DE3709776A1 - Verfahren zur messung des durchflusses eines mediums durch eine rohrleitung o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Durch­ flusses eines Mediums durch eine Rohrleitung o. dgl., bei dem mit einer in die Rohrleitung eingefügten Meßblende eine Druck­ differenz erzeugt wird, die von einem ein Meßsignal erzeugen­ den Meßwertaufnehmer erfaßt wird, aus dem über einen funktio­ nalen Zusammenhang der Durchfluß berechnet wird, wobei die Extremwerte der Druckdifferenz und die Extremwerte des Me­ signals einander zugeordnet sind.

Bei derartigen bekannten Verfahren zur Durchflußmessung hat das Medium in der Rohrleitung eine bestimmte Strömungsrichtung. Als Meßwertaufnehmer wird eine in der Rohrleitung angeordnete, mit abgeschrägten Kanten versehene Blende verwendet, die auf ihren beiden Seiten einen Differenzdruck erzeugt. Der Differenzdruck wird gemessen, und mittels eines Rechengerätes wird daraus der Durchfluß des Mediums berechnet. Ist es erforderlich, den Durchfluß des Mediums in beiden Richtungen der Rohrleitung zu bestimmen, so sind bisher getrennte Rohrleitungssysteme vor­ gesehen oder es werden zwei voneinander unabhängige Blenden verwendet, oder es kommen aufwendige, die Strömungsrichtung be­ rücksichtigende Umschaltvorrichtungen zum Einsatz.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Messung des Durchflusses eines Mediums durch eine Rohrleitung o. dgl. zu schaffen, das eine Messung in beiden Strömungsrichtungen der Rohrleitung ohne größeren Aufwand ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen ist, daß bei unveränderter Anordnung das Medium entweder in der einen oder in der anderen Richtung durch die Rohrleitung geleitet wird, und daß das Meß­ signal mit einer Korrekturgröße umgeformt wird, die vom Wert des Meßsignals bei stehendem Medium, also bei gleichem Druck auf beiden Seiten der Meßblende derart abhängt, daß das Meßsignal bei stehendem Medium durch die Korrekturgröße zu Null wird.

Durch diese Maßnahmen wird eine Durchflußmessung mit Hilfe eines einzigen Meßwertaufnehmers in der Rohrleitung erreicht. Das Meßverfahren ist unabhängig von der Strömungsrichtung des Mediums in der Rohrleitung. Eine spezielle Meßeinrichtung ist nicht erforderlich. Aus der gemessenen Druckdifferenz wird unter anderem mit Hilfe einer Korrektur der Durchfluß des Mediums durch die Rohrleitung berechnet.

Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens werden einander zuge­ ordnete Werte des Meßsignals und des Durchflusses abgespei­ chert. Die Zuordnung der genannten Größen muß einmalig berech­ net werden; danach ist es jedoch möglich, anhand des gemessenen Meßsignals den zugehörigen Durchfluß direkt dem Speicher zu entnehmen. Das Verfahren wird dadurch beschleunigt.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird aus dem Meßsignal die Strömungsrichtung des Mediums abgeleitet und dem Durchfluß zugeordnet. Durch diese Maßnahme kann in einfacher Weise ohne weitere Messungen die Strömungsrichtung des Mediums angegeben werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das anhand der in der Zeichnung dargestellten Schaltbilder und Dia­ gramme nachfolgend erläutert ist. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und

Fig. 2 und 3 zwei Diagramme, die funktionale Zusammenhänge zwischen Größen der Einrichtung der Fig. 1 angeben.

In der Fig. 1 ist eine Rohrleitung (10) gezeigt, in die eine Meßblende (12) eingefügt ist. Diese ist symmetrisch ausgebildet und mit scharfen Kanten versehen. Auf beiden Seiten der Meß­ blende (12) sind Druckaufnehmer angeordnet, die an einen Meß­ wertaufnehmer (14) angeschlossen sind. Durch die Meßblende (12) entsteht bei einer Bewegung eines Mediums in der Rohrleitung (10) entsprechend den beiden eingezeichneten Pfeilen ein Differenzdruck (dp) an der Meßblende (12), der mit Hilfe der Druckaufnehmer erfaßbar ist. Ausgehend von dieser Druckdif­ ferenz (dp) bildet der Meßwertaufnehmer (14 ein Meßsignal (A).

Der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (dp) und dem Meß­ signal (A) ist wie folgt:

• - Bei einem maximalen Durchfluß des Mediums in der einen Richtung, der eine maximale negative Druckdifferenz (-dp _max ) zur Folge hat, ist das Meßsignal (A) gleich Null.
• - Bei einem maximalen Durchfluß des Mediums in der anderen Richtung, der eine maximale positive Druckdifferenz (+dp _max ) zur Folge hat, ist das Meßsignal (A) maximal, also beispielsweise 100%.
• - Bei stehendem Medium, also bei gleichem Druck auf beiden Seiten der Meßblende (12), nimmt das Meßsignal (A) einen Zwischenwert ein, der von der Kennlinie des Meßwertauf­ nehmers (14) abhängig ist.

In der Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (dp) und dem Meßsignal (A) bei einem linearen Meßwertaufnehmer (14) dargestellt. In diesem Fall nimmt das Meßsignal (A) die Hälfte seines maximalen Wertes ein, also 50%. Dieser 50%-Wert stellt eine Korrekturgröße (K) dar, auf die nachfolgend noch näher eingegangen wird.

Das Meßsignal (A) ist einem Rechenglied (16) und einem Maximalauswahlglied (18) zugeführt. Das Rechenglied (16) erzeugt eine Ausgangsgröße (B), die die Gleichung B = 100% - A erfüllt und die ebenfalls dem Maximalauswahlglied (18) zuge­ führt ist. Dieses erzeugt eine Ausgangsgröße (C), die der größeren seiner beiden Eingangsgrößen (A, B) entspricht und die damit die Gleichung C = MAX (A, B) erfüllt. Die Ausgangsgröße (C) ist einem Rechenglied (20) zugeführt, das eine Ausgangs­ größe (D) bildet, die die Gleichung D = 2 · (C-K) erfüllt.

Der Zusammenhang zwischen der Ausgangsgröße (D) des Rechen­ gliedes (20) und der Druckdifferenz (dp) ist in dem Diagramm der Fig. 3 dargestellt. Bei einem maximalen Durchfluß des Mediums in der einen Richtung, der eine maximale negative Druckdifferenz (-dp _max ) zur Folge hat, ist die Ausgangsgröße (D) maximal, beispielsweise 100%. Entsprechend ist bei einem maximalen Durchfluß des Mediums in der anderen Richtung, der eine maximale positive Druckdifferenz (+dp _max ) zur Folge hat, die Ausgangsgröße (D) ebenfalls maximal, also 100%. Bei stehendem Medium, also bei gleichem Druck auf beiden Seiten der Meßblende (12), ist die Ausgangsgröße (D) gleich Null.

Die Ausgangsgröße (D) wird aus dem Meßsignal (A) hergeleitet. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (dp) und dem Meßsignal (A) korri­ giert wird. Diese Korrektur ist von der schon erwähnten Korrek­ turgröße (K) abhängig. Im vorliegenden Fall wird die in der Fig. 2 dargestellte Funktion mittels des Rechengliedes (20) um die Korrekturgröße (K) nach unten verschoben, so daß sich bei der Funktion der Fig. 3 der gezeigte Nullpunkt ergibt.

Die Ausgangsgröße (D) des Rechengliedes (20) wird einem weiteren Rechenglied (22) zugeführt, das eine dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) berechnet. Die Ausgangsgröße (D) und die Größe (Q) sind über eine quadratische Funktion miteinander verknüpft.

Zur Erfassung der Strömungsrichtung des Mediums in der Rohr­ leitung (10) ist das Meßsignal (A) einem Vergleichsglied (30) zugeführt. Dieses beaufschlagt über zwei getrennte Leitungen jeweils einen Schalter (32, 33), die mit dem Ausgang des Rechengliedes (22) verbunden sind und an denen daher die dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) anliegt. Das Vergleichsglied (30) prüft, ob das Meßsignal (A) größer oder kleiner ist als die Korrekturgröße (K). Ist das Meßsignal (A) größer als die Korrekturgröße (K), so steuert das Vergleichsglied (30) die beiden Schalter (32, 33) in eine Stellung, in der der Schalter (32) geöffnet und der Schalter (33) geschlossen ist. Dies hat zur Folge, daß die dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) über den Schalter (33) weitergeleitet wird und dort abgegriffen werden kann. Dem geschlossenen Schalter (33) sind also nach der Fig. 2 positive Druckdifferenzen (+dp) zugeordnet. Ist hingegen das Meßsignal (A) kleiner als die Korrekturgröße (K), so ergibt sich der umgekehrte Fall. Negative Druckdifferenzen (-dp) werden also über den Schalter (32) weitergeleitet. Verschiedene Strömungsrichtungen des Mediums in der Rohrleitung (10), die einander entgegengesetzte Vorzeichen der Druckdifferenz (dp) bedingen, haben also eine entgegengesetzte Ansteuerung der Schalter (32, 33) zur Folge. Für verschiedene Strömungsrich­ tungen kann dann die dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) an unterschiedlichen Leitungen abgegriffen werden.

Die in der Fig. 1 als Blockschaltbild schematisch dargestellte Einrichtung kann in der Form einer analogen Schaltung ausge­ führt sein. Es ist jedoch auch möglich, zu diesem Zweck ein elektronisches Rechengerät (50) zu verwenden. Es versteht sich, daß auch der Meßwertaufnehmer (14), das Vergleichsglied (30) und die Schalter (32, 33) in das Rechengerät (50) integriert sein können.

Bei Verwendung eines derartigen Rechengerätes ist es möglich, sämtliche Werte der dem Durchfluß entsprechenden Größe (Q) einmalig in Abhängigkeit von dem Meßsignal (A) oder ggf. von der erfaßten Druckdifferenz (dp) zu berechnen und in Form einer Tabelle in einer Speichereinrichtung abzuspeichern. Im Betrieb der Einrichtung ist es dann möglich, daß in jedem Betriebszu­ stand zu der erfaßten Druckdifferenz (dp) die zugehörige, dem Durchfluß entsprechende Größe (Q) der Speichereinrichtung direkt entnommen wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur Messung des Durchflusses eines Mediums durch eine Rohrleitung o. dgl., bei dem mit einer in die Rohr­ leitung eingefügten Meßblende eine Druckdifferenz erzeugt wird, die von einem ein Meßsignal erzeugenden Meßwertaufnehmer erfaßt wird, aus dem über einen funktionalen Zusammenhang der Durch­ fluß berechnet wird, wobei die Extremwerte der Druckdifferenz und die Extremwerte des Meßsignals einander zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei unveränderter Anordnung das Medium entweder in der einen oder in der anderen Richtung durch die Rohrleitung (10) geleitet wird, und daß das Meßsignal (A) mit einer Korrekturgröße (K) umgeformt wird, die vom Wert des Meßsignals (A) bei stehendem Medium, also bei gleichem Druck auf beiden Seiten der Meßblende (12) derart abhängt, daß das Meßsignal (A) bei stehendem Medium durch die Korrekturgröße (K) zu Null wird (Fig. 3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturgröße (K) dem Wert des Meßsignals (A) bei stehen­ dem Medium entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem linearen Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (dp) an der Meßblende (12) und dem vom Meßwertaufnehmer (14) erzeugten Meßsignal (A) das Korrektursignal (K) der Hälfte des maximalen Meßsignals (A) entspricht (Fig. 2).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das umgeformte Meßsignal (A) zur Berech­ nung des Durchflusses (Q) quadratisch umgeformt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß einander zugeordnete Werte des Meßsignals (A) und des Durchflusses (Q) abgespeichert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß aus dem Meßsignal (A) die Strömungsrichtung des Mediums abgeleitet und dem Durchfluß (Q) zugeordnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturgröße (K) als Schwellwert zur Bestimmung der Strömungsrichtung des Mediums dient.