УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПРОТЕКАЮЩИХ ПАРОВ И СООТВЕТСТВЕННЫЙ СПОСОБ Российский патент 2021 года по МПК G01F1/74 G01F1/84 G01F15/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к вибрационным измерителям и, в частности, к способу и устройству для определения в реальном времени давления паров.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮ

Давление паров по Рейду (RVP) - одно из наиболее часто измеряемых свойств, используемых при установлении стандартов качества топлива. Давление протекающих паров является важным свойством для приложений, в которых имеется поток флюида и используется хранение летучих флюидов, таких как бензин, жидкости из природного газа и сжиженный нефтяной газ. Давление паров предоставляет индикацию того, как летучие флюиды могут вести себя при их использовании и, дополнительно, указывает на условия, при которых, вероятно, возникают пузырьки и формируется давление. Кроме того, измерение давления паров летучих флюидов способствует обеспечению безопасности и предупреждению повреждения транспортировочных сосудов и прочей инфраструктуры.

Если давление паров флюида слишком велико, то при накачке или при транспортных операциях может возникнуть кавитация. Кроме того, вообще говоря, возможно, что давление паров в сосуде или в технологической линии поднимется выше безопасных уровней вследствие изменения температуры. Поэтому, часто требуется знать значения RVP до хранения и транспортировки.

Как правило, значение RVP определяется посредством отбора проб и транспортировки их в лабораторию на исследование для определения этого значения из пробы. Это создает сложности при установлении стандартов регулирования качества топлива вследствие задержки в получении конечных результатов, вследствие стоимости содержания лаборатории, а также вследствие проблем с безопасностью технологии и достоверностью получаемых результатов, связанных с обработкой проб. Давление протекающих паров часто определяется посредством той же технологии, сопровождаемой преобразованием значения RVP, определяемого в лаборатории, в давление протекающих паров при температуре потока на основании справочных таблиц и баз данных, основанных на эмпирических измерениях.

Поэтому, имеется потребность во встроенном в линию устройстве, или в соответственной системе, которые позволят непрерывно измерять давление протекающих паров и/или значение RVP в реальном времени при данных технологических условиях. Это обеспечивается посредством настоящих вариантов реализации и достигается усовершенствование в данной области техники. Измерение на месте более надежно, поскольку оно устраняет потребность в периодическом отборе проб и полностью устраняет риск изменения свойств флюида в промежутке времени между отбором пробы и лабораторным исследованием. Кроме того, повышается безопасность, благодаря измерениям в реальном времени, поскольку небезопасные условия могут быть немедленно устранены. Кроме того, экономятся средства, поскольку регулировочные установки могут быть выполнены с простым контролем на месте, причем проверка и решение об установках могут быть сделаны с малой задержкой или непродолжительной остановкой процесса.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом реализации, предоставляется способ определения давления паров флюида. Способ содержит предоставление измерителя, имеющего электронный измеритель, причем измеритель содержит, по меньшей мере, либо расходомер, либо денситометр. Технологический флюид пропускается через измеритель, и измеряется давление технологического флюида. Давление технологического флюида регулируется до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница, и определяется давление протекающих паров технологического флюида на монофазной/двухфазной границе.

В соответствии с вариантом реализации, предоставляется система для определения давления протекающих паров технологического флюида. Система содержит измеритель, содержащий, по меньшей мере, либо расходомер, либо денситометр. Регулятор давления флюидно связан с измерителем. Система содержит датчик давления. Электронный измеритель связан с измерителем и датчиком давления, причем электронный измеритель сконфигурирован для приема измеряемого давления. Электронный измеритель сконфигурирован для управления регулятором давления для регулировки давления технологического флюида, до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница, и для определения давления протекающих паров технологического флюида на монофазной/двухфазной границе.

ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с объектом, способ определения давления паров флюида содержит этапы: предоставления измерителя, имеющего электронный измеритель, причем измеритель содержит, по меньшей мере, либо расходомер, либо денситометр, протекания технологического флюида через измеритель, измерения давления технологического флюида, регулировки давления технологического флюида, до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница, и определения давления протекающих паров технологического флюида на монофазной/двухфазной границе.

Предпочтительно, этап регулировки давления технологического флюида, до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница, содержит понижение давления клапана, расположенного выше по ходу относительно измерителя.

Предпочтительно, этап регулировки давления технологического флюида, до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница, содержит повышение давления клапана, расположенного ниже по ходу относительно измерителя.

Предпочтительно, способ содержит измерение температуры технологического флюида и вычисление давления паров по Рейду из температуры и давления протекающих паров.

Предпочтительно, этап вычисления давления паров по Рейду из температуры и давления протекающих паров содержит обращение к значениям давления паров по Рейду, сохраняемым в электронном измерителе с использованием давления паров по Рейду из температуры.

Предпочтительно, значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе, содержат справочную таблицу.

Предпочтительно, значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе, вычисляются из графической зависимости.

Предпочтительно, способ содержит определение присутствия вовлеченного газа в технологическом флюиде с помощью измерения усиления привода.

Предпочтительно, способ содержит определение присутствия вовлеченного газа в технологическом флюиде посредством измерения плотности флюида.

Предпочтительно, способ содержит определение присутствия вовлеченного газа в технологическом флюиде с помощью объединения измеряемого усиления привода и измеряемой плотности.

В соответствии с объектом, система для определения давления протекающих паров технологического флюида содержит измеритель, содержащий, по меньшей мере, либо расходомер, либо денситометр. Регулятор давления флюидно связан с измерителем. Система содержит датчик давления. Электронный измеритель связан с измерителем и датчиком давления, причем электронный измеритель сконфигурирован для: приема измеряемого давления, управления регулятором давления для регулировки давления технологического флюида, до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница, и определения давления протекающих паров технологического флюида на монофазной/двухфазной границе.

Предпочтительно, система содержит: один или несколько трубопроводов, и, по меньшей мере, один привод, присоединенный к одному или нескольким трубопроводам, сконфигурированный для генерации вибрационного сигнала для одного или нескольких трубопроводов. По меньшей мере, один тензометрический датчик, сконфигурированный для приема вибрационного сигнала от одного или нескольких трубопроводов, присоединен к одному или нескольким трубопроводам.

Предпочтительно, система содержит датчик температуры, сконфигурированный для измерения температуры технологического флюида, причем электронный измеритель сконфигурирован для вычисления давления паров по Рейду из измеряемой температуры технологического флюида и давления протекающих паров.

Предпочтительно, электронный измеритель содержит опорные значения давления паров по Рейду, сохраняемые в нем.

Предпочтительно, опорные значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе, содержат справочную таблицу.

Предпочтительно, опорные значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе, вычисляются в нем.

Предпочтительно, электронный измеритель сконфигурирован для определения присутствия вовлеченного газа в технологическом флюиде при измеряемом усилении привода.

Предпочтительно, электронный измеритель сконфигурирован для определения присутствия вовлеченного газа в технологическом флюиде при измеряемой плотности.

Предпочтительно, электронный измеритель сконфигурирован для определения присутствия вовлеченного газа в технологическом флюиде при комбинации измеряемого усиления привода и измеряемой плотности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает сборку датчика расходомера в соответствии с вариантом реализации;

Фиг.2 - электронный измеритель в соответствии с вариантом реализации;

Фиг.3 - система определения давления паров в соответствии с вариантом реализации; и

Фиг.4 - способ определения давления паров в соответствии с вариантом реализации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чертежи на Фиг.1-4 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как осуществить и использовать изобретение наилучшим образом. С целью пояснения принципов изобретения, некоторые обычные объекты были упрощены или исключены. Специалистам в данной области техники будут очевидны возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается описанными ниже конкретными примерами, но только пп. формулы и их эквивалентами.

Вибрационные датчики, такие как, например, вибрационные денситометры и расходомеры Кориолиса, общеизвестны, и они используются для измерения массового расхода и для получения другой информации, относящейся к материалам, протекающим через трубопровод в расходомере, или через трубопровод, содержащий денситометр. Приводимые в качестве примера расходомеры раскрыты в патенте США 4,109,524, патенте США 4,491,025, и Re. 31,450, все согласно J.E. Smith и др. Эти расходомеры имеют один или несколько трубопроводов прямой или изогнутой конфигурации. Каждая конфигурация трубопровода в массовом расходомере Кориолиса, например, имеет набор собственных колебательных мод, которые могут быть простыми изгибными, крутильными модами, или модами связанного типа. В каждом трубопроводе могут возбуждаться колебания на предпочтительной моде.

Некоторые типы массовых расходомеров, в частности, расходомеры Кориолиса, могут эксплуатироваться таким образом, чтобы осуществлялось прямое измерение плотности для предоставления информации об объеме через отношение массы к плотности. См., например, патент США № 4,872,351 согласно Ruesch, для вычисления добываемой нефти, при котором используется расходомер Кориолиса для измерения плотности неизвестного многофазного флюида. Патент США №5,687,100 согласно Buttler и др. представляет денситометр на эффекте Кориолиса, в котором корректируется считывание плотности для изменения массового расхода в массовом расходомере, работающем как вибрационный трубопроводный денситометр.

Материал втекает в расходомер из присоединенного трубопровода со стороны впускного отверстия расходомера, направляется через трубопровод(-ы), и выходит из расходомера со стороны выпускного отверстия расходомера. Собственные колебательные моды колебательной системы задаются, отчасти, объединенной массой трубопроводов и материала, протекающего внутри трубопроводов.

Когда поток через расходомер отсутствует, приводная сила, приложенная к трубопроводу(-ам), вызывает колебания всех точек вдоль трубопровода(-ов) с идентичной фазой или с малым "нулевым смещением", которое представляет собой запаздывание, измеряемое при нулевом потоке. Когда материал начинает протекать через расходомер, силы Кориолиса приводят к тому, что каждая точка вдоль трубопровода(-ов) имеет различную фазу. Например, фаза на конце впускного отверстия расходомера отстает от фазы в точке центрированного положения привода, тогда как фаза на выпускном отверстии опережает фазу в точке центрированного положения привода. Тензометрические датчики на трубопроводе(-ах) вырабатывают синусоидальные сигналы, отражающие движение трубопровода(-ов). Выходной сигнал от тензометрических датчиков обрабатывается для определения временной задержки между тензометрическими датчиками. Временная задержка между двумя или несколькими тензометрическими датчиками пропорциональна массовому расходу материала, протекающего через трубопровод(-ы).

Электронный измеритель, присоединенный к приводу, вырабатывает приводной сигнал для управления приводом, а также для определения массового расхода и/или других свойств технологического материала из сигналов, принятых от тензометрических датчиков. Привод может содержать одну из многих хорошо известных структур; однако, большое распространение в производстве расходомеров получили магнит и противостоящая приводная катушка. Переменный ток пропускается через приводную катушку для возбуждения колебаний трубопровода(-ов) с заданной амплитудой и частотой. В данной области техники также известно предоставление тензометрических датчиков со структурой магнита и катушки, подобной структуре привода. Однако, если привод принимает ток, который индуцирует перемещение, то в тензометрических датчиках обеспечиваемое приводом движение может использоваться для выработки напряжения. Величина временной задержки, измеряемая тензометрическими датчиками, очень мала; часто измеряется в наносекундах. Поэтому необходимо иметь очень точный выходной сигнал преобразователя.

На Фиг.1 показан расходомер 5, который может быть любым вибрационным измерителем, таким, как расходомер Кориолиса или денситометр, например, без ограничений. Расходомер 5 содержит сборку 10 датчика и электронный измеритель 20. Сборка 10 датчика реагирует на массовый расход и плотность технологического материала. Электронный измеритель 20 соединяется со сборкой 10 датчика посредством кабельных соединений 100 для предоставления плотности, массового расхода и информации о температуре по каналу 26, так же, как и для предоставления другой информации. Сборка 10 датчика включает в себя фланцы 101 и 101', пару манифольдов 102 и 102', пару параллельных трубопроводов 103 (первый трубопровод) и 103' (второй трубопровод), привод 104, датчик 106 температуры, такой, как резистивный температурный детектор (RTD), и пару тензометрических датчиков 105 и 105', таких как тензометрические датчики с магнитной катушкой, датчики деформации, оптические датчики или любые другие тензометрические датчики, известные в данной области техники. Трубопроводы 103 и 103' имеют впускные ветви 107 и 107' и выпускные ветви 108 и 108', соответственно. Трубопроводы 103 и 103' изгибаются, по меньшей мере, в одном симметричном местоположении вдоль их длины и по существу параллельны по всей их длине. Каждый трубопровод 103, 103' колеблется относительно осей W и W', соответственно.

Ветви 107, 107', 108, 108' трубопроводов 103, 103' неподвижно прикреплены к монтажным опорам 109 и 109' трубопроводов, и эти опоры, в свою очередь, неподвижно прикреплены к манифольдам 102 и 102'. Это обеспечивает непрерывный замкнутый канал для течения материала через сборку 10 датчика.

Когда фланцы 101 и 101' присоединяются к технологической линии (не показана), которая переносит измеряемый технологический материал, материал входит в первый конец 110 расходомера 5 через первое отверстие (не видно на Фиг.1) во фланце 101 и пропускается через манифольд 102 на монтажную опору 109 трубопровода. В пределах манифольда 102 материал разделяется и направляется через трубопроводы 103 и 103'. На выходных трубопроводах 103 и 103' технологический материал повторно объединяется в единый поток в пределах манифольда 102' и после этого направляется для выхода на втором конце 112, присоединенном фланцем 101' к технологической линии (не показана).

Трубопроводы 103 и 103' выбираются и соответственно устанавливаются на монтажные опоры 109 и 109' трубопровода так, чтобы иметь по существу то же самое массовое распределение, моменты инерции, и модули Юнга относительно изгибных осей W-W и W'-W', соответственно. Поскольку модуль Юнга трубопроводов 103, 103' изменяется с температурой, и это изменение влияет на вычисление расхода и плотности, то, по меньшей мере, на одном из трубопроводов 103, 103' устанавливается датчик 106 температуры для непрерывного измерения температуры трубопровода. Температура трубопровода, и, следовательно, напряжение, возникающее на датчике 106 температуры для данного тока, проходящего через него, определяется, прежде всего, температурой материала, проходящего через трубопровод. Температурно-зависимое напряжение, появляющееся на температурном датчике 106, используется хорошо известным способом электронным измерителем 20 для компенсации изменения модуля упругости трубопроводов 103, 103' вследствие любых изменений температуры трубопроводов 103, 103'. Датчик 106 температуры соединен с электронным измерителем 20.

Оба трубопровода 103, 103' приводятся в движение приводом 104 в противоположных направлениях относительно соответствующих изгибных осей W и W' на так называемой первой несинфазной моде изгибных колебаний расходомера. Этот привод 104 может содержать любую из многих хорошо известных структур, таких как магнит, установленный на трубопроводе 103', и противостоящая катушка, установленная на трубопроводе 103, через которую проходит переменный ток, заставляя оба трубопровода колебаться. Подходящий сигнал привода подается электронным измерителем 20, через кабельное соединение 113, к приводу 104. Следует понимать, что хотя обсуждение относится к двум трубопроводам 103, 103', в других вариантах реализации может быть предоставлен только единственный трубопровод, или могут быть предоставлены более, чем два трубопровода. Генерация множественных сигналов привода для нескольких приводов и, для привода(-ов), управляющих трубопроводами на других модах, помимо первой несинфазной моды изгибных колебаний, также находится в рамках настоящего изобретения.

Электронный измеритель 20 принимает сигнал температуры по кабельному соединению 114, и сигналы левой и правой скорости, появляющиеся в кабельных соединениях 115 и 115', соответственно. Электронный измеритель 20 вырабатывает сигнал привода, появляющийся на кабельном соединении 113 для привода 104 и вызывающий колебания трубопроводов 103, 103'. Электронный измеритель 20 обрабатывает сигналы левой и правой скорости и сигналы температуры для расчета массового расхода и плотности материала, проходящего через сборку датчика 10. Эта информация, наряду с другой информацией, подается электронным измерителем 20 по каналу 26 на исполнительное средство. Объяснение схемы электронного измерителя 20 не требуется для понимания настоящего изобретения и опущено для краткости данного описания. Следует понимать, что описание Фиг.1 предоставляется только как пример действия одного из возможных вибрационных измерителей и не предназначено для ограничения описания настоящего изобретения.

Описывается структура расходомера Кориолиса, хотя специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на вибрационном трубопроводе или вилкообразном денситометре без дополнительных возможностей измерения, предоставляемых массовым расходомером Кориолиса.

На Фиг.2 показана блок-схема электронного измерителя 20 расходомера 5 в соответствии с вариантом реализации. В процессе работы, расходомер 5 предоставляет различные значения измерений, которые могут быть выведены, включающие в себя одно или более измеряемое или усредненное значение массового расхода, объемного расхода, массового и объемного расхода отдельной компоненты потока, и полного расхода, включающего в себя, например, одновременно и объемный, и массовый расход отдельных компонент потока.

Расходомер 5 вырабатывает колебательный отклик. Колебательный отклик принимается и обрабатывается электронным измерителем 20 для выработки одного или нескольких значений измерения флюида. Значения могут быть отображены, записаны, сохранены, просуммированы и/или выведены.

Электронный измеритель 20 включает в себя интерфейс 201, систему 203 обработки, связанную с интерфейсом 201, и систему 204 памяти, связанную с системой 203 обработки. Несмотря на то, что эти компоненты показаны как различные блоки, следует понимать, что в электронном измерителе 20 могут содержаться различные комбинации интегрированных и/или отдельных компонентов.

Интерфейс 201 сконфигурирован для связи со сборкой 10 датчика расходомера 5. Интерфейс 201 может быть сконфигурирован, например, для присоединения к кабельным соединениям 100 (см. Фиг.1) и обмена сигналами с приводом 104, тензометрическими датчиками 105 и 105', и датчиками 106 температуры. Интерфейс 201 может быть дополнительно сконфигурирован для связи через канал 26 связи, например, через канал связи с внешними устройствами.

Система 203 обработки может содержать систему обработки любого вида. Система 203 обработки сконфигурирована для отыскания и выполнения сохраняемых подпрограмм управления расходомером 5. Система 204 памяти может хранить подпрограммы, включая подпрограмму 205 расходомера, подпрограмму 211 управления клапаном, подпрограмму 213 усиления привода и подпрограмму 215 давления паров. Система 204 памяти может сохранять измерения, принятые значения, рабочие значения и другую информацию. В некоторых вариантах реализации система памяти сохраняет массовый расход (m') 221, плотность (ρ) 225, порог (226) плотности, вязкость (μ) 223, температуру (T) 224, давление 209, усиление 306 привода, порог 302 усиления привода, порог 244 вовлечения газа, долю 248 вовлеченного газа и любые другие переменные, известные в данной области техники. Подпрограммы 205, 211, 213, 215 могут содержать любой из отмеченных сигналов и упомянутые другие переменные, известные в данной области техники. Другие подпрограммы измерения/обработки также предполагаются и находятся в рамках описания и пп. формулы.

Подпрограмма 205 расходомера может произвести и сохранить определения количественных параметров флюида и измерения расхода. Эти значения могут содержать по существу мгновенные значения измерения или могут содержать суммарные или накопленные значения. Например, подпрограмма 205 расходомера может вырабатывать измерения массового расхода и хранить их в устройстве памяти для массового расхода 221 системы 204 памяти, например. Например, подпрограмма 205 расходомера может вырабатывать измерения плотности 225 и сохранять их в устройстве памяти для плотности 225. Значения массового расхода 221 и плотности 225 определяются из колебательного отклика, как предварительно рассмотрено и как известно в данной области техники. Измерения массового расхода и другие измерения могут содержать по существу мгновенное значение, могут содержать выборку, могут содержать усредненное по интервалу времени значение, или могут содержать накопленное за интервал времени значение. Интервал времени может быть выбран как соответствующий интервалу времени, в течение которого регистрируются определенные флюидные условия, например, только жидкое состояние флюида, или, альтернативно, состояние флюида, включающее в себя жидкости и вовлеченный газ. Кроме того, предполагаются и другие соответственные количественные определения массового и объемного расхода в рамках описания и пп. формулы.

Как было отмечено, усиление 306 привода может использоваться как сигнал, указывающий на отсутствие потока/ложное условие суммирования. Порог 302 усиления привода может использоваться для различия периодов протекания потока, отсутствия потока, монофазной/двухфазной границы, и потока вовлеченного газа/смешанной фазы. Аналогично, может также использоваться порог 226 плотности, приложенный к считыванию 225 плотности, отдельно или совместно с усилением привода, для различия потока вовлеченного газа/смешанной фазы. Усиление 306 привода может использоваться как показатель для восприимчивости колебаний трубопровода расходомера 5 к присутствию флюидов существенно различной плотности, таких как, например, жидкие и газовые фазы, без ограничения. Объединенный эффект демпфирования вводимой энергии и получающейся амплитуды известен как расширенное усиление привода, которое отображает оценку того, какая мощность требуется для поддержания заданной амплитуды колебаний, если доступно более 100% мощности:

(1)

Следует отметить, что для целей предоставленных здесь вариантов реализации, термин усиление привода, в некоторых вариантах реализации, может относиться к току привода, напряжению на тензометрическом датчике, или любому сигналу, измеренному или выведенному, который показывает, какая мощность необходима для приведения в движение расходомерных трубопроводов 103, 103' с определенной амплитудой. В соответственных вариантах реализации термин усиление привода может быть обобщен для любого показателя, используемого для детектирования многофазного потока, такого, как уровень шумов, среднеквадратичное отклонение сигналов, результат измерений при демпфировании колебаний, и любого другого средства для детектирования потока смешанной фазы, известного в данной области техники. В варианте реализации эти показатели могут сравниваться между тензометрическими датчиками 105 и 105' для детектирования потока смешанной фазы.

Колеблющиеся трубопроводы 103, 103' потребляют очень немного энергии для поддержания колебаний на своей первой резонансной частоте, если только весь флюид в трубопроводе однороден по плотности. В случае флюида, состоящего из двух (или более) несмешивающихся компонент различной плотности, колебания трубопровода приведут к разной величине смещения для каждой из компонент. Это различие в смещении известно как рассогласование, и было показано, что величина этого рассогласования зависит от отношения плотностей компонент так, как обратное число Стокса:

(2)

(3)

Здесь ω - частота колебаний, ν - кинематическая вязкость флюида, и r - радиус частицы. Следует отметить, что частица может иметь более низкую плотность, чем флюид, как в случае пузырька.

Рассогласование, происходящее между компонентами, приводит к возникновению демпфирования колебаний трубопровода, к необходимости большей энергии для поддержания колебаний, или к уменьшению амплитуды колебаний при вводе неизменного количества энергии.

Относительно Фиг.3, в соответствии с вариантом реализации предоставляется система 300 определения давления паров. Предоставляется технологическая линия 303, имеющая впускное отверстие 304 и выпускное отверстие 307, причем технологическая линия 303 сконфигурирована для переноса технологического флюида, входящего в технологическую линию 303 через впускное отверстие 304. Предоставляется расположенный выше по ходу регулятор 308 давления, управляющий потоком флюида через технологическую линию 303. Предоставляется расположенный ниже по ходу регулятор 310 давления, управляющий потоком флюида через технологическую линию 303. Расходомер 5 электронного измерителя 20 расположен между расположенным выше по ходу регулятором 308 давления и расположенным ниже по ходу регулятором 310 давления, и сконфигурирован для приема технологического флюида, проходящего через расположенный выше по ходу регулятор 308 давления. Датчик 312 давления и датчик 314 температуры также присутствуют в системе 300. Несмотря на то, что датчик 312 давления и датчик 314 температуры показаны ниже по ходу относительно расходомера 5, эти датчики 312, 314 могут быть расположены до расходомера 5, или включены в состав расходомера 5.

Электронный измеритель 20 связан с расположенным выше по ходу регулятором 308 давления, расположенным ниже по ходу регулятором 310 давления, датчиком 312 давления и датчиком 314 температуры. Электронный измеритель 20 может управлять расположенным выше по ходу регулятором 308 давления и расположенным ниже по ходу регулятором 310 давления. Электронный измеритель 20 принимает измеренное давление от датчика 312 давления и измеренную температуру от датчика 314 температуры. Электронный измеритель 20 сконфигурирован для контроля давления технологического флюида и уменьшения его давления до тех пор, пока расходомер 5 не зарегистрирует введение второй фазы, что означает, что давление паров было достигнуто. В варианте реализации присутствует единственный регулятор 308 давления.

Относительно Фиг.4, предоставляется блок-схема 400 последовательности операций, иллюстрирующая пример схемы определения давления паров, используемой системой 300. Давление технологического флюида в системе 300 измеряется на этапе 402. Это выполняется с помощью датчика 312 давления. Температура технологического флюида в системе 300 измеряется на этапе 403. Если технологический флюид однофазный, при нормальных технологических условиях, то давление потока может быть уменьшено частичным закрытием регулятора 308, расположенного выше по ходу, как показано на этапе 404. Усиление привода и/или плотность могут быть измерены на этапе 406, и, как отмечено выше, могут быть использованы для определения наличия многофазного потока, а также могут быть использованы для определения монофазной/двухфазной границы. Поскольку измеряется 400 давление технологического флюида, и уменьшается 404 давление технологического флюида, введение второй фазы определяется через измерения 406 усиления привода и/или плотности, которые в свою очередь указывают на то, что давление пара достигнуто. Регистрация давления протекающих паров обозначается на этапе 408 посредством одновременной записи давления и температуры в точке, где определяется вторая фаза. На этапе 410 вычисляется значение RVP из измеряемого давления протекающих паров с учетом температуры в тот момент, когда было записано давление протекающих паров.

Следует отметить, что если технологический флюид уже содержит некоторые пары, то это будет зарегистрировано посредством измерения усиления привода и/или плотности, и расположенный ниже по ходу регулятор 310 давления может быть частично закрыт для увеличения давления с целью определения давления и температуры паров в точке, когда вторая фаза более не присутствует. В любом случае, для индикации давления протекающих паров технологического флюида используются монофазная/двухфазная граница и соответственные температура/давление технологического флюида на этой границе.

В других вариантах реализации могут быть использованы другие регуляторы давления и способы управления давлением, в которых конфигурация расположенного выше/ниже по ходу регулятора давления не обязательно обеспечивает достаточное изменение давления для достижения необходимого давления паров. Другие варианты реализации могут также включать в себя измерение температуры, так, чтобы предоставить возможность преобразования между истинным давлением паров (TVP) и давлением паров при стандартной температуре (например, давлением паров по Рейду (RVP)). Значение TVP представляет собой фактическое давление паров жидкого продукта при измеряемой температуре. Значение TVP затруднительно измерить непосредственно, и оно зависит от состава и температуры жидкости в измерительном устройстве. Как только значение TVP и температура становятся известны, давление протекающих паров при любой другой температуре и/или RVP могут быть вычислены из эмпирических корреляционных данных, сохраняемых в электронном измерителе 20. Эмпирические корреляционные данные могут содержать справочные таблицы, математические алгоритмы и/или математические графические зависимости. Прямое измерение значения RVP обычно требует отправки проб на лабораторный анализ.

В варианте реализации, система 300 располагается в отводимом потоке, так, что измеряется только проба от основного потока, и при этом снижается воздействие на обработку материала. Поскольку значение RVP существенно зависит от состава, измерение пробы отводимого потока будет эффективно в тех случаях, когда состав достаточно однороден. Это позволяет сделать систему меньшего размера, менее дорогостоящую и более удобную в использовании.

Подробные описания вышеупомянутых вариантов реализации не исчерпывают описания всех вариантов реализации, рассматриваемых заявителями как находящиеся в пределах объема притязаний настоящего изобретения. Действительно, специалисты в данной области техники увидят, что определенные элементы вышеописанных вариантов реализации могут по-разному быть скомбинированы или устранены для создания дополнительных вариантов реализации, и такие дополнительные варианты реализации находятся в пределах объема притязаний и в пределах описания настоящего изобретения. Обычным специалистам в данной области техники также будет очевидно, что вышеописанные варианты реализации могут быть полностью или частично скомбинированы для создания дополнительных вариантов реализации в пределах объема притязаний и в пределах описания настоящего изобретения.

Таким образом, хотя определенные варианты реализации изобретения и их примеры описаны здесь в иллюстративных целях, в рамках изобретения возможны различные эквивалентные модификации, как будет ясно специалистам в данной области техники. Предоставленное здесь описание может быть применено к другим вибрационным системам, а не только к вариантам реализации, описанным выше и показанным на сопровождающих чертежах. Таким образом, объем притязаний изобретения определяется из нижеследующих пп. формулы.

Предоставляется способ определения давления паров флюида. Способ включает в себя этапы предоставления измерителя (5), имеющего электронный измеритель (20), измерителя (5), представляющего собой, по меньшей мере, либо расходомер, либо денситометр, и технологического флюида, протекающего через измеритель (5). Измеряется давление технологического флюида. Давление технологического флюида регулируется до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница. Давление протекающих паров технологического флюида определяется на монофазной/двухфазной границе. Технический результат – устранение потребности в периодическом отборе проб и полностью устранние риска изменения свойств флюида в промежутке времени между отбором пробы и лабораторным исследованием, повышение безопасности благодаря измерениям в реальном времени. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ определения давления паров флюида, содержащий этапы:

предоставления вибрационного измерителя, имеющего электронный измеритель, причем вибрационный измеритель содержит, по меньшей мере, либо расходомер, либо денситометр;

протекания технологического флюида через вибрационный измеритель;

измерения давления технологического флюида;

регулировки давления технологического флюида с помощью клапана до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница; и

определения давления протекающих паров технологического флюида на монофазной/двухфазной границе.

2. Способ определения давления паров флюида по п.1, причем этап регулировки давления технологического флюида до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница, содержит понижение давления клапана, расположенного выше по ходу относительно вибрационного измерителя.

3. Способ определения давления паров флюида по п.1, причем этап регулировки давления технологического флюида до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница, содержит повышение давления клапана, расположенного ниже по ходу относительно вибрационного измерителя.

4. Способ определения давления паров флюида по п.1, содержащий этапы:

измерения температуры технологического флюида и

вычисления давления паров по Рейду из температуры и давления протекающих паров.

5. Способ определения давления паров флюида по п.4, причем этап вычисления давления паров по Рейду из температуры и давления протекающих паров содержит опорные значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе с использованием давления паров по Рейду из температуры.

6. Способ определения давления паров флюида по п.5, причем значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе, содержат справочную таблицу.

7. Способ определения давления паров флюида по п.5, причем значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе, вычисляются из графической зависимости.

8. Способ определения давления паров флюида по п.1, содержащий определение присутствия в технологическом флюиде вовлеченного газа с помощью измерения усиления привода.

9. Способ определения давления паров флюида по п.1, содержащий определение присутствия в технологическом флюиде вовлеченного газа посредством измерения плотности флюида.

10. Способ определения давления паров флюида по п.1, содержащий определение присутствия в технологическом флюиде вовлеченного газа с помощью комбинации измеряемого усиления привода и измеряемой плотности.

11. Система (300) для определения давления протекающих паров технологического флюида, содержащая:

вибрационный измеритель (5), содержащий, по меньшей мере, либо расходомер, либо денситометр;

регулятор (308) давления технологического флюида, флюидно связанный с измерителем (5);

датчик (312) давления технологического флюида;

электронный измеритель (20), связанный с вибрационным измерителем (5) и датчиком (312) давления технологического флюида, причем электронный измеритель (20) сконфигурирован для:

приема измеряемого давления;

управления регулятором (308) давления технологического флюида для регулировки давления технологического флюида до тех пор, пока не будет достигнута монофазная/двухфазная граница; и

определения давления протекающих паров технологического флюида на монофазной/двухфазной границе.

12. Система (300) по п.11, причем вибрационный измеритель (5) содержит:

один или несколько трубопроводов (103, 103');

по меньшей мере один привод (104), присоединенный к одному или нескольким трубопроводам (103, 103'), сконфигурированный для генерации вибрационного сигнала для одного или нескольких трубопроводов (103, 103'); и

по меньшей мере один тензометрический датчик (105, 105'), присоединенный к одному или нескольким трубопроводам (103, 103'), сконфигурированный для приема вибрационного сигнала от одного или нескольких трубопроводов (103, 103').

13. Система (300) по п.11, дополнительно содержащая:

датчик (106) температуры, сконфигурированный для измерения температуры технологического флюида; и

причем электронный измеритель (20) сконфигурирован для вычисления давления паров по Рейду из измеренной температуры технологического флюида и давления протекающих паров.

14. Система (300) по п.13, причем электронный измеритель (20) содержит опорные значения давления паров по Рейду, сохраняемые в нем.

15. Система (300) по п.14, причем опорные значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе, содержат справочную таблицу.

16. Система (300) по п.14, причем опорные значения давления паров по Рейду, сохраняемые в электронном измерителе, вычисляются в нем.

17. Система (300) по п.11, причем электронный измеритель (20) сконфигурирован для определения присутствия в технологическом флюиде вовлеченного газа с помощью измерения усиления привода.

18. Система (300) по п.11, причем электронный измеритель (20) сконфигурирован для определения присутствия в технологическом флюиде вовлеченного газа с помощью измерения плотности.

19. Система (300) по п.11, причем электронный измеритель (20) сконфигурирован для определения присутствия в технологическом флюиде вовлеченного газа с помощью комбинации измеряемого усиления привода и измеряемой плотности.