Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя



Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя
Расходомер кориолиса и способ с улучшенной нулевой составляющей измерителя

 


Владельцы патента RU 2598160:

МАЙКРО МОУШН, ИНК. (US)

Предоставляется расходомер (205) Кориолиса. Расходомер (205) Кориолиса включает в себя сборку (206) расходомера, включающую в себя один или более расходомерных трубопроводов (210), привод (220), связанный со сборкой (206) расходомера и сконфигурированный для возбуждения колебаний сборки (206) расходомера, два или более измерительных преобразователей (230, 231), связанных со сборкой (206) расходомера и сконфигурированных для создания двух или более колебательных сигналов от сборки (206) расходомера, и электронный измеритель (20), связанный с приводом (220) и двумя или более измерительными преобразователями (230, 231), с электронным измерителем (20), сконфигурированным для предоставления приводного сигнала на привод (220) и приема образующихся двух или более колебательных сигналов от двух или более измерительных преобразователей (230, 231), причем два или более измерительных преобразователя (230, 231) закреплены при двух или более соответствующих местоположениях измерительных преобразователей, которые максимизируют колебательную моду Кориолиса расходомера (205) Кориолиса. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к нулевой составляющей измерителя расходомера Кориолиса и, более конкретно, к улучшенной нулевой составляющей измерителя.

2. Постановка задачи

Колебательные трубопроводные датчики, такие как массовые расходомеры Кориолиса и колебательные денситометры, обычно функционируют посредством регистрации перемещения колеблющегося трубопровода, который содержит текущий материал. Свойства, связанные с материалом в трубопроводе, например массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены обработкой измерительных сигналов, принятых от преобразователей перемещения, связанных с трубопроводом. Колебательные моды колеблющейся и заполненной материалом системы обычно определяются суммарной массой, жесткостью и параметрами демпфирования самого трубопровода и содержащегося в нем материала.

Типичный расходомер Кориолиса включает в себя один или несколько трубопроводов, которые соединяются в линейную магистраль или другую транспортную систему и транспортируют в системе материал, например флюиды, шламы, эмульсии и т.п. Каждый трубопровод можно рассматривать как систему, имеющую набор собственных колебательных мод, включающий в себя, например, простые изгибные моды, крутильные моды, радиальные моды и моды смешанного типа.

В типичном применении метода Кориолиса для измерений массового расхода трубопровод возбуждается на одной или нескольких колебательных модах, когда материал течет через трубопровод, и смещение трубопровода измеряется в точках, разнесенных вдоль трубопровода. Возбуждение обычно обеспечивается приводом, например электромеханическим устройством, таким как индукционный привод, работающий на звуковых частотах, который периодически возмущает трубопровод. Два преобразователя (или измерительных преобразователя) обычно используются для измерения колебательного отклика расходомерного трубопровода, или трубопроводов, и обычно они располагаются в положениях выше и ниже по течению относительно привода. Массовый расход может быть определен по измерению временной задержки или по разности фаз между смещениями в разнесенных между собой местоположениях преобразователей, причем временная задержка, или разность фаз, обусловлены силами Кориолиса в текущем материале. Силы Кориолиса создаются изменением направления движения флюида вследствие колебаний трубопровода. Силы Кориолиса прикладываются к трубке с датчиком и производят возмущения в колебательном движении. Эти возмущения приводят к опережению одного конца расходомерной трубки и к запаздыванию другого, образуя фазовую задержку в опережающем и запаздывающем сигналах вибрационного датчика.

Измерительные преобразователи соединяются с электронным измерительным прибором (или с другой измерительной аппаратурой), который принимает сигналы от двух измерительных преобразователей и обрабатывает сигналы для получения, среди прочего, измерения массового расхода. Для получения измерения массового расхода электронный измеритель может преобразовать измеренную фазовую задержку во временную задержку, используя частоту привода колебаний. Массовый расход проходящего через расходомерные трубки флюида, прямо пропорционален этой временной задержке (Δt) и задается соотношением:

Сомножитель (FCF) является коэффициентом калибровки расхода, который учитывает различные параметры измерителя, такие как жесткость измерителя, окружающая температура, конструкция и геометрия измерителя, например. Однако при реальной эксплуатации в условиях отсутствия потока запаздывание (At) может содержать ненулевое значение и должно быть скомпенсировано в уравнении для точного измерения расхода. Следовательно, массовый расход может быть лучше выражен как:

Величина (Δtz) представляет собой значение коррекции временной задержки в условиях отсутствия потока, также обозначаемое как нулевая составляющая измерителя. Нулевая составляющая измерителя (Δtz) может создавать сдвиг фазы колебаний в отсутствие потока вследствие позиционной массовой асимметрии и/или асимметрии демпфирования между приводом и измерительным преобразователем или датчиками. Нулевая составляющая измерителя (Δtz) может также возникать вследствие взаимодействия мод измерительного преобразователя с приводной модой расходомерного трубопровода или трубопроводов. Нулевая составляющая измерителя (Δtz) может возникать вследствие особенностей конструкции измерительного преобразователя и привода. Нулевая составляющая измерителя (Δtz) может возникать вследствие влияния окружающей температуры и изменений температуры.

В данной области техники хорошо известно, что нулевая составляющая измерителя (Δtz) и стабильность нулевой составляющей измерителя (Δtz) сильно зависят от геометрических асимметрий расходомерных трубопроводов и/или сборки расходомера в целом, от связи между колебательными модами, от условий демпфирования и от параметров установки измерителя и других окружающих условий.

Эти факторы не только дают вклад в величину нулевой составляющей измерителя (Δtz), но могут также вызвать нестабильность нулевой составляющей измерителя (Δtz) во времени. Это, в свою очередь, влияет на точность расходомера, особенно в случае большого динамического диапазона измерений. Динамический диапазон измерителя содержит область малых расходов, только незначительно превышающих нулевой расход, когда измерительный сигнал невозможно отличить от шума, то есть столь малых расходов, что их затруднительно точно измерить.

По этим причинам желательно поддерживать как можно малую нулевую составляющую измерителя (Δtz). Большая нулевая составляющая измерителя (Δtz) может создавать проблемы в вибрационном расходомере. Нулевая составляющая измерителя (Δtz) большой величины может быть более нестабильной, нежели нулевая составляющая измерителя (Δtz) малой величины. Нулевая составляющая измерителя (Δtz) большой величины может требовать более частых операций обнуления.

Операция обнуления требует выключения вибрационного расходомера из работы. Операция обнуления может требовать от оператора ручных и отнимающих много времени диагностик/регулировок. Например, пользователь расходомера обычно должен повторно обнулять расходомер, когда температура изменяется больше чем на 20 градусов Цельсия.

Хотя влияние температуры на нулевую составляющую измерителя (Δtz) компенсируется в процессе заводской калибровки, нулевая составляющая измерителя (Δtz) обычно оказывается нерегулируемой. Стабильность нулевой составляющей измерителя (Δtz) не поддается регулировке или компенсации.

ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном объекте изобретения расходомер Кориолиса содержит:

сборку расходомера, включающую в себя один или более расходомерных трубопроводов;

привод, связанный со сборкой расходомера и сконфигурированный для возбуждения колебаний сборки расходомера;

два или более измерительных преобразователя, связанных со сборкой расходомера и сконфигурированных для создания двух или более колебательных сигналов от сборки расходомера; и

электронный измеритель, связанный с приводом и с двумя или более измерительными преобразователями, электронный измеритель, сконфигурированный для предоставления приводного сигнала на привод и приема образующихся двух или более колебательных сигналов от двух или более измерительных преобразователей;

причем два или более измерительных преобразователей прикреплены в двух или более соответствующих местоположениях измерительных преобразователей, которые максимизируют колебательную моду Кориолиса расходомера Кориолиса.

Предпочтительно, два или более местоположений измерительных преобразователей увеличивают стабильность нуля измерителя в условиях отсутствия потока.

Предпочтительно, два или более местоположений измерительных преобразователей минимально подвержены влиянию условий установки расходомера Кориолиса.

Предпочтительно, определение двух или более местоположений измерительных преобразователей содержит определение двух или более местоположений измерительных преобразователей, которые создают по существу максимальный отклик колебательной моды Кориолиса в соответствии с анализом колебательных мод.

Предпочтительно, анализ колебательных мод содержит определение местоположений узлов для каждой колебательной моды и определение колебательного вклада в колебательную моду Кориолиса от каждой колебательной моды.

Предпочтительно, расходомер Кориолиса содержит расходомер Кориолиса для малого потока.

В одном объекте изобретения способ формирования расходомера Кориолиса содержит:

выполнение анализа колебательных мод на сборке расходомера для расходомера Кориолиса;

определение двух или более местоположений измерительных преобразователей, которые максимизируют колебательную моду Кориолиса расходомера Кориолиса в двух или более колебательных сигналах; и

прикрепление двух или более соответствующих измерительных преобразователей в двух или более местоположениях измерительных преобразователей.

Предпочтительно, два или более местоположений измерительных преобразователей увеличивают стабильность нуля измерителя в условиях отсутствия потока.

Предпочтительно, два или более местоположений измерительных преобразователей минимально подвержены влиянию условий установки расходомера Кориолиса.

Предпочтительно, определение двух или более местоположений измерительных преобразователей содержит определение двух или более местоположений измерительных преобразователей, которые создают по существу максимальный отклик колебательной моды Кориолиса в соответствии с анализом колебательных мод.

Предпочтительно, анализ колебательных мод содержит определение местоположений узлов для каждой колебательной моды и определение колебательного вклада в колебательную моду Кориолиса от каждой колебательной моды.

Предпочтительно, расходомер Кориолиса содержит расходомер Кориолиса для малого потока.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Одно и то же цифровое обозначение представляет один и тот же элемент на всех чертежах. Чертежи необязательно приведены в масштабе.

Фиг. 1 изображает расходомер Кориолиса с единственным изогнутым трубопроводом в соответствии с изобретением.

Фиг. 2 - относительное позиционирование привода и два или более измерительных преобразователя в соответствии с вариантом реализации изобретения.

Фиг. 3-6 - примеры различных колебаний расходомерного трубопровода или собственных мод в расходомере Кориолиса.

Фиг. 7 - блок-схема последовательности операций способа формирования расходомера Кориолиса в соответствии с вариантом реализации изобретения.

Фиг. 8 - представление расходомера Кориолиса с единственным трубопроводом, имеющего трубопровод по существу прямоугольной формы, причем ряд возможных местоположений измерительных преобразователей показан на левой стороне чертежа.

Фиг. 9 - график зависимости нормированного вклада в Δt от местоположений измерительных преобразователей на Фиг. 8.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чертежи на Фиг. 1-9 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант изобретения. С целью пояснения принципов изобретения некоторые обычные объекты были упрощены или исключены. Специалисты в данной области техники должны понимать возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалисты в данной области техники должны понимать, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается описанными ниже конкретными примерами, но только пп. формулы и их эквивалентами.

На Фиг. 1 показан расходомер 205 Кориолиса в соответствии с изобретением. Расходомер 205 Кориолиса в соответствии с любым из вариантов реализации изобретения имеет улучшенную нулевую составляющую измерителя. Расходомер 205 Кориолиса в соответствии с любым из вариантов реализации изобретения имеет улучшенную нулевую составляющую измерителя, причем нуль измерителя имеет улучшенную стабильность.

Расходомер 205 Кориолиса в показанном варианте реализации может содержать сборку 206 расходомера, включающую в себя единственный изогнутый расходомерный трубопровод 210, балансную структуру 208 и электронный измеритель 20. Электронный измеритель 20 присоединяется к сборке 206 расходомера через кабельные соединения 110, 111, и 111' для измерения параметров текущего вещества, таких как, например, плотность, массовый расход, объемный расход, общий массовый расход, температура, а также для получения другой информации. Электронный измеритель 20 может передавать информацию пользователю или на процессор по каналу связи 26. Канал связи 26 предоставляет средство ввода и вывода, которое позволяет электронному измерителю 20 взаимодействовать с оператором или с другими электронными системами. Описание Фиг. 1 предоставляется исключительно как пример работы расходомера Кориолиса и не предназначено для ограничения принципов настоящего изобретения.

Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что расходомер 205 Кориолиса может содержать любой тип вибрационного расходомера независимо от числа приводов, измерительных преобразователей, расходомерных трубопроводов или операционных колебательных мод. Следует понимать, что расходомер 205 Кориолиса может иметь любую геометрию, включающую в себя прямые расходомерные трубопроводы, несколько изогнутые расходомерные трубопроводы, U-образные расходомерные трубопроводы, дельтаобразные расходомерные трубопроводы, или любую другую форму канала расходомерного трубопровода. В некоторых вариантах реализации расходомер 205 Кориолиса может работать как массовый расходомер Кориолиса. Кроме того, следует сознавать, что расходомер 205 Кориолиса альтернативно может работать как вибрационный денситометр.

Сборка 206 расходомера включает в себя расходомерный трубопровод 210, который задает траекторию потока для приема текущего вещества. Расходомерный трубопровод 210 может быть изогнут, как показано, или может быть предоставлен в любой другой форме, такой как прямая конфигурация или конфигурация с неправильной формой. Дополнительные формы расходомера и/или конфигурации могут быть использованы и соответствуют объему притязаний описания и пп. формулы.

Когда сборка 206 расходомера вставляется в трубопроводную систему, которая переносит текущее вещество, вещество входит в сборку 206 расходомера через впускной фланец (не показан), затем течет через расходомерный трубопровод 210, где измеряются параметры текущего вещества. После этого текущее вещество выходит из расходомерного трубопровода 210 и проходит через выпускной фланец (не показан). Специалисты в данной области техники должны понимать, что расходомерный трубопровод 210 может быть соединен с фланцами через подходящие устройства и/или структуры. В показанном варианте реализации расходомерный трубопровод 210 предоставлен с концевыми участками 211 и 212, которые проходят в целом от соединителей 270 и 271 и соединяются с фланцами на их внешних оконечностях.

Текущий флюид может содержать жидкость. Текущий флюид может содержать газ. Текущий флюид может содержать многофазный флюид, такой как жидкость, включающая в себя вовлеченные газы и/или вовлеченные твердые частицы.

Сборка 206 расходомера настоящего примера включает в себя по меньшей мере один привод 220. Привод 220 может содержать одну из многих известных структур, включающих в себя, например, и без ограничения, пьезоэлектрические элементы, емкостные элементы или электромагнитную структуру катушка/магнит. Привод 220 в показанном варианте реализации включает в себя первый участок, соединенный с управляемым элементом 250 балансной структуры 208, и второй участок, соединенный с расходомерным трубопроводом 210. Первый и второй участки могут соответствовать приводной катушке и приводному магниту, например. В настоящем варианте реализации привод 220 предпочтительно перемещает управляемый элемент 2 50 и расходомерный трубопровод 210 с противоположными фазами. В варианте реализации с двойным расходомерным трубопроводом привод 220 может возбуждать колебания двух расходомерных трубопроводов противоположным образом.

Управляемый элемент 250 и расходомерный трубопровод 210 предпочтительно возбуждаются вокруг изгибной оси W, которая частично может быть задана соединителями 270 и 271. В соответствии с вариантом реализации изобретения изгибная ось W соответствует оси впускного-выпускного трубопровода. Управляемый элемент 250 изгибается от основания 260. Специалист в данной области техники должен понимать, что измеритель может возбуждаться на других модах или даже на множественных модах одновременно. Оптимизация местоположения измерительного преобразователя может быть применена к любым другим модам, но показана здесь для изгибной моды.

Как показано на чертеже, сборка 206 расходомера включает в себя по меньшей мере один измерительный преобразователь. Показанный вариант реализации снабжен парой измерительных преобразователей 230 и 231. В соответствии с одним объектом настоящего варианта реализации измерительные преобразователи 230 и 231 измеряют перемещение расходомерного трубопровода 210. В настоящем варианте реализации измерительные преобразователи 230 и 231 включают в себя первый участок, расположенный на соответствующих кронштейнах 280 и 281 измерительных преобразователей, и второй участок, расположенный на расходомерном трубопроводе 210. Измерительный преобразователь(-и) может содержать одну из многих хорошо известных структур, включающих в себя, например, и без ограничения, пьезоэлектрические элементы, емкостные элементы, или электромагнитную структуру катушка/магнит. Поэтому подобно приводу 220 первый участок измерительного преобразователя может содержать катушку измерительного преобразователя, тогда как второй участок измерительного преобразователя может содержать магнит измерительного преобразователя. Специалисты в данной области техники должны понимать, что перемещение расходомерного трубопровода 210 связано с некоторыми параметрами текущего вещества, например массовым расходом или плотностью текущего вещества через расходомерный трубопровод 210.

Специалисты в данной области техники должны понимать, что электронный измеритель 20 принимает тензометрические сигналы от измерительных преобразователей 230 и 231 и предоставляет приводной сигнал на привод 220. Электронный измеритель 20 может обработать тензометрические сигналы для измерения параметров текущего вещества, таких как, например, плотность, массовый расход, объемный расход, общий массовый расход, температура, и для получения другой информации. Электронный измеритель 20 обрабатывает колебательные отклики и обычно определяет частоту отклика сигналов и/или разность фаз между сигналами. Электронный измеритель 20 может также принять один или более других сигналов, например, от одного или более датчиков температуры (не показаны) и одного или более датчиков давления (не показаны) и использовать эту информацию для измерения параметров текущего вещества. Другие параметры колебательного отклика и/или измерения потока также предполагаются и отвечают объему притязаний описания и пп. формулы. Специалисты в данной области техники должны понимать, что число и тип датчиков зависят от конкретного измеряемого параметра.

Сборка 206 расходомера может также включать в себя корпус 300 и соединения 590 и 591 корпуса. Соединения 590 и 591 корпуса могут включать в себя первый участок 595, соединяемый с расходомерным трубопроводом 210, и второй участок 596, соединяемый с корпусом 300. Как показано, соединения 590 и 591 корпуса предпочтительно представляют собой структуры, поддерживающие только трубопровод, расположенный между фланцами и соединителями 270 и 271.

Расходомер Кориолиса может включать в себя единственный или множественные расходомерные трубопроводы. Расходомер Кориолиса может включать в себя расходомерный трубопровод(-ы), который является прямым или изогнутым. Расходомер Кориолиса может содержать расходомерный трубопровод любой формы и может содержать любую форму или формы любых соответственных структур. Расходомер Кориолиса может быть спроектирован для использования с любым текущим материалом, включающим в себя жидкости, газы или смеси жидкостей, газов и/или твердых частиц. Расходомер Кориолиса может быть спроектирован для больших или малых расходов или для текущих материалов, имеющих любую плотность.

При работе привод 220 возбуждает колебания в расходомерном трубопроводе 210, и два или более измерительных преобразователя 230 и 231 создают соответствующие колебательные сигналы. Колебательные сигналы могут отвечать множеству наложенных колебаний, измеряемых в двух или более измерительных преобразователях 230 и 231. Одна или более из этих колебательных мод дает вклад в колебательную моду Кориолиса.

В расходомерах Кориолиса с двойным трубопроводом техники предшествующего уровня оптимальное местоположение измерительных преобразователей достигается установкой измерительных преобразователей в узловых точках, которые задают вторую изгибную моду колебаний. Пример этого приводится в американском Патенте США No. 5301557 согласно Cage и др. Позиционирование измерительных преобразователей в расходомерах Кориолиса с двойным трубопроводом в узлах, задающих узлы второй изгибной моды, действует для развязки колебательной моды Кориолиса (то есть эффектов опережения и запаздывания) от возможной суперпозиции колебаний моды Кориолиса со второй изгибной модой. Недостатком расходомеров Кориолиса с единственным трубопроводом является также и то, что колебательная мода Кориолиса связана с другими колебательными модами.

На Фиг. 2 показано относительное позиционирование привода 220 и двух или более измерительных преобразователей 230 и 231 в соответствии с вариантом реализации изобретения. Из чертежа можно видеть, что два или более измерительных преобразователей 230 и 231 расположены между изгибной осью W и приводом 220. Два или более измерительных преобразователей 230 и 231 могут быть по существу равноотстоящими от привода 220 в некоторых вариантах реализации. Однако следует понимать, что местоположения измерительных преобразователей, определяемые в соответствии с настоящим описанием и пп. Формулы, не ограничиваются симметричным или правильным размещением измерительных преобразователей.

Изгибная ось W может быть расположена так, чтобы создать колеблющийся пролет, который циклически изгибается при возмущении колебательными силами, создаваемыми приводом 220. Изгибная ось W может быть создана стягивающей скобой(-ами), балансиром(-ами), кожухом или другой структурой.

Расстояние двух или более измерительных преобразователей 230 и 231 от привода 220 (и/или от изгибной оси W) может быть измерено любым образом. Расстояние может содержать вертикальную высоту (или высоты), такую как высота H1 между двумя или более измерительными преобразователями 230 и 231 и изгибной осью W и высота Н2 между двумя или более измерительными преобразователями 230 и 231 и приводом 220 на чертеже. Расстояние может содержать фактический пролет расходомерного трубопровода, такой как пролеты S1 и S2 на чертеже. Расстояние может содержать меру углового смещения (не показано). Расстояние может дополнительно быть характеризовано как отношение или процент от расстояния между изгибной осью W и двумя или более измерительными преобразователями 230 и 231 относительно расстояния между двумя или более измерительными преобразователями 230 и 231 и приводом 220. Следует понимать, что другие количественные определения расстояния между двумя или более измерительными преобразователями 230 и 231, привода 220 и изгибной оси W также предполагаются и соответствуют объему притязаний описания и пп. формулы.

Оптимальное местоположение измерительного преобразователя может варьироваться в соответствии с различными факторами. Оптимальное местоположение измерительного преобразователя может зависеть от материала расходомерного трубопровода, толщины стенки расходомерного трубопровода, диаметра расходомерного трубопровода, формы сечения расходомерного трубопровода, общей формы расходомерного трубопровода (до некоторой степени прямой или изогнутой), эффективной длины колеблющегося участка, массы измерительного преобразователя и наличия/типа присоединенных конструкций (то есть стягивающих скоб, балансных структур, фланцев, кожуха, и т.д.). Оптимальное местоположение измерительного преобразователя может также варьироваться в соответствии с параметрами конструкции измерительного преобразователя, например массой или инерцией измерительного преобразователя.

На Фиг. 3-6 показаны примеры различных колебаний расходомерного трубопровода или собственных мод в расходомере Кориолиса. Колебательные моды зависят от геометрии датчика, формы расходомерной трубки и материала и от наличия присоединенных конструкций. Колебательные моды на Фиг. 3-6 будут иметь аналоги для любой геометрии датчика. Следует понимать, что различные колебательные моды, показанные на Фиг. 3-6, необязательно приведены в масштабе и могут быть преувеличены в иллюстративных целях. Следует также понимать, что примеры упрощены для ясности и при реальной работе, колебательное движение расходомерного трубопровода может содержать суперпозицию множественных колебательных мод.

На Фиг. 3 показан пример расходомерного трубопровода, колеблющегося на первой изгибной моде. В первой изгибной моде вершина расходомерного трубопровода перемещается в z-направлении, причем участок расходомерного трубопровода выше изгибной оси W будет последовательно изгибаться и колебаться в -z- и +z-направлениях. Эти два узла N1 и N2 в первой изгибной моде находятся на изгибной оси W.

На Фиг. 4 показан пример расходомерного трубопровода, колеблющегося на первой крутильной моде. В первой крутильной моде, два конца верхнего участка перемещаются противоположно в -z- и +z-направлениях. Первая крутильная мода поэтому имеет три узла, два узла N1 и N2 на изгибной оси W и узел N3 приблизительно в центре верхнего участка.

На Фиг. 5 показан пример расходомерного трубопровода, колеблющегося на второй изгибной моде. Во второй изгибной моде вершина расходомерного трубопровода перемещается в z-направлении, но вертикальные стойки расходомерного трубопровода также изгибаются и центральный участок вертикальных стоек смещается противоположно верхнему участку. Вторая изгибная мода поэтому имеет четыре узла - два узла N1 и N2 на изгибной оси W и два верхних узлах N3 и N4, расположенных между изгибной осью W и верхним участком расходомерного трубопровода.

На Фиг. 6 показан пример расходомерного трубопровода, колеблющегося на второй крутильной моде. Во второй крутильной моде два конца верхнего участка смещаются в общем z-направлении, тогда как центральный участок верхнего участка смещается противоположно вертикальным стойкам и двум концам верхнего участка. Вторая крутильная мода поэтому имеет четыре узла - два узла N1 и N2 на изгибной оси W и два верхних узлах N3 и N4 на верхнем участке и расположенные между двумя концами верхнего участка.

На Фиг. 7 показана блок-схема 700 последовательности операций способа формирования расходомера Кориолиса в соответствии с вариантом реализации изобретения. На этапе 701 для сборки 206 расходомера создается модель конечных элементов (FE). Модель FE может характеризовать сборку 206 расходомера, включая в себя характеристику числа расходомерных трубопроводов, форму/геометрию расходомерных трубопроводов и/или конструкцию расходомерных трубопроводов, например. Модель конечных элементов готовится для сложной моды или анализа вынужденного отклика с репрезентативным потоком через модель измерителя.

На этапе 702 для расходомера Кориолиса выполняется анализ колебательных мод. В анализе колебательных мод выполняется определение локализации мод для сложной моды или локализации мод для частотного вынужденного отклика. Следует включить достаточное число собственных мод в решение для сложной моды для обеспечения точных результатов для сложной моды.

На этапе 703 в анализе колебательных мод вычисляется вклад колебательной моды Кориолиса в общий колебательный отклик расходомера Кориолиса. Кроме того, анализ колебательных мод может быть сконфигурирован для вычисления вклада колебательной моды Кориолиса для множества возможных местоположений измерительных преобразователей на расходомерном трубопроводе или расходомерных трубопроводах. Например, ряд местоположений измерительных преобразователей на расходомерном трубопроводе, или расходомерных трубопроводах, может быть выбран для последующей обработки. Временная задержка Δt между выбранными местоположениями измерительных преобразователей вычисляется для каждой из дающих вклад мод.

На этапе 704 оптимальное местоположение измерительного преобразователя определяется из вкладов моды Кориолиса для ряда проанализированных местоположений измерительных преобразователей. Это может включать в себя получение графика зависимости нормированной временной задержки Δt от местоположения измерительного преобразователя, например. Временная задержка Δt нормируется делением на полную временную задержку Δt. Оптимальное местоположение измерительного преобразователя выбирается посредством выбора местоположения, где преобладающий вклад в полную временную задержку Δt является вкладом от желаемой моды Кориолиса.

Однако следует понимать, что могут быть использованы другие способы для нахождения оптимального местоположения измерительного преобразователя из ряда проанализированных возможных местоположений измерительных преобразователей. Кроме того, анализ может интерполировать оптимальное местоположение измерительного преобразователя, которое располагается между выбранными местоположениями измерительных преобразователей в наборе проанализированных местоположений измерительных преобразователей.

На Фиг. 8 показано представление расходомера Кориолиса с единственным трубопроводом, имеющего по существу прямоугольную форму трубопровода, причем ряд возможных местоположений 1-12 измерительных преобразователей показан на левой стороне чертежа. Ряд возможных местоположений 1-12 измерительных преобразователей может быть выбран для определения оптимального местоположения измерительного преобразователя. Обычно соответствующие местоположения измерительных преобразователей на правой стойке трубопровода будут использоваться для сравнения симметричных РО местоположений. Следует понимать, что чертеж приведен не в масштабе, и тестовые местоположения могут быть расположены по-другому, нежели это показано. Ряд возможных местоположений 1-12 измерительных преобразователей может содержать равномерные интервалы или нерегулярные интервалы.

На Фиг. 9 показан график зависимости нормированного вклада в Δt колебательной моды Кориолиса от местоположений 1-12 измерительных преобразователей на Фиг. 8. Из графика можно видеть, что в местоположении 4 колебательная мода Кориолиса вносит вклад в сто процентов в измеряемую временную задержку (Δt). Это является желаемой целью - достичь измерения временной задержки, которое получается только от колебательной моды Кориолиса и которое не включает в себя другие колебательные моды, которые связаны с колебательной модой Кориолиса.

Можно видеть, что если местоположения измерительных преобразователей перемещаются от местоположения 1 к местоположению 12, то есть дальше от привода к основанию, вклад колебательной моды Кориолиса в полную временную задержку Δt уменьшается. Можно видеть, что местоположение 4 является идеальным местоположением измерительного преобразователя для этого расходомера Кориолиса (или модели расходомера Кориолиса), поскольку вся временная задержка Δt обусловлена только колебательной модой Кориолиса, то есть вклад колебательной моды Кориолиса составляет единицу.

Способ преимущественно снижает величину нулевой составляющей измерителя (Δtz). Способ преимущественно увеличивает стабильность нулевой составляющей измерителя (Δtz). В способе это выполняется посредством корреляции местоположения измерительного преобразователя на расходомерном трубопроводе (или расходомерных трубопроводах) с вкладом местоположения измерительного преобразователя в эффективность измерения моды Кориолиса. Эта корреляция и последующее позиционирование измерительных преобразователей в местоположениях, которые создают максимальное измерение моды Кориолиса, приводит к оптимальному (и максимальному) измерению временной задержки (Δt) и наибольшему возможному отношению сигнал-шум (S/N). В результате точность и надежность измерений массового расхода улучшается.

Подробные описания вышеупомянутых вариантов реализации не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов реализации, рассматриваемых авторами как находящиеся в пределах объема притязаний изобретения. Действительно, специалисты в данной области техники увидят, что некоторые элементы вышеописанных вариантов реализации могут по-разному быть объединены или исключены, образуя дополнительные варианты реализации, и такие дополнительные варианты реализации находятся в пределах объема притязаний и принципов изобретения. Специалистам в данной области техники также будет очевидно, что вышеописанные варианты реализации могут быть объединены полностью или частично, образуя дополнительные варианты реализации в пределах объема притязаний и принципов изобретения. Соответственно, объем притязаний изобретения должен быть определен из нижеследующих пунктов формулы.

1. Расходомер (205) Кориолиса, содержащий:
сборку (206) расходомера, включающую в себя один или более расходомерных трубопроводов (210);
привод (220), связанный со сборкой расходомера и сконфигурированный для возбуждения колебаний сборки (206) расходомера;
два или более измерительных преобразователя (230, 231), связанных со сборкой расходомера и сконфигурированных для создания двух или более колебательных сигналов от сборки (206) расходомера; и
электронный измеритель (20), связанный с приводом (220) и с двумя или более измерительными преобразователями (230, 231), с электронным измерителем (20) сконфигурированным для предоставления приводного сигнала на привод (220) и для приема образующихся двух или более колебательных сигналов от двух или более измерительных преобразователей (230, 231);
причем два или более измерительных преобразователя (230, 231) закреплены при двух или более соответствующих местоположениях измерительных преобразователей, которые максимизируют колебательную моду Кориолиса расходомера (205) Кориолиса в двух или более колебательных сигналах.

2. Расходомер (205) Кориолиса по п. 1, причем два или более местоположения измерительных преобразователей увеличивают стабильность нуля измерителя в условиях отсутствия потока.

3. Расходомер (205) Кориолиса по п. 1, причем два или более местоположения измерительных преобразователей минимально подвержены влиянию условий установки расходомера (205) Кориолиса.

4. Расходомер (205) Кориолиса по п. 1, в котором определение двух или более местоположений измерительных преобразователей содержит определение двух или более местоположений измерительных преобразователей, которые создают по существу максимальный отклик колебательной моды Кориолиса в соответствии с анализом колебательных мод в двух или более колебательных сигналах.

5. Расходомер (205) Кориолиса по п. 1, в котором анализ колебательных мод содержит:
определение местоположений узла для каждой колебательной моды; и
определение колебательного вклада в колебательную моду Кориолиса в двух или более колебательных сигналах каждой колебательной моды.

6. Расходомер (205) Кориолиса по п. 1, причем расходомер (205) Кориолиса содержит расходомер Кориолиса малого потока (205).

7. Способ формирования расходомера (205) Кориолиса, содержащий:
выполнение анализа колебательных мод на сборке (206) расходомера для расходомера (205) Кориолиса;
определение двух или более местоположений измерительных преобразователей, которые максимизируют колебательную моду Кориолиса расходомера (205) Кориолиса в двух или более колебательных сигналах из двух или более измерительных преобразователей; и
закрепление двух или более соответствующих измерительных преобразователей (230, 231) в двух или более местоположениях измерительных преобразователей.

8. Способ по п. 7, причем два или более местоположений измерительных преобразователей увеличивают стабильность нуля измерителя в условиях отсутствия потока.

9. Способ по п. 7, причем два или более местоположения измерительных преобразователей минимально подвержены влиянию условий установки расходомера (205) Кориолиса.

10. Способ по п. 7, в котором определение двух или более местоположений измерительных преобразователей, содержит определение двух или более местоположений измерительных преобразователей, которые создают по существу максимальный отклик колебательной моды Кориолиса в соответствии с анализом колебательных мод.

11. Способ по п. 7, в котором анализ колебательных мод содержит:
определение местоположений узлов для каждой колебательной моды; и
определение колебательного вклада в колебательную моду Кориолиса каждой колебательной модой.

12. Способ по п. 7, причем расходомер (205) Кориолиса содержит расходомер Кориолиса малого потока (205).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вибрационным измерителям, в частности к вибрационному измерителю с корпусом из синтетической обмотки. Предложен датчик (10) в сборе вибрационного измерителя (5).

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения плотности жидкости. В предложенном в изобретении способе, или системе измерения, соответственно, предусмотрен контактирующий с жидкостью (FL) вибрационный корпус (10), который приводится в состояние вибрации таким образом, что он испытывает, по меньшей мере, частично, механические колебания с резонансной частотой (резонансные колебания), зависящей от плотности жидкости, контактирующей с первой поверхностью (10+) вибрационного корпуса, а также от температуры вибрационного корпуса.

Изобретение относится к измерительному датчику вибрационного типа для измерения проведенной в трубопроводе текучей среды, в частности газа, жидкости, порошка или другого текучего материала, в частности для измерения плотности и/или процента массового расхода, в частности, также суммированного в течение определенного временного интервала общего массового расхода протекающей в трубопроводе по меньшей мере периодически с массовым расходом более 1000 т/ч, в частности более 1500 т/ч, среды.

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

Настоящее изобретение относится к вибрационному устройству измерения параметров потока. Вибрационное устройство включает в себя, по меньшей мере, один трубопровод, по меньшей мере, один привод, по меньшей мере, один датчик и, по меньшей мере, один кожух.

Изобретение относится к измерительному преобразователю вибрационного типа, а также к способу регулировки по меньшей одной временной частоты конструкции труб, служащей, в частности, в качестве измерительной трубы такого измерительного преобразователя.

Изобретение относится к кориолисовому массовому расходомеру. Кориолисовый массовый расходомер (1) содержит по меньшей мере четыре изогнутые измерительные трубы (2а, 2b, 2c, 2d), по меньшей мере одну приводную систему и по меньшей мере одну сенсорную систему.

Изобретение относится к полевому устройству обслуживания и способу для облегчения замены системы обработки в вибрационном расходомере. Техническим результатом является повышение надежности работы полевого устройства обслуживания вибрационного расходометра.

Изобретение обеспечивает вибрационный датчик (310) в сборе. Вибрационный датчик (310) в сборе включает в себя трубку (103А), привод (104) и, по меньшей мере, один первый измерительный преобразователь (105).

Изобретение относится к способу и устройству для определения и управления статическим давлением флюида с помощью вибрационного измерителя системы определения расхода флюида.

Предоставляется конструкция сборки (200) вибрационного датчика. Сборка (200) вибрационного датчика включает в себя монолитный держатель (205) трубопровода. Монолитный держатель (205) трубопровода включает в себя впускной патрубок (206), выпускной патрубок (208) и опорное основание (210) трубопровода, вытянутое от впускного патрубка (206) к выпускному патрубку (208). Сборка (200) вибрационного датчика дополнительно включает в себя единственный флюидный трубопровод (203) с двумя или более контурами (204A, 204B), разделенными переходным коленом (213), который соединяется с монолитным держателем (205) трубопровода. Также используют суженные опорные блоки так, что трубка проходит напрямую через опорный блок к впускному или выпускному патрубку. Технический результат - обеспечение возможности легкой сборки расходомера и уменьшение возможности изгиба трубки. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх