Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала

Авторы патента:


Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала
Вибрационный расходомер и способ определения температуры жидкости текущего материала

 


Владельцы патента RU 2443980:

МАЙКРО МОУШН, ИНК. (US)

Согласно изобретению предлагается вибрационный расходомер (5) для определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала. Вибрационный расходомер (5) содержит узел (10) расходомера, включающий в себя одну или более расходных трубок (103), датчик (204) температуры измерителя, сконфигурированный для измерения температуры Tm измерителя, датчик (208) температуры окружающей среды для измерения температуры Та окружающей среды и измерительную электронную аппаратуру (20), соединенную с датчиком (204) температуры измерителя и датчиком (208) температуры окружающей среды. Измерительная электронная аппаратура (20) сконфигурирована для приема температуры Tm измерителя и температуры Та окружающей среды и определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере (5) с использованием температуры Tm измерителя и температуры Та окружающей среды. Технический результат - повышение точности определения температуры жидкости текущего материала. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к вибрационному расходомеру и способу и, в частности, касается вибрационного расходомера и способа определения температуры жидкости текущего материала.

Уровень техники

Принцип действия вибрационных трубчатых датчиков, таких как кориолисовые массовые расходомеры и вибрационные денситометры, как правило, основан на определении перемещения вибрирующей трубки, которая содержит текущий материал. Характеристики, касающиеся материала в трубке, такие как массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены путем обработки измерительных сигналов, полученных от преобразователей перемещения, связанных с трубкой. Режимы вибрации вибрирующей системы, заполненной материалом, обычно зависят от комбинированных характеристик массы, жесткости и демпфирования вмещающей трубки и содержащегося в ней материала.

Типовой кориолисовый массовый расходомер включает в себя одну или более трубок, соединенных линейно в трубопровод, или другую транспортную систему, и транспортируемый материал, например, жидкости, гидросмеси и т.п. в системе. Каждую трубку можно рассматривать как имеющую набор режимов естественной вибрации, включающий, например, режим плоского изгиба, кручения, радиальный и связанные виды вибрации. В типовом применении при кориолисовом измерении массового расхода в трубке при протекании через нее материала возбуждается один или более режимов вибрации, а движение трубки измеряется в точках, рассредоточенных вдоль трубки. Возбуждение, как правило, обеспечивается исполнительным механизмом, например, электромеханическим устройством, таким как возбудитель типа звуковой катушки, который возмущает периодически трубку. Удельный массовый расход можно определить, измеряя временную задержку или разности фаз между движениями в местах расположения преобразователей. Как правило, используют два таких преобразователя (или тендочувствительных элемента), чтобы измерить вибрационный отклик расходной трубки или трубок, и как правило, размещают до и после исполнительного механизма. Два тендочувствительных элемента подсоединены к электронной измерительной аппаратуре кабелями, например, двумя независимыми парами проводов. Измерительная аппаратура получает сигналы от двух тендочувствительных элементов и обрабатывает эти сигналы для получения данных измерения массового расхода.

Вибрационные расходомеры, такие как кориолисовые расходомеры и вибрационные денситометры, измеряют массовый расход и плотность посредством воздействия, которое эти свойства жидкости оказывают на вибрирующую расходную трубку или трубки. Однако на вибрацию расходной трубки также влияют другие переменные, и влияние этих переменных должно быть скомпенсировано в измерительном устройстве.

Известно, что одной из переменных, влияющих на точность измерения, является температура. Температура влияет на материал и размерные свойства расходной трубки (или трубок). В результате температура текущего материала влияет на вибрацию жидкости. Вдобавок, с течением времени измерительный прибор приобретает температуру текущего материала, причем его рабочие характеристики будут изменяться с изменением температуры.

Температурой, имеющей значение, является температура вибрирующей расходной трубки. Однако для жидкостей с высокой теплоемкостью эта температура для всех практических целей равна температуре жидкости.

Измерение температуры датчика расхода является нетривиальной задачей. Одной из проблем является монтаж датчика температуры. Неправильный монтаж датчика температуры снижает теплоперенос через измеритель и приводит к ошибкам при измерении температуры. Другой проблемой является то, насколько точно температура измерителя отражает температуру текущего материала. В зависимости от способности теплопереноса измерителя, температуры окружающей среды и разности температур между текущим материалом и измерителем, например, температура измерителя будет отставать по времени от действительной температуры текущего материала. Вдобавок, на характеристики теплопереноса будет оказывать влияние покрытие внутри расходомера.

Сущность изобретения

Согласно изобретению предлагается вибрационный расходомер для определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала. Вибрационный расходомер содержит сборный узел расходомера, включающий в себя одну или более расходных трубок, датчик температуры измерителя, сконфигурированный для измерения температуры Tm измерителя, датчик температуры окружающей среды для измерения температуры Ta окружающей среды и измерительную электронную аппаратуру, подсоединенную к датчику температуры измерителя и датчику температуры окружающей среды. Измерительная электронная аппаратура сконфигурирована для приема температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды и определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды.

Согласно изобретению предлагается способ для определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере. Способ содержит измерение температуры Tm измерителя, измерение температуры Ta окружающей среды и определение производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды.

Согласно изобретению предлагается способ для определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере. Способ содержит измерение температуры Tm измерителя, измерение температуры Ta окружающей среды, определение производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды и определение одной или более характеристик потока текущего материала с использованием температуры жидкости.

Согласно изобретению предлагается способ для определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере. Способ содержит измерение температуры Tm измерителя, измерение температуры Ta окружающей среды и измерение измеряемой температуры Tf-meas. Способ дополнительно содержит определение производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды и определение уровня осаждения в одной или более расходных трубках вибрационного расходомера с использованием разности между измеренной температурой Tf-meas жидкости и производной температуры Tf-deriv жидкости.

Аспекты изобретения

Согласно одному аспекту вибрационного расходомера определение производной температуры Tf-deriv жидкости, кроме того, содержит использование уравнения , где Ce содержит коэффициент температурной погрешности.

Согласно другому аспекту вибрационного расходомера измерительная электронная аппаратура дополнительно сконфигурирована для использования производной температуры Tf-deriv жидкости для определения одной или более характеристик потока текущего материала.

Согласно еще одному аспекту вибрационного расходомера измерительная электронная аппаратура дополнительно сконфигурирована для использования производной температуры Tf-deriv жидкости для компенсации жесткости расходной трубки.

Согласно следующему аспекту вибрационного расходомера вибрационный расходомер, кроме того, содержит датчик температуры жидкости, сконфигурированный для измерения измеренной температуры Tf-meas жидкости текущего материала, причем измерительная электронная аппаратура сконфигурирована для определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды и определения уровня осаждения в одной или более расходных трубках вибрационного расходомера с использованием разности между измеренной температурой Tf-meas жидкости и производной температурой Tf-deriv жидкости.

Согласно еще одному аспекту вибрационного расходомера измерительная электронная аппаратура дополнительно сконфигурирована для определения показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|, сравнения показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением осаждения и создания индикации об осаждении, если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение осаждения.

Согласно следующему аспекту вибрационного расходомера измерительная электронная аппаратура дополнительно сконфигурирована для определения показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|, сравнения показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением осаждения и создания индикации «стерилизация на месте (SIP)» и/или «очистка на месте (CIP)», если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение осаждения.

Согласно одному аспекту способа определение производной измеряемой температуры Tf-deriv жидкости, кроме того, содержит использование уравнения , где Ce содержит коэффициент температурной погрешности.

Согласно другому аспекту способа способ дополнительно содержит использование производной температуры Tf-deriv жидкости для определения одной или более характеристик потока текущего материала.

Согласно еще одному аспекту способа способ дополнительно содержит использование производной температуры Tf-deriv жидкости для компенсации жесткости расходной трубки.

Согласно еще одному аспекту способа способ дополнительно содержит измерение температуры Tf-meas жидкости, определение показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|, сравнение показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением осаждения и создание индикации об осаждении, если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение осаждения.

Согласно следующему аспекту способа способ дополнительно содержит измерение измеряемой температуры Tf-meas жидкости, определение показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|, сравнение показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением осаждения и создание индикации «стерилизация на месте (SIP)» и/или «очистка на месте (CIP)», если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение осаждения.

Описание чертежей

Фиг.1 - вибрационный расходомер, содержащий сборный узел расходомера, и измерительная электронная аппаратура;

фиг.2 - вибрационный расходомер согласно варианту изобретения;

фиг.3 - график температурной погрешности расходомера согласно варианту изобретения;

фиг.4 - блок-схема способа определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере согласно варианту изобретения;

фиг.5 - вибрационный расходомер согласно варианту изобретения;

фиг.6 - блок-схема способа определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере согласно варианту изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.1-6 и последующем описании представлены конкретные примеры, позволяющие специалистам в данной области техники реализовать и использовать наилучший вариант осуществления изобретения. В целях выяснения основных принципов изобретения некоторые известные аспекты упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники смогут оценить различные варианты, вытекающие из указанных здесь примеров, которые не выходят за рамки объема изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что описанные ниже признаки можно скомбинировать различными путями, чтобы получить множество версий изобретения. Таким образом, изобретение не сводится к описанным ниже конкретным примерам, а ограничивается только формулой изобретения и ее эквивалентами.

На фиг.1 показан вибрационный расходомер 5, содержащий сборный узел 10 расходомера и измерительную электронную аппаратуру 20. Измерительная электронная аппаратура 20 подсоединена к сборному узлу 10 расходомера через выводы 100 и сконфигурирована предоставлять измерения одного или более из плотности удельного, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры, а также другой информации по каналу 26 связи. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение можно использовать в кориолисовом массовом расходомере любого типа, независимо от количества возбудителей, тензочувствительных элементов, расходных трубок или рабочего режима вибрации. Вдобавок следует понимать, что расходомер 5 альтернативно может содержать вибрационный денситометр.

Сборный узел 10 расходомера включает в себя пару фланцев 101 и 101', патрубки 102 и 102', возбудитель 104, тензочувствительные элементы 105 и 105' и расходные трубки 103А и 103В. Возбудитель 104 и тензочувствительные элементы 105 и 105' соединены с расходными трубками 103А и 103В.

В одном варианте расходные трубки 103А и 103В содержат по существу U-образные расходные трубки, как показано. Альтернативно, в других вариантах расходные трубки могут содержать фактически прямые расходные трубки. Однако также могут быть использованы другие формы трубок в рамках объема описания и формулы изобретения.

Фланцы 101 и 101' прикрепляют к патрубкам 102 и 102'. Патрубки 102 и 102' могут быть закреплены на противоположных концах распорной детали 106. Разделитель 106 поддерживает интервал между патрубками 102 и 102' для предотвращения нежелательных вибраций в расходных трубках 103А и 103B. При вставке сборного узла 10 расходомера в систему трубопровода (не показана), которая несет измеряемый текущий материал, текущий материал поступает в сборный узел 10 расходомера через фланец 101, проходит через входной патрубок 102, где суммарный объем текущего материала направляется в расходные трубки 103А и 103В, протекает через расходные трубки 103А и 103В и поступает в выходной патрубок 102', где выходит из узла 10 расходомера через фланец 101'.

Расходные трубки 103А и 103В подбирают и соответствующим образом монтируют к входному патрубку 102 и выходному патрубку 102' таким образом, чтобы имело место одинаковое распределение массы, одинаковые моменты инерции и одинаковые модули упругости относительно осей изгиба W--W и W'--W' соответственно. Расходные трубки 103А и 103B выходят наружу из патрубков 102 и 102' фактически параллельно друг другу.

Расходные трубки 103А и 103В возбуждаются возбудителем 104 в противоположных направлениях относительно соответствующих осей W и W' изгиба в так называемом «первом несинфазном режиме изгиба» расходомера 5. Возбудитель 104 может иметь одну из множества известных компоновок, например, содержать магнит, смонтированный на расходной трубке 103А, и противолежащую катушку, смонтированную на расходной трубке 103B. Через противолежащую катушку пропускают переменный ток, вызывающий колебание обеих трубок. Подходящий сигнал возбуждения подается на возбудитель 104 измерительной электронной аппаратурой 20 через вывод 110.

Измерительная электронная аппаратура 20 принимает сигналы датчиков по выводам 111 и 111' соответственно. Измерительная электронная аппаратура 20 создает сигнал возбуждения на выводе 110, который заставляет возбудитель 104 колебать расходные трубки 103А и 103В возбудителем 104. Измерительная электронная аппаратура 20 обрабатывает сигналы скорости от тензочувствительных элементов 105 и 105' слева и справа для вычисления массового расхода. Канал 26 связи обеспечивает средство ввода и вывода, которое позволяет измерительной электронной аппаратуре взаимодействовать с оператором или другими электронными системами. Описание фиг.1 представлено просто в качестве примера работы кориолисового расходомера или денситометра и не предполагает ограничения принципов настоящего изобретения.

На фиг.2 показан вибрационный расходомер 5 согласно варианту изобретения. Вибрационный расходомер 5 включает в себя сборный узел 10 расходомера, измерительную электронную аппаратуру 20, датчик 204 температуры измерителя и датчик 208 температуры окружающей среды. В некоторых вариантах изобретения датчик 204 температуры измерителя и датчик 208 температуры окружающей среды могут быть подсоединены к измерительной электронной аппаратуре 20.

Датчик 204 температуры измерителя соединен со сборным узлом 10 расходомера. Датчик 204 температуры измерителя может измерять температуру части измерителя и, следовательно, может измерять температуру Tm измерителя. В некоторых вариантах изобретения датчик 204 температуры измерителя может находиться в любом подходящем месте на сборном узле 10 расходомера, в том числе, на расходной трубке 103А или 103В, либо может находиться, например, на патрубке 102 или 102'.

Датчик 208 температуры окружающей среды располагают вдали от сборного узла 10 расходомера и вне контакта с ним. В некоторых вариантах изобретения датчик 208 температуры окружающей среды монтируют на корпусе расходомера 5. Однако следует понимать, что датчик 208 температуры окружающей среды может быть смонтирован в любом подходящем месте. Датчик 208 температуры окружающей среды измеряет температуру Ta окружающей среды, например, температуру воздуха. Датчик 208 температуры окружающей среды может находиться рядом или на расстоянии от измерительной электронной аппаратуры 20.

Температура окружающей среды не должна строго быть истинной температурой окружающей среды. Вместо этого температура Ta окружающей среды может содержать измерения температуры, строго коррелированной с температурой окружающей среды, например, температуры корпуса, температуры ввода и т.д.

Измерительная электронная аппаратура 20 сконфигурирована для приема температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды и определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере 5 с использованием температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды.

Преимуществом здесь является то, что пользователю расходомера возможно потребуется знать производную температуру Tf-deriv жидкости, а не температуру Tm измерителя. Альтернативно пользователю возможно потребуется знать обе переменные.

В некоторых вариантах изобретения определение производной температуры Tf-deriv жидкости, кроме того, содержит использование уравнения:

где Се содержит калибровочный коэффициент температурной погрешности. Калибровочный коэффициент Ce температурной погрешности для расходомера, как правило, определяют в процессе заводской калибровки, где температуру Ta окружающей среды и измеряемую температуру Tf-meas жидкости измеряют с высокой точностью.

На фиг.3 показан график температурной погрешности расходомера согласно варианту изобретения. Температурная погрешность показана как функция температуры измерителя за вычетом производной температуры жидкости (Tm-Tf-deriv) в сравнении с производной температурой Tf-deriv жидкости минус температура окружающей среды (Tf-Ta). График показывает, что производная температура Tf-deriv жидкости линейно связана с температурой Tm измерителя при учете температуры Ta окружающей среды.

Указанный график может быть выражен в виде формулы:

(2)

где Tm - измеренная температура измерителя, Tf-deriv - производная температура жидкости, Ta - измеренная температура окружающей среды и Ce - калибровочный коэффициент температурной погрешности. Вышеуказанное уравнение (1) можно получить из уравнения (2).

Вновь обратимся к фиг.2, где в некоторых вариантах изобретения измерительная электронная аппаратура 20 дополнительно сконфигурирована для использования производной температуры Tf-deriv жидкости для определения одной или более характеристик потока текущего материала. Например, можно определить массовый расход () и плотность (ρ) текущего материала с использованием производной температуры Tf-deriv жидкости в качестве входной величины. Вдобавок, в некоторых вариантах изобретения измерительная электронная аппаратура 20 дополнительно сконфигурирована для использования производной температуры Tf-deriv жидкости для компенсации жесткости расходной трубки.

Для набора условий расходомера (например, для конкретной температуры, внешних нагрузок и т.д.) массовый расход прямо пропорционален временной задержке (Δt) между тензочувствительными элементами. Это соотношение задается уравнением (3), приведенным ниже.

(3)

Член FCF является коэффициентом пропорциональности и обычно называется калибровочным коэффициентом расхода. Нулевое значение является эмпирически полученным смещения для нулевого расхода.

FCF главным образом зависит от жесткости и геометрии расходных трубок расходомера. Геометрические характеристики включают в себя такие характеристики, как места, где выполняются двухфазные или временные измерения. Жесткость зависит от свойств материала расходных трубок, а также от геометрических характеристик расходных трубок 103А и 103В. Для конкретного расходомера значение FCF и нулевое значение находят в процессе калибровки, выполняемой с калибровочной жидкостью, протекающей с двумя известными значениями массового расхода и при конкретной температуре калибровки.

Если жесткость или геометрические характеристики расходомера изменяются в процессе эксплуатации после начальной калибровки, то тогда также изменится и FCF. Например, увеличение рабочей температуры до уровня, превышающего температуру калибровки, может привести к изменению жесткости расходомера. Для обеспечения точного измерения массового расхода требуется, чтобы значение FCF и нулевое значение оставались практически постоянными. Это может оказаться трудно достижимым. Альтернативно, для точного измерения массового расхода потребуется использование надежного метода учета изменений значения FCF и/или нулевого значения.

Калибровку известного прототипа расходомера, как правило, выполняют при определенной эталонной температуре (T0). Однако в процессе эксплуатации расходомер часто работает при температурах, отличающихся от эталонной температуры.

Известно, что модуль упругости изменяется в зависимости от температуры. В результате в прототипе уравнения для массового расхода и плотности дополнены для учета этого эффекта на модуль упругости. Типовой вид уравнения для массового потока для прототипа, включающего температурную компенсацию для модуля упругости (E) или модуля Юнга, представлен ниже в уравнении (4)

(4)

Член, относящийся к модулю Юнга E=(1-ϕ·ΔT), определяет, как изменяется FCF в соответствии с изменением температуры расходомера относительно эталонной температуры (T0), где (ΔT) составляет (Tf-T0).

Крутизна ϕ вышеуказанной функции, как правило, определяется экспериментально для конкретной конструкции расходомера или семейства расходомеров. Можно считать, что член (ϕ) по существу такой же, как крутизна модуля упругости в зависимости от температуры. Однако модуль упругости не всегда линейно изменяется во всем диапазоне температур, в котором работает расходомер. Для учета этой нелинейности используют полиномы более высоких порядков для лучшей компенсации этого изменения, как ниже в уравнении (5).

Член полинома более высокого порядка (1-ϕ1·ΔT-ϕ2·ΔT2…) определяет, как изменяется FCF с изменением температуры расходомера. Таким образом, производную температуру Tf-deriv жидкости можно использовать для компенсации измерений массового расхода и обеспечения высокоточных измерений массового расхода. Кроме того, производную температуру Tf-deriv жидкости можно использовать для компенсации характеристики жесткости расходных трубок.

Кориолисовый расходомер также может измерять плотность (ρf) технологической жидкости в вибрирующей системе отсчета. Квадрат периода вибрации прямо пропорционален массе вибрирующей системы, деленной на ее жесткость. Для конкретных условий расходных трубок жесткость и масса являются константами, и плотность жидкости (ρf) прямо пропорциональна квадрату периода. Это соотношение представлено ниже в уравнении (6).

(6)

где член С1 - коэффициент пропорциональности, а член C2 - смещение. Коэффициенты C1 и C2 зависят от жесткости расходных трубок и от массы и объема жидкости в расходомере. Коэффициенты C1 и C2 определяют путем калибровки расходомера с использованием двух жидкостей с известной плотностью.

Вычисление плотности также может быть скомпенсировано по температуре. Типовая форма уравнения плотности, включающего температурную компенсацию для модуля упругости, представлена ниже в уравнении (7).

(7)

Член (ϕ) определяет, как изменяется квадрат периода расходных трубок с изменением температуры Tf жидкости относительно эталонной температуры (T0), как обсуждалось выше (то есть, Tf-T0). Крутизна функции (ϕ), как правило, определяется экспериментально для конкретного расходомера или семейства расходомеров. Следует заметить, что для уточнения влияния температуры на процесс температурной компенсации плотности можно использовать функции более высокого порядка. Можно считать, что член (ϕ) то же, что крутизна модуля упругости в зависимости от температуры.

Использование производной температуры Tf-deriv жидкости для компенсации успешно минимизирует ошибки измерений массового расхода и плотности. Измерения массового расхода и плотности улучшаются благодаря использованию производной температуры Tf-deriv жидкости, чем при использовании температуры Tm измерителя. Компенсации с использованием производной температуры Tf-deriv жидкости будут более точным при изменении условий окружающей среды, чем при использовании температуры Tm измерителя.

На фиг.4 показана блок-схема 400 способа определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере согласно варианту изобретения. На шаге 401 измеряют температуру расходомера для получения температуры Tm измерителя.

На шаге 402 измеряют температуру Ta окружающей среды, как обсуждалось ранее.

На шаге 403 определяют производную температуру Tf-deriv жидкости на основе температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды, как обсуждалось ранее.

На шаге 404 определяют одну или более характеристик потока с использованием производной температуры Tf-deriv жидкости, как обсуждалось ранее.

На фиг.5 показан вибрационный расходомер 5 согласно варианту изобретения. Компонентам, общим с другими вариантами изобретения, присвоены одинаковые ссылочные позиции. В данном варианте расходомер 5 дополнительно включает в себя датчик 210 температуры жидкости. Датчик 210 температуры жидкости может включать в себя чувствительный элемент 209, который заходит по меньшей мере частично в расходную трубку 9 и воспринимает температуру текущего материала расходной трубки 9. Таким образом, расходомер 5 обеспечивает измерение температуры жидкости вдобавок к температуре Tm измерителя и температуре Ta окружающей среды и результирующей производной температуре Tf-deriv жидкости, как обсуждалось ранее. Измерительная электронная аппаратура 20 может дополнительно включать в себя запомненное или известное предопределенное пороговое значение осаждения.

Исходя из измеренной температуры Tf-meas жидкости и производной температуры Tf-deriv жидкости, можно получить коэффициент Terror температурной погрешности, где Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|. Коэффициент Terror температурной погрешности можно затем использовать для определения осаждения в расходной трубке или расходных трубках.

Коэффициент Terror температурной погрешности отражает по существу мгновенную разность между измеренной температурой Tf-meas жидкости и производной температурой Tf-deriv жидкости. Производная температура Tf-deriv жидкости будет отставать от изменений измеряемой температуры Tf-meas жидкости. Преимущественно коэффициент Terror температурной погрешности можно использовать для определения и количественного измерения этого отставания. Отставание является важным, поскольку его можно использовать для обнаружения изменения теплопереноса в расходомере 5, например, из-за осаждения.

Осаждение содержит прилипание и нарастание текущего расходного материала на внутренних поверхностях расходомера 5. Осаждение может привести к уменьшению скорости потока, изменению характеристик потока, снижению точности измерений потока и другим проблемам, таким как невозможность слива и/или очистки расходомера. Следовательно, осаждение в расходомере 5 нежелательно.

Известные способы обнаружения осаждения включают в себя такие процессы, как проведение измерений плотностной ошибки, определение уровня демпфирования расходной трубки и т.д. К сожалению, известные способы обнаружения осаждения базируются на дополнительных данных о технологической жидкости.

Осаждение создает теплоизолирующий барьер между технологической жидкостью и расходной трубкой. В результате такой термоизоляции коэффициент Terror температурной погрешности становится недостоверным и будет значительно отклоняться от идеальных условий эксплуатации и идеального нулевого значения. Следовательно, осаждение можно определить посредством сравнения производной температуры Tf-deriv жидкости с действительной, измеренной температурой Tf-meas жидкости, например, полученной датчиком 210 температуры жидкости (смотри фиг.6 и сопроводительный текст, приведенный ниже). Такое сравнение можно выполнить в измерительном электронном устройстве 20. Альтернативно, сравнение может быть выполнено внешним устройством.

На фиг.6 показана блок-схема 600 способа определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере согласно варианту изобретения. На шаге 601 измеряют температуру расходомера, как обсуждалось выше.

На шаге 602 измеряют температуру Ta окружающей среды, как обсуждалось ранее.

На шаге 603 измеряют температуру жидкости для получения измеренной температуры Tf-meas жидкости. Измеренную температуру Tf-meas жидкости можно измерять в любой точке в расходомере 5 или рядом с ним и делать это, используя любое устройство или процесс измерения температуры.

На шаге 604 определяют производную температуру Tf-deriv жидкости на основе температуры Tm измерителя и температуры Ta окружающей среды, как обсуждалось ранее.

На шаге 605 определяют одну или более характеристик потока с использованием производной температуры Tf-deriv жидкости, как обсуждалось ранее.

На шаге 606 определяют уровень осаждения в расходной трубе (или расходных трубках) расходомера 5. Уровень осаждения определяют с использованием измеренной температуры Tf-meas жидкости в сравнении с производной температурой Tf-deriv жидкости, полученной на шаге 604. Вычисляют коэффициент Terror температурной погрешности между измеренной и вычисленной температурами жидкости, то есть Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|. Коэффициент Terror температурной погрешности сравнивают с заранее определенным пороговым значением осаждения. Если коэффициент Terror температурной погрешности не превышает заранее определенное пороговое значение осаждения, то тогда определяют, что осаждение в расходной трубке или расходных трубках не существует. Если коэффициент Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение осаждения, то тогда определяют, что появилось осаждение в расходной трубке или расходных трубках.

Определение осаждения может инициировать создание индикации об осаждении того или иного вида. Индикация об осаждении может включать в себя создание некоторой предупредительной или иной индикации. В результате индикации об осаждении может быть выполнена операция очистки любого требуемого вида, включая указание инициировать процесс SIP/CIP для расходной трубки или расходных трубок в тех случаях, где это уместно.

На шаге 607 создается индикация успешная «стерилизация на месте (SIP)» и/или «очистка на месте (CIP)», если не создается индикация об осаждении. В противном случае, при создании индикации об осаждении, индикация об успешной SIP/CIP может не создаваться.

Индикация об успешной SIP/CIP указывает, что процесс SIP/CIP прошел успешно. Если была создана индикация об успешном SIP/CIP, то, если процесс SIP или CIP не был выполнен, может быть определено, что в процессе SIP или CIP нет необходимости. Когда процесс SIP или CIP уже выполнен, то если не создана индикация об успешной SIP/CIP, может быть определено, что процесс SIP или CIP проведен неудачно.

1. Вибрационный расходомер (5) для определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала, содержащий:
сборный узел (10) расходомера, включающий в себя одну или более расходных трубок (103);
датчик (204) температуры измерителя, сконфигурированный для измерения температуры Tm измерителя;
датчик (208) температуры окружающей среды для измерения температуры Та окружающей среды; и
измерительную электронную аппаратуру (20), соединенную с датчиком (204) температуры измерителя и датчиком (208) температуры окружающей среды и сконфигурированную для приема температуры Tm измерителя и температуры Та окружающей среды и определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере (5) с использованием температуры Tm измерителя и температуры Та окружающей среды.

2. Вибрационный расходомер (5) по п.1, причем определение производной температуры Tf-deriv жидкости дополнительно содержит использование уравнения где Се содержит коэффициент температурной погрешности.

3. Вибрационный расходомер (5) по п.1, причем измерительная электронная аппаратура (20) дополнительно сконфигурирована для использования производной температуры Tf-deriv жидкости для определения одной или более характеристик потока текущего материала.

4. Вибрационный расходомер (5) по п.1, причем измерительная электронная аппаратура (20) дополнительно сконфигурирована для использования производной температуры Tf-deriv жидкости для компенсации жесткости расходной трубки.

5. Вибрационный расходомер (5) по п.1, дополнительно содержащий датчик (210) температуры жидкости, сконфигурированный для измерения температуры Tf-meas жидкости текущего материала, причем измерительная электронная аппаратура (20) сконфигурирована для определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Та окружающей среды и определения уровня покрытия в одной или более расходных трубках вибрационного расходомера с использованием разности между измеренной температурой Tf-meas жидкости и производной температурой Tf-deriv жидкости.

6. Вибрационный расходомер (5) по п.5, причем измерительная электронная аппаратура (20) дополнительно сконфигурирована для определения показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|, сравнения показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением покрытия и создания индикации о покрытии, если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение покрытия.

7. Вибрационный расходомер (5) по п.5, причем измерительная электронная аппаратура (20) дополнительно сконфигурирована для определения показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|, сравнения показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением покрытия и создания индикации «стерилизация на месте (SIP)» и/или «очистка на месте (CIP)», если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение покрытия.

8. Способ определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере, причем способ содержит:
измерение температуры Tm измерителя;
измерение температуры Та окружающей среды и
определение производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Та окружающей среды.

9. Способ по п.8, причем определение производной температуры Tf-deriv жидкости дополнительно содержит использование уравнения где Ce содержит коэффициент температурной погрешности.

10. Способ по п.8, дополнительно содержащий использование производной температуры Tf-deriv жидкости для определения одной или более характеристик потока текущего материала.

11. Способ по п.8, дополнительно содержащий использование производной температуры Tf-deriv жидкости для компенсации жесткости расходной трубки.

12. Способ по п.8, дополнительно содержащий:
измерение измеряемой температуры Tf-meas жидкости;
определение показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|;
сравнение показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением покрытия; и
создание индикации о покрытии, если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение покрытия.

13. Способ по п.8, дополнительно содержащий:
измерение измеряемой температуры Tf-meas жидкости;
определение показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|;
сравнение показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением покрытия; и
создание индикации «стерилизация на месте (SIP)» и/или «очистка на месте (CIP)», если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение покрытия.

14. Способ определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере, причем способ содержит:
измерение температуры Tm измерителя;
измерение температуры Та окружающей среды;
определение производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Та окружающей среды и
определение одной или более характеристик потока текущего материала с использованием температуры жидкости.

15. Способ по п.14, причем определение производной температуры Tf-deriv жидкости дополнительно содержит использование уравнения
где Се содержит коэффициент температурной погрешности.

16. Способ по п.14, дополнительно содержащий использование производной температуры Tf-deriv жидкости для компенсации жесткости расходной трубки.

17. Способ по п.14, дополнительно содержащий:
измерение измеряемой температуры Tf-meas жидкости;
определение показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|;
сравнение показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением покрытия; и
создание индикации о покрытии, если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение покрытия.

18. Способ по п.14, дополнительно содержащий:
измерение измеряемой температуры Tf-meas жидкости;
определение показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|;
сравнение показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением покрытия; и
создание индикации «стерилизация на месте (SIP)» и/или «очистка на месте (CIP)», если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение покрытия.

19. Способ определения производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере, причем способ содержит:
измерение измеряемой температуры Tm измерителя;
измерение температуры Та окружающей среды;
измерение температуры Tf-meas жидкости;
определение производной температуры Tf-deriv жидкости текущего материала в вибрационном расходомере с использованием температуры Tm измерителя и температуры Та окружающей среды; и
определение уровня покрытия в одной или более расходных трубках вибрационного расходомера с использованием разности между измеренной температурой Tf-meas жидкости и производной температурой Tf-deriv жидкости.

20. Способ по п.19, причем определение производной температуры Tf-deriv жидкости дополнительно содержит использование уравнения
где Се содержит коэффициент температурной погрешности.

21. Способ по п.19, дополнительно содержащий использование производной температуры Tf-deriv жидкости для определения одной или более характеристик потока текущего материала.

22. Способ по п.19, дополнительно содержащий использование производной температуры Tf-deriv жидкости для компенсации жесткости расходной трубки.

23. Способ по п.19, причем определение уровня покрытия дополнительно содержит:
определение показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|;
сравнение показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением покрытия; и
создание индикации о покрытии, если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение покрытия.

24. Способ по п.19, дополнительно содержащий:
определение показателя Terror температурной погрешности, составляющего Terror=|Tf-meas-Tf-deriv|;
сравнение показателя Terror температурной погрешности с заранее определенным пороговым значением покрытия; и
создание индикации «стерилизация на месте (SIP)» и/или «очистка на месте (CIP)», если показатель Terror температурной погрешности превышает заранее определенное пороговое значение покрытия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вибрационному измерителю расхода и способу коррекции для увлеченной (потоком) фазы в двухфазном потоке протекающего материала. .

Изобретение относится к расходомерам. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения расхода жидкой и газообразной среды. .

Изобретение относится к вибрационному расходомеру и способу для введения поправки на увлеченный газ в текущем материале. .

Изобретение относится к измерительному преобразователю вибрационного типа, предназначенному для применения в кориолисовом расходомере, с, по меньшей мере, одной периодически вибрирующей измерительной трубой для прохождения подлежащей измерению среды, с уравновешивающим вибрацию устройством, который при образовании первой зоны соединения со стороны впуска установлен на измерительной трубе и который при образовании второй зоны соединения со стороны выпуска установлен на измерительной трубе, с системой возбуждения для приведения в действие, по меньшей мере, измерительной трубы, а также сенсорной системой для регистрации колебаний, по меньшей мере, измерительной трубы

Изобретение относится к области измерительной техники и автоматизации производственных процессов

Изобретение относится к расходометрии и может быть использовано в процессе измерения расхода среды с поддержанием постоянной амплитуды колебания трубки в интервале изменяющейся температуры

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения массового расхода жидкостей, протекающих по трубопроводам, например, при транспортировке нефтепродуктов
Наверх