СПОСОБ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ С БАЛАНСИРОВКОЙ НУЛЯ
METHOD AND MEASURING DEVICE ACCORDING TO DIFFERENTIAL PRESSURE PRINCIPLE HAVING ZERO-POINT CALIBRATION

Предмет изобретения относится к способу и измерительному устройству переменного перепада давления с балансировкой нуля.
Прежде всего, для измерения расхода текучих сред известно применение датчиков активного давления. Датчик активного давления содержит, например, диафрагму, которая встроена в трубопровод текучей среды. Посредством диафрагмы уменьшается свободное поперечное сечение потока. За счет этого перед диафрагмой в результате уменьшения диаметра возникает повышенное давление. За диафрагмой возникает пониженное давление. Датчик активного давления соединен с измерительным устройством, которое работает по принципу перепада давления.
Измерительное устройство имеет измерительный преобразователь, который выдает пропорциональный перепаду давления электрический сигнал. Измерительный преобразователь имеет измерительную ячейку. Измерительная ячейка имеет два входа, которые трубопроводами активного давления соединены с датчиком активного давления. Измерительная ячейка имеет измерительную камеру, которая мембраной по меньшей мере с одним датчиком давления подразделена на первую камеру и вторую камеру. Первая камера разделительной мембраной отделена от первого входа, а вторая камера разделительной мембраной отделена от второго входа. Внутри камер может находиться жидкость. Имеющиеся в камерах давления через разделительные мембраны передаются на измерительную мембрану и датчик давления. Датчик давления выдает электрический сигнал, который, в случае необходимости, усиливается и/или преобразуется в цифровой сигнал. Цифровой сигнал обрабатывается дальше в микроконтроллере и через соответствующие интерфейсы предоставляется в распоряжение другим системным компонентам, таким как, например, HART-модему.
Известно, что, наряду с перепадом давления, также предоставляется информация, например, о температуре ячейки, температуре электроники.
Для точности измерения является особенно значимым то, что ошибка из-за дрейфа нуля является как можно меньшей и определяется заблаговременно.
Как правило, балансировку нуля проводят вручную. Во время балансировки нуля измерение перепада давления происходить не может, так что в течение этого времени предоставляется эквивалент таким образом, что в распоряжении потребителя имеется понятная измеренная величина. При этом получение эквивалента может происходить разными способами. Действия по проведению балансировки нуля и получению эквивалента описаны, например, в публикации AT 388809 В.
Ввиду того, что с проведением балансировки нуля связаны значительные трудовые затраты, балансировку нуля, как правило, проводят лишь через относительно большие временные интервалы. Временные интервалы могут быть заданы. Также известно, что балансировка нуля делается зависимой в зависимости от регулируемой предельной величины измеренного перепада давления. Однако при этом балансировка нуля происходит не прямо в соответствии с ручной балансировкой, а виртуально. При этом, например, измеряется выходной сигнал при нулевых условиях и смещается в соответствии с выходной характеристикой. При таком проведении балансировки нуля можно говорить о фиктивной балансировке нуля.
Исходя из этого, в основе настоящего изобретения лежит целевая установка предложить способ и устройство для проведения балансировки нуля, который или же которое является улучшением по отношению к уровню техники.
Согласно изобретению эта задача решена способом с признаками п. 1 формулы изобретения. Благоприятные усовершенствования и варианты осуществления способа являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Соответствующий изобретению способ проведения балансировки нуля измерительного устройства переменного перепада давления, которое имеет измерительный преобразователь с измерительной ячейкой, который с точки зрения техники сигнализации является соединяемым по меньшей мере с одним блоком обработки результатов результатов и по меньшей мере одним коммуникационным блоком, отличается тем, что сначала регистрируются предоставленные коммуникационному блоку цифровые сигналы. В случае с коммуникационным блоком речь идет, предпочтительно, о HART-модеме. Также могут иметься в распоряжении другие устройства с другими цифровыми шинами, такие как PROFIBUS или MODBUS.
Из цифровых сигналов определяется по меньшей мере один релевантный для балансировки нуля параметр. В первый момент времени определяется по меньшей мере один параметр и сохраняется в качестве эталонного параметра. Определяется по меньшей мере один актуальный релевантный параметр во второй момент времени, который находится после первого момента времени. Этот актуальный параметр сравнивается с эталонным параметром. Балансировка нуля измерительного устройства проводится только в том случае, если результат сравнения находится за пределами заданного допуска.
Согласно одному благоприятному усовершенствованию способа предлагается, что после прочведения балансировки нуля согласно шагу е) п. 1 формулы изобретения актуальный параметр сохраняется как эталонный параметр. Если, например, результаты сравнения сохраняются, то с помощью соответствующих алгоритмов могут быть определены отклонения от спецификации измерительного устройства и использованы в целях профилактического обслуживания.
Актуальный параметр может определяться непрерывно или через заданные промежутки времени.
Если проводится балансировка нуля, то во время балансировки нуля блоку обработки результатов предоставляется эквивалент. Эквивалент базируется, предпочтительно, на величинах, которые были определены в более ранние моменты времени.
По меньшей мере одним параметром, предпочтительно, является температура измерительной ячейки. Изменения температуры измерительной ячейки могут оказывать значительное влияние на нулевую точку. Однако, воздействие температурных влияний в известных способах проведения балансировки нуля лишь чисто случайно корректируется в момент проведения балансировки нуля. Влияние изменения температуры на смещение нуля может быть уменьшено за счет того, что уменьшают промежутки времени, в пределах которых должна происходить балансировка нуля. Однако, это приводит к уменьшению степени готовности измерительного устройства.
В отличие от известных до сих пор способов балансировки нуля, которые управляются с помощью реле времени, способом согласно изобретению может быть достигнута более высокая степень готовности измерительного устройства, так как балансировка нуля по существу происходит только тогда, когда это необходимо из-за изменений релевантного параметра.
Поскольку посредством измерительного устройства также регистрируется технологическое давление, в соответствии с еще одним благоприятным вариантом осуществления способа предлагается, что по меньшей мере одним параметром является технологическое давление. Согласно еще одной изобретательской идее предлагается измерительное устройство переменного перепада давления. Измерительное устройство имеет измерительный преобразователь, который имеет измерительную ячейку. С точки зрения техники сигнализации с измерительным преобразователем соединен блок обработки результатов. Предусмотрен коммуникационный блок, который с точки зрения техники сигнализации опосредованно или непосредственно соединен с измерительным преобразователем. Коммуникационный блок также может быть составной частью блока обработки результатов.
Измерительное устройство согласно изобретению имеет регистрационный блок, который выполнен с возможностью и предназначен для того, чтобы регистрировать предоставленные коммуникационному блоку цифровые сигналы и из цифровых сигналов определять по меньшей мере один релевантный для балансировки нуля параметр. Для сохранения по меньшей мере одного релевантного параметра, который соотнесен с первым моментом времени и служит в качестве эталонного параметра, предусмотрено запоминающее устройство. В запоминающем устройстве, предпочтительно, также сохраняется актуальный параметр, то есть релевантный параметр, который относится ко второму моменту времени, который находится после первого момента времени. Посредством блока сравнения происходит сравнение между эталонным параметром и актуальным параметром. Блок сравнения выдает активирующий сигнал для проведения балансировки нуля измерительного устройства, если результат сравнения находится за пределами заданного допуска.
Блок сравнения также может использоваться для того, чтобы предоставлять эквивалент, который во время балансировки нуля предоставляется в качестве выходного сигнала для конечного потребителя.
Приведенные в формуле изобретения отдельно признаки являются комбинируемыми друг с другом любым, технологически рациональным образом и могут быть дополнены пояснительными фактами из описания и деталями из фигур, причем показываются дополнительные варианты осуществления изобретения.
В последующем, изобретение, а также технологический контекст поясняются более детально на фигурах. Однако изобретение не ограничено предпочтительными представленными примерами осуществления.
Показано на:
Фиг. 1: схематически, ход процесса, и
Фиг. 2: схематически, измерительное устройство.
Фиг. 1 схематически показывает ход способа проведения балансировки нуля измерительного устройства переменного перепада давления, которое имеет измерительный преобразователь с измерительной ячейкой.
Измерительное устройство имеет измерительный преобразователь с измерительной ячейкой, который с точки рения техники сигнализации является соединяемым по меньшей мере с одним блоком обработки результатов и по меньшей мере одним коммуникационным блоком. Посредством коммуникационного блока сначала считывается идентификатор измерительного преобразователя. В случае с коммуникационным блоком речь может идти, например, о ЧМ-модеме. Из предоставленных цифровых сигналов в качестве релевантных параметров считываются, например, температура ячейки и/или статическое давление. Происходит подстройка, имеется ли значительное отклонение между актуальными параметрами и определенными в более ранний момент времени параметрами, которые сохранены в качестве эталонных параметров. Если сравнение между по меньшей мере одним эталонным параметром и по меньшей мере одним актуальным параметром приводит к тому, что результат сравнения находится за пределами заданного допуска, то проводится балансировка нуля. Во время балансировки нуля предоставляется эквивалент, так как во время балансировки нуля измерение по принципу перепада давления происходить не может. Конечному пользователю предоставляется эквивалент в качестве фиктивной измеренной величины.
С инициированием балансировки нуля приводятся в действие соответствующие клапаны, предпочтительно магнитные клапаны, и через заданный промежуток времени проводится собственно балансировка нуля. Во время балансировки нуля измеряется перепад давления. Если перепад давления равен нулю, то клапаны открываются. Если на коммуникационном блоке имеются новые цифровые сигналы, то эквивалент стирается, и клиенту предоставляются актуальные измеренные величины.
Для проведения балансировки нуля, предпочтительно, используются магнитные клапаны. С помощью первого магнитного клапана (разделительного клапана) от процесса отделяется линия активного давления. Разделительный клапан в обесточенном состоянии открыт.С помощью второго клапана (уравнительного клапана) во время балансировки нуля соединяются обе камеры, которые находятся по обе стороны измерительной диафрагмы измерительного преобразователя перепада давления. За счет этого обеспечивается, что перепад давления равен нулю. В обесточенном состоянии уравнительный клапан закрыт.
Если уравнительный клапан в обесточенном состоянии закрыт не полностью, следствием этого может быть индуцирование измеренного перепада давления и, тем самым, уменьшение точности измерения. Надежность может быть повышена, если два уравнительных клапана включаются последовательно. Преимуществом этого является то, что создается возможность проводить проверку герметичности отдельных клапанов. Для этого в нормальном режиме через регулярные интервалы может открываться соответственно один из обоих уравнительных клапанов. Если при этом устанавливается уменьшение измеренного перепада давления, можно исходить из того, что еще закрытый уравнительный клапан негерметичен. До замены негерметичного клапана измерение может проводиться дальше без ухудшения точности.
Проверка, открыт ли один или все уравнительные клапаны, является возможной независимо от количества уравнительных клапанов. Если после закрывания разделительного клапана и открывания уравнительного клапана не является измеряемым значительное уменьшение перепада давления, то можно исходить из того, что уравнительный клапан не открыт.Измерение может производиться дальше до замены дефектного уравнительного клапана. Однако, автоматическая балансировка нуля в это время невозможна.
Проверка герметичности разделительного клапана является возможной посредством того, что после закрывания разделительного клапана открывают уравнительный клапан. Если после этого перепад давления уменьшается, но не приближается к значению нуль, напрашивается предположение о негерметичности. В этом случае уравнительный клапан снова закрывают. Если после этого перепад давления снова возрастает, то можно сделать заключение о том, что имеется негерметичность разделительного клапана. Измерение может проводиться дальше до замены разделительного клапана, но балансировка нуля в это время невозможна.
Если после проведения балансировки нуля разделительный клапан снова не открывается, то это может быть определено по тому, что измеренный перепад давления после команды на открывание клапана остается неизменным. В этом случае клапан должен быть заменен.
Фиг. 2 схематично показывает измерительное устройство переменного перепада давления. Датчик 1 активного давления с точки зрения техники сигнализации соединен с измерительным преобразователем 2. Измерительный преобразователь имеет измерительную ячейку, которая сама по себе известна. Измерительная ячейка имеет датчики, прежде всего, датчики давления и датчики температуры. Аналоговые сигналы датчиков могут усиливаться и преобразовываться в цифровые сигналы, что может происходить в модуле 4. Модуль 4 выдает цифровые сигналы на блок 6 обработки результатов, который соединен, например, с индикаторным устройством 7. Ссылочным обозначением 8 обозначен коммуникационный блок, который с точки зрения техники сигнализации в представленном примере осуществления опосредованно соединен с измерительным преобразователем. Предоставленные коммуникационному блоку 8 цифровые сигналы регистрируются регистрационным блоком 9. Эталонный параметр и актуальный параметр обрабатываются в запоминающем устройстве и блоке сравнения, которые выполнены, например, в виде микрокомпьютера. В зависимости от сравнения между эталонным параметром и актуальным параметром формируется активирующий сигнал для проведения балансировки нуля измерительного устройства.