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Integritaetsueberwachung fuer Zelle (Membran und Sensor)

IP.com Disclosure Number: IPCOM000124517D
Original Publication Date: 2005-May-20
Included in the Prior Art Database: 2005-May-20
Document File: 3 page(s) / 85K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Messumformer besitzen eine Vielzahl von Anwendungsmoeglichkeiten. Haeufig werden sie in der chemischen Industrie eingesetzt, um Fuellstaende, Durchfluesse oder Druecke zu messen. Hierbei besteht ein Messumformer aus einer Zelle, die den Anschluss zum Prozess liefert, einer Auswerteelektronik, die das Signal von einem Sensor erfasst und die Kompensation sowie die Linearisierung des Sensor- und Zellenverhaltens durchfuehrt, und einem Uebertragungskanal, der den Messwert in einem normierten Format an ein Steuerungs- oder Ueberwachungssystem uebertraegt, wo es zur Steuerung eines Prozesses verwendet wird. Die Uebertragung kann beispielsweise ueber die 4-20mA-Schnittstelle, den Profibus oder den Foundation Fieldbus erfolgen. Kritisch ist vor allem die Ueberwachung der Messzelle und der Teile, die vom Messstoff beruehrt werden, denn diese koennen beispielsweise korrodieren und damit die Messeigenschaften veraendern. Weiter ist die Verifizierung wichtig, ob der Sensor ueberhaupt noch in der Lage ist, ein Signal zu erfassen. Dieser kann beispielsweise durch Ueberlast nicht mehr in der Lage sein, die Erfassung zu gewaehrleisten.

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S

Integritaetsueberwachung fuer Zelle (Membran und Sensor)

Idee: Robin Pramanik, DE-Karlsruhe; Eric Chemisky, DE-Karlsruhe; Dirk Burmeister, DE-Karlsruhe;

Friedrich Grassel, DE-Karlsruhe

Messumformer besitzen eine Vielzahl von Anwendungsmoeglichkeiten. Haeufig werden sie in der chemischen Industrie eingesetzt, um Fuellstaende, Durchfluesse oder Druecke zu messen. Hierbei besteht ein Messumformer aus einer Zelle, die den Anschluss zum Prozess liefert, einer Auswerteelektronik, die das Signal von einem Sensor erfasst und die Kompensation sowie die Linearisierung des Sensor- und Zellenverhaltens durchfuehrt, und einem Uebertragungskanal, der den Messwert in einem normierten Format an ein Steuerungs- oder Ueberwachungssystem uebertraegt, wo es zur Steuerung eines Prozesses verwendet wird. Die Uebertragung kann beispielsweise ueber die 4-20mA-Schnittstelle, den Profibus oder den Foundation Fieldbus erfolgen. Kritisch ist vor allem die Ueberwachung der Messzelle und der Teile, die vom Messstoff beruehrt werden, denn diese koennen beispielsweise korrodieren und damit die Messeigenschaften veraendern. Weiter ist die Verifizierung wichtig, ob der Sensor ueberhaupt noch in der Lage ist, ein Signal zu erfassen. Dieser kann beispielsweise durch Ueberlast nicht mehr in der Lage sein, die Erfassung zu gewaehrleisten.

Eine Messzelle (siehe Abb. 1) besteht aus einem Metallkoerper (8), in dem die Komponenten untergebracht werden. Eine Trennmembran (2) trennt das Messmedium vom Sensor, da die Sensoren nicht direkt alle moeglichen Stoffe oder Stoffgemische messen koennen. Die Trennmembran uebernimmt haeufig auch den Ueberlastschutz, indem sie sich bei zu hohem Druck an den Metallkoerper (8) anlegt und damit keinen Druck mehr weitergibt. Die Mittenmembran (5) dient dazu, eine Verschiebung der Trennmembran zu ermoeglichen. Das Innere der Messzelle ist mit einer Fluessigkeit (9), zumeist einem Oel, gefuellt, die den Druck uebertragen kann. Der eigentliche Sensor
(6) kann z.B. in der Mitte der Mittenmembran (5) befestigt sein. Alternativ kann auch eine Mittenmembran ohne Sensor verwendet werden und der Sensor ueber Kanaele mit den beiden Kammern, die von der Mittenmembran gebildet werden, verbunden werden. Fuer die Ueberwachung der Trennmembran existieren einige Ansaetze, die auf dem Rauschen des Prozesses basieren, das beispielsweise durch Pumpen erzeugt wird. Hierbei wird eine Aenderung in den Rauschanteilen fuer die Diagnose verwendet. Dies ist allerdings nur bei starkem Prozessrauschen einsetzbar. Bei dem Sensor wird bislang lediglich sein Bruch diagnostiziert, nicht jedoch dessen Funktionsfaehigkeit getestet.

Die Idee besteht nun darin, einen Piezostimulator einzufuehren, wodurch das Vorhandensein der Trennmembran auch bei sc...