Ein thermischer Strömungswächter mit modellgestützter Selbstdiagnose (A Thermal Flow Detector with Integrated Model Based Self Diagnosis)
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Kourosh Kolahi
Zur Überwachung der Strömung flüssiger und gasförmiger Medien werden Strömungswächter benötigt, die besonders verschleißarm und robust gegenüber chemischen und mechanischen Einflüssen sein müssen. Gleichzeitig müssen sie das Unterschreiten oder Überschreiten vorgegebener Schwellenwerte unabhängig von Querempfindlichkeiten, wie Mediumtemperatur und Verschmutzung, möglichst schnell signalisieren. Oftmals ist aus wirtschaftlichen Gründen ein Kompromiss bezüglich dieser Eigenschaften zu schließen. Die Aufgabe der modellgestützten Selbstdiagnose besteht nun im wesentlich darin, den Einfluss der Querempfindlichkeiten auf die Schaltpunkte des Strömungswächters zu unterdrücken. Hierzu werden die innerhalb des Wächters bekannten Eingangsgrößen und die gemessenen Ausgangsgrößen einem sogenannten Residuengenerator zugeführt. In diesem Generator werden dann charakteristische Eigenschaften des aktuellen Verhaltens des Wächters mit entsprechenden, a priori bekannten Eigenschaften verglichen und daraus Residuen generiert. Die Auswertung dieser Residuen führt zur Bestimmung der charakteristischen Eigenschaften wie der Mediumtemperatur und der Temperatur des Mantels sowie der Strömungsgeschwindigkeit.
Flow Control of liquids and gases under rough operating conditions requires flow detectors, being particularly resistant and robust with respect to chemical and mechanical influences. Additionally they have to indicate as fast as possible, if a given threshold value is exceeded, regardless of interfering variables (e.g. medium temperature). The aim of the model based self diagnosis mainly consists in suppressing the influence of the interfering variables on the switching points as well as on reading of the flow detector.
To diagnose the detector´s behavior, the well-known inputs and the measured outputs of the flow detector are supplied to a residuum generator based on the mathematical model of the detector. A deflection of its residues indicates the occurrence of deviations between the detector and its mathematical model. Evaluation of the residues leads to medium´s temperature and temperature of the coating as well as to the flow rate.
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