СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОТЕКАЮЩЕЙ В ТРУБОПРОВОДЕ СРЕДЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2010 года по МПК G01F1/84 G01F1/74 G01F25/00 G01F1/34 

Изобретение относится к способу измерения, по меньшей мере, одного физического параметра потока, в частности весового расхода и/или плотности и/или вязкости протекающей в трубопроводе двух- или многофазной среды, а также к пригодной для этого измерительной системе.

В технике измерения процессов и автоматизации для высокоточного измерения физических параметров, таких, к примеру, как весовой расход, плотность и/или вязкость протекающей в трубопроводе среды, к примеру газа и/или жидкости, часто используются такие встроенные измерительные приборы, которые посредством измерительного датчика вибрационного типа, через который протекает среда, и посредством присоединенной к нему измерительной и рабочей схемы, вызывают в среде силы реакции, такие, к примеру, как соответствующие весовому расходу кориолисовы силы, соответствующие плотности силы инерции или соответствующие вязкости силы трения, и в качестве производной от этого вырабатывают выражающий собой соответствующий весовой расход, соответствующую вязкость и/или соответствующую плотность среды измерительный сигнал. Такого рода встроенные измерительные приборы с измерительным датчиком вибрационного типа, а также принцип их действия, в сущности, известны специалисту и подробно и детально описаны, к примеру, в WO-A 03/095950, WO-A 03/095949, WO-A 02/37063, WO-A 01/33174, WO-A 00/57141, WO-A 99/39164, WO-A 98/07009, WO-A 95/16897, WO-A 88/03261, US 2003/0208325, US-B 6880410, US-B 6691583, US-B 66515113, US-B 6513393, US-B 6505519, US-A 6006609, US-A 5869770, US-A 5861561, US-A 5796011, US-A 5616868, US-A 5602346, US-A 5602345, US-A 5531126, US-A 5359881, US-A 5301557, US-A 5253533, US-A 5218873, US-A 5069074, US-A 4876898, US-A 4733569, US-A 4660421, US-A 4524610, US-A 4491025, US-A 4187721, EP-A 1291639, EP-A 1281938, EP-A 1001254 или в EP-A 553939. Для направления протекающей среды измерительные датчики включают в себя соответственно, по меньшей мере, одну удерживаемую в несущей раме, выполненной, по меньшей мере, в виде закрытого корпуса датчика, измерительную трубу с изогнутым или прямым трубным сегментом, который для выработки вышеуказанных сил реакции, будучи приведенным в действие посредством электромеханического возбуждающего устройства, принуждается к вибрациям в процессе работы. Для учета, в частности, со стороны впуска и со стороны выпуска, вибраций трубного сегмента измерительные датчики имеют далее соответственно реагирующее на движения трубного сегмента сенсорное устройство.

В измерительных приборах кориолисова весового расхода измерение весового расхода протекающей в трубопроводе среды основывается, как известно, на том, что среда принуждается к протеканию через измерительную трубу, вставленную в трубопровод и в процессе работы, по меньшей мере, частично поперечно колеблющуюся по отношению к оси измерительной трубы, причем в среде индуцируются силы Кориолиса. Они, в свою очередь, воздействуют таким образом, что зоны измерительной трубы со стороны впуска и со стороны выпуска колеблются относительно друг друга со сдвигом по фазе. Величина данных сдвигов по фазе служит при этом в качестве меры для весового расхода. Поэтому колебания измерительной трубы регистрируются посредством двух расположенных на расстоянии друг от друга, вдоль измерительной трубы, колебательных датчиков вышеуказанного возбуждающего устройства, и преобразуются в колебательные сигналы, из взаимного сдвига по фазе которых выводится весовой расход. Уже реферированная в начале US-А 4187721 упоминает далее, что посредством таких встроенных измерительных приборов можно также измерять и плотность протекающей среды в данный момент времени, а именно на основании частоты, по меньшей мере, одного, выданного сенсорным устройством колебательного измерительного сигнала. Сверх того, в большинстве случаев подходящим образом напрямую измеряется также и температура среды, к примеру, посредством расположенного в измерительной трубе датчика температуры. К тому же прямые измерительные трубы, возбужденные к торсионным колебаниям вокруг, в основном, проходящей параллельно соответствующей продольной оси измерительной трубы или совпадающей торсионной оси колебаний, способствуют тому, что в проводимой среде вырабатываются радиальные срезывающие усилия, вследствие чего из торсионных колебаний снова значительно извлекается колебательная энергия и рассеивается в среде. В результате этого происходит значительное затухание торсионных колебаний колеблющейся измерительной трубы, для поддержания которых, вследствие этого, к трубе должна быть подведена дополнительно электрическая возбуждающая мощность. Выведенная из соответственно необходимой для поддержания торсионных колебаний измерительной трубы, электрической возбуждающей мощности, известным специалисту способом, посредством измерительного датчика, таким образом может быть измерена, по меньшей мере, приблизительно, к примеру, и вязкость среды, сравнить для этого, в частности, также US-A 4524610, US-A 5253533, US-A 6006609 или US-B 6651513. В этом отношении в дальнейшем сразу можно предположить, что - даже если не описано определенно - посредством современного встроенного измерительного прибора с измерительным датчиком вибрационного типа, в частности, посредством измерительных приборов кориолисова весового расхода, могут быть измерены, во всяком случае, также и плотность, и вязкость и/или температура среды, тем более что они при измерении весового расхода и так уже часто должны быть привлечены для компенсации ошибок измерения, вследствие колеблющейся плотности среды и/или вязкости среды, сравнить для этого, в частности, ранее упомянутые US-B 6513393, US-A 6006609, US-A 5602346, WO-A 02/37063, WO-A 99/39164 или же WO-A 00/36379.

Наряду с такого рода измерительными датчиками вибрационного типа в технике измерения процессов и автоматизации для встроенных измерений зачастую используются также встроенные измерительные приборы с магнитно-индуктивными измерительными датчиками или с измерительными датчиками, оценивающими время пробега посланных в направлении потока ультразвуковых волн, в частности, также работающими по принципу Доплера. Так как принципиальная конструкция и принцип действия таких магнитно-индуктивных измерительных датчиков в достаточной мере описаны, к примеру, в EP-A 1039269, US-A 6031740, US-A 5540103, US-A 5351554, US-A 4563904 и проч. или таких ультразвуковых измерительных датчиков, к примеру, в US-B 6397683, US-B 630831, US-B 6293156, US-B 6189389, US-A 5531124, US-A 5463905, US-A 5131279, US-A 4787252 и проч. и, сверх того, также достаточно известны специалисту, то в этом месте можно отказаться от более детального разъяснения данных принципов измерения.

При использовании таких встроенных измерительных приборов, по меньшей мере, с одной, вставленной по ходу направляющего среду трубопровода, измерительной трубой выявило себя, однако, то обстоятельство, что в неоднородных, в частности, двух- или многофазных средах, выработанные при этом измерительные сигналы в значительной степени не могут служить основанием воспроизводимых колебаний, несмотря на то, что оказывающие значительное воздействие на измерительные сигналы параметры среды, в частности весовой расход, удерживаются практически постоянными, сравнить для этого также ранее упомянутые US-B 6910366, US-B 6880410, US-B 6505519, US-B 6311136 или US-A 5400657. Вследствие этого данные измерительные сигналы в многофазных потоках сред практически не пригодны для высокоточного измерения соответствующего физического параметра потока. Такими неоднородными средами могут являться, к примеру, жидкости, в которые, как, к примеру, в процессах дозирования или наполнения, практически неизбежно, введен находящийся в трубопроводе газ, в частности воздух, или из которых растворенная среда, к примеру диоксид углерода, выделяется в виде газа и ведет к пенообразованию. В качестве следующего примера для таких неоднородных сред должны быть далее названы также эмульсии, влажный пар или насыщенный пар, а также направляемые вместе с текучей средой частицы твердых веществ.

В частности, у встроенных измерительных приборов с измерительным датчиком вибрационного типа, как, к примеру, обсуждается и в JP-A 10-281846, ЕР-А 1291639, US-В 6880410, US-B 6505519 или в US-A 4524610, было установлено, что выведенные на основании колебаний измерительной трубы колебательные измерительные сигналы, в частности также и упомянутый сдвиг по фазе, у двух- или многофазных сред, несмотря на то, что весовой расход, а также и вязкость, и плотность в отдельных фазах среды удерживаются практически постоянными и/или соответственно также учитываются, в значительной степени колебания становятся меньше и, таким образом, при необходимости для измерения соответствующего физического параметра потока не могут использоваться без вспомогательных мероприятий. В качестве причин для ошибок измерения, сопровождающих измерение негомогенных сред посредством измерительных датчиков вибрационного типа, следует упомянуть примерно одностороннее наслоение или смещение направляющихся вместе с жидкостью газовых нагнетаний или частиц твердых материалов внутри, к стенке измерительной трубы, и так называемый «пузырьковый эффект», при котором направляющиеся вместе с жидкостью газовые нагнетания действуют как тело потока для ускоренной перпендикулярно продольной оси измерительной трубы части объема жидкости.

Для уменьшения сопровождающих двух- или многофазные среды ошибок измерения в US-B 6880410 предложено, к примеру, предшествующее собственно измерению расхода стандартизирование потока или среды. В качестве следующей возможности для ухода от проблем таких измерительных датчиков в сочетании с негомогенными средами описывается, к примеру, как в JP-A 10-281846, так и в US-B 6505519, соответственно, основывающаяся, в частности, на оценке дефицита между измеренной с высокой точностью, фактической плотностью среды и определенной в процессе работы, посредством измерительных приборов кориолисова весового расхода, кажущейся плотностью среды, корректировка базирующегося на колебательных измерительных сигналах измерения расхода, в частности, измерения весового расхода. Другие способы для уменьшения и/или корректировки ошибок измерения, сопровождающих двух- или многофазные среды, описаны, сверх того, к примеру, в US-A 2005/0081643, US-A 2005/0022611, WO-A 2005/057137 или в WO-A 2005/057131.

В качестве альтернативы или в дополнение к этому для измерения двух- или многофазных сред могут использоваться также образованные посредством нескольких встроенных измерительных приборов, в частности, разнообразно ориентированные, измерительные системы, которые предложены, к примеру, в US-A 5400657, US-A 5259250,US-A 2005/0016292 или в WO-A 03/062759, WO-A 03/073047, WO-A 03/087735, или в WO-A 04/046660. Разумеется, может быть усмотрен значительный недостаток таких, непременно очень точных измерительных систем, в высокой комплексности вытекающих отсюда затрат на установку, с одной стороны, и высоких затрат на обслуживание и эксплуатацию, с другой стороны. Сверх того, такие измерительные системы обладают, в большинстве случаев, сравнительно высокой потребностью в занимаемой площади.

Задача изобретения состоит, поэтому, в том, чтобы указать способ, который подходит для того, чтобы максимально точно измерять такие параметры потока, как, к примеру, скорость потока, весовой расход или объемный расход протекающей в трубопроводе среды, с одной стороны, и для случая, когда среда сформирована двух- или многофазной, и, с другой стороны, для случая, когда среда сформирована, в основном, однофазной, она может быть измерена настолько точно, что возможная ошибка измерения значительно меньше, чем 5%, в частности, меньше, чем 1% от измеренного значения.

Далее задача изобретения состоит в том, чтобы указать соответственно подходящую, в частности, также разнесенную измерительную систему, которая, по возможности, в частности, с использованием традиционных встроенных измерительных приборов, просто и/или модульно может быть собрана.

Для решения задачи изобретение состоит в способе для измерения, по меньшей мере, одного параметра потока, в частности, скорости потока, весового расхода или объемного расхода протекающей в трубопроводе, по меньшей мере, частично двух- или многофазной среды, в которой, по меньшей мере, одна фаза среды является текучей, и данный способ включает в себя следующие этапы:

- инициирование протекания измеряемой среды, по меньшей мере, через одну, вставленную по ходу трубопровода, в частности, периодически вибрирующую измерительную трубу встроенного измерительного прибора для текучих сред,

- выработка, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, на который оказывается воздействие со стороны, по меньшей мере, одного физического параметра, в частности, скорости потока, весового расхода, объемного расхода, плотности и/или вязкости среды в измерительной трубе, при использовании расположенного на измерительной трубе и/или вблизи нее, по меньшей мере, опосредованно реагирующего на изменения, по меньшей мере, одного физического параметра среды, сенсорного устройства встроенного измерительного прибора,

- учет действующих в среде, в частности, статических давлений для повторного определения перепада давлений, который, в частности, по меньшей мере, частично, преобладает вдоль, по меньшей мере, одной измерительной трубы в текучей среде, а также

- выработка измеренных значений первого типа, которые выражают собой, в частности, в цифровой форме, по меньшей мере, один измеряемый параметр потока среды, последовательно по времени, с учетом фактически определенного для текучей среды перепада давлений, а также при использовании передаточной функции,

- причем передаточная функция, по меньшей мере, определяет, каким образом генерируются измеренные значения первого типа при использовании фактически определенного для текучей среды перепада давлений, и

- причем передаточная функция с учетом, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора, периодически приводится в соответствие с измеряемой средой.

Далее изобретение относится к измерительной системе для измерения, по меньшей мере, одного физического параметра потока, в частности, весового и/или объемного расхода и/или скорости потока, протекающей в трубопроводе, по меньшей мере, периодически двух- или многофазной среды, в которой, по меньшей мере, одна фаза среды является текучей, и данная измерительная система включает в себя:

- встроенный измерительный прибор для текучих сред с датчиком расхода, а также электрически соединенное с ним, по меньшей мере, периодически, электронное устройство измерительного прибора, причем датчик расхода имеет, по меньшей мере, одну, вставленную по ходу проводящего среду трубопровода, в частности, в процессе работы, по меньшей мере, периодически вибрирующую измерительную трубу, и

- измерительный прибор перепада давлений с расположенным, в частности, на впуске датчика расхода, первым датчиком давления для учета преобладающего в среде первого давления и с расположенным, в частности, на выпуске датчика расхода, вторым датчиком давления для учета преобладающего в среде второго давления, а также с электронным устройством измерительного прибора, которое, по меньшей мере, периодически электрически соединено с датчиками давления и, по меньшей мере, периодически электрически соединено с электронным устройством встроенного измерительного прибора,

- причем, по меньшей мере, одно из двух электронных устройств измерительного прибора, при использовании сохраненной в нем передаточной функции, а также базируясь на учтенных посредством первого и второго датчика давления давлениях, по меньшей мере, периодически, вырабатывает измеренные значения первого типа, которые, последовательно по времени, в частности в цифровой форме, выражают собой, по меньшей мере, один измеряемый параметр потока среды,

- причем электронное устройство встроенного измерительного прибора, по меньшей мере, периодически, вырабатывает измеренные значения второго типа, которые последовательно по времени выражают собой, в частности, в цифровой форме, по меньшей мере, один параметр среды, по меньшей мере, в одной измерительной трубе, или выведенную из этого измеренную величину среды,

- причем передаточная функция, по меньшей мере, определяет, каким образом генерируются измеренные значения первого типа, на основании фактически учтенного первого и второго давления, и с учетом, по меньшей мере, одного, выработанного посредством встроенного измерительного прибора, измеренного значения второго типа, периодически приводится в соответствие с измеряемой средой.

В соответствии с первым вариантом осуществления способа изобретения, по меньшей мере, одна измерительная труба в процессе работы, по меньшей мере, периодически вибрирует.

В соответствии со вторым вариантом осуществления способа изобретения он содержит далее этапы выработки измеренных значений второго типа, которые последовательно по времени выражают собой, по меньшей мере, один параметр среды в измерительной трубе или выведенную из этого измеренную величину среды, с использованием, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством встроенного измерительного прибора.

В соответствии с первым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения первого типа и измеренные значения второго типа вырабатываются, в основном, одновременно или, по меньшей мере, по времени близко друг к другу.

В соответствии со вторым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения первого типа и измеренные значения второго типа вырабатываются, в основном, асинхронно или, по меньшей мере, со сдвигом во времени, в частности попеременно.

В соответствии с третьим вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения второго типа, по меньшей мере, периодически вырабатываются тогда, когда среда сформирована, в основном, однофазной или принимается, по меньшей мере, за однофазно сформированную.

В соответствии с четвертым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения второго типа определяются, по меньшей мере, частично, на основании учтенных вибраций измерительной трубы.

В соответствии с пятым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения второго типа генерируются, по меньшей мере, периодически и/или, по меньшей мере, частично базируясь на определенной, в частности, при использовании, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, колебательной частоте вибрирующей измерительной трубы.

В соответствии с шестым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения он включает в себя далее этапы выработки, по меньшей мере, одного, первого измерительного сигнала, в частности, со стороны впуска, выражающего собой вибрации измерительной трубы, посредством первого колебательного датчика сенсорного устройства, и второго измерительного сигнала, со стороны выпуска, выражающего собой вибрации измерительной трубы, посредством второго колебательного датчика сенсорного устройства, причем сенсорное устройство встроенного измерительного прибора имеет, по меньшей мере, два расположенных, в частности, в направлении потока среды, на расстоянии друг от друга, соответственно на измерительной трубе и/или вблизи нее, колебательных датчика. В частности, при данном варианте усовершенствования предусмотрено, что измеренные значения второго типа выражают собой весовой расход или объемный расход среды, причем для определения, по меньшей мере, одного из этих измеренных значений второго типа используются, по меньшей мере, два, выработанных посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора, измерительных сигнала.

В соответствии с седьмым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения второго типа определяются, по меньшей мере, периодически и/или, по меньшей мере, частично базируясь на разности фаз, имеющейся между первым и вторым измерительными сигналами.

В соответствии с восьмым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения второго типа выражают собой параметр среды, который, в основном, соответствует параметру потока, выраженному посредством измеренного значения первого типа.

В соответствии с девятым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения второго типа выражают собой плотность среды в измерительной трубе.

В соответствии с десятым вариантом усовершенствования первого варианта осуществления изобретения измеренные значения второго типа выражают собой вязкость среды в измерительной трубе.

В соответствии с третьим вариантом осуществления способа изобретения он включает в себя этапы периодического контроля протекающей среды, в частности, при использовании, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством встроенного измерительного прибора.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления способа изобретения он включает в себя далее этап определения того, что среда сформирована, по меньшей мере, двухфазной.

В соответствии с пятым вариантом осуществления способа изобретения встроенный измерительный прибор включает в себя далее расположенное, по меньшей мере, на одной измерительной трубе и, по меньшей мере, опосредованно воздействующее на проводимую там среду, электрофизическое возбуждающее устройство.

В соответствии с шестым вариантом осуществления способа изобретения этап выработки первого измерительного сигнала включает в себя следующие этапы:

- выработку соответствующих, по меньшей мере, одному физическому параметру среды в измерительной трубе реакций в среде, посредством возбуждающего устройства встроенного измерительного прибора и

- учет соответствующих, по меньшей мере, одному физическому параметру среды в измерительной трубе реакций среды, посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора.

В соответствии с седьмым вариантом осуществления способа изобретения под встроенным измерительным прибором понимается такой прибор с измерительным датчиком вибрационного типа и причем этап выработки соответствующих, по меньшей мере, одному физическому параметру среды в измерительной трубе реакций в среде включает в себя этап принуждения к вибрации измерительной трубы для выработки сил реакции в проводимой там среде, на которые воздействуют вибрации измерительной трубы, в частности, сил инерции, сил трения и/или сил Кориолиса.

В соответствии с восьмым вариантом осуществления способа изобретения этап учета соответствующих, по меньшей мере, одному физическому параметру среды в измерительной трубе реакций среды, посредством сенсорного устройства, включает в себя этап учета вибраций измерительной трубы.

В соответствии с девятым вариантом осуществления способа изобретения сенсорное устройство встроенного измерительного прибора включает в себя, по меньшей мере, один расположенный на измерительной трубе и/или вблизи нее колебательный датчик и причем выработанный посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора, по меньшей мере, один измерительный сигнал выражает собой вибрации измерительной трубы.

В соответствии с десятым вариантом осуществления способа изобретения этапы учета действующих в среде давлений включают в себя этапы учета, по меньшей мере, одного, действующего в текучей среде, давления, со стороны впуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, и/или этапы учета, по меньшей мере, одного, действующего в текучей среде, давления, со стороны выпуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы.

В соответствии с одиннадцатым вариантом осуществления способа изобретения, по меньшей мере, периодически, по меньшей мере, одно учтенное со стороны впуска измерительной трубы первое давление в среде и, по меньшей мере, одно учтенное со стороны выпуска измерительной трубы второе давление в среде, в частности, определенное на основании разности первого и второго давлений в текучей среде, учитываются при выработке, про меньшей мере, одного, выражающего собой физический параметр потока, измерительного сигнала.

В соответствии с двенадцатым вариантом осуществления способа изобретения для учета действующих в среде давлений используются, по меньшей мере, два датчика давления, из которых первый датчик давления расположен со стороны впуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, а второй датчик давления расположен со стороны выпуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы.

В соответствии с тринадцатым вариантом осуществления способа изобретения этапы учета действующих в среде давлений включают в себя этапы передачи давлений, учтенных посредством первого и второго датчиков давления, через устройство-посредник передачи давления на измеряющий, в частности, дифференциально и/или емкостно элемент измерения давления.

В соответствии с четырнадцатым вариантом осуществления способа изобретения этапы учета действующих в среде давлений включают в себя этапы преобразования давлений, переданных на элементы измерения давления, по меньшей мере, в один измерительный сигнал, который реагирует на изменения во времени, по меньшей мере, одного из учтенных изменений посредством соответствующего изменения, по меньшей мере, одного из своих свойств.

В соответствии с пятнадцатым вариантом осуществления способа изобретения под передаточной функцией понимается статическая, в частности, нелинейная, функция характеристической кривой.

В соответствии с шестнадцатым вариантом осуществления способа изобретения для приведения в соответствие передаточной функции с измеряемой средой, по меньшей мере, один, описывающий передаточную функцию, коэффициент изменяется с использованием, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора.

В соответствии с семнадцатым вариантом осуществления способа изобретения под передаточной функцией понимается статическая, в частности, нелинейная, функция характеристической кривой, и для приведения в соответствие передаточной функции с измеряемой средой, по меньшей мере, один, описывающий передаточную функцию, коэффициент изменяется с использованием, по меньшей мере, одного из измеренных значений второго типа.

В соответствии с первым вариантом осуществления измерительной системы изобретения датчик расхода подает, по меньшей мере, один измерительный сигнал, выражающий собой вибрации, по меньшей мере, одной измерительной трубы.

В соответствии со вторым вариантом осуществления измерительной системы изобретения, по меньшей мере, одна измерительная труба, в основном, является прямой.

В соответствии с третьим вариантом осуществления измерительной системы изобретения, по меньшей мере, одна измерительная труба изогнута, в частности, в U-форму или V-форму.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления измерительной системы изобретения она включает в себя две, в частности, проходящие параллельно друг другу и/или, в основном, конструктивно идентичные, вставленные по ходу трубопровода, измерительные трубы.

В соответствии с пятым вариантом осуществления измерительной системы изобретения оба датчика давления, посредством образования датчика перепада давлений, соединены с измеряющим, в частности, дифференциально и/или емкостно элементом измерения давления.

В соответствии с шестым вариантом осуществления измерительной системы изобретения датчик перепада давлений подает, по меньшей мере, один, выражающий собой перепад давлений в протекаемой среде, измерительный сигнал.

В соответствии с седьмым вариантом осуществления измерительной системы изобретения она включает в себя первое электронное устройство измерительного прибора, а также сообщающееся с ним, по меньшей мере, периодически, второе электронное устройство измерительного прибора, причем датчик расхода, посредством образования встроенного измерительного прибора для протекаемой в трубопроводе среды, в частности, измерительного прибора кориолисова весового расхода / измерительного прибора плотности, электрически соединен с первым электронным устройством измерительного прибора, причем оба датчика давления, посредством образования измерительного прибора перепада давлений для протекающих в трубопроводе сред, электрически соединены со вторым электронным устройством измерительного прибора.

Основная идея изобретения состоит в создании разнесенной измерительной системы, которая, с одной стороны, подходит для того, чтобы точно измерять параметры потока описанного типа и у двух- или многофазных сред и посредством которой, с другой стороны, по меньшей мере, один из измерительных приборов - измерительный прибор перепада давлений - при использовании другого измерительного прибора - в данном случае встроенного измерительного прибора - в качестве главного устройства, в процессе работы периодически может калиброваться. Следующая основная идея изобретения состоит далее в том, чтобы, по меньшей мере, одну измерительную трубу встроенного измерительного прибора использовать в качестве заменителя для используемых обычно в традиционных измерительных приборах перепада давлений экранов для создания падений напряжения, благодаря чему, с одной стороны, сберегается важный для потока конструктивный элемент и, с другой стороны, в сравнении с последовательной схемой соединения традиционных измерительных приборов перепада давления, посредством встроенных измерительных приборов описанного типа вызывается более незначительное падение давления в трубопроводе и соответственно в протекающей через него среде. Изобретение основывается при этом, в частности, на научном выводе о том, что измерительные приборы перепада давлений при явно выраженном многофазном потоке в состоянии измерять параметры потока рассматриваемого типа надежнее и, в большинстве случаев, также точнее, чем, к примеру, измеритель кориолисова весового расхода. С другой стороны, можно констатировать, что собственно более незначительное падение давления из-за встроенных измерительных приборов описанного типа, в частности, при использовании изогнутых измерительных труб, тем не менее, может быть достаточно для того, чтобы осуществлять основанное на этом измерение расхода. Тем более что, к примеру, современные измерительные приборы кориолисова весового расхода посредством своих электронных устройства измерительных приборов уже в стандартном варианте осуществления предоставляют, между тем, огромный объем вычислений.

Преимущество изобретения можно усмотреть далее и в том, что измерительная система и, таким образом, также и соответствующий ей способ могут быть реализованы посредством схемы соединения также традиционных встроенных измерительных приборов описанного типа с традиционными измерительными приборами перепада давлений. При этом особым преимуществом является, когда, по меньшей мере, один из используемых для измерительной системы в соответствии с изобретением измерительных приборов обладает программируемым электронным устройством измерительного прибора, так как, вследствие этого, измерительная система, посредством лишь незначительной реконфигурации программного обеспечения, в частности, компонентов программного обеспечения, касающихся оценки измерительного сигнала или определения измеренного значения, и посредством соответствующего электрического соединения обоих электронных устройств измерительного прибора, может быть реализована через вышестоящую полевую шину или напрямую через соответствующим образом выдающие и/или записывающие измеренные значения сигнальные порты соответствующих электронных устройств измерительных приборов. Следующее преимущество изобретения можно к тому же усмотреть в том, что для измерительной системы и промышленной техники измерений и автоматизации могут использоваться учрежденные встроенные измерительные приборы различных принципов действия, как, к примеру, такие измерительные приборы с измерительным датчиком расхода вибрационного типа, так и такие измерительные приборы с магнитно-индуктивным измерительным датчиком или с ультразвуковым измерительным датчиком.

Изобретение и другие преимущества разъясняются далее более подробно на основании примеров осуществления изобретения, которые представлены на чертежах; одинаковые детали снабжены на чертежах одинаковыми обозначениями. В случае если это полезно с точки зрения наглядности, в последующих чертежах отказываются от указания уже представленных обозначений.

Фиг.1-3 демонстрируют соответственно на виде сбоку примеры осуществления встроенного измерительного прибора, а также измерительного прибора перепада давлений для измерения, по меньшей мере, одного физического параметра потока протекающей в трубопроводе среды,

Фиг.4 представляет в перспективе, на первом виде сбоку, пример осуществления подходящего для представленной на Фиг.1-3 измерительной системы встроенного измерительного прибора с измерительным датчиком вибрационного типа и

Фиг.5 демонстрирует пример осуществления подходящего для встроенного измерительного прибора с Фиг.1, 2 или 3 электронного устройства измерительного прибора.

На Фиг.1, 2 и 3 соответственно представлен пример осуществления, в частности, разнесенной и/или модульной измерительной системы, которая пригодна и предусмотрена для того, чтобы очень надежно измерять, по меньшей мере, один физический параметр потока, в частности, весовой расход m, и/или объемный расход v, и/или скорость потока u среды, протекающей в не изображенном здесь трубопроводе, к примеру, жидкости, газа, пара или нечто подобного, и отображать, по меньшей мере, в одном соответствующем измеренном значении X_M. В частности, измерительная система предусмотрена далее для того, чтобы измерять один или несколько таких физических параметров потока, по меньшей мере, периодически двух- или многофазной среды. Измерительная система включает в себя для этого, по меньшей мере, один встроенный измерительный прибор 1 для текучих сред, который образован посредством соответствующего датчика расхода DA, а также электрически соединенного с ним, по меньшей мере, периодически, первого электронного устройства Е1 измерительного прибора измерительной системы. Датчик расхода DA имеет при этом, по меньшей мере, одну помещенную по ходу трубопровода измерительную трубу, через которую в процессе работы измерительной системы, по меньшей мере, периодически направляется измеряемая среда. Встроенный измерительный прибор 1 предусмотрен, в частности, для того, чтобы, по меньшей мере, периодически вырабатывать, по меньшей мере, один измерительный сигнал, на который оказал влияние, по меньшей мере, один физический параметр, в частности, скорость потока, весовой расход m, объемный расход v, плотность ρ и/или вязкость η находящейся в измерительной трубе среды и который, в этом отношении, соответственно корреспондируется с параметром. Для выработки, по меньшей мере, одного измерительного сигнала служит при этом расположенное на измерительной трубе и/или вблизи нее сенсорное устройство встроенного измерительного прибора, которое, по меньшей мере, опосредованно реагирует на изменения, по меньшей мере, одного физического параметра среды соответственно оказывающим влияние, по меньшей мере, на один измерительный сигнал, образом.

В представленном здесь примере осуществления изобретения в качестве встроенного измерительного прибора служит измерительный прибор кориолисова весового расхода/плотности и/или вязкости, у которого датчик расхода DA выполнен как измерительный датчик вибрационного типа. В частности, потому, что такой встроенный измерительный прибор, по меньшей мере, в случае, когда среда выполнена однофазной или лишь в незначительном количестве двух- или многофазной, особенно подходит для того, чтобы с высокой точностью производить учет физического параметра, в частности, весового расхода m, плотности ρ и/или вязкости η измеряемой среды. Разумеется, при этом могут применяться также и другие, равным образом учрежденные для использования в технике автоматизации процессов встроенные приборы для определения физического параметра, такие, к примеру, как магнитно-индуктивные датчики расхода, вихревые датчики расхода или же ультразвуковые датчики расхода.

Наряду со встроенным измерительным прибором 1 - выполненным в данном случае как измерительный прибор кориолисова весового расхода/измерительный прибор плотности - измерительная система включает в себя далее измерительный прибор 2 перепада давлений, который образован посредством первого датчика давления РА₁ для учета преобладающего в среде, в частности, статического, первого давления p₁ и, в частности, статического, второго датчика давления РА₂ для учета преобладающего в среде второго давления р₂, а также посредством второго электронного устройства Е2 измерительного прибора, которое электрически соединено, по меньшей мере, периодически, с датчиками давления РА₁, РА₂ и, по меньшей мере, периодически, с - в данном случае изначально присоединенным к встроенному измерительному прибору - электронным устройством Е1 измерительного прибора.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, как показано, к примеру, на Фиг.1, первый датчик давления PA₁ помещен в трубопровод со стороны впуска датчика расхода DA, в частности, в непосредственной близости от него, а второй датчик давления РА₂ помещен в трубопровод со стороны выпуска датчика расхода DA, в частности, в непосредственной близости от него. Таким образом, измерительная система производит учет посредством первого датчика давления РА₁, по меньшей мере, одного, действующего в текучей среде со стороны впуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, давления р₂ и/или посредством второго датчика давления РА₂, по меньшей мере, одного, действующего в текучей среде со стороны выпуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, давления р₂. У датчиков давления РА₁, РА₂, опять же как представлено на Фиг.1, речь может идти, к примеру, о датчиках давления, преобразующих давление по месту, таким образом посредством соответственно расположенного непосредственно на трубопроводе элемента измерения давления соответственно в электрический измерительный сигнал, реагирующий на изменения во времени, по меньшей мере, одного из зарегистрированных давлений с соответствующим изменением, по меньшей мере, одного из своих свойств; однако также могут применяться как, к примеру, схематично представлено на Фиг.2, такие датчики давления, которые передают зарегистрированные давления сначала через соответствующее устройство-посредник, к примеру, через соответствующий канализированный маслоприемник, в частности, на дифференциально измеряющий элемент измерения давления и/или же также на несколько расположенных вблизи второго электронного устройства 2 измерительного прибора элементов измерения давления, которые затем вырабатывают соответствующие электрические измерительные сигналы для зарегистрированных давлений. Выработанный таким образом измерительный сигнал практически напрямую представлял бы собой перепад давлений в текучей среде. Другая возможность для реализации измерительного прибора 2 перепада давлений состоит далее, как схематично представлено на Фиг.3 и как предложено также, к примеру, в US-A 2004/0254748, в том, чтобы производить учет давлений p₁, р₂ посредством соответствующего датчика давления и каждое из зарегистрированных по месту давлений преобразовывать уже непосредственно по месту в соответствующие, выражающие собой давления p₁, р₂, измеренные значения давления. Выработанные таким образом измеренные значения давления могут затем, как показано на Фиг.3, к примеру, по одному, передаваться через соответствующие интерфейсы данных от соответствующего датчика давления - то есть здесь практически, соответственно, от одного элемента Е2' или Е2'' электронного устройства измерительного прибора - к электронному устройству Е1 измерительного прибора. Измеренные значения давления могут, однако, передаваться также, к примеру, как обозначено на Фиг.3 пунктирной линией, от одного датчика давления к другому - то есть здесь, практически от одного элемента Е2' электронного устройства измерительного прибора к другому элементу Е2'' электронного устройства измерительного прибора - а оттуда направляться дальше к электронному устройству Е1 измерительного прибора, при необходимости, уже в виде «электрического» перепада давлений.

Под используемыми для датчиков давления PA₁, РА₂ элементами измерения давления могут подразумеваться далее, к примеру, емкостные измерительные элементы. Само собой разумеется, что, в случае необходимости, могут использоваться также и другие, преобразующие учтенные и переданные средой давления в соответствующие измерительные сигналы, элементы измерения давления для датчиков давления. Обычно при этом ссылаются также на используемые традиционным образом в измерительных приборах перепада давления в технике измерения расхода датчики давления, в частности также на конструкцию и привязку этих элементов измерения давления к трубопроводу, а также на гидродинамическую и электрическую схемы соединений элементов измерения давления.

В измерительной системе в соответствии с изобретением оба электронных устройства E1, Е2 измерительного прибора соединены друг с другом таким образом, что в процессе работы, по меньшей мере, от одного из двух электронных устройств E1, Е2 измерительного прибора соответствующим образом выработанные измеренные значения, по меньшей мере, однонаправлено могут передаваться к другому электронному устройству E1, Е2 измерительного прибора, к примеру, в форме закодированных в его напряжение, в его ток и/или в его частоту измерительных сигналов и/или в форме закрытых в закодированную цифровую телеграмму измеренных значений; само собой разумеется, что вместо этого могут использоваться также и двунаправлено сообщающиеся между обоими электронными устройства E1, Е2 измерительного прибора информационные каналы. Для осуществления коммуникационного соединения между обоими электронными устройствами измерительного прибора, в предпочтительном варианте, в промышленной измерительной и автоматизированной технике могут использоваться соответствующим образом учрежденные стандартные интерфейсы, как то, к примеру, проводящие 4-20 мА - токовые петли, при необходимости, также в соединении с HART®-Protokollen, и/или подходящая радиосвязь. Сверх того, каждый из обоих измерительных приборов - то есть встроенный измерительный прибор и измерительный прибор перепада давлений - посредством относящегося к нему электронного устройства Е1 или Е2 измерительного прибора, по меньшей мере, опосредованного, может быть подключен к внешнему источнику энергоснабжения, от которого он в процессе работы может снабжаться электроэнергией. При этом, к примеру, каждое из обоих электронных устройств E1, Е2 измерительного прибора может быть сепаратно подключено к внешнему источнику энергоснабжения. В качестве альтернативы или в дополнение, однако, также и одно из обоих электронных устройств E1, Е2 измерительного прибора может быть подключено соответственно к другому таким образом, что оно, по меньшей мере, периодически, может снабжать его электрической энергией.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одно из обоих электронных устройств E1, Е2 измерительного прибора рассчитано далее таким образом, что оно в процессе работы измерительной системы может обмениваться с вышестоящим по отношению к ней устройством обработки результатов измерений, к примеру, с устройством программного управления от запоминающего устройства (SPS), с персональным компьютером и/или с рабочей станцией, через систему передачи данных, к примеру, систему полевой шины, измеренными или другими рабочие данными, в частности, также, по меньшей мере, одним измеренным значением X_M. Для данного вышеупомянутого случая, когда измерительная система предусмотрена для подсоединения к системе полевой шины или к другой коммуникационной системе, по меньшей мере, одно подсоединенное к коммуникационной системе электронное устройство измерительного прибора имеет соответствующий коммуникационный интерфейс для передачи данных, к примеру, для отправки измеренных данных на ранее упомянутое устройство программного управления от запоминающего устройства или на вышестоящую систему управления процессом. Для этого также могут использоваться, к примеру, в промышленной измерительной и автоматизированной технике соответствующим образом учрежденные стандартные интерфейсы. Сверх того, и внешний источник энергоснабжения также может быть подсоединен к системе полевой шины, и измерительная система вышеописанным образом может снабжаться энергией непосредственно через систему полевой шины.

В процессе работы измерительная система посредством, по меньшей мере, одного из двух электронных устройств E1, Е2 измерительного прибора, с учетом давлений р₁, р₂, зарегистрированных посредством первого и второго датчиков давления, вырабатывает, по меньшей мере, периодически, измеренные значения X₁ первого типа, которые выражают собой, по меньшей мере, один измеряемый параметр потока среды, последовательно по времени, в частности, в цифровой форме. Для этой цели, по меньшей мере, в одном электронном устройстве E1, Е2 измерительного прибора, к примеру, в электронном устройстве E1, Е2 измерительного прибора перепада давлений, сохраняется в памяти передаточная функция f (p1, р2, …), которая, по меньшей мере, определяет как измеренные значения X₁ первого типа, на основании фактически зарегистрированных первого и второго давлений p₁, р₂, вырабатываются посредством данного электронного устройства измерительного прибора, то есть, по меньшей мере, должно иметь силу следующее выражение:

Под используемой для выработки измеренного значения первого типа передаточной функцией f (p₁, р₂) может подразумеваться, к примеру, чисто статическая, линейная или нелинейная функция характеристической кривой или же учитывающая изменяющиеся переходные процессы динамическая передаточная функция. Передаточная функция f (p₁, р₂) может быть реализована, к примеру, посредством группы дискретных числовых опорных разрядных значений для одноаспектной или многоаспектной характеристики, которая сначала была определена при соответствующей калибровке измерительной системы и сохранена в цифровом виде, в частности, в энергонезависимом запоминающем элементе одного из электронных устройств измерительного прибора. Передаточная функция f (p₁, р₂) может быть, однако, образована также посредством набора этих параметрически описываемых коэффициентов, которые также были сначала определены при калибровке и соответственно сохранены в цифровой форме в памяти запоминающего устройства. Для случая линейной статической функции характеристической кривой под только двумя коэффициентами подразумеваются, к примеру, известные значения нулевой точки и чувствительности или крутизны характеристики.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения измерительная система, основываясь на зарегистрированных посредством измерительного прибора перепада давлений давлениях p₁, р₂, периодически определяет перепад давлений Δр, который, по меньшей мере, частично, вдоль, по меньшей мере, одной измерительной трубы преобладает в текучей среде. Далее измерительная система вырабатывает измеренные значения X₁ первого типа, с учетом фактически определенного для текучей среды перепада давлений, который имеет место между обоими зарегистрированными давлениями p₁, р₂. В соответствии с этим при данном варианте осуществления изобретения измерительная система определяет измеренные значения X₁ первого типа, основываясь, таким образом, на соотношении:

где показатель степени находится в пределах 0,5.

Для случая, когда при определяемых посредством измерительной системы физических параметрах потока речь идет о весовом расходе m, объемном расходе v или о средней скорости потока u, измеренные значения X₁ первого типа вырабатываются, к примеру, основываясь, по меньшей мере, на одном из следующих уравнений:

где коэффициенты K_u, K_v или K_m являются посредниками между соответственно измеряемым параметром потока - весовым расходом m, объемным расходом v или средней скоростью потока u - и измеренным на основании обоих давлений p₁, р₂ перепадом давления. Коэффициенты K_u, K_v или K_m могут при этом, впрочем, также быть зависимы от плотности ρ среды в данный момент времени и, в этом отношении, лишь для сред с колеблющейся в незначительной мере плотностью являются константами. Для сред с плотностями, колеблющимися в широких пределах, следует учитывать соответствующую зависимость коэффициентов от плотности ρ в соответствии со следующими пропорциональностями:

Вышеупомянутые, служащие для выработки измеренных значений X₁ первого типа или измеренных значений Х₂ второго типа функции, выраженные посредством уравнений (1)-(8), могут быть реализованы, по меньшей мере, частично, посредством предусмотренного соответственно во втором электронном устройстве измерительного прибора микрокомпьютера. Формирование и реализация соответствующих алгоритмов, которые корреспондируются или моделируются с вышеуказанными уравнениями, а также их перевод в выполняемые программные коды, для специалиста, в сущности, известны и не требуют поэтому - во всяком случае для получения сведений по предложенному на рассмотрение изобретению - более детального разъяснения. Само собой разумеется, что вышеуказанные уравнения также могут быть сразу, полностью или частично, посредством соответствующих дискретно выстроенных аналоговых и/или цифровых вычислительных схем, представлены, по меньшей мере, в одном из обоих электронных устройств E1, Е2 измерительного прибора.

В измерительной системе в соответствии с изобретением предусмотрено далее, что электронное устройство Е1 встроенного измерительного прибора 1, по меньшей мере, периодически, вырабатывает измеренные значения Х₂ второго типа, которые последовательно по времени, в частности, в цифровой форме выражают собой, по меньшей мере, один параметр среды, по меньшей мере, в одной измерительной трубе или выведенное на основании этого измеренное значение среды. Измеренные значения X₁ первого типа и измеренные значения Х₂ второго типа могут при этом вырабатываться, в основном, одновременно или, по меньшей мере, близко по времени друг к другу, и, в этом отношении, синхронно друг с другом; измеренные значения первого типа и второго типа могут, однако, также, в случае необходимости, вырабатываться, в основном, асинхронно и/или с задержкой по времени относительно друг друга, при необходимости с использованием временных штампов, соответственно характеризующих момент времени собственно определения. Далее измеренные значения X₁ первого типа могут выражать собой те же самые параметры, что и измеренные значения Х₂ второго типа, в частности, также в той же размерности или в тех же единицах измерения.

Далее в измерительной системе в соответствии с изобретением предусмотрено, что передаточная функция f(p₁, р₂), с учетом, по меньшей мере, одного выработанного посредством встроенного измерительного прибора 1 измеренного значения Х₂ второго типа, приводится в соответствие, к примеру, соответственно актуальному периодически к измеряемой среде и, по меньшей мере, одному, измеренному посредством встроенного измерительного прибора, физическому параметру, к примеру, плотности ρ среды и/или ее весовому или объемному расходу m, v. Приведение в соответствие может обозначать при этом то, что, основываясь, по меньшей мере, на одном измеренном значении Х₂ второго типа, к примеру, фактическом, из множества различных передаточных функций, из которых каждая реализована заранее предписанным образом, к примеру, посредством цифровых, энергонезависимо сохраненных коэффициентов или цифровых, энергонезависимо сохраненных опорных разрядных значений, и из которых каждая согласована соответственно, по меньшей мере, с одним сначала прикомандированным и в этом отношении классифицированным выражением, по меньшей мере, одного измеряемого посредством встроенного измерительного прибора параметра, выбирается та передаточная функция, которая лучше всего подходит для данного измеренного значения Х₂ второго типа или для констелляции нескольких таких выданных встроенным измерительным прибором измеренных значений Х₂ второго типа. Приведение в соответствие передаточной функции может, однако, обозначать также и то, что выданное посредством встроенного измерительного прибора измеренное значение Х₂ второго типа выражает собой один из параметров потока: весовой расход m, объемный расход v, плотность ρ или среднюю скорость потока u и что посредством использования данного измеренного значения Х₂ второго типа, а также с учетом фактической плотности ρ среды, периодически определяется и, при необходимости, корректируется соответственно одна посредническая константа K_u, K_v или K_m между фактически определяемым измеренным значением X₁ первого типа и измеренным значением Х₂ второго типа, которое точнее всего в данный момент выражает собой фактический параметр.

Фактически лучше всего подходящая - в данном случае, «приведенная в соответствие» - передаточная функция может затем, наконец, загружаться из выполненной, к примеру, в виде табличного запоминающего устройства, энергонезависимой накопительной зоны в одном из обоих электронных устройств E1, Е2 измерительного прибора в энергонезависимое рабочее запоминающее устройство электронного устройства Е2 измерительного прибора 2 перепада давлений и, таким образом, для определения последующих измеренных значений X₁ первого типа в качестве обновленной передаточной функции удерживаются с возможностью применения. В предпочтительном варианте для этого, по меньшей мере, то из обоих электронных устройств измерительного прибора, которое сохраняет передаточную функцию, выполнено как программируемое, в частности, также в процессе работы перепрограммируемое и, таким образом, переконфигурируемое или адаптируемое электронное устройство измерительного прибора. В качестве энергонезависимого запоминающего устройства может служить, к примеру, программируемое постоянное запоминающее устройство, то есть программируемая вентильная матрица FPGA (field programmable gate array), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство EPROM (СППЗУ) или электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство EEPROM (ЭСППЗУ). Применение выполненных в виде табличного запоминающего устройства запоминающих элементов имеет, среди прочего, преимущество в том, что передаточная функция после исчисления измеренных значений Х₂ второго типа ко времени распространения очень быстро предоставляется в распоряжение. К тому же занесенные в табличное запоминающее устройство передаточные функции на основании нескольких измерений при калибровке сначала или даже в процессе работы измерительной системы могут определяться очень точно, к примеру, основываясь на уравнениях (3)-(8) и с использованием методики минимальных квадратичных погрешностей. В случае, если это необходимо, приведение в соответствие передаточной функции к измеряемой среде может происходить также посредством того, что, по меньшей мере, один выработанный посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора 1 измерительный сигнал передается непосредственно на электронное устройство Е2 измерительного прибора 2 перепада давлений и там преобразуется в выборочный сигнал, отбирающий фактически наилучшим образом подходящую передаточную функцию, к примеру, описывающий ее коэффициент.

Необходимый для приведения в соответствие передаточной функции обмен информацией между обоими электронными устройствами E1, Е2 измерительного прибора может происходить при этом посредством уже упомянутых ранее информационных каналов измерительной системы с предусмотренными соответственно в электронных устройствах E1, Е2 измерительного прибора коммуникационными интерфейсами.

Как обозначено ранее, встроенный измерительный прибор включает в себя в представленном здесь примере осуществления изобретения измерительный датчик вибрационного типа, через который в процессе работы протекает измеряемая среда и который служит для того, чтобы в протекающей среде вырабатывать такие механические силы реакции, в частности, зависящие от весового расхода кориолисовы силы, зависящие от плотности среды силы инерции и/или зависящие от вязкости среды силы трения, воздействие которых на измерительный датчик можно измерить, в частности, подвергнуть учету посредством сенсора. Как производные от этих описывающих среду сил реакции, известным специалисту образом могут измеряться, к примеру, весовой расход, плотность и/или вязкость среды. В этом отношении механическая конструкция измерительной системы, в основном, соответствует механической конструкции представленной в US-A 5359881 измерительной системы.

На Фиг.4 схематично представлен пример осуществления служащего в качестве измерительного датчика 10 вибрационного типа физико-электрического преобразующего устройства. Механическая конструкция и принцип действия такого рода преобразующего устройства, в сущности, известен специалисту, а также детально описан, к примеру, в US-В 6860158, в US-A 5796011 или в US-A 5359881. В этом месте следует далее указать на то, что для осуществления изобретения вместо измерительного датчика в соответствии с представленным здесь примером осуществления изобретения может использоваться практически любой из уже известных специалисту измерительных датчиков для измерения кориолисова весового расхода или плотности, в частности, также и такой измерительный датчик колебательного при изгибе типа с полностью или, по меньшей мере, частично вибрирующей в режиме колебании при изгибе, изогнутой или прямой измерительной трубой. Другие подходящие варианты осуществления для таких, служащих в качестве измерительного датчика 10 преобразующих устройств, подробно и детально описаны, к примеру, в US-B 6691583, в US-B 6308580, в US-A 5301557, в US-A 5357811, в US-A 5557973, в US-A 5602345, в US-А 5648616, в WO-A 03/095949 или в WO-A 03/095950, выявление которых рассматривается, поэтому, как относящееся к выявлению данного описания. Сверх того, могут использоваться, к примеру, также известные специалисту магнитно-индуктивные измерительные датчики или же ультразвуковые измерительные датчики.

Для направления измеряемой среды измерительный датчик включает в себя - в данном случае единственную - изогнутую измерительную трубу 10, которая через входящий со стороны впуска впускной участок 11 трубы и через входящий со стороны выпуска выпускной участок 12 трубы подсоединена к трубопроводу или же к возможным несущим трубам вышеуказанных датчиков давления. Впускной и выпускной участки 11, 12 трубы выровнены относительно друг друга, а также по отношению к воображаемой продольной оси А₁ измерительного датчика максимально соосно. Сверх того, измерительная труба, впускной и выпускной участки 11, 12 трубы предпочтительным образом выполнены монолитно, так что для их изготовления может служить, к примеру, единственный полуфабрикат в форме трубы; в случае необходимости измерительная труба 10, а также впускной и выпускной участки 11, 12 трубы могут изготавливаться, однако, также посредством отдельных, впоследствии соединенных друг с другом, к примеру, сваренных друг с другом, полуфабрикатов. Для изготовления измерительной трубы 10 при этом может использоваться практически любой из обычных для таких измерительных преобразователей материалов, как то, к примеру, сталь, хастеллой, титан, цирконий, тантал и проч. В этом месте следует указать на то, что вместо представленного в примере осуществления измерительного датчика с единственной изогнутой - в данном случае больше U-формы или V-формы - измерительной трубой, служащий для реализации изобретения измерительный датчик может быть выбран, однако, из множества известных из уровня техники датчиков вибрационного типа. В частности, пригодны, к примеру, также измерительные датчики вибрационного типа с двумя параллельно обтекаемыми измеряемой средой, к примеру, проходящими, в основном, параллельно друг другу и/или, в основном, конструктивно одинаковыми, прямыми или изогнутыми измерительными трубами, как они описаны, к примеру, в US-A 5602345, или же такие же с единственной прямой измерительной трубой, сравнить для этого, к примеру, также US-B 6840109 или US-B 6006609.

Для случая, когда измерительный датчик должен собираться с трубопроводом с возможностью разъема, для впускного участка 11 трубы и для выпускного участка 12 трубы обычно сформированы соответственно первый или второй фланцы 13, 14; если необходимо, то впускной и выпускной участки 11, 12 трубы могут, однако, соединяться с трубопроводом напрямую, к примеру, посредством сварки или пайки твердым припоем.

Далее, как схематично представлено на Фиг.4, на впускном участке 11 трубы и на выпускном участке 12 трубы предусмотрен закрепленный, принимающий измерительную трубу 10, корпус 100 преобразователя, который по сравнению с измерительной трубой выполнен более жестким на изгиб и на скручивание. Наряду с колебательным удержанием измерительной трубы корпус 100 измерительного датчика служит для того, чтобы вмещать измерительную трубу 10, а также возможные другие компоненты измерительного датчика и, таким образом, защищать их от вредных воздействий окружающей среды и/или гасить возможные звуковые эмиссии измерительного датчика в направлении наружу. Сверх того, корпус 100 измерительного датчика служит далее также для того, чтобы соответствующим образом удерживать корпус 200 электронного устройства, вмещающий электронное устройство 50 измерительного прибора. Для этого корпус 100 измерительного датчика снабжен горловинообразным переходником, на котором соответственно закреплен корпус 200 электронного устройства. Вместо представленного здесь, более коробчатого, корпуса 100 преобразователя могут использоваться, само собой разумеется, и другие, согласованные с соответствующей формой фактически используемой измерительной трубы, подходящие формы корпусов, такие, к примеру, как трубчатые, проходящие коаксиальные относительно измерительной трубы, структуры.

Как представлено на Фиг.4, измерительный датчик примера осуществления изобретения включает в себя далее противоколебательный контур 20 для измерительной трубы 10, который колебательно закреплен посредством первого сопрягающего элемента 31 со стороны впуска на впускном конце измерительной трубы 10 и, посредством идентично сформированного с первым сопрягающим элементом 31, второго сопрягающего элемента 32 со стороны выпуска на выпускном конце измерительной трубы 10. В качестве сопрягающего элемента 31 при этом могут служить, к примеру, одна или, как показано на Фиг.4, две узловые пластины, которые соответствующим образом закреплены со стороны впуска соответственно на измерительной трубе 10 и на противоколебательном контуре 20; аналогично этому и сопрягающий элемент 32 может быть реализован также посредством закрепленных со стороны выпуска соответственно на измерительной трубе 10 и на противоколебательном контуре 20 узловых пластин. Также имеющий в данном случае форму трубы противоколебательный контур 20 расположен в измерительном преобразователе на расстоянии от измерительной трубы 10 и ориентирован, в основном, параллельно ей. Измерительная труба 10 и противоколебательный контур 20 могут быть выполнены при этом таким образом, что они при максимально идентичной внешней пространственной форме имеют одинаковые или, по меньшей мере, аналогичные друг другу, в частности, пропорциональные друг другу, распределения по весу. Преимуществом может, однако, являться также формирование противоколебательного контура 20 не идентично измерительной трубе 10; к примеру, противоколебательный контур 20 может быть также расположен в измерительном преобразователе, в случае необходимости, проходящим коаксиально относительно измерительной трубы 10.

Для выработки вышеупомянутых сил реакции в текучей среде измерительная труба 13 в процессе работы измерительного датчика 10, приводимого в действие посредством соединенного с измерительной трубой 10 электромеханического возбуждающего устройства 40, при заданной частоте f_exc возбуждения, в частности естественной резонансной частоте, принуждается к вибрациям в так называемом полезном режиме и, таким образом, заданным способом эластично деформируется. В представленном на рассмотрение примере осуществления изобретения измерительная труба 10, как обычно у такого рода измерительных преобразователей вибрационного типа, в полезном режиме возбуждается к поперечным колебаниям таким образом, что она, колеблясь вокруг, в основном, сосной с впускным участком 11 трубы и с выпускным участком 12 трубы, воображаемой продольной оси А₁ измерительного датчика, осуществляет, по меньшей мере, частично поперечнообразные изгибающие колебания вокруг этой воображаемой продольной оси А₁. Одновременно и противоколебательный контур 40 возбуждается к поперечным колебаниям и, притом, так, что он, по меньшей мере, при спокойной среде, колеблется, в основном, равномерно, однако в противофазе к колеблющейся в полезном режиме измерительной трубе 10. Иначе говоря, измерительная труба 10 и противоколебательный контур 20 движутся в таком случае по типу колеблющихся зубцов камертона.

Для случая, когда при этом протекает среда и, тем самым, весовой расход m отличается от нуля, в протекающей среде посредством колеблющейся в полезном режиме измерительной трубы 10 индуцируются кориолисовы силы. Они, в свою очередь, воздействуют на измерительную трубу 10 и вызывают, таким образом, известным специалисту способом, дополнительную, определяемую посредством датчиков деформацию измерительной трубы 10, которые напластованы на изгибающие колебания полезного режима в форме так называемого кориолисова режима. Моментальное проявление деформаций измерительной трубы 10, в частности, в отношении их амплитуд, зависит при этом также от весового расхода m в данный момент времени и определяется посредством соответствующего, расположенного на измерительной трубе сенсорного устройства. В представленном на рассмотрение примере осуществления изобретения кориолисов режим, как обычно у такого рода измерительных преобразователей, сформирован как антисимметричный крутильный режим, в котором измерительная труба 10 осуществляет также крутильные колебания вокруг ориентированной перпендикулярно продольной оси A₁, воображаемой вертикальной оси A₂.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения возбуждающая частота или же частота f_exc полезного режима отрегулирована при этом таким образом, что она максимально точно соответствует, в частности, самой низкой, естественной собственной частоте измерительной трубы 10, так что измерительная труба выгибается, в основном, в соответствии с естественной формой собственных колебаний. При использовании изготовленной из инструментальной стали измерительной трубы с номинальным внутренним диаметром 29 мм, толщиной стенки примерно 1,5 мм, с продольной длиной примерно 420 мм и с видимой длиной в 305 мм, измеренной от впускного конца к выпускному концу, самая низкая резонансная частота ее составила бы, к примеру, при плотности ноль примерно 490 Гц. Так как естественные собственные частоты таких режимов изгибных колебаний измерительных труб, как известно, в особой мере также зависят от плотности ρ среды, посредством встроенного измерительного прибора сразу же дополнительно к весовому расходу m также может быть измерена и плотность ρ.

Для выработки вибраций измерительной трубы 10 измерительный датчик, как упоминалось выше, включает в себя далее расположенное, по меньшей мере, на одной измерительной трубе, и, по меньшей мере, опосредованно воздействующее на проводимую там среду, электрофизическое, в данном случае, электродинамическое возбуждающее устройство 40. Оно служит для того, чтобы преобразовывать сохраненную измерительным или рабочим электронным устройством 50 электронного устройства Е1 измерительного прибора электрическую энергию Е_ехс возбуждения, к примеру, посредством регулируемого тока и/или регулируемого напряжения, в возбуждающую силу F_exc, воздействующую на измерительную трубу 10, к примеру, импульсообразно или гармонично, и отклоняющую ее ранее описанным образом. Соответствующий пример осуществления упомянутого измерительного или рабочего электронного устройства 50 представлен на Фиг.7. Пригодные для регулировки энергии Е_ехс возбуждения возбуждающие схемы представлены, к примеру, в US-A 4777833, в US-A 4801897, в 4879911 или в US-A 5009109. Возбуждающая сила F_exc, как обычно у такого рода измерительных преобразователей, может быть выполнена двунаправленной или однонаправленной и известным специалисту образом может регулироваться, к примеру, посредством схемы регулирования тока и/или напряжения в отношении ее амплитуды и, к примеру, посредством контура регулирования фаз в отношении ее частоты. В качестве возбуждающего устройства 40 может служить, к примеру, простое устройство телескопических катушек с закрепленной на противоколебательном контуре 20 цилиндрической возбуждающей катушкой, через которую в процессе работы протекает соответствующий ток возбуждения, и с погруженным, по меньшей мере, частично, в возбуждающую катушку сердечником постоянного магнита, который снаружи, в частности, соосно закреплен на измерительной трубе 10. Далее, в качестве возбуждающего устройства 40 может служить, к примеру, также и электромагнит.

Для определения и учета вибраций, в частности, изгибных колебаний измерительной трубы 10, измерительный датчик включает в себя, кроме того, сенсорное устройство 50. В качестве сенсорного устройства 50 может использоваться практически любое из обычных для такого рода измерительных преобразователей сенсорных устройств, которое регистрирует движения измерительной трубы 10, в частности, со стороны впуска и со стороны выпуска, и преобразует их в соответствующие, служащие в качестве подаваемых сенсорным устройством измерительных сигналов, колебательные сигналы. Так, сенсорное устройство 50 может быть образовано, к примеру, известным специалисту образом, посредством расположенного на стороне впуска на измерительной трубе 10 первого датчика и посредством расположенного на стороне выпуска на измерительной трубе 10 второго датчика. В качестве датчиков при этом могут использоваться, к примеру, относительно измеряющие колебания, электродинамические датчики скорости или же также электродинамические датчики пути или датчики ускорения. Вместо электродинамических сенсорных устройств далее для определения колебаний измерительной трубы 10 могут служить также сенсорные устройства, измеряющие посредством упорных или пьезоэлектрических тензометрических датчиков, или оптоэлектронные сенсорные устройства. В случае необходимости, сверх того, известным специалисту образом, могут быть предусмотрены и другие, необходимые для измерения и/или для работы измерительного преобразователя датчики, такие, к примеру, как расположенные на противоколебательном контуре 20 и/или на корпусе 100 преобразователя, дополнительные датчики колебаний, сравнить для этого также US-A 5736653 или, к примеру, также расположенные на измерительной трубе 10, на противоколебательном контуре 20, и/или на корпусе 100 преобразователя датчики температуры, сравнить для этого также US-A 4768384 или WO-A 00/102816.

Для инициирования вибрации измерительной трубы 10 возбуждающее устройство 40, как уже упоминалось ранее, питается посредством точно также, в частности, учащенно колеблющегося тока i_exc возбуждения регулируемой амплитуды и регулируемой частоты f_exc возбуждения таким образом, что он в процессе работы протекает по катушкам возбуждения - в данном случае по одной катушке возбуждения - и соответствующим образом вырабатываются необходимые для приведения в действие соответствующих сердечников магнитные поля. Ток i_exc возбуждения может быть, к примеру, гармоничным, учащенным или же прямоугольным. Частота f_excL возбуждения продольных колебаний необходимого для поддержания колебаний измерительной трубы 10 тока i_exc возбуждения в представленном в примере осуществления изобретения измерительном датчике может быть предпочтительно выбрана и отрегулирована таким образом, что поперечно колеблющаяся измерительная труба 10, в основном, колеблется в основном режиме изгибных колебаний с одной единственной пучностью колебаний. Для выработки и регулировки тока i_exc возбуждения измерительное и рабочее электронное устройство 50, как показано на Фиг.7, включает в себя соответствующую возбуждающую схему 53, которая управляется посредством представляющего собой регулируемую частоту f_exc возбуждения управляющего сигнала у_АМ частоты и посредством представляющего собой регулируемую амплитуду тока i_exc возбуждения управляющего сигнала у_АМ амплитуды. Возбуждающая схема 53 может быть реализована, к примеру, посредством управляемого напряжением осциллятора или подключенного преобразователя напряжение-ток; вместо аналогового осциллятора может, однако, использоваться, к примеру, также цифровой осциллятор с числовым программным управлением для регулировки тока i_exc возбуждения в данный момент времени. Для выработки управляющего сигнала у_АМ амплитуды может служить, к примеру, интегрированная в измерительное и рабочее электронное устройство 50 схема 51 регулирования амплитуды, которая на основании амплитуд в данный момент времени, по меньшей мере, одного из обоих колебательных измерительных сигналов s₁, s₂, измеренных при частоте поперечных колебаний в данный момент времени, а также на основании соответствующих постоянных или переменных базовых значений амплитуды для колебаний W, осуществляет управляющий сигнал у_АМ амплитуды; в случае необходимости и амплитуды тока i_exc возбуждения в данный момент времени могут быть привлечены к генерированию управляющего сигнала у_АМ амплитуды, сравнить Фиг.5. Конструкция и принцип действия такого рода схем регулирования амплитуды также известны специалисту. В качестве примера такой схемы регулирования амплитуды можно, кроме того, сослаться на измерительные преобразователи серии «PROMASS 80», которые предлагаются заявителем, к примеру, в связи с измерительными датчиками серии «PROMASS F» или «PROMASS Н». Их схема регулирования амплитуды выполнена предпочтительно таким образом, что поперечные колебания измерительной трубы 10 регулируются на постоянную, то есть также не зависимую от плотности ρ, амплитуду.

Схема 52 регулирования частоты и возбуждающая схема 53 могут быть выполнены, к примеру, как система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), которая известным специалисту образом используется для того, чтобы на основании разности фаз, измеренной между, по меньшей мере, одним из колебательных измерительных сигналов s₁, s₂ и регулируемым или измеренным в данный момент времени током i_exc возбуждения, постоянно выравнивать управляющий сигнал у_FM частоты с собственной частотой измерительной трубы 10 в данный момент времени. Конструкция и использование такой системы фазовой автоподстройки частоты для эксплуатации измерительных труб на одной из их механических собственных частот подробно описана, к примеру, в US-A 4801897. Само собой разумеется, что могут использоваться также и другие, известные специалисту, схемы регулирования частоты, которые предложены, к примеру, также в US-А 4524610 или в US-A 4801897. Далее, в отношении использования таких схем регулирования частоты для измерительных датчиков вибрационного типа, следует сослаться на ранее упомянутые измерительные преобразователи серии «PROMASS 80». Другие схемы, подходящие в качестве возбуждающей схемы, могут быть заимствованы, к примеру, также из US-A 5869770 или из US-A 6505519.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения схема 51 регулирования амплитуды и схема 52 регулирования частоты, как схематично представлено на Фиг.5, реализуются посредством предусмотренного в измерительном и рабочем электронном устройстве 50 цифрового процессора обработки сигналов DSP и посредством соответственно реализованных в нем и срабатывающих там программных кодов. Программные коды могут быть устойчиво, или же постоянно, сохранены в энергонезависимом запоминающем устройстве EEPROM (ЭСППЗУ) управляющего процессором обработки сигналов и/или контролирующим его микрокомпьютера 55, и при запуске процессора обработки сигналов DSP могут быть загружены, к примеру, в интегрированный в процессор обработки сигналов DSP, энергозависимый накопитель данных RAM (ОЗУ) измерительного и рабочего электронного устройства 50. Подходящими для такого рода применений процессорами обработки сигналов являются, к примеру, такие процессоры типа TMS320VC33, которые предлагаются на рынке фирмой Texas Instruments Inc. При этом, практически, само собой разумеется, что колебательные измерительные сигналы s₁, s₂ для обработки в процессоре обработки сигналов DSP должны быть преобразованы посредством соответствующего аналого-цифрового преобразователя A/D в соответствующие цифровые сигналы, сравнить для этого, в частности, ЕР-А 866319. В случае необходимости, выдаваемые процессором обработки сигналов управляющие сигналы, такие, к примеру, как управляющий сигнал у_AML амплитуды или управляющий сигнал у_FM частоты, необходимо соответствующим образом преобразовывать из цифровых в аналоговые.

Как представлено на Фиг.5, подаваемые от сенсорного устройства, при необходимости сначала подходящим образом стандартизованные, измерительные сигналы s₁, s₂ поданы далее на соответствующую измерительную схему 54 измерительного и рабочего электронного устройства 50, которая служит для того, чтобы на основании, по меньшей мере, одного измерительного сигнала s₁, s₂ и/или на основании тока i_exc возбуждения вырабатывать, по меньшей мере, одно измеренное значение Х₂ второго типа. В соответствии с вариантом осуществления изобретения измерительная схема 54, по меньшей мере, частично, выполнена как вычислительная система расхода, и служит измерительная схема для того, чтобы, в сущности, известным специалисту образом, на основании определяемой между генерированными у, по меньшей мере, частично поперечно колеблющейся измерительной трубы 10 колебательными измерительными сигналами s₁, s₂, разности фаз, определять служащее в данном случае в качестве измеренного значения весового расхода X_m измеренное значение Х₂ второго типа, которое максимально точно выражает собой измеряемый весовой расход m. В качестве измерительной схемы 21 в традиционных измерительных приборах кориолисова весового расхода могут служить при этом уже вставленные, в частности, цифровые измерительные схемы, которые определяют весовой расход на основании колебательных измерительных сигналов s₁, s₂, сравнить для этого, в частности, ранее упомянутые WO-A 02/37063, WO-А 99/39164, US-A 5648616, US-A 5069074. Само собой разумеется, что могут использоваться и другие, известные специалисту, подходящие для измерительных приборов кориолисова весового расхода, измерительные схемы, которые измеряют и соответствующим образом оценивают разность фаз и разность во времени между колебательными измерительными сигналами описанного типа. Далее, измерительная схема 54 может также служить для того, чтобы, отталкиваясь от одной измеренной, к примеру, на основании, по меньшей мере, одного из колебательных измерительных сигналов s₁, s₂, колебательной частоты, по меньшей мере, одной вибрирующей измерительной трубы 11, генерировать используемое в качестве измеренного значения плотности Хρ измеренное значение Х₂ второго типа, которое выражает собой в данный момент времени плотность ρ среды или фазу среды. В качестве альтернативы или в дополнение измерительная схема может служить также для выработки применимого в качестве измеренного значения вязкости X_η измеренного значения Х₂ второго типа, которое выражает собой в данный момент времени вязкость η среды или фазу среды. Специалисту совершенно ясно при этом, что встроенный измерительный прибор может определять отдельные измеренные значения Х₂ для различных измеренных величин m, ρ, η как, соответственно, в общем цикле измерения, то есть с одинаковым процентом обновления, так и с различными процентами обновления. К примеру, высокоточное измерение в большинстве случаев значительно варьируемого весового расхода m требует обычно очень высокого процента выборки, а также обновления, в то время как, в сравнении с этим, через более долгий промежуток времени в большинстве случаев менее изменяемые плотность ρ и/или вязкость η среды, в случае необходимости, могут обновляться с большими временными интервалами. Затем сразу может предполагаться, что фактически определенные измеренные значения Х₂ промежуточно сохраняются в электронном устройстве Е1 измерительного прибора и, таким образом, могут удерживаться для последующего применения. В предпочтительном варианте измерительная схема 54 может быть затем реализована, по меньшей мере, частично, также посредством упомянутого процессора обработки сигналов DSP.

Так как под представленным здесь измерительным датчиком 10 расхода практически понимается измерительный датчик для нескольких величин, посредством которого попеременно или же одновременно определяются, к примеру, весовой расход m, на основании обоих сенсорных сигналов s₁, s₂, и/или плотность ρ на основании колебательной частоты f_exc, и/или вязкость η среды на основании тока i_exc возбуждения, в рамках предложенного на рассмотрение изобретения подаваемые от сенсорного устройства колебательные измерительные сигналы s₁, s₂, ток i_exc возбуждения отдельно или в комбинации, могут пониматься как «измерительный сигнал». Равным образом, измерительным сигналом могут являться соответствующие измеряемые напряжения используемого, в случае необходимости, вместо измерителя кориолисова весового расхода магнитно-индуктивного расходомера, вихревого расходомера или же ультразвукового расходомера. Далее следует упомянуть также о том, что для случая, когда в качестве измерительного датчика служит магнитно-индуктивный датчик расхода, вместо ранее представленного возбуждающего устройства, известным специалисту образом, в качестве возбуждающего устройства используется катушечное устройство, которое при протекании через него тока возбуждения вводит магнитное поле в среду в измерительной трубе. Соответствующим образом в качестве сенсорного устройства служит тогда снимающая напряжение система электродов, которая выводит индуцированное в текучей среде посредством упомянутого ранее магнитного поля измеренное напряжение. Для случая, когда в качестве измерительного датчика служит ультразвуковой измеритель расхода, известным специалисту образом используется ультразвуковой преобразователь в качестве возбуждающего устройства, которое, будучи управляемым от соответствующего возбуждающего сигнала, вводит ультразвуковые волны в текучую среду в измерительной трубе. Таким же образом, в качестве сенсорного устройства служит также обычно ультразвуковой преобразователь, который выводит ультразвуковые волны из среды и преобразует в соответствующее измеренное напряжение.

Как уже упоминалось ранее, измерительная система предусмотрена, в частности, для того, чтобы измерять, по меньшей мере, один параметр потока протекающей в трубопроводе среды и тогда, когда она сформирована двух- или многофазной. Средой в данном случае может быть практически любой льющийся или, по меньшей мере, текучий материал, по меньшей мере, с одной текучей фазой среды, к примеру, масляно-водяная-газовая смесь или другая жидкостно-газовая смесь, твердые вещества с направляющей жидкостью, аэрозоль, спрей, порошок или нечто подобное.

Разумеется, в соответствии с вариантом осуществления изобретения предусмотрено генерировать поданные от встроенного измерительного прибора измеренные значения X₂ второго типа преобладающим образом лишь тогда или, по меньшей мере, только тогда выдавать как действительное измеренное значение, когда среда сформирована, в основном, однофазной или, по меньшей мере, может восприниматься как однофазно сформированная. Как упоминалось в начале, именно формирование первой и второй фаз в текучей среде, к примеру, транспортируемые в жидкостях газовые пузыри или частицы твердого вещества, в особенности у встроенных измерительных приборов с измерительным датчиком вибрационного типа, в частности, при определении весового расхода m, может приводить к увеличению ошибок при измерении. Уже в уровне техники проводились дискуссии в отношении того, что они обычно - напрямую ли косвенно - могут непосредственно отражаться как в измеренной между обоими колебательными измерительными сигналами s₁, s₂ разности фаз, так и в колебательной амплитуде или в колебательной частоте каждого из обоих колебательных измерительных сигналов или тока возбуждения, то есть практически в каждом измеренном у измерительных приборов описанного типа рабочем параметре. Это относится, правда, в основном, как изложено также в US-B 6880410 или в US-B 6505519, к рабочим параметрам, определенным при поперечно колеблющейся измерительной трубе; однако это не может быть всегда исключено и для тех рабочих параметров, которые измеряются при торсионно колеблющейся измерительной трубе, сравнить для этого, в частности, US-A 4524610. Поэтому далее предусмотрено текучую среду, в частности, внутри самой измерительной системы, периодически контролировать в этом отношении, чтобы она по-прежнему могла рассматриваться, в основном, как сформированная однофазно или, чтобы она была сформирована, по меньшей мере, двухфазной. Детектирование может производиться при этом, к примеру, также при использовании, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством встроенного измерительного прибора, сравнить для этого также US-B 6910366 или US-B 6505519. Для случая, когда среда распознается, по меньшей мере, как двухфазная, предусмотрено далее измеренное значение X₁ первого типа выдавать в качестве выражающего собой измеряемый параметр потока в данный момент времени измеренного значения X_M измерительной системы. Измерительная система эксплуатируется, таким образом, в первом рабочем режиме, при котором измеренное значение X_M практически варьируется лишь в зависимости от зарегистрированных давлений p₁, р₂ или выведенной на основании этого разности давлений Δр. По меньшей мере, один выработанный посредством встроенного измерительного прибора измерительный сигнал может в данном, первом режиме эксплуатации служить, в частности, для того, чтобы повторно контролировать текучую среду на предмет того, является ли она или в какой степени она сформирована как двух- или многофазная. Далее, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения предусмотрено измеренное значение Х₂ первого типа выдавать в качестве выражающего собой измеряемый параметр потока в данный момент времени измеренного значения X_M измерительной системы, по меньшей мере, для случая, когда среда рассматривается, в основном, как однофазная. Измерительная система эксплуатируется тогда, таким образом, во втором режиме эксплуатации, при котором измеренное значение X_M из-за упомянутой ранее высокой точности измерения практически исключительно или, по меньшей мере, в преобладающей степени, варьируется в зависимости, по меньшей мере, от одного измерительного сигнала, выработанного посредством встроенного измерительного прибора 1. По меньшей мере, один выработанный посредством встроенного измерительного прибора измерительный сигнал в данном втором рабочем режиме, как уже упоминалось ранее, может, к тому же, служить и для того, чтобы повторно контролировать текучую среду на предмет того, сформирована ли она, по-прежнему, в основном, однофазной. Если необходимо, в целях уменьшения общего электрического потребления мощности измерительной системой, по меньшей мере, в одном из обоих указанных ранее, вышеупомянутых рабочих режимах, тогда, соответственно, не нужный измерительный датчик и/или тогда, соответственно, не нужное электронное устройство измерительного прибора синхронизируется ниже или, при необходимости, переводятся в подходящий режим готовности. Таким образом, к примеру, в первом рабочем режиме датчик расхода DA и/или электронное устройство Е1 измерительного прибора, или во втором рабочем режиме, по меньшей мере, один из обоих измерительных датчиков РА1, РА и/или электронное устройство Е2 измерительного прибора могут быть отключены.

Изобретение может быть использовано для измерения по меньшей мере одного физического параметра (объемного расхода, массового расхода, плотности и/или вязкости) среды, протекающей через вставленную по ходу трубопровода измерительную трубу встроенного датчика расхода DA. Со стороны впуска датчика DA расположен первый датчик давления РА1, а со стороны выпуска датчика DA - второй датчик давления РА2 измерительного прибора перепада давлений в среде вдоль измерительной трубы. С учетом перепада давлений, а также при использовании передаточной функции, вырабатываются значения первого типа, которые последовательно по времени выражают собой измеряемый параметр среды. Передаточная функция определяет, каким образом генерируются значения первого типа при использовании определенного для протекающей среды перепада давлений. С учетом измерительного сигнала, выработанного сенсорным устройством встроенного измерительного прибора, передаточная функция периодически приводится в соответствие с измеряемой средой. Датчик DA является расходомером Кориолиса или магнитно-индуктивным, или ультразвуковым, или вихревым расходомером. Изобретение повышает точность измерения двух- или многофазной среды в условиях ее формирования однофазной. 2 н. и 40 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ измерения, по меньшей мере, одного параметра потока протекающей в трубопроводе, по меньшей мере, периодически двух- или многофазной среды, в которой, по меньшей мере, одна фаза среды является текучей, включающий в себя следующие этапы:
инициирование протекания измеряемой среды, по меньшей мере, через одну, вставленную по ходу трубопровода измерительную трубу встроенного измерительного прибора для текучих сред,
выработка, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, на который оказывается воздействие со стороны, по меньшей мере, одного физического параметра среды в измерительной трубе, при использовании расположенного на измерительной трубе и/или вблизи нее, по меньшей мере, опосредованно реагирующего на изменения, по меньшей мере, одного физического параметра среды, сенсорного устройства встроенного измерительного прибора,
регистрация действующих в среде статических давлений для определения перепада давлений, который преобладает в текучей среде, а также
выработка измеренных значений первого типа, которые выражают собой, по меньшей мере, один измеряемый параметр потока среды, последовательно по времени, с учетом определенного для текучей среды перепада давлений, а также при использовании передаточной функции,
причем передаточная функция, по меньшей мере, определяет, каким образом генерируются измеренные значения первого типа при использовании определенного для текучей среды перепада давлений, и
причем передаточная функция с учетом, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора, приводится в соответствие с измеряемой средой.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что включает этапы выработки измеренных значений второго типа, которые последовательно по времени выражают собой, по меньшей мере, один параметр среды в измерительной трубе с использованием, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством встроенного измерительного прибора.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что измеренные значения первого типа и измеренные значения второго типа вырабатываются, в основном, одновременно или, по меньшей мере, по времени близко друг к другу.

4. Способ по п.2, характеризующийся тем, что измеренные значения первого типа и измеренные значения второго типа вырабатываются, в основном, асинхронно или, по меньшей мере, со сдвигом во времени, в частности попеременно.

5. Способ по одному из пп.2-4, характеризующийся тем, что измеренные значения второго типа, по меньшей мере, периодически вырабатываются тогда, когда среда сформирована, в основном, однофазной или принимается, по меньшей мере, за однофазно сформированную.

6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что включает этапы периодического контроля протекающей среды, в частности, при использовании, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством встроенного измерительного прибора.

7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что включает этап определения того, что среда сформирована, по меньшей мере, двухфазной.

8. Способ по одному из пп.1-4, характеризующийся тем, что встроенный измерительный прибор содержит расположенное, по меньшей мере, на одной измерительной трубе и, по меньшей мере, опосредованно воздействующее на проводимую там среду, электромеханическое возбуждающее устройство.

9. Способ по п.8, характеризующийся тем, что этап выработки, по меньшей мере, одного измерительного сигнала включает следующие этапы:
выработку соответствующих, по меньшей мере, одному физическому параметру среды в измерительной трубе, реакций в среде, посредством возбуждающего устройства встроенного измерительного прибора и
регистрация соответствующих, по меньшей мере, одному физическому параметру среды в измерительной трубе, реакций среды, посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора.

10. Способ по п.9, характеризующийся тем, что встроенный измерительный прибор выполнен с измерительным датчиком вибрационного типа, и причем этап выработки соответствующих, по меньшей мере, одному физическому параметру среды в измерительной трубе, реакций в среде включает в себя этап инициирования вибрации измерительной трубы для выработки сил реакции в проводимой там среде, на которые воздействуют вибрации измерительной трубы, в частности, сил инерции, сил трения и/или сил Кориолиса.

11. Способ по п.10, характеризующийся тем, что этап регистрации соответствующих, по меньшей мере, одному физическому параметру среды в измерительной трубе реакций среды посредством сенсорного устройства включает в себя этап регистрации вибраций измерительной трубы.

12. Способ по п.11, характеризующийся тем, что измеренные значения второго типа определяются, по меньшей мере, частично, на основании зарегистрированных вибраций измерительной трубы.

13. Способ по одному из пп.10-12, характеризующийся тем, что сенсорное устройство встроенного измерительного прибора содержит, по меньшей мере, один, расположенный на измерительной трубе и/или вблизи нее колебательный датчик, причем выработанный посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора, по меньшей мере, один измерительный сигнал отражает вибрации измерительной трубы.

14. Способ по п.13, характеризующийся тем, что измеренные значения второго типа генерируются, по меньшей мере, периодически и/или, по меньшей мере, частично базируясь на определенной, в частности, при использовании, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, колебательной частоте вибрирующей измерительной трубы.

15. Способ по п.13, характеризующийся тем, что сенсорное устройство встроенного измерительного прибора включает в себя, по меньшей мере, два расположенных, в частности, в направлении потока среды, на расстоянии друг от друга, соответственно, на измерительной трубе и/или вблизи нее, колебательных датчика, и причем этапы выработки измерительного сигнала посредством сенсорного устройства включают в себя этапы выработки, по меньшей мере, одного, первого измерительного сигнала, в частности, со стороны впуска, выражающего собой вибрации измерительной трубы, посредством первого колебательного датчика сенсорного устройства, и второго измерительного сигнала, со стороны выпуска, выражающего собой вибрации измерительной трубы, посредством второго колебательного датчика сенсорного устройства.

16. Способ по п.15, характеризующийся тем, что измеренные значения второго типа выражают собой массовый расход или объемный расход среды, и причем для определения, по меньшей мере, одного из этих измеренных значений второго типа используются, по меньшей мере, два выработанных посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора измерительных сигнала.

17. Способ по п.15 или 16, характеризующийся тем, что измеренные значения второго типа определяются, по меньшей мере, периодически и/или, по меньшей мере, частично базируясь на разности фаз, имеющейся между первым и вторым измерительными сигналами.

18. Способ по одному из пп.2-4, характеризующийся тем, что измеренные значения второго типа выражают собой параметр среды, который, в основном, соответствует параметру потока, выраженному посредством измеренного значения первого типа.

19. Способ по одному из пп.2-4, характеризующийся тем, что измеренные значения второго типа выражают собой плотность среды в измерительной трубе.

20. Способ по одному из пп.2-4, характеризующийся тем, что измеренные значения второго типа выражают собой вязкость среды в измерительной трубе.

21. Способ по одному из пп.1-4, характеризующийся тем, что этапы регистрации действующих в среде давлений включают в себя этапы регистрации, по меньшей мере, одного действующего в текучей среде давления, со стороны впуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, и/или этапы регистрации, по меньшей мере, одного действующего в текучей среде давления, со стороны выпуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы.

22. Способ по п.21, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, одно зарегистрированное со стороны впуска измерительной трубы первое давление в среде и, по меньшей мере, одно зарегистрированное со стороны выпуска измерительной трубы второе давление в среде, в частности, определенное на основании разности первого и второго давлений в текучей среде, учитываются при выработке, по меньшей мере, одного выражающего собой физический параметр потока измерительного сигнала.

23. Способ по одному из пп.1-4, характеризующийся тем, что для регистрации действующих в среде давлений используются, по меньшей мере, два датчика давления, из которых первый датчик давления расположен со стороны впуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, а второй датчик давления расположен со стороны выпуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы.

24. Способ по п.23, характеризующийся тем, что этапы регистрации действующих в среде давлений включают этапы передачи давлений, зарегистрированных посредством первого и второго датчиков давления, через устройство-посредник передачи давления на измеряющий, в частности, дифференциально и/или емкостно, элемент измерения давления.

25. Способ по п.24, характеризующийся тем, что этапы регистрации действующих в среде давлений включают в себя этапы преобразования давлений, переданных на элементы измерения давления, по меньшей мере, в один измерительный сигнал, который реагирует на изменения во времени, по меньшей мере, одного из зарегистрированных изменений посредством соответствующего изменения, по меньшей мере, одного из своих свойств.

26. Способ по одному из пп.1-4, характеризующийся тем, что под передаточной функцией понимается статическая, в частности нелинейная, функция характеристической кривой.

27. Способ по п.26, характеризующийся тем, что для приведения в соответствие передаточной функции с измеряемой средой, по меньшей мере, один описывающий передаточную функцию коэффициент изменяется с использованием, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, выработанного посредством сенсорного устройства встроенного измерительного прибора.

28. Способ по одному из пп.2-4, характеризующийся тем, что под передаточной функцией понимается статическая, в частности нелинейная, функция характеристической кривой, и причем для приведения в соответствие передаточной функции с измеряемой средой, по меньшей мере, один описывающий передаточную функцию коэффициент изменяется с использованием, по меньшей мере, одного из измеренных значений второго типа.

29. Измерительная система для измерения, по меньшей мере, одного физического параметра потока протекающей в трубопроводе, по меньшей мере, периодически двух- или многофазной среды, в которой, по меньшей мере, одна фаза среды является текучей, включающая:
встроенный измерительный прибор для текучих сред с датчиком расхода, а также электрически соединенное с ним, по меньшей мере, периодически, электронное устройство измерительного прибора, причем датчик расхода имеет, по меньшей мере, одну вставленную по ходу проводящего среду трубопровода измерительную трубу, и измерительный прибор перепада давлений с первым датчиком давления для регистрации преобладающего в среде первого давления и со вторым датчиком давления для регистрации преобладающего в среде второго давления, а также с электронным устройством измерительного прибора, которое, по меньшей мере, периодически электрически соединено с датчиками давления и, по меньшей мере, периодически электрически соединено с электронным устройством встроенного измерительного прибора, при этом, по меньшей мере, одно из двух электронных устройств измерительного прибора, при использовании сохраненной в нем передаточной функции, а также, базируясь на зарегистрированных посредством первого и второго датчика давления, давлениях, по меньшей мере, периодически, вырабатывает измеренные значения первого типа, которые последовательно по времени выражают собой, по меньшей мере, один измеряемый параметр потока среды,
причем электронное устройство встроенного измерительного прибора, по меньшей мере, периодически, вырабатывает измеренные значения второго типа, которые последовательно по времени выражают собой, по меньшей мере, один параметр среды, по меньшей мере, в одной измерительной трубе, причем передаточная функция, по меньшей мере, определяет, каким образом генерируются измеренные значения первого типа, на основании действительно зарегистрированного первого и второго давления, и с учетом, по меньшей мере, одного, выработанного посредством встроенного измерительного прибора, измеренного значения второго типа, приводится в соответствие с измеряемой средой.

30. Измерительная система по п.29, характеризующаяся тем, что, по меньшей мере, одна измерительная труба в процессе работы, по меньшей мере, периодически вибрирует.

31. Измерительная система по п.30, характеризующаяся тем, что датчик расхода подает, по меньшей мере, один измерительный сигнал, выражающий собой вибрации, по меньшей мере, одной измерительной трубы.

32. Измерительная система по одному из пп.29-31, характеризующаяся тем, что, по меньшей мере, одна измерительная труба, в основном, является прямой.

33. Измерительная система по одному из пп.29-31, характеризующаяся тем, что, по меньшей мере, одна измерительная труба изогнута, в частности, в U-форму или V-форму.

34. Измерительная система по одному из пп.29-31, характеризующаяся тем, что содержит две, в частности, проходящие параллельно друг другу и/или, в основном, конструктивно идентичные, вставленные по ходу трубопровода, измерительные трубы.

35. Измерительная система по одному из пп.29-31, характеризующаяся тем, что оба датчика давления, посредством образования датчика перепада давлений, соединены с измеряющим, в частности, дифференциально и/или емкостно, элементом измерения давления.

36. Измерительная система по п.35, характеризующаяся тем, что датчик перепада давлений подает, по меньшей мере, один выражающий собой перепад давлений в протекающей среде измерительный сигнал.

37. Измерительная система по одному из пп.29-31, характеризующаяся тем, что включает первое электронное устройство измерительного прибора, а также сообщающееся с ним, по меньшей мере, периодически, второе электронное устройство измерительного прибора, причем датчик расхода, посредством образования встроенного измерительного прибора для протекающей в трубопроводе среды, в частности, кориолисова измерительного прибора массового расхода/измерительного прибора плотности, электрически соединен с первым электронным устройством измерительного прибора, и причем оба датчика давления посредством образования измерительного прибора перепада давлений для протекающих в трубопроводе сред, электрически соединены со вторым электронным устройством измерительного прибора.

38. Измерительная система по одному из пп.29-31, характеризующаяся тем, что первый датчик давления расположен со стороны впуска датчика расхода.

39. Измерительная система по одному из пп.29-31, характеризующаяся тем, что второй датчик давления расположен со стороны выпуска датчика расхода.

40. Измерительная система по п.29, характеризующаяся тем, что встроенный измерительный прибор содержит магнитно-индуктивный датчик расхода.

41. Измерительная система по п.29, характеризующаяся тем, что встроенный измерительный прибор содержит ультразвуковой датчик расхода.

42. Измерительная система по п.29, характеризующаяся тем, что встроенный измерительный прибор содержит вихревой датчик расхода.