WO2023117260A1 - Detektion von fremdkörpern in fliessenden messmedien - Google Patents

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WO2023117260A1
WO2023117260A1 PCT/EP2022/082784 EP2022082784W WO2023117260A1 WO 2023117260 A1 WO2023117260 A1 WO 2023117260A1 EP 2022082784 W EP2022082784 W EP 2022082784W WO 2023117260 A1 WO2023117260 A1 WO 2023117260A1
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WO
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measuring
process variable
field device
designed
line section
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082784
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English (en)
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Inventor
Thomas Blödt
Original Assignee
Endress+Hauser SE+Co. KG
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Publication date
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    • 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
    • G01F1/68—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 thermal effects
    • G—PHYSICS
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    • 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
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    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/26—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by measuring pressure differences

Definitions

  • the invention relates to a measuring system and a measuring method for the reliable detection of foreign bodies in flowing media, with only a small amount of measuring equipment being required.
  • field devices are often used that are used to record or influence process variables.
  • Corresponding sensors or measuring principles are used to record the respective process variable, which are used, for example, in fill level measuring devices, flow measuring devices, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity measuring devices, or comparable devices. Accordingly, they record the level, flow rate, pressure, temperature, pH value, redox potential or conductivity as process variables.
  • a wide variety of such field device types are manufactured and sold by the Endress + Hauser group of companies.
  • the line section in which any foreign bodies are to be detected can be a closed pipe, a section of an open line or an open body of water.
  • Foreign bodies are particularly critical in the food industry, for example, where, for example, metal shavings or shards in liquid food must be avoided as a process variable from a health perspective.
  • the invention is therefore based on the object of being able to reliably detect any foreign bodies in measurement media that flow through line sections with as little measurement equipment as possible, even at high flow speeds.
  • the invention solves this problem by a measuring system for the detection of solid-like foreign bodies in a measuring medium, which flows through a line section of, for example, a pipe.
  • the measuring system includes at least the following components:
  • a first field device that is designed to measure a first measured value of a first process variable in the line section
  • a second field device which is designed to determine a second measured value of either the first process variable or of a second process variable of the measuring medium in the line section
  • an evaluation unit that is designed to detect any foreign body at least based on the first measured value and based on the second measured value, for example based on a correlation between the measured values, a temporal convolution of the measured values, or a Laplace or Z transformation .
  • the term “unit” is understood in principle to mean any electronic circuit or hardware that is suitably designed for the intended application. Depending on the requirement, it can therefore be an analog circuit for generating or processing corresponding analog signals. However, it can also be a digital circuit such as an FPGA or a storage medium in cooperation with a program. The program is designed to carry out the corresponding procedural steps or to apply the necessary arithmetic operations of the respective unit.
  • the evaluation unit can also be, for example, a process control center of the process installation or a decentralized server.
  • the foreign body detection according to the invention allows any foreign bodies to be detected within the process system without additional measuring equipment, provided that the process variable(s) is/are to be determined per se within the framework of the process. As a result, the process plant can be operated more safely and efficiently overall.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a method for detecting any foreign bodies using the measuring system.
  • the process comprises the following process steps: - Determination of a first measured value of a first process variable of the measuring medium in the line section by means of the first field device,
  • the first field device is designed as a dielectric value measuring device, for example, in order to determine a dielectric value of the measurement medium as the first process variable, it is advantageous to use this
  • the first field device can also be designed as a density measuring device in order to measure a density of the measurement medium in the line section as the first process variable.
  • the second field device can be designed to correspond to the first field device, so that the second field device also determines the first process variable of the measuring medium.
  • the second field device in this embodiment variant must be at a defined distance from the first field device in relation to the flow direction of the measurement medium in the line section to be ordered.
  • the second field device can be designed as a flow meter in order to measure a flow of the measurement medium in the line section as the second process variable. In this case it is irrelevant where the second field device is arranged in the line section in relation to the first field device.
  • a Coriolis-based measuring method is shown, for example, in patent specification EP 03241000 B1.
  • the magnetic-inductive measuring principle is discussed in the publication EP 00969268 A1.
  • An ultrasound-based measurement method is shown in the international publication WO 2014/001027 A1.
  • a flow sensor that works according to the thermal measurement method is shown, for example, in the international patent application WO 2014139786 A1.
  • the flow is determined in the form of a volume flow, for example in m 3 /s.
  • the flow in the line section is determined as a volume flow. If the flowmeter is designed according to the Coriolis measuring principle or according to the thermal measuring principle, it determines the flow in the pipe section as gross mass flow.
  • FIG. 1 shows a pipeline section 3 through which a measuring medium 2 flows at a controlled flow rate v.
  • the pipeline section 3 is part of a process installation that is used, for example, to process food.
  • the flow velocity v or the mass flow M' (in kg/s or a comparable unit) or the volume flow V' (usually in m 3 /s) is usually used as a process variable to control the process plant or the processing process. of the measuring medium 2 through the pipeline section 3 to be determined.
  • a flow meter 12 is arranged on the pipeline section 3 in order to be able to determine the corresponding measured value m2.
  • a device that works according to the thermal principle or an ultrasound-based device can be used as the flow meter 11 .
  • the flow meter 12 is connected to a higher-level evaluation unit 13, such as e.g . B. connected to a local process control system or a decentralized server.
  • the evaluation unit 13 can optionally control inflows or outflows to or from the pipeline section 3 so that the flow rate v is regulated accordingly.
  • Other information can also be transmitted via the interface, for example parameterization data for the flow meter 12 or information on the general operating state of the flow meter 12.
  • two further field devices 11, 1 T are also arranged on the pipeline section 3, which are also in contact with the measuring medium 2 and both determine the same process variable, such as a dielectric value, a pH value or a density of the measurement medium 2.
  • these field devices 11, 1T are also connected to the higher-level evaluation unit 13 via a corresponding interface in order to transmit the corresponding measured values m1, mT.
  • the measurement of one of the same process variables by two independent field devices 11, 1T can create redundancy, for example.
  • a measuring system 1 is formed which, in addition to the process variables of the individual field devices 11, 11', 12, can also detect any unwanted foreign bodies 4 in the measured medium 4 as an additional process variable.
  • additional field devices such as cameras or scanners, which are used specifically to detect any foreign bodies 4 in the measurement medium, can be dispensed with.
  • the evaluation unit 13 assesses whether the measured values m1, m1', m2 of at least two of the field devices 11, 11', 12 correlate in a currently defined manner.
  • an inverse correlation between the corresponding measured values m1, m1', m2 can also indicate a foreign body 4.
  • An inverse correlation which can be traced back to foreign bodies 4 in the measurement medium 2, is present, for example, if one of the field devices 11, 11' measures an increased dielectric value while the flow meter 12 measures a reduced flow velocity v.
  • the flow velocity v can, for example, be included in the foreign body detection in the form of the flow measurement values m2 of the flow measuring device 12 .
  • the flow rate v can be indirectly included in that those two field devices 11, 11 'of the measuring system 1 according to the invention, the correlation of which is checked, determine the same process variable, but are arranged at a defined distance AL from one another in relation to the flow direction of the measuring medium 2 , as shown in FIG.
  • the measured values m1, m1′ of these two field devices 11, 11′ are to be subjected to a corresponding temporal convolution in advance, depending on the type of subsequent correlation calculation.
  • both field devices 11, 11' determine the same process variable, but with a different measuring principle. If both field devices 11, 11' determine the dielectric value, for example, one of them can be designed based on the TDR method, for example, while the other field device 11, 11' determines the dielectric value by means of phase measurement. This creates another form of redundancy.
  • any correlation can be determined more reliably the higher the resolution with which the field device 11, 11', 12 can acquire the measured value m1, m1', m2. Accordingly, in the event that, in addition to the flow rate measurement value m2, the dielectric value of the measurement medium 2 is recorded as measurement values m1, m1', it is advantageous if the corresponding field devices 11 11' are based on a high-frequency measurement principle, such as the TDR principle, as this enables highly accurate measurement.
  • the foreign body detection according to the invention makes it possible to react appropriately within the process plant to any foreign bodies 4 that may be detected: If a foreign body 4 is detected, the evaluation unit 13 can, for example, cause a shut-off valve, which is located behind the foreign body 4 or the field devices 11 in the direction of flow, 11', 12 is to be closed so that the foreign body 4 is not unintentionally also filled. Or the measuring medium 2 can be diverted into a bypass downstream of the field devices 11, 11', 12 in the flow direction, via which any rejects are disposed of. As a result, the process plant can be operated more safely and efficiently overall.
  • a shut-off valve which is located behind the foreign body 4 or the field devices 11 in the direction of flow, 11', 12 is to be closed so that the foreign body 4 is not unintentionally also filled.
  • the measuring medium 2 can be diverted into a bypass downstream of the field devices 11, 11', 12 in the flow direction, via which any rejects are disposed of.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mess-System (1) und ein Mess-Verfahren zur sicheren Detektion von Fremdkörpern (4) in Messmedien (2), welche durch Leitungsabschnitte (3) fließen. Das Mess-System (1) umfasst hierzu: Ein erstes Feldgerät (11), das den jeweiligen Messwert (m1) einer ersten Prozessgröße im Leitungsabschnitt (3) misst; Ein zweites Feldgerät (11', 12), das im Leitungsabschnitt (3) den Messwert (m1', m2) von entweder derselben Prozessgröße oder von einer zweiten Prozessgröße des Messmediums (2) bestimmt; und eine Auswerte-Einheit (13), um zumindest anhand des ersten Messwertes (m1) und anhand des zweiten Messwertes (m1', m2) einen etwaigen Fremdkörper (4) zu detektieren, beispielsweise durch Korrelation der Messwerte (m1, m1', m2). Durch die erfindungsgemäße Fremdkörperdetektion können innerhalb der Prozessanlage etwaige Fremdkörper (4) ohne zusätzliches Mess-Equipment detektiert werden, sofern die Prozessgröße(n) im Rahmen des Prozesses per se zu überwachen ist/sind. Hierdurch kann die Prozessanlage insgesamt sicherer und effizienter betrieben werden.

Description

Detektion von Fremdkörpern in fließenden Messmedien
Die Erfindung betrifft ein Mess-System und ein Mess-Verfahren zur sicheren Detektion von Fremdkörpern in fließenden Medien, wobei lediglich ein geringer Aufwand an Mess-Equipment erforderlich ist.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung oder zur Beeinflussung von Prozessgrößen dienen. Zur Erfassung der jeweiligen Prozessgröße werden entsprechende Sensoren bzw. Messprinzipien eingesetzt, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH- Redoxpotential-Messgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, oder vergleichbaren Geräten zum Einsatz kommen. Sie erfassen als Prozessgröße dementsprechend beispielsweise den Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Redoxpotential oder die Leitfähigkeit. Verschiedenste solcher Feldgeräte-Typen wird von der Firmengruppe Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
Zusätzlich zu den zuvor genannten Prozessgrößen gibt es auch solche, die überhaupt nicht bzw. nur mit technisch hohem Aufwand durch ein einzelnes Feldgerät erfasst werden können. Hierzu zählt unter anderem die Detektion etwaiger Fremdkörper in Messmedien, die in Prozessanlagen durch entsprechende Leitungsabschnitte fließen. Je nach Art der Prozessanlage bzw. je nach Einsatzgebiet kann es sich bei dem Leitungsabschnitt, in dem etwaige Fremdkörper zu detektieren sind, um ein geschlossenes Rohr, einen Abschnitt einer offenen Leitung oder um ein freies Gewässer handeln. Besonders kritisch sind Fremdkörper beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, wo als Prozessgröße beispielsweise Metallspäne oder Scherben in flüssigen Lebensmitteln unter Gesundheitsaspekten unbedingt zu vermeiden sind. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, etwaige Fremdkörper in Messmedien, die durch Leitungsabschnitte fließen, mit möglichst wenig Mess- Equipment auch bei hoher Flussgeschwindigkeit sicher detektieren zu können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Mess-System zur Detektion von insbesondere Feststoff-artigen Fremdkörpern in einem Messmedium, welches durch einen Leitungsabschnitt von beispielsweise einem Rohr fließt. Dabei umfasst das Mess-System zumindest folgende Komponenten:
- Ein erstes Feldgerät, das ausgelegt ist, um einen ersten Messwert einer ersten Prozessgröße im Leitungsabschnitt zu messen,
- ein zweites Feldgerät, das ausgelegt ist, um im Leitungsabschnitt einen zweiten Messwert von entweder der ersten Prozessgröße oder von einer zweiten Prozessgröße des Messmediums zu bestimmen, und
- eine Auswerte-Einheit, die ausgelegt ist, um zumindest anhand des ersten Messwertes und anhand des zweiten Messwertes einen etwaigen Fremdkörper zu detektieren, beispielsweise anhand einer Korrelation zwischen den Messwerten, einer zeitlichen Faltung der Messwerte, oder einer Laplace- bzw. Z-Transformation.
Dabei wird unter dem Begriff „Einheit wird im Rahmen der Erfindung prinzipiell jede elektronische Schaltung bzw. Hardware verstanden, die für den angedachten Einsatzzweck geeignet ausgelegt ist. Es kann sich also je nach Anforderung um eine Analogschaltung zur Erzeugung bzw. Verarbeitung entsprechender analoger Signale handeln. Es kann sich jedoch auch um eine Digitalschaltung, wie ein FPGA oder ein Speichermedium in Zusammenwirken mit einem Programm handeln. Dabei ist das Programm ausgelegt, die entsprechenden Verfahrensschritte durchzuführen bzw. die notwendigen Rechenoperationen der jeweiligen Einheit anzuwenden. Konkret kann es sich bei der Auswerte-Einheit also beispielsweise auch um eine Prozessleitzentrale der Prozessanlage oder um einen dezentralen Server handeln.
Durch die erfindungsgemäße Fremdkörperdetektion können innerhalb der Prozessanlage etwaige Fremdkörper ohne zusätzliches Mess-Equipment detektiert werden, sofern die Prozessgröße(n) im Rahmen des Prozesses per se zu bestimmen ist/sind. Hierdurch kann die Prozessanlage insgesamt sicherer und effizienter betrieben werden.
Korrespondierend zum erfindungsgemäßen Mess-System wird die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, außerdem durch ein Verfahren zur Detektion etwaiger Fremdkörper mittels des Mess-Systems gelöst. Demnach umfasst das Verfahren folgende Verfahrensschritte: - Bestimmung eines ersten Messwertes einer ersten Prozessgröße des Messmediums im Leitungsabschnitt mittels des ersten Feldgerätes,
- Messung eines zweiten Messwertes der ersten Prozessgröße oder einer zweiten Prozessgröße des Messmediums im Leitungsabschnitt mittels des zweiten Feldgerätes, und
- Detektion des etwaigen Fremdkörpers anhand des ersten Messwertes und anhand des zweiten Messwertes.
Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung nicht fest vorgeschrieben, welche spezifische Prozessgröße die einzelnen Feldgeräte des Mess-Systems erfassen müssen, um das erfindungsgemäße Verfahren umsetzen zu können. Allerdings kann eine Korrelation umso sicherer erfasst werden kann, je empfindlicher die entsprechenden Feldgeräte die Messwerte erfassen können. Sofern das erste Feldgerät also beispielsweise als Dielektrizitätswertmessgerät ausgelegt ist, um als erste Prozessgröße einen Dielektrizitätswert des Messmediums zu bestimmen, ist es vorteilhaft, dieses
- auf Basis des TDR-Verfahrens („Time Domain Reflectometry“), wie beispielsweise in der Veröffentlichungsschrift EP 0622 628 A2 beschrieben ist,
- analog zu Radar-basierter Abstandsmessung auf Basis eines Pulslaufzeit-Verfahrens, oder
- auf Basis von Phasenmessung, wie unter anderem in der Veröffentlichungsschrift DE 102017 130728 A1 beschrieben ist, auszulegen, da diese Verfahren sehr empfindliche Messungen ermöglichen. Da auch die Dichte sehr hochaufgelöst messbar ist, kann das erste Feldgerät auch als Dichtemessgerät ausgelegt werden, um als erste Prozessgröße eine Dichte des Messmediums im Leitungsabschnitt zu messen.
In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Mess-System kann das zweite Feldgerät korrespondierend zum ersten Feldgerät ausgelegt werden, so dass auch das zweite Feldgerät die erste Prozessgröße des Messmediums bestimmt. Um die Flussgeschwindigkeit des Messmediums bzw. des etwaigen Fremdkörpers zu berücksichtigen, muss das zweite Feldgerät bei dieser Ausführungsvariante jedoch im Leitungsabschnitt in Bezug zur Flussrichtung des Messmediums mit einem definierten Abstand zum ersten Feldgerät angeordnet werden. Alternativ kann das zweite Feldgerät als Durchflussmessgerät ausgelegt werden, um als zweite Prozessgröße einen Durchfluss des Messmediums im Leitungsabschnitt zu messen. In diesem Fall ist es irrelevant, wo das zweite Feldgerät im Leitungsabschnitt in Bezug zum ersten Feldgerät angeordnet ist.
Zur Durchflussmessung von fließenden Messmedien in entsprechenden Leitungsabschnitten stehen je nach Art der Durchflussmessung (Massendurchfluss, Volumendurchfluss) und je nach Art bzw. Aggregatzustand des Mediums verschiedene Messprinzipien zu Verfügung: Ein Coriolis-basiertes Messverfahren ist beispielsweise in der Patentschrift EP 03241000 B1 gezeigt. Das magnetisch-induktive Messprinzip wird in der Veröffentlichungsschrift EP 00969268 A1 thematisiert. Ein-Ultraschall- basiertes Messverfahren ist in der internationalen Veröffentlichungsschrift WO 2014/001027 A1 gezeigt. Ein nach dem thermischen Messverfahren arbeitender Durchfluss-Sensor wird beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 2014139786 A1 gezeigt. Je nach Messmethode wird der Durchfluss in Form eines Volumendurchflusses bestimmt, bspw. in m3/s . unter anderem beim magnetisch-induktiven Messverfahren und bei Ultraschall-basierter Messung wird der Durchfluss im Leitungsabschnitt als Volumendurchfluss bestimmt. Wenn das Durchflussmessgerät gemäß des Coriolis-Messprinzips oder gemäß des thermischen Messprinzips ausgelegt ist, bestimmt es den Durchfluss im Leitungsabschnitt als Brutto- Massedurchfluss.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Figur. Es zeigt:
Fig. 1 : Ein erfindungsgemäßes Mess-System zur Detektion etwaiger Fremdkörper in einem strömenden Messmedium.
Zum Verständnis der Erfindung ist in Fig. 1 ein Rohrleitungsabschnitt 3 gezeigt, der von einem Messmedium 2 mit einer kontrollierten Flussgeschwindigkeit v durchströmt wird. Dabei ist der Rohrleitungsabschnitt 3 Bestandteil einer Prozessanlage, die beispielsweise zur Verarbeitung von Lebensmitteln dient. Zur Steuerung der Prozessanlage bzw. des Verarbeitungs-Prozesses ist als Prozessgröße in der Regel die Flussgeschwindigkeit v bzw. der Massendurchfluss M‘ (in kg/s oder einer vergleichbaren Einheit) oder der Volumendurchfluss V‘ (in der Regel in m3/s) des Messmediums 2 durch den Rohrleitungsabschnitt 3 zu bestimmen. Dementsprechend ist am Rohrleitungsabschnitt 3 ein Durchflussmessgerät 12 angeordnet, um den entsprechenden Messwert m2 bestimmen zu können. Als Durchflussmessgerät 11 kann beispielsweise ein nach dem thermischen Prinzip arbeitendes oder ein Ultraschall-basiertes Gerät eingesetzt werden.
Zur Weitergabe des aktuell gemessenen Durchfluss-Messwertes m2 ist das Durchflussmessgerät 12 über eine geeignete Schnittstelle, wie etwa „4-20 mA“, „PROFIBUS“, „HART“, oder „Ethernet“ jeweils mit einer übergeordneten Auswerte-Einheit 13, wie z. B. einem lokalen Prozessleitsystem oder einen dezentralen Server verbunden. Hierdurch kann die Auswerte-Einheit 13 gegebenenfalls Zu- oder Abflüsse zum bzw. vom Rohrleitungsabschnitt 3 steuern, damit die Flussgeschwindigkeit v entsprechend geregelt wird. Über die Schnittstelle können zudem auch anderweitige Informationen übermittelt werden, bspw. Parametrierungs-Daten für das Durchflussmessgerät 12 oder Informationen zum allgemeinen Betriebszustand des Durchflussmessgerätes 12.
Zur weiteren Inline-Analyse des Messmediums 2 sind am Rohrleitungsabschnitt 3 außerdem zwei weitere Feldgeräte 11 , 1 T angeordnet, welche ebenfalls in Kontakt mit dem Messmedium 2 stehen und beide die gleiche Prozessgröße ermitteln, wie beispielsweise einen Dielektrizitätswert, einen pH-Wert oder eine Dichte des Messmediums 2. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind auch diese Feldgeräte 11 , 1 T über eine entsprechende Schnittstelle mit der übergeordneten Auswertungs-Einheit 13 verbunden, um die entsprechenden Messwerte m1 , mT zu übermitteln. Dabei kann die Messung einer der gleichen Prozessgröße durch zwei eigenständige Feldgeräte 11 , 1 T beispielsweise eine Redundanz schaffen.
Auf Basis von zumindest zwei der in Fig. 1 dargestellten Feldgeräte 11 , 1 T, 12 in Verbindung mit der übergeordneten Auswerte-Einheit 13 kann erfindungsgemäß ein Mess-System 1 gebildet werden, welches neben den Prozessgrößen der einzelnen Feldgeräte 11 , 11 ‘, 12 als zusätzliche Prozessgröße außerdem etwaige, unerwünschte Fremdkörper 4 im Messmedium 4 detektieren kann. Hierdurch kann auf zusätzliche Feldgeräte wie Kameras oder Scanner, die eigens zur Erfassung etwaiger Fremdkörper 4 im Messmedium dienen, verzichtet werden. Hierzu wird von der Auswerte- Einheit 13 erfindungsgemäß beurteilt, ob die Messwerte m1 , m1‘, m2 von zumindest zwei der Feldgeräte 11 , 11 ' 12 aktuell definiert korrelieren.
Sofern die Messwerte m1 , m1‘, m2 eine entsprechende Korrelation aufweisen, ist hieraus mit hoher Wahrscheinlichkeit auf das Vorhandensein eines Fremdkörpers 4 zu schließen. Dabei kann in Abhängigkeit davon, welche Prozessgröße(n) der Korrelationsberechnung zugrunde gelegt wird/werden, auch eine inverse Korrelation zwischen den entsprechenden Messwerten m1 , m1‘, m2, auf einen Fremdkörper 4 hinweisen. Eine inverse Korrelation, die auf Fremdkörper 4 im Messmedium 2 zurückführbar ist, liegt beispielsweise vor, wenn eines der Feldgeräte 11 , 11 ' einen erhöhten Dielektrizitätswert misst, während das Durchflussmessgerät 12 eine verringerte Flussgeschwindigkeit v misst. Bei der Beurteilung, ob das Messmedium 2 im Rohrleitungsabschnitt 3 einen Fremdkörper 4 umfasst, muss dementsprechend außerdem die Flussgeschwindigkeit v des etwaigen Fremdkörpers 4, bzw. der zeitlich versetzte Einfluss des Fremdkörpers 4 auf die einzelnen Messwerte m1 , m1 ‘ berücksichtigt werden.
Die Flussgeschwindigkeit v kann beispielsweise in Form der Durchfluss- Messwerte m2 des Durchflussmessgerätes 12 in die Fremdkörper-Detektion miteinbezogen werden. Alternativ kann die Flussgeschwindigkeit v indirekt darüber miteinbezogen werden, dass diejenigen zwei Feldgeräte 11 , 11 ' des erfindungsgemäßem Mess-Systems 1 , deren Korrelation überprüft wird, dieselbe Prozessgröße bestimmen, jedoch in Bezug zur Flussrichtung des Messmediums 2 in einem definierten Abstand AL zueinander angeordnet sind, wie in Fig. 1 dargestellt ist. In diesem Fall sind die Messwerte m1 , m1‘ dieser zwei Feldgeräte 11 , 11' je nach Art der anschließenden Korrelations- Berechnung vorab gegebenenfalls einer entsprechenden zeitlichen Faltung zu unterziehen. Bei dieser Ausgestaltungsvariante ist es auch möglich, dass beide Feldgeräte 11 , 11 ' zwar die gleiche Prozessgröße ermitteln, jedoch mit einem unterschiedlichen Messprinzip. Sofern beide Feldgeräte 11 , 11 ' beispielsweise den Dielektrizitätswert ermitteln, kann eines davon beispielsweise auf Basis des TDR-Verfahrens ausgelegt sein, während das andere Feldgerät 11 , 11 ' den Dielektrizitätswert mittels Phasenmessung ermittelt. Hierdurch wird eine weitere Form der Redundanz geschaffen.
Eine etwaige Korrelation kann umso sicherer ermittelt werden, je höher die Auflösung ist, mit welcher das Feldgerät 11 , 11 ‘, 12 den Messwert m1 , m1 ', m2 erfassen kann. Dementsprechend ist es für den Fall, dass neben dem Durchfluss-Messwert m2 der Dielektrizitätswert des Messmediums 2 als Messwerte m1 , m1‘ erfasst werden, vorteilhaft, wenn die entsprechenden Feldgeräte 11 11 ' auf einem Hochfrequenz-Messprinzip, wie dem TDR-Prinzip basieren, da dies eine hochgenaue Messung ermöglicht.
Durch die erfindungsgemäße Fremdkörperdetektion kann innerhalb der Prozessanlage auf gegebenenfalls detektierte Fremdkörper 4 angemessen reagiert werden: Sofern ein Fremdkörper 4 detektiert wird, kann die Auswerte- Einheit 13 beispielsweise veranlassen, ein Absperrventil, welches sich in Flussrichtung hinter dem Fremdkörper 4 bzw. den Feldgeräten 11 , 11 ‘, 12 befindet, zu schließen, damit der Fremdkörper 4 nicht unbeabsichtigt mitabgefüllt wird. Oder das Messmedium 2 kann in Flussrichtung hinter den Feldgeräten 11 , 11 ‘, 12 in einen Bypass umgeleitet werden, über weichen etwaiger Ausschuss entsorgt wird. Hierdurch kann die Prozessanlage insgesamt sicherer und effizienter betrieben werden.
Bezugszeichenliste
1 Mess-System
2 Medium 3 Leitungsabschnitt
4 Fremdkörper
11 Erstes Feldgerät
11 ‘ Zweites Feldgerät
12 Durchflussmessgerät 13 Auswerte-Einheit m1 Messwert des ersten Feldgerätes m1 ‘ Messwert des zweiten Feldgerätes m2 Messwert des Durchflussmessgerätes v Durchflussgeschwindigkeit AL Abstand zwischen den Messgeräten

Claims

9 Patentansprüche
1. Mess-System zur Detektion von Fremdkörpern (4) in einem Messmedium
(2), welches durch einen Leitungsabschnitt (3) fließt, umfassend:
- Ein erstes Feldgerät (11 ), das ausgelegt ist, um einen ersten Messwert (m1 ) einer ersten Prozessgröße im Leitungsabschnitt (3) zu messen,
- ein zweites Feldgerät (11 ', 12), das ausgelegt ist, um im Leitungsabschnitt (3) einen zweiten Messwert (m1 ‘, m2) von entweder der ersten Prozessgröße oder von einer zweiten Prozessgröße des Messmediums (2) zu bestimmen, und
- eine Auswerte-Einheit (13), die ausgelegt ist, um zumindest anhand des ersten Messwertes (m1 ) und anhand des zweiten Messwertes (m1 ‘, m2) einen etwaigen Fremdkörper (4) zu detektieren.
2. Mess-System nach Anspruch 1 , wobei die Auswerte-Einheit (13) ausgelegt ist, um den Fremdkörper (4) anhand einer insbesondere inversen Korrelation zwischen den Messwerten (m1 , m1 ', m2) der zumindest zwei Feldgeräte (11 , 12) und/oder anhand einer zeitlichen Faltung der Messwerte (m1 , m1 ‘, m2) zu detektieren.
3. Mess-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest das erste Feldgerät (11 ) als Dichtemessgerät ausgelegt ist, um als erste Prozessgröße eine Dichte des Messmediums (2) im Leitungsabschnitt
(3) zu messen.
4. Mess-System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zumindest das erste Feldgerät (11 ) als Dielektrizitätswertmessgerät ausgelegt ist, um als erste Prozessgröße einen Dielektrizitätswert des Messmediums (2), insbesondere gemäß eines TDR-Verfahrens, gemäß eines Pulslaufzeit- Verfahrens oder mittels Phasenmessung von Hochfrequenz-Signalen, zu ermitteln.
5. Mess-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Feldgerät (11 ‘) ausgelegt ist, die erste Prozessgröße des Messmediums (2) zu bestimmen, und wobei das zweite Feldgerät (11 ') im Leitungsabschnitt (3) in Bezug zur Flussrichtung des Messmediums (2) mit einem definierten Abstand (AL) zum ersten Feldgerät (11 ) angeordnet ist.
6. Mess-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Feldgerät (11 ‘ 12) als Durchflussmessgerät (12) ausgelegt ist, um als zweite Prozessgröße einen Durchfluss (v) des Messmediums (2) im Leitungsabschnitt (3) zu messen.
7. Mess-System nach Anspruch 6, wobei das Durchflussmessgerät (12) insbesondere gemäß des Coriolis- oder thermischen Messprinzips ausgelegt ist, um den Durchfluss (v) als einen Massedurchfluss im Leitungsabschnitt (3) zu bestimmen.
8. Mess-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Durchflussmessgerät (12) ausgelegt ist, den Durchfluss (v) insbesondere magnetisch-induktiv oder mittels Ultraschall als einen Volumendurchfluss im Leitungsabschnitt (3) zu bestimmen.
9. Verfahren zur Detektion eines Fremdkörpers (4) in einem Messmedium (2), das durch einen Leitungsabschnitt (3) fließt, mittels des Mess-Systems (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, folgende Verfahrensschritte umfassend:
- Bestimmung eines ersten Messwertes (m1 ) einer ersten Prozessgröße des Messmediums (2) im Leitungsabschnitt (3) mittels des ersten Feldgerätes (11 ),
- Messung eines zweiten Messwertes (m1‘, m2) der ersten Prozessgröße oder einer zweiten Prozessgröße des Messmediums (2) im Leitungsabschnitt (3) mittels des zweiten Feldgerätes (11 ‘, 12), und
- Detektion des etwaigen Fremdkörpers (4) anhand des ersten Messwertes (m1 ) und anhand des zweiten Messwertes (m1‘, m2).
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