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Verfahren zur Detektion der Verstopfung von Wirkdruckleitungen unter Ausnutzung der Zeitverzoegerung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000167410D
Published in the IP.com Journal: Volume 8 Issue 2B (2008-02-25)
Included in the Prior Art Database: 2008-Feb-25
Document File: 3 page(s) / 293K

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Siemens

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Abstract

Zur Durchflussmessung wird der Druckabfall an einer Messblende gemessen. Wirkdruckleitungen leiten den Druck vor der Messblende (Hochdruckseite) und hinter der Messblende (Niederdruckseite) an einen Differenzdruckmessumformer weiter. Bei Verstopfung dieser Leitungen wird der Durchflussmesswert falsch angezeigt. Das Problem derzeit besteht darin zu erkennen, ob der Durchflussmesswert zu einem gegebenen Zeitpunkt richtig oder falsch angezeigt wird. Bislang findet die Ermittlung der Zeitkonstante der Wirkdruckleitung keine Beruecksichtigung, sondern es werden oftmals heuristisch ermittelte Kennwerte benutzt. Modellierung und experimentelle Untersuchungen der Wirkdruckleitung haben jedoch gezeigt, dass durch Verstopfung die Zeitkonstante der Wirkdruckleitung vergroessert wird. Die Zeitkonstante beschreibt die Zeit, die es braucht, um am Messumformerende der Wirkdruckleitung die Druckaenderung als Reaktion auf eine Druckaenderung am Messblendenende der Wirkdruckleitung zu erhalten. Zur direkten Detektierung einer Verstopfung ist es deshalb sinnvoll, den Laufzeitunterschied zwischen Drucksignalen, die bei der Wirkdruckleitung aufgenommen werden, zu beruecksichtigen. Die Idee besteht nun in der Ermittlung der Zeitverzoegerung zwischen dem Differenzdruck- und einem der Absolutdrucksignale oder zwischen den beiden Absolutdrucksignalen oder zwischen allen drei Signalen. Diese Zeitverzoegerung gibt dem Benutzer einen direkten Hinweis auf die Verstopfung und wird ihm deshalb direkt angegeben. Der Benutzer kann somit selber entscheiden, welche Zeitdauer bis zum Einstellen eines Messwertes er an dieser Messstelle benoetigt und gerade noch akzeptiert. Damit faellt es ihm leicht, einen Grenzwert zu bestimmen, und die Parametrierung ist vereinfacht.

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Verfahren zur Detektion der Verstopfung von Wirkdruckleitungen unter Ausnutzung der Zeitverzoegerung

Idee: Dr. Christoph Paulitsch, DE-Karlsruhe; Wolfgang Ens, DE-Karlsruhe; Dr. Ralf Catanescu, DE-
Karlsruhe

Zur Durchflussmessung wird der Druckabfall an einer Messblende gemessen. Wirkdruckleitungen leiten den Druck vor der Messblende (Hochdruckseite) und hinter der Messblende (Niederdruckseite) an einen Differenzdruckmessumformer weiter. Bei Verstopfung dieser Leitungen wird der Durchflussmesswert falsch angezeigt. Das Problem derzeit besteht darin zu erkennen, ob der Durchflussmesswert zu einem gegebenen Zeitpunkt richtig oder falsch angezeigt wird. Bislang findet die Ermittlung der Zeitkonstante der Wirkdruckleitung keine Beruecksichtigung, sondern es werden oftmals heuristisch ermittelte Kennwerte benutzt. Modellierung und experimentelle Untersuchungen der Wirkdruckleitung haben jedoch gezeigt, dass durch Verstopfung die Zeitkonstante der Wirkdruckleitung vergroessert wird. Die Zeitkonstante beschreibt die Zeit, die es braucht, um am Messumformerende der Wirkdruckleitung die Druckaenderung als Reaktion auf eine Druckaenderung am Messblendenende der Wirkdruckleitung zu erhalten. Zur direkten Detektierung einer Verstopfung ist es deshalb sinnvoll, den Laufzeitunterschied zwischen Drucksignalen, die bei der Wirkdruckleitung aufgenommen werden, zu beruecksichtigen. Die Idee besteht nun in der Ermittlung der Zeitverzoegerung zwischen dem Differenzdruck- und einem der Absolutdrucksignale oder zwischen den beiden Absolutdrucksignalen oder zwischen allen drei Signalen. Diese Zeitverzoegerung gibt dem Benutzer einen direkten Hinweis auf die Verstopfung und wird ihm deshalb direkt angegeben. Der Benutzer kann somit selber entscheiden, welche Zeitdauer bis zum Einstellen eines Messwertes er an dieser Messstelle benoetigt und gerade noch akzeptiert. Damit faellt es ihm leicht, einen Grenzwert zu bestimmen, und die Parametrierung ist vereinfacht.

Die Verzoegerungszeit kann zum Beispiel ueber einen modellbasierten Ansatz mit der unter Auspraegung (1) dargestellten Erweiterung, mittels einer unter Auspraegung (2) dargestellten passenden Verknuepfung der genannten Signale oder ueber hier unter Auspraegung (3) dargestellte statistische Methoden ermittelt werden. Das vorschlagsgemaesse Merkmal ist die Berechnung und die Benutzung einer Mess-, Verzoegerungs- oder Einstellzeit, die bis zum Einstellen des Messwertes vergeht, als Diagnosekennwert.

Die Auspraegung (1) benutzt ein bekanntes Verfahren und fuehrt eine Mittelung der Kennwerte durch und ergaenzt es um die Berechnung der Zeitkonstante aus den Modellparametern Daempfung und Grenzfrequenz unter der Annahme eines dynamischen Modells zweiter Ordnung:

 = t .

Die Auspraegung (2) berechnet die Zeitkonstante nach der Formel

π

2

4

  ω ξ
ω

2

 R r Max
t

=

⎩⎨...