Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines durch einen Leitungskörper strömenden Fluids, sowie ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

STAND DER TECHNIK

Die Bestimmung der Temperatur eines strömenden Fluids innerhalb eines Leitungskörpers, beispielsweise eines Rohres, ist eine häufige Problemstellung im Umfeld zahlreicher industrieller Prozesse. Dabei kann es vorteilhaft oder notwendig sein, eine nicht-invasive, indirekte Temperaturmessung durchzuführen, d.h., insbesondere auf den Einsatz von in das Fluid hereinragenden Temperatursensoren zu verzichten.

Beispielsweise offenbaren DE 10 2017 116 533 A1 und DE 100 29 186 A1 Anlegetemperaturfühler, welche zur Anordnung an der Außenseite des durchströmten Rohres vorgesehen sind und die Temperatur der Rohraußenseite als ein Maß für die Temperatur des Fluids messen. Eine derartige außenseitige Anordnung ermöglicht vorteilhafterweise einen Austausch des Temperaturfühlers ohne Unterbrechung des Prozesses. Zudem ist eine solche nicht-invasive Temperaturmessung auch hygienisch vorteilhaft, da kein Störkörper in das strömende Fluid hineinragt, an welchem sich Ablagerungen bilden können und welcher ein Hindernis bei der inwendigen Rohrreinigung (Molchen) darstellt. Zusätzlich werden Dichtstellen am Rohr vermieden, was vor allem bei Hochdruck- und Hochtemperaturprozessen vorteilhaft ist. Des Weiteren können durch die nicht-invasive Temperaturmessung keine unerwünschten Turbulenzen oder Druckverluste in dem strömenden Fluid erzeugt werden. Nachteilig ist hingegen die große Ungenauigkeit der Temperaturmessung an der Rohraußenseite hinsichtlich der wahren Temperatur des Fluids im Rohrinneren. Mittels der Anlegetemperaturfühler wird bestenfalls die Temperatur des Rohrs ermittelt, welche nur eine grobe Näherung für die Temperatur des Fluids darstellt, insbesondere bei dynamischen Temperaturverläufen. Die Abweichung ist dabei umso größer, je dicker die Rohrwand, je kleiner die Wärmeleitfähigkeit des Rohres und je kleiner die Reynoldszahl des Fluids.

Weiterhin offenbart die DE 10 2017 116 505 A1 einen Sensor zur Bestimmung der Temperatur eines Mediums, umfassend einen ersten Temperatursensor mit einem ersten thermischen Ansprechverhalten und zumindest einen zweiten Temperatursensor mit einem zweiten thermischen Ansprechverhalten, das sich vom ersten thermischen Ansprechverhalten unterscheidet, wobei sich zwischen den beiden Temperatursensoren ein definierter Wärmewiderstand befindet und das Differenzsignal der Temperatursensoren als Grundlage zur Berechnung der Mediumstemperatur dient. Nachteilig ist hier die Notwendigkeit der Verwendung von mindestens zwei Temperatursensoren sowie die unzureichende Anpassbarkeit des Messaufbaus an konkret am Messort vorherrschende Bedingungen.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren und ein zugehöriges System zur Bestimmung der Temperatur eines durch einen Leitungskörper strömenden Fluids vorzuschlagen, welches auf einer einfachen, nicht-invasiven Messung beruht und insbesondere zur Bestimmung von dynamischen Temperaturverläufen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren und einem System gemäß der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines durch einen Leitungskörper strömenden

Fluids wenigstens die folgenden Schritte umfasst:

- Erstellen eines thermischen Modells des Leitungskörpers, wobei das thermische Modell dazu geeignet ist, aus einem bekannten zeitlichen Verlauf der Fluidtemperatur den zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperatur eines Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers zu berechnen, und

- fortlaufende Wiederholung der folgenden Schritte: i. Berechnen der Oberflächentemperatur des Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers mittels des thermischen Modells auf Grundlage eines Schätzwerts der Fluidtemperatur, ii. Messen der Oberflächentemperatur des Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers, iii. Korrigieren des Schätzwerts der Fluidtemperatur, derart, dass die gemessene Oberflächentemperatur auf Grundlage des korrigierten Schätzwerts der Fluidtemperatur im thermischen Modell am wahrscheinlichsten ist, und iv. Ausgeben des korrigierten Schätzwerts der Fluidtemperatur.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, den an der Außenseite des Leitungskörpers gemessenen Temperaturverlauf mit entsprechenden Schätzwerten zu vergleichen, welche sich aus der Berechnung mittels des thermischen Modells ergeben, wobei bei einer Konvergenz des geschätzten Temperaturverlaufs an den gemessenen Temperaturverlauf angenommen wird, dass auch der der Berechnung zugrundeliegende Verlauf der Fluidtemperatur an den Verlauf der wahren Fluidtemperatur konvergiert. Das erfindungsgemäße Verfahren gleicht einem Regelkreis, wie in Fig. 1 dargestellt. Das physikalische System aus dem Leitungskörper 1 und dem hindurchströmenden Fluid F wird durch das thermische Modell 1000 nachgebildet. Der zeitliche Verlauf der Fluidtemperatur T _F ist zu bestimmen, wobei messtechnisch der zeitliche Verlauf der Oberflächentemperatur T _s auf der Außenseite des Leitungskörpers 1 erfasst wird. Auf Grundlage des bekannten Volumenstroms v des Fluids F und einem zweckmäßig gewählten Anfangswert der geschätzten Fluidtemperatur wird mittels des thermischen Modells 1000 ein Rechenwert der Oberflächentemperatur berechnet. Anschließend wird in jedem Zeitschritt ein Vergleich der gemessenen Oberflächentemperatur T _s mit der geschätzten Oberflächentemperatur vorgenommen und eine Rückkopplungsschleife mit dem Regler R durchlaufen, welcher auf Grundlage des Vergleichs einen korrigierten Wert der geschätzten Fluidtemperatur bildet und diesen an das thermische Modell 1000 übergibt. Eine schnelle Konvergenz der Schätzwerte an die wahren Werte T _F kann beispielsweise mittels eines Reglers R in Form eines Kalman-Filters erreicht werden, wie nachstehend detailliert erläutert wird. Die korrigierten Werte der geschätzten Fluidtemperatur werden dann als Maß für die zu ermittelnde wahre Fluidtemperatur T _F ausgegeben. Insbesondere wird erfindungsgemäß eine mittlere Fluidtemperatur bestimmt, d.h., dass ggfs. vorliegende Temperaturgradienten im Strömungsquerschnitt gemittelt werden.

In vorteilhafter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Erstellen des thermischen Modells numerische Lösungen der Wärmeleitungsgleichung mittels der Finite-Elemente-Methode bestimmt, wobei konvektiver Wärmeübergang und/oder Wärmestrahlung zur Festlegung von Randbedingungen der Wärmeleitungsgleichung an der Innenseite und der Außenseite des Leitungskörpers berücksichtigt werden. Die Wärmeleitungsgleichung lautet: mit der Temperatur T, der Dichte p, der spezifischen Wärmekapazität c, der thermischen Leitfähigkeit λ und der Wärmequelldichte f. Für den Wärmetransport zwischen dem Fluid und dem Leitungskörper an dessen Innenseite sowie zwischen der Umgebung und dem Leitungskörper an dessen Außenseite, werden bei der Integration der Wärmeleitungsgleichung Randbedingungen aus Konvektion und/oder Strahlung definiert. Hinsichtlich der Konvektion wird folgender Ansatz für die Wärmestromdichte gemacht: mit dem Wärmeübergangskoeffizienten a, welcher insbesondere von den Strömungsverhältnissen des Fluids innerhalb der Grenzschicht zur Innenseite des Leitungskörpers abhängt. Den Ausgangspunkt zur Quantifizierung des Wärmeübergangskoeffizienten bildet vorzugsweise die Nußelt-Zahl: mit der Wärmeleitfähigkeit des Fluids λ _F und einer charakteristischen Länge L, welche je nach konkreter Strömungssituation und Geometrie des Leitungskörpers zweckmäßig zu wählen ist. Insbesondere kann die Nußelt- Zahl bei Vorliegen einer erzwungenen Konvektion zweckmäßig als Funktion der zugehörigen Reynolds-Zahl und Prantl-Zahl angegeben werden bzw. im Falle freier Konvektion mittels Graßhof-Zahl und Prantl- Zahl. Insbesondere sind in der Fachliteratur empirisch bestimmte Ausdrücke der Nußelt-Zahl für eine Vielzahl von Leitungskörper- Geometrien bekannt. Zur Berücksichtigung von Wärmetransport durch Abstrahlung und Absorption an den Oberflächen des Leitungskörpers kann dieser beispielsweise vereinfacht als ein grauer Strahler beschrieben werden.

Sofern zur Messung der Oberflächentemperatur des Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers eine Vorrichtung mit einem Temperatursensor in thermischem Kontakt zur Außenseite des Leitungskörpers verwendet wird, wird das thermische Modell des Leitungskörpers vorzugsweise um diese Vorrichtung erweitert.

Beispielsweise könnte ein Messstrom durch den Temperatursensor eine Ohm’sche Verlustleistung erzeugen, und die dementsprechende Wärmequelldichte würde bei der Lösung der Wärmeleitungsgleichung berücksichtigt.

Das thermische Modell wird insbesondere für einen weiten Wertebereich von Volumenströmen des durchströmenden Fluids erstellt. Vor dem Hintergrund der vorangehenden Darstellung ist es für den Fachmann weiterhin offensichtlich, dass erfindungsgemäß beliebige Fluide (Flüssigkeiten, Gase) und beliebige Leitungskörper unterschiedlichster Geometrien und Werkstoffe bzw. Werkstoffkombinationen beim Erstellen des thermischen Modells betrachtet werden können.

Alternativ oder ergänzend zum Erstellen des thermischen Modells mittels numerischer Lösungen der Wärmeleitungsgleichung, können zum Erstellen des thermischen Modells der zeitliche Verlauf der Fluidtemperatur und der zeitliche Verlauf der Oberflächentemperatur des Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers gleichzeitig gemessen werden. Dabei wird vorzugsweise ein solcher zeitlicher Verlauf der Fluidtemperatur vorgegeben, welcher hinsichtlich des abgedeckten Temperaturbereichs und der zeitlichen Temperaturgradienten zweckmäßig an den konkret vorliegenden Anwendungsfall angepasst ist. Weiterhin können unterschiedliche Fluidvolumenströme bzw. zeitliche Verläufe des Volumenstroms vorgegeben werden.

In vorteilhafter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das thermische Modell als ein dynamisches Übertragungssystem in Zustandsraumdarstellung formuliert, wobei das fortlaufende Berechnen der Oberflächentemperatur mittels der Zustandsraumdarstellung des thermischen Modells durchgeführt wird. Als ein dynamisches Übertragungssystem wird hier ein mathematisches Modell eines Vorgangs bezeichnet, welcher ein Eingangssignal umwandelt bzw. überträgt als ein Ausgangssignal, wobei vorliegend der zeitliche Verlauf der Fluidtemperatur als Eingangssignal und der entsprechende Verlauf der Oberflächentemperatur des Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers als Ausgangssignal betrachtet werden. Die Zustandsraumdarstellung des Übertragungssystems ist besonders geeignet für die Systemanalyse im Zeitbereich und besonders effizient bei einer regeiungstechnischen Behandlung. In der Zustandsraumdarstellung werden sämtliche Beziehungen der Eingangs-, Ausgangs- und Zustandsgrößen in Form von Matrizen und Vektoren dargestellt.

Beispielsweise werden zum Formulieren des thermischen Modells in Zustandsraumdarstellung folgende Schritte durchgeführt:

- Berechnen der Frequenzantwort des thermischen Modells für verschiedene Frequenzen harmonischer Variationen der Fluidtemperatur bei verschiedenen Volumenströmen des Fluids,

- Durchführen einer Ausgleichsrechnung zur Modellierung der Frequenzantwort mittels einer Übertragungsfunktion,

- Ermitteln einer zugehörigen linearen Differentialgleichung mittels inverser Laplace-Transformation der Übertragungsfunktion, und - Erhalt der Zustandsraumdarstellung durch Umwandeln der Differentialgleichung in ein System gekoppelter Differentialgleichungen erster Ordnung.

Zum Berechnen der Frequenzantwort werden insbesondere sinusförmige Temperaturverläufe als Eingangssignal in das thermische Modell eingegeben und das stationäre Ausgangssignal entspricht dem berechneten Verlauf der Oberflächentemperatur auf der Außenseite des Leitungskörpers. Die Frequenz des Eingangssignals wird dabei harmonisch variiert, beispielsweise im Bereich von 10 ^-3 Hz bis 10 Hz. Weiterhin wird die Frequenzantwort vorzugsweise für eine Mehrzahl unterschiedlicher Fluidvolumenströme berechnet. Fig. 2 zeigt beispielhaft den Phasengang einer berechneten Frequenzantwort (Kreuzsymbole) samt einer zugehörigen Modellierung als Ergebnis einer Ausgleichsrechnung mittels einer Übertragungsfunktion (durchgezogene Linie). Um die im erfindungsgemäßen Verfahren fortlaufend durchgeführten Berechnungsschritte mittels des thermischen Modells schnell durchführen zu können, weist die zur Modellierung verwendete Übertragungsfunktion vorzugsweise nur drei bis fünf Polstellen und/oder Nullstellen auf. Die im Beispiel der Fig. 2 dargestellte Übertragungsfunktion weist vier entsprechende Zeitkonstanten θ, τ ₁ , τ ₂ und τ ₃ auf und lautet:

Mittels inverser Laplace-Transformation ergibt sich daraus folgende Differentialgleichung: mit u(t) = T _F (t) (Fluidtemperatur), q(t) = T _s (t) (Oberflächentemperatur) und

Mittels der Substitutionen: wird obige Differentialgleichung in ein System gekoppelter Differentialgleichungen erster Ordnung umgewandelt und die Zustandsraumdarstellung des thermischen Modells lautet damit für das vorliegende Beispiel:

Dabei werden die Elemente der Matrizen M und G mittels numerischer oder analytischer Integration der Differentialgleichungen bestimmt und abgespeichert, sodass die Elemente bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h., beim Berechnen des Verlaufs der Oberflächentemperatur mittels des thermischen Modells auf Grundlage eines geschätzten Verlaufs der Fluidtemperatur, beispielsweise auf einem Mikrocontroller oder einer anderen kompakten elektronischen

Datenverarbeitungseinheit zur Verfügung gestellt werden können und somit eine sehr schnelle Berechnung ermöglichen. Insbesondere werden die Matrixelemente für eine Vielzahl an unterschiedlichen Fluidvolumenströmen v bestimmt und gespeichert, d.h., M(v) und G(v). Für eine zeitdiskrete Modellierung der Temperaturdynamik für die Zeitpunkte t _n+1 = t _n + Δt mit einem geeigneten Zeitinkrement At, wird die Zustandsraumdarstellung des thermischen Modells mittels der linearen Differenzengleichungen für die Zustände formuliert.

Zum Korrigieren des Schätzwerts der Fluidtemperatur wird vorzugsweise ein Kalman-Filter verwendet. Das Kalman-Filter ist ein mathematisches Verfahren zur iterativen Schätzung von Parametern zur Beschreibung von Systemzuständen auf der Basis von fehlerbehafteten Beobachtungen und dient dazu, nicht direkt messbare Systemgrößen zu schätzen, während die Fehler der Messungen optimal reduziert werden (siehe beispielsweise L. F. Mouzinho, J. V. FonsecaNeto, B. A. Luciano und R. C. S. Freire, „Indirect Measurement of the temperature via Kalman filter", XVIII IMEKO World Congress, Metrology for a Sustainable Development, 17. - 22. Sept. 2006, Rio de Janeiro, Brazil). Bei dynamischen Größen kann dem Filter ein mathematisches Modell, hier das thermische Modell des Leitungskörpers, als Nebenbedingung hinzugefügt werden, um dynamische Beziehungen zwischen den Systemgrößen zu berücksichtigen. Das Kalman-Filter wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens dazu eingesetzt, aus der fehlerbehafteten Messung der Oberflächentemperatur der Außenseite des Leitungskörpers die nicht direkt messbare Fluidtemperatur bestmöglich zu schätzen, d.h., zum Korrigieren des geschätzten Verlaufs der Fluidtemperatur, derart, dass der gemessene Verlauf der Oberflächentemperatur auf Grundlage des korrigierten Verlaufs der Fluidtemperatur im thermischen Modell am wahrscheinlichsten ist.

Zunächst wird dazu die unbekannte Fluidtemperatur T _F (t _n ) als Komponente y _m (t _n ) eines erweiterten Zustandsvektors mit zugehöriger Kovarianzmatrix der Fehler von betrachtet. Die Volumenstrom-abhängige Übergangsmatrix für den Vorhersageschritt des Kalman-Filters, die den Zustand in den Zustand propagiert, lautet dementsprechend

Da die Dynamik der geschätzten Oberflächentemperatur in dem thermischen Modell vollständig deterministisch ist, aber die Dynamik der realen Fluidtemperatur nicht deterministisch ist, besitzt nur das letzte Element der Matrix des Prozessrauschens des Kalman-Filters einen Wert ungleich 0. Der Betrag dieses streng positiven Wertes q _m,m entspricht der Varianz des Prozessrauschens der Fluidtemperatur T _F (t _n )

Bei Anwendung des Kalman-Filters ist zu berücksichtigen, dass die sich bei Messung der Oberflächentemperatur ergebenden Messwerte z(t _n ) durch Rauschen mit der Varianz R gestört werden. Bei ausschließlicher Messung der Oberflächentemperatur lautet die Beobachtungsmatrix

H = (1 0 ... 0), sodass Der Verfahrensablauf bei der Schätzung der Fluidtemperatur y _m (t _n ) = T _F (t _n ) zu den Zeitpunkten t _n mittels des Kalman-Filters umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte:

0. n = 0 und Initialisierung des Zustandsvektors und der zugehörigen Kovarianzmatrix P(t ₀ ) vorzugsweise mittels des zum Zeitpunkt vermittelten Messwertes z(t ₀ ) für die Oberflächentemperatur T _s (t ₀ ) und beispielsweise mit dem Wert der Varianz R des Messrauschens und dem Wert des Prozessrauschens q _m,m :

1 . Vorgabe des Fluidvolumenstroms v (beispielsweise aus einer Messung) zum Zeitpunkt t _n+1 und Bestimmung der zugehörigen Übergangsmatrix A(v) . Die Elemente der Übergangsmatrix A(v) sind vorzugsweise für relevante Volumenströme im Voraus bestimmt und in einem Speicher hinterlegt. . Vorhersage des neuen Zustandes und der neuen Kovarianzmatrix P- (t _n+1 ) gemäß der Berechnungsvorschrift des Kalman-Filters: und . Ermiteln des Messwertes z(t _n+1 ) für die Oberflächentemperatur Ts(t _n+1 ) zum Zeitpunkt t _n+1 . . Korrektur des vorhergesagten neuen Zustandes und der neuen Kovarianzmatrix mitels der Kalman-Gain-Matrix gemäß der Vorschriften und

5. Ausgabe der Komponente y _m (t _n+1 ) des Zustandsvektors als aktuelle Fluidtemperatur T _F (t _n+1 ).

6. n = n + 1 und Rückkehr zu Schritt 1 .

Die Anwendung des Kalman-Filters führt insbesondere dazu, dass der korrigierte vorhergesagte Zustand einen Schätzwert der Fluidtemperatur beinhaltet, auf Grundlage dessen die gemessene Oberflächentemperatur im thermischen Modell am wahrscheinlichsten ist. Fig. 3 demonstriert die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des Kalman-Filters. Beispielhaft ist darin ein Temperaturverlauf eines durch ein zylindrisches Rohr als Leitungskörper strömenden Fluids dargestellt in Zusammenschau mit den zugehörigen Verläufen der Messwerte der Oberflächentemperatur an der Außenseite des Rohres, welche im Stand der Technik als Maß für die Fluidtemperatur verwendet werden, sowie der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Schätzwerte der Fluidtemperatur.

Sich im Betrieb einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens überwachten Anlage ändernde Parameter, wie z.B. der Fluidvolumenstrom, können von separaten Sensoren gemessen und berücksichtigt werden. Beispielsweise kann eine Anpassung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der zeitlichen Variation der Fluidtemperatur an geänderte Betriebsbedingungen vorgenommen werden. Insbesondere tritt bei Änderungen des Fluidvolumenstroms auch eine Änderung der Fluidtemperatur mit höherer Wahrscheinlichkeit auf. Dies kann berücksichtigt werden, indem die angenommene Varianz der Wahrscheinlichkeitsverteilung für Änderungen der Fluidtemperatur bei Änderungen des Fluidvolumenstroms erhöht wird.

Vorzugsweise wird das fortlaufende Messen der Oberflächentemperatur des Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers mit einer Samplerate von mindestens 2 Hz durchgeführt wird. Es hat sich gezeigt, dass für eine hohe Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h., eine kurze Ansprechzeiten und geringes Rauschen der vom Verfahren bestimmten Fluidtemperaturen, eine häufige Messwerterfassung bzw. eine hohe Samplerate und ein geringes Rauschen der Messwerterfassung von Vorteil ist. Vorzugsweise wird daher die Oberflächentemperatur mit einer für Temperaturmessungen sonst eher ungewöhnlich hohen Samplerate von mindestens 2 Hz (Δt ≤ 0,5 s) gemessen. Auch sollte das Rauschen der Oberflächentemperaturmessung vorzugsweise kleiner als 0.1 Kelvin (Standardabweichung des Messrauschens) bzw. kleiner als 0.01 K ² (Varianz R des Messrauschens) sein.

In vorteilhafter Ausführungsform wird der Volumenstrom des Fluids durch den Leitungskörper mittels fortlaufender Messungen ermittelt, wobei der gemessene Verlauf des Volumenstroms wie vorgenannt beim Berechnen des Verlaufs der Oberflächentemperatur berücksichtigt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur Bestimmung der Temperatur eines durch einen Leitungskörper strömenden Fluids, wobei das System zur Durchführung des Verfahrens gemäß einer vorgenannten Ausführungsformen ausgebildet ist und wenigstens umfasst:

- eine Vorrichtung zur Messung der Oberflächentemperatur eines Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers, und

- eine Recheneinheit mit Anzeigevorrichtung zum fortlaufenden Bestimmen und Ausgeben des Schätzwerts der Fluidtemperatur mittels der entsprechenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Insbesondere ist das thermische Modell in einem Speicher der Recheneinheit hinterlegt.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung zur Messung der Oberflächentemperatur einen Temperatursensor, insbesondere ein Thermoelement oder einen Platin-Messwiderstand, auf, wobei der Temperatursensor in thermischem Kontakt mit dem Messabschnitt der Außenseite des Leitungskörpers steht und zur Umgebung des Leitungskörpers mittels eines Isoliermaterials thermisch isoliert ist. Prinzipiell sind aber auch andere Methoden der Temperaturmessung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar, beispielsweise basierend auf Pyrometrie.

In vorteilhafter Ausführungsform weist das System eine Vorrichtung zur Messung des Volumenstroms des Fluids durch den Leitungskörper auf, wobei die Vorrichtung zur Messung des Volumenstroms insbesondere als ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser ausgebildet sein kann.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Fig. 4 näher dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Systems 100 zur Bestimmung der Temperatur des durch den Leitungskörper 1 strömenden Fluids F mittels Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Leitungskörper 1 ist als ein zylindrisches Rohr ausgebildet.

Das System 100 umfasst die Vorrichtung 2 zur Messung der Oberflächentemperatur eines Messabschnitts der Außenseite des Leitungskörpers 1 , wobei die Vorrichtung 2 den Temperatursensor 21 in thermischem Kontakt mit der Außenseite des Leitungskörpers 1 aufweist und zur Umgebung des Leitungskörpers 1 mittels eines Isoliermaterials 22 thermisch isoliert ist. Die Kontaktfläche zwischen Temperatursensor 21 und Leitungskörper 1 definiert den Messabschnit der Außenseite. Das Isoliermaterial 22 ist beispielsweise aus einem Kunststoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit ausgebildet. Die Vorrichtung 2 wird durch ein mechanisch stabiles Gehäuse umgeben und ist beispielsweise mit einer Schelle (nicht dargestellt) an den Leitungskörper 1 angepresst.

Das System umfasst weiterhin die Recheneinheit 3 mit der Anzeigevorrichtung 5, wobei die Recheneinheit ausgebildet ist zum

- Berechnen der Oberflächentemperatur des Messabschnits der Außenseite des Leitungskörpers 1 mittels des thermischen Modells 1000 auf Grundlage eines Schätzwerts der Fluidtemperatur,

- Korrigieren des Schätzwerts der Fluidtemperatur, derart, dass die gemessene Oberflächentemperatur auf Grundlage des korrigierten Schätzwerts der Fluidtemperatur im thermischen Modell 1000 am wahrscheinlichsten ist, und

- Ausgeben des korrigierten Schätzwerts der Fluidtemperatur auf der Anzeigevorrichtung 5.

Vorliegend ist die Recheneinheit 5 weiterhin dazu ausgebildet Sensorsignale des Temperatursensors 21 sowie der Messelektroden 43, 44 zu Empfangen und auszuwerten.

Zudem weist das System die Vorrichtung 4 zur Messung des Volumenstroms des Fluids F durch den Leitungskörper 1 auf, wobei die Vorrichtung 4 als ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser ausgebildet ist. Mitels der Feldspulen 41 , 42 ist ein den Leitungskörper 1 durchsetzendes Magnetfeld erzeugbar, und die transversal zum Magnetfeld angeordneten Messelektroden 43, 44 dienen zur Erfassung einer induktiv im Fluid erzeugten Messspannung.

Die Kombination zweier nicht-invasiver Messmethoden zur simultanen Bestimmung von Fluidtemperatur und Fluidvolumenstrom stellt einen besonderen Vorzug des erfindungsgemäßen Systems 100 dar und ermöglicht eine präzise und dauerhafte Prozessüberwachung ohne störende Eingriffe in die Fluidströmung im Inneren des Leitungskörpers 1. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen oder Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste:

100 System

1 Leitungskörper

2 Vorrichtung zur Temperaturmessung

21 Temperatursensor

22 Isoliermaterial

3 Recheneinheit

4 Vorrichtung zur Volumenstrommessung

41 , 42 Feldspule

43, 44 Messelektrode

5 Anzeigevorrichtung

1000 thermisches Modell

F Fluid

R Regler T _F Fluidtemperatur Schätzwert der Fluidtemperatur T _s Messwert der Oberflächentemperatur Rechenwert der Oberflächentemperatur