EP-4737866-A1 - METHOD FOR OPERATING AN ULTRASONIC FLOW METER AND ULTRASONIC FLOW METER

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Verfahren (1) zum Betreiben eines Ultraschalldurchflussmessgeräts (2), wobei das Ultraschalldurchflussmessgerät (2) wenigstens ein erstes Ultraschallwandlerpaar (3) und ein zweites Ultraschallwandlerpaar (6) aufweist, wobei das erste Ultraschallwandlerpaar (3) derart an einem Messrohr (4) angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern (8, 9) des ersten Ultraschallwandlerpaars (3) ein erster Messpfad (5) mit einer Länge L1 aufgespannt wird und wobei das zweite Ultraschallwandlerpaar (6) derart an dem Messrohr (5) angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern (8, 10, 11) des zweiten Ultraschallwandlerpaars (6) ein zweiter Messpfad (7) mit einer Länge L2 aufgespannt wird, und wobei das Ultraschalldurchflussmessgerät (2) eine Steuer- und Auswerteeinheit (18) zur Ansteuerung der Ultraschallwandler (8, 9, 10, 11) und zur Auswertung der von den Ultraschallwandlern (8, 9, 10, 11) erfassten Messsignale aufweist.

Inventors

• KUNZE, JOHANNES
• Demski, Christian

Assignees

• Krohne Messtechnik GmbH

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251009

Claims (15)

1. Verfahren (1) zum Betreiben eines Ultraschalldurchflussmessgeräts (2), wobei das Ultraschalldurchflussmessgerät (2) wenigstens ein erstes Ultraschallwandlerpaar (3) und ein zweites Ultraschallwandlerpaar (6) aufweist, wobei das erste Ultraschallwandlerpaar (3) derart an einem Messrohr (4) angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern (8, 9) des ersten Ultraschallwandlerpaars (3) ein erster Messpfad (5) mit einer Länge L1 aufgespannt wird und wobei das zweite Ultraschallwandlerpaar (6) derart an dem Messrohr (5) angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern (8, 10, 11) des zweiten Ultraschallwandlerpaars (6) ein zweiter Messpfad (7) mit einer Länge L2 aufgespannt wird, und wobei das Ultraschalldurchflussmessgerät (2) eine Steuer- und Auswerteeinheit (18) zur Ansteuerung der Ultraschallwandler (8, 9, 10, 11) und zur Auswertung der von den Ultraschallwandlern (8, 9, 10, 11) erfassten Messsignale aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (1) die folgenden Schritte umfasst: - Aussenden und Empfang (12) von zumindest einem ersten Messsignal entlang des ersten Messpfads (5) in und/oder entgegen der Strömungsrichtung eines durch das Messrohr (4) fließenden Mediums durch das erste Ultraschallwandlerpaar (3), - Bestimmung (13), ob die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums unterhalb von einem festgelegten Geschwindigkeitsgrenzwert liegt, - Bestimmung (14) eines Werts von einen Vergleichsparameter aus dem ersten Messsignal und Bestimmung eines Erwartungswertes für den Vergleichsparameter auf dem zweiten Messpfad (7) basierend auf dem Wert des Vergleichsparameters, der auf dem ersten Messpfad bestimmt wurde, - sofern die Strömungsgeschwindigkeit unterhalb von dem festgelegten Geschwindigkeitsgrenzwert liegt: - Aussenden und Empfang (15) von zumindest einem zweiten Messsignal entlang des zweiten Messpfads (7) in und/oder entgegen der Strömungsrichtung eines durch das Messrohr fließenden Mediums durch das zweite Ultraschallwandlerpaar (6), - Bestimmung (16) des zweiten Vergleichsparameters aus dem zweiten Messsignal, - Plausibiliätsprüfung (17) durch Vergleich des zweiten Vergleichsparameters mit seinem Erwartungswert.
2. Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messsignal ein erstes Teilmesssignal, das den ersten Messpfad (5) in Strömungsrichtung durchläuft und ein zweites Teilmesssignal, das den ersten Messpfad entgegen der Strömungsrichtung durchläuft, umfasst und dass zur Bestimmung, ob die Strömungsgeschwindigkeit unter dem Geschwindigkeitsgrenzwert liegt, die Laufzeitdifferenz zwischen dem ersten Teilmesssignal und dem zweiten Teilmesssignal bestimmt wird und dass überprüft wird, ob die Laufzeitdifferenz unter einem Differenzgrenzwert liegt.
3. Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messsignal ein einfaches Messsignal ist, dass den ersten Messpfad in oder entgegen der Strömungsrichtung durchläuft und dass zur Bestimmung, ob die Strömungsgeschwindigkeit unter dem Geschwindigkeitsgrenzwert liegt, die absolute Laufzeit des ersten Messignals zwischen den Ultraschallwandlern (8, 9) des ersten Ultraschallwandlerpaars (3), gegen einen Laufzeitgrenzwert verglichen wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit unter dem Geschwindigkeitsgrenzwert liegt, wenn die absolute Laufzeit des ersten Messsignals einen unteren Laufzeitgrenzwert überschreitet oder einen oberen Laufzeitgrenzwert unterschreitet.
4. Verfahren (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschalldurchflussmessgerät (2) zusätzlich einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor aufweist, wobei der Temperatursensor die Temperatur des Mediums misst und/oder wobei der Drucksensor den Druck im Medium misst und wobei der obere bzw. der untere Laufzeitgrenzwert abhängig ist von der aktuellen Temperatur und/oder dem aktuellen Druck des Mediums.
5. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichsparameter für die Plausibiliätsprüfung die absolute Laufzeit eines Messsignals zwischen zwei Ultraschallwandlern eines Ultraschallwandlerpaars ist.
6. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichsparameter die Laufzeitdifferenz zwischen einem einen Messpfad in Strömungsrichtung durchlaufenden Teilmesssignals und einem einen Messpfad entgegen der Strömungsrichtung durchlaufenden Teilmesssignals ist.
7. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge L1 des ersten Messpfades (5) um einen bekannten Wert größer oder kleiner ist als die Länge L2 des zweiten Messpfades (7), wobei bei der Bestimmung des Erwartungswertes des Vergleichsparameter für den zweiten Messpfad der Längenunterschied berücksichtigt wird.
8. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge L1 des ersten Messpfades (5) der Länge L2 des zweiten Messpfades (7) entspricht, sodass bei Vorliegen von keiner oder fast keiner Strömungsgeschwindigkeit der Erwartungswert des Vergleichsparameters für den zweiten Messpfad im Wesentlichen dem Wert des Vergleichsparameters für den ersten Messpfad entspricht.
9. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Vergleichsparameter das Frequenzspektrum des von einem Ultraschallwandler (8, 9, 10, 11) empfangenen Messsignals und/oder das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des von einem Ultraschallwandler (8, 9, 10, 11) empfangenen Messsignals ist, und dass im Rahmen der Plausibilitätsprüfung der auf dem zweiten Messpfad bestimmte Wert des wenigstens einen weiteren Vergleichsparameters mit dem auf dem ersten Messpfad bestimmten Wert, der dem Erwartungswert entspricht, verglichen wird.
10. Ultraschalldurchflussmessgerät (2) umfassend wenigstens ein erstes Ultraschallwandlerpaar (3) und ein zweites Ultraschallwandlerpaar (6), wobei das erste Ultraschallwandlerpaar (3) derart an einem Messrohr (4) angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern (8, 9) des ersten Ultraschallwandlerpaars (3) ein erster Messpfad (5) der Länge L1 aufgespannt wird und wobei das zweite Ultraschallwandlerpaar (6) derart an dem Messrohr (4) angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern (8, 10, 11) des zweiten Ultraschallwandlerpaars (6) ein zweiter Messpfad (7) der Länge L2 aufgespannt wird, und wobei das Ultraschalldurchflussmessgerät (2) eine Steuer- und Auswerteeinheit (18) zur Ansteuerung der Ultraschallwandler (8, 9, 10, 11) und zur Auswertung der von den Ultraschallwandlern (8, 9, 10, 11) erfassten Messsignale aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (18) im Betrieb ein Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführt.
11. Ultraschalldurchflussmessgerät (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ultraschallwandlerpaar (3) einen ersten Ultraschallwandler (8) und einen zweiten Ultraschallwandler (9) aufweist und dass das zweite Ultraschallwandlerpaar (6) einen dritten Ultraschallwandler (10) und einen vierten Ultraschallwandler (11) aufweist, wobei vorzugsweise sämtliche Ultraschallwandler (8, 9, 10, 11) als Ultraschallsender und als Ultraschallempfänger ausgebildet sind.
12. Ultraschalldurchflussmessgerät (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge L1 des ersten Messpfades (5) der Länge L2 des zweiten Messpfades (7) entspricht.
13. Ultraschalldurchflussmessgerät (2) nach einem Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge L1 des ersten Messpfades (5) um einen bekannten Wert größer oder kleiner ist als die Länge L2 des zweiten Messpfades (7).
14. Ultraschalldurchflussmessgerät (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ultraschallwandlerpaar (3) und das zweite Ultraschallwandlerpaar (6) in demselben Strömungsabschnitt angeordnet sind.
15. Ultraschalldurchflussmessgerät (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Ultraschallwandlerpaare (3, 6, 20) vorhanden sind, die im Betrieb zur Sicherstellung einer korrekten Funktionsweise einer Plausibilitätsprüfung unterzogen werden.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines Ultraschalldurchflussmessgeräts, wobei das Ultraschalldurchflussmessgerät wenigstens ein erstes Ultraschallwandlerpaar und ein zweites Ultraschallwandlerpaar aufweist,wobei das erste Ultraschallwandlerpaar derart an einem Messrohr angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern des ersten Ultraschallwandlerpaars ein erster Messpfad mit einer Länge L1 aufgespannt wird undwobei das zweite Ultraschallwandlerpaar derart an dem Messrohr angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern des zweiten Ultraschallwandlerpaars ein zweiter Messpfad mit einer Länge L2 aufgespannt wird,und wobei das Ultraschalldurchflussmessgerät eine Steuer- und Auswerteeinheit zur Ansteuerung der Ultraschallwandler und zur Auswertung der von den Ultraschallwandlern erfassten Messsignale aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein entsprechendes Ultraschalldurchflusmessgerät umfassend wenigstens ein erstes Ultraschallwandlerpaar und ein zweites Ultraschallwandlerpaar, wobei das erste Ultraschallwandlerpaar derart an einem Messrohr angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern des ersten Ultraschallwandlerpaars ein erster Messpfad der Länge L1 aufgespannt wird undwobei das zweite Ultraschallwandlerpaar derart an dem Messrohr angeordnet ist, dass zwischen den Ultraschallwandlern des zweiten Ultraschallwandlerpaars ein zweiter Messpfad der Länge L2 aufgespannt wird,und wobei das Ultraschalldurchflussmessgerät eine Steuer- und Auswerteeinheit zur Ansteuerung der Ultraschallwandler und zur Auswertung der von den Ultraschallwandlern erfassten Messsignale aufweist. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Überwachung oder Überprüfung der korrekten Funktionsweise eines Ultraschalldurchflussmessgeräts bzw. der korrekten Funktionsweise der Ultraschallwandler die Laufzeit von Messsignalen auf unterschiedlichen Messpfaden miteinander zu vergleichen. Beispielsweise ist aus dem Stand der Technik DE 10 2018 118489 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallmessvorrichtung zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit eines strömenden Mediums bekannt, bei dem während einer Messung wenigstens ein zusätzlicher Parameter erfasst wird und bei dem auf Grundlage dieses zusätzlichen Parameters eine Plausibilitätsprüfung für eine jeweilige, aus dem Ultraschallsignal ermittelte Laufzeit durchgeführt wird. Ein solcher zusätzlicher Parameter wird beispielsweise aus einem zeitlich vor und/oder nach dem eigentlichen Ultraschallsignal eintreffenden Nebensignal gewonnen. Alternativ kann ein zusätzlicher Parameter die Intensität oder die Pulsform des Empfangssignals sein. Die Druckschrift EP 2 592 395 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschalldurchflussmessgeräts, das mehrere Messpfade aufweist, wobei die Genauigkeit der Durchflussmessung durch einen Vergleich der unterschiedlichen Messpfade miteinander verbessert wird. Die Druckschrift WO2013006090 A1 beschreibt ein Kalibrierverfahren für ein Ultraschalldurchflussmessgerät, wobei in einem nicht fließenden Medium die Ultraschallgeschwindigkeit bestimmt und mit einem Referenzwert für das Medium verglichen wird. Ausgehend von dem dargelegten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschalldurchflussmessgeräts anzugeben, das eine besonders zuverlässige Überprüfung der Funktionsfähigkeit der einzelnen Ultraschallwandler realisiert. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Ultraschalldurchflussmessgerät anzugeben, das eine besonders hohe Zuverlässigkeit aufweist. Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung ist die zuvor genannte Aufgabe durch ein eingangs beschriebenes Verfahren dadurch gelöst, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Aussenden und Empfang von zumindest einem ersten Messsignal entlang des ersten Messpfads in und/oder entgegen der Strömungsrichtung eines durch das Messrohr fließenden Mediums durch das erste Ultraschallwandlerpaar,Bestimmung, ob die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums unterhalb von einem festgelegten Geschwindigkeitsgrenzwert liegt,Bestimmung eines Werts von einen Vergleichsparameter aus dem ersten Messsignal und Bestimmung eines Erwartungswertes für den Vergleichsparameter auf dem zweiten Messpfad basierend auf dem Wert des Vergleichsparameters, der auf dem ersten Messpfad bestimmt wurde,sofern die Strömungsgeschwindigkeit unterhalb von dem festgelegten Geschwindigkeitsgrenzwert liegt: Aussenden und Empfang von zumindest einem zweiten Messsignal entlang des zweiten Messpfads in und/oder entgegen der Strömungsrichtung eines durch das Messrohr fließenden Mediums durch das zweite Ultraschallwandlerpaar,Bestimmung des zweiten Vergleichsparameters aus dem zweiten Messsignal,Plausibiliätsprüfung durch Vergleich des zweiten Vergleichsparameters mit seinem Erwartungswert. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Plausibilitätsprüfung der Funktionsweise der Ultraschallwandler besonders vorteilhaft dann durchgeführt werden ka