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WO2008061551A1 - Verfahren zur diagnose einer verstopfung einer impulsleitung bei einem druckmessumformer sowie druckmessumformer - Google Patents

Verfahren zur diagnose einer verstopfung einer impulsleitung bei einem druckmessumformer sowie druckmessumformer Download PDF

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Publication number
WO2008061551A1
WO2008061551A1 PCT/EP2006/011255 EP2006011255W WO2008061551A1 WO 2008061551 A1 WO2008061551 A1 WO 2008061551A1 EP 2006011255 W EP2006011255 W EP 2006011255W WO 2008061551 A1 WO2008061551 A1 WO 2008061551A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measurement signal
pressure
low
frequency
signal
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2006/011255
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgnag Ens
Christoph Paulitsch
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to PCT/EP2006/011255 priority Critical patent/WO2008061551A1/de
Publication of WO2008061551A1 publication Critical patent/WO2008061551A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01F1/05—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 mechanical effects
    • G01F1/34—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 mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—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 mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
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Definitions

  • the invention relates to a method for the diagnosis of a Ver ⁇ stuffing of a pulse line in a (pressure) transducer and a (pressure) transducer, which is prepared for the execution of the method and provided.
  • Transmitters of the above type are known per se and in particular for measuring pressure changes at a discontinuity, z. B. a so-called orifice, provided in a liquid or a gas (fluid) flowed through line. Such pressure changes are detected via pressure differences arising at the metering orifice. On the basis of such a differential pressure measurement and a flow measurement is possible.
  • the pressure transmitter comprises a (differential) pressure sensor, which is coupled via so-called impulse or differential pressure lines to an area before and after the point of discontinuity as a sensorically effective element.
  • a coupling may diminish over time, e.g. For example, by clogging one or both impulse lines (clogging, fouling).
  • a decreasing coupling can be detected under certain circumstances on measurement signals recorded by the pressure sensor.
  • a method and a corresponding device for the diagnosis of a pulse line - ie in particular a detection of clogging of one or more impulse lines and / or detection of deposits on the orifice or acting as an interface between the impulse lines and the pressure transducer membrane and / or
  • it relates to a method and a corresponding device for analyzing a characteristic value with regard to a deviation from or a correspondence with at least one predetermined or predefinable reference value.
  • a declining or disturbed coupling is so far z.
  • WO 97 36215 From WO 97 36215 it is known to determine a statistical parameter of a digitized measurement signal by means of predetermined rules, fuzzy logic or neural networks and then to apply a fuzzy membership function to the statistical parameter. It is further known from US Pat. No. 6,654,697 to determine a difference between a digitized measurement signal and the ascertained mean value by means of a moving-average algorithm. From this difference, diagnostic data are then determined taking into account current and historical data, wherein in a training mode from the current and historical data, a trained record is calculated. From US 6,539,267 is finally known, by means of an algorithm 'a statistical parameters, such. Variance or rate of change, and to generate a trained value by a microprocessor by monitoring the statistical parameter during normal operation. For different framework conditions, the trained parameter can be adapted dynamically.
  • An object of the invention is to improve the detection of blockages and the like of the pulse pressure lines or in the area of the pulse pressure lines.
  • a pressure sensor encompassed by the pressure transducer is a measurement signal provided with respect to a pressure in the high or low pressure pulse line or a difference thereof, provided that the measurement signal supplied by the pressure sensor is influenced by a provided in the diaphragm bluff body and that the measurement signal at least with respect to a contribution to the measurement signal by the bluff body is evaluated.
  • a device having the features of claim 8.
  • the at least with a high pressure and a low pressure pulse line to a line in a range before and after a point of discontinuity, in particular a diaphragm is connected or connectable and which is determined by means of a pressure transducer included pressure sensor for outputting a measurement signal with respect to a pressure in the high or low pressure pulse line or a difference thereof, provided that of the pressure sensor during operation, the measurement signal available is influenced by a bluff body provided in the region of the diaphragm and that the measurement signal can be evaluated by the bluff body at least also with respect to a contribution to the measurement signal.
  • the measurement signal is "evaluated at least in relation to a contribution to the measurement signal through the bluff body" or a multiple evaluation of the measurement signal is possible, namely on the one hand according to one or more known in the art variants and on the other hand, at least The additional evaluation increases the quality of the detection of a sensor error, eg due to clogging of the impulse lines, membrane abrasion, membrane deposits or the like
  • the bluff body leads to an additional, characteristic, higher-frequency signal component in the measurement signal is an evaluation of the measurement signal "at least also with respect to a contribution to the measurement signal by the bluff body" in particular possible that higher-frequency signal components of the measurement signal are evaluated.
  • Relationships used in subclaims indicate the further development of the subject of the main claim by the features of the respective subclaim; they should not be construed as a waiver of obtaining independent, objective protection for the feature combinations of the dependent claims. Furthermore, with a view to an interpretation of the claims in a closer concretization of a feature in a subordinate claim, it is to be assumed that such a restriction does not exist in the respective preceding claims.
  • a higher-frequency component of the measurement signal referred to hereinafter as the vortex shedding frequency or range around a vortex shedding frequency, is evaluated by comparison with a reference value generated from the measurement signal or a predetermined or predefinable reference value and depending on the result of the comparison, a predetermined or predefinable action is triggered.
  • the expected ⁇ te value is specified by the reference value, a quali ⁇ fied evaluating the higher-frequency component of the Messsig- is Nals with regard to a diagnosis possible.
  • a low-frequency component of the measurement signal is evaluated separately from a higher-frequency component of the measurement signal resulting as contribution by the bluff body.
  • a simultaneous or at least independent evaluation of a low- and a higher-frequency component of the measurement signal takes place.
  • a characteristic value is determined by means of the analysis device for the low-frequency component and the higher-frequency component of the measurement signal, and either each characteristic value or a difference between the two characteristic values is compared with a predetermined or specifiable reference value and a predetermined one depending on the result of the comparison or predeterminable action is triggered.
  • both the low-frequency and the low-frequency component are evaluated here the higher-frequency portion of the measurement signal is taken into account, wherein a characteristic value is formed for each examined portion of the measurement signal and either each characteristic value or a difference between the two characteristic values is compared with a predetermined or predefinable reference value.
  • a predetermined or predefinable action for. B. ei ⁇ ne optical or acoustic display that represents the result of the comparison triggered.
  • a flow calculation with determination of a flow value is carried out by means of the analysis device with respect to the measurement signal.
  • the higher frequency position which can be determined with a spinal cord diagnosis, becomes
  • Vortex frequency used on the other hand, a differential pressure diagnosis.
  • the determined flow value or the difference of the flow values is then compared with a predetermined or predefinable reference value.
  • a predetermined or predefinable reference value Depending on the result of the comparison with respect to the flow value, then, in a quasi-downstream examination, either the higher-frequency component of the measuring signal, as described above for explaining the originally filed claim 2, the low-frequency component alone, or the low-frequency and the high-frequency Proportion of the measurement signal, as described above for explaining the originally filed claim 3, evaluated.
  • the embodiment of the method thus provides, in particular, for a flow calculation to be carried out initially and for one or more flow values determined or deviating from an expected value represented by the reference value to deviate or deviate from a predefined threshold value as determined by the reference value, as it were to control the flow calculation nor the measurement signal influenced by the bluff body is used, either by evaluating only the higher-frequency portion of the measurement signal, and thus essentially on the contribution limited by the bluff body, or only the low-frequency ⁇ th portion of the measurement signal, which is influenced by the low body of the bluff body, or by evaluating the low- and the höufherfrequenten portion of the measurement signal, so that quasi a threefold review results.
  • the flow calculation is only performed by Auswer ⁇ processing of the differential pressure.
  • To check is then checked whether the vortex shedding generated by the bluff body is present in the measurement signal at the expected by the predetermined flow rate frequency.
  • the method described above and explained further below is preferably implemented as software, so that the invention also relates to a computer program with computer-executable program code instructions for implementing the method outlined above or explained below and a computer program product, in particular a storage medium or the like, having such a computer program applies.
  • the already mentioned analysis device is provided, which in particular is an analysis device with a computer program of the type described above.
  • the latter comprises a diagnostic parameter calculation unit provided with a predetermined or predefinable reference value for determining a diagnostic characteristic value with respect to the measurement signal and comparing the result of the comparison to the activation of the evaluation either the higher-frequency, the low-frequency or the low-frequency and the higher-frequency portion of the measurement signal switching means provided (which can also be implemented by a computer program) can be controlled.
  • a diagnostic parameter calculation unit provided with a predetermined or predefinable reference value for determining a diagnostic characteristic value with respect to the measurement signal and comparing the result of the comparison to the activation of the evaluation either the higher-frequency, the low-frequency or the low-frequency and the higher-frequency portion of the measurement signal switching means provided (which can also be implemented by a computer program) can be controlled.
  • the analysis device comprised thereof, the check of the pressure transducer, if the diagnosed characteristic value determined in the diagnosis characteristic calculation deviates from the expected value by more than a predetermined or predefinable threshold, also automatically triggered by the above-mentioned switching means driven depending on the result of the comparison of the diagnosis characteristic be or are ⁇ controllable.
  • the respective switching means is either the evaluation of the higher-frequency component of the measurement signal or the low-frequency component of the measurement signal or the evaluation of the low and the higher-frequency component of the measurement signal and possibly triggering ei ⁇ ner action with regard to these downstream evaluation ak ⁇ tivated.
  • the pressure transducer comprises a display unit which is capable of displaying a result of the evaluation of the measurement signal either with respect to the contribution to the measurement signal by the baffle body and / or to display a result of the evaluation of the higher-frequency component of the measurement signal. or is determined and prepared for displaying a result of the separate evaluation of the low and higher frequency portion of the measurement signal.
  • the baffle body present in the region of the diaphragm leads to a change in the spectrum of the measurement signal, in particular in the higher-frequency range of the measurement signal.
  • Frequency although no absolute flow value is available, but at least one diagnostic information that is evaluable with respect to a detection of the blockage of individual or multiple pulse lines.
  • the analysis device continuously checks the blockage of the differential pressure lines by analyzing low-frequency signal components of the measurement signal.
  • Parallel or intermittent can be on the basis of the measurement signal
  • Flow value can be calculated by means of a preferably also included by the analysis device flow calculation unit. If a blockage is detected, which is detected either during the analysis of the low-frequency signal components of the measurement signal or if the flow value deviates from an expected value or also on the operator's request, the higher-frequency signal component of the measurement signal is evaluated to check the blockage.
  • This is z. For example, the power density in a certain frequency range of the higher-frequency signal component is examined. In short, this additional analysis particularly examines the effect of vortex shedding. Due to the majority of the evaluation and diagnostic criteria, their mutual monitoring in the sense of a plausibility check and a calibration are possible.
  • z. B provided according to a further aspect of the invention that the amplitude of the higher-frequency signal component during a "good phase", so if there is no evidence of constipation due to the remaining diagnostic criteria, is learned and tracked in the evaluation of the low-frequency signal components.
  • a simple bluff body not only causes different, higher-frequency signal components depending on the gas content of the fluid, but generally increases the noise component in the entire frequency range by additional separation of the fluid and turbulence at the diaphragm.
  • This noise component depends on the degree of clogging of the Transfer pulse lines of varying strength to the differential pressure transducer, so that a bluff body according to the findings of the invention for detecting the clogging of impulse lines is used.
  • the increased low-frequency noise is to influence the measuring signal through the ram body within the meaning of the above, to the originally filed claim 1 and further into the ⁇ sem sense the blockage detection by means of algorithms relating to such elevated by the bluff body low-
  • An evaluation of the measuring signal "at least also with respect to a contribution to the measuring signal by the bluff body.” The result of such an examination can, if necessary, checked by a detailed analysis of higher-frequency signal components that are characteristic of the bluff body, and thus the reliability of the detection can be increased.
  • a flow vortex sensor which also functions as a bluff body in the sense of the present invention, can be used.
  • a flow vortex sensor which also functions as a bluff body in the sense of the present invention.
  • an advantage of the approach according to the invention results from the fact that a known vortex sensor requires additional electronics as well as a calibration in order to make the vortex body signal usable for the flow measurement but not the invention.
  • the bluff body or the vertebral body used as a bluff body is not continuously used as a vortex sensor, but only for sensor diagnosis, ie to improve the quality of a detection of a blockage of Wirktik- lines or membrane defects.
  • the evaluation with respect to the bluff body is also required only temporarily and according to a preferred embodiment, activated either automatically or manually.
  • the analysis device need not be designed for the use of two types of sensors simultaneously, so that the same analysis device can be used to determine all diagnostic criteria.
  • an inadequate vortex frequency amplitude can also be used to check the obstruction detection by analyzing the low-frequency noise.
  • 1 shows a pressure transmitter according to the invention
  • 2 shows an alternative embodiment of a pressure transmitter according to the invention
  • FIG. 3 shows a further alternative embodiment of a pressure transmitter according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematically simplified representation of a bluff body in a line.
  • FIG. 1 shows, in a schematically simplified illustration, a line 12 through which a fluid 10 flows as an arrow with a point of discontinuity in the form of a so-called (measuring) orifice 14.
  • a differential pressure transducer 20 is coupled to the line 12.
  • This gives as a measuring signal 22 from a differential pressure measuring signal, which in an analysis device 24, the z. B. in the form of evaluation electronics, first by a preprocessing 26 a preprocessing, ie z. As a filtering and / or digitizing or the like is subjected. After preprocessing, the measuring signal 22 is transferred to a signal memory 28.
  • first and a second evaluation unit 30, 32 provided within the analysis device 24.
  • the functionality of the first evaluation unit 30 can also be described as constipation detection on the basis of the effective pressure ratios.
  • the first evaluation unit 30 and / or its functionality are also referred to by the abbreviation "differential pressure diagnosis.”
  • the second evaluation unit 32 is provided for evaluating a higher-frequency component of the measurement signal 22, wherein the higher-frequency Proportion of the measuring signal 22 is influenced by a provided in the region of the diaphragm 14 bluff body 34.
  • the measuring signal 22 is also evaluated by the bluff body 34 with respect to a contribution to the measuring signal 22.
  • ⁇ already designation described is according to the second evaluation unit 32 and / or referred their functionality bearing the symbol "vortex sensor diagnostics".
  • the noise component in the entire frequency range of the measurement signal 22 also carried out by the first evaluation unit evaluation of the low-frequency component of the measurement signal 22 also refers to a Evaluation of the measuring signal 22 at least also with respect to a contribution to the measuring signal 22 by the bluff body 34.
  • a characteristic value is respectively determined for the low-frequency component and the higher-frequency component of the measurement signal 22. Subsequently, either each characteristic value or a difference between the two characteristic values is compared with a predetermined or predefinable reference value.
  • a comparator 36 connected downstream of the evaluation units 30, 32 is provided which also (not shown) comprises a memory for the reference value or has access to a memory area in which the reference value is stored.
  • a predetermined or predefinable action is triggered, z. B. by an optical or acoustic display unit 38 is driven.
  • FIG. 1 The entirety of the units shown in FIG. 1 without the line 12 along their entire longitudinal extension and without the differential pressure lines 16 and 18 is also referred to as a pressure transmitter 40.
  • 2 shows a further embodiment of the pressure transducer 40 of Figure 1, wherein is not subsequently received again in connection with the loading ⁇ scription of FIG.1 explained units.
  • the pressure sensor can ⁇ 20 now provide as a measurement signal 22 is not only a differential pressure measuring signal but also an absolute pressure measurement signal 42nd Differential pressure measuring signal and absolute pressure measuring signal 42 are still, unless otherwise stated explicitly, summarized under the generic term measuring signal 22.
  • a diagnostic characteristic calculating unit 44 also referred to as "flow rate calculating unit differential pressure” is shown in FIG the signal memory 28 in order to carry out a flow calculation based on the measurement signal 22, in particular on the basis of the differential pressure measurement signal comprised by the measurement signal 22.
  • a flow value 46 is supplied directly or indirectly to the display unit 38.
  • the blockage detection can be activated in accordance with the approach according to the invention, ie the functionality already implemented in the Connection with FIG 1 has been explained, be retrieved.
  • switching means 48, 50 shown as switches are provided in the schematically simplified representation, which are either manually by a user - after evaluation of the presented via the display unit 38 flow value or diagnostic characteristic - or automatically - after comparison
  • each functionality implemented by the evaluation units 30, 32 can be retrieved individually, ie the measurement signal 22 can be analyzed with respect to the low-frequency or higher-frequency signal component.
  • the result of evaluation is an indication in respect of any possible clogging in the rich Be ⁇ the impulse lines 16, 18 or in the region of the aperture 14 or a Membranabrasion or the like.
  • the flow signal 46 can be checked for plausibility. If both switching means 48, 50 are activated at the same time, it is preferably provided that the characteristic value determined by both evaluation units 30, 32 with respect to the lower or higher-frequency signal component of the measurement signal is compared with a predetermined or predefinable reference value after the difference between the two characteristic values has been formed , wherein the comparison with the reference value represents the diagnostic criterion with regard to a present or non-existing blockage and is forwarded to the display unit 38.
  • the backward-pointing arrows starting from the reference 36 to each evaluation unit 30, 32 show that mutual monitoring of the diagnostic features and / or calibration within the analysis device 24 is possible and provided in the manner described.
  • FIG. 3 shows a further alternative embodiment of the invention
  • the diagnostic parameter calculation unit 44 already explained in connection with FIG 2 is combined with a further diagnostic parameter calculation unit 45, also referred to as "flow calculation unit vortex sensor.”
  • a further diagnostic parameter calculation unit 45 also referred to as "flow calculation unit vortex sensor.”
  • the diagnostic parameter value calculation unit 44 a flow rate calculation based on the differential pressure is performed. leads.
  • the further Diagnosekennwertbeticianstechnik 45 an analysis of the Wirbelablinatefrequenz in relation to their location in an expected, ie predetermined or predetermined range, performed. All other elements correspond to the elements already explained in connection with FIG. 1 and will not be described again here.
  • FIG. 4 shows, in a sectional view of the line 12, a schematically simplified representation of a bluff body 34, as shown in the FIG
  • the bluff body 34 is arranged in the region of the metering orifice 14.
  • the bluff body 34 has a basic shape in the manner of a prism, wherein base is directed against the flow direction of the fluid 10 in the conduit 12.
  • Other geometries and / or orientations of a bluff body are readily conceivable.
  • a method for operating a pressure transducer 40 and such a pressure transducer 40 is given, which at least with a high pressure and a low pressure pulse line 16, 18 to a line 12 in the area before and after a point of discontinuity , in particular a diaphragm 14, wherein a pressure sensor 20 encompassed by the pressure transducer 40 provides a measuring signal 22 with respect to a pressure in the high or low pressure pulse line 16, 18 or a difference thereof, in which the measuring signal 22 from a baffle body 34 provided in the region of the diaphragm 14 is influenced and the measuring signal 22 is evaluated or evaluable by the baffle body at least also with respect to a contribution to the measuring signal 22.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Druckmessumformers (40) sowie ein solcher Druckmessumformer (40) angegebenen, der zumindest mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckimpulsleitung (16, 18) an eine Leitung (12) im Bereich vor und nach einer Unstetigkeitsstelle, insbesondere einer Blende (14), angeschlossen ist, wobei ein vom Druckmessumformer (40) umfasster Drucksensor (20) ein Messsignal (22) in Bezug auf einen Druck in der Hoch- oder Niederdruckimpulsleitung (16, 18) oder eine Differenz davon liefert, bei dem das vom Drucksensor (20) gelieferte Messsignal (22) von einem im Bereich der Blende (14) vorgesehenen Staukörper (34) beeinflusst ist und das Messsignal (22) zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal (22) durch den Staukörper ausgewertet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Diagnose einer Verstopfung einer Impulsleitung bei einem Druckmessumformer sowie DruckmessUmformer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Ver¬ stopfung einer Impulsleitung bei einem (Druck-) Messumformer sowie einen (Druck-) Messumformer, der zur Ausführung des Verfahrens hergerichtet und vorgesehen ist. Messumformer der o. g. Art sind an sich bekannt und insbesondere zur Messung von Druckveränderungen an einer Unstetigkeitsstelle, z. B. einer so genannten Messblende, in einer von einer Flüssigkeit oder einem Gas (Fluid) durchströmten Leitung vorgesehen. Solche Druckveränderungen werden über sich an der Messblende ergebende Druckdifferenzen erfasst. Auf Basis einer solchen Differenzdruckmessung ist auch eine Durchflussmessung möglich.
Der Druckmessumformer umfasst als sensorisch wirksames Element einen (Differenz-) Drucksensor, der über so genannte Impuls- oder Wirkdruckleitungen an einen Bereich vor und nach der Unstetigkeitsstelle gekoppelt ist. Eine solche Kopplung kann allerdings mit der Zeit nachlassen, z. B. indem eine oder beide Impulsleitungen verstopfen (clogging, fouling) . Eine nachlassende Kopplung ist aber unter Umständen an vom Drucksensor aufgenommenen Messsignalen erkennbar. Soweit die Erfindung also ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zur Diagnose einer Impulsleitung - also insbesondere eine Erkennung einer Verstopfung einer oder mehrerer Impulsleitungen und/oder eine Erkennung von Ablagerungen an der Messblende oder einer als Schnittstelle zwischen den Impulsleitungen und dem Druckmessumformer fungierenden Membran und/oder eine Erkennung einer etwaigen Membranabrasion, etc. - betrifft, bezieht sie sich insbesondere auf ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zur Analyse eines diesbezüglichen Kennwertes im Hinblick auf eine Abweichung von oder eine Übereinstimmung mit zumindest einem vorgegebenen oder vorgebbaren Referenzwert. Eine nachlassende oder ge- störte Kopplung ist insoweit z. B. anhand eines Maßes für die Übereinstimmung des Kennwertes mit einem solchen Referenzwert oder einer Mehrzahl solcher Referenzwerte erkennbar.
Gattungsgemäße Verfahren oder Vorrichtungen sind allgemein bekannt. Aus der US 5,680,109 ist z. B. bekannt, neben einem Differenzdruckmessumformer einen zusätzlichen Absolutdrucksensor zu verwenden und eine Varianz des Messrauschens mit einem Referenzwert zu vergleichen. In der WO 2001 35174 wird vorgeschlagen, ein unabhängiges Referenzsignal zu ermitteln, dessen Unterschied zum Messsignal Aussagen über eine Verschlechterung der Qualität des Messsignals zulässt. Zur Bewertung des Messsignals ist aus der US 6,532,392 bekannt geworden, das Messsignal mit einem vorbestimmten Wert eines Pa- rameters zu vergleichen und zur abschließenden Bewertung vorgegebene Regeln, Fuzzy-Logik oder neuronale Netze zu verwenden. Aus der WO 97 36215 ist bekannt, einen statistischen Parameter eines digitalisierten Messsignals mittels vorgegebener Regeln, Fuzzy Logik oder neuronalen Netzen zu ermitteln und dann eine Fuzzy-Zugehörigkeitsfunktion auf den statistischen Parameter anzuwenden. Aus der US 6,654,697 ist des Weiteren bekannt, mittels eines moving-average Algorithmus' eine Differenz zwischen einem digitalisierten Messsignal und dem ermittelten Mittelwert zu bestimmen. Aus dieser Differenz werden dann unter Berücksichtigung aktueller und historischer Daten diagnostische Daten ermittelt, wobei in einem Trainingsmodus aus den aktuellen und historischen Daten ein trainierter Datensatz berechnet wird. Aus der US 6,539,267 ist schließlich bekannt, mittels eines Algorithmus' einen statis- tischen Parameter, wie z. B. Varianz oder Anderungsgeschwin- digkeit, zu berechnen und mittels eines Mikroprozessors einen trainierten Wert zu generieren, indem der statistische Parameter während normaler Funktionsweise überwacht wird. Für unterschiedliche Rahmenbedingungen kann der trainierte Parame- ter dynamisch angepasst werden.
Weiterer Stand der Technik ergibt sich aus folgenden Dokumenten: WO 97 48974; JP 2004 354280; US 6,397,411; US 2002 029,130; US 2004 068,392; US 2004 204,883; US 6,701,274; US 5,570,300; US 5,675,724; US 5,665,899; US 5,661,668; US 6,047,220; US 5,956,663; US 5,828,567 und US 5,495,769.
Darüber hinaus soll in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2005 023 115 ein Ansatz zur gleichzeitigen Erfassung von Staudruck und Wirbelfrequenz durch direkte Messung der auf einen Staukörper wirkenden Kräfte behandelt werden, wie dies in R. Müller: „Selbstüberwachung differenzdruckbasierter Durchflussmessverfahren für Flüssigkeiten", Dissertation, TU Darmstadt, eingereicht am 15.09.2005, zum Ausdruck kommt. Die kontinuierliche Benutzung des Wirbelsensors und die Berücksichtigung höherfrequenter Anteile der resultierenden Signale erhöhen allerdings den Rechenaufwand.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Erkennung von Verstopfungen und dergleichen der Impulsdruckleitungen oder im Bereich der Impulsdruckleitungen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei einem Verfahren zum Betrieb eines Druckmessumformers, der zumindest mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckimpulsleitung an eine Leitung in einem Bereich vor und nach einer Unstetigkeitsstelle, insbesondere einer (Mess-) Blende, angeschlossen ist, wobei ein vom Druckmessumformer umfasster Drucksensor ein Messsignal in Bezug auf einen Druck in der Hoch- oder Niederdruckimpulsleitung oder eine Differenz davon liefert, vorgesehen, dass das vom Drucksensor gelieferte Messsignal von einem im Bereich der Blende vorgesehenen Staukörper beeinflusst ist und dass das Messsignal zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal durch den Staukörper ausgewertet wird.
Die Aufgabe wird entsprechend auch mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Dazu ist bei einem Druckmessumformer, der zumindest mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckimpulsleitung an eine Leitung in einem Bereich vor und nach einer Unstetigkeitsstelle, insbesondere einer Blende, angeschlossen oder anschließbar ist und der mittels eines vom Druckmessumformer umfassten Drucksensors zur Abgabe eines Messsignals in Bezug auf einen Druck in der Hoch- oder Niederdruckimpulsleitung oder eine Differenz davon bestimmt ist, vorgesehen, dass das vom Drucksensor lieferbare Messsignal im Betrieb von einem im Bereich der Blende vorgesehenen Staukörper beeinflusst ist und dass das Messsignal zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal durch den Staukörper auswertbar ist.
Dadurch, dass das Messsignal „zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal durch den Staukörper ausgewertet wird" oder auswertbar ist, ist eine mehrfache Auswertung des Messsignals möglich, nämlich einerseits nach einer oder mehreren im Stand der Technik bekannten Varianten und andererseits zumindest auch in Bezug auf den Beitrag durch den Staukörper. Die zusätzliche Auswertung erhöht die Qualität der Detektion eines Sensorfehlers, z. B. durch Verstopfung der Impulsleitungen, Membranabrasion, Membranablagerungen oder dergleichen. Der Staukörper führt zu einer zusätzlichen, charakteristischen, höherfrequenten Signalkomponente im Messsignal. Insoweit ist eine Auswertung des Messsignals „zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal durch den Staukörper" insbesondere dadurch möglich, dass höherfre- quente Signalkomponenten des Messsignals ausgewertet werden.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer nähe- ren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass mittels einer Analyseeinrich¬ tung als Beitrag zu dem Messsignal durch den Staukörper ein höherfrequenter Anteil des Messsignals, im Folgenden als Wirbelablösefrequenz oder Bereich um eine Wirbelablösefrequenz bezeichnet, durch Vergleich mit einem aus dem Messsignal erzeugten oder einem vorgegebenen oder vorgebbaren Referenzwert ausgewertet wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausgelöst wird. Wenn also die ermittelte Wirbelablösefrequenz oder ein charakteristisches Spektrum oder dergleichen im Bereich der Wirbelablösefrequenz einem erwarteten Wert innerhalb vorgegebener oder vorgebbarer Grenzen entspricht, wobei der erwarte¬ te Wert durch den Referenzwert angegeben ist, ist eine quali¬ fizierte Auswertung des höherfrequenten Anteils des Messsig- nals im Hinblick auf eine Diagnose möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass alternativ oder zusätzlich mittels einer Analyseeinrichtung ein niederfrequenter Anteil des Messsignals ge- trennt von einem sich als Beitrag durch den Staukörper ergebenden höherfrequenten Anteil des Messsignals ausgewertet wird. Damit erfolgt als Alternative oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Auswertung des höherfrequenten Anteils des Messsignals eine gleichzeitige oder zumindest unabhängige Auswertung eines nieder- und eines höherfrequenten Anteils des Messsignals.
Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass mittels der Analyseeinrichtung zu dem niederfrequenten Anteil und dem höherfrequen- ten Anteil des Messsignals ein Kennwert ermittelt wird und entweder jeder Kennwert oder eine Differenz beider Kennwerte mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Referenzwert verglichen und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausgelöst wird. Im Unter- schied zu der weiter oben beschriebenen Auswertung des höherfrequenten Anteils des Messsignals und die Auslösung einer Aktion in Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung wird hier also für die Auswertung sowohl der niederfrequente als auch der höherfrequente Anteil des Messsignals in Betracht gezogen, wobei zu jedem untersuchten Anteil des Messsignals ein Kennwert gebildet wird und entweder jeder Kennwert oder eine Differenz beider Kennwerte mit einem vorgegebenen oder vor- gebbaren Referenzwert verglichen wird. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs wird dann, wie bereits oben beschrieben, eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion, z. B. ei¬ ne optische oder akustische Anzeige, die das Ergebnis des Vergleichs repräsentiert, ausgelöst.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mittels der Analyseeinrichtung in Bezug auf das Messsignal eine Durchflussberechnung mit Ermittlung eines Durchflusswertes durchgeführt wird. Zum einen wird die mit einer Wirbelsensordiagnose ermittelbare höherfrequente Lage der
Wirbelablösefrequenz benutzt, zum anderen eine Wirkdruckdiagnose. Der ermittelte Durchflusswert oder die Differenz der Durchflusswerte wird dann mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Referenzwert verglichen. In Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs in Bezug auf den Durchflusswert wird dann in einer quasi nachgeschalteten Untersuchung entweder der höherfrequente Anteil des Messsignals, wie oben zur Erläuterung des ursprünglich eingereichten Anspruchs 2 beschrieben, der niederfrequente Anteil alleine, oder der nieder- und der hö- herfrequente Anteil des Messsignals, wie oben zur Erläuterung des ursprünglich eingereichten Anspruchs 3 beschrieben, ausgewertet .
Die Ausgestaltung des Verfahrens sieht also insbesondere vor, dass zunächst eine Durchflussberechnung durchgeführt wird und dass, wenn ein oder mehrere bei der Durchflussberechnung ermittelte Durchflusswerte von einem durch den Referenzwert repräsentierten erwarteten Wert um einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert abweicht oder abweichen, quasi zur Kontrolle der Durchflussberechnung noch das durch den Staukörper beeinflusste Messsignal herangezogen wird, und zwar entweder durch Auswertung nur des höherfrequenten Anteils des Messsignals, und insofern im Wesentlichen auf den Beitrag durch den Staukörper beschränkt, oder nur des niederfrequen¬ ten Anteils des Messsignals, der gering vom Staukörper beein- flusst wird, oder durch Auswertung des nieder- und des hö- herfrequenten Anteils des Messsignals, so dass sich quasi ei- ne dreifache Überprüfung ergibt.
Zum Beispiel wird die Durchflussberechnung erst durch Auswer¬ tung des Differenzdrucks durchgeführt. Zur Kontrolle wird dann überprüft, ob die vom Staukörper erzeugte Wirbelablösung im Messsignal an der durch den vorher bestimmten Durchfluss erwarteten Frequenz vorhanden ist.
Das oben beschriebene und nachfolgend weiter erläuterte Verfahren wird bevorzugt als Software realisiert, so dass die Erfindung auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen zur Implementierung des oben skizzierten oder nachfolgend erläuterten Verfahrens sowie ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Speichermedium oder dergleichen, mit einem solchen Computerprogramm be- trifft.
Zur Durchführung des oben skizzierten und nachfolgend erläuterten Verfahrens ist die bereits erwähnte Analyseeinrichtung vorgesehen, bei der es sich insbesondere um eine Analyseein- richtung mit einem Computerprogramm der oben beschriebenen Art handelt.
Bezüglich der Analyseeinrichtung ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass diese eine zur Ermittlung eines Diagnosekenn- wertes in Bezug auf das Messsignal und zum Vergleich des Diagnosekennwertes mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Referenzwert vorgesehene Diagnosekennwertberechnungseinheit um- fasst, wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs zur Aktivierung der Auswertung entweder des höherfrequenten, des niederfrequenten oder des nieder- und des höherfrequenten Anteils des Messsignals vorgesehene Schaltmittel (die auch durch ein Computerprogramm implementierbar sind) ansteuerbar sind. Bei einer solchen Ausgestaltung des Druckmessumformers, namentlich der davon umfassten Analyseeinrichtung, ist die Überprüfung des Druckmessumformers, wenn der bei der Diagnosekennwertberechnung ermittelte Diagnosekennwert von dem erwarteten Wert um mehr als einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert abweicht, auch automatisch auslösbar, indem die o. g. Schaltmittel in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs des Diagnosekennwertes angesteuert werden oder an¬ steuerbar sind. Mit der Ansteuerung der jeweiligen Schaltmittel wird entweder die Auswertung des höherfrequenten An- teils des Messsignals oder des niederfrequenten Anteils des Messsignals oder die Auswertung des nieder- und des höherfrequenten Anteils des Messsignals sowie ggf. die Auslösung ei¬ ner Aktion in Bezug auf diese nachgeschaltete Auswertung ak¬ tiviert .
Entsprechend ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass der Druckmessumformer eine Anzeigeeinheit umfasst, die zur Anzeige eines Ergebnisses der Auswertung des Messsignals entweder in Bezug auf den Beitrag zu dem Messsignal durch den Staukörper und/oder zur Anzeige eines Ergebnisses der Auswertung des höherfrequenten Anteils des Messsignals und/oder zur Anzeige eines Ergebnisses der getrennten Auswertung des nieder- und höherfrequenten Anteils des Messsignals bestimmt und hergerichtet ist.
Der Vorteil der Erfindung und einer ihrer Ausgestaltungen, bei der der höherfrequente Anteil nicht zur Durchflussermittlung benutzt wird, besteht also insbesondere darin, dass zur Verbesserung der Qualität bei der Detektion der Verstopfung von Impulsleitungen, Membranschäden oder dergleichen ein un- kalibrierter Staukörper, dessen genaue Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Geometrie also eher von untergeordneter Bedeutung ist, verwendbar ist. Der im Bereich der Blende vorhandene Staukörper führt, wie oben bereits beschrieben, zu einer Veränderung des Spektrums des Messsignals, insbesondere im höherfrequenten Bereich des Messsignals. Durch dessen Analyse, so insbesondere durch Untersuchung der Lage und der Amplitude bei oder im Bereich der so genannten Wirbelablöse- frequenz, ist zwar kein absoluter Durchflusswert erhältlich, aber zumindest eine Diagnoseinformation, die im Hinblick auf eine Detektion der Verstopfung einzelner oder mehrerer Impulsleitungen auswertbar ist.
In Fortführung dieses Ansatzes kann, wie oben beschrieben, durch die Analyseeinrichtung kontinuierlich die Verstopfung der Wirkdruckleitungen überprüft werden, indem niederfrequente Signalanteile des Messsignals analysiert werden. Parallel oder intermittierend kann auf Basis des Messsignals ein
Durchflusswert mittels einer bevorzugt ebenfalls von der Analyseeinrichtung umfassten Durchflussberechnungseinheit berechnet werden. Bei Detektion einer Verstopfung, die entweder bei der Analyse der niederfrequenten Signalanteile des Mess- signals oder bei Abweichung des Durchflusswertes von einem erwarteten Wert erkannt wird oder auch auf Bedienerwunsch wird zur Überprüfung der Verstopfung der höherfrequente Signalanteil des Messsignals ausgewertet. Dazu wird z. B. die Leistungsdichte in einem gewissen Frequenzbereich des hö- herfrequenten Signalanteils untersucht. Kurz gefasst wird durch diese zusätzliche Analyse besonders der Effekt der Wirbelablösung untersucht. Durch die Mehrzahl der Auswertungsund Diagnosekriterien ist deren gegenseitige Überwachung im Sinne einer Plausibilitätskontrolle sowie eine Kalibrierung möglich. In diesem Zusammenhang ist z. B. gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Amplitude des höherfrequenten Signalanteils während einer „Gutphase", wenn also aufgrund der restlichen Diagnosekriterien kein Anhalt für eine Verstopfung vorliegt, im Rahmen der Auswertung der niederfrequenten Signalanteile gelernt und nachgeführt wird.
Zum theoretischen Hintergrund des Ansatzes gemäß der Erfindung sei noch erwähnt, dass ein einfacher Staukörper nicht nur unterschiedliche, höherfrequente Signalanteile abhängig vom Gasanteil des Fluids hervorruft, sondern im Allgemeinen durch zusätzliche Ablösung des Fluids und Turbulenz an der Blende den Rauschanteil im gesamten Frequenzbereich erhöht. Dieser Rauschanteil wird abhängig vom Verstopfungsgrad der Impulsleitungen unterschiedlich stark zum Differenzdruckmess- umformer übertragen, so dass ein Staukörper nach den Erkenntnissen gemäß der Erfindung zur Detektion der Verstopfung von Impulsleitungen einsetzbar ist.
Aufgrund des erhöhten niederfrequenten Rauschens ist auch die Verstopfungserkennung mit Hilfe von Algorithmen, die sich auf niederfrequente Signalanteile beziehen, vereinfacht. In die¬ sem Sinne ist auch das erhöhte niederfrequente Rauschen eine Beeinflussung des Messsignals durch den Staukörper im Sinne der obigen Ausführungen zu dem ursprünglich eingereichten Anspruch 1 und des Weiteren ist auch die Verstopfungserkennung mit Hilfe von Algorithmen, die sich auf solche durch den Staukörper erhöhten niederfrequenten Signalanteile beziehen, eine Auswertung des Messsignals „zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal durch den Staukörper" . Das Ergebnis einer solchen Untersuchung kann, falls notwendig, durch eine detaillierte Analyse höherfrequenter Signalanteile, die charakteristisch für den Staukörper sind, überprüft und damit die Zuverlässigkeit der Detektion erhöht werden.
Anstelle des Staukörpers kann ein ebenfalls im Sinne der vorliegenden Erfindung als Staukörper fungierender Durchflusswirbelsensor verwendet werden. Im Zusammenhang mit der Ver- wendung eines Staukörpers anstelle eines Wirbelsensors oder eines Wirbelsensors als Staukörper ergibt sich ein Vorteil des Ansatzes gemäß der Erfindung dadurch, dass ein bekannter Wirbelsensor eine zusätzliche Elektronik sowie eine Kalibrierung benötigt, um das Wirbelkörpersignal für die Durchfluss- messung verwertbar zu machen, die Erfindung aber nicht. Gemäß der Erfindung wird der Staukörper oder der als Staukörper verwendete Wirbelkörper nicht kontinuierlich als Wirbelsensor, sondern nur zur Sensordiagnose, also zur Verbesserung der Qualität einer Detektion einer Verstopfung von Wirkdruck- leitungen oder Membranfehlern benutzt. Des Weiteren wird die Auswertung in Bezug auf den Staukörper auch nur zeitweise benötigt und entsprechend gemäß einer bevorzugten Ausführungsform entweder automatisch oder manuell aktiviert. Durch diese nicht kontinuierliche Analyse höherfrequenter Anteile des Messsignals kann der Berechnungsaufwand verringert werden. Insbesondere muss die Analyseeinrichtung nicht für die Benutzung zweier Sensorarten gleichzeitig ausgelegt werden, so dass die gleiche Analyseeinrichtung zur Ermittlung sämtlicher Diagnosekriterien verwendbar ist.
Wenn während der „Gutphase" die Amplitude der Wirbelfrequenz gelernt und nachgeführt wird, kann auch eine nicht ausrei- chende Wirbelfrequenzamplitude zur Überprüfung der Verstopfungserkennung im Wege einer Analyse des niederfrequenten Rauschens verwendet werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschrän- kung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder spe- ziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
Darin zeigen
FIG 1 einen entsprechend der Erfindung hergerichteten Druckmessumformer, FIG 2 eine alternative Ausführungsform eines entsprechend der Erfindung hergerichteten Druckmessumformers,
FIG 3 eine weitere alternative Ausführungsform eines ent- sprechend der Erfindung hergerichteten Druckmessumformers und
FIG 4 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Staukörpers in einer Leitung.
FIG 1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine von einem als Pfeil dargestellten Fluid 10 durchflossene Leitung 12 mit einer Unstetigkeitsstelle in Form einer so genannten (Mess-) Blende 14. Stromauf- und stromabwärts der Messblende 14 greifen Impuls- oder Wirkdruckleitungen 16, 18 an die Leitung 12 an. Mit den Wirkdruckleitungen 16, 18 ist ein Diffe- renzdruckmessumformer 20 an die Leitung 12 gekoppelt. Dieser gibt als Messsignal 22 ein Differenzdruckmesssignal ab, das in einer Analyseeinrichtung 24, die z. B. in Form einer Aus- werteelektronik ausgeführt ist, zunächst durch eine Vorverarbeitungseinrichtung 26 einer Vorverarbeitung, also z. B. einer Filterung und/oder einer Digitalisierung oder dergleichen, unterworfen wird. Nach der Vorverarbeitung wird das Messsignal 22 in einen Signalspeicher 28 transferiert. Auf- grund des im Signalspeicher 28 vorgehaltenen oder aus dem Signalspeicher 28 abrufbaren Messsignals 22 ist eine Auswertung desselben möglich und zwar einerseits in Bezug auf einen niederfrequenten Anteil des Messsignals 22 und andererseits in Bezug auf einen höherfrequenten Anteil des Messsig- nals 22. Dazu ist eine erste bzw. eine zweite Auswerteeinheit 30, 32 innerhalb der Analyseeinrichtung 24 vorgesehen. Die Funktionalität der ersten Auswerteeinheit 30 kann auch als Verstopfungsdetektion anhand der Wirkdruckverhältnisse beschrieben werden. Entsprechend wird auf die erste Auswerte- einheit 30 und/oder deren Funktionalität auch mit der Kurzbezeichnung „Wirkdruckdiagnose" Bezug genommen. Die zweite Auswerteeinheit 32 ist zur Auswertung eines höherfrequenten Anteils des Messsignals 22 vorgesehen, wobei der höherfrequente Anteil des Messsignals 22 durch einen im Bereich der Blende 14 vorgesehenen Staukörper 34 beeinflusst ist. Durch die zweite Auswerteeinheit wird also das Messsignal 22 zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal 22 durch den Staukörper 34 ausgewertet. In Fortführung der oben be¬ reits beschriebenen Benennung wird entsprechend auf die zweite Auswerteeinheit 32 und/oder deren Funktionalität mit der Kurzbezeichnung „Wirbelsensordiagnose" Bezug genommen. Nachdem der Staukörper 34 nicht nur den höherfrequenten Anteil des Messsignals 22, sondern, insbesondere abhängig vom Gasanteil des Fluids 10, allgemein durch zusätzliche Ablösung des Fluids 10 stromabwärts des Staukörpers 34 sowie durch den Staukörper 34 verursachte Turbulenzen den Rauschanteil im gesamten Frequenzbereich des Messsignals 22 erhöht, bezieht sich auch die durch die erste Auswerteeinheit durchgeführte Auswertung des niederfrequenten Anteils des Messsignals 22 ebenfalls auf eine Auswertung des Messsignals 22 zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal 22 durch den Staukörper 34.
Durch die Auswerteeinheiten 30, 32 wird zu dem niederfrequenten Anteil und dem höherfrequenten Anteil des Messsignals 22 jeweils ein Kennwert ermittelt. Daran anschließend wird entweder jeder Kennwert oder eine Differenz beider Kennwerte mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Referenzwert verglichen. Dazu ist ein den Auswerteeinheiten 30, 32 nachgeschalteter Vergleicher 36 vorgesehen, der auch (nicht dargestellt) einen Speicher für den Referenzwert umfasst oder Zugriff auf einen Speicherbereich, in dem der Referenzwert hinterlegt ist, hat. In Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs wird eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausgelöst, z. B. indem eine optische oder akustische Anzeigeeinheit 38 angesteuert wird.
Die Gesamtheit der in FIG 1 dargestellten Einheiten ohne die Leitung 12 entlang ihrer gesamten Längserstreckung und ohne die Wirkdruckleitungen 16 und 18 wird auch als Druckmessumformer 40 bezeichnet. FIG 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Druckmessumformers 40 gemäß FIG 1, wobei auf bereits im Zusammenhang mit der Be¬ schreibung von FIG 1 erläuterte Einheiten nachfolgend nicht erneut eingegangen wird.
Im Unterschied zu der Darstellung gemäß FIG 1 kann der Druck¬ sensor 20 nunmehr als Messsignal 22 nicht nur ein Differenz- druckmesssignal sondern auch ein Absolutdruckmesssignal 42 liefern. Differenzdruckmesssignal und Absolutdruckmesssignal 42 werden aber nach wie vor, es sei denn es ist etwas Gegenteiliges explizit angegeben, unter dem Oberbegriff Messsignal 22 zusammengefasst . Des Weiteren ist im Unterschied zu der Darstellung gemäß FIG 1 bei der Ausführung des Druckmessumformers 40 gemäß FIG 2 eine auch als „Durchflussberechnungs- einheit Wirkdruck" bezeichnete Diagnosekennwertberechnungs- einheit 44 dargestellt. Diese greift, genau wie die erste und zweite Auswerteeinheit 30, 32 auf den Signalspeicher 28 zu, um anhand des Messsignals 22, insbesondere anhand des vom Messsignal 22 umfassten Differenzdruckmesssignals, eine Durchflussberechnung durchzuführen. Als Ergebnis der Durchflussberechnung wird ein Durchflusswert 46 direkt oder indirekt der Anzeigeeinheit 38 zugeführt. Wenn der angezeigte Durchflusswert 46 oder der mit einer der oder beiden Auswerteeinheiten 30, 32 berechnete Diagnosekennwert von einem er- warteten Durchflusswert (Diagnosegrenzwert) um mehr als einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert abweicht, kann die Verstopfungserkennung entsprechend dem Ansatz gemäß der Erfindung aktiviert, also die Funktionalität, die bereits im Zusammenhang mit FIG 1 erläutert wurde, abgerufen werden.
Dazu sind in der schematisch vereinfachten Darstellung als Schalter dargestellte Schaltmittel 48, 50 vorgesehen, die entweder manuell durch einen Benutzer - nach Auswertung des über die Anzeigeeinheit 38 präsentierten Durchflusswertes oder Diagnosekennwertes - oder automatisch - nach Vergleich
(z. B. durch einen dafür vorgesehenen Vergleicher) des Durchflusswertes 46 oder Diagnosekennwertes in Bezug auf eine Abweichung von einem erwartetem Wert um mehr als einen vorgege- benen oder vorgebbare Schwellwert - betätigt werden. Die Schaltmittel 48, 50 können entweder einzeln oder gemeinsam betätigt werden. Bei einer einzelnen Betätigung kann jede durch die Auswerteeinheiten 30, 32 implementierte Funktiona- lität einzeln abgerufen werden, d. h. das Messsignal 22 in Bezug auf den nieder- oder höherfrequenten Signalanteil analysiert werden. Das Ergebnis der Auswertung ist ein Indiz im Hinblick auf eine eventuell vorliegende Verstopfung im Be¬ reich der Impulsleitungen 16, 18 oder im Bereich der Blende 14 oder eine Membranabrasion oder dergleichen. Mit dem durch eine oder jede Auswerteeinheit 30, 32 erhältlichen Diagnosekriterium in Bezug auf eine eventuell vorliegende Verstopfung lässt sich das Durchflusssignal 46 auf Plausibilität prüfen. Wenn beide Schaltmittel 48, 50 gleichzeitig aktiviert werden, ist bevorzugt vorgesehen, dass der durch beide Auswerteeinheiten 30, 32 in Bezug auf den nieder- bzw. höherfrequenten Signalanteil des Messsignal ermittelte Kennwert nach Bildung einer Differenz beider Kennwerte mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Referenzwert verglichen wird, wobei der Vergleich mit dem Referenzwert das Diagnosekriterium im Hinblick auf eine vorliegende oder nicht vorliegende Verstopfung darstellt und zur Anzeigeeinheit 38 weitergeleitet wird.
Mit den rückwärtsgerichteten Pfeilen ausgehend vom Verglei- eher 36 zu jeder Auswerteeinheit 30, 32 ist dargestellt, dass eine gegenseitige Überwachung der Diagnosemerkmale und/oder eine Kalibrierung innerhalb der Analyseeinrichtung 24 in der beschriebenen Art und Weise möglich und vorgesehen ist.
FIG 3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des
Druckmessumformers 40. Dabei ist im Vergleich zu der in FIG 1 dargestellten Ausführungsform anstelle der ersten und zweiten Auswerteeinheit 30, 32 die bereits im Zusammenhang mit FIG 2 erläuterte Diagnosekennwertberechnungseinheit 44 mit einer auch als „Durchflussberechnungseinheit Wirbelsensor" bezeichneten weiteren Diagnosekennwertberechnungseinheit 45 kombiniert. Mit der Diagnosekennwertberechnungseinheit 44 wird eine Durchflussberechnung auf Basis des Wirkdrucks durchge- führt. Mit der weiteren Diagnosekennwertberechnungseinheit 45 wird eine Analyse der Wirbelablösefrequenz in Bezug auf deren Lage in einem erwarteten, also vorgegebenen oder vorgebbaren Bereich, durchgeführt. Alle weiteren Elemente entsprechen den bereits im Zusammenhang mit FIG 1 erläuterten Elementen und werden entsprechend hier nicht erneut beschrieben.
FIG 4 zeigt abschließend zur allgemeinen Veranschaulichung in einer Schnittdarstellung der Leitung 12 eine schematisch ver- einfachte Darstellung eines Staukörpers 34, wie er bei der
Realisierung des Ansatzes gemäß der Erfindung Verwendung finden könnte. Anhand der Darstellung ist erkennbar, dass der Staukörper 34 im Bereich der Messblende 14 angeordnet ist. Der Staukörper 34 hat eine Grundform nach Art eines Prismas, wobei Grundfläche gegen die Strömungsrichtung des Fluids 10 in der Leitung 12 gerichtet ist. Andere Geometrien und/oder Orientierungen eines Staukörpers sind ohne weiteres denkbar.
Zusammenfassend lässt sich die vorliegende Erfindung damit wie folgt beschreiben: Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Druckmessumformers 40 sowie ein solcher Druckmessumformer 40 angegebenen, der zumindest mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckimpulsleitung 16, 18 an eine Leitung 12 im Bereich vor und nach einer Unstetigkeitsstelle, insbesondere einer Blende 14, angeschlossen ist, wobei ein vom Druckmessumformer 40 umfasster Drucksensor 20 ein Messsignal 22 in Bezug auf einen Druck in der Hoch- oder Niederdruckimpulsleitung 16, 18 oder eine Differenz davon liefert, bei dem das vom Drucksensor 20 gelieferte Messsignal 22 von einem im Bereich der Blende 14 vorgesehenen Staukörper 34 beeinflusst ist und das Messsignal 22 zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal 22 durch den Staukörper ausgewertet wird bzw. auswertbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Druckmessumformers (40), der zumindest mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckimpuls- leitung (16, 18) an eine Leitung (12) in einem Bereich vor und nach einer Unstetigkeitsstelle, insbesondere einer Blende (14), angeschlossen ist und wobei ein vom Druckmessumformer (40) umfasster Drucksensor (20) ein Messsignal (22) in Bezug auf einen Druck in der Hoch- oder Niederdruckimpulsleitung (16, 18) oder eine Differenz davon liefert dadurch gekennzeichnet, dass das vom Drucksensor (16) gelieferte Messsignal (22) von einem im Bereich der Blende (14) vorgesehenen Staukörper (34) beeinflusst ist und dass das Messsignal (22) zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal (22) durch den Staukörper (34) ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mittels einer Analyseeinrichtung (24) als Beitrag zu dem Messsignal (22) durch den Staukörper (34) ein höher- frequenter Anteil des Messsignals (22) durch Vergleich mit einem aus dem Messsignal erzeugten oder vorgegebenen oder vorgebbaren Referenzwert ausgewertet wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausgelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mittels einer Analyseeinrichtung (24) ein nie- derfrequenter Anteil des Messsignals (22) getrennt von einem sich als Beitrag durch den Staukörper (34) ergebenden höher- frequenten Anteil des Messsignals (22) ausgewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei mittels der Analyseeinrichtung (24) zu dem niederfrequenten Anteil und dem höherfrequenten Anteil des Messsignals (22) ein Kennwert ermittelt wird und entweder jeder Kennwert oder eine Differenz beider Kennwerte mit einem vor- gegebenen oder vorgebbaren Referenzwert verglichen und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, wobei mittels der Analyseeinrichtung (24) in Bezug auf das Messsignal (22) eine Durchflussberechnung mit Ermittlung eines oder mehrerer Durchflusswerte (46) mittels einer Wirk¬ druck- oder Wirbelsensordiagnose und Vergleich desselben oder einer Differenz der Durchflusswerte mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert durchgeführt wird und wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs der höherfrequente Anteil des Messsignals (22) bzw. der nieder- und der höherfrequente Anteil des Messsig- nals (22) ausgewertet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei zunächst mit einer von der Analyseeinrichtung (24) umfassten ersten Auswerteeinheit 30 zur Wirkdruckdiagnose ein Durchflusswert (46) ermittelt und mit dem Schwellwert verglichen wird, wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs mit einer von der Analyseeinrichtung (24) ebenfalls umfassten zweiten Auswerteeinheit 30 zur Wirbelsensordiagnose oder der ersten und der zweiten Auswerteeinheit (30, 32) ein Durchflusswert (46) ermittelt und mit dem oder einem weiteren Schwellwert verglichen wird und wobei eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausgelöst wird, wenn bei beide Vergleiche eine Über- oder Unterschrei- tung des Schwellwert ergeben.
7. Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen zur Implementierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
8. Computerprogrammprodukt, insbesondere Speichermedium, mit einem durch einen Computer ausführbaren Computerprogramm gemäß Anspruch 7.
9. Druckmessumformer, der zumindest mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckimpulsleitung (16, 18) an eine Leitung (12) in einem Bereich vor und nach einer Unstetigkeitsstelle, insbesondere einer Blende (14), angeschlossen oder anschließbar ist und der mittels eines vom Druckmessumformer (40) umfassten Drucksensors (20) zur Abgabe eines Messsignals (22) in Bezug auf einen Druck in der Hoch- oder Niederdruckimpulsleitung (16, 18) oder eine Differenz davon bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Drucksensor (20) lieferbare Messsignal (22) im Betrieb von einem im Bereich der Blende (14) vorgesehenen Staukörper (34) beeinflusst ist und dass das Messsignal (22) zumindest auch in Bezug auf einen Beitrag zu dem Messsignal (22) durch den Staukörper (34) auswertbar ist.
10. Druckmessumformer nach Anspruch 9, mit einer zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4 vorgesehenen Analyseeinrichtung (24), insbesondere einer Analyseeinrichtung (24) mit einem Computer- programm nach Anspruch 7.
11. Druckmessumformer nach Anspruch 10, wobei die Analyseeinrichtung (24) eine zur Ermittlung eines oder mehrerer Durchflusswerte (46) mittels einer Wirk- druck- oder Wirbelsensordiagnose in Bezug auf das Messsignal (22) und zum Vergleich desselben oder einer Differenz der Durchflusswerte mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert vorgesehene Diagnosekennwertberechnungseinheit (44) umfasst und wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs zur Aktivierung der Auswertung des höherfrequenten oder des nieder- und des höherfrequente Anteils des Messsignals (22) vorgesehene Schaltmittel (48, 50) ansteuerbar sind.
12. Druckmessumformer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, mit einer zur Anzeige eines Ergebnisses der Auswertung des Mess- Signals (22) in Bezug auf den Beitrag zu dem Messsignal (22) durch den Staukörper (34) und/oder zur Anzeige eines Ergebnisses der Auswertung des hö- herfrequenten Anteils des Messsignals (22) und/oder zur Anzeige eines Ergebnisses der getrennten Auswertung des nieder- und des höherfrequenten Anteils des Messsignals (22) bestimmten Anzeigeeinheit (38) .
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