用于確定集成在過程容器中的測量變換器的狀態(tài)的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定集成在過程容器中的測量變換器的狀態(tài)的方法和用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在過程測量技術(shù)和氣液分析領(lǐng)域應(yīng)用了用于記錄物理和/或化學(xué)測量變量的測量系統(tǒng)。測量變換器是這種測量系統(tǒng)的部件。在過程測量技術(shù)和氣液分析中重要的測量變量是溫度、壓力、流量和填充水平以及尤其是測量介質(zhì)的分析參數(shù)，諸如其PH值、傳導(dǎo)率、某些離子或其它化學(xué)物質(zhì)(諸如，例如，氧、二氧化碳、有機物質(zhì)或營養(yǎng)物)在測量介質(zhì)中的濃度。這些分析參數(shù)在各種應(yīng)用中扮演重要角色，例如在實驗室或者在化學(xué)、藥房、生物技術(shù)、食品技術(shù)或環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域中的過程和分析測量技術(shù)。
[0003]基本上，測量變換器將記錄的測量變量轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號經(jīng)由用于測量變換器的特征曲線與測量變量相關(guān)聯(lián)。首先呈現(xiàn)為例如測量電壓的電信號的測量信號還可以借助于評估電路來處理并在確定和顯示測量變量的單元中輸出。
[0004]在過程測量技術(shù)中或在分析測量技術(shù)中使用的測量系統(tǒng)可包括外殼，在外殼中集成了測量變換器、評估電路和顯示器裝置。對于更復(fù)雜的評估，尤其是對于存儲和/或處理測量值和/或?qū)τ谑褂糜蓽y量系統(tǒng)記錄的測量值控制過程來說，測量系統(tǒng)可包括用于數(shù)據(jù)處理的裝置。例如，這可以作為測量變送器、計算機或可編程邏輯控制器的形式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實現(xiàn)。在許多應(yīng)用中的分析測量技術(shù)中應(yīng)用了測量變換器，其壽命相比用于數(shù)據(jù)處理的裝置或顯示器設(shè)備的壽命來說明顯較短。例如，在用于記錄某些物質(zhì)在測量介質(zhì)中的濃度的測量變換器，諸如PH傳感器、離子選擇電極、光學(xué)或電流分析傳感器的情形中，這是成立的。通常在這些應(yīng)用中，測量變換器作為可更換的單元實現(xiàn)，諸如以測量探針的形式，其與顯示器裝置或用于更廣泛的數(shù)據(jù)處理的裝置分離，并且經(jīng)由電纜連接或無線地與這些通信。在這種情形中，評估電路的至少一部分，例如，現(xiàn)場電子部件，可以是可交換的測量變換器單元的部件。
[0005]由于來自負載測量變換器的外部條件的影響引起的老化以及也由于內(nèi)部變化，真實的測量變換器隨著時間甚至更強烈地偏離理想行為，偏離理想行為導(dǎo)致測量變換器特征曲線的偏移。因此，建議的實踐是不時地維修測量變換器且在給定的情形中執(zhí)行偏差的補償。這在電化學(xué)測量變換器，諸如PH電極、離子選擇電極、電流分析氧傳感器，尤其是溶解氧傳感器以及其它電流分析測量變換器的情形中且也在電導(dǎo)率傳感器的情形中是十分常見的。這樣的補償一一在此情形中，測量變換器的顯示值被調(diào)節(jié)到測量變量的真實值一一被稱為調(diào)節(jié)。然而，因為在過程測量技術(shù)中，不是十分合適的術(shù)語“校準”通常用于該程序，因此將在此處和下面運用該術(shù)語。
[0006]當(dāng)測量變換器的老化已經(jīng)發(fā)展，以致盡管有校準，但是由測量變換器傳遞的測量值的可靠性不再被保證時，達到了測量變換器的壽命終點。在這種情形中，根據(jù)測量系統(tǒng)的類型，使整個測量系統(tǒng)脫離操作且由新的測量變換器替換，或者測量變換器被更換。
[0007]導(dǎo)致傳送功能改變的測量變換器老化也取決于測量變換器暴露的環(huán)境條件。因此，例如，已知的是，高溫加速老化過程的轉(zhuǎn)變。而且，在操作期間與例如強酸或強堿溶液的化學(xué)侵蝕性的測量介質(zhì)接觸或者暴露于強機械負載的測量變換器，例如，在操作期間暴露于具有高夾帶灰塵載荷或高壓力的介質(zhì)的測量變換器，可以過快速地老化。
[0008]在DE 101 41 408 Al中描述了用于確定電化學(xué)測量變換器的校準間隔時間，即兩個校準之間的時間量的方法。使用PH傳感器的示例更詳細解釋的方法包括在測量變換器的操作期間連續(xù)記錄判斷傳感器的老化相關(guān)的至少一個測量參數(shù)。這種相關(guān)測量參數(shù)的示例包括溫度和PH值。預(yù)定的基本校準間隔時間可當(dāng)導(dǎo)致測量變換器的加速老化的測量參數(shù)的極端值出現(xiàn)時基于記錄的測量參數(shù)以正進行的方式修改，該預(yù)定的基本校準間隔時間在監(jiān)測的測量參數(shù)位于僅稍微影響傳感器的老化的基本值范圍的條件下固定。
[0009]該方法實際上考慮了在測量變換器老化時監(jiān)測的測量參數(shù)的極端值的影響，然而，其忽視了尤其高要求的過程的不成比例的影響，因為其沒有設(shè)計成識別這樣的過程且因此將它們考慮進去。
[0010]在EP I 550 861 BI中描述了用于確定測量變換器的狀態(tài)的方法，測量變換器集成在保護外殼中，且在沒有被拆卸的情況下不時地被清潔，例如使用已知的CIP(原地清潔)或SIP(原地消毒)方法。該方法包括監(jiān)測溫度隨時間的變化，其中基于溫度隨時間的變化，尤其是與閾值比較，檢測到CIP或SIP方法已經(jīng)進行。與建立的方法相關(guān)的測量變換器的負載被記錄，所有負載的總和被確定且通過與可允許的負載的最大值比較，計算可允許的剩余負載或剩余壽命。
[0011 ] 因此，該方法使得識別測量變換器受到的CIP或SIP過程成為可能，且在確定測量變換器的狀態(tài)中將這些考慮進去。然而，缺點是，基于溫度或者作用于測量變換器的過程、基于由此對測量變換器產(chǎn)生的載荷來確定測量變換器的狀態(tài)。然而，基于傳感器經(jīng)歷的負載確定傳感器狀態(tài)可以僅僅是粗略估計，這忽視了同一傳感器類型的各種示例的老化由于制造的相關(guān)變化而由一個且相同負載以不同程度影響。因為EP 1550861 BI描述的方法沒有將這樣的樣品變化考慮進去，因此在確定測量變換器的狀態(tài)時可能出現(xiàn)相當(dāng)大的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的目的是提供克服已知方法的缺點的、用于確定集成在過程容器中的測量變換器的狀態(tài)的方法。
[0013]該目的由權(quán)利要求1中限定的方法和權(quán)利要求17中限定的用于執(zhí)行該方法的設(shè)備來實現(xiàn)。
[0014]本發(fā)明的用于確定集成在過程容器中的測量變換器的狀態(tài)的方法，其中在所述過程容器中，一個或多個過程正在被執(zhí)行，且所述測量變換器記錄在所述過程容器內(nèi)的至少一個物理或化學(xué)過程參數(shù)，
[0015]所述方法包括以下步驟:
[0016]-識別當(dāng)前在所述過程容器中正在執(zhí)行的過程，
[0017]-確定偏差值，作為當(dāng)前在所述過程容器中執(zhí)行的過程期間由所述測量變換器記錄的測量值變化曲線(measure value progress1n)與對于識別的過程預(yù)期的測量值變化曲線的偏差的度量，
[0018]其中，利用所述偏差值確定所述測量變換器和/或所述過程的狀態(tài)。
[0019]取決于由測量變換器監(jiān)測的過程的類型，過程容器可以例如是介質(zhì)輸送管線、液體運輸管線、反應(yīng)器或發(fā)酵器。測量變換器可以借助于過程連接與過程容器連接。
[0020]為了能夠識別當(dāng)前正在過程容器中執(zhí)行的過程，可得出由于過程的作用而作用于測量變換器的相應(yīng)負載。該負載可以參加確定測量變換器的狀態(tài)。作為當(dāng)前在過程容器中執(zhí)行的過程期間由測量變換器記錄的測量值變化曲線一一因此為當(dāng)前記錄的測量值變化曲線一一與對于識別的過程預(yù)期的測量值變化曲線的偏差的度量的偏差值還反映了測量變換器的實際狀態(tài):由測量變換器實際記錄且輸出的測量值變化曲線與識別的過程的預(yù)期測量值變化曲線的偏差越強烈，則測量變換器也越強烈地偏離其理想行為。通過在確定測量變換器的狀態(tài)時將偏差值考慮進去，因此，除由于當(dāng)前過程引起的測量變換器的標稱負載之外，測量變換器的當(dāng)前實際狀態(tài)也被考慮進去。
[0021]例如，基于當(dāng)前由測量變換器記錄的過程參數(shù)的測量值變化曲線來識別當(dāng)前在過程容器中執(zhí)行的過程。
[0022]在實施例中，當(dāng)前在過程容器中執(zhí)行的過程可以基于借助于測量變換器當(dāng)前記錄的過程參數(shù)的至少一個測量值變化曲線來識別。如果測量變換器例如實施為記錄溫度測量值，則過程可以基于溫度的測量值的記錄變化曲線來識別。如果測量變換器補充地或可替代地記錄例如pH值、濃度、電導(dǎo)率或壓力，則過程可以基于該參數(shù)的記錄變化曲線來識別。如下面更詳細地解釋的，借助于一個或多個輔助測量變換器記錄的其它測量變量也可以被考慮用于當(dāng)前在過程容器中執(zhí)行的過程的識別。
[0023]對于基于記錄的測量值變化曲線的識別，在此和下面不僅僅只基于測量值隨時間變化的總變化曲線的識別。而是，基于測量值變化曲線的特性特征的識別也被包括。例如，測量值變化曲線的特性特征可包括全局或局部的最大值、全局或局部的最小值、斜率、疊加噪聲、頻譜、平穩(wěn)區(qū)段、梯度、閾值的超過或閾值的未超過。
[0024]對于基于當(dāng)前記錄的測量值變化曲線來識別過程，當(dāng)前記錄的測量值變化曲線或其特性特征可以與代表預(yù)確定的過程分類的至少一個預(yù)期測量值變化曲線比較，且在當(dāng)前記錄的測量值變化曲線與預(yù)期測量值變化曲線存在足夠小的偏差的情形中