磁感應(yīng)流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁感應(yīng)流量計(jì)，具有根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的測量路徑、磁場發(fā)生裝置、電極布置以及控制和評估裝置，該測量路徑由壁包圍且由介質(zhì)穿流。
【背景技術(shù)】
[0002]磁感應(yīng)流量計(jì)使用法拉第感應(yīng)定律，用于確定穿流的流體的流動速度。磁場垂直于流動方向產(chǎn)生。在磁場中，由于利用流體來運(yùn)輸?shù)碾姾傻脑?，產(chǎn)生垂直于磁場和垂直于通流方向的電壓，其能夠借助電極來測量。該如此沿著測量路徑測定的測量電壓與通過流動橫截面確定的流動速度成比例。
[0003]由WO 2006/050744A1公知，這種流量計(jì)為了確保測量精度必須與穿流的流體相應(yīng)經(jīng)受的壓力無關(guān)地保持盡可能恒定的幾何尺寸。這種抗壓性通過由鋼制成的測量管實(shí)現(xiàn)，流體穿流過該測量管。為了使測量管不干擾電場和磁場，該電場和磁場貫通過在測量部段的區(qū)域中的流體，在測量管中使用插入件，其基本上由電絕緣的橡膠或者合成材料制成。同時，插入件防止了測量管的金屬壁受腐蝕。為了在出現(xiàn)基本上小于大氣壓的壓力時使管狀的插入件不從測量管的內(nèi)壁上松脫，由該松脫可能降低流動橫截面，測量管插入件的電絕緣材料至少在測量部段中通過管狀的金屬格柵加固。關(guān)于公知的管狀插入件的以及配備該插入件的磁場感應(yīng)流量計(jì)的另外的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)請參考所提及的公開文獻(xiàn)。
[0004]由于利用電極檢測感生電壓，尤其是當(dāng)該電極電流接觸了介質(zhì)時，介質(zhì)的一定程度的導(dǎo)電能力是必需的。此外，為了使在其上利用兩個電極測定感生電壓的測量路徑不包括不導(dǎo)電的氣泡、固定顆粒或者液滴，介質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有良好的均勻性。也就是說，這類不導(dǎo)電材料的包含物以不利的方式在檢測感生電壓時導(dǎo)致有噪聲的信號并進(jìn)而導(dǎo)致測量精度的變差，尤其是當(dāng)包含物處于測量電極附近時。
[0005]由US 2006/0174715 Al公知了一種磁感應(yīng)流量計(jì)，其中，為了降低信號噪聲，電極的與介質(zhì)電流接觸的部分由具有特殊屏蔽的、有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電能力的聚合材料制成。
[0006]此外，例如由US 8120370 B2，US 2010/0011877 Al 或者US-PS 4631969 公知了不同的電磁感應(yīng)流量計(jì)，其中使用電容式電極來測量垂直于磁場并且垂直于穿流方向生成的電壓，該電極與穿流的介質(zhì)不直接接觸。因?yàn)殡娙菔诫姌O不與流動介質(zhì)直接接觸，避免了電極腐蝕的風(fēng)險以及在電極表面處可能產(chǎn)生電流噪聲的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，提出一種開頭所述類型的磁感應(yīng)流量計(jì)，其特征在于診斷可行性。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)該目的，開頭所述類型的新型磁感應(yīng)流量計(jì)具有權(quán)利要求1的特征部分中給出的特征。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案。
[0009]本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識，潛在的故障原因在借助電流接觸式電極和電容式電極檢測感生電壓時產(chǎn)生不同的效果。與導(dǎo)電介質(zhì)直接接觸的電極材料例如總是引起一定程度的電流噪聲。電流噪聲的強(qiáng)度取決于相應(yīng)的電極材料和流動介質(zhì)的性能，例如pH值、溫度、可能存在的離子的類型或者其腐蝕特性。此外，在電極上能夠形成沉積，其具有與相應(yīng)的介質(zhì)不同的導(dǎo)電能力。在沉積有較好的導(dǎo)電能力的情況中，其表現(xiàn)為內(nèi)壁的局部的導(dǎo)電涂層或者在另外的情況中表現(xiàn)為縮小了導(dǎo)電的電極表面的直徑并進(jìn)而表現(xiàn)為削弱了流量計(jì)的靈敏度。這種影響導(dǎo)致測量信號的變化，該變化對于應(yīng)用電流接觸式電極而言是專有的。
[0010]基于其較大的電極表面，電容式電極對于在介質(zhì)中的上述不導(dǎo)電材料包含物是不敏感的。但是在另一方面，出于相同的原因，其對于檢測這類介質(zhì)狀態(tài)，即多相流來說也不是很適合。
[0011]因此，通過將利用電流接觸式電極獲得的測量信號的表征性的特征值與利用電容式電極獲得的測量信號的表征性的特征值相比較，能夠以有利的和可靠的方式得到和輸出關(guān)于介質(zhì)的或者流量計(jì)的狀態(tài)的診斷報(bào)告，其在僅僅使用唯一的電極類型時是無法獲得的。
[0012]為了識別測量管的電絕緣內(nèi)襯的損壞、識別沉積或者電極腐蝕、測量管的不完全填充或者在電流接觸式電極之間的短路，幅值特別適合作為測量信號的特征值來比較。此夕卜，通過這類比較能夠確定穿流介質(zhì)的過小的導(dǎo)電能力，因?yàn)殡娙菔诫姌O通常具有比電流接觸式電極明顯更大的延展并且因此在這類電極之間明顯更容易地產(chǎn)生在測量路徑上的充分導(dǎo)電的路徑。
[0013]為了探測電流噪聲或者由具有不同導(dǎo)電能力的材料產(chǎn)生的多相流，有利地適合比較一種特征值，該特征值代表兩個測量信號在預(yù)定的頻率區(qū)域中的相應(yīng)的頻率部分。因?yàn)殡娙菔诫姌O基于其相對于穿流介質(zhì)的電絕緣以及由于其較大的延展而與電流接觸式電極相比對于所提到的干擾原因更加不敏感，從而通過比較不同電極類型的相應(yīng)的參數(shù)值能夠得出對電極性能的或者介質(zhì)性能的可靠的診斷報(bào)告。
[0014]此外，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)，在探測出故障并且確定相應(yīng)的故障原因之后，使用者能夠判斷，是否需要以及需要哪些消除故障的維護(hù)措施。
[0015]在本發(fā)明的特別有利的實(shí)施方式中，具有電流接觸式電極的第一電極布置和利用電容式電極來實(shí)現(xiàn)的第二電極布置布置在管狀的插入件中，插入件基本上由電絕緣材料制成，基本上管狀的金屬格柵作為機(jī)械加固部至少在測量部段中置入到該材料中，其中金屬格柵由多個電流上彼此絕緣的格柵部段組成。然后，格柵部段中的至少兩個能夠用作第二電極布置的電容式測量電極，其在中央具有用于穿引第一電極布置的電流接觸式電極的開口。這具有以下優(yōu)點(diǎn)，即在插入件嵌入到測量管中之前，電容式電極已經(jīng)置入到管狀插入件的電絕緣材料中。也就是說，電容式電極的裝配在其中也裝配了管狀插入件的機(jī)械加固部的同一工作步驟中進(jìn)行。不需要用于電容式電極的單獨(dú)裝配步驟。
[0016]當(dāng)機(jī)械加固部通過具有一致的彎曲半徑的、由不銹鋼制成的基本上管狀的多孔薄板來實(shí)施并且因此格柵部段形成基本上管狀的金屬格柵的柱形外周面的、為了其電流絕緣而以彼此的間距置入到電絕緣材料中的子部段時，能夠以有利的方式實(shí)現(xiàn)管狀插入件的簡單制造。在此，在格柵部段之間的間距如下地確定大小，即管狀插入件的機(jī)械穩(wěn)定性通過跨接該間距的電絕緣材料來確保。
[0017]為了檢測垂直于磁場和垂直于流動方向的電壓，特別適宜構(gòu)造電容式測量電極，其中，該電極實(shí)施成兩個關(guān)于管軸線彼此對稱地布置的格柵部段。為此，其他格柵部段能夠置入到電絕緣材料中，以用于機(jī)械加固和電磁屏蔽，該格柵部段在柱型外周面的圍繞電容式測量電極的剩余自由面中以上面已經(jīng)描述的最小間距相對于電容式電極布置。
[0018]這種管狀插入件能夠以有利的方式完全地在測量管的外部預(yù)制，該測量管具有已經(jīng)置入的用于機(jī)械加固和用于實(shí)現(xiàn)電容式電極的金屬格柵。由此，以有利的方式使流量計(jì)的制造耗費(fèi)保持很小。此外，管狀插入件的特征在于，基于利用金屬格柵的機(jī)械加固的持續(xù)的耐久性和幾何穩(wěn)定性。
[0019]在本發(fā)明的特別有利的設(shè)計(jì)方案中，控制和評估裝置設(shè)計(jì)用于，不僅根據(jù)相當(dāng)于利用電流接觸式電極檢測的電壓的第一測量信號也根據(jù)利用電容式電極獲得的第二測量信號來確定對于待測量的介質(zhì)的流量的測量值。因?yàn)殡娙菔诫姌O對于多相流的已經(jīng)在上面描述的影響來說是不敏感的并且對待測量的介質(zhì)的導(dǎo)電能力的要求很低，從而獲得了整體上較高的精度和流量計(jì)的可用性。
【附圖說明】
[0020]下面根據(jù)其中示出了本發(fā)明的實(shí)施例的附圖詳細(xì)描述本發(fā)明及設(shè)計(jì)方案和優(yōu)點(diǎn)。
[0021]其示出:
[0022]圖1是具有部分縱向剖面的磁感應(yīng)流量計(jì)以及
[0023]圖2是用于機(jī)械加固電絕緣材料和用于實(shí)現(xiàn)電容式電極的、具有電流接觸式電極的布置的格柵部段。
【具體實(shí)施方式】
[0024]根據(jù)圖1，磁感應(yīng)流量計(jì)具有測量管I，其在其兩個端部配備有法蘭2和法蘭3，用于安裝到管道中。在圖1的上部分中為了清楚起見，以縱向剖面圖示出了流量計(jì)。由橡膠制成的管狀插入件6的各一個法蘭狀構(gòu)造的端部部段4或5平放在兩個固定法蘭2和3的外側(cè)。管狀插入件6相對于軸線14盡可能地旋轉(zhuǎn)對稱并且在測量部段中以已知的方式承載了作為磁場發(fā)生裝置的兩個線圈，插入件在該測量部段中通過基本上管狀的金屬格柵7，16，17機(jī)械地加固。在圖1中僅僅能夠看到其中一個線圈9。借助包括兩個電流接觸了介質(zhì)的電極的第一電極布置，在流動