Способ эксплуатации резонансной измерительной системы



Способ эксплуатации резонансной измерительной системы
Способ эксплуатации резонансной измерительной системы
Способ эксплуатации резонансной измерительной системы

 


Владельцы патента RU 2565849:

КРОНЕ МЕССТЕХНИК ГМБХ (DE)

Представлен и описан способ эксплуатации резонансной измерительной системы (1), прежде всего в форме массового расходомера Кориолиса или в форме плотномера, причем резонансная измерительная система (1) имеет по меньшей мере одну измерительную трубку (3) с протекающей через нее средой (2), по меньшей мере один генератор (4) колебаний, по меньшей мере один датчик (5а, 5b) колебаний, и по меньшей мере один блок (6) управления и обработки данных, причем измерительную трубку (3) с помощью генератора (4) колебаний приводят в колебательное движение с заданной частотой возбуждения и первой амплитудой, и результирующее колебательное движение измерительной трубки (3) регистрируют посредством по меньшей мере одного датчика (5а, 5b) колебаний. Простое и достоверное обнаружение многофазных потоков достигнуто за счет того, что блок (6) управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебательного движения определяет по меньшей мере одну первую измеряемую величину (хi) по меньшей мере для одного зависимого от амплитуды при многофазности среды (2) параметра состояния (х), что измерительную трубку (3) с помощью генератора (4) колебаний приводят в колебательное движение с частотой возбуждения и отличной от первой амплитуды второй амплитудой, результирующее колебание измерительной трубки (3) регистрируют, и блок (6) управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебательного движения определяет по меньшей мере одну вторую измеряемую величину (xj) для зависимого от амплитуды при многофазности среды (2) параметра состояния (х), и что отклонение (Δхij) измеряемой величины по меньшей мере одной из первых измеряемых величин (хi) по меньшей мере от одной из соответствующих вторых измеренных значений (xj) используют в качестве показателя наличия многофазного потока. Технический результат - повышение достоверности обнаружения наличия сногофазовых потоков без усложнения резонансной измерительной системы. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способу эксплуатации резонансной измерительной системы, прежде всего в форме массового расходомера Кориолиса или в форме плотномера, причем резонансная измерительная система имеет по меньшей мере одну измерительную трубку с протекающей через нее средой, по меньшей мере один генератор колебаний, по меньшей мере один датчик колебаний и по меньшей мере один блок управления и обработки данных, причем измерительную трубку с помощью генератора колебаний приводят в колебательное движение с заданной частотой возбуждения и первой амплитудой, и результирующее колебание измерительной трубки регистрируют посредством по меньшей мере одного датчика колебаний. Кроме того, изобретение относится также к резонансной измерительной системе, прежде всего в форме массового расходомера Кориолиса или в форме плотномера, которая эксплуатируется согласно указанному выше способу.

Резонансные измерительные системы указанного выше типа известны на протяжении многих лет, не только в форме массовых расходомеров Кориолиса, но также как плотномеры и т.п. Такие резонансные измерительные системы соединены с технологическим процессом, причем технологический процесс и резонансная измерительная система взаимно влияют друг на друга. Резонансными измерительными системами в данном случае, в общем, названы такие системы, в которых информация о подлежащих определению технологических параметрах (измеряемых величинах) закодирована в собственных частотах или/и такие системы, в которых рабочие точки накладываются на собственные частоты измерительной системы. Дальнейшие варианты осуществления применимы для всех подпадающих под такое определение систем, если только они имеют измерительную трубку, через которую протекает или имеет возможность протекания некая среда. Далее резонансные измерительные системы обсуждаются на примере массовых расходомеров Кориолиса, что не следует понимать как ограничение.

Массовые расходомеры Кориолиса используются, прежде всего, в промышленной технологической измерительной технике там, где массовые расходы нужно определять с высокой точностью. Принцип действия массовых расходомеров Кориолиса основан на том, что по меньшей мере одна измерительная трубка с протекающей через нее средой, колебательный элемент, генератором колебаний приводится в колебательное движение, причем обладающая массой среда вследствие вызванной двумя ортогональными скоростями - скорость потока и скорость измерительной трубки - силы инерции Кориолиса оказывает обратное действие на стенки измерительной трубки. Такое обратное действие среды на измерительную трубку приводит к изменению колебания измерительной трубки по сравнению с колебательным состоянием измерительной трубки, в которой течение отсутствует. Путем регистрации таких особенностей колебаний проточной измерительной трубки, разницы фаз и, тем самым, разницы во времени между участками измерительной трубки, которые в измерительной трубке в состоянии без протекания колеблются в фазе, массовый расход через измерительную трубку можно определить с высокой точностью. В однородных средах с помощью высококачественных массовых расходомеров Кориолиса может быть достигнута точность примерно 0,04% измеряемой величины, вследствие чего массовые расходомеры Кориолиса часто используются также в системах коммерческого учета.

Если говорится, что измерительная трубка генератором колебаний возбуждается с заданной частотой возбуждения и первой амплитудой, то тогда под заданной частотой возбуждения обычно имеется в виду собственная частота заданной или же желательной собственной формы, с которой должна колебаться измерительная трубка. Тогда частота возбуждения будет с помощью регулирования постоянно отслеживается и в известной степени задаваться, если соответствующая заданной собственной форме собственная частота изменяется по времени.

Отличающую массовые расходомеры Кориолиса в однофазном режиме потока, то есть при потоке физически гомогенной среды, высокую точность и достоверность в многофазных потоках нельзя сразу сохранить и достичь, здесь нужно принять особые меры, чтобы иметь возможность хотя бы распознать многофазные потоки; об обнаружении многофазных потоков при использовании массовых расходомеров Кориолиса идет речь в данном изобретении.

В общем случае, многофазный поток представляет собой поток, состоящий по меньшей мере из двух фаз с различными физическими свойствами. Фазы при этом могут состоять из одинаковых или из различных веществ. Фазами называют гомогенные и ограниченные в пространстве области. В качестве примера можно привести потоки жидкость - твердая фаза, потоки газ-жидкость, потоки газ-твердая фаза, потоки вода - пар или потоки вода - воздух.

Известно, что в случаях применения с многофазными потоками возникают существенные погрешности измерений, поэтому очень важно иметь возможность достоверно обнаруживать наличие многофазных потоков.

Поэтому задачей данного изобретения является создание способа эксплуатации массового расходомера Кориолиса и соответствующего массового расходомера Кориолиса, обеспечивающего достоверное и по возможности простое обнаружение многофазных потоков.

Способ эксплуатации согласно изобретению массового расходомера Кориолиса, в котором решена выведенная и показанная ранее задача, отличается, прежде всего, тем, что блок управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебания определяет при многофазности среды по меньшей мере одну первую измеряемую величину по меньшей мере для одного зависимого от амплитуды параметра состояния, что измерительная трубка генератором колебаний приводится в колебательное движение с частотой возбуждения и отличной от первой амплитуды второй амплитудой, результирующее колебательное движение измерительной трубки регистрируется, и блок управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебательного движения определяет при многофазности среды по меньшей мере одну вторую измеряемую величину для зависимого от амплитуды параметра состояния, и что отклонение измеряемой величины по меньшей мере одной первой измеряемой величины по меньшей мере от одной соответствующей второй измеряемой величины используется в качестве показателя наличия многофазного потока.

В основе изобретения лежит идея использовать для распознавания многофазного потока или фаз среды такие параметры состояния или характеристики резонансной измерительной системы, которые при многофазности среды являются зависимыми от амплитуды, так что при возбуждении измерительной трубки до различных колебательных движений хотя и с одинаковой частотой, но с различной амплитудой, при условии многофазности среды, для параметра состояния или характеристики получаются различные измеряемые значения, и по зарегистрированному отклонению измеряемой величины можно распознать многофазный поток.

Естественно, это предполагает, что при однофазности среды параметр состояния или характеристика не имеет такой зависимости от амплитуды или в любом случае зависим от амплитуды в иной мере, чем при наличии многофазности среды.

Весьма существенное преимущество способа заключается в том, что не требуется производить практически никаких конструктивных изменений, например в форме дополнительных датчиков, в известных резонансных системах, например в форме массовых расходомеров Кориолиса или плотномеров, чтобы иметь возможность осуществить этот способ. Необходимо только изменить настройку известных резонансных систем и воплотить способ обработки данных согласно изобретению в блоке управления и обработки данных, что, однако, возможно сравнительно просто, т.к. тут следует произвести лишь соответствующую регистрацию и обработку измеряемых данных.

Возбуждение измерительной трубки массового расходомера Кориолиса в колебательное движение является основным требованием, необходимым для функционирования массовых расходомеров Кориолиса, и настройка колебания на определенную амплитуду сама по себе известна и по разным причинам уже внедрена в обычных массовых расходомерах Кориолиса. Таким образом, способ согласно изобретению позволяет при крайне незначительных дополнительных затратах обнаруживать многофазный поток, в результате чего пользователь массового расходомера Кориолиса в любом случае может уверенно определить, изменилась ли измеряемая величина расхода или плотности, т.к. массовый расход или плотность гомогенной среды действительно изменились или же измененные измеряемые величины вызваны наличием многофазного потока. Способ совершенно не зависит от типа массового расходомера Кориолиса, прежде всего не зависит от того, идет ли речь о массовом расходомере Кориолиса с прямыми или изогнутыми трубками, с одной, двумя или с более чем двумя измерительными трубками и т.п. В массовом расходомере Кориолиса имеются внутренние характеристики, которые являются зависимыми от амплитуды, например, здесь можно назвать коэффициенты связи между различными возбужденными или результирующими видами колебаний. В связи с настоящим изобретением здесь особо пригодны действующие синфазно связи пути и ускорения, зачастую объединенные в коэффициенте связи ksb, причем, прежде всего, различные ускорения половинок измерительной трубки вызваны асимметричным распределением колеблющихся масс.

Предпочтительное осуществление способа отличается тем, что измерительная трубка приводится генератором колебаний в колебательное движение с частотой возбуждения и по меньшей мере с одной другой, отличающейся от первой амплитуды и от второй амплитуды дополнительной амплитудой, результирующее колебательное движение измерительной трубки регистрируется, и блок управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебания определяет по меньшей мере одну другую измеряемую величину для зависимого от амплитуды при многофазности среды параметра состояния (х), и отклонение по меньшей мере одной из первых измеряемых величин и/или по меньшей мере одной из вторых измеряемых величин по меньшей мере от одного из соответствующих других измеряемых значений используется в качестве показателя наличия другого многофазного потока или же другой фазы среды. Таким образом можно не только различать, что имеют место многофазный поток или несколько фаз среды, с помощью описанного образа действий можно также различать, сколько фаз имеется в потоке или среде. При усовершенствовании способа эти сведения используются в том плане, что измерительная трубка приводится генератором колебаний в колебательное движение с частотой возбуждения и со столькими различными амплитудами, пока не перестанут различаться другие многофазные потоки или же фазы среды, посредством чего затем, следовательно, определяется количество многофазных потоков или же фаз среды.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способа согласно изобретению предусмотрено, что в качестве при многофазности среды зависимых от амплитуды параметров состояния используются плотность среды, массовый расход среды через измерительную трубку или собственная частота измерительной трубки для определенной собственной формы. Каждый из этих трех параметров состояния показывает зависимость от амплитуды колебательного движения при многофазности и практически отсутствие зависимости от амплитуды колебательного движения измерительной трубки при однофазности потока. Каждый из этих параметров сам по себе может быть использован для обнаружения многофазного потока, само собой разумеется, могут регистрироваться и обрабатываться для обнаружения многофазного потока также и два или все три этих параметра. При математическом описании массовых расходомеров Кориолиса плотность среды и массовый расход среды через измерительную трубку выступают скорее как характеристики, а не как параметры состояния системы в смысле теории систем, тем не менее они влияют на состояние резонансной измерительной системы. Здесь термин «параметр состояния» следует понимать в таком смысле.

Если сказано, что параметр состояния при многофазности среды является зависимым от амплитуды, то под этим тогда понимается не только прямая зависимость этого параметра состояния от максимального отклонения измерительной трубки, но и всякая зависимость, вызванная изменением амплитуды колебания измерительной трубки. Если амплитуда колебательного движения при остающейся постоянной частоте колебаний изменяется, то тогда, разумеется, изменяется не только само отклонение колебательного движения, но и скорость колебательного движения (первая производная отклонения по времени) и достигнутые при колебательном движении ускорения (вторая производная отклонения по времени). Именно скорость и ускорение колеблющейся измерительной трубки находятся в прямой зависимости с физическими явлениями, которые возникают в многофазных потоках и которые ведут к возможности обнаружения многофазного потока в смысле настоящего изобретения. На свойства потока при многофазных потоках негативно влияет то, что отдельные фазы потока вследствие различий плотности проявляют относительное взаимное перемещение и потому более не происходит четкого соотнесения с необходимыми для измерения плотности и расхода радиальными скоростями. Отсюда следуют несоответствия как при измерении плотности, так и при измерении расхода. Такие эффекты ведут, например, к тому, что массовые расходомеры Кориолиса при воздушных пузырьках в потоке (например, воды), показывают значения плотности свыше 1000 кг/м3.

В другом предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению предусмотрено, что обнаруженное отклонение измеряемой величины, то есть отклонение первой измеряемой величины, замеренное при колебательном движении измерительной трубки с первой амплитудой, от второй измеряемой величины, замеренной при колебательном движении измерительной трубки со второй амплитудой, сравнивается с заданным пороговым уровнем, и при превышении порогового уровня индицируется наличие многофазного потока, как бы обычно не происходила индикация многофазного потока (подача заметного для оператора сигнала и/или только внутреннего электрического сигнала (поставить флажок), и/или передача соответствующего сообщения по полевой шине на подключенную систему управления производственным процессом и т.п.).

Предпочтительно, наличие многофазного потока индицируется, лишь когда оценка двух различных зависимых от амплитуды параметров состояния указывает на многофазный поток, то есть когда, например, оценка двух вышеназванных параметров - состояния плотности, массового расхода и собственной частоты, одновременно изменяются таким образом, который указывает на многофазный поток. Таким образом может быть повышена достоверность распознавания многофазности, поскольку в качестве многофазного потока не происходит ошибочного распознавания действительного изменения массового расхода или плотности, которое случайно совпадает с изменением амплитуды. Таким образом, наличие многофазного потока индицируется лишь в том случае, если по меньшей мере два обнаруженных отклонения измеряемых величин двух различных зависимых от амплитуды параметров состояния одновременно превышают заданный пороговый уровень.

Дополнительно или альтернативно к этому, способ согласно изобретению, преимущественно, может быть осуществлен таким образом, что измерительная трубка генератором колебаний приводится последовательно в несколько колебательных движений с различной амплитудой с частотой возбуждения, и только при нескольких последовательных отклонениях измеряемой величины по меньшей мере одной предшествующей измеряемой величины по меньшей мере от одной соответствующей последующей измеряемой величины индицируется наличие многофазного потока. При этом следует принимать во внимание, что в любом случае амплитуды последовательных колебательных движений должны отличаться между собой, поэтому не требуется, чтобы в целом все амплитуды отличались между собой. К примеру, можно работать с двумя различными значениями амплитуды, которые попеременно меняются. В таком варианте способа многофазный поток также может быть обнаружен с большой достоверностью, т.к. исключен случай, что зарегистрируется внезапное действительное изменение одного из этих параметров состояния, т.к. можно, видимо, пренебречь такой вероятностью, что именно в этот промежуток времени изменяется лишь одна измеряемая величина, с помощью которой согласно технологии изменяются также амплитуды колебания измерительной трубки.

Предпочтительно, в качестве частоты возбуждения выбирается минимальная резонансная частота измерительной трубки. С помощью режима резонанса измерительной трубки желаемые колебательные движения можно получить с минимальными затратами энергии. Потребляемая мощность, в целом, минимальна в том случае, если для колебательного движения измерительной трубки используется, в целом, минимальная резонансная частота. Когда здесь идет речь о резонансной частоте измерительной трубки, то, в общем, под ней, естественно, подразумевается способная колебаться совокупная система, основным компонентом которой является, однако, измерительная трубка.

В общем, оказалось предпочтительно, если способ согласно изобретению осуществлен таким образом, что время, в течение которого сохраняется вторая, последующая амплитуда, после того как произошло переключение с первой, предшествующей амплитуды на вторую, последующую амплитуду, по меньшей мере настолько велико, чтобы внутри массового расходомера Кориолиса затухали обусловленные переключением амплитуд переходные процессы. Неустановившиеся процессы могут иметь здесь различные причины и проявляться в различных местах. Переходные процессы могут быть, например, обусловлены регулированием амплитуды, однако они могут быть также обусловлены переходными процессами в определенных применяемых электронных компонентах. По этой причине может быть предпочтительным поддерживать заданную амплитуду колебания измерительной трубки по меньшей мере на протяжении нескольких секунд и производить измерение лишь в конце этого промежутка времени, и использовать только те значения выборки, которые были зарегистрированы в установившемся режиме системы.

Способ согласно изобретению особо предпочтителен также потому, что его возможно беспроблемно осуществлять параллельно с непосредственным измерением расхода, т.к. способ обнаружения многофазного потока не требует режима измерения расхода, отличного от обычного режима измерения расхода, а нужно всего лишь реализовать переключение амплитуды для измерения расхода на настоятельно необходимое колебательное движение измерительной трубки.

В еще одном варианте осуществления способ обнаружения многофазного потока осуществляется не всегда одновременно с непосредственным измерением расхода, а подключается через значительные интервалы времени к измерению расхода, так что обеспечивается регулярная диагностика.

Изобретение относится также к резонансной измерительной системе, прежде всего массовому расходомеру Кориолиса, с указанным выше аппаратным оснащением, в которой блок управления и обработки данных вполне конкретно выполнен таким образом, что резонансная измерительная система при работе может осуществлять описанный выше способ для распознавания многофазного потока. Тогда блок управления и обработки данных запрограммирован таким образом, что резонансная система может осуществлять способ распознавания, и ее нужно приводить в такое состояние лишь только посредством перепрограммирования блока управления и обработки данных.

Прежде всего, имеются различные возможности для выполнения и усовершенствования способа согласно изобретению эксплуатации резонансной измерительной системы и резонансной измерительной системы согласно изобретению. Для этого дается ссылка на зависящие от п.1 пункты формулы изобретения и на описание предпочтительных примеров осуществления в сочетании с чертежом. На чертеже показано:

Фиг.1 схематическое изображение резонансной измерительной системы в форме известного массового расходомера Кориолиса с присоединенным и выполненным согласно изобретению блоком управления и обработки данных,

Фиг.2 схематично воздушный пузырек в наполненном водой отрезке измерительной трубки,

Фиг.3 диаграмма отклонений измеряемых величин, которые зарегистрированы на различных амплитудах колебаний при выраженном различным образом многофазном потоке.

На фиг.1 сугубо схематично показана резонансная измерительная система в форме конструктивно по существу известного массового расходомера 1 Кориолиса, имеющая выполненную с возможностью протекания среды 2 измерительную трубку 3, генератор 4 колебаний, и датчик 5а, 5b колебаний, а также блок 6 управления и обработки данных. Разумеется, датчики 5а, 5b колебаний не должны быть предусмотрены на обеих сторонах измерительной трубки.

Измерительная трубка 3 с помощью генератора 4 колебаний может быть приведена в колебательное движение с заранее заданной частотой возбуждения и первой амплитудой, что в массовых расходомерах Кориолиса, исходя из функциональной необходимости, должно присутствовать для элементарного выполнения измерения расхода. Результирующее от возбуждения колебательное движение измерительной трубки 3 регистрируется датчиком 5а, 5b колебаний, причем из разницы фаз и связанной с ней разницы во времени между лево- и правосторонним колебательным движением измерительной трубки 3 получается массовый расход через измерительную трубку 3.

Блок 6 управления и обработки данных связан с механическими частями массового расходомера 1 Кориолиса таким образом, что сгенерированные блоком 6 управления и обработки данных сигналы могут управлять генератором 4 колебаний, а зарегистрированные датчиками 5а, 5b колебаний сигналы могут быть переданы на блок управления и обработки данных. Как в деталях реализован блок 6 управления и обработки данных, для дальнейшего изложения несущественно, речь может идти об одном единственном стандартном электронном блоке или же о состоящей из нескольких компонентов распределенной системе, все это в данном случае не имеет значения.

Массовый расходомер 1 Кориолиса посредством фланцев 7 может быть соединен с технологическим процессом и внешней трубопроводной сетью. Из зарегистрированных датчиком 5а, 5b колебаний колебательных сигналов - при условии подходящих настроек измерительной трубки 3, - можно определить различные интересующие параметры состояния х совокупной системы, наряду с первоначально интересующей величиной массового расхода m, например, также плотность ρ находящейся в измерительной трубке среды и собственные частоты f0 способной к колебательным движениям системы. Как эти величины по отдельности следует определять из сигналов наличия колебаний, достаточно известно из уровня техники.

Блок 6 управления и обработки данных выполнен таким образом, что он из зарегистрированного результирующего колебательного движения - колебательное движение с первой амплитудой, - определяет первую измеряемую величину или производную измеряемую величину xi по меньшей мере для одного зависимого от амплитуды при многофазности среды параметра состояния х. Измерительная трубка 3 с помощью генератора 4 колебаний приводится в колебательное движение с отличной от первой амплитуды второй амплитудой, и результирующее колебательное движение измерительной трубки 3 снова регистрируется, после чего блок 6 управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебательного движения определяет по меньшей мере одну вторую измеряемую величину или же производную измеряемую величину х, для зависимого от амплитуды при многофазности среды параметра состояния х.

За счет зависимости от амплитуды параметра состояния х при многофазности потока получается отклонение между измеряемой величиной xi и второй измеряемой величин xj, так что отклонение измеряемой величины используется в качестве показателя наличия многофазного потока.

Как видно на фиг.1, этот способ является осуществляемым с любым обычным массовым расходомером Кориолиса, если только предусмотрена описанная технологическая настройка и оценка с помощью блока 6 управления и обработки данных. Для этого не требуется конструктивное изменение массового расходомера 1 Кориолиса.

В качестве зависимых от амплитуды параметров состояния в показанном на фиг.1 массовом расходомере 1 Кориолиса используются плотность ρ среды 2 и массовый расход m среды 2 через измерительную трубку 3. В других примерах выполнения используются не (только) вышеназванные внешние параметры, но в качестве варианта или дополнения также дополнительные внутренние параметры массового расходомера Кориолиса, такие как, например, разница во времени обеих половин измерительной трубки, частота колебательных движений и асимметрия линейной плотности в половинах измерительной трубки.

Как уже говорилось в начале, существенными причинами возникновения погрешности измерений при многофазном потоке являются вторичные течения в измерительной трубке 3, которые обусловлены различными плотностями многофазных потоков. Такая зависимость поясняется с помощью фиг.2. На фиг.2 изображен сферический воздушный пузырек 8 посередине заполненной водой измерительной трубки 3. Воздушный пузырек 8 имеет диаметр dL и при заданных условиях температуры и давления имеет плотность ρL; вода имеет соответственно плотность ρw. Когда измерительная трубка 3 посредством не показанного здесь генератора колебаний приводится в поперечные колебательные движения в своей первой собственной форме, на воздушный пузырек 8 действуют различные силы. Если здесь ради простоты оставить без внимания силу земного притяжения и сжимаемость воздушного пузырька, то равновесие сил для воздушного пузырька имеет вид:

ρ L V L z ¨ L , r e l 1 + 1 2 C D ρ W A L z ˙ L , r e l 2 2 + C a ρ W V L z ¨ L , r e l 3 = ( ρ w ρ L ) V L z ¨ l 4 .

В этом уравнении

z ¨ j ускорение измерительной трубки

z ˙ L , r e l относительная скорость воздушного пузырька

z ¨ L , r e l относительное ускорение воздушного пузырька

ρL, ρw плотность воздушных пузырьков, плотность воды

VL объем воздушного пузырька

dL диаметр воздушного пузырька

AL поперечное сечение воздушного пузырька

CD коэффициент сопротивления

Са коэффициент виртуальной массы.

В данном уравнении показано, что приложенные к воздушному пузырьку 8 внешние силы (правая сторона уравнения, выражение 4) находятся в равновесии с действующими на воздушный пузырек 8 внутренними силами реакции, то есть с силой инерции массы воздушного пузырька (выражение 1), силой сопротивления вследствие перемещения воздушного пузырька внутри среды 2 (выражение 2) и силой инерции так называемой «виртуальной массы» (выражение 3). Виртуальная масса учитывает, что вытесненная воздушным пузырьком масса среды также должна ускоряться. Здесь следует учесть, что силы выражены на основе относительного движения воздушного пузырька в воде (ZL,rel).

Из уравнения видно, что воздушный пузырек 8 совершает применительно к воде 2 относительное движение, что можно наглядно пояснить, если приданное измерительной трубке 3 посредством возбуждения ускорение считать ускорением свободного падения. Следовательно, тогда ускорение сил инерции воздушного пузырька соответствует в этом случае ускорению свободного падения. Точно так же, как воздушный пузырек в поле притяжения Земли движется вверх против силы земного притяжения, в случае ускорения измерительной трубки воздушный пузырек движется против ускорения сил инерции. Причина такого поведения заключена в разнице плотностей воздушного пузырька 8 и окружающей среды 2. Поскольку воздушный пузырек 8 опережает среду 2 в колебательном движении, он вытесняет находящуюся перед ним воду, которая течет назад в противоположном движении с относительной скоростью Z ˙ L , r e l воздушного пузырька 8. В любом случае, в итоге можно констатировать, что при многофазном потоке вследствие вынужденного колебания измерительной трубки 3 в потоке возникает направленное радиальное относительное движение, которое зависит от амплитуды вынужденного отклонения (то есть от получающихся при этом скорости и ускорения движения измерительной трубки) и приводит к подлежащим обнаружению и обнаруженным посредством способа согласно изобретению зависимым от амплитуды измеряемым величинам.

На фиг.3 показаны результаты измерений, то есть отклонения измеряемых величин Δρij от измеряемых величин плотности ρi и ρj относительно доли воздуха (газ %) в потоке воды, причем амплитуды первого колебательного движения и второго колебательного движения измерительной трубки 3 отличаются примерно на 33%. Ясно видно, что при однофазном потоке (доля газа 0%) при различных амплитудах нет никакой разницы в измерениях, однако разница в измерениях заметно проявляется при многофазном потоке и потому является удобным показателем для обнаружения многофазного потока.

1. Способ эксплуатации резонансной измерительной системы (1), прежде всего в форме массового расходомера Кориолиса или в форме плотномера, причем резонансная измерительная система (1) имеет по меньшей мере одну измерительную трубку (3) с протекающей через нее средой (2), по меньшей мере один генератор (4) колебаний, по меньшей мере один датчик (5а, 5b) колебаний, и по меньшей мере один блок (6) управления и обработки данных, причем измерительную трубку (3) с помощью генератора (4) колебаний приводят в колебательное движение с заданной частотой возбуждения и первой амплитудой, и результирующее колебательное движение измерительной трубки (3) регистрируют посредством по меньшей мере одного датчика (5а, 5b) колебаний,
отличающийся тем,
что блок (6) управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебательного движения определяет по меньшей мере одну первую измеряемую величину (хi) по меньшей мере для одного зависимого от амплитуды при многофазности среды (2) параметра состояния (х),
что измерительную трубку (3) с помощью генератора (4) колебаний приводят в колебательное движение с частотой возбуждения и отличной от первой амплитуды второй амплитудой, результирующее колебание измерительной трубки (3) регистрируют, и блок (6) управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебательного движения определяет по меньшей мере одну вторую измеряемую величину (xj) для зависимого от амплитуды при многофазности среды (2) параметра состояния (х), и
что отклонение (Δхij) измеряемой величины по меньшей мере одной из первых измеряемых величин (xi) по меньшей мере от одной из соответствующих вторых измеренных значений (xj) используют в качестве показателя наличия многофазного потока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительную трубку (3) с помощью генератора (4) колебаний приводят в колебательное движение с частотой возбуждения и по меньшей мере одной другой, отличной от первой амплитуды и отличной от второй амплитуды другой амплитудой, результирующее колебание измерительной трубки (3) регистрируют, и блок (6) управления и обработки данных из зарегистрированного результирующего колебательного движения определяет по меньшей мере одну другую измеряемую величину для зависимого от амплитуды при многофазности среды (2) параметра состояния (х), и отклонение измеряемой величины по меньшей мере одной из первых измеряемых величин и/или по меньшей мере одной из вторых измеряемых величин по меньшей мере от одного из соответствующих других измеряемых значений (xj) используют в качестве показателя наличия другого многофазного потока или же другой фазы среды.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительную трубку (3) с помощью генератора колебаний (4) приводят в колебательные движения с частотой возбуждения и столькими различными амплитудами, пока не перестанут различаться другие многофазные потоки или же фазы среды, посредством чего, следовательно, определяют количество многофазных потоков или же фаз среды.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве при многофазности среды (2) зависимого от амплитуды параметра состояния (х) используют плотность (ρ) среды (2) и/или массовый расход m ˙ среды (2) через измерительную трубку (3) и/или собственную частоту f0 измерительной трубки (3) для определенной собственной формы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что определенное отклонение (Δxij) измеряемой величины сравнивают с заданным пороговым уровнем, и при превышении порогового уровня индицируют наличие многофазного потока.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что наличие многофазного потока индицируют лишь в том случае, если по меньшей мере два определенных отклонения (Δхij) измеряемой величины двух различных зависимых от амплитуды параметров состояния (х) одновременно превышают соответственно заданный пороговый уровень.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительную трубку (3) с помощью генератора колебаний (4) последовательно приводят в несколько колебательных движений с первой частотой возбуждения, причем амплитуды последовательных колебательных движений отличаются соответственно друг от друга, и только при нескольких последовательных отклонениях измеряемой величины по меньшей мере одной предшествующей измеряемой величины по меньшей мере от одной соответствующей последующей измеряемой величины индицируют наличие многофазного потока.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве частоты возбуждения выбирают минимальную резонансную частоту (f0) измерительной трубки (3).

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что время, в течение которого сохраняется вторая, последующая амплитуда, после того как произошло переключение с первой, предшествующей амплитуды на вторую, последующую амплитуду, по меньшей мере настолько велико, что внутри резонансной измерительной системы затухли обусловленные переключением амплитуд переходные процессы.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ обнаружения многофазного потока осуществляют одновременно с непосредственным измерением расхода и/или измерением плотности.

11. Резонансная измерительная система (1), прежде всего в форме расходомера Кориолиса или в форме плотномера, по меньшей мере с одной выполненной с возможностью протекания через нее среды (2) измерительной трубкой (3), по меньшей мере одним генератором (4) колебаний, по меньшей мере одним датчиком (5а, 5b) колебаний, и по меньшей мере одним блоком (6) управления и обработки данных, причем измерительная трубка (3) выполнена с возможностью приведения с помощью генератора (4) колебаний в колебательное движение с заданной частотой возбуждения и первой амплитудой, и результирующее колебание измерительной трубки (3) является регистрируемым посредством по меньшей мере одного датчика (5а, 5b) колебаний,
отличающаяся тем, что
блок (6) управления и обработки данных вполне конкретно выполнен таким образом, что резонансная измерительная система (1) при работе осуществляет способ согласно пп.1-10.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения величин расходов многофазного потока без предварительной сепарации, например для измерения дебита нефтяных скважин.

Изобретение относится к области добычи газа и газоконденсата и к измерительной технике и может быть использовано для измерений газоконденсатного фактора в продукции газоконденсатных скважин.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности для определения дебита скважины.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для исследования измерителей потока насыщенного и влажного пара. Заявлен способ определения истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды, включающий измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока перегретого пара, измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока воды, измерение статического давления и температуры в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды.

Изобретение относится к добыче скважинного флюида, в частности к способу измерения мультифазного потока флюида с использованием расходомера. Техническим результатом является повышение точности измерения мультифазного потока флюида.

Предложенная группа изобретений относится к средствам измерения расхода смеси многофазной жидкости, содержащей по меньшей мере одну газовую фазу и одну жидкую фазу.

Измерительная система включает в себя измерительный преобразователь (MW) вибрационного типа, через который в процессе работы проходит текучая среда, для выработки соответствующих параметрам текучей среды колебательных сигналов, а также электрички соединённый с измерительным преобразователем электронный преобразователь (ME) для управления измерительным преобразователем и для произведения оценки поданных от измерительного преобразователя колебательных сигналов.

Система, способ и установка для измерения свойств флюидов флюидного потока, имеющего четыре фазы, включают в себя устройство измерения доли, выполненное с возможностью определения соответствующих измерений доли каждой из четырех фаз флюидов, протекающих во флюидном потоке; и устройство моделирования поведения, выполненное с возможностью определения, на основании соответствующих измерений доли каждой из четырех фаз флюидов, соответствующих расходов каждой из четырех фаз флюидов.

Изобретение относится к области измерения и контроля дебита нефтяных скважин и может быть использовано в информационно-измерительных системах добычи, транспорта, подготовки нефти, газа и воды.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для контроля расхода медикаментов при внутривенных вливаниях. Изобретение относится к датчику (102, 202, 402, 502) для обнаружения пузырьков в газовой фазе, присутствующих в жидкости (208, 408, 527), протекающей по пути (204, 406, 508) потока.

Использование: для измерения состава потока многофазной смеси. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения состава потока многофазной смеси содержит измерительную трубку (1), формирующую трубопровод для потока многофазной смеси, средство (2) излучения для облучения многофазной смеси в измерительной трубке (1) электромагнитным излучением, средство (3) детектирования для детектирования излучения средства (2) излучения, которое проходит через многофазную смесь в измерительной трубке (1), средство (5) анализа для определения состава многофазной смеси на основе детектированного излучения и калибровочных данных по меньшей мере одной жидкой фазы и по меньшей мере одной газообразной фазы, при этом калибровочный сосуд (4) размещен рядом с измерительной трубкой (1) таким образом, что средство (2) излучения может облучать калибровочный сосуд (4), и средство (3) детектирования может детектировать излучение средства (2) излучения, проходящее через калибровочный сосуд (4); калибровочный сосуд (4) может соединяться с измерительной трубкой (1) таким образом, что калибровочный сосуд (4) заполняется многофазной смесью или соответствующими фазами многофазной смеси из измерительной трубки (1); предусмотрено средство (6) сбора данных для получения калибровочных данных из излучения, детектированного средством (3) детектирования, которое проходит через калибровочный сосуд (4), когда калибровочный сосуд (4) заполнен многофазной смесью или соответствующими фазами многофазной смеси из измерительной трубки (1). Технический результат: обеспечение возможности самокалибровки при измерении состава потока многофазной смеси. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к многофазному рентгеновскому расходомеру. Расходомер содержит первое детекторное средство для измерения объемного расхода многофазной текучей среды внутри секции трубы и второе детекторное средство для определения поглощения рентгеновского или гамма-излучения текучей средой внутри секции трубы по меньшей мере на двух различных длинах волн. Согласно изобретению, стенка (18) секции трубы содержит окружное поднутрение (20), расположенное по потоку перед первым и вторым детекторным средством, что позволяет разрушать прилипающие к стенке жидкие пленки по потоку после поднутрения. Технический результат - улучшение определения фазового состава. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх