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Title:
METHOD FOR MONITORING THE OPERATION OF A FLUID METER AND FLUID METER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/110387
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for monitoring a fluid meter (1) mounted in a fluid-supplying fluid distribution system. According to said method, an event in the form of noise produced during the operation of the fluid meter (1) and caused either by the operation of the fluid meter or by a concussion caused in the fluid distribution system, and which event cannot be attributed to the flow measurement as such and mechanically excites the ultrasonic transducer, is selectively detected by means of the ultrasonic transducer (6a, 6b) and analyzed, and at least one operating parameter specific of said fluid meter is generated on the basis of the result of said analysis.

Inventors:
KROEMER HARALD (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/082842
Publication Date:
June 13, 2019
Filing Date:
November 28, 2018
Export Citation:
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Assignee:
DIEHL METERING GMBH (DE)
International Classes:
G01F1/66; G01F25/00
Foreign References:
US20050011278A12005-01-20
US20100192703A12010-08-05
EP3112823A12017-01-04
EP3112820A12017-01-04
EP3112823A12017-01-04
Attorney, Agent or Firm:
DIEHL PATENTABTEILUNG (DE)
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Claims:
PAT E N TA N S P RÜ C H E

1. Verfahren zur Betriebsüberwachung eines in einem Fluidleitungsnetz zur Fluidversorgung installierten individuellen Fluidzählers, wobei der Fluidzähler mindestens einen Ultraschallwandler umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass

mittels des Ultraschallwandlers ein den Ultraschallwandler mecha- nisch anregendes, nicht der Durchflussmessung zuzurechnendes Ereignis in Form während des Betriebs im Fluidzähler generiertes, durch den Be- trieb des Fluidzählers bedingtes Geräusch selektiv erfasst und ausgewertet wird und

anhand des Ergebnisses dieser Auswertung mindestens eine Flu- idzähler-individuelle Betriebseigenschaft generiert wird.

2. Verfahren zur Betriebsüberwachung eines in einem Fluidleitungsnetz zur Fluidversorgung installierten individuellen Fluidzählers, wobei der Fluidzähler mindestens einen Ultraschallwandler umfasst, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

mittels des Ultraschallwandlers ein den Ultraschallwandler mecha- nisch anregendes, nicht der Durchflussmessung zuzurechnendes Ereignis in Form eines im Leitungsnetz verursachten Druckschlags selektiv erfasst und ausgewertet wird und

anhand des Ergebnisses dieser Auswertung mindestens eine Fluidzähler-individueller Betriebseigenschaft generiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

das den Ultraschallwandler mechanisch anregende Ereignis über der Zeit t aufgezeichnet wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ereignisdauer, vorzugsweise Ereignisgesamtdauer D und/oder Ereignisintensität, vorzugsweise Ereignisgesamtintensität I der selektiv er fasster Ereignisse über der Zeit t aufgezeichnet wird. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass

eine geräteindividuelle Ereignishistorie anhand der über der Zeit er fassten den Ultraschallwandler mechanisch anregenden Ereignisse gene riert wird. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

eine geräteindividuelle Ereignishistorie oder Ereignisinformation einer empirisch ermittelten Ereigniskennlinie und/oder Ereigniskenngröße ge genübergestellt wird und aus dem Vergleich eine Ereignis/Schädigungsart- Zuordnung und/oder eine Steuer- und/oder Kontrollgröße abgeleitet wird bzw. werden.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

bei Überschreiten einer festgelegten Ereignisdauer D und/oder Ereig nisintensität I ein Warnsignal und/oder ein Warnmeldung erzeugt wird.

8 Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

bei dem den Ultraschallwandler mechanisch anregenden Ereignis in Form eines im Leitungsnetz verursachten Druckschlags dessen Maximalin tensität erfasst und ausgewertet wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Steuer- und Auswerteeinrichtung des Fluidzähler abwechselnd in einem Aktivmodus und einem Sleepmodus betrieben wird und

die Steuer- und Auswerteeinrichtung derart hergerichtet ist, dass sie erst anhand eines durch ein Ereignis vom Ultraschallwandler erzeugten elektrischen Signals eine Umschaltung der Steuer- und Auswerteeinrich tung vom Sleepmodus in den Aktivmodus vornimmt.

10 . Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgrund eines Ereignis vom Ultra schallwandler erzeugte elektrische Signal allein aus der mechanischen Energie des Ereignisses und ohne zusätzliche Energie erzeugt wird.

1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal ein Signalmuster und/oder ein Frequenzspektrum und/oder ein Maximalpegel ist.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis mit einem Zeitstempel ver sehen wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwandler zur selektiven Er fassung und Auswertung des Ereignisses Bestandteil einer Ultraschall wandleranordnung zur Laufzeitermittlung ist.

14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ereignis jeweils um

ein vorzugsweise Fluidzähler-bedingtes Kavitationsgeräusch und/oder

ein vorzugsweise Fluidzähler-bedingtes Vibrationsgeräusch und/oder eine mechanische Beaufschlagung des Ultraschallwandlers durch im Fluidzähler befindliche oder durch diesen hindurchgespülte Partikel han delt.

15. Durchflusszähler (1 ) zur Durchflussmessung in einem Fluidleitungs netz zur Fluidversorgung, vorzugsweise einem Wasserleitungsnetz zur Wasserversorgung, mit einer Ultraschallwandleranordnung zur Laufzeitmessung, die mindes tens einen, vorzugsweise zwei Ultraschallwandler (6a, 6b) zum Aussenden und/oder Empfang von Ultraschallwellen in das Fluid oder aus dem Fluid umfasst,

einem Elektronikmodul (3) mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung sowie einem Betriebssystem (16) zum Ansteuern sowie zur Signalerfas- sung und Signalauswertung der Ultraschallwandler (6a, 6b) sowie

einer elektrischen Energiequelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebssystem (16) einen neben der Durchflussmessung zusätz- liehen Funktionsmodus beinhaltet, bei dem der Ultraschallwandler (1 ) ein den Ultraschallwandler mechanisch anregendes Ereignis in Form eines im Fluidzähler (1 ) auftretenden Geräusches und/oder in Form eines Druck schlags selektiv erfasst und auswertet. 16. Durchflusszähler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis und/oder dessen Auftreten abgespeichert und/oder ausgege ben wird.

17. Durchflusszähler nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieser über ein Anschlussgehäuse (2) verfügt, mittels welchem der Durchflusszähler (1 ) in das Fluidleitungsnetz installierbar ist.

18. Durchflusszähler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messeinsatz (5) innerhalb des Anschlussgehäuses (2) angeordnet ist, welcher ein Messrohr, Umlenkspiegel (7a, 7b) für das Ultraschallsignal so wie Strömungsleiteinrichtungen umfasst.

Description:
Verfahren zur Betriebsüberwachunq eines Fluidzählers

sowie Fluidzähler

Die vorliegende Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zur Betriebsüberwa chung eines in einem Fluidleitungsnetz, z. B. Wasserleitungsnetz, zur Fluidver- sorgung installierten Fluidzählers sowie zum anderen einen Fluidzähler.

Technologischer Hintergrund Fluidzähler werden beispielsweise als Wasserzähler zur Bestimmung der Durch flussmenge von Wasser bzw. des Trinkwasserverbrauchs in Haushalten oder Unternehmen oder als Wärmemengenzähler zur Ermittlung der verbrauchten Wärmeenergie eingesetzt. Die Durchflussmengenbestimmung kann hierbei mechanisch (z. B. Flügelrad wasserzähler), magnetisch-induktiv oder mittels einer Ultraschallmessanordnung erfolgen. Die Funktionsweise eines Ultraschallfluidzählers basiert auf dem Ein satz von Ultraschallwandlern mit piezoelektrischen Ultraschallwandlerkörpern. Hierbei bilden in der Regel zwei Ultraschallwandler ein Ultraschallwandlerpaar, mit einer zwischen den Ultraschallwandlern befindlichen Messstrecke. Entlang der Messstrecke verlaufen Ultraschallwellen bzw. Ultraschallsignale, insbesonde re in Form sogenannter Ultraschallbursts, die von den Ultraschallwandlern jeweils ausgesendet bzw. empfangen werden. Die Durchflussmengenbestimmung des Fluids mittels einer Ultraschallmessan ordnung erfolgt üblicherweise anhand einer Laufzeitdifferenzmessung der Ultra schallsignale. Die Laufzeitdifferenz wird dadurch bestimmt, dass zunächst ein Ultraschallsignal von einem ersten Ultraschallwandler zu einem zweiten Ultra schallwandler entlang der Messstrecke in Durchströmungsrichtung gesendet wird. Anschließend wird ein Ultraschallsignal vom zweiten Ultraschallwandler entlang der Messstrecke entgegengesetzt der Durchströmungsrichtung hin zum ersten Ultraschallwandler gesendet. Die Laufzeit des Ultraschallsignals von ei- nem Ultraschallwandler zum anderen Ultraschallwandler entlang der Messstre- cke in Durchströmungsrichtung des Fluids ist kleiner als entgegengesetzt der Durchströmungsrichtung des Fluids. Diese zeitliche Differenz der Laufzeiten der Ultraschallsignale wird als Laufzeitunterschied oder Laufzeitdifferenz der Ultra schallsignale bezeichnet. Anhand dieses Laufzeitunterschieds und der bekann ten Dimension des Ultraschallfluidzählers kann der Durchfluss bzw. das Volumen des Fluids durch eine Rechen-, Steuer und/oder Auswerteeinheit bestimmt wer den. Fluidzähler verfügen über eine autarke Energieversorgung in Form einer Batterie.

An die Durchflussbestimmung werden zunehmend größere Anforderungen ge- stellt. Vor allem ist man bestrebt, den Messbereich des Fluidzählers zu erweitern sowie die Messgenauigkeit zu verbessern. Hierbei spielt die Abhängigkeit der Messgenauigkeit und Messdynamik von verschiedenen physikalischen Parame tern und Gegebenheiten, wie Fluiddruck, Fluidtemperatur, Störeinflüssen, Ver schmutzungen, Montagefehler, Bauteilbeschädigungen und Bauteiltoleranzen eine wichtige Rolle. Einflüsse, die einen einwandfreien Betrieb eines Fluidzählers negativ beeinträchtigen, wirken sich auch negativ auf die Messgenauigkeit aus.

In Anbetracht dessen besteht ein Bedürfnis an einem möglichst einwandfreien Betrieb eines Fluidzählers. Als Störeinflüsse beim Betrieb eines Fluidzählers kommen insbesondere Druck schläge, Kavitationen, Verschmutzungen, Fehlmontagen usw. in Frage. Bei der Kavitation handelt es sich um die Bildung und Auflösung von Dampfbläschen in dem Fluid aufgrund sich verändernder Druckverhältnisse im Inneren des Flu idzählers bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Durchfluss. Besonders durch Kavitation gefährdete Bereiche in einem Fluidzähler sind solche, bei denen die Fluidströmungen konstruktionsbedingt umgeleitet werden oder Verengungen passieren, sodass sich bei zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten strömungsbe dingt Unterdruckbereiche bilden, in denen Kavitation auftreten kann. Ebenso kann Kavitation auch durch im Fluidzähler befindliche Fremdkörper, die aus dem Fluidnetzwerk stammen, begründet werden. Ebenso können auch Montagefehler Kavitation verursachen. Kavitation kann auch durch nicht normgerechte, sehr hohe Durchflüsse außerhalb der Spezifikation eines Fluidzählers entstehen. Kavitation begründet zum einen eine Verfälschung des Messergebnisses der Durchflussmengenbestimmung bzw. gegebenenfalls sogar einen Totalausfall des Messergebnisses, zum anderen kann bei Kavitation, vor allem auch dann, wenn sie über einen längeren Zeitraum stattfinden sollte, sogar eine Bauteilbeschädi gung eintreten. Auch eine solche würde zu einer Verfälschung der Messergeb- nisse führen und damit Messungenauigkeiten begründen.

Druckschriftlicher Stand der Technik Aus der EP 3 1 12 820 A1 ist ein Ultraschall-Durchflusszähler mit einem Ge- räuschsensor bekannt, mit dem Leckagen aufgrund zerborstener Rohrleitungen in einem Fluidversorgungsnetz detektiert werden sollen. Über den Empfang eines solchen Geräusches durch eine Mehrzahl von im Fluidversorgungsnetz angeord neter Zähler wird der Ort der Leckage im Fluidversorgungsnetz bestimmt. Zur Lokalisierung des Leckagegeräusches im Fluidversorgungsnetz müssen die Empfangssignale mehrere Fluidzähler an unterschiedlichen Orten im Fluidver sorgungsnetz ausgewertet werden. Zum Empfang des Leckagegeräusches kann im Fluidzähler entweder ein zusätzlicher Ultraschallwandler vorgesehen sein o- der aber ein Ultraschallwandler, der bereits zur Laufzeitmessung verwendet wird, zusätzlich für die Geräuschbestimmung zum Einsatz kommen.

Aus der EP 3 1 12 823 A1 ist ein System zur Überprüfung eines Fluidnetzwerks unter Verwendung einer Vielzahl von Fluidzählern bekannt, die mit einem vorge- nannten Geräuschsensor ausgestattet sind. Aufgabe der vorliegenden Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Be- triebsüberwachung eines Fluidzählers zur Verfügung zu stellen, mit dem die Messgenauigkeit und Messstabilität des Fluidzählers im Vergleich zu bisherigen Fluidzählern verbessert werden kann. Darüber hinaus besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen entsprechenden Fluidzähler zur Verfügung zu stellen.

Lösung der Aufgabe

Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. ne bengeordneten Anspruch 2 bzw. Anspruchs 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestal- tungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Fluidzählers sind in den abhän gigen Ansprüchen beansprucht.

Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Betrieb des Fluidzählers in Bezug auf ein den Ultraschallwandler mechanisch anregendes, nicht der Durchflussmessung zuzurechnendes Ereignis in Form eines in seinem Inneren auftretendes, durch den Betrieb des Fluidzählers bedingtes Geräusch und/oder eines aus dem Fluidnetz stammenden Druckschlags zu überwachen und zwar unter selektiver Erfassung und Auswertung eines solchen sich vom Signal des Normalbetriebs unterscheidenden Signals. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, Störereignisse im Fluidzähler zu erkennen, auszuwerten und bei der Überwachung des individuellen Fluidzählers mit einzubeziehen und somit anhand des Ergebnisses dieser Auswertung mindestens eine Fluidzähler individuelle Betriebseigenschaft zu definieren. Beispielsweise könnten hierdurch auch Falschmontagen, wie z. B. eine sich bei der Montage verschobene Dich- tung, oder sich im Zähler festgesetzte Fremdkörper oder Messperioden mit ver schlechterter Messgenauigkeit oder sogar Messperioden ohne Durchflusserfas sung sicher erkannt, dokumentiert und/oder abgestellt werden. Vorzugsweise werden die selektiv erfassten, durch den Betrieb des Fluidzählers bedingten Ereignisse über der Zeit t summiert zu einer Ereignisdauer, vorzugs weise einer Ereignisgesamtdauer D und/oder Ereignisintensität, vorzugsweise einer Ereignisgesamtintensität I und im Fluidzähler aufgezeichnet. Dies ermög- licht eine kontinuierlich Überprüfung des Schädigungseinflusses auf den Flu- idzähler und damit eine Abschätzung seiner Intaktheit.

Auch kann vorzugsweise eine geräteindividuelle Ereignishistorie anhand der über die Zeit t erfassten Signale erstellt und bei Bedarf ausgegeben oder angezeigt werden.

Zudem kann bzw. können ein erfasstes Ereignis und/oder eine geräteindividuelle Ereignisinformation und/oder die geräteindividuelle Ereignishistorie einer empi risch ermittelten Ereigniskennlinie und/oder Ereigniskenngröße des Fluidzählers gegenübergestellt werden und aus dieser Gegenüberstellung eine Steuer- und/oder Kontrollgröße abgeleitet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es insbesondere, bei Überschreiten einer festgelegten Ereignisdauer D und/oder Ereignisintensität I ein Warnsignal und/oder eine Warnmeldung zu erzeugen.

Vorzugsweise kann bei einem Druckschlag dessen Maximalintensität erfasst und ausgewertet werden. Beispielsweise kann bei Detektion eines Druckschlags oberhalb einer bestimmten Größenordnung (Amplitude) daraus als Fluidzähler- individuelle Betriebseigenschaft abgeleitet werden, dass dieser Fluidzähler zer stört oder zumindest dessen Messgenauigkeit dauerhaft nachteilig beeinträchtigt sein muss.

Dadurch, dass eine Steuer- und Auswerteeinrichtung des Fluidzählers abwech- selnd in einem Aktivmodus und einem Sleepmodus betrieben wird und die Steu er- und Auswerteeinrichtung derart hergerichtet ist, dass sie anhand eines durch ein Ereignis oder Geräusch vom Ultraschallwandler erzeugten elektrischen Sig nals eine Umschaltung der Steuer- und Auswerteeinrichtung vom Sleepmodus in den Aktivmodus vornimmt, kann trotz einer Betriebsüberwachung die autarke Energiequelle des Fluidzählers weitestgehend geschont werden. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung„erwacht“ somit lediglich dann, wenn tatsächlich ein„störfall- typisches Ereignis“ bzw. Geräusch, welches vom Fluidzähler selbst stammt, vor liegt oder ein störfalltypischer Druckschlag am Ultraschallwandler angekommen ist.

Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem elektrischen Signal um einen fest gelegten Signalpegel (Mindestsignalpegel), um ein Signalmuster und/oder um ein besonderes Frequenzspektrum. Typische Störfallereignisse können empirisch erfasst, digitalisiert und in der Steuer- und Auswerteeinrichtung„hinterlegt“ sein, um einen Vergleich und eine schnelle Zuordnung vornehmen zu können. Ein typisches„Störfallgeräusch“ bei einer Kavitation aufgrund z. B. eines nicht norm gerechten sehr hohen Durchflusses, in das Rohrinnere hineinragender Dichtun gen oder sich im Rohrinneren festgesetzter, den Durchflussquerschnitt veren- gender Gegenstände z. B. Steine ist ein nichtperiodisches Rauschsignal mit sehr breitem Spektrum. Ein typisches„Störfallgeräusch“ bei einem Druckschlag auf grund z. B. einer ungewollt schlagartig schließenden Klappe (Ventil) ist demge genüber ein scharf einsetzender Spannungspeak mit einer periodisch abklingen den Schwingung relativ niedriger Frequenz.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Störfallereignis mit einem Zeitstempel ver sehen wird. Hierdurch ist es möglich, das Auftreten von Störungen einem genau en Zeitpunkt oder einer genauen Zeitspanne zuzuordnen. Letzteres ermöglicht es wiederum, Messergebnisse, in die der Zeitpunkt oder die Zeitspanne fallen, zu überprüfen und ggf. zu berichtigen.

Wenn ein Ultraschallwandler, welcher im Rahmen einer Ultraschallwandlerano rdnung zur Laufzeitermittlung verwendet wird, zusätzlich zur selektiven Erfassung und Auswertung eines Störfallgeräusches verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung sogar allein auf Grundlage der vorhandenen Komponenten implemen tiert werden. Lediglich die Signalaufbereitung muss entsprechend angepasst werden. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus einen Durchflusszähler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13. Zur Lösung der eingangs genannten Aufga- be ist vorgesehen, dass das Betriebssystem einen neben der Durchflussmes- sung zusätzlichen Funktionsmodus beinhaltet, bei dem der Ultraschallwandler ein den Ultraschallwandler mechanisch anregendes Ereignis in Form eines im Flu- idzähler auftretenden Geräusches und/oder in Form eines Druckschlags selektiv erfasst und auswertet.

Im Rahmen des Betriebs des Elektronikmoduls wird das Störfallereignis, welches vorzugsweise mit einem Zeitstempel (Ist-Zeitstempel) versehen sein kann, abge- speichert und/oder ausgegeben. Es kann bei Bedarf auch an eine übergeordnete Datensammeleinrichtung (Konzentrator bzw. Datensammler) über eine geeignete Kommunikationsverbindung, z.B. Funkverbindung, übertragen werden. Die Übertragung der Daten in Bezug auf das Auftreten von Störfallereignissen kann losge- löst von den Verbrauchsdaten oder zusammen mit diesen erfolgen.

Bei dem Durchflusszähler gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich vorzugsweise um einen solchen, der über ein eigenständiges Anschlussgehäuse verfügt, mittels dem der Durchflusszähler in das Fluidnetz installierbar ist.

Vorzugsweise weist der Durchflusszähler einen Einsatz auf, der jeweils einen Ultraschallwandler beherbergt und durch eine Öffnung im Anschlussgehäuse in den Messkanal etwas hineinragt. Gerade bei einer solchen Konstruktion kann es bei nicht vorhergesehenen Drucküberhöhungen zu einem unerwünschten Auftre- ten von Kavitationen bzw. generell zu Störfällen kommen.

Vorzugsweise handelt es sich es sich bei dem Störfallereignis jeweils um ein Fluidzähler-internes Kavitationsgeräusch und/oder ein Fluidzähler-internes Vibrationsgeräusch und/oder einen Druckschlag und/oder eine mechanische Beanspruchung durch fluidtransportierte Partikel. Beschreibunq der Erfindung anhand von Ausführunqsbeispielen

Nachstehend werden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch das Anschlussgehäuse sowie den Mes seinsatz eines Ultraschalldurchflusszählers;

Fig. 2 verschiedenartige im Betrieb eines Fluidzählers auftretende Störge räusche in stark vereinfachter, schematischer Darstellungsweise;

Fig. 3 eine Störgeräuschhistorie eines Fluidzählers über der Zeit in stark vereinfachter, schematischer Darstellungsweise; Fig. 4 ein Beispiel einer Informationsausgabe eines erfindungsgemäßen

Fluidzählers sowie

Fig. 5 ein Störfallzeitprotokoll eines erfindungsgemäßen Fluidzählers. Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichnet einen auf Ultraschalltechnik beruhenden Fluidzähler zur Messung der Durchflussmenge an Fluid, z.B. Wasser, in einem Fluidversorgungsnetzwerk. Der Fluidzähler verfügt über ein sogenanntes An schlussgehäuse 2, mittels dem der Fluidzähler in eine (in Fig. 1 nicht dargestell- te) Rohrleitung des Fluidversorgungsnetzwerks installiert wird. An der Oberseite befindet sich ein Elektronikmodul 3 mit Elektronikkomponenten wie Steuerungs- einrichtung (Mikroprozessor), Anzeige 4, Batterie, Platine 10 sowie Speicher. Im Elektronikmodul 4 kann vorzugsweise auch eine Funkkommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einem entfernt positionierten (nicht dargestellten) Daten sammler (Konzentrator) untergebracht sein.

Das Anschlussgehäuse 2 umfasst beispielsweise zwei Wanddurchbrüche, in die jeweils ein aus durchschallbarem Material (z. B. Kunststoff) bestehender Einsatz 7a, 7b eingesetzt und durch eine Dichtung 8a, 8b zum Anschlussgehäuse 2 ab gedichtet ist. An der Innenwandung des jeweiligen Einsatzes 7a, 7b befindet sich ein Ultraschallwandler 6a, 6b in fester Positionierung zum Aussenden eines Ultraschallsignals durch die Wandung des jeweiligen Einsatzes 7a, 7b hindurch schräg bzw. diagonal in den Messkanal 5 hinein hin zum gegenüberliegenden Ultraschallwandler 6b bzw. zum Empfang eines vom gegenüberliegenden Ultra- schallwandler 6b ausgesandten Ultraschallsignals. Es können auch mehr als zwei Wanddurchbrüche für mehr als zwei gegenüberliegende Ultraschallwandler vorgesehen sein. Die jeweiligen Einsätze 7a, 7b sind durch zugehörige Deckel 9a, 9b verschliessbar. Die Ultraschallwandler 6a, 6b sind über Signalstrecken mit dem Elektronikmodul 3 verbunden. Der Fluidzähler gemäß Fig. 1 kann bei Bedarf ferner über einen Temperaturfühler 1 1 verfügen, der durch eine oberseitige Öff- nung 14 in das Innere des Anschlussgehäuses 2 ragt und ebenfalls über eine Signalstrecke mit dem Elektronikmodul verbunden ist.

Im normalen Betrieb zeigt der Fluidzähler über sein Display 4 den jeweiligen Flu- idverbrauch, d.h. die durch den Fluidzähler hindurchgeflossene Menge an Fluid, an. Fluidzähler werden üblicherweise geeicht und mittels einer Verplombung oder dergleichen vor Manipulationen geschützt.

Gemäß der vorliegenden Idee wird mindestens einer der beiden Ultraschallwand- ler 6a, 6b dazu verwendet, durch den Betrieb des Fluidzählers 1 bedingte dynamische Geräusche zu erkennen, selektiv zu erfassen, auszuwerten und daraus eine Fluidzähler-individuelle Betriebseigenschaft zu generieren. Wird der Fluidzähler 1 beispielsweise fehlerhaft eingebaut, indem ein Teil einer Dichtung in den Durchflussquerschnitt der Fluidzählers 1 hineinragt, wird hierdurch bei hohen Durchflüssen ggf. ein Turbulenzbereich gebildet, wodurch es zu Kavitationen kommen kann, die als dynamisches Geräusch vom Ultraschallwandler festgestellt werden können. Das Auftreten von Kavitationen kann dazu führen, dass durch Materialabtrag an Oberflächen und/oder Kanten sich die strömungsführende Innengeometrie des Ultraschallwandlers bzw. des Messeinsatzes über die Zeit hinweg ändert und damit die Messgenauigkeit sich verschlechtert.

Aber auch bei einem ordnungsgemäß eingebauten Fluidzähler 1 kann es zu schädlichen Kavitationen kommen, beispielsweise dann, wenn Fluid, z.B. Wasser mit zu hohem d. h. nicht normgerechtem Druck in das Anschlussgehäuse 2 des Fluidzählers 1 einströmt. Es können sich hierbei Turbulenzbereiche, insbesonde re um die Einsätze 7a, 7b herum bilden, die zu erheblichen Kavitationen führen. Ebenso kann festgestellt werden, wenn ein Fluidzähler im eingebauten Zustand versehentlich nur mangelhaft befestigt worden ist und es im Betrieb deshalb zu Vibrationen kommt.

Zusätzlich kann mindestens einer der beiden Ultraschallwandler 6a, 6b auch da zu verwendet, einen im Fluidversorgungsnetzwerk (beispielsweise durch Bauar beiten oder durch Fehlfunktion einer Drosselstelle) begründeten Druckschlag zu erfassen, um daraus eine Fluidzähler-individuelle Betriebseigenschaft zu generie ren.

Ein entsprechendes Störereignis kann anhand der besonderen Signalform bzw. anhand des besonderen Signalmusters erkannt werden.

Fig. 2a zeigt beispielsweise eine Signalform eines abrupten Spannungsanstiegs (maximaler Pegel Imax zu Beginn) bei tn und eine über einen gewissen Zeitraum At andauernde periodisch abklingende Schwingung mit relativ niedriger Frequenz bis tn+1.. Aus der Signalform, der Signalfrequenz und/oder dem Signalmuster kann auf die Art der Störung geschlossen werden. In vorliegendem Beispiel han delt es sich z. B. um eine Signalform, die durch das Auftreten eines kurzeitig er höhten Drucks (z. B. Druckschlag aufgrund eines schlagartig geöffneten Ventils) beruht. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren den exakten Zeitpunkt, die Dauer der auftretenden Störung und/oder deren Intensität festhal- ten. Bei tn und tn+1 handelt es sich jeweils um die Istzeit, also die exakte Tages zeit des Auftretens der Störung und der genaue Zeitpunkt deren Beendigung.

Zusätzlich zu der Erfassung der Spannung kann auch eine Erfassung der Signal frequenz erfolgen.

Bei der Signalform bzw. dem Signalmuster gemäß Fig. 2b handelt es sich um ein kavitationstypisches Signal. Das Signal entspricht einem starken Rauschen mit breitem unspezifischen Frequenzspektrum sowie einer im Vergleich zu Fig. 2a hohen Frequenz bedingt z. B. durch nicht normgerechte, sehr hohe Durchflüsse außerhalb der Spezifikation des Fluidzählers. Bei einem derartigen Vorfall wäre eine korrekte Durchflussbestimmung nicht mehr gewährleistet oder mangels ei nem auswertbarem Signal überhaupt nicht mehr möglich. Bei der Signalform bzw. dem Signalmuster gemäß Fig. 2c handelt es sich um einen Kurvenverlauf mit einzelnen, unterschiedlich großen Peaks. Ein derartiger Kurvenverlauf deutet darauf hin, dass verschieden große Partikel (z. B. Steine) durch den Fluidzähler gespült werden und durch den Aufprall auf die Oberfläche des den Ultraschallwandler beherbergenden Einsatzes das gezeigte Signalmus- ter verursachen.

Periodische Schwingungen mit größerer mehr oder wenig gleichbleibenden Amplitude, vgl. Fig. 2d, können zum Beispiel auf eine durchflussbedingte Vibrati on aufgrund eines mangelnden Einbaus (z. B. mangelhafte Befestigung) zurück- zuführen sein.

Entsprechende (insbesondere empirisch ermittelte) Informationen wie Ver gleichssignalformen, Vergleichsintensitäten, Vergleichsfrequenzen und/oder Ver gleichszeiträume können in dem Betriebssystem des Fluidzählers„hinterlegt“ sein. Hierdurch kann vorteilhaft eine„Art-Zuordnung“ von Störereignissen anhand der gemessenen Signale erfolgen und als Folge davon bei Bedarf Steuerungs und/oder Warnmaßnahmen eingeleitet werden. Die Elektronik des Betriebssys tems kann somit zwischen einfachem Signalrauschen, kavitationsspezifischem Signalrauschen, Peaks aufgrund Druckschlägen sowie periodischen Schwingun- gen durch Vibrationen unterscheiden.

Fig. 2e zeigt beispielsweise einen wiederkehrenden Störfall in Form von zeitlich begrenzten wiederkehrenden Kavitationen. Hierbei ergibt sich ein Kurvenverlauf von zwei verschieden großen Durchflüssen im Wechsel, bedingt durch die wie derholt auftretenden Kavitationen (Zeitraum der großen Amplituden oberhalb des Standardmessbereichs) gegenüber dem„normalen Durchfluss“ (Zeitraum der kleinen Amplituden des übliches Rauschens innerhalb des Standardmessbe reichs). In den Bereichen der Kavitation ist aufgrund der schlechten Signalqualität keine Laufzeitdifferenzmessung möglich. Der Zeitraum der kleinen Amplitude zeigt demgegenüber den Durchfluss innerhalb der Spezifikation des Fluidzählers, bei dem eine exakte Durchflussmessung stattfinden kann. Das erfindungsgemä- ße Verfahren ermöglicht es, Zeiträume verminderter Messgenauigkeit genau zu detektieren bzw. lokalisieren, zu dokumentieren und bei der Auswertung mit ein- zubeziehen.

Das aufgrund eines Geräuschs vom Ultraschallwandler jeweils erzeugte elektri sche Signal wird allein aus der mechanischen Energie des Geräuschs und ohne zusätzliche Energie erzeugt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind bei einem Fluidzähler, vgl. z. B. Fig. 4, im Rahmen des Betriebsprogramms 16 mehrere Funktionsmodule vorgesehen, nämlich neben dem Funktionsmodul Fluidmenge 16a ein Funktionsmodul Ereig- nischronologie 16b sowie darüber hinaus bei Bedarf die weiteren Funktionsmo- dule Gesamtereignishistorie 16c und/oder Ereignisart 16d.

Im Rahmen des Funktionsmoduls Gesamtereignishistorie 16c können die Ereig- nisdauer D und/oder Ereignisintensität I und/oder die Frequenz als Informationen abgespeichert und ausgegeben werden. Was das Funktionsmodul Geräuschart 16d anbelangt, kann hierbei beispielsweise zwischen Kavität, Vibration und/oder

Überdrück (Druckschlag) unterschieden werden. Die betreffenden Informationen können vorzugsweise am Display 4 des Fluidzählers 1 von Fig. 1 angezeigt wer den. Ebenso können bei Bedarf Warnsignale und/oder am Display Warnhinweise ausgegebenen werden. Entsprechend können bei Bedarf entsprechende Ereig- nisdaten zur Verwaltung und/oder Weiterverarbeitung auch an einen (nicht dar gestellten) Datensammler übertragen und einer (ebenfalls nicht dargestellten) Zentrale zugeführt werden.

Gemäß der Erfindung kann, wie dies in Fig. 3 wiedergegeben ist, im Rahmen des Verfahrens eine minimale Intensität Imin vorgegeben sein, mittels der das Vorlie gen eines auf einen Störfall folgenden Signals (S1 , S2) von bloßem Rauschen bzw. der Durchflussmessung (S3) unterschieden werden kann. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung im Elektronikmodul des Fluidzählers wird abwechselnd in einem Aktivmodus und einem Sleepmodus betrieben. Hierzu ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung derart hergerichtet, dass sie erst anhand eines durch ein außergewöhnliches Ereignis der vorstehend genannten Art vom Ultraschallwandler erzeugten elektrischen Signals eine Umschaltung der Steuer- und Auswerteeinrichtung vom Sleepmodus in den Aktivmodus vornimmt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es neben der Feststellung der Fluidmenge, also der Verbrauchsmenge an Fluid, erstmals den Betrieb eines individuellen Fluidzählers in Bezug auf das Auftreten von geräusch- und/oder schwingungs verursachenden Störfällen am Fluidzähler über seine Lebensdauer hin zu über wachen und exakt zu protokollieren.

Ein entsprechendes Störfallprotokoll ist, in vereinfachter Darstellungsweise, bei- spielhaft aus Fig. 5 ersichtlich. Im Betriebssystem des Fluidzählers kann auf grund der vorliegenden Erfindung ein Störfall festgestellt, aufgezeichnet und bei Bedarf entsprechend protokolliert und analysiert werden. Es kann also eine zu sätzliche, für den Betrieb des individuellen Fluidzählers besonders wichtige In formation (Betriebseigenschaft) an den Nutzer bzw. Betreiber des Fluidzählers ausgegeben werden. Hierdurch können Fehlmessungen, Fehlbedienungen, Fehl funktionen sowie weitere nachteilige Beeinträchtigungen des Betriebs des Flu idzählers schnell erfasst und hierdurch Abhilfe geleistet werden. Die vorliegende Erfindung stellt daher einen ganz besonderen Beitrag auf dem einschlägigen Gebiet des Standes der Technik dar.

BEZUGSZEICHEN LISTE

1 Fluidzähler

2 Anschlussgehäuse

3 Elektronikmodul

4 Anzeige

5 Messkanal

6a Ultraschallwandler

6b Ultraschallwandler

7a Einsatz

7b Einsatz

8a Dichtung

8b Dichtung

9a Deckel

9b Deckel

16 Betriebssystem

16a Funktionsmodul Fluidmenge

16b Funktionsmodul Ereignischronologie

16c Funktionsmodul Gesamtereignishistorie 16d Funktionsmodul Ereignisart