DE102005057687A1 - Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines fluiden Mediums - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines fluiden Mediums durch eine Rohrleitung (2) bzw. durch ein Messrohr mit zumindest zwei Temperatursensoren (11, 12) und einer Regel-/Auswerteeinheit (10), wobei die beiden Temperatursensoren (11, 12) in einem dem Medium (3) zugewandten Bereich eines Gehäuses (5) angeordnet und in thermischem Kontakt mit dem durch die Rohrleitung (2) bzw. durch das Messrohr strömende Medium (3) sind, wobei ein erster Temperatursensor (11) und ein zweiter Temperatursensor (12) beheizbar ausgestaltet sind, wobei der erste Temperatursensor (11) und der zweite Temperatursensor (12) alternierend als passiver, nicht beheizter Temperatursensor, der während eines ersten Messintervalls Information über die aktuelle Temperatur des Mediums (3) bereitstellt, und als aktiver, beheizter Temperatursensor, der während eines zweiten Messintervalls Information über den Massedurchfluss des Mediums (3) durch die Rohrleitung (2) bzw. durch das Messrohr (2) bereitstellt, ansteuerbar sind, und wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) eine Meldung ausgibt und/oder eine Korrektur des ermittelten Massedurchflusses vornimmt, wenn die während des ersten Messintervalls und des zweiten Messintervalls bereitgestellten korrespondierenden Messwerte der beiden Temperatursensoren (11, 12) voneinander abweichen.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische bzw. kalorimetrische Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines durch eine Rohrleitung oder durch ein Messrohr strömenden Mediums. Bei dem Medium handelt es sich um ein fließfähiges Medium, insbesondere um ein flüssiges, ein dampfförmiges oder ein gasförmiges Medium.
• Herkömmliche thermische oder kalorimetrische Durchflussmessgeräte verwenden üblicherweise zwei möglichst gleichartig ausgestaltete Temperatursensoren. Für industrielle Anwendung sind die beiden Temperatursensoren in ein Messrohr eingebaut, das von dem zu messenden Medium durchströmt wird. Einer der beiden Temperatursensoren ist ein sog. passiver Temperatursensor; er erfasst die aktuelle Temperatur des Mediums. Bei dem zweiten Temperatursensor handelt es sich um einen sog. aktiven Temperatursensor, der üblicherweise über eine Heizeinheit beheizt wird. Als Heizeinheit ist entweder eine zusätzliche Widerstandsheizung vorgesehen, oder bei dem Temperatursensor selbst handelt es sich um ein Widerstandselement, z.B. um einen RTD (Resistance Temperature Detector) Temperatursensor, der über die Umsetzung einer ihm zugeführten elektrischen Leistung, z.B. infolge eines erhöhten Meßstroms, erwärmt wird.
• Üblicherweise wird der beheizbare Temperatursensor so beheizt, dass sich eine feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren einstellt. Alternativ ist es darüber hinaus bekannt geworden, über eine Regel-/Steuereinheit eine zeitkonstante Heizleistung einzuspeisen und die entsprechende Temperaturänderung als Maß für den Massedurchfluss heranzuziehen.
• Ist in dem Messrohr keine Strömung vorhanden, so erfolgt die Ableitung der Wärme von dem beheizten Temperatursensor über Wärmeleitung, Wärmestrahlung und ggf. auch freie Konvektion innerhalb des Mediums. Ist das zu messende Medium in Bewegung, kommt eine zusätzliche Abkühlung des beheizten Temperatursensors durch das vorbeiströmende kältere Medium hinzu. Durch das vorbeiströmende Messmedium tritt hier zusätzlich ein Wärmetransport infolge einer erzwungenen Konvektion auf. Um unter diesen Umständen die feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren aufrecht zu erhalten, ist folglich eine höhere Heizleistung für den beheizten Temperatursensor erforderlich. Im Falle der Einspeisung einer zeitkonstanten Heizleistung verringert sich infolge des Durchflusses des Messmediums die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren.
• Es besteht ein funktionaler Zusammenhang zwischen der zum Beheizen des Temperatursensors notwendigen Heizleistung und dem Massedurchfluss des Mediums durch eine Rohrleitung bzw. durch das Messrohr. Parameter sind die thermophysikalischen Eigenschaften des Mediums selbst und der im Medium herrschende Druck. Sind die entsprechenden vom Durchfluss abhängigen Kennlinien für diese Parameter erstellt bzw. sind die entsprechenden Parameter in den Funktionsgleichungen bekannt, lässt sich der Massedurchfluss des Mediums mit hoher Genauigkeit bestimmen. Thermische Messgeräte, die auf dem zuvor beschriebenen Prinzip beruhen, werden von Endress+Hauser unter der Bezeichnung 't-mass' angeboten und vertrieben. Die Einbauposition des Durchflussmessgeräts in die Rohrleitung ist stets so zu wählen, dass gewährleistet ist, dass das Medium mit den Temperatursensoren in stetigem thermischem Kontakt ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermisches Massedurchflussmessgerät mit Diagnosefunktionen vorzuschlagen. Das erfindungsgemäße Durchflussmessgerät soll also neben dem eigentlichen Messwert, sprich dem Massedurchfluss, auch Information über eine Fehlfunktion in einer System- und/oder Prozessgröße bereitstellen. Bei der fehlerhaften System- und/oder Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um eine Ablagerung oder ein Kondensat an zumindest einem Temperatursensor, um einen Defekt an dem Messgerät oder um ein Strömungs- oder Temperaturprofil, das die Messgenauigkeit des Durchflussmessgeräts negativ beeinflusst.
• Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die beiden Temperatursensoren in einem dem Medium zugewandten Bereich eines Gehäuses angeordnet und in thermischem Kontakt mit dem durch die Rohrleitung bzw. durch das Messrohr strömende Medium sind, dass ein erster Temperatursensor und ein zweiter Temperatursensor beheizbar ausgestaltet sind, wobei der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor alternierend als passiver, nicht beheizter Temperatursensor, der während eines ersten Messintervalls Information über die aktuelle Temperatur des Mediums bereitstellt, und als aktiver, beheizter Temperatursensor, der während eines zweiten Messintervalls Information über den Massedurchfluss des Mediums durch die Rohrleitung bzw. durch das Messrohr bereitstellt, ansteuerbar sind. Weiterhin ist eine Regel-/Auswerteeinheit vorgesehen, die eine Meldung ausgibt und/oder eine Korrektur des ermittelten Massedurchflusses vornimmt, wenn die während des ersten Messintervalls und des zweiten Messintervalls bereitgestellten korrespondierenden Messwerte der beiden Temperatursensoren voneinander abweichen. Wie bereits zuvor erwähnt, handelt es sich bei dem fließfähigen Medium um ein flüssiges, um ein gasförmiges oder ein dampfförmiges Medium.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Regel-/Auswerteeinheit während des zweiten Messintervalls den Massedurchfluss anhand der zwischen den zwei Temperatursensoren herrschenden Temperaturdifferenz bei Zufuhr einer definierten Heizleistung und/oder anhand der dem jeweils beheizten Temperatursensor zugeführten Heizleistung zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz bestimmt.
• Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Regel-/Auswerteeinheit eine Kompensation des Massedurchflusses vornimmt, wenn die während der beiden Messintervalle von den passiven Temperatursensoren ermittelten Temperaturwerte voneinander abweichen. Infolge der Kompensation wird eine höhere Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Massedurchflusses des Mediums durch die Rohrleitung bzw. durch das Messrohr erreicht. Um einerseits einen ungestörten Betrieb des Massedurchflussmessgeräts sicherzustellen, und um andererseits dafür Sorge zu tragen, dass ein tolerierbarer Messfehler nicht überschritten wird, gibt die Regel-/Auswerteeinheit eine Fehlermeldung aus, wenn die Abweichung des während des ersten Messintervalls und während des zweiten Messintervalls ermittelten Massedurchflusses außerhalb eines vorgegebenen Toleranzwerts liegt.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die beiden Temperatursensoren unterschiedlich dimensioniert und/oder ausgestaltet sind. Insbesondere ist im Zusammenhang mit dieser Ausgestaltung vorgesehen, dass die Regel-(Auswerteeinheit eine Fehlermeldung 'unzulässige Belagsbildung' ausgibt, wenn eine außerhalb des vorgegebenen Toleranzwerts liegende Abweichung in den Temperaturmesswerten und/oder in den Massedurchflusswerten der beiden Temperatursensoren auftritt.
• Im Falle von gasförmigen oder dampfförmigen Medien tritt u.U. das Problem auf, dass Medium an den Temperatursensoren auskondensiert. Hierdurch wird die Messung fehlerhaft oder auch gänzlich unmöglich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher vorgesehen, dass im Falle eines gas- oder dampfförmigen Mediums die Regel-/Auswerte-einheit dem ersten Temperatursensor eine erste Wärmemenge und dem zweiten Temperatursensor eine zweite Heizleistung zuführt, wobei die den Temperatursensoren zugeführten Heizleistungen so bemessen sind, dass die Temperatur des ersten Temperatursensors und die Temperatur des zweiten Temperatursensors über dem Taupunkt des in der Rohrleitung bzw. in dem Messrohr strömenden Mediums liegen. Wiederum wird anhand der zwischen den beiden Temperatursensoren auftretenden Temperaturdifferenz der Massedurchfluss des Mediums durch das Messrohr bzw. durch die Rohrleitung bestimmt.
• Gemäß einer alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass im Falle eines gas- oder dampfförmigen Mediums die Regel-/Auswerteeinheit dem ersten Temperatursensor eine erste Heizleistung und dem zweiten Temperatursensor eine zweite Heizleistung oder mehrere unterschiedliche Heizleistungen zuführt, dass die Regel-/Auswerteeinheit anhand der entsprechenden unterschiedlichen Temperaturwerte und zugeführten Heizleistungen die entsprechenden Massedurchflusswerte und Temperaturmesswerte errechnet, wobei die Regel-/Auswerteeinheit bei Abweichungen in den errechneten Massedurchflusswerten die Fehlermeldung ausgibt, dass sich Kondensat an einem der beiden Temperatursensoren gebildet hat. Insbesondere ist gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Regel-/Auswerteeinheit aus den unterschiedlichen, nach der o.g. Vorgehensweise errechneten Massedurchflusswerten unter Einbeziehung der Art des Mediums einen mit hoher Wahrscheinlichkeit korrekten Wert für den Massendurchfluss auswählt und/oder bestimmt.
• Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
• 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen thermischen Durchflussmessgeräts,
• 2: ein Blockschaltbild zur Ansteuerung des erfindungsgemäßen thermischen Durchflussmessgeräts,
• 3: ein Flussdiagramm zur Diagnose und Kompensation von System- und/oder Prozeßfehlern bzw. Prozesssstörungen,
• 4: ein Flussdiagramm zur Diagnose eines System- und/oder Prozessfehlers,
• 5: ein Flussdiagramm zur Ansteuerung der Regel-/Auswerteeinheit im Falle, dass die Gefahr von Kondensation von Medium an zumindest einem der Temperatursensoren besteht, und
• 6: ein Flussdiagramm zur Detektion einer Kondensat- bzw. Belagsbildung an einem Temperatursensor.
• 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen thermischen Durchflussmessgeräts 1 mit einem thermischen Durchflusssensor 6 und einem Messumformer 7. Das durchflussmessgerät 1 ist über ein Schraubgewinde 9 in einem Stutzen 4, der sich an der Rohrleitung 2 befindet, montiert. Alternativ ist es möglich, das Durchflussmessgerät 1 mit integriertem Messrohr als Inline-Messgerät auszubilden. Das Medium fließt übrigens in der Rohrleitung 2 in der durch einen Pfeil angedeuteten Strömungsrichtung S.
• Die Temperaturmesseinrichtung, die wesentlicher Teil des Durchflusssensors 6 ist, befindet sich in dem Bereich des Gehäuses 5, der dem Medium 3 zugewandt ist. Die Ansteuerung der Temperatursensoren 11, 12 und/oder die Auswertung der von den Temperatursensoren 11, 12 gelieferten Messsignale erfolgt über die Regel-/Auswerteeinheit 10, die im gezeigten Fall im Messumformer 7 angeordnet ist. Über die Verbindung 8 erfolgt die Kommunikation mit einer entfernten, in der 1 nicht gesondert dargestellten Kontrollstelle.
• Erfindungsgemäß handelt es sich bei den beiden Temperatursensoren 11, 12 um elektrisch beheizbare Widerstandselemente, sog. RTD-Sensoren. Selbstverständlich kann in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lösung jeweils auch ein üblicher Temperatursensor, z.B. ein Pt100 oder Pt1000 oder ein Thermoelement eingesetzt werden, dem eine thermisch angekoppelte Heizeinheit 13 zugeordnet ist. Die Heizeinheit 13 ist in der 1 im Gehäuse 5 angeordnet und thermisch an den beheizbaren Temperatursensor 11, 12 gekoppelt, aber von dem Medium weitgehend entkoppelt. Die Ankopplung bzw. die Entkopplung erfolgt bevorzugt über die Auffüllung der entsprechenden Zwischenräume mit einem thermisch gut leitenden bzw. einem thermisch schlecht leitenden Material. Bevorzugt kommt hierzu ein Vergussmaterial zum Einsatz.
• Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass mittels der quasi redundanten Bestimmung der Temperatur und des Massedurchflusses über die beiden alternierend passiv und aktiv betriebenen Temperatursensoren 11, 12 Information über mögliche Fehlfunktionen im System oder im Prozess bereitgestellt wird. Bevorzugt wird die Information dem Bedienpersonal mittels eines in 1 nicht gesondert dargestellten Displays mitgeteilt. Diese Möglichkeit, dem Betreiber eines Messgeräts 1 neben dem gewünschten Messwert auch Information über mögliche Störungen im Prozess oder im System bereitzustellen, ist in der Literatur der Prozessautomatisierung unter den Bezeichnungen 'Advanced Diagnostics' bzw. 'Enhanced Diagnostics' bestens bekannt geworden.
• In 2 ist beispielhaft ein Blockschaltbild zur Ansteuerung des erfindungsgemäßen thermischen Durchflussmessgeräts 1 zu sehen. Eine Vielzahl von beheizbaren Temperatursensoren 11, 12, ... 111 wird sukzessive über die Steuerung 14 und die Heizeinheit 13 mit der vorgegebenen Heizleistung P versorgt. Im gezeigten Fall ist die jedem einzelnen Temperatursensor 11, 12, ..., 111 während einer vorgegebenen Zeitdauer zugeführte Heizleistung P konstant. Anschließend ermittelt die Temperaturmessung 15 den von jedem der Temperatursensoren 11, 12, ... 111 ermittelten Temperaturwert.
• 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Steuerprogramm, das in der Regel-/Auswerteeinheit zwecks Diagnose und Kompensation von System- und/oder Prozessfehlern aktiviert wird. Das Flussdiagramm startet zu dem Zeitpunkt, wenn die Heizleistung ausgeschaltet wird bzw. wenn die dem beheizten Temperatursensor 12 zugeführte Heizleistung unterbrochen wird. Sobald ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, wird unter den Programmpunkten 11 und 12 jeweils der von dem Temperatursensor 11 gemessene Temperatur-wert T1 und der von dem Temperatursensor 12 gemessene Temperaturwert T2 abgefragt.
• Bei Programmpunkt 13 wird die Temperaturdifferenz ΔT = T1 – T2 bei Heizleistung P = 0 gebildet. Unter dem Programmpunkt 14 wird eine maximal zulässige Temperaturdifferenz ΔT_max vorgegeben. Falls die bei Heizleistung P = 0 gemessene Temperaturdifferenz ΔT_@P=0 größer ist als die maximal zulässige Temperatur-differenz ΔT_max – diese Prüfung erfolgt unter dem Programmpunkt 15 – so wird bei dem Programmpunkt 16 die Fehlermeldung 'Strömungsprofil gestört' oder 'Durchflusssensor ist in seiner Funktion beeinträchtigt' initiiert. Falls die bei Heizleistung P = 0 gemessene Temperaturdifferenz ΔTi_P kleiner ist als die maximal zulässige Temperaturdifferenz ΔT_max wird die Heizleistung bei Punkt 17 wieder eingeschaltet, und das Durchflussmessgerät 1 führt wieder seine eigentliche Meßfunktion aus. Unter Punkt 18 wird anschließend entschieden, ob die Bestimmung des Massedurchflusses auf der Grundlage einer basierend auf der bei Heizleistung P = 0 gemesenen Temperaturdifferenz ΔT_@P=0 kompensierten Temperaturwertes Tc erfolgen soll. Diese Kompensation ist geboten und sinnvoll, wenn die Abweichung zwischen den beiden gemessenen Temperaturwerten T1, T2 der Temperatursensoren 11, 12 bei Heizleistung P = 0 nicht vernachlässigbar klein ist. Hierbei kennzeichnet T1,c die kompensierte Temperatur T1 – ΔT@P = 0 und T2,c die kompensierte Temperatur T2 – ΔT@P = 0. Basierend auf den unter Punkt 19 ermittelten kompensierten Temperatur-werten T1,c, T2,c wird dann unter Programmpunkt 21 der Massedurchfluss des Mediums 3 durch die Rohrleitung 2 bestimmt. Falls keine Kompensation erforderlich ist, erfolgt die Bestimmung des Massedurchflusses unter Punkt 21 auf der Grundlage der aktuell gemessenen Temperaturwerte T1, T2.
• In 4 ist ein Flussdiagramm zur Diagnose eines System- und/oder Prozessfehlers dargestellt. Unter dem Programmpunkt 30 wird der Temperatursensor 11 mit der Heizleistung P beaufschlagt. Gleichzeitig werden unter den Programmpunkten 31, 32 die Temperaturen T1, T2 des beheizten Temperatursensors 11 und des nicht beheizten Temperatursensors 12 gemessen. Unter Punkt 33 wird die entsprechende erste Temperaturdifferenz ΔT1 = T1 – T2 gebildet. Anschließend wird gemäß Programmpunkt 34 die Zufuhr der Heizleistung P zu dem Temperatursensor 11 unterbrochen. Unter den Punkten 35 und 36 wird der zweite Temperatursensor 12 mit den Heizeranschlüssen verbunden und mit der Heizleistung P beaufschlagt. Wiederum wird unter den Programmpunkten 37 und 38 der Temperaturwert T1 des Temperatursensors 11 und der Temperaturwert T2 des Temperatursensors 12 ermittelt. Unter Punkt 39 wird wie zuvor die entsprechende zweite Temperaturdifferenz ΔT2 = T2 – T1 gebildet.
• Unter dem Programmpunkt 40 wird der Betrag der Differenz ΔT der zweiten Temperaturdifferenz ΔT2 und der ersten Temperaturdifferenz ΔT1 ermittelt. Die unter Punkt 40 gebildete Differenz ΔT wird mit einer unter Punkt 41 vorgegebenen maximal zulässigen Temperaturdifferenz ΔT_max verglichen (Punkt 42). Ist die gemessene Temperaturdifferenz ΔT größer als die maximal zulässige Temperaturdifferenz ΔT_max, so wird unter Punkt 43 eine Fehlermeldung generiert: 'Durchflusssensor verschmutzt' oder 'Strömungsprofil gestört' oder 'Funktion des Durchflusssensors ist beeinträchtigt'.
• Ist die gemessene Temperaturdifferenz ΔT kleiner als die maximal zulässige Temperaturdifferenz ΔT_max, wird die dem Temperatursensor 12 zugeführte Heizleistung unterbrochen (Punkt 44). Bei Punkt 45 werden die Heizeranschlüsse wiederum mit dem Temperatursensor 11 verbunden und das Programm startet erneut mit dem Programmpunkt 30.
• In 5 ist ein Flussdiagramm zur Ansteuerung der Regel-/Auswerteeinheit 10 für den Fall dargestellt, dass Medium 3 an einem der Temperatursensoren 11, 12 kondensiert. Kritisch ist hierbei stets der Temperatursensor, an dem die niedrige Temperatur gemessen wird. Im gezeigten Fall hat der Temperatursensor 11 die niedrigere Temperatur.
• Das Programm startet unter dem Programmpunkt 50 mit der Messung der Temperatur T1, wobei T1, wie gesagt, die niedrigere der gemessenen Temperaturen ist. Bei Punkt 51 wird der Taupunkt T_dew des Mediums 3 unter den herrschenden Betriebsbedingungen bestimmt. Anschließend wird unter Punkt 52 geprüft, ob T1 über dem Taupunkt T_dew liegt. Falls diese Bedingung erfüllt ist, arbeitet der Durchflusssensor 1 im Normalbetrieb und bestimmt den Massedurchfluss des Mediums 3 durch die Rohrleitung 2.
• Ist die unter Punkt 52 genannt Voraussetzung nicht erfüllt – besteht also die Gefahr, dass sich an dem Temperatursensor 11 Kondensat bildet -, so wird die dem Temperatursensor 11 zugeführte Heizleistung P1 erhöht. Der Temperatursensor 11 wird mit der Heizleistung P1 beaufschlagt (Punkt 55) und der Temperatursensor 12 wird mit der Heizleistung P2 beaufschlagt, wobei P2 größer ist als P1. Unter Punkt 57 wird anschließend der Massedurchfluss des Mediums 3 in der üblichen Art und Weise bestimmt. Diese Schleife aus den Programmpunkten 50 bis 57 wird zyklisch durchlaufen, bis T₁ grösser als T_dew ist, also unter Programmpunkt 53 Normalbetrieb aufgenommen wird.
• In 6 ist ein Flussdiagramm gezeigt, mit dem es möglich ist, Kondensat oder Belag, der sich an einem der Temperatursensoren 11, 12 gebildet hat, zu erkennen. Unter den Programmpunkten 60, 61 wird dem Temperatursensor 12 die Heizleistung P2 zugeführt; sobald ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, wird der Temperaturwert T2 gemessen. Weiterhin wird unter den Programmpunkten 62, 63 die Temperatur T1 des nicht beheizten Temperatursensors 11 bestimmt. Basierend auf der Heizleistung P2 und der ermittelten Temperaturdifferenz T2 – T1 wird der Koeffizient PC1 und anschließend (Punkt 65) der Massedurchfluss des Mediums 3 bestimmt.
• Unter den Programmpunkten 66, 67 wird der Temperatursensor 12 mit der Heizleistung P2 beaufschlagt; anschließend wird die Temperatur T2 des Temperatursensors 12 gemessen. Bei den Programmpunkten 68, 69 wird der Temperatursensor 11 n-mal mit unterschiedlichen Heizleistungen P1,n beaufschlagt; anschließend wird die sich jeweils einstellende Temperatur T1,n bestimmt. Unter Punkt 70 werden – wie zuvor unter Punkt 64 – die Koeffizienten PCn = (P2 – P1,n)/T2 – T1,n) und anschließend unter Punkt 65 die entsprechenden Werte für den Massedurchfluss des Mediums 3 durch die Rohrleitung 2 ermittelt. Bei Programmpunkt 74 wird die Variation des Massedurchflusses unter unterschiedlichen Messbedingungen bestimmt. Die errechnete Variation wird unter Punkt 73 mit einer unter Punkt 74 vorgegebenen maximal zulässigen Variation des Massedurchflusses verglichen. Beispielsweise beruht der vorgegebene Maximalwert auf experimentellen Untersuchungen. Falls der maximal zulässige Wert überschritten wird, erfolgt bei Punkt 75 die Ausgabe der Fehlermeldung oder Warnung 'Verdacht auf Kondensatbildung'. Bleibt die Variation im Massedurchfluss innerhalb der vorgegebenen Toleranz, so arbeitet – wie unter Punkt 75 angeführt – der Durchflusssensor 6 bzw. das Durchflussmessgerät 1 im Normalbetrieb und ermittelt den Massedurchfluss des Mediums 3 durch die Rohrleitung 2 bzw. durch das Messrohr 2.
• Wie bereits an vorhergehender Stelle erwähnt, lässt sich Information über eine mögliche Kondensat- oder Belagsbildung an einem oder mehreren der Temperatursensoren 11, 12, ... 111 auch dadurch erkennen, dass die Temperatursensoren 11, 12, ... 111 unterschiedlich dimensioniert und/oder ausgestaltet sind. Aufgrund der geänderten Wärmeübertragungskoeffizienten bei unterschiedlicher Form und Gestalt der Temperatursensoren 11, 12 lassen sich Ablagerungen auch dann detektieren, wenn sie an jedem der Temperatursensoren hinsichtlich ihrer Beschaffenheit und Dicke identisch sind. Weiterhin ist es mit einer derartigen Ausgestaltung der Temperatursensoren 11, 12 möglich, unerwünschte Änderungen im Temperaturprofil oder im Strömungsprofil des Mediums 3 zu detektieren. Weiterhin lässt sich erfindungsgemäß Information über eine Fehlfunktion des Durchflussmessgeräts 1 gewinnen.

1

Thermisches Durchflussmessgerät

2

Rohrleitung/Messrohr

3

Messmedium

4

Stutzen

5

Gehäuse

6

Sensor

7

Umformer

8

Verbindungsleitung

9

Gewinde

10

Regel-/Auswerteeinheit

11

Erster Temperatursensor

12

Zweiter Temperatursensor

13

Heizeinheit

14

Steuerung

15

Temperaturmessung

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines fluiden Mediums durch eine Rohrleitung (2) bzw. durch ein Messrohr mit zumindest zwei Temperatursensoren (11, 12) und einer Regel-/Auswerteeinheit (10), wobei die beiden Temperatursensoren (11, 12) in einem dem Medium (3) zugewandten Bereich eines Gehäuses (5) angeordnet und in thermischem Kontakt mit dem durch die Rohrleitung (2) bzw. durch das Messrohr strömende Medium (3) sind, wobei ein erster Temperatursensor (11) und ein zweiter Temperatursensor (12) beheizbar ausgestaltet sind, wobei der erste Temperatursensor (11) und der zweite Temperatursensor (12) alternierend als passiver, nicht beheizter Temperatursensor, der während eines ersten Messintervalls Information über die aktuelle Temperatur des Mediums (3) bereitstellt, und als aktiver, beheizter Temperatursensor, der während eines zweiten Messintervalls Information über den Massedurchfluss des Mediums (3) durch die Rohrleitung (2) bzw. durch das Messrohr (2) bereitstellt, ansteuerbar sind, und wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) eine Meldung ausgibt und/oder eine Korrektur des ermittelten Massedurchflusses vornimmt, wenn die während des ersten Messintervalls und des zweiten Messintervalls bereitgestellten korrespondierenden Messwerte der beiden Temperatursensoren (11, 12) voneinander abweichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) während des zweiten Messintervalls den Massedurchfluss anhand der zwischen den zwei Temperatursensoren (11, 12) herrschenden Temperaturdifferenz (ΔT) bei Zufuhr einer definierten Heizleistung (Pd) und/oder anhand der dem jeweils beheizten Temperatursensor (11; 12) zugeführten Heizleistung (P) zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz (ΔT = const.) bestimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) eine Kompensation des Massedurchflusses vornimmt, wenn die während der beiden Messintervalle ermittelten Temperaturwerte der passiven Temperatursensoren (11; 12) voneinander abweichen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) eine Fehlermeldung ausgibt, wenn die Abweichung des während des ersten Messintervalls und während des zweiten Messintervalls ermittelten Massedurchflusses außerhalb eines vorgegebenen Toleranzwerts liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die beiden Temperatursensoren (11, 12) unterschiedlich dimensioniert und/oder ausgestaltet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) eine Fehlermeldung 'unzulässige Belagsbildung' ausgibt, wenn eine außerhalb des vorgegebenen Toleranzwerts liegende Abweichung in den Temperaturmesswerten oder in den Massedurchflusswerten der beiden Temperatursensoren (11, 12) auftritt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, wobei es sich bei dem Medium (3) um ein flüssiges, um ein gasförmiges oder ein dampfförmiges Medium handelt.
8. Vorrichtung nach Anspruch einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Falle eines gas- oder dampfförmigen Mediums (3) die Regel-/Auswerteeinheit (10) dem ersten Temperatursensor (11) eine erste Heizleistung (P1) und dem zweiten Temperatursensor (12) eine zweite Heizleistung (P2) zuführt, und wobei die den Temperatursensoren (11, 12) zugeführten Heizleistungen (P1, P2) so bemessen sind, dass die Temperatur des ersten Temperatursensors (11) und die Temperatur des zweiten Temperatursensors (12) über dem Taupunkt (T_dew) des in der Rohrleitung (2) bzw. in dem Messrohr (2) strömenden Mediums (3) liegen und dass zwischen den beiden Temperatursensoren (11, 12) eine Temperaturdifferenz auftritt, die vom Massedurchfluss des Mediums (3) durch das Messrohr (2) bzw. durch die Rohrleitung (2) abhängt.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, wobei im Falle eines gas- oder dampfförmigen Mediums (3) die Regel-/Auswerteeinheit (10) dem ersten Temperatursensor (11) eine erste Heizleistung (P1) und dem zweiten Temperatursensor eine zweite Heizleistung (P2) oder mehrere unterschiedliche Heizleistungen (Pn), wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) anhand der unterschiedlichen gemessenen Temperaturen und eingegeben Heizleistungen Massedurchflusswerte und Temperaturmesswerte errechnet, und wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) bei Abweichungen in den unterschiedlichen errechneten Massedurchflusswerten eine Fehlermeldung ausgibt, dass Kondensation an einem der Temperatursensoren (11, 12) auftritt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (10) anhand der unterschiedlichen errechneten Massedurchflusswerte unter Einbeziehung der Art des Mediums (3) einen mit hoher Wahrscheinlichkeit korrekten Wert für den Massendurchfluss auswählt und bestimmt.