用于确定气体充注的液体的密度、质量流量和/或粘度的测量设备、具有这种测量设备的处理系统以及用于监测气体充注的液体的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于确定气体充注的液体的密度、质量流量和/或粘度的测量设备(100)，包括：振荡器(10)，具有介质传导测量管(14)和两个具有介质密度相关固有频率的振动模式；用于激励两种振动模式的激励器(17)；至少一个振动传感器(18、19)，用于检测振荡器(10)的振动；以及，操作和评估电路(30)，其被设计为：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定气体充注的液体的密度、质量流量和/或粘度的测量设备、具有这种测量设备的处理系统以及用于监测气体充注的液体的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于确定气体充注的液体的密度、质量流量和/或粘度的测量设备、一种具有这种测量设备的处理系统以及一种用于监测气体充注的液体的方法。测量设备具有至少一个振荡器，其具有至少一个用于传导介质的可振动测量管，并且具有至少两种振动模式，其固有频率取决于气体充注的液体的平均密度和气体充注的液体的气体体积分数。

技术介绍

[0002]众所周知，由于谐振器效应，密度和流量测量对带有微气泡的气体充注具有交叉敏感性。首次公布的专利申请DE 10 2015 122 661A1公开了一种用于补偿这种交叉敏感性的影响的方法，其中，为此目的评估两个弯曲振动模式的固有频率。该方法的结果是气体充注的液体的平均密度值和相关的质量流量测量值。
[0003]首次公布的专利申请DE 10 2016 114 972 A1公开了一种用于确定气体充注的液体的气体体积分数的方法，该方法与上述方法相关联，其中，在此，除了两种振动模式的固有频率外，混合物的压力测量值也包含在气体体积分数的计算中。如果已知气体充注的液体的气体体积分数和平均密度，也可以计算液相的密度。
[0004]上述手段在悬浮的微气泡基本上均匀地悬浮在液体中(即介质在宏观上表现为均匀的混合物)的程度上是有效的。然而，如果出现宏观上导致空间不均匀分布的较大自由气泡，则基于均质、可压缩混合物的假设的方法将满足其限制。尽管宏观均匀混合物的性质仍被相当准确地记录下来，但这些方法并不能真正识别自由气泡中的气体充注。
[0005]流动介质中气体包裹体的空间不均匀分布导致流通测量设备位置处的时间密度波动，这可以被检测为弯曲振动模式的固有频率的波动。尚未公布的专利申请DE 10 2018 112 002.8和DE 10 2019 003 075.3描述了测量设备和方法，它们可以基于频率波动得出关于自由气泡存在的结论。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种测量设备和方法，它们适用于表征在很宽的混合比范围内的气体充注的液体。本专利技术的目的还在于提供一种适用于处理气体充注的液体的处理系统。根据本专利技术，该目的通过根据独立权利要求1的测量设备、根据独立权利要求10的处理系统和根据独立权利要求12的方法来实现。
[0007]根据本专利技术的测量设备包括：
[0008]振荡器，其具有至少一个用于传导介质的可振动测量管，并且具有至少两种振动模式，其固有频率取决于气体充注的液体的平均密度和气体充注的液体的气体体积分数；
[0009]至少一个激励器，用于激励两种振动模式；
[0010]至少一个振动传感器，用于检测振荡器的振动；以及
[0011]操作和评估电路，被配置为向激励器施加激励信号，以检测振动传感器的信号，以基于振动传感器的信号确定振荡器的两种振动模式的固有频率的当前值和至少一个固有频率的波动，
[0012]其中，操作和评估电路还被配置为基于波动确定第一介质状态值。
[0013]其中，操作和评估电路还被配置为基于两个固有频率确定在微气泡假设下代表介质的气体充注的第二介质状态值。
[0014]其中，操作和评估电路还被配置为输出介质状态消息，第一介质状态值和第二介质状态值被合并到其中。
[0015]两个介质状态值的规格为系统操作员提供了关于介质状态的更全面的画面，即使在单个介质状态值的基础模型不再足以描述介质状态的所有方面的情况下也是如此。因此可以以更加差异化的方式控制对介质的处理。
[0016]在本专利技术的发展中，在自由气泡是波动的原因的假设下，第一介质状态值包括取决于介质中的自由气泡的分数的值。尤其是，尚未公布的专利申请DE 10 2018 112 002.8和DE 10 2019 003 075.3的教导可以用于此目的，这使得可以基于频率波动得出关于存在自由气泡的结论。
[0017]在本专利技术的发展中，第二介质状态值取决于介质中呈微气泡形式的气体体积分数。这方面的细节被描述于例如DE 10 2015 122 661 A1和DE 10 2016 114 972 A1中。
[0018]在本专利技术的发展中，在观察到的固有频率比是由于谐振器效应的假设下，第二介质状态值表示介质中呈微气泡形式的气体体积分数，在该谐振器效应中，由于微气泡可压缩的介质抵靠测量管振动。
[0019]在本专利技术的发展中，操作和评估电路被配置为进一步确定作为压力测量值的函数的第二介质状态值，该压力测量值代表测量管中的介质压力。为此，例如可以使用DE 10 2016 114 972 A1的教导。
[0020]具有根据本专利技术的测量设备的测量点相应地包括压力传感器，以便能够为测量设备提供压力测量值。
[0021]在本专利技术的发展中，除了第一介质状态值之外，介质状态消息还包含关于确定了第一介质状态值的哪个流态的信息，其中，关于流态的信息包括流量测量值或流量测量值的值范围，其中，流量测量值尤其包括流速、质量流量、体积流量或雷诺数或上述变量的范围规格。
[0022]在本专利技术的发展中，第一介质状态值用取决于流量测量值的归一化函数加以归一化。
[0023]在本专利技术的发展中，第一介质状态值是固有频率的波动的函数，其中，该函数还表现出依赖于固有频率的归一化。
[0024]在本专利技术的发展中，第一介质状态值包括呈自由气泡形式的介质的气体体积分数或气体体积分数的值范围。
[0025]根据本专利技术的处理系统用于处理具有气体充注的液体的介质，其中，处理系统包括：
[0026]至少一根用于传导介质的管道；
[0027]根据前述权利要求之一所述的至少一个测量设备，其安装在所述管道中；
[0028]至少一个用于影响介质的致动器；
[0029]过程控制系统，其连接到测量设备和致动器以接收介质状态消息并控制致动器，其中，过程控制系统包括数据存储器，其中，存储至少一个用于气体充注的目标值，其特征在于，过程控制系统被配置为根据介质状态消息来控制致动器，以便将气体充注调节到该至少一个目标值。
[0030]在进一步发展中，致动器包括用于加热和/或冷却介质的温度控制设备、泵、阀、通风器、搅拌设备或混合器。
[0031]根据本专利技术的用于利用用于测量介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备监测气体充注的液体的方法，该测量设备具有至少一个带有至少一个测量管的振荡器，该测量管用于传导气体充注的液体，该测量设备特别是根据本专利技术的测量设备，所述方法包括以下步骤：
[0032]确定至少两种弯曲振动模式的固有频率；
[0033]确定至少一个固有频率的波动；
[0034]基于固有频率的波动确定第一介质状态值；
[0035]在微气泡的假设下，基于代表介质的气体充注的两个固有频率确定第二介质状态值；以及
[0036]输出第一介质状态值和第二介质状态值被合并到其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定气体充注的液体的密度、质量流量和/或粘度的测量设备(100)，包括：至少一个振荡器(10)，所述至少一个振荡器具有用于传导介质的至少一个可振动测量管(14)，并且具有至少两种振动模式，所述两种振动模式的固有频率取决于所述气体充注的液体的平均密度和所述气体充注的液体的气体体积分数；至少一个激励器(17)，所述至少一个激励器用于激励两种振动模式；至少一个振动传感器(18、19)，所述至少一个振动传感器用于检测所述振荡器(10)的振动；以及操作和评估电路(30)，所述操作和评估电路被配置为向所述激励器施加激励信号，以检测所述振动传感器的信号，以基于所述振动传感器的信号来确定所述振荡器的两种振动模式的固有频率的当前值和固有频率的至少一个的波动，其中，所述操作和评估电路还被配置为基于所述波动确定第一介质状态值，其中，所述操作和评估电路还被配置为基于所述两个固有频率确定在微气泡假设下代表所述介质的气体充注的第二介质状态值，其中，所述操作和评估电路还被配置为输出介质状态消息，所述第一介质状态值和所述第二介质状态值被合并到所述介质状态消息中。2.根据权利要求1所述的测量设备，其中，在自由气泡是波动的原因的假设下，所述第一介质状态值包括取决于所述介质中自由气泡的分数的值。3.根据权利要求1或2所述的测量设备，其中，所述第二介质状态值取决于所述介质中呈微气泡形式的气体体积分数。4.根据权利要求3所述的测量设备，其中，在观察到的固有频率的比率是由于谐振器效应的假设下，所述第二介质状态值指示所述介质中呈微气泡形式的气体体积分数，在所述谐振器效应中，由于所述微气泡而可压缩的介质抵靠所述测量管振动。5.根据权利要求4所述的测量设备，其中，所述操作和评估电路被配置为进一步确定作为表示在所述测量管中的介质压力的压力值的函数的第二介质状态值。6.根据前述权利要求之一所述的测量设备，其中，除了所述第一介质状态值之外，所述介质状态消息还包含关于确定所述第一介质状态值的哪个流态的信息，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩，迈克尔，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：