ПРОТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОТОЧНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2012 года по МПК G01F1/84 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к вибрирующим потоковым устройствам, пригодным для определения одной или более характеристик потока вещества в вибрирующем трубопроводе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вибрирующие проточные устройства, такие как, например, денситометры или расходомеры Кориолиса, являются пригодными в емкостях с различными размерами и различной пропускной способностью. Денситометры обычно имеют один или более трубопроводов прямой, U-образной или неправильной формы, которые приводят в вибрационное движение в поперечном направлении при работе при резонансной частоте, в целях определения плотности вещества внутри денситометра. Конкретную резонансную частоту, при которой вибрирует один или более трубопроводов, частично определяют по плотности вещества в одном или более вибрирующих трубопроводах. Следовательно, поскольку плотность вещества в одном или более вибрирующих трубопроводах изменяется, частота, при которой возникает резонанс, будет изменяться. Поэтому при использовании хорошо известных испытанных временем принципов конкретную частоту, при которой возникает резонанс, можно использовать для вычисления плотности вещества в одном или более трубопроводах.

Денситометры включают в себя одно или более электронных устройств, которые передают синусоидальный управляющий сигнал для управления, который обычно представляет собой сочетание магнита/катушки с магнитом, как правило, прикрепляемым к расходомерной трубке, и катушкой, прикрепляемой к опорной конструкции или к другой расходомерной трубке. Управляющий сигнал вызывает вибрационное движение одного или более трубопроводов при резонансной частоте. Например, управляющий сигнал может представлять собой периодический электрический ток, передаваемый на катушку. Датчик выявляет частоту вибрации одного или более трубопроводов и генерирует синусоидальный сигнал датчика, отображающий движение расходомерной трубки, включая частоту вибрации расходомерной трубки. Синусоидальный сигнал датчика передается на одно или более электронных устройств и используется одним или более электронными устройствами для определения частоты, при которой вибрирует один или более трубопроводов. Если один или более трубопроводов вибрируют с резонансной частотой, в электронном устройстве можно использовать сигнал датчика для определения плотности вещества в трубке. Если один или более трубопроводов подвергают вибрации при нерезонансной частоте, электронное устройство может отрегулировать управляющий сигнал, передаваемый на привод таким образом, чтобы один или более трубопроводов вибрировали при резонансной частоте.

Следовательно, путем применения хорошо известных принципов в течение многих лет вибрационные денситометры использовались для измерения плотности веществ. Вибрационные денситометры, сконструированные с одним приводом и одним датчиком, однако, раньше были неспособны определять одну или более характеристик потока вещества в трубопроводе, таких как, например, течет ли вещество по одному или более трубопроводам, в каком направлении вещество течет, или массовый расход вещества. В частности, в некоторых применениях может быть желательным определять, течет ли вещество. Для обнаружения наличия потока можно использовать изменения в сдвиге времени между частотой вибрации, индуцируемой приводом, и частотой вибрации, определяемой датчиком. Специалисты в данной области техники должны учитывать, что сдвиг по времени равен разности фаз между сигналом, индуцируемым приводом, и сигналом, определяемым датчиком, разделенной на разность частоты вибрации, индуцируемой приводом и определяемой датчиком. Это общеизвестно из уровня техники, например из US 5831178.

До сих пор, в системах с одним приводом и одним денситометрическим датчиком, тем не менее, частота, определяемая датчиком, была синфазной частоте, генерируемой приводом. Поэтому при возникновении или изменении потока сдвиг во времени между частотой вибрации, генерируемой приводом, и частотой вибрации, определяемой датчиком, не изменяется с возникновением или изменением потока. Следовательно, в прошлом для определения наличия потока, определения направления потока и определения удельного массового расхода вещества требовались, по меньшей мере, два датчика.

Настоящее изобретение направлено на преодоление этого и других недостатков, присущих денситометрам согласно уровню техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Объем настоящего изобретения задан исключительно прилагаемой формулой изобретения, и утверждения, приводимые в данном кратком описании, не влияют на него.

В одном варианте воплощения настоящего изобретения проточное устройство включает в себя, по меньшей мере, один трубопровод, датчик, привод и одно или более электронных устройств. Датчик обеспечивает сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода. Привод принимает первый сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте, и принимает второй сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при частоте, отличной от резонансной частоты. Одно или более электронных устройств генерируют первый и второй сигналы, принимают сигнал датчика от датчика и измеряют изменения сдвига во времени между второй частотой сигнала, генерируемой приводом, и второй частотой сигнала, определяемой датчиком.

В другом варианте воплощения настоящего изобретения проточное устройство включает в себя, по меньшей мере, один трубопровод, датчик, привод и один или более электронных устройств. Датчик обеспечивает первый сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода. Привод попеременно принимает управляющий сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте и обеспечивает второй сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода. Одно или более электронных устройств принимают первый и второй сигналы датчика от датчика и привода и генерируют управляющий сигнал.

В еще одном варианте воплощения настоящего изобретения проточное устройство включает в себя, по меньшей мере, один трубопровод, датчик, привод и одно или более электронных устройств. Датчик обеспечивает сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода. Привод принимает управляющий сигнал на генерирование вибрации, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте. Одно или более электронных устройств генерируют управляющий сигнал, определяют моду колебаний, по меньшей мере, одного трубопровода и сопоставляют выявленную моду колебаний с одной или более эталонными модами колебаний для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

В еще одном варианте воплощения настоящего изобретения способ для эксплуатации проточного устройства включает в себя этапы использования привода, принимающего первый сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте, и принимающего второй сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при частоте, отличной от резонансной частоты, по меньшей мере, одного трубопровода, при использовании датчика, обеспечивающего сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода, и использования одного или более электронных устройств для генерирования первого и второго сигналов, приема сигнала датчика с датчика и измерения изменений сдвига во времени между частотой второго сигнала, принимаемого приводом, и частотой второго сигнала, определяемой датчиком.

В еще одном варианте воплощения настоящего изобретения способ для эксплуатации проточного устройства включает в себя этапы использования привода, в котором происходит чередование приема управляющего сигнала, вызывающего вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте, и обеспечения второго сигнала датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода, использования датчика, который обеспечивает первый сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода, и использования одного или более электронных устройств, принимающих первый и второй сигнал датчика с датчика, а также управления и генерирования управляющего сигнала.

В еще одном варианте воплощения настоящего изобретения способ для эксплуатации проточного устройства включает в себя этапы использования привода, который принимает управляющий сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте, использования датчика, который обеспечивает сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода, и использования одного или более электронных устройств, которые генерируют управляющий сигнал, определения моды колебаний, по меньшей мере, одного трубопровода и сопоставления выявленной моды колебаний с одной или более эталонными модами колебаний для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одной особенности настоящего изобретения проточное устройство содержит:

- по меньшей мере, один трубопровод;

- датчик, обеспечивающий сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода;

- привод, который принимает первый сигнал, приводящий к вибрации, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте, и который принимает второй сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при частоте, отличной от резонансной частоты; и

- одно или более электронных устройств, которые генерируют первый и второй сигналы, принимают сигнал датчика с датчика и измеряют изменения сдвига по времени между частотой второго сигнала, прикладываемой приводом, и частотой второго сигнала, определяемой приводом.

Является предпочтительным, чтобы одно или более электронных устройств измеряли изменения сдвига во времени для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы одно или более электронных устройств измеряли изменения сдвига во времени для определения направления, в котором вещество течет, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы одно или более электронных устройств измеряли изменения сдвига во времени для определения удельного массового расхода вещества, текущего, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы проточное устройство дополнительно содержало другой датчик, в котором одно или более электронных устройств измеряют изменения сдвига во времени для определения того, правильно ли функционирует датчик и другой датчик.

Согласно другой особенности настоящего изобретения проточное устройство содержит:

- по меньшей мере, один трубопровод;

- датчик, обеспечивающий первый сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода;

- привод (140), который чередует между собой прием управляющего сигнала (155), вызывающего вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода (120) при резонансной частоте и обеспечение второго сигнала датчика (145) для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода; и

- одно или более электронных устройств, которые принимают первый и второй сигналы датчика и привода и генерируют управляющий сигнал.

Является предпочтительным, чтобы при измерении изменений сдвига во времени одним или более электронными устройствами можно было бы определять, течет ли вещество, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы при измерении изменений сдвига во времени одним или более электронными устройствами можно было бы определять направление, в котором течет вещество, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы при измерении изменений сдвига во времени одним или более электронными устройствами можно было бы определять удельный массовый расход вещества, текущего, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы проточное устройство дополнительно содержало другой датчик, в котором одно или более электронных устройств измеряют сдвиг во времени, для определения того, правильно ли функционирует датчик и другой датчик.

Является предпочтительным, чтобы проточное устройство дополнительно содержало переключатель, в котором:

- когда переключатель находится в первой конфигурации, привод принимает управляющий сигнал и вызывает вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте; и

- когда переключатель находится во второй конфигурации, одно или более электронных устройств принимают второй сигнал датчика с датчика.

Является предпочтительным, чтобы, когда переключатель находится в первой позиции, второй сигнал датчика не принимался бы одним или более электронными устройствами.

Является предпочтительным, чтобы, когда переключатель находится во второй позиции, управляющий сигнал не принимался бы приводом.

Согласно другой особенности настоящего изобретения проточное устройство содержит:

- по меньшей мере, один трубопровод;

- датчик, обеспечивающий сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода;

- привод, который принимает управляющий сигнал, создающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте; и

- одно или более электронных устройств, которые генерируют управляющий сигнал, определяют моду колебаний, по меньшей мере, одного трубопровода и сопоставляют выявленную моду колебаний с одной или более эталонными модами колебаний для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

Является предпочтительным, чтобы один или более электронных устройств измеряли изменения сдвига по времени для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Согласно другой особенности настоящего изобретения способ для эксплуатации проточного устройства включает в себя этапы:

- использования привода, который принимает первый сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте, и который принимает второй сигнал, вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при частоте, отличной от резонансной частоты, по меньшей мере, одного трубопровода;

- использования датчика, который обеспечивает сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода; и

- использования одного или более электронных устройств для генерирования первого и второго сигнала, приема сигнала датчика с датчика и измерения изменений во времени сдвига между частотой второго сигнала, прикладываемой приводом, и частотой второго сигнала, выявляемой датчиком.

Является предпочтительным, чтобы одно или несколько электронных устройств измеряли изменения сдвига во времени для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы одно или несколько электронных устройств измеряли изменения сдвига во времени для определения направления, в котором вещество течет, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы одно или несколько электронных устройств измеряли изменения сдвига во времени для определения удельного массового расхода вещества, текущего, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы способ для эксплуатации проточного устройства дополнительно содержал этап использования другого датчика, в котором один или более электронных устройств измеряют изменения сдвига во времени для определения того, правильно ли функционирует датчик и другой датчик.

Согласно другой особенности настоящего изобретения способ эксплуатации проточного устройства включает в себя этапы:

- использования привода, который чередует прием управляющего сигнала, генерирующего вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте, и обеспечение второго сигнала датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода;

- использования датчика, который обеспечивает первый сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода; и

- использования одного или нескольких электронных устройств, которые принимают первый и второй сигналы датчика от датчика и привода и генерируют управляющий сигнал.

Является предпочтительным, чтобы одно или несколько электронных устройств измеряли изменения сдвига во времени для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы одно или несколько электронных средств измеряли изменения сдвига во времени для определения направления, в котором вещество течет, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы одно или более электронных средств измеряли изменения сдвига во времени для определения удельного массового расхода вещества, текущего, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы способ для эксплуатации проточного устройства дополнительно содержал этап использования другого датчика, в котором одно или несколько электронных устройств измеряют изменения сдвига во времени для выявления надежности функционирования датчика и другого датчика.

Является предпочтительным, чтобы способ для эксплуатации проточного устройства дополнительно содержал этап использования переключателя, в котором:

- когда переключатель находится в первой конфигурации, привод принимает управляющий сигнал и вызывает вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода при резонансной частоте; и

- когда переключатель находится во второй конфигурации, одно или несколько электронных устройств принимают второй сигнал датчика от датчика.

Является предпочтительным, чтобы, когда переключатель находится в первой позиции, одно или несколько электронных устройств не принимали бы второй сигнал датчика.

Является предпочтительным, чтобы, когда переключатель находится во второй позиции, привод не принимал бы управляющий сигнал.

Согласно другой особенности настоящего изобретения способ эксплуатации проточного устройства включает в себя этапы:

- использования привода, который принимает управляющий сигнал для создания вибрации, по меньшей мере, в одном трубопроводе при резонансной частоте;

- использования датчика, который обеспечивает сигнал датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода; и

- использования одного или нескольких электронных устройств, которые генерируют управляющий сигнал, определяют моду колебаний, по меньшей мере, одного трубопровода и сопоставляют выявленную моду колебаний с одной или несколькими эталонными модами колебаний для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, по одному трубопроводу.

Является предпочтительным, чтобы одно или несколько электронных устройств измеряли изменения сдвига во времени для определения, течет ли вещество, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 изображен денситометр согласно варианту воплощения настоящего изобретения.

На фиг.2 изображена диаграмма, показывающая сдвиг во времени между второй частотой, прикладываемой приводом и определяемой датчиком в качестве функции потока.

На фиг.3 изображен денситометр согласно варианту воплощения настоящего изобретения, показывающему переключатель в первой конфигурации.

На фиг.4 изображен денситометр согласно варианту воплощения настоящего изобретения, показывающему переключатель во второй конфигурации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 изображен денситометр 10 согласно варианту воплощения настоящего изобретения. Как показано на фигуре, денситометр 10 снабжен трубопроводами 20, датчиком 30, приводом 40 и одним или более электронными устройствами 50. Концы 21, 22 трубопроводов 20 соединены, соответственно, с входами 60 и выходами 70.

В настоящем варианте воплощения трубопроводы 20 имеют в основном прямую форму, однако трубопроводы 20 могут иметь другую форму, такую как U-образная форма или всевозможные неправильные формы. Трубопроводы 20 образуют полости 23 для приема вещества. Вещество может содержать жидкость, гель, взвесь, газ и/или твердое вещество. Вещество обычно вводят в трубопроводы 20 через входы 60, оно течет по полостям 23 и покидает трубопроводы через выходы 70. В качестве альтернативы, в определенных ситуациях направление потока вещества может быть обратным таким образом, что его вводят в трубопроводы 20 через выходы 70, и оно течет по полостям 23 и покидает трубопроводы через входы 60.

Денситометр 10 измеряет плотность вещества, которое течет по полости 23 трубопровода 20. Поскольку вещество находится внутри полости 23, одно или более электронных устройств 50 посылают управляющий сигнал 55 на привод 40, который создает вибрацию в трубопроводах 20 при резонансной частоте. Когда это происходит, конкретная частота, при которой возникает резонанс, варьируется в соответствии с плотностью вещества, текущего внутри полости. Датчик 30 выявляет частоту вибрации и передает сигнал датчика 35 на одно или более электронных устройств 50. Одно или более электронных устройств 50 используют эту информацию для подачи соответствующего управляющего сигнала 55 на привод 40 таким образом, что трубопроводы 20 вибрируют при резонансной частоте, а также для измерения плотности вещества, текущего в трубопроводах 20. Плотность вещества внутри трубопроводов 20 может быть определена согласно следующему уравнению:

D=K₀+K₁×τ+K₂×τ²,

где D - плотность (кг/м³),

K₀, К₁ и К₂ - калибровочные коэффициенты средств измерений,

τ - постоянная времени измерительного прибора (мкс).

Тогда как вибрационные денситометры использовались удовлетворительно для измерения плотности веществ в течение многих лет, до этого вибрационные денситометры с одним приводом и одним датчиком были непригодны для определения наличия потока. Следовательно, в варианте воплощения, изображенном на фиг.1, одно или более электронных устройств 50 сконструированы для направления двух различных сигналов 55, 56 на привод 40. Первый сигнал 55 соответствует управляющему сигналу и используется приводом 40 для генерирования вибрации трубопроводов 20 при резонансной частоте. Второй сигнал 56 также передается на привод 40. Второй сигнал 56 заставляет привод 40 генерировать вибрацию трубопроводов 20 при частоте, отличной от резонансной частоты. Частоты первого и второго сигналов 55, 56 могут быть просуммированы и направлены приводом 40 на трубопроводы 20.

Сдвиг во времени между частотой первого сигнала 55, направляемого приводом 40, и частотой первого сигнала 55, обнаруживаемого датчиком 30, еще блокируется, однако сдвиг во времени между частотой второго сигнала 56, направляемой приводом 40, и частотой второго сигнала 56, определяемый датчиком 30, варьируется в соответствии со скоростью потока вещества в трубопроводах 20. Таким образом, можно выявлять наличие потока, направление потока и удельный массовый расход вещества.

В одном примере вещество в трубопроводах 20 представляет собой воду, и первый сигнал 55 заставляет привод 40 вызывать вибрацию трубопроводов 20 при резонансной частоте. Второй сигнал 56, который заставляет трубопроводы 20 вибрировать при частоте, отличной от резонансной частоты, был добавлен к первому сигналу 55. Сдвиг во времени между частотой второго сигнала 56, направляемый приводом 40, и частотой второго сигнала 56, определяемый датчиком 30, показан в виде функции потока на диаграмме, изображенной на фиг.2.

На фиг.2 нижняя кривая представляет собой действующий массовый расход воды, проходящей по полости 23 трубопроводов 20. Верхняя кривая, показанная на фиг.2, представляет собой обнаруженный расход потока, являющийся функцией сдвига во времени частоты, индуцированной передачей второго сигнала 56, подаваемого на привод 40. Следовательно, через передачу второго сигнала 56 можно выявить наличие потока и удельный массовый расход потока как функцию изменений сдвига во времени. На фиг.2, где поток воды имел противоположное направление, верхняя кривая может быть перевернута. Следовательно, в дополнение к обнаружению наличия потока и удельного расхода потока также можно находить направление потока с использованием устройства, показанного на фиг.1.

На фиг.3 и 4 изображен другой вариант воплощения настоящего изобретения, который позволяет определять наличие потока, направление потока и удельный массовый расход вещества. Как показано на данном изображении, денситометр 110 обеспечен трубопроводами 120, датчиком 130, приводом 140, одним или более электронными устройствами 150 и переключателем 160. Концы 121, 122 трубопроводов 20 соединены соответственно с входом 160 и выходом 170.

В варианте воплощения согласно фиг.3 и 4 привод 140 функционирует как датчик привода. Согласно одной особенности настоящего изобретения привод 140 вызывает вибрацию трубопроводов 120 при резонансной частоте. Согласно другой особенности настоящего варианта воплощения привод 140 выявляет частоту, при которой трубопроводы 120 вибрируют. Преимущественно, как только трубопроводы 120 начинают вибрировать при резонансной частоте, они продолжают вибрировать при этой частоте в течение некоторого времени, даже при отсутствии передачи управляющего сигнала 155 на привод 140. Следовательно, в настоящем варианте воплощения в приводе 140 может чередоваться функционирование в качестве привода и функционирование в качестве датчика.

Как показано на фиг.3 и 4, денситометр 110 включает в себя переключатель 160. Когда переключатель 160 находится в первой конфигурации 161, показанной на фиг.3, управляющий сигнал 155 передается от одного или более электронных устройств 150 на привод 140. Когда переключатель находится во второй конфигурации 162, показанной на фиг.4, сигнал 145 датчика передается от привода 140 на одно или более электронных устройств 150. Следовательно, поскольку трубопроводы 120 вибрируют при резонансной частоте, одно или более электронных устройств 150 могут принимать первый сигнал 135 датчика с датчика 130 и второй сигнал 145 датчика с привода 140. Одно или более электронных устройств 150 могут затем измерять сдвиг во времени между частотой первого сигнала 135 датчика и частотой второго сигнала 145 датчика для определения наличия потока и удельного массового расхода потока.

Хотя в вариантах воплощения, показанных на фиг.3 и 4, изображен переключатель 160, который сконструирован таким образом, чтобы привод 140 чередовал прием управляющего сигнала 155, генерирующего вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода 120 при резонансной частоте и обеспечение второго сигнала 145 датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода, он также находится в пределах объема настоящего изобретения и при использовании в альтернативных расположениях. В качестве примера и без ограничений, в альтернативных вариантах воплощения одно или более электронных устройств 150 могут быть сконструированы или запрограммированы на прием управляющего сигнала 155 при периодических интервалах таким образом, что привод 140 может обеспечивать второй сигнал 145 датчика, когда второй сигнал 155 датчика на него не поступает.

Сборки денситометра 10 и 110 на фиг.1, 3 и 4, а также другие денситометры также можно использовать для определения массового расхода, через определение моды колебаний, которые возникают, когда трубопроводы 20 или 120 вибрируют при резонансной частоте. Моды колебаний могут быть типа плоского изгиба, волнообразного, скрученного или типа связанной волны. Например, крутильная мода колебаний возникает, когда трубопроводы 20 или 120 вибрируют при резонансной частоте и когда в трубопроводах 20 или 120 течет вещество. Таким образом, можно определить наличие потока, исходя из моды колебаний трубопроводов 20 или 120. Например, датчик 30, показанный на фиг.1, может обеспечивать сигнал датчика 35 и позволять определять моду колебаний трубопроводов 20 с помощью одного или более электронных устройств 50. Аналогично, датчик 130 и/или привод 140, показанные на фиг.3 и 4, могут обеспечивать первый сигнал датчика 35 и/или второй сигнал датчика 45 и позволять определять моду колебаний трубопроводов 120 с помощью одного или более электронных устройств 150. Выявленные моды колебаний можно затем сравнить с одной или более эталонными модами колебаний, выявленными при известных состояниях потока и/или отсутствия потока. Поскольку моды колебаний различны для состояния наличия и отсутствия потока, наличие потока может быть обнаружено указанным способом.

В настоящем описании отображены конкретные примеры, обучающие специалистов в данной области техники, как можно изготавливать и использовать наилучший способ воплощения изобретения. В целях обучения принципам изобретения некоторые стандартные особенности были упрощены или опущены. Специалистам в данной области техники должны быть понятны разновидности этих примеров, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения.

Подробные описания вышеуказанных вариантов воплощения не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов воплощения, которые, как предполагают изобретатели, находятся в пределах объема настоящего изобретения. На самом деле, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что определенные элементы вышеописанных вариантов воплощения могут различным образом сочетаться между собой или быть исключены при создании дополнительных вариантов воплощения, и такие дополнительные варианты воплощения попадают в пределы объема и доктрин настоящего изобретения. Для примера, который не является ограничивающим, можно указать, что специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в пределах объема настоящего изобретения существуют сборки денситометра 10 и 110, снабженные одним трубопроводом 20 или 120. Кроме того, для примера, который не является ограничивающим, можно указать, что специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в пределах объема настоящего изобретения существуют сборки денситометра 10 и 110, снабженные более чем одним датчиком 30 или 130 и более чем одним приводом 40 или 140. Например, принципы настоящего изобретения можно использовать и в других проточных устройствах, таких как расходомер Кориолиса, включая расходомер Кориолиса 5, описанный в Патенте США №6782325, раскрытие которого, таким образом, включено в настоящий документ в виде ссылки, имеющий, по меньшей мере, два датчика и, по меньшей мере, один привод в целях определения того, правильно ли функционируют два датчика. Например, информацию, представленную на двух датчиках, можно сравнить с информацией, полученной в соответствии с принципами настоящего изобретения, в целях определения того, правильно ли функционирует один или оба датчика. Кроме того, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что датчик и/или привод может измерять движения, по меньшей мере, одного трубопровода, помимо частоты вибраций, по меньшей мере, одного трубопровода. Например, датчик и/или привод можно использовать для определения моды колебаний или относительного перемещения между различными точками вдоль трубопроводов 20. Обычным специалистам в данной области техники также должно быть ясно, что вышеописанные варианты воплощения могут сочетаться между собой полностью или частично, образуя дополнительные варианты воплощения в пределах объема и доктрин настоящего изобретения.

Таким образом, хотя конкретные варианты воплощения и примеры настоящего изобретения описаны здесь лишь в иллюстративных целях, в рамках объема настоящего изобретения возможны различные эквивалентные модификации, как должно быть понятно специалистам в соответствующей области техники. Доктрины, обеспеченные в настоящем изобретении, можно применять и к другим вариантам воплощения, отличным от вариантов воплощения, описанных выше, и показаны в прилагаемых фигурах. Следовательно, объем изобретения определен из следующей формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к проточным устройствам, которые измеряют характеристику текущего вещества и способы для эксплуатации проточных устройств. В одном варианте воплощения обеспечен привод (40), который принимает первый сигнал (55), вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода (20) при резонансной частоте, и второй сигнал (56), вызывающий вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода (20) при частоте, отличной от резонансной частоты. В одном варианте воплощения обеспечен привод (140), который чередует между собой прием управляющего сигнала (155), вызывающего вибрацию, по меньшей мере, одного трубопровода (120) при резонансной частоте и обеспечение сигнала датчика (145) для измерения перемещения, по меньшей мере, одного трубопровода (120). В другом варианте воплощения обеспечено одно или несколько электронных устройств (50, 150), которые определяют моду колебаний, по меньшей мере, одного трубопровода (20, 120) и сопоставляют выявленную моду колебаний с одной или несколькими эталонными модами колебаний для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, в одном трубопроводе (20, 120). Технический результат - повышение точности. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Проточное устройство, содержащее:
по меньшей мере, один трубопровод (20);
датчик (30), обеспечивающий сигнал (35) датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода (20);
привод (40), который принимает первый сигнал (55) для вибрации, по меньшей мере, одного трубопровода (20) при резонансной частоте и который принимает второй сигнал (56) для вибрации, по меньшей мере, одного трубопровода при частоте, отличной от резонансной частоты; и
одно или более электронных устройств (50), которые генерируют первый и второй сигналы (55, 56), принимают сигнал (35) с датчика (30) и измеряют изменения сдвига во времени между вторым сигналом (56), прикладываемым приводом (40), и вторым сигналом (56), определяемым датчиком (30).

2. Проточное устройство по п.1, в котором одно или более электронных устройств (50) измеряет изменения сдвига во времени для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

3. Проточное устройство по п.1, в котором одно или более электронных устройств (50) измеряет изменения сдвига во времени для определения направления, в котором вещество течет, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

4. Проточное устройство по п.1, в котором одно или более электронных устройств (50) измеряет изменения сдвига во времени для определения удельного массового расхода вещества, текущего, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

5. Проточное устройство по п.1, дополнительно содержащее другой датчик (30), причем одно или более электронных устройств измеряет изменения сдвига во времени для определения того, правильно ли функционирует датчик (30) и другой датчик (30).

6. Способ для эксплуатации проточного устройства, содержащий этапы, на которых:
используют привод (40), который принимает первый сигнал (55) для вибрации, по меньшей мере, одного трубопровода (20) при резонансной частоте и который принимает второй сигнал (56) для вибрации, по меньшей мере, одного трубопровода при частоте, отличной от резонансной частоты, по меньшей мере, одного трубопровода (20);
используют датчик (30), который обеспечивает сигнал (35) датчика для измерения движения, по меньшей мере, одного трубопровода (20); и
используют одно или более электронных устройств (50) для генерирования первого и второго сигналов (55, 56), приема сигнала (35) с датчика (30) и измерения изменений сдвига во времени между вторым сигналом (56), прикладываемым приводом (40), и вторым сигналом (56), определяемым датчиком (30).

7. Способ эксплуатации проточного устройства по п.6, в котором одно или более электронных устройств (50) измеряет изменения сдвига во времени для определения того, течет ли вещество, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

8. Способ эксплуатации проточного устройства по п.6, в котором одно или более электронных устройств (50) измеряет изменения сдвига во времени для определения направления, в котором вещество течет, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

9. Способ эксплуатации проточного устройства по п.6, в котором одно или более электронных устройств (50) измеряет изменения сдвига во времени для определения удельного массового расхода вещества, текущего, по меньшей мере, в одном трубопроводе.

10. Способ эксплуатации проточного устройства по п.6, дополнительно содержащий этап, на котором используют другой датчик (30), причем одно или более электронных устройств измеряет изменения сдвига во времени для определения того, правильно ли функционирует датчик (30) и другой датчик (30).