專利名稱：用于系統(tǒng)和/或過程監(jiān)測(cè)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與確定介質(zhì)的至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量設(shè)備相關(guān)的用于系統(tǒng)和/或過程監(jiān)測(cè)的方法和裝置。例如，這個(gè)過程參數(shù)可以是穿過測(cè)量管的質(zhì)量流量或容積流量。當(dāng)然，過程參數(shù)也可以是填充水平，壓力或者其它要測(cè)量的物理或化學(xué)參數(shù)。
關(guān)于確定和/或監(jiān)測(cè)過程參數(shù)，除了測(cè)量設(shè)備本身以外，用戶還想知道操作模式或在當(dāng)前的系統(tǒng)和/或過程條件下測(cè)量設(shè)備的預(yù)期壽命的信息，并且這種需求有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。和這種需求相聯(lián)系的流行語是“預(yù)測(cè)維護(hù)”和“失效前的平均壽命”。這些努力的目標(biāo)是最終消除測(cè)量設(shè)備的停工期或者將其減少到最小。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法和裝置，它能夠?qū)σ粋€(gè)測(cè)量設(shè)備或者測(cè)量設(shè)備中的各個(gè)元件在目前和今后的功能性做出說明。
和該方法相關(guān)的本發(fā)明目的通過以下方式解決直接或間接確定出介質(zhì)的溫度值，在所確定出的介質(zhì)溫度值的基礎(chǔ)上或者在所確定出的介質(zhì)溫度值的導(dǎo)出量的基礎(chǔ)上進(jìn)行與測(cè)量設(shè)備的熱負(fù)荷或測(cè)量設(shè)備中各個(gè)元件的熱負(fù)荷相關(guān)的趨勢(shì)分析。
和該裝置相關(guān)的本發(fā)明目的通過以下方式解決提供直接測(cè)量溫度值或者溫度值的導(dǎo)出量的單元，或者間接確定溫度值或其導(dǎo)出量；提供一個(gè)評(píng)估/控制單元，在已經(jīng)確定的介質(zhì)溫度值的基礎(chǔ)上或在已經(jīng)確定的介質(zhì)溫度值的導(dǎo)出量的基礎(chǔ)上進(jìn)行與測(cè)量設(shè)備的熱負(fù)荷或測(cè)量設(shè)備中各個(gè)元件的熱負(fù)荷相關(guān)的趨勢(shì)分析。
根據(jù)本發(fā)明裝置的優(yōu)選實(shí)施例，測(cè)量設(shè)備用于確定通過測(cè)量管的介質(zhì)的質(zhì)量流量或容積流量。除了其它的設(shè)備，用于這種測(cè)量的設(shè)備還包括科里奧利(coriolis)測(cè)量設(shè)備、超聲測(cè)量設(shè)備或磁感應(yīng)測(cè)量設(shè)備。本申請(qǐng)人出售這些設(shè)備，它們具有不同的變型，分別標(biāo)記為“PROMASS”、“PROFLOW”和“PROMAG”。
作為本發(fā)明裝置的特別具有優(yōu)勢(shì)的實(shí)施例，在下面將詳細(xì)描述磁感應(yīng)流量測(cè)量設(shè)備。
用于容積流量測(cè)量的磁感應(yīng)流量測(cè)量設(shè)備應(yīng)用了電動(dòng)力學(xué)中的感應(yīng)原理所測(cè)量介質(zhì)中的電荷載體相對(duì)于磁場(chǎng)垂直移動(dòng)，在測(cè)量電極上感應(yīng)出電壓，電極也基本與所測(cè)量介質(zhì)的流動(dòng)方向垂直。感應(yīng)出的電壓與所測(cè)量介質(zhì)的流動(dòng)速度成正比，這里的流速是在整個(gè)管截面上的平均值，所以感應(yīng)出的電壓也與容積流量成正比。
磁感應(yīng)測(cè)量設(shè)備通常表現(xiàn)為一個(gè)測(cè)量管，一個(gè)包含兩個(gè)電磁鐵的磁鐵元件，至少一個(gè)測(cè)量電極和評(píng)估/控制單元。所測(cè)量或監(jiān)測(cè)的介質(zhì)在測(cè)量管的縱向軸線的方向上流過測(cè)量管。磁鐵元件產(chǎn)生穿過測(cè)量管的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向基本與測(cè)量管的縱向軸線交叉。至少一個(gè)測(cè)量電極放置在測(cè)量管的側(cè)部區(qū)域并且與介質(zhì)電耦合或以電容形式耦合。評(píng)估/控制單元利用在測(cè)量電極上感應(yīng)出的測(cè)量電壓產(chǎn)生出關(guān)于測(cè)量管中介質(zhì)容積流量的信息。
根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例，溫度傳感器是確定溫度值或溫度值導(dǎo)出量的單元。溫度傳感器的布置使得它與介質(zhì)接觸或者非常靠近介質(zhì)，并且對(duì)所測(cè)量系統(tǒng)的溫度給出一個(gè)值。合適的溫度傳感器是PTC-元件，如PT100，NTC-元件，熱電偶元件，半導(dǎo)體傳感器等。
測(cè)量介質(zhì)溫度的另一種辦法是間接測(cè)量。例如，控制/評(píng)估設(shè)備可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)至少一個(gè)電磁鐵的電阻?？刂?評(píng)估單元在測(cè)量的電阻值的基礎(chǔ)上確定電磁鐵的溫度或溫度變化并且應(yīng)用至少一個(gè)電磁鐵的確定的溫度值進(jìn)行和磁感應(yīng)測(cè)量設(shè)備的熱負(fù)荷或磁感應(yīng)測(cè)量設(shè)備中各個(gè)元件的熱負(fù)荷相關(guān)的趨勢(shì)分析。
特別地，和長(zhǎng)期溫度負(fù)荷或短期溫度尖峰負(fù)荷相關(guān)的信息用來對(duì)測(cè)量設(shè)備的預(yù)期壽命或者測(cè)量設(shè)備中的各個(gè)元件的預(yù)期壽命做出說明。
根據(jù)對(duì)本發(fā)明裝置的優(yōu)勢(shì)的進(jìn)一步發(fā)展，提供一個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)了作為溫度函數(shù)的電磁鐵的電阻值。優(yōu)選存儲(chǔ)單元整理好一些特征曲線，這些曲線分別給出了電磁鐵的電阻和測(cè)量設(shè)備的溫度關(guān)系或者至少一個(gè)電磁鐵的電阻變化和測(cè)量設(shè)備的溫度變化關(guān)系，并且因此也就分別給出了和介質(zhì)溫度或介質(zhì)溫度變化的關(guān)系。
另外，存儲(chǔ)單元還存儲(chǔ)了另外的特征曲線，這些曲線提供了電磁鐵或測(cè)量設(shè)備的溫度與測(cè)量設(shè)備或測(cè)量設(shè)備中各個(gè)元件的預(yù)期壽命的關(guān)系。
就這點(diǎn)而言，發(fā)現(xiàn)如果特征曲線是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的曲線將特別有益。
應(yīng)該理解不能使至少一個(gè)電磁鐵的溫度與介質(zhì)溫度或者測(cè)量設(shè)備的溫度相等。因此，通過環(huán)境對(duì)介質(zhì)的短期冷卻或加熱會(huì)導(dǎo)致一定的溫度差。另外，和一個(gè)或多個(gè)電磁鐵的電加熱一樣，不同的測(cè)量管名義寬度也會(huì)對(duì)溫度差產(chǎn)生影響。盡管這樣，可以利用本發(fā)明的裝置足夠精確地確定測(cè)量設(shè)備的熱負(fù)荷或尖峰負(fù)荷。
根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的實(shí)施例，提供輸出/顯示單元告訴操作人員趨勢(shì)分析的結(jié)果或者最新結(jié)果，特別是測(cè)量設(shè)備的可能預(yù)期壽命。
根據(jù)下面的附圖更詳細(xì)解釋本發(fā)明，這些附圖是


圖1本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖和圖2評(píng)估/控制單元的操作的流程圖。
圖1給出了本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。這個(gè)實(shí)施例涉及磁感應(yīng)測(cè)量設(shè)備1。介質(zhì)12在測(cè)量管軸線11的方向上流經(jīng)測(cè)量設(shè)備1的測(cè)量管2。介質(zhì)至少在一定程度上是導(dǎo)電的。測(cè)量管2本身由不導(dǎo)電材料制成，或者至少在其內(nèi)部涂上一層不導(dǎo)電材料。
磁場(chǎng)由兩個(gè)徑向相對(duì)的電磁鐵3、4產(chǎn)生，磁場(chǎng)方向垂直于介質(zhì)12的流動(dòng)方向。由于磁場(chǎng)的影響，出現(xiàn)在介質(zhì)12中的電荷載體向具有相反極性的測(cè)量電極5、6移動(dòng)。在兩個(gè)測(cè)量電極5、6之間產(chǎn)生的電壓正比于介質(zhì)12在測(cè)量管2的橫截面上的平均流動(dòng)速度，也就是這個(gè)電壓是測(cè)量管2中介質(zhì)12的容積流量的一種度量。另外，測(cè)量管2通過沒有在圖中單獨(dú)示出的連接件與管道系統(tǒng)連接，介質(zhì)通過管道流動(dòng)。
在示出的例子中，兩個(gè)測(cè)量電極5、6直接與介質(zhì)12接觸；但是，它們也可以為電容性的耦合。類似于電磁鐵3、4，測(cè)量電極5、6也通過連接線與評(píng)估/控制單元7連接。盡管在下文中所有的測(cè)量都只針對(duì)電磁鐵3、4中的一個(gè)，但是當(dāng)然也可以對(duì)兩個(gè)電磁鐵3、4同時(shí)進(jìn)行測(cè)量或者輪流進(jìn)行測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明裝置的優(yōu)選實(shí)施例，評(píng)估/控制單元7確定在電磁鐵3或4上的電壓U并且同時(shí)測(cè)量流經(jīng)電磁鐵3或4的瞬時(shí)電流I。利用公式R＝U/I，評(píng)估/控制單元7計(jì)算電磁鐵3或4的相應(yīng)電阻R。由于電阻R和溫度有關(guān)，可以從電阻值R確定電磁鐵3或4的溫度T。測(cè)量?jī)?yōu)選在一段延長(zhǎng)的時(shí)間中進(jìn)行，這樣測(cè)量的電阻值R或者從電阻值R導(dǎo)出的溫度值T就可以作為熱負(fù)荷的一個(gè)全面指標(biāo)，因此也是測(cè)量設(shè)備1的預(yù)測(cè)壽命的指標(biāo)。
當(dāng)然，可以利用溫度值的導(dǎo)出量替代直接或間接確定的溫度值或者將兩者接合起來進(jìn)行趨勢(shì)分析。溫度值的導(dǎo)出量提供了有關(guān)測(cè)量設(shè)備的溫度尖峰負(fù)荷的有用信息。
圖1中還示出，除了這些辦法，可以利用單獨(dú)的溫度傳感器10確定溫度。由溫度傳感器10確定的溫度值隨后為評(píng)估/控制單元7所用，例如提供和測(cè)量設(shè)備1的預(yù)期壽命相關(guān)的趨勢(shì)報(bào)告。
圖2顯示了評(píng)估/控制單元7的操作的流程圖。優(yōu)選通過持續(xù)了一段延長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量來確定測(cè)量設(shè)備1或測(cè)量設(shè)備的各個(gè)元件的預(yù)期壽命。為了這個(gè)目的，在開始程序之前，在程序點(diǎn)13輸入了起始值n0和終止值m以確定將要執(zhí)行的測(cè)量次數(shù)。在程序點(diǎn)14，確定電磁鐵3或4的電壓U和電流I；然后用測(cè)量的電壓U和電流I在點(diǎn)15確定電磁鐵3或4的電阻R。隨后在程序點(diǎn)16根據(jù)電阻R得到溫度T。確定電磁鐵3或4的溫度值T的程序循環(huán)一直進(jìn)行下去直到達(dá)到預(yù)設(shè)的測(cè)量次數(shù)。利用測(cè)量的和確定的溫度值T，在程序點(diǎn)19形成了溫度的平均值。這個(gè)平均值在存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元9的特征曲線基礎(chǔ)上確定出測(cè)量設(shè)備1的預(yù)期壽命。利用輸出/顯示單元9，確定出的測(cè)量設(shè)備的預(yù)期壽命顯示給操作人員。
由于優(yōu)選在一段延長(zhǎng)了的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，或多或少形成了溫度值T對(duì)時(shí)間的積分，至少從趨勢(shì)的角度而言，通過測(cè)量值可以了解測(cè)量設(shè)備1在相應(yīng)的選定時(shí)間周期內(nèi)的熱負(fù)荷?；蛘呖梢該Q一種說法測(cè)量值是熱負(fù)荷的指標(biāo)，因此也是測(cè)量設(shè)備1或測(cè)量設(shè)備1的各個(gè)元件的預(yù)期壽命的指標(biāo)。例如，然后可以用測(cè)量值確定“失效前的平均壽命”。利用本發(fā)明的裝置意味著不必等到測(cè)量設(shè)備完全失效。另外，不論測(cè)量設(shè)備怎樣實(shí)現(xiàn)它的功能，測(cè)量設(shè)備1都不必按固定的時(shí)間表進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)。取而代之的是在現(xiàn)在成為可能的趨勢(shì)分析的基礎(chǔ)上，可以事先確定測(cè)量設(shè)備的預(yù)期壽命。于是可以在設(shè)備的功能不能得到保證的時(shí)候及時(shí)地替換測(cè)量設(shè)備1或測(cè)量設(shè)備1的各個(gè)元件。
權(quán)利要求
1.與確定介質(zhì)至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量設(shè)備相關(guān)聯(lián)的用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和/或過程的方法，其特征在于直接或間接確定介質(zhì)(12)的溫度(T)，并在所確定的介質(zhì)(12)的溫度值(T)的基礎(chǔ)上或在所確定的介質(zhì)溫度值的導(dǎo)出量( m，n＞0)的基礎(chǔ)上進(jìn)行與測(cè)量設(shè)備(1)的熱負(fù)荷或測(cè)量設(shè)備(1)的各個(gè)元件的熱負(fù)荷相關(guān)的趨勢(shì)分析。
2.具有確定介質(zhì)至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量設(shè)備的用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和/或過程的裝置，其特征在于，提供直接測(cè)量溫度值或溫度值導(dǎo)出量( m，n＞0)的單元(10)或者間接確定溫度值或溫度值導(dǎo)出量( m，n＞0)，和提供評(píng)估/控制單元(7)，它在所確定的介質(zhì)(3)的溫度值(T)的基礎(chǔ)上或在溫度值的導(dǎo)出量( m，n＞0)的基礎(chǔ)上進(jìn)行與測(cè)量設(shè)備(1)的熱負(fù)荷或測(cè)量設(shè)備(1)的各個(gè)元件的熱負(fù)荷相關(guān)的趨勢(shì)分析。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于測(cè)量設(shè)備(1)具有其中流動(dòng)通過介質(zhì)(12)的一個(gè)測(cè)量管(2)，且測(cè)量設(shè)備(1)包括確定和/或監(jiān)測(cè)質(zhì)量流量或容積流量的傳感器。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于測(cè)量設(shè)備(1)包含帶有測(cè)量管(2)的磁感應(yīng)傳感器，包含兩個(gè)電磁鐵(3，4)的磁鐵元件和至少一個(gè)測(cè)量電極(5；6)，其中介質(zhì)(12)在測(cè)量管的縱向軸線的方向上流過測(cè)量管(2)，磁鐵元件產(chǎn)生穿過測(cè)量管(2)的磁場(chǎng)并且磁場(chǎng)方向基本與測(cè)量管的縱向軸線(11)交叉，至少一個(gè)測(cè)量電極(5；6)放置在測(cè)量管(2)的側(cè)部區(qū)域并且與介質(zhì)(12)電耦合或以電容形式耦合，評(píng)估/控制單元(7)根據(jù)在測(cè)量電極(5；6)上感應(yīng)出的測(cè)量電壓產(chǎn)生出關(guān)于測(cè)量管(2)中介質(zhì)(12)的容積流量的信息。
5.如權(quán)利要求2、3或4所述的裝置，其特征在于測(cè)量溫度(T)的單元(10)包含溫度傳感器，溫度傳感器的布置使得它與介質(zhì)(12)接觸或者它的布置使得它非?？拷橘|(zhì)(12)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于評(píng)估/控制單元(7)在一段延長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)至少一個(gè)電磁鐵(3，4)的電阻(R(T))，評(píng)估/控制單元(7)確定電磁鐵(3，4)的溫度(T)或者溫度變化，和評(píng)估/控制單元(7)利用至少一個(gè)電磁鐵(3；4)的確定的溫度(T)進(jìn)行與磁感應(yīng)測(cè)量設(shè)備(1)的熱負(fù)荷或磁感應(yīng)測(cè)量設(shè)備(1)的各個(gè)元件的熱負(fù)荷相關(guān)的趨勢(shì)分析。
7.如權(quán)利要求2、4、5或6所述的裝置，其特征在于評(píng)估/控制單元(7)利用和測(cè)量設(shè)備(1)的熱負(fù)荷相關(guān)的信息做出與測(cè)量設(shè)備(1)的預(yù)期壽命或測(cè)量設(shè)備的各個(gè)元件的預(yù)期壽命相關(guān)的說明。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于提供存儲(chǔ)單元(8)，其中電磁鐵(3；4)的電阻值(R(T))存儲(chǔ)為溫度的函數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于特征曲線存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(8)中，它分別給出了電磁鐵(3；4)的電阻(R(T))和測(cè)量設(shè)備(1)的溫度(T)的關(guān)系或者至少一個(gè)電磁鐵(3；4)的電阻變化( m，n＞0)和測(cè)量設(shè)備(1)的溫度變化( m，n＞0)關(guān)系。
10.如前面的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于特征曲線存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(8)中，它提供了電磁鐵(3；4)或測(cè)量設(shè)備(1)的溫度(T)和測(cè)量設(shè)備(1)的預(yù)期壽命之間的關(guān)系。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于特征曲線是通過經(jīng)驗(yàn)確定的特征曲線。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于提供輸出單元(9)，通過它關(guān)于測(cè)量設(shè)備(1)或者測(cè)量設(shè)備(1)的各個(gè)元件的預(yù)期壽命顯示給操作人員。
全文摘要
本發(fā)明涉及與確定/監(jiān)測(cè)介質(zhì)(12)的至少一個(gè)過程變量的測(cè)量設(shè)備相關(guān)的用于系統(tǒng)和/或過程監(jiān)測(cè)的方法和裝置。本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，它能夠提供有關(guān)一個(gè)測(cè)量設(shè)備或者測(cè)量設(shè)備(1)中的各個(gè)元件在目前和今后的功能性的信息。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本方法，直接或間接確定出介質(zhì)(12)的溫度值(T)，在所確定出的介質(zhì)(12)的溫度值(T)的基礎(chǔ)上或者在所確定出的介質(zhì)溫度值(T)的導(dǎo)出量的基礎(chǔ)上進(jìn)行與測(cè)量設(shè)備(1)的熱負(fù)荷或測(cè)量設(shè)備中各個(gè)元件的熱負(fù)荷相關(guān)的趨勢(shì)分析。
文檔編號(hào)G01F1/00GK1479888SQ01820157
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月7日
發(fā)明者托馬斯·布德米格, 托馬斯 布德米格 申請(qǐng)人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司