RU2452935C2 - Measuring system for medium flowing in process pipeline - Google Patents
Measuring system for medium flowing in process pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452935C2 RU2452935C2 RU2010103045/28A RU2010103045A RU2452935C2 RU 2452935 C2 RU2452935 C2 RU 2452935C2 RU 2010103045/28 A RU2010103045/28 A RU 2010103045/28A RU 2010103045 A RU2010103045 A RU 2010103045A RU 2452935 C2 RU2452935 C2 RU 2452935C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- density
- measuring
- medium
- measurement
- measured
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной системе для измерения плотности среды, являющейся изменяющейся в отношении термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой, протекающей в технологическом трубопроводе, таком как технологическая магистраль или труба, вдоль оси потока в измерительной системе. Измерительная система производит измерения посредством датчика температуры, датчика давления и измерительного электронного блока, поддерживающего, в каждом случае, связь, по меньшей мере, временно, с датчиком температуры и датчиком давления, и выдающей, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, одно измеренное значение плотности, представляющее настолько точно, насколько это возможно, локальную плотность этой текущей среды.The invention relates to a measuring system for measuring a density of a medium that is variable with respect to a thermodynamic state, in particular at least partially compressible, flowing in a process pipe, such as a process pipe or pipe, along the flow axis in the measurement system. The measuring system takes measurements by means of a temperature sensor, a pressure sensor and a measuring electronic unit, which in each case communicates, at least temporarily, with the temperature sensor and the pressure sensor, and outputs at least temporarily at least one a measured density value representing, as accurately as possible, the local density of this current medium.
Для регистрации описывающих технологический процесс измеряемых переменных текущей среды, таких как переменная термодинамического состояния, плотность или выводимые из них измеряемые переменные, и для выдачи измеренных значений, соответствующим образом представляющих такие измеряемые переменные, в технологии измерений производственного процесса применяют измерительные системы, устанавливаемые вблизи от этого процесса. Это реализуется, в частности, также в связи с автоматизацией химических процессов или процессов, включающих в себя добавление материалам стоимости. Эти измерительные системы часто составлены из двух или больше отдельных измерительных устройств нижнего уровня, которые поддерживают связь друг с другом, и каждый из которых расположен непосредственно на или в технологическом трубопроводе, через который протекает среда. Измеряемые переменные, подлежащие регистрации, могут включать в себя, помимо плотности, также, например, другие переменные термодинамического состояния, в частности такие переменные, которые способны регистрироваться датчиком и, в результате, являются непосредственно измеряемыми, такими как, например, давление или температура, непосредственно или косвенным образом измеряемые параметры потока, такие как, например, скорость потока, объемный расход, например удельный объемный расход, или массовый расход, например удельный массовый расход, или другие сложные переменные переноса, такие как, например, тепловой поток, равно как также и другие измеряемые переменные, относящиеся к конкретной среде, такие как, например, вязкость, по меньшей мере, частично жидкой, порошкообразной, парообразной или газообразной среды, передаваемой в технологическом трубопроводе, реализованном, например, в форме магистральной трубы.To register the measured variables of the current medium describing the technological process, such as the thermodynamic state variable, the density, or the measured variables derived from them, and to output the measured values correspondingly representing such measured variables, measurement systems are used in the measurement technology of the production process that are installed close to this process. This is realized, in particular, also in connection with the automation of chemical processes or processes, including the addition of value to materials. These measurement systems are often composed of two or more separate lower-level measurement devices that communicate with each other, and each of which is located directly on or in the process pipeline through which the medium flows. The measured variables to be recorded may include, in addition to density, also, for example, other variables of the thermodynamic state, in particular those variables that are capable of being recorded by the sensor and, as a result, are directly measured, such as, for example, pressure or temperature, directly or indirectly measured flow parameters, such as, for example, flow rate, volumetric flow rate, such as specific volumetric flow rate, or mass flow rate, such as specific mass flow rate, or other complex transport variables, such as, for example, heat flux, as well as other measured variables related to a particular medium, such as, for example, the viscosity of at least partially liquid, powdery, vaporous or gaseous media transferred to technological pipeline, implemented, for example, in the form of a main pipe.
В частности для косвенного (именуемого ниже как виртуального) измерения плотности, основанного на сигналах измерения давления и температуры, генерируемых посредством соответствующих датчиков, равно как также измеряемых переменных, возможно выводимых из них, например, массового расхода или объемного расхода, было принято большое количество промышленных стандартов, которые рекомендуют в значительной степени стандартизированный, а следовательно, сопоставимый способ вычисления, в частности, также с применением непосредственно зарегистрированных и, следовательно, фактически измеренных температур и/или давлений, и которые находят свое применение как функцию области применения и среды. Примеры таких стандартов включают в себя, в порядке примера, промышленный стандарт "IAWPS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam" ("Формулировка 1997 года промышленного стандарта IAWPS по термодинамическим свойствам воды и пара") (IAWPS - IF97) ассоциации IAWPS (International Association for the Properties of Water and Steam - Международная ассоциация по термодинамическим свойствам воды и пара), "A.G.A. Manual for the Determination of Supercompressibility Factors for Natural Gas - PAR Research Project NX-19" ("Справочник A.G.A. (Американской газовой ассоциации) по определению коэффициентов сверхсжимаемости для природного газа - Научно-исследовательский проект PAR NX - 19") Американской газовой ассоциации (AGA - NX19, библиотека Конгресса, номер 63-23358), международный стандарт ISO 12213: 2006 Международной организации по стандартизации, Раздел 1-3 "Natural gas - Calculation of compression factor" ("Природный газ - вычисление коэффициента сжатия"), равно как также и упоминающийся там документ "A.G.A. Compressibility Factors for Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Gases", American Gas Association Transmission Measurement Committee Report No. 8 (AGA-8) ("Американская газовая ассоциация: Коэффициенты сжимаемости для природного газа и других связанных с ним углеводородных газов", отчет номер 8 комитета по транспортировке и измерениям Американской газовой ассоциации) и "High Accuracy Compressibility Factor Calculation for Natural Gases and Similar Mixtures by Use of a Truncated Viral Equation", GERG Technical Monograph TM2 1998 & Fortschritt-Berichte VDI (Progress Reports of the Association of German Engineers), Series 6, No. 231 1989 ("Высокоточное вычисление коэффициента сжимаемости для природных газов и аналогичных смесей при помощи усеченного "вирусного" уравнения". Техническая Монография ТМ 2, GERG, 1998 и Fortschritt-Berichte VDI (Промежуточные отчеты Ассоциации немецких инженеров), серия 6, номер 231 1989)(SGERG-88).In particular, for the indirect (referred to below as virtual) density measurement based on pressure and temperature measurement signals generated by appropriate sensors, as well as measured variables, possibly derived from them, for example, mass flow or volume flow, a large number of industrial standards that recommend a largely standardized, and therefore comparable, way of calculating, in particular, also using directly the registrar th e and therefore actually measured temperatures and / or pressures, and which find their application as a function of the application and environment. Examples of such standards include, by way of example, the IAWPS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAWPS - IF97) IAWPS Industrial Standard 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (International Association for the Properties of Water and Steam - International Association for the Thermodynamic Properties of Water and Steam), "AGA Manual for the Determination of Supercompressibility Factors for Natural Gas - PAR Research Project NX-19" ("AGA Handbook for determining the compressibility coefficients for natural gas - Scientific American Gas Association Research Project PAR NX - 19 "(AGA - NX19, Library of Congress, 63-23358), International Organization for Standardization ISO 12213: 2006, Section 1-3" Natural gas - Calculation of compression factor "(" Natural gas - calculation of the compression ratio "), as well as the AGA document mentioned there Compressibility Factors for Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Gases ", American Gas Association Transmission Measurement Committee Report No. 8 (AGA-8) (American Gas Association: Compressibility Factors for Natural Gas and Other Associated Hydrocarbon Gases", Report No. 8 GAS Transportation and Measurement Committee) and "High Accuracy Compressibility Factor Calculation for Natural Gases and Similar Mixtures by Use of a Truncated Viral Equation", GERG Technical Monograph TM2 1998 & Fortschritt-Berichte VDI (Progress Reports of the Association of German Engineers ), Series 6, No. 231 1989 ("Highly accurate calculation of the compressibility factor for natural gases and similar mixtures st truncated using "viral" equation. "Technical Monograph TM 2, with GERG, the 1998 and Fortschritt-Berichte VDI (Association of Interim reports of German Engineers), Series 6, No. 231 1989) (SGERG-88).
Часто, определение плотности может также служить для преобразования непосредственно измеряемого массового расхода, в конечном счете, в косвенно или виртуально измеряемый объемный расход или наоборот. Для непосредственного измерения параметров потока, служащих для этого в качестве первично измеряемых переменных, соответственно, например, локальной скорости потока, локального объемного расхода или локального массового расхода - измерительные системы рассматриваемого типа включают в себя, по меньшей мере, один соответствующий датчик расхода, который, реагируя, по меньшей мере, преимущественно на параметр потока, первично регистрируемой для этой текущей среды, или также на изменения этого параметра, подает во время работы, по меньшей мере, один измерительный сигнал, в частности электрический измерительный сигнал, находящийся под соответствующим влиянием измеряемой первично регистрируемой переменной и представляющий ее настолько точно, насколько это возможно. Этот, по меньшей мере, один датчик расхода может, в таком случае, быть реализован таким образом, чтобы контактировать со средой, по меньшей мере, частично, например, будучи погруженным в нее, или проводить измерения внешним образом через стенку технологического трубопровода или мембрану, или диафрагму. Обычно, в таком случае, датчик расхода создается посредством, чаще всего, очень сложного преобразователя расхода, который устанавливается надлежащим образом непосредственно в технологический трубопровод или в байпас, передающие среду.Often, density determination can also serve to convert a directly measured mass flow, ultimately, to an indirectly or virtually measured volume flow or vice versa. For direct measurement of flow parameters, which serve as primary measured variables for this, respectively, for example, local flow rate, local volumetric flow rate or local mass flow rate, the measuring systems of this type include at least one corresponding flow sensor, which, reacting, at least mainly to the flow parameter, which is initially recorded for this current medium, or also to changes in this parameter, it gives at least m D, one measurement signal, in particular an electrical measurement signal, which is under the influence of the respective primary measured variable registered and representing it as accurately as possible. This at least one flow sensor can then be implemented in such a way as to contact the medium at least partially, for example, being immersed in it, or to take measurements externally through the wall of the process pipe or membrane, or aperture. Usually, in this case, the flow sensor is created by, most often, a very sophisticated flow transducer, which is properly installed directly in the process pipe or in the bypass that transfers the medium.
Существующие на рынке преобразователи расхода обычно выполнены в виде предварительно откалиброванных модулей заводского изготовления, снабженных несущей трубкой, встраиваемой в соответствующий технологический трубопровод, и также, по меньшей мере, одним надлежащим образом предварительно собранным с ней элементом, преобразующим физический параметр в электрический сигнал. Этот преобразующий элемент, возможно в сочетании с самой несущей трубкой и/или другими компонентами преобразователя расхода, в частности пассивно-вводимыми компонентами, такими как, например, препятствия на пути потока, выступающие в поток, и/или активными компонентами преобразователя расхода, такими как, например, соленоидное устройство, расположенное снаружи на поддерживающей трубке, для создания магнитного поля, или издающие звук элементы, образует, по меньшей мере, один датчик расхода, подающий измерительный сигнал. В технологии промышленных измерений широко распространены, в частности, магнитоиндуктивные преобразователи расхода, преобразователи расхода, оценивающие время пробега ультразвуковых волн, созданных в текущей среде, преобразователи вихревого потока, в частности вихревые преобразователи расхода, преобразователи расхода с колеблющимися измерительными трубками, преобразователи расхода, использующие перепады давления, или тепловые измерительные преобразователи расхода. Принципы конструкции и функционирования магнитоиндуктивных преобразователей расхода описаны, например, в ЕР - А 1039269, US - A 6031740, US - A 5540103, US - A 5351554, US - A 4563904, в то время как эти принципы для ультразвуковых преобразователей расхода представлены, например, в US - В 6397683, US - В 6330831, US - В 6293156, US - В 6189389, US - A 5531124, US - A 5463905, US - A 5131279, US - A 4787252. Поскольку также и другие из вышеупомянутых принципов измерения, обычно осуществляемых на практике в промышленных измерительных преобразователях расхода, аналогичным образом в достаточной мере известны специалистам в данной области техники, то дальнейшее объяснение этих и других принципов измерения, принятых в технологии промышленных измерений и осуществляемых посредством измерительных преобразователей расхода, могут быть здесь опущены.The flow transducers on the market are usually made in the form of pre-calibrated prefabricated modules equipped with a carrier tube that is built into the corresponding process pipeline and also with at least one element that is pre-assembled with it and converts the physical parameter into an electrical signal. This conversion element, possibly in combination with the carrier tube itself and / or other components of the flow transducer, in particular passively-injected components, such as, for example, flow obstructions protruding into the flow, and / or active components of the flow transducer, such as for example, a solenoid device located externally on the support tube to create a magnetic field, or sound-producing elements, forms at least one flow sensor supplying a measuring signal. In industrial measurement technology, in particular, magneto-inductive flow transducers, flow transducers that evaluate the travel time of ultrasonic waves created in the current medium, vortex flow transducers, in particular vortex flow transducers, flow transducers with oscillating measuring tubes, differential flow transducers pressure, or thermal flow meters. The principles of construction and operation of magnetically inductive flow transducers are described, for example, in EP-A 1039269, US-A 6031740, US-A 5540103, US-A 5351554, US-A 4563904, while these principles for ultrasonic flow transducers are presented, for example , in US - In 6397683, US - In 6330831, US - In 6293156, US - In 6189389, US - A 5531124, US - A 5463905, US - A 5131279, US - A 4787252. Since there are also other of the above measurement principles commonly practiced in industrial flow meters is likewise sufficiently well known to those skilled in the art. Anna the art, further explanation of these and other measurement principles adopted in industrial technology and the measurements carried out by measuring the flow transducers may be omitted here.
Промышленные измерительные системы, регистрирующие параметры потока, часто включают в себя системы, в случае которых, по меньшей мере, одно из мест изменения, подающих сигналы фактического измерения и, следовательно, именуемых ниже реальными, образовано посредством компактного встроенного в трубопровод измерительного устройства, имеющего преобразователь расхода вышеупомянутого вида. Другие примеры таких измерительных систем, в частности измерительных систем, образованных посредством компактных, встроенных в трубопровод измерительных устройств с преобразователями расхода, известными по своей сути специалистам в данной области техники, кроме того, подробно представлены, помимо прочего, в ЕР - А 605944, ЕР - А 984248, ЕР - А 1767908, GB - А 2142725, US - A 4308754, US - A 4420983, US - A 4468971, US - A 4524610, US - A 4716770, US - A 4768384, US - A 5052229, US - A 5052230, US - A 5131279, US - A 5231884, US - A 5359881, US - A 5458005, US - A 5469748, US - A 5687100, US - A 5796011, US - A 5808209, US - A 6003384, US - A 6053054, US - A 6006609, US - В 6352000, US - В 6397683, US - В 6513393, US - В 6644132, US - В 6651513, US - В 6651512, US - В 6880410, US - В 6910387, US - В 6938496, US - В 6988418, US - В 7007556, US - В 7010366, US - A 2002/0096208, US -A 2004/0255695, US - A 2005/0092101, US - A 2006/0266127, WO - A 88/02476, WO - A 88/02853, WO - A 95/08758, WO - A 95/16897, WO - A 97/25595, WO - A 97/46851, WO - A 98/43051, WO - A 00/36379, WO - A 00/14485, WO - A 01/02816, WO - A 02/086426, WO - A 04/023081 или WO - A 04/081500, WO - A 05/095902, равно как также в не публиковавшихся ранее заявках DE 102006034296.8 и 102006047815.0 правообладателя по данному изобретению.Industrial measuring systems that record flow parameters often include systems in which at least one of the places of change giving the actual measurement signals and, therefore, hereinafter referred to as real, is formed by a compact measuring device integrated in the pipeline having a transducer flow rate of the above kind. Other examples of such measuring systems, in particular measuring systems, formed by compact, integrated in the pipeline measuring devices with flow converters, known inherently to specialists in this field of technology, in addition, are presented in detail, among other things, in EP - A 605944, EP - A 984248, EP - A 1767908, GB - A 2142725, US - A 4308754, US - A 4420983, US - A 4468971, US - A 4524610, US - A 4716770, US - A 4768384, US - A 5052229, US - A 5052230, US - A 5131279, US - A 5231884, US - A 5359881, US - A 5458005, US - A 5469748, US - A 5687100, US - A 5796011, US - A 5808209, US - A 6003384, US - A 6053054, US - A 6006609, US - B 6352000, US - B 6397683, US - B 6513393, US - B 6644132, US - B 6651513, US - B 6651512, US - B 6880410, US - B 6910387, US - B 6938496, US - B 6988418, US - B 7007556, US - B 7010366, US - A 2002 / 0096208, US-A 2004/0255695, US - A 2005/0092101, US - A 2006/0266127, WO - A 88/02476, WO - A 88/02853, WO - A 95/08758, WO - A 95/16897 , WO - A 97/25595, WO - A 97/46851, WO - A 98/43051, WO - A 00/36379, WO - A 00/14485, WO - A 01/02816, WO - A 02/086426, WO - A 04/023081 or WO - A 04/081500, WO - A 05/095902, as well as in previously unpublished applications DE 102006034296.8 and 102006047815.0 of the copyright holder of this invention.
Для дальнейшей обработки или оценки измерительных сигналов, выданных в измерительных системах, такие системы дополнительно содержат, по меньшей мере, один соответствующий измерительный электронный блок. Измерительный электронный блок, поддерживающий соответствующим образом связь с подходящим измерительным преобразователем, в частности, также с, по меньшей мере, одним преобразующим элементом, выдает во время работы, с применением, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, периодически, по меньшей мере, одно измеренное значение, являющееся мгновенным представлением измеряемой переменной, соответственно, например, измеренное значение массового расхода, измеренное значение объемного расхода, измеренное значение плотности, измеренное значение вязкости, измеренное значение давления, измеренное значение температуры или тому подобное. Измеренные значения, особенно косвенно или также виртуально измеряемое измеренное значение плотности, часто в таком случае определяются посредством высокосложных вычислений в соответствии с одним из упомянутых промышленных стандартов, например "AGA 4", "AGA 8", "AGA - NX19, "IAWPS - IF97", "SGERG - 88" или им подобных.For further processing or evaluation of the measuring signals issued in the measuring systems, such systems further comprise at least one corresponding measuring electronic unit. A measuring electronic unit, correspondingly communicating with a suitable measuring transducer, in particular also with at least one transducer element, gives out during operation, using at least one measuring signal, at least one periodically measured value, which is an instantaneous representation of the measured variable, respectively, for example, the measured value of the mass flow rate, the measured value of the volumetric flow rate, the measured density value, measured th value of viscosity measured pressure value measured temperature value or the like. Measured values, especially indirectly or also virtually measured density values, are often determined in this case by highly sophisticated calculations in accordance with one of the mentioned industry standards, for example "AGA 4", "AGA 8", "AGA - NX19," IAWPS - IF97 "," SGERG - 88 "or the like.
Для размещения измерительного электронного блока, такие измерительные системы наиболее часто включают в себя соответствующий корпус электронного блока, который, как предложено, например, в US - А 6397683 или WO - А 00/36379, может быть расположен на расстоянии от измерительного преобразователя и соединен с ним посредством гибкого кабеля. Однако, в качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, корпус электронного блока может также, как это показано, например, в ЕР - А 903651 или ЕР - А 1008836, быть расположен непосредственно на измерительном преобразователе или на корпусе измерительного преобразователя, отдельно размещающем в себе измерительный преобразователь, таким образом, чтобы образовывать компактное встроенное в трубопровод измерительное устройство, например, кориолисово устройство измерения массового расхода/плотности, ультразвуковое устройство измерения расхода, вихревое устройство измерения расхода, тепловое устройство измерения расхода, магнитоиндуктивное устройство измерения расхода или подобные им устройства. В случае, когда корпус электронного блока располагается на корпусе измерительного преобразователя, корпус электронного блока, как это показано, например, в ЕР - А 984248, US - А 4716770, или US - А 6352000, часто также служит для размещения внутри него некоторых механических компонентов измерительного преобразователя, таких как, например, элементы, деформирующиеся при работе на основе механических воздействий, мембранные, стержневые, втулочные или трубчатые деформирующиеся или вибрирующие элементы; в этой связи сравните также US - В 6352000, упомянутый выше.To accommodate the measuring electronic unit, such measuring systems most often include the corresponding housing of the electronic unit, which, as proposed, for example, in US-A 6397683 or WO-A 00/36379, can be located at a distance from the transmitter and connected to him through a flexible cable. However, as an alternative to this or in addition to this, the housing of the electronic unit can also, as shown, for example, in EP-A 903651 or EP-A 1008836, be located directly on the transmitter or on the housing of the transmitter, separately located in a measuring transducer in such a way as to form a compact measuring device integrated in the pipeline, for example, a Coriolis mass flow / density measuring device, an ultrasonic flow measuring device yes, the vortex flow measurement device, a thermal flow measuring device magnetoinductive flow measuring device or similar device. In the case where the housing of the electronic unit is located on the housing of the transmitter, the housing of the electronic unit, as shown, for example, in EP-A 984248, US-A 4716770, or US-A 6352000, often also serves to accommodate some mechanical components inside it a measuring transducer, such as, for example, elements that are deformed during work on the basis of mechanical stresses, membrane, rod, sleeve or tubular deformable or vibrating elements; in this regard, also compare US - B 6352000, mentioned above.
В случае измерительных систем описанного вида, измерительный электронный блок обычно имеет электрическое соединение через электрические провода или беспроводным способом по радио с описанной электронной системой обработки данных, наиболее часто расположенной на пространственном удалении и также являющейся пространственно распределенной по отношению к измерительному электронному блоку. Этой системе обработки данных направляются в кратчайшее время измеренные значения, выданные измерительной системой. Измеренные значения направляются посредством сигналов измеренного значения, несущих измеренные значения. Измерительные системы описанного вида, кроме того, обычно соединены посредством сети передачи данных (основанной на проводной и/или радио- связи), предусмотренной в рамках описанной системы обработки данных, между собой и/или с соответствующими электронными блоками управления технологическим процессом, например, с программируемыми логическими контроллерами (PLC - контроллерами), установленными локально, или компьютерами для управления технологическим процессом, установленными в помещении для дистанционного управления, куда пересылаются измеренные значения, выданные посредством измерительной системы и надлежащим образом представленные в цифровой форме и соответствующим образом закодированные. Посредством компьютеров для управления технологическим процессом переданные измеренные значения можно с применением соответствующим образом установленных компонентов программного обеспечения дополнительно обрабатывать и визуализировать как соответствующие результаты измерения, например, на мониторах и/или преобразовывать в управляющие сигналы для других устройств нижнего уровня, таких как, например, управляемые магнитным способом клапаны, электродвигатели и т.д., реализованные в качестве исполнительных механизмов для управления технологическим процессом. Соответственно, система обработки данных также обычно служит для преобразования сигнала измеренного значения, подаваемого из измерительного электронного блока, в соответствии с требованиями расположенных ниже (по потоку передачи данных) сетей передачи данных, например, соответствующим образом представляя такой сигнал в цифровую форму и, при необходимости, преобразуя его в соответствующую телеграмму и/или оценивая его на месте. Для таких целей в этих системах обработки данных предусматриваются имеющие электрические соединения с соответствующими соединительными линиями оценивающие схемы, которые осуществляют предварительную или последующую обработку, и, если это необходимо, соответствующим образом преобразуют измеренные значения, принятые от измерительного электронного блока. Для передачи данных в таких промышленных системах обработки данных служат, по меньшей мере, на отдельных участках, в частности, последовательные, полевые шины, такие как, например, FOUNDATION FIELDBUS, CAN (шина локальной сети контроллеров), CAN-OPEN (открытая шина локальной сети контроллеров), RACKBUS - RS 485, PROFIBUS и т.д., или, например, также сети, основанные на стандарте ETHERNET, так же как и соответствующие стандартизованные протоколы передачи данных, которые чаще всего независимы от варианта применения.In the case of measuring systems of the described type, the measuring electronic unit usually has an electrical connection via electric wires or wirelessly by radio to the described electronic data processing system, most often located at a spatial distance and also being spatially distributed with respect to the measuring electronic unit. To this data processing system, the measured values issued by the measuring system are sent as soon as possible. The measured values are sent by means of the measured value signals carrying the measured values. Measuring systems of the described type, in addition, are usually connected via a data transmission network (based on wired and / or radio communication), provided within the framework of the described data processing system, to each other and / or to the corresponding electronic process control units, for example, programmable logic controllers (PLCs) installed locally or process control computers installed in the remote control room where they are being sent I measured values issued by the measuring system and properly represented in digital form, and appropriately encoded. Using computers for process control, the transmitted measured values can be further processed and visualized using appropriate software components as corresponding measurement results, for example, on monitors and / or converted into control signals for other lower-level devices, such as, for example, controlled Magnetically valves, electric motors, etc., implemented as actuators for controlling process. Accordingly, the data processing system also usually serves to convert the signal of the measured value supplied from the measuring electronic unit in accordance with the requirements of the data transmission networks located below (in the data stream), for example, correspondingly representing such a signal in digital form and, if necessary by converting it to the appropriate telegram and / or evaluating it locally. For such purposes, these data processing systems provide for evaluating circuits having electrical connections with corresponding connecting lines that carry out preliminary or subsequent processing, and, if necessary, appropriately convert the measured values received from the measuring electronic unit. For data transmission in such industrial data processing systems, at least in certain areas, in particular, serial, field buses, such as, for example, FOUNDATION FIELDBUS, CAN (controller local area bus), CAN-OPEN (open local bus controller networks), RACKBUS - RS 485, PROFIBUS, etc., or, for example, also networks based on the ETHERNET standard, as well as the corresponding standardized data transfer protocols, which are most often independent of the application.
Обычно, посредством управляющих компьютеров можно, помимо такой визуализации, контроля и управления технологическим процессом, также осуществлять дистанционное обслуживание, задание параметров и/или контроль подсоединенной измерительной системы. Соответственно, измерительный электронный блок современных измерительных устройств нижнего уровня позволяет, помимо передачи фактических измеренных значений, также передавать различные параметры настройки и/или рабочие параметры, используемые в измерительной системе, такие как, например, калибровочные данные, диапазоны измеряемых значений и/или также диагностические значения, определяемые внутреннем образом в устройствах нижнего уровня. В поддержку этого рабочие данные, предназначенные для измерительной системы, можно, чаще всего, аналогичным образом посылать через вышеупомянутые сети передачи данных, которые, чаще всего, являются гибридными в том, что касается физики передачи данных и/или логики передачи данных.Usually, using control computers, in addition to such visualization, control and process control, it is also possible to carry out remote maintenance, parameterization and / or monitoring of the connected measuring system. Accordingly, the measuring electronic unit of modern low-level measuring devices allows, in addition to transmitting the actual measured values, also transmit various settings and / or operating parameters used in the measuring system, such as, for example, calibration data, ranges of measured values and / or also diagnostic values defined internally in lower-level devices. In support of this, operational data intended for the measurement system can most often be sent in a similar manner via the aforementioned data networks, which are most often hybrid in terms of data transfer physics and / or data transfer logic.
Помимо оценивающих схем, требующихся для обработки и преобразования измеренных значений, подаваемых от присоединенного измерительного электронного блока, системы обработки данных описанного вида чаще всего включают в себя также схемы электропитания, служащие для снабжения присоединенного измерительного электронного блока, а, в результате, также и соответствующей измерительной системы электрической энергией или мощностью. Схемы электропитания обеспечивают электронный блок соответствующего измерительного устройства надлежащим напряжением электропитания, которое, при необходимости, подается непосредственно по подсоединенной полевой шине и запитывает линии электроснабжения, соединенные с электронным блоком измерительного устройства, так же как и протекающими в ней электрическими токами. Схема электропитания в таком случае может, например, быть предназначена полностью одному измерительному электронному блоку и размещаться вместе с оценивающей схемой, связанной с конкретным измерительным устройством, например, будучи подсоединенной таким образом, чтобы образовывать соответствующий адаптер полевой шины, в корпусе, общем для них обеих, реализованном, например, в виде модуля таврового профиля. Однако нет также ничего необычного и в том, чтобы разместить такие оценивающие схемы и схемы электропитания в каждом случае в отдельных корпусах, если необходимо, то на пространственном удалении друг от друга, и надлежащим образом соединить их проводами друг с другом посредством внешних кабелей.In addition to the evaluation circuits required for processing and converting the measured values supplied from the connected measuring electronic unit, data processing systems of the described type most often also include power supply circuits used to supply the connected measuring electronic unit, and, as a result, also the corresponding measuring systems of electrical energy or power. Power supply circuits provide the electronic unit of the corresponding measuring device with the proper voltage supply, which, if necessary, is supplied directly via the connected field bus and feeds the power lines connected to the electronic unit of the measuring device, as well as the electric currents flowing in it. The power supply circuit in this case, for example, can be designed entirely for one measuring electronic unit and be placed together with an evaluation circuit associated with a specific measuring device, for example, being connected in such a way as to form an appropriate fieldbus adapter in a housing common to both of them implemented, for example, in the form of a T-profile module. However, it is also not unusual to place such evaluating and power supply circuits in each case in separate buildings, if necessary, at a spatial distance from each other, and properly connect them with wires to each other via external cables.
В случае промышленных измерительных систем, относящихся к рассматриваемому здесь типу, часто, в результате, речь идет о пространственно распределенных измерительных системах, при этом, в каждом случае, множество измеряемых переменных одинакового и/или различного типа локально регистрируются датчиками в реальных, отделенных друг от друга местах измерения, расположенных вдоль оси потока в измерительной системе, определенной технологическим трубопроводом. Эти измеряемые переменные подаются в общий измерительный электронный блок в виде соответствующих электрических измерительных сигналов по проводам, например, также так называемым способом HART® - MULTIDROP или также так называемым способом пакетно-монопольного режима, и/или беспроводным способом, в частности по радио, и/или оптическим способом, при необходимости также закодированными в цифровой сигнал или в передаваемой в цифровой форме телеграмме. Для описанного выше случая, в котором такая измерительная система образована посредством преобразователя расхода, имеется, следовательно, возможность, например, в дополнение к этому, по меньшей мере одному, практически непосредственно регистрируемому параметру потока, служащему в качестве первичной измеряемой переменной, например, объемному расходу, определять, по меньшей мере косвенным образом, и, в результате, измерять посредством того же самого измерительного электронного блока, по меньшей мере виртуально, с применением также других дистанционно регистрируемых измеряемых переменных, например, дистанционно регистрируемой локальной температуры или дистанционно регистрируемого локального давления в среде, также и выводимые из них вторичные измеряемые переменные, такие как, например, массовый расход и/или плотность.In the case of industrial measuring systems belonging to the type considered here, often, as a result, we are talking about spatially distributed measuring systems, and in each case, many measured variables of the same and / or different types are locally recorded by sensors in real, separated from other measuring points located along the axis of the flow in the measuring system defined by the process pipeline. These measured variables are supplied to the common measuring electronic unit in the form of corresponding electrical measuring signals via wires, for example, also with the so-called HART®-MULTIDROP method or also with the so-called packet-exclusive mode, and / or wirelessly, in particular by radio, and / or in an optical manner, optionally also encoded in a digital signal or in a digitally transmitted telegram. For the case described above in which such a measuring system is formed by a flow transducer, there is therefore the possibility, for example, in addition to at least one practically directly recorded flow parameter, serving as a primary measured variable, for example, volumetric flow , determine, at least indirectly, and, as a result, measure by means of the same measuring electronic unit, at least virtually, using other remotely recorded measurement variables, for example, remotely detectable local or remote temperature detected local pressure in the environment, and also are output from the secondary measured variables, such as, for example, mass flow rate and / or density.
Экспериментальные исследования распределенных измерительных систем, относящихся к рассматриваемому типу, которые, как показано, например, также в US - В 6651512, определяют, посредством непосредственно измеренного объемного расхода и виртуально измеренной плотности, массовый расход как косвенно измеряемую переменную, показали, что, в частности, также несмотря на то, что применение как определяемых внутренним, так и наружным образом измеряемых переменных оказалось очень точным в диапазонах измерений, обычных для соответствующего внутреннего диаметра технологического трубопровода, могут возникать значительные погрешности в результате измерения, виртуального в вышеупомянутом смысле. Эти погрешности вполне могут лежать в диапазоне, составляющем, в основном, 5% от фактически измеряемой переменной, или даже за его пределами. В частности, при определении измеряемых переменных, таких как, например, объемный расход, температура или давление, в качестве промежуточных реально измеряемых переменных, и/или плотности в качестве промежуточной переменной, измеряемой виртуально в соответствии со способами измерения и вычисления, рекомендованными в вышеупомянутых промышленных стандартах.Experimental studies of distributed measuring systems of the type under consideration, which, as shown, for example, also in US-B 6651512, determine, using directly measured volumetric flow rate and virtually measured density, mass flow rate as an indirectly measured variable, showed that, in particular , also despite the fact that the use of both internally and externally measured variables proved to be very accurate in the measurement ranges common to the corresponding internal On the diameter of the process pipeline, significant errors can occur as a result of a measurement virtual in the above sense. These errors may well lie in the range of, basically, 5% of the actually measured variable, or even beyond. In particular, when defining measurable variables, such as, for example, volumetric flow rate, temperature or pressure, as intermediate variables actually measured, and / or density as an intermediate variable, measured virtually in accordance with the measurement and calculation methods recommended in the aforementioned industrial standards.
Кроме того, сравнительные исследования в таком случае дополнительно показали, что вышеупомянутые погрешности измерения могут демонстрировать, помимо прочего, определенную зависимость от мгновенного значения числа Рейнольдса для потока, равно как также от мгновенного термодинамического состояния среды. Однако в этой связи также было обнаружено, что в многочисленных вариантах промышленного применения, особенно тех из них, что касаются сжимаемых сред и/или, по меньшей мере, двухфазных сред, число Рейнольдса или термодинамическое состояние среды могут сильно изменяться не только хронологически, но также и в пространственном отношении, особенно в направлении оси потока в измерительной системе. Помимо вариантов выполнения, имеющих, по меньшей мере, частично сжимаемые среды, в дополнение к этому, варианты выполнения, в частности, также демонстрируют значительную поперечную чувствительность к пространственным изменениям числа Рейнольдса или термодинамического состояния в случае, когда измерение, по меньшей мере, одной из измеряемых переменных происходит в месте измерения (реальной или виртуальной), в котором технологический трубопровод имеет внутренний диаметр, меняющийся, по меньшей мере, от одного из мест изменения (реальных или виртуальных) к другому. Это, например, имеет место при применении формирователей потока, уменьшающих поперечное сечение трубопровода (таким образом, как это бывает в случае, например, сопел, служащих в качестве так называемых редукционных элементов), которые могут найти применение во впускной области измерительных преобразователей расхода, или также при применении формирователей потока, увеличивающих поперечное сечение трубопровода (так называемых диффузоров) в выпускной области измерительных преобразователей расхода. Измерительные системы с такими редукционными элементами и/или диффузорами описаны, например, в GB - А 2142725, US - А 5808209, US - А 2005/0092101, US - В 6880410, US - В 6644132, US - A 6053054, US - В 6644132, US - A 5052229 или US - В 6513393 и используются, например, для улучшения точности измерения измерительных преобразователей расхода. В таком случае, было, кроме того, установлено, что такие поперечные чувствительности, вызванные применением редукционных элементов и/или диффузоров, значительны для отношений внутренних диаметров между, в основном, 0,6 и 0,7, в то время как их влияние для отношений внутренних диаметров с предельными перепадами диаметров, составляющими менее чем 0,2, весьма незначительно.In addition, comparative studies in this case additionally showed that the aforementioned measurement errors can demonstrate, among other things, a certain dependence on the instantaneous Reynolds number for the flow, as well as on the instantaneous thermodynamic state of the medium. However, in this regard, it was also found that in numerous industrial applications, especially those related to compressible media and / or at least two-phase media, the Reynolds number or thermodynamic state of the medium can vary greatly not only chronologically, but also and spatially, especially in the direction of the flow axis in the measuring system. In addition to embodiments having at least partially compressible media, in addition, embodiments, in particular, also exhibit significant lateral sensitivity to spatial changes in the Reynolds number or thermodynamic state when the measurement of at least one of measured variables occurs at the measurement location (real or virtual), in which the process pipeline has an inner diameter that varies from at least one of the places of change (real Whether virtual) to another. This, for example, is the case with the use of flow formers that reduce the cross-section of the pipeline (in the same way as it happens in the case of, for example, nozzles serving as so-called pressure reducing elements), which can be used in the inlet region of flow meters, or also when using flow formers that increase the cross-section of the pipeline (the so-called diffusers) in the outlet region of the flow meters. Measuring systems with such reduction elements and / or diffusers are described, for example, in GB - A 2142725, US - A 5808209, US - A 2005/0092101, US - B 6880410, US - B 6644132, US - A 6053054, US - B 6644132, US - A 5052229 or US - B 6513393 and are used, for example, to improve the accuracy of measurement of flow transmitters. In this case, it was also found that such transverse sensitivities caused by the use of pressure reducing elements and / or diffusers are significant for ratios of internal diameters between mainly 0.6 and 0.7, while their influence for ratios of internal diameters with extreme diameter differences of less than 0.2 are very small.
Другой областью применения, имеющей значительную чувствительность к вышеупомянутым изменениям, в том, что касается их воздействия на требуемую точность измерения, кроме того, являются те измерительные системы, которые предусматриваются для измерения расхода тяжелых газов, таких как, возможно, двуокись углерода или также фосген, или углеродистые составы с длинными цепочками, имеющие молекулярный вес, составляющий более чем 30 г/моль.Another area of application with significant sensitivity to the aforementioned changes, as regards their effect on the required measurement accuracy, is also those measuring systems that are designed to measure the flow rate of heavy gases, such as, possibly, carbon dioxide or also phosgene, or long chain carbon compounds having a molecular weight of more than 30 g / mol.
Вышеописанное пространственное изменение числа Рейнольдса может, в свою очередь, привести к тому факту, что практически каждая из вышеупомянутых, находящихся на расстоянии друг от друга реальных мест изменения распределенной измерительной системы имеет, во время работы, локальное значение числа Рейнольдса, в значительной степени отклоняющееся от локального значения числа Рейнольдса каждого из других также используемых мест измерения. Равным образом, также упомянутое изменение термодинамического состояния привело бы к тому факту, что находящиеся на расстоянии друг от друга места измерения распределенной измерительной системы могут иметь термодинамические состояния, отличающиеся друг от друга. Ввиду этого, следовательно, каждая из измеряемых переменных, которые измеряются на распределенной базе, должна была бы быть скорректирована в соответствии с конкретным соответствующим локальным значением числа Рейнольдса и/или конкретным соответствующим локальным термодинамическим состоянием задача, которая в отсутствие требующейся для этого информации, а именно в каждом случае других, но дистанционно измеряемых переменных состояния, напрямую невыполнима. Если бы, например, плотность и/или массовый расход, рассчитываемые на основе измеренных переменных состояния - давления и температуры, были рассчитаны без учета изменения числа Рейнольдса или термодинамического состояния, то результатом была бы дополнительная погрешность измерения, имеющая, по существу, квадратичную зависимость от скорости потока. Соответственно, для вышеупомянутой конфигурации, при скоростях потока, меньших чем 10 м/с, требующаяся на настоящий момент точность измерения, составляющая, в основном, от 0,1% до 0,5%, практически более не является значительной.The above-described spatial change in the Reynolds number can, in turn, lead to the fact that practically each of the above-mentioned, real-life places of change in the distributed measuring system, has, during operation, a local value of the Reynolds number, which deviates significantly from the local Reynolds number of each of the other measurement points also used. Similarly, the aforementioned change in the thermodynamic state would also lead to the fact that the measuring points of the distributed measuring system located at a distance from each other may have thermodynamic states that are different from each other. In view of this, therefore, each of the measured variables, which are measured on a distributed basis, would have to be adjusted in accordance with the specific corresponding local value of the Reynolds number and / or the specific corresponding local thermodynamic state, which, in the absence of the information required for this, namely in each case, other but remotely measured state variables are not directly feasible. If, for example, the density and / or mass flow rate, calculated on the basis of the measured state variables - pressure and temperature, were calculated without taking into account the change in the Reynolds number or the thermodynamic state, then the result would be an additional measurement error, which has an essentially quadratic dependence on flow rates. Accordingly, for the aforementioned configuration, at flow velocities less than 10 m / s, the currently required measurement accuracy, generally from 0.1% to 0.5%, is practically no longer significant.
Исходя из вышеописанных недостатков измерительных систем описанного вида, особенно тех, которые определяют массовый расход или объемный расход, задача данного изобретения заключается в том, чтобы увеличить точность измерения для таких вторичных измеряемых переменных, определяемых с применением пространственно-распределенно регистрируемых переменных термодинамического состояния, таких как давление и/или температура.Based on the above-described disadvantages of measuring systems of the described type, especially those that determine mass flow rate or volumetric flow rate, the objective of the present invention is to increase the measurement accuracy for such secondary measured variables, determined using spatially distributed variables of a thermodynamic state, such as pressure and / or temperature.
Для решения этой задачи создана измерительная система для измерения плотности среды, которая является изменяющейся в части термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой, протекающей в технологическом трубопроводе вдоль оси потока в измерительной системе. Для этого измерительная система содержит, по меньшей мере, один датчик температуры, размещенный в месте измерения температуры, реагирующий, главным образом, на локальную температуру (ϑ) протекающей среды и подающий, по меньшей мере, один сигнал измерения температуры, находящийся под влиянием локальной температуры среды, подлежащей измерению; по меньшей мере, один датчик давления, размещенный в месте измерения давления, реагирующий, главным образом, на локальное давление (р), в частности статическое давление, протекающей среды и подающий, по меньшей мере, один сигнал измерения давления, находящийся под влиянием локального давления (р) в среде, подлежащей измерению; и измерительный электронный блок, поддерживающий в каждом случае связь, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, с датчиком температуры и датчиком давления, при этом измерительный электронный блок, применяя оба сигнала: сигнал измерения температуры и также, по меньшей мере, сигнал измерения давления, определяет, в частности, в соответствии с одним из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006, предварительное измеренное значение плотности, представляющее плотность, которую текущая среда только предположительно имеет в виртуальном месте измерения плотности, в частности в виртуальном месте измерения плотности, расположенном на заранее заданном расстоянии, вдоль оси потока, от места измерения давления и/или места измерения температуры, и при этом измерительный электронный блок, применяя это предварительное измеренное значение плотности, равно как и применяя, по меньшей мере, одно значение коррекции плотности, определяемое во время работы и зависящее как от скорости потока среды, так также и от локальной температуры, преобладающей в месте измерения температуры, выдает, по меньшей мере временно, по меньшей мере одно измеренное значение плотности, в частности цифровое измеренное значение плотности, отличающееся от предварительного измеренного значения плотности и представляющее, в виде мгновенного значения, более точно, чем предварительное измеренное значение плотности, локальную плотность (ρ), которую текущая среда фактически имеет в виртуальном месте измерения плотности.To solve this problem, a measuring system has been created for measuring the density of the medium, which is variable in part of the thermodynamic state, in particular, at least partially compressible, flowing in the process pipeline along the flow axis in the measuring system. To this end, the measuring system comprises at least one temperature sensor located at the temperature measurement site, responding mainly to the local temperature (ϑ) of the flowing medium and supplying at least one temperature measurement signal influenced by the local temperature medium to be measured; at least one pressure sensor located in the place of pressure measurement, reacting mainly to local pressure (p), in particular the static pressure of the flowing medium and supplying at least one pressure measurement signal under the influence of local pressure (p) in the medium to be measured; and a measuring electronic unit, in each case communicating, at least temporarily, at least with a temperature sensor and a pressure sensor, wherein the measuring electronic unit, using both signals: a temperature measurement signal and also at least a measurement signal pressure, determines, in particular, in accordance with one of the industry standards AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213: 2006, a preliminary measured density value representing the density that the current medium only supposedly has in the usual place of density measurement, in particular in the virtual place of density measurement, located at a predetermined distance along the flow axis, from the place of pressure measurement and / or the place of temperature measurement, and the measuring electronic unit, using this preliminary measured density value, is equal to and applying at least one density correction value, determined during operation and depending both on the flow rate of the medium and also on the local temperature prevailing in the place of temperature measurement tours, gives at least temporarily at least one measured density value, in particular a digital measured density value, different from the preliminary measured density value and representing, as an instantaneous value, more accurately than the preliminary measured density value, local density ( ρ), which the current medium actually has in the virtual place of density measurement.
В первом варианте выполнения изобретения предусматривается, что значение коррекции плотности соответствует мгновенной локальной изменчивости, по меньшей мере, одной переменной термодинамического состояния среды, в частности, притом что такая мгновенная локальная изменчивость относится к среде, подлежащей измерению в текущий момент времени, так же как и к мгновенным обстоятельствам установки, и/или притом что такая мгновенная локальная изменчивость имеет место вдоль оси потока в измерительной системе, и/или при этом значение коррекции плотности соответствует мгновенной локальной изменчивости числа Рейнольдса текущей среды, в частности, притом что локальная изменчивость числа Рейнольдса относится к среде и/или типу конструкции измерительной системы, или притом что мгновенная изменчивость числа Рейнольдса имеет место вдоль оси потока в измерительной системе.In the first embodiment of the invention, it is provided that the density correction value corresponds to the instantaneous local variability of at least one variable of the thermodynamic state of the medium, in particular, while such instantaneous local variability refers to the medium to be measured at the current time, as well as to the instantaneous circumstances of the installation, and / or despite the fact that such instantaneous local variability takes place along the axis of the flow in the measuring system, and / or the correction value local density corresponds to the instantaneous variability of the Reynolds number of the flowing medium, in particular, given that the local variability of the Reynolds number relates to the environment and / or type-measuring system, or, moreover, that the instantaneous variability of the Reynolds number occurs along the axis of flow in the measuring system.
Во втором предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет периодически во время работы погрешность плотности, соответствующую отклонению, в частности относительному отклонению, предварительного измеренного значения плотности от измеренного значения плотности, и, в частности, выдает такую погрешность также в форме численного измеренного значения плотности. Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок выдает мгновенную погрешность плотности в форме численного значения погрешности плотности и/или сравнивает мгновенную погрешность плотности с, по меньшей мере, одним заранее заданным эталонным значением и, основываясь на этом сравнении, генерирует, временно, сигнал тревоги, сигнализирующий о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между предварительным измеренным значением плотности и измеренным значением плотности.In a second preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit determines periodically during operation a density error corresponding to a deviation, in particular a relative deviation, of the preliminary measured density value from the measured density value, and, in particular, also gives such an error in the form of a numerical measured density values. It is further provided that the measuring electronic unit provides an instantaneous density error in the form of a numerical value of the density error and / or compares the instantaneous density error with at least one predetermined reference value and, based on this comparison, temporarily generates an alarm signaling about an undesirable, in particular, unacceptably high discrepancy between the preliminary measured density value and the measured density value.
В третьем предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя оба значения из числа предварительного измеренного значения плотности и также значения коррекции плотности.In a third preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit determines the measured density value using both values from among the preliminary measured density value and also the density correction value.
В четвертом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя оба значения из числа предварительного измеренного значения плотности и также значения коррекции плотности, и что измерительный электронный блок применяет значение коррекции плотности при генерировании измеренного значения плотности только тогда, когда оно составляет, по меньшей мере, единицу и, в частности, лежит в диапазоне от 1 до 1,2.In a fourth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit determines the measured density value using both values from among the preliminary measured density value and also the density correction value, and that the measuring electronic unit applies the density correction value when generating the measured density value only when it is at least one and, in particular, lies in the range from 1 to 1.2.
В пятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя оба значения из числа предварительного измеренного значения плотности и также значения коррекции плотности, и что измерительный электронный блок применяет значение коррекции плотности при генерировании измеренного значения плотности только тогда, когда оно составляет самое большее единицу, и, в частности, лежит в диапазоне от 0,8 до 1.In a fifth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit determines the measured density value using both values from the preliminary measured density value and also the density correction value, and that the measuring electronic unit applies the density correction value when generating the measured density value only when it is the largest unit, and, in particular, lies in the range from 0.8 to 1.
В шестом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок во время работы периодически сравнивает значение коррекции плотности с, по меньшей мере, одним заранее заданным эталонным значением. Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок, основываясь на сравнении значения коррекции плотности и эталонного значения, количественно сигнализирует о мгновенном отклонении значения коррекции плотности от эталонного значения и/или генерирует, временно, сигнал тревоги, сигнализирующий о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между значением коррекции плотности и соответствующим эталонным значением.In a sixth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit periodically compares the density correction value with at least one predetermined reference value during operation. It is additionally provided that the measuring electronic unit, based on a comparison of the density correction value and the reference value, quantitatively signals the instant deviation of the density correction value from the reference value and / or generates, temporarily, an alarm signaling an undesirable, in particular, unacceptably high discrepancy between density correction value and corresponding reference value.
В седьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок содержит память данных, в частности энергонезависимую память данных, которая хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере один параметр измерительной системы, определяющий исключительно среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, в частности такой параметр системы, как удельная теплоемкость (cp) среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, молярная масса (n) среды и/или число (f) степеней колебательной свободы атомов или молекул среды, которое определено молекулярным строением среды.In a seventh preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit comprises a data memory, in particular a non-volatile data memory, which stores at least temporarily at least one parameter of the measuring system, which determines exclusively the medium to be measured at a given moment in time, in particular, such a system parameter as the specific heat (c p ) of the medium to be measured at the current time, the molar mass (n) of the medium and / or the number (f) of vibrational degrees freedom of atoms or molecules of the medium, which is determined by the molecular structure of the medium.
В восьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя, по меньшей мере, один параметр измерительной системы, определяющий исключительно среду, подлежащую измерению в текущий момент времени.In an eighth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit determines the measured density value using at least one parameter of the measuring system that determines exclusively the medium to be measured at the current time.
В девятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок содержит память данных, в частности энергонезависимую память данных, которая хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере один параметр измерительной системы, определяющий как среду, подлежащую измерению посредством измерительной системы, так также и мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, при этом обстоятельства установки заданы расположением (по отношению друг к другу) мест изменения давления, температуры и плотности, так же как, в каждом случае, формой и размером технологического трубопровода в областях мест изменения давления, температуры и плотности. Измерительный электронный блок также определяет измеренное значение плотности, применяя этот, по меньшей мере, один параметр измерительной системы, определяющий как среду, подлежащую измерению в текущий момент времени посредством измерительной системы, так и также мгновенные обстоятельства установки измерительной системы.In a ninth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit comprises a data memory, in particular a non-volatile data memory, which stores at least temporarily at least one parameter of the measuring system, which defines both the medium to be measured by the measuring system, and and instant circumstances of the installation of the measuring system, while the circumstances of the installation are determined by the location (relative to each other) of the places of pressure change, t temperature and density, as well as, in each case, the shape and size of the process pipeline in the areas of pressure, temperature and density. The measuring electronic unit also determines the measured density value using this at least one parameter of the measuring system, which determines both the medium to be measured at the current time by the measuring system and also the instant circumstances of the installation of the measuring system.
В десятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок содержит память данных, в частности энергонезависимую память данных, которая хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере, один параметр измерительной системы, относящийся к первому виду, определяющий среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, в частности, удельную теплоемкость среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, молярную массу среды и/или число степеней свободы среды, и которая хранит, по меньшей мере, временно, по меньшей мере один параметр измерительной системы, относящийся ко второму виду, определяющий как среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, так и также мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, при этом обстоятельства установки заданы расположением (по отношению друг к другу) мест изменения давления, температуры и плотности, так же как, в каждом случае, формой и размером технологического трубопровода в областях мест изменения давления, температуры и плотности, и при этом измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя, по меньшей мере, параметр измерительной системы, относящийся к первому виду, и параметр измерительной системы, относящийся ко второму виду.In a tenth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit comprises a data memory, in particular a non-volatile data memory, which stores at least temporarily at least one parameter of the measuring system related to the first view, defining the medium to be measured in the current time, in particular, the specific heat of the medium to be measured at the current time, the molar mass of the medium and / or the number of degrees of freedom of the medium, and which stores, by m at least temporarily, at least one parameter of the measuring system related to the second type, which determines both the medium to be measured at the current moment of time and also the instantaneous circumstances of the installation of the measuring system, while the circumstances of the installation are set by the location (relative to each other ) places of change in pressure, temperature and density, as well as, in each case, the shape and size of the process pipe in the areas of places of pressure, temperature and density, and electrons unit determines the measured density using the at least a parameter measurement system pertaining to the first type and a parameter of the measuring system referring to the second form.
В одиннадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок принимает, по меньшей мере временно, численные значения параметра, в частности численные значения параметра, определенные внешним по отношению к измерительной системе образом и/или недавно по времени, для, по меньшей мере, одного параметра измерительной системы, определяющего среду, подлежащую измерению, и/или мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, в частности, теплоемкость (cp) для среды, подлежащей измерению, которая представляет удельную теплоемкость (cp), определенную ранее и/или измеренную на удалении от места измерения плотности для среды, подлежащей измерению.In an eleventh preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit receives, at least temporarily, the numerical values of the parameter, in particular the numerical values of the parameter determined in a manner external to the measuring system and / or recently in time, for at least one parameter of the measuring system that determines the medium to be measured, and / or the instant circumstances of the installation of the measuring system, in particular, the heat capacity (c p ) for the medium to be measurement, which represents the specific heat (c p ), previously determined and / or measured at a distance from the density measurement site for the medium to be measured.
В двенадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок поддерживает связь, в частности, через полевую шину, по меньшей мере временно, в частности, по проводам и/или по радио с вышестоящей электронной системой обработки данных. Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок передает измеренное значение плотности системе обработки данных, и/или при этом измерительный электронный блок принимает от системы обработки данных, по меньшей мере временно, параметры измерительной системы, определяющие численные значения параметров для среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, в частности, ее термодинамические свойства и/или ее химический состав, в частности, удельную теплоемкость (cp) среды, подлежащей измерению в текущей момент времени, молярную массу (n) среды, подлежащей измерению в текущей момент времени, и/или число (f) степеней колебательной свободы атомов или молекул среды, подлежащей измерению в текущей момент времени, и/или что измерительный электронный блок соединен с электронной системой обработки данных посредством полевой шины, в частности последовательной полевой шины.In a twelfth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit communicates, in particular via a field bus, at least temporarily, in particular via wires and / or radio, with a superior electronic data processing system. Additionally, it is provided that the measuring electronic unit transmits the measured density value to the data processing system, and / or the measuring electronic unit receives, from the data processing system, at least temporarily, the parameters of the measuring system that determine the numerical values of the parameters for the medium to be measured at the moment time, in particular, its thermodynamic properties and / or its chemical composition, in particular, the specific heat (c p ) of the medium to be measured at the current time nor the molar mass (n) of the medium to be measured at the current time, and / or the number (f) of degrees of vibrational freedom of atoms or molecules of the medium to be measured at the current time, and / or that the measuring electronic unit is connected to an electronic processing system data via a fieldbus, in particular a serial fieldbus.
В тринадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет, во время работы, по меньшей мере временно, удельную теплоемкость (cp) среды, подлежащей измерению в текущей момент времени, в частности, на основе формулы:In a thirteenth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit determines, during operation, at least temporarily, the specific heat (c p ) of the medium to be measured at the current time, in particular, based on the formula:
, ,
в которой n представляет собой молярную массу, R - абсолютная газовая постоянная, причем R=8,3143 Дж/(К·моль) и f - число (определенное молекулярным строением среды) степеней колебательной свободы ее атомов или молекул.in which n represents the molar mass, R is the absolute gas constant, with R = 8.3143 J / (K · mol) and f is the number (determined by the molecular structure of the medium) of the degrees of vibrational freedom of its atoms or molecules.
В четырнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок периодически генерирует измеренное значение температуры, в частности цифровое измеренное значение температуры, основываясь на сигнале измерения температуры, и при этом измеренное значение температуры представляет, в виде мгновенного значения, температуру среды в месте измерения температуры.In a fourteenth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit periodically generates a measured temperature value, in particular a digital measured temperature value, based on a temperature measurement signal, and wherein the measured temperature value represents, as an instantaneous value, the temperature of the medium at the temperature measurement site .
В пятнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок периодически генерирует измеренное значение давления, в частности цифровое измеренное значение давления, основываясь на сигнале измерения давления, и при этом измеренное значение давления представляет, в виде мгновенного значения, давление среды, преобладающее в среде, в частности, в месте измерения давления.In a fifteenth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit periodically generates a measured pressure value, in particular a digital measured pressure value, based on the pressure measurement signal, and the measured pressure value represents, as an instantaneous value, the pressure of the medium prevailing in the medium in particular at the place of pressure measurement.
В шестнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительная система дополнительно содержит датчик расхода, размещенный в месте измерения расхода и реагирующий, главным образом, на локальный параметр потока, в частности параметр потока, усредненный по поперечному сечению технологического трубопровода, в частности, скорость потока, объемный расход или массовый расход, среды, подлежащей измерению, в частности, также на их изменения, и при этом датчик расхода подает, по меньшей мере, один сигнал измерения расхода, находящийся под влиянием этого локального параметра потока.In a sixteenth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring system further comprises a flow sensor located at the place of flow measurement and reacting mainly to a local flow parameter, in particular a flow parameter averaged over the cross section of the process pipe, in particular, the flow rate, volumetric flow rate or mass flow rate, of the medium to be measured, in particular also on their changes, and the flow sensor provides at least one measurement signal flow rate grains influenced by this local flow parameter.
Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок поддерживает связь, по меньшей мере временно, также и с датчиком расхода, и при этом измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя также сигнал измерения расхода; и/илиIn addition, it is provided that the measuring electronic unit communicates, at least temporarily, also with the flow sensor, and the measuring electronic unit determines the measured density value, using also a flow measurement signal; and / or
среда имеет в виртуальном месте измерения плотности термодинамическое состояние, соответствующее термодинамическому состоянию среды в месте измерения скорости; и/илиthe medium has a thermodynamic state in the virtual place of density measurement corresponding to the thermodynamic state of the medium at the place of velocity measurement; and / or
виртуальное место измерения плотности и место измерения расхода, по меньшей мере частично, перекрывают друг друга, в частности, они являются совпадающими; и/илиthe virtual location of the density measurement and the location of the flow measurement, at least partially overlap each other, in particular, they are the same; and / or
место измерения температуры и место измерения расхода, по меньшей мере частично, перекрывают друг друга, в частности, они являются совпадающими; и/илиthe temperature measurement location and the flow measurement location overlap at least partially, in particular, they coincide; and / or
место измерения давления и место измерения расхода, по меньшей мере частично, перекрывают друг друга; и/илиthe pressure measurement location and the flow measurement location overlap at least partially; and / or
измеренное значение плотности представляет локальную плотность среды в области датчика расхода; и/илиthe measured density value represents the local density of the medium in the area of the flow sensor; and / or
измерительный электронный блок поддерживает связь с датчиком расхода посредством полевой шины, в частности, последовательной полевой шины, и/или беспроводным способом по радио; и/илиthe measuring electronic unit communicates with the flow sensor via a field bus, in particular a serial field bus, and / or wirelessly via radio; and / or
измерительный электронный блок поддерживает, по меньшей мере временно, связь с датчиком расхода, при этом измерительный электронный блок определяет с применением, по меньшей мере, сигнала измерения расхода измеренное значение скорости, в частности, цифровое измеренное значение расхода, которое представляет в виде мгновенного значения скорость потока текущей среды.the measuring electronic unit communicates, at least temporarily, with the flow sensor, while the measuring electronic unit determines, using at least a flow measurement signal, a measured speed value, in particular a digital measured flow value, which represents the speed as an instantaneous value flow of the current environment.
В семнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок выдает измеренное значение плотности также с применением, по меньшей мере, одного численного поправочного коэффициента, в частности поправочного коэффициента, хранящегося в цифровой форме, который соответствует локальной изменчивости, имеющей место вдоль оси потока в измерительной системе, в частности, локальной изменчивости (определяемой заранее или во время работы), по меньшей мере, одной переменной термодинамического состояния среды, в частности температуры, давления или плотности, и/или соответствует локальной изменчивости, имеющей место вдоль оси потока в измерительной системе, в частности локальной изменчивости (определяемой заранее или во время работы) числа Рейнольдса текущей среды.In a seventeenth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit also provides a measured density value using at least one numerical correction coefficient, in particular a correction coefficient stored in digital form, which corresponds to local variability taking place along the flow axis in measuring system, in particular, local variability (determined in advance or during operation) of at least one thermodynamic variable th state of the environment, particularly temperature, pressure or density, and / or corresponds to the local variation taking place along the axis of flow in the measuring system, in particular local variability (defined in advance or during operation) the Reynolds number of the flowing medium.
Дополнительно предусматривается, что, по меньшей мере, один поправочный коэффициент определяется с учетом среды, фактически подлежащей измерению, в частности ее состава и/или ее термодинамических свойств, в частности, во время калибровки измерительной системы при помощи известной эталонной среды и/или во время пуска измерительной системы в месте ее эксплуатации; и/илиIt is further provided that at least one correction factor is determined taking into account the medium actually being measured, in particular its composition and / or its thermodynamic properties, in particular during calibration of the measuring system using a known reference medium and / or during start-up of the measuring system at the place of its operation; and / or
измерительный электронный блок определяет поправочный коэффициент, по меньшей мере, однажды во время пуска измерительной системы; и/илиthe measuring electronic unit determines the correction factor at least once during the start-up of the measuring system; and / or
измерительный электронный блок определяет поправочный коэффициент периодически во время работы измерительной системы, в частности, в связи с изменением, по меньшей мере, одного химического свойства среды, подлежащей измерению, или в связи с заменой этой среды другой средой; и/илиthe measuring electronic unit determines the correction factor periodically during operation of the measuring system, in particular, in connection with a change in at least one chemical property of the medium to be measured, or in connection with the replacement of this medium by another medium; and / or
измерительный электронный блок определяет этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент на основе заранее заданной удельной теплоемкости (cp) среды, имеющейся на текущий момент времени, в частности, теплоемкости, определяемой в диалоге с пользователем и/или внешним по отношению к измерительному электронному блоку образом; и/илиthe measuring electronic unit determines this at least one correction coefficient based on a predetermined specific heat capacity (c p ) of the medium currently available, in particular heat capacity, determined in dialogue with the user and / or external to the measuring electronic block way; and / or
измерительный электронный блок содержит память данных, хранящую этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент, в частности память данных, реализованную как табличная память и/или энергонезависимая память; и/илиthe measuring electronic unit comprises a data memory storing this at least one correction factor, in particular a data memory implemented as a table memory and / or non-volatile memory; and / or
память данных хранит множество поправочных коэффициентов, определяемых заранее для различных сред и/или для различных обстоятельств установки; и/илиa data memory stores a plurality of correction factors determined in advance for various environments and / or for various installation circumstances; and / or
измерительный электронный блок выбирает этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент, учитывая среду, имеющуюся на текущий момент времени, так же как и обстоятельства установки, имеющиеся на текущий момент времени, из множества поправочных коэффициентов, хранящихся в памяти данных.the measuring electronic unit selects this at least one correction factor, taking into account the environment available at the current time, as well as the installation circumstances available at the current time, from the set of correction factors stored in the data memory.
В восемнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок, основываясь на сигнале измерения давления, так же как и на сигнале измерения температуры, определяет предварительное измеренное значение плотности, в частности, в соответствии с одним из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006, представляющее плотность, которую текущая среда только предположительно имеет в виртуальном месте измерения плотности.In the eighteenth preferred embodiment of the invention provides that the measuring electronic unit, based on the pressure measurement signal, as well as on the temperature measurement signal, determines the preliminary measured density value, in particular, in accordance with one of the industry standards AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213: 2006, representing the density that the current medium only supposedly has in a virtual density measurement location.
Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок периодически определяет во время работы погрешность плотности, соответствующую отклонению, в частности относительному отклонению предварительного измеренного значения плотности от измеренного значения плотности, и, в частности, выдает такую погрешность также в форме численного, измеренного значения плотности; и/илиIt is additionally provided that the measuring electronic unit periodically determines during operation a density error corresponding to a deviation, in particular the relative deviation of the preliminary measured density value from the measured density value, and, in particular, also gives such an error in the form of a numerical, measured density value; and / or
измерительный электронный блок выдает мгновенную погрешность плотности, соответствующую отклонению, в частности относительному отклонению предварительного измеренного значения плотности от измеренного значения плотности, в форме численного значения погрешности плотности и/или сравнивает мгновенную погрешность плотности с, по меньшей мере, одним заранее заданным эталонным значением и, основываясь на этом сравнении, генерирует, временно, сигнал тревоги, сигнализирующий о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между предварительным измеренным значением плотности и измеренным значением плотности.the measuring electronic unit provides an instantaneous density error corresponding to a deviation, in particular a relative deviation of the preliminary measured density value from the measured density value, in the form of a numerical value of the density error and / or compares the instantaneous density error with at least one predetermined reference value and, Based on this comparison, it generates, temporarily, an alarm signaling an undesirable, in particular, unacceptably high discrepancy m I am waiting for the preliminary measurement density value and the measured value of density.
В девятнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительная система содержит, дополнительно, по меньшей мере, один датчик расхода, размещенный в месте измерения расхода и реагирующий, главным образом, на локальный параметр потока, в частности параметр потока, усредненный по поперечному сечению технологического трубопровода, в частности, скорость потока, объемный расход или массовый расход среды, подлежащей измерению, в частности, также на изменения этого параметра, и подающий, по меньшей мере, один сигнал измерения расхода, находящийся под влиянием локального параметра потока, при этомIn a nineteenth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring system further comprises at least one flow sensor located at the place of flow measurement and reacting mainly to a local flow parameter, in particular a flow parameter averaged over the cross section of the process pipe in particular, the flow rate, volumetric flow rate or mass flow rate of the medium to be measured, in particular, also on changes in this parameter, and the supply, at least dynes flow measurement signal being influenced by the local flow parameter, wherein
измерительный электронный блок поддерживает связь, по меньшей мере временно, с датчиком расхода, и при этом измерительный электронный блок, применяя, по меньшей мере, сигнал измерения расхода, определяет измеренное значение объемного расхода, в частности цифровое измеренное значение объемного расхода, представляющего, в виде мгновенного значения, удельный объемный расход текущей среды; и/илиthe measuring electronic unit communicates, at least temporarily, with the flow sensor, and the measuring electronic unit, using at least a flow measurement signal, determines the measured value of the volumetric flow rate, in particular the digital measured value of the volumetric flow rate, representing, in the form instantaneous value, specific volumetric flow rate of the current medium; and / or
измерительный электронный блок определяет, с применением, по меньшей мере, измеренного значения плотности и измеренного значения объемного расхода, измеренное значение массового расхода, в частности цифровое измеренное значение массового расхода, представляющее, в виде мгновенного значения, удельный массовый расход текущей среды; и/илиthe measuring electronic unit determines, using at least the measured density value and the measured value of the volumetric flow rate, the measured mass flow rate value, in particular the digital measured mass flow rate value, representing, in the form of an instantaneous value, the specific mass flow rate of the current medium; and / or
при этом измерительный электронный блок определяет, с применением, по меньшей мере, сигнала измерения температуры, сигнала измерения давления и сигнала измерения расхода, измеренное значение массового расхода, в частности цифровое измеренное значение массового расхода, представляющее, в виде мгновенного значения, удельный массовый расход текущей среды; и/илиwherein the measuring electronic unit determines, using at least the temperature measurement signal, the pressure measurement signal and the flow measurement signal, the measured mass flow rate, in particular the digital measured mass flow value, representing, in the form of an instantaneous value, the specific mass flow rate of the current environment; and / or
место измерения расхода расположена выше по течению от места измерения температуры и/или выше по течению от места измерения давления; и/илиthe flow measurement site is located upstream of the temperature measurement site and / or upstream of the pressure measurement site; and / or
этот, по меньшей мере, один датчик расхода образован посредством, по меньшей мере, одного пьезоэлектрического элемента и/или посредством, по меньшей мере, одного пьезорезистивного элемента; и/илиthis at least one flow sensor is formed by at least one piezoelectric element and / or by at least one piezoresistive element; and / or
этот, по меньшей мере, один датчик расхода образован посредством, по меньшей мере, одного элемента - электрического сопротивления, в частности, элемента - сопротивления, через который, по меньшей мере временно, протекает нагревающий электрический ток; и/илиthis at least one flow sensor is formed by at least one element - electrical resistance, in particular, an element - resistance, through which at least temporarily flows a heating electric current; and / or
этот, по меньшей мере, один датчик расхода образован посредством, по меньшей мере, одного измерительного электрода, измеряющего электрические потенциалы, в частности измерительного электрода, контактирующего с текущей средой; и/илиthis at least one flow sensor is formed by at least one measuring electrode measuring electric potentials, in particular a measuring electrode in contact with the current medium; and / or
этот, по меньшей мере, один датчик расхода образован посредством, по меньшей мере, одного измерительного конденсатора, реагирующего на изменения параметра потока; и/илиthis at least one flow sensor is formed by at least one measuring capacitor responsive to changes in the flow parameter; and / or
этот, по меньшей мере, один датчик расхода, особенно датчик расхода, выступающий, по меньшей мере частично, в просвет технологического трубопровода, расположен ниже по течению от, по меньшей мере, одного тела необтекаемой формы, погруженного в среду и выступающего в просвет технологического трубопровода.this at least one flow sensor, especially a flow sensor protruding at least partially into the lumen of the process pipe, is located downstream of at least one body of a streamlined shape immersed in the medium and protruding into the lumen of the process pipe .
В двадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок поддерживает связь с датчиком температуры посредством полевой шины, в частности последовательной полевой шины, и/или беспроводным способом по радио.In a twentieth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit communicates with the temperature sensor via a field bus, in particular a serial field bus, and / or wirelessly by radio.
В двадцать первом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок поддерживает связь с датчиком давления посредством полевой шины, в частности последовательной полевой шины, и/или беспроводным способом по радио.In a twenty-first preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit communicates with the pressure sensor via a fieldbus, in particular a serial fieldbus, and / or wirelessly by radio.
В двадцать втором предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что среда в месте измерения плотности находится в термодинамическом состоянии, отличающемся, по меньшей мере временно, в значительной степени, в частности в степени, значительной для требующейся точности для точности измерения измерительной системы, в том, что касается, по меньшей мере, одной локальной переменной термодинамического состояния, в частности температуры и/или давления и/или плотности, от термодинамического состояния среды в месте измерения температуры и/или термодинамического состояния среды в месте измерения давления.In a twenty-second preferred embodiment of the invention, it is provided that the medium at the site of the density measurement is in a thermodynamic state that differs, at least temporarily, to a large extent, in particular to a degree significant for the required accuracy for the accuracy of the measurement of the measuring system, in that relates to at least one local variable of the thermodynamic state, in particular temperature and / or pressure and / or density, from the thermodynamic state of the medium in the place of measurement temperature and / or thermodynamic state of the medium at the place of pressure measurement.
В двадцать третьем предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что текущая среда имеет число Рейнольдса, большее чем 1000.In a twenty-third preferred embodiment of the invention, it is provided that the current medium has a Reynolds number greater than 1000.
В двадцать четвертом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что среда является сжимаемой, имея, в частности, сжимаемость К=-1/V×dV/dp, которая больше чем 10-6 бар-1 (10-11 Па-1), и/или является, по меньшей мере, частично газообразной. Среда, в таком случае, может представлять собой газ, наполненный твердыми частицами и/или капельками жидкости.In a twenty-fourth preferred embodiment of the invention, it is provided that the medium is compressible, having, in particular, compressibility K = −1 / V × dV / dp, which is greater than 10 −6 bar −1 (10 −11 Pa −1 ), and / or is at least partially gaseous. The medium, in this case, may be a gas filled with solid particles and / or liquid droplets.
В двадцать пятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что среда имеет две или более фазы. Одна фаза среды может, в таком случае, представлять собой жидкость, и/или среда может представлять собой жидкость, содержащую газ и/или твердые частицы.In a twenty-fifth preferred embodiment of the invention, it is provided that the medium has two or more phases. One phase of the medium may then be a liquid, and / or the medium may be a liquid containing gas and / or solid particles.
В двадцать шестом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительная система дополнительно содержит элемент отображения, поддерживающий, по меньшей мере, временно, связь с измерительным электронным блоком, для визуальной индикации, по меньшей мере, измеренного значения плотности.In a twenty-sixth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring system further comprises a display element that supports, at least temporarily, communication with the measuring electronic unit, for visually indicating at least the measured density value.
В двадцать седьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод реализован, по меньшей мере на отдельных своих участках, особенно в области, по меньшей мере, места измерения плотности и/или в области, по меньшей мере, места измерения давления, как трубопровод, по существу, устойчивый по форме, по меньшей мере, под действием рабочего давления, в частности, в форме жесткого трубопровода и/или трубопровода, имеющего круглое поперечное сечение.In a twenty-seventh preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipeline is implemented in at least some of its sections, especially in the region of at least the density measurement point and / or in the region of at least the pressure measurement point, such as a pipeline, essentially stable in shape, at least under the action of operating pressure, in particular in the form of a rigid pipe and / or pipe having a circular cross section.
В двадцать восьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод реализован, по меньшей мере, на отдельных своих участках, особенно в области между местом измерения плотности и местом измерения давления и/или между местом измерения плотности и местом измерения температуры, как, по существу, прямолинейный трубопровод, в частности трубопровод, имеющий круглое поперечное сечение.In a twenty-eighth preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipe is implemented in at least some of its sections, especially in the area between the place of density measurement and the place of pressure measurement and / or between the place of density measurement and the place of temperature measurement, as essentially , a straight pipe, in particular a pipe having a circular cross section.
В двадцать девятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр, отличающийся от внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения давления. Предпочтительно, что внутренний диаметр технологического трубопровода больше в месте измерения давления, чем внутренний диаметр технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, в частности предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения давления к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается большим чем 1,1.In a twenty-ninth preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipe has an inner diameter at the virtual density measurement site that is different from the internal diameter of the process pipe at the pressure measurement site. It is preferable that the inner diameter of the process pipe is larger at the pressure measurement site than the inner diameter of the process pipe at the virtual density measurement site, in particular, it is provided that the ratio of the inner diameters: the inner diameter of the process pipe at the pressure measurement site to the inner diameter of the process pipe at the virtual measurement site density, maintained greater than 1.1.
В тридцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения давления к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается меньшим чем 5.In a thirtieth preferred embodiment of the invention, it is provided that the ratio of the inner diameters: the inner diameter of the process pipe at the pressure measurement site to the inner diameter of the process pipe at the virtual density measurement site is maintained less than 5.
В тридцать первом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения давления к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается в диапазоне от 1,2 до 3,1.In the thirty-first preferred embodiment of the invention, it is provided that the ratio of the inner diameters: the inner diameter of the process pipe at the pressure measurement site to the inner diameter of the process pipe at the virtual density measurement site is maintained in the range from 1.2 to 3.1.
В тридцать втором предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения давления прямолинейный участок, который реализован как диффузор, в частности воронкообразный диффузор, имеющий просвет, расширяющийся в направлении потока, в частности расширяющийся непрерывно.In a thirty-second preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipeline has a straight section between the virtual density measurement site and the pressure measurement site, which is implemented as a diffuser, in particular a funnel-shaped diffuser having a lumen widening in the direction of flow, in particular continuously expanding.
В тридцать третьем предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения давления прямолинейный участок, который реализован как сопло, в частности воронкообразное сопло, имеющее просвет, сужающийся в направлении потока, в частности сужающийся непрерывно.In a thirty-third preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipeline has a straight section between the virtual density measurement site and the pressure measurement site, which is implemented as a nozzle, in particular a funnel-shaped nozzle having a lumen tapering in the direction of flow, in particular tapering continuously.
В тридцать четвертом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр, который, по существу, равен внутреннему диаметру технологического трубопровода в месте измерения давления.In a thirty-fourth preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipe has an inner diameter at the virtual density measurement site that is substantially equal to the internal diameter of the process pipe at the pressure measurement site.
В тридцать пятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр, отличающийся от внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения температуры. Предпочтительным является то, что внутренний диаметр технологического трубопровода больше в месте измерения температуры, чем внутренний диаметр в виртуальном месте измерения плотности, в частности, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения температуры к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается большим чем 1,1.In a thirty-fifth preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipe has an inner diameter at the virtual density measurement site that is different from the inside diameter of the process pipe at the temperature measurement site. It is preferable that the inside diameter of the process pipe is larger at the temperature measurement site than the inside diameter at the virtual density measurement site, in particular that the ratio of the inside diameters: the inside diameter of the process pipe at the temperature measurement site to the inside diameter of the process pipe at the virtual density measurement site is supported by greater than 1.1.
В тридцать шестом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения температуры к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается меньшим чем 5.In a thirty-sixth preferred embodiment of the invention, it is provided that the ratio of the inner diameters: the inner diameter of the process pipe at the temperature measurement site to the inner diameter of the process pipe at the virtual density measurement site is maintained less than 5.
В тридцать седьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения температуры к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности поддерживается в диапазоне от 1,2 до 3,1.In a thirty-seventh preferred embodiment of the invention, it is provided that the ratio of the inner diameters: the inner diameter of the process pipe at the temperature measurement site to the inner diameter of the process pipe at the virtual density measurement site is maintained in the range from 1.2 to 3.1.
В тридцать восьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения температуры прямолинейный участок, реализованный как диффузор, в частности воронкообразный диффузор, имеющий просвет, расширяющийся в направлении потока, в частности расширяющийся непрерывно.In a thirty-eighth preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipe has a straight section between the virtual density measuring point and the temperature measuring point, implemented as a diffuser, in particular a funnel-shaped diffuser having a lumen widening in the direction of flow, in particular continuously expanding.
В тридцать девятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения температуры прямолинейный участок, выполненный в виде сопла, в частности воронкообразное сопло, имеющее просвет, становящийся более узким в направлении потока, в частности непрерывно более узким.In a thirty-ninth preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipe has a straight section made between a virtual density measuring point and a temperature measuring place in the form of a nozzle, in particular a funnel-shaped nozzle having a lumen becoming narrower in the flow direction, in particular continuously narrower .
В сороковом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр, по существу, равный внутреннему диаметру технологического трубопровода в месте измерения температуры.In a fortieth preferred embodiment of the invention, it is provided that the process pipe has an internal diameter substantially equal to the internal diameter of the process pipe at the temperature measurement site at the virtual density measurement site.
В сорок первом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что виртуальное место измерения плотности расположено выше по течению от места измерения температуры и/или выше по течению от места измерения давления.In a forty-first preferred embodiment, the virtual density measurement site is located upstream of the temperature measurement site and / or upstream of the pressure measurement site.
В сорок втором предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что место измерения давления расположено ниже по течению от места измерения температуры.In a forty-second preferred embodiment of the invention, it is provided that the pressure measuring point is located downstream of the temperature measuring point.
В сорок третьем предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что расстояние, на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, отличается от расстояния, на которое место измерения температуры отстоит от виртуального места измерения плотности.In a forty-third preferred embodiment of the invention, it is provided that the distance by which the pressure measurement location is away from the virtual density measurement site is different from the distance by which the temperature measurement location is away from the virtual density measurement site.
В сорок четвертом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что расстояние, на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности больше, чем расстояние, на которое место измерения температуры отстоит от виртуального места измерения плотности.In a forty-fourth preferred embodiment of the invention, it is provided that the distance by which the pressure measurement location is away from the virtual density measurement site is greater than the distance by which the temperature measurement location is away from the virtual density measurement site.
В сорок пятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что расстояние, на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, больше чем внутренний диаметр технологического трубопровода в месте измерения давления, и/или при этом расстояние, на которое место измерения давления отстоит от места измерения температуры, больше, чем внутренний диаметр технологического трубопровода в месте измерения давления. В дальнейшем, расстояние, на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, соответствует, по меньшей мере, трехкратному, в частности, более чем пятикратному внутреннему диаметру технологического трубопровода в месте измерения давления, и/или расстояние, на которое место измерения давления отстоит от места измерения температуры, соответствует, по меньшей мере, трехкратному, в частности, более чем пятикратному внутреннему диаметру технологического трубопровода в месте измерения давления.In a forty-fifth preferred embodiment of the invention, it is provided that the distance by which the pressure measurement location is away from the virtual density measurement site is greater than the internal diameter of the process pipe at the pressure measurement location, and / or wherein the distance by which the pressure measurement location is away from the place temperature measurements larger than the inside diameter of the process pipe at the pressure measurement site. Further, the distance by which the pressure measurement place is located away from the virtual density measurement place corresponds to at least three times, in particular more than five times the internal diameter of the process pipe at the pressure measurement place, and / or the distance by which the pressure measurement place spaced from the place of temperature measurement, corresponds to at least three times, in particular, more than five times the inner diameter of the process pipe at the point of pressure measurement.
В сорок шестом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок содержит микрокомпьютер. Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок выдает посредством микрокомпьютера, по меньшей мере, измеренное значение плотности.In a forty-sixth preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit comprises a microcomputer. It is further envisaged that the measuring electronic unit provides at least a measured density value by means of a microcomputer.
В сорок седьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительная система дополнительно содержит, по меньшей мере, один корпус электронного блока, в частности корпус, стойкий к воздействию взрывов, и/или давления, и/или ударов, и/или к атмосферным воздействиям, в котором, по меньшей мере частично, размещается измерительный электронный блок. Дополнительно предусматривается, что этот, по меньшей мере, один, в частности металлический, корпус электронного блока прикреплен к технологическому трубопроводу и/или размещен в непосредственной близости от виртуального места измерения плотности.In a forty-seventh preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring system further comprises at least one housing of the electronic unit, in particular a housing that is resistant to explosions and / or pressure and / or shock and / or weathering, in which, at least partially, the measuring electronic unit is located. It is further envisaged that this at least one, in particular metal, housing of the electronic unit is attached to the process pipe and / or located in the immediate vicinity of the virtual density measurement site.
Основная идея изобретения заключается в том, чтобы улучшить точность измерения измерительных систем описанного вида, определяя с улучшенной точностью плотность, выводимую из, на самом деле реальных, но, однако, по необходимости измеряемых распределенным образом, переменных состояния. Эта выводимая плотность служит в качестве центральной измеряемой переменной в многочисленных вариантах применения технологии промышленных измерений в случае текущих сред. Улучшенная точность достигается благодаря учету возможного пространственного изменения (в частности, также и степени этого изменения) числа Рейнольдса и/или термодинамического состояния текущей среды. В случае измерительной системы, согласно изобретению, это достигается за счет достоверного вычисления плотности, за счет соотнесения ее с некоторым эталонным местом, определенным ранее для конкретной измерительной системы и служащим как фиксированное по своему местоположению место измерения. Плотность, таким образом, измеряется виртуально. Точность измерения, с которой измерительная система определяет локальную плотность, может быть дополнительно значительно улучшена за счет того, что определение измерительной системой упомянутой плотности также учитывает равным образом локально измеренную, существующую скорость потока для того, чтобы добиться дополнительной компенсации погрешности, сопровождающей упомянутые изменения числа Рейнольдса и/или термодинамического состояния текущей среды.The main idea of the invention is to improve the measurement accuracy of measuring systems of the described type, determining with improved accuracy the density derived from actually real, but, however, necessarily measured in a distributed manner, state variables. This output density serves as a central measured variable in numerous applications of industrial measurement technology in the case of current media. Improved accuracy is achieved by taking into account the possible spatial change (in particular, also the degree of this change) of the Reynolds number and / or thermodynamic state of the current medium. In the case of a measuring system according to the invention, this is achieved by reliably calculating the density, by correlating it with some reference location, previously determined for a particular measuring system and serving as a fixed measurement location. Density is thus measured virtually. The measurement accuracy with which the measuring system determines the local density can be further significantly improved by the fact that the measurement system determines the mentioned density also takes into account the locally measured, existing flow velocity, in order to further compensate for the error accompanying the mentioned changes in the Reynolds number and / or thermodynamic state of the current environment.
Изобретение основано на том неожиданном факте, при котором пространственное изменение числа Рейнольдса и/или термодинамического состояния, и связанные с этим погрешности измерения могут быть спроецированы на единственную координату, лежащую в направлении потока и/или совпадающую с осью потока в измерительной системе и, таким образом, могут быть преобразованы в соответствующим образом упрощенный набор параметров измерительной системы, которые могут быть определены, по меньшей мере по преимуществу, заранее, экспериментальным образом и/или с помощью компьютера, например, в ходе калибровки измерительной системы, во время завершения ее изготовления и/или во время ее пуска. Пространственные изменения или их степень и, в результате, также и набор параметров устройства являются действительно индивидуальными для каждой конкретной измерительной системы и каждой конкретной среды, так что калибровка является индивидуальной, но такая калибровка может в таком случае, однако, рассматриваться как инвариантная по отношению к возможным изменениям числа Рейнольдса и/или термодинамического состояния, происходящим во время работы, если измерительная система остается неизменной со средой, по существу, постоянной, в том, что касается ее химического состава. Для данной распределенной измерительной системы величина изменений термодинамического состояния, происходящих вдоль оси потока, может быть определена заранее, так чтобы их влияние могло быть откалибровано и, в результате, также скомпенсировано с точностью, достаточной для измерений, при этом было к удивлению обнаружено, что величина изменения является в значительной степени постоянной для данной измерительной системы с постоянной средой, так что такое изменение может быть преобразовано в набор действительно индивидуальных, но также и постоянных параметров устройства.The invention is based on the unexpected fact that a spatial change in the Reynolds number and / or thermodynamic state, and the associated measurement errors, can be projected onto a single coordinate lying in the direction of flow and / or coinciding with the axis of the stream in the measuring system and thus can be transformed into an appropriately simplified set of parameters of the measuring system, which can be determined, at least advantageously, in advance, experimentally and / or using a computer, for example, during calibration of a measuring system, at the time of completion of its manufacture and / or during its start-up. Spatial changes or their degree and, as a result, also a set of device parameters are truly individual for each specific measuring system and each specific medium, so that the calibration is individual, but such a calibration can in this case, however, be considered invariant with respect to possible changes in the Reynolds number and / or thermodynamic state that occur during operation, if the measuring system remains unchanged with the medium essentially constant, as for its chemical composition. For a given distributed measuring system, the magnitude of the changes in the thermodynamic state occurring along the flow axis can be determined in advance so that their influence can be calibrated and, as a result, also compensated with an accuracy sufficient for measurements, and it was surprisingly found that the change is largely constant for a given measuring system with a constant medium, so that such a change can be transformed into a set of truly individual, but also permanent device parameters.
Преимущество изобретения заключается в том, что этот фундаментальный способ может быть подогнан к многочисленным уже установленным измерительным системам, по меньшей мере, в той степени, в какой электронный блок измерительного устройства допускает изменение соответствующего программного обеспечения обработки данных.An advantage of the invention is that this fundamental method can be adapted to numerous already installed measuring systems, at least to the extent that the electronic unit of the measuring device allows for the modification of the corresponding data processing software.
Изобретение, так же как и дополнительные предпочтительные варианты его выполнения будут теперь объяснены ниже на основе предпочтительных вариантов выполнения изобретения, при необходимости со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:The invention, as well as additional preferred embodiments thereof, will now be explained below based on preferred embodiments of the invention, if necessary with reference to the drawings, in which the following is presented:
фиг.1 - вид в перспективе сбоку измерительной системы для измерения локальной плотности, которой обладает среда, протекающая в технологическом трубопроводе в месте измерения плотности, посредством датчика давления, расположенного в месте измерения давления, и датчика температуры, расположенного в месте измерения температуры;figure 1 is a perspective view from the side of the measuring system for measuring local density, which has a medium flowing in the process pipe at the place of measurement of density, by means of a pressure sensor located at the place of pressure measurement, and a temperature sensor located at the place of temperature measurement;
фиг.2 - измерительная система, показанная на фиг.1, на сей раз в форме структурной схемы;figure 2 - the measuring system shown in figure 1, this time in the form of a structural diagram;
фиг.3а, 3b - виды в перспективе и с частичным разрезом, под различными углами, вихревого преобразователя расхода, пригодного для применения в измерительной системе, показанной на фиг.1, и работающего в соответствии с вихревым принципом; иfiga, 3b are perspective views and partially cut, at different angles, of a vortex flow transducer suitable for use in the measuring system shown in figure 1, and operating in accordance with the vortex principle; and
Фиг.4a-4h, 5 - разрез различных вариантов выполнения технологического трубопровода и для относительного расположения индивидуальных мест изменения в измерительной системе, показанной на фиг.1.Figa-4h, 5 is a sectional view of various embodiments of the process pipeline and for the relative location of individual places of change in the measuring system shown in Fig.1.
На фиг.1 показана в схематическом виде измерительная система (1), которая может быть построена по модульному принципу и которая предназначена для того, чтобы определять, по меньшей мере временно, и очень точно и, равным образом, очень надежно плотность среды, протекающей в технологическом трубопроводе (20) и для того, чтобы преобразовывать такую плотность, иногда даже в режиме реального времени, в соответствующее достоверное, например, даже цифровое, измеренное значение (Хρ) плотности. Помимо однофазной среды, также возможно, что среда может иметь две или больше фазы. Примеры сред содержат, например, газ, жидкость (которая может содержать газ и/или твердые частицы), газ, содержащий твердые частицы и/или капельки жидкости, пар или водяной пар (которые могут быть насыщенным паром или сухим паром) или тому подобное, такие как водород, азот, хлор, кислород, гелий или образованные из них соединения и/или смеси, такие как, например, двуокись углерода, вода, фосген, воздух, природный газ или другие углеводородные смеси.Figure 1 shows in schematic form a measuring system (1), which can be built on a modular basis and which is designed to determine, at least temporarily, and very accurately and, equally, very reliably the density of the medium flowing in technological pipeline (20) and in order to convert such a density, sometimes even in real time, into a corresponding reliable, for example, even a digital, measured value (X ρ ) of density. In addition to a single-phase medium, it is also possible that the medium may have two or more phases. Examples of media include, for example, gas, liquid (which may contain gas and / or solid particles), gas containing solid particles and / or droplets of liquid, steam or water vapor (which may be saturated steam or dry steam) or the like, such as hydrogen, nitrogen, chlorine, oxygen, helium or the compounds and / or mixtures formed therefrom, such as, for example, carbon dioxide, water, phosgene, air, natural gas or other hydrocarbon mixtures.
В частности, измерительная система предназначена для очень точного измерения плотности текущей среды также и для случая, при котором среда является изменчивой в том, что касается термодинамического состояния в направлении вдоль оси потока в измерительной системе, что, например, может иметь место в ситуациях, при которых внутри технологического трубопровода идет химическая реакция среды, или для кусочно охлаждаемых сред или для кусочно нагреваемых сред, сжимаемых сред и/или в случае технологических трубопроводов, поперечное сечение которых изменяется в направлении оси потока. Эта измерительная система, кроме того, предназначена для определения плотности текущих сред, имеющих число Рейнольдса (Re), большее, чем 1000, и/или сжимаемых сред, имеющих сжимаемость (К), составляющую более чем 10-6 бар-1 (10-11 Па-1).In particular, the measuring system is designed for very accurate measurement of the density of the current medium, also for the case in which the medium is variable in terms of the thermodynamic state along the flow axis in the measuring system, which, for example, can occur in situations where which inside the technological pipeline there is a chemical reaction of the medium, either for piecewise cooled media or for piecewise heated media, compressible media and / or in the case of technological pipelines, cross section ryh changes in the flow direction axis. This measuring system, in addition, is designed to determine the density of current media having a Reynolds number (Re) greater than 1000, and / or compressible media having a compressibility (K) of more than 10 -6 bar -1 (10 - 11 Pa -1 ).
Для этого измерительная система содержит, по меньшей мере, один датчик температуры, размещенный в месте (Mϑ) измерения температуры, реагирующий, главным образом, на локальную температуру (ϑ) и подающий, по меньшей мере, один сигнал (х□) измерения температуры, находящийся под влиянием такой локальной температуры протекающей среды, подлежащей измерению; равно как, по меньшей мере, один датчик давления, размещенный в месте (Мр) измерения давления, реагирующий, главным образом, на локальное, например, статическое и/или абсолютное давление (р) протекающей среды, подлежащей измерению, и подающий, по меньшей мере, один сигнал (хр) измерения давления, находящийся под влиянием такого локального давления в этой среде. Хотя место измерения давления в примере показанного здесь варианта выполнения изобретения расположена ниже по течению от места измерения температуры, она, в случае необходимости, конечно, может быть также расположена выше по течению от места измерения температуры.For this, the measuring system contains at least one temperature sensor located in the place (M ϑ ) of the temperature measurement, reacting mainly to the local temperature (ϑ) and giving at least one signal (x □ ) of the temperature measurement under the influence of such a local temperature of the flowing medium to be measured; as well as at least one pressure sensor located in the place (M p ) of the pressure measurement, reacting mainly to local, for example, static and / or absolute pressure (p) of the flowing medium to be measured, and supplying at least one pressure measurement signal (x p ) influenced by such local pressure in this medium. Although the pressure measurement location in the example of the embodiment of the invention shown here is located downstream of the temperature measurement location, of course, if necessary, it can also be located upstream of the temperature measurement location.
Помимо датчика температуры и датчика давления измерительная система дополнительно содержит, по меньшей мере, один измерительный электронный блок 100, поддерживающий, по меньшей мере временно, связь как с датчиком температуры, так и с датчиком давления и принимающий, по проводам и/или беспроводным способом, измерительные сигналы (хϑ), (xp) от датчика температуры и датчика давления. Измерительные сигналы (хϑ), (хр), если это необходимо, могут быть перед их отправкой в измерительный электронный блок 100 надлежащим образом преобразованы.In addition to the temperature sensor and the pressure sensor, the measuring system further comprises at least one measuring
В качестве датчика температуры может, например, служить промышленный датчик температуры, такой как, например, термопара или термометр сопротивления, относящийся к типу Pt 100 или Pt 1000, в то время как датчик давления может, например, представлять собой промышленный датчик измерения давления, в частности абсолютного и/или относительного, например датчик с емкостным элементом измерения давления. Конечно, если это необходимо, то могут быть использованы также и другие элементы измерения давления, преобразующие значения давления, регистрируемые и передаваемые от среды, в соответствующие измерительные сигналы, равно как и другие подходящие датчики температуры. Кроме того, датчик температуры может быть предусмотрен, например, как компонент самостоятельного устройства измерения температуры, промышленного типа, имеющего свой собственный электронный блок измерительного устройства. Такие устройства измерения температуры, известные по своей сути специалистам в данной области техники, широко признаны в технологии измерений производственного процесса и продаются, например, также фирмой "Endress + Hauser Wetzer GmbH + Co. KG", под обозначениями "Easytemp TSM" or "Omnigrad Т". В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому датчик температуры может, как более подробно объяснено ниже, также быть реализован как составная часть сложного встроенного в трубопровод измерительного устройства, возможно регистрирующего даже множество измеряемых переменных текущей среды. Датчик давления также может быть составной частью такого сложного встроенного в трубопровод измерительного устройства или компонента самостоятельного устройства измерения давления, промышленного типа, со своим собственным электронным блоком измерительного устройства. Такие устройства измерения давления, аналогичным образом известные специалистам в данной области техники, также широко признаны в технологии измерений производственного процесса и продаются, например, также фирмой "Endress + Hauser Wetzer GmbH + Co. KG", под обозначениями "Cerabar S", "Cerabar M" или "Cerabar T". Однако, кроме того, датчик давления и датчик температуры могут также быть предусмотрены в форме единого измерительного устройства для измерения давления и температуры, например, в форме промышленного комбинированного измерительного устройства, которое предложено в WO - А 97/48970.The temperature sensor can, for example, be an industrial temperature sensor, such as, for example, a thermocouple or resistance thermometer of the
Как схематично показано на фиг.1, измерительный электронный блок может быть размещен, по меньшей мере частично, в корпусе 110 электронного блока, в частности корпусе, стойком к воздействию взрывов, и/или давления, и/или ударов, и/или к атмосферным воздействиям. Корпус 110 электронного блока, изготовленный, например, из металла, может, что также показано на фиг.1, при необходимости, быть установлен на технологическом трубопроводе.As schematically shown in FIG. 1, the measuring electronic unit can be placed, at least partially, in the
Для проводимой внутри измерительной системы дальнейшей обработки сигнала измерения давления и сигнала измерения температуры один вариант выполнения изобретения дополнительно предусматривает в измерительном электронном блоке микрокомпьютер (µС), который служит, в частности, также для выдачи измеренного значения (Хρ) плотности и который может быть образован, например, посредством, по меньшей мере, одного микропроцессора и/или посредством, по меньшей мере, одного процессора обработки сигналов. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, для воплощения микрокомпьютера (µС) также могут быть использованы специализированные по применению интегральные схемы (ASIC-схемы) и/или компоненты или системы с программируемой логикой, такие как, например, так называемые FPGA-матрицы (программируемые пользователем вентильные матрицы) и/или могут быть использованы, что также предлагается в WO - А 03/098154, так называемые SOPC-системы (системы на программируемой микросхеме). Кроме того, в другом варианте выполнения изобретения измерительный электронный блок содержит, по меньшей мере, один элемент отображения для интерфейса "человек-машина", размещенный, например, в непосредственной близости от измерительного электронного блока и поддерживающий, по меньшей мере временно, связь с этим измерительным электронным блоком, в частности с микрокомпьютером, возможно в ней предусмотренным, для визуальной индикации, по меньшей мере, измеренного значения плотности. Элемент отображения для интерфейса "человек-машина", в таком случае, может быть реализован также в форме комбинированного элемента отображения и обслуживания, который делает возможным, помимо визуализации измеренных значений, также ввод пользователем сервисных команд, задающих параметры и/или управляющих измерительным электронным блоком.For further processing of the pressure measurement signal and the temperature measurement signal carried out inside the measuring system, one embodiment of the invention additionally provides a microcomputer (μC) in the measuring electronic unit, which also serves, in particular, to provide a measured density value (X ρ ) and which can be formed for example, by means of at least one microprocessor and / or by means of at least one signal processing processor. As an alternative to this or in addition to this, specialized application integrated circuits (ASICs) and / or programmable logic components or systems, such as, for example, so-called FPGAs, can also be used to implement a microcomputer (µC) (user programmable gate arrays) and / or can be used, which is also proposed in WO-A 03/098154, the so-called SOPC-systems (systems on a programmable chip). In addition, in another embodiment of the invention, the measuring electronic unit contains at least one display element for the human-machine interface, located, for example, in the immediate vicinity of the measuring electronic unit and supporting, at least temporarily, communication with this measuring electronic unit, in particular with a microcomputer, possibly provided therein, for visual indication of at least the measured density value. The display element for the human-machine interface, in this case, can also be implemented in the form of a combined display and service element, which makes it possible, in addition to visualizing the measured values, also entering user service commands that specify parameters and / or control the measuring electronic unit .
Измерительный электронный блок периодически генерирует, основываясь на сигнале измерения температуры, например, также с применением, при необходимости, предусмотренного микрокомпьютера, измеренное значение (Хϑ) температуры, в частности цифровое значение, представляющее в виде мгновенного значения локальную температуру среды, в частности температуру среды в месте измерения температуры, и/или что измерительный электронный блок периодически генерирует, основываясь на сигнале (хр) измерения давления, например, в свою очередь, с применением, при необходимости, предусмотренного микрокомпьютера, измеренное значение (Хр) давления, в частности цифровое значение, представляющее в виде мгновенного значения давление, преобладающее в среде, в частности в месте измерения давления.The measuring electronic unit periodically generates, based on the temperature measurement signal, for example, also using, if necessary, the provided microcomputer, a measured temperature value (X ϑ ), in particular a digital value representing the local temperature of the medium as an instantaneous value, in particular the temperature of the medium in place of the temperature measurement, and / or that the measuring electronic unit periodically generates, based on a signal (x p) of the pressure measurement, e.g., in turn, to-Application iem, if necessary, provided the microcomputer, the measured value (X p) pressure, in particular a digital value representing the instantaneous value of the pressure prevailing in a medium, in particular pressure measurement site.
По меньшей мере, для вышеописанного случая, при котором измерительная система образована посредством двух, или также больше, самостоятельных измерительных устройств, в случае измерительной системы по изобретению, также и измерительный электронный блок может быть реализован посредством надлежащего соединения, проводами и/или беспроводным способом, электронного блока отдельных измерительных устройств, образующего, таким образом, подкомпоненты измерительного электронного блока, и может, в результате, также быть составлена по модульному принципу. Измерительный электронный блок может поддерживать связь с датчиком температуры и/или с датчиком давления, например, посредством полевой шины, в частности последовательной полевой шины. В качестве альтернативы распределенной конструкции, измерительный электронный блок может, тем не менее, в случае необходимости, также быть реализован в форме единственного модуля, в который измерительные сигналы, выдаваемые датчиками давления и/или температуры, подаются напрямую.At least for the case described above, in which the measuring system is formed by two, or also more independent measuring devices, in the case of the measuring system according to the invention, also the measuring electronic unit can be implemented by means of a suitable connection, by wires and / or wirelessly, the electronic unit of individual measuring devices, thus forming subcomponents of the measuring electronic unit, and can, as a result, also be compiled in a modular principle. The measuring electronics can communicate with a temperature sensor and / or a pressure sensor, for example, via a fieldbus, in particular a serial fieldbus. As an alternative to a distributed design, the measuring electronic unit can, however, if necessary, also be implemented in the form of a single module into which the measuring signals generated by pressure and / or temperature sensors are supplied directly.
При необходимости, по меньшей мере два электронных блока измерительных устройств, или подкомпоненты электронного блока 1001, 1002, должны быть так соединены между собой способом, известным специалистам в данной области техники, чтобы во время работы по меньшей мере одного из этих двух электронных блоков 1001, 1002 измерительных устройств, соответственно выданные данные измерения могли быть переданы, по меньшей мере в одном направлении, другому блоку, функционирующему, таким образом, в качестве главного электронного блока. Это может быть реализовано способом, известным специалистам в данной области техники, в форме измерительных сигналов, закодированных по их напряжению, их току и/или их частоте, и/или в форме измеренных значений, облаченных в форму закодированных в цифровой форме телеграмм, например способом HART® - MULTIDROP или способом пакетно-монопольного режима. Однако, вместо этого, также могут быть использованы соединения по данным, поддерживаемые в двух направлениях между двумя электронными блоками 1001, 1002 измерительных устройств, для передачи локально определенных, измеряемых переменных, в каждом случае, соответственно, другому электронному блоку 1001, 1002 измерительных устройств, например, через внешнюю полевую шину. Для осуществления необходимого соединения связи между двумя электронными блоками 1001, 1002 измерительных устройств можно с пользой применить, стандартные интерфейсы, соответственно принятые в технологии промышленных измерений и автоматизации, такие как, например, передаваемые по проводам токовые петли 4-20 мА, при необходимости также в сочетании с HART® или другими применимыми протоколами полевой шины и/или соответствующие соединения по радио.If necessary, at least two electronic units of the measuring devices, or subcomponents of the
По меньшей мере, один измерительный электронный блок 1001, 1002, кроме того, спроектирован так, что он поддерживает, по меньшей мере временно, связь, как это схематично показано на фиг.1, с вышеописанной по отношению к нему системой обработки данных, и, таким образом, что, по меньшей мере при обычной измерительной операции, измеренные значения, периодически определяемые со стороны измерительной системы, передаются, при необходимости даже в виде закодированной в цифровой форме телеграммы, в настолько короткое время, насколько это возможно, и/или в режиме реального времени системе обработки данных. Для регистрации измеренных значений, переданных от измерительного электронного блока, система 2 обработки данных дополнительно снабжена, по меньшей мере, одной оценивающей схемой 80, поддерживающей с ней, по меньшей мере временно, соответствующую связь. Система 2 обработки данных может, например, являться частью расположенного рядом с технологическим процессом автоматического управляющего модуля или также удаленной системы управления технологическим процессом, имеющей множество компьютеров для управления технологическим процессом и/или цифровых программируемых логических контроллеров, которые расположены пространственно распределенным образом в пределах промышленного предприятия и соединены между собой через соответствующую сеть передачи данных, в частности, также посредством цифровых полевых шин. Равным образом, система обработки данных может быть соединена с дополнительными измерительными устройствами и/или с управляющими устройствами, такими как, например, клапаны или насосы, участвующие в технологическом процессе. Система обработки данных дополнительно содержит, по меньшей мере, одну полевую шину (FB), в частности последовательную полевую шину, предназначенную для передачи цифровых данных измерения и/или рабочих данных. Эта по меньшей мере одна полевая шина (FB) может, например, представлять собой шину, функционирующую в соответствии с одним из стандартов, принятых в области автоматизации производственных процессов, такую как например FOUNDATION FIELDBUS, PROFIBUS, CANBUS, MODBUS, RACKBUS - RS 485 или им подобную. Вышеупомянутая оценивающая схема 80 присоединена к, по меньшей мере, одной полевой шине специально для передачи измеренных значений, принятых в форме цифровых данных измерения от измерительной системы. В зависимости от того, как реализованы полевая шина и измерительный электронный блок, последний может быть соединен с системой 2 обработки данных либо непосредственно, либо посредством адаптера, который соответствующим образом преобразует сигнал, несущий измеренное значение.At least one measuring
Измерительный электронный блок и система 2 обработки данных, расположенная, при необходимости, от нее на значительном пространственном удалении, в дальнейшем усовершенствовании изобретения имеют электрическое соединение друг с другом посредством, по меньшей мере, одной пары (2 L) проводов, по которой во время работы протекает, по меньшей мере временно, ток (I), в частности, изменяемый ток (I). Этот ток может подаваться, например, от внешнего источника 70 электрической энергии или мощности, предусмотренного в этой вышестоящей системе обработки данных. Во время работы источник 70, электропитания обеспечивает, по меньшей мере, одно напряжение (UV) питания, в частности, униполярное напряжение питания, возбуждая ток (I), протекающий в паре (2 L) проводов. Источник энергоснабжения, в таком случае, может представлять собой, например, батарею и/или цепь источника напряжения постоянного или переменного тока, запитываемую через внутреннюю сеть энергоснабжения предприятия. Для присоединения, в частности, с возможностью отсоединения, этой, по меньшей мере, одной пары (2 L) проводов к измерительному электронному блоку 100а, таким образом, и к самой измерительной системе 1, такой блок дополнительно содержит, по меньшей мере, одну доступную извне клеммную пару.The measuring electronic unit and the data processing system 2, located, if necessary, at a considerable spatial distance from it, in a further improvement of the invention are electrically connected to each other by means of at least one pair (2 L) of wires through which during operation at least temporarily, current (I) flows, in particular a variable current (I). This current can be supplied, for example, from an external source of electric energy or power 70 provided in this superior data processing system. During operation, the power supply 70 provides at least one supply voltage (U V ), in particular a unipolar supply voltage, generating current (I) flowing in a pair (2 L) of wires. The power supply, in this case, can be, for example, a battery and / or a circuit of a constant or alternating current voltage source, fed through an internal power supply network of the enterprise. To connect, in particular, with the possibility of disconnecting this at least one pair (2 L) of wires to the measuring electronic unit 100a, and thus to the
Для вышеописанного случая измерительного электронного блока, собранного по модульному принципу из отдельных подкомпонентов, каждый из подкомпонентов 1001, 1002 может, например, быть соединен отдельно с внешним источником энергоснабжения, например, также посредством вышеупомянутой токовой петли на 4-20 мА. Однако, в качестве альтернативы этому или дополнения к этому, один из подкомпонентов 1001, 1002 может также быть соединенным с другим подкомпонентом таким образом, чтобы он мог, по меньшей мере временно, питать такой другой подкомпонент электрической энергией.For the above-described case of a measuring electronic unit assembled on a modular basis from separate subcomponents, each of the
Измерительный электронный блок, кроме того, выполнен таким образом, что измеренные значения, генерируемые внутренним образом в измерительной системе, будь то, теперь, измеренные значения единственной регистрируемой измеряемой переменной или измеренные значения различных регистрируемых измеряемых переменных, таких как, например, определяемая плотность и определяемый массовый расход, передаются, по меньшей мере частично, через, эту, по меньшей мере, одну пару (2 L) проводов системы 2 обработки данных. Пара (2 L) электрических проводов, в таком случае, может представлять собой часть так называемой двухпроводной токовой петли, хорошо зарекомендовавшей себя в технологии промышленных измерений. Тогда, для этого случая, с одной стороны, измеренные значения, выдаваемые, по меньшей мере временно, передаются через эту единственную пару (2 L) проводов вышестоящей системе обработки данных в форме модулируемого нагрузкой (например, посредством традиционных цепей связи) тока в петле, в частности, тактируемого или непрерывно изменяющегося тока в петле, а с другой стороны, через эту пару (2 L) проводов измерительный электронный блок и, таким образом, измерительная система снабжаются посредством соответствующего, в частности, тактируемого инвертора постоянного тока, по меньшей мере временно и/или по меньшей мере частично, электрической энергией или электрической мощностью (IN·UN).The measuring electronic unit is also made in such a way that the measured values generated internally in the measuring system, whether now, the measured values of a single recorded measured variable or the measured values of various recorded measured variables, such as, for example, determined density and determined mass flow, are transmitted at least partially through this at least one pair (2 L) of wires of the data processing system 2. A pair (2 L) of electrical wires, in this case, can be part of the so-called two-wire current loop, which has proven itself in industrial measurement technology. Then, for this case, on the one hand, the measured values generated at least temporarily are transmitted through this single pair (2 L) of wires to a higher data processing system in the form of a load modulated current (for example, via traditional communication circuits) in the loop, in particular, a clocked or continuously changing current in the loop, and on the other hand, through this pair (2 L) of wires, the measuring electronic unit and, thus, the measuring system are supplied by means of a corresponding, in particular, clocked a DC current, at least temporarily and / or at least partially, by electric energy or electric power (I N · U N ).
Измерительный электронный блок 100, кроме того, предназначен для генерирования, во время работы, множества измеренных значений, в частности цифровых измеренных значений, представляющих, по меньшей мере частично, эту, по меньшей мере, одну измеряемую переменную, и для передачи таких значений, по меньшей мере частично, через клеммы и надлежащим образом соединенную с ними пару (2 L) проводов подсоединенной системе 2 обработки данных в форме, подходящей для системы 2 обработки данных. В случае необходимости измерительная система, в связи с этим, может быть дополнительно усовершенствована таким образом, что измерительный электронный блок 100 и система 2 обработки данных были также соединены друг с другом посредством, по меньшей мере, одной дополнительной второй пары проводов (не показанной на чертеже), через которую во время работы, по меньшей мере временно, соответственно протекает электрический ток. Для этого случая, измерительная система может дополнительно передавать внутренне генерируемые измеренные значения, по меньшей мере частично, также через дополнительную пару проводов системе обработки данных. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, измерительная система и система обработки данных могут также поддерживать связь друг с другом беспроводным способом, например посредством радиоволн. В частности, для этого последнего случая, может также быть предпочтительным снабжать измерительную систему электрической энергией, в частности, также исключительно, посредством внутренней и/или внешней, в частности, сменной и/или перезаряжаемой батареи и/или топливного элемента. Кроме того, измерительная система может дополнительно запитываться, частично или исключительно, посредством преобразователей мощности с использованием регенеративных источников энергии и размещаться непосредственно на измерительном устройстве нижнего уровня и/или размещена на удалении от него, примерами таких преобразователей мощности являются, например, термогенераторы, солнечные батареи, ветряные генераторы и тому подобное.The measuring
Измерительная система может обмениваться через измерительный электронный блок, по меньшей мере временно, с внешним обслуживающим и управляющим модулем, например портативным обслуживающим модулем или программирующим устройством, предусмотренным в описанной системе обработки данных, данными, относящимися к конкретному устройству, такими как параметры настроек, внутренними по отношению к измерительному устройству, для измерительного электронного блока и/или диагностическими параметрами, внутренними по отношению к измерительной системе. С этой целью, в измерительном электронном блоке 100 дополнительно предусматривается, по меньшей мере, одна схема (СОМ) связи, которая управляет связью по, по меньшей мере, одной паре (2 L) проводов. В частности, схема связи служит для преобразования данных, относящихся к конкретной измерительной системе, подлежащих отправке, в сигналы, способные передаваться через пару (2 L) электрических проводов, и для того, чтобы затем подавать такие сигналы в провода. В качестве альтернативы, схема (СОМ) связи может, однако, также быть предназначена для приема данных, относящихся к конкретной измерительной системе, например набора параметров настроек, подлежащих изменению для измерительного электронного блока, посылаемых извне через подходящую пару электрических проводов. Схема связи может, например, представлять собой интерфейсную схему, работающую в соответствии с протоколом HART @ - Field - Communications - Protocol (протокол взаимодействия с удаленным датчиком с шинной адресацией, HART Communication Foundation (Фонд связи по протоколу HART) г.Остин, штат Техас, США), в котором в качестве носителя сигнала применяется высокочастотное кодированное посредством ЧМ (частотной манипуляции) переменное напряжение, или, однако, также интерфейсную схему, работающую в соответствии со стандартом PROFIBUS (стандарт высокоскоростной шины цифрового технологического оборудования). В случае необходимости, к измерительному электронному блоку, также, дополнительно, могут иметь прямой доступ исполняемые внешним образом (например, в оперативной среде описанной системы обработки данных) процессы, поддерживающие связь с измерительным электронным блоком 100 и обрабатывающие данные.The measuring system can communicate via the measuring electronic unit, at least temporarily, with an external service and control module, for example, a portable service module or a programming device provided in the described data processing system, data related to a specific device, such as settings, internal in relation to the measuring device, for the measuring electronic unit and / or diagnostic parameters internal to the measuring system IU. To this end, at least one communication circuit (COM) is further provided in the measuring
Измерительная система, согласно изобретению, дополнительно предусматривает, что измерительный электронный блок выдает во время работы, с применением, по меньшей мере, сигнала (хϑ) измерения температуры, так же как и сигнала (xp) измерения давления, измеренное значение (Хρ) плотности таким образом, что оно представляет мгновенное значение локальной плотности, которую текущая среда фактически имеет в воображаемом эталонном месте (которое может также быть расположено на заранее заданном расстоянии от реального места измерения давления и/или реального места измерения температуры вдоль оси потока), определенного локально в пределах технологического трубопровода 20. Это виртуальное эталонное место, ввиду отсутствия в ней соответствующего датчика плотности и для того, чтобы отличать ее от фактически образованных и, таким образом, реальных мест изменения, созданных посредством, соответственно, датчика температуры и датчика давления, именуется как виртуальное место () измерения плотности. Виртуальное место () измерения плотности в таком случае, как может быть отнесено к эталонному месту, выбираемому во время работы из множества заданных эталонных мест и, таким образом, быть определенным образом изменяющейся по своему местоположению, так и оно может также сохраняться фиксированным по своему местоположению. По меньшей мере, для последнего случая дополнительный вариант выполнения изобретения предусматривает, что корпус электронного блока с расположенным в нем измерительным электронным блоком размещается в непосредственной близости от виртуального места () измерения плотности. Определение виртуального места () измерения плотности происходит, в таком случае, путем соответствующего конфигурирования измерительного электронного блока, в частности, вычислительным способом, исполняемым при этом в целях измерения плотности, учитывающего положение и геометрический характер реальных мест (Мр), (Mϑ) измерения. Предусматривается, что виртуальное место () измерения плотности расположено выше по течению от места (Мϑ) измерения температуры и/или выше по течению от места (Мр) измерения давления. Кроме того, для определения плотности может быть предпочтительным позволить месту измерения плотности совпасть либо с местом измерения температуры, либо с местом измерения давления.The measuring system according to the invention further provides that the measuring electronic unit generates during operation, using at least a temperature measurement signal (x ϑ ), as well as a pressure measurement signal (x p ), a measured value (X ρ ) density in such a way that it represents the instantaneous value of the local density that the current medium actually has in an imaginary reference place (which can also be located at a predetermined distance from the real place of pressure measurement and / whether there is a real place for measuring temperature along the flow axis), determined locally within the
Текущая среда имеет, по меньшей мере, одну переменную состояния, например температуру, и/или давление, и/или плотность, и/или число Рейнольдса (Re), которая (которые), по-отдельности или вместе, принимает (принимают) в виртуальном месте () измерения плотности, по меньшей мере временно, в частности, в период времени, относящийся к выдаче измеренного значения плотности, и/или периодически, величину, в значительной степени (по меньшей мере, в смысле точности измерения, требуемой для измерения плотности) иную, чем в, по меньшей мере, одном из реальных мест изменения, подающих фактические сигналы измерения, соответственно, в месте измерения температуры и/или месте измерения давления. Следует учесть, что среда в виртуальном месте измерения плотности находится, по меньшей мере временно, в термодинамическом состоянии и/или в состоянии потока, которое (которые) отличается (отличаются) в значительной степени, в частности в степени, значительной для требуемой точности измерения измерительной системы, в том, что касается, по меньшей мере, одной локальный, переменной термодинамического состояния (температуры, давления, плотности и т.д.), от термодинамического состояния среды в месте измерения температуры и/или от термодинамического состояния среды в месте измерения давления. Это пространственное изменение термодинамического состояния и/или состояния потока в текущей среде может возникнуть, как уже было упомянуто, например, в случае сжимаемой среды, среды, реагирующей в технологическом трубопроводе, дополнительно охлаждаемой среды или дополнительно нагреваемой среды. Кроме того, такое изменение термодинамического состояния и/или состояния потока можно также вызвать, позволяя среде, протекать по технологическому трубопроводу, сечение которого сужается и/или сечение которого расширяется вдоль оси потока, таким образом, как это имеет место, например, при применении в технологическом трубопроводе сопел или диффузоров, так что среда ускоряется или замедляется, что, сообразно случаю, сопровождается сжатием или расширением этой среды.The current medium has at least one state variable, for example temperature, and / or pressure, and / or density, and / or Reynolds number (Re), which (which), individually or together, accepts (accepts) virtual location ( ) measuring the density, at least temporarily, in particular during a period of time related to the issue of the measured density value, and / or periodically, a value substantially (at least in terms of the measurement accuracy required for density measurement) different, than in at least one of the real places of change, giving the actual measurement signals, respectively, at the point of temperature measurement and / or the place of pressure measurement. It should be noted that the medium in the virtual place of density measurement is at least temporarily in the thermodynamic state and / or in the flow state, which (which) differs (differ) to a large extent, in particular, to a degree significant for the required measurement accuracy system, in regard to at least one local, variable thermodynamic state (temperature, pressure, density, etc.), from the thermodynamic state of the medium in the place of temperature measurement and / or from thermodynamic the state of the medium at the place of pressure measurement. This spatial change in the thermodynamic state and / or flow state in the current medium can occur, as already mentioned, for example, in the case of a compressible medium, a medium that reacts in a process pipe, an additionally cooled medium, or an additionally heated medium. In addition, such a change in the thermodynamic state and / or flow state can also be caused by allowing the medium to flow through the process pipe, the cross section of which narrows and / or the cross section expands along the flow axis, in the same way as, for example, when used in the process line of nozzles or diffusers, so that the medium accelerates or slows down, which, according to the case, is accompanied by compression or expansion of this medium.
По этой причине дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок, основываясь на сигнале измерения давления, так же как и на сигнале измерения температуры, определяет сначала предварительное измеренное значение () плотности, например, в соответствии с одним из упомянутых промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006, для представления плотности, которую текущая среда лишь предположительно имеет в виртуальном месте измерения плотности, что объясняется предварительным пренебрежением рассматриваемыми пространственными изменениями в том, что касается термодинамического состояния и/или состояния потока.For this reason, it is additionally provided that the measuring electronic unit, based on the pressure measurement signal, as well as on the temperature measurement signal, first determines the preliminary measured value ( ) density, for example, in accordance with one of the mentioned industry standards AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213: 2006, to represent the density that the current medium only supposedly has in the virtual place of density measurement, which due to a preliminary neglect of the considered spatial changes in terms of the thermodynamic state and / or flow state.
Определение предварительного измеренного значения () плотности, в таком случае, может выполняться, по меньшей мере временно, в частности, также и для, по меньшей мере частично, газообразных сред, таких как природный газ, воздух, метан, фосген и т.д., на основе формулы:Determination of the preliminary measured value ( ) density, in this case, can be performed at least temporarily, in particular also for at least partially gaseous media such as natural gas, air, methane, phosgene, etc., based on the formula:
в которой n представляет собой молярную массу, z - коэффициент сверхсжимаемости газа среды, определяемый в соответствии с одним из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006 и/или с применением сигнала измерения температуры и/или сигнала измерения давления, и RM - относительная газовая постоянная среды, соответствующая абсолютной газовой постоянной (R), нормализованной по молярной массе (n) среды, соответственно: R/n, при этом R=8,3143 Дж/(К·моль).in which n is the molar mass, z is the gas compressibility coefficient determined in accordance with one of the industry standards AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213: 2006 and / or using a temperature measurement signal and / or pressure measurement signal, and R M is the relative gas constant of the medium corresponding to the absolute gas constant (R) normalized to the molar mass (n) of the medium, respectively: R / n, with R = 8.3143 J / (K Mol).
В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, измерительный электронный блок может определять предварительное измеренное значение () плотности, по меньшей мере временно, в частности, в случае сред, содержащих, по меньшей мере частично, пар, основываясь на формуле:As an alternative to this or in addition to this, the measuring electronic unit can determine the preliminary measured value ( ) densities, at least temporarily, in particular in the case of media containing at least partially steam, based on the formula:
в которой πIAWPS-IF97=Хр/Р*IAWPS-IF97 и γIAWPS-IF97=gIAWPS-IF97/(RM*Xϑ), при этом Р*, представляет собой относящееся к конкретной среде критическое давление в соответствии с промышленным стандартом IAWPS - IF97, в частности 16,53 МПа для случая, при котором среда, подлежащая измерению, представляет собой воду, выше которого среда, подлежащая измерению, не может быть жидкостью, a gIAWPS-IF97 - относящаяся к конкретной среде свободная энтальпия (свободная энергия Гиббса) в соответствии с промышленным стандартом IAWPS - IF97.in which π IAWPS-IF97 = X p / P * IAWPS-IF97 and γ IAWPS-IF97 = g IAWPS-IF97 / (R M * X ϑ ), while P *, is a critical pressure related to a particular medium in accordance with industry standard IAWPS - IF97, in particular 16.53 MPa for the case in which the medium to be measured is water, above which the medium to be measured cannot be liquid, ag IAWPS-IF97 - free enthalpy related to the medium ( Gibbs free energy) according to industry standard IAWPS - IF97.
Выбор действительно подходящей на текущий момент времени соответствующей расчетной формулы для предварительного измеренного значения () плотности и, таким образом, в конце концов, также и для фактического измеренного значения (Хρ) плотности, в таком случае, может быть выполнен автоматически и/или в диалоге с пользователем на месте или посредством вышестоящей системы обработки данных - полуавтоматически, при необходимости также с учетом измеренного на текущий момент давления и измеренной на текущий момент температуры и/или в соответствии со способом выбора, предложенным в упомянутом в начале WO - А 2004/023081.The choice of a really appropriate current calculation formula for the preliminary measured value ( ) density and, therefore, in the end, also for the actual measured value (X ρ ) of the density, in this case, can be performed automatically and / or in dialogue with the user on the spot or through a superior data processing system - semi-automatically, at necessary also taking into account the pressure measured at the current moment and the temperature measured at the current moment and / or in accordance with the selection method proposed in the aforementioned WO-A 2004/023081.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок выдает измеренное значение плотности, также применяя, по меньшей мере, один численный поправочный коэффициент (К), например, хранящийся в памяти в цифровой форме поправочный коэффициент, который соответствует локальной изменчивости, относящейся к конкретной измерительной системе и конкретной среде и возникающей вдоль оси потока среды, по меньшей мере, для одной переменной термодинамического состояния среды, в частности температуры, давления или самой плотности, и/или который соответствует локальной изменчивости, относящейся к конкретной измерительной системе и конкретной среде и возникающей вдоль оси потока среды для числа Рейнольдса текущей среды.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the measuring electronic unit provides a measured density value, also applying at least one numerical correction coefficient (K), for example, a digitally stored correction factor that corresponds to local variability related to a particular a measuring system and a specific medium and arising along the axis of the flow of the medium for at least one variable of the thermodynamic state of the medium, in particular the temperature s, most pressure or density, and / or that corresponds to a local variation related to a particular measurement system and particular environment and emerging along the axis of flow for a Reynolds number of the flowing medium.
Вышеупомянутые локальные изменчивости и, как результат, поправочный коэффициент (К), в таком случае, могут быть определены заранее, по меньшей мере, для измерительных систем с остающимися постоянными условиями, и/или, во время работы, например, с учетом среды, фактически подлежащей измерению, в частности, ее химического состава и/или ее термодинамических свойств. Определение поправочного коэффициента (К) может происходить, например, во время калибровки измерительной системы при помощи известной эталонной среды и/или во время пуска измерительной системы на месте эксплуатации. Для определенных вариантов, в частности, для сред, химический состав которых остается постоянным и термодинамические свойства которых остаются постоянными, может быть вполне достаточно определить этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент (К), по меньшей мере, однажды, только во время пуска измерительной системы. Однако, в случае сред, которые во время работы измерительной системы изменяются значительно, в том, что касается их состава и/или термодинамических свойств, при необходимости также и в результате замены такой среды, может оказаться весьма полезным, чтобы измерительный электронный блок определял поправочный коэффициент (К) периодически также и после пуска, во время работы измерительной системы. Определение поправочного коэффициента (К), в таком случае, может быть выполнено на основе заранее заданной (при необходимости определяемой в диалоге с пользователем, на месте или в дистанционном режиме, и/или внешним по отношению к измерительному электронному блоку образом) удельной теплоемкости (cp) среды, имеющейся в текущий момент времени. Например, теплоемкость (cp) или также другие параметры для определения среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, могут быть переданы из системы обработки данных измерительному электронному блоку и, таким образом, также и измерительной системе.The aforementioned local variability and, as a result, the correction coefficient (K), in this case, can be determined in advance, at least for measuring systems with remaining constant conditions, and / or, during operation, for example, taking into account the environment, in fact to be measured, in particular, its chemical composition and / or its thermodynamic properties. The determination of the correction factor (K) can occur, for example, during calibration of the measuring system using a known reference medium and / or during start-up of the measuring system at the place of operation. For certain options, in particular for media whose chemical composition remains constant and whose thermodynamic properties remain constant, it may be sufficient to determine this at least one correction factor (K) at least once, only during start-up measuring system. However, in the case of media that change significantly during the operation of the measuring system, in terms of their composition and / or thermodynamic properties, if necessary also as a result of replacing such a medium, it can be very useful for the measuring electronic unit to determine the correction factor (K) periodically also after start-up, during operation of the measuring system. The determination of the correction coefficient (K), in this case, can be performed on the basis of a specific heat capacity (c) determined in advance with a user, locally or remotely, and / or in a manner external to the measuring electronic unit (c p ) the current environment. For example, the specific heat (c p ) or also other parameters for determining the medium to be measured at a given moment in time can be transferred from the data processing system to the measuring electronic unit and, thus, also to the measuring system.
Измерительный электронный блок содержит, специально для упрощения определения поправочного коэффициента (К), по меньшей мере, одну память 16 данных, в частности энергонезависимую память данных, для хранения параметров измерительной системы, требующихся для работы измерительной системы, в частности, для определения ее функциональных возможностей по измерению и передаче данных. В частности, в таком случае, дополнительно предусматривается, что память данных, например память данных в форме табличной памяти и/или энергонезависимой памяти, хранит, по меньшей мере временно, этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент (К), если необходимо, то также и в случае, когда измерительный электронный блок выключен. Например, память данных может хранить для такой цели также множество поправочных коэффициентов, определенных для различных сред и/или для различных обстоятельств установки, так что измерительный электронный блок может выбрать из множества поправочных коэффициентов, хранящихся в памяти данных, этот, по меньшей мере, один подходящий для текущего момента времени поправочный коэффициент (К), учитывая при этом среду, имеющуюся на текущий момент времени, так же как и обстоятельства установки, имеющиеся на текущий момент времени.The measuring electronic unit contains, especially for simplifying the determination of the correction factor (K), at least one data memory 16, in particular a non-volatile data memory, for storing the parameters of the measuring system required for the measuring system to work, in particular, for determining its functionality for measuring and transmitting data. In particular, in this case, it is further provided that the data memory, for example, a data memory in the form of a tabular memory and / or non-volatile memory, stores at least temporarily this at least one correction factor (K), if necessary, This is also the case when the measuring electronic unit is turned off. For example, the data memory may also store for this purpose a plurality of correction factors defined for different environments and / or for various installation circumstances, so that the measuring electronic unit can choose from at least one of the many correction factors stored in the data memory a correction factor (K) suitable for the current time, taking into account the environment available at the current time, as well as the circumstances of the installation at the current time.
В частности, также для определения поправочного коэффициента (К) память данных, предпочтительно хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере, один параметр (SPM) измерительной системы, относящийся к первому виду, определяющий исключительно среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, и что измерительный электронный блок определяет измеренное значение (Хρ) плотности, применяя, по меньшей мере, этот, по меньшей мере, один параметр (SPM) измерительной системы, относящийся к первому виду. Параметр (SPM) измерительной системы, относящийся к первому виду, может представлять собой, например, удельную теплоемкость (cp) среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, молярную массу (n) среды и/или число (f) колебательных степеней свободы атомов или молекул среды, которое определяется молекулярным строением среды, и/или параметры, выводимые из них, такие как, например, коэффициент реального газа или также сверхсжимаемости газа, при необходимости также определяемый в соответствии с одним из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006. Таким образом для определения среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, в памяти данных могут храниться, соответственно, также два или более из таких параметров (SPM) измерительной системы, относящихся к первому виду, имеющих различные размерности и/или единицы измерения.In particular, also for determining the correction coefficient (K), the data memory preferably stores at least temporarily at least one parameter (SP M ) of the measuring system related to the first view, which determines exclusively the medium to be measured at the current time and that the measuring electronic unit determines the measured value (X ρ ) of the density using at least this at least one parameter (SP M ) of the measuring system related to the first view. The parameter (SP M ) of the measuring system related to the first type can be, for example, the specific heat (c p ) of the medium to be measured at the current time, the molar mass (n) of the medium and / or the number (f) of vibrational degrees of freedom atoms or molecules of the medium, which is determined by the molecular structure of the medium, and / or the parameters derived from them, such as, for example, the coefficient of real gas or also the gas compressibility, if necessary, also determined in accordance with one of the industry standards AGA 8, AGA NX - 19, SGE RG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213: 2006. Thus, in order to determine the medium to be measured at the current moment of time, two or more of these parameters (SP M ) of the measuring system belonging to the first type, having different dimensions and / or units, can be stored in the data memory, respectively.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, кроме того, предусматривается, что память данных хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере один параметр (SPME) измерительной системы, относящийся ко второму виду, определяющий как среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, так и также мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, и что измерительный электронный блок определяет измеренное значение (Хρ) плотности, применяя, по меньшей мере, параметр (SPME) измерительной системы, относящийся ко второму виду, и, в частности, однако, также применяя и параметр (SPM) измерительной системы, относящийся к первому виду. Обстоятельства установки, в таком случае, заданы, по меньшей мере, в той степени, в которой они имеют значение для определения измеренного значения плотности, расположением (по отношению друг к другу) места (мест) измерения давления, температуры и плотности, так же как, в каждом случае, формой и размером технологического трубопровода в области места (мест) измерения давления, температуры и плотности. Следовательно, параметр (SPME) измерительной системы, относящийся ко второму виду, может быть, например, частью набора параметров, отражающего информацию о местах измерения в том, что касается их фактических мест расположения и фактического характера технологического трубопровода в области мест изменения, равно как также и о термодинамических свойствах среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, или также может быть численным значением сложного параметра, надлежащим образом учитывающего такие влияния, окончательно определяемого, например, экспериментально и/или эмпирически, первым во время работы измерительной системы, при необходимости также с применением параметра (SPM) измерительной системы, относящегося к первому виду.In a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the data memory stores at least temporarily at least one parameter (SP ME ) of the measuring system, related to the second view, defining as the medium to be measured at the current time, so and also the instant circumstances of the installation of the measuring system, and that the measuring electronic unit determines the measured value (X ρ ) of the density, using at least the parameter (SP ME ) of the measuring system related to the second type, and, in particular, however, also applying the parameter (SP M ) of the measuring system related to the first view. The circumstances of the installation, in this case, are set, at least to the extent that they are important for determining the measured density value, by the location (relative to each other) of the place (s) of pressure, temperature and density measurement, as well as , in each case, by the shape and size of the process pipeline in the area of the place (s) of pressure, temperature and density measurement. Consequently, the parameter (SP ME ) of the measuring system related to the second view can, for example, be part of a set of parameters that reflect information about the measurement locations with regard to their actual locations and the actual nature of the process pipeline in the area of the places of change, as well also about the thermodynamic properties of the medium to be measured at the current moment in time, or it can also be a numerical value of a complex parameter that takes such effects into account, we finally determine of, for example, experimentally and / or empirically, during the first operation of the measuring system, possibly also with the use of the parameter (SP M) of the measuring systems belonging to the first type.
Кроме того, измерительный электронный блок принимает, по меньшей мере временно, в частности, в виде телеграмм от системы обработки данных и/или определяемые в кратчайшее время, численные значения параметров для параметров (SPM, SPME), по меньшей мере, одной среды, подлежащей измерению, и/или измерительной системы, определяющих мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, например, соответственно, теплоемкости (cp) для среды, подлежащей измерению в текущий момент времени и/или в будущем. Теплоемкость (cp) или также одинаковым образом передаваемый другой параметр (SPM) системы, относящийся к первому виду, в таком случае, может быть определен заранее посредством соответствующего измерения, выполняемого, например, местом измерения плотности и/или также внешним по отношению к измерительной системе образом и/или посредством ввода со стороны пользователя, при необходимости также с применением вышестоящей системы обработки данных. Кроме того, в измерительной системе по изобретению, следовательно, также предусматривается, что измерительный электронный блок, поддерживающий, по меньшей мере временно, связь по проводу или по радио с электронной системой обработки данных, передает измеренное значение плотности системе обработки данных, и/или что измерительный электронный блок, по меньшей мере временно, принимает от системы обработки данных численные значения параметров, в частности, в форме стандартизированной телеграммы, для среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, например, соответственно, параметры (SPM) измерительной системы, относящиеся к первому виду, определяющие ее термодинамические свойства и/или ее химический состав. Если требуется, то также имеется дополнительная возможность определять посредством системы обработки данных параметры (SPME) измерительной системы, относящиеся ко второму виду, и передавать такие параметры в форме численных значений параметров непосредственно измерительному электронному блоку.In addition, the measuring electronic unit receives, at least temporarily, in particular in the form of telegrams from the data processing system and / or determined in the shortest time, the numerical values of the parameters for the parameters (SP M , SP ME ) of at least one medium , to be measured, and / or measuring system, determining the instant circumstances of the installation of the measuring system, for example, respectively, heat capacity (c p ) for the medium to be measured at the current time and / or in the future. The heat capacity (c p ) or another system parameter (SP M ) of the system related to the first type, which can also be transferred in the same way, in this case, can be determined in advance by means of an appropriate measurement performed, for example, by the density measurement site and / or also external to measuring system in a way and / or by input from the user, if necessary also using a higher data processing system. In addition, in the measuring system according to the invention, therefore, it is also provided that the measuring electronic unit, supporting at least temporarily, by wire or radio communication with the electronic data processing system, transmits the measured density value to the data processing system, and / or the measuring electronic unit, at least temporarily, receives from the data processing system numerical values of the parameters, in particular in the form of a standardized telegram, for the medium to be measured at the moment time, for example, respectively, the parameters (SP M ) of the measuring system related to the first type, determining its thermodynamic properties and / or its chemical composition. If required, it is also possible to determine, by means of a data processing system, the parameters (SP ME ) of the measuring system related to the second type and to transmit such parameters in the form of numerical values of the parameters directly to the measuring electronic unit.
Для описанного случая, при котором измерительный электронный блок должен автоматически определять во время работы, по меньшей мере временно, на основе параметров (SM) системы, относящихся к первому виду, удельную теплоемкость (ср) среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, такое определение может быть выполнено, например, на основе формулы:For the described case, in which the measuring electronic unit should automatically determine during operation, at least temporarily, based on the parameters (S M ) of the system related to the first type, the specific heat (with p ) of the medium to be measured at the current time, such a determination can be made, for example, based on the formula:
в которой n представляет собой параметр измерительной системы - молярную массу, R - абсолютную газовую постоянную, при этом R=8,3143 Дж/(К·моль), и f - параметр измерительной системы - количество колебательных степеней свободы атомов или молекул среды, подлежащей измерению в текущий момент времени.in which n represents the parameter of the measuring system - the molar mass, R - the absolute gas constant, with R = 8.3143 J / (K · mol), and f - the parameter of the measuring system - the number of vibrational degrees of freedom of atoms or molecules of the medium to be measurement at the current time.
Предпочтительно, поправочный коэффициент определяется исключительно средой, подлежащей измерению в текущий момент времени, в частности, ее химическим составом, так же как и выводимыми непосредственно из него физическими параметрами, так же как и конкретным вариантом выполнения измерительной системы в том, что касается установочных размеров и установочных положений индивидуальных мест изменения, так же как и размера и формы технологического трубопровода в области мест изменения, так чтобы он, в конце концов, был в значительной степени независим от реально измеренных измеряемых переменных, давления и температуры.Preferably, the correction factor is determined solely by the medium to be measured at the current time, in particular, its chemical composition, as well as the physical parameters directly derived from it, as well as a specific embodiment of the measuring system in terms of installation dimensions and installation positions of individual places of change, as well as the size and shape of the process pipeline in the area of places of change, so that, in the end, it is largely n independent of actually measured measured variables, pressure and temperature.
Вследствие и с учетом того факта, что изменение термодинамического состояния или состояния потока текущей среды, а заодно с ним точность измерения таких измерительных систем вполне могут совместно определяться также фактической скоростью потока среды, предпочтительный вариант выполнения изобретения, кроме того, предусматривает, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение (Хρ) плотности, применяя, по меньшей мере, значение (ХК) коррекции плотности, определяемое во время работы и зависящее как от скорости потока среды, так также и от локальной температуры, преобладающей в месте измерения температуры. Это значение (ХК) коррекции плотности, в таком случае, воплощено таким образом, что оно соответствует мгновенной локальной изменчивости, по меньшей мере, переменной термодинамического состояния среды, в частности, такой переменной, которая зависит от среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, так же как и от мгновенных обстоятельств установки, и/или которая соответствует мгновенной локальной изменчивости числа Рейнольдса текущей среды, в частности, такой изменчивости, которая является следствием среды и/или конструкции измерительной системы и имеет место вдоль оси потока в измерительной системе.Due to the fact that the change in the thermodynamic or flow state of the current medium, and at the same time the measurement accuracy of such measuring systems, can also be determined jointly by the actual flow rate of the medium, the preferred embodiment of the invention furthermore provides that the measuring electronic unit determines a measured value (X ρ) density, applying, at least, the value (X K) density correction determined during operation and the like depending on the flow rate Reda, as well as from local temperature prevailing at the place of the temperature measurement. This density correction value (X K ), in this case, is embodied in such a way that it corresponds to the instantaneous local variability of at least the variable thermodynamic state of the medium, in particular, such a variable that depends on the medium to be measured at the current time , as well as from the instant circumstances of the installation, and / or which corresponds to the instantaneous local variability of the Reynolds number of the current medium, in particular, such variability, which is a consequence of the medium and / or measurement design system and takes place along the axis of the flow in the measuring system.
По меньшей мере временно, в измерительном электронном блоке является доступным соответствующее измеренное значение (Xv) скорости, представляющее в виде мгновенного значения, настолько близкого к текущему моменту времени, насколько это возможно, скорость потока среды, протекающей в измерительной системе.At least temporarily, in the measuring electronic unit, the corresponding measured velocity value (X v ) is available, representing in the form of an instantaneous value, as close to the current moment of time as possible, the flow rate of the medium flowing in the measuring system.
Затем, с применением измеренного значения (Xv) скорости и измеренного значения (Хϑ) температуры, так же как и уже упоминавшегося поправочного коэффициента (К), величина (XK) коррекции плотности может быть определена посредством измерительного электронного блока на основе формулы:Then, using the measured value (X v ) of the speed and the measured value (X ϑ ) of the temperature, as well as the correction coefficient (K) already mentioned, the density correction value (X K ) can be determined using the measuring electronic unit based on the formula:
По меньшей мере, для вышеописанного случая, при котором измерительный электронный блок 100 определяет предварительное измеренное значение () плотности посредством вычислительного алгоритма, основанного на расчетной формуле (1) и/или на расчетной формуле (2), измеренное значение (Хρ) плотности для виртуальной измеренной плотности может быть очень просто и быстро определено с применением обоих значений из числа: предварительного измеренного значения () плотности, а также, дополнительно, значения (XK) коррекции плотности, при помощи формулы:At least for the case described above, in which the measuring
Соответственно, в предпочтительном варианте выполнения изобретения измерительный электронный блок сконфигурирован таким образом, что он определяет измеренное значение (Хρ) плотности, применяя вышеупомянутые формулы (4), (5), так же как (1) или 2, по меньшей мере временно, на основе формулы:Accordingly, in a preferred embodiment of the invention, the measuring electronic unit is configured so that it determines the measured density value (X ρ ) using the above formulas (4), (5), like (1) or 2, at least temporarily, based on the formula:
и/или, по меньшей мере временно, на основе формулы:and / or, at least temporarily, based on the formula:
Для проверки достоверности определенного в мгновенном виде, измеренного значения плотности, например, в ходе самопроверки измерительной системы, измерительный электронный блок в предпочтительном варианте выполнения изобретения во время работы периодически сравнивает величину (XK) коррекции плотности с, по меньшей мере, одним эталонным значением, относящимся к конкретной заданной измерительной системе. При дальнейшем усовершенствовании предусматривается, что измерительный электронный блок, основываясь на сравнении значения (XK) коррекции плотности и эталонного значения, количественно сигнализирует о мгновенном отклонении значения (XK) коррекции плотности от эталонного значения и/или, временно, генерирует сигнал тревоги, сигнализирующий о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между значением (XK) коррекции плотности и соответствующим эталонным значением. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, измерительный электронный блок, кроме того, реализован таким образом, что он определяет, периодически во время работы, погрешность плотности, которая соответствует отклонению, в частности относительному отклонению, предварительного измеренного значения () плотности и измеренного значения (Хρ) плотности, в частности, таких значений, определенных в соответствии со стандартами в вышеупомянутом смысле, и также выдает такую погрешность в форме численного значения погрешности плотности. Недопустимо высокое расхождение между предварительным измеренным значением () плотности и измеренным значением (Хρ) плотности или между значением (XK) коррекции плотности и соответствующим эталонным значением может, например, быть отнесено за счет ошибочного задания параметров измерительного электронного блока, или неожиданного изменения среды, подлежащей измерению, и/или повреждения установки, содержащей технологический трубопровод. Предусматривается, что измерительный электронный блок применяет значение (XK) коррекции плотности при генерировании измеренного значения (Хρ) плотности только тогда, когда оно составляет, по меньшей мере, единицу, в частности лежит в диапазоне от 1 до 1,2. В варианте выполнения изобретения, альтернативном этому, измерительный электронный блок сконфигурирован таким образом, что он применяет значение (XK) коррекции плотности при генерировании измеренного значения (Хρ) плотности только тогда, когда оно составляет, самое большее, единицу, в частности лежит в диапазоне от 0,8 до 1. В дополнение к этому, может быть предпочтительным для пользователя, когда измерительный электронный блок выводит мгновенную погрешность плотности в форме численного значения погрешности плотности и/или сравнивает мгновенную погрешность плотности, по меньшей мере, с одним заранее заданным эталонным значением и, основываясь на этом сравнении, генерирует, временно, сигнал тревоги, который сигнализирует о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между предварительным измеренным значением () плотности и измеренным значением (Хρ) плотности, например, на месте, посредством элемента отображения интерфейса «человек-машина».In order to check the reliability of the instantly determined measured density value, for example, during the self-test of the measuring system, the measuring electronic unit in the preferred embodiment of the invention periodically compares the density correction value (X K ) with at least one reference value during operation, relating to a specific predetermined measuring system. With further improvement, it is envisaged that the measuring electronic unit, based on a comparison of the density correction value (X K ) and the reference value, quantitatively signals the instantaneous deviation of the density correction value (X K ) from the reference value and / or temporarily generates an alarm signaling about an undesirable, in particular, an unacceptably high discrepancy between the density correction value (X K ) and the corresponding reference value. As an alternative to this or in addition to this, the measuring electronic unit is also implemented in such a way that it determines, periodically during operation, a density error that corresponds to the deviation, in particular the relative deviation, of the preliminary measured value ( ) density and the measured value (X ρ ) of the density, in particular, such values determined in accordance with the standards in the above sense, and also gives such an error in the form of a numerical value of the density error. Unacceptably high discrepancy between the preliminary measured value ( ) of the density and the measured value (X ρ ) of the density or between the value (X K ) of the density correction and the corresponding reference value can, for example, be attributed to an erroneous setting of the parameters of the measuring electronic unit, or an unexpected change in the medium to be measured, and / or damage installation containing the technological pipeline. It is envisaged that the measuring electronic unit applies the density correction value (X K ) when generating the measured density value (X ρ ) only when it is at least one, in particular in the range from 1 to 1.2. In an embodiment of the invention, an alternative to this, the measuring electronic unit is configured so that it applies the density correction value (X K ) when generating the measured density value (X ρ ) only when it is at most unity, in particular lies in the range from 0.8 to 1. In addition, it may be preferable for the user when the measuring electronic unit displays an instantaneous density error in the form of a numerical value of the density error and / or compares mg a new density error with at least one predetermined reference value and, based on this comparison, temporarily generates an alarm signal that signals an undesirable, in particular, unacceptably high discrepancy between the preliminary measured value ( ) density and the measured value (X ρ ) of the density, for example, in place, through the display element of the interface "man-machine".
Измерительная система дополнительно подает по меньшей мере один сигнал (xv) измерения расхода, находящийся под влиянием локальной скорости потока. Это сделано, в частности, также с целью автоматического и производимого в кратчайшее время определения значения (XK) коррекции плотности. Для выполнения подачи этого, по меньшей мере, одного сигнала (xv) измерения расхода измерительная система оснащена, по меньшей мере, одним датчиком расхода, размещенным в месте (Mv) измерения скорости для того, чтобы реагировать, главным образом, на локальную скорость потока среды, подлежащей измерению, в частности на скорость потока, усредненную по поперечному сечению технологического трубопровода, в частности, также и на изменения этой скорости потока. Во время работы измерительный электронный блок 100 и датчик расхода, следовательно, поддерживают, по меньшей мере временно, связь друг с другом, по меньшей мере таким образом, что измерительный электронный блок имеет в своем распоряжении, по меньшей мере временно, сигнал (xv) измерения расхода, генерируемый датчиком расхода. В частности, в таком случае дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение (Хρ) плотности также с применением сигнала измерения расхода. По меньшей мере для этого, измерительный электронный блок поддерживает, по меньшей мере временно, связь также с датчиком расхода, например, также через внешнюю полевую шину и/или беспроводным способом по радио. Кроме того, предусматривается, что измеренное значение плотности генерируется посредством электронного блока измерительного устройства таким образом, что оно представляет локальную плотность среды в области датчика расхода.The measuring system additionally provides at least one flow measurement signal (x v ) influenced by the local flow rate. This is done, in particular, also for the purpose of automatically and in the shortest possible time determining the value (X K ) of the density correction. In order to supply this at least one flow measurement signal (x v ), the measuring system is equipped with at least one flow sensor located at the speed measurement location (M v ) in order to mainly respond to local speed the flow of the medium to be measured, in particular by the flow rate averaged over the cross section of the process pipe, in particular, also by changes in this flow rate. During operation, the measuring
В показанном здесь варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, датчик расхода, в особенности, однако, также один из электронных модулей измерительного электронного блока, выполнен посредством встроенного в трубопровод измерительного устройства промышленного типа для текущих сред, например устройства, реализованного как компактное устройство. Встроенное в трубопровод измерительное устройство содержит, по меньшей мере, одну, по существу, жесткую и достаточно стойкую к воздействию давления несущую трубку, через которую во время работы протекает среда, подлежащая измерению, в частности несущую трубку, вставленную в трассу технологического трубопровода и, таким образом, образующую прямолинейный участок этого трубопровода. На несущей трубке и/или в ней надлежащим образом размещен фактический датчик расхода. В зависимости от варианта применения несущая трубка может быть изготовлена, например, из металла, пластмассы и/или керамики.In the embodiment of the invention shown here, at least a flow sensor, in particular, however, also one of the electronic modules of the measuring electronic unit, is made by means of an industrial type measuring device integrated in the pipeline for current media, for example, a device implemented as a compact device. The measuring device integrated in the pipeline comprises at least one carrier pipe which is essentially rigid and sufficiently resistant to pressure through which the medium to be measured flows during operation, in particular a carrier pipe inserted into the route of the process pipe and, therefore, image forming a rectilinear section of this pipeline. The actual flow sensor is appropriately located on and / or in the carrier tube. Depending on the application, the carrier tube can be made, for example, of metal, plastic and / or ceramic.
Датчик расхода, предпочтительно, выполнен компактным встроенным в трубопровод измерительным устройством в форме вихревого расходомера, вставленного в трассу технологического трубопровода. Такие вихревые расходомеры традиционно служат для высокоточной регистрации, в качестве первичной физической измеряемой переменной, скорости потока и/или объемного расхода текущих сред, в частности сред с высокой температурой и/или высоким давлением.The flow sensor is preferably made compact measuring device built into the pipeline in the form of a vortex flowmeter inserted into the route of the process pipeline. Such vortex flow meters have traditionally been used for high-precision recording, as a primary physical measured variable, the flow rate and / or volumetric flow rate of flowing media, in particular media with high temperature and / or high pressure.
На фиг.3а и 3b показан в разрезе вихревой расходомер, в одном случае - если смотреть на него в направлении потока (фиг.3а), а в другом случае - если смотреть на него в направлении, противоположном направлению потока (фиг.3b). Вихревой расходомер содержит вихревой датчик 30, прикрепленный к трубной стенке 21 несущей трубки 20, служащей в качестве прямолинейного участка технологического трубопровода. Вихревой датчик 30 выступает через расточенное отверстие 22, выполненное в стенке 21 трубки, и служит в качестве датчика расхода в вышеупомянутом смысле. Вихревой датчик 30 может, например, представлять собой вихревой датчик с динамической компенсацией, оснащенный лопаткой, погруженной в среду, и емкостным преобразующим элементом, регистрирующим ее деформации, как это также описано в US - А 6003384.Figures 3a and 3b show in cross-section a vortex flowmeter, in one case, if you look at it in the direction of flow (Fig. 3a), and in another case, if you look at it in the direction opposite to the direction of flow (Fig. 3b). The vortex flowmeter contains a
Во внутренней части несущей трубки 20, которая сама вставлена в трубопровод, например, посредством соответствующих фланцевых соединений, кроме того, расположено вдоль одного из диаметров несущей трубки тело 40 необтекаемой формы, которое прочно соединено с несущей трубкой 20 в лежащих диаметрально напротив друг друга местах 41, 41* прикрепления. Центр расточенного отверстия 22 и центр места 41 прикрепления лежат на образующей несущей трубки 20. Тело 40 необтекаемой формы содержит поверхность 42 соударения, против которой во время работы течет среда, подлежащая измерению. В дополнение к этому тело 40 необтекаемой формы имеет две боковые поверхности, из которых на фиг.3а и 3b видимой является только обращенная к нам боковая поверхность 43. Поверхность 42 соударения и боковые поверхности образуют две разделительные кромки, из которых полностью видна на обоих видах только обращенная к нам разделительная кромка 44, в то время как место расположения задней разделительной кромки видно на фиг.3а. Тело 40 необтекаемой формы, показанное на фиг.3а и 3b, имеет, здесь, по существу, форму прямого треугольного столбика, то есть, перпендикулярного столбика треугольного поперечного сечения. Однако, в случае необходимости, для выполнения измерительной системы, согласно изобретению, можно также применять тела необтекаемой формы, имеющие другую форму.In the inner part of the
Поток среды против поверхности 42 соударения образует там известным способом ниже по течению от тела необтекаемой формы вихревую дорожку Кармана, в которой от каждой разделительной кромки попеременно отделяются завихрения и затем движутся в вниз по течению в текущей среде. Эти завихрения, уносимые потоком, порождают, в свою очередь, локальные колебания давления в текущей среде, и их привязанная ко времени частота отделения, соответственно, их так называемая частота завихрений, является мерой для скорости потока и/или объемного расхода среды. Колебания давления, снимаемые с уносимых завихрений, затем преобразуются посредством вихревого датчика 30, образованного здесь посредством лопатки и размещенного ниже по течению от тела необтекаемой формы, в сигнал завихрения, соответствующий локальной скорости потока и служащий в качестве электрического сигнала (xv) измерения расхода.The flow of the medium against the
Преобразующий элемент 36 выдает вышеупомянутый сигнал измерения, частота которого пропорциональна объемному расходу текущей среды.The transducer element 36 provides the aforementioned measurement signal, the frequency of which is proportional to the volumetric flow rate of the current medium.
Вихревой датчик 30 вставлен ниже по течению от тела 40 необтекаемой формы в расточенное отверстие 22 в трубную стенку 21 несущей трубки 20 и герметизирует расточенное отверстие 22 против вытекания среды из внутренней части несущей трубки 20 на наружную поверхность несущей трубки 20, что достигается винтовым соединением вихревого датчика 30 со стенкой 21. Для этого служат, например, четыре винта, из которых винты 5, 6, 7 видны на фиг.3а и 3b. Части вихревого датчика, которые видны на фиг.3а и 3b, представляют собой клиновидную лопатку 31 датчика, выступающую через расточенное отверстие 22 в стенке 21 трубки во внутреннюю часть несущей трубки 20, и корпусной колпачок 32. Корпусной колпачок 32 заканчивается надставкой 322 с введением между ними имеющей тонкую стенку промежуточной части 323; в этой связи сравните также уже упоминавшийся US - А 6003384. Лопатка 31 датчика имеет главные поверхности, из которых на фиг.3а и 3b видна только главная поверхность 311. Главные поверхности выставлены по упомянутой образующей несущей трубки 20 и образуют переднюю кромку 313. Лопатка 31 датчика может также иметь и другие пространственные формы; так, например, она может иметь две параллельные главные поверхности, которые образуют две параллельные передние кромки. Лопатка 31 датчика короче, чем диаметр несущей трубки 20; она, кроме того, является жесткой к изгибу и может содержать, например, глухое отверстие, в которое может быть вставлен преобразующий элемент в форме термопары или термометра сопротивления, служащих для определения температуры среды, при необходимости, для генерирования сигнала измерения температуры и, следовательно, также для выполнения самого места измерения температуры; в этой связи сравните также уже упоминавшиеся US - В 6988418 или US - В 6910387. Для того чтобы глухое отверстие 314 имело достаточный диаметр, от главных поверхностей выступают участки стенки, такой участок 315 стенки, обозначен на фиг.3а. Глухое отверстие 314 доходит до места вблизи передней кромки 313 и имеет там дно.The
Вихревому датчику 30, кроме того, принадлежит диафрагма 33, закрывающая расточенное отверстие 22 и имеющая первую поверхность 331, обращенную к среде, и вторую поверхность 332, обращенную в направлении от среды; см. фиг.3 и 4. Лопатка 31 датчика присоединена к поверхности 331, в то время как элемент 36, преобразующий физический параметр в электрический сигнал и реагирующий на изгиб или перемещения лопатки 31, присоединен к поверхности 332. Лопатка 31 датчика, диафрагма 33, также как и ее кольцеобразная кромка 333 могут быть изготовлены из единого куска материала, например металла, в частности нержавеющей стали.The
Здесь следует отметить, что вместо вихревого расходомера, показанного здесь в порядке примера, имеющего, по меньшей мере, одно тело необтекаемой формы, выступающее в просвет технологического трубопровода и погруженного в среду, и, по меньшей мере, один датчик расхода, расположенный ниже по течению от этого, по меньшей мере, одного тела необтекаемой формы, в частности, датчик расхода, выступающий, по меньшей мере частично, в просвет технологического трубопровода, можно для создания этого, по меньшей мере, одного датчика расхода, подающего упомянутый сигнал измерения расхода, а следовательно, для образования места измерения расхода, как таковой, использовать также и другие встроенные в трубопровод измерительные устройства, равным образом признанные в технологии автоматизации производственного процесса, примерами которых служат, например, магнитоиндуктивные расходомеры, тепловые расходомеры, устройства измерения расхода по перепаду давления, ультразвуковые расходомеры или тому подобное. Сам датчик расхода может, в таком случае, который также обычен в случае таких измерительных устройств, и в зависимости от реализованного принципа измерения, быть образован посредством, по меньшей мере, элемента - электрического сопротивления, в частности, элемента - сопротивления, через который протекает, по меньшей мере временно, нагревающий электрический ток; посредством, по меньшей мере, одного измерительного электрода, измеряющего электрические потенциалы, в частности, измерительного электрода, контактирующего с текущей средой; посредством, по меньшей мере, одного измерительного конденсатора, реагирующего на изменения параметра потока; и/или посредством, по меньшей мере, одного пьезоэлектрического элемента и/или пьезорезистивного элемента. Датчик расхода может, особенно в случае, когда для формирования датчика расхода применяют измерительный конденсатор и/или пьезоэлектрический или пьезорезистивный элемент, представлять собой датчик, который периодически подвергается во время работы механическим деформациям под действием среды, протекающей в измерительной системе для генерирования сигнала измерения, и/или который во время работы периодически перемещается по отношению к положению статического равновесия под действием среды, протекающей в измерительной трубке, что обычно и имеет место, за исключением вышеупомянутых встроенных в трубопровод измерительных устройств, измеряющих параметр потока на основе завихрений, уносимых в потоке с формированием вихревой дорожки Кармана, например, также для таких встроенных в трубопровод измерительных устройств, которые измеряют параметры потока рассматриваемого вида на основе перепадов давления. Для последнего случая, этот, по меньшей мере, один датчик расхода может быть образован, например, посредством, по меньшей мере, одного препятствия на пути потока, которое сужает поперечное сечение технологического трубопровода, в частности, расходомерной диафрагмы или сопла, так же как и посредством, по меньшей мере, одного датчика перепада давления, который регистрирует перепад давления, возникающий на этом препятствии, на пути потока и подает представляющий сигнал измерения перепада давления. Этот, по меньшей мере, один датчик перепада давления, в таком случае, может быть образован, например, частично посредством датчика давления, размещенного в месте измерения давления. В качестве альтернативы вышеупомянутым типам датчика или измерительного устройства, этот, по меньшей мере, один датчик расхода может, кроме того, также быть выполнен в сочетании с прямолинейным участком технологического трубопровода, при этом вибрации такого прямолинейного участка, возбуждаемые активным образом извне посредством возбудителя колебаний и/или пассивным образом самой средой, обнаруживаются посредством, по меньшей мере, одного преобразующего элемента, регистрирующего, например, электродинамическим или оптоэлектронным способом, механические колебания и подающего соответствующий сигнал колебания, таким образом, как это, как известно, имеет место, например, также в случае с кориолисовыми массовыми расходомерами. Имеющиеся на рынке кориолисовы массовые расходомеры обычно представляют собой встраиваемые в трубопровод измерительные устройства, предлагаемые в виде компактных измерительных устройств, в которых, по меньшей мере, одна измерительная трубка, оснащенная снаружи возбудителями колебаний и датчиками, вставлена посредством фланцев в трассу технологического трубопровода, образуя прямолинейный участок, вибрирующий, по меньшей мере временно, во время работы.It should be noted here that instead of the vortex flowmeter shown here by way of example, having at least one non-streamlined body protruding into the lumen of the process pipe and immersed in the medium, and at least one downstream flow sensor from this at least one non-streamlined body, in particular, a flow sensor protruding at least partially into the lumen of the process pipe, it is possible to create at least one flow sensor supplying the squeezed flow measurement signal, and therefore, to form a flow measurement site, as such, also use other measuring devices built into the pipeline, equally recognized in the automation technology of the production process, examples of which are, for example, magnetically inductive flow meters, heat flow meters, measuring devices differential pressure flow, ultrasonic flow meters or the like. The flow sensor itself can, in this case, which is also common with such measuring devices, and depending on the implemented measurement principle, be formed by at least an element of electrical resistance, in particular, an element of resistance through which it flows, at least temporarily, heating an electric current; by means of at least one measuring electrode measuring electric potentials, in particular, a measuring electrode in contact with the current medium; by at least one measuring capacitor responsive to changes in the flow parameter; and / or by means of at least one piezoelectric element and / or piezoresistive element. The flow sensor can, especially in the case when a measuring capacitor and / or a piezoelectric or piezoresistive element is used to form the flow sensor, is a sensor that is periodically subjected to mechanical deformations during operation under the influence of a medium flowing in the measuring system to generate a measurement signal, and / or which during operation periodically moves relative to the position of static equilibrium under the influence of a medium flowing in the measuring tube, which is common This is precisely the case, with the exception of the aforementioned in-line measuring devices that measure the flow parameter based on vortices carried away in the stream with the formation of the Karman vortex track, for example, also for such in-line measuring devices that measure the flow parameters of the considered type based on differences pressure. For the latter case, this at least one flow sensor can be formed, for example, by at least one obstruction in the flow path, which narrows the cross section of the process pipe, in particular the flow diaphragm or nozzle, as well as by means of at least one differential pressure sensor, which detects the differential pressure that occurs on this obstacle in the flow path and provides a differential pressure measuring signal. This at least one differential pressure sensor, in this case, can be formed, for example, partially by means of a pressure sensor located in the place of pressure measurement. As an alternative to the aforementioned types of sensor or measuring device, this at least one flow sensor can also be made in combination with a straight section of the process pipe, while vibrations of such a straight section, actively excited from the outside by means of an exciter and / or in a passive manner by the medium itself, are detected by at least one transforming element, recording, for example, electrodynamic or optoelectronic sp particular, mechanical vibrations and the corresponding oscillating signal, thus, as is known, takes place, for example, also in the case of Coriolis mass flowmeters. The Coriolis mass flow meters available on the market are typically pipelines built in the pipeline, which are compact measuring devices in which at least one measuring tube equipped externally with vibration exciters and sensors is inserted through the flanges into the route of the process pipe, forming a straight line a section vibrating at least temporarily during operation.
Применение измерительных систем со встроенным в трубопровод измерительным устройством вышеупомянутого вида, позволяет, таким образом, в дополнение к виртуально измеряемой плотности, равным образом, определять с высокой точностью, при необходимости также в режиме реального времени, и другие измеряемые переменные, в частности массовый расход, объемный расход, скорость потока, вязкость, давление, температуру и/или тому подобное.The use of measuring systems with a measuring device of the aforementioned type integrated in the pipeline thus makes it possible, in addition to the virtually measured density, to determine with high accuracy, if necessary also in real time, other measured variables, in particular mass flow, volumetric flow rate, flow rate, viscosity, pressure, temperature and / or the like.
По меньшей мере, в случае применения также и датчика расхода, внутреннего по отношению к измерительной системе, имеется, кроме того, возможность также определять вышеупомянутый поправочный коэффициент (К) непосредственно, заранее, в частности, также в ходе "влажной" калибровки. Например, поправочный коэффициент (К) может быть очень просто выбран таким образом, что выполняется формула:At least in the case of the use of a flow sensor internal to the measuring system, it is also possible to also determine the aforementioned correction factor (K) directly, in advance, in particular also during the “wet” calibration. For example, the correction factor (K) can be very simply selected so that the formula holds:
в которой ΔХρ соответствует отклонению, определяемому заранее, в частности, в ходе калибровки той же самой и/или, по существу, эквивалентной измерительной системы с известной эталонной средой и/или в ходе пуска измерительной системы в месте эксплуатации, например, рассчитываемому и/или измеряемому отклонению, относящемуся к конкретной измерительной системе, которое предварительное измеренное значение () плотности, определяемое для эталонной среды, заданной, по меньшей мере, в том, что касается ее фактической плотности (ρRef), имеет от такой плотности (ρRef) эталонной среды. В результате, ΔХρ может рассматриваться практически также как погрешность измерения, присущая измерительной системе, то есть погрешность измерения, которую предварительное измеренное значение () плотности, определяемое посредством самой измерительной системы, несет в себе в виртуальном месте измерения по сравнению с фактической плотностью. Зная предварительное измеренное значение () плотности, равно как также и фактическую плотность (ρRef) эталонной среды, можно количественно определить эту погрешность измерения следующим образом:in which ΔXρ corresponds to a deviation determined in advance, in particular, during calibration of the same and / or essentially equivalent measuring system with a known reference medium and / or during the start-up of the measuring system at the place of use, for example, calculated and / or the measured deviation related to a particular measuring system, which is the preliminary measured value ( ) the density determined for the reference medium given at least in terms of its actual density (ρ Ref ) has such a density (ρ Ref ) of the reference medium. As a result, ΔХρ can be considered almost the same as the measurement error inherent in the measuring system, i.e., the measurement error, which is the preliminary measured value ( ) the density, determined by the measuring system itself, carries a virtual measurement location in comparison with the actual density. Knowing the preliminary measured value ( ) density, as well as the actual density (ρ Ref ) of the reference medium, this measurement error can be quantified as follows:
так что поправочный коэффициент (К), в результате, должен быть выбран таким образом, чтобы он удовлетворял настолько точно, насколько это возможно, следующей формуле:so that the correction factor (K), as a result, must be selected so that it satisfies as accurately as possible the following formula:
Однако в дополнение к этому, по меньшей мере в случае применения датчика расхода, внутреннего по отношению к измерительной системе, также вполне возможно определить поправочный коэффициент (К) экспериментально посредством эталонной измерительной системы и соответствующих эталонных сред и/или посредством компьютерного моделирования и, основываясь на нем, экстраполировать дальнейшие численные значения для поправочных коэффициентов (К) для других измерительных систем, аналогичных эталонной измерительной системе, и/или для других сред.However, in addition to this, at least in the case of using a flow sensor internal to the measurement system, it is also quite possible to determine the correction factor (K) experimentally by means of a reference measurement system and corresponding reference media and / or by computer simulation and, based on him, extrapolate further numerical values for correction factors (K) for other measuring systems similar to the reference measuring system, and / or for other media.
Измерительный электронный блок, применяя, по меньшей мере, сигнал измерения расхода, также определяет измеренное значение (Xv) скорости, в частности, цифровое измеренное значение (Xv) скорости, которое в виде мгновенного значения представляет скорость потока текущей среды, и/или измерительный электронный блок, применяя, по меньшей мере, сигнал измерения расхода, также определяет измеренное значение (Xv) объемного расхода, например цифровое измеренное значение объемного расхода, которое в виде мгновенного значения представляет удельный объемный расход текущей среды. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, измерительный электронный блок, применяя, по меньшей мере, сигнал измерения температуры и сигнал измерения давления или измеренное значение плотности, так же как и сигнал измерения расхода или выведенное из него измеренное значение объемного расхода, может во время работы определить, кроме того, измеренное значение (Xm) массового расхода, например цифровое измеренное значение массового расхода, которое представляет, в виде мгновенного значения, удельный массовый расход или проинтегрированный, то есть просуммированный массовый расход.The measuring electronic unit, using at least a flow measurement signal, also determines the measured speed value (X v ), in particular the digital measured speed value (X v ), which in the form of an instantaneous value represents the flow rate of the current medium, and / or measuring electronic unit, using at least the flow measurement signal, and determines a measured value (X v) volume flow, for example a digital measured value of the volume flow, which represents an instantaneous value of the specific Removable flow of the current environment. As an alternative to this or in addition to this, the measuring electronic unit, using at least a temperature measurement signal and a pressure measurement signal or a measured density value, as well as a flow measurement signal or a measured volumetric flow rate derived from it, can the operating time, in addition, determine the measured value (X m ) of the mass flow rate, for example, the digital measured value of the mass flow rate, which represents, as an instantaneous value, the specific mass flow rate or the integ summed, that is, the summed mass flow rate.
Для упрощения конструкции измерительной системы и, наряду с этим, для дальнейшего улучшения точности измеренного значения плотности, датчик расхода в предпочтительном варианте может быть размещен таким образом, что, как предлагается, например, также в US - В 6988418 или US - В 6910387, по меньшей мере, место измерения расхода и место измерения температуры, или, как предлагается, например, также в US - В 7007556, по меньшей мере, место измерения расхода и место измерения давления, по меньшей мере частично, перекрывают друг друга, в частности являются совпадающими. Однако в качестве альтернативы место измерения расхода может, как это схематически показано на фиг.1 и 2, также быть расположено на удалении от места измерения температуры и/или места измерения давления, например, выше по течению от места измерения температуры и/или выше по течению от места измерения давления.To simplify the design of the measuring system and, along with this, to further improve the accuracy of the measured density value, the flow sensor can preferably be placed in such a way that, as is proposed, for example, also in US - B 6988418 or US - B 6910387, at least, the place of flow measurement and the place of temperature measurement, or, as is proposed, for example, also in US Pat. No. 7,075,556, at least the place of flow measurement and the place of pressure measurement at least partially overlap each other, in particular, they coincide them. However, as an alternative, the flow measurement site may, as schematically shown in FIGS. 1 and 2, also be located away from the temperature measurement site and / or the pressure measurement site, for example, upstream of the temperature measurement site and / or higher downstream from the pressure measurement site.
Температурный датчик измерительной системы и/или датчик давления, как это предлагается, например, также в US - В 6988418, US - В 6910387 или US - В 6651512, аналогичным образом предоставляются посредством встроенного в трубопровод измерительного устройства, содержащего датчик расхода, например встроенного в трубопровод измерительного устройства в форме компактного измерительного устройства.The temperature sensor of the measuring system and / or the pressure sensor, as is proposed, for example, also in US-В 6988418, US-В 6910387 or US-В 6651512, are likewise provided by means of a measuring device integrated in the pipeline containing a flow sensor, for example, built-in piping of the measuring device in the form of a compact measuring device.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения виртуальное место измерения плотности и место измерения расхода выбираются таким образом, что среда имеет в виртуальном месте измерения плотности термодинамическое состояние, соответствующее термодинамическому состоянию среды в месте измерения скорости, и/или среда имеет в виртуальном месте измерения плотности и месте измерения скорости, по существу, равные числа Рейнольдса. Это может, например, быть достигнуто посредством такого задания виртуального места измерения плотности, что она и место измерения расхода, по меньшей мере, частично перекрывают друг друга, в частности, являются совпадающими. Соответственно, измеренное значение плотности должно определяться таким образом, чтобы оно точно представляло локальную плотность среды в области датчика расхода, и, следовательно, также точно представляло локальную плотность среды в месте измерения скорости.In a preferred embodiment, the virtual density measurement site and the flow measurement location are selected such that the medium has a thermodynamic state in the virtual density measurement location corresponding to the thermodynamic state of the medium at the speed measurement location, and / or the medium has a density and measurement location in the virtual measurement location speeds are essentially equal Reynolds numbers. This can, for example, be achieved by defining a virtual density measurement site such that it and the flow measurement location at least partially overlap, in particular, coincide. Accordingly, the measured value of the density should be determined so that it accurately represents the local density of the medium in the area of the flow sensor, and, therefore, also accurately represents the local density of the medium in the place of measurement of speed.
Для дальнейшего упрощения измерения другой вариант выполнения измерительной системы предусматривает, что технологический трубопровод представляет собой, по существу, прямолинейный трубопровод, таким образом, в нем нет колен или изгибов, по меньшей мере, на отдельных его участках, особенно в области между местом измерения плотности и местом измерения давления и/или между местом измерения плотности и местом измерения температуры. Кроме того, технологический трубопровод должен быть реализован, по меньшей мере на отдельных своих участках, особенно в области места измерения температуры и/или в области места измерения давления, как трубопровод, по существу, устойчивый по форме, по меньшей мере, под действием рабочего давления, в частности жесткий трубопровод и/или трубопровод, имеющий круглое поперечное сечение.To further simplify the measurement, another embodiment of the measuring system provides that the process pipe is essentially a straight pipe, so that it does not have bends or bends in at least some of its sections, especially in the area between the density measurement site and the place of pressure measurement and / or between the place of measuring density and the place of measuring temperature. In addition, the process pipeline should be implemented in at least some of its sections, especially in the area of the place of temperature measurement and / or in the area of the place of pressure measurement, as a pipeline essentially stable in shape, at least under the action of working pressure , in particular a rigid conduit and / or conduit having a circular cross section.
Вышеупомянутое изменение осуществляется во время работы в значительной мере определенным образом за счет наделения технологического трубопровода, по меньшей мере в виртуальном месте измерения плотности, дополнительно, внутренним диаметром (D1), отличающимся от внутреннего диаметра (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления. Другой вариант выполнения изобретения дополнительно предусматривает, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр (D1), отличающийся от внутреннего диаметра (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры, и/или что внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления отличается от внутреннего диаметра (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры. При подробном рассмотрении, таким образом, в результате имеется большое количество возможностей комбинирования в том, что касается расположения индивидуальных мест изменения относительно друг друга, равно как также и выбора внутреннего диаметра технологического трубопровода в конкретных местах измерения. Выбор особенно подходящих для этого вариантов выполнения, кроме того, также схематически показан на фиг.4а, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f и 4h.The aforementioned change is carried out during operation to a large extent in a certain way by providing the process pipeline, at least at the virtual density measurement site, with an internal diameter (D1) different from the internal diameter (D2) of the process pipe at the pressure measurement site. Another embodiment of the invention further provides that the process pipe has an inner diameter (D1) at the virtual density measurement site that is different from the inside diameter (D3) of the process pipe at the temperature measurement site and / or that the inside diameter (D2) of the process pipe at the measurement site pressure differs from the internal diameter (D3) of the process pipe at the temperature measurement site. A detailed examination, thus, as a result, there is a large number of combining possibilities with regard to the location of individual places of change relative to each other, as well as the choice of the internal diameter of the process pipeline at specific measurement sites. The selection of particularly suitable embodiments for this is also shown schematically in FIGS. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f and 4h.
Как показано на фигурах, может быть предпочтительным реализовать измерительную систему таким образом, чтобы внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода был больше в месте измерения давления, чем внутренний диаметр (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры, или, однако, также таким образом, чтобы внутренний диаметр (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры был больше чем внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления может также быть выбран таким образом, чтобы он был больше, чем внутренний диаметр, (D1) технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, и/или внутренний диаметр (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры может быть выбран таким образом, чтобы он был больше чем внутренний диаметр (D1) в виртуальном месте измерения плотности. В частности, дополнительно предусматривается, что отношение (D3/D1) внутренних диаметров: внутреннего диаметра (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры к внутреннему диаметру (D1) технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, больше чем 1,1 и/или меньше чем 5, например, соответственно, лежит в диапазоне от 1,2 до 3,1. Кроме того, по меньшей мере для этого случая предпочтительно, когда технологический трубопровод в виртуальном месте измерения плотности имеет внутренний диаметр (D1), который, по существу, равен внутреннему диаметру (D2) технологического трубопровода в месте измерения температуры. В другом варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение (D2/D1) внутренних диаметров: внутреннего диаметра (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления к внутреннему диаметру (D1) технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности поддерживается большим чем 1,1 и/или меньшим чем 5, например, соответственно, лежит в диапазоне от 1,2 до 3,1. Для этого случая, предпочтительно, когда технологический трубопровод в виртуальном месте измерения плотности имеет внутренний диаметр (D1), который, по существу, равен внутреннему диаметру (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры.As shown in the figures, it may be preferable to implement the measuring system so that the inner diameter (D2) of the process pipe is larger at the pressure measurement site than the inner diameter (D3) of the process pipe at the temperature measurement site, or, however, also in this way so that the inner diameter (D3) of the process pipe at the temperature measurement site is larger than the inner diameter (D2) of the process pipe at the pressure measurement site. As an alternative to this or in addition to this, the inner diameter (D2) of the process pipe at the pressure measurement site can also be chosen so that it is larger than the inner diameter, (D1) of the process pipe at the virtual density measurement site, and / or the inner diameter (D3) of the process pipe at the temperature measurement site can be selected so that it is larger than the inner diameter (D1) at the virtual density measurement site. In particular, it is further envisaged that the ratio (D3 / D1) of the inner diameters: the inner diameter (D3) of the process pipe at the temperature measurement site to the inner diameter (D1) of the process pipe at the virtual density measurement site is greater than 1.1 and / or less than 5, for example, respectively, lies in the range from 1.2 to 3.1. In addition, at least for this case, it is preferable when the process pipe at the virtual density measurement site has an inner diameter (D1) that is substantially equal to the inside diameter (D2) of the process pipe at the temperature measurement site. In another embodiment, the invention provides that the ratio (D2 / D1) of the inner diameters: the inner diameter (D2) of the process pipe at the pressure measurement location to the inside diameter (D1) of the process pipe at the virtual density measurement site is maintained greater than 1.1 and / or less than 5, for example, respectively, lies in the range from 1.2 to 3.1. For this case, it is preferable that the process pipe at the virtual density measurement site has an inner diameter (D1) that is substantially equal to the inside diameter (D3) of the process pipe at the temperature measurement site.
Различия между внутренними диаметрами (D1), (D2), (D3), соответственно, могут, в зависимости от требуемой конфигурации, быть реализованы посредством снабжения технологического трубопровода между, по меньшей мере, двумя из вышеупомянутых мест изменения, например, соответственно, между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения температуры и/или местом измерения давления, или также между местом измерения температуры и местом измерения давления, прямолинейным участком, реализованным как диффузор, в частности, воронкообразный диффузор, имеющий просвет, расширяющийся в направлении потока, в частности непрерывно расширяющийся в направлении потока, или прямолинейным участком, который выполнен как сопло, в частности воронкообразное сопло, имеющее просвет, сужающееся в направлении потока, в частности непрерывно сужающееся в направлении потока.The differences between the inner diameters (D1), (D2), (D3), respectively, can, depending on the desired configuration, be realized by supplying a process pipeline between at least two of the above mentioned places of change, for example, respectively, between the virtual a density measuring point and a temperature measuring place and / or a pressure measuring place, or also between a temperature measuring place and a pressure measuring place, a straight section realized as a diffuser, in particular a funnel-shaped fuzor having a lumen, expanding in the flow direction, in particular continuously widening in the flow direction, or a straight portion, which is configured as a nozzle, in particular a funnel-shaped nozzle having a lumen narrowing in the flow direction, in particular continuously tapered in flow direction.
Кроме того, экспериментальные исследования показали, что места измерения в предпочтительном варианте выполнения должны быть размещены или заданы таким образом, чтобы расстояние (L21), на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, отличалось от расстояния (L31), на которое место измерения температуры отстоит от виртуального места измерения плотности. Например, для измерения может быть весьма предпочтительным, когда расстояние (L21), на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, больше чем расстояние (L31), на которое место измерения температуры отстоит от виртуального места измерения плотности, и/или когда расстояние (L21), на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, и/или расстояния (L23), на которое место измерения давления отстоит от места измерения температуры, больше чем внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления. Вполне пригодными, в таком случае, признаны расстояние (L21) и/или расстояние (L23), составляющие, по меньшей мере трехкратный, в частности, более чем пятикратный внутренний диаметр (D2).In addition, experimental studies have shown that the measurement sites in the preferred embodiment should be positioned or set so that the distance (L21) by which the pressure measurement site is away from the virtual density measurement site is different from the distance (L31) by which temperature measurement is far from the virtual place of density measurement. For example, it can be very preferable for measurement when the distance (L21) by which the pressure measurement location is away from the virtual density measurement location is greater than the distance (L31) by which the temperature measurement location is away from the virtual density measurement location and / or when the distance (L21) by which the place of pressure measurement is distant from the virtual place of measurement of density, and / or the distance (L23) by which the place of pressure measurement is distant from the place of measurement of temperature is larger than the inner diameter (D2) Skog pipeline pressure measurement site. In this case, the distance (L21) and / or the distance (L23), comprising at least three times, in particular more than five times the inner diameter (D2), are recognized as quite suitable.
По вопросам дополнительной информации для компоновки и определения размеров технологического трубопровода измерительной системы касательно вышеупомянутых установочных длин и/или отношений внутренних диаметров в случае применения редукционного элемента и/или диффузора, равно как также и других вариантов выполнения технологического трубопровода выше по течению от датчика расхода и/или ниже по течению от датчика расхода настоящим дается прямая ссылка на предварительно не публиковавшиеся заявки DE 102006034296.8 и 102006047815.0 правообладателя по данному изобретению, или на аналогичные им заявки, причем их соответствующие раскрытия должны, таким образом, рассматриваться как принадлежащие настоящей заявке.For additional information on the layout and dimensioning of the process pipe of the measuring system regarding the aforementioned installation lengths and / or ratios of the internal diameters in the case of using a pressure reducing element and / or diffuser, as well as other versions of the process pipe upstream of the flow sensor and / or downstream of the flow sensor, a direct reference is hereby made to previously unpublished applications DE 102006034296.8 and 102006047815.0 of the copyright holder this invention, or similar applications, and their respective disclosures should, therefore, be construed as belonging to this application.
Дальнейшие исследования с измерительными системами согласно изобретению дополнительно показали для вариантов расположения мест изменения температуры, давления и плотности, показанных на фиг.4а, 4b, 4c, 4d, относительно друг друга, так же как в отношении вышеупомянутых отношений внутренних диаметров, что значение коррекции плотности, определенное для них, по меньшей мере, в соответствии с формулой (4) и используемое для определения измеренного значения плотности в соответствии с формулой (1) или 2, должно всегда быть больше чем единица; в противном случае, как уже упоминалось, была бы получена работающая со сбоями измерительная система или нарушение в работе предприятия. Равным образом, для комбинаций, показанных на фиг.4е, 4f, 4g, и 4h, значение коррекции плотности, при условии, что применяются те же самые расчетные формулы, должно всегда быть меньше чем единица.Further studies with the measuring systems according to the invention additionally showed for the locations of the places of temperature, pressure and density changes shown in FIGS. 4a, 4b, 4c, 4d relative to each other, as well as with respect to the aforementioned ratios of the inner diameters, that the density correction value determined for them, at least in accordance with formula (4) and used to determine the measured density value in accordance with formula (1) or 2, must always be greater than one; otherwise, as already mentioned, a malfunctioning measuring system or disruption to the enterprise would have been obtained. Similarly, for the combinations shown in FIGS. 4e, 4f, 4g, and 4h, the density correction value, provided that the same calculation formulas are applied, should always be less than one.
Помимо этого в таблице 1 приведены комбинации, в отношении внутренних диаметров (D1), (D2), (D3), в каждом случае в единицах измерения - мм, и выбранные в качестве среды газы, так же как, в каждом случае, соответственно, подходящий поправочный коэффициент (К) в единицах измерения К·с2·м-2, особенно подходящий для измерительной системы с датчиком расхода в соответствии с примером варианта выполнения, показанным на фиг.2 и 3.In addition, table 1 shows the combinations with respect to the internal diameters (D1), (D2), (D3), in each case in mm, and the gases selected as the medium, as well as, in each case, respectively, a suitable correction factor (K) in units of measurement K · s 2 · m -2 , especially suitable for a measuring system with a flow sensor in accordance with the exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 3.
Claims (44)
18. The system according to clause 16, in which the measuring electronic unit is configured to determine the correction value (X K ) density also by at least one pre-calculated, in particular, stored in digital form compensation factor (K), in particular based on the rule:
где ΔХρ соответствует предварительно, в частности, в процессе калибровки той же и/или в основном такой же по типу измерительной системы известной эталонной средой и/или в процессе пуска измерительной системы в эксплуатацию, выявленному на месте, например вычисленному и/или измеренному специфическому для измерительной системы отклонению, которое предварительное измеренное значение () плотности, выявленное для определенной, по меньшей мере, в отношении своей конкретной плотности ρRef эталонной среды, имеет от такой же плотности ρRef эталонной среды.24. The system according to 17, in which the compensating coefficient (K) is selected so that it satisfies the rule:
where ΔХρ corresponds previously, in particular, during the calibration process with the same and / or basically the same type of measuring system as the known reference medium and / or during the start-up of the measuring system in operation, identified on the spot, for example, calculated and / or measured specific for measuring system deviation, which is the preliminary measured value ( ) the density detected for a specific density, at least with respect to its specific density ρ Ref of the reference medium, has from the same density ρ Ref of the reference medium.
25. The system according to paragraph 24, in which the compensating coefficient (K) satisfies the rule:
где n - молярная масса, z - реальный газовый коэффициент среды, вычисленный по одному из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX-19, SGERG-88 IAWPS-IF97, ISO 12213:2006 и/или посредством измерительного сигнала температуры и/или давления, a RM - относительная газовая постоянная измеряемой среды, которая соответствует нормированной по молярной массе n среды абсолютной газовой постоянной R/n при R=8,3143 Дж/(К моль).26. The system according to 17, in which the measuring electronic unit is configured to determine at least a pre-measured value (X ρ ) of the density based on the rule:
where n is the molar mass, z is the real gas coefficient of the medium calculated according to one of the industry standards AGA 8, AGA NX-19, SGERG-88 IAWPS-IF97, ISO 12213: 2006 and / or by means of a measuring signal of temperature and / or pressure, a R M is the relative gas constant of the measured medium, which corresponds to the absolute gas constant R / n normalized by the molar mass n of the medium at R = 8.3143 J / (K mol).
где Р* - специфическое для среды критическое давление по промышленному стандарту IAWPS-IF97, в частности 16,53 МПа, в случае, если измеряемой средой является вода, выше которого данная измеряемая среда в любом случае не может быть жидкой, a gIAWPS-IF97 - специфическая для среды свободная энтальпия (свободная энергия Гиббса) по промышленному стандарту IAWPS-IF97.27. The system according to 17, in which the measuring electronic unit is configured to determine at least a pre-measured value (X ρ ) of the density based on the rule:
where P * is the medium-specific critical pressure according to the industry standard IAWPS-IF97, in particular 16.53 MPa, if the medium being measured is water above which this medium cannot be liquid in any case, ag IAWPS-IF97 - environment-specific free enthalpy (Gibbs free energy) according to industry standard IAWPS-IF97.
где n - молярная масса, z - реальный газовый коэффициент среды, вычисленный по одному из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX-19, SGERG-88 IAWPS-IF97, ISO 12213:2006 и/или посредством измерительного сигнала температуры и/или давления, a RM - относительная газовая постоянная измеряемой среды, которая соответствует нормированной по молярной массе n среды абсолютной газовой постоянной R/n при R=8,3143 Дж/(К моль), и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью, по меньшей мере, временного определения предварительного измеренного значения () плотности на основе правила:
где πIAWPS-IF97=Xp/P*IAWPS-IF97 и γIAWPS-IF97=gIAWPS-IF97/(RM*Xϑ), Р* - специфическое для среды критическое давление по промышленному стандарту IAWPS-IF97, в частности 16,53 МПа, в случае, если измеряемой средой является вода, выше которого данная измеряемая среда в любом случае не может быть жидкой, a gIAWPS-IF97 - специфическая для среды свободная энтальпия (свободная энергия Гиббса) по промышленному стандарту IAWPS-IF97, и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения измеренного значения (Хρ) плотности с использованием как предварительного измеренного значения () плотности, так и корректировочного значения (XK) плотности, в частности на основе правила: , и/или измерительный электронный блок посредством, по меньшей мере, измеренного значения плотности и измеренного значения объемного расхода выполнен с возможностью определения измеренного значения (Xm) массового расхода, в частности цифрового, которое представляет долю массового расхода протекающей среды в данный момент.42. The system according to claim 1 or 2, in which the correction value (X K ) of the density corresponds to, in particular, the particular medium being measured and the installation position at the moment and / or the local variability at the moment arising along the flow axis of the measurement system, at least one local parameter of the thermodynamic state of the medium and / or due to the design of the measuring system, and / or local changeability at the given moment of the Reynolds number fluid medium and / or measuring electronic unit is configured to at least temporarily determine a preliminary measured value ( ) density based on the rule:
where n is the molar mass, z is the real gas coefficient of the medium calculated according to one of the industrial standards AGA 8, AGA NX-19, SGERG-88 IAWPS-IF97, ISO 12213: 2006 and / or by means of a measuring signal of temperature and / or pressure, a R M is the relative gas constant of the medium being measured, which corresponds to the absolute gas constant R / n normalized by the molar mass n of the medium at R = 8.3143 J / (K mol), and / or the measuring electronic unit is configured to at least temporarily determining the preliminary measured value ( ) density based on the rule:
where π IAWPS-IF97 = X p / P * IAWPS-IF97 and γ IAWPS-IF97 = g IAWPS-IF97 / (R M * X ϑ ), P * is the medium-specific critical pressure according to the industry standard IAWPS-IF97, in particular 16.53 MPa, if the medium being measured is water above which this medium cannot in any case be liquid, ag IAWPS-IF97 is medium -specific free enthalpy (Gibbs free energy) according to the industry standard IAWPS-IF97, and / or the measuring electronic unit is arranged to determine the measured value (X ρ) by using both density was measured prior nnogo values ( ) density, and the correction value (X K ) of the density, in particular based on the rule: and / or a measuring electronic unit, by means of at least a measured density value and a measured volumetric flow rate value, is configured to determine a measured mass flow rate value (X m ), in particular a digital one, which represents the fraction of the mass flow rate of the flowing medium at a given moment.
где n - молярная масса, R - абсолютная газовая постоянная с R=8,3143 Дж/(К моль), a f - определяемое молекулярным строением среды число колебательных степеней свободы ее атомов или молекул.43. The system according to claim 1 or 2, in which the measuring electronic unit contains, in particular, a non-volatile data memory in which at least one parameter specifying a particular medium to be measured is stored temporarily (SP M ) of the first kind system, in particular the specific heat of the medium particularly, molar mass and / or the number of degrees of freedom of the medium, and at least one specifying specifically measured by the system environment and the loading position of the system at the moment parameter (SP ME) of the second type system, and the installation position is also determined by the location of the pressure, temperature and density measurement points with respect to each other, as well as by the shape and size of the process line in the area of the place of measuring pressure, density and / or temperature, and the measuring electronic unit is configured to determine the measured value (X ρ ) of the density by at least a parameter (SP M ) of the first kind and a parameter (SP ME ) of the second kind of system, and / or the measuring electronic unit is made with the possibility of at least temporary reception, in particular, calculated outside the measuring system and / or close in time of the numerical parametric values of at least one parameter that specifies the medium to be measured and / or the current installation position of the system (SP M , SP ME ), in particular c p the specific heat of the medium, which is pre-calculated and / or measured at a distance from the measuring point density specific heat of the medium c p, and / or the measuring electronic unit is adapted to POSSIBILITY determining during operation, at least at times, specific heat c p specifically the medium, in particular, on the basis of rules:
where n is the molar mass, R is the absolute gas constant with R = 8.3143 J / (K mol), af is the number of vibrational degrees of freedom of its atoms or molecules determined by the molecular structure of the medium.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP07030700 | 2007-06-30 | ||
EP102007030700.06 | 2007-06-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010103045A RU2010103045A (en) | 2011-08-10 |
RU2452935C2 true RU2452935C2 (en) | 2012-06-10 |
Family
ID=44754070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010103045/28A RU2452935C2 (en) | 2007-06-30 | 2008-06-27 | Measuring system for medium flowing in process pipeline |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2452935C2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA104653C2 (en) * | 2012-05-30 | 2014-02-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аозт Компания "Сатурн Дейта Интернешенл" | Device for control of density of sands of unloading deslimer |
UA104652C2 (en) * | 2012-05-30 | 2014-02-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аозт Компания "Сатурн Дейта Интернешенл" | Method of control of density of sands of unloading deslimer |
CN114440961B (en) * | 2020-11-06 | 2024-04-19 | 中国石油化工股份有限公司 | Small-sized non-separation two-phase metering device and metering system |
CN114864124B (en) * | 2022-03-24 | 2024-06-18 | 中国核动力研究设计院 | Measuring system, method and medium for nuclear safety level pressure transmitter identification test |
CN115586180A (en) * | 2022-09-02 | 2023-01-10 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | Concentration detection device based on photovoltaic hydrogen production and storage |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3624093A1 (en) * | 1986-07-17 | 1988-01-21 | Piller Gmbh Co Kg Anton | Device for measuring the density of flowing gases |
EP0454230A2 (en) * | 1990-04-23 | 1991-10-30 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Method and apparatus for determining the mass flow of pneumatically transported solids |
RU2213340C2 (en) * | 2000-12-04 | 2003-09-27 | ООО "Снежинсктехсервис" | Facility measuring density |
-
2008
- 2008-06-27 RU RU2010103045/28A patent/RU2452935C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3624093A1 (en) * | 1986-07-17 | 1988-01-21 | Piller Gmbh Co Kg Anton | Device for measuring the density of flowing gases |
EP0454230A2 (en) * | 1990-04-23 | 1991-10-30 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Method and apparatus for determining the mass flow of pneumatically transported solids |
RU2213340C2 (en) * | 2000-12-04 | 2003-09-27 | ООО "Снежинсктехсервис" | Facility measuring density |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010103045A (en) | 2011-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8370098B2 (en) | Measuring system for a medium flowing in a process line | |
CA2691176C (en) | Measuring system for a medium flowing in a process line | |
RU2457444C2 (en) | Measuring system for medium flowing through process line | |
RU2452921C2 (en) | Measuring system for medium flowing in process pipeline | |
RU2423683C1 (en) | Measuring system for medium flowing in process main | |
JP5147844B2 (en) | Process equipment with density measurement | |
RU2414686C2 (en) | Measurement system for medium flowing in process pipeline | |
CN105283748B (en) | The method of measuring system and monitoring and/or this pressure apparatus of inspection with pressure apparatus | |
CN109297557B (en) | Process variable measurement using universal flow technology connection platform | |
US11125596B2 (en) | Vibronic measuring system for measuring a mass flow rate | |
JP2007530951A (en) | Simplified fluid property measurement method | |
CN104685324A (en) | A flow meter system | |
RU2452935C2 (en) | Measuring system for medium flowing in process pipeline | |
US10928233B2 (en) | Vibronic measuring system for measuring a mass flow rate |