DE3709776A1 - Method of measuring the flow of a medium through a pipeline or the like - Google Patents
Method of measuring the flow of a medium through a pipeline or the likeInfo
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Abstract
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.The invention relates to a method for measuring the through flow of a medium through a pipeline or the like, in which a pressure with a measuring orifice inserted into the pipeline difference is generated, which generate a measurement signal from one the transducer is detected, from which a functio nalen connection of the flow is calculated, the Extreme values of the pressure difference and the extreme values of the Me signals are assigned to each other.
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.In such known methods for flow measurement, this has Medium in the pipeline a certain flow direction. As A transducer is arranged in the pipeline with beveled bezel used on their creates a differential pressure on both sides. The differential pressure is measured, and by means of a computing device, the Flow of the medium calculated. Is it necessary that Flow of the medium in both directions of the pipeline determine, so far separate pipe systems are available seen or there are two independent apertures used, or there are complex, the flow direction be considerable switching devices for use.
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.The object of the invention is to provide a method for measuring the Flow of a medium through a pipeline or the like create a measurement in both flow directions of the Pipeline allows without much effort.
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.The problem is solved in that in a method of provided type is provided that with unchanged Arrange the medium either in one or in the other Direction is passed through the pipeline, and that the measurement signal is transformed with a correction quantity that is of value of the measurement signal when the medium is stationary, i.e. at the same pressure depends on both sides of the orifice so that the Measurement signal with the medium stationary due to the correction variable Becomes zero.
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.These measures are used to measure the flow reached by a single transducer in the pipeline. The measuring method is independent of the flow direction of the Medium in the pipeline. A special measuring device is not mandatory. The measured pressure difference becomes with the help of a correction of the flow of the Medium calculated through the pipeline.
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.When the method is designed, they are drawn towards one another ordered values of the measurement signal and the flow are saved chert. The assignment of the sizes mentioned must be calculated once be net; after that, however, it is possible to use the measured Measurement signal the associated flow directly to the memory remove. This speeds up the process.
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.In a development of the method, the measurement signal derived the direction of flow of the medium and the flow assigned. This measure can be done in a simple manner without further measurements indicated the direction of flow of the medium will.
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 zeigtFurther features and advantages of the invention result from the subclaims and from the description below one embodiment of the method according to the invention, the based on the circuit diagrams and slide shown in the drawing is explained below. It shows
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Fig. 1 is a schematic block diagram of a device for performing the method and
Fig. 2 und 3 zwei Diagramme, die funktionale Zusammenhänge zwischen Größen der Einrichtung der Fig. 1 angeben.Specify Fig. 2 and 3 are two diagrams showing the functional relationships between variables of the device in FIG. 1.
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).In Fig. 1, a pipe ( 10 ) is shown, in which a measuring orifice ( 12 ) is inserted. This is symmetrical and has sharp edges. On both sides of the measuring aperture ( 12 ) pressure transducers are arranged, which are connected to a transducer ( 14 ). The measuring orifice ( 12 ) creates a differential pressure (dp) on the measuring orifice ( 12 ) when a medium moves in the pipeline ( 10 ) in accordance with the two arrows, which can be detected with the aid of the pressure transducer. Starting from this Druckdif reference (dp) , the transducer ( 14 forms a measurement signal (A) .
Der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (dp) und dem Meß signal (A) ist wie folgt:The relationship between the pressure difference (dp) and the measurement signal (A) is as follows:
- - 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.- With a maximum flow of the medium in one direction, which results in a maximum negative pressure difference (- dp max ), the measurement signal (A) is zero.
- - 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%.- With a maximum flow of the medium in the other direction, which results in a maximum positive pressure difference (+ dp max ), the measurement signal (A) is maximum, for example 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.- When the medium is at a standstill, i.e. at the same pressure on both sides of the orifice plate ( 12 ), the measurement signal (A) assumes an intermediate value which depends on the characteristic of the transducer ( 14 ).
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.In FIG. 2, the relationship between the pressure difference (dp) and the measurement signal (A) is shown with a linear transducer (14). In this case, the measurement signal (A) takes up half of its maximum value, i.e. 50%. This 50% value represents a correction variable (K) , which will be discussed in more detail below.
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.The measurement signal (A) is fed to a computing element ( 16 ) and a maximum selection element ( 18 ). The arithmetic element ( 16 ) generates an output variable (B) which satisfies the equation B = 100% - A and which is also fed to the maximum selection element ( 18 ). This generates an output variable (C) which corresponds to the larger of its two input variables (A, B) and which thus fulfills the equation C = MAX (A, B) . The output variable (C) is fed to a computing element ( 20 ) which forms an output variable (D) which satisfies the equation D = 2 · (CK) .
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.The relationship between the output variable (D) of the computing element ( 20 ) and the pressure difference (dp) is shown in the diagram in FIG. 3. With a maximum flow of the medium in one direction, which results in a maximum negative pressure difference (- dp max ), the output variable (D) is maximum, for example 100%. Accordingly, with a maximum flow of the medium in the other direction, which results in a maximum positive pressure difference (+ dp max ), the output variable (D) is also maximum, ie 100%. When the medium is at a standstill, i.e. with the same pressure on both sides of the measuring orifice ( 12 ), the output variable (D) is zero.
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.The output variable (D) is derived from the measurement signal (A) . This is achieved in particular in that the relationship between the pressure difference (dp) and the measurement signal (A) is corrected. This correction depends on the correction size (K) already mentioned. In the present case, the function shown in FIG. 2 is shifted down by the correction value ( K) by means of the computing element ( 20 ), so that the zero point shown results in the function of FIG. 3.
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.The output variable (D) of the computing element ( 20 ) is fed to a further computing element ( 22 ) which calculates a variable (Q) corresponding to the flow. The output variable (D) and the variable (Q) are linked with one another by a quadratic function.
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.To detect the direction of flow of the medium in the pipe line ( 10 ), the measurement signal (A ) is fed to a comparator ( 30 ). This acts on a switch ( 32, 33 ) via two separate lines, which are connected to the output of the computing element ( 22 ) and to which therefore the quantity (Q) corresponding to the flow is present. The comparator ( 30 ) checks whether the measurement signal (A) is larger or smaller than the correction variable (K) . If the measurement signal (A) is greater than the correction variable ( K) , the comparison element ( 30 ) controls the two switches ( 32, 33 ) into a position in which the switch ( 32 ) is open and the switch ( 33 ) is closed. The result of this is that the quantity (Q) corresponding to the flow is passed on via the switch ( 33 ) and can be tapped there. The closed switch (33) are associated with (+ dp) so as shown in FIG. 2 positive pressure differences. If, on the other hand, the measurement signal (A) is smaller than the correction variable ( K) , the opposite is the case. Negative pressure differences (- dp) are therefore passed on via the switch ( 32 ). Different directions of flow of the medium in the pipeline ( 10 ), which require opposite signs of the pressure difference (dp) , therefore result in the switches ( 32, 33 ) being actuated in opposite directions. For different flow directions, the quantity (Q) corresponding to the flow can then be tapped from different lines.
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. The device shown schematically in FIG. 1 as a block diagram may be in the form of an analog circuit. However, it is also possible to use an electronic computing device ( 50 ) for this purpose. It goes without saying that the measuring sensor ( 14 ), the comparison element ( 30 ) and the switches ( 32, 33 ) can also be integrated in the computing device ( 50 ).
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.When using such a computing device, it is possible to calculate all values of the quantity (Q) corresponding to the flow once as a function of the measurement signal (A) or, if applicable, of the detected pressure difference (dp) and to save them in the form of a table in a memory device. In operation of the device, it is then possible that in each operating state the associated pressure difference (Q) of the storage device is taken directly from the detected pressure difference (dp) .
Claims (7)
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| DE19873709776 DE3709776A1 (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Method of measuring the flow of a medium through a pipeline or the like |
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| DE19873709776 DE3709776A1 (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Method of measuring the flow of a medium through a pipeline or the like |
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| DE3709776A1 true DE3709776A1 (en) | 1988-10-06 |
| DE3709776C2 DE3709776C2 (en) | 1993-04-29 |
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