Изобретение относится к расходомерам и, в частности, к методам и системам для определения доли основного компонента в текучей среде, которая протекает через кориолисов расходомер.
Когда измеряют текучую среду, которую доставляют через трубопровод, количество доставленной текучей среды измеряют в терминах объемного потока. Термин «текучая среда» относится к любому материалу в жидком или твердом состоянии, который течет. Объемный расход используется для выставления счета заказчику за количество доставленной текучей среды. Турбина, расходомер объемного типа или некоторая другая система измерения измеряет объем текучей среды, когда эту текучую среду доставляют заказчику. Система измерения также измеряет температуру текучей среды. Система измерения настраивает измерения объема к эталонной температуре. Затем заказчику выставляют счет, основываясь на откорректированном измерении объема.
Многие текучие среды продают, основываясь на стандартных условиях, которые означают, что система измерения предполагает, что продаваемая текучая среда является чистой (беспримесной). Однако текучая среда может состоять из более чем одного компонента. Основной компонент представляет чистую текучую среду, которую измеряют, например продаваемую текучую среду. Неосновные компоненты представляют примеси, смешанные с основным компонентом.
Например, пропан, который доставляют заказчикам, может быть смешан с другими компонентами, такими как этан, метан и т.д. Этан и метан - примеси, которые негативно воздействуют на чистоту пропана. Смесь пропана, этана и метана включает в себя отдельный компонент пропана, отдельный компонент этана и отдельный компонент метана. К сожалению, турбины и расходомеры объемного типа не могут эффективно определять долю основного компонента в текучей среде, доставляемой заказчику. Следовательно, заказчику выставляют счет так, как будто текучая среда является чистой.
Один из способов измерения массового расхода текучей среды - с помощью массового расходомера с эффектом Кориолиса. Кориолисовы расходомеры измеряют массовый расход и другую информацию для текучих сред, протекающих через расходомерную трубку в расходомере. Примеры кориолисовых расходомеров раскрыты в патенте США №4109524 от 29 августа 1978, патенте США №4491025 от 1 января 1985, и переизданном патенте 31450 от 11 февраля 1982, которые принадлежат J.Е.Smith и др. Расходомеры состоят из одной или более расходомерных трубок прямой или искривленной конфигурации. Каждая конфигурация расходомерной трубки в кориолисовом расходомере имеет набор естественных режимов вибрации, которые могут быть простым изгибом, скручиванием, крутильного или связанного типа. Каждую расходомерную трубку заставляют колебаться в резонансе в одном из этих естественных режимов вибрации. Текучая среда течет в расходомер из присоединенного трубопровода с впускной стороны расходомера. Текучую среду направляют через расходомерную трубку(ки) и она выходит из расходомера через выходную часть расходомера. Режимы собственных колебаний вибрации заполненной текучей средой системы частично определяются объединенной массой расходомерных трубок и массой текучей среды, протекающей через расходомерные трубки.
Когда текучая среда начинает течь, кориолисовы силы заставляют точки вдоль расходомерной трубки иметь различную фазу. Фаза на стороне впуска расходомерной трубки обычно задерживается по фазе от привода, в то время как фаза на выходной части расходомерной трубки опережает по фазе привод. Тензодатчики присоединяют к расходомерной трубке(кам) для измерения движения расходомерной трубки(ок) и генерации сигналов тензодатчиков, которые представляют движение расходомерной трубки(ок).
Электронный измерительный прибор или любая другая вспомогательная электронная или электрическая схема, связанная с расходомером, принимает сигналы тензодатчиков. Электронный измерительный прибор обрабатывает сигналы тензодатчиков для определения сдвига фаз между сигналами датчика. Сдвиг фаз между двумя сигналами датчика пропорционален массовому расходу текучей среды, протекающей через расходомерную трубку(ки). Таким образом, электронный измерительный прибор может определять массовый расход текучей среды, протекающей через расходомер, основываясь на сигналах датчика.
Важным компонентом кориолисовых расходомеров и денситометров с вибрирующими трубками является привод или система возбуждения. Система привода применяет периодическую физическую силу к расходомерной трубке, которая заставляет расходомерную трубку колебаться. Система привода включает в себя механизм привода, установленный на расходомерную трубку(ки) расходомера. Система привода также включает в себя задающий контур, который генерирует сигнал возбуждения для работы механизма привода. Механизм привода обычно содержит одно из множества известных устройств, например магнит, установленный на одной расходомерной трубке, и встречно-включенную по отношению к магниту проволочную катушку, установленную на другой расходомерной трубке.
Задающий контур непрерывно применяет периодическое напряжение возбуждения к механизму привода. Напряжение возбуждения обычно имеет синусоидальную или квадратную форму. В типичном приводном механизме с магнитной катушкой периодическое напряжение возбуждения заставляет катушку создавать непрерывное переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле катушки и постоянное магнитное поле, создаваемое магнитом, вынуждают расходомерную трубку(ки) вибрировать синусоидальным образом. Специалисты должны признать, что любое устройство, способное преобразовывать электрический сигнал в механическую силу, подходит для применения в качестве механизма привода (см. патент США №4777833, опубликованный Carpenter и переуступленный Micro Motion, Inc). Также сигнал возбуждения не ограничен синусоидальным сигналом, но может быть любым периодическим сигналом (см. патент США №5009109, опубликованный Kalotay и др. и переуступленный Micro Motion, Inc).
Как указано выше, электронный измерительный прибор определяет массовый расход текучей среды, протекающей через расходомер. Электронный измерительный прибор также вычисляет плотность текучей среды, основываясь на сигналах датчика. Предполагается, что любые изменения плотности, которые отличаются от известной эталонной плотности, возникают из-за температуры, а не из-за чистоты текучей среды. Основываясь на измеренном массовом расходе и выведенной плотности текучей среды, электронный измерительный прибор определяет объемный расход текучей среды, протекающей через расходомер. К сожалению, существующие кориолисовы расходомеры эффективно не адаптированы для измерения доли основного компонента в текучей среде. Поэтому заказчикам может быть выставлен счет за менее чем чистые текучие среды.
Данное изобретение помогает решить вышеуказанные проблемы, и с помощью систем, методов и программного обеспечения, сконфигурированных для определения доли основного компонента в текучей среде, протекающей через кориолисов расходомер, сделано усовершенствование в уровне техники. Изобретение преимущественно обеспечивает более точное измерение количества, чистоты и качества доставляемой текучей среды. Изобретение также позволяет более точно выставлять счет заказчикам за купленные текучие среды.
В одном из примеров осуществления изобретения электрическую схему конфигурируют для связи с кориолисовым расходомером. Электрическая схема содержит средство сопряжения, сконфигурированное для принятия от кориолисова расходомера сигналов тензодатчиков и температурного сигнала, которые зависят от текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер. Текучая среда содержит основной компонент. Средство сопряжения также сконфигурировано для пересылки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала к средству обработки. Средство обработки конфигурируют для обработки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала для определения доли основного компонента в текучей среде.
В другом примере осуществления изобретения электрическая схема выполняет следующий процесс для определения доли основного компонента. Сначала электрическая схема обрабатывает сигналы тензодатчиков для определения массового расхода текучей среды. Затем электрическая схема делит массовый расход на эталонную плотность основного компонента для получения первого объемного расхода. Эталонная плотность представляет плотность основного компонента при эталонной температуре. Затем электрическая схема обрабатывает сигналы тензодатчиков для определения измеренного объемного расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер. Затем электрическая схема определяет измененную из-за температуры плотность. Электрическая схема умножает измеренный объемный расход на измененную из-за температуры плотность для получения произведения. Затем электрическая схема делит данное произведение на эталонную плотность для получения второго объемного расхода. Если первый объемный расход равен второму объемному расходу, то текучая среда в основном является чистой. Если первый объемный расход не равен второму объемному расходу, то текучая среда состоит из одного или более неосновных компонентов в дополнение к основному компоненту.
В другом примере осуществления изобретения электрическая схема выполняет следующий процесс для определения доли основного компонента. Сначала электрическая схема обрабатывает сигналы тензодатчиков для определения измеренной плотности текучей среды. Затем электрическая схема обрабатывает температурный сигнал для определения температуры текучей среды. Электрическая схема определяет измененную из-за температуры плотность, основываясь на температуре. Если измеренная плотность равна измененной из-за температуры плотности, то текучая среда в основном является чистой. Если измеренная плотность не равна измененной из-за температуры плотности, то текучая среда состоит из одного или более неосновных компонентов в дополнение к основному компоненту.
Одним аспектом предлагаемого изобретения является способ действия электрической схемы, соединенной с кориолисовым расходомером, данный способ содержит этапы:
принимают от кориолисова расходомера сигналы тензодатчиков и температурный сигнал, которые зависят от текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер, причем текучая среда содержит основной компонент;
данный способ отличается этапом, на котором
обрабатывают сигналы тензодатчиков и температурный сигнал для определения доли основного компонента в текучей среде.
Предпочтительно способ также содержит этапы:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения объемного расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
корректируют объемный расход, основываясь на доле основного компонента.
Предпочтительно способ также содержит этап:
корректируют стоимость количества текучей среды, основываясь на доле основного компонента.
Предпочтительно доля основного компонента представляет чистоту текучей среды.
Предпочтительно основной компонент содержит пропан.
Предпочтительно этап обработки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала для определения доли основного компонента также содержит этапы:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения массового расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
делят массовый расход на эталонную плотность основного компонента для определения первого объемного расхода.
Предпочтительно этап обработки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала для определения доли основного компонента также содержит этапы:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения измеренного объемного расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
обрабатывают температурный сигнал для определения измененной из-за температуры плотности, причем температурный сигнал представляет температуру текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
умножают измеренный объемный расход текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер, на измененную из-за температуры плотность для получения произведения; и
делят данное произведение на эталонную плотность для получения второго объемного расхода.
Предпочтительно этап обработки температурного сигнала для определения измененной из-за температуры плотности также содержит этап, на котором
корректируют эталонную плотность, основываясь на температуре текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер.
Предпочтительно этап обработки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала для определения доли основного компонента также содержит этап, на котором
делят первый объемный расход на второй объемный расход для получения доли основного компонента.
Предпочтительно этап обработки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала для определения доли основного компонента также содержит этапы:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения измеренной плотности текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
обрабатывают температурный сигнал для определения измененной из-за температуры плотности, причем температурный сигнал представляет температуру текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
делят измеренную плотность на измененную из-за температуры плотность для получения доли основного компонента.
Другим аспектом предлагаемого изобретения является электрическая схема, сконфигурированная для соединения с кориолисовым расходомером, причем данная электрическая схема содержит средство сопряжения, сконфигурированное для приема от кориолисова расходомера сигналов тензодатчиков и температурного сигнала, которые зависят от текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер, и для пересылки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала, причем текучая среда содержит основной компонент;
электрическая схема отличается тем, что
средство обработки сконфигурировано для приема сигналов тензодатчиков и температурного сигнала и для обработки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала для определения доли основного компонента в текучей среде.
Предпочтительно способ обработки также конфигурируют для выполнения этапов:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения объемного расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
корректируют объемный расход, основываясь на доле основного компонента.
Предпочтительно способ обработки также конфигурируют для выполнения этапов;
корректируют стоимость количества текучей среды, основываясь на доле основного компонента.
Предпочтительно доля основного компонента представляет чистоту текучей среды.
Предпочтительно основной компонент содержит пропан.
Предпочтительно способ обработки также конфигурируют для выполнения этапов:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения массового расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
делят массовый расход на эталонную плотность основного компонента для определения первого объемного расхода.
Предпочтительно способ обработки также конфигурируют для выполнения этапов:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения измеренного объемного расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
обрабатывают температурный сигнал для определения измененной из-за температуры плотности, причем температурный сигнал представляет температуру текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
умножают измеренный объемный расход текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер, на измененную из-за температуры плотность для получения произведения; и
делят данное произведение на эталонную плотность для получения второго объемного расхода.
Предпочтительно способ обработки также конфигурируют для выполнения этапов:
корректируют эталонную плотность, основываясь на температуре текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер, для определения измененной из-за температуры плотности.
Предпочтительно способ обработки также конфигурируют для выполнения этапов:
делят первый объемный расход на второй объемный расход для получения доли основного компонента.
Предпочтительно способ обработки также конфигурируют для выполнения этапов:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения измеренной плотности текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
обрабатывают температурный сигнал для определения измененной из-за температуры плотности, причем температурный сигнал представляет температуру текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
делят измеренную плотность на измененную из-за температуры плотность для получения доли основного компонента.
Другим аспектом предлагаемого изобретения является программный продукт для использования с кориолисовым расходомером, данный программный продукт содержит:
программное обеспечение для определения соотношения (определения доли основного компонента), конфигурируемое при выполнении процессором для приема от кориолисова расходомера сигналов тензодатчиков и температурного сигнала, которые зависят от текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер, причем текучая среда содержит основной компонент; и
носитель данных, конфигурируемый для хранения программного обеспечения определения соотношения;
данный программный продукт отличается тем, что:
программное обеспечение определения соотношения также конфигурируют при выполнении процессором для обработки сигналов тензодатчиков и температурного сигнала для определения доли основного компонента в текучей среде.
Предпочтительно программное обеспечение для определения соотношения также конфигурируют для выполнения процессором этапов:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения объемного расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
корректируют объемный расход, основываясь на доле основного компонента.
Предпочтительно программное обеспечение для определения соотношения также конфигурируют для выполнения процессором этапов:
корректируют стоимость количества текучей среды, основываясь на доле основного компонента.
Предпочтительно доля основного компонента представляет чистоту текучей среды.
Предпочтительно основной компонент содержит пропан.
Предпочтительно программное обеспечение для определения соотношения также конфигурируют для выполнения процессором этапов;
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения массового расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
делят массовый расход на эталонную плотность основного компонента для определения первого объемного расхода.
Предпочтительно программное обеспечение для определения соотношения также конфигурируют для выполнения процессором этапов;
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения измеренного объемного расхода текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
обрабатывают температурный сигнал для определения измененной из-за температуры плотности, причем температурный сигнал представляет температуру текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
умножают измеренный объемный расход текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер, на измененную из-за температуры плотность для получения произведения; и
делят данное произведение на эталонную плотность для получения второго объемного расхода.
Предпочтительно программное обеспечение для определения соотношения также конфигурируют для выполнения процессором этапа, на котором
корректируют эталонную плотность, основываясь на температуре текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер, для определения измененной из-за температуры плотности.
Предпочтительно программное обеспечение для определения соотношения также конфигурируют для выполнения процессором этапа, на котором
делят первый объемный расход на второй объемный расход для получения доли основного компонента.
Предпочтительно программное обеспечение для определения соотношения также конфигурируют для выполнения процессором этапов:
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения измеренной плотности текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер;
обрабатывают температурный сигнал для определения измененной из-за температуры плотности, причем температурный сигнал представляет температуру текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер; и
делят измеренную плотность на измененную из-за температуры плотность для получения доли основного компонента.
Указанные выше и другие особенности изобретения могут быть поняты из прочтения подробного описания и из следующих чертежей:
фиг.1 показывает кориолисов расходомер с двумя трубками предшествующего уровня техники;
фиг.2 поясняет кориолисов расходомер с одной прямой трубкой предшествующего уровня техники;
фиг.3 - структурная схема, показывающая электронный измерительный прибор, сконфигурированный для соединения с кориолисовым расходомером в примере изобретения;
фиг.4 - структурная схема, показывающая электрическую схему, сконфигурированную для соединения с кориолисовым расходомером в примере изобретения;
фиг.5 - логическая схема, иллюстрирующая процесс определения доли основного компонента в текучей среде в примере изобретения;
фиг.6 - последовательность операций, иллюстрирующая процесс, выполняемый электрической схемой, если текучая среда содержит неосновные компоненты в примере изобретения;
фиг.7 - последовательность операций, иллюстрирующая процесс, выполняемый электрической схемой, если текучая среда содержит неосновные компоненты в примере изобретения; и
фиг.8 - логическая схема, иллюстрирующая другой процесс определения доли основного компонента в текучей среде в примере изобретения.
Фиг.1-3 показывают примеры систем, которые могут использоваться для осуществления предлагаемого изобретения. Возможности изобретения не ограничены конкретными компонентами, показанными и описанными на фиг.1-3, а скорее возможности изобретения определяются в соответствии с представленной ниже формулой изобретения.
Кориолисов расходомер с двумя трубками - фиг.1
Фиг.1 показывает кориолисов расходомер 5 предшествующего уровня техники. Кориолисов расходомер 5 содержит кориолисов сенсор 10 и электронный измерительный прибор 20. Электронный измерительный прибор 20 связан с кориолисовым сенсором 10 через соединительные провода 100. Электронный измерительный прибор 20 конфигурируют для обеспечения передачи информации о плотности, массовом расходе, объемном расходе, суммарном массовом расходе и другой информации по пути 26. Описывают кориолисов расходомер 5, хотя специалистам будет очевидно, что настоящее изобретение может применяться вместе с любым устройством, имеющим вибрирующую расходомерную трубку для измерения свойства текучей среды. Второй пример такого устройства - денситометр (плотномер) с вибрирующей трубкой, который не имеет возможности дополнительных измерений, которые обеспечивает кориолисов массовый расходомер.
Кориолисов сенсор 10 включает в себя пару технологических соединителей 101 и 101', коллектор 102 и расходомерные трубки 103А и 103В. Привод 104, тензодатчик 105 и тензодатчик 105' соединены с расходомерными трубками 103А и 103В. Пластины 106 и 106' крепления служат для определения осей W и W', вокруг которых колеблется каждая из расходомерных трубок. Специалисты должны признать, что дополнительные тензодатчики могут быть необходимы для воплощения изобретения. Данное изобретение не ограничено конфигурацией, показанной на фиг.1, поскольку фиг.1 просто показывает пример системы для воплощения изобретения.
Когда кориолисов сенсор 10 вставляют в трубопроводную систему (не показана), которая переносит измеряемую текучую среду, текучая среда входит в кориолисов сенсор 10 через технологический соединитель 101. Текучая среда проходит через коллектор 102. Коллектор 102 направляет текучую среду на вход расходомерных трубок 103А и 103В. Текучая среда течет через расходомерные трубки 103А и 103В и назад в коллектор 102. Текучая среда выходит из кориолисова сенсора 10 через технологический соединитель 101'.
Расходомерные трубки 103А и 103В выбирают и соответственно прикрепляют к коллектору 102 так, чтобы они имели в основном одинаковые распределения масс, моменты инерции и модули упругости относительно осей изгиба W-W и W'-W' соответственно. Расходомерные трубки выходят наружу от коллектора 102 по существу параллельно.
Расходомерные трубки 10ЗА-103В приводят в движение с помощью привода 104 в противофазе относительно соответствующих им осей изгиба W и W', что называют первым несовпадающим по фазе режимом изгиба расходомера 5. Привод 104 может содержать любое из многих известных устройств, например магнит, установленный на расходомерной трубке 103, и встречно-включенную катушку, установленную на расходомерной трубке 103В, через которую проходит переменный ток для того, чтобы вызывать вибрацию обеих расходомерных трубок 103А-103В. Электронный измерительный прибор направляет сигнал возбуждения к приводу 104 через провод 110.
Привод 104 вызывает вибрацию расходомерных трубок 10ЗА и 103В в зависимости от сигнала возбуждения. Тензодатчики 105 и 105' генерируют сигналы тензодатчиков в зависимости от формы собственных колебаний расходомерных трубок 103А и 103В. Тензодатчики 105 и 105' передают сигналы тензодатчиков к электронному измерительному прибору 20 по проводам 111 и 111' соответственно. Сигналы тензодатчиков от тензодатчиков 105 и 105' могут упоминаться как левый и правый сигналы скорости соответственно. Электронный измерительный прибор 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости для вычисления массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода и плотности текучей среды, проходящей через кориолисов сенсор 10. Электронный измерительный прибор 20 направляет информацию массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода и плотности по пути 26.
Температурный датчик 140 связан с одной или с обеими из вибрирующих расходомерных трубок 103 и 103В. Температурный датчик 140 определяет температуру текучей среды, протекающей через расходомерные трубки 103А и 103В. Температурный датчик 140 генерирует температурный сигнал. Температурный датчик 140 передает температурный сигнал к электронному измерительному прибору 20 по проводу 112.
Специалисты должны понимать, что кориолисов расходомер 5 довольно похож по структуре на денситометр с вибрирующей трубкой. Денситометры с вибрирующей трубкой также используют вибрирующую трубку, через которую протекает текучая среда. В случае типовых денситометров типовые денситометры используют вибрирующую трубку, в которой содержится текучая среда. Денситометры с вибрирующей трубкой также используют систему привода для вызова вибрации расходомерной трубки. Денситометры с вибрирующей трубкой обычно используют только один сигнал обратной связи, потому что измерение плотности требует только измерения частоты, а измерение фазы не является необходимым. Описание настоящего изобретения одинаково применимо к денситометрам с вибрирующей трубкой.
Кориолисов расходомер с одной прямой трубкой - фиг.2
Фиг.2 показывает кориолисов расходомер 25 предшествующего уровня техники. Кориолисов расходомер 25 содержит кориолисов сенсор 200 и электронный измерительный прибор 20. Электронный измерительный прибор 20 соединяют с кориолисовым сенсором 200 с помощью проводов 230. Электронный измерительный прибор 20 конфигурируют для обеспечения передачи информации о плотности, массовом расходе, объемном расходе, суммарном массовом расходе и другой информации по пути 26.
Расходомерная трубка 201 включает в себя левую оконечную часть, обозначенную позицией 201L, и правую оконечную часть, обозначенную позицией 201R. Расходомерная трубка 201 и ее оконечные части 201L и 201R увеличивают полную длину расходомера 25 с входного края расходомерной трубки 201 до выходного края расходомерной трубки 201. Кориолисов сенсор 200 включает в себя балансирующую пластину 220, которая присоединена на своих концах к расходомерной трубке 201 с помощью соединительной пластины 221.
Левую оконечную часть 201L присоединяют к входному технологическому соединителю 202. Правую оконечную часть 201R присоединяют к выходному технологическому соединителю 202'. Входной технологический соединитель 202 и выходной технологический соединитель 202' имеют форму для подключения кориолисова сенсора 200 к трубопроводу (не показан).
Известным стандартным образом привод 204, левый тензодатчик 205 и правый тензодатчик 205' присоединяют к расходомерной трубке 201 и балансирующей пластине 220. Электронный измерительный прибор 20 передает сигнал возбуждения к приводу 204. В зависимости от сигнала возбуждения привод 204 вызывает вибрацию расходомерной трубки 201 и балансирующей пластины 220 в противофазе к резонансной частоте заполненной текучей средой расходомерной трубки 201. Колебания вибрирующей расходомерной трубки 101 известным образом вызывают кориолисовы отклонения расходомерной трубки 201. Тензодатчики 205 и 205' обнаруживают кориолисовы отклонения и передают сигналы тензодатчиков, которые представляют кориолисовы отклонения, по проводам 211 и 211'.
Температурный датчик 240 соединяют с расходомерной трубкой 201. Температурный датчик 240 определяет температуру текучей среды, протекающей через расходомерную трубку 201. Температурный датчик 240 генерирует температурный сигнал. Температурный датчик 240 передает температурный сигнал к электронному измерительному прибору 20 по проводу 212.
Электронный измерительный прибор - фиг.3
Фиг.3. показывает электронный измерительный прибор 20 в одном из примеров осуществления изобретения. В данном примере показанный электронный измерительный прибор 20 работает вместе с кориолисовым сенсором 10, показанным на фиг.1. Электронный измерительный прибор 20 состоит из аналого-цифровых (А/Ц) преобразователей 303 и 303', процессора 301, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 320, оперативной памяти (ОП) 330, цифро-аналогового (Ц/А) преобразователя 302 и усилителя 305. Электронный измерительный прибор 20 конфигурируют для обеспечения передачи информации плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода и другой информации по пути 26. По пути 26 передают сигналы к средству ввода/вывода (не показано), которое позволяет электронному измерительному прибору 20 связываться со вспомогательной электроникой, такой как компьютер.
При работе А/Ц преобразователи 303 и 303' принимают левый и правый сигналы скорости от тензодатчиков 105 и 105' соответственно. А/Ц преобразователи 303 и 303' преобразовывают левый и правый сигналы скорости в цифровые сигналы, используемые процессором 301. А/Ц преобразователи 303 и 303' передают цифровые сигналы на процессор 301 по путям 310 и 310'. Хотя А/Ц преобразователи 303 и 303' показаны как отдельные компоненты, они могут быть одним преобразователем, таким как микросхема 16-разрядного стерео кодер-декодера CS4218, изготавливаемая Crystal Semi Inc. Специалисты должны признать, что любое количество тензодатчиков и других чувствительных элементов может быть соединено с процессором 301. Процессор 301 также принимает температурный сигнал от температурного датчика 140 по проводу 112.
Процессор 301 - микропроцессор, процессор или группа процессоров, который считывает команды с носителей данных и выполняет команды для выполнения различных функциональных возможностей расходомера 5. В предпочтительном варианте осуществления процессором 301 является микропроцессор ADSP-2185L, изготавливаемый компанией Analog Devices. Выполняемые функциональные возможности включают в себя вычисление массового расхода текучей среды, вычисление объемного расхода текучей среды и вычисление плотности текучей среды, но не ограничены ими. Процессор 301 хранит данные функциональные возможности в ПЗУ 320 и считывает данные функциональные возможности из ПЗУ 320 через путь 321. Процессор 301 хранит данные и команды для выполнения различных функциональных возможностей в ОП 330. Процессор 301 выполняет операции чтения и записи из/в ОП 330 через путь 331.
Процессор 301 генерирует цифровой сигнал возбуждения и передает цифровой сигнал возбуждения по пути 312. Ц/А преобразователь 302 принимает цифровой сигнал возбуждения и напряжение от одного из тензодатчиков 105 и 105' через путь 340. Цифровой сигнал возбуждения включает в себя команды для изменения напряжения, принятого по пути 340, для генерации аналогового сигнала возбуждения. Ц/А преобразователь 302 - обычный Ц/А преобразователь, такой как микросхема AD7943, изготавливаемая компанией Analog Devices. Ц/А преобразователь 302 передает аналоговый сигнал возбуждения на усилитель 305 через путь 391. Усилитель 305 усиливает амплитуду аналогового сигнала возбуждения. Усилитель 305 передает аналоговый сигнал возбуждения к приводу 104 через путь 110. Усилитель 305 может быть усилителем тока или усилителем напряжения.
Определение доли основного компонента - фиг.4
Фиг.4 изображает конкретный пример электрической схемы, соединяемой с кориолисовым расходомером в соответствии с предлагаемым изобретением. Специалисты должны признать, что многочисленные разновидности этого примера не отступают от сути изобретения. Специалисты также должны признать, что различные описанные ниже особенности изобретения могут быть объединены с другими вариантами его осуществления для формирования многочисленных разновидностей предлагаемого изобретения. Специалисты должны признать, что некоторые известные аспекты упрощены или опущены на фиг.4 для ясности.
Фиг.4 показывает электрическую схему 402, соединяемую с кориолисовым расходомером 404 в одном из примеров осуществления изобретения. Электрическая схема 402 состоит из средства 414 сопряжения и средства 412 обработки. Расходомер 404 конфигурируют для приема потока текучей среды. Расходомер 404 может быть расходомером 5 на фиг.1 или расходомером 25 на фиг.2, но не ограничен ими.
При работе средство 414 сопряжения принимает от расходомера 404 сигналы 432 тензодатчиков и температурный сигнал 434, которые зависят от текучей среды, протекающей через расходомер 404. Текучая среда содержит основной компонент. Средство 414 сопряжения пересылает сигналы тензодатчиков 432 и температурный сигнал 434 к средству 412 обработки. Средство 412 обработки принимает сигналы 432 тензодатчиков и температурный сигнал 434. Средство 412 обработки обрабатывает сигналы 432 тензодатчиков и температурный сигнал 434 для определения доли основного компонента в текучей среде.
В одном из примеров работа электрической схемы 402 может выполняться с помощью средства 412 обработки, выполняющего программное обеспечение 424 определения соотношения. Средство 412 обработки извлекает и выполняет программное обеспечение 424 определения соотношения с носителя 422 данных для выполнения описанной выше операции. Программное обеспечение 424 определения соотношения конфигурируют для управления средством 412 обработки для выполнения этапов, на которых: 1) принимают от кориолисова расходомера сигналы тензодатчиков и температурный сигнал, которые зависят от текучей среды, которая протекает через кориолисов расходомер, причем текучая среда содержит основной компонент, и 2) обрабатывают сигналы тензодатчиков и температурный сигнал для определения доли основного компонента в текучей среде.
Программное обеспечение 424 определения соотношения включает в себя код программы и программно-аппаратные средства. Некоторыми примерами носителей 422 данных являются запоминающие устройства, ленты, диски, интегральные схемы и серверы. Программное обеспечение 424 определения соотношения действует с помощью средства 412 обработки для управления средством обработки для функционирования в соответствии с предлагаемым изобретением. Средство 412 обработки относится к одному устройству обработки или группе взаимодействующих устройств обработки. Некоторыми примерами средства 412 обработки являются компьютеры, интегральные схемы и логические электрические схемы. Специалисты знакомы с командами, процессорами и носителями данных.
Определение объемного расхода - фиг.5-8
Фиг.5-8 изображают конкретные примеры логических схем, используемых электрической схемой, соединенной с кориолисовым расходомером в соответствии с предлагаемым изобретением. Специалисты должны признать, что многочисленные разновидности данного примера не отступают от сути изобретения. Специалисты также должны признать, что различные описанные ниже особенности могут быть объединены с другими вариантами осуществления для формирования многочисленных разновидностей предлагаемого изобретения. Специалисты должны признать, что некоторые обычные аспекты на фиг.5-8 были упрощены или опущены для ясности.
Фиг.5 поясняет логическую схему, изображающую процесс 500, выполняемый электрической схемой 402 в примере осуществления изобретения. Для данного примера предполагается, что текучая среда протекает через расходомер 404. Для определения доли основного компонента в текучей среде электрическая схема 402 определяет первый объемный расход и второй объемный расход и сравнивает эти объемные расходы. Для определения первого объемного расхода на этапе 501 электрическая схема 402 обрабатывает сигналы 432 тензодатчиков для определения массового расхода текучей среды. Затем на этапе 503 электрическая схема 402 делит массовый расход на эталонную плотность основного компонента для получения первого объемного расхода. Первый объемный расход может быть представлен следующим уравнением [1]:
где m представляет массовый расход, и ρэт представляет эталонную плотность.
Плотность текучей среды изменяется в зависимости от температуры и давления. Текучие среды по своей природе являются относительно несжимаемыми материалами. Другими словами, изменение плотности из-за изменения давления является минимальным по сравнению с изменением плотности из-за изменения температуры. Таким образом, для данного примера принимают нормальное давление. Кривую зависимости плотности от температуры можно сгенерировать для многих текучих сред. Затем выбирают эталонную температуру и соответствующую эталонную плотность для конкретного основного компонента.
Для определения второго объемного расхода на этапе 505 электрическая схема 402 обрабатывает сигналы 432 тензодатчиков для определения измеренного объемного расхода текучей среды, протекающей через расходомер 404. Затем на этапе 507 электрическая схема 402 определяет измененную из-за температуры плотность. Следующее уравнение [2] вычисляет измененную из-за температуры плотность:
где Т представляет температуру, определенную из температурного сигнала 434.
Электрическая схема 402 на этапе 509 умножает измеренный объемный расход на измененную из-за температуры плотность для получения произведения. Затем на этапе 511 электрическая схема 402 делит данное произведение на эталонную плотность для получения второго объемного расхода. Второй объемный расход представлен следующим уравнением [3]:
где Vизм представляет измеренный объемный расход, ρтемп представляет измененную из-за температуры плотность, и ρэт представляет эталонную плотность.
Если первый объемный расход (V1) равен второму объемному расходу (V2), то текучая среда в основном является чистой. Другими словами, текучая среда состоит полностью из основного компонента. Если первый объемный расход (V1) не равен второму объемному расходу (V2), то текучая среда содержит неосновные компоненты в дополнение к основному компоненту.
Фиг.6 показывает последовательность операций, изображающую процесс 600, выполняемый электрической схемой 402, если текучая среда содержит неосновные компоненты в примере осуществления изобретения. Электрическая схема 402 на этапе 601 делит первый объемный расход (V1) на второй объемный расход (V2) для получения различия объемов. Различие объемов представляет долю основного компонента по отношению ко всей текучей среде. Затем электрическая схема 402 корректирует измеренный объемный расход всей текучей среды, основываясь на доле основного компонента. Для корректировки измеренного объемного расхода электрическая схема 402 на этапе 603 умножает различие объемов на эталонную плотность основного компонента для получения фактической плотности текучей среды. Затем на этапе 605 электрическая схема 402 определяет откорректированный объемный расход основного компонента, основываясь на фактической плотности. Затем заказчику выставляют счет за основной компонент, основываясь на откорректированном объемном расходе.
Фиг.7 показывает последовательность операций, изображающую процесс 700, выполняемый электрической схемой 402, если текучая среда содержит неосновные компоненты в примере осуществления изобретения. На этапе 701 электрическая схема 402 делит первый объемный расход (V1) на второй объемный расход (V2) для получения различия объемов. Когда количество текучей среды доставляют заказчику, на этапе 703 электрическая схема 402 корректирует стоимость количества текучей среды, основываясь на различии объемов.
Фиг.8 показывает логическую схему, изображающую процесс 800, выполняемый электрической схемой 402 в примере осуществления изобретения. Для данного примера предполагается, что текучая среда протекает через расходомер 404. Для определения доли основного компонента в текучей среде электрическая схема 402 определяет измеренную плотность и измененную из-за температуры плотность и сравнивает эти плотности. Сначала на этапе 801 электрическая схема 402 обрабатывает сигналы 432 тензодатчиков для определения измеренной плотности текучей среды. Затем на этапе 803 электрическая схема 402 обрабатывает температурный сигнал 434 для определения измененной из-за температуры плотности, используя уравнение [2]. Если измеренная плотность равна измененной из-за температуры плотности, то текучая среда в основном является чистой. Если измеренная плотность не равна измененной из-за температуры плотности, то текучая среда содержит неосновные компоненты в дополнение к основному компоненту.
Если текучая среда содержит неосновные компоненты, то на этапе 805 электрическая схема 402 делит измеренную плотность на измененную из-за температуры плотность для получения различия плотностей. Затем электрическая схема 402 может корректировать объемный расход основного компонента, основываясь на различии плотностей, как описано на фиг.6, используя различия плотностей вместо различия объемов. Электрическая схема 402 также может корректировать стоимость количества текучей среды, основываясь на различии плотностей, как описано на фиг.7, используя различия плотностей вместо различия объемов.
Пример определения доли основного компонента с использованием пропана.
Далее следуют два примера определения доли пропана по отношению ко всей текучей среде, протекающей через расходомер 404. Для первого примера предполагают, что:
m=5000 кг/час;
Т=25 градусов Цельсия;
Vизм=10,146 м3/час,
где m представляет массовый расход текучей среды, измеренный расходомером 404, Т представляет температуру текучей среды, протекающей через расходомер 404, и Vизм представляет объемный расход текучей среды, измеренный расходомером 404. Также предполагают, что эталонная плотность пропана - 509 кг/м3. Используя уравнение [1], электрическая схема 402 определяет первый объемный расход:
Используя уравнение [2], электрическая схема 402 определяет измененную из-за температуры плотность:
Используя уравнение [3], электрическая схема 402 определяет второй объемный расход:
Поскольку уравнения [1] и [3] приводят к тому же самому результату, текучая среда состоит почти полностью из пропана. Другими словами, текучая среда - чистый пропан.
Для второго примера предполагают, что:
m=5000 кг/час;
Т=25 градусов Цельсия;
Vизм=10,25 м3/час,
где m представляет массовый расход текучей среды, измеренный расходомером 404, Т представляет температуру текучей среды, протекающей через расходомер 404, и Vизм представляет объемный расход текучей среды, измеренный расходомером 404. Также предполагают, что эталонная плотность пропана - 509 кг/м3. Используя уравнение [I], электрическая схема 402 определяет первый объемный расход:
Используя уравнение [2], электрическая схема 402 определяет измененную из-за температуры плотность:
Используя уравнение [37], электрическая схема 402 определяет второй объемный расход:
Уравнения [1] и [3] приводят к различному результату. Поэтому электрическая схема 402 решает, что данное различие может быть из-за примесей в текучей среде в дополнение к пропану. Другими словами, текучая среда не является чистым пропаном. Затем электрическая схема 402 может вычислить фактический объемный расход, который учитывает примеси в текучей среде, используя процесс 600 по фиг.6.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТИПА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ КОРИОЛИСОВА РАСХОДОМЕРА | 2000 |
|
RU2241209C2 |
| МНОГОФАЗНЫЙ РАСХОДОМЕР КОРИОЛИСА | 2007 |
|
RU2431119C2 |
| УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА | 2004 |
|
RU2382989C9 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ДЛЯ КОРИОЛИСОВА РАСХОДОМЕРА | 2004 |
|
RU2344376C1 |
| РАСХОДОМЕР КОРИОЛИСА С ПРЯМОЛИНЕЙНОЙ ТРУБКОЙ | 2000 |
|
RU2235295C2 |
| ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА РАСКЛИНИВАЮЩЕГО НАПОЛНИТЕЛЯ, ДОБАВЛЕННОГО В ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОРИОЛИСОВОГО РАСХОДОМЕРА | 2003 |
|
RU2308700C2 |
| МУЛЬТИФАЗНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ | 2011 |
|
RU2541376C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОЙ ДОЛИ И КОНЦЕНТРАЦИИ РАСХОДОМЕРА | 2018 |
|
RU2758193C1 |
| ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОГО ГАЗА | 2008 |
|
RU2484431C2 |
| СИСТЕМА И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА | 2000 |
|
RU2270981C2 |
Изобретение относится к расходомерам и может быть использовано для определения доли основного компонента в текучей среде. Заявлена система, способ и программное обеспечение, которые обеспечивают определение доли основного компонента текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер. Электрическая схема принимает от кориолисова расходомера сигналы (432) тензодатчиков и температурный сигнал, которые зависят от текучей среды, протекающей через кориолисов расходомер. Электрическая схема обрабатывает сигналы тензодатчиков и температурный сигнал для определения доли основного компонента в текучей среде. В одном из примеров для определения доли основного компонента электрическая схема определяет первый объемный расход, основываясь на измеренном массовом расходе текучей среды и на эталонной плотности основного компонента. Затем электрическая схема определяет второй объемный расход, основываясь на измеренном объемном расходе, измененной из-за температуры плотности и эталонной плотности. Электрическая схема определяет долю основного компонента, основываясь на первом объемном расходе и втором объемном расходе. Технический результат: повышение точности определения доли основного компонента текучей среды. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.
принимают от кориолисова расходомера сигналы (432) тензодатчиков, чувствительных к текучей среде, протекающей через кориолисов расходомер,
обрабатывают сигналы тензодатчиков для определения измеренного массового расхода текучей среды и измеренного объемного расхода текучей среды и
вычисляют первый расчетный объемный расход текучей среды, основываясь на измеренном массовом расходе,
отличающийся тем, что вычисляют второй расчетный объемный расход текучей среды, основываясь на измеренном объемном расходе, и сравнивают первый вычисленный объемный расход текучей среды и второй вычисленный объемный расход текучей среды для определения чистоты текучей среды.
принимают от кориолисова расходомера (404) температурный сигнал (434), отображающий температуру текучей среды,
обрабатывают температурный сигнал для определения измененной из-за температуры плотности текучей среды,
умножают измеренный объемный расход текучей среды на измененную из-за температуры плотность для получения произведения и
делят данное произведение на эталонную плотность текучей среды для получения второго расчетного объемного расхода.
приема от кориолисова расходомера (404) температурного сигнала (434), отображающего температуру текучей среды,
обрабатывания температурного сигнала (434) для определения измененной из-за температуры плотности текучей среды,
умножения измеренного объемного расхода текучей среды на измененную из-за температуры плотность для получения произведения и
деления данного произведения на эталонную плотность текучей среды для получения второго расчетного объемного расхода.
| US 4876879 А, 31.10.1989 | |||
| РАСХОДОМЕР КОРИОЛИСА И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСХОДОМЕРА КОРИОЛИСА (ВАРИАНТЫ) | 1994 |
|
RU2155939C2 |
| US 5827978 А, 27.10.1998 | |||
| US 4768384 A, 06.09.1988 | |||
| EP 0759541 A1, 26.02.1997. | |||
