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DE3738018C2 - - Google Patents

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Publication number
DE3738018C2
DE3738018C2 DE19873738018 DE3738018A DE3738018C2 DE 3738018 C2 DE3738018 C2 DE 3738018C2 DE 19873738018 DE19873738018 DE 19873738018 DE 3738018 A DE3738018 A DE 3738018A DE 3738018 C2 DE3738018 C2 DE 3738018C2
Authority
DE
Germany
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flow
measuring
measuring points
determined
phase
Prior art date
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Expired
Application number
DE19873738018
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English (en)
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DE3738018A1 (de
Inventor
Michael Dr. 7858 Weil De Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flowtec AG filed Critical Flowtec AG
Priority to DE19873738018 priority Critical patent/DE3738018A1/de
Priority to PCT/DE1988/000687 priority patent/WO1989004463A1/de
Publication of DE3738018A1 publication Critical patent/DE3738018A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3738018C2 publication Critical patent/DE3738018C2/de
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/849Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits
    • G01F1/8495Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits with multiple measuring conduits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Fehlern bei der Massendurchflußmessung nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens.
Die Anwendung von Corioliskräften zur Massendurchflußmessung ist beispielsweise aus der JP-OS 57 1 37 818, der DE-PS 35 05 166 und der EP-OS 01 09 218 bekannt. Nach diesem Prinzip wird eine Durchflußvorrichtung, beispielsweise ein Meßrohrsystem, das aus einem, zwei oder noch mehr Meßrohren mit gebogenen und/ oder geraden Abschnitten besteht, zu Dreh- oder Biegeschwin­ gungen angeregt. Wird das Meßrohrsystem von einem Fluid durch­ strömt, so entstehen aufgrund von dessen Masse und Strömungsge­ schwindigkeit Corioliskräfte, die an der Innenwand des beweg­ lichen Meßrohres senkrecht zur Strömungsrichtung angreifen. Der betrags- und phasenmäßige Verlauf der Corioliskräfte über die durchströmte Länge des Meßrohrsystems ist im Idealfall punkt­ symmetrisch bezüglich der Mitte des Meßrohrsystems, entspricht also einer ungeraden Funktion. Infolgedessen sind die Bewegun­ gen des Meßrohrsystems über dessen durchströmte Länge zueinan­ der phasenverschoben. Bei den meisten bekannten Massendurch­ flußmeßgeräten wird zur Bestimmung des Massendurchflusses die Phasenverschiebung zwischen den Bewegungen des Meßrohrsystems an zwei Meßstellen gemessen, die zu beiden Seiten des in der Mitte angeordneten Schwingungserregers nahe den einlaß- und auslaßseitigen Einspannstellen liegen. Aus der EP-OS 01 96 150 ist es auch bekannt, zwei Phasenverschiebungen zwischen den Bewegungen an solchen nahe den Einspannstellen angeordneten Meßstellen und der Phasenlage der Erregungsschwingung in der Mitte des Meßrohrsystems zu messen und zur Ermittlung des Mas­ sendurchflusses auszuwerten.
Der Idealverlauf der Phasenverschiebung ist in einem weiten Bereich quasilinear. In der Praxis kann jedoch der Verlauf der Phasenverschiebung von dem ausschließlich durch Corioliskräfte verursachten Idealverlauf abweichen. Einige Gründe hierfür können sein:
  • - Änderungen der Eigenschaften des Fluids, wie z. B. Dichte und Viskosität, in Verbindung mit herstellungsbedingten Toleran­ zen;
  • - Änderungen der Parameter des schwingenden Systems, z. B. durch Abrasion, Korrosion und Ablagerungen;
  • - Dämpfungseffekte in der Nähe der Einspannquelle der Meßroh­ re;
  • - unvollständig gefüllte Rohre.
Dies führt zu sogenannten Nullpunktfehlern, d. h. es wird eine Phasenverschiebung detektiert, die nicht durch die Coriolis­ kräfte verursacht wird. Dies führt bei Massendurchflußmeßgerä­ ten, bei denen Phasenverschiebungen ausgewertet werden, zu Verfälschungen des Meßergebnisses und damit zu erhöhter Meßun­ genauigkeit, ohne daß ein Hinweis auf reduzierte Meßgenauig­ keit vorliegt.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit dem bzw. mit der das Vorliegen von Meßfehlern, die durch Abweichungen vom idealen Verlauf der Phasenverschiebungen verursacht werden, erkannt und angezeigt werden kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird überprüft, ob der re­ ale Verlauf der Phasenverschiebung von dem bekannten Idealver­ lauf abweicht. Eine solche Abweichung äußert sich in einer Nichtlinearität und Unsymmetrie, die zur Folge hat, daß die Phasenverschiebungen zwischen verschiedenen Meßstellenpaaren voneinander abweichen. Bei Feststellung einer Abweichung, die einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, kann angezeigt werden, daß eine Verfälschung des Meßergebnisses vorliegt, so daß eine geeignete Nullpunktkorrektur durchgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich einfach und kosten­ günstig realisieren. Zwar werden mindestens drei Meßstellen benötigt, die an unterschiedlichen Orten entlang der Durchfluß­ vorrichtung angeordnet sind, doch können für zwei davon die beiden Meßstellen verwendet werden, die für die Ermittlung des Massendurchflusses ohnehin vorhanden sind. Will man bei der meßtechnischen Erfassung des Verlaufs der Phasenverschiebung eine höhere Sicherheit erreichen, so können auch vier oder noch mehr Meßstellen entsprechend angeordnet werden. Die Aus­ wertung der Sensorsignale für die Fehlererkennung erfolgt weit­ gehend nach dem gleichen Prinzip wie die übliche Auswertung der Sensorsignale für die Massendurchflußmessung, so daß die für die Massendurchflußmessung ohnehin vorhandene Auswerteein­ heit mit geringfügigen Abänderungen auch für die Fehlererken­ nung herangezogen werden kann.
Die Bestimmung der Phasendifferenz läßt sich zweckmäßig da­ durch realisieren, daß die Zeitdifferenzen zwischen den Zeit­ punkten gemessen werden, in denen die Durchflußvorrichtung bei ihren Schwing- und/oder Drehbewegungen an den Meßstellen ein­ ander entsprechende Stellen im Raum erreicht oder durchquert. Geeignete Stellen im Raum sind insbesondere die Achse der Durchflußvorrichtung in deren Ruhelage, wobei die Durchquerung dieser Achse dem Nulldurchgang der Schwing- und/oder Drehbewe­ gung entspricht, oder die Stellen der größten Auslenkung, die dem Maximum der Schwing- und/oder Drehbewegungen entsprechen.
Innerhalb der für die Durchflußmessung verwendeten Länge der Durchflußvorrichtung wird aus meßtechnischen Gründen meist ein bestimmter Bezugspunkt vorgegeben, der dann dem Nullpunkt der Phasenverschiebung entspricht. Werden die Meßstellen bezüglich dieses Bezugs- oder Nullpunktes symmetrisch und zudem im glei­ chen Abstand voneinander angeordnet, so lassen sich die Ver­ gleiche zur Feststellung von Abweichungen besonders einfach durchführen, denn in die hierfür notwendigen Rechenoperationen braucht dann nur eine den Längenabständen entsprechende Kon­ stante einbezogen zu werden. Weiter vereinfacht werden die Vergleiche, wenn eine Meßstelle im Bezugs- bzw. Nullpunkt selbst angeordnet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Fehlerkorrektur die ermittelten Phasen­ differenzen mit geeignet gewählten Konstanten gewichtet und dann zur Bildung einer korrigierten Phasenverschiebung sum­ miert.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Er­ findung ist im Anspruch 7 gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung für ein Massendurch­ flußmeßgerät nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 den idealen und den fehlerhaften Verlauf der Pha­ senverschiebung über die Meßrohrlänge bei der An­ ordnung von Fig. 1,
Fig. 3 eine prinzipielle Anordnung eines Massen­ durchflußmeßgeräts nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 4 den idealen und den fehlerhaften Verlauf der Pha­ senverschiebung über die Meßrohrlänge bei der An­ ordnung von Fig. 3.
Die in Fig. 1 dargestellte Durchflußmeßanordnung enthält als wesentliche Elemente eine Durchflußvorrichtung 1, einen Schwin­ gungserreger 4 sowie die Meßstellen M 0, M 1, M 2, an denen je­ weils ein Meßumformer angeordnet ist. Die Durchflußvorrichtung 1 ist im dargestellten Beispiel als gerades Meßrohr ausgeführt, kann jedoch grundsätzlich beliebige Formen aufweisen, z. B. U- Form, Schleifenform oder dergleichen. Durchflußvorrichtung 1 ist an ihrem einlaß- bzw. auslaßseitigen Ende 2 bzw. 3 je­ weils fest eingespannt. Der Schwingungserreger 4 ist vorzugs­ weise in der Mitte der durchströmten Meßrohrlänge angeordnet. Er kann beispielsweise im wesentlichen aus einer Antriebsspule 5 und einem Dauermagneten 6 bestehen. Im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel liegen die drei Meßstellen M 0, M 1, M 2 im glei­ chen Abstand voneinander über die Meßrohrlänge verteilt, wobei eine Meßstelle M 0 in der längenmäßigen Mitte der Durchflußvor­ richtung 1 angeordnet ist. Wie in der Darstellung der Fig. 1 angedeutet, können beispielsweise magnetisch-induktive Meßum­ former verwendet werden, die mit der Durchflußvorrichtung 1 verbundene Dauermagneten und extern befestigte Induktionsspu­ len aufweisen. Bei der Meßanordnung gemäß Fig. 1 können zur Erhöhung der Meßgenauigkeit prinzipiell auch fünf, sieben, neun usw. Meßstellen eingesetzt werden, von denen immer eine im Bezugspunkt angeordnet ist. Als solcher ist hier die län­ genmäßige Mitte der Durchflußvorrichtung 1 gewählt.
Wird die Antriebsspule 5 von einem Wechselstrom durchflossen, so wird ein entsprechendes magnetisches Wechselfeld erzeugt, so daß der Dauermagnet 6 abwechselnd angezogen oder abgestoßen wird. Da dieser unmittelbar an der Durchflußvorrichtung 1 be­ festigt ist, wird die Durchflußvorrichtung 1 in Biegeschwingun­ gen versetzt, die zur Mitte der Durchflußrichtung symmetrisch sind. Die Biegeschwingungslinie ist in Fig. 1 durch fünf senk­ recht zur Längsachse der Durchflußvorrichtung 1 verlaufene Pfeile unterschiedlicher Länge angedeutet.
Die Anregungsfrequenzen können z. B. im Bereich zwischen 60 und 80 Hz, vorzugsweise zwischen 600 und 1000 Hz liegen und ent­ sprechen vorzugsweise der Resonanzfrequenz der Durchflußvor­ richtung 1. Fließt Fluid durch die Durchflußvorrichtung gemäß Pfeilrichtung, so enstehen Corioliskräfte, welche die Biege­ schwingungen phasenmäßig verzerren. Dadurch wird entlang der durchströmten Länge der Durchflußvorrichtung 1 eine Phasenver­ schiebung bewirkt.
Der Veranschaulichung des Verlaufs der Phasenverschiebung über die durchströmte Länge der Durchflußvorrichtung 1 dient Fig. 2. Darin sind als Abszisse die durchströmte Länge L der Durch­ flußvorrichtung 1 und als Ordinate die Zeitdifferenzen in Na­ nosekunden aufgetragen, die an den Meßstellen M 0, M 1, M 2 er­ mittelt werden und die Phasenverschiebung der Bewegungen ein­ zelner Abschnitte der Durchflußvorrichtung 1 zueinander reprä­ sentieren. Die Größenordnung der Zeitdifferenzen bewegt sich bei Biegeschwingungsfrequenzen zwischen 600 und 1200 Hz im Be­ reich von ±1500 Nanosekunden, wie in Fig. 2 dargestellt. Je stärker die an der Durchflußvorrichtung 1 angreifenden Corio­ liskräfte sind, umso größer ist die Phasenverschiebung. Deren Steigung ist also ein Maß für den Massendurchfluß. Im Ideal­ fall liegt ein linearer Verlauf gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 2 vor.
Aufgrund der eingangs beschriebenen Verfälschungen der idealen Phasenverschiebung entsteht ein zumindest teilweise nichtli­ nearer Verlauf, wie in Fig. 2 mittels der durchgezogenen Kenn­ linie dargestellt ist. Nach herkömmlichen Meßverfahren wird der Massendurchfluß im wesentlichen aus der Phasenverschiebung zwischen zwei Meßstellen M 1, M 2 ermittelt, die jeweils am ein­ laß- und auslaßseitigen Ende der Durchflußvorrichtung angeord­ net sind. Dabei würde sich nach der Darstellung in Fig. 2 auf­ grund der Verfälschungen eine 900 Nanosekunden entsprechende Phasenverschiebung ergeben, da die Meßstelle M 1 bei etwa -400 Nanosekunden und Meßstelle M 2 bei etwa +500 Nanosekunden an­ spricht (vgl. Fig. 2). Gemäß dem idealen Verlauf müßten jedoch etwa 200 Nanosekunden als Zeitdifferenz ermittelt werden.
Bei er dargestellten Durchflußmeßanordnung wird dieser Pha­ senfehler wie folgt erkannt: Zwischen den Schwingbewegungen an der einlaßseitig angeordneten Meßstelle M 1 und der im Null- bzw. Bezugspunkt angeordneten Meßstelle M 0 wird eine erste Zeitdifferenz ermittelt, die etwa 400 Nanosekunden beträgt. Ebenso wird zwischen den Schwingbewegungen an der auslaßseiti­ gen Meßstelle M 2 und der im Null- bzw. Bezugspunkt angeordne­ ten Meßstelle M 0 eine zweite Zeitdifferenz ermittelt, die etwa 500 Nanosekunden beträgt. Werden die Signale der Meßstellen M 0, M 1, M 2 nacheinander erfaßt, muß in diesem Zeitraum der Massendurchfluß konstant gehalten werden, um nicht die Stei­ gung der Phasenverschiebung zu verändern. Zweckmäßiger ist ei­ ne gleichzeitige Abfrage der Meßstellen M 0, M 1, M 2.
In die beiden Zeitdifferenzen ist jeweils der fehlerhafte Ver­ lauf der Phasenverschiebung gemäß der durchgezogenen Linie eingegangen. Anhand eines Vergleichs der beiden Zeitdifferen­ zen läßt sich der fehlerhafte Verlauf der Phasenverschiebung feststellen.
Zur Ermittlung eines korrigierten Wertes für die Phasenver­ schiebung wird wie folgt vorgegangen: Zunächst wird die be­ tragsmäßig größere Zeitdifferenz ermittelt, im vorliegenden Beispiel 500 Nanosekunden. Diese wird dann z. B. mit dem Faktor 1,8 gewichtet, d. h. damit vervielfacht. Die betragsmäßig klei­ nere Zeitdifferenz von 400 Nanosekunden wird mit dem Faktor 0,2 gewichtet. Mithin entsteht eine korrigierte Phasenverschie­ bung von 980 Nanosekunden, die dem Idealwert näher kommt als die nach der herkömmlichen Methode gemessene. Die Genauigkeit der Korrektur ließe sich noch weiter dadurch erhöhen, daß aus mehr als drei Meßstellen mehr als zwei Zeitdifferenzen errech­ net und entsprechend gewichtet oder summiert werden. Der mög­ liche Verlauf einer erfindungsgemäß korrigierten Phasenver­ schiebung ist in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt.
Die als Gewichtungsfaktoren dienenden Konstanten können dem Bereich der reellen Zahlen entstammen. Von dieser Gewichtung mit anschließender Summenbildung umfaßt sind auch Verfahren zur Ausmittelung des Phasenverschiebungsfaktors, insbesondere arithmetische oder quadratische Mittelwertbildung.
Die Fehlerkorrektur läßt sich insbesondere nach folgender For­ mel ausführen:
P korr = P 0,2 - P 0,1 + K · (P 0,2 - P 0,1)
wobei P 0,2 bzw. P 0,1 zwischen den Meßstellen M 0 und M 2 bzw. zwischen den Meßstellen M 0 und M 1 erfaßten Phasen- oder Zeitdifferenzen entsprechen. Da die Meßstelle M 0 im obenge­ nannten Bezugs- oder Nullpunkt und die Meßstellen M 1 bzw. M 2, vom Bezugspunkt aus gesehen, im einlaßseitigen bzw. auslaßsei­ tigen Bereich der Durchflußvorrichtung angeordnet sind, ist der Differenzwert P 0,2 größer oder gleich Null und der Diffe­ renzwert P 0,1 kleiner oder gleich Null. Die Konstante K ent­ stammt dem Bereich der reellen Zahlen.
Eine besonders vorteilhafte Durchführung der Fehlerkorrektur beruht auf folgender, praktischer Erfahrung: Bei der Massen­ durchflußmessung nach dem Coriolisprinzip läßt sich beobachten, daß in den Bereichen der Durchflußvorrichtung, in denen die Einflüsse der mechanischen Dämpfung oder Abfuhr von Bewegungs­ energie an beispielsweise Einspannstellen für das Meßrohrsy­ stem verhältnismäßig groß sind, auch die Abweichung von der idealen, von Corioliskräften verursachten Phasenverschiebung entsprechend groß ist. Darauf aufbauend besteht die besondere Durchführung der Fehlerkorrektur darin, von ermittelten Phasen- oder Zeitdifferenzen zunächst die betragsmäßig größten bzw. kleinsten auszusuchen und diese dann besonders hoch bzw. nied­ rig zu gewichten. Dadurch werden die Bereiche der Phasenver­ schiebung, in denen der Anteil der Phasenverfälschungen beson­ ders groß ist, in ihrem Einfluß weitgehend unterdrückt.
Die Massendurchflußmeßanordnung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 wie folgt: Statt einem einzi­ gen Meßrohr weist die Durchflußvorrichtung 1 nunmehr zwei Meß­ rohre auf, nämlich ein erstes, gerades Meßrohr 7 und ein zwei­ tes, parallel zum ersten Meßrohr 7 verlaufendes gerades Meß­ rohr 8.
Mittels eines einlaßseitigen Verteilerstücks 9 und eines aus­ laßseitigen Verteilerstücks 10 ist die Durchflußvorrichtung 1 in eine Fluidleitung eingefügt. Jeweils in der Mitte der durch­ strömten Längen des ersten bzw. zweiten Meßrohres 7 bzw. 8, und zwar im Zwischenraum zwischen den beidenMeßrohren 7, 8, sind an diesen jeweils ein Dauermagnet 6 a bzw. 6 b befestigt. Zwischen den beiden Dauermagneten 6 a bzw. 6 b ist eine Antriebs­ spule 5 befestigt, die extern fest angebracht ist. Wird die Antriebsspule 5 von einem Wechselstrom erregt, werden die Dau­ ermagnete 6 a bzw. 6 b und damit das erste bzw. zweite Meßrohr 7 bzw. 8 periodisch angezogen bzw. abgestoßen. Dadurch werden sie in einander gegenphasige Biegeschwingungen versetzt. Die Verteilerstücke 9 und 10 sind vorzugsweise biegesteif ausge­ führt, so daß sie für die Meßrohre 7 und 8 feste Einspannstel­ len bilden. Im Unterschied zur Ausführung nach Fig. 1 sind ge­ mäß Fig. 3 vier Meßstellen M 1, M 2, M 3, M 4 entlang der Durch­ flußvorrichtung 1 angeordnet. Prinzipiell könnten auch sechs, acht, zehn usw. Meßstellen eingesetzt sein. Sie arbeiten bei­ spielsweise nach dem gleichen Funktionsprinzip wie nach Fig. 1 und tasten im gezeigten Ausführungsbeispiel die Bewegungen der beiden Meßrohre 7, 8 im Verhältnis zueinander ab.
Bei Durchfluß eines Massenstromes gemäß Pfeilrichtung durch die Meßrohre 7 bzw. 8 entstehen Corioliskräfte, die im Ideal­ fall eine quasilineare Phasenverschiebung verursachen, wie sie längs der gestrichelten Linie in Fig. 4 verläuft. Die Abszisse und die Ordinate haben hier die gleiche Bedeutung wie in Fig. 2. Der verfälschte Verlauf der Phasenverschiebung ist durch die durchgezogene Linie in Fig. 4 dargestellt.
Die Verfälschung läßt sich anhand der Signale der Meßstellen M 1, M 2, M 3, M 4 wie folgt erkennen: Es wird eine erste Zeitdif­ ferenz aus dem zeitlich unterschiedlichen Ansprechen der Meß­ stellen M 1, M 3 und in gleicher Weise eine Zeitdifferenz aus dem zeitlich unterschiedlichen Ansprechen der Meßstellen M 4, M 2 ermittelt. Gemäß Fig. 4 beträgt die erste Zeitdifferenz et­ wa 450 Nanosekunden, die zweite Zeitdifferenz etwa 500 Nanose­ kunden. Der Vergleich dieser beiden Zeitdifferenzen läßt den Phasenfehler erkennen. Bei Auswertung lediglich der beiden einlaß- und auslaßseitig angeordneten Meßstellen M 1, M 4 nach bisher bekannter Massendurchflußmessung würde sich aufgrund der Verfälschung eine 750 Nanosekunden entsprechende Phasen­ verschiebung ergeben. Gemäß Idealverlauf jedoch (vgl. gestri­ chelte Linie) entspräche die Phasenverschiebung etwa 1100 Na­ nosekunden. Mittels der oben anhand von Fig. 2 beschriebenen Methode kann die Annäherung an den idealen Verlauf der Phasen­ verschiebung ein korrigierter Verlauf errechnet werden, wie er in Fig. 4 strichpunktiert dargestellt ist.
Zur Durchführung der Fehlererkennung und Fehlerkorrektur kann eine Auswerteeinheit, die an ihren Eingängen die Signale der Meßstellen M 0, M 1, M 2 bzw. M 1, M 2, M 3, M 4 empfängt, dienen. Aus diesen Signalen berechnet die Auswerteeinheit ein Fehler­ signal sowie gegebenenfalls den korrigiertenMassendurchfluß. Zur entsprechenden Verarbeitung der Meßstellensignale bietet sich beispielsweise ein Mikrocomputer an, der in der Auswerte­ einheit enthalten ist. Zweckmäßig wird die Auswerteeinheit zu­ sammen mit der Durchflußvorrichtung 1 und den Meßstellen in­ nerhalb eines Gehäuses untergebracht, so daß ein phasenfehler­ erkennendes und gegebenenfalls phasenkorrigierendes Massen­ durchflußmeßgerät geschaffen wird.

Claims (13)

1. Verfahren zur Erkennung von Fehlern bei der Massendurch­ flußmessung mittels einer durch Corioliskräfte erzeugten Pha­ senverschiebung von Schwing- und/oder Drehbewegungen, in die eine von Fluid mit im Zeitraum der Fehlererkennung im wesent­ lichen konstanter Geschwindigkeit durchströmte Durchflußvor­ richtung versetzt ist, wobei mindestens zwei Phasendifferen­ zen zwischenden Schwing- und/oder Drehbewegungen an wenig­ stens drei unterschiedlichen Meßstellen ermittelt werden, die an der Durchflußvorrichtung längs der Strömungsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind und an denen die Phasen­ lage der Schwing- und/oder Drehbewegungen gemessen wird, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Fehlererkennung die ermittelten Phasendifferenzen auf Abweichung voneinander verglichen wer­ den.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlererkennung bestätigt wird, wenn die Abweichung zwi­ schen zwei Phasendifferenzen, die an bezüglich eines Bezugs­ punkts längs der Durchflußmeßvorrichtung symmetrisch zueinan­ der angeordneten Paaren von Meßstellen ermittelt werden, ei­ nen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Phasendifferenzen die Zeitdifferenzen zwi­ schen den Zeitpunkten gemessen werden, in denen die Durchfluß­ vorrichtung bei ihren Schwing- und/oder Drehbewegungen an den Meßstellen einander entsprechende Stellen im Raum erreicht oder durchquert.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Fehlerkorrektur die ermittelten Phasen­ differenzen mit geeigneten gewählten Konstanten gewichtet und dann zur Bildung einer korrigierten Phasenverschiebung sum­ miert werden.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Fehlerkorrektur aus den ermittelten Phasendifferenzen jeweils ein Summenwert und ein Differenz­ wert gebildet wird, daß der Summenwert mit einer geeignet ge­ wählten Konstante vervielfacht wird und daß eine korrigierte Phasenverschiebung durch Summierung des Differenzwertes mit dem vervielfachten Summenwert gebildet wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Summenwertbildung die ermittelten Phasendifferenzen um so höher gewichtet werden, je größer deren Beträge sind.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Durchflußvorrichtung, die von dem Fluid durchströmt wird, dessen Durchfluß gemessen werden soll, einer Erregungsvorrichtung, die der Durchfluß­ vorrichtung eine Schwing- und/oder Drehbewegung quer zur Strömungsrichtung erteilt, mit Sensoren, die an längs der Durchflußvorrichtung verteilten Meßstellen angeordnet sind und Sensorsignale liefern, die für die Phasenlage der Schwing- und/oder Drehbewegungen der Durchflußvorrichtung an der je­ weiligen Meßstelle kennzeichnend sind, und mit einer Auswer­ teeinheit, die die Sensorsignale empfängt und daraus eine durch Corioliskräfte erzeugte Phasenverschiebung als Maß für den Durchfluß ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Durchflußvorrichtung (1) wenigstens drei Meßstellen (M 0, M 1, M 2; M 1, M 2, M 3, M 4) angeordnet sind und daß die Auswerte­ einheit so ausgebildet ist, daß sie aus den von jeweils zwei Meßstellen stammenden Sensorsignalen die Phasendifferenzen ermittelt, die ermittelten Phasendifferenzen miteinander ver­ gleicht und bei Feststellung einer Abweichung eine Fehlerer­ kennung anzeigt.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßstellen (M 0 - M 1, M 0 - M 2; M 1 - M 3, M 2 - M 4) jedes Paares, aus deren Sensorsignalen eine Phasendifferenz ermit­ telt wird, gleich große Abstände voneinander haben.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßstellen (M 0, M 1, M 2; M 1, M 2, M 3, M 4) symme­ trisch zueinander bezüglich eines Bezugspunktes angeordnet sind, der dem Nullpunkt der Phasenverschiebung entspricht.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer ungeraden Anzahl von Meßstellen eine Meßstelle im Bezugspunkt angeordnet ist.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußvorrichtung (1) ein Meßrohr aufweist, das in eine Fluidleitung eingefügt ist.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußvorrichtung (1) mehrere par­ allele Meßrohre (7, 8) aufweist, die in eine Fluidleitung eingefügt sind.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das bzw. jedes Meßrohr (1; 7, 8) einen geraden Abschnitt aufweist, an dem die Meßstellen (M 0, M 1, M 2; M 1, M 2, M 3, M 4) angeordnet sind.
DE19873738018 1987-11-09 1987-11-09 Verfahren zur fehlererkennung und -korrektur, insbesondere bei einem massendurchfluss-messgeraet Granted DE3738018A1 (de)

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