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Title:
METHOD FOR DETERMINING A FLOW-RATE-DEPENDENT MEASURED VARIABLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/041811
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining a flow-rate-dependent measured variable for a flowable medium in a process line (300) by means of a magnetically inductive flowmeter (1) or a magnetically inductive flow measurement probe (101), wherein the process line (300) has a process line section (301) that is in contact with the medium and that adjoins an end face of the magnetically inductive flowmeter (1), comprising the method steps of: - determining at least one process-line-specific criterion, wherein the process-line-specific criterion is related to an influence of a character of the process line (300), in particular of the process line section (301), on the electrical potential distribution in the process line section (301); and - determining the flow-rate-dependent measured variable, wherein the process-line-specific criterion, in particular a criterion-specific variable associated with the process-line-specific criterion, is used to determine the flow-rate-dependent measured variable. The invention also comprises a magnetically inductive flowmeter (1) and a magnetically inductive flow measurement probe (101).

Inventors:
MARIAGER SIMON (CH)
TRIEBENBACHER SIMON (CH)
RÜFENACHT MARKUS (CH)
PAIVA GALVAO TULIO (DE)
BURGER MICHAEL (CH)
Application Number:
PCT/EP2023/069822
Publication Date:
February 29, 2024
Filing Date:
July 17, 2023
Export Citation:
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Assignee:
FLOWTEC AG (CH)
International Classes:
G01F1/58; G01F15/00
Domestic Patent References:
WO2021130579A12021-07-01
WO2020126241A12020-06-25
Foreign References:
DE102007004827A12008-08-14
US11199436B22021-12-14
Other References:
XIAO-ZHANG ZHANG ET AL: "MEASUREMENT OF PIPE FLOW BY AN ELECTROMAGNETIC PROBE", ISA TRANSACTIONS, INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA. PITTSBURGH, US, vol. 33, no. 2, 1 July 1994 (1994-07-01), pages 181 - 184, XP000460595, ISSN: 0019-0578, DOI: 10.1016/0019-0578(94)90051-5
Attorney, Agent or Firm:
PENNER, Paul (DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Verfahren zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums in einer Prozessleitung (300) mittels eines magnetischinduktiven Durchflussmessgerätes (1), wobei die Prozessleitung (300) einen mediumsberührenden Prozessleitungsabschnitt (301) aufweist, welcher an einer Stirnseite des magnetischinduktiven Durchflussmessgerätes (1) angrenzt, wobei das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät (1) ein Messrohr (2) zum Führen des Mediums, eine magnetfelderzeugende Vorrichtung (5) zum Erzeugen eines das Messrohr (2) durchdringenden Magnetfeldes und mindestens eine Messelektrode (17, 104) zum Ermitteln einer induzierten Messspannung im Medium umfasst, umfassend die Verfahrensschritte:

- Bestimmen mindestens eines Prozessleitung-spezifischen Kriteriums, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium mit einem Einfluss einer Beschaffenheit der Prozessleitung (300), insbesondere des Prozessleitungsabschnittes (301), auf die elektrische Potenzialverteilung, insbesondere in Fließrichtung des Mediums, im Prozessleitungsabschnitt (301) zusammenhängt; und

- Ermitteln der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium, insbesondere eine dem Prozessleitung-spezifischen Kriterium zugeordnete kriteriumsspezifische Größe, in die Ermittlung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eingeht.

2. Verfahren zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums in einer Prozessleitung (300) mittels einer magnetischinduktiven Durchflussmesssonde (101), wobei die Prozessleitung (300) einen mediumsberührenden Prozessleitungsabschnitt (301) mit einer Öffnung aufweist, wobei die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde (101) in der Öffnung angeordnet ist, wobei die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde (101) ein mediumsberührendes Gehäuse (102), eine magnetfelderzeugende Vorrichtung (5, 105) zum Erzeugen eines das Gehäuse durchdringenden Magnetfeldes und mindestens eine Messelektrode (17, 104) zum Ermitteln einer induzierten Messspannung im Medium umfasst, umfassend die Verfahrensschritte:

- Bestimmen mindestens eines Prozessleitung-spezifischen Kriteriums, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium mit einem Einfluss einer Beschaffenheit der Prozessleitung (300), insbesondere des Prozessleitungsabschnittes (301), auf die elektrische Potenzialverteilung, insbesondere in Fließrichtung des Mediums, im Prozessleitungsabschnitt (301) zusammenhängt; und

- Ermitteln der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium, insbesondere eine dem Prozessleitung-spezifische Kriterium zugeordnete kriteriumsspezifische Größe, in die Ermittlung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eingeht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die kriteriumsspezifische Größe mittels eines, insbesondere numerischen, Simulationsverfahrens ermittelt ist bzw. wird, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium in das Simulationsverfahren eingeht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Simulationsverfahren eine Berechnung mittels der Finite-Elemente- Methode umfasst.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Simulationsverfahren das Ermitteln einer elektrischen Potenzialverteilung, insbesondere in Fließrichtung des Mediums, in der Prozessleitung (300), insbesondere im Prozessleitungsabschnitt (301), und/oder im magnetischinduktiven Durchflussmessgerät umfasst, wobei eine Abweichung der ermittelten Potenzialverteilung von einer vorgegebenen Potenzialverteilung in die Ermittlung der kriteriumsspezifischen Größe eingeht.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Simulationsverfahren das Ermitteln einer Gewichtsfunktion zumindest in einem Messelektrodenquerschnitt umfasst, wobei eine Abweichung der ermittelten Gewichtsfunktion von einer vorgegebenen Gewichtsfunktion in die Ermittlung der kriteriumsspezifischen Größe eingeht, wobei der Messelektrodenquerschnitt die mindestens eine Messelektrode (17, 104) schneidet.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium einem Kriterium aus der folgenden Liste entspricht:

- die Prozessleitung (300) ist elektrisch leitend;

- die Prozessleitung (300) ist elektrisch isolierend;

- die Prozessleitung (300) ist elektrisch isolierend und ein Erdungsring ist zwischen Prozessleitung (300) und magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät angeordnet;

- die Prozessleitung (300) ist elektrisch isolierend und kein Erdungsring ist zwischen Prozessleitung (300) und magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät angeordnet;

- ein elektrisch isolierender Belag befindet sich in der Prozessleitung (300), insbesondere im Prozessleitungsabschnitt;

- Führen eines belagsbildende Stoffe aufweisenden Mediums;

- die Prozessleitung (300) weist einen elektrisch isolierenden Prozessleitungsliner auf;

- die Prozessleitung (300) weist einen von einem Messrohrinnendurchmesser abweichenden Prozessleitungsinnendurchmesser auf.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium umfasst, welches Material der Prozessleitungsabschnitt (301) der Prozessleitung (300), insbesondere ein Prozessleitungskörper der Prozessleitung (300), umfasst.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium einen Innendurchmesser der Prozessleitung (300) umfasst.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät (1) ein elektrisches Gerätepotenzial aufweist, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium umfasst, ob das magnetischinduktive Durchflussmessgerät (1) oder die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde (101) in einem erdfreien Modus betrieben wird, wobei der erdfreie Modus das Betreiben des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes oder der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde (101 ) bei galvanischer Trennung des Mediums vom Gerätepotenzial umfasst.

1 1 . Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die kriteriumsspezifische Größe durch einen Abstand der magnetfelderzeugenden Vorrichtung (5) zur Prozessleitung (300), insbesondere zum Prozessleitungsabschnitt (301), oder einer Länge des Messrohres (2) bestimmt ist.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die kriteriumsspezifische Größe durch eine verteilungspezifische Größe, insbesondere einer Halbwertsbreite, des erzeugten Magnetfeldes bestimmt ist.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die kriteriumsspezifischen Größe unabhängig von einer maximalen Magnetfeldstärke des erzeugten Magnetfeldes ist.

14. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät (1) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.

15. Magnetisch-induktive Durchflussmesssonde (101), dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde (101) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 13 auszuführen.

Description:
Verfahren zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße, ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät und eine magnetisch-induktive Durchflussmesssonde.

Magnetisch-induktive Durchflussmessvorrichtungen werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und des Volumendurchflusses eines fließenden Mediums in einer Rohrleitung eingesetzt. Dabei werden inline magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte von magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden unterschieden, die in eine seitliche Öffnung einer Rohrleitung eingesetzt werden. Ein magnetischinduktives Durchflussmessgerät weist eine magnetfelderzeugende Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes auf. Eine Hauptachse des Magnetfeldes verläuft dabei im Wesentlichen senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums. Dafür werden üblicherweise Sattel- oder Zylinderspulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und relativ zur Strömungsrichtung angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse bzw. parallel zur Vertikalachse des Messrohres verlaufen. Zudem weist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ein Messrohr auf, auf dessen äußeren Mantelfläche die magnetfelderzeugende Vorrichtung angeordnet ist. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine senkrecht zur Flussrichtung und zum Magnetfeld anliegende elektrische Messspannung bzw. Potenzialdifferenz ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Flussrichtung fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday’schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der induzierten Messspannung die Durchflussgeschwindigkeit und - mit Hinzunahme eines bekannten Rohrquerschnitts - der Volumendurchfluss ermittelt werden.

Im Gegensatz zu einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät, welches ein Messrohr zum Führen des Mediums mit angebrachter Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchdringenden Magnetfeldes und Messelektroden umfasst, werden magnetisch-induktive Durchflussmesssonden mit ihrem üblicherweise kreiszylindrischen Gehäuse in eine seitliche Öffnung einer Rohrleitung eingeführt und fluiddicht fixiert. Ein spezielles Messrohr ist nicht mehr notwendig. Die eingangs erwähnte Messelektrodenanordnung und Spulenanordnung auf der Mantelfläche des Messrohrs entfällt, und wird durch ein im Inneren des Gehäuses und in unmittelbarer Nähe zu den Messelektroden angeordnete Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes ersetzt, welche so ausgestaltet ist, dass eine Symmetrieachse der Magnetfeldlinien des erzeugten Magnetfeldes die Frontfläche bzw. die Fläche zwischen den Messelektroden senkrecht schneidet. Im Stand der Technik gibt es bereits eine Vielzahl an unterschiedlichen magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden.

Magnetisch-induktive Durchflussmessvorrichtungen finden vielfach Anwendung in der Prozess- und Automatisierungstechnik für Fluide ab einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 5 S/cm. Entsprechende Durchflussmessvorrichtungen werden von der Anmelderin in unterschiedlichsten Ausführungsformen für verschiedene Anwendungsbereiche beispielsweise unter der Bezeichnung PROMAG oder MAGPHANT vertrieben.

Es liegen Bestrebungen vor magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte kompakter zu machen und die Erstreckung des Messrohres in Längsrichtung möglichst auf eine minimal mögliche Länge zu verringern. Damit geht jedoch ein Messfehler beim gemessenen Durchfluss einher, welcher von Messstelle zu Messstelle unterschiedlich sein kann (1 bis 5 Prozent). Dieser Messstellen-abhängige Messfehler tritt auch bei magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dem Problem Abhilfe zu schaffen.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 , das Verfahren nach Anspruch 2, das Magnetisch-induktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 14 und die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde nach Anspruch 15.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums in einer Prozessleitung mittels eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes, wobei die Prozessleitung einen mediumsberührenden Prozessleitungsabschnitt aufweist, welcher an einer Stirnseite des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes angrenzt, wobei das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät ein Messrohr zum Führen des Mediums, eine magnetfelderzeugende Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchdringenden Magnetfeldes und mindestens eine Messelektrode zum Ermitteln einer induzierten Messspannung im Medium umfasst, umfassend die Verfahrensschritte:

- Bestimmen mindestens eines Prozessleitung-spezifischen Kriteriums, wobei das Prozessleitungs-spezifische Kriterium mit einem Einfluss einer Beschaffenheit der Prozessleitung, insbesondere des Prozessleitungsabschnittes, auf eine elektrische Potenzialverteilung, insbesondere in Fließrichtung des Mediums, im Prozessleitungsabschnitt zusammenhängt; und - Ermitteln der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium, insbesondere eine dem Prozessleitung-spezifischen Kriterium zugeordnete kriteriumsspezifische Größe, in die Ermittlung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eingeht.

Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass durch Berücksichtigung der Prozessleitung und dessen Einfluss auf die elektrische Potenzialverteilung im fließenden Medium bei der Bestimmung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße der Messstellenabhängige Messfehler reduziert und magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte somit kompakter realisiert werden können, ohne Einbüßen bei der Messgenauigkeit hinnehmen zu müssen. Es hat sich herausgestellt, dass durch die Berücksichtigung des Prozessleitung-spezifischen Kriteriums der Messstellen-abhängige Messfehler korrigierbar ist. Der Kunde bzw. der Installateur muss nur (z.B. bei der Inbetriebnahme) im magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät das an der vorliegende Messtelle gültige Prozessleitung-spezifische Kriterium angeben bzw. aus einer vorgegebenen Liste in der Steuerung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes auswählen. Dem ausgewählten Prozessleitung-spezifischen Kriterium ist eine Korrekturgröße, d.h. ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset zugeordnet bzw. die kriteriumsspezifische Größe ist ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset, welche die Prozessleitungsbedingte elektrische Potenzialverteilung und dessen Einfluss auf die Messung berücksichtigt.

Aus dem Stand der Technik ist der Einsatz von elektrisch leitfähigen Erdungsscheiben bekannt, welche stirnseitig zwischen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät und Prozessleitung eingesetzt werden. Diese dienen dazu ein kontrolliertes elektrisches Potenzial im fließenden Medium einzustellen und vermeiden eine Verschiebung des Nullpunktes der induzierten Messspannung im Medium. Diese Lösung ist jedoch gerade bei großen Nennweiten und bei Sonderanwendungen in denen es zu Korrosion kommen kann sehr kostspielig. Ein Vorteil der vorliegenden Lösung ist somit ein Erdungsscheibenfreier Einsatz des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes.

Bei dem Prozessleitung-spezifischen Kriterium handelt es sich um ein Merkmal der Prozessleitung, welches Einfluss auf die elektrische Potenzialverteilung in Längsrichtung des fließenden Medium nimmt. Die elektrische Potenzialverteilung ergibt sich aus dem örtlichen Verlauf des elektrischen Potenzials in einem Längsschnitt durch die Prozessleitung und dem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums in einer Prozessleitung mittels einer magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde, wobei die Prozessleitung einen mediumsberührenden Prozessleitungsabschnitt aufweist, in welchem eine Öffnung angeordnet ist, wobei die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde in der Öffnung angeordnet ist, wobei die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde ein mediumsberührendes Gehäuse, eine magnetfelderzeugende Vorrichtung zum Erzeugen eines das Gehäuse durchdringenden Magnetfeldes und mindestens eine Messelektrode zum Ermitteln einer induzierten Messspannung im Medium umfasst, umfassend die Verfahrensschritte:

- Bestimmen mindestens eines Prozessleitung-spezifischen Kriteriums, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium mit einem Einfluss einer Beschaffenheit der Prozessleitung, insbesondere des Prozessleitungsabschnittes, auf eine elektrische Potenzialverteilung, insbesondere in Fließrichtung des Mediums, im Prozessleitungsabschnitt zusammenhängt; und

- Ermitteln der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium, insbesondere eine dem Prozessleitung-spezifische Kriterium zugeordnete kriteriumsspezifische Größe, in die Ermittlung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eingeht.

Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass durch Berücksichtigung der Prozessleitung und dessen Einfluss auf die elektrische Potenzialverteilung im fließenden Medium bei der Bestimmung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße sich die Einsatzmöglichkeiten für magnetisch-induktive Durchflussmesssonde erheblich erhöhen. So lassen sich magnetisch-induktive Durchflussmesssonden gleichzeitig in metallische Prozessleitungen und Kunststoff-Prozessleitungen eingesetzt werden, ohne dabei eine Rekalibration durchlaufen zu müssen. Weiterhin vorteilhaft ist, dass eine einzige Justierung bspw. in einer metallischen Prozessleitung ausreichend ist. Auch wenn die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde im nachhinein in einer Kunststoff- Prozessleitung eingesetzt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die kriteriumsspezifische Größe mittels eines, insbesondere numerischen, Simulationsverfahrens ermittelt ist bzw. wird, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium in das Simulationsverfahren eingeht.

Der Einsatz von numerischen Simulationsverfahren zum Erstellen von Strömungssimulationen ist bereits bekannt und wird bereits fürs Auslegen von magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes und magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde eingesetzt. Dafür werden üblicherweise die Navier-Stokes- Gleichungen, Euler-Gleichungen, Stokes-Gleichungen oder die Potenzialgleichungen eingesetzt. Mit numerischen Simulationsverfahren erspart man sich die Experimente mit fließenden Medium und die experimentelle Erprobung einer Vielzahl an potentiellen Messstellen. Aus der US 11 ,199,436 B2 ist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät bekannt, in welchem mittels Finite-Elemente-Methode und Computational Flow Dynamics (CFD) bestimmte Korrekturfaktoren hinterlegt sind zum Korrigieren von Messfehlern, die durch einlauf- und/oder auslaufseitig angeordnete Störungen (Krümmer, Ventil etc.) verursacht sind. Durch die besagten Störungen kommt es zu einem asymmetrischen Strömungsprofil und die üblicherweise beim Konfigurieren des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes angenommene Annahme, dass ein vollständig rotationssymmetrische ausgebildetes Strömungsprofil vorliegt, ist nicht mehr gegeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch von dem zitierten Stand derTechnik zu unterscheiden, da bei der vorliegenden Lösung nicht die Einflüsse der Prozessleitung auf das Strömungsprofil im Messrohr berücksichtigt wird, sondern der Einfluss auf die im Medium vorliegende elektrische Potenzialverteilung und insbesondere deren örtlicher Verlauf in Fließrichtung.

Das numerische Simulationsverfahren eignet sich nicht nur zur Simulation der elektrischen Potenzialverteilung im Medium für ein gegebenes Prozessleitungspezifisches Kriterium, sondern auch zur Ermittlung der kriteriumsspezifische Größe, mit welcher der Messfehler anwenderseitig korrigierbar ist.

Die kriteriumsspezifische Größe kann in einem Speicher des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bzw. der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde hinterlegt sein oder über eine drahtgebundene oder -lose Verbindung mit einem externen Rechensystem - wo dieser bestimmt wird - bereitgestellt werden.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Simulationsverfahren eine Berechnung mittels der Finite-Elemente-Methode umfasst.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass keine Strömungssimulation in die Ermittlung der kriteriumsspezifischen Größe eingeht. Die Finite-Elemente-Methode ist ein numerisches Simulationsverfahren und wird üblicherweise in Festigkeits- und Verformungsuntersuchungen von Festkörpern eingesetzt. Erfindungsgemäß wird nicht das Strömungsprofil des fließenden Mediums mittel der Finite-Elemente-Methode simuliert, sondern die Prozessleitung, die einzelnen Komponenten des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bzw. der magnetischinduktiven Durchflussmesssonde bzw. die dadurch erzeugte Mangetfelderverteilung, das Medium selbst und die Verteilung des elektrischen Potenzials im Medium.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das, insbesondere numerische, Simulationsverfahren das Ermitteln der elektrischen Potenzialverteilung, insbesondere in Fließrichtung des Mediums, in der Prozessleitung, insbesondere im Prozessleitungsabschnitt, und/oder im magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät umfasst, wobei eine Abweichung der ermittelten Potenzialverteilung von einer vorgegebenen Potenzialverteilung in die Ermittlung der kriteriumsspezifischen Größe eingeht.

Mittels des Simulationsverfahren wird das im Medium vorliegende elektrische Potenzial in mindestens einem Längsschnitt durch die Prozessleitung und/oder dem magnetischinduktiven Durchflussmessgerät ermittelt. Daraus ergibt sich eine elektrische Potenzialverteilung, welche die insbesondere elektrischen Eigenschaften der Prozessleitung und/oder des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes berücksichtigt. Die Ermittlung erfolgt für ein Referenzsystem und für unterschiedliche Messstellen, die sich jeweils in den Prozessleitung-spezifischen Kriterium unterscheiden. Weist die Messstelle z.B. eine elektrisch leitfähige Prozessleitung auf, so wird das elektrische Potenzial im zum magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät angrenzenden Prozessleitungsabschnitt auf null gesetzt. Ist die Prozessleitung elektrisch isolierend oder weist sie eine elektrisch isolierende Beschichtung auf, so erhält die Kontaktfläche der Prozessleitung zum Medium eine unendlich hohen Widerstand bzw. einen relativ zum elektrischen Widerstand eines metallischen Rohres sehr hohen Widerstand (mehrere Größenordnungen größer). Bei dem Referenzsystem kann es sich um die bei der Justierung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bzw. der magnetischinduktiven Durchflussmesssonde vorliegende Justier-Messstelle handeln. Die Abweichung zwischen den Potenzialverteilungen des Referenzsystems und der Messstelle geht in die finale kriteriumsspezifische Größe ein.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Simulationsverfahren das Ermitteln einer Gewichtsfunktion zumindest in einem Messelektrodenquerschnitt umfasst, wobei eine Abweichung der ermittelten Gewichtsfunktion von einer vorgegebenen Gewichtsfunktion in die Ermittlung der kriteriumsspezifischen Größe eingeht, wobei der Messelektrodenquerschnitt die mindestens eine Messelektrode schneidet.

Alternativ oder zusätzlich kann im Simulationsverfahren die Gewichtsfunktion im Messelektrodenquerschnitt ermittelt werden, die Auskunft über die an den Messelektroden vorliegende und messbare induzierte Spannung gibt. Bei der Ermittlung der Gewichtsfunktion wird über die örtliche Potenzialverteilung im Messelektrodenquerschnitt summiert oder integriert. Die einzelnen elektrischen Potenziale hängen dabei von der Potenzialverteilung in Fließrichtung ab. Die Gewichtsfunktion wird ebenfalls für ein Referenzsystem und für die entsprechenden Messstellen ermittelt. Eine Abweichung der beiden Gewichtsfunktionen geht in die kriteriumsspezifische Größe ein.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Prozessleitung-spezifische Kriterium mindestens einem Kriterium aus der folgenden Liste entspricht:

- die Prozessleitung ist elektrisch leitend;

- die Prozessleitung ist elektrisch isolierend;

- die Prozessleitung ist elektrisch isolierend und ein Erdungsring ist zwischen Prozessleitung und magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät angeordnet;

- die Prozessleitung ist elektrisch isolierend und kein Erdungsring ist zwischen Prozessleitung und magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät angeordnet;

- ein elektrisch isolierender Belag befindet sich in der Prozessleitung, insbesondere im Prozessleitungsabschnitt;

- Führen eines belagsbildende Stoffe aufweisenden Mediums;

- die Prozessleitung weist einen elektrisch isolierenden Prozessleitungsliner auf;

- die Prozessleitung weist einen von einem Messrohrinnendurchmesser abweichenden Prozessleitungsinnendurchmesser auf.

Die angegebenen Kriterien sind dabei nicht zwingendermaßen wie oben formuliert im Messgerät hinterlegt, sondern sinngemäß. Aus der Auflistung ist ersichtlich, dass hier die elektrischen Eigenschaften des in Kontakt mit dem Medium stehenden Teils der Prozessleitung eine wesentliche Rolle spielt. Wie in der Liste abgebildet kann ein Kriterium auch zwei oder mehrere Merkmale der Prozessleitung umfassen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Prozessleitung-spezifische Kriterium umfasst, welches Material der Prozessleitungsabschnitt der Prozessleitung, insbesondere ein Prozessleitungskörper der Prozessleitung, umfasst.

Das Material der Prozessleitungswandungen umfasst üblicherweise Metall, Glas, Zement, Kunststoff, Keramik, Email und/oder GFK.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Prozessleitung-spezifische Kriterium einen Innendurchmesser der Prozessleitung umfasst.

Auch wenn es für Rohre und Prozessleitungen Normen bzgl. ihrer Nennweiten gibt, kann es trotzdem immer wieder zu Abweichungen von der Norm kommen. So stimmt häufig der Innendurchmesser der Prozessleitung nicht mit dem Innendurchmesser des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes überein und es kommt zu einem Versatz am Übergang zwischen Prozessleitung und magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät. Dieser Versatz kann zur Folge haben, dass es zu einer Verschiebung der elektrischen Potenzialverteilung kommt, was in einer Verschiebung des Kalibrierfaktors resultiert bzw. zu einem Offset der Messwerte Nullpunktsverschiebung führt. Ist der Versatz bekannt, so kann eine dem Versatz zugeordnete kriteriumsspezifische Größe verwendet werden, um die Nullpunktsverschiebung zu korrigieren.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät ein elektrisches Gerätepotenzial aufweist, wobei das Prozessleitung-spezifische Kriterium umfasst, ob das magnetischinduktive Durchflussmessgerät oder die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde in einem erdfreien Modus betrieben wird, wobei der erdfreie Modus das Betreiben des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes oder der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde bei galvanischer Trennung des Mediums vom Gerätepotenzial umfasst.

Ein korrekter Potenzialausgleich ist Voraussetzung für eine stabile, zuverlässige Durchflussmessung. Ein ungenügender oder fehlerhafter Potenzialausgleich kann zu Geräteausfall führen und ein Sicherheitsrisiko darstellen. Um eine einwandfreie Messung zu gewährleisten, ist zu beachten dass grundsätzlich gilt, dass das Medium, der Messaufnehmer und der Messumformer auf demselben elektrischen Potenzial liegen müssen. Eine erforderliche Potenzialausgleichsverbindungen kann durch ein Erdungskabel mit dem Mindestquerschnitt von 6 mm 2 hergestellt werden.

Bei einer metallischen, geerdeten Prozessleitung ohne Auskleidung erfolgt der Potenzialausgleich über das Messrohr des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. Ist die Prozessleitung beidseitig fachgerecht geerdet, so ist das Medium auf demselben elektrischen Potenzial wie die Prozessleitung, da die im Kontakt mit dem Medium stehende Prozessleitungswandung elektrisch leitfähig ist. Das Medium wird somit auf Erdpotenzial gesetzt.

Umfasst die Prozessleitung eine Kunststoffrohrleitung oder eine mediumsberührende elektrisch isolierende Auskleidung, so erfolgt der Potenzialausgleich über Erdungsklemme und Erdungsscheiben.

Im Falle eines erdfreien Modus kann das Messstoffpotenzial vom Potenzial des Messgerätes abweichen. Der "erdfreie Modus" ermöglicht eine galvanische Trennung des Messystems vom Potenzial des Geräts. So können schädliche Ausgleichsströme, hervorgerufen durch Potenzialunterschiede zwischen dem Messstoff und dem Gerät, minimiert werden. Dabei sollten die Spannungsdifferenzen zwischen Messstoffpotenzial und Gerätepotenzial möglichst gering sein und üblicherweise im mV-Bereich liegen. Liegt eine Kunststoffrohrleitung vor und sind der Messaufnehmer und der Messumformer fachgerecht geerdet so kann eine Potenzialdifferenz zwischen dem Medium und der Schutzerde auftreten, d.h. Ausgleichsströme durch das Medium können nicht ausgeschlossen werden. Ein Potenzialausgleich zwischen dem Potenzial des Mediums und der Schutzerde über die Referenzelektrode wird im erdfreien Modus minimiert.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Kalibrationsfaktor K in die Bestimmung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eingeht, wobei der Kalibrationsfaktor K mittels eines Justierverfahrens ermittelt ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die kriteriumsspezifische Größe durch einen Abstand der magnetfelderzeugenden Vorrichtung zur Prozessleitung, insbesondere zum Prozessleitungsabschnitt, oder einer Länge des Messrohres bestimmt ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die kriteriumsspezifische Größe durch eine verteilungsspezifische Größe, insbesondere einer Halbwertsbreite, des Magnetfeldes bestimmt ist.

Mit der Reduzierung der Messrohrlänge kommt es immer mehr zu einem Überlappen des mittels der magnetfelderzeugenden Vorrichtung erzeugten Magnetfeldes mit dem an dem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät angrenzenden Prozessleitungsabschnitt. Dies führt dazu, dass es bereits in der Prozessleitung zum Auftrennen der Ladungen im fließenden Medium kommt. Nachteilig daran ist, dass die in der Prozessleitung vorliegenden elektrischen Eigenschaften nicht bekannt sind und es somit zu einem fehlerhaften Offset in der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße führt.

Die verteilungsspezifische Größe des mittels der magnetfelderzeugenden Vorrichtung erzeugten Magnetfeldes kann mittels eines Simulationsverfahren bestimmt oder werkseitig beim Justieren des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bzw. der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde ausgemessen sein. Das Ausmessen kann mittels handelsüblicher Magnetfeldsensoren erfolgen. Als Simulationsverfahren eignet sich ebenfalls die Finite-Elemente-Methode.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die kriteriumsspezifischen Größe unabhängig von einer maximalen Magnetfeldstärke des erzeugten Magnetfeldes ist.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die kriteriumsspezifische Größe nicht mit der maximalen Magnetfeldstärke des erzeugten Magnetfeldes korreliert, sondern stark von der Verteilung, insbesondere der Halbwertsbreite des Magnetfeldes abhängt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Verfahrensschritte umfasst:

- Anwenderseitiges Angeben des Prozessleitung-spezifischen Kriteriums;

- Herstellerseitiges Berechnen der kriteriumsspezifischen Größe in Abhängigkeit des angegebenen Prozessleitung-spezifischen Kriteriums;

- Herstellerseitiges Bereitstellen der kriteriumsspezifischen Größe beim Anwender;

- Optional: Auswahl des Prozessleitung-spezifischen Kriteriums am magnetischinduktiven Durchflussmessgerät oder an der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde durch den Anwender.

Alternativ zu dem herkömmlichen Hinterlegen von vorgefertigten Listen mit Kriterien und entsprechend zugeordneten kriteriumsspezifischen Größen bzw. Korrekturgrößen ist es vorteilhaft, wenn für die Ermittlung der kriteriumsspezifischen Größe der Anwender sein Prozessleitung-spezifisches Kriterium selbstständig beschreibt und dem Hersteller zukommen lässt. Dies kann formlos als Sprachnachricht, Text oder mit Hilfe eines Software-Programms erfolgen, welches dazu eingerichtet ist, den Anwender entsprechend derart anzuleiten, dass alle notwendigen Informationen bereitgestellt sind. Mit Eingang aller Informationen wird dann herstellerseitiges die kriteriumsspezifischen Größe berechnet und dann dem Anwender zurVerfügung gestellt. Die kriteriumsspezifischen Größe kann direkt vom Hersteller auf das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät bzw. die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde übertragen oder an den Anwender übermittelt werden, der die kriteriumsspezifische Größe dann ins entsprechende Messgerät eingibt. Dies hat zum Vorteil, dass nicht alle möglichen Messstellen simuliert werden müssen, sondern dies bedarfsspezifisch erfolgt. Weiterhin hat dies zum Vorteil, dass somit die Messstelle bzw. die konkret vorliegende Prozessleitung detaillierter in die Simulation eingehen kann und die kriteriumsspezifischen Größe genauer bestimmt werden kann. Das erfindungsgemäße magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Die erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmesssonde ist dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Die Grundidee ist die sich aus der Prozessleitung ergebende elektrische Ladungsverteilung im Medium bei der Bestimmung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße zu berücksichtigen. Die dafür notwendige Korrekturgröße (d.h. die kriteriumsspezifische Größe) wird vorzugsweise mit einem Simulationsverfahren bestimmt. Simulationsverfahren in denen die Geometrie der Prozessleitung und das sich daraus ergebende Strömungsprofil des fließenden Mediums simuliert werden, sind Stand der Technik. In der vorliegenden Erfindung gehen im Wesentlichen die elektrischen Eigenschaften der Prozessleitung in die Bestimmung der Korrekturgröße ein. Anhand der mittels Simulationsverfahren ermittelten Korrekturgröße lassen sich Messstellenabhängige Messfehler minimieren.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht auf eine teilweise geschnittene Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchfluss-messsonde;

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht auf ein in einer Prozessleitung installiertes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät;

Fig. 4: den Zusammenhang des Messfehlers in Abhängigkeit der Messrohrlänge für unterschiedliche Magnetfeldverteilungen; und

Fig. 5: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 6: eine Menüstruktur zum Bedienen des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes oder der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde.

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 , insbesondere des Messaufnehmers. Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 sind grundsätzlich bekannt. Durch ein Messrohr 2 wird ein fließfähiges Medium geleitet, welches eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das Messrohr 2 umfasst ein Trägerrohr 3, welches üblicherweise aus Stahl, Keramik, Kunststoff oder Glas gebildet ist oder diese zumindest umfassen. Eine magnetfelderzeugende Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines Magnetfeldes ist so am Trägerrohr 3 angeordnet, dass sich die Magnetfeldlinien im Wesentlichen senkrecht zu einer durch eine Messrohrachse definierten Längsrichtung orientieren. Die magnetfelderzeugende Vorrichtung 5 umfasst üblicherweise eine Sattelspule oder mindestens eine (Zylinder-)Spule 6i. Durch eine Aufnahme 15 der Spule 6i erstreckt sich üblicherweise ein Spulenkern 14i. Als Aufnahme 15 ist das Volumen zu verstehen, welches durch den die Spule 6i bildenden Spulendraht begrenzt wird. Die Aufnahme 15 der Spule 6i kann somit durch eine Spulenhalterung oder durch das gedachte eingeschlossene Volumen gebildet sein. Letzteres tritt ein, wenn der Spulendraht der Spule 6i direkt um den Spulenkern 14i gewickelt ist. Der Spulenkern 14i ist aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen Werkstoff gebildet. Die Vorrichtung 5 zum Erzeugen des Magnetfeldes umfasst einen Polschuh 21 i, der an einem Ende des Spulenkerns 14i angeordnet ist. Der Polschuh 21 i kann separates Bauteil sein oder monolithisch mit dem Spulenkern 14i verbunden sein. In der abgebildeten Ausgestaltung der Fig. 1 weisen zwei diametral angeordnete Spulen 6a, 6b jeweils einen Spulenkern 14a, 14b und einen Polschuh 21a, 21 b auf. Die zwei Spulenkerne 14a, 14b sind über eine Feldrückführung 22 miteinander verbunden. Die Feldrückführung 22 verbindet die jeweils voneinander abgewandten Seiten der Spulenkerne 14a, 14b miteinander. Es sind jedoch auch magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit genau einer Spule 6 mit genau einem Spulenkern 14 und ohne Feldrückführung bekannt. Die Spule 6 ist mit einer Betriebsschaltung 7 verbunden, welche die Spule 6 mit einem Betriebssignal betreibt. Das Betriebssignal kann eine Spannung mit einem zeitlich veränderlichen Verlauf sein und ist durch Betriebssignalparameter charakterisiert, wobei mindestens einer der Betriebssignalparameter regelbar ist. Das durch die magnetfelderzeugende Vorrichtung 5 aufgebaute Magnetfeld wird durch einen mittels einer Betriebsschaltung 7 getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlich gegenüber Einflüssen durch elektrochemische Störungen. Die zwei Spulen 6a, 6b können separat mit der Betriebsschaltung 7 verbunden oder in Reihe bzw. parallel zueinander geschaltet sein.

Bei angelegtem Magnetfeld entsteht im Messrohr 2 eine durchflussabhängige Potenzialverteilung, welche sich beispielsweise in Form einer induzierten Messspannung erfassen lässt. Eine Vorrichtung 8 zum Abgreifen der induzierten Messspannung ist am Messrohr 2 angeordnet. In der abgebildeten Ausgestaltung ist die Vorrichtung 8 zum Abgreifen der induzierten Messspannung durch zwei gegenüberliegend angeordnete Messelektroden 17, 18 zum Bilden eines galvanischen Kontaktes mit dem Medium gebildet. Es sind jedoch aus magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte bekannt, die an der Außenwandung des Trägerrohres 3 angeordnete Messelektroden aufweisen, die nicht mediumsberührend sind. In der Regel sind die Messelektroden 17, 18 diametral angeordnet und bilden eine Elektrodenachse bzw. werden durch eine Querachse geschnitten, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien und der Längsachse des Messrohres 2 verläuft. Es sind aber auch Vorrichtungen 8 zum Abgreifen der induzierten Messspannung bekannt, welche mehr als zwei Messelektroden aufweisen. Anhand der gemessenen Messspannung kann die strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße bestimmt werden. Die strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße umfasst die Durchflussgeschwindigkeit, den Volumendurchfluss und/oder den Massedurchfluss des Mediums. Eine Messschaltung 23 ist dazu eingerichtet, die an den Messelektroden 17, 18 anliegende, induzierte Messspannung zu erfassen und eine Auswerteschaltung 24 ist dazu ausgebildet, die strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße zu ermitteln. Die Auswerteschaltung 24 kann Teil des Messumformers sein.

Das Trägerrohr 3 ist häufig aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, wie z.B. Stahl. Um das Ableiten der an der ersten und zweiten Messelektrode 2, 3 anliegenden Messspannung über das Trägerrohr 3 zu verhindern, wird die Innenwand mit einem isolierenden Material, beispielsweise einem (Kunststoff-) Liner 4 ausgekleidet.

Handelsübliche magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte weisen zusätzlich zu den Messelektroden 17, 18 zwei weitere Elektroden 19, 20 auf. Zum einen dient eine optimalerweise am höchsten Punkt im Messrohr 2 angebrachte Füllstandsüberwachungselektrode 19 dazu, eine Teilbefüllung des Messrohres 1 zu detektieren, und ist dazu eingerichtet diese Information an den Nutzer weiterzuleiten und/oder den Füllstand bei der Ermittlung des Volumendurchflusses zu berücksichtigen. Des Weiteren dient eine Bezugselektrode 20, die üblicherweise diametral zur Füllstandsüberwachungselektrode 19 bzw. am untersten Punkt des Messrohrquerschnittes angebracht ist, dazu, ein kontrolliertes, elektrisches Potenzial im Medium einzustellen. In der Regel wird die Referenzelektrode 20 zum Verbinden des fließenden Mediums mit einem Erdpotenzial eingesetzt.

Die Betriebsschaltung 7, Reglerschaltung 10, Messschaltung 23 und Auswerteschaltung 24 können Teil einer einzelnen Elektronikschaltung sein, oder einzelne Schaltungen bilden.

Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 1 ist dazu eingerichtet das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Dafür ist die Auswerteschaltung 24 dazu eingerichtet, eine durch den Bediener aus einer Liste direkt oder indirekt ausgewählte kriteriumsspezifische Größe in die Ermittlung der strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße einfließen zu lassen. So kann die gemessene induzierte Messspannung bzw. die gemessenen elektrischen Potentiale mittels der kriteriumsspezifischen Größe korrigiert werden. Die Auswertschaltung 24 weist zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Mikroprozessor, logische Schaltkomponenten und/oder elektronische Komponenten auf.

Anhand der perspektivischen und teilweise geschnittenen Darstellung der

Fig. 2 wird zunächst das der Erfindung zugrunde liegende Messprinzip erläutert. Eine Durchflussmesssonde 101 umfasst ein im allgemeinen kreiszylindrisches, einen vorgegebenen Außendurchmesser autweisendes Gehäuse 102. Dieses ist an den Durchmesser einer Bohrung angepasst, die sich in einer Wand einer in Fig. 1 nicht dargestellten Rohrleitung befindet und in die die Durchflussmesssonde 101 fluiddicht eingesteckt ist. In der Rohrleitung strömt ein zu messendes Medium, in das die Durchflussmesssonde 101 praktisch senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums eintaucht, die durch die gewellten Pfeile 118 angedeutet ist. Ein in das Medium ragendes Frontende 1 16 des Gehäuses 102 ist mit einem Frontkörper 1 15 aus Isoliermaterial fluiddicht verschlossen. Mittels einer im Gehäuse 102 angeordneten Spulenanordnung 106 lässt sich ein durch den Endabschnitt hindurch, in das Medium hineinreichendes Magnetfeld 109 erzeugen. Ein mindestens teilweise aus einem weichmagnetischen Material bestehender, im Gehäuse 102 angeordneter Spulenkern 1 1 1 endet an oder in der Nähe des Endabschnittes 1 16. Ein Feldrückführungskörper 1 14, der die Spulenanordnung 106 und den Spulenkern 1 1 1 umschließt, ist dazu eingerichtet das aus dem Endabschnitt hindurchreichende Magnetfeld 109 in das Gehäuse 102 zurückzuführen. Der Spulenkern 1 11 , der Polschuh 112 und der Feldrückführungskörper 114 sind jeweils Feldführungskörper 110, welche zusammen eine Feldführungsanordnung 105 bilden. Eine erste und eine zweite einen galvanischen Kontakt mit dem zu führenden Medium bildende Messelektrode 103, 104 bilden die Vorrichtung zum Erfassen einer im Medium induzierten Messspannung und sind in dem Frontkörper 1 15 angeordnet und berühren ebenso wie die Außenwände des Gehäuses das Medium. An den Messelektroden 103, 104 lässt sich eine aufgrund des Faraday'schen Induktionsgesetzes induzierte elektrische Spannung mittels einer Mess- und/oder Auswerteeinheit abgreifen. Diese ist maximal, wenn die Durchflussmesssonde 101 so in die Rohrleitung eingebaut ist, dass eine durch eine die beiden Messelektroden 103, 104 schneidende Gerade und eine Längsachse der Durchflussmesssonde aufgespannte Ebene senkrecht zu der Strömungsrichtung 1 18 bzw. Längsachse der Rohrleitung verläuft. Eine Betriebsschaltung 107 ist mit der Spulenanordnung 106, insbesondere mit der Spule 1 13 elektrisch verbunden und dazu eingerichtet ein getaktetes Betriebssignal auf die Spule 113 aufzuprägen, um somit ein getaktetes Magnetfeld 109 zu erzeugen.

Die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde 101 ist dazu eingerichtet das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Dafür ist die Mess- und/oder Auswerteeinheit dazu eingerichtet, eine durch den Bediener aus einer Liste direkt oder indirekt ausgewählte kriteriumsspezifische Größe in die Ermittlung der strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße einfließen zu lassen. So kann beispielsweise die gemessene induzierte Messspannung bzw. die gemessenen elektrischen Potentiale mittels der kriteriumsspezifischen Größe korrigiert werden.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein in einer Prozessleitung 300 installiertes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 302. Der Prozessleitungsabschnitt 301 umfasst den in unmittelbarerer Nähe zu den Anschlussvorrichtungen (z.B. Flansch) des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 302 angrenzenden Bereich der Prozessleitung 300. Der mediumsberührende Prozessleitungsabschnitt 301 umfasst in der Regel ebenfalls eine Prozessleitungsanschlussvorrichtung (z.B. Flansch). Gerade bei kompakten magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten 302 erstreckt sich das erzeugte Magnetfeld in den Prozessleitungsabschnitt 301 hinein. Der Prozessleitungsabschnitt 301 endet somit da, wo das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 302 beginnt und das überlappende Magnetfeld so gering ist, dass es nicht zu einer Auftrennung der elektrischen Ladungen im Medium kommt.

Fig. 4 zeigt den Zusammenhang des Messfehlers (Y-Achse) in Abhängigkeit der Länge des Messrohres (X-Achse) für Magnetfeldverteilungen mit unterschiedlicher Halbwertsbreite. Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, wie die Zunahme des Messfehlers mit der Reduzierung der Länge des Messrohres zusammenhängt. Gerade sehr kurze Messrohre (Länge geringer als 2DN) weisen extreme Messfehler auf. Weist die Magnetfeldverteilung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes ein Halbwertsbreite von 1 ,18 mal der Länge des Messrohres auf - d.h. die Magnetfeldstärke im Prozessleitungsabschnitt ist stellenweise größer als die Hälfte der maximalen Magnetfeldstärke - so nimmt der Messfehler mit sinkender Länge des Messrohres stark zu, so dass er bei einer Länge von 1 DN bei 7 % liegt (siehe A). Reduziert man Halbwertsbreite des erzeugten Magnetfeldes um ca. die Hälfte, so reduziert sich auch der Messfehler um ca. die Hälfte (siehe B). Wird beim Auslegen des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes das Magnetsystem so dimensioniert und konstruiert, dass die Magnetfeldverteilung in Längsrichtung eine Halbwertsbreite von nur ca. % der Länge des Messrohres aufweist, dann liegt selbst dann bei einer Länge des Messrohres von 1 DN immer noch ein Messfehler von 1 bis 2 % vor. Daraus ergibt sich als Konsequenz, dass es nicht ausreicht, die magnetfelderzeugende Vorrichtung so auszulegen, dass die Magnetfeldverteilung des erzeugten Magnetfeldes möglichst schmal ist.

Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums in einer Prozessleitung mittels eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes oder einer magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte 501 und 502. In einem ersten Verfahrensschritt 501 wird mindestens ein Prozessleitung-spezifischen Kriterium bestimmt bzw. ausgewählt. Dies erfolgt durch den Bediener am entsprechenden Messgerät vor Ort oder durch den Hersteller aus der Ferne. Das Prozessleitungspezifische Kriterium beschreibt dabei den Einfluss einer Beschaffenheit der Prozessleitung, insbesondere des Prozessleitungsabschnittes welcher in unmittelbarer Nähe zum magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät oder zur magnetisch-induktive Durchflussmesssonde steht, auf die elektrische Potenzialverteilung, insbesondere in Fließrichtung des Mediums in einem Längsschnitt, im Prozessleitungsabschnitt.

Ist das mindestens eine Prozessleitung-spezifische Kriterium ausgewählt, wird ein dem Prozessleitung-spezifischen Kriterium zugeordnete kriteriumsspezifische Größe bestimmt bzw. festgelegt. Die kriteriumsspezifische Größe kann im Messgerät in einem Speicher bspw. in Form einer Liste hinterlegt oder durch den Hersteller aus der Ferne übermittelt sein. Die ermittelte kriteriumsspezifische Größe wird dann in einem zweiten Verfahrensschritt für das Ermitteln der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eingesetzt. Die kriteriumsspezifische Größe korrigiert dabei die gemessene, mit einem Fehler behaftete Messspannung bzw. Potentiale an den Messelektroden.

Die kriteriumsspezifische Größe (Korrekturgröße) ist bzw. wird mittels eines, insbesondere numerischen, Simulationsverfahrens ermittelt. Dabei wird beim Simulationsverfahren das Prozessleitung-spezifische Kriterium möglichst messstellengetreu nachgebildet. Dabei eignet sich die Finite-Elemente-Methode mit welcher die Prozessleitung, das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät bzw. die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde und das Medium simuliert wird. Aus den festgelegten Rahmenbedingungen ergibt sich dann eine elektrische Potenzialverteilung, insbesondere in Fließrichtung des Mediums, in der Prozessleitung, insbesondere im Prozessleitungsabschnitt, und/oder im magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät. Ist die Potenzialverteilung für ein Referenzsystem und eine Messstelle bekannt, lässt sich eine Abweichung der ermittelten Potenzialverteilung von einer vorgegebenen Potenzialverteilung bestimmen. Die Abweichung geht in die Ermittlung der kriteriumsspezifischen Größe ein, welche zur Korrektur der gemessenen Größen eingesetzt wird.

Alternativ wird zumindest in einem Messelektrodenquerschnitt, welcher die mindestens zwei Messelektroden schneidet, eine Gewichtsfunktion bestimmt, die ein Maß für die Summe oder das Integral aller elektrischen Potentiale im Messelektrodenquerschnitt ist. Die Gewichtsfunktion wird für ein Referenzsystem und eine Messstelle bei dem das Prozessleitungs-spezifische Kriterium vorliegt bestimmt. Eine Abweichung der ermittelten Gewichtsfunktion der Messstelle von einer vorgegebenen Gewichtsfunktion des Referenzsystems geht in die Ermittlung der kriteriumsspezifischen Größe ein. Weiterhin kann der Innendurchmesser der Prozessleitung der Messstelle, der kürzesten, Abstand der magnetfelderzeugenden Vorrichtung zur Prozessleitung, die Länge des Messrohres in die kriteriumsspezifische Größe oder eine verteilungsspezifische Größe des erzeugten Magnetfeldes (z.B. die Halbwertsbreite) eingehen. Diese werden in der Regel herstellerseitig ermittelt bzw. festgelegt; sie können aber auch durch den Bediener eingegeben werden.

Fig. 6 zeigt beispielhaft eine Menüstruktur, über die der Bediener das Prozessleitungspezifische Kriterium auswählt. Unter einem Menüpunkt (I) gelangt der Bediener in eine Auflistung von Prozessleitung-spezifischen Kriterien (II bis VII), aus denen er sieh ein Prozessleitung-spezifisches Kriterium oder eine Mehrzahl an Prozessleitung-spezifischen Kriterien auswählen kann.

In der Liste sind bspw. hinterlegt:

- die Prozessleitung ist elektrisch leitend (II);

- die Prozessleitung ist elektrisch isolierend (III);

- die Prozessleitung ist elektrisch isolierend und ein Erdungsring ist zwischen Prozessleitung und magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät angeordnet (IV);

- die Prozessleitung ist elektrisch isolierend und kein Erdungsring ist zwischen Prozessleitung und magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät angeordnet (V);

- ein elektrisch isolierender Belag befindet sich in der Prozessleitung (VI);

- Führen eines belagsbildende Stoffe aufweisenden Mediums (VII);

- die Prozessleitung weist einen elektrisch isolierenden Prozessleitungsliner auf (VIII);

- die Prozessleitung weist einen von einem Messrohrinnendurchmesser abweichenden Prozessleitungsinnendurchmesser auf (IX).

Alternativ kann dem Bediener die Möglichkeit gegeben werden ein Material der Prozessleitung anzugeben oder aus einer vorgegebenen Liste auszuwählen. Die zuvor genannten Eingaben können auch herstellerseitig erfolgen. B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1

Messrohr 2

Trägerrohr 3

Liner 4 magnetfelderzeugende Vorrichtung 5

Spule 6

Betriebsschaltung 7

Vorrichtung zum Abgreifen einer induzierten Messspannung 8

Reglerschaltung 10

Spulenkern 14

Aufnahme der Spule 15

Messelektrode 17

Messelektrode 18

Füllstandsüberwachungselektrode 19

Referenzelektrode 20

Polschuh 21

Feldrückführung 22

Messschaltung 23

Auswerteschaltung 24

Spulenanordnung 25 magnetisch-induktive Durchflussmesssonde 101

Gehäuse 102

Messelektrode 103

Messelektrode 104 magnetfelderzeugende Vorrichtung 105

Spulenanordnung 106

Betriebsschaltung 107

Feldführungsanordnung 108

Magnetfeld 109

Feldführungskörper 110

Spulenkern 1 11

Polschuh 1 12

Spule 113

Feldrückführungskörper 1 14

Frontkörper 115

Endabschnitt 116

Strömungsrichtung des Mediums 1 18

Reglerschaltung 120