Дифференциальный расходомер

Изобретение относится к расходомерам и, в частности, к инструменту для определения оптимальных рабочих параметров для системы дифференциального расходомера. Способ включает в себя этапы, на которых осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, в вычислительное устройство и осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, в вычислительное устройство. Дополнительно способ включает в себя этап, на котором осуществляют ввод параметров системы в вычислительное устройство. Точность системы вычисляется с помощью системной логики, при этом системная логика принимает входные данные, основанные на спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, и параметрах системы. Вычисленная точность системы сохраняется на машиночитаемом носителе данных, и осуществляется вывод вычисленной точности системы. Технический результат - создание способа и системы для определения точности системы измерения топлива с несколькими вибрационными расходомерами. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к расходомерам и, в частности, к инструменту для определения оптимальных рабочих параметров для системы дифференциального расходомера.

Уровень техники

Вибрационные датчики, такие как, например, вибрационные плотномеры и расходомеры Кориолиса, являются общеизвестными и используются для измерения массового расхода и другой информации для материалов, текущих через трубку в расходомере. Иллюстративные расходомеры Кориолиса раскрываются в патенте США 4,109,524, патенте США 4,491,025 и источнике Re. 31,450 все за авторством J.E. Smith и др. Эти расходомеры имеют одну или более трубок прямой или изогнутой конфигурации. Каждая конфигурация трубок в расходомере Кориолиса имеет, например, набор режимов собственных колебаний, которые могут быть просто изгибного, крутильного или связанного типа. Каждая трубка может возбуждаться и колебаться в предпочтительном режиме.

Некоторые типы расходомеров, в частности расходомеры Кориолиса, могут эксплуатироваться таким образом, что выполняется прямое измерение плотности для обеспечения информации об объеме через отношение массы к плотности. См., например, патент США № 4,872,351 за авторством Ruesch, относящийся к вычислителю нетто-объема добычи нефти, который использует расходомер Кориолиса для измерения плотности неизвестной многофазной жидкости. Патент США № 5,687,100 за авторством Buttler и др. раскрывает плотномер на эффекте Кориолиса, который корректирует показания плотности на эффекты массового расхода в весовом расходомере, функционирующем как вибрационный трубчатый плотномер.

Материал, текущий в расходомер из присоединенного трубопровода на стороне впуска расходомера, направляется через трубку(ки) и выходит из расходомера через сторону выпуска расходомера. Режимы собственных колебаний колебательной системы частично определяются суммарной массой трубок и материала, текущего в трубках.

Когда через расходомер ничего не течет, движущая сила, прилагаемая к трубке(кам), заставляет осциллировать все точки вдоль трубки(ок) с одинаковой фазой или небольшим «нулевым смещением», которое является временной задержкой, измеренной при нулевом расходе. Когда материал начинает течь через расходомер, силы Кориолиса заставляют каждую точку вдоль трубки(ок) иметь различную фазу. Например, фаза на впускном конце расходомера отстает от фазы в центрированном местоположении возбудителя, в то время как фаза на выпуске опережает фазу в центрированном местоположении возбудителя. Датчики перемещений на трубке(ках) производят синусоидальные сигналы, представляющие собой движение трубки(ок). Cигналы, выводимые из датчиков перемещений, обрабатываются для определения временной задержки между датчиками перемещений. Временная задержка между двумя или более датчиками перемещений пропорциональна массовому расходу материала, текущего через трубку(ки).

Блоки электроники измерителя, соединенные с возбудителем, генерирует возбуждающий сигнал для эксплуатации возбудителя и определения массового расхода и других свойств материала по сигналам, принятым от датчиков перемещений. Возбудитель может иметь одну из многих известных конструкций; однако, магнит и противоположная возбуждающая катушка имели большой успех в расходомерной отрасли. Переменный ток подается на возбуждающую катушку для возбуждения вибраций трубки(ок) с желаемой амплитудой и частотой для трубки. В области техники также известно решение, обеспечивающее датчики перемещений в виде конструкции из магнита и катушки, очень похожей на конструкцию возбудителя. Однако, в то время как возбудитель получает ток, который вызывает движение, датчики перемещений могут использовать движение, обеспеченное возбудителем, для индукции напряжения. Величина временной задержки, измеренная датчиками перемещений, является очень маленькой; часто измеряемой в наносекундах. Поэтому необходимо, чтобы выходные данные преобразователя были очень точными.

В определенных ситуациях желательно включать несколько расходомеров в одну систему. В одном таком примере нескольких расходомеров два расходомера могут использоваться в топливных системах больших двигателей. Такие системы обычно встречаются в больших мореходных судах. Для таких судов надлежащее управление топливом является критически важным для эффективной работы системы двигателя. Для точного измерения потребления топлива один расходомер размещается перед двигателем, а другой расходомер размещается после двигателя. Показание разности между этими двумя расходомерами используется для вычисления массы использованного топлива.

Расходомер данного размера требует некоторого диапазона расхода жидкости для поддержания точности. С другой стороны, данная система может иметь диапазон требований к расходу жидкости, таким образом, требуя расходомера, который не ограничивает чрезмерно работу системы. Поэтому лучшим расходомером для конкретной системы является тот расходомер, который измеряет расход и соответствующие параметры точно, но при этом не ограничивает расход и не вносит обременительные перепады давления. Когда два расходомера находятся в одной системе, проблемы ограничения расхода и точности усугубляются. Например, погрешность для пары расходомеров, имеющих систематическую погрешность 0.1%, при размещении последовательно может не просто суммироваться, давая погрешность 0.2%, а может давать значительно большую погрешность. Разности температур и разности устойчивости нуля между двумя или более расходомерами также вносят свой вклад в более низкую точность системы.

Поэтому в этой области техники существует потребность в способе и соответствующей системе для вычисления наиболее подходящих размеров и типов расходомеров в системах с несколькими расходомерами на основании набора данных эксплуатационных ограничений. Существует потребность в способе и соответствующей системе для определения точности системы с несколькими расходомерами. Существует потребность в способе и соответствующей системе для определения конкретных моделей расходомеров из библиотеки потенциальных расходомеров в свете проектных требований. Настоящее изобретение преодолевает эти и другие проблемы и обеспечивает прогресс в этой области техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом осуществления обеспечивается способ для определения точности системы. Вариант осуществления содержит этапы, на которых осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, в вычислительное устройство и осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, в вычислительное устройство. Осуществляется ввод параметров системы в вычислительное устройство. Точность системы вычисляется с помощью системной логики, при этом системная логика принимает входные данные, основанные на спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, и параметрах системы. Вычисленная точность системы сохраняется на машиночитаемом носителе данных, и осуществляется вывод вычисленной точности системы.

В соответствии с вариантом осуществления обеспечивается система для конфигурирования измерительной системы. В соответствии с вариантом осуществления система содержит по меньшей мере два расходомера и вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема по меньшей мере одного набора входных данных и генерации по меньшей мере одного набора выходных данных, при этом по меньшей мере один набор входных данных содержит по меньшей мере один набор спецификаций аппаратного обеспечения расходомера и по меньшей мере один параметр системы. Система также содержит системную логику с вычислительным устройством, выполненным с возможностью вычисления по меньшей мере одного набора выходных данных, при этом по меньшей мере один набор выходных данных выход содержит по меньшей мере одно из: точность системы или скорректированную на температуру точность системы.

Аспекты

В соответствии с одним аспектом способ для определения точности системы содержит этапы, на которых: осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, в вычислительное устройство; осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, в вычислительное устройство; осуществляют ввод параметров системы в вычислительное устройство; вычисляют точность системы с помощью системной логики, при этом системная логика принимает входные данные, основанные на спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, и параметрах системы; сохраняют вычисленную точность системы на машиночитаемый носитель данных; и осуществляют вывод вычисленной точности системы.

Предпочтительно, спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся и к расходомеру подачи, и к расходомеру возврата, содержат значение базовой точности.

Предпочтительно, спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся и к расходомеру подачи, и к расходомеру возврата, содержат значение смещения нуля.

Предпочтительно, спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся и к расходомеру подачи, и к расходомеру возврата, содержат значение температурного дрейфа.

Предпочтительно, спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся и к расходомеру подачи, и к расходомеру возврата, содержат максимальное значение расхода.

Предпочтительно, параметры системы содержат значение температуры калибровки нуля.

Предпочтительно, параметры системы содержат плотность жидкости.

Предпочтительно, параметры системы содержат температуру впуска и температуру выпуска.

Предпочтительно, этап, на котором вычисляют точность системы с помощью системной логики, содержит этапы, на которых:

вычисляют погрешность US расходомера подачи, при этом

где является температурным дрейфом расходомера подачи;

является максимальным расходом расходомера подачи;

является температурой впуска;

является температурой калибровки нуля;

является смещением нуля расходомера подачи;

является базовой точностью расходомера подачи; и

является переводным коэффициентом расхода подачи,

вычисляют погрешность UR расходомера возврата, при этом ,

где является температурным дрейфом расходомера возврата;

является максимальным расходом расходомера возврата;

является температурой выпуска;

является температурой калибровки нуля;

является смещением нуля расходомера возврата;

является базовой точностью расходомера возврата; и

является переводным коэффициентом расхода возврата.

Предпочтительно, этап, на котором вычисляют точность системы с помощью системной логики, содержит этап, на котором вычисляют полную точность дифференциального измерения, при этом .

Предпочтительно, этап, на котором вычисляют точность системы с помощью системной логики, содержит этап, на котором вычисляют скорректированную на температуру процесса точность системы, при этом , где является переводным коэффициентом потребления топлива.

Предпочтительно, способ для определения точности системы содержит этап обеспечения уведомления, если по меньшей мере одно из: параметр системы или спецификации аппаратного обеспечения несовместимы по меньшей мере с одним заранее заданным правилом.

Предпочтительно, способ для определения точности системы содержит этапы, на которых: генерируют предлагаемые спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся к расходомеру подачи, по введенным параметрам системы; и генерируют предлагаемые спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся к расходомеру возврата, по введенным параметрам системы.

В соответствии с одним аспектом обеспечена система для конфигурирования измерительной системы. Система для конфигурирования измерительной системы содержит по меньшей мере два расходомера. Система также содержит вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема по меньшей мере одного набора входных данных и генерации по меньшей мере одного набора выходных данных, при этом по меньшей мере один набор входных данных содержит по меньшей мере один набор спецификаций аппаратного обеспечения расходомера и по меньшей мере один параметр системы. Системная логика с вычислительным устройством выполнена с возможностью вычисления по меньшей мере одного набора выходных данных, при этом этот по меньшей мере один набор выходных данных содержит по меньшей мере одно из: точность системы или скорректированную на температуру точность системы.

Предпочтительно, по меньшей мере один набор спецификаций аппаратного обеспечения содержит значение базовой точности.

Предпочтительно, по меньшей мере один набор спецификаций аппаратного обеспечения содержит значение смещения нуля.

Предпочтительно, по меньшей мере один набор спецификаций аппаратного обеспечения содержит значение температурного дрейфа.

Предпочтительно, по меньшей мере один набор спецификаций аппаратного обеспечения содержит максимальное значение расхода.

Предпочтительно, по меньшей мере один параметр системы содержит значение температуры калибровки нуля.

Предпочтительно, по меньшей мере один параметр системы содержит плотность жидкости.

Предпочтительно, по меньшей мере один параметр системы содержит температуру впуска и температуру выпуска.

Предпочтительно, по меньшей мере один показатель точности топливной системы содержит точность системы.

Предпочтительно, точность системы содержит , при этом ,

где ;

является температурным дрейфом расходомера подачи;

является максимальным расходом расходомера подачи;

является температурой впуска;

является температурой калибровки нуля;

является смещением нуля расходомера подачи;

является базовой точностью расходомера подачи;

является переводным коэффициентом расхода подачи;

;

является температурным дрейфом расходомера возврата;

является максимальным расходом расходомера возврата;

является температурой выпуска;

является температурой калибровки нуля;

является смещением нуля расходомера возврата;

является базовой точность расходомера возврата; и

является переводным коэффициентом расхода возврата.

Предпочтительно, скорректированная на температуру точность системы содержит , при этом

,

где является смещением нуля расходомера подачи;

является базовой точностью расходомера подачи;

является переводным коэффициентом расхода подачи;

является смещением нуля расходомера возврата;

является базовой точностью расходомера возврата;

является переводным коэффициентом расхода возврата; и

является переводным коэффициентом потребления топлива.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает узел вибрационного датчика уровня техники;

фиг. 2 показывает топливную систему уровня техники;

фиг. 3 показывает вычислительное устройство в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг. 4 показывает систему для конфигурирования системы потребления жидкости в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг. 5 показывает спецификации аппаратного обеспечения в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг. 6 показывает параметры системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения; и

фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций, описывающей способ для конфигурирования системы потребления жидкости в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1-7 и следующее ниже описание изображают конкретные примеры для обучения специалистов в области техники тому, как сделать и использовать наилучший вариант осуществления изобретения. С целью обучения принципам изобретения некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалистам в области техники будут очевидны вариации этих примеров, которые попадают в объем этого изобретения. Специалистам в области техники будет очевидно, что признаки, описанные ниже, могут комбинироваться различным образом для формирования многочисленных вариантов изобретения. В результате изобретение не ограничивается конкретными примерами, описанными ниже, а ограничивается только формулой изобретения и ее эквивалентами.

Фиг. 1 изображает пример расходомера 5 уровня техники в форме расходомера Кориолиса, содержащего узел 10 датчика и один или более блоков 20 электроники измерителя. Один или более блоков 20 электроники измерителя соединяются с узлом 10 датчика для измерения характеристик протекающего материала, таких как, например, плотность, массовый расход, объемный расход, суммарный массовый расход, температура и другой информации.

Узел 10 датчика включает в себя пару фланцев 101 и 101', патрубки 102 и 102' и трубки 103 и 103'. Патрубки 102, 102' прикреплены к противоположным концам трубок 103, 103'. Фланцы 101 и 101' настоящего примера прикреплены к патрубкам 102 и 102'. Патрубки 102 и 102' настоящего примера прикреплены к противоположным концам распорной втулки 106. Распорная втулка 106 поддерживает расстояние между патрубками 102 и 102' в настоящем примере для предотвращения нежелательных вибраций в трубках 103 и 103'. Трубки 103 и 103' простираются наружу от патрубков практически параллельно. Когда узел 10 датчика вставляется в трубопроводную систему (не показана), которая переносит текучий материал, материал поступает в узел 10 датчика через фланец 101, проходит через впускной патрубок 102, где весь материал направляется на вход трубок 103 и 103', протекает через трубки 103 и 103' и выходит в выпускной патрубок 102', где он выходит из узла 10 датчика через фланец 101'.

Узел 10 датчика включает в себя возбудитель 104. Возбудитель 104 прикреплен к трубкам 103 и 103' в месте, где возбудитель 104 может вызывать вибрации трубок 103, 103' в режиме возбуждения. В частности, возбудитель 104 включает в себя первый компонент возбудителя (не показан), прикрепленный к трубке 103, и второй компонент возбудителя (не показан), прикрепленный к трубке 103'. Возбудитель 104 может иметь одну из многих известных конструкций, таких как магнит, установленный на трубке 103, и противоположная катушка, установленная на трубке 103'.

В настоящем примере режим возбуждения является первым находящимся не в фазе режимом изгибных колебаний, и трубки 103 и 103' предпочтительно выбираются и должным образом устанавливаются на впускном патрубке 102 и выпускном патрубке 102' так, чтобы обеспечить сбалансированную систему, имеющую по существу одинаковое распределение масс, моменты инерции и модули упругости относительно осей изгиба W-W и W'-W' соответственно. В настоящем примере, в котором режим возбуждения является первым находящимся не в фазе режимом изгибных колебаний, трубки 103 и 103' возбуждаются возбудителем 104 в противоположных направлениях относительно их соответствующих осей изгиба W-W и W'-W'. Возбуждающий сигнал в форме переменного тока может обеспечиваться одним или более блоками 20 электроники измерителя, например, через канал 110, и при прохождении через катушку вызывать колебания обеих трубок 103, 103'. Специалистам в области техники будет очевидно, что в рамках настоящего изобретения могут использоваться и другие режимы возбуждения.

Показанный узел 10 датчика включает в себя пару датчиков 105, 105' перемещений, которые прикреплены к трубкам 103, 103'. В частности, компонент первого датчика перемещений (не показан) расположен на трубке 103, а компонент второго датчика перемещений (не показан) расположен на трубке 103'. В изображенном варианте осуществления датчики 105, 105' перемещений могут быть электромагнитными детекторами, например магнитами датчика перемещений и катушками датчика перемещений, которые создают сигналы датчиков перемещений, которые представляют собой скорость и местоположение трубок 103, 103'. Например, датчики 105, 105' перемещений могут подавать сигналы датчиков перемещений в один или более блоков 20 электроники измерителя через каналы 111, 111'. Специалистам в области техники будет очевидно, что движение трубок 103, 103' пропорционально некоторым характеристикам протекающего материала, например, массовому расходу и плотности материала, текущего через трубки 103, 103'.

Следует понимать, что, хотя узел 10 датчика, описанный выше, содержит расходомер с двумя расходомерными трубками, также в рамках настоящего изобретения находится реализация расходомера с одной трубкой. Кроме того, хотя показано, что расходомерные трубки 103, 103' имеют конфигурацию с изогнутой расходомерной трубкой, настоящее изобретение может быть реализовано как расходомер, имеющий конфигурацию с прямой расходомерной трубкой. Также следует понимать, что датчики 105, 105' перемещений могут содержать датчики деформации, оптические датчики, лазерные датчики или любой другой тип датчиков, известный в области техники. Поэтому конкретный вариант осуществления узла 10 датчика, описанный выше, является просто одним примером и никоим образом не должен ограничивать объем настоящего изобретения.

В примере, показанном на фиг. 1, один или более блоков 20 электроники измерителя принимают сигналы датчиков перемещений от датчиков 105, 105' перемещений. Канал 26 обеспечивает средство ввода и вывода, которое позволяет одному или более блокам 20 электроники измерителя взаимодействовать с оператором. Один или более блоков 20 электроники измерителя измеряют характеристики протекающего материала, такие как, например, разность фаз, частота, временная задержка, плотность, массовый расход, объемный расход, суммарный массовый расход, температура, проверка измерителя и другая информация. В частности, один или более блоков 20 электроники измерителя принимают один или более сигналов, например, от датчиков 105, 105' перемещений и одного или более датчиков 107 температуры, таких как резистивное устройство измерения температуры (RTD), и используют эту информацию для измерения характеристик протекающего материала.

Фиг. 2 изображает топливную систему уровня техники 200. Показанная топливная система 200 является типичной судовой топливной системой. Это лишь пример системы с несколькими расходомерами, и это не должно ограничивать формулу изобретения или описание. Топливо хранится в основных баках 202, 204. В одном примере варианта осуществления тяжелый мазут (HFO) хранится в первом основном баке 202, а судовое дизельное топливо (MDO) хранится во втором основном баке 204. Основные баки 202, 204 соединяются с расходным баком 206 через топливопроводы 203 и 205 соответственно. Это является лишь примером, и должно быть понятно, что может присутствовать более чем два основных бака, или может присутствовать только один основной бак. Расходный бак 206 обычно имеет такой размер, чтобы хранить ограниченное количество топлива для безопасности и предотвращения загрязнений. Расходный бак 206 предотвращает хранение слишком большого количества топлива в такой области, как машинное помещение судна, чтобы минимизировать риск возникновения пожара или взрыва. Если там возникнет пожар, ограниченный запас топлива способствует снижению серьезности связанных с пожаром инцидентов. Кроме того, расходный бак 206 принимает топливо, которое было подано в двигатель 208, но не использовано, таким образом возвратное топливо направляется обратно в расходный бак 206 через возвратный топливопровод 207. Следует понимать, что хотя топливная система 200 показывает только одно место 222 выпуска топлива и два расходомера 214, 216, в некоторых вариантах осуществления будет несколько мест выпуска топлива и более двух расходомеров.

Во время работы топливо обычно рециркулирует из расходного бака 206 в двигатель 208 или другое потребляющее топливо устройство, и то топливо, которое не используется, течет обратно в расходный бак 206 в замкнутом контуре 218. Если в расходном баке 206 становится мало топлива, топливо из основного бака 202, 204 пополняет расходный бак 206. Насос 210 обеспечивает воздействие, необходимое для перекачки топлива из расходного бака 206 в двигатель 208 и обратно. Встроенный подогреватель 212 нагревает топливо до температуры, которая является идеальной для топлива, используемого двигателем 208. Например, рабочая температура HFO, как правило, находится между приблизительно 120-150°C, в то время как MDO в идеале находится в области 30-50°C. Подходящая температура для конкретного топлива позволяет управлять и удерживать в идеальном диапазоне вязкость топлива. Кинематическая вязкость топлива является показателем текучести при определенной температуре. Так как вязкость топлива уменьшается с увеличением температуры, вязкость в момент, когда топливо покидает топливные форсунки двигателя (не показаны), должна быть в пределах диапазона, продиктованного изготовителем двигателя для создания оптимальной формы распыла топлива. Вязкость, которая отличается от спецификаций, приводит к нестандартному сгоранию, потере мощности и, потенциально, образованию нагара. Подогреватель 212, когда он правильно установлен для конкретного используемого топлива, позволяет получить оптимальную вязкость.

Чтобы измерить параметры расхода, такие как массовый расход или плотность, используются, например, встроенные расходомеры. Расходомер 214 на стороне подачи расположен перед двигателем 208, в то время как расходомер 216 на стороне возврата расположен после двигателя 208. Так как двигатель 208 использует не все топливо, обеспеченное для двигателя в обычной системе с направляющей-распределителем для топлива (не показана), избыточное топливо рециркулируется через расходный бак 206 и замкнутый контур 218. Поэтому один расходомер не обеспечит точное измерение расхода жидкости, особенно относящееся к потреблению моторного топлива, таким образом требуется и расходомер 214 подачи, и расходомер 216 возврата (перед и после двигателя 208 соответственно). Разность расходов, измеренных расходомерами 214, 216, по существу равна расходу топлива, потребляемого двигателем 208. Поэтому разность измеренных расходов между расходомерами 214, 216 является основным значением, представляющим интерес в большинстве применений, аналогичных конфигурации, показанной на фиг. 2. Следует отметить, что обычная система с направляющей-распределителем для топлива служит лишь примером и не ограничивает объем заявленного изобретения. Также возможны другие топливные системы, в которых топливо возвращается и/или рециркулируется.

При эксплуатации больших двигателей знание впускных и выпускных условий системы имеет решающее значение для эффективности и производительности. Большинство систем двигателя, таких как изображенная на фиг. 2, имеют систему подготовки топлива, которая используется для подготовки топлива так, чтобы оно имело конкретную вязкость, температуру и консистенцию, прежде чем оно попадет в двигатель, такую как подогреватель 212. Наличие правильной подготовки топлива может существенно влиять на производительность двигателя. Вискозиметр 213 после подогревателя 212 измеряет вязкость топлива, и, в некоторых вариантах осуществления, он может осуществлять связь с подогреватель 212 для корректировки температуры подогревателя так, чтобы топливо оставалось в пределах предварительно заданной степени вязкости.

Блоки 20 электроники измерителя могут включать в себя интерфейс, цифрователь, систему обработки, внутреннюю память, внешнюю память и систему хранения данных. Блоки 20 электроники измерителя могут генерировать возбуждающий сигнал и подавать возбуждающий сигнал возбудителю 104. Кроме того, блоки 20 электроники измерителя могут принимать сигналы датчиков от расходомеров 214, 216, таких как сигналы датчика перемещений/датчика скорости, сигналы деформации, оптические сигналы, температурные сигналы или любые другие сигналы, известные в области техники. В некоторых вариантах осуществления сигналы датчиков могут быть приняты от датчиков 105, 105' перемещений. Блоки 20 электроники измерителя могут функционировать как плотномер или могут функционировать как расходомер, в том числе функционировать как расходомер Кориолиса. Следует понимать, что блоки 20 электроники измерителя также могут функционировать как некоторый другой тип узла датчика, и конкретные обеспеченные примеры не должны ограничивать объем настоящего изобретения. Блоки 20 электроники измерителя могут обрабатывать сигналы датчиков для получения характеристик расхода материала, текущего через расходомерные трубки 103, 103'. В некоторых вариантах осуществления блоки 20 электроники измерителя могут принимать температурный сигнал от одного или более датчиков RTD или, например, других температурных датчиков 107.

Блоки 20 электроники измерителя могут принимать сигналы датчиков от возбудителя 104 или датчиков 105, 105' перемещений через выводы 110, 111, 111'. Блоки 20 электроники измерителя могут выполнять любую необходимую или желаемую подготовку сигнала, такую как любой вид форматирования, усиления, буферизации и т.д. Альтернативно некоторые или все виды подготовки сигнала могут выполняться в системе обработки. Кроме того, интерфейс 220 может обеспечивать связь между блоками 20 электроники измерителя, внешними устройствами и дополнительными блоками 20 электроники измерителя. Интерфейс может быть способен осуществлять любой вид электронной, оптической или беспроводной связи.

Блоки 20 электроники измерителя в одном варианте осуществления могут включать в себя цифрователь, при этом сигнал датчика содержит аналоговый сигнал датчика. Цифрователь может дискретизировать и оцифровывать аналоговый сигнал датчика и создавать цифровой сигнал датчика. Цифрователь также может выполнять любое необходимое прореживание, в котором цифровой сигнал датчика прореживается для уменьшения количества необходимой обработки сигналов и уменьшения времени обработки.

Блоки 20 электроники измерителя могут содержать систему обработки, которая может выполнять операции блоков 20 электроники измерителя и обрабатывать измерения расхода от узла 10 датчика. Система обработки может выполнять одну или более процедур обработки, таких как, например, процедура захвата нулевого потребления, процедура определения нуля разности, общая управляющая процедура и процедура сигнала типа топлива, и, таким образом, обрабатывать измерения расхода жидкости для получения одного или более измерений расхода жидкости.

Система обработки может содержать универсальный компьютер, микропроцессорную систему, логическую схему или некоторое другое универсальное или специализированное устройство обработки. Система обработки может быть распределена между несколькими устройствами обработки. Система обработки может включать в себя любой вид интегрального или независимого электронного носителя данных. Система обработки обрабатывает сигналы датчиков для генерации, помимо прочего, возбуждающего сигнала. Возбуждающий сигнал подается возбудителю 104 для возбуждения вибраций соответствующей трубки(ок), таких как трубки 103, 103' на фиг. 1.

Следует понимать, что блоки 20 электроники измерителя могут включать в себя различные другие компоненты и функции, которые общеизвестны в данной области техники. Эти дополнительные признаки для краткости опускаются в описании и на фигурах. Поэтому настоящее изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и обсуждаемыми вариантами осуществления.

Поскольку система обработки генерирует различные характеристики расхода, такие как, например, массовый расход или объемный расход, ошибка может быть связана с генерируемым расходом из-за смещения нуля вибрационного расходомера и, в частности, изменения или дрейфа смещения нуля вибрационного расходомера. Смещение нуля может уходить от первоначально вычисленного значения из-за множества факторов, в том числе изменений одного или более рабочих условий, в частности, температуры вибрационного расходомера. Изменение температуры может произойти из-за изменения температуры жидкости, температуры окружающей среды или и того, и другого. В топливной системе 200 за температуру жидкости в расходомерах 214, 216 преимущественно отвечает подогреватель 212. Изменение температуры с большой вероятностью будет отличаться от опорной или температуры калибровки датчика во время определения начального смещения нуля. В соответствии с вариантом осуществления блоки 20 электроники измерителя могут корректировать такой дрейф.

Как описывается более подробно ниже, варианты осуществления систем и способов для вычисления оптимальной точности системы дифференциального расходомера в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, в частности, подходят для реализации в сочетании с вычислительным устройством 300. Фиг. 3 является упрощенной схемой вычислительного устройства 300 для обработки информации в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Эта схема является лишь примером, который не должен ограничивать объем формулы изобретения. Специалисту в данной области техники будут очевидны многие другие вариации, модификации и альтернативы. Варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы в одной прикладной программе, такой как браузер, или могут быть реализованы как несколько программ в распределенной вычислительной среде, такой как рабочая станция, персональный компьютер или дистанционный терминал во взаимосвязи клиент-сервер. Варианты осуществления также могут быть реализованы как автономные устройства, такие как, например, и без ограничения, портативные компьютеры, планшетные вычислительные устройства, смартфоны, специализированное вычислительное аппаратное обеспечение и блоки 20 электроники измерителя.

Фиг. 3 показывает вычислительное устройство 300, включающее в себя устройство 302 отображения, клавиатуру 304 и сенсорную панель 306. Сенсорная панель 306 и клавиатура 304 представляют собой примеры устройств ввода, и они могут быть любым устройством ввода, таким как сенсорный экран, мышь, шариковый пишущий элемент, сканнер штрих-кода, микрофон и т.д. У сенсорной панели 306 имеются соседние кнопки 308 для выбора элементов на устройстве с графическим пользовательским интерфейсом (GUI), который отображается на устройстве 302 отображения. Фиг. 3 представляет собой лишь один тип системы для воплощения настоящего изобретения. Для специалиста в области техники будет очевидно, что множество типов и конфигураций системы пригодно для использования в сочетании с настоящим изобретением. В одном варианте осуществления вычислительная система содержит операционную систему, такую как Windows, Mac OS, BSD, UNIX, Linux, Android, iOS и т.д. Однако устройство легко адаптируется под другие операционные системы и архитектуры специалистами в области техники, не отступая от объема настоящего изобретения.

Вычислительное устройство может содержать корпус 310, который содержит компьютерные компоненты, такие как центральный процессор, сопроцессор, видеопроцессор, интерфейсы ввода-вывода (I/O), сетевые и коммуникационные интерфейсы, дисководы, запоминающее устройства и т.д. Запоминающие устройства включают в себя, но не ограничиваются только этим, оптические приводы/накопители, магнитные приводы/накопители, твердотельную память, энергозависимую память, сетевое хранилище, «облачное» хранилище и т.д. Интерфейсы ввода-вывода содержат последовательные порты, параллельные порты, порты USB, порты IEEE 1394 и т.д. Интерфейсы ввода-вывода осуществляют связь с периферийными устройствами, такими как принтеры, сканеры, модемы, локальные сети, глобальные сети, виртуальные частные сети, внешнее запоминающее устройство и память, дополнительные вычислительные устройства 300, расходомеры 5 и т.д. Специалисту в области техники будут очевидны другие вариации, модификации и альтернативы.

Упомянутые выше компоненты системы могут осуществлять связь друг с другом и управлять выполнением инструкций из памяти системы или запоминающих устройств, а также обмениваться информацией между компьютерными подсистемами. Другие конструкции подсистем и соединений с легкостью достижимы для специалистов в области техники.

Фиг. 4 является обзорной схемой варианта осуществления компьютерной системы 400 для определения оптимальных рабочих параметров для системы дифференциального расходомера в соответствии с вариантом осуществления. Некоторые варианты осуществления системы 400 могут обрабатывать входные данные 402 в форме данных, содержащих спецификации 404 аппаратного обеспечения и параметры 406 системы. Входные данные 402 обрабатываются системной логикой 408 для получения выходных данных 410, содержащих, например, точность 412 системы и скорректированную на температуру точность 414 системы.

Системная логика 408 обрабатывает входные данные 402, но перед обработкой может присутствовать любое число правил 407 совместимости, которые служат для того, чтобы ограничить входные данные так, чтобы подходящие входные данные были приняты, и подходящие выходные данные сгенерированы. Когда параметры 406 системы и спецификации 404 аппаратного обеспечения подаются на вход вычислительного устройства, правила 407 совместимости верифицируют, что входные данные 402 совместимые с заранее заданными правилами. Это гарантирует, что аппаратное обеспечение, выбранное для конкретной топливной системы 200, будет функционировать должным образом/эффективно и не создаст какие-либо опасные или изначально неточные конфигурации топливной системы. Другие правила включают в себя ограничения на относительные размеры расходомеров. Например, в одном варианте осуществления расходомер 216 возврата не может быть больше, чем расходомер 214 подачи. В одном варианте осуществления расход возврата не может быть значением большим, чем расход подачи. В одном варианте осуществления температура 604 впуска не может быть выше, чем температура 606 выпуска в случае топливной системы 200. В одном варианте осуществления плотность 602 жидкости не может превышать плотность жидкости, разрешенной через выбранный расходомер. Это лишь примеры правил, которые могут использоваться, и возможны другие правила в рамках этого описания и формулы изобретения. В одном варианте осуществления некоторые правила служат для обеспечения флагов или предупреждений для указания потенциальных, но все же не абсолютных проблем. Эти правила могут просто предупреждать относительно потенциальных несовместимостей, но все же позволять системе 400 обрабатывать такие входные данные 402.

Системная логика 408 обрабатывает входные данные 402 и, в одном варианте осуществления, любые ассоциированные факторы. Ассоциированные факторы включают в себя другие источники данных в машиночитаемой форме, которые связаны с входными данными, которые могут быть созданы в течение или после обработки входных данных, констант, промежуточных значений и т.д. Системная логика 408 выполняет последовательность этапов, алгоритмов и/или уравнений, использующих входные данные 402 и любые ассоциированные факторы. В одном варианте осуществления код, присутствующий на машиночитаемом носителе данных, может давать процессору инструкцию принять входные данные 402 и сгенерировать выходные данные 410. Как обозначено на фиг. 4, код может давать указание процессору обработать входные данные 402 через системную логику 408 и вычислить выходные данные 410, такие как варианты осуществления точности 412, 414 системы.

Фиг. 5 является схемой, изображающей спецификации 404 аппаратного обеспечения, которые служат входными данными 402 для системы 400. Спецификации 404 аппаратного обеспечения являются факторами/переменными, относящимися к расходомерами, используемым в конкретной системе. В представленном примере используются два расходомера, таким образом, спецификации 404 аппаратного обеспечения содержат факторы 500 расходомера подачи и факторы 502 расходомера возврата. Такие факторы включают в себя модель 504, базовую точность 506 каждого измерителя, смещение 508 нуля каждого измерителя, температурный дрейф 510 для каждого измерителя и максимальный расход 512 каждого измерителя. Следует отметить, что никакие из этих факторов не обязаны быть ни такими же, ни отличающимися для расходомера 214 подачи и расходомера 216 возврата. Модель 504 является идентификатором для конкретного расходомера, имеющего конкретный набор соответствующих атрибутов. Например, и без ограничения, расходомер «Micro Motion F025» является расходомером Кориолиса, который может принимать линии размером от ¼ʺ (6.35 мм) до ½ʺ (12.7 мм) и может принимать поток жидкости до 100 фунтов/мин (45.36 кг/мин). Другие параметры, связанные с этой конкретной моделью, в качестве примера показаны в Таблице 1:

Таблица 1
Точность массового расхода от +/-0.10% до 0.20% расхода
Точность объемного расхода от +/-0.15% до 0.30% расхода
Точность расхода газа +/-0.50% расхода
Точность плотности от +/-0.001 до 0.002 г/см3 (от +/1.0 до 2.0 кг/м3)
Смачиваемые части Нержавеющая сталь 316L или никелевый сплав C-22
Номинальная температура Стандартный: от -150° до 400° F (от -100° до 204° C)
Высокотемпературный: от -40° до 662° F (от -40° до 350° C)
Номинальное давление 1450 фунтов на квадратный дюйм (100 бар) Нержавеющая сталь 316L
2160 фунтов на квадратный дюйм (148 бар) Никелевый сплав C-22

Базовая точность 506 расходомеров 214, 216 является величиной ошибки, связанной с конкретным расходомером, используемым в приложении. Базовая точность 506 обычно является заданной пользовательской опцией, и она может быть ошибкой, которая лежит в диапазоне, например, приблизительно от 0.05% до 0.5% расхода, в зависимости от конкретной жидкости, проходящей через измеритель, конкретного измеряемого показателя потока и уровня точности, присущей расходомеру.

Смещение 508 нуля или стабильность нуля является показателем, предпочтительно измеряемым в единицах кг/мин (фунтов/мин) для указания расхода, зарегистрированного расходомером, когда расход через трубки 103, 103' является нулевым. Как правило, расходомер 5 изначально откалиброван на заводе так, чтобы генерировать значение смещения равное нулю. При использовании калибровочный фактор расхода обычно умножается на временную задержку, измеренную датчиками перемещений, минус смещение 508 нуля для генерации массового расхода. В большинстве ситуаций расходомер 5 изначально откалиброван и, как предполагается, обеспечивает точные измерения без необходимости последующих калибровок. Хотя это изначально определенное смещение 508 нуля может адекватно корректировать результаты измерений во многих обстоятельствах, смещение 508 нуля может изменяться с течением времени из-за изменения множества условий эксплуатации, в том числе температуры, приводя к лишь частичной корректировке. Однако другие условия эксплуатации могут также влиять на смещение 508 нуля, в том числе давление, плотность жидкости, условия монтажа датчиков и т.д. Кроме того, смещение 508 нуля может изменяться с различной скоростью для разных измерителей. Это может представлять особый интерес в ситуациях, в которых более чем один измеритель соединены последовательно, так что каждый из измерителей должен измерять одно и то же значение, если измерения проводятся для одного и того же потока жидкости. В одном варианте осуществления смещение нуля 508 является фиксированным значением. В другом варианте осуществления множество смещений 508 нуля хранится в памяти, и соответствующее смещение 508 нуля применяется для вычислений на основании температуры процесса, разности температур между расходомерами 214, 216, давления, плотности жидкости и/или условий монтажа датчиков.

Температурный дрейф 510 является известным уровнем дрейфа точности, который происходит по мере того, как расходомер отклоняется от температуры, при которой имела место заводская калибровка нуля. Температурный дрейф 510 измеряется как процент от максимального расхода 512 конкретного расходомера. Максимальный расход 512 является просто самым большим расходом, который может точно измерить конкретный расходомер.

Фиг. 6 является схемой, изображающей параметры 406 системы, которые служат входными данными 402 для системы 400. Параметры 406 системы являются факторами/переменными, относящимися к системе 400, в которую должны быть интегрированы расходомеры. В представленном примере используются два расходомера, один называется расходомером 214 подачи, который расположен перед двигателем 208, другой расходомером 216 возврата, который расположен после двигателя 208. Температура 600 калибровки нуля является температурой, при которой каждый расходомер 214, 216 был откалиброван конечным пользователем или на заводе. Плотность 602 жидкости является плотностью жидкости, используемой топливной системой 200, предпочтительно измеренной в г/см3. В одном варианте осуществления простой ввод типа используемого топлива и температуры процесса обеспечивает вычисление плотности 602 жидкости путем доступа к таблице поиска, содержащей соответствующие данные для топлива. В одном варианте осуществления пользователь может вручную вводить плотность 602 жидкости. Температура 604 впуска является известной температурой жидкости непосредственно перед входом в расходомер 214 подачи, в то время как температура 606 выпуска является температурой жидкости сразу перед входом в расходомер 216 возврата. Эти температуры могут соответствовать, например, температуре расходомера или температуре блоков электроники измерителя. Наконец, переводными коэффициентами 608 называются любые коэффициенты или константы, используемые уравнениями или алгоритмами системы 400. Некоторые примеры переводных коэффициентов 608 включают в себя, без ограничения, константы, которые конвертируют или преобразовывают метрические значения в единицы, принятые в Соединенных Штатах Америки, и/или наоборот.

Системная логика 408 вычисляет любую последовательность этапов, алгоритмов и/или уравнений и выполняет исполнимые программы с использованием входных данных 402 и любых ассоциированных факторов для генерации выходных данных 410, таких как точность 412, 414 системы. В одном варианте осуществления системная логика 408 вычисляет погрешность расходомера подачи. Погрешность расходомера подачи, в соответствии с вариантом осуществления, вычисляется в соответствии с Уравнением (1):

(1)

где =Погрешность расходомера подачи;

=Температурный дрейф расходомера подачи;

=Максимальный расход расходомера подачи;

=Температура впуска;

=Температура калибровки нуля;

=Смещение нуля расходомера подачи;

=Базовая точность расходомера подачи;

=Переводной коэффициент расхода подачи.

Как отмечалось выше, температурный дрейф 510, максимальный расход 512 расходомера подачи, смещение 508 нуля расходомера подачи, и базовая точность 506 расходомера подачи являются факторами 500 расходомера подачи, вводимыми в систему 400. Температура 604 впуска является параметром 406 системы, вводимым в систему 400. Переводной коэффициент расхода подачи является переводным коэффициентом 608.

Аналогично, погрешность расходомера возврата, в одном варианте осуществления, вычисляется в системной логике 408 в соответствии с Уравнением (2):

(2)

где =Погрешность расходомера возврата;

=Температурный дрейф расходомера возврата;

=Максимальный расход расходомера возврата;

=Температура выпуска;

=Температура калибровки нуля;

=Смещение нуля расходомера возврата;

=Базовая точность расходомера возврата

=Переводной коэффициент расхода возврата.

В соответствии с вариантом осуществления точность 412 системы вычисляется в системной логике 408 в соответствии с Уравнением (3). Этот вариант осуществления отражает погрешность в полных дифференциальных измерениях, которая опирается на заводскую установку на нуль

(3)

где =Полная точность дифференциального измерения, вычисленная с заводским нулем.

В соответствии с одним вариантом осуществления скорректированная на температуру точность 414 системы вычисляется в системной логике 408 в соответствии с Уравнением (4). Этот вариант осуществления отражает погрешность в полных дифференциальных измерениях, которая опирается установку на нуль при температуре процесса

(4)

где =Полная точность дифференциального измерения, вычисленная при температуре процесса;

=Устойчивость нуля расходомера подачи;

=Базовая точность расходомера подачи;

=Переводной коэффициент расхода подачи;

=Смещение нуля расходомера возврата;

=Базовая точность расходомера возврата;

=Переводной коэффициент расхода возврата;

=Переводной коэффициент потребления топлива.

Уравнения (3) и (4) служат лишь в качестве примеров, используемых для вычисления точности системы с несколькими расходомерами, имеющей два последовательных расходомера, и они не должны никоим образом ограничивать формулу изобретения или описание. Возможны альтернативные уравнения и алгоритмы. Один такой альтернативный пример воплощен с помощью Уравнения (5), в котором точность дифференциального измерителя определяется системной логикой 408 с использованием анализа в виде квадратного корня из суммы квадратов:

(5)

где =Точность с помощью квадратного корня из суммы квадратов;

=Расход перед двигателем;

=Расход после двигателя;

=Базовая точность расходомера подачи;

=Базовая точность расходомера возврата.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций, изображающей вариант осуществления способа конфигурирования системы потребления жидкости, имеющей по меньшей мере два расходомера, которые предназначены для обеспечения дифференциального измерения, такого как, например, потребление жидкости. Первые этапы содержат ввод данных в вычислительное устройство 300. В частности, спецификации 404 аппаратного обеспечения, относящиеся к расходомеру 214 подачи, вводятся в вычислительное устройство 300 на этапе 700. Аналогично, спецификации 404 аппаратного обеспечения, относящиеся к расходомеру 216 возврата, вводятся в вычислительное устройство 300 на этапе 702. Как отмечалось выше, спецификации аппаратного обеспечения могут содержать по меньшей мере такие факторы, как модель 504, базовая точность 506 каждого измерителя, смещение 508 нуля каждого измерителя, температурный дрейф 510 каждого измерителя и максимальный расход 512 каждого измерителя. Другие спецификации также могут быть введены на этапах 700 и 702, и перечисленные выше спецификации служат лишь в качестве примеров, без ограничения, потенциальных спецификаций.

На этапе 704, в вычислительное устройство 300 вводятся параметры 406 системы. Такие параметры включают в себя температуру 600 калибровки нуля, плотность жидкости 602, температуру 604 впуска, которая является температурой жидкости сразу перед входом в расходомер 216 возврата, температуру 606 выпуска и любые переводные коэффициенты 608. Другие параметры 406 системы также могут быть введены на этапе 704, и перечисленные выше параметры служат лишь в качестве примеров, без ограничения, потенциальных входных данных. В одном варианте осуществления вычислительное устройство 300 вычисляет и рекомендует конкретные модели расходомеров или спецификации, основанные на параметрах системы, введенных на этапе 704. В этом варианте осуществления этап 704 выполняется перед этапами 700 и 702, и спецификации 404 аппаратного обеспечения расходомера генерируются и предлагаются вычислительным устройством. В одном варианте осуществления эти предлагаемые спецификации 404 аппаратного обеспечения автоматически вводятся в вычислительное устройство 300.

В системе может присутствовать ряд правил, например, сохраненных в памяти или на машиночитаемых носителях. Такие правила необходимы для ограничения входных данных и выходных данных так, что принимаются подходящие входные данные и генерируются подходящие выходные данные. Например, топливная система 200, имеющая максимальный массовый расход жидкости в расходомере 214 подачи, равный 200 фунтам/мин (90.72 кг/мин), будет несовместима с расходомером 214 подачи, имеющим максимальный расход только 100 фунтов/мин (45.36 кг/мин). Поэтому, когда параметры 406 системы и спецификации 404 аппаратного обеспечения вводятся в вычислительное устройство на этапах 700, 702 и 704, следующий этап, этап 706, верифицирует, что входные данные 402 совместимы с заранее заданными правилами. Таким образом, в упомянутом выше примере топливная система 200 имеет расход, который превышает возможности выбранного расходомера 214 подачи, таким образом, на этапе 707 генерируется уведомление. После того, как уведомление сгенерировано, система 400 запрашивает пользователя повторно ввести несовместимые входные данные. Эти этапы 706, 707 гарантируют, что аппаратное обеспечение, выбранное для конкретной топливной системы 200, будет функционировать должным образом/эффективно и не создавать какие-либо опасные или изначально неточные конфигурации топливной системы. Другие правила включают в себя ограничения на относительные размеры расходомеров. В одном варианте осуществления расходомер 216 возврата не может быть больше, чем расходомер 214 подачи. В одном варианте осуществления расход возврата не может быть значением большим, чем расход подачи. В одном варианте осуществления температура 604 впуска не может быть выше, чем температура 606 выпуска в случае топливной системы 200. В одном варианте осуществления плотность 602 жидкости не может превышать плотность жидкости, разрешенной через выбранный расходомер. Это лишь примеры правил, которые проверяются на этапе 706, и возможны другие правила в рамках этого описания и формулы изобретения. В одном варианте осуществления некоторые правила служат для обеспечения флагов или предупреждений для указания потенциальных, но все же не абсолютных проблем. Эти правила могут просто предупреждать относительно потенциальных несовместимостей, но все же позволять системе 400 обрабатывать такие входные данные 402.

Если входные данные 402 совместимые друг с другом и какими-либо другими ограничениями, системная логика 408 вычисляет выходные данные 410, такие как точность 412, 414 системы, на этапе 708. На этом этапе системная логика 408 может использовать любые входные данные, сохраненную информацию и/или константы для вычисления любого числа промежуточных значений или значений окончательного результата. Примером промежуточного значения является погрешность расходомера подачи. В одном варианте осуществления погрешность расходомера подачи вычисляется в соответствии с Уравнением (1):

.

Другим примером промежуточного значения является погрешность расходомера возврата. Выходные данные, такие как точность 412 системы, скорректированная на температуру точность 414 системы и точность, полученная с помощью квадратного корня из суммы квадратов, вычисляются системной логикой 408 также на этом этапе. В одном варианте осуществления точность 412 системы, скорректированная на температуру точность 414 системы и точность, полученная с помощью квадратного корня из суммы квадратов, вычисляются с использованием Уравнений (3), (4) и (5) соответственно.

На этапе 710 точность 412, 414 системы, наряду с любыми другими выходными данными 410, сохраняется в памяти или на машиночитаемых носителях данных. Эти значения затем могут быть выведены на этапе 712. Вывод, как правило, означает, например, что пользователю сообщают о вычисленных значениях через устройство отображения 302, или что периферийное устройство, такое как принтер, печатает вычисленные значения, или что пользователю посылаются вычисленные значения по электронной почте.

Настоящее изобретение, как было описано выше, обеспечивает различные способы для вычисления точности в системах с несколькими вибрационными расходомерами, которые используют измерители, такие как расходомер Кориолиса. Хотя различные варианты осуществления, описанные выше, ориентированы на расходомеры, в частности расходомеры Кориолиса, следует понимать, что настоящее изобретение не должно ограничиваться расходомерами Кориолиса, способы, описанные в настоящем описании, могут использоваться с другими типами расходомеров или другими вибрационными датчиками, у которых отсутствуют некоторые из измерительных возможностей расходомеров Кориолиса.

Подробные описания упомянутых выше вариантов осуществления не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов осуществления, которые, как предполагают авторы изобретения, находятся в рамках изобретения. Действительно, специалистам в области техники будет понятно, что определенные элементы описанных выше вариантов осуществления могут по-разному комбинироваться или удаляться для создания дополнительных вариантов осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в рамки объема и принципов изобретения. Для специалистов в области техники также будет очевидно, что описанные выше варианты осуществления могут комбинироваться полностью или частично для создания дополнительных вариантов осуществления в пределах объема и принципов изобретения.

Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления и примеры для изобретения описаны в настоящем описании с иллюстративными целями, возможны различные эквивалентные модификации в рамках объема изобретения, как будет очевидно специалистам в области техники. Принципы, обеспеченные в настоящем описании, могут быть применены к другим вибрационным датчикам, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на прилагаемых чертежах. Соответственно объем изобретения должен определяться прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ для определения точности системы дифференциального вибрационного расходомера, содержащий этапы, на которых:

осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, в вычислительное устройство;

осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, в вычислительное устройство;

осуществляют ввод параметров системы в вычислительное устройство;

вычисляют точность системы с помощью системной логики, при этом системная логика принимает входные данные, основанные на спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, и параметрах системы;

сохраняют вычисленную точность системы на машиночитаемый носитель данных; и

осуществляют вывод вычисленной точности системы.

2. Способ для определения точности системы по п. 1, в котором спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся и к расходомеру подачи, и к расходомеру возврата, содержат значение базовой точности.

3. Способ для определения точности системы по п. 1, в котором спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся и к расходомеру подачи, и к расходомеру возврата, содержат значение смещения нуля.

4. Способ для определения точности системы по п. 1, в котором спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся и к расходомеру подачи, и к расходомеру возврата, содержат значение температурного дрейфа.

5. Способ для определения точности системы по п. 1, в котором спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся и к расходомеру подачи, и к расходомеру возврата, содержат максимальное значение расхода.

6. Способ для определения точности системы по п. 1, в котором параметры системы содержат значение температуры калибровки нуля.

7. Способ для определения точности системы по п. 1, в котором параметры системы содержат плотность жидкости.

8. Способ для определения точности системы по п. 1, в котором параметры системы содержат температуру впуска и температуру выпуска.

9. Способ для определения точности системы по п. 1, в котором этап, на котором вычисляют точность системы с помощью системной логики, содержит этапы, на которых:

вычисляют погрешность US расходомера подачи, при этом

где является температурным дрейфом расходомера подачи;

является максимальным расходом расходомера подачи;

является температурой впуска;

является температурой калибровки нуля;

является смещением нуля расходомера подачи;

является базовой точностью расходомера подачи; и

является переводным коэффициентом расхода подачи;

вычисляют погрешность UR расходомера возврата, при этом ,

где является температурным дрейфом расходомера возврата;

является максимальным расходом расходомера возврата;

является температурой выпуска;

является температурой калибровки нуля;

является смещением нуля расходомера возврата;

является базовой точностью расходомера возврата; и

является переводным коэффициентом расхода возврата.

10. Способ для определения точности системы по п. 9, в котором этап, на котором вычисляют точность системы с помощью системной логики, содержит этап, на котором вычисляют полную точность дифференциального измерения, при этом .

11. Способ для определения точности системы по п. 9, в котором этап, на котором вычисляют точность системы с помощью системной логики, содержит этап, на котором вычисляют скорректированную на температуру процесса точность системы, при этом , где является переводным коэффициентом потребления топлива.

12. Способ для определения точности системы по п. 1, содержащий этап, на котором обеспечивают уведомления, если по меньшей мере одно из: параметр системы или спецификации аппаратного обеспечения не совместимы по меньшей мере с одним заранее заданным правилом.

13. Способ для определения точности системы по п. 1, содержащий этапы, на которых:

генерируют предлагаемые спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся к расходомеру подачи, по введенным параметрам системы; и

генерируют предлагаемые спецификации аппаратного обеспечения, относящиеся к расходомеру возврата, по введенным параметрам системы.

14. Система (400) для выбора конфигурации системы дифференциального вибрационного расходомера, содержащая:

по меньшей мере два расходомера (214, 216);

вычислительное устройство (300), выполненное с возможностью приема по меньшей мере одного набора входных данных (402) и генерации по меньшей мере одного набора выходных данных (410), при этом по меньшей мере один набор входных данных (402) содержит по меньшей мере один набор спецификаций (404) аппаратного обеспечения расходомера и по меньшей мере один параметр (406) системы; и

системную логику (408) с вычислительным устройством (300), выполненным с возможностью вычисления по меньшей мере одного набора выходных данных (410), при этом по меньшей мере один набор выходных данных (410) содержит по меньшей мере одно из: точность (412) системы или скорректированную на температуру точность (414) системы.

15. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой по меньшей мере один набор спецификаций (404) аппаратного обеспечения содержит значение (506) базовой точности.

16. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой по меньшей мере один набор спецификаций (404) аппаратного обеспечения содержит значение (508) смещения нуля.

17. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой по меньшей мере один набор спецификаций (404) аппаратного обеспечения содержит значение (510) температурного дрейфа.

18. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой по меньшей мере один набор спецификаций (404) аппаратного обеспечения содержит максимальное значение (512) расхода.

19. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой по меньшей мере один параметр (406) системы содержит значение (600) температуры калибровки нуля.

20. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой по меньшей мере один параметр (406) системы содержит плотность (602) жидкости.

21. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой по меньшей мере один параметр (406) системы содержит температуру (604) впуска и температуру (606) выпуска.

22. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой по меньшей мере один показатель (412, 414) точности топливной системы (200) содержит точность (412) системы.

23. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой точность (412) системы содержит , при этом ,

где ;

является температурным дрейфом расходомера подачи;

является максимальным расходом расходомера подачи;

является температурой впуска;

является температурой калибровки нуля;

является смещением нуля расходомера подачи;

является базовой точностью расходомера подачи;

является переводным коэффициентом расхода подачи;

;

является температурным дрейфом расходомера возврата;

является максимальным расходом расходомера возврата;

является температурой выпуска;

является температурой калибровки нуля;

является смещением нуля расходомера возврата;

является базовой точностью расходомера возврата; и

является переводным коэффициентом расхода возврата.

24. Система (400) для конфигурирования измерительной системы по п. 14, в которой скорректированная на температуру точность (414) системы содержит , при этом ,

где является смещением нуля расходомера подачи;

является базовой точностью расходомера подачи;

является переводным коэффициентом расхода подачи;

является смещением нуля расходомера возврата;

является базовой точностью расходомера возврата;

является переводным коэффициентом расхода возврата; и

является переводным коэффициентом потребления топлива.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к кориолисову расходомеру и способу его изготовления. Расходомер содержит корпус в виде непроточной трубы 1 с рассекателями 2 перекачиваемой среды, из которых входной рассекатель 2 имеет с одной стороны патрубок 3 для соединения с входной линией перекачиваемой среды и имеет с другой стороны два канала 4, 5, соединенных с двумя параллельно установленными U-образными трубками 6, 7 вибросистемы, подключенными к двум каналам 4, 5 с одной стороны выходного рассекателя 2, имеющего с другой стороны патрубок 3 для соединения с выходной линией перекачиваемой среды.

Изобретение относится к ультразвуковому преобразователю. Ультразвуковой расходомер содержит: центральный проход для протекания потока текучей среды, предназначенной для измерения, множество пар ультразвуковых преобразователей, причем каждая пара преобразователей выполнена с возможностью формирования хордальной траектории через указанный проход между указанными преобразователями, а каждый из указанных преобразователей содержит: пьезоэлектрический кристалл, эпоксидную смолу, содержащую вкрапления в виде стеклянных шариков, которые уменьшают ее плотность, и заключающую в оболочку пьезоэлектрический кристалл, цилиндрический усиливающий стакан, вделанный в эпоксидную смолу, причем указанный стакан содержит сетку из волокон и окружает пьезоэлектрический кристалл.

Изобретение относится к способу и устройству для ультразвукового измерения расхода накладным методом по методу измерения времени прохождения. Для соответствующего изобретению способа ультразвукового измерения расхода по методу измерения времени прохождения на измерительной трубе расположены по меньшей мере четыре акустических преобразователя, которые с помощью устройства управления управляются таким образом, что измерение расхода осуществляется попеременно друг за другом в X-образной компоновке и отражательной компоновке.

Изобретение относится к измерительному устройству и способу определения скорости потока текучей среды, текущей в трубопроводе. Измерительное устройство (10) для определения скорости потока текучей среды (12), текущей в трубопроводе (14), посредством по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя (18а-b), размещенного снаружи на стенке (22) трубопровода и имеющего колебательный элемент (34), соединенный с участком (32) стенки (22) трубопровода, действующим в качестве колеблемой мембраны ультразвукового преобразователя (18а-b), имеет карман (30), размещенный снаружи в трубопроводе (14), при этом нижняя часть кармана образует мембрану (32), причем между мембраной (32) и колебательным элементом (34) расположен соединительный элемент (36), поперечное сечение которого меньше поперечного сечения колебательного элемента (34).

Настоящее изобретение относится к расходомерам и, в частности, к ультразвуковым расходомерам с временем прохождения. Согласно изобретению предлагается способ определения скорости потока жидкости в трубопроводе для текучей среды.

Изобретение предоставляет способ и устройство для отслеживания состояния измерения кориолисового массового расходомера. Способ для отслеживания состояния измерения кориолисового массового расходомера заключается в том, что эквивалентную возбуждающую силу F прикладывают для замены силы Кориолиса Fc, создаваемой при вибрации жидкости в трубке, при этом эффект действия эквивалентной возбуждающей силы F является тем же, что и у силы Кориолиса Fc, а разность фаз создается с обеих сторон вибрирующей трубки датчика в случае, когда жидкость не течет сквозь нее, и, в конце концов, датчик расхода показывает величину массового расхода жидкости путем непрерывной детекции и вычисления.

Изобретение относится к устройствам и способам непосредственного измерения расхода в устье скважины. Устройства и способы проведения измерений с помощью расходомера в устье скважины по меньшей мере одной скважины, содержащий этапы, на которых: определяют долю вовлеченного газа по меньшей мере у одной скважины, причем доля вовлеченного газа основывается на количестве вовлеченного газа, превышающем определенную пороговую величину усиления возбуждения расходомера; выводят по меньшей мере одно показание на основе определенной доли вовлеченного газа и выводят соответствующий индикатор достоверности, коррелирующий по меньшей мере с одним показанием.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью электромагнитного способа, т.е. способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем.

Заявленная группа изобретений относится к способам и устройству для сварки, используемым при сваривании. Конкретнее, изобретение относится к изготовлению расходомеров, которые измеряют параметры, относящиеся к потоку жидкости или газа.

Предложен способ определения качества топлива, используя двигательную систему 200, содержащую двигатель 208, сконфигурированный для потребления топлива, имеющий по меньшей мере два расходомера 214, 216.

Группа изобретений относится к кориолисову расходомеру и способу его изготовления. Расходомер содержит корпус в виде непроточной трубы 1 с рассекателями 2 перекачиваемой среды, из которых входной рассекатель 2 имеет с одной стороны патрубок 3 для соединения с входной линией перекачиваемой среды и имеет с другой стороны два канала 4, 5, соединенных с двумя параллельно установленными U-образными трубками 6, 7 вибросистемы, подключенными к двум каналам 4, 5 с одной стороны выходного рассекателя 2, имеющего с другой стороны патрубок 3 для соединения с выходной линией перекачиваемой среды.

Группа изобретений относится к кориолисову расходомеру и способу его изготовления. Расходомер содержит корпус в виде непроточной трубы 1 с рассекателями 2 перекачиваемой среды, из которых входной рассекатель 2 имеет с одной стороны патрубок 3 для соединения с входной линией перекачиваемой среды и имеет с другой стороны два канала 4, 5, соединенных с двумя параллельно установленными U-образными трубками 6, 7 вибросистемы, подключенными к двум каналам 4, 5 с одной стороны выходного рассекателя 2, имеющего с другой стороны патрубок 3 для соединения с выходной линией перекачиваемой среды.

Изобретение предоставляет способ и устройство для отслеживания состояния измерения кориолисового массового расходомера. Способ для отслеживания состояния измерения кориолисового массового расходомера заключается в том, что эквивалентную возбуждающую силу F прикладывают для замены силы Кориолиса Fc, создаваемой при вибрации жидкости в трубке, при этом эффект действия эквивалентной возбуждающей силы F является тем же, что и у силы Кориолиса Fc, а разность фаз создается с обеих сторон вибрирующей трубки датчика в случае, когда жидкость не течет сквозь нее, и, в конце концов, датчик расхода показывает величину массового расхода жидкости путем непрерывной детекции и вычисления.

Изобретение относится к устройствам и способам непосредственного измерения расхода в устье скважины. Устройства и способы проведения измерений с помощью расходомера в устье скважины по меньшей мере одной скважины, содержащий этапы, на которых: определяют долю вовлеченного газа по меньшей мере у одной скважины, причем доля вовлеченного газа основывается на количестве вовлеченного газа, превышающем определенную пороговую величину усиления возбуждения расходомера; выводят по меньшей мере одно показание на основе определенной доли вовлеченного газа и выводят соответствующий индикатор достоверности, коррелирующий по меньшей мере с одним показанием.

Изобретение относится к устройствам и способам непосредственного измерения расхода в устье скважины. Устройства и способы проведения измерений с помощью расходомера в устье скважины по меньшей мере одной скважины, содержащий этапы, на которых: определяют долю вовлеченного газа по меньшей мере у одной скважины, причем доля вовлеченного газа основывается на количестве вовлеченного газа, превышающем определенную пороговую величину усиления возбуждения расходомера; выводят по меньшей мере одно показание на основе определенной доли вовлеченного газа и выводят соответствующий индикатор достоверности, коррелирующий по меньшей мере с одним показанием.

Предложен способ определения качества топлива, используя двигательную систему 200, содержащую двигатель 208, сконфигурированный для потребления топлива, имеющий по меньшей мере два расходомера 214, 216.

Предложен способ определения качества топлива, используя двигательную систему 200, содержащую двигатель 208, сконфигурированный для потребления топлива, имеющий по меньшей мере два расходомера 214, 216.

Предоставляются устройство и способ для создания цифровых последовательных частотных выходных сигналов в расходомере Кориолиса. Способ генерирования частотного выходного сигнала на микроконтроллере содержит: инициализацию входного тактового сигнала, имеющего предварительно заданный период; вычисление параметра на основании предварительно заданного периода; вычисление желаемой частоты на основании параметра и предварительно заданного масштабирования расход-частота; вычисление множества дробных импульсов, каждый дробный импульс из множества дробных импульсов вычисляется на основании желаемой частоты, предварительно заданного периода входного тактового сигнала и значения предыдущего дробного импульса; и вывод желаемой частоты посредством переключения выходного состояния, когда вычисленный дробный импульс больше или равен половине периода выходного импульса.

Предоставляются устройство и способ для создания цифровых последовательных частотных выходных сигналов в расходомере Кориолиса. Способ генерирования частотного выходного сигнала на микроконтроллере содержит: инициализацию входного тактового сигнала, имеющего предварительно заданный период; вычисление параметра на основании предварительно заданного периода; вычисление желаемой частоты на основании параметра и предварительно заданного масштабирования расход-частота; вычисление множества дробных импульсов, каждый дробный импульс из множества дробных импульсов вычисляется на основании желаемой частоты, предварительно заданного периода входного тактового сигнала и значения предыдущего дробного импульса; и вывод желаемой частоты посредством переключения выходного состояния, когда вычисленный дробный импульс больше или равен половине периода выходного импульса.
Предоставляется способ управления системой, сконфигурированной для потребления флюида, такого как топливо двигателя, имеющей по меньшей мере два расходомера. Способ включает в себя этап рециркуляции флюида в замкнутом контуре, имеющем расходомер со стороны питания и расходомер со стороны возврата, так, что, по существу, флюид не потребляется.

Изобретение относится к измерительному устройству и способу определения скорости потока текучей среды, текущей в трубопроводе. Измерительное устройство (10) для определения скорости потока текучей среды (12), текущей в трубопроводе (14), посредством по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя (18а-b), размещенного снаружи на стенке (22) трубопровода и имеющего колебательный элемент (34), соединенный с участком (32) стенки (22) трубопровода, действующим в качестве колеблемой мембраны ультразвукового преобразователя (18а-b), имеет карман (30), размещенный снаружи в трубопроводе (14), при этом нижняя часть кармана образует мембрану (32), причем между мембраной (32) и колебательным элементом (34) расположен соединительный элемент (36), поперечное сечение которого меньше поперечного сечения колебательного элемента (34).

Изобретение относится к расходомерам и, в частности, к инструменту для определения оптимальных рабочих параметров для системы дифференциального расходомера. Способ включает в себя этапы, на которых осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, в вычислительное устройство и осуществляют ввод спецификаций аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, в вычислительное устройство. Дополнительно способ включает в себя этап, на котором осуществляют ввод параметров системы в вычислительное устройство. Точность системы вычисляется с помощью системной логики, при этом системная логика принимает входные данные, основанные на спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру подачи, спецификациях аппаратного обеспечения, относящихся к расходомеру возврата, и параметрах системы. Вычисленная точность системы сохраняется на машиночитаемом носителе данных, и осуществляется вывод вычисленной точности системы. Технический результат - создание способа и системы для определения точности системы измерения топлива с несколькими вибрационными расходомерами. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Наверх