用于确定集成在过程容器中的测量变换器的状态的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于确定集成在过程容器中的测量变换器的状态的方法和用于执行该方法的设备。
【背景技术】
[0002]在过程测量技术和气液分析领域应用了用于记录物理和/或化学测量变量的测量系统。测量变换器是这种测量系统的部件。在过程测量技术和气液分析中重要的测量变量是温度、压力、流量和填充水平以及尤其是测量介质的分析参数，诸如其PH值、传导率、某些离子或其它化学物质(诸如，例如，氧、二氧化碳、有机物质或营养物)在测量介质中的浓度。这些分析参数在各种应用中扮演重要角色，例如在实验室或者在化学、药房、生物技术、食品技术或环境技术领域中的过程和分析测量技术。
[0003]基本上，测量变换器将记录的测量变量转换成电信号，该电信号经由用于测量变换器的特征曲线与测量变量相关联。首先呈现为例如测量电压的电信号的测量信号还可以借助于评估电路来处理并在确定和显示测量变量的单元中输出。
[0004]在过程测量技术中或在分析测量技术中使用的测量系统可包括外壳，在外壳中集成了测量变换器、评估电路和显示器装置。对于更复杂的评估，尤其是对于存储和/或处理测量值和/或对于使用由测量系统记录的测量值控制过程来说，测量系统可包括用于数据处理的装置。例如，这可以作为测量变送器、计算机或可编程逻辑控制器的形式的数据处理系统来实现。在许多应用中的分析测量技术中应用了测量变换器，其寿命相比用于数据处理的装置或显示器设备的寿命来说明显较短。例如，在用于记录某些物质在测量介质中的浓度的测量变换器，诸如PH传感器、离子选择电极、光学或电流分析传感器的情形中，这是成立的。通常在这些应用中，测量变换器作为可更换的单元实现，诸如以测量探针的形式，其与显示器装置或用于更广泛的数据处理的装置分离，并且经由电缆连接或无线地与这些通信。在这种情形中，评估电路的至少一部分，例如，现场电子部件，可以是可交换的测量变换器单元的部件。
[0005]由于来自负载测量变换器的外部条件的影响引起的老化以及也由于内部变化，真实的测量变换器随着时间甚至更强烈地偏离理想行为，偏离理想行为导致测量变换器特征曲线的偏移。因此，建议的实践是不时地维修测量变换器且在给定的情形中执行偏差的补偿。这在电化学测量变换器，诸如PH电极、离子选择电极、电流分析氧传感器，尤其是溶解氧传感器以及其它电流分析测量变换器的情形中且也在电导率传感器的情形中是十分常见的。这样的补偿一一在此情形中，测量变换器的显示值被调节到测量变量的真实值一一被称为调节。然而，因为在过程测量技术中，不是十分合适的术语“校准”通常用于该程序，因此将在此处和下面运用该术语。
[0006]当测量变换器的老化已经发展，以致尽管有校准，但是由测量变换器传递的测量值的可靠性不再被保证时，达到了测量变换器的寿命终点。在这种情形中，根据测量系统的类型，使整个测量系统脱离操作且由新的测量变换器替换，或者测量变换器被更换。
[0007]导致传送功能改变的测量变换器老化也取决于测量变换器暴露的环境条件。因此，例如，已知的是，高温加速老化过程的转变。而且，在操作期间与例如强酸或强碱溶液的化学侵蚀性的测量介质接触或者暴露于强机械负载的测量变换器，例如，在操作期间暴露于具有高夹带灰尘载荷或高压力的介质的测量变换器，可以过快速地老化。
[0008]在DE 101 41 408 Al中描述了用于确定电化学测量变换器的校准间隔时间，即两个校准之间的时间量的方法。使用PH传感器的示例更详细解释的方法包括在测量变换器的操作期间连续记录判断传感器的老化相关的至少一个测量参数。这种相关测量参数的示例包括温度和PH值。预定的基本校准间隔时间可当导致测量变换器的加速老化的测量参数的极端值出现时基于记录的测量参数以正进行的方式修改，该预定的基本校准间隔时间在监测的测量参数位于仅稍微影响传感器的老化的基本值范围的条件下固定。
[0009]该方法实际上考虑了在测量变换器老化时监测的测量参数的极端值的影响，然而，其忽视了尤其高要求的过程的不成比例的影响，因为其没有设计成识别这样的过程且因此将它们考虑进去。
[0010]在EP I 550 861 BI中描述了用于确定测量变换器的状态的方法，测量变换器集成在保护外壳中，且在没有被拆卸的情况下不时地被清洁，例如使用已知的CIP(原地清洁)或SIP(原地消毒)方法。该方法包括监测温度随时间的变化，其中基于温度随时间的变化，尤其是与阈值比较，检测到CIP或SIP方法已经进行。与建立的方法相关的测量变换器的负载被记录，所有负载的总和被确定且通过与可允许的负载的最大值比较，计算可允许的剩余负载或剩余寿命。
[0011 ] 因此，该方法使得识别测量变换器受到的CIP或SIP过程成为可能，且在确定测量变换器的状态中将这些考虑进去。然而，缺点是，基于温度或者作用于测量变换器的过程、基于由此对测量变换器产生的载荷来确定测量变换器的状态。然而，基于传感器经历的负载确定传感器状态可以仅仅是粗略估计，这忽视了同一传感器类型的各种示例的老化由于制造的相关变化而由一个且相同负载以不同程度影响。因为EP 1550861 BI描述的方法没有将这样的样品变化考虑进去，因此在确定测量变换器的状态时可能出现相当大的误差。
【发明内容】
[0012]因此，本发明的目的是提供克服已知方法的缺点的、用于确定集成在过程容器中的测量变换器的状态的方法。
[0013]该目的由权利要求1中限定的方法和权利要求17中限定的用于执行该方法的设备来实现。
[0014]本发明的用于确定集成在过程容器中的测量变换器的状态的方法，其中在所述过程容器中，一个或多个过程正在被执行，且所述测量变换器记录在所述过程容器内的至少一个物理或化学过程参数，
[0015]所述方法包括以下步骤:
[0016]-识别当前在所述过程容器中正在执行的过程，
[0017]-确定偏差值，作为当前在所述过程容器中执行的过程期间由所述测量变换器记录的测量值变化曲线(measure value progress1n)与对于识别的过程预期的测量值变化曲线的偏差的度量，
[0018]其中，利用所述偏差值确定所述测量变换器和/或所述过程的状态。
[0019]取决于由测量变换器监测的过程的类型，过程容器可以例如是介质输送管线、液体运输管线、反应器或发酵器。测量变换器可以借助于过程连接与过程容器连接。
[0020]为了能够识别当前正在过程容器中执行的过程，可得出由于过程的作用而作用于测量变换器的相应负载。该负载可以参加确定测量变换器的状态。作为当前在过程容器中执行的过程期间由测量变换器记录的测量值变化曲线一一因此为当前记录的测量值变化曲线一一与对于识别的过程预期的测量值变化曲线的偏差的度量的偏差值还反映了测量变换器的实际状态:由测量变换器实际记录且输出的测量值变化曲线与识别的过程的预期测量值变化曲线的偏差越强烈，则测量变换器也越强烈地偏离其理想行为。通过在确定测量变换器的状态时将偏差值考虑进去，因此，除由于当前过程引起的测量变换器的标称负载之外，测量变换器的当前实际状态也被考虑进去。
[0021]例如，基于当前由测量变换器记录的过程参数的测量值变化曲线来识别当前在过程容器中执行的过程。
[0022]在实施例中，当前在过程容器中执行的过程可以基于借助于测量变换器当前记录的过程参数的至少一个测量值变化曲线来识别。如果测量变换器例如实施为记录温度测量值，则过程可以基于温度的测量值的记录变化曲线来识别。如果测量变换器补充地或可替代地记录例如pH值、浓度、电导率或压力，则过程可以基于该参数的记录变化曲线来识别。如下面更详细地解释的，借助于一个或多个辅助测量变换器记录的其它测量变量也可以被考虑用于当前在过程容器中执行的过程的识别。
[0023]对于基于记录的测量值变化曲线的识别，在此和下面不仅仅只基于测量值随时间变化的总变化曲线的识别。而是，基于测量值变化曲线的特性特征的识别也被包括。例如，测量值变化曲线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、叠加噪声、频谱、平稳区段、梯度、阈值的超过或阈值的未超过。
[0024]对于基于当前记录的测量值变化曲线来识别过程，当前记录的测量值变化曲线或其特性特征可以与代表预确定的过程分类的至少一个预期测量值变化曲线比较，且在当前记录的测量值变化曲线与预期测量值变化曲线存在足够小的偏差的情形中