Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе

Авторы патента:


Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе

 


Владельцы патента RU 2452935:

ЭНДРЕСС + ХАУЗЕР ФЛОУТЕК АГ (CH)

Измерительная система, предназначенная для измерения плотности среды, протекающей в технологическом трубопроводе вдоль оси потока в измерительной системе, в случае среды, которая является изменяющейся в отношении термодинамического состояния, в частности среды, которая является, по меньшей мере, частично сжимаемой. Измерительная система содержит, по меньшей мере, один датчик температуры, по меньшей мере, один датчик давления, по меньшей мере, один датчик течения и измерительный электронный блок. Датчик температуры размещен в месте измерения температуры, реагирует, главным образом, на локальную температуру (ϑ) протекающей среды и подает, по меньшей мере, один сигнал измерения температуры, находящийся под влиянием локальной температуры среды, подлежащей измерению. Датчик давления размещен в месте измерения давления, реагирует, главным образом, на локальное, в частности статическое, давление (р) протекающей среды и подает, по меньшей мере, один сигнал измерения давления, находящийся под влиянием локального давления (р) в среде, подлежащей измерению. Измерительный электронный блок связан, по меньшей мере, временно, с датчиком температуры, датчиком давления и датчиком течения. Измерительный электронный блок определяет предварительное измеренное значение плотности, которое представляет плотность, которую текущая среда только предположительно имеет в виртуальном месте измерения плотности, в частности, в виртуальном месте измерения плотности, расположенной на заранее заданном расстоянии, вдоль оси потока, от места измерения давления и/или места измерения температуры. Измерительный электронный блок выдает, с применением этого предварительного измеренного значения плотности, равно как и, по меньшей мере, значения коррекции плотности, определяемого во время работы и зависящего как от скорости потока среды, так также и от локальной температуры, преобладающей в месте измерения температуры, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, одно измеренное значение плотности, в частности, цифровое измеренное значение плотности, отличающееся от предварительного измеренного значения плотности и представляющее, в виде мгновенного значения, более точно, чем предварительное измеренное значение плотности, локальную плотность (ρ), которую текущая среда фактически имеет в виртуальном месте измерения плотности. Технический результат - повышение точности измерения давления и/или температуры текучей среды. 2 н. и 42 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к измерительной системе для измерения плотности среды, являющейся изменяющейся в отношении термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой, протекающей в технологическом трубопроводе, таком как технологическая магистраль или труба, вдоль оси потока в измерительной системе. Измерительная система производит измерения посредством датчика температуры, датчика давления и измерительного электронного блока, поддерживающего, в каждом случае, связь, по меньшей мере, временно, с датчиком температуры и датчиком давления, и выдающей, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, одно измеренное значение плотности, представляющее настолько точно, насколько это возможно, локальную плотность этой текущей среды.

Для регистрации описывающих технологический процесс измеряемых переменных текущей среды, таких как переменная термодинамического состояния, плотность или выводимые из них измеряемые переменные, и для выдачи измеренных значений, соответствующим образом представляющих такие измеряемые переменные, в технологии измерений производственного процесса применяют измерительные системы, устанавливаемые вблизи от этого процесса. Это реализуется, в частности, также в связи с автоматизацией химических процессов или процессов, включающих в себя добавление материалам стоимости. Эти измерительные системы часто составлены из двух или больше отдельных измерительных устройств нижнего уровня, которые поддерживают связь друг с другом, и каждый из которых расположен непосредственно на или в технологическом трубопроводе, через который протекает среда. Измеряемые переменные, подлежащие регистрации, могут включать в себя, помимо плотности, также, например, другие переменные термодинамического состояния, в частности такие переменные, которые способны регистрироваться датчиком и, в результате, являются непосредственно измеряемыми, такими как, например, давление или температура, непосредственно или косвенным образом измеряемые параметры потока, такие как, например, скорость потока, объемный расход, например удельный объемный расход, или массовый расход, например удельный массовый расход, или другие сложные переменные переноса, такие как, например, тепловой поток, равно как также и другие измеряемые переменные, относящиеся к конкретной среде, такие как, например, вязкость, по меньшей мере, частично жидкой, порошкообразной, парообразной или газообразной среды, передаваемой в технологическом трубопроводе, реализованном, например, в форме магистральной трубы.

В частности для косвенного (именуемого ниже как виртуального) измерения плотности, основанного на сигналах измерения давления и температуры, генерируемых посредством соответствующих датчиков, равно как также измеряемых переменных, возможно выводимых из них, например, массового расхода или объемного расхода, было принято большое количество промышленных стандартов, которые рекомендуют в значительной степени стандартизированный, а следовательно, сопоставимый способ вычисления, в частности, также с применением непосредственно зарегистрированных и, следовательно, фактически измеренных температур и/или давлений, и которые находят свое применение как функцию области применения и среды. Примеры таких стандартов включают в себя, в порядке примера, промышленный стандарт "IAWPS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam" ("Формулировка 1997 года промышленного стандарта IAWPS по термодинамическим свойствам воды и пара") (IAWPS - IF97) ассоциации IAWPS (International Association for the Properties of Water and Steam - Международная ассоциация по термодинамическим свойствам воды и пара), "A.G.A. Manual for the Determination of Supercompressibility Factors for Natural Gas - PAR Research Project NX-19" ("Справочник A.G.A. (Американской газовой ассоциации) по определению коэффициентов сверхсжимаемости для природного газа - Научно-исследовательский проект PAR NX - 19") Американской газовой ассоциации (AGA - NX19, библиотека Конгресса, номер 63-23358), международный стандарт ISO 12213: 2006 Международной организации по стандартизации, Раздел 1-3 "Natural gas - Calculation of compression factor" ("Природный газ - вычисление коэффициента сжатия"), равно как также и упоминающийся там документ "A.G.A. Compressibility Factors for Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Gases", American Gas Association Transmission Measurement Committee Report No. 8 (AGA-8) ("Американская газовая ассоциация: Коэффициенты сжимаемости для природного газа и других связанных с ним углеводородных газов", отчет номер 8 комитета по транспортировке и измерениям Американской газовой ассоциации) и "High Accuracy Compressibility Factor Calculation for Natural Gases and Similar Mixtures by Use of a Truncated Viral Equation", GERG Technical Monograph TM2 1998 & Fortschritt-Berichte VDI (Progress Reports of the Association of German Engineers), Series 6, No. 231 1989 ("Высокоточное вычисление коэффициента сжимаемости для природных газов и аналогичных смесей при помощи усеченного "вирусного" уравнения". Техническая Монография ТМ 2, GERG, 1998 и Fortschritt-Berichte VDI (Промежуточные отчеты Ассоциации немецких инженеров), серия 6, номер 231 1989)(SGERG-88).

Часто, определение плотности может также служить для преобразования непосредственно измеряемого массового расхода, в конечном счете, в косвенно или виртуально измеряемый объемный расход или наоборот. Для непосредственного измерения параметров потока, служащих для этого в качестве первично измеряемых переменных, соответственно, например, локальной скорости потока, локального объемного расхода или локального массового расхода - измерительные системы рассматриваемого типа включают в себя, по меньшей мере, один соответствующий датчик расхода, который, реагируя, по меньшей мере, преимущественно на параметр потока, первично регистрируемой для этой текущей среды, или также на изменения этого параметра, подает во время работы, по меньшей мере, один измерительный сигнал, в частности электрический измерительный сигнал, находящийся под соответствующим влиянием измеряемой первично регистрируемой переменной и представляющий ее настолько точно, насколько это возможно. Этот, по меньшей мере, один датчик расхода может, в таком случае, быть реализован таким образом, чтобы контактировать со средой, по меньшей мере, частично, например, будучи погруженным в нее, или проводить измерения внешним образом через стенку технологического трубопровода или мембрану, или диафрагму. Обычно, в таком случае, датчик расхода создается посредством, чаще всего, очень сложного преобразователя расхода, который устанавливается надлежащим образом непосредственно в технологический трубопровод или в байпас, передающие среду.

Существующие на рынке преобразователи расхода обычно выполнены в виде предварительно откалиброванных модулей заводского изготовления, снабженных несущей трубкой, встраиваемой в соответствующий технологический трубопровод, и также, по меньшей мере, одним надлежащим образом предварительно собранным с ней элементом, преобразующим физический параметр в электрический сигнал. Этот преобразующий элемент, возможно в сочетании с самой несущей трубкой и/или другими компонентами преобразователя расхода, в частности пассивно-вводимыми компонентами, такими как, например, препятствия на пути потока, выступающие в поток, и/или активными компонентами преобразователя расхода, такими как, например, соленоидное устройство, расположенное снаружи на поддерживающей трубке, для создания магнитного поля, или издающие звук элементы, образует, по меньшей мере, один датчик расхода, подающий измерительный сигнал. В технологии промышленных измерений широко распространены, в частности, магнитоиндуктивные преобразователи расхода, преобразователи расхода, оценивающие время пробега ультразвуковых волн, созданных в текущей среде, преобразователи вихревого потока, в частности вихревые преобразователи расхода, преобразователи расхода с колеблющимися измерительными трубками, преобразователи расхода, использующие перепады давления, или тепловые измерительные преобразователи расхода. Принципы конструкции и функционирования магнитоиндуктивных преобразователей расхода описаны, например, в ЕР - А 1039269, US - A 6031740, US - A 5540103, US - A 5351554, US - A 4563904, в то время как эти принципы для ультразвуковых преобразователей расхода представлены, например, в US - В 6397683, US - В 6330831, US - В 6293156, US - В 6189389, US - A 5531124, US - A 5463905, US - A 5131279, US - A 4787252. Поскольку также и другие из вышеупомянутых принципов измерения, обычно осуществляемых на практике в промышленных измерительных преобразователях расхода, аналогичным образом в достаточной мере известны специалистам в данной области техники, то дальнейшее объяснение этих и других принципов измерения, принятых в технологии промышленных измерений и осуществляемых посредством измерительных преобразователей расхода, могут быть здесь опущены.

Промышленные измерительные системы, регистрирующие параметры потока, часто включают в себя системы, в случае которых, по меньшей мере, одно из мест изменения, подающих сигналы фактического измерения и, следовательно, именуемых ниже реальными, образовано посредством компактного встроенного в трубопровод измерительного устройства, имеющего преобразователь расхода вышеупомянутого вида. Другие примеры таких измерительных систем, в частности измерительных систем, образованных посредством компактных, встроенных в трубопровод измерительных устройств с преобразователями расхода, известными по своей сути специалистам в данной области техники, кроме того, подробно представлены, помимо прочего, в ЕР - А 605944, ЕР - А 984248, ЕР - А 1767908, GB - А 2142725, US - A 4308754, US - A 4420983, US - A 4468971, US - A 4524610, US - A 4716770, US - A 4768384, US - A 5052229, US - A 5052230, US - A 5131279, US - A 5231884, US - A 5359881, US - A 5458005, US - A 5469748, US - A 5687100, US - A 5796011, US - A 5808209, US - A 6003384, US - A 6053054, US - A 6006609, US - В 6352000, US - В 6397683, US - В 6513393, US - В 6644132, US - В 6651513, US - В 6651512, US - В 6880410, US - В 6910387, US - В 6938496, US - В 6988418, US - В 7007556, US - В 7010366, US - A 2002/0096208, US -A 2004/0255695, US - A 2005/0092101, US - A 2006/0266127, WO - A 88/02476, WO - A 88/02853, WO - A 95/08758, WO - A 95/16897, WO - A 97/25595, WO - A 97/46851, WO - A 98/43051, WO - A 00/36379, WO - A 00/14485, WO - A 01/02816, WO - A 02/086426, WO - A 04/023081 или WO - A 04/081500, WO - A 05/095902, равно как также в не публиковавшихся ранее заявках DE 102006034296.8 и 102006047815.0 правообладателя по данному изобретению.

Для дальнейшей обработки или оценки измерительных сигналов, выданных в измерительных системах, такие системы дополнительно содержат, по меньшей мере, один соответствующий измерительный электронный блок. Измерительный электронный блок, поддерживающий соответствующим образом связь с подходящим измерительным преобразователем, в частности, также с, по меньшей мере, одним преобразующим элементом, выдает во время работы, с применением, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, периодически, по меньшей мере, одно измеренное значение, являющееся мгновенным представлением измеряемой переменной, соответственно, например, измеренное значение массового расхода, измеренное значение объемного расхода, измеренное значение плотности, измеренное значение вязкости, измеренное значение давления, измеренное значение температуры или тому подобное. Измеренные значения, особенно косвенно или также виртуально измеряемое измеренное значение плотности, часто в таком случае определяются посредством высокосложных вычислений в соответствии с одним из упомянутых промышленных стандартов, например "AGA 4", "AGA 8", "AGA - NX19, "IAWPS - IF97", "SGERG - 88" или им подобных.

Для размещения измерительного электронного блока, такие измерительные системы наиболее часто включают в себя соответствующий корпус электронного блока, который, как предложено, например, в US - А 6397683 или WO - А 00/36379, может быть расположен на расстоянии от измерительного преобразователя и соединен с ним посредством гибкого кабеля. Однако, в качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, корпус электронного блока может также, как это показано, например, в ЕР - А 903651 или ЕР - А 1008836, быть расположен непосредственно на измерительном преобразователе или на корпусе измерительного преобразователя, отдельно размещающем в себе измерительный преобразователь, таким образом, чтобы образовывать компактное встроенное в трубопровод измерительное устройство, например, кориолисово устройство измерения массового расхода/плотности, ультразвуковое устройство измерения расхода, вихревое устройство измерения расхода, тепловое устройство измерения расхода, магнитоиндуктивное устройство измерения расхода или подобные им устройства. В случае, когда корпус электронного блока располагается на корпусе измерительного преобразователя, корпус электронного блока, как это показано, например, в ЕР - А 984248, US - А 4716770, или US - А 6352000, часто также служит для размещения внутри него некоторых механических компонентов измерительного преобразователя, таких как, например, элементы, деформирующиеся при работе на основе механических воздействий, мембранные, стержневые, втулочные или трубчатые деформирующиеся или вибрирующие элементы; в этой связи сравните также US - В 6352000, упомянутый выше.

В случае измерительных систем описанного вида, измерительный электронный блок обычно имеет электрическое соединение через электрические провода или беспроводным способом по радио с описанной электронной системой обработки данных, наиболее часто расположенной на пространственном удалении и также являющейся пространственно распределенной по отношению к измерительному электронному блоку. Этой системе обработки данных направляются в кратчайшее время измеренные значения, выданные измерительной системой. Измеренные значения направляются посредством сигналов измеренного значения, несущих измеренные значения. Измерительные системы описанного вида, кроме того, обычно соединены посредством сети передачи данных (основанной на проводной и/или радио- связи), предусмотренной в рамках описанной системы обработки данных, между собой и/или с соответствующими электронными блоками управления технологическим процессом, например, с программируемыми логическими контроллерами (PLC - контроллерами), установленными локально, или компьютерами для управления технологическим процессом, установленными в помещении для дистанционного управления, куда пересылаются измеренные значения, выданные посредством измерительной системы и надлежащим образом представленные в цифровой форме и соответствующим образом закодированные. Посредством компьютеров для управления технологическим процессом переданные измеренные значения можно с применением соответствующим образом установленных компонентов программного обеспечения дополнительно обрабатывать и визуализировать как соответствующие результаты измерения, например, на мониторах и/или преобразовывать в управляющие сигналы для других устройств нижнего уровня, таких как, например, управляемые магнитным способом клапаны, электродвигатели и т.д., реализованные в качестве исполнительных механизмов для управления технологическим процессом. Соответственно, система обработки данных также обычно служит для преобразования сигнала измеренного значения, подаваемого из измерительного электронного блока, в соответствии с требованиями расположенных ниже (по потоку передачи данных) сетей передачи данных, например, соответствующим образом представляя такой сигнал в цифровую форму и, при необходимости, преобразуя его в соответствующую телеграмму и/или оценивая его на месте. Для таких целей в этих системах обработки данных предусматриваются имеющие электрические соединения с соответствующими соединительными линиями оценивающие схемы, которые осуществляют предварительную или последующую обработку, и, если это необходимо, соответствующим образом преобразуют измеренные значения, принятые от измерительного электронного блока. Для передачи данных в таких промышленных системах обработки данных служат, по меньшей мере, на отдельных участках, в частности, последовательные, полевые шины, такие как, например, FOUNDATION FIELDBUS, CAN (шина локальной сети контроллеров), CAN-OPEN (открытая шина локальной сети контроллеров), RACKBUS - RS 485, PROFIBUS и т.д., или, например, также сети, основанные на стандарте ETHERNET, так же как и соответствующие стандартизованные протоколы передачи данных, которые чаще всего независимы от варианта применения.

Обычно, посредством управляющих компьютеров можно, помимо такой визуализации, контроля и управления технологическим процессом, также осуществлять дистанционное обслуживание, задание параметров и/или контроль подсоединенной измерительной системы. Соответственно, измерительный электронный блок современных измерительных устройств нижнего уровня позволяет, помимо передачи фактических измеренных значений, также передавать различные параметры настройки и/или рабочие параметры, используемые в измерительной системе, такие как, например, калибровочные данные, диапазоны измеряемых значений и/или также диагностические значения, определяемые внутреннем образом в устройствах нижнего уровня. В поддержку этого рабочие данные, предназначенные для измерительной системы, можно, чаще всего, аналогичным образом посылать через вышеупомянутые сети передачи данных, которые, чаще всего, являются гибридными в том, что касается физики передачи данных и/или логики передачи данных.

Помимо оценивающих схем, требующихся для обработки и преобразования измеренных значений, подаваемых от присоединенного измерительного электронного блока, системы обработки данных описанного вида чаще всего включают в себя также схемы электропитания, служащие для снабжения присоединенного измерительного электронного блока, а, в результате, также и соответствующей измерительной системы электрической энергией или мощностью. Схемы электропитания обеспечивают электронный блок соответствующего измерительного устройства надлежащим напряжением электропитания, которое, при необходимости, подается непосредственно по подсоединенной полевой шине и запитывает линии электроснабжения, соединенные с электронным блоком измерительного устройства, так же как и протекающими в ней электрическими токами. Схема электропитания в таком случае может, например, быть предназначена полностью одному измерительному электронному блоку и размещаться вместе с оценивающей схемой, связанной с конкретным измерительным устройством, например, будучи подсоединенной таким образом, чтобы образовывать соответствующий адаптер полевой шины, в корпусе, общем для них обеих, реализованном, например, в виде модуля таврового профиля. Однако нет также ничего необычного и в том, чтобы разместить такие оценивающие схемы и схемы электропитания в каждом случае в отдельных корпусах, если необходимо, то на пространственном удалении друг от друга, и надлежащим образом соединить их проводами друг с другом посредством внешних кабелей.

В случае промышленных измерительных систем, относящихся к рассматриваемому здесь типу, часто, в результате, речь идет о пространственно распределенных измерительных системах, при этом, в каждом случае, множество измеряемых переменных одинакового и/или различного типа локально регистрируются датчиками в реальных, отделенных друг от друга местах измерения, расположенных вдоль оси потока в измерительной системе, определенной технологическим трубопроводом. Эти измеряемые переменные подаются в общий измерительный электронный блок в виде соответствующих электрических измерительных сигналов по проводам, например, также так называемым способом HART® - MULTIDROP или также так называемым способом пакетно-монопольного режима, и/или беспроводным способом, в частности по радио, и/или оптическим способом, при необходимости также закодированными в цифровой сигнал или в передаваемой в цифровой форме телеграмме. Для описанного выше случая, в котором такая измерительная система образована посредством преобразователя расхода, имеется, следовательно, возможность, например, в дополнение к этому, по меньшей мере одному, практически непосредственно регистрируемому параметру потока, служащему в качестве первичной измеряемой переменной, например, объемному расходу, определять, по меньшей мере косвенным образом, и, в результате, измерять посредством того же самого измерительного электронного блока, по меньшей мере виртуально, с применением также других дистанционно регистрируемых измеряемых переменных, например, дистанционно регистрируемой локальной температуры или дистанционно регистрируемого локального давления в среде, также и выводимые из них вторичные измеряемые переменные, такие как, например, массовый расход и/или плотность.

Экспериментальные исследования распределенных измерительных систем, относящихся к рассматриваемому типу, которые, как показано, например, также в US - В 6651512, определяют, посредством непосредственно измеренного объемного расхода и виртуально измеренной плотности, массовый расход как косвенно измеряемую переменную, показали, что, в частности, также несмотря на то, что применение как определяемых внутренним, так и наружным образом измеряемых переменных оказалось очень точным в диапазонах измерений, обычных для соответствующего внутреннего диаметра технологического трубопровода, могут возникать значительные погрешности в результате измерения, виртуального в вышеупомянутом смысле. Эти погрешности вполне могут лежать в диапазоне, составляющем, в основном, 5% от фактически измеряемой переменной, или даже за его пределами. В частности, при определении измеряемых переменных, таких как, например, объемный расход, температура или давление, в качестве промежуточных реально измеряемых переменных, и/или плотности в качестве промежуточной переменной, измеряемой виртуально в соответствии со способами измерения и вычисления, рекомендованными в вышеупомянутых промышленных стандартах.

Кроме того, сравнительные исследования в таком случае дополнительно показали, что вышеупомянутые погрешности измерения могут демонстрировать, помимо прочего, определенную зависимость от мгновенного значения числа Рейнольдса для потока, равно как также от мгновенного термодинамического состояния среды. Однако в этой связи также было обнаружено, что в многочисленных вариантах промышленного применения, особенно тех из них, что касаются сжимаемых сред и/или, по меньшей мере, двухфазных сред, число Рейнольдса или термодинамическое состояние среды могут сильно изменяться не только хронологически, но также и в пространственном отношении, особенно в направлении оси потока в измерительной системе. Помимо вариантов выполнения, имеющих, по меньшей мере, частично сжимаемые среды, в дополнение к этому, варианты выполнения, в частности, также демонстрируют значительную поперечную чувствительность к пространственным изменениям числа Рейнольдса или термодинамического состояния в случае, когда измерение, по меньшей мере, одной из измеряемых переменных происходит в месте измерения (реальной или виртуальной), в котором технологический трубопровод имеет внутренний диаметр, меняющийся, по меньшей мере, от одного из мест изменения (реальных или виртуальных) к другому. Это, например, имеет место при применении формирователей потока, уменьшающих поперечное сечение трубопровода (таким образом, как это бывает в случае, например, сопел, служащих в качестве так называемых редукционных элементов), которые могут найти применение во впускной области измерительных преобразователей расхода, или также при применении формирователей потока, увеличивающих поперечное сечение трубопровода (так называемых диффузоров) в выпускной области измерительных преобразователей расхода. Измерительные системы с такими редукционными элементами и/или диффузорами описаны, например, в GB - А 2142725, US - А 5808209, US - А 2005/0092101, US - В 6880410, US - В 6644132, US - A 6053054, US - В 6644132, US - A 5052229 или US - В 6513393 и используются, например, для улучшения точности измерения измерительных преобразователей расхода. В таком случае, было, кроме того, установлено, что такие поперечные чувствительности, вызванные применением редукционных элементов и/или диффузоров, значительны для отношений внутренних диаметров между, в основном, 0,6 и 0,7, в то время как их влияние для отношений внутренних диаметров с предельными перепадами диаметров, составляющими менее чем 0,2, весьма незначительно.

Другой областью применения, имеющей значительную чувствительность к вышеупомянутым изменениям, в том, что касается их воздействия на требуемую точность измерения, кроме того, являются те измерительные системы, которые предусматриваются для измерения расхода тяжелых газов, таких как, возможно, двуокись углерода или также фосген, или углеродистые составы с длинными цепочками, имеющие молекулярный вес, составляющий более чем 30 г/моль.

Вышеописанное пространственное изменение числа Рейнольдса может, в свою очередь, привести к тому факту, что практически каждая из вышеупомянутых, находящихся на расстоянии друг от друга реальных мест изменения распределенной измерительной системы имеет, во время работы, локальное значение числа Рейнольдса, в значительной степени отклоняющееся от локального значения числа Рейнольдса каждого из других также используемых мест измерения. Равным образом, также упомянутое изменение термодинамического состояния привело бы к тому факту, что находящиеся на расстоянии друг от друга места измерения распределенной измерительной системы могут иметь термодинамические состояния, отличающиеся друг от друга. Ввиду этого, следовательно, каждая из измеряемых переменных, которые измеряются на распределенной базе, должна была бы быть скорректирована в соответствии с конкретным соответствующим локальным значением числа Рейнольдса и/или конкретным соответствующим локальным термодинамическим состоянием задача, которая в отсутствие требующейся для этого информации, а именно в каждом случае других, но дистанционно измеряемых переменных состояния, напрямую невыполнима. Если бы, например, плотность и/или массовый расход, рассчитываемые на основе измеренных переменных состояния - давления и температуры, были рассчитаны без учета изменения числа Рейнольдса или термодинамического состояния, то результатом была бы дополнительная погрешность измерения, имеющая, по существу, квадратичную зависимость от скорости потока. Соответственно, для вышеупомянутой конфигурации, при скоростях потока, меньших чем 10 м/с, требующаяся на настоящий момент точность измерения, составляющая, в основном, от 0,1% до 0,5%, практически более не является значительной.

Исходя из вышеописанных недостатков измерительных систем описанного вида, особенно тех, которые определяют массовый расход или объемный расход, задача данного изобретения заключается в том, чтобы увеличить точность измерения для таких вторичных измеряемых переменных, определяемых с применением пространственно-распределенно регистрируемых переменных термодинамического состояния, таких как давление и/или температура.

Для решения этой задачи создана измерительная система для измерения плотности среды, которая является изменяющейся в части термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой, протекающей в технологическом трубопроводе вдоль оси потока в измерительной системе. Для этого измерительная система содержит, по меньшей мере, один датчик температуры, размещенный в месте измерения температуры, реагирующий, главным образом, на локальную температуру (ϑ) протекающей среды и подающий, по меньшей мере, один сигнал измерения температуры, находящийся под влиянием локальной температуры среды, подлежащей измерению; по меньшей мере, один датчик давления, размещенный в месте измерения давления, реагирующий, главным образом, на локальное давление (р), в частности статическое давление, протекающей среды и подающий, по меньшей мере, один сигнал измерения давления, находящийся под влиянием локального давления (р) в среде, подлежащей измерению; и измерительный электронный блок, поддерживающий в каждом случае связь, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, с датчиком температуры и датчиком давления, при этом измерительный электронный блок, применяя оба сигнала: сигнал измерения температуры и также, по меньшей мере, сигнал измерения давления, определяет, в частности, в соответствии с одним из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006, предварительное измеренное значение плотности, представляющее плотность, которую текущая среда только предположительно имеет в виртуальном месте измерения плотности, в частности в виртуальном месте измерения плотности, расположенном на заранее заданном расстоянии, вдоль оси потока, от места измерения давления и/или места измерения температуры, и при этом измерительный электронный блок, применяя это предварительное измеренное значение плотности, равно как и применяя, по меньшей мере, одно значение коррекции плотности, определяемое во время работы и зависящее как от скорости потока среды, так также и от локальной температуры, преобладающей в месте измерения температуры, выдает, по меньшей мере временно, по меньшей мере одно измеренное значение плотности, в частности цифровое измеренное значение плотности, отличающееся от предварительного измеренного значения плотности и представляющее, в виде мгновенного значения, более точно, чем предварительное измеренное значение плотности, локальную плотность (ρ), которую текущая среда фактически имеет в виртуальном месте измерения плотности.

В первом варианте выполнения изобретения предусматривается, что значение коррекции плотности соответствует мгновенной локальной изменчивости, по меньшей мере, одной переменной термодинамического состояния среды, в частности, притом что такая мгновенная локальная изменчивость относится к среде, подлежащей измерению в текущий момент времени, так же как и к мгновенным обстоятельствам установки, и/или притом что такая мгновенная локальная изменчивость имеет место вдоль оси потока в измерительной системе, и/или при этом значение коррекции плотности соответствует мгновенной локальной изменчивости числа Рейнольдса текущей среды, в частности, притом что локальная изменчивость числа Рейнольдса относится к среде и/или типу конструкции измерительной системы, или притом что мгновенная изменчивость числа Рейнольдса имеет место вдоль оси потока в измерительной системе.

Во втором предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет периодически во время работы погрешность плотности, соответствующую отклонению, в частности относительному отклонению, предварительного измеренного значения плотности от измеренного значения плотности, и, в частности, выдает такую погрешность также в форме численного измеренного значения плотности. Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок выдает мгновенную погрешность плотности в форме численного значения погрешности плотности и/или сравнивает мгновенную погрешность плотности с, по меньшей мере, одним заранее заданным эталонным значением и, основываясь на этом сравнении, генерирует, временно, сигнал тревоги, сигнализирующий о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между предварительным измеренным значением плотности и измеренным значением плотности.

В третьем предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя оба значения из числа предварительного измеренного значения плотности и также значения коррекции плотности.

В четвертом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя оба значения из числа предварительного измеренного значения плотности и также значения коррекции плотности, и что измерительный электронный блок применяет значение коррекции плотности при генерировании измеренного значения плотности только тогда, когда оно составляет, по меньшей мере, единицу и, в частности, лежит в диапазоне от 1 до 1,2.

В пятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя оба значения из числа предварительного измеренного значения плотности и также значения коррекции плотности, и что измерительный электронный блок применяет значение коррекции плотности при генерировании измеренного значения плотности только тогда, когда оно составляет самое большее единицу, и, в частности, лежит в диапазоне от 0,8 до 1.

В шестом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок во время работы периодически сравнивает значение коррекции плотности с, по меньшей мере, одним заранее заданным эталонным значением. Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок, основываясь на сравнении значения коррекции плотности и эталонного значения, количественно сигнализирует о мгновенном отклонении значения коррекции плотности от эталонного значения и/или генерирует, временно, сигнал тревоги, сигнализирующий о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между значением коррекции плотности и соответствующим эталонным значением.

В седьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок содержит память данных, в частности энергонезависимую память данных, которая хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере один параметр измерительной системы, определяющий исключительно среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, в частности такой параметр системы, как удельная теплоемкость (cp) среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, молярная масса (n) среды и/или число (f) степеней колебательной свободы атомов или молекул среды, которое определено молекулярным строением среды.

В восьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя, по меньшей мере, один параметр измерительной системы, определяющий исключительно среду, подлежащую измерению в текущий момент времени.

В девятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок содержит память данных, в частности энергонезависимую память данных, которая хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере один параметр измерительной системы, определяющий как среду, подлежащую измерению посредством измерительной системы, так также и мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, при этом обстоятельства установки заданы расположением (по отношению друг к другу) мест изменения давления, температуры и плотности, так же как, в каждом случае, формой и размером технологического трубопровода в областях мест изменения давления, температуры и плотности. Измерительный электронный блок также определяет измеренное значение плотности, применяя этот, по меньшей мере, один параметр измерительной системы, определяющий как среду, подлежащую измерению в текущий момент времени посредством измерительной системы, так и также мгновенные обстоятельства установки измерительной системы.

В десятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок содержит память данных, в частности энергонезависимую память данных, которая хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере, один параметр измерительной системы, относящийся к первому виду, определяющий среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, в частности, удельную теплоемкость среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, молярную массу среды и/или число степеней свободы среды, и которая хранит, по меньшей мере, временно, по меньшей мере один параметр измерительной системы, относящийся ко второму виду, определяющий как среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, так и также мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, при этом обстоятельства установки заданы расположением (по отношению друг к другу) мест изменения давления, температуры и плотности, так же как, в каждом случае, формой и размером технологического трубопровода в областях мест изменения давления, температуры и плотности, и при этом измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя, по меньшей мере, параметр измерительной системы, относящийся к первому виду, и параметр измерительной системы, относящийся ко второму виду.

В одиннадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок принимает, по меньшей мере временно, численные значения параметра, в частности численные значения параметра, определенные внешним по отношению к измерительной системе образом и/или недавно по времени, для, по меньшей мере, одного параметра измерительной системы, определяющего среду, подлежащую измерению, и/или мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, в частности, теплоемкость (cp) для среды, подлежащей измерению, которая представляет удельную теплоемкость (cp), определенную ранее и/или измеренную на удалении от места измерения плотности для среды, подлежащей измерению.

В двенадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок поддерживает связь, в частности, через полевую шину, по меньшей мере временно, в частности, по проводам и/или по радио с вышестоящей электронной системой обработки данных. Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок передает измеренное значение плотности системе обработки данных, и/или при этом измерительный электронный блок принимает от системы обработки данных, по меньшей мере временно, параметры измерительной системы, определяющие численные значения параметров для среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, в частности, ее термодинамические свойства и/или ее химический состав, в частности, удельную теплоемкость (cp) среды, подлежащей измерению в текущей момент времени, молярную массу (n) среды, подлежащей измерению в текущей момент времени, и/или число (f) степеней колебательной свободы атомов или молекул среды, подлежащей измерению в текущей момент времени, и/или что измерительный электронный блок соединен с электронной системой обработки данных посредством полевой шины, в частности последовательной полевой шины.

В тринадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок определяет, во время работы, по меньшей мере временно, удельную теплоемкость (cp) среды, подлежащей измерению в текущей момент времени, в частности, на основе формулы:

,

в которой n представляет собой молярную массу, R - абсолютная газовая постоянная, причем R=8,3143 Дж/(К·моль) и f - число (определенное молекулярным строением среды) степеней колебательной свободы ее атомов или молекул.

В четырнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок периодически генерирует измеренное значение температуры, в частности цифровое измеренное значение температуры, основываясь на сигнале измерения температуры, и при этом измеренное значение температуры представляет, в виде мгновенного значения, температуру среды в месте измерения температуры.

В пятнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок периодически генерирует измеренное значение давления, в частности цифровое измеренное значение давления, основываясь на сигнале измерения давления, и при этом измеренное значение давления представляет, в виде мгновенного значения, давление среды, преобладающее в среде, в частности, в месте измерения давления.

В шестнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительная система дополнительно содержит датчик расхода, размещенный в месте измерения расхода и реагирующий, главным образом, на локальный параметр потока, в частности параметр потока, усредненный по поперечному сечению технологического трубопровода, в частности, скорость потока, объемный расход или массовый расход, среды, подлежащей измерению, в частности, также на их изменения, и при этом датчик расхода подает, по меньшей мере, один сигнал измерения расхода, находящийся под влиянием этого локального параметра потока.

Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок поддерживает связь, по меньшей мере временно, также и с датчиком расхода, и при этом измерительный электронный блок определяет измеренное значение плотности, применяя также сигнал измерения расхода; и/или

среда имеет в виртуальном месте измерения плотности термодинамическое состояние, соответствующее термодинамическому состоянию среды в месте измерения скорости; и/или

виртуальное место измерения плотности и место измерения расхода, по меньшей мере частично, перекрывают друг друга, в частности, они являются совпадающими; и/или

место измерения температуры и место измерения расхода, по меньшей мере частично, перекрывают друг друга, в частности, они являются совпадающими; и/или

место измерения давления и место измерения расхода, по меньшей мере частично, перекрывают друг друга; и/или

измеренное значение плотности представляет локальную плотность среды в области датчика расхода; и/или

измерительный электронный блок поддерживает связь с датчиком расхода посредством полевой шины, в частности, последовательной полевой шины, и/или беспроводным способом по радио; и/или

измерительный электронный блок поддерживает, по меньшей мере временно, связь с датчиком расхода, при этом измерительный электронный блок определяет с применением, по меньшей мере, сигнала измерения расхода измеренное значение скорости, в частности, цифровое измеренное значение расхода, которое представляет в виде мгновенного значения скорость потока текущей среды.

В семнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок выдает измеренное значение плотности также с применением, по меньшей мере, одного численного поправочного коэффициента, в частности поправочного коэффициента, хранящегося в цифровой форме, который соответствует локальной изменчивости, имеющей место вдоль оси потока в измерительной системе, в частности, локальной изменчивости (определяемой заранее или во время работы), по меньшей мере, одной переменной термодинамического состояния среды, в частности температуры, давления или плотности, и/или соответствует локальной изменчивости, имеющей место вдоль оси потока в измерительной системе, в частности локальной изменчивости (определяемой заранее или во время работы) числа Рейнольдса текущей среды.

Дополнительно предусматривается, что, по меньшей мере, один поправочный коэффициент определяется с учетом среды, фактически подлежащей измерению, в частности ее состава и/или ее термодинамических свойств, в частности, во время калибровки измерительной системы при помощи известной эталонной среды и/или во время пуска измерительной системы в месте ее эксплуатации; и/или

измерительный электронный блок определяет поправочный коэффициент, по меньшей мере, однажды во время пуска измерительной системы; и/или

измерительный электронный блок определяет поправочный коэффициент периодически во время работы измерительной системы, в частности, в связи с изменением, по меньшей мере, одного химического свойства среды, подлежащей измерению, или в связи с заменой этой среды другой средой; и/или

измерительный электронный блок определяет этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент на основе заранее заданной удельной теплоемкости (cp) среды, имеющейся на текущий момент времени, в частности, теплоемкости, определяемой в диалоге с пользователем и/или внешним по отношению к измерительному электронному блоку образом; и/или

измерительный электронный блок содержит память данных, хранящую этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент, в частности память данных, реализованную как табличная память и/или энергонезависимая память; и/или

память данных хранит множество поправочных коэффициентов, определяемых заранее для различных сред и/или для различных обстоятельств установки; и/или

измерительный электронный блок выбирает этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент, учитывая среду, имеющуюся на текущий момент времени, так же как и обстоятельства установки, имеющиеся на текущий момент времени, из множества поправочных коэффициентов, хранящихся в памяти данных.

В восемнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок, основываясь на сигнале измерения давления, так же как и на сигнале измерения температуры, определяет предварительное измеренное значение плотности, в частности, в соответствии с одним из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006, представляющее плотность, которую текущая среда только предположительно имеет в виртуальном месте измерения плотности.

Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок периодически определяет во время работы погрешность плотности, соответствующую отклонению, в частности относительному отклонению предварительного измеренного значения плотности от измеренного значения плотности, и, в частности, выдает такую погрешность также в форме численного, измеренного значения плотности; и/или

измерительный электронный блок выдает мгновенную погрешность плотности, соответствующую отклонению, в частности относительному отклонению предварительного измеренного значения плотности от измеренного значения плотности, в форме численного значения погрешности плотности и/или сравнивает мгновенную погрешность плотности с, по меньшей мере, одним заранее заданным эталонным значением и, основываясь на этом сравнении, генерирует, временно, сигнал тревоги, сигнализирующий о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между предварительным измеренным значением плотности и измеренным значением плотности.

В девятнадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительная система содержит, дополнительно, по меньшей мере, один датчик расхода, размещенный в месте измерения расхода и реагирующий, главным образом, на локальный параметр потока, в частности параметр потока, усредненный по поперечному сечению технологического трубопровода, в частности, скорость потока, объемный расход или массовый расход среды, подлежащей измерению, в частности, также на изменения этого параметра, и подающий, по меньшей мере, один сигнал измерения расхода, находящийся под влиянием локального параметра потока, при этом

измерительный электронный блок поддерживает связь, по меньшей мере временно, с датчиком расхода, и при этом измерительный электронный блок, применяя, по меньшей мере, сигнал измерения расхода, определяет измеренное значение объемного расхода, в частности цифровое измеренное значение объемного расхода, представляющего, в виде мгновенного значения, удельный объемный расход текущей среды; и/или

измерительный электронный блок определяет, с применением, по меньшей мере, измеренного значения плотности и измеренного значения объемного расхода, измеренное значение массового расхода, в частности цифровое измеренное значение массового расхода, представляющее, в виде мгновенного значения, удельный массовый расход текущей среды; и/или

при этом измерительный электронный блок определяет, с применением, по меньшей мере, сигнала измерения температуры, сигнала измерения давления и сигнала измерения расхода, измеренное значение массового расхода, в частности цифровое измеренное значение массового расхода, представляющее, в виде мгновенного значения, удельный массовый расход текущей среды; и/или

место измерения расхода расположена выше по течению от места измерения температуры и/или выше по течению от места измерения давления; и/или

этот, по меньшей мере, один датчик расхода образован посредством, по меньшей мере, одного пьезоэлектрического элемента и/или посредством, по меньшей мере, одного пьезорезистивного элемента; и/или

этот, по меньшей мере, один датчик расхода образован посредством, по меньшей мере, одного элемента - электрического сопротивления, в частности, элемента - сопротивления, через который, по меньшей мере временно, протекает нагревающий электрический ток; и/или

этот, по меньшей мере, один датчик расхода образован посредством, по меньшей мере, одного измерительного электрода, измеряющего электрические потенциалы, в частности измерительного электрода, контактирующего с текущей средой; и/или

этот, по меньшей мере, один датчик расхода образован посредством, по меньшей мере, одного измерительного конденсатора, реагирующего на изменения параметра потока; и/или

этот, по меньшей мере, один датчик расхода, особенно датчик расхода, выступающий, по меньшей мере частично, в просвет технологического трубопровода, расположен ниже по течению от, по меньшей мере, одного тела необтекаемой формы, погруженного в среду и выступающего в просвет технологического трубопровода.

В двадцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок поддерживает связь с датчиком температуры посредством полевой шины, в частности последовательной полевой шины, и/или беспроводным способом по радио.

В двадцать первом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок поддерживает связь с датчиком давления посредством полевой шины, в частности последовательной полевой шины, и/или беспроводным способом по радио.

В двадцать втором предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что среда в месте измерения плотности находится в термодинамическом состоянии, отличающемся, по меньшей мере временно, в значительной степени, в частности в степени, значительной для требующейся точности для точности измерения измерительной системы, в том, что касается, по меньшей мере, одной локальной переменной термодинамического состояния, в частности температуры и/или давления и/или плотности, от термодинамического состояния среды в месте измерения температуры и/или термодинамического состояния среды в месте измерения давления.

В двадцать третьем предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что текущая среда имеет число Рейнольдса, большее чем 1000.

В двадцать четвертом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что среда является сжимаемой, имея, в частности, сжимаемость К=-1/V×dV/dp, которая больше чем 10-6 бар-1 (10-11 Па-1), и/или является, по меньшей мере, частично газообразной. Среда, в таком случае, может представлять собой газ, наполненный твердыми частицами и/или капельками жидкости.

В двадцать пятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что среда имеет две или более фазы. Одна фаза среды может, в таком случае, представлять собой жидкость, и/или среда может представлять собой жидкость, содержащую газ и/или твердые частицы.

В двадцать шестом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительная система дополнительно содержит элемент отображения, поддерживающий, по меньшей мере, временно, связь с измерительным электронным блоком, для визуальной индикации, по меньшей мере, измеренного значения плотности.

В двадцать седьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод реализован, по меньшей мере на отдельных своих участках, особенно в области, по меньшей мере, места измерения плотности и/или в области, по меньшей мере, места измерения давления, как трубопровод, по существу, устойчивый по форме, по меньшей мере, под действием рабочего давления, в частности, в форме жесткого трубопровода и/или трубопровода, имеющего круглое поперечное сечение.

В двадцать восьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод реализован, по меньшей мере, на отдельных своих участках, особенно в области между местом измерения плотности и местом измерения давления и/или между местом измерения плотности и местом измерения температуры, как, по существу, прямолинейный трубопровод, в частности трубопровод, имеющий круглое поперечное сечение.

В двадцать девятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр, отличающийся от внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения давления. Предпочтительно, что внутренний диаметр технологического трубопровода больше в месте измерения давления, чем внутренний диаметр технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, в частности предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения давления к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается большим чем 1,1.

В тридцатом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения давления к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается меньшим чем 5.

В тридцать первом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения давления к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается в диапазоне от 1,2 до 3,1.

В тридцать втором предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения давления прямолинейный участок, который реализован как диффузор, в частности воронкообразный диффузор, имеющий просвет, расширяющийся в направлении потока, в частности расширяющийся непрерывно.

В тридцать третьем предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения давления прямолинейный участок, который реализован как сопло, в частности воронкообразное сопло, имеющее просвет, сужающийся в направлении потока, в частности сужающийся непрерывно.

В тридцать четвертом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр, который, по существу, равен внутреннему диаметру технологического трубопровода в месте измерения давления.

В тридцать пятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр, отличающийся от внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения температуры. Предпочтительным является то, что внутренний диаметр технологического трубопровода больше в месте измерения температуры, чем внутренний диаметр в виртуальном месте измерения плотности, в частности, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения температуры к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается большим чем 1,1.

В тридцать шестом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения температуры к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, поддерживается меньшим чем 5.

В тридцать седьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение внутренних диаметров: внутреннего диаметра технологического трубопровода в месте измерения температуры к внутреннему диаметру технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности поддерживается в диапазоне от 1,2 до 3,1.

В тридцать восьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения температуры прямолинейный участок, реализованный как диффузор, в частности воронкообразный диффузор, имеющий просвет, расширяющийся в направлении потока, в частности расширяющийся непрерывно.

В тридцать девятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения температуры прямолинейный участок, выполненный в виде сопла, в частности воронкообразное сопло, имеющее просвет, становящийся более узким в направлении потока, в частности непрерывно более узким.

В сороковом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр, по существу, равный внутреннему диаметру технологического трубопровода в месте измерения температуры.

В сорок первом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что виртуальное место измерения плотности расположено выше по течению от места измерения температуры и/или выше по течению от места измерения давления.

В сорок втором предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что место измерения давления расположено ниже по течению от места измерения температуры.

В сорок третьем предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что расстояние, на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, отличается от расстояния, на которое место измерения температуры отстоит от виртуального места измерения плотности.

В сорок четвертом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что расстояние, на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности больше, чем расстояние, на которое место измерения температуры отстоит от виртуального места измерения плотности.

В сорок пятом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что расстояние, на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, больше чем внутренний диаметр технологического трубопровода в месте измерения давления, и/или при этом расстояние, на которое место измерения давления отстоит от места измерения температуры, больше, чем внутренний диаметр технологического трубопровода в месте измерения давления. В дальнейшем, расстояние, на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, соответствует, по меньшей мере, трехкратному, в частности, более чем пятикратному внутреннему диаметру технологического трубопровода в месте измерения давления, и/или расстояние, на которое место измерения давления отстоит от места измерения температуры, соответствует, по меньшей мере, трехкратному, в частности, более чем пятикратному внутреннему диаметру технологического трубопровода в месте измерения давления.

В сорок шестом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок содержит микрокомпьютер. Дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок выдает посредством микрокомпьютера, по меньшей мере, измеренное значение плотности.

В сорок седьмом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительная система дополнительно содержит, по меньшей мере, один корпус электронного блока, в частности корпус, стойкий к воздействию взрывов, и/или давления, и/или ударов, и/или к атмосферным воздействиям, в котором, по меньшей мере частично, размещается измерительный электронный блок. Дополнительно предусматривается, что этот, по меньшей мере, один, в частности металлический, корпус электронного блока прикреплен к технологическому трубопроводу и/или размещен в непосредственной близости от виртуального места измерения плотности.

Основная идея изобретения заключается в том, чтобы улучшить точность измерения измерительных систем описанного вида, определяя с улучшенной точностью плотность, выводимую из, на самом деле реальных, но, однако, по необходимости измеряемых распределенным образом, переменных состояния. Эта выводимая плотность служит в качестве центральной измеряемой переменной в многочисленных вариантах применения технологии промышленных измерений в случае текущих сред. Улучшенная точность достигается благодаря учету возможного пространственного изменения (в частности, также и степени этого изменения) числа Рейнольдса и/или термодинамического состояния текущей среды. В случае измерительной системы, согласно изобретению, это достигается за счет достоверного вычисления плотности, за счет соотнесения ее с некоторым эталонным местом, определенным ранее для конкретной измерительной системы и служащим как фиксированное по своему местоположению место измерения. Плотность, таким образом, измеряется виртуально. Точность измерения, с которой измерительная система определяет локальную плотность, может быть дополнительно значительно улучшена за счет того, что определение измерительной системой упомянутой плотности также учитывает равным образом локально измеренную, существующую скорость потока для того, чтобы добиться дополнительной компенсации погрешности, сопровождающей упомянутые изменения числа Рейнольдса и/или термодинамического состояния текущей среды.

Изобретение основано на том неожиданном факте, при котором пространственное изменение числа Рейнольдса и/или термодинамического состояния, и связанные с этим погрешности измерения могут быть спроецированы на единственную координату, лежащую в направлении потока и/или совпадающую с осью потока в измерительной системе и, таким образом, могут быть преобразованы в соответствующим образом упрощенный набор параметров измерительной системы, которые могут быть определены, по меньшей мере по преимуществу, заранее, экспериментальным образом и/или с помощью компьютера, например, в ходе калибровки измерительной системы, во время завершения ее изготовления и/или во время ее пуска. Пространственные изменения или их степень и, в результате, также и набор параметров устройства являются действительно индивидуальными для каждой конкретной измерительной системы и каждой конкретной среды, так что калибровка является индивидуальной, но такая калибровка может в таком случае, однако, рассматриваться как инвариантная по отношению к возможным изменениям числа Рейнольдса и/или термодинамического состояния, происходящим во время работы, если измерительная система остается неизменной со средой, по существу, постоянной, в том, что касается ее химического состава. Для данной распределенной измерительной системы величина изменений термодинамического состояния, происходящих вдоль оси потока, может быть определена заранее, так чтобы их влияние могло быть откалибровано и, в результате, также скомпенсировано с точностью, достаточной для измерений, при этом было к удивлению обнаружено, что величина изменения является в значительной степени постоянной для данной измерительной системы с постоянной средой, так что такое изменение может быть преобразовано в набор действительно индивидуальных, но также и постоянных параметров устройства.

Преимущество изобретения заключается в том, что этот фундаментальный способ может быть подогнан к многочисленным уже установленным измерительным системам, по меньшей мере, в той степени, в какой электронный блок измерительного устройства допускает изменение соответствующего программного обеспечения обработки данных.

Изобретение, так же как и дополнительные предпочтительные варианты его выполнения будут теперь объяснены ниже на основе предпочтительных вариантов выполнения изобретения, при необходимости со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вид в перспективе сбоку измерительной системы для измерения локальной плотности, которой обладает среда, протекающая в технологическом трубопроводе в месте измерения плотности, посредством датчика давления, расположенного в месте измерения давления, и датчика температуры, расположенного в месте измерения температуры;

фиг.2 - измерительная система, показанная на фиг.1, на сей раз в форме структурной схемы;

фиг.3а, 3b - виды в перспективе и с частичным разрезом, под различными углами, вихревого преобразователя расхода, пригодного для применения в измерительной системе, показанной на фиг.1, и работающего в соответствии с вихревым принципом; и

Фиг.4a-4h, 5 - разрез различных вариантов выполнения технологического трубопровода и для относительного расположения индивидуальных мест изменения в измерительной системе, показанной на фиг.1.

На фиг.1 показана в схематическом виде измерительная система (1), которая может быть построена по модульному принципу и которая предназначена для того, чтобы определять, по меньшей мере временно, и очень точно и, равным образом, очень надежно плотность среды, протекающей в технологическом трубопроводе (20) и для того, чтобы преобразовывать такую плотность, иногда даже в режиме реального времени, в соответствующее достоверное, например, даже цифровое, измеренное значение (Хρ) плотности. Помимо однофазной среды, также возможно, что среда может иметь две или больше фазы. Примеры сред содержат, например, газ, жидкость (которая может содержать газ и/или твердые частицы), газ, содержащий твердые частицы и/или капельки жидкости, пар или водяной пар (которые могут быть насыщенным паром или сухим паром) или тому подобное, такие как водород, азот, хлор, кислород, гелий или образованные из них соединения и/или смеси, такие как, например, двуокись углерода, вода, фосген, воздух, природный газ или другие углеводородные смеси.

В частности, измерительная система предназначена для очень точного измерения плотности текущей среды также и для случая, при котором среда является изменчивой в том, что касается термодинамического состояния в направлении вдоль оси потока в измерительной системе, что, например, может иметь место в ситуациях, при которых внутри технологического трубопровода идет химическая реакция среды, или для кусочно охлаждаемых сред или для кусочно нагреваемых сред, сжимаемых сред и/или в случае технологических трубопроводов, поперечное сечение которых изменяется в направлении оси потока. Эта измерительная система, кроме того, предназначена для определения плотности текущих сред, имеющих число Рейнольдса (Re), большее, чем 1000, и/или сжимаемых сред, имеющих сжимаемость (К), составляющую более чем 10-6 бар-1 (10-11 Па-1).

Для этого измерительная система содержит, по меньшей мере, один датчик температуры, размещенный в месте (Mϑ) измерения температуры, реагирующий, главным образом, на локальную температуру (ϑ) и подающий, по меньшей мере, один сигнал (х) измерения температуры, находящийся под влиянием такой локальной температуры протекающей среды, подлежащей измерению; равно как, по меньшей мере, один датчик давления, размещенный в месте (Мр) измерения давления, реагирующий, главным образом, на локальное, например, статическое и/или абсолютное давление (р) протекающей среды, подлежащей измерению, и подающий, по меньшей мере, один сигнал (хр) измерения давления, находящийся под влиянием такого локального давления в этой среде. Хотя место измерения давления в примере показанного здесь варианта выполнения изобретения расположена ниже по течению от места измерения температуры, она, в случае необходимости, конечно, может быть также расположена выше по течению от места измерения температуры.

Помимо датчика температуры и датчика давления измерительная система дополнительно содержит, по меньшей мере, один измерительный электронный блок 100, поддерживающий, по меньшей мере временно, связь как с датчиком температуры, так и с датчиком давления и принимающий, по проводам и/или беспроводным способом, измерительные сигналы (хϑ), (xp) от датчика температуры и датчика давления. Измерительные сигналы (хϑ), (хр), если это необходимо, могут быть перед их отправкой в измерительный электронный блок 100 надлежащим образом преобразованы.

В качестве датчика температуры может, например, служить промышленный датчик температуры, такой как, например, термопара или термометр сопротивления, относящийся к типу Pt 100 или Pt 1000, в то время как датчик давления может, например, представлять собой промышленный датчик измерения давления, в частности абсолютного и/или относительного, например датчик с емкостным элементом измерения давления. Конечно, если это необходимо, то могут быть использованы также и другие элементы измерения давления, преобразующие значения давления, регистрируемые и передаваемые от среды, в соответствующие измерительные сигналы, равно как и другие подходящие датчики температуры. Кроме того, датчик температуры может быть предусмотрен, например, как компонент самостоятельного устройства измерения температуры, промышленного типа, имеющего свой собственный электронный блок измерительного устройства. Такие устройства измерения температуры, известные по своей сути специалистам в данной области техники, широко признаны в технологии измерений производственного процесса и продаются, например, также фирмой "Endress + Hauser Wetzer GmbH + Co. KG", под обозначениями "Easytemp TSM" or "Omnigrad Т". В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому датчик температуры может, как более подробно объяснено ниже, также быть реализован как составная часть сложного встроенного в трубопровод измерительного устройства, возможно регистрирующего даже множество измеряемых переменных текущей среды. Датчик давления также может быть составной частью такого сложного встроенного в трубопровод измерительного устройства или компонента самостоятельного устройства измерения давления, промышленного типа, со своим собственным электронным блоком измерительного устройства. Такие устройства измерения давления, аналогичным образом известные специалистам в данной области техники, также широко признаны в технологии измерений производственного процесса и продаются, например, также фирмой "Endress + Hauser Wetzer GmbH + Co. KG", под обозначениями "Cerabar S", "Cerabar M" или "Cerabar T". Однако, кроме того, датчик давления и датчик температуры могут также быть предусмотрены в форме единого измерительного устройства для измерения давления и температуры, например, в форме промышленного комбинированного измерительного устройства, которое предложено в WO - А 97/48970.

Как схематично показано на фиг.1, измерительный электронный блок может быть размещен, по меньшей мере частично, в корпусе 110 электронного блока, в частности корпусе, стойком к воздействию взрывов, и/или давления, и/или ударов, и/или к атмосферным воздействиям. Корпус 110 электронного блока, изготовленный, например, из металла, может, что также показано на фиг.1, при необходимости, быть установлен на технологическом трубопроводе.

Для проводимой внутри измерительной системы дальнейшей обработки сигнала измерения давления и сигнала измерения температуры один вариант выполнения изобретения дополнительно предусматривает в измерительном электронном блоке микрокомпьютер (µС), который служит, в частности, также для выдачи измеренного значения (Хρ) плотности и который может быть образован, например, посредством, по меньшей мере, одного микропроцессора и/или посредством, по меньшей мере, одного процессора обработки сигналов. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, для воплощения микрокомпьютера (µС) также могут быть использованы специализированные по применению интегральные схемы (ASIC-схемы) и/или компоненты или системы с программируемой логикой, такие как, например, так называемые FPGA-матрицы (программируемые пользователем вентильные матрицы) и/или могут быть использованы, что также предлагается в WO - А 03/098154, так называемые SOPC-системы (системы на программируемой микросхеме). Кроме того, в другом варианте выполнения изобретения измерительный электронный блок содержит, по меньшей мере, один элемент отображения для интерфейса "человек-машина", размещенный, например, в непосредственной близости от измерительного электронного блока и поддерживающий, по меньшей мере временно, связь с этим измерительным электронным блоком, в частности с микрокомпьютером, возможно в ней предусмотренным, для визуальной индикации, по меньшей мере, измеренного значения плотности. Элемент отображения для интерфейса "человек-машина", в таком случае, может быть реализован также в форме комбинированного элемента отображения и обслуживания, который делает возможным, помимо визуализации измеренных значений, также ввод пользователем сервисных команд, задающих параметры и/или управляющих измерительным электронным блоком.

Измерительный электронный блок периодически генерирует, основываясь на сигнале измерения температуры, например, также с применением, при необходимости, предусмотренного микрокомпьютера, измеренное значение (Хϑ) температуры, в частности цифровое значение, представляющее в виде мгновенного значения локальную температуру среды, в частности температуру среды в месте измерения температуры, и/или что измерительный электронный блок периодически генерирует, основываясь на сигнале (хр) измерения давления, например, в свою очередь, с применением, при необходимости, предусмотренного микрокомпьютера, измеренное значение (Хр) давления, в частности цифровое значение, представляющее в виде мгновенного значения давление, преобладающее в среде, в частности в месте измерения давления.

По меньшей мере, для вышеописанного случая, при котором измерительная система образована посредством двух, или также больше, самостоятельных измерительных устройств, в случае измерительной системы по изобретению, также и измерительный электронный блок может быть реализован посредством надлежащего соединения, проводами и/или беспроводным способом, электронного блока отдельных измерительных устройств, образующего, таким образом, подкомпоненты измерительного электронного блока, и может, в результате, также быть составлена по модульному принципу. Измерительный электронный блок может поддерживать связь с датчиком температуры и/или с датчиком давления, например, посредством полевой шины, в частности последовательной полевой шины. В качестве альтернативы распределенной конструкции, измерительный электронный блок может, тем не менее, в случае необходимости, также быть реализован в форме единственного модуля, в который измерительные сигналы, выдаваемые датчиками давления и/или температуры, подаются напрямую.

При необходимости, по меньшей мере два электронных блока измерительных устройств, или подкомпоненты электронного блока 1001, 1002, должны быть так соединены между собой способом, известным специалистам в данной области техники, чтобы во время работы по меньшей мере одного из этих двух электронных блоков 1001, 1002 измерительных устройств, соответственно выданные данные измерения могли быть переданы, по меньшей мере в одном направлении, другому блоку, функционирующему, таким образом, в качестве главного электронного блока. Это может быть реализовано способом, известным специалистам в данной области техники, в форме измерительных сигналов, закодированных по их напряжению, их току и/или их частоте, и/или в форме измеренных значений, облаченных в форму закодированных в цифровой форме телеграмм, например способом HART® - MULTIDROP или способом пакетно-монопольного режима. Однако, вместо этого, также могут быть использованы соединения по данным, поддерживаемые в двух направлениях между двумя электронными блоками 1001, 1002 измерительных устройств, для передачи локально определенных, измеряемых переменных, в каждом случае, соответственно, другому электронному блоку 1001, 1002 измерительных устройств, например, через внешнюю полевую шину. Для осуществления необходимого соединения связи между двумя электронными блоками 1001, 1002 измерительных устройств можно с пользой применить, стандартные интерфейсы, соответственно принятые в технологии промышленных измерений и автоматизации, такие как, например, передаваемые по проводам токовые петли 4-20 мА, при необходимости также в сочетании с HART® или другими применимыми протоколами полевой шины и/или соответствующие соединения по радио.

По меньшей мере, один измерительный электронный блок 1001, 1002, кроме того, спроектирован так, что он поддерживает, по меньшей мере временно, связь, как это схематично показано на фиг.1, с вышеописанной по отношению к нему системой обработки данных, и, таким образом, что, по меньшей мере при обычной измерительной операции, измеренные значения, периодически определяемые со стороны измерительной системы, передаются, при необходимости даже в виде закодированной в цифровой форме телеграммы, в настолько короткое время, насколько это возможно, и/или в режиме реального времени системе обработки данных. Для регистрации измеренных значений, переданных от измерительного электронного блока, система 2 обработки данных дополнительно снабжена, по меньшей мере, одной оценивающей схемой 80, поддерживающей с ней, по меньшей мере временно, соответствующую связь. Система 2 обработки данных может, например, являться частью расположенного рядом с технологическим процессом автоматического управляющего модуля или также удаленной системы управления технологическим процессом, имеющей множество компьютеров для управления технологическим процессом и/или цифровых программируемых логических контроллеров, которые расположены пространственно распределенным образом в пределах промышленного предприятия и соединены между собой через соответствующую сеть передачи данных, в частности, также посредством цифровых полевых шин. Равным образом, система обработки данных может быть соединена с дополнительными измерительными устройствами и/или с управляющими устройствами, такими как, например, клапаны или насосы, участвующие в технологическом процессе. Система обработки данных дополнительно содержит, по меньшей мере, одну полевую шину (FB), в частности последовательную полевую шину, предназначенную для передачи цифровых данных измерения и/или рабочих данных. Эта по меньшей мере одна полевая шина (FB) может, например, представлять собой шину, функционирующую в соответствии с одним из стандартов, принятых в области автоматизации производственных процессов, такую как например FOUNDATION FIELDBUS, PROFIBUS, CANBUS, MODBUS, RACKBUS - RS 485 или им подобную. Вышеупомянутая оценивающая схема 80 присоединена к, по меньшей мере, одной полевой шине специально для передачи измеренных значений, принятых в форме цифровых данных измерения от измерительной системы. В зависимости от того, как реализованы полевая шина и измерительный электронный блок, последний может быть соединен с системой 2 обработки данных либо непосредственно, либо посредством адаптера, который соответствующим образом преобразует сигнал, несущий измеренное значение.

Измерительный электронный блок и система 2 обработки данных, расположенная, при необходимости, от нее на значительном пространственном удалении, в дальнейшем усовершенствовании изобретения имеют электрическое соединение друг с другом посредством, по меньшей мере, одной пары (2 L) проводов, по которой во время работы протекает, по меньшей мере временно, ток (I), в частности, изменяемый ток (I). Этот ток может подаваться, например, от внешнего источника 70 электрической энергии или мощности, предусмотренного в этой вышестоящей системе обработки данных. Во время работы источник 70, электропитания обеспечивает, по меньшей мере, одно напряжение (UV) питания, в частности, униполярное напряжение питания, возбуждая ток (I), протекающий в паре (2 L) проводов. Источник энергоснабжения, в таком случае, может представлять собой, например, батарею и/или цепь источника напряжения постоянного или переменного тока, запитываемую через внутреннюю сеть энергоснабжения предприятия. Для присоединения, в частности, с возможностью отсоединения, этой, по меньшей мере, одной пары (2 L) проводов к измерительному электронному блоку 100а, таким образом, и к самой измерительной системе 1, такой блок дополнительно содержит, по меньшей мере, одну доступную извне клеммную пару.

Для вышеописанного случая измерительного электронного блока, собранного по модульному принципу из отдельных подкомпонентов, каждый из подкомпонентов 1001, 1002 может, например, быть соединен отдельно с внешним источником энергоснабжения, например, также посредством вышеупомянутой токовой петли на 4-20 мА. Однако, в качестве альтернативы этому или дополнения к этому, один из подкомпонентов 1001, 1002 может также быть соединенным с другим подкомпонентом таким образом, чтобы он мог, по меньшей мере временно, питать такой другой подкомпонент электрической энергией.

Измерительный электронный блок, кроме того, выполнен таким образом, что измеренные значения, генерируемые внутренним образом в измерительной системе, будь то, теперь, измеренные значения единственной регистрируемой измеряемой переменной или измеренные значения различных регистрируемых измеряемых переменных, таких как, например, определяемая плотность и определяемый массовый расход, передаются, по меньшей мере частично, через, эту, по меньшей мере, одну пару (2 L) проводов системы 2 обработки данных. Пара (2 L) электрических проводов, в таком случае, может представлять собой часть так называемой двухпроводной токовой петли, хорошо зарекомендовавшей себя в технологии промышленных измерений. Тогда, для этого случая, с одной стороны, измеренные значения, выдаваемые, по меньшей мере временно, передаются через эту единственную пару (2 L) проводов вышестоящей системе обработки данных в форме модулируемого нагрузкой (например, посредством традиционных цепей связи) тока в петле, в частности, тактируемого или непрерывно изменяющегося тока в петле, а с другой стороны, через эту пару (2 L) проводов измерительный электронный блок и, таким образом, измерительная система снабжаются посредством соответствующего, в частности, тактируемого инвертора постоянного тока, по меньшей мере временно и/или по меньшей мере частично, электрической энергией или электрической мощностью (IN·UN).

Измерительный электронный блок 100, кроме того, предназначен для генерирования, во время работы, множества измеренных значений, в частности цифровых измеренных значений, представляющих, по меньшей мере частично, эту, по меньшей мере, одну измеряемую переменную, и для передачи таких значений, по меньшей мере частично, через клеммы и надлежащим образом соединенную с ними пару (2 L) проводов подсоединенной системе 2 обработки данных в форме, подходящей для системы 2 обработки данных. В случае необходимости измерительная система, в связи с этим, может быть дополнительно усовершенствована таким образом, что измерительный электронный блок 100 и система 2 обработки данных были также соединены друг с другом посредством, по меньшей мере, одной дополнительной второй пары проводов (не показанной на чертеже), через которую во время работы, по меньшей мере временно, соответственно протекает электрический ток. Для этого случая, измерительная система может дополнительно передавать внутренне генерируемые измеренные значения, по меньшей мере частично, также через дополнительную пару проводов системе обработки данных. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, измерительная система и система обработки данных могут также поддерживать связь друг с другом беспроводным способом, например посредством радиоволн. В частности, для этого последнего случая, может также быть предпочтительным снабжать измерительную систему электрической энергией, в частности, также исключительно, посредством внутренней и/или внешней, в частности, сменной и/или перезаряжаемой батареи и/или топливного элемента. Кроме того, измерительная система может дополнительно запитываться, частично или исключительно, посредством преобразователей мощности с использованием регенеративных источников энергии и размещаться непосредственно на измерительном устройстве нижнего уровня и/или размещена на удалении от него, примерами таких преобразователей мощности являются, например, термогенераторы, солнечные батареи, ветряные генераторы и тому подобное.

Измерительная система может обмениваться через измерительный электронный блок, по меньшей мере временно, с внешним обслуживающим и управляющим модулем, например портативным обслуживающим модулем или программирующим устройством, предусмотренным в описанной системе обработки данных, данными, относящимися к конкретному устройству, такими как параметры настроек, внутренними по отношению к измерительному устройству, для измерительного электронного блока и/или диагностическими параметрами, внутренними по отношению к измерительной системе. С этой целью, в измерительном электронном блоке 100 дополнительно предусматривается, по меньшей мере, одна схема (СОМ) связи, которая управляет связью по, по меньшей мере, одной паре (2 L) проводов. В частности, схема связи служит для преобразования данных, относящихся к конкретной измерительной системе, подлежащих отправке, в сигналы, способные передаваться через пару (2 L) электрических проводов, и для того, чтобы затем подавать такие сигналы в провода. В качестве альтернативы, схема (СОМ) связи может, однако, также быть предназначена для приема данных, относящихся к конкретной измерительной системе, например набора параметров настроек, подлежащих изменению для измерительного электронного блока, посылаемых извне через подходящую пару электрических проводов. Схема связи может, например, представлять собой интерфейсную схему, работающую в соответствии с протоколом HART @ - Field - Communications - Protocol (протокол взаимодействия с удаленным датчиком с шинной адресацией, HART Communication Foundation (Фонд связи по протоколу HART) г.Остин, штат Техас, США), в котором в качестве носителя сигнала применяется высокочастотное кодированное посредством ЧМ (частотной манипуляции) переменное напряжение, или, однако, также интерфейсную схему, работающую в соответствии со стандартом PROFIBUS (стандарт высокоскоростной шины цифрового технологического оборудования). В случае необходимости, к измерительному электронному блоку, также, дополнительно, могут иметь прямой доступ исполняемые внешним образом (например, в оперативной среде описанной системы обработки данных) процессы, поддерживающие связь с измерительным электронным блоком 100 и обрабатывающие данные.

Измерительная система, согласно изобретению, дополнительно предусматривает, что измерительный электронный блок выдает во время работы, с применением, по меньшей мере, сигнала (хϑ) измерения температуры, так же как и сигнала (xp) измерения давления, измеренное значение (Хρ) плотности таким образом, что оно представляет мгновенное значение локальной плотности, которую текущая среда фактически имеет в воображаемом эталонном месте (которое может также быть расположено на заранее заданном расстоянии от реального места измерения давления и/или реального места измерения температуры вдоль оси потока), определенного локально в пределах технологического трубопровода 20. Это виртуальное эталонное место, ввиду отсутствия в ней соответствующего датчика плотности и для того, чтобы отличать ее от фактически образованных и, таким образом, реальных мест изменения, созданных посредством, соответственно, датчика температуры и датчика давления, именуется как виртуальное место () измерения плотности. Виртуальное место () измерения плотности в таком случае, как может быть отнесено к эталонному месту, выбираемому во время работы из множества заданных эталонных мест и, таким образом, быть определенным образом изменяющейся по своему местоположению, так и оно может также сохраняться фиксированным по своему местоположению. По меньшей мере, для последнего случая дополнительный вариант выполнения изобретения предусматривает, что корпус электронного блока с расположенным в нем измерительным электронным блоком размещается в непосредственной близости от виртуального места () измерения плотности. Определение виртуального места () измерения плотности происходит, в таком случае, путем соответствующего конфигурирования измерительного электронного блока, в частности, вычислительным способом, исполняемым при этом в целях измерения плотности, учитывающего положение и геометрический характер реальных мест (Мр), (Mϑ) измерения. Предусматривается, что виртуальное место () измерения плотности расположено выше по течению от места (Мϑ) измерения температуры и/или выше по течению от места (Мр) измерения давления. Кроме того, для определения плотности может быть предпочтительным позволить месту измерения плотности совпасть либо с местом измерения температуры, либо с местом измерения давления.

Текущая среда имеет, по меньшей мере, одну переменную состояния, например температуру, и/или давление, и/или плотность, и/или число Рейнольдса (Re), которая (которые), по-отдельности или вместе, принимает (принимают) в виртуальном месте () измерения плотности, по меньшей мере временно, в частности, в период времени, относящийся к выдаче измеренного значения плотности, и/или периодически, величину, в значительной степени (по меньшей мере, в смысле точности измерения, требуемой для измерения плотности) иную, чем в, по меньшей мере, одном из реальных мест изменения, подающих фактические сигналы измерения, соответственно, в месте измерения температуры и/или месте измерения давления. Следует учесть, что среда в виртуальном месте измерения плотности находится, по меньшей мере временно, в термодинамическом состоянии и/или в состоянии потока, которое (которые) отличается (отличаются) в значительной степени, в частности в степени, значительной для требуемой точности измерения измерительной системы, в том, что касается, по меньшей мере, одной локальный, переменной термодинамического состояния (температуры, давления, плотности и т.д.), от термодинамического состояния среды в месте измерения температуры и/или от термодинамического состояния среды в месте измерения давления. Это пространственное изменение термодинамического состояния и/или состояния потока в текущей среде может возникнуть, как уже было упомянуто, например, в случае сжимаемой среды, среды, реагирующей в технологическом трубопроводе, дополнительно охлаждаемой среды или дополнительно нагреваемой среды. Кроме того, такое изменение термодинамического состояния и/или состояния потока можно также вызвать, позволяя среде, протекать по технологическому трубопроводу, сечение которого сужается и/или сечение которого расширяется вдоль оси потока, таким образом, как это имеет место, например, при применении в технологическом трубопроводе сопел или диффузоров, так что среда ускоряется или замедляется, что, сообразно случаю, сопровождается сжатием или расширением этой среды.

По этой причине дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок, основываясь на сигнале измерения давления, так же как и на сигнале измерения температуры, определяет сначала предварительное измеренное значение () плотности, например, в соответствии с одним из упомянутых промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006, для представления плотности, которую текущая среда лишь предположительно имеет в виртуальном месте измерения плотности, что объясняется предварительным пренебрежением рассматриваемыми пространственными изменениями в том, что касается термодинамического состояния и/или состояния потока.

Определение предварительного измеренного значения () плотности, в таком случае, может выполняться, по меньшей мере временно, в частности, также и для, по меньшей мере частично, газообразных сред, таких как природный газ, воздух, метан, фосген и т.д., на основе формулы:

в которой n представляет собой молярную массу, z - коэффициент сверхсжимаемости газа среды, определяемый в соответствии с одним из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006 и/или с применением сигнала измерения температуры и/или сигнала измерения давления, и RM - относительная газовая постоянная среды, соответствующая абсолютной газовой постоянной (R), нормализованной по молярной массе (n) среды, соответственно: R/n, при этом R=8,3143 Дж/(К·моль).

В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, измерительный электронный блок может определять предварительное измеренное значение () плотности, по меньшей мере временно, в частности, в случае сред, содержащих, по меньшей мере частично, пар, основываясь на формуле:

в которой πIAWPS-IF97р/Р*IAWPS-IF97 и γIAWPS-IF97=gIAWPS-IF97/(RM*Xϑ), при этом Р*, представляет собой относящееся к конкретной среде критическое давление в соответствии с промышленным стандартом IAWPS - IF97, в частности 16,53 МПа для случая, при котором среда, подлежащая измерению, представляет собой воду, выше которого среда, подлежащая измерению, не может быть жидкостью, a gIAWPS-IF97 - относящаяся к конкретной среде свободная энтальпия (свободная энергия Гиббса) в соответствии с промышленным стандартом IAWPS - IF97.

Выбор действительно подходящей на текущий момент времени соответствующей расчетной формулы для предварительного измеренного значения () плотности и, таким образом, в конце концов, также и для фактического измеренного значения (Хρ) плотности, в таком случае, может быть выполнен автоматически и/или в диалоге с пользователем на месте или посредством вышестоящей системы обработки данных - полуавтоматически, при необходимости также с учетом измеренного на текущий момент давления и измеренной на текущий момент температуры и/или в соответствии со способом выбора, предложенным в упомянутом в начале WO - А 2004/023081.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения предусматривается, что измерительный электронный блок выдает измеренное значение плотности, также применяя, по меньшей мере, один численный поправочный коэффициент (К), например, хранящийся в памяти в цифровой форме поправочный коэффициент, который соответствует локальной изменчивости, относящейся к конкретной измерительной системе и конкретной среде и возникающей вдоль оси потока среды, по меньшей мере, для одной переменной термодинамического состояния среды, в частности температуры, давления или самой плотности, и/или который соответствует локальной изменчивости, относящейся к конкретной измерительной системе и конкретной среде и возникающей вдоль оси потока среды для числа Рейнольдса текущей среды.

Вышеупомянутые локальные изменчивости и, как результат, поправочный коэффициент (К), в таком случае, могут быть определены заранее, по меньшей мере, для измерительных систем с остающимися постоянными условиями, и/или, во время работы, например, с учетом среды, фактически подлежащей измерению, в частности, ее химического состава и/или ее термодинамических свойств. Определение поправочного коэффициента (К) может происходить, например, во время калибровки измерительной системы при помощи известной эталонной среды и/или во время пуска измерительной системы на месте эксплуатации. Для определенных вариантов, в частности, для сред, химический состав которых остается постоянным и термодинамические свойства которых остаются постоянными, может быть вполне достаточно определить этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент (К), по меньшей мере, однажды, только во время пуска измерительной системы. Однако, в случае сред, которые во время работы измерительной системы изменяются значительно, в том, что касается их состава и/или термодинамических свойств, при необходимости также и в результате замены такой среды, может оказаться весьма полезным, чтобы измерительный электронный блок определял поправочный коэффициент (К) периодически также и после пуска, во время работы измерительной системы. Определение поправочного коэффициента (К), в таком случае, может быть выполнено на основе заранее заданной (при необходимости определяемой в диалоге с пользователем, на месте или в дистанционном режиме, и/или внешним по отношению к измерительному электронному блоку образом) удельной теплоемкости (cp) среды, имеющейся в текущий момент времени. Например, теплоемкость (cp) или также другие параметры для определения среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, могут быть переданы из системы обработки данных измерительному электронному блоку и, таким образом, также и измерительной системе.

Измерительный электронный блок содержит, специально для упрощения определения поправочного коэффициента (К), по меньшей мере, одну память 16 данных, в частности энергонезависимую память данных, для хранения параметров измерительной системы, требующихся для работы измерительной системы, в частности, для определения ее функциональных возможностей по измерению и передаче данных. В частности, в таком случае, дополнительно предусматривается, что память данных, например память данных в форме табличной памяти и/или энергонезависимой памяти, хранит, по меньшей мере временно, этот, по меньшей мере, один поправочный коэффициент (К), если необходимо, то также и в случае, когда измерительный электронный блок выключен. Например, память данных может хранить для такой цели также множество поправочных коэффициентов, определенных для различных сред и/или для различных обстоятельств установки, так что измерительный электронный блок может выбрать из множества поправочных коэффициентов, хранящихся в памяти данных, этот, по меньшей мере, один подходящий для текущего момента времени поправочный коэффициент (К), учитывая при этом среду, имеющуюся на текущий момент времени, так же как и обстоятельства установки, имеющиеся на текущий момент времени.

В частности, также для определения поправочного коэффициента (К) память данных, предпочтительно хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере, один параметр (SPM) измерительной системы, относящийся к первому виду, определяющий исключительно среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, и что измерительный электронный блок определяет измеренное значение (Хρ) плотности, применяя, по меньшей мере, этот, по меньшей мере, один параметр (SPM) измерительной системы, относящийся к первому виду. Параметр (SPM) измерительной системы, относящийся к первому виду, может представлять собой, например, удельную теплоемкость (cp) среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, молярную массу (n) среды и/или число (f) колебательных степеней свободы атомов или молекул среды, которое определяется молекулярным строением среды, и/или параметры, выводимые из них, такие как, например, коэффициент реального газа или также сверхсжимаемости газа, при необходимости также определяемый в соответствии с одним из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX - 19, SGERG - 88 IAWPS - IF97, ISO 12213:2006. Таким образом для определения среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, в памяти данных могут храниться, соответственно, также два или более из таких параметров (SPM) измерительной системы, относящихся к первому виду, имеющих различные размерности и/или единицы измерения.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, кроме того, предусматривается, что память данных хранит, по меньшей мере временно, по меньшей мере один параметр (SPME) измерительной системы, относящийся ко второму виду, определяющий как среду, подлежащую измерению в текущий момент времени, так и также мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, и что измерительный электронный блок определяет измеренное значение (Хρ) плотности, применяя, по меньшей мере, параметр (SPME) измерительной системы, относящийся ко второму виду, и, в частности, однако, также применяя и параметр (SPM) измерительной системы, относящийся к первому виду. Обстоятельства установки, в таком случае, заданы, по меньшей мере, в той степени, в которой они имеют значение для определения измеренного значения плотности, расположением (по отношению друг к другу) места (мест) измерения давления, температуры и плотности, так же как, в каждом случае, формой и размером технологического трубопровода в области места (мест) измерения давления, температуры и плотности. Следовательно, параметр (SPME) измерительной системы, относящийся ко второму виду, может быть, например, частью набора параметров, отражающего информацию о местах измерения в том, что касается их фактических мест расположения и фактического характера технологического трубопровода в области мест изменения, равно как также и о термодинамических свойствах среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, или также может быть численным значением сложного параметра, надлежащим образом учитывающего такие влияния, окончательно определяемого, например, экспериментально и/или эмпирически, первым во время работы измерительной системы, при необходимости также с применением параметра (SPM) измерительной системы, относящегося к первому виду.

Кроме того, измерительный электронный блок принимает, по меньшей мере временно, в частности, в виде телеграмм от системы обработки данных и/или определяемые в кратчайшее время, численные значения параметров для параметров (SPM, SPME), по меньшей мере, одной среды, подлежащей измерению, и/или измерительной системы, определяющих мгновенные обстоятельства установки измерительной системы, например, соответственно, теплоемкости (cp) для среды, подлежащей измерению в текущий момент времени и/или в будущем. Теплоемкость (cp) или также одинаковым образом передаваемый другой параметр (SPM) системы, относящийся к первому виду, в таком случае, может быть определен заранее посредством соответствующего измерения, выполняемого, например, местом измерения плотности и/или также внешним по отношению к измерительной системе образом и/или посредством ввода со стороны пользователя, при необходимости также с применением вышестоящей системы обработки данных. Кроме того, в измерительной системе по изобретению, следовательно, также предусматривается, что измерительный электронный блок, поддерживающий, по меньшей мере временно, связь по проводу или по радио с электронной системой обработки данных, передает измеренное значение плотности системе обработки данных, и/или что измерительный электронный блок, по меньшей мере временно, принимает от системы обработки данных численные значения параметров, в частности, в форме стандартизированной телеграммы, для среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, например, соответственно, параметры (SPM) измерительной системы, относящиеся к первому виду, определяющие ее термодинамические свойства и/или ее химический состав. Если требуется, то также имеется дополнительная возможность определять посредством системы обработки данных параметры (SPME) измерительной системы, относящиеся ко второму виду, и передавать такие параметры в форме численных значений параметров непосредственно измерительному электронному блоку.

Для описанного случая, при котором измерительный электронный блок должен автоматически определять во время работы, по меньшей мере временно, на основе параметров (SM) системы, относящихся к первому виду, удельную теплоемкость (ср) среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, такое определение может быть выполнено, например, на основе формулы:

в которой n представляет собой параметр измерительной системы - молярную массу, R - абсолютную газовую постоянную, при этом R=8,3143 Дж/(К·моль), и f - параметр измерительной системы - количество колебательных степеней свободы атомов или молекул среды, подлежащей измерению в текущий момент времени.

Предпочтительно, поправочный коэффициент определяется исключительно средой, подлежащей измерению в текущий момент времени, в частности, ее химическим составом, так же как и выводимыми непосредственно из него физическими параметрами, так же как и конкретным вариантом выполнения измерительной системы в том, что касается установочных размеров и установочных положений индивидуальных мест изменения, так же как и размера и формы технологического трубопровода в области мест изменения, так чтобы он, в конце концов, был в значительной степени независим от реально измеренных измеряемых переменных, давления и температуры.

Вследствие и с учетом того факта, что изменение термодинамического состояния или состояния потока текущей среды, а заодно с ним точность измерения таких измерительных систем вполне могут совместно определяться также фактической скоростью потока среды, предпочтительный вариант выполнения изобретения, кроме того, предусматривает, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение (Хρ) плотности, применяя, по меньшей мере, значение (ХК) коррекции плотности, определяемое во время работы и зависящее как от скорости потока среды, так также и от локальной температуры, преобладающей в месте измерения температуры. Это значение (ХК) коррекции плотности, в таком случае, воплощено таким образом, что оно соответствует мгновенной локальной изменчивости, по меньшей мере, переменной термодинамического состояния среды, в частности, такой переменной, которая зависит от среды, подлежащей измерению в текущий момент времени, так же как и от мгновенных обстоятельств установки, и/или которая соответствует мгновенной локальной изменчивости числа Рейнольдса текущей среды, в частности, такой изменчивости, которая является следствием среды и/или конструкции измерительной системы и имеет место вдоль оси потока в измерительной системе.

По меньшей мере временно, в измерительном электронном блоке является доступным соответствующее измеренное значение (Xv) скорости, представляющее в виде мгновенного значения, настолько близкого к текущему моменту времени, насколько это возможно, скорость потока среды, протекающей в измерительной системе.

Затем, с применением измеренного значения (Xv) скорости и измеренного значения (Хϑ) температуры, так же как и уже упоминавшегося поправочного коэффициента (К), величина (XK) коррекции плотности может быть определена посредством измерительного электронного блока на основе формулы:

По меньшей мере, для вышеописанного случая, при котором измерительный электронный блок 100 определяет предварительное измеренное значение () плотности посредством вычислительного алгоритма, основанного на расчетной формуле (1) и/или на расчетной формуле (2), измеренное значение (Хρ) плотности для виртуальной измеренной плотности может быть очень просто и быстро определено с применением обоих значений из числа: предварительного измеренного значения () плотности, а также, дополнительно, значения (XK) коррекции плотности, при помощи формулы:

Соответственно, в предпочтительном варианте выполнения изобретения измерительный электронный блок сконфигурирован таким образом, что он определяет измеренное значение (Хρ) плотности, применяя вышеупомянутые формулы (4), (5), так же как (1) или 2, по меньшей мере временно, на основе формулы:

и/или, по меньшей мере временно, на основе формулы:

Для проверки достоверности определенного в мгновенном виде, измеренного значения плотности, например, в ходе самопроверки измерительной системы, измерительный электронный блок в предпочтительном варианте выполнения изобретения во время работы периодически сравнивает величину (XK) коррекции плотности с, по меньшей мере, одним эталонным значением, относящимся к конкретной заданной измерительной системе. При дальнейшем усовершенствовании предусматривается, что измерительный электронный блок, основываясь на сравнении значения (XK) коррекции плотности и эталонного значения, количественно сигнализирует о мгновенном отклонении значения (XK) коррекции плотности от эталонного значения и/или, временно, генерирует сигнал тревоги, сигнализирующий о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между значением (XK) коррекции плотности и соответствующим эталонным значением. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, измерительный электронный блок, кроме того, реализован таким образом, что он определяет, периодически во время работы, погрешность плотности, которая соответствует отклонению, в частности относительному отклонению, предварительного измеренного значения () плотности и измеренного значения (Хρ) плотности, в частности, таких значений, определенных в соответствии со стандартами в вышеупомянутом смысле, и также выдает такую погрешность в форме численного значения погрешности плотности. Недопустимо высокое расхождение между предварительным измеренным значением () плотности и измеренным значением (Хρ) плотности или между значением (XK) коррекции плотности и соответствующим эталонным значением может, например, быть отнесено за счет ошибочного задания параметров измерительного электронного блока, или неожиданного изменения среды, подлежащей измерению, и/или повреждения установки, содержащей технологический трубопровод. Предусматривается, что измерительный электронный блок применяет значение (XK) коррекции плотности при генерировании измеренного значения (Хρ) плотности только тогда, когда оно составляет, по меньшей мере, единицу, в частности лежит в диапазоне от 1 до 1,2. В варианте выполнения изобретения, альтернативном этому, измерительный электронный блок сконфигурирован таким образом, что он применяет значение (XK) коррекции плотности при генерировании измеренного значения (Хρ) плотности только тогда, когда оно составляет, самое большее, единицу, в частности лежит в диапазоне от 0,8 до 1. В дополнение к этому, может быть предпочтительным для пользователя, когда измерительный электронный блок выводит мгновенную погрешность плотности в форме численного значения погрешности плотности и/или сравнивает мгновенную погрешность плотности, по меньшей мере, с одним заранее заданным эталонным значением и, основываясь на этом сравнении, генерирует, временно, сигнал тревоги, который сигнализирует о нежелательном, в частности, недопустимо высоком расхождении между предварительным измеренным значением () плотности и измеренным значением (Хρ) плотности, например, на месте, посредством элемента отображения интерфейса «человек-машина».

Измерительная система дополнительно подает по меньшей мере один сигнал (xv) измерения расхода, находящийся под влиянием локальной скорости потока. Это сделано, в частности, также с целью автоматического и производимого в кратчайшее время определения значения (XK) коррекции плотности. Для выполнения подачи этого, по меньшей мере, одного сигнала (xv) измерения расхода измерительная система оснащена, по меньшей мере, одним датчиком расхода, размещенным в месте (Mv) измерения скорости для того, чтобы реагировать, главным образом, на локальную скорость потока среды, подлежащей измерению, в частности на скорость потока, усредненную по поперечному сечению технологического трубопровода, в частности, также и на изменения этой скорости потока. Во время работы измерительный электронный блок 100 и датчик расхода, следовательно, поддерживают, по меньшей мере временно, связь друг с другом, по меньшей мере таким образом, что измерительный электронный блок имеет в своем распоряжении, по меньшей мере временно, сигнал (xv) измерения расхода, генерируемый датчиком расхода. В частности, в таком случае дополнительно предусматривается, что измерительный электронный блок определяет измеренное значение (Хρ) плотности также с применением сигнала измерения расхода. По меньшей мере для этого, измерительный электронный блок поддерживает, по меньшей мере временно, связь также с датчиком расхода, например, также через внешнюю полевую шину и/или беспроводным способом по радио. Кроме того, предусматривается, что измеренное значение плотности генерируется посредством электронного блока измерительного устройства таким образом, что оно представляет локальную плотность среды в области датчика расхода.

В показанном здесь варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, датчик расхода, в особенности, однако, также один из электронных модулей измерительного электронного блока, выполнен посредством встроенного в трубопровод измерительного устройства промышленного типа для текущих сред, например устройства, реализованного как компактное устройство. Встроенное в трубопровод измерительное устройство содержит, по меньшей мере, одну, по существу, жесткую и достаточно стойкую к воздействию давления несущую трубку, через которую во время работы протекает среда, подлежащая измерению, в частности несущую трубку, вставленную в трассу технологического трубопровода и, таким образом, образующую прямолинейный участок этого трубопровода. На несущей трубке и/или в ней надлежащим образом размещен фактический датчик расхода. В зависимости от варианта применения несущая трубка может быть изготовлена, например, из металла, пластмассы и/или керамики.

Датчик расхода, предпочтительно, выполнен компактным встроенным в трубопровод измерительным устройством в форме вихревого расходомера, вставленного в трассу технологического трубопровода. Такие вихревые расходомеры традиционно служат для высокоточной регистрации, в качестве первичной физической измеряемой переменной, скорости потока и/или объемного расхода текущих сред, в частности сред с высокой температурой и/или высоким давлением.

На фиг.3а и 3b показан в разрезе вихревой расходомер, в одном случае - если смотреть на него в направлении потока (фиг.3а), а в другом случае - если смотреть на него в направлении, противоположном направлению потока (фиг.3b). Вихревой расходомер содержит вихревой датчик 30, прикрепленный к трубной стенке 21 несущей трубки 20, служащей в качестве прямолинейного участка технологического трубопровода. Вихревой датчик 30 выступает через расточенное отверстие 22, выполненное в стенке 21 трубки, и служит в качестве датчика расхода в вышеупомянутом смысле. Вихревой датчик 30 может, например, представлять собой вихревой датчик с динамической компенсацией, оснащенный лопаткой, погруженной в среду, и емкостным преобразующим элементом, регистрирующим ее деформации, как это также описано в US - А 6003384.

Во внутренней части несущей трубки 20, которая сама вставлена в трубопровод, например, посредством соответствующих фланцевых соединений, кроме того, расположено вдоль одного из диаметров несущей трубки тело 40 необтекаемой формы, которое прочно соединено с несущей трубкой 20 в лежащих диаметрально напротив друг друга местах 41, 41* прикрепления. Центр расточенного отверстия 22 и центр места 41 прикрепления лежат на образующей несущей трубки 20. Тело 40 необтекаемой формы содержит поверхность 42 соударения, против которой во время работы течет среда, подлежащая измерению. В дополнение к этому тело 40 необтекаемой формы имеет две боковые поверхности, из которых на фиг.3а и 3b видимой является только обращенная к нам боковая поверхность 43. Поверхность 42 соударения и боковые поверхности образуют две разделительные кромки, из которых полностью видна на обоих видах только обращенная к нам разделительная кромка 44, в то время как место расположения задней разделительной кромки видно на фиг.3а. Тело 40 необтекаемой формы, показанное на фиг.3а и 3b, имеет, здесь, по существу, форму прямого треугольного столбика, то есть, перпендикулярного столбика треугольного поперечного сечения. Однако, в случае необходимости, для выполнения измерительной системы, согласно изобретению, можно также применять тела необтекаемой формы, имеющие другую форму.

Поток среды против поверхности 42 соударения образует там известным способом ниже по течению от тела необтекаемой формы вихревую дорожку Кармана, в которой от каждой разделительной кромки попеременно отделяются завихрения и затем движутся в вниз по течению в текущей среде. Эти завихрения, уносимые потоком, порождают, в свою очередь, локальные колебания давления в текущей среде, и их привязанная ко времени частота отделения, соответственно, их так называемая частота завихрений, является мерой для скорости потока и/или объемного расхода среды. Колебания давления, снимаемые с уносимых завихрений, затем преобразуются посредством вихревого датчика 30, образованного здесь посредством лопатки и размещенного ниже по течению от тела необтекаемой формы, в сигнал завихрения, соответствующий локальной скорости потока и служащий в качестве электрического сигнала (xv) измерения расхода.

Преобразующий элемент 36 выдает вышеупомянутый сигнал измерения, частота которого пропорциональна объемному расходу текущей среды.

Вихревой датчик 30 вставлен ниже по течению от тела 40 необтекаемой формы в расточенное отверстие 22 в трубную стенку 21 несущей трубки 20 и герметизирует расточенное отверстие 22 против вытекания среды из внутренней части несущей трубки 20 на наружную поверхность несущей трубки 20, что достигается винтовым соединением вихревого датчика 30 со стенкой 21. Для этого служат, например, четыре винта, из которых винты 5, 6, 7 видны на фиг.3а и 3b. Части вихревого датчика, которые видны на фиг.3а и 3b, представляют собой клиновидную лопатку 31 датчика, выступающую через расточенное отверстие 22 в стенке 21 трубки во внутреннюю часть несущей трубки 20, и корпусной колпачок 32. Корпусной колпачок 32 заканчивается надставкой 322 с введением между ними имеющей тонкую стенку промежуточной части 323; в этой связи сравните также уже упоминавшийся US - А 6003384. Лопатка 31 датчика имеет главные поверхности, из которых на фиг.3а и 3b видна только главная поверхность 311. Главные поверхности выставлены по упомянутой образующей несущей трубки 20 и образуют переднюю кромку 313. Лопатка 31 датчика может также иметь и другие пространственные формы; так, например, она может иметь две параллельные главные поверхности, которые образуют две параллельные передние кромки. Лопатка 31 датчика короче, чем диаметр несущей трубки 20; она, кроме того, является жесткой к изгибу и может содержать, например, глухое отверстие, в которое может быть вставлен преобразующий элемент в форме термопары или термометра сопротивления, служащих для определения температуры среды, при необходимости, для генерирования сигнала измерения температуры и, следовательно, также для выполнения самого места измерения температуры; в этой связи сравните также уже упоминавшиеся US - В 6988418 или US - В 6910387. Для того чтобы глухое отверстие 314 имело достаточный диаметр, от главных поверхностей выступают участки стенки, такой участок 315 стенки, обозначен на фиг.3а. Глухое отверстие 314 доходит до места вблизи передней кромки 313 и имеет там дно.

Вихревому датчику 30, кроме того, принадлежит диафрагма 33, закрывающая расточенное отверстие 22 и имеющая первую поверхность 331, обращенную к среде, и вторую поверхность 332, обращенную в направлении от среды; см. фиг.3 и 4. Лопатка 31 датчика присоединена к поверхности 331, в то время как элемент 36, преобразующий физический параметр в электрический сигнал и реагирующий на изгиб или перемещения лопатки 31, присоединен к поверхности 332. Лопатка 31 датчика, диафрагма 33, также как и ее кольцеобразная кромка 333 могут быть изготовлены из единого куска материала, например металла, в частности нержавеющей стали.

Здесь следует отметить, что вместо вихревого расходомера, показанного здесь в порядке примера, имеющего, по меньшей мере, одно тело необтекаемой формы, выступающее в просвет технологического трубопровода и погруженного в среду, и, по меньшей мере, один датчик расхода, расположенный ниже по течению от этого, по меньшей мере, одного тела необтекаемой формы, в частности, датчик расхода, выступающий, по меньшей мере частично, в просвет технологического трубопровода, можно для создания этого, по меньшей мере, одного датчика расхода, подающего упомянутый сигнал измерения расхода, а следовательно, для образования места измерения расхода, как таковой, использовать также и другие встроенные в трубопровод измерительные устройства, равным образом признанные в технологии автоматизации производственного процесса, примерами которых служат, например, магнитоиндуктивные расходомеры, тепловые расходомеры, устройства измерения расхода по перепаду давления, ультразвуковые расходомеры или тому подобное. Сам датчик расхода может, в таком случае, который также обычен в случае таких измерительных устройств, и в зависимости от реализованного принципа измерения, быть образован посредством, по меньшей мере, элемента - электрического сопротивления, в частности, элемента - сопротивления, через который протекает, по меньшей мере временно, нагревающий электрический ток; посредством, по меньшей мере, одного измерительного электрода, измеряющего электрические потенциалы, в частности, измерительного электрода, контактирующего с текущей средой; посредством, по меньшей мере, одного измерительного конденсатора, реагирующего на изменения параметра потока; и/или посредством, по меньшей мере, одного пьезоэлектрического элемента и/или пьезорезистивного элемента. Датчик расхода может, особенно в случае, когда для формирования датчика расхода применяют измерительный конденсатор и/или пьезоэлектрический или пьезорезистивный элемент, представлять собой датчик, который периодически подвергается во время работы механическим деформациям под действием среды, протекающей в измерительной системе для генерирования сигнала измерения, и/или который во время работы периодически перемещается по отношению к положению статического равновесия под действием среды, протекающей в измерительной трубке, что обычно и имеет место, за исключением вышеупомянутых встроенных в трубопровод измерительных устройств, измеряющих параметр потока на основе завихрений, уносимых в потоке с формированием вихревой дорожки Кармана, например, также для таких встроенных в трубопровод измерительных устройств, которые измеряют параметры потока рассматриваемого вида на основе перепадов давления. Для последнего случая, этот, по меньшей мере, один датчик расхода может быть образован, например, посредством, по меньшей мере, одного препятствия на пути потока, которое сужает поперечное сечение технологического трубопровода, в частности, расходомерной диафрагмы или сопла, так же как и посредством, по меньшей мере, одного датчика перепада давления, который регистрирует перепад давления, возникающий на этом препятствии, на пути потока и подает представляющий сигнал измерения перепада давления. Этот, по меньшей мере, один датчик перепада давления, в таком случае, может быть образован, например, частично посредством датчика давления, размещенного в месте измерения давления. В качестве альтернативы вышеупомянутым типам датчика или измерительного устройства, этот, по меньшей мере, один датчик расхода может, кроме того, также быть выполнен в сочетании с прямолинейным участком технологического трубопровода, при этом вибрации такого прямолинейного участка, возбуждаемые активным образом извне посредством возбудителя колебаний и/или пассивным образом самой средой, обнаруживаются посредством, по меньшей мере, одного преобразующего элемента, регистрирующего, например, электродинамическим или оптоэлектронным способом, механические колебания и подающего соответствующий сигнал колебания, таким образом, как это, как известно, имеет место, например, также в случае с кориолисовыми массовыми расходомерами. Имеющиеся на рынке кориолисовы массовые расходомеры обычно представляют собой встраиваемые в трубопровод измерительные устройства, предлагаемые в виде компактных измерительных устройств, в которых, по меньшей мере, одна измерительная трубка, оснащенная снаружи возбудителями колебаний и датчиками, вставлена посредством фланцев в трассу технологического трубопровода, образуя прямолинейный участок, вибрирующий, по меньшей мере временно, во время работы.

Применение измерительных систем со встроенным в трубопровод измерительным устройством вышеупомянутого вида, позволяет, таким образом, в дополнение к виртуально измеряемой плотности, равным образом, определять с высокой точностью, при необходимости также в режиме реального времени, и другие измеряемые переменные, в частности массовый расход, объемный расход, скорость потока, вязкость, давление, температуру и/или тому подобное.

По меньшей мере, в случае применения также и датчика расхода, внутреннего по отношению к измерительной системе, имеется, кроме того, возможность также определять вышеупомянутый поправочный коэффициент (К) непосредственно, заранее, в частности, также в ходе "влажной" калибровки. Например, поправочный коэффициент (К) может быть очень просто выбран таким образом, что выполняется формула:

в которой ΔХρ соответствует отклонению, определяемому заранее, в частности, в ходе калибровки той же самой и/или, по существу, эквивалентной измерительной системы с известной эталонной средой и/или в ходе пуска измерительной системы в месте эксплуатации, например, рассчитываемому и/или измеряемому отклонению, относящемуся к конкретной измерительной системе, которое предварительное измеренное значение () плотности, определяемое для эталонной среды, заданной, по меньшей мере, в том, что касается ее фактической плотности (ρRef), имеет от такой плотности (ρRef) эталонной среды. В результате, ΔХρ может рассматриваться практически также как погрешность измерения, присущая измерительной системе, то есть погрешность измерения, которую предварительное измеренное значение () плотности, определяемое посредством самой измерительной системы, несет в себе в виртуальном месте измерения по сравнению с фактической плотностью. Зная предварительное измеренное значение () плотности, равно как также и фактическую плотность (ρRef) эталонной среды, можно количественно определить эту погрешность измерения следующим образом:

так что поправочный коэффициент (К), в результате, должен быть выбран таким образом, чтобы он удовлетворял настолько точно, насколько это возможно, следующей формуле:

Однако в дополнение к этому, по меньшей мере в случае применения датчика расхода, внутреннего по отношению к измерительной системе, также вполне возможно определить поправочный коэффициент (К) экспериментально посредством эталонной измерительной системы и соответствующих эталонных сред и/или посредством компьютерного моделирования и, основываясь на нем, экстраполировать дальнейшие численные значения для поправочных коэффициентов (К) для других измерительных систем, аналогичных эталонной измерительной системе, и/или для других сред.

Измерительный электронный блок, применяя, по меньшей мере, сигнал измерения расхода, также определяет измеренное значение (Xv) скорости, в частности, цифровое измеренное значение (Xv) скорости, которое в виде мгновенного значения представляет скорость потока текущей среды, и/или измерительный электронный блок, применяя, по меньшей мере, сигнал измерения расхода, также определяет измеренное значение (Xv) объемного расхода, например цифровое измеренное значение объемного расхода, которое в виде мгновенного значения представляет удельный объемный расход текущей среды. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, измерительный электронный блок, применяя, по меньшей мере, сигнал измерения температуры и сигнал измерения давления или измеренное значение плотности, так же как и сигнал измерения расхода или выведенное из него измеренное значение объемного расхода, может во время работы определить, кроме того, измеренное значение (Xm) массового расхода, например цифровое измеренное значение массового расхода, которое представляет, в виде мгновенного значения, удельный массовый расход или проинтегрированный, то есть просуммированный массовый расход.

Для упрощения конструкции измерительной системы и, наряду с этим, для дальнейшего улучшения точности измеренного значения плотности, датчик расхода в предпочтительном варианте может быть размещен таким образом, что, как предлагается, например, также в US - В 6988418 или US - В 6910387, по меньшей мере, место измерения расхода и место измерения температуры, или, как предлагается, например, также в US - В 7007556, по меньшей мере, место измерения расхода и место измерения давления, по меньшей мере частично, перекрывают друг друга, в частности являются совпадающими. Однако в качестве альтернативы место измерения расхода может, как это схематически показано на фиг.1 и 2, также быть расположено на удалении от места измерения температуры и/или места измерения давления, например, выше по течению от места измерения температуры и/или выше по течению от места измерения давления.

Температурный датчик измерительной системы и/или датчик давления, как это предлагается, например, также в US - В 6988418, US - В 6910387 или US - В 6651512, аналогичным образом предоставляются посредством встроенного в трубопровод измерительного устройства, содержащего датчик расхода, например встроенного в трубопровод измерительного устройства в форме компактного измерительного устройства.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения виртуальное место измерения плотности и место измерения расхода выбираются таким образом, что среда имеет в виртуальном месте измерения плотности термодинамическое состояние, соответствующее термодинамическому состоянию среды в месте измерения скорости, и/или среда имеет в виртуальном месте измерения плотности и месте измерения скорости, по существу, равные числа Рейнольдса. Это может, например, быть достигнуто посредством такого задания виртуального места измерения плотности, что она и место измерения расхода, по меньшей мере, частично перекрывают друг друга, в частности, являются совпадающими. Соответственно, измеренное значение плотности должно определяться таким образом, чтобы оно точно представляло локальную плотность среды в области датчика расхода, и, следовательно, также точно представляло локальную плотность среды в месте измерения скорости.

Для дальнейшего упрощения измерения другой вариант выполнения измерительной системы предусматривает, что технологический трубопровод представляет собой, по существу, прямолинейный трубопровод, таким образом, в нем нет колен или изгибов, по меньшей мере, на отдельных его участках, особенно в области между местом измерения плотности и местом измерения давления и/или между местом измерения плотности и местом измерения температуры. Кроме того, технологический трубопровод должен быть реализован, по меньшей мере на отдельных своих участках, особенно в области места измерения температуры и/или в области места измерения давления, как трубопровод, по существу, устойчивый по форме, по меньшей мере, под действием рабочего давления, в частности жесткий трубопровод и/или трубопровод, имеющий круглое поперечное сечение.

Вышеупомянутое изменение осуществляется во время работы в значительной мере определенным образом за счет наделения технологического трубопровода, по меньшей мере в виртуальном месте измерения плотности, дополнительно, внутренним диаметром (D1), отличающимся от внутреннего диаметра (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления. Другой вариант выполнения изобретения дополнительно предусматривает, что технологический трубопровод имеет в виртуальном месте измерения плотности внутренний диаметр (D1), отличающийся от внутреннего диаметра (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры, и/или что внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления отличается от внутреннего диаметра (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры. При подробном рассмотрении, таким образом, в результате имеется большое количество возможностей комбинирования в том, что касается расположения индивидуальных мест изменения относительно друг друга, равно как также и выбора внутреннего диаметра технологического трубопровода в конкретных местах измерения. Выбор особенно подходящих для этого вариантов выполнения, кроме того, также схематически показан на фиг.4а, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f и 4h.

Как показано на фигурах, может быть предпочтительным реализовать измерительную систему таким образом, чтобы внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода был больше в месте измерения давления, чем внутренний диаметр (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры, или, однако, также таким образом, чтобы внутренний диаметр (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры был больше чем внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления. В качестве альтернативы этому или в дополнение к этому, внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления может также быть выбран таким образом, чтобы он был больше, чем внутренний диаметр, (D1) технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, и/или внутренний диаметр (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры может быть выбран таким образом, чтобы он был больше чем внутренний диаметр (D1) в виртуальном месте измерения плотности. В частности, дополнительно предусматривается, что отношение (D3/D1) внутренних диаметров: внутреннего диаметра (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры к внутреннему диаметру (D1) технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности, больше чем 1,1 и/или меньше чем 5, например, соответственно, лежит в диапазоне от 1,2 до 3,1. Кроме того, по меньшей мере для этого случая предпочтительно, когда технологический трубопровод в виртуальном месте измерения плотности имеет внутренний диаметр (D1), который, по существу, равен внутреннему диаметру (D2) технологического трубопровода в месте измерения температуры. В другом варианте выполнения изобретения предусматривается, что отношение (D2/D1) внутренних диаметров: внутреннего диаметра (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления к внутреннему диаметру (D1) технологического трубопровода в виртуальном месте измерения плотности поддерживается большим чем 1,1 и/или меньшим чем 5, например, соответственно, лежит в диапазоне от 1,2 до 3,1. Для этого случая, предпочтительно, когда технологический трубопровод в виртуальном месте измерения плотности имеет внутренний диаметр (D1), который, по существу, равен внутреннему диаметру (D3) технологического трубопровода в месте измерения температуры.

Различия между внутренними диаметрами (D1), (D2), (D3), соответственно, могут, в зависимости от требуемой конфигурации, быть реализованы посредством снабжения технологического трубопровода между, по меньшей мере, двумя из вышеупомянутых мест изменения, например, соответственно, между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения температуры и/или местом измерения давления, или также между местом измерения температуры и местом измерения давления, прямолинейным участком, реализованным как диффузор, в частности, воронкообразный диффузор, имеющий просвет, расширяющийся в направлении потока, в частности непрерывно расширяющийся в направлении потока, или прямолинейным участком, который выполнен как сопло, в частности воронкообразное сопло, имеющее просвет, сужающееся в направлении потока, в частности непрерывно сужающееся в направлении потока.

Кроме того, экспериментальные исследования показали, что места измерения в предпочтительном варианте выполнения должны быть размещены или заданы таким образом, чтобы расстояние (L21), на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, отличалось от расстояния (L31), на которое место измерения температуры отстоит от виртуального места измерения плотности. Например, для измерения может быть весьма предпочтительным, когда расстояние (L21), на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, больше чем расстояние (L31), на которое место измерения температуры отстоит от виртуального места измерения плотности, и/или когда расстояние (L21), на которое место измерения давления отстоит от виртуального места измерения плотности, и/или расстояния (L23), на которое место измерения давления отстоит от места измерения температуры, больше чем внутренний диаметр (D2) технологического трубопровода в месте измерения давления. Вполне пригодными, в таком случае, признаны расстояние (L21) и/или расстояние (L23), составляющие, по меньшей мере трехкратный, в частности, более чем пятикратный внутренний диаметр (D2).

По вопросам дополнительной информации для компоновки и определения размеров технологического трубопровода измерительной системы касательно вышеупомянутых установочных длин и/или отношений внутренних диаметров в случае применения редукционного элемента и/или диффузора, равно как также и других вариантов выполнения технологического трубопровода выше по течению от датчика расхода и/или ниже по течению от датчика расхода настоящим дается прямая ссылка на предварительно не публиковавшиеся заявки DE 102006034296.8 и 102006047815.0 правообладателя по данному изобретению, или на аналогичные им заявки, причем их соответствующие раскрытия должны, таким образом, рассматриваться как принадлежащие настоящей заявке.

Дальнейшие исследования с измерительными системами согласно изобретению дополнительно показали для вариантов расположения мест изменения температуры, давления и плотности, показанных на фиг.4а, 4b, 4c, 4d, относительно друг друга, так же как в отношении вышеупомянутых отношений внутренних диаметров, что значение коррекции плотности, определенное для них, по меньшей мере, в соответствии с формулой (4) и используемое для определения измеренного значения плотности в соответствии с формулой (1) или 2, должно всегда быть больше чем единица; в противном случае, как уже упоминалось, была бы получена работающая со сбоями измерительная система или нарушение в работе предприятия. Равным образом, для комбинаций, показанных на фиг.4е, 4f, 4g, и 4h, значение коррекции плотности, при условии, что применяются те же самые расчетные формулы, должно всегда быть меньше чем единица.

Помимо этого в таблице 1 приведены комбинации, в отношении внутренних диаметров (D1), (D2), (D3), в каждом случае в единицах измерения - мм, и выбранные в качестве среды газы, так же как, в каждом случае, соответственно, подходящий поправочный коэффициент (К) в единицах измерения К·с2·м-2, особенно подходящий для измерительной системы с датчиком расхода в соответствии с примером варианта выполнения, показанным на фиг.2 и 3.

Таблица 1
Газ D1, D3 D2 К
СН4
(n=16 г · моль-1,
f=6)
13,9 24,3 27851,08558
13,9 26,7 26084,12357
13,9 27,2 25671,22129
13,9 28,5 24567,65186
13,9 38,1 17069,51792
13,9 40,9 15350,28348
13,9 41,2 15178,90947
13,9 43,1 14147,85441
24,3 38,1 3086,763684
24,3 40,9 3035,482335
24,3 41,2 3026,384008
24,3 43,1 2957,410639
24,3 49,2 2662,97974
24,3 52,6 2484,170531
24,3 52,7 2478,934254
24,3 54,5 2385,462689
38,1 49,2 448,2000215
38,1 52,6 487,9209744
38,1 54,5 500,3838513
38,1 73,7 459,369374
38,1 78 435,8925863
38,1 78,1 435,337907
38,1 82,5 410,9043438
49,2 73,7 183,0929623
49,2 78 183,4977725
49,2 78,1 183,4687956
49,2 82,5 180,8940523
49,2 97 162,4571647
49,2 102,3 154,3167919
49,2 102,4 154,1619225
49,2 107,1 146,8997624
73,7 97 32,98911974
73,7 102,4 35,0370316
73,7 107,1 36,01526944
73,7 146 32,12475476
73,7 151 31,10798557
73,7 154,2 30,45138942
73,7 159,3 29,40598339
97 146 12,12975471
97 151 12,16106709
97 154,2 12,14098846
97 159,3 12,05687371
97 199,9 10,30674712
97 202,7 10,16121596
97 206,5 9,963705636
97 207,3 9,922187549
146 199,9 2,245529752
146 202,7 2,273600656
146 206,5 2,304852917
146 207,3 2,310502276
146 248,8 2,317268815
146 254,5 2,291734778
146 258,8 2,2702775
146 260,4 2,261877863
Природный газ
(n=16…, 40 г · моль-1,
в зависимости от состава,
f=6)
13,9 24,3 31170,01324
13,9 26,7 29190,34938
13,9 27,2 28727,93943
13,9 28,5 27492,24479
13,9 38,1 19099,80535
13,9 40,9 17175,91318
13,9 41,2 16984,14311
13,9 43,1 15830,39114
24,3 38,1 3455,020015
24,3 40,9 3397,337203
24,3 41,2 3387,128821
24,3 43,1 3309,793458
24,3 49,2 2980,007098
24,3 52,6 2779,822049
24,3 52,7 2773,96038
24,3 54,5 2669,329455
38,1 49,2 501,8495813
38,1 52,6 546,2444885
38,1 54,5 560,159696
38,1 73,7 514,0710105
38,1 78 487,7826811
38,1 78,1 487,1616486
38,1 82,5 459,8077209
49,2 73,7 204,9496071
49,2 78 205,3864268
49,2 78,1 205,3536589
49,2 82,5 202,458931
49,2 97 181,8004079
49,2 102,3 172,6858252
49,2 102,4 172,5124389
49,2 107,1 164,3825333
73,7 97 36,93625048
73,7 102,4 39,22468158
73,7 107,1 40,31654938
73,7 146 35,94964274
73,7 151 34,81116896
73,7 154,2 34,07605503
73,7 159,3 32,90573249
97 146 13,57764009
97 151 13,61203427
97 154,2 13,58918743
97 159,3 13,49451405
97 199,9 11,53365739
97 202,7 11,37072445
97 206,5 11,14960825
97 207,3 11,10312955
146 199,9 2,5139906
146 202,7 2,545346756
146 206,5 2,580243371
146 207,3 2,586549405
146 248,8 2,593473866
146 254,5 2,564840534
146 258,8 2,540788021
146 260,4 2,531374101
H2O
(n=18 г · моль-1,
f=6)
13,9 24,3 31256,24144
13,9 26,7 29271,0454
13,9 27,2 28807,34836
13,9 28,5 27568,21927
13.9 38,1 19152,54293
13,9 40,9 17223,33422
13,9 41,2 17031,03432
13,9 43,1 15874,09507
24,3 38,1 3464,588763
24,3 40,9 3406,738816
24,3 41,2 3396,501521
24,3 43,1 3318,948505
24,3 49,2 2988,242826
24,3 52,6 2787,502227
24,3 52,7 2781,624305
24,3 54,5 2676,703394
38,1 49,2 503,2441144
38,1 52,6 547,7602846
38,1 54,5 561,7131315
38,1 73,7 515,492087
38,1 78 489,1306726
38,1 78,1 488,5079154
38,1 82,5 461,07809
49,2 73,7 205,5175663
49,2 78 205,9551717
49,2 78,1 205,9223044
49,2 82,5 203,0192259
49,2 97 182,3029139
49,2 102,3 173,1630088
49,2 102,4 172,9891412
49,2 107,1 164,8366844
73,7 97 37,03884498
73,7 102,4 39,33351491
73,7 107,1 40,42832654
73,7 146 36,04900682
73,7 151 34,90736955
73,7 154,2 34,1702149
73,7 159,3 32,99664598
97 146 13,61526406
97 151 13,64973647
97 154,2 13,62681665
97 159,3 13,53186744
97 199,9 11,56552973
97 202,7 11,40214452
97 206,5 11,18041482
97 207,3 11,1338072
146 199,9 2,52096787
146 202,7 2,552409208
146 206,5 2,587400279
146 207,3 2,593723327
146 248,8 2,600650057
146 254,5 2,571936044
146 258,8 2,547815996
146 260,4 2,538375687
Воздух
(n=29 г · моль-1,
f=5)
13,9 24,3 50338,90921
13,9 26,7 47124,38089
13,9 27,2 46375,14885
13,9 28,5 44374,58191
13,9 38,1 30815,23069
13,9 40,9 27710,05332
13,9 41,2 27400,56851
13,9 43,1 25538,71377
24,3 38,1 5583,208016
24,3 41,2 5470,96068
24,3 43,1 5344,897321
24,3 49,2 4810,117614
24,3 52,6 4486,285526
24,3 52,7 4476,808075
24,3 54,5 4307,671069
38,1 49,2 812,4565419
38,1 52,6 883,65719
38,1 54,5 905,8569033
38,1 73,7 829,8882553
38,1 78 787,3215533
38,1 78,1 786,316573
38,1 82,5 742,0716954
49,2 73,7 331,3026455
49,2 78 331,8738927
49,2 78,1 331,8181848
49,2 82,5 327,0348906
49,2 97 293,4714706
49,2 102,3 278,7184046
49,2 102,4 278,437899
49,2 107,1 265,289832
73,7 97 59,78309893
73,7 102,4 63,449488
73,7 107,1 65,18836646
73,7 146 58,03092489
73,7 151 56,18799037
73,7 154,2 54,9986214
73,7 159,3 53,10590103
97 146 21,94754221
97 151 21,99771435
97 154,2 21,95771667
97 159,3 21,80041304
97 199,9 18,61596382
97 202,7 18,35235887
97 206,5 17,99471318
97 207,3 17,91954828
146 199,9 4,067220274
146 202,7 4,117361285
146 206,5 4,173054129
146 207,3 4,183100739
146 248,8 4,188923875
146 254,5 4,142218763
146 258,8 4,103061713
146 260,4 4,087749585

1. Измерительная система для измерения плотности, протекающей по технологической магистрали; изменяющейся вдоль воображаемой оси течения измерительной системы в отношении термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой среды, содержащая, по меньшей мере, один установленный в месте (Мϑ) измерения температуры первично реагирующий на локальную температуру (ϑ) протекающей мимо среды датчик температуры, выполненный с возможностью формирования, по меньшей мере, одного измерительного сигнала (Хϑ) температуры, подвергаемого влиянию локальной температуры измеряемой среды, по меньшей мере, один установленный в месте (Мр) измерения давления первично реагирующий на локальное, в частности статическое, давление (р) протекающей мимо среды датчик давления, выполненный с возможностью формирования, по меньшей мере, одного подвергаемого влиянию локального давления (р) в измеряемой среде измерительного сигнала (Xp) давления, а также установленный в месте измерения течения первично реагирующий на локальный параметр течения измеряемой среды датчик течения, выполненный с возможностью формирования, по меньшей мере, одного подвергаемого влиянию локального параметра течения измерительного сигнала течения и, по меньшей мере, временно связанный, по меньшей мере, с датчиками температуры и давления и также с датчиком течения измерительный электронный блок, который посредством измерительного сигнала температуры и, по меньшей мере, измерительного сигнала давления выполнен с возможностью определения предварительного измеренного значения () плотности, представляющего плотность, которую протекающая среда только предположительно имеет в виртуальном месте измерения плотности, причем измерительный электронный блок выполнен с возможностью периодического формирования на основе измерительного сигнала температуры измеренного значения (Хϑ) температуры, которое представляет локальную температуру среды в данный момент, причем измерительный электронный блок посредством, по меньшей мере, измерительного сигнала течения выполнен с возможностью определения измеренного значения (Xv) скорости, которое представляет скорость течения среды в данный момент, причем измерительный электронный блок посредством измеренного значения (Xv) скорости, а также измеренного значения (Хϑ) температуры выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, одного зависимого как от скорости течения среды, так и от преобладающей в месте измерения температуры локальной температуры, полученного ко времени прохождения корректировочного значения (XK) плотности, причем измерительный электронный блок посредством предварительного измеренного значения () плотности, а также, по меньшей мере, одного корректировочного значения (XK) плотности выполнен с возможностью, по меньшей мере, временного формирования, по меньшей мере, одного отличающегося от предварительного измеренного значения () плотности измеренного значения (Хρ) плотности, представляющего в данный момент локальную плотность (ρ), которую протекающая среда имеет в виртуальном месте () измерения плотности, точнее, чем предварительное измеренное значение () плотности.

2. Система по п.1, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью периодического определения при работе погрешности плотности, соответствующей, в частности, относительному отклонению от предварительного измеренного значения () плотности и измеренного значения (Хρ) плотности, в частности, с возможностью выдачи погрешности плотности в данный момент в виде числового значения погрешности плотности, и/или сравнения, по меньшей мере, с одним заданным эталонным значением и на основе этого сравнения временной подачи тревоги, сигнализирующей о нежелательной, в частности, недопустимо высокой дисперсии между предварительным измеренным значением () плотности и измеренным значением (Хρ) плотности.

3. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью использования корректировочного значения (XK) плотности при формировании измеренного значения (Хρ) плотности только тогда, когда оно составляет самое большее единицу, в частности лежит в диапазоне от 0,8 до 1.

4. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью периодического сравнения при работе корректировочного значения (XK) плотности, по меньшей мере, с одним заданным эталонным значением, в частности, таким образом, что измерительный электронный блок на основе сравнения корректировочного значения (XK) плотности и эталонного значения выполнен с возможностью количественной сигнализации об отклонении в данный момент корректировочного значения (XK) плотности от эталонного значения и/или временной подачи тревоги, сигнализирующей о нежелательной и/или недопустимо высокой дисперсии между корректировочным значением (XK) плотности и соответствующим эталонным значением.

5. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок содержит, в частности, энергонезависимую память данных, в которой, по меньшей мере, временно хранится, по меньшей мере, один специфицирующий только конкретно измеряемую среду параметр (SPM) системы, в частности удельная теплоемкость cp конкретно измеряемой среды, молярная масса n среды и/или определяемое молекулярным строением среды число f колебательных степеней свободы ее атомов или молекул.

6. Система по п.5, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения измеренного значения (Хρ) плотности посредством, по меньшей мере, одного специфицирующего только конкретно измеряемую среду параметра (SPM) системы.

7. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок содержит, в частности, энергонезависимую память данных, в которой, по меньшей мере, временно хранится, по меньшей мере, один специфицирующий конкретно измеряемую посредством системы среду и установочное положение системы в данный момент параметр (SPME) системы, причем установочное положение определяется также расположением мест измерений давления, температуры и плотности по отношению друг к другу, а также соответственно формой и размером технологической магистрали в зоне места измерения давления, плотности и/или температуры.

8. Система по п.7, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения измеренного значения (Хρ) плотности с использованием, по меньшей мере, одного специфицирующего конкретно измеряемую посредством системы среду и ситуацию встраивания системы в данный момент параметра (SPME) системы.

9. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок, по меньшей мере, временно, в частности, проводами и/или по радио связан с системой обработки данных, в частности, через полевую шину.

10. Система по п.9, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью передачи измеренного значения плотности системе обработки данных, и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью, по меньшей мере, временного приема от системы обработки данных числовых параметрических значений, специфицирующих конкретно измеряемую среду, в частности ее термодинамические свойства и/или ее химический состав, параметров (SPM), в частности удельную теплоемкость cp конкретно измеряемой среды, молярную массу n конкретно измеряемой среды и/или число f колебательных степеней свободы атомов или молекул конкретно измеряемой среды, и/или измерительный электронный блок соединен с электронной системой обработки данных посредством, в частности, последовательной полевой шины.

11. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью периодического формирования на основе измерительного сигнала давления измеренного значения (Хр) давления, в частности цифрового, которое представляет давление, преобладающее в данный момент в среде, в частности в месте измерения давления.

12. Система по п.1 или 2, в которой представленный измерительным сигналом течения датчика течения параметр течения представляет собой усредненную по сечению технологической магистрали скорость течения измеряемой среды.

13. Система по п.1 или 2, в которой среда имеет в виртуальном месте измерения плотности термодинамическое состояние, соответствующее термодинамическому состоянию среды в месте изменения скорости, и/или виртуальное место измерения плотности и место измерения течения, по меньшей мере, частично перекрываются, в частности совмещены, и/или место измерения температуры и место измерения течения, по меньшей мере, частично перекрываются, в частности совмещены, и/или место измерения давления и место измерения течения, по меньшей мере, частично перекрываются, и/или измерительный электронный блок связан с датчиком течения посредством, в частности, последовательной полевой шины и/или беспроводным путем по радио, и/или причем измеренное значение плотности представляет локальную плотность среды в зоне датчика течения.

14. Система по п.1 или 2, в которой измеренное значение (Xv) скорости является цифровым.

15. Система по п.1 или 2, в которой измеренное значение (Хϑ) температуры является цифровым.

16. Система по п.15, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения корректировочного значения (XK) плотности посредством измеренного значения (Xv) скорости и измеренного значения (Хϑ) температуры.

17. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью формирования измеренного значения плотности также посредством, по меньшей мере, одного хранящегося, в частности, в цифровом виде числового компенсирующего коэффициента (К), который соответствует вычисленной, в частности, предварительно и/или при работе, возникающей вдоль оси течения измерительной системы локальной изменяемости, по меньшей мере, одного параметра термодинамического состояния среды, в частности температуры, давления или плотности, и/или вычисленной, в частности, предварительно и/или при работе, возникающей вдоль оси течения измерительной системы локальной изменяемости числа Рейнольдса протекающей среды.

18. Система по п.16, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения корректировочного значения (XK) плотности также посредством, по меньшей мере, одного предварительно вычисленного, в частности, хранящегося в цифровом виде компенсирующего коэффициента (К), в частности, на основе правила:

19. Система по п.17, в которой, по меньшей мере, один компенсирующий коэффициент (К) определяется с учетом конкретно измеряемой среды, в частности ее состава и/или термодинамических свойств, в частности, во время калибровки измерительной системы известной эталонной средой и/или во время ввода измерительной системы в эксплуатацию на месте.

20. Система по п.19, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, один раз компенсирующего коэффициента (К) во время пуска измерительной системы в эксплуатацию, и/или причем измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения компенсирующего коэффициента (К) во время работы измерительной системы периодически, в частности, вместе с изменением, по меньшей мере, одного химического свойства измеряемой среды или ее заменой на другую, и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, одного компенсирующего коэффициента (К) с помощью заданной, вычисленной, в частности, в диалоге с пользователем и/или вне измерительного электронного блока удельной теплоемкости Ср конкретной среды.

21. Система по п.17, в которой измерительный электронный блок содержит выполненную, в частности, в виде табличной памяти и/или энергонезависимую память данных, в которой хранится, по меньшей мере, один компенсирующий коэффициент (К).

22. Система по п.21, в которой в памяти данных хранится множество компенсирующих коэффициентов, предварительно вычисленных для различных сред и/или ситуаций встраивания.

23. Система по п.22, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью выбора, по меньшей мере, одного компенсирующего коэффициента (К) из множества хранящихся в памяти данных компенсирующих коэффициентов с учетом конкретной среды и конкретного установочного положения.

24. Система по п.17, в которой компенсирующий коэффициент (К) выбран так, что он удовлетворяет правилу:

где ΔХρ соответствует предварительно, в частности, в процессе калибровки той же и/или в основном такой же по типу измерительной системы известной эталонной средой и/или в процессе пуска измерительной системы в эксплуатацию, выявленному на месте, например вычисленному и/или измеренному специфическому для измерительной системы отклонению, которое предварительное измеренное значение () плотности, выявленное для определенной, по меньшей мере, в отношении своей конкретной плотности ρRef эталонной среды, имеет от такой же плотности ρRef эталонной среды.

25. Система по п.24, в которой компенсирующий коэффициент (К) удовлетворяет правилу:

26. Система по п.17, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, предварительно измеренного значения (Хρ) плотности на основе правила:

где n - молярная масса, z - реальный газовый коэффициент среды, вычисленный по одному из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX-19, SGERG-88 IAWPS-IF97, ISO 12213:2006 и/или посредством измерительного сигнала температуры и/или давления, a RM - относительная газовая постоянная измеряемой среды, которая соответствует нормированной по молярной массе n среды абсолютной газовой постоянной R/n при R=8,3143 Дж/(К моль).

27. Система по п.17, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, предварительно измеренного значения (Хρ) плотности на основе правила:

где Р* - специфическое для среды критическое давление по промышленному стандарту IAWPS-IF97, в частности 16,53 МПа, в случае, если измеряемой средой является вода, выше которого данная измеряемая среда в любом случае не может быть жидкой, a gIAWPS-IF97 - специфическая для среды свободная энтальпия (свободная энергия Гиббса) по промышленному стандарту IAWPS-IF97.

28. Система по п.12, в которой измерительный электронный блок, по меньшей мере, временно связан с датчиком течения, и причем измерительный электронный блок посредством, по меньшей мере, измерительного сигнала течения выполнен с возможностью определения измеренного значения (Xv) объемного расхода, в частности цифрового, которое представляет долю объемного расхода протекающей среды в данный момент.

29. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок выполнен с возможностью использования корректировочного значения (XK) плотности при формировании измеренного значения (Хρ) плотности только тогда, когда оно составляет, по меньшей мере, 1, в частности лежит в диапазоне от 1 до 1,2.

30. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок посредством, по меньшей мере, измерительных сигналов температуры, давления и течения выполнен с возможностью определения измеренного значения массового расхода, в частности цифрового, которое представляет долю массового расхода протекающей среды в данный момент, и/или место измерения течения расположено вверх по потоку перед местом измерения температуры и/или местом измерения давления.

31. Система по п.1 или 2, в которой, по меньшей мере, один датчик течения образован, по меньшей мере, одним пьезоэлектрическим и/или, по меньшей мере, одним пьезорезистивным элементом или, по меньшей мере, одним электрическим резистивным элементом, выполненным с возможностью протекания по нему, по меньшей мере, временно тока нагрева, и/или, по меньшей мере, одним, в частности, контактирующим с протекающей средой, выполненным с возможностью съема электрических потенциалов измерительным электродом, или, по меньшей мере, одним реагирующим на изменения параметра течения измерительным конденсатором, причем, по меньшей мере, один датчик течения подвержен при работе механическим деформациям под воздействием протекающей в измерительной системе среды или выполнен с возможностью периодического перемещения относительно статического исходного положения под воздействием протекающей в измерительной трубе среды, или, по меньшей мере, один датчик течения образован, по меньшей мере, одной помещенной в технологическую магистраль, выполненной с возможностью, по меньшей мере, временной вибрации при работе измерительной трубой, а также, по меньшей мере, одним выполненным с возможностью регистрации вибраций измерительной трубы, в частности, электродинамическим или оптоэлектронным датчиком колебаний, или, по меньшей мере, одним сужающим сечение технологической магистрали препятствием течения, в частности заслонкой или соплом, а также, по меньшей мере, одним датчиком разности давлений, образованным, в частности, частично установленным в месте измерения давления датчиком давления, выполненным с возможностью регистрации возникающей над препятствием течения разности давлений и формирования представляющего ее измерительного сигнала, или измерительная система содержит, по меньшей мере, одно входящее во внутренний канал технологической магистрали, погруженное в среду и расположенное, в частности, вверх по потоку перед датчиком течения подпорное тело.

32. Система по п.1 или 2, в которой среда находится в термодинамическом состоянии, которое, по меньшей мере, временно существенно, в частности в значительной для заданной точности измерений измерительной системы степени, отличается в отношении, по меньшей мере, одного локального параметра термодинамического состояния, в частности температуры, и/или давления, и/или плотности, от термодинамического состояния среды в месте измерения температуры и/или от термодинамического состояния среды в месте измерения давления, и/или протекающая среда имеет число Рейнольдса более 1000, и/или среда является сжимаемой, в частности имеет сжимаемость κ=-1/V·dV/dp более 10-6 бар-1, и/или, по меньшей мере, частично газообразной, в частности, таким образом, что средой является насыщенный твердыми частицами и/или каплями газ, и/или среда является двух- или более фазной, в частности, таким образом, что одна фаза среды является жидкой, и/или средой является насыщенная газом и/или твердыми частицами жидкость.

33. Система по п.1 или 2, в которой технологическая магистраль, по меньшей мере, на отдельных участках, в частности в зоне, по меньшей мере, места измерения плотности и/или в зоне, по меньшей мере, места измерения давления, выполнена в виде в основном формоустойчивого под рабочим давлением, в частности жестокого и/или кругообразного в сечении, трубопровода, и/или технологическая магистраль, по меньшей мере, на отдельных участках, в частности в зоне между местами измерения плотности и давления и/или между местами измерения плотности и температуры, выполнена в виде в основном прямого, в частности кругообразного в сечении, трубопровода, и/или причем технологическая магистраль имеет в виртуальном месте измерения плотности калибр (D1), отличающийся от ее калибра (D2) в месте измерения давления, в частности, таким образом, что калибр (D2) технологической магистрали в месте измерения давления больше ее калибра (D1) в виртуальном месте измерения плотности и/или отношение калибра (D2) технологической магистрали в месте измерения давления к ее калибру (D1) в виртуальном месте измерения плотности поддерживается больше 1,1, и/или отношение калибра (D2) технологической магистрали в месте измерения давления к ее калибру (D1) в виртуальном месте измерения плотности поддерживается меньше 5, и/или отношение калибра (D2) технологической магистрали в месте измерения давления к ее калибру (D1) в виртуальном месте измерения плотности поддерживается в диапазоне от 1,2 до 3,1, и/или технологическая магистраль имеет в виртуальном месте измерения плотности калибр (D1), в основном равный ее калибру (D2) в месте измерения давления, причем технологическая магистраль имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения давления секцию, которая выполнена в виде, в частности, воронкообразного диффузора с расширяющимся, в частности, непрерывно в направлении течения внутренним каналом, и/или технологическая магистраль имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения давления секцию, которая выполнена в виде, в частности, воронкообразного сопла с сужающимся, в частности, непрерывно в направлении течения внутренним каналом.

34. Система по п.1 или 2, в которой технологическая магистраль имеет в виртуальном месте измерения плотности калибр (D1), отличающийся от ее калибра (D3) в месте измерения температуры.

35. Система по п.34, в которой калибр (D3) технологической магистрали в месте измерения температуры больше ее калибра (D1) в виртуальном месте измерения плотности, и/или отношение калибра (D3) технологической магистрали в месте измерения температуры к ее калибру (D1) в виртуальном месте измерения плотности поддерживается больше 1,1, и/или отношение калибра (D3) технологической магистрали в месте измерения температуры к ее калибру (D1) в виртуальном месте измерения плотности поддерживается меньше 5, и/или отношение калибра (D3) технологической магистрали в месте измерения температуры к ее калибру (D1) в виртуальном месте измерения плотности поддерживается в диапазоне от 1,2 до 3,1.

36. Система по п.34, в которой технологическая магистраль имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения температуры секцию, которая выполнена в виде, в частности, воронкообразного диффузора с расширяющимся, в частности, непрерывно в направлении течения внутренним каналом.

37. Система по п.34, в которой технологическая магистраль имеет между виртуальным местом измерения плотности и местом измерения температуры секцию, которая выполнена в виде, в частности, воронкообразного сопла с сужающимся, в частности, непрерывно в направлении течения внутренним каналом.

38. Система по п.1 или 2, в которой технологическая магистраль имеет в виртуальном месте измерения плотности калибр (D1), в основном равный ее калибру (D3) в месте измерения температуры.

39. Система по п.1 или 2, в которой виртуальное место измерения плотности расположено вверх по потоку перед местом измерения температуры и/или местом измерения давления, и/или место измерения давления расположено вниз по потоку за местом измерения температуры, и/или расстояние (L21) от места измерения давления до виртуального места измерения плотности отличается от расстояния (L31) от места измерения температуры до виртуального места измерения плотности, и/или расстояние (L21) от места измерения давления до виртуального места измерения плотности больше расстояния (L31) от места измерения температуры до виртуального места измерения плотности, и/или расстояние (L21) от места измерения давления до виртуального места измерения плотности больше калибра (D2) технологической магистрали в месте измерения давления, и/или расстояние (L23) от места измерения давления до места измерения температуры больше калибра (D2) технологической магистрали в месте измерения давления, в частности, таким образом, что расстояние (L21) от места измерения давления до виртуального места измерения плотности соответствует, по меньшей мере, 3-кратной, в частности более чем 5-кратной, величине калибра (D2) технологической магистрали в месте измерения давления, и/или причем расстояние (L23) от места измерения давления до места измерения температуры соответствует, по меньшей мере, 3-кратной, в частности более чем 5-кратной, величине калибра (D2) технологической магистрали в месте измерения давления.

40. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок посредством, в частности, последовательной полевой шины и/или беспроводным путем по радио связан с датчиком температуры, и/или измерительный электронный блок посредством, в частности, последовательной полевой шины и/или беспроводным путем по радио связан с датчиком давления, и/или измерительный электронный блок содержит микрокомпьютер, служащий, в частности, для формирования, по меньшей мере, измеренного значения (Хρ) плотности.

41. Система по п.1 или 2, содержащая, по меньшей мере, один, в частности, взрывопрочный, и/или стойкий к давлению, и/или ударопрочный, и/или погодостойкий, и/или металлический, и/или закрепленный на технологической магистрали, и/или установленный в непосредственной близости от виртуального места измерения плотности корпус, в котором, по меньшей мере, частично размещен измерительный электронный блок, и/или содержащая, по меньшей мере, временно связанный с измерительным электронным блоком индикатор для визуального отображения, по меньшей мере, измеренного значения плотности.

42. Система по п.1 или 2, в которой корректировочное значение (XK) плотности соответствует обусловленной, в частности, конкретной измеряемой средой и установочным положением в данный момент и/или возникающей вдоль оси течения измерительной системы локальной изменяемости в данный момент, по меньшей мере, одного локального параметра термодинамического состояния среды и/или обусловленной конструкцией измерительной системы, и/или возникающей вдоль оси течения измерительной системы локальной изменяемости в данный момент числа Рейнольдса протекающей среды, и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью, по меньшей мере, временного определения предварительного измеренного значения () плотности на основе правила:

где n - молярная масса, z - реальный газовый коэффициент среды, вычисленный по одному из промышленных стандартов AGA 8, AGA NX-19, SGERG-88 IAWPS-IF97, ISO 12213:2006 и/или посредством измерительного сигнала температуры и/или давления, a RM - относительная газовая постоянная измеряемой среды, которая соответствует нормированной по молярной массе n среды абсолютной газовой постоянной R/n при R=8,3143 Дж/(К моль), и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью, по меньшей мере, временного определения предварительного измеренного значения () плотности на основе правила:

где πIAWPS-IF97=Xp/P*IAWPS-IF97 и γIAWPS-IF97=gIAWPS-IF97/(RM*Xϑ), Р* - специфическое для среды критическое давление по промышленному стандарту IAWPS-IF97, в частности 16,53 МПа, в случае, если измеряемой средой является вода, выше которого данная измеряемая среда в любом случае не может быть жидкой, a gIAWPS-IF97 - специфическая для среды свободная энтальпия (свободная энергия Гиббса) по промышленному стандарту IAWPS-IF97, и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения измеренного значения (Хρ) плотности с использованием как предварительного измеренного значения () плотности, так и корректировочного значения (XK) плотности, в частности на основе правила: , и/или измерительный электронный блок посредством, по меньшей мере, измеренного значения плотности и измеренного значения объемного расхода выполнен с возможностью определения измеренного значения (Xm) массового расхода, в частности цифрового, которое представляет долю массового расхода протекающей среды в данный момент.

43. Система по п.1 или 2, в которой измерительный электронный блок содержит, в частности, энергонезависимую память данных, в которой, по меньшей мере, временно хранится, по меньшей мере, один специфицирующий конкретно измеряемую среду параметр (SPM) первого вида системы, в частности удельная теплоемкость конкретно измеряемой среды, молярная масса и/или число степеней свободы среды, и, по меньшей мере, один специфицирующий конкретно измеряемую посредством системы среду и установочное положение системы в данный момент параметр (SPME) второго вида системы, причем установочное положение определяется также расположением мест измерений давления, температуры и плотности по отношению друг к другу, а также соответственно формой и размером технологической магистрали в зоне места измерения давления, плотности и/или температуры, и причем измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения измеренного значения (Хρ) плотности посредством, по меньшей мере, параметра (SPM) первого вида и параметра (SPME) второго вида системы, и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью, по меньшей мере, временного приема, в частности, вычисленных вне измерительной системы и/или близко по времени числовых параметрических значений, по меньшей мере, одного специфицирующего измеряемую среду и/или установочное положение системы в данный момент параметра (SPM, SPME), в частности удельной теплоемкости cp измеряемой среды, который представляет предварительно вычисленную и/или измеренную на удалении от места измерения плотности удельную теплоемкость cp измеряемой среды, и/или измерительный электронный блок выполнен с возможностью определения при работе, по меньшей мере, временно удельной теплоемкости cp конкретно измеряемой среды, в частности, на основе правила:

где n - молярная масса, R - абсолютная газовая постоянная с R=8,3143 Дж/(К моль), a f - определяемое молекулярным строением среды число колебательных степеней свободы ее атомов или молекул.

44. Применение измерительной системы по любому из пп.1-43 для регистрации и выдачи плотности, а также, по меньшей мере, одного измеряемого параметра, в частности массового расхода, объемного расхода, скорости течения, вязкости, давления, температуры, протекающей по технологической магистрали среды, в частности водорода, азота, хлора, кислорода, гелия или образованных ими соединений и/или смесей, в частности двуокиси углерода, воды, фосгена, природного газа или воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и служит для определения концентрации азотной кислоты, тяжелых элементов и других веществ в технологических растворах радиохимического производства в аппаратах без избыточного давления при переработке отработанного ядерного топлива по значению измеренной плотности раствора.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для покомпонентного измерения потока нефти, который, как правило, дополнительно содержит свободный газ и воду, а также может быть использовано при измерениях газовых потоков в магистральных газопроводах, двухфазных потоков в различных областях промышленности, для замера трудно учитываемых жидкостей, например глинистые и цементные растворы.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем (сыпучие материалы, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др.), и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества твердых неорганических материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам контроля поверхностного натяжения и плотности жидкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности, таких как нефтяная, химическая, микробиологическая, пищевая и др.

Изобретение относится к области измерения параметров жидкости или газа непосредственно в потоке и может найти применение в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области анализа материалов путем определения их плотности и может быть использовано на тепловых электростанциях и других промышленных предприятий в качестве прибора для контроля качественных характеристик топливного газа.

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных разведочных и эксплуатационных скважин

Изобретение относится к теории и практике эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью глубинно-насосного оборудования и может использоваться в нефтяной промышленности как способ определения плотности жидкости в межтрубном пространстве действующей скважины. Способ реализуется тем, что давление в зоне глубинного насоса определяют по стационарному датчику, а давление на газожидкостном разделе в межтрубном пространстве РГЖР определяют расчетным путем по формуле Лапласа-Бабинэ при наличии информации по температуре и коэффициенту сверхсжимаемости z. При отсутствии этих данных по скважине необходимое давление РГЖР рассчитывают по аналогии с жидкой фазой, а именно - как сумму устьевого давления и дополнительного давления, создаваемое столбом газа от устья до уровня жидкости. Искомую плотность жидкости определяют исходя из полученных значений давления в зоне насоса и газожидкостного раздела. Техническим результатом является обеспечение возможности получать информацию с необходимой частотой, а также снижение стоимости работ по получению информации о плотности жидкости в межтрубном пространстве. 1 ил.

Изобретение относится к области хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов. Способ оценки количественных потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуара, оборудованного дыхательным клапаном, заключается в контроле над изменением избыточного давления в резервуаре и предусматривает регистрацию значения избыточного давления, атмосферного давления, средних значений температуры газового пространства в резервуаре, определение изменений массовой концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара, определение массовых потерь от испарения при вытеснении обогащенной парами углеводородов по определенным формулам. Обеспечивается повышение точности определения массовых потерь. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к теории и практике эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) и может использоваться в нефтедобывающей промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты установки электроцентробежного насоса. Способ защиты установки электроцентробежного глубинного насоса заключается в отключении электропитания погружного электродвигателя установки при показании датчика глубинной телеметрии, равном или ниже определенной заданной величины. Один датчик давления устанавливают на приеме электроцентробежного насоса (ЭЦН), второй датчик давления устанавливают в межтрубном пространстве на устье скважины. Величину Pмин - давления датчика, при котором и ниже которого отключается работа ПЭД, рассчитывают в постоянном режиме времени как сумму двух давлений: давления столба жидкости над датчиком Pгидро и давления газа над газожидкостным разделом (динамическим уровнем) PГЖР: Pмин=Pгидро+PГЖР, причем величина PГЖР определяется расчетным путем исходя их показаний второго - устьевого датчика давления, а давление Pгидро задается постоянной величиной исходя из скважинных условий и характеристик глубинного насоса. 1ил., 1 табл.
Наверх