СПОСОБ МОНИТОРИНГА УЗЛА ИЗ ТРУБ И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С УЗЛОМ ИЗ ТРУБ Российский патент 2014 года по МПК G01F1/84 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу мониторинга узла из труб, состоящего, по меньшей мере, из двух измерительных труб, соединенных для параллельного прохождения потока. Кроме этого, изобретение относится к жидкой (в особенности текучей) среде, измерительной системе, позволяющей реализовать упомянутый способ, в особенности выполненной в виде компактного измерительного устройства и/или массового расходометра Кориолиса, содержащего измерительный преобразователь, через который во время эксплуатации, по меньшей мере, периодически проходит текучая среда и который формирует измерительные сигналы, характеризующие, по меньшей мере, одну измеряемую переменную текучей среды, в особенности массовый расход, плотность, вязкость и проч.; а также к передающему электронному оборудованию, электрически сопряженному с измерительным преобразователем для обработки и преобразования измерительных сигналов, передаваемых измерительным преобразователем, в измеряемые значения.

Уровень техники

В промышленной метрологии, в особенности, связанной с управлением и мониторингом автоматических производственных процессов, для определения конкретных измеряемых переменных текучей среды (например, жидкостей и/или газов) в технологической линии (например, в трубопроводе) зачастую используются такие измерительные системы, которые при помощи измерительного преобразователя вибрационного типа, а также при помощи передающего электронного оборудования, связанного с ним и, как правило, помещенного в отдельный корпус для электронного оборудования, создают в текучей среде реактивные силы (например, силы Кориолиса) и на основании их периодически получают измерительные значения, соответственно отражающие, по меньшей мере, одну из измеряемых переменных: удельный массовый расход, плотность, вязкость или иной параметр технологического процесса. Подобные измерительные системы, зачастую образованные с использованием линейного измерительного устройства компактной конструкции со встроенным измерительным преобразователем, таким как, например, массовый расходометр Кориолиса, давно известны и хорошо зарекомендовали себя в промышленности. Примеры подобных измерительных систем с измерительным преобразователем вибрационного типа или также его индивидуальными компонентами, например, описаны в US-A 4,680,974, US-A 4,738,144, US-A 4,768,384, US-A 4,801,897, US-A 4,823,614, US-A 4,879,911, US-A 5,009,109, US-A 5,050,439, US-A 5,359,881, US-A 5,602,345, US-A 5,734,112, US-A 5,796,011, US-A 5,926,096, US-A 5,969,264, US-B 7,127,952, US-A 6,092,429, US-B 6,311,136, US-B 6,883,387, US-B 7,325,461, US-B 7,392,709, US-B 7,421,350, WO-A 96/08697 или WO-A 2007/040468. Рассматриваемые в них измерительные преобразователи включают в себя помещенные в корпус измерительного преобразователя, по меньшей мере, две, по существу, прямые или изогнутые (например, U или V-образные) измерительные трубки для подачи (в данном случае также неоднородной, очень горячей или также очень вязкой) среды, причем, по меньшей мере, две измерительные трубки, образующие узел из труб с линиями тока, соединенными параллельно друг с другом, встроены в технологическую линию при помощи делителя потока со стороны впускного отверстия, расположенного между измерительными трубками и соединительным фланцем со стороны впускного отверстия, а также при помощи делителя потока со стороны выпускного отверстия, расположенного между измерительными трубками и соединительным фланцем со стороны выпускного отверстия. При проведении измерений измерительные трубки, поток через которые проходит параллельно, под влиянием проходящей через них среды начинают вибрировать, создавая колебания.

Что касается измерительных преобразователей с изогнутыми измерительными трубками, обычно используемыми для возбуждаемых колебаний, так называемого функционального режима, являющихся формой собственных колебаний, то каждая измерительная трубка, по меньшей мере, частично перемещается подобно маятнику с наименьшей собственной резонансной частотой относительно воображаемой оси измерительного преобразователя подобно рычагу, зажатому с одной стороны, в результате чего в проходящей через них среде создаются силы Кориолиса, определяемые массовым расходом. Подобные силы Кориолиса в свою очередь обладают таким свойством, что при их наложении на возбуждаемые колебания функционального режима, в случае использования изогнутых измерительных трубок, подобные маятниковые, кантилеверные колебания являются изгибными колебаниями с частотой, равной, по меньшей мере, частоте другой аналогичной собственной, второй формы колебаний, т.н. режимом Кориолиса. Что касается измерительных преобразователей с изогнутыми измерительными трубками, подобные кантилеверные колебания в режиме Кориолиса, создаваемые силами Кориолиса, обычно соответствуют собственно-колебательной форме, в этом случае измерительная трубка также осуществляет вращательные колебания вокруг воображаемой вертикальной оси, выровненной перпендикулярно продольной оси. Что касается измерительных преобразователей с прямыми измерительными трубками, то в свою очередь для создания силы Кориолиса, зависящей от массового расхода, зачастую выбирается подобный функциональный режим, в этом случае каждая измерительная трубка, по меньшей мере, частично осуществляет изгибные колебания, по существу, в единственной воображаемой плоскости колебаний, таким образом, чтобы колебания в режиме Кориолиса соответственно осуществлялись как изгибные колебания, копланарные колебаниям функционального режима, и имели одинаковую частоту колебаний. Для возбуждения колебаний, по меньшей мере, двух измерительных трубок измерительные преобразователи вибрационного типа дополнительно оснащаются механизмом возбуждения, приводимым в действие во время эксплуатации электрическим задающим сигналом (например, регулируемым электрическим током), формируемым и согласуемым соответствующим образом упомянутым задающим электронным оборудованием; причем механизм возбуждения посредством, по меньшей мере, одного электромеханического или, в особенности, электродинамического возбудителя колебаний, через который во время использования проходит электроток и который, воздействуя практически непосредственно, в особенности дифференцированно, по меньшей мере, на две измерительные трубки, возбуждает изгибные колебания измерительной трубки в функциональном режиме, в особенности оппозитно-равные изгибные колебания. Кроме этого, подобные измерительные преобразователи содержат узел датчиков с датчиками колебаний, в особенности электродинамическими датчиками колебаний для, по меньшей мере, частичной регистрации колебаний со стороны впускного отверстия и выпускного отверстия, по меньшей мере, одной из измерительных трубок, в особенности оппозитно-равных изгибный колебаний измерительных трубок в режиме Кориолиса, а также для создания электрических сигналов датчика, на которые оказывают влияние параметры регистрируемого процесса (такие, как, например, массовый расход или плотность) и которые также выступают в качестве вибрационных сигналов измерительного преобразователя. Как, например, описано в US-B 7325461, что касается измерительных преобразователей рассматриваемого типа, то в данном случае возбудитель колебаний может, по меньшей мере, периодически использоваться также и в качестве датчика колебаний и/или датчик колебаний может, по меньшей мере, периодически использоваться в качестве возбудителя колебаний. Механизм возбуждения измерительных преобразователей рассматриваемого типа обычно включает в себя, по меньшей мере, один возбудитель колебаний, который является электродинамическим и/или воздействует дифференцированно на измерительные трубки, причем в большинстве случаев узел датчиков со стороны впускного отверстия содержит также электродинамический датчик колебаний, а со стороны выпускного отверстия, по меньшей мере, еще один датчик колебаний, по существу аналогичной конструкции. Подобные электродинамические и/или дифференцированные возбудители колебаний измерительных преобразователей вибрационного типа, представленные на рынке, состоят из магнитной катушки, через которую, по меньшей мере, периодически проходит электрический ток и которая прикреплена к одной из измерительных трубок, а также из достаточно удлиненного, в особенности, стержнеобразного постоянного магнита, который взаимодействует, по меньшей мере, с одной магнитной катушкой (в особенности, погружаясь в нее) и выступает в качестве якоря, который соответствующим образом закреплен на другой измерительной трубке, перемещающейся аналогичным образом в противоположном направлении. Постоянный магнит и магнитная катушка, выступающая в качестве катушки возбуждения, в подобном случае обычно расположены таким образом, чтобы они, по существу, проходили соосно друг другу. Кроме этого, что касается обычных измерительных преобразователей, то механизм возбуждения обычно выполнен и помещен в измерительный преобразователь таким образом, чтобы он в любом случае воздействовал, по существу, на центр измерительных трубок. В этом случае возбудитель колебаний, а также, в равной степени, механизм возбуждения, как это, например, показано для предлагаемых измерительных преобразователей, крепятся снаружи к измерительным трубкам, по меньшей мере, точечно вдоль воображаемой центральной линии окружности каждого. Как, помимо прочего, описано в US-A 6,092,429 или US-A 4,823,614, в качестве альтернативы механизму возбуждения, состоящему из возбудителей колебаний, воздействующих преимущественно на центральную часть и непосредственно на измерительные трубки, также, например, могут использоваться механизмы возбуждения, состоящие из двух возбудителей колебаний, закрепленных, в каждом случае, не на середине длины измерительных трубок, а у впускного отверстия или у выпускного отверстия. У большинства измерительных преобразователей вибрационного типа, представленных на рынке, датчики колебаний узла датчиков выполнены таким образом, что они имеют, по существу, такую же конструкцию, как и, по меньшей мере, один возбудитель колебаний, по меньшей мере, в том случае, если они основаны на одном и том же принципе действия. Поэтому датчики колебаний подобного узла датчиков в каждом случае обычно состоят, по меньшей мере, из одной катушки, закрепленной на одной из измерительных трубок, через которую, по меньшей мере, периодически проходит переменное магнитное поле и на которую, по меньшей мере, периодически подается наведенное измерительное напряжение, а также из постоянного магнитного якоря, который закреплен на другой измерительной трубке, который взаимодействует, по меньшей мере, с одной катушкой и который создает магнитное поле. Каждая из вышеупомянутых катушек дополнительно соединена с вышеупомянутым передающим электронным оборудованием линейного измерительного устройства при помощи, по меньшей мере, одной пары электрических соединительных линий, которые в большинстве случаев проходят по наикратчайшему пути от катушек к корпусу измерительного преобразователя. За счет наложения функционального режима и режима Кориолиса колебания вибрационных измерительных трубок, регистрируемые при помощи узла датчиков, расположенного со стороны впускного или выпускного отверстий, также имеют измеряемый сдвиг фаз, в зависимости от массового расхода. Обычно измерительные трубки подобных (например, массовых расходометров Кориолиса) измерительных преобразователей, во время эксплуатации, возбуждаются до собственной резонансной частоты колебательной формы, выбранной для функционального режима, например, с постоянной, управляемой амплитудой колебаний. Поскольку подобная резонансная частота также, в частности, зависит от мгновенной плотности среды, помимо массового расхода, плотность текучей среды также может дополнительно измеряться при помощи массовых расходометров Кориолиса, обычно представленных на рынке. Кроме этого, как, например, показано в US-B 6,651,513 или US-B 7,080,564, при помощи измерительных преобразователей вибрационного типа также можно непосредственно измерять вязкость проходящей среды, например, на основе энергии возбудителя или мощности возбуждения, необходимой для поддержания колебаний, и/или на основе гашения колебаний (в особенности в вышеупомянутом функциональном режиме), по меньшей мере, в одной измерительной трубке, в результате рассеивания колебательной энергии. Кроме этого, можно получать и другие измеряемые переменные, выводимые из вышеупомянутых первичных измеряемых значений удельного массового расхода, плотности и вязкости, такие как, например, число Рейнольдса, как это рассмотрено в US-B 6,513,393.

В особенности при использовании измерительных систем вышеупомянутого типа для измерения высоковязкой (например, пастообразной, рыхлой или жижеобразной) среды, либо также для измерения среды, содержащей твердые вещества, такие как камнесодержащие растворы, бетон, фруктовые соки (например, яблочный сок) и т.п., имеющих диаметр, примерно соответствующий калибру измерительной трубки, увеличивается вероятность того, что одна из измерительных трубок может оказаться частично или полностью забитой, например, в результате засорения твердыми веществами одной из измерительных трубок, тогда как другая измерительная трубка по-прежнему пропускает среду. В результате подобного частичного засорения узла из труб измерительный преобразователь как таковой начинает пропускать поток только ассиметрично, в данном случае таким образом, что среда проходит лишь через одну измерительную трубку, т.е. через одну из измерительных трубок поток проходить перестает. Между тем, в традиционных измерительных системах рассматриваемого типа, определение подобного ассиметричного прохождения потока через измерительный преобразователь или вызванное им частичное засорение узла из труб, во время проведения измерений, когда, в данном случае, измерительный преобразователь и измерительные трубки колеблются в функциональном режиме, не осуществляется и даже не предпринимается попыток его определения. В ранее упоминавшемся US-B 7,421,350 предлагается способ определения осадка текучей среды, остающегося в измерительном преобразователе после его освобождения, который, соответственно, также может использоваться для определения засорения, причем на основании превышения установленного предельного допустимого значения параметра колебания, для освобожденной измерительной системы, выводимого из одного из вибрационных сигналов (например, резонансной частоты функционального режима), определяют, остается ли по-прежнему среда в измерительном преобразователе, после того как измерительная система должна быть пустой; между тем, использование подобного способа непосредственно в измерительных проточных системах не представляется возможным, поскольку превышение вышеупомянутого предельно допустимого значения также может происходить и из-за существенного изменения свойств среды, например плотности и/или вязкости. Также фазовый сдвиг между вибрационными сигналами, обычно определяемый измерительными системами вышеупомянутого типа, не является достоверным индикатором частичного засорения измерительного преобразователя, поскольку, кроме этого, по меньшей мере, одна измерительная трубка, по-прежнему остающаяся проточной, колеблется в режиме Кориолиса, а следовательно, вибрационные сигналы, формируемые узлом датчиков, по-прежнему сдвинуты по фазе относительно друг друга.

Поскольку, по меньшей мере, в таких областях применения, как, например, фармацевтическая или пищевая промышленность, не в последнюю очередь из соображений гигиены, также весьма желательно обнаруживать и соответственно информировать при проведении операции измерения о частичном засорении гарантированно и как можно раньше (например, непосредственно сразу после его возникновения), цель изобретения заключается в том, чтобы предложить способ мониторинга узла из труб, состоящего, по меньшей мере, из двух измерительных трубок, через которые среда, при проведении операции, проходит параллельно; и в частности способ обнаружения засорения даже одной из измерительных трубок упомянутого узла из труб, а также измерительный узел для данного способа.

Раскрытие изобретения

Способ мониторинга узла из труб, согласно данному изобретению, состоит из первой измерительной трубки, а также, по меньшей мере, второй измерительной трубки, которая соединена для создания параллельного потока с первой трубкой, причем способ состоит из следующих этапов:

- обеспечение прохождения среды через узел из труб;

- определение разницы температур, существующей между первой измерительной трубкой и второй измерительной трубкой; а также

- предупреждение о частичном засорении узла из труб, например засорении лишь одной измерительной трубки и/или засорении первой измерительной трубки при условии, что вторая измерительная трубка при этом одновременно не засоряется, если определяемая разница температур отличается от заданного предельно допустимого значения, характеризующего разницу температур для незасоренного узла из труб.

Кроме этого, изобретение относится к измерительной системе (например, в виде компактного измерительного устройства и/или массового расходометра Кориолиса) для среды, протекающей по трубопроводу, например водянистой жидкости, раствора, пасты или иного жидкого вещества, причем измерительная система (выполненная, например, в виде компактного измерительного устройства и/или массового расходометра Кориолиса) содержит: измерительный преобразователь (через который во время его использования проходит среда) для создания вибрационных сигналов, соответствующих параметрам текучей среды, например удельному массовому расходу, плотности и/или вязкости; а также передающее электронное оборудование, сопряженное с измерительным преобразователем, для приведения в действие измерительного преобразователя и для оценки измерительных сигналов, передаваемых измерительным преобразователем; причем у измерительного преобразователя имеется расположенный со стороны впускного отверстия первый делитель потока, по меньшей мере, с двумя отверстиями для потока, разнесенными друг от друга, расположенный со стороны выпускного отверстия второй делитель потока, по меньшей мере, с двумя отверстиями для потока, разнесенными друг от друга, по меньшей мере, две измерительные трубки, соединенные с делителями потока, в особенности с делителями потока одинаковой конструкции, для создания узла из труб, по меньшей мере, с двумя линиями тока для циркуляции текучей среды в параллельных потоках, из которых первая измерительная трубка входит первым впускным торцом измерительной трубки в первое отверстие для потока первого делителя потока, а вторым выпускным торцом измерительной трубки - в первое отверстие для потока второго делителя потока; а вторая измерительная трубка входит первым впускным торцом измерительной трубки во второе отверстие для потока первого делителя потока, а вторым выпускным торцом измерительной трубки - во второе отверстие для потока второго делителя потока; причем у измерительной системы для мониторинга узла из труб также имеется узел измерения температуры, соединенный с передающим электронным оборудованием, причем в узле измерения температуры для подачи сигнала в зависимости от температуры в первой измерительной трубке имеется первый температурный датчик, в особенности первый температурный датчик, закрепленный непосредственно на первой измерительной трубке и/или выполненный в виде резистивного термометра, а для подачи сигнала в зависимости от температуры во второй измерительной трубке имеется, по меньшей мере, второй температурный датчик, в особенности второй температурный датчик, закрепленный непосредственно на второй измерительной трубке и/или выполненный в виде резистивного термометра. Кроме этого, предусмотрено, чтобы передающее электронное оборудование, используя температурный сигнал, формируемый посредством первого температурного датчика, а также температурный сигнал, формируемый посредством второго температурного датчика, например второго температурного датчика, сконструированного, по существу, аналогично первому температурному датчику, подавало, по меньшей мере, периодически, предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб, в особенности о засорении лишь одной измерительной трубки и/или о засорении первой измерительной трубки при условии, что вторая измерительная трубка при этом одновременно не засоряется.

По первому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что передающее электронное оборудование, использующее температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, а также температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика (который, например, по существу сконструирован аналогично первому температурному датчику), по меньшей мере, периодически подает предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб, если температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, и температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика, отличаются друг от друга, по меньшей мере, по одному из параметров сигнала, выводимому в каждом случае из него, в особенности по временному среднему значению амплитуды сигнала каждого из двух температурных сигналов, отклонению амплитуды сигнала каждого из двух температурных сигналов, кросскорреляции двух температурных сигналов и т.п., превышающих соответствующее предельно допустимое, заранее установленное значение.

По второму варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что передающее электронное оборудование использует сигнал о разнице температур, формируемый на основании температурного сигнала, создаваемого посредством первого температурного датчика, и температурного сигнала, создаваемого посредством второго температурного датчика, подобный сигнал о разнице температур отражает разницу температур между первой измерительной трубкой и второй измерительной трубкой, подает предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла, если температурная разница, отражаемая сигналом о разнице температур, отличается от соответствующего предельно допустимого установленного значения для незасоренного узла из труб.

По третьему варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что первый температурный датчик, а также второй температурный датчик выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы первый температурный датчик, например, реагировал также быстро, изменяя свой температурный сигнал при изменении температуры в первой измерительной трубке, как и второй температурный датчик, изменяющий его температурный сигнал при изменении температуры во второй измерительной трубке.

По четвертому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что первый температурный датчик, а также второй температурный датчик выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, зависел преимущественно от температуры в первой измерительной трубке, а температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика, зависел преимущественно от температуры во второй измерительной трубке.

По пятому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что первый температурный датчик, а также второй температурный датчик выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, был более тесно соотнесен с температурой в первой измерительной трубке, чем температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика.

По шестому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что первый температурный датчик, а также второй температурный датчик выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика, был более тесно соотнесен с температурой во второй измерительной трубке, чем температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика.

По седьмому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что передающее электронное оборудование, использующее температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, а также температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика (который, по существу, сконструирован аналогично первому температурному датчику), по меньшей мере, периодически формирует значение измеренной температуры, отражающее температуру среды, проходящей по узлу из труб, в особенности, когда электронное оборудование передатчика не регистрирует частичного засорения узла из труб.

По восьмому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что первый температурный датчик закреплен на первой измерительной трубке и/или что второй температурный датчик закреплен на второй измерительной трубке. Развивая данный вариант осуществления изобретения, дополнительно предусматривается, что помимо первого температурного датчика других температурных датчиков на первой измерительной трубке не закреплено и/или что помимо второго температурного датчика других температурных датчиков на второй измерительной трубке не закреплено.

По девятому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что у измерительного преобразователя имеется четыре измерительные трубки для прохода текучей среды, образующие узел из труб с четырьмя линиями тока, которые соединены для создания параллельных потоков с делителями потока, имеющими, в частности, одинаковую конструкцию. Развивая данный вариант осуществления изобретения, дополнительно предусматривается, что в температурно-измерительном узле имеется третий температурный датчик для создания температурного сигнала, зависящего от температуры в третьей измерительной трубке измерительного преобразователя, а также, по меньшей мере, четвертый температурный датчик для создания температурного сигнала, зависящего от температуры в четвертой измерительной трубке измерительного преобразователя.

По десятому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что измерительный преобразователь дополнительно содержит корпус измерительного преобразователя с первым торцом корпуса, расположенным со стороны впускного отверстия, в особенности первым торцом корпуса с соединительным фланцем для сегмента линии, подающей среду в измерительный преобразователь, и/или первым торцом корпуса, образованным посредством первого делителя потока, а также вторым торцом корпуса, расположенным со стороны выпускного отверстия, в особенности вторым торцом корпуса с соединительным фланцем для сегмента линии, отводящей среду из измерительного преобразователя, и/или вторым торцом корпуса, образованным посредством второго делителя потока. Развивая данный вариант осуществления изобретения, дополнительно предусматривается, что в температурно-измерительном узле имеется, по меньшей мере, третий температурный датчик для создания температурного сигнала, зависящего от температуры в корпусе измерительного преобразователя, который в частности непосредственно закреплен на корпусе измерительного преобразователя и/или выполнен в качестве резистивного термометра. Используя температурный сигнал, создаваемый первым температурным датчиком, а также температурный сигнал, создаваемый третьим температурным датчиком, передающее электронное оборудование может, например, формировать отчет, информирующий о том, что температурные сигналы, передаваемые температурным измерительным узлом, отслеживающим частичное засорение узла из труб, могут использоваться, если температура среды в измерительном преобразователе отличается от температуры в корпусе измерительного преобразователя; и/или передающее электронное оборудование в этом случае может формировать отчет, информирующий о том, что температурные сигналы, передаваемые температурным измерительным узлом, отслеживающим частичное засорение узла из труб, не могут в данный момент использоваться, поскольку температура среды в измерительном преобразователе не отличается или отличается лишь незначительно от температуры в корпусе измерительного преобразователя.

По одиннадцатому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что измерительный преобразователь дополнительно содержит, по меньшей мере, один электромеханический, в особенности электродинамический, возбудитель колебаний, предназначенный для возбуждения и/или поддержания вибраций, по меньшей мере, двух измерительных трубок, в особенности оппозитно-равных изгибных колебаний каждой из, по меньшей мере, двух измерительных трубок вокруг воображаемой оси колебаний, в каждом случае воображаемо соединяющий первый торец со стороны впускного отверстия определенной измерительной трубки со вторым торцом со стороны выпускного отверстия определенной измерительной трубки с собственной резонансной частотой измерительного преобразователя.

По двенадцатому варианту осуществления измерительной системы по изобретению дополнительно предусматривается, что измерительный преобразователь дополнительно содержит:

- первый датчик колебаний, в особенности электродинамический датчик для регистрации вибраций со стороны впускного отверстия, по меньшей мере, двух измерительных трубок и создания первого вибрационного сигнала измерительного преобразователя, отражающего вибрации, по меньшей мере, в одной из измерительных трубок, в особенности вибрации со стороны впускного отверстия первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки; а также

- второй датчик колебаний, в особенности электродинамический датчик для регистрации вибраций со стороны выпускного отверстия, по меньшей мере, двух измерительных трубок и создания второго вибрационного сигнала измерительного преобразователя, отражающего вибрации, по меньшей мере, в одной из измерительных трубок, в особенности вибраций со стороны выпускного отверстия первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки. Развивая данный вариант осуществления изобретения, дополнительно предусматривается, что передающее электронное оборудование, использующее, по меньшей мере, один из вибрационных сигналов, подает предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб, если упомянутый вибрационный сигнал отличается, по меньшей мере, по одному из параметров сигнала от соответствующего предельно допустимого, заранее установленного для него значения, в особенности, по временному среднему значению амплитуды сигнала, изменению амплитуды сигнала, частоте сигнала и проч. Кроме этого, передающее электронное оборудование также может, посредством первого вибрационного сигнала, а также посредством второго вибрационного сигнала определять измеренное значение фазового сдвига, отражающее фазовый сдвиг между первым вибрационным сигналом и вторым вибрационным сигналом, в особенности фазовый сдвиг, зависящий от удельного массового расхода среды, проходящей через измерительный преобразователь, и/или определять измеренное значение массового расхода, отражающее удельный массовый расход среды, проходящей через измерительный преобразователь.

Основная идея изобретения заключается в том, чтобы использовать тепловой поток, регулярно создаваемый в результате частичного засорения узла из труб рассматриваемого типа, между засоренной, не пропускающей поток трубкой, и незасоренной, проточной измерительной трубкой, либо возникающий перепад температур, в качестве индикаторной переменной для мониторинга узла из труб. Изобретение, помимо прочего, основано на признании того, что, с одной стороны, обычно при промышленных измерениях и на автоматизированных производствах температура измеряемой среды существенно отличается от окружающей температуры вокруг измерительной системы, в значительной мере из-за того, что регулярная очистка подобных узлов из труб, без их демонтажа, осуществляется при помощи горячей воды или пара, а с другой стороны, на признании того, что в узлах из труб, в которых при штатной эксплуатации среда через измерительные трубки проходит параллельно, в случае засорения, через относительно короткое время, одной из измерительных трубок существенная, разница температур с другой, по-прежнему пропускающей среду измерительной трубкой или соответствующим тепловым потоком между измерительными трубками или узлом из частично засоренных трубок может легко определяться.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение, а также другие его преимущества и предпочтительные варианты осуществления будут рассмотрены более детализировано при помощи прилагаемых чертежей. Для лучшего восприятия одинаковые элементы на всех чертежах обозначены одинаковыми ссылочными позициями, либо, когда это представляется целесообразным, ранее упоминавшиеся ссылочные позиции на последующих чертежах были опущены. Другие предпочтительные варианты осуществления или дальнейшее развитие, в особенности комбинации из аспектов изобретения, ранее рассмотренных лишь по-отдельности, станут более понятны из чертежей, а также из зависимых пунктов формулы изобретения как таковых.

На фигурах 1, 2 - различные виды сбоку измерительной системы, выполненной в виде компактного устройства для измерения среды, проходящей по трубопроводам;

На фиг.3 - схематически, в виде блок-схемы, показано передающее электронное оборудование, в особенности подходящее для использования в измерительной системе по фигурам 1, 2, с подключенным, частично засоренным узлом из труб с двумя измерительными трубками, поток через которые в штатном режиме проходит параллельно;

На фигурах 4, 5 частично в сечении или при виде в перспективе показан измерительный преобразователь вибрационного типа, в частности подходящий для использования в измерительной системе по фигурам 1, 2.

Осуществление изобретения

На фигурах 1, 2 схематически показан пример одного из вариантов осуществления измерительной системы для жидкой, в особенности текучей среды. Измерительная система, встраиваемая в технологическую линию (не показана), например трубопровод промышленного предприятия, выполнена, например, в виде массового расходометра Кориолиса, устройства измерения плотности, устройства измерения вязкости и т.п., и в частности предназначено для измерения и/или мониторинга, по меньшей мере, одного из физических параметров среды, такого как, например, удельного массового расхода, плотности, вязкости и проч. Измерительная система, реализованная в данном случае в качестве линейного измерительного устройства, имеет компактную конструкцию и содержит измерительный преобразователь МТ, который соединен с технологической линией через впускной торец #111, а также выпускной торец #112 и предназначен для регистрации, по меньшей мере, одного параметра и его преобразования в соответствующий измерительный сигнал, причем во время использования измерительного преобразователя через него проходит измеряемая среда (такая, как, например, жидкость с низкой вязкостью и/или паста с высокой вязкостью), а сам преобразователь соединен с передающим электронным оборудованием ТЕ измерительной системы, которое электрически сопряжено с измерительным преобразователем и предназначено для приведения в действие измерительного преобразователя и оценки измерительных сигналов, передаваемых измерительным преобразователем.

Для регистрации, по меньшей мере, одного параметра измерительный преобразователь содержит находящуюся в корпусе 100 измерительного преобразователя и приводимую в действие во время эксплуатации передающим электронным оборудованием ТЕ внутреннюю часть, осуществляющую физико-электрическое преобразование, по меньшей мере, одного измеряемого параметра. Для подачи текучей среды во внутренней части измерительного преобразователя имеется: первый делитель 20₁, расположенный со стороны впускного отверстия, с имеющимися у него, по меньшей мере, двумя разнесенными между собой отверстиями 20_1A, 20_1B, предназначенными для деления входящей среды на две части потока; второй делитель 20₂ потока, расположенный со стороны выпускного отверстия, с имеющимися у него, по меньшей мере, двумя разнесенными между собой отверстиями 20_2A, 20_2B, предназначенными для соединения частей потока вновь между собой; а также, по меньшей мере, две измерительные трубки 18₁, 18₂, соединенные с делителями 20₁, 20₂ потока, в особенности делителями 20₁, 20₂ потока, имеющими одинаковую конструкцию, для формирования узла из труб, по меньшей мере, с двумя линиями тока, соединенными для создания параллельного потока.

В данном случае первый торец первой измерительной трубки 18₁, расположенный со стороны впускного отверстия, входит в первое отверстие 20_1A для потока первого делителя 20₁ потока, а второй торец первой измерительной трубки, расположенный со стороны выпускного отверстия, входит в первое отверстие 20_2A для потока второго делителя 20₂ потока, тогда как первый торец второй измерительной трубки 18₂, расположенный со стороны впускного отверстия, входит во второе отверстие 20_1B для потока первого делителя 20₁ потока, а второй торец второй измерительной трубки, расположенный со стороны выпускного отверстия, входит во второе отверстие 20_2B для потока второго делителя 20₂ потока таким образом, чтобы текучая среда проходила через две измерительные трубки при штатном использовании измерительной системы одновременно и параллельно.

По рассматриваемому здесь варианту осуществления делители потока являются составными частями корпуса измерительного преобразователя таким образом, что первый торец корпуса со стороны впускного отверстия, определяющий впускной торец #111 измерительного преобразователя, образован при помощи первого делителя потока, а второй торец корпуса со стороны выпускного отверстия, определяющий выпускной торец #112 измерительного преобразователя, образован при помощи второго делителя потока. Обычно, когда измерительный преобразователь МТ съемно устанавливается в технологической линии, например в металлическом трубопроводе, со стороны впускного отверстия измерительного преобразователя имеется первый соединительный фланец 13, предназначенный для соединения с сегментом технологической линии, подающим среду в измерительный преобразователь, а со стороны выпускного отверстия - второй соединительный фланец 14, предназначенный для соединения с сегментом технологической линии, отводящим среду из измерительного преобразователя. В этом случае соединительные фланцы 13, 14, как это обычно бывает в измерительных преобразователях рассматриваемого типа, могут привариваться к торцам корпуса, а следовательно, являться составной, несъемной частью корпуса 100 измерительного преобразователя.

Передающее электронное оборудование, в особенности передающее электронное оборудование, на которое во время эксплуатации электроэнергия подается с внешнего источника через соединительный кабель и/или с внутреннего энергонакопительного устройства, в свою очередь, включает в себя, как схематически в виде блок-схемы показано на фиг.3, задающую схему Ехс, предназначенную для приведения в действие измерительного преобразователя, например, выполненного в виде измерительного преобразователя вибрационного типа, а также для обработки измерительного сигнала с измерительного преобразователя МТ, например, при помощи микрокомпьютера, обменивающегося информацией во время эксплуатации с задающей схемой Ехс и/или образованного измерительной и оценочной схемой µC измерительной системы, которая формирует во время эксплуатации измерительные значения, отображающие, по меньшей мере, одну измеряемую переменную, например мгновенный или общий массовый расход, т.е. мгновенный удельный массовый расход или совокупный удельный массовый расход. Кроме этого, в соответствующем корпусе 200 для электронного оборудования, в особенности в противоударном, и/или взрывозащитном, и/или герметичном корпусе 200 для электронного оборудования также находятся задающая схема Ехс и оценочная схема µС, а также другие электронные компоненты передающего электронного оборудования, используемые во время эксплуатации измерительной системы, такие как, например, внутренние контуры ESC подачи энергии для обеспечения внутренней подачи напряжения U_N питания и/или коммуникационные контуры СОМ, предназначенные для подключения к вышестоящей системе обработки измерительных данных и/или к шине. Корпус 200 для электронного оборудования линейного измерительного устройства может устанавливаться, например, непосредственно в корпусе 100 измерительного преобразователя, образуя измерительное устройство компактной конструкции. Для визуализации на месте измеряемых значений, сформированных внутри измерительной системы, и/или в отдельных случаях отчета о состоянии, сформированного внутри измерительной системы, такого как, например, отчет об ошибках или предупредительного сигнала, измерительная система может быть дополнительно оснащена дисплеем и оперативным элементом HMI, осуществляющим обмен данными, по меньшей мере, периодически, с передающим электронным оборудованием, таким, например, как ЖК, OLED или TFT дисплеем, расположенным в корпусе электронного оборудования сзади соответствующего окошка, имеющегося в нем, а также соответствующей клавиатурой и/или сенсорным экраном для ввода данных. Предпочтительно, передающее электронное оборудование ТЕ, в особенности программируемое и/или дистанционно управляемое передающее электронное оборудование ТЕ, дополнительно может быть выполнено таким образом, чтобы оно могло, во время эксплуатации линейного измерительного устройства, осуществлять обмен с вышестоящей системой электронной обработки данных, например с программируемым логическим контроллером (ПЛК), персональным компьютером и/или рабочей станцией при помощи системы передачи данных, например системы шин и/или по беспроводной радиосвязи, измерительными и/или иными оперативными данными, такими как, например, текущими измеренными значениями или корректировочными и/или диагностическими значениями, используемыми для управления линейным измерительным устройством. В этом случае у передающего электронного оборудования ТЕ может иметься внутренняя схема ESC подачи энергии, запитываемая через вышеупомянутую систему шин во время эксплуатации, от внешнего источника энергии, находящегося в системе обработки данных. По одному из вариантов осуществления изобретения передающее электронное оборудование дополнительно выполнено таким образом, чтобы оно могло электрически подключаться при помощи двухпроводного соединения 2L (выполненного, например, в виде токового контура 4-20 мА) к внешней электронной системе обработки данных и за счет подобного подключения могло получать электрическую энергию, а также передавать измеренные значения в систему обработки данных. Например, в случае если измерительная система выполнена с возможностью сопряжения с шиной или другой коммуникационной системой, передающее электронное оборудование ТЕ может иметь соответствующий коммуникационный интерфейс СОМ для передачи данных по одному из соответствующих промышленных стандартов. Электрическое подключение измерительного преобразователя к вышеупомянутому передающему электронному оборудованию может осуществляться при помощи соответствующих соединительных линий, проходящих от корпуса 200 электронного оборудования, например, по подающему кабелю и находящихся, по меньшей мере, частично внутри корпуса измерительного преобразователя. В этом случае соединительные линии могут быть выполнены, по меньшей мере, частично в виде электрических проводов, закрытых, по меньшей мере, частично электроизоляцией, например, типа «витой пары», плоских ленточных кабелей и/или коаксиальных кабелей. Как вариант или как дополнение, соединительные линии также, по меньшей мере, частично могут быть образованы посредством проводящих дорожек печатной платы, в особенности гибкой, в данном случае покрытой лаком печатной платы, подобно тем, которые предлагаются для данных целей в ранее упоминавшихся US-B 6,711,958 или US-A 5,349,872.

На фигурах 4 и 5 схематически показан пример одного из вариантов осуществления измерительного преобразователя МТ, подходящего для измерительной системы. Изображенный измерительный преобразователь МТ выполнен в виде измерительного преобразователя вибрационного типа и предназначен, в целом, для создания в проходящей через него текучей среде, например газе и/или жидкости, механических реактивных сил, например, зависящих от массового расхода, сил Кориолиса, инерционных сил, зависящих от плотности и/или вязкости, фрикционных сил, которые при воздействии на измерительный преобразователь могут регистрироваться датчиком, а следовательно, также измеряться. Поэтому на основании подобных реактивных сил можно измерять, например, удельный массовый расход т, плотность ρ и/или вязкость η среды. В варианте осуществления, изображенном на фигурах 4 и 5, каждая из двух измерительных трубок 10, 10', проходя в каждом случае по колебательной длине от первого торца 11# измерительной трубки со стороны впускного отверстия до второго торца 12# измерительной трубки, со стороны выпускного отверстия, по меньшей мере, частично изогнута. Для создания вышеупомянутых реактивных сил каждую из двух измерительных трубок заставляют вибрировать во время эксплуатации, по меньшей мере, по ее колебательной длине, например, с одинаковой колебательной частотой, такой же как, в каждом случае, у другой измерительной трубки, но с противоположной фазой, и поэтому в этом случае многократно упруго деформируемой таким образом, чтобы она колебалась относительно статичного положения покоя. Конкретная колебательная длина в данном случае соответствует длине центральной оси или оси центров (воображаемой соединительной линии, проходящей через центры тяжести всех секущих областей конкретной измерительной трубки), проходящей внутри просвета (в случае изогнутой измерительной трубки, соответственно изогнутой длины соответствующей измерительной трубки 10 или 10'). По дополнительному варианту осуществления изобретения каждую измерительную трубок заставляют вибрировать во время эксплуатации таким образом, чтобы она колебалась, в особенности в режиме изгибного колебания вокруг оси колебаний, проходящей параллельно или совпадающей с воображаемой соединительной осью, воображаемо соединяющей два торца измерительных трубок 11#, 12# или 11#', 12#”, в зависимости от конкретной ситуации. Измерительные трубки, колеблющиеся во время эксплуатации, например, по существу, с противоположными фазами относительно друг друга, в рассматриваемом варианте осуществления механически соединены друг с другом при помощи первого сопрягающего элемента, например пластинчатого первого сопрягающего элемента, образуя первую область сопряжения со стороны впускного отверстия, а также при помощи второго сопрягающего элемента, например пластинчатого второго сопрягающего элемента и/или второго сопрягающего элемента, выполненного аналогично первому сопрягающему элементу, образуя вторую область сопряжения со стороны выпускного отверстия. Таким образом, первая область сопряжения в каждом случае определяет первый торец 11#, 11'# измерительной трубки каждой из двух измерительных трубок 10, 10', а вторая область сопряжения в каждом случае определяет второй торец 12#, 12'# измерительной трубки каждой из двух измерительных трубок 10 или 10'. Кроме этого, каждая из измерительных трубок выполнена и расположена в измерительном преобразователе таким образом, чтобы вышеупомянутая соединительная ось проходила, по существу, параллельно, а в отдельных случаях даже совпадала с воображаемой продольной осью L измерительного преобразователя, воображаемо соединяющей торцы измерительного преобразователя, расположенные со стороны впускного и выпускного отверстий. Каждая из измерительных трубок (например, измерительных трубок, изготовленных из нержавеющей стали, титана, тантала или циркония, либо из их сплавов) измерительного преобразователя, а также воображаемая центральная линия соответствующей измерительной трубки, проходящей внутри просвета, могут иметь, например, по существу, U-образную форму, либо как это также показано на фигурах 4 и 5, по существу, V-образную форму. Как это наглядно видно из комбинации фигур 4 и 5, кроме этого, каждая из, по меньшей мере, двух измерительных трубок 10 в каждом случае выполнена таким образом, чтобы вышеупомянутая центральная линия, так же как и у измерительного преобразователя рассматриваемого типа, лежала в воображаемой плоскости трубки измерительного преобразователя. Поскольку измерительный преобразователь должен быть пригоден для использования в самых разных областях, в особенности в области промышленных измерений и автоматизированных производств, дополнительно предполагается, что каждая из измерительных трубок, в зависимости от области применения измерительного преобразователя, имеет диаметр, находящийся в диапазоне, например, от 1 мм до 100 мм. Здесь также следует отметить, что хотя у измерительного преобразователя из варианта осуществления, изображенного на фигурах 4 и 5, имеются две изогнутые измерительные трубки, а, по меньшей мере, с точки зрения его механической конструкции и принципа действия он схож с измерительным преобразователем, предлагаемым в US-B 6,920,798 или US-A 5,796,011, либо другими устройствами, предлагаемыми патентовладельцем под торговыми марками "PROMASS Е" или "PROMASS F", изобретение, разумеется, также может использоваться и с измерительными преобразователями с прямыми и/или более чем с двумя измерительными трубками, например с четырьмя измерительными трубками, аналогично измерительным преобразователям, изображенным в ранее упоминавшихся US-A 5,602,345 или WO-A 96/08697, либо, например, предлагаемых патентовладельцем под торговой маркой "PROMASS М".

Для активного возбуждения механических колебаний, по меньшей мере, в двух, в особенности взаимно параллельных и/или имеющих одинаковую форму или изготовленных из одинакового материала измерительных трубках, в особенности с одной или множеством их собственных частот, в зависимости, в каждом конкретном случае, от плотности мгновенно проходящей через них среды, измерительные преобразователи дополнительно оснащаются электромеханическим возбуждающим механизмом 40, в особенности электродинамическим возбуждающим механизмом 40, состоящим из катушки с погружным якорем или электромагнита. Это позволяет, при получении возбуждающего сигнала, например возбуждающего сигнала с управляемым электрическим током и/или управляемым напряжением, подаваемым задающей схемой передающего электронного оборудования, а в отдельных случаях соответствующим образом модифицированного совместно с измерительно-оценочным контуром, в каждом конкретном случае преобразовывать электрическую энергию возбуждения или мощность E_exc, подаваемую задающей схемой, в возбуждающее усилие F_exc, воздействующее, по меньшей мере, на две измерительные трубки, например, в импульсной форме или гармонически, отклоняя их описанным выше образом. Возбуждающее усилие F_exc может, как это свойственно для подобных измерительных преобразователей, быть двунаправленным или однонаправленным и выбираться таким образом, как это известно специалистам в данной области техники, например, при помощи электрического тока и/или напряжения, управляющего устройства, в том, что касается его амплитуды, и, например, при помощи схемы регулировки фазы (PLL), в том, что касается его частоты, с учетом мгновенной механической собственной частоты узла из труб. Конструкция и применение подобной схемы регулировки фаз, предназначенной для выравнивания возбуждающей частоты f_exc возбуждающего сигнала с учетом мгновенной собственной частоты необходимого функционального режима, подробно рассмотрена в US-A 4,801,897. Разумеется, для настройки возбуждающей энергии Е_ехс также могут использоваться и другие подходящие задающие схемы, известные как таковые специалистам в данной области техники, также рассмотренные в ранее упоминавшихся S-A 4,879,911, US-A 5,009,109, US-A 5,050,439 или US-B 6,311,136. Кроме этого, что касается применения подобных задающих схем в измерительных преобразователях вибрационного типа, то можно упомянуть передающее электронное оборудование, используемое в измерительных преобразователях серии "PROMASS 83", предлагаемое патентовладельцем, например, для измерительных преобразователей серии "PROMASS Е", "PROMASS F", "PROMASS М". Их задающая схема, например, в каждом случае выполнена таким образом, чтобы боковые изгибные колебания в функциональном режиме управлялись с постоянной амплитудой, что позволяет сделать их в значительной степени независимыми от плотности ρ.

По дополнительному варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, две измерительные трубки 10 активно возбуждаются во время эксплуатации при помощи возбуждающего механизма, по меньшей мере, периодически, в функциональном режиме, в котором они преимущественно или исключительно осуществляют изгибные колебания относительно упомянутой воображаемой оси колебаний, например, преимущественно с какой-то одной собственной частотой (резонансной частотой) узла из труб, такой, например, которая соответствует основной форме изгибных колебаний, при которой у каждой измерительной трубки имеется только один колебательный антиузел. В частности в данном случае дополнительно предполагается, что в каждой измерительной трубке, что вполне свойственно для подобных измерительных преобразователей с изогнутыми измерительными трубками, при помощи возбуждающего механизма возбуждаются изгибные колебания с возбуждающей частотой f_exc таким образом, что она изгибается в функциональном режиме, колеблясь относительно упомянутой воображаемой оси колебаний, например, подобно зажатому с одной стороны рычагу, по меньшей мере, частично в соответствии с одной из форм ее собственных изгибных колебаний. Изгибные колебания измерительных трубок, активно возбуждаемые при помощи возбуждающего механизма, имеют в данном случае, всякий раз в области зоны сопряжения со стороны впускного отверстия, определяющей конкретный торец измерительной трубки со стороны впускного отверстия, колебательный узел со стороны впускного отверстия, а в области зоны сопряжения со стороны выпускного отверстия, определяющей конкретный торец измерительной трубки со стороны выпускного отверстия, колебательный узел со стороны выпускного отверстия таким образом, чтобы конкретная измерительная трубка проходила по ее колебательной длине между этими двумя колебательными узлами, по существу, свободно колеблясь. Как это характерно для измерительных преобразователей с узлом из труб рассматриваемого типа, измерительные трубки, при помощи возбуждающего механизма, воздействующего, например, дифференцированно на обе измерительные трубки, в подобном случае, в частности, возбуждаются таким образом, чтобы они осуществляли во время эксплуатации, по меньшей мере, периодически и, по меньшей мере, частично, оппозитно-равные изгибные колебания относительно продольной оси L. Другими словами, две измерительные трубки 10, 10' в каждом случае перемещаются относительно друг друга подобно ножкам камертона. В данном случае, по дополнительному варианту осуществления изобретения, возбуждающий механизм выполнен с возможностью возбуждения или поддержания оппозитно-равных вибраций первой измерительной трубки, а также второй измерительной трубки, в особенности изгибных колебаний каждой измерительной трубки относительно воображаемой оси колебаний, воображаемо соединяющей первый конкретный торец измерительной трубки с конкретным вторым торцом измерительной трубки. В качестве механизма 40 возбуждения в данном случае может использоваться, например, возбуждающий механизм 40 возбуждения, образованный обычно при помощи электродинамического возбудителя 41 колебаний, например одиночного электродинамического возбудителя 41 колебаний, расположенного в центре, например, примерно на половине длины, между, по меньшей мере, двумя измерительными трубками и воздействующего на измерительные трубки дифференцированно. Возбудитель 41 колебаний может быть, как показано на фиг.4, образован цилиндрической возбуждающей катушкой, через которую во время эксплуатации проходит соответствующий возбуждающий ток и которая закреплена на первой измерительной трубке и сопряжена с ней, трубка проницаема для соответствующего магнитного поля, а также постоянным магнитным якорем, который, по меньшей мере, частично погружается в возбуждающую катушку и закреплен с внешней стороны, в особенности, по центру, на второй измерительной трубке. Другие механизмы возбуждения для создания колебаний, по меньшей мере, в двух измерительных трубках, подходящие для использования в измерительной системе по изобретению, описаны, например, в ранее упоминавшихся US-A 4,680,974, US-A 4,738,144, US-A 4,768,384, US-A 4,801,897, US-A 4,823,614, US-A 4,879,911, US-A 5,009,109, US-A 5,050,439, US-A 5,359,881, US-A 5,602,345, US-A 5,734,112, US-A 5,796,011, US-A 5,926,096, US-A 5,969,264, US-B 7,127,952, US-A 6,092,429, US-A 6,311,136, US-B 6,883,387, US-B 7,325,461, US-B 7,392,709 или US-B 7,421,350.

Для создания вибрации, по меньшей мере, двух измерительных трубок измерительного преобразователя в механизм 40 возбуждения, как уже отмечалось, подается аналогично колеблющийся возбуждающий сигнал с регулируемой возбуждающей частотой f_exc, таким образом, чтобы ток i_exc возбуждения, соответствующим образом регулируемый по амплитуде, проходил во время эксплуатации через возбуждающую катушку возбудителя колебаний, в данном случае одиночного возбудителя, воздействующего на измерительную трубку 10, в результате чего создается магнитное поле для перемещения измерительных трубок. Задающий или также возбуждающий сигнал или возбуждающий его ток i_exc могут формироваться, например, гармонически, многочастотно, либо также прямоугольно. Возбуждающая частота f_exc возбуждающего тока, необходимая для поддержания активно возбуждаемых вибраций измерительных трубок, может, в случае измерительных преобразователей, показанных в типовом варианте осуществления, предпочтительно выбираться и задаваться таким образом, чтобы измерительные трубки, как уже отмечалось, колебались преимущественно с изгибными колебаниями, с единственным антиузлом в основной форме колебаний. В этой связи, по дополнительному варианту осуществления изобретения, возбуждающая частота, либо также частота fexc функционального режима, выбирается таким образом, чтобы она максимально точно соответствовала мгновенной собственной частоте изгибных колебаний, по меньшей мере, одной из измерительных трубок 10, в особенности изгибному колебанию основной формы колебаний. В приведенном функциональном примере, когда среда проходит через технологическую линию, а следовательно, массовый расход в узле из труб отличается от нуля, в проходящей среде за счет вибрации измерительных трубок описанным выше образом также создаются силы Кориолиса. Они, в свою очередь, воздействуют на измерительные трубки, через которые проходит среда, и, за счет этого, приводят к их дополнительной деформации, которая может регистрироваться датчиком, по существу, с дополнительной собственной формой колебаний более высокого модального порядка по сравнению с функциональным режимом. Мгновенное значение подобного, т.н. режима Кориолиса, накладываемого на возбуждаемый, функциональный режим с одинаковой частотой, в данном случае, в особенности по его амплитуде, также зависит от мгновенного массового расхода m. Поскольку режим Кориолиса может использоваться, как обычно для измерительных преобразователей с изогнутыми трубками, например, с собственной формой несимметричных, крутильных колебаний, в данном случае измерительные трубки, по которым в каждом случае проходит среда, осуществляют, как уже отмечалось, также вращательные колебания вокруг воображаемой оси колебаний, проходящей перпендикулярно оси изгибных колебаний. Подобная вращательная ось колебаний воображаемо сечет центральную линию соответствующей измерительной трубки примерно на половине колебательной длины.

Для регистрации вибраций измерительных трубок, в особенности также вибраций в режиме Кориолиса, измерительные преобразователи дополнительно включают в себя соответствующий узел 50 датчиков. Узел, как это схематически показано на фигурах 4 и 5, содержит, по меньшей мере, первый датчик 51 колебаний, например, электродинамический, первый датчик 51 колебаний и/или первый датчик 51 колебаний, разнесенный, по меньшей мере, от одного возбудителя колебаний и расположенный между, по меньшей мере, двумя измерительными трубками 10. Первый датчик 51 колебаний передает первый вибрационный измерительный сигнал S₁ измерительного преобразователя с информацией о вибрациях, по меньшей мере, одной из измерительных трубок, например сигнал с информацией об оппозитно-равных колебаниях, по меньшей мере, двух измерительных трубок. Сигнал, например, может быть напряжением, соответствующим колебаниям, либо электрическим током, соответствующим колебаниям. Кроме этого, предполагается, что при дальнейшем развитии изобретения в узле датчиков имеется, по меньшей мере, второй датчик 52 колебаний, например второй датчик 52 колебаний, разнесенный от первого датчика 51 колебаний и расположенный между, по меньшей мере, двумя измерительными трубками 10, и/или электродинамический второй датчик 52 колебаний. Второй датчик 52 колебаний передает второй вибрационный измерительный сигнал S2 измерительного преобразователя с информацией о вибрациях, по меньшей мере, одной из измерительных трубок, например сигнал с информацией об оппозитно-равных колебаниях, по меньшей мере, двух измерительных трубок. Датчики колебаний узла датчиков предпочтительно могут быть дополнительно выполнены таким образом, чтобы они передавали вибрационные измерительные сигналы одного и того же типа, например, в каждом случае, напряжение сигнала или ток сигнала. В рассматриваемом здесь варианте осуществления первый датчик 51 колебаний расположен со стороны впускного отверстия между, по меньшей мере, двумя измерительными трубками 10, а второй измерительный датчик 52 расположен со стороны выпускного отверстия между, по меньшей мере, двумя измерительными трубками 10 и, в частности, также равноудален от, по меньшей мере, одного возбудителя колебаний, либо от центров измерительных трубок 10, как и первый датчик колебаний, либо расположен таким образом, чтобы оппозитно-равные колебания двух измерительных трубок регистрировались дифференцированно. Датчики колебаний узла датчиков между тем также могут быть выполнены и расположены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы они регистрировали, помимо прочего, как это описано в US-A 5,602,345, колебания относительно корпуса измерительного преобразователя.

В этом случае, как правило, у каждого из широкополосных вибрационных сигналов S₁, S₂ измерительного преобразователя МТ, в каждом случае, соответствующего функциональному режиму, имеется компонент сигнала, имеющий частоту сигнала, соответствующую мгновенной частоте f_exc колебаний измерительных трубок, колеблющихся в активно возбуждаемом, функциональном режиме с фазовым сдвигом, зависящим от текущего массового расхода среды, проходящей через узел из труб, относительно возбуждающего сигнала i_exc, создаваемого, например, при помощи контура PLL в функциональной зависимости от сдвига фаз, существующего между, по меньшей мере, одним из вибрационных сигналов S₁, S₂ и возбуждающим током в механизме возбуждения. Даже в случае подачи достаточно широкополосного возбуждающего сигнала i_exc, в большинстве случаев, за счет очень высокого фактора качества колебаний измерительного преобразователя МТ, можно предположить, что компонент каждого вибрационного сигнала, соответствующего функциональному режиму, преобладает над другими компонентами сигнала, в особенности над компонентами сигнала, соответствующими возможным внешним помехам и/или классифицируемым как шум, а также преобладает, по меньшей мере, в пределах частотного диапазона, соответствующего ширине полосы функционального режима.

Вибрационные измерительные сигналы S₁, S₂, передаваемые измерительными преобразователями и содержащие в каждом случае компонент сигнала с частотой сигнала, соответствующей мгновенной колебательной частоте f_exc, по меньшей мере, двух измерительных трубок, колеблющихся в активно возбуждаемом, функциональном режиме, подаются, как это показано на фиг.3, на передающее электронное оборудование ТЕ, а оттуда в имеющийся измерительно-оценочный контур µС, где, при помощи соответствующего входного контура IC, они предварительно обрабатываются, в особенности предварительно усиливаются, фильтруются и оцифровываются для осуществления последующей оценки. В данном случае в качестве входного контура IC и измерительно-оценочного контура µС могут использоваться контуры уже опробированные и используемые в режиме Кориолиса, устройства измерения массового расхода, используемые для преобразования вибрационных сигналов или для определения удельного массового расхода и/или общего массового расхода и т.п., например, подобные тем, которые раскрыты в уже упоминавшихся документах из известного уровня техники. По дополнительному варианту осуществления изобретения измерительно-оценочный контур µС соответственно также реализован на базе микрокомпьютера, являющегося частью передающего электронного оборудования ТЕ, например, в виде процессора цифровой обработки сигналов (DSP), а также посредством программного кода, соответствующим образом реализованного и используемого в нем. Программный код может резидентно находиться, например, в электрически стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве EEPROM микрокомпьютера и загружаться при его запуске в оперативное запоминающее устройство ОЗУ, например, встроенное в микрокомпьютер. Процессоры, подходящие для использования в данных целях, например, серии TMS320VC33 производства фирмы Texas Instruments, имеются в наличии. Разумеется, вибрационные сигналы S₁, S₂, как уже отмечалось, преобразуются посредством соответствующих аналого-цифровых преобразователей передающего электронного оборудования ТЕ в соответствующие цифровые сигналы для их обработки микрокомпьютером, см. также, например, ранее упоминавшиеся US-B 6,311,136 или US-A 6,073,495, а также ранее упоминавшиеся измерительные преобразователи серии "PROMASS 83".

Передающее электронное оборудование ТЕ или находящийся в нем измерительно-оценочный контур µС в данном случае предназначены, по дополнительному варианту осуществления изобретения, с использованием вибрационных измерительных сигналов S₁, S₂, передаваемых узлом 50 датчиков, например на основании сдвига фаз, определяемого между вибрационными сигналами S₁, S₂ от первого и второго датчиков 51, 52 колебаний, формируемых, когда измерительная трубка 10 колеблется частично в функциональном режиме/в режиме Кориолиса, для периодического определения измеряемого значения X_m массового расхода, отражающего удельный массовый расход среды, проходящей через измерительный преобразователь. Для этого передающее электронное оборудование, по дополнительному варианту осуществления изобретения, во время эксплуатации, периодически формирует измеряемое значение Х_Δφ фазового сдвига, отражающее мгновенный сдвиг Δφ фаз, существующий между первым вибрационным сигналом S₁ и вторым вибрационным сигналом S₂. Как вариант или как дополнение, для определения измеряемого значения X_m массового расхода передающее электронное оборудование ТЕ измерительной системы также может использоваться для получения из мгновенной частоты колебаний, определяемой на основании вибрационных измерительных сигналов или возбуждающего сигнала, в особенности активно возбуждаемой частоты в функциональном режиме, измеряемого значения плотности, отражающего плотность среды, проходящей через измерительный преобразователь. Кроме этого, передающее электронное оборудование ТЕ может, как это обычно происходит при использовании линейных измерительных устройств рассматриваемого типа, в отдельных случаях также использоваться для определения измеряемого значения Хη вязкости, отражающего вязкость среды, проходящей через измерительный преобразователь, см. также ранее упоминавшиеся US-B 7,284,449, US-B 7,017,424, US-B 6,910,366, US-B 6,840,109, US-A 5,576,500 или US-B 6,651,513. Для определения возбуждающей энергии или энергии возбуждения, либо гашения, необходимых для определения вязкости, в данном случае может использоваться возбуждающий сигнал, передаваемый задающей схемой передающего электронного оборудования, в особенности амплитуда и частота его компонента электрического тока, задающего функциональный режим или амплитуду совокупного возбуждающего тока, нормализованного, в отдельных случаях также по амплитуде колебаний, определяемой на основе, по меньшей мере, одного из вибрационных сигналов. Между тем, как вариант или как дополнение, в качестве меры возбуждающей энергии или энергии возбуждения, либо гашения, необходимых для определения вязкости измеряемого значения, также могут использоваться внутренний управляющий сигнал для настройки задающего сигнала или возбуждающий ток или, например, в случае возбуждения вибраций, по меньшей мере, в одной измерительной трубке с заранее жестко определенным возбуждающим током или поддерживаемой неизменной амплитудой, а также, по меньшей мере, один из вибрационных сигналов, в особенности его амплитуда.

Как уже неоднократно упоминалось, в случае использования узла из труб рассматриваемого типа, по меньшей мере, с двумя параллельно соединенными линиями тока увеличивается вероятность скрытого, а в отдельных случаях внезапного засорения В, например, вследствие закупоривания одной из измерительных трубок твердыми частицами. В измерительной системе по изобретению передающее электронное оборудование ТЕ, в конечном счете, предназначено в частности для мониторинга возможного частичного засорения В узла из труб при помощи измерительных сигналов, передаваемых измерительным преобразователем, в особенности, когда среда проходит через узел из труб, и в особенности мониторинга, основанного на определении существующей разницы температур между первой измерительной трубкой и второй измерительной трубкой, а также предупреждения о частичном засорении В (в области впускного отверстия второй измерительной трубки, как это схематически показано на фиг.3) узла из труб, в случае если установленная температурная разница отличается от заранее установленного предельно допустимого значения температурной разницы для незасоренного узла из труб. Для этого измерительный преобразователь измерительной системы по изобретению дополнительно включает в себя температурный измерительный узел, соединенный с передающим электронным оборудованием, с имеющимся у него первым температурным датчиком, для подачи температурного сигнала T₁, зависящего от температуры ϑ₁ в первой измерительной трубке, а также, по меньшей мере, вторым температурным датчиком 62, например вторым температурным датчиком 62, имеющим конструкцию, аналогичную первому температурному датчику 61, для подачи температурного сигнала T₂, зависящего от температуры ϑ₂ во второй измерительной трубке. Каждый из температурных датчиков, в особенности температурных датчиков, имеющих одинаковую конструкцию, может быть выполнен, например, в виде резистивного термометра или термопары. На основании, по меньшей мере, двух температурно-измерительных сигналов, передаваемых температурно-измерительным узлом, передающее электронное оборудование, например, путем сравнения обоих температурных сигналов определяет, является ли узел из труб частично засоренным по тому, насколько они отличаются друг от друга в результате засорения В измерительных трубок, и/или путем сравнения каждого из двух температурных сигналов определяет, насколько один из двух сигналов отличается в результате засорения В от заранее установленной эталонной температуры или эталонной температуры, определяемой во время эксплуатации.

Используя температурный сигнал, созданный посредством первого температурного датчика, а также температурный сигнал, созданный посредством второго температурного датчика, передающее электронное оборудование может, наконец, по меньшей мере, периодически, при условии соответствия температурных сигналов критерию данного состояния, подавать предупредительный сигнал X_Err, например, при помощи упомянутого дисплея и используя оперативный элемент HMI через дисплей и/или звукового сигнала при помощи гудка, регулируемого измерительной системой, информирующей о частичном засорении узла из труб. Таким образом, по дополнительному варианту осуществления изобретения предполагается, что передающее электронное оборудование, используя температурный сигнал, созданный посредством первого температурного датчика, а также температурный сигнал, созданный посредством второго температурного датчика, подает вышеупомянутый предупредительный сигнал X_Err, если температурный сигнал, созданный посредством первого температурного датчика, и температурный сигнал, созданный посредством второго температурного датчика, отличаются друг от друга сверх предельно допустимого заранее установленного значения, по меньшей мере, по одному получаемому каждый раз параметру, т.е. такому параметру сигнала, как, например, среднее временное значение амплитуды сигнала каждого из двух температурных сигналов, отклонение амплитуды сигнала каждого из двух температурных сигналов, кросскорреляции двух температурных сигналов и т.п. Между тем, как вариант или как дополнение, передающее электронное оборудование также может, используя сигнал о температурной разнице, сформированный посредством температурного сигнала, созданного первым температурным датчиком, а также посредством температурного сигнала, созданного вторым температурным датчиком, и отражающий температурную разницу между первой измерительной трубкой и второй измерительной трубкой, свидетельствующую о вышеупомянутом частичном засорении узла из труб, подавать предупредительный сигнал X_Err, если температурная разница, отражаемая сигналом о температурной разнице, отличается от заранее установленного предельно допустимого значения для незасоренного узла из труб. Предельно допустимое значение, необходимое в каждом случае для подачи предупредительного сигнала X_Err, может определяться, например, экспериментальным путем за счет моделирования незасоренного или частично засоренного узла из труб предварительно осуществляемого на конкретном, соответствующем образом подготовленном измерительном преобразователе или на соответствующем или, по меньшей мере, сопоставимом узле из труб при соответствующем порядке измерения температуры, и соответствующим образом закладываться в память сопряженного передающего электронного оборудования. В случае если узел из труб образован только из двух измерительных трубок, поток через которые проходит параллельно, передающее электронное оборудование или предельно допустимое значение предпочтительно могут быть подобраны таким образом, чтобы подаваемый предупредительный сигнал X_Err информировал о засорении лишь одной из двух измерительных трубок, либо подаваемый предупредительный сигнал X_Err информировал о том, что среда проходит через одну из двух измерительных трубок, первую измерительную трубку в примере по фиг.3, тогда как через другую из двух измерительных трубок, вторую измерительную трубку в примере по фиг.3, среда не проходит. В другом упоминавшемся случае, когда узел из трубок образован из более чем двух, например из четырех измерительных трубок, поток через которые проходит параллельно, передающее электронное оборудование предпочтительно может быть выполнено таким образом, чтобы предупредительный сигнал X_Err информировал о том, что, в результате засорения, по меньшей мере, через одну из измерительных трубок среда больше не проходит, тогда как, по меньшей мере, через одну из измерительных трубок среда по-прежнему проходит.

По дополнительному варианту осуществления изобретения температурные датчики для мониторинга узла из труб расположены в измерительном преобразователе таким образом или имеющийся в нем температурно-измерительный узел выполнен таким образом, чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, зависел преимущественно от температуры в первой измерительной трубке, а температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика, зависел преимущественно от температуры во второй измерительной трубке и/или чтобы первый температурный датчик реагировал, например, также быстро, изменяя температурный сигнал при изменении температуры в первой измерительной трубке, как второй температурный датчик реагирует, изменяя температурный сигнал при изменении температуры во второй измерительной трубке. По дополнительному варианту осуществления изобретения первый температурный датчик и второй температурный датчик дополнительно выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, соотносился в большей степени с температурой или кривой временно-температурной зависимости в первой измерительной трубке, чем сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика, либо чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика, соотносился в большей степени с температурой или кривой временно-температурной зависимости во второй измерительной трубке, чем сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика.

Для создания температурных сигналов, реагирующих максимально быстро на возможное частичное засорение узла из труб или соотнесенных в максимальной степени, в каждом отдельном случае, с температурой, регистрируемой в измерительных трубках, кроме этого, также может быть предпочтительно закрепить первый температурный датчик, как это также схематически показано на фиг.3, непосредственно на первой измерительной трубке, а второй температурный датчик - непосредственно на второй измерительной трубке, например, при помощи проводящей термопайки или клея. Для упрощения установки и подключения проводов при установке измерительной системы по изобретению по одному из вариантов осуществления изобретения дополнительно предполагается, что кроме первого температурного датчика никаких других дополнительных температурных датчиков на первой измерительной трубке не устанавливается, либо, как вариант, или как дополнение, кроме второго температурного датчика никаких других дополнительных температурных датчиков на второй измерительной трубке не устанавливается, между тем, например, с целью повышения надежности определения частичного засорения узла из труб, либо с целью дублирования, температурно-измерительный узел может содержать два или более температурных датчиков, установленных на каждой измерительной трубке и взаимно разнесенных между собой. В целях дополнительного упрощения установки или подключения проводов также может быть весьма предпочтительно разместить каждый из двух температурных датчиков, как это также схематически показано на фиг.3, в каждом случае, в районе первой области #11 сопряжения. Как вариант, по меньшей мере, один из температурных датчиков между тем также может быть закреплен на одном из двух делителей потока. Например, первый температурный датчик может быть закреплен на первом делителе потока, примерно ближе к первому отверстию для потока, чем ко второму отверстию для потока упомянутого делителя потока, и/или второй температурный датчик может быть закреплен на втором делителе потока примерно ближе ко второму отверстию для потока, чем к первому отверстию для потока упомянутого делителя потока.

Для повышения точности или информативности мониторинга узла из труб, реализованного при помощи передающего электронного оборудования, в особенности также для предотвращения подачи ложных предупредительных сигналов, либо для оценки температурно-измерительных сигналов, передаваемых температурно-измерительным узлом, температурно-измерительный узел включает в себя, по дополнительному варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, третий температурный датчик 63, например третий температурный датчик 63, непосредственно закрепленный на корпусе измерительного преобразователя и/или точно также выполненный в виде резистивного термометра, передающего температурный сигнал Т₃, зависящий от температуры ϑ₃ корпуса измерительного преобразователя, выступающей, например, в качестве эталонной температуры при мониторинге, осуществляемом при помощи передающего электронного оборудования. Используя температурный сигнал, формируемый первым температурным датчиком, а также температурный сигнал, создаваемый третьим температурным датчиком, передающее электронное оборудование может, например, формировать отчет, информирующий о том, что температурные сигналы, передаваемые температурным измерительным узлом, отслеживающим частичное засорение узла из труб, могут использоваться, поскольку температура среды в измерительном преобразователе отличается от температуры в корпусе измерительного преобразователя; например, если разница температур между корпусом измерительного преобразователя и средой, определяемая на основании температурного сигнала, составляет, по меньшей мере, в течение определенного периода времени, свыше 5 минут, в среднем, более 5 градусов по Келвину. Как вариант или как дополнение, передающее электронное оборудование может, используя температурный сигнал, создаваемый первым температурным датчиком, а также температурный сигнал, создаваемый третьим температурным датчиком, формировать отчет, информирующий о том, что температурные сигналы, передаваемые температурным измерительным узлом, отслеживающим частичное засорение узла из труб, не могут в данный момент использоваться, поскольку температура среды в измерительном преобразователе не отличается или отличается незначительно от температуры в корпусе измерительного преобразователя; например, если разница температур между корпусом измерительного преобразователя и средой, определяемая на основании температурного сигнала, составляет, по меньшей мере, в течение определенного периода времени, свыше 5 минут, в среднем, менее 5 градусов по Келвину. Для формирования температурного сигнала, максимально быстро реагирующего на возможную разницу температур между средой, существующей в измерительном преобразователе, и проходящей через него средой, в данном случае может быть предпочтительно установить третий температурный датчик рядом с одним из делителей потока.

В ранее упоминавшейся ситуации, когда в измерительном преобразователя для подачи текучей среды используется четыре измерительные трубки, соединенные с четырьмя делителями потока, образующие узел из труб с четырьмя линиями тока, соединенными параллельно, как вариант или как дополнение, для измерения температуры в корпусе измерительного преобразователя в температурно-измерительном узле для мониторинга узла из труб дополнительно может использоваться третий температурный датчик, формирующий температурный сигнал на основании температуры в третьей измерительной трубке измерительного преобразователя, а также, по меньшей мере, четвертый температурный датчик, формирующий температурный сигнал на основании температуры в четвертой измерительной трубке измерительного преобразователя. В этом случае третий температурный датчик может быть непосредственно закреплен на третьей измерительной трубке, а четвертый температурный датчик может быть непосредственно закреплен на четвертой измерительной трубке, например, всякий раз в области сопряжения со стороны впускного отверстия.

Для повышения точности или информативности мониторинга узла из труб, реализованного при помощи передающего электронного оборудования, в особенности также для предотвращения подачи ложных предупредительных сигналов, ошибочно информирующих о засорении узла из труб, либо для проверки температурно-измерительных сигналов, передаваемых температурно-измерительным узлом, дополнительно предусматривается, что передающее электронное оборудование может формировать предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб одновременно с подачей, по меньшей мере, одного вибрационного измерительного сигнала, отражающего колебания измерительных трубок, и/или подачей, по меньшей мере, одного возбуждающего сигнала. Исходя из того, что в случае частичного засорения узла из труб его колебания, например собственная частота в активно возбуждаемом, функциональном режиме, либо также активно возбуждаемый, функциональный режим по сравнению с его формой колебаний существенно меняются, например, таким образом, что в результате скрытой разбалансированности узла из труб в дополнение к оппозитно-равным изгибным колебаниям в активно возбуждаемом, функциональном режиме в измерительных трубках также возбуждаются параллельные колебания, для поддержания оппозитно-равных изгибных колебаний по сравнению с беспрепятственной циркуляцией требуется повышенная мощность возбуждения, поэтому, дополнительно, за счет простого сравнения параметров сигналов, получаемых из вибрационных сигналов, либо из возбуждающего сигнала, например среднего временного значения амплитуды сигнала, изменения амплитуды сигнала, частоты сигнала и проч., с соответствующими, заранее определенными, например, полученными экспериментальным путем предельно допустимыми значениями, информация о возможном засорении узла из труб может собираться и использоваться при формировании предупредительного сигнала. Поэтому по дополнительному варианту осуществления изобретения передающее электронное оборудование формирует предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб, также используя, по меньшей мере, один из вибрационных измерительных сигналов, отражающий колебания измерительных трубок, и/или используя, по меньшей мере, один возбуждающий сигнал, если упомянутый вибрационный измерительный сигнал или упомянутый возбуждающий сигнал отклоняются от установленного для него предельно допустимого значения, по меньшей мере, по одному из параметров сигнала, получаемому из него каждый раз, в частности, по среднему временному значению амплитуды сигнала, изменению амплитуды сигнала, частоты сигнала и т.п.

Использование температурно-измерительного узла вышеупомянутого типа дополнительно позволяет, за счет наличия измерительной системы по изобретению, определять температуру ϑ среды как таковую с более высокой точностью или с более высокой надежностью, чем, например, в обычных измерительных системах рассмотренного типа, оснащенных лишь одним температурным датчиком, измеряющим температуру соответствующей среды, например, описанных в ранее упоминавшемся US-A 4,768,384. Поэтому, по дополнительному варианту осуществления изобретения, передающее электронное оборудование формирует, на основании температурного сигнала, созданного посредством первого температурного датчика, а также температурного сигнала, созданного посредством второго температурного датчика, а в отдельных случаях также используя дополнительные температурные датчики, которые могут иметься в температурно-измерительном узле для измерения температуры в измерительных трубках, по меньшей мере, например, лишь в том случае, когда передающее электронное оборудование не обнаруживает частичного засорения узла из труб, температурно-измерительную величину Х_ϑ, отражающую температуру среды, проходящей через узел из труб.

Вышеупомянутые расчетные функции, в особенности те, которые в каждом конкретном случае используются для создания предупредительного сигнала X_ERR, либо других вышеупомянутых значений, могут быть легко реализованы, например, посредством вышеупомянутого микрокомпьютера оценочного контура µС, либо, например, также имеющегося в нем процессора цифровой обработки сигналов (DSP). Создание и реализация соответствующих алгоритмов для вышеупомянутых компоновок, либо также, например, моделирование упомянутой амплитуды или частоты, управляющих контуров механизма возбуждения, а также их преобразование в программный код, который может использоваться в передающем электронном оборудовании, известны специалистам в данной области техники, а следовательно, в любом случае, после ознакомления с настоящим изобретением, не нуждаются в дополнительном объяснении. Разумеется, вышеупомянутые компоновки, либо другая функциональность измерительной системы, реализованные с использованием передающего электронного оборудования, также могут быть реализованы, полностью или частично, непосредственно при помощи соответствующих, дискретных и/или гибридных, а следовательно, совмещенных аналого-цифровых, вычислительных контуров передающего электронного оборудования ТЕ.

Для осуществления мониторинга узла из труб измерительная система по изобретению включает в себя подключенный к передающему электронному оборудованию температурно-измерительный узел с имеющимся у него первым температурным датчиком для создания температурного сигнала, зависящего от температуры в первой измерительной трубке узла из труб, а также, по меньшей мере, вторым температурным датчиком для создания температурного сигнала, зависящего от температуры во второй измерительной трубке узла из труб. Способ по изобретению предусматривает, что при выявлении разницы температур между, по меньшей мере, двумя измерительными трубками в результате их засорения во время прохождения среды через узел из труб, а также, если выявленная разница температур отличается от заранее установленного предельно допустимого значения для разницы температур у незасоренного узла из труб, подается сигнал о частичном засорении узла из труб, в особенности о засорении какой-то одной конкретной измерительной трубки. Технический результат - повышение точности и информативности мониторинга узла из труб. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ мониторинга узла из труб, состоящего из первой измерительной трубки, а также, по меньшей мере, второй измерительной трубки, соединенных между собой для создания параллельного потока, содержащий следующие этапы:
- обеспечение прохождения среды через узел из труб;
- определение разницы температур, существующей между первой измерительной трубкой и второй измерительной трубкой; а также
- информирование о частичном засорении узла из труб, например засорении только одной из измерительных трубок и/или засорении первой измерительной трубки при условии, что вторая измерительная трубка при этом одновременно не засоряется, если определяемая разница температур отличается от заранее установленного предельно допустимого значения разницы температур для незасоренного узла из труб.

2. Измерительная система для осуществления способа по п.1 для среды, проходящей по трубопроводу, в особенности водянистой жидкости, раствора, пасты или иного жидкого материала, выполненная в виде компактного измерительного устройства и/или в виде массового расходометра Кориолиса, содержащая измерительный преобразователь, через который во время эксплуатации проходит среда, для создания вибрационных сигналов, соответствующих параметрам текучей среды, предпочтительно удельному массовому расходу, плотности и/или вязкости; а также передающее электронное оборудование, сопряженное с измерительным преобразователем, для приведения в действие измерительного преобразователя, а также для оценки измерительных сигналов, передаваемых измерительным преобразователем, содержащим:
- первый делитель (20₁) потока, расположенный со стороны впускного отверстия, содержащий, по меньшей мере, два взаимно разнесенных отверстия (20_1А, 20_1B,) для потока;
- второй делитель (20₂) потока, расположенный со стороны выпускного отверстия, содержащий, по меньшей мере, два взаимно разнесенных отверстия (20_2A, 20_2B,) для потока;
- по меньшей мере, две измерительные трубки (10, 10′), соединенные с делителями (20₁, 20₂) потока, предпочтительно с делителями (20₁, 20₂) потока, имеющими одинаковую конструкцию для создания узла из труб, по меньшей мере, с двумя линиями тока, соединенных с возможностью обеспечения параллельного прохождения потока, из которых первая измерительная трубка (10) входит первым впускным торцом измерительной трубки в первое отверстие (20_1A) для потока первого делителя (20₁) потока, а вторым выпускным торцом измерительной трубки - в первое отверстие (20_2A) для потока второго делителя (20₂) потока; а вторая измерительная трубка (10′) входит первым впускным торцом измерительной трубки во второе отверстие (20_1B) для потока первого делителя (20₁) потока, а вторым выпускным торцом измерительной трубки - во второе отверстие (20_2B) для потока второго делителя (20₂) потока; а также
- узел измерения температуры для мониторинга узла из труб, соединенный с передающим электронным оборудованием, причем в температурно-измерительном узле для подачи сигнала в зависимости от температуры в первой измерительной трубке имеется первый температурный датчик, в особенности первый температурный датчик, закрепленный непосредственно на первой измерительной трубке и/или выполненный в виде резистивного термометра, а для подачи сигнала в зависимости от температуры во второй измерительной трубке имеется, по меньшей мере, второй температурный датчик, в особенности второй температурный датчик, закрепленный непосредственно на второй измерительной трубке и/или выполненный в виде резистивного термометра;
- причем передающее электронное оборудование, используя температурный сигнал, формируемый посредством первого температурного датчика, а также температурный сигнал, формируемый посредством второго температурного датчика, например второго температурного датчика, сконструированного, по существу, аналогично первому температурному датчику, подает, по меньшей мере, периодически предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб, в особенности о засорении только одной из измерительных трубок и/или о засорении первой измерительной трубки при условии, что вторая измерительная трубка при этом одновременно не засоряется.

3. Измерительная система по п.2, отличающаяся тем, что передающее электронное оборудование, используя температурный сигнал, созданный посредством первого температурного датчика, а также температурный сигнал, созданный посредством второго температурного датчика, например второго температурного датчика, имеющего конструкцию, по существу, аналогичную первому температурному датчику, подает предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб, если температурный сигнал, созданный посредством первого температурного датчика, и температурный сигнал, созданный посредством второго температурного датчика, отличаются друг от друга сверх предельно допустимого заранее установленного соответствующего значения, по меньшей мере, по одному получаемому из них каждый раз параметру, предпочтительно по среднему временному значению амплитуды сигнала каждого из двух температурных сигналов, изменению амплитуды сигнала каждого из двух температурных сигналов, кросскорреляции двух температурных сигналов.

4. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что передающее электронное оборудование, используя сигнал о разнице температур, сформированный посредством температурного сигнала, созданного первым температурным датчиком, а также посредством температурного сигнала, созданного вторым температурным датчиком, и отражающий разницу температур между первой измерительной трубкой и второй измерительной трубкой, подает предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб, если разница температур, отражаемая сигналом о разнице температур, отличается от заранее установленного предельного допустимого значения для незасоренного узла из труб.

5. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что первый температурный датчик, а также второй температурный датчик выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы первый температурный датчик реагировал примерно также быстро, изменяя свой температурный сигнал при изменении температуры в первой измерительной трубке, как и второй температурный датчик, изменяющий его температурный сигнал при изменении температуры во второй измерительной трубке.

6. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что первый температурный датчик, а также второй температурный датчик выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, преимущественно зависел от температуры в первой измерительной трубке, а температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика, преимущественно зависел от температуры во второй измерительной трубке.

7. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что первый температурный датчик, а также второй температурный датчик выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика, соотносился с температурой в первой измерительной трубке в большей степени, чем температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика.

8. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что первый температурный датчик, а также второй температурный датчик выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, чтобы температурный сигнал, создаваемый посредством второго температурного датчика, соотносился с температурой во второй измерительной трубке в большей степени, чем температурный сигнал, создаваемый посредством первого температурного датчика.

9. Измерительная система по п.2 или 3,
- отличающаяся тем, что первый температурный датчик закреплен на первой измерительной трубке; и/или
- второй температурный датчик закреплен на второй измерительной трубке.

10. Измерительная система по п.9,
- отличающаяся тем, что кроме первого температурного датчика других температурных датчиков на первой измерительной трубке не закреплено; и/или
- кроме второго температурного датчика других температурных датчиков на второй измерительной трубке не закреплено.

11. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что передающее электронное оборудование, используя температурный сигнал, созданный посредством первого температурного датчика, а также температурный сигнал, созданный посредством второго температурного датчика, например второго температурного датчика, который, по существу, сконструирован аналогично первому температурному датчику, по меньшей мере, периодически формирует значение (Х_ϑ) измеренной температуры, отражающее температуру среды, проходящей по узлу из труб, в особенности, когда передающее электронное оборудование не обнаруживает частичного засорения узла из труб.

12. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что измерительный преобразователь имеет четыре измерительные трубки, соединенные с делителями (20₁, 20₂) потока, в особенности делителями (20₁, 20₂) потока, имеющими одинаковую конструкцию, предназначенные для формирования узла из труб с четырьмя линиями тока для подачи текучей среды в параллельных потоках.

13. Измерительная система по п.12, отличающаяся тем, что в температурно-измерительном узле предусмотрен третий температурный датчик для создания температурного сигнала, зависящего от температуры в третьей измерительной трубке измерительного преобразователя, а также, по меньшей мере, четвертый температурный датчик для создания температурного сигнала, зависящего от температуры в четвертой измерительной трубке измерительного преобразователя.

14. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что измерительный преобразователь дополнительно содержит корпус (100) измерительного преобразователя с первым торцом корпуса, расположенным со стороны впускного отверстия, в особенности первым торцом корпуса, расположенным со стороны впускного отверстия, с соединительным фланцем для сегмента линии, подающей среду в измерительный преобразователь, и/или первым торцом корпуса, расположенным со стороны впускного отверстия, образованным посредством первого делителя (20₁) потока, а также вторым торцом корпуса, расположенным со стороны выпускного отверстия, в особенности вторым торцом корпуса, расположенным со стороны выпускного отверстия, с соединительным фланцем для сегмента линии, отводящей среду из измерительного преобразователя, и/или вторым торцом корпуса, расположенным со стороны выпускного отверстия, образованным посредством второго делителя (20₂) потока.

15. Измерительная система по п.14, отличающаяся тем, что температурно-измерительный узел содержит, по меньшей мере, третий температурный датчик, предпочтительно третий температурный датчик, непосредственно закрепленный на корпусе (7₁) измерительного преобразователя и/или выполненный в виде резистивного термометра, предназначенный для формирования температурного сигнала, зависящего от температуры в корпусе (7₁) измерительного преобразователя.

16. Измерительная система по п.15, отличающаяся тем, что передающее электронное оборудование, используя температурный сигнал, созданный первым температурным датчиком, а также температурный сигнал, созданный третьим температурным датчиком, формирует отчет, информирующий о том, что температурные сигналы, передаваемые температурно-измерительным узлом, подходят для мониторинга частичного засорения узла из труб, поскольку температура среды в измерительном преобразователе отличается от температуры в корпусе измерительного преобразователя.

17. Измерительная система по п.15, отличающаяся тем, что передающее электронное оборудование, используя температурный сигнал, созданный первым температурным датчиком, а также температурный сигнал, созданный третьим температурным датчиком, формирует отчет, информирующий о том, что температурные сигналы, передаваемые температурно-измерительным узлом, в данный момент не подходят для мониторинга частичного засорения узла из труб, поскольку температура среды в измерительном преобразователе не отличается или отличается лишь незначительно от температуры в корпусе измерительного преобразователя.

18. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что измерительная система дополнительно содержит, по меньшей мере, один электромеханический, в особенности электродинамический, возбудитель колебаний, предназначенный для возбуждения и/или поддержания вибраций, по меньшей мере, двух измерительных трубок, в особенности оппозитно-равные изгибные колебания каждой из, по меньшей мере, двух измерительных трубок, в каждом случае относительно воображаемой оси колебаний, воображаемо соединяющий первый впускной торец со стороны впускного отверстия соответствующей измерительной трубки со вторым выпускным торцом со стороны выпускного отверстия соответствующей измерительной трубки с собственной резонансной частотой измерительного преобразователя.

19. Измерительная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что измерительный преобразователь дополнительно содержит:
- первый датчик колебаний, в особенности электродинамический первый датчик колебаний для регистрации вибраций со стороны впускного отверстия, по меньшей мере, двух измерительных трубок и создания первого вибрационного сигнала измерительного преобразователя, отражающего вибрации, по меньшей мере, в одной из измерительных трубок, в особенности вибрации со стороны впускного отверстия первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки; а также
- второй датчик колебаний, в особенности электродинамический второй датчик колебаний для регистрации вибраций со стороны выпускного отверстия, по меньшей мере, двух измерительных трубок и создания второго вибрационного сигнала измерительного преобразователя, отражающего вибрации, по меньшей мере, в одной из измерительных трубок, в особенности вибрации со стороны выпускного отверстия первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки.

20. Измерительная система по п.19, отличающаяся тем, что передающее электронное оборудование подает предупредительный сигнал, информирующий о частичном засорении узла из труб, на основании, по меньшей мере, одного из вибрационных сигналов, если упомянутый вибрационный сигнал отличается от соответствующего, заранее установленного для него предельно допустимого значения, по меньшей мере, по одному из параметров сигнала, в каждом случае получаемых из упомянутого вибрационного сигнала, в особенности по временному среднему значению амплитуды сигнала, изменению амплитуды сигнала, частоте сигнала и проч.

21. Измерительная система по п.19, отличающаяся тем, что передающее электронное оборудование посредством первого вибрационного сигнала, а также посредством второго вибрационного сигнала формирует измеряемую величину (Х_Δφ) фазового сдвига, отражающую фазовый сдвиг, существующий между первым вибрационным сигналом (s₁) и вторым вибрационным сигналом (s₂), в особенности фазовый сдвиг Δ_φI, зависящий от удельного массового расхода среды, проходящей через измерительный преобразователь, и/или тем, что передающее электронное оборудование посредством первого вибрационного сигнала, а также посредством второго вибрационного сигнала формирует измеряемую величину (Х_m) массового расхода, отображающую удельный массовый расход среды, проходящей через измерительный преобразователь.