowie aus dem gemessenen ersten Druckabfall einen Massedurchfluss, einen Volumendurchfluss oder eine Durchflussgeschwindigkeit des Mediums durch die Rohrleitung zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Coriolis-Messgerät in einem vertikalen oder horizontalen Abschnitt der Rohrleitung angeordnet, wobei das Wirkdruck-Messgerät in einem horizontalen Abschnitt der Rohrleitung angeordnet ist.A differential pressure measuring device set up to measure a mass flow rate or a flow rate of the medium, comprising a measuring tube with a differential pressure transmitter with a flow cross-section constriction set up to measure a first pressure drop in the medium, which first pressure drop is caused by the differential pressure transmitter, and at least two pressure sensors and/or a differential pressure sensor and an electronic measuring/operating circuit for operating the pressure sensors and for outputting differential pressure readings of the first pressure drop; wherein the Coriolis measuring device and the effective pressure measuring device are integrated into the pipeline, wherein the effective pressure measuring device is arranged downstream of the Coriolis measuring device, wherein an electronic measuring/operating circuit is provided which is set up to derive from the measured density and from the measured first pressure drop a mass flow, to determine a volume flow rate or a flow rate of the medium through the pipeline, characterized in that the Coriolis measuring device is arranged in a vertical or horizontal section of the pipeline, the effective pressure measuring device being arranged in a horizontal section of the pipeline.
Auf diese Weise kann ein sehr ähnlicher hydrostatischer Druck beim Coriolis-Messgerät und beim Wirkdruck-Messgerät sichergestellt werden, da in einer horizontalen Leitung kein hydrostatischer Druck vorliegt. Außerdem verfälscht in diesem Fall kein hydrostatischer Druckunterschied zwischen Mediendruckaufgriffspunkten eine Differenzdruckmessung. Besonders bevorzugt ist dabei eine Anordnung des Coriolis-Messgeräts in einem vertikalen Abschnitt der Rohrleitung, da auf diese Weise eine Entmischung des Mediums geringer ist. In this way, a very similar hydrostatic pressure can be ensured between the Coriolis meter and the differential pressure meter since there is no hydrostatic pressure in a horizontal line. In addition, in this case no hydrostatic pressure difference between media pressure pick-up points falsifies a differential pressure measurement. An arrangement of the Coriolis measuring device in a vertical section of the pipeline is particularly preferred, since in this way there is less segregation of the medium.
Aus dem mit dem Wirkdruck-Messgerät gemessenen ersten Druckabfall und der mit dem Coriolis- Messgerät gestimmten Dichte des Mediums kann ein Massedurchfluss bzw. eine Durchflussgeschwindigkeit bzw. Volumendurchfluss des Mediums durch die Rohrleitung bestimmt werden. A mass flow or a flow rate or volume flow of the medium through the pipeline can be determined from the first pressure drop measured with the effective pressure measuring device and the density of the medium determined with the Coriolis measuring device.
In einer Ausgestaltung ist das Coriolis-Messgerät dazu eingerichtet, bei Erkennung eines gasförmigen Medienbestandteils das Vorliegen des gasförmigen Medienanteils in eine Berechnung von Dichtemesswerten einzubeziehen. In one embodiment, the Coriolis measuring device is set up to include the presence of the gaseous medium component in a calculation of measured density values when a gaseous medium component is detected.
Das Vorliegen von Gasblasen im Medium kann selbst bei sehr geringem Anteil an einem Gesamtvolumen eine Dichtemessung per Coriolis-Messgerät stark verfälschen, da diese Gasblasen im Medium auf Messrohrschwingungen reagieren. Eine Korrektur dieses Einflusses kann daher eine Messung der Dichte des Mediums stark verbessern. The presence of gas bubbles in the medium can greatly falsify a density measurement using a Coriolis measuring device, even with a very small proportion of a total volume, since these gas bubbles in the medium react to measuring tube vibrations. Correcting for this influence can therefore greatly improve a measurement of the density of the medium.
Die Gasblasen im Medium führen im Messrohr des Coriolis-Messgeräts abhängig unter anderem von einem Gasblasendurchmesser eine Bewegung senkrecht zu einer Messrohrinnenwand in paralleler Richtung zur Messrohrbewegung aus und beeinflussen somit Messwerte hinsichtlich Dichte und Viskosität. Durch Anwendung eines mathematisch-physikalischen Modells beispielsweise kann diese Relativbewegung berücksichtigt und somit der störende Einfluss der Gasblasen korrigiert werden. Weiteres zum Modell findet der Fachmann beispielsweise bei H. Zhu, Application of Coriolis Mass Flowmeters in Bubbly and Particulate Two-Phase Flows, Shaker, ISBN 978-3-8322-8216-5, 2009. The gas bubbles in the medium move in the measuring tube of the Coriolis measuring device, depending on the gas bubble diameter, among other things, perpendicular to an inner wall of the measuring tube in a direction parallel to the measuring tube movement and thus influence measured values with regard to density and viscosity. By using a mathematical-physical model, for example, this relative movement can be taken into account and the disruptive influence of the gas bubbles can thus be corrected. The person skilled in the art can find more about the model, for example, in H. Zhu, Application of Coriolis Mass Flowmeters in Bubbly and Particulate Two-Phase Flows, Shaker, ISBN 978-3-8322-8216-5, 2009.
In einer Ausgestaltung wird die Strömungsquerschnittsverengung durch eines der folgenden Elemente bewirkt: Eine Blende, eine Venturidüse, eine Messrohrverjüngung. In one embodiment, the narrowing of the flow cross section is brought about by one of the following elements: An orifice, a Venturi nozzle, a measuring tube taper.
In einer Ausgestaltung weist die Durchfluss-Messanordnung zwischen Coriolis-Messgerät und Wirkdruck-Messgerät eine Mischvorrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die Medienbestandteile zu mischen. In one embodiment, the flow rate measuring arrangement has a mixing device between the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device, which is set up to mix the media components.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass verschiedene Medienbestandteile räumlich ausreichend gleichverteilt sind und somit eine Wirkdruckmessung allenfalls gering verfälschte Messwerte liefert. In this way, it can be ensured that different media components are sufficiently evenly distributed spatially and that an effective pressure measurement therefore supplies measured values that are at most slightly falsified.
In einer Ausgestaltung ist die Mischvorrichtung ein T-Stück, ein Rohrleitungsbogen, oder ein in einem Rohrleitungsbogen angeordnetes Strömungswiderstandselement. In one embodiment, the mixing device is a T-piece, a pipe bend, or a flow resistance element arranged in a pipe bend.
In einer Ausgestaltung ist ein Abstand zwischen einem Medienauslass der Mischvorrichtung und Strömungsquerschnittsverengung des Wirkdruck-Messgeräts höchstens 10 Innendurchmesser der Rohrleitung und mindestens 5 Innendurchmesser der Rohrleitung. In one embodiment, a distance between a media outlet of the mixing device and the narrowing of the flow cross section of the differential pressure measuring device is at most 10 internal diameters of the pipeline and at least 5 internal diameters of the pipeline.
Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die räumliche Gleichverteilung aufgehoben wird.In this way it can be avoided that the spatial uniform distribution is canceled out.
In einer Ausgestaltung weist die Rohrleitung einen Innendurchmesser sowie eine Mittenlinie auf, wobei das Coriolis-Messgerät einen Medieneinlass und einen Medienauslass aufweist, wobei ein Abstand zwischen Medienauslass und Strömungsquerschnittsverengung Strömungsquerschnittsverengung des Wirkdruck-Messgeräts höchstens 10 Innendurchmesser und mindestens 5 Innendurchmesser ist. In one embodiment, the pipeline has an inside diameter and a center line, with the Coriolis measuring device having a media inlet and a media outlet, with a distance between the media outlet and the flow cross-section constriction flow cross-section constriction of the differential pressure measuring device being at most 10 inside diameters and at least 5 inside diameters.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Medieneigenschaften beim Coriolis-Messgerät sowie beim Wirkdruck-Messgerät gleich oder zumindest ähnlich sind. Beispielsweise im Hinblick auf hydrostatischen Druck kann eine räumliche Nähe zwischen Coriolis-Messgerät und Wirkdruck- Messgerät wichtig sein. In this way it can be ensured that media properties are the same or at least similar in the Coriolis measuring device and in the differential pressure measuring device. For example, with regard to hydrostatic pressure, physical proximity between the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device can be important.
In einer Ausgestaltung ist die elektronische Mess-ZBetriebsschaltung des Coriolis-Messgeräts oder des Wirkdruck-Messgeräts, oder die elektronische Mess-ZBetriebsschaltung ist Bestandteil einer separaten Auswertestelle. In one embodiment, the electronic measuring/operating circuit is the Coriolis measuring device or the differential pressure measuring device, or the electronic measuring/operating circuit is part of a separate evaluation point.
In einer Ausgestaltung weist die Messanordnung zusätzlich zum Differenzdrucksensor einen Drucksensor auf, welcher dazu eingerichtet ist, den Mediendruck stromaufwärts zur Strömungsquerschnittsverengung zu messen. In one embodiment, the measuring arrangement has, in addition to the differential pressure sensor, a pressure sensor which is set up to measure the media pressure upstream of the narrowing of the flow cross section.
In einer Ausgestaltung ist der Drucksensor Bestandteil des Wirkdruckmessgeräts, wobei der Drucksensor mit einem Messeingang des Wirkdruck-Messgeräts verbunden ist. Der Drucksensor kann dabei beispielsweise mit einer Druckleitung des Wirkdruckmessgeräts verbunden sein oder eine eigene Druckleitung zur Rohrleitung aufweisen. Auch andere Ausgestaltungen sind denkbar. Über den Messeingang kann der Drucksensor eigene Druckmesswerte an das Wirkdruckmessgerät übermitteln. In one embodiment, the pressure sensor is part of the differential pressure measuring device, with the pressure sensor being connected to a measuring input of the differential pressure measuring device. The pressure sensor can, for example, be connected to a pressure line of the differential pressure measuring device or have its own pressure line to the pipeline. Other configurations are also conceivable. The pressure sensor can transmit its own measured pressure values to the differential pressure measuring device via the measuring input.
In einer Ausgestaltung ist eine Wasseranteilsmessvorrichtung zum Messen eines Wasseranteils des Mediums vorgesehen. In one embodiment, a water content measuring device is provided for measuring a water content of the medium.
Somit können separate Durchflussmesswerte für Wasser und andere Medienbestandteile bestimmt werden. Thus, separate flow measurement values for water and other media components can be determined.
In einer Ausgestaltung ist das Coriolis-Messgerät dazu eingerichtet, bei Fehlen eines gasförmigen Medienanteils Messwerte der Dichte des Mediums zu speichern, und bei Vorliegen eines gasförmigen Medienanteils mittels der gespeicherten Messwerte ein Verhältnis von gasförmigem Medienanteil zu restlichem Medienanteil zu bestimmen. In one embodiment, the Coriolis measuring device is set up to store measured values of the density of the medium if there is no gaseous medium component, and to use the stored measured values to determine a ratio of the gaseous medium component to the remaining medium component if a gaseous medium component is present.
In einer Ausgestaltung ist ein Differenzdruckmessgerät vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, einen zweiten Druckabfall entlang des Coriolis-Messgeräts zu bestimmen, wobei die elektronische Mess-ZBetriebsschaltung dazu eingerichtet ist, mittels des zweiten Druckabfalls bei Vorliegen eines gasförmigen Medienabteils eine Viskosität des Mediums zu bestimmen. In one embodiment, a differential pressure measuring device is provided, which is set up to determine a second pressure drop along the Coriolis measuring device, the electronic measuring/operating circuit being set up to use the second pressure drop to determine a viscosity of the medium when a gaseous medium compartment is present.
In einer Ausgestaltung ist das mindestens eine Messrohr zumindest abschnittsweise gebogen ist, und/oder das Coriolis-Messgerät weist mehrere Messrohre auf. In one embodiment, the at least one measuring tube is bent at least in sections, and/or the Coriolis measuring device has a number of measuring tubes.
Das hat einen Mischungseffekt des Mediums zur Folge, so dass die Mischvorrichtung unterstützt wird oder nicht mehr notwendig ist. This results in a mixing effect of the medium, so that the mixing device is assisted or no longer necessary.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. The invention is described below using exemplary embodiments.
Fig. 1 skizziert schematisch eine beispielhafte erfindungsgemäße Durchfluss-Messanordnung;1 schematically outlines an exemplary flow measurement arrangement according to the invention;
Fig. 2 skizziert ein beispielhaftes Coriolis-Messgerät; 2 outlines an exemplary Coriolis meter;
Figs. 3 a) bis c) skizzieren beispielhafte Messrohre eines Wirkdruckmessgeräts mit Wirkdruckgeber;figs 3 a) to c) sketch exemplary measuring tubes of a differential pressure measuring device with differential pressure transmitter;
Figs. 4 a) bis c) skizzieren beispielhafte Umsetzungen einer Mischvorrichtung. figs 4 a) to c) outline exemplary implementations of a mixing device.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Durchfluss-Messanordnung 1 mit einem Coriolis-Messgerät 10 und einem Wirkdruckmessgerät 20, wobei das Wirkdruckmessgerät stromabwärts zum Coriolis- Messgerät in einer Rohrleitung 60 angeordnet ist. Das Coriolis-Messgerät ist dabei dazu eingerichtet, eine Dichte des durch die Rohrleitung strömenden Mediums zu erfassen. Das Wirkdruckmessgerät ist dazu eingerichtet, mittels eines Wirkdruckgebers 22 in Form einer Strömungsquerschnittsverengung 22.1 , siehe auch Fig. 3, einen ersten Druckabfall im strömenden Medium zu verursachen und diesen zu messen und eine Durchflussgeschwindigkeit aus diesem ersten Druckabfall zu berechnen. Der Wirkdruckgeber ist dabei Bestandteil eines Messrohrs 21 des Wirkdruckmessgeräts. Dadurch dass das Wirkdruckmessgerät stromabwärts zum Coriolis- Messgerät angeordnet ist, erfährt das Wirkdruckmessgerät bei Medien mit zumindest zwei nicht mischbaren Medienbestandteilen ein Medium mit angenäherter räumlicher Gleichverteilung dieser Medienbestandteile, da Coriolis-Messgeräte an einem Strömungsauslass zu einer solchen Gleichverteilung beitragen, falls mindestens ein Messrohr des Coriolis-Messgeräts zumindest abschnittsweise bogenförmig ausgestaltet ist oder das Medium auf mehrere Messrohre des Coriolis- Messgeräts verteilt wird. Somit kann ein Differenzdruck verursacht durch die Strömungsquerschnittsverengung hinreichend genau bestimmt werden. 1 shows an exemplary flow rate measuring arrangement 1 with a Coriolis measuring device 10 and a differential pressure measuring device 20, the differential pressure measuring device being arranged in a pipeline 60 downstream of the Coriolis measuring device. The Coriolis measuring device is set up to record a density of the medium flowing through the pipeline. The Differential pressure measuring device is set up to cause a first pressure drop in the flowing medium by means of a differential pressure transmitter 22 in the form of a flow cross-section constriction 22.1, see also FIG. 3, and to measure this and to calculate a flow rate from this first pressure drop. The differential pressure sensor is part of a measuring tube 21 of the differential pressure measuring device. Due to the fact that the differential pressure measuring device is arranged downstream of the Coriolis measuring device, the differential pressure measuring device in the case of media with at least two immiscible media components experiences a medium with an approximately uniform spatial distribution of these media components, since Coriolis measuring devices at a flow outlet contribute to such a uniform distribution if at least one measuring tube of the Coriolis measuring device is designed at least in sections arcuate or the medium is distributed over several measuring tubes of the Coriolis measuring device. A differential pressure caused by the narrowing of the flow cross section can thus be determined with sufficient accuracy.
Aus dem mit dem Wirkdruck-Messgerät gemessenen ersten Druckabfall bzw. der daraus abgeleiteten Durchflussgeschwindigkeit in einem Strömungsquerschnitt und der mit dem Coriolis- Messgerät gestimmten Dichte des Mediums kann ein Massedurchfluss bzw. eine Durchflussgeschwindigkeit des Mediums durch die Rohrleitung bestimmt werden. A mass flow rate or a flow rate of the medium through the pipeline can be determined from the first pressure drop measured with the differential pressure meter or the flow rate derived therefrom in a flow cross section and the density of the medium determined with the Coriolis meter.
Die Messanordnung ist dazu eingerichtet, einen Massedurchfluss eines Mediums mit mehreren Medienbestandteilen zu bestimmen, wobei dabei auf den durch das Wirkdruckmessgerät erfassten Druckabfall sowie auf die durch das Coriolis-Messgerät erfasste Dichte des Mediums zurückgegriffen wird. Beispielsweise kann bei der Bestimmung der Dichte des Mediums ein Vorliegen von Gasblasen im Medium überprüft und bei Vorliegen ein Störeinfluss der Gasblasen auf eine Dichtemessung korrigiert werden. Die Überprüfung basiert dabei unter anderem auf der Messung einer Viskosität des Mediums, welche Messung durch Gasblasen stark beeinflusst wird.The measuring arrangement is set up to determine a mass flow rate of a medium with a number of medium components, with the pressure drop recorded by the differential pressure measuring device and the density of the medium recorded by the Coriolis measuring device being used. For example, when determining the density of the medium, the presence of gas bubbles in the medium can be checked and, if they are present, an interference effect of the gas bubbles on a density measurement can be corrected. The check is based, among other things, on the measurement of a viscosity of the medium, which measurement is strongly influenced by gas bubbles.
Das Vorliegen kleiner Gasblasen im Medium selbst bei sehr geringem Anteil an einem Gesamtvolumen kann eine Dichtemessung per Coriolis-Messgerät stark verfälschen, da diese Gasblasen im Medium auf Messrohrschwingungen reagieren. Eine Korrektur dieses Einflusses kann daher eine Messung der Dichte des Mediums stark verbessern. Die Gasblasen im Medium führen im Messrohr des Coriolis-Messgeräts abhängig unter anderem von einem Gasblasendurchmesser eine Bewegung senkrecht zu einer Messrohrinnenwand in paralleler Richtung zur Messrohrbewegung aus und beeinflussen somit Messwerte hinsichtlich Dichte und Viskosität. Durch Anwendung eines mathematisch-physikalischen Modells beispielsweise kann diese Relativbewegung berücksichtigt und somit der störende Einfluss der Gasblasen auf eine Dichtemessung korrigiert werden. Grundlage für die Korrektur ist dabei die gemessene Viskosität des Mediums. Weiteres dazu findet der Fachmann beispielsweise bei H. Zhu, Application of Coriolis Mass Flowmeters in Bubbly and Particulate Two-Phase Flows, Shaker, ISBN 978-3-8322-8216-5, 2009. Zur Messung des Druckabfalls wird ein Mediendruck stromaufwärts zur Strömungsquerschnittsverengung und ein Mediendruck im Bereich der Strömungsquerschnittsverengung oder stromabwärts zur Strömungsquerschnittsverengung aufgegriffen. Dies kann wie hier dargestellt mittels eines Differenzdrucksensors 23.2 oder mittels zweier Drucksensoren durchgeführt werden. Bei einem Differenzdrucksensor werden zwei Druckleitungen 23.3 beispielsweise in eine Druckkammer zusammengeführt, wobei das Medium im Bereich der Zusammenführung beispielsweise mittels einer Membran getrennt bleibt. Eine Auslenkung der Membran wird dabei als Maß für einen Druckunterschied herangezogen. Dies ist deutlich genauer als eine Differenzdruckbestimmung mittels zweier einzelner Druckmessungen. Das Wirkdruckmessgerät stellt dabei üblicherweise wie hier dargestellt eine elektronische Mess- ZBetriebsschaltung 24 bereit, welche dazu eingerichtet ist, den Differenzdrucksensor bzw. die Drucksensoren zu betreiben und Differenzdruckmesswerte bereitzustellen. Zusätzlich zum Differenzdrucksensor kann das Wirkdruckmessgerät einen Drucksensor 70 aufweisen, welcher dazu eingerichtet ist, einen Absolutdruck des Mediums stromaufwärts zur Strömungsquerschnittsverengung zu erfassen, wobei dieser beispielsweise den Mediendruck in einer der Druckleitungen 23.3 erfasst. Die Druckleitungen können einen deutlich geringeren Querschnitt als die Rohrleitung aufweisen und somit als ein Tiefpassfilter wirken, was für ein Signal- zu-Rauschen-Verhältnis einer Druckmessung vorteilhaft sein kann. The presence of small gas bubbles in the medium, even with a very small proportion of a total volume, can greatly falsify a density measurement using a Coriolis measuring device, since these gas bubbles in the medium react to measuring tube vibrations. Correcting for this influence can therefore greatly improve a measurement of the density of the medium. The gas bubbles in the medium move in the measuring tube of the Coriolis measuring device, depending on the gas bubble diameter, among other things, perpendicular to an inner wall of the measuring tube in a direction parallel to the measuring tube movement and thus influence measured values with regard to density and viscosity. By using a mathematical-physical model, for example, this relative movement can be taken into account and the disruptive influence of the gas bubbles on a density measurement can thus be corrected. The basis for the correction is the measured viscosity of the medium. The person skilled in the art can find more information on this, for example, in H. Zhu, Application of Coriolis Mass Flowmeters in Bubbly and Particulate Two-Phase Flows, Shaker, ISBN 978-3-8322-8216-5, 2009. To measure the pressure drop, a medium pressure upstream of the flow cross-section constriction and a medium pressure in the area of the flow cross-section constriction or downstream of the flow cross-section constriction are recorded. As shown here, this can be carried out using a differential pressure sensor 23.2 or using two pressure sensors. In the case of a differential pressure sensor, two pressure lines 23.3 are brought together, for example in a pressure chamber, with the medium remaining separated in the region of the meeting, for example by means of a membrane. A deflection of the membrane is used as a measure of a pressure difference. This is significantly more accurate than determining the differential pressure using two individual pressure measurements. As shown here, the differential pressure measuring device usually provides an electronic measuring/operating circuit 24 which is set up to operate the differential pressure sensor or the pressure sensors and to provide differential pressure measurement values. In addition to the differential pressure sensor, the differential pressure measuring device can have a pressure sensor 70 which is set up to detect an absolute pressure of the medium upstream of the narrowing of the flow cross section, this detecting, for example, the medium pressure in one of the pressure lines 23.3. The pressure lines can have a significantly smaller cross-section than the pipeline and thus act as a low-pass filter, which can be advantageous for a signal-to-noise ratio of a pressure measurement.
Wie hier dargestellt, ist das Coriolis-Messgerät erfindungsgemäß in einem vertikalen oder auch in einem horizontalen Rohrleitungsabschnitt 61 , und das Wirkdruckmessgerät erfindungsgemäß in einem horizontalen Rohrleitungsabschnitt 62 angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein sehr ähnlicher hydrostatischer Druck beim Coriolis-Messgerät und beim Wirkdruck-Messgerät sichergestellt werden. Außerdem verfälscht in diesem Fall kein hydrostatischer Druckunterschied zwischen Mediendruckaufgriffspunkten einer Differenzdruckmessung. Besonders bevorzugt ist dabei eine Anordnung des Coriolis-Messgeräts in einem vertikalen Abschnitt der Rohrleitung, da auf diese Weise eine Entmischung des Mediums geringer ist. As shown here, the Coriolis measuring device is arranged according to the invention in a vertical or also in a horizontal pipe section 61 , and the effective pressure measuring device is arranged according to the invention in a horizontal pipe section 62 . In this way, a very similar hydrostatic pressure can be ensured for the Coriolis meter and the differential pressure meter. In addition, in this case no hydrostatic pressure difference between media pressure pick-up points of a differential pressure measurement is falsified. An arrangement of the Coriolis measuring device in a vertical section of the pipeline is particularly preferred, since in this way there is less segregation of the medium.
Zusätzlich kann die Durchfluss-Messanordnung wie hier dargestellt ein Differenzdruckmessgerät 80 aufweisen, welches dazu eingerichtet ist, einen zweiten Druckabfall des Mediums entlang des Coriolis-Messgeräts zu bestimmen. Das Differenzdruckmessgerät greift dabei mittels zweier Druckleitungen 81 jeweils einen Mediendruck vor und einen Mediendruck hinter dem Coriolismessgerät auf. Eine elektronische Mess-ZBetriebsschaltung 84 ist dazu eingerichtet, dass Differenzdruckmessgerät zu betreiben und Differenzdruckmesswerte bzw. Messwerte des zweiten Druckabfalls auszugeben. Eine elektronische Mess-ZBetriebsschaltung 14 des Coriolis-Messgeräts ist dazu eingerichtet, mittels Messwerten des zweiten Druckabfalls bei Vorliegen eines gasförmigen Medienabteils eine Viskosität des Mediums zu bestimmen. Zur Funktionsweise einer Differenzdruck- bzw. Druckabfallsbestimmung gilt das weiter oben Gesagte. Mittels der über den zweiten Druckabfall bestimmten Viskosität kann bei niedrigen Reynoldszahlen, beispielsweise unter 5000, die Messgenauigkeit des Wirkdruckgebers verbessert werden. Ein Kalibrationsfaktor, welcher einen Zusammenhang zwischen Druckabfall und Durchflussmesswert des Wirkdruckgebers beschreibt, ist bei hohen Reynoldszahlen über einen weiten Reynoldszahlenbereich praktisch konstant, unterliegt aber bei kleinen Reynoldszahlen nicht zu vernachlässigenden Änderungen. Der Kalibrationsfaktor kann dabei bei ausreichend hohen Reynoldszahlen gemäß der Normen ISO 5167-1 :2003, ISO 5167-2:2003, ISO 5167-3:2003, ISO 5167-4:2003, ISO 5167-5:2015, ISO 5167-6:2019 berechnet werden. In addition, as shown here, the flow measuring arrangement can have a differential pressure measuring device 80 which is set up to determine a second pressure drop of the medium along the Coriolis measuring device. The differential pressure measuring device uses two pressure lines 81 to pick up a media pressure in front of and a media pressure behind the Coriolis measuring device. An electronic measuring/operating circuit 84 is set up to operate the differential pressure measuring device and to output differential pressure measured values or measured values of the second pressure drop. An electronic measuring/operating circuit 14 of the Coriolis measuring device is set up to determine a viscosity of the medium by means of measured values of the second pressure drop when a gaseous medium compartment is present. What was said above applies to the functioning of a differential pressure or pressure drop determination. At low Reynolds numbers, for example below 5000, the measuring accuracy of the effective pressure transmitter can be improved by means of the viscosity determined via the second pressure drop. A calibration factor, which describes a relationship between the pressure drop and the measured flow value of the differential pressure transducer, is practically constant at high Reynolds numbers over a wide Reynolds number range, but is subject to changes that cannot be ignored at low Reynolds numbers. With sufficiently high Reynolds numbers, the calibration factor can be calculated according to the standards ISO 5167-1:2003, ISO 5167-2:2003, ISO 5167-3:2003, ISO 5167-4:2003, ISO 5167-5:2015, ISO 5167-6 :2019 are calculated.
Zusätzlich kann die Durchfluss-Messanordnung wie hier dargestellt eine Wasseranteilsmessvorrichtung 90 aufweisen. Bei einem Medium, welches sich zu großen Teilen aus einer Öl-Wasser-Mischung zusammensetzt, können bei Kenntnis des Wasseranteils Massedurchflüsse für Öl und Wasser separat angegeben werden. Wasseranteilsmessvorrichtung kann dabei beispielsweise auf eine der folgenden Messgrößen zurückgreifen: Schallgeschwindigkeit des Mediums, Transparenz bzgl. elektromagnetischer Strahlung wie beispielsweise Mikrowellenstrahlung oder THz-Strahlung oder Infrarotstrahlung oder optischer Strahlung oder Gammastrahlung. In addition, the flow rate measuring arrangement can have a water content measuring device 90 as shown here. In the case of a medium that consists largely of an oil-water mixture, mass flow rates for oil and water can be specified separately if the water content is known. The water content measuring device can use one of the following measured variables, for example: speed of sound of the medium, transparency with regard to electromagnetic radiation such as microwave radiation or THz radiation or infrared radiation or optical radiation or gamma radiation.
Eine Bestimmung des Massendurchflusses des Mediums durch die Rohrleitung kann dabei wie hier gezeigt mittels einer separaten Auswertestelle 30 mit einer elektronischen Betriebsschaltung 34 durchgeführt werden. Dazu werden der Auswertestelle Messwerte der einzelnen Messgeräte übertragen. Dies kann drahtlos oder wie hier beim Coriolis-Messgerät und beim Wirkdruckmessgerät angedeutet mittels elektrisch leitfähiger Verbindungen geschehen. Alternativ können die Messwerte jedoch auch einer elektronischen Mess-ZBetriebsschaltung (14, 24, 84) eines der Messgeräte zugeführt werden. Zur Messwerteübertragung gilt entsprechend das eben Gesagte. The mass flow of the medium through the pipeline can be determined, as shown here, by means of a separate evaluation point 30 with an electronic operating circuit 34 . For this purpose, measured values of the individual measuring devices are transmitted to the evaluation center. This can be done wirelessly or, as indicated here with the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device, by means of electrically conductive connections. Alternatively, however, the measured values can also be fed to an electronic measuring/operating circuit (14, 24, 84) of one of the measuring devices. What has just been said applies accordingly to the transmission of measured values.
In einer Ausgestaltung weist die Durchfluss-Messanordnung zwischen Coriolis-Messgerät und Wirkdruck-Messgerät eine Mischvorrichtung 40 auf, welche dazu eingerichtet ist, die Medienbestandteile zu mischen bzw. das Medium zu verwirbeln, so dass verschiedene nicht oder schwer mischbare Medienbestandteile in guter Näherung räumlich gleichverteilt sind. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine Wirkdruckmessung allenfalls gering verfälschte Messwerte liefert. In one embodiment, the flow rate measuring arrangement has a mixing device 40 between the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device, which is set up to mix the media components or to swirl the medium, so that different media components that are difficult or impossible to mix are spatially evenly distributed to a good approximation are. In this way, it can be ensured that an effective pressure measurement delivers at most slightly falsified measured values.
Fig. 2 skizziert beispielhaftes Coriolis-Messgerät, wie es in einer erfindungsgemäßen Durchfluss- Messanordnung eingesetzt werden kann. Das Coriolis-Messgerät 10 weist einen Messaufnehmer mit zwei Messrohren 11 mit jeweils einem Einlauf und einem Auslauf auf, welche Messrohre von einem Trägerkörper 16 gehalten werden. Die Messrohre sind dabei dazu eingerichtet, gegeneinander zu schwingen. Die hier gezeigte Messrohranzahl ist beispielhaft, der Messaufnehmer kann beispielsweise auch nur ein Messrohr oder vier Messrohre aufweisen, welche insbesondere in zwei Messrohrpaaren angeordnet sind, wobei die Messrohre eines Paars dazu eingerichtet sind, gegeneinander zu schwingen. Der Messaufnehmer weist einen Erreger 12 auf, welcher dazu eingerichtet ist, die Messrohre zum Schwingen anzuregen. Der Messaufnehmer weist zwei Sensoren 13 auf, welche dazu eingerichtet sind, die Messrohrschwingungen zu erfassen. Ein durch die Messrohre strömendes Medium beeinflusst die Messrohrschwingungen in charakteristischer Art und Weise, so dass aus den Messsignalen der Sensoren ein Massedurchfluss und/oder eine Dichte des Mediums und/oder eine Viskosität des Mediums herleitbar ist. Die elektronischen Mess- /Betriebsschaltung 14 ist in einem Gehäuse 15 zum Behausen der elektronischen Mess- /Betriebsschaltung untergebracht. FIG. 2 outlines an exemplary Coriolis measuring device as can be used in a flow measuring arrangement according to the invention. The Coriolis measuring device 10 has a measuring sensor with two measuring tubes 11 each with an inlet and an outlet, which measuring tubes are held by a carrier body 16 . The measuring tubes are designed to oscillate against each other. The number of measuring tubes shown here is an example; the sensor can, for example, also have just one measuring tube or four measuring tubes, which are used in particular in two pairs of measuring tubes are arranged, the measuring tubes of a pair being set up to oscillate against one another. The measuring sensor has an exciter 12 which is set up to excite the measuring tubes to oscillate. The measuring pickup has two sensors 13 which are set up to detect the measuring tube vibrations. A medium flowing through the measuring tubes influences the measuring tube vibrations in a characteristic manner, so that a mass flow rate and/or a density of the medium and/or a viscosity of the medium can be derived from the measurement signals of the sensors. The electronic measuring/operating circuit 14 is housed in a housing 15 for housing the electronic measuring/operating circuit.
Fig. 3 a) skizziert ein Messrohr 21 eines Wirkdruckmessgeräts mit einem beispielhaften Wirkdruckgeber 22, der als Blende 22.11 ausgeführt ist und dadurch eine Strömungsquerschnittsverengung 22.1 bewirkt. Alternativ, wie in Fig. 3 b) gezeigt, kann die Strömungsquerschnittsverengung auch durch eine in Strömungsrichtung ausgedehnte Messrohrverjüngung ausgebildet sein. 3a) outlines a measuring tube 21 of a differential pressure measuring device with an exemplary differential pressure sensor 22, which is designed as an orifice plate 22.11 and thereby causes a flow cross-section narrowing 22.1. Alternatively, as shown in FIG. 3b), the narrowing of the flow cross section can also be formed by a measuring tube narrowing extended in the direction of flow.
Alternativ kann wie in Fig. 3 c) gezeigt auch eine Venturidüse 22.12 als Wirkdruckgeber 22 in die Rohrleitung eingesetzt sein, welche die Strömungsquerschnittsverengung bewirkt. Druckleitungen 23.3 können einen Mediendruck wie in Fig. 3 a) dargestellt vor und hinter der Strömungsquerschnittsverengung abgreifen, oder wie in Figs. 3 b) und c) vor und in einem Bereich der Strömungsquerschnittsverengung abgreifen. Alternatively, as shown in FIG. 3c), a Venturi nozzle 22.12 can also be inserted into the pipeline as an effective pressure transmitter 22, which brings about the narrowing of the flow cross section. Pressure lines 23.3 can pick up a medium pressure as shown in FIG. 3a) in front of and behind the narrowing of the flow cross section, or as shown in FIGS. 3 b) and c) in front of and in an area of the narrowing of the flow cross-section.
Figs. 4 a bis c) skizzieren beispielhafte erfindungsgemäße Mischvorrichtungen, welche dazu eingerichtet sind, das Medium vor Eintritt in das Wirkdruckmessgerät zu verwirbeln, so dass im Falle mehrerer nicht mischbarer Medienbestandteile angenähert eine räumliche Gleichverteilung der Bestandteile vorherrscht. Die Mischvorrichtungen sind dabei zwischen dem Coriolis-Messgerät und dem Wirkdruckmessgerät angeordnet. figs 4 a to c) outline exemplary mixing devices according to the invention, which are set up to swirl the medium before it enters the differential pressure measuring device, so that if there are several immiscible medium components, the components are approximately uniformly distributed in space. The mixing devices are arranged between the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device.
Dies kann unter geeigneten Bedingungen bereits durch einen Rohrleitungsbogen 42 bewirkt werden, wie er in Fig. 4 a) skizziert ist. Under suitable conditions, this can already be brought about by a pipe bend 42, as is sketched in FIG. 4a).
Geeignete Bedingungen liegen beispielsweise vor, wenn das Medium ausreichend viskos ist, so dass bis zum Wirkdruckmessgerät keine nennenswerte Entmischung stattfindet. Suitable conditions exist, for example, when the medium is sufficiently viscous so that no significant segregation takes place up to the differential pressure measuring device.
Beispielsweise kann wie in Fig. 4 b) skizziert ein Strömungswiderstandselement 43 in einem Rohrleitungsabschnitt wie beispielsweise einem Rohrleitungsbogen angeordnet sein. For example, as outlined in FIG. 4b), a flow resistance element 43 can be arranged in a pipeline section such as a pipeline bend.
Beispielsweise kann wie in Fig. 4 c) ein rechtwinkliges Rohrleitungselement oder auch alternativ ein T-Stück eingesetzt sein, welches bei einem strömenden Medium für Verwirbelung des Mediums sorgt. Ein T-Stück, welches drei Anschlüsse aufweist, ist dabei entsprechend dem rechtwinkligenFor example, as in FIG. 4c), a right-angled pipeline element or, alternatively, a T-piece can be used, which, in the case of a flowing medium, is used for turbulence of the medium cares. A T-piece, which has three connections, corresponds to the right-angled one
Rohrleitungselement in die Rohrleitung eingebunden. Pipe element integrated into the pipe.
Bezugszeichenliste reference list
1 Durchfluss-Messanordnung 1 flow measurement arrangement
10 Coriolis-Messgerät 10 Coriolis meter
11 Messrohr 11 measuring tube
12 Schwingungserreger 12 vibration exciters
13 Schwingungssensor 13 vibration sensor
14 elektronische Mess-ZBetriebsschaltung14 electronic measuring Z operating circuit
15 Gehäuse 15 housing
16 Trägerkörper 16 carrier body
17 elektrische Verbindungsleitung 17 electrical connection line
20 Wirkdruckmessgerät 20 differential pressure gauge
21 Messrohr 21 measuring tube
22 Wirkdruckgeber 22 primary element
22.1 Strömungsquerschnittsverengung22.1 Narrowing of flow area
22.11 Blende 22.11 aperture
22.12 Venturidüse 22.12 venturi nozzle
22.13 Messrohrverjüngung 22.13 Measuring tube taper
23.1 Drucksensor 23.1 Pressure Sensor
23.2 Differenzdrucksensor 23.2 Differential pressure sensor
23.3 Druckleitung 23.3 Pressure line
24 elektronische Mess-ZBetriebsschaltung24 electronic measuring Z operating circuit
25 Messeingang 25 measurement input
30 separate Auswertestelle 30 separate evaluation points
34 elektronische Mess-ZBetriebsschaltung 40 Mischvorrichtung 34 electronic measuring Z operating circuit 40 mixing device
41 T-Stück 41 tee
42 Rohrleitungsbogen 42 pipe bends
43 Strömungswiderstandselement 51 Abstand 43 flow resistance element 51 clearance
52 Abstand 52 distance
60 Rohrleitung 60 pipeline
61 vertikaler Abschnitt 61 vertical section
62 horizontaler Abschnitt 70 Drucksensor 62 horizontal section 70 pressure sensor
80 Differenzdruckmessgerät 80 differential pressure gauge
81 Druckleitung 81 pressure line
84 elektronische Mess-ZBetriebsschaltung84 electronic measuring Z operating circuit
90 Wasseranteilsmessvorrichtung 90 water content measuring device

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Durchfluss-Messanordnung (1) zum Messen eines Durchflusses eines durch eine Rohrleitung (60) strömenden Mediums mit zumindest zwei Medienbestandteilen unterschiedlicher Aggregatzustände umfassend: 1. Flow measuring arrangement (1) for measuring a flow of a medium flowing through a pipeline (60) with at least two medium components of different states of aggregation, comprising:
Ein Coriolis-Messgerät (10) eingerichtet zur Messung einer Dichte des Mediums, umfassend zumindest ein Messrohr (11), mindestens einen Schwingungserreger (12) zum Anregen von Messrohrschwingungen, mindestens zwei Schwingungssensoren (13) zum Erfassen der Messrohrschwingungen, und eine elektronische Mess-ZBetriebsschaltung (14) zum Betreiben des Schwingungserregers sowie zum Aufnehmen von Messsignalen der Schwingungssensoren und zum Ausgeben von Dichtemesswerten des Mediums; A Coriolis measuring device (10) set up for measuring a density of the medium, comprising at least one measuring tube (11), at least one vibration exciter (12) for exciting measuring tube vibrations, at least two vibration sensors (13) for detecting the measuring tube vibrations, and an electronic measuring ZOperating circuit (14) for operating the vibration exciter and for receiving measurement signals from the vibration sensors and for outputting measured density values of the medium;
Ein Wirkdruck-Messgerät (20) eingerichtet zur Messung eines Massedurchflusses oder einer Durchflussgeschwindigkeit des Mediums umfassend ein Messrohr (21) mit einem Wirkdruckgeber (22) mit einer Strömungsquerschnittsverengung (22.1) eingerichtet zur Messung eines ersten Druckabfalls im Medium, welcher erste Druckabfall durch den Wirkdruckgeber verursacht ist, sowie mindestens zwei Drucksensoren und/oder einen Differenzdrucksensor (23.2), und eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (24) zum Betreiben der Drucksensoren und zum Ausgeben von Differenzdruckmesswerten des ersten Druckabfalls; wobei das Coriolis-Messgerät und das Wirkdruck-Messgerät in die Rohrleitung integriert sind, wobei das Wirkdruck-Messgerät stromabwärts zum Coriolis-Messgerät angeordnet ist, wobei eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (14, 24, 34) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, aus der gemessenen Dichte sowie aus dem gemessenen ersten Druckabfall einen Massedurchfluss, einen Volumendurchfluss oder eine Durchflussgeschwindigkeit des Mediums durch die Rohrleitung zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Coriolis-Messgerät in einem vertikalen oder horizontalen Abschnitt (61) der Rohrleitung (60) angeordnet ist, wobei das Wirkdruck-Messgerät in einem horizontalen Abschnitt (62) der Rohrleitung angeordnet ist. An effective pressure measuring device (20) set up for measuring a mass flow rate or a flow rate of the medium, comprising a measuring tube (21) with an effective pressure transmitter (22) with a flow cross-section constriction (22.1) set up for measuring a first pressure drop in the medium, which first pressure drop through the effective pressure transmitter is caused, as well as at least two pressure sensors and/or a differential pressure sensor (23.2), and an electronic measuring/operating circuit (24) for operating the pressure sensors and for outputting differential pressure measured values of the first pressure drop; wherein the Coriolis measuring device and the effective pressure measuring device are integrated into the pipeline, wherein the effective pressure measuring device is arranged downstream of the Coriolis measuring device, wherein an electronic measuring/operating circuit (14, 24, 34) is provided which is set up for this purpose to determine a mass flow rate, a volume flow rate or a flow rate of the medium through the pipeline from the measured density and from the measured first pressure drop, characterized in that the Coriolis measuring device is arranged in a vertical or horizontal section (61) of the pipeline (60). is, wherein the effective pressure measuring device is arranged in a horizontal section (62) of the pipeline.
2. Durchflussmessanordnung nach Anspruch 1 , das Coriolis-Messgerät dazu eingerichtet ist, bei Erkennung eines gasförmigen Medienbestandteils das Vorliegen des gasförmigen Medienanteils in eine Berechnung von Dichtemesswerten einzubeziehen. 2. Flow measurement arrangement according to claim 1, the Coriolis measuring device is set up to include the presence of the gaseous medium component in a calculation of measured density values when a gaseous medium component is detected.
3. Durchfluss-Messanordnung nach 1 oder 2, wobei die Strömungsquerschnittsverengung (22.1) beispielsweise durch eines der folgenden Elemente bewirkt wird: 3. Flow measuring arrangement according to 1 or 2, wherein the flow cross-section narrowing (22.1) is brought about, for example, by one of the following elements:
Eine Blende (22.11), eine Venturidüse (22.12), eine Messrohrverjüngung (22.13). A diaphragm (22.11), a Venturi nozzle (22.12), a measuring tube taper (22.13).
4. Durchfluss-Messanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Durchfluss-Messanordnung zwischen Coriolis-Messgerät und Wirkdruck-Messgerät eine Mischvorrichtung (40) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die Medienbestandteile zu mischen. 4. Flow measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the flow measuring arrangement between the Coriolis measuring device and the differential pressure measuring device has a mixing device (40) which is set up to mix the media components.
5. Durchfluss-Messanordnung nach Anspruch 4, wobei die Mischvorrichtung ein T-Stück (41), ein rechtwinkliges Rohrleitungselement, ein Rohrleitungsbogen (42), oder ein in einem Rohrleitungsbogen angeordnetes Strömungswiderstandselement (43) ist. A flow meter assembly according to claim 4, wherein the mixing device is a T-piece (41), a right-angled pipe element, a pipe bend (42), or a flow resistance element (43) arranged in a pipe bend.
6. Durchfluss-Messanordnung nach Anspruch 5, wobei ein Abstand (51) zwischen einem Medienauslass der Mischvorrichtung und Strömungsquerschnittsverengung des Wirkdruck-Messgeräts höchstens 10 Innendurchmesser der Rohrleitung und mindestens 5 Innendurchmesser der Rohrleitung ist. 6. Flow measuring arrangement according to claim 5, wherein a distance (51) between a media outlet of the mixing device and flow cross-section constriction of the differential pressure measuring device is at most 10 internal diameters of the pipeline and at least 5 internal diameters of the pipeline.
7. Durchfluss-Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rohrleitung einen Innendurchmesser sowie eine Mittenlinie aufweist, wobei das Coriolis-Messgerät einen Medieneinlass und einen Medienauslass aufweist, wobei ein Abstand (52) zwischen Medienauslass und Strömungsquerschnittsverengung des Wirkdruck-Messgeräts höchstens 10 Innendurchmesser und mindestens 5 Innendurchmesser ist. 7. Flow measuring arrangement according to one of claims 1 to 3, wherein the pipeline has an inner diameter and a center line, wherein the Coriolis measuring device has a media inlet and a media outlet, wherein a distance (52) between the media outlet and the narrowing of the flow cross section of the differential pressure measuring device is at most 10 inside diameter and at least 5 inside diameter.
8. Durchfluss-Messanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die elektronische Mess-ZBetriebsschaltung die elektronische Mess-ZBetriebsschaltung des Coriolis-Messgeräts oder des Wirkdruck-Messgeräts ist, oder wobei die elektronische Mess- ZBetriebsschaltung (34) Bestandteil einer separaten Auswertestelle (30) ist. 8. Flow measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the electronic measuring Z operating circuit is the electronic measuring Z operating circuit of the Coriolis measuring device or the differential pressure measuring device, or wherein the electronic measuring Z operating circuit (34) is part of a separate evaluation point (30) is.
9. Durchfluss-Messanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, 14 wobei die Messanordnung zusätzlich zum Differenzdrucksensor (23.2) einen Drucksensor (70) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, den Mediendruck stromaufwärts zur Strömungsquerschnittsverengung zu messen. 9. Flow measurement arrangement according to one of the preceding claims, 14, wherein the measuring arrangement has a pressure sensor (70) in addition to the differential pressure sensor (23.2), which is set up to measure the media pressure upstream of the flow cross-section constriction.
10. Durchfluss-Messanordnung nach Anspruch 9, wobei der Drucksensor (70) mit einem Messeingang (25) des Wirkdruck-Messgeräts verbunden ist. 10. Flow measuring arrangement according to claim 9, wherein the pressure sensor (70) is connected to a measuring input (25) of the differential pressure measuring device.
11 . Durchfluss-Messanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Wasseranteilsmessvorrichtung (90) zum Messen eines Wasseranteils des Mediums vorgesehen ist. 11 . Flow rate measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein a water content measuring device (90) is provided for measuring a water content of the medium.
12. Durchfluss-Messanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Coriolis-Messgerät (10) dazu eingerichtet ist, bei Fehlen eines gasförmigen Medienanteils Messwerte der Dichte des Mediums zu speichern, und bei Vorliegen eines gasförmigen Medienanteils mittels der gespeicherten Messwerte ein Verhältnis von gasförmigem Medienanteil zu restlichem Medienanteil zu bestimmen. 12. Flow rate measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the Coriolis measuring device (10) is set up to store measured values of the density of the medium in the absence of a gaseous medium component, and in the presence of a gaseous medium component, by means of the stored measured values, a ratio of gaseous Determine media share to remaining media share.
13. Durchfluss-Messanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei ein Differenzdruckmessgerät (80) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, einen zweiten Druckabfall entlang des Coriolis-Messgeräts zu bestimmen, wobei die elektronische Mess-ZBetriebsschaltung (14) dazu eingerichtet ist, mittels Messwerten des zweiten Druckabfalls bei Vorliegen eines gasförmigen Medienabteils eine Viskosität des Mediums zu bestimmen. 13. Flow measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein a differential pressure measuring device (80) is provided, which is designed to determine a second pressure drop along the Coriolis measuring device, wherein the electronic measuring Z operating circuit (14) is designed to use Measured values of the second pressure drop in the presence of a gaseous media compartment to determine a viscosity of the medium.
14. Durchfluss-Messanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das mindestens eine Messrohr zumindest abschnittsweise gebogen ist, und/oder wobei das Coriolis-Messgerät mehrere Messrohre aufweist. 14. Flow measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the at least one measuring tube is bent at least in sections, and/or wherein the Coriolis measuring device has a plurality of measuring tubes.
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