ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДАВЛЕНИЯ ПАРА Российский патент 2022 года по МПК G01F1/84 

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления, описанные ниже, относятся к определению давления пара и, более конкретно, к использованию показателя измерения плотности текучей среды для проверки давления пара.

Уровень техники

Вибрационные датчики, такие как, например, вибрационные плотномеры и расходомеры Кориолиса, в целом, известны и используются, чтобы измерять массовый расход и другую информацию для веществ, протекающих через трубу в расходомере. Примерные расходомеры Кориолиса раскрываются в патенте США 4,109,524, патенте США 4,491,025 и деле 31,450, все для Дж. Е. Смита и др. Эти расходомеры имеют одну или более труб прямой или изогнутой конфигурации. Конфигурация каждой трубы в кориолисовом массовом расходомере, например, имеет множество режимов свободных колебаний, которые могут иметь тип простого изгиба, торсионный или соединенный тип. Каждая трубка может приводиться в колебание в предпочтительном режиме.

Материал протекает в расходомере из подсоединенного трубопровода на впускной стороне расходомера, направляется через трубу(ы) и выходит из расходомера через выпускную сторону расходомера. Режимы свободного колебания вибрационной системы определяются частично посредством объединенной массы трубок и материала, протекающего в трубках.

Когда нет потока через расходомер, возбуждающая сила, прикладываемая к трубе(ам), вынуждает все точки вдоль трубы(труб) колебаться с идентичной фазой или небольшим "корректированием нуля", которое является временной задержкой, измеренной при нулевом расходе. Когда вещество начинает протекать через расходомер, кориолисовы силы вынуждают каждую точку вдоль трубы(труб) иметь различную фазу. Например, фаза на впускном конце расходомера отстает от фазы в централизованной позиции возбуждающего устройства, в то время как фаза на выпуске опережает фазу в централизованной позиции возбуждающего устройства. Тензодатчики на трубе(ах) формируют синусоидальные сигналы, характерные для перемещения трубы(труб). Сигналы, выводимые из тензодатчиков, обрабатываются, чтобы определять временную задержку между тензодатчиками. Временная задержка между двумя или более тензодатчиками пропорциональна массовому расходу вещества, протекающего через трубу(ы).

Измерительный электронный прибор, присоединенный к возбуждающему устройству, формирует возбуждающий сигнал, чтобы приводить в действие возбуждающее устройство и определять массовый расход и другие свойства вещества из сигналов, принимаемых от тензодатчиков. Возбуждающее устройство может содержать одну из многих хорошо известных конфигураций; однако, магнит и встречно-включенная катушка возбуждения успешно применяются в отрасли расходомеров. Переменный ток передается катушке возбуждения для вибрации трубы(труб) с желаемой амплитудой и частотой расходомерной трубы. Также в области техники известно предоставление тензодатчиков в качестве конфигурации магнита и катушки, очень похожей на конфигурацию возбуждающего устройства. Однако, в то время как возбуждающее устройство получает ток, который индуцирует перемещение, тензодатчики могут использовать перемещение, обеспечиваемое возбуждающим устройством, чтобы индуцировать напряжение.

Давление пара является важным свойством в прикладных задачах, которые имеют дело с протеканием и хранением летучих жидкостей, таких как бензин, газоконденсатные жидкости и сжиженный нефтяной газ. Давление пара предоставляет указание того, как летучие жидкости могут выполнять действие во время обработки, и дополнительно указывает условия, в которых пузырьки вероятно будут формироваться, и давление вероятно будет создаваться. По существу, показатель измерения давления пара летучих жидкостей увеличивает безопасность и предотвращает повреждение транспортных резервуаров и инфраструктуры. Например, если давление пара текучей среды является слишком высоким, может возникать образование пустот во время операций перекачки и транспортировки. Кроме того, давление пара резервуара или технологической линии может потенциально расти сверх безопасных уровней вследствие температурных изменений. Следовательно, часто требуется, чтобы давление пара было известным перед сохранением и транспортировкой.

Типично, давление пара определяется посредством захвата проб и удаления их в лабораторию для испытания, чтобы определять значение из пробы. Это ставит трудные вопросы для обеспечения регламентирующих стандартов качества топлива вследствие задержки в получении конечных результатов, стоимости технического обслуживания лаборатории и безопасности и уязвимостей допустимых доказательств, ассоциированных с обработкой проб. Следовательно, существует потребность во встроенном в линию устройстве или системе, которая может определять давление пара текучей среды в узле измерительного прибора на непрерывной, в реальном времени, основе в условиях процесса. Это обеспечивается посредством настоящих вариантов осуществления, и продвижение вперед в уровне техники достигается. Измерение на месте является более достоверным, так как оно устраняет необходимость в периодической дискретизации и полностью устраняет риск изменений свойств текучей среды между временем сбора пробы и лабораторным испытанием. Кроме того, безопасность улучшается посредством наличия измерений в реальном времени, так как небезопасные условия могут быть исправлены незамедлительно. Дополнительно, деньги экономятся, так как регулятивное правоприменение может быть проведено посредством проверок проб на месте, при этом инспекция и правоприменительные решения могут быть выполнены с небольшой задержкой или перерывом процесса. Эти преимущества могут быть улучшены посредством проверки показателя измерения давления пара.

Сущность изобретения

Предоставляется измерительный электронный прибор для использования измерения плотности текучей среды, чтобы проверять давление пара. Согласно варианту осуществления, измерительный электронный прибор содержит систему обработки, соединенную с возможностью обмена данными с измерительным узлом, имеющим текучую среду. Система обработки конфигурируется, чтобы определять давление пара текучей среды посредством обнаружения фазового перехода текучей среды в измерительном узле, измерять плотность текучей среды на основе резонансной частоты измерительного узла, получать давление пара из измеренной плотности и сравнивать определенное давление пара с полученным давлением пара.

Предоставляется способ для использования измерения плотности текучей среды, чтобы проверять давление пара. Согласно варианту осуществления, способ содержит определение давления пара текучей среды посредством обнаружения фазового перехода текучей среды в измерительном узле, измерение плотности текучей среды на основе резонансной частоты измерительного узла, получение давления пара из измеренной плотности и сравнение определенного давления пара с полученным давлением пара.

Аспекты

Согласно аспекту, измерительный электронный прибор (20) для использования показателя измерения плотности текучей среды, чтобы проверять давление пара, содержит систему (200) обработки, соединенную с возможностью обмена данными с измерительным узлом (10), имеющим текучую среду. Система (200) обработки конфигурируется, чтобы определять давление пара текучей среды посредством обнаружения фазового перехода текучей среды в измерительном узле (10), измерять плотность текучей среды на основе резонансной частоты измерительного узла (10), получать давление пара из измеренной плотности и сравнивать определенное давление пара с полученным давлением пара.

Предпочтительно, текучая среда является многокомпонентной текучей средой, состоящей из углеводородных компонентов.

Предпочтительно, углеводородные компоненты состоят, по меньшей мере, из двух из пропана, бутана и гексана.

Предпочтительно, система (200) обработки, конфигурируемая, чтобы получать давление пара из измеренной плотности, содержит систему (200) обработки, конфигурируемую, чтобы использовать ранее определенные корреляции между множеством давлений пара и множеством плотностей.

Предпочтительно, система (200) обработки, конфигурируемая, чтобы использовать ранее определенные корреляции между множеством давлений пара и множеством плотностей, содержит систему (200) обработки, конфигурируемую, чтобы осуществлять интерполяцию между ранее определенными корреляциями.

Предпочтительно, система (200) обработки, конфигурируемая, чтобы сравнивать определенное давление пара с полученным давлением пара, содержит систему (200) обработки, конфигурируемую, чтобы определять, находится ли определенное давление пара в предварительно определенном диапазоне полученного давления пара.

Предпочтительно, система (200) обработки дополнительно конфигурируется, чтобы определять давление пара с помощью коэффициента усиления возбуждения.

Согласно аспекту, способ для использования показателя измерения плотности текучей среды для проверки давления пара содержит определение давления пара текучей среды посредством обнаружения фазового перехода текучей среды в измерительном узле, измерение плотности текучей среды на основе резонансной частоты измерительного узла, получение давления пара из измеренной плотности и сравнение определенного давления пара с полученным давлением пара.

Предпочтительно, текучая среда является многокомпонентной текучей средой, состоящей из углеводородных компонентов.

Предпочтительно, углеводородные компоненты состоят, по меньшей мере, из двух из пропана, бутана и гексана.

Предпочтительно, получение давления пара из измеренной плотности содержит использование ранее определенных корреляций между множеством давлений пара и множеством плотностей.

Предпочтительно, использование ранее определенных корреляций между множеством давлений пара и множеством плотностей содержит интерполяцию между ранее определенными корреляциями.

Предпочтительно, сравнение определенного давления пара с полученным давлением пара содержит определение того, находится ли определенное давление пара в предварительно определенном диапазоне полученного давления пара.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит определение давления пара с помощью коэффициента усиления возбуждения.

Краткое описание чертежей

Один и тот же ссылочный номер представляет один и тот же элемент на всех чертежах. Должно быть понятно, что чертежи необязательно начерчены в масштабе.

Фиг. 1 показывает вибрационный измеритель 5.

Фиг. 2 является блок-схемой измерительного электронного прибора 20 вибрационного измерителя 5.

Фиг. 3 показывает график 300, иллюстрирующий соотношение между коэффициентом усиления возбуждения и газожидкостным соотношением, которое может быть использовано для определения давления пара с помощью коэффициента измерителя давления пара.

Фиг. 4 показывает график 400, иллюстрирующий то, как статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе может быть использовано для определения давления пара.

Фиг. 5 показывает систему 500 для определения давления пара текучей среды.

Фиг. 6 показывает график 600, иллюстрирующий давление пара многокомпонентной текучей среды.

Фиг. 7 показывает способ 700 для использования показателя измерения плотности текучей среды для проверки давления пара.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1-7 и последующее описание изображают конкретные примеры, чтобы обучить специалистов в области техники тому, как выполнять и использовать оптимальный режим вариантов осуществления использования показателя измерения плотности текучей среды для проверки давления пара. В целях обучения принципам изобретения некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники поймут вариации из этих примеров, которые попадают в рамки настоящего описания. Специалисты в области техники оценят, что признаки, описанные ниже, могут быть объединены различными способами, чтобы формировать множество разновидностей использования показателя измерения плотности текучей среды для проверки давления пара. В результате, варианты осуществления, описанные ниже, не ограничиваются конкретными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.

Фиг. 1 показывает вибрационный измеритель 5. Как показано на фиг. 1, вибрационный измеритель 5 содержит измерительный узел 10 и измерительный электронный прибор 20. Измерительный узел 10 реагирует на массовый расход и плотность технологического материала. Измерительный электронный прибор 20 соединяется с измерительным узлом 10 через выводы 100, чтобы предоставлять информацию о плотности, массовом расходе, температуре по пути 26 и/или другую информацию.

Измерительный узел 10 включает в себя пару патрубков 150 и 150', фланцы 103 и 103', имеющие горловины 110 и 110' фланцев, пару параллельных трубок 130 и 130', возбуждающий механизм 180, резистивный датчик температуры (RTD) 190 и пару датчиков-преобразователей 170l и 170r. Трубки 130 и 130' имеют две практически прямых впускных ветви 131, 131' и выпускных ветви 134, 134', которые сходятся друг к другу в блоках 120 и 120' монтажа трубок. Трубки 130, 130' сгибаются в двух симметричных местоположениях по своей длине и являются практически параллельными по всей своей длине. Распорные пластины 140 и 140' служат, чтобы определять ось W и W', относительно которой каждая трубка 130, 130' колеблется. Ветви 131, 131' и 134, 134' трубок 130, 130' неподвижно прикрепляются к блокам 120 и 120' установки трубок, и эти блоки, в свою очередь, неподвижно прикрепляются к патрубкам 150 и 150'. Это обеспечивает непрерывный замкнутый путь материала через измерительный узел 10.

Когда фланцы 103 и 103', имеющие отверстия 102 и 102', соединяются через впускной конец 104 и выпускной конец 104' с технологической линией (не показана), которая переносит технологический материал, который измеряется, материал входит во впускной конец 104 измерителя через диафрагменное отверстие 101 во фланце 103 и проводится через патрубок 150 в блок 120 установки трубок, имеющий поверхность 121. В патрубке 150 материал разделяется и направляется через трубки 130, 130'. По выходе из трубок 130, 130' технологический материал повторно объединяется в один поток в блоке 120' установки, имеющем поверхность 121', и патрубке 150' и после этого направляется к выпускному концу 104', соединенному посредством фланца 103', имеющего отверстия 102' с технологической линией (не показана).

Трубки 130, 130' выбираются и соответствующим образом устанавливаются на блоки 120, 120' установки трубок так, чтобы иметь практически одинаковое распределение массы, моменты инерции и модуль Юнга относительно осей изгиба W--W и W'--W', соответственно. Эти оси изгиба идут через распорные пластины 140, 140'. Поскольку модуль Юнга трубок изменяется с температурой, и это изменение влияет на вычисление потока и плотности, RTD 190 устанавливается на трубку 130', чтобы непрерывно измерять температуру трубки 130'. Температура трубки 130' и, следовательно, напряжение, возникающее на концах RTD 190 для заданного тока, проходящего через него, регулируется посредством температуры материала, проходящего по трубке 130'. Зависящее от температуры напряжение, возникающее на концах RTD 190, используется хорошо известным способом измерительной электронной аппаратурой 20, чтобы компенсировать изменение в модуле упругости трубок 130, 130' вследствие каких-либо изменений в температуре трубки. RTD 190 соединяется с измерительной электронной аппаратурой 20 выводом 195.

Обе трубки 130, 130' возбуждаются посредством возбуждающего механизма 180 в противоположных направлениях относительно их соответствующих осей W и W' изгиба, и это называется первой несинфазной изгибной формой колебаний расходомера. Этот возбуждающий механизм 180 может содержать любую одну из множества хорошо известных компоновок, таких как магнит, установленный на трубку 130', и встречно-включенная обмотка, установленная на трубку 130, и по которой пропускается переменный ток для вибрации обеих трубок 130, 130'. Подходящий возбуждающий сигнал прикладывается посредством измерительной электронной аппаратуры 20, через вывод 185, к возбуждающему механизму 180.

Электроника 20 измерителя принимает сигнал температуры RTD на выводе 195, и сигналы левого и правого датчика, появляющиеся на выводах 100, несущие сигналы 165l, 165r левого и правого датчика, соответственно. Измерительная электронная аппаратура 20 формирует возбуждающий сигнал, появляющийся на выводе 185 для возбуждающего механизма 180 и вибрационных трубок 130, 130' Электронные схемы 20 измерителя обрабатывают сигналы левого и правого датчика и RTD-сигнал, чтобы вычислять удельный массовый расход и плотность материала, проходящего через измерительный узел 10. Эта информация, наряду с другой информацией, применяется посредством электронных схем 20 измерителя по тракту 26 в качестве сигнала.

Показатель измерения массового расхода может быть сформирован согласно уравнению:

[1]

Член Δt содержит оперативно полученное (т.е., измеренное) значение временной задержки, содержащее временную задержку, существующую между сигналами датчиков-преобразователей, например, когда временная задержка существует вследствие эффектов Кориолиса, связанных с массовым расходом через вибрационный измеритель 5. Измеренный член Δt, в конечном счете, определяет массовый расход текучего материала, когда он протекает через вибрационный измеритель 5. Член Δt₀ содержит временную задержку с константой калибровки нулевого потока. Член Δt₀ типично определяется на производстве и программируется в вибрационный измеритель 5. Временная задержка при члене нулевого расхода Δt₀ не будет изменяться, даже когда условия потока изменяются. Коэффициент FCF калибровки расхода является пропорциональным жесткости вибрационного измерителя 5.

Давления в текучей среде в вибрационном измерителе

Предположим несжимаемую жидкость в устойчивых условиях, скорость, с которой масса входит в контрольный объем (например, трубу) на впуске (), равна скорости, с которой она выходит на выпуске (). Этот принцип, что массовый расход () на впуске должен быть равен массовому расходу () на выпуске, иллюстрируется посредством уравнения [2] ниже. Перемещаясь от впуска к выпуску, массовый расход сохраняется в каждой точке вдоль трубы. Однако, может быть уменьшение в проходном сечении на полпути между впуском и выпуском. Это уменьшение в проходном сечении требует, чтобы скорость текучей среды возросла (v↑), чтобы поддерживать одинаковый массовый расход и соблюдать сохранение принципов массы.

; [2]

где:

является массовым расходом текучей среды;

является средней скоростью текучей среды;

является плотностью текучей среды;

является суммарной площадью поперечного сечения;

нижний индекс 1 указывает впуск;

нижний индекс 3 указывает выпуск; и

нижний индекс 2 указывает середину пути между впуском и выпуском.

Дополнительно, суммарное давление в проточной системе равно сумме динамического давления и статического давления:

. [3]

Динамическое давление может быть определено как:

; [4]

где члены и определены выше относительно уравнения [2].

Предположим устойчивый, несжимаемый, невязкий, безвихревой поток, уравнение Бернулли дает:

; [5]

Где P ссылается на статическое напряжение, а член ρgz учитывает гидростатический напор вследствие изменений подъема. Более конкретно, g является гравитационной постоянной, а z является высотой. Вязкий фрагмент перепада давления может быть обработан с помощью отдельного члена потерь в уравнении Бернулли.

; [6]

где:

является коэффициентом трения;

является длиной трубы; и

является диаметром трубы.

Нижнее уравнение [7] является версией уравнения Бернулли, которое учитывает потери на трение, ассоциированные с движением по трубе. Когда текучая среда движется по трубе, текучая среда рассеивает энергию, и давление падает между концами данного участка трубы. Эта потеря в давлении является невосстановимой, так как энергия от текучей среды была потрачена через потери на трение. Соответственно, следующее уравнение может учитывать эту потерю:

[7]

Это отношение может быть применено к примерной трубе, описанной выше со ссылкой на уравнение [2]. Когда текучая среда перемещается от впуска к середине пути между впуском и выпуском, существует изменение в скорости, чтобы сохранять массовый расход. Следовательно, в поддержании отношения, показанного в уравнении [7], динамическое давление увеличивается, вынуждая статическое давление уменьшаться. Когда текучая среда перемещается к выпуску от середины пути между впуском и выпуском, статическое давление восстанавливается по тем же принципам. Т.е., перемещаясь к выпуску от середины пути между впуском и выпуском, проходное сечение увеличивается; следовательно, скорость текучей среды уменьшается, вынуждая динамическое давление уменьшаться, в то же время восстанавливая часть первоначального статического давления. Однако, статическое давление на выпуске будет ниже вследствие невосстанавливаемых потерь на трение.

Это может вынуждать статические давления на впуске и выпуске быть больше давления пара текучей среды, в то время как статическое давление между впуском и выпуском меньше давления пара текучей среды. В результате, хотя статические давления на впуске и выпуске, оба больше давления пара текучей среды, мгновенное испарение или газовыделение могут все еще происходить в трубе. Дополнительно, вибрационный измеритель, такой как расходомер Кориолиса, может быть вставлен в трубопровод, который имеет диаметр, который отличается от диаметра трубки или трубок в вибрационном измерителе. В результате, когда газовыделение обнаруживается в вибрационном измерителе, давление, измеренное в трубопроводе, может не быть давлением пара текучей среды в вибрационном измерителе.

Измерительный электронный прибор - коэффициент усиления возбуждения

Фиг. 2 является блок-схемой измерительного электронного прибора 20 вибрационного измерителя 5. В работе вибрационный измеритель 5 предоставляет различные значения измерений, которые могут быть выведены, включающие в себя одно или более из измеренного или усредненного значения массового расхода, объемного расхода, массы отдельного компонента потока и объемных расходов, и суммарного расхода, включающего в себя, например, объемный и массовый расход отдельных компонентов потока.

Вибрационный измеритель 5 формирует ответную вибрацию. Ответная вибрация принимается и обрабатывается измерительным электронным оборудованием 20, чтобы формировать одно или более значений измерения текучей среды. Значения могут наблюдаться, записываться, сохраняться, суммироваться и/или выводиться. Измерительный электронный прибор 20 включает в себя интерфейс 201, систему 203 обработки на связи с интерфейсом 201 и систему 204 хранения на связи с системой 203 обработки. Хотя эти компоненты показаны как отдельные блоки, следует понимать, что измерительный электронный прибор 20 может состоять из различных сочетаний объединенных и/или раздельных компонентов.

Интерфейс 201 конфигурируется, чтобы связываться с измерительным узлом 10 вибрационного измерителя 5. Интерфейс 201 может быть сконфигурирован, чтобы соединяться с выводами 100 (см. фиг. 1) и обмениваться сигналами с возбуждающим устройством 180, датчиками-измерителями 170l и 170r и множеством RTD 190, например. Интерфейс 201 может быть дополнительно сконфигурирован, чтобы связываться по каналу 26 связи, например, с внешними устройствами.

Система 203 обработки может содержать любой вид системы обработки. Система 203 обработки конфигурируется, чтобы извлекать и выполнять сохраненные программы для того, чтобы управлять вибрационным измерителем 5. Система 204 хранения может хранить программы, включающие в себя программу 205 расходомера, программу 211 управления клапаном, программу 213 коэффициента усиления возбуждения и программу 215 давления пара. Система 204 хранения может хранить показатели измерений, принятые значения, рабочие значения и другую информацию. В некоторых вариантах осуществления система хранения хранит массовый расход (m) 221, плотность (ρ) 225, пороговое значение 226 плотности, вязкость (μ) 223, температуру (T) 224, давление 209, коэффициент 306 усиления возбуждения, пороговое значение 302 коэффициента усиления возбуждения, пороговое значение 244 увлечения газа, долю 248 увлечения газа и любые другие переменные, известные в области техники. Программы 205, 211, 213, 215 могут содержать любой отмеченный сигнал, и другие переменные, которые известны в области техники. Другие программы измерения/обработки рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

Как может быть понятно, больше или меньше значений может быть сохранено в системе 204 хранения. Например, давление пара может быть определено без использования вязкости 223. Например, оценки вязкости на основе падения давления или функции, касающейся трения, как функции расхода. Однако, вязкость 223 может быть использована для вычисления числа Рейнольдса, которое затем может быть использовано для определения коэффициента трения. Число Рейнольдса и коэффициент трения могут быть использованы для определения падения вязкостного давления в трубке, такой как трубки 130, 130', описанные выше со ссылкой на фиг. 1. Как может быть понятно, число Рейнольдса может необязательно быть использовано.

Программа 205 расходомера может производить и сохранять количественные выражения текучей среды и показатели измерения расхода. Эти значения могут содержать практически мгновенные значения измерения или могут содержать суммированные или накопленные значения. Например, программа 205 расходомера может формировать показатели измерения массового расхода и сохранять их в хранилище массового расхода 221 системы 204 хранения, например. Программа 205 расходомера может формировать показатели измерения плотности 225 и сохранять их в хранилище плотности 225, например. Значения массового расхода 221 и плотности 225 определяются из ответной вибрации, как ранее обсуждалось, и как известно на уровне техники. Массовый расход и другие показатели измерений могут содержать практически мгновенное значение, могут содержать образец, могут содержать усредненное значение в интервале времени или могут содержать накопленное значение в интервале времени. Временной интервал может быть выбран соответствующим блоку времени, в течение которого некоторые состояния текучей среды обнаруживаются, например, только жидкостное состояние текучей среды, или альтернативно, состояние текучей среды, включающее в себя жидкости и увлеченный газ. Кроме того, другой массовый и объемный расход и связанные количественные оценки рассматриваются как находящиеся в рамках описания и формулы изобретения.

Пороговое значение 302 коэффициента усиления возбуждения может быть использовано, чтобы различать между периодами потока, отсутствия потока, монофазной/двухфазной границы (когда происходит фазовый переход текучей среды) и потока увлеченного газа/смешанной фазы. Аналогично, пороговое значение 226 плотности, применяемое к показателю 225 плотности, также может быть использовано, отдельно или вместе с коэффициентом 306 усиления возбуждения, чтобы различать поток увлечения газа/смешанной фазы. Коэффициент 306 усиления возбуждения может быть использован в качестве показателя для чувствительности вибрации трубки вибрационного измерителя 5 к присутствию текучих сред различных плотностей, таких как жидкая и газообразная фазы, например, без ограничения.

Когда используется в данном документе, термин "коэффициент усиления возбуждения" ссылается на измерение величины мощности, необходимой для возбуждения проточных труб до конкретной амплитуды, хотя любое подходящее определение может быть использовано. Например, термин "коэффициент усиления возбуждения" может, в некоторых вариантах осуществления, ссылаться на ток возбуждения, напряжение датчика-измерителя, или любой измеренный или полученный сигнал, который указывает величину мощности, необходимой для возбуждения проточных трубок 130, 130' при конкретной амплитуде. Коэффициент усиления мощности может быть использован для обнаружения многофазного потока посредством использования характеристик коэффициента усиления возбуждения, таких как, например, уровни шума, среднеквадратическое отклонение сигналов, связанные с затуханием измерения и любое другое средство, известное в области техники для обнаружения потока смешанной фазы. Эти показатели могут сравниваться между датчиками-измерителями 170l и 170r, чтобы обнаруживать поток смешанной фазы.

Обнаружение фазового перехода текучей среды

Фиг. 3 показывает график 300, иллюстрирующий соотношение между коэффициентом усиления возбуждения и газожидкостным соотношением, которое может быть использовано для определения давления пара с помощью коэффициента измерителя давления пара. Как показано на фиг. 3, график 300 включает в себя ось 310 средней доли пустот и ось 320 коэффициента усиления возбуждения. Ось 310 средней доли пустот и ось 320 коэффициента усиления возбуждения приращиваются в процентах, хотя любые подходящие единицы измерения и/или соотношения могут быть использованы.

График 300 включает в себя кривые 330, которые являются соотношениями между коэффициентами усиления возбуждения и газожидкостными соотношениями для различных расходов. Как показано, газожидкостное соотношение является средним значением доли пустот для кривых 330, хотя любое подходящее газожидкостное соотношение, такое как объемная доля газа ("GVF") или доля увлечения газа, может быть использовано, и может быть основано на объеме, площади поперечного сечения или т.п. Как может быть принято во внимание, кривые 330 являются аналогичными, несмотря на то, что ассоциируются с различными расходами. Также показана линия 340 порогового коэффициента усиления возбуждения, которая пересекается с кривыми 330 приблизительно при 0,20-процентной средней доле пустот, которая может быть средней долей 330a пустот, которая соответствует 40% коэффициенту усиления возбуждения. Также показан коэффициент 332 усиления возбуждения истинного давления пара, который равен приблизительно 10%. Коэффициент 332 усиления возбуждения истинного давления пара соответствует текучей среде в измерительном узле, который имеет статическое давление, при котором фазовый переход текучей среды происходит и имеет газожидкостное соотношение, равное нулю.

Как может быть видно, графики 330 изменяются от коэффициента усиления возбуждения около 10% до коэффициента усиления возбуждения около 100% в диапазоне средних долей пустот от 0,00% приблизительно до 0,60%. Как может быть принято во внимание, относительно небольшое изменение в средней доле пустот приводит к значительному изменению в коэффициенте усиления возбуждения. Это относительно небольшое изменение может гарантировать, что возникновение парообразования может быть точно обнаружено с помощью коэффициента усиления возбуждения.

Хотя коэффициент усиления возбуждения 40% показан соответствующим средней доле пустот, равной 0,20%, соответствие может быть особым для процесса. Например, коэффициент усиления возбуждения 40% может соответствовать другим средним долям пустот в других рабочих текучих средах и условиях. Различные текучие среды могут иметь различные давления пара и, следовательно, возникновение парообразования для текучих сред может происходить при различных расходах. Т.е., текучая среда с относительно низким давлением пара будет испаряться с более высокими расходами, а текучая среда с относительно высоким давлением пара может испаряться с более низкими расходами.

Как может также быть принято во внимание, линия 340 порогового коэффициента усиления возбуждения может быть на альтернативных/других коэффициентах усиления возбуждения. Однако, может быть полезно иметь коэффициент усиления возбуждения 40%, чтобы устранять ложные обнаружения потока увлечения/смешанной фазы, в то же время также гарантируя, что возникновение парообразования корректно обнаруживается.

Также, графики 330 используют коэффициент усиления возбуждения, но другие сигналы могут быть использованы, такие как измеренная плотность, или т.п. Измеренная плотность может увеличиваться или уменьшаться вследствие наличия пустот в текучей среде. Например, измеренная плотность может, как ни странно, увеличиваться вследствие пустот в относительно высокочастотных вибрационных измерителях вследствие эффекта скорости звука. В относительно низкочастотных измерителях измеренная плотность может уменьшаться вследствие того, что плотность пустот меньше по сравнению с текучей средой. Эти и другие сигналы могут быть использованы отдельно или в сочетании, чтобы обнаруживать присутствие пара в измерительном узле.

Как обсуждалось выше, 0,20-процентное среднее значение доли пустот может быть эталонной средней долей 330a пустот, которая соответствует 40-процентному значению коэффициента усиления возбуждения, который может быть там, где линия 340 порогового коэффициента усиления возбуждения пересекается с осью 320 коэффициента усиления возбуждения. Соответственно, когда измеренный коэффициент усиления возбуждения равен 40% для текучей среды в измерительном узле, таком как измерительный узел 10, описанный выше, тогда средняя доля пустот текучей среды может быть около 0,20%. Доля пустот около 0,20% может соответствовать давлению текучей среды вследствие газа, присутствующего в текучей среде. Например, доля пустот около 0,20% может соответствовать, например, значению статического давления.

Благодаря определенному соотношению между коэффициентом усиления возбуждения, или другим сигналом, таким как плотность, и эталонной средней долей 330a пустот, которая может быть эталонным газожидкостным соотношением, давление пара может быть ассоциировано с коэффициентом измерителя давления пара. Например, измерительный узел может вибрировать, в то время как статическое давление повышается или понижается, до тех пор, пока фазовый переход текучей среды не будет обнаружен. Давление пара может затем быть определено из статического давления, как будет описано более подробно в последующем со ссылкой на фиг. 4. Определенное давление пара может соответствовать, например, статическому давлению на линии 340 порогового коэффициента усиления возбуждения. Это определенное давление пара может быть отрегулировано посредством коэффициента измерителя давления пара, чтобы соответствовать коэффициенту 332 усиления возбуждения истинного давления пара, который существует там, где происходит фазовый переход, или встречается монофазная/двухфазная граница. Соответственно, хотя присутствие газа в текучей среде может быть обнаружено при статическом давлении, которое отличается от истинного давления пара текучей среды, истинное давление пара может, тем не менее, быть определено.

Используя эталонную среднюю долю 330a пустот в качестве примера, статическое давление в измерительном узле может уменьшаться до тех пор, пока коэффициент усиления возбуждения не достигнет 40%, тем самым, указывая, что текучая среда в измерительном узле имеет среднюю долю пустот 0,20%. Система обработки, такая как система 203 обработки, описанная выше, может определять, что текучая среда начала испаряться при статическом давлении, т.е., например, пропорционально более высоком по сравнению со статическим давлением, соответствующим 40-процентному коэффициенту усиления возбуждения. Например, истинное давление пара может быть ассоциировано с коэффициентом усиления возбуждения, равным приблизительно 10%. Как может быть принято во внимание, вследствие неопределенностей, подразумеваемых в вычислении статического давления (например, погрешностей от датчика давления, погрешностей измерения расхода и т.д.), истинное давление пара может быть пропорционально более низким по сравнению с вычисленным статическим давлением, которое ассоциируется с 40% коэффициентом усиления возбуждения. Истинное давление пара соответствует статическому давлению текучей среды, когда происходит фазовый переход текучей среды, но газожидкостное соотношение равно нулю.

Таким образом, измеренный коэффициент усиления возбуждения может быть использован, чтобы обнаруживать газ, кроме того, может приводить в результате к очень точному истинному давлению пара. С большей конкретикой, в мгновение, когда газовыделение происходит впервые, с несколькими очень маленькими присутствующими пузырьками, коэффициент усиления возбуждения может не увеличиваться сверх линии 340 порогового коэффициента усиления возбуждения для обнаружения. Динамическое давление может быть увеличено, например, посредством насоса, который продолжает увеличивать расход до тех пор, пока статическое давление не упадет, так что коэффициент усиления возбуждения пересекает линию 340 порогового коэффициента усиления возбуждения. В зависимости от прикладной задачи, это вычисленное статическое давление (например, нескорректированное давление пара) может быть скорректировано (например, отрегулировано - понижено или повышено) посредством коэффициента измерителя давления пара, равного, например, 1 фунт/дюйм², чтобы учитывать задержку в обнаружении фазового перехода текучей среды. Т.е., коэффициент измерителя давления пара может быть определен и применен к нескорректированному показателю измерения давления пара как функция коэффициента усиления возбуждения, чтобы учитывать разницу в коэффициенте усиления возбуждения, при котором газ обнаруживается, и истинным давлением пара с тем, чтобы обнаруживать очень маленькие объемы газа.

Обращаясь к фиг. 3 в качестве примера, измеренный коэффициент усиления возбуждения, равный 40%, может соответствовать статическому давлению текучей среды в измерительном узле, т.е., например, на 1 фунт/дюйм² меньше статического давления, соответствующего коэффициенту усиления возбуждения, ассоциированному с истинным давлением пара. Соответственно, вибрационный измеритель 5, или измерительный электронный прибор 20, или любой подходящий электронный прибор, может определять, что коэффициент измерителя давления пара равен 1 фунт/дюйм², и добавлять это значение к статическому давлению, ассоциированному с 40-процентным коэффициентом усиления возбуждения. В результате, вибрационный измеритель 5 может точно обнаруживать фазовый переход текучей среды и, следовательно, также точно определять давление пара текучей среды с помощью коэффициента усиления возбуждения.

Однако, другое средство обнаружения фазового перехода может быть использовано, которое не использует коэффициент усиления возбуждения. Например, фазовый переход может быть обнаружен посредством акустического измерения, рентгеновских измерений, оптических измерений и т.д. Также, сочетания вышеупомянутых реализаций могут быть рассмотрены. Например, обходная линия, которая проходит вертикально в контуре с акустическими и/или оптическими измерениями, распределенными вертикально, чтобы определять, где газ впервые выделяется. Эта высота будет затем предоставлять необходимые входные данные для вычисления давления пара текучей среды в вибрационном измерителе 5, как объясняется в последующем.

Падение давления в вибрационном измерителе

Фиг. 4 показывает график 400, иллюстрирующий то, как статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе может быть использовано для определения давления пара. Как показано на фиг. 4, график 400 включает в себя ось 410 позиции и ось 420 статического давления. Ось 410 позиции не показана с какими-либо конкретными единицами измерения длины, но может быть в единицах дюймов, хотя любая подходящая единица измерения может быть использована. Ось 420 статического давления существует в единицах фунтов на квадратный дюйм (фунт/дюйм²), хотя любая подходящая единица измерения может быть использована. Ось 410 позиции находится в диапазоне от впуска ("IN") до выпуска ("OUT") вибрационного измерителя.

Соответственно, позиция от IN до OUT может соответствовать текучей среде, например, в измерительном узле 10, показанном на фиг. 1. В этом примере область от IN приблизительно до A может соответствовать фрагменту измерительного узла 10 между фланцем 103 до блока 120 установки трубки. Область приблизительно от A приблизительно до G может соответствовать трубкам 130, 130' между блоками 120, 120' монтажа. Область от G до OUT может соответствовать фрагменту измерительного узла 10 от блока 120' монтажа до фланца 103'. Соответственно, текучая среда в измерительном узле 10 (например, в позиции, находящейся в диапазоне от IN до OUT) может не включать в себя текучую среду, например, в трубопроводе, в который измерительный узел 10 вставлен. Текучая среда в измерительном узле 10 может быть текучей средой в трубках 130, 130'.

График 400 также включает в себя график 430 нулевого динамического давления и график 440 изменения динамического давления. График 430 нулевого динамического давления показывает отсутствие изменения в динамическом давлении - давление, как предполагается, должно снижаться линейно от впуска до выпуска вибрационного измерителя. График 440 изменения динамического давления может представлять фактическое давление в вибрационном измерителе, вставленном в трубопровод, при этом диаметр трубки или трубок вибрационного измерителя меньше диаметра трубопровода. Примерный вибрационный измеритель 5 показан на фиг. 1, хотя любой подходящий вибрационный измеритель может быть использован. Соответственно, текучая среда в измерительном узле, таком как измерительный узел 10, описанный выше, может иметь уменьшенное статическое давление вследствие увеличения в динамическом давлении. Также показана линия 450 давления пара, представляющая давление пара текучей среды в вибрационном измерителе.

График 440 изменения динамического давления включает в себя участок 440a падения статического давления, участок 440b потерь на трение и участок 440c повышения статического давления. График 440 изменения динамического давления также включает в себя минимальное статическое давление 440d. Участок 440a падения статического давления может быть вследствие увеличения в скорости текучей среды, вызывающего повышение динамического давления для этого участка вибрационного измерителя. Участок 440b потерь на трение может соответствовать фрагменту постоянного диаметра трубки или трубок в вибрационном измерителе. Соответственно, участок 440b потерь на трение может не отражать увеличение в скорости текучей среды и, следовательно, может не отражать увеличение в динамическом давлении. Участок 440c повышения статического давления может быть вследствие снижения скорости текучей среды, и, следовательно, снижение статического давления во время участка 440a падения статического давления может быть восстановлено. Участок 440a падения статического давления и участок 440c повышения статического давления могут быть изменениями статического давления в измерительном узле.

Фрагмент графика 440 изменения динамического давления, лежащий ниже линии 450 давления пара, который включает в себя минимальное статическое давление 440d, может соответствовать позициям (например, приблизительно от позиции E до слегка позже позиции G), где фазовый переход текучей среды происходит в текучей среде в измерительном узле, таком как измерительный узел 10, описанный выше. Как может быть видно на фиг. 4, минимальное статическое давление 440d находится ниже линии 450 давления пара. Это указывает, что график 440 изменения динамического давления может быть сдвинут вверх посредством повышения статического давления текучей среды в измерительном узле. Однако, если статическое давление должно было быть увеличено приблизительно на 5 фунт/дюйм² с тем, чтобы сдвигать график 440 изменения динамического давления вверх до тех пор, пока минимальное статическое давление 440d не будет лежать на линии 450 давления пара, фазовый переход текучей среды может быть обнаружен. Так как статическое давление увеличивается, газ или пар в текучей среде в измерительном узле может становиться жидкостью. Наоборот, если график 440 изменения динамического давления будет выше линии 450 давления пара, и статическое давление текучей среды в измерительном узле будет уменьшаться до тех пор, пока минимальное статическое давление 440d не станет лежать на линии давления пара, тогда фазовый переход текучей среды может быть формированием газа или пара в текучей среде.

Как может быть видно на фиг. 4, участок 440b потерь на трение уменьшается от статического давления около 68 дюйм/фунт² в позиции A до статического давления около 55 фунт/дюйм² в позиции G. Как может быть принято во внимание, статическое давление около 55 фунт/дюйм² в позиции G меньше линии 450 давления пара, которая находится примерно в 58 фунт/дюйм². В результате, даже если статические давления на впуске и выпуске больше линии 450 давления пара, текучая среда в вибрационном измерителе может все еще мгновенно испаряться или выделять газ.

Соответственно, статическое давление на впуске и выпуске непосредственно не соответствует давлению пара текучей среды. Другими словами, давление пара текучей среды может не быть непосредственно определено из статического давления текучей среды в трубопроводе или внешне по отношению к измерительному узлу. Статическое давление в измерительном узле 10 или, более конкретно, в трубках 130, 130', может быть точно определено, например, с помощью измерений давления на впуске и выпуске и ввода размеров вибрационного измерителя 5 (например, диаметра и длины трубки 130, 130'). Однако, чтобы точно определять давление пара, фазовый переход в текучей среде в вибрационном измерителе 5 может быть необходимо индуцировать, что может быть вызвано посредством изменения статического давления текучей среды в вибрационном измерителе 5.

Изменение статического давления текучей среды

Фиг. 5 показывает систему 500 для определения давления пара текучей среды. Как показано на фиг. 5, система 500 является обходом, который включает в себя обходной впуск и обходной выпуск, которые соединяются с трубопроводом 501. Система 500 включает в себя насос 510 в жидкостном сообщении с выпуском вибрационного измерителя 5, иллюстрированного как расходомер Кориолиса, и обходным выпуском. Датчик 520 давления на впуске находится в жидкостном сообщении с впуском вибрационного измерителя 5 и обходным впуском. Датчик 530 давления на выпуске размещается между выпуском вибрационного измерителя 5 и насосом 510 и конфигурируется, чтобы измерять статическое давление текучей среды на выпуске вибрационного измерителя 5. Устройство 540 управления расходом, которое показано как клапан, размещается между обходным впуском и датчиком 520 давления на впуске.

Насос 510 может быть любым подходящим насосом, который может, например, увеличивать скорость текучей среды в вибрационном измерителе 5. Насос 510 может, например, включать в себя привод переменной частоты. Привод переменной частоты может предоставлять возможность насосу 510 регулировать скорость текучей среды для текучей среды в системе 500. Например, привод переменной частоты может увеличивать скорость текучей среды для текучей среды через вибрационный измеритель 5, хотя скорость текучей среды может быть увеличена посредством любого подходящего насоса. Посредством увеличения скорости текучей среды насос 510 может увеличивать динамическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, повышая скорость текучей среды.

Соответственно, статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5 может снижаться. В качестве иллюстрации, со ссылкой на фиг. 4, насос 510 может вынуждать график 440 изменения динамического давления сдвигаться вниз. Соответственно, хотя не показано на фиг. 4, если график 440 изменения динамического давления должен быть выше линии 450 давления пара, насос 510 может индуцировать мгновенное испарение или выделение газа, вынуждая график 440 изменения динамического давления сдвигаться вниз. Аналогично, сдвигая график 440 изменения динамического давления вверх до или выше линии 450 давления пара, газ или пар в текучей среде могут становиться жидкостью.

Датчик 520 давления на впуске и датчик 530 давления на выпуске могут быть любым подходящим датчиком давления, сконфигурированным, чтобы измерять любое давление текучей среды. Например, датчик 520 давления на впуске и датчик 530 давления на выпуске могут измерять статическое давление текучей среды в системе 500. Дополнительно, или альтернативно, датчик 520 давления на впуске и датчик 530 давления на выпуске могут измерять суммарное давление текучей среды в системе 500. В одном примере динамическое давление текучей среды может быть определено, беря разницу между суммарным давлением и статическим давлением текучей среды в системе 500 согласно уравнению [3] выше. Например, датчик 520 давления на впуске может измерять суммарное давление и статическое давление текучей среды рядом с, или на, впуске вибрационного измерителя 5. Датчик 520 давления на впуске и/или измерительный электронный прибор 20 в вибрационном измерителе 5 могут определять динамическое давление на впуске вибрационного измерителя 5.

Устройство 540 регулирования расхода может увеличивать скорость текучей среды для текучей среды в системе 500, когда позиция устройства 540 регулирования расхода перемещается из частично закрытой позиции в полностью открытую позицию. Например, посредством уменьшения ограничения потока системы 500 на впуске вибрационного измерителя 5, скорость текучей среды может увеличиваться в соответствии с уравнением [2] выше. Это может сдвигать график 440 изменения динамического давления вниз с тем, чтобы индуцировать мгновенное испарение или выделение газа. Наоборот, устройство 540 регулирования расхода может уменьшать скорость текучей среды для текучей среды в системе 500, тем самым, сдвигая график 440 изменения динамического давления вверх, тем самым, вынуждая газ или пар конденсироваться.

Когда устройство 540 регулирования расхода открывается, скорость текучей среды будет увеличиваться, но, таким образом, будет статическое давление на впуске вибрационного измерителя 5, и наоборот. Сочетание устройства 540 регулирования расхода с насосом 510 может предоставлять предпочтительное условие процесса посредством частичного закрытия устройства 540 регулирования расхода (например, чтобы ограничивать поток и снижать давление ниже по потоку от устройства 540 регулирования расхода) и увеличения скорости насоса (например, увеличения расхода), чтобы получать желательно более низкое статическое давление и более высокую скорость.

Хотя статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, или, более конкретно, измерительном узле 10 в вибрационном измерителе 5, может быть изменено с помощью насоса 510 или устройства 540 регулирования расхода, или сочетания того и другого, как описано выше, другое средство изменения статического давления может быть использовано. Например, высота z вибрационного измерителя 5 может изменяться. Чтобы уменьшать статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, высота z может быть увеличена. Чтобы увеличивать статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, высота z может быть уменьшена. Высота z вибрационного измерителя 5 может быть изменена любым подходящим средством, таким как моторизованный подъемник между вибрационным измерителем 5 и трубопроводом 501 и меха между вибрационным измерителем 5, например, устройством 540 регулирования расхода и насосом 510. Другое средство может быть использовано, также как сочетание различных средств (например, насоса 510, устройства 540 регулирования расхода и/или моторизованного подъемника).

Например, если расход через обход является достаточным, насос может не быть обязательно использован. Только устройство 540 регулирования расхода может быть использовано. Устройство 540 регулирования расхода может быть установлено в других местоположениях, таких как ниже по потоку от вибрационного измерителя 5. Альтернативно, устройство 540 регулирования расхода может не быть использовано, например, когда насос 510 и/или моторизованный подъемник используется. В другом альтернативном примере измеритель может быть установлен в главной линии, а не в обходной. Дополнительно, или альтернативно, только единственный датчик давления может быть применен. Например, только датчик 530 давления на выпуске может быть использован. Датчики 520, 530 давления на впуске и/или выпуске могут быть расположены в альтернативных местах. Датчик 530 давления на выпуске и его местоположение могут быть полезными, так как статическое давление в местоположении датчика 530 давления на выпуске может, по существу, стабилизироваться относительно скорости текучей среды, после того как текучая среда в измерительном узле 10 находится при давлении пара. Т.е., любое дополнительное увеличение в скорости текучей среды может не вызывать существенное уменьшение в статическом давлении, измеренном датчиком 530 давления на выпуске.

Использование плотности для определения давления пара

Фиг. 6 показывает график 600, иллюстрирующий давление пара многокомпонентной текучей среды. Как показано на фиг. 6, многокомпонентная текучая среда состоит из углеводородов. График 600 включает в себя ось 610 плотности жидкости и ось 620 логарифмического давления пара, которые, соответственно, существуют в единицах килограммов на кубический метр (кг/м³) и фунтов на квадратный дюйм абсолютного давления (фунт/дюйм² абс. давления), хотя любая подходящая единица измерения может быть использована. График 600 также включает в себя кривую 630 плотности по отношению к давлению, иллюстрирующую соотношение между плотностью и давлением пара углеводородов. График 630 плотности по отношению к давлению показан как состоящий из графика 630a плотности пропана по отношению к давлению, графика 630b плотности бутана по отношению к давлению и графика 630 плотности гексана по отношению к давлению. Температура многокомпонентной текучей среды лежит в диапазоне 34-48°C.

Когда текучая среда в измерительном узле состоит из двух компонентов, таких как, например, пропан и бутан, плотность текучей среды может лежать между плотностью двух компонентов. Эта плотность может быть использована для определения давления пара для смеси. Например, плотность текучей среды пропана и бутана может быть сопоставлена с давлением пара посредством интерполяции. В одном примере линейная интерполяция может быть использована для оценки давления пара смеси из плотности. В качестве примера, многокомпонентная текучая среда, состоящая из пропана и бутана, может иметь плотность около 500 кг/м³, которая может соответствовать давлению пара около 130 фунт/дюйм² абс. давления. Это давление пара может быть использовано для проверки давления пара, определенного посредством обнаружения фазового перехода в измерительном узле, как описано выше.

Может быть принято во внимание, что фиг. 6 может быть упрощенным представлением только с тремя компонентами. Альтернативные графики плотности по отношению к температуре могут отличаться. Например, больше компонентов, типичных для сырой нефти или подвергнутого обработке углеводорода, и характеристик может быть использовано, что приводит в результате к альтернативным графикам плотности по отношению к температуре. В качестве иллюстрации, а не ограничения, если дополнительные пропан(ы) используются, увеличение в давлении пара может наблюдаться, но плотность может быть аналогична, если другие компоненты являются более тяжелыми (например, сырая нефть). В любом случае, общее соотношение может оставаться истинным, что, например, чем выше плотность, тем ниже давление пара, и наоборот. Дополнительно, уклон или кривизна альтернативного графика может не всегда быть постоянной. После того как калибровка выполняется, например, в конкретном применении, когда состав текучей среды может не меняться значительно, тогда график откалиброванного давления пара в зависимости от плотности может быть получен, который может быть использован, как иллюстрирует последующее.

Фиг. 7 показывает способ 700 для использования показателя измерения плотности текучей среды для проверки давления пара. Как показано на фиг. 7, способ 700 определяет давление пара текучей среды посредством обнаружения фазового перехода текучей среды в измерительном узле на этапе 710. Измерительный узел, используемый способом 700, может быть измерительным узлом 10, описанным выше, хотя любой подходящий измерительный узел может быть использован. На этапе 720 способ 700 измеряет плотность текучей среды на основе резонансной частоты измерительного узла. Плотность текучей среды, такой как многокомпонентная текучая среда, может быть определен, например, посредством определения резонансной частоты измерительного узла и определения соответствующей плотности, ассоциированной с резонансной частотой. Способ 700, на этапе 730, получает давление пара из измеренной плотности. На этапе 740 способ 700 сравнивает определенное давление пара с полученным давлением пара.

На этапе 710 давление пара текучей среды может быть определено, например, посредством изменения суммарного или статического давления текучей среды в измерительном узле 10 до тех пор, пока фазовый переход текучей среды не будет обнаружен. Например, статическое давление текучей среды может уменьшаться до тех пор, пока пар больше не будет обнаруживаться. Наоборот, статическое давление может увеличиваться до тех пор, пока пар не будет обнаружен. Фазовый переход текучей среды может быть обнаружен любым подходящим средством, таким как, например, на основе сигналов датчиков, таким как обнаружение изменения в коэффициенте усиления возбуждения или возбуждающего сигнала, как обсуждалось выше со ссылкой на фиг. 3.

Когда фазовый переход текучей среды обнаруживается, как, например, когда изменение в коэффициенте усиления возбуждения обнаруживается, вибрационный измеритель 5, или электронный прибор, присоединенный к вибрационному измерителю 5, может определять давление на впуске и/или выпуске измерительного узла 10. Например, со ссылкой на фиг. 5, датчик 520 давления на впуске может измерять статическое давление текучей среды на впуске измерительного узла 10, а датчик 530 давления на выпуске может измерять статическое давление текучей среды на выпуске измерительного узла 10. Соответственно, статическое давление на впуске и/или статическое давление на выпуске может быть ассоциировано с фазовым переходом текучей среды.

Статическое давление на впуске и статическое давление на выпуске может быть использовано в уравнении [7] выше, чтобы определять статическое давление в измерительном узле. Например, давление на выпуске может быть P₁, а P₂ может быть давлением текучей среды в измерительном узле. Связанные с высотой члены и могут быть использованы, чтобы учитывать изменение в высоте текучей среды в измерительном узле вследствие, например, геометрии трубки. Например, дугообразные трубки, такие как трубки измерительного узла 10, описанного выше, могут иметь изменение подъема. Члены динамической скорости , могут аналогично быть вычислены посредством измерения плотности и расхода текучей среды и знания габаритов трубок и трубы, присоединенной к впускным и выпускным отверстиям трубок. Аналогично, член падения вязкостного давления может также быть определен.

На этапе 730 получение давления пара может быть основано на ранее определенных сопоставлениях между множеством давлений пара и плотностями. Например, со ссылкой на фиг. 6, множество давлений пара могут включать в себя показатели измерений давления пара для различных углеводородов. Плотности могут быть плотностями углеводородов. Хотя фиг. 6 показывает углеводороды пропана, бутана и гексана, большее или меньшее количество и альтернативные углеводороды могут быть использованы.

Сопоставления между множеством давлений пара и плотностями могут быть графиком 630 плотности по отношению к давлению, который, как иллюстрировано на фиг. 6, состоит из графика 630a плотности пропана по отношению к давлению, графика 630b плотности бутана по отношению к давлению и графика 630c плотности гексана по отношению к давлению. Корреляции между множеством давлений пара и плотностями могут также включать в себя интерполяции, такие как формулы, точки данных или т.п. между графиком 630a плотности пропана по отношению к давлению, графиком 630b плотности бутана по отношению к давлению и/или графиком 630c плотности гексана по отношению к давлению.

Эти интерполяции могут соответствовать корреляциям между множеством давлений пара и плотностями для многокомпонентных текучих сред. Например, обращаясь к фиг. 6, интерполяция между графиком 630a плотности пропана по отношению к давлению и графиком 630b плотности бутана по отношению к давлению может сопоставлять плотность 500 кг/м³ с давлением пара около 120 фунт/дюйм² абс. давления. Эта интерполяция может сопоставлять плотности и давления пара для смеси пропана и бутана. Как обсуждалось выше, графики плотности по отношению к давлению, альтернативные графикам, показанным на фиг. 6, могут отличаться в зависимости от числа и концентрации компонентов.

Следовательно, так как давление пара жидкости является функцией температуры и состава, и плотность жидкости является строгой функцией температуры и состава, давление пара беспримесной или многокомпонентной жидкости может быть сопоставлено с ее плотностью. Это показано на фиг. 6, где давление пара выбранных углеводородов нанесено на график относительно плотности их жидкости. Показатели измерений плотности и температуры от расходомера Кориолиса могут быть использованы для определения приблизительного давления насыщения углеводорода. Это сопоставление может быть использовано в качестве косвенного показателя давления пара и будет использовано в качестве проверки качества для непосредственных показателей давления, описанных выше со ссылкой на фиг. 3-5. Так как плотность и температура измеряется, и так как обычные углеводороды проявляют стойкое соотношение между давлением пара и такими переменными, приблизительное указание давления пара для какого-либо углеводорода может быть предоставлено в любой установке, всего лишь посредством измерения плотности, без необходимости в обходной линии, насосе, клапанах, измерении давления или других компонентах. Однако, в зависимости от того, изменяются ли отдельные компоненты во время протекания, дополнительную информацию может быть необходимо знать, и, следовательно, дополнительные компоненты может быть необходимо использовать.

Дополнительно, услуга калибровки, которая приспосабливает конкретный прибор, текучую среду(ы) и условия процесса, может быть предложена. Во время калибровки плотность (беспримесных или многокомпонентных жидкостей) может быть сопоставлена с давлением пара, потенциально устраняя необходимость получения показателей измерения давления. Типичный состав углеводородных жидкостей с предприятий переработки, хранения и транспортировки содержит смесь из приблизительно 30 компонентов. Использование только плотности для определения давления пара смеси, имеющей 30 компонентов, может быть достаточно точным. Например, давление пара может быть достаточно точным, если ожидаемое изменение в концентрации каждого компонента является минимальным.

Вышеприведенное описывает вибрационный измеритель 5, в частности, измерительный электронный прибор 20, и способ 700 использования плотности для проверки давления пара. Соответственно, точность давления пара может быть обеспечена. Плотность может включать в себя плотности многокомпонентной текучей среды. Следовательно, когда давление пара состоит из множества частичных давлений пара, плотности могут все еще быть использованы для проверки давления пара. Кроме того, так как плотность может быть определена в вибрационном измерителе 5, который может также определять давление пара, давление пара может быть проверено, например, в измерительном электронном приборе 20, перед предоставлением давления пара по пути 26.

Подробные описания вышеупомянутых вариантов осуществления не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов осуществления, рассматриваемых изобретателями как находящиеся в рамках настоящего описания. В действительности, специалисты в области техники поймут, что определенные элементы вышеописанных вариантов осуществления могут по-разному быть объединены или устранены, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в рамки и учения настоящего описания. Также обычным специалистам в данной области техники будет очевидно, что вышеописанные варианты осуществления могут быть объединены в целом или частично, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления в рамках и учениях настоящего описания.

Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления описываются в данном документе в иллюстративных целях, различные эквивалентные модификации возможны в рамках настоящего описания, как поймут специалисты в связанной области техники. Учения, предоставленные в данном документе, могут быть применены к другим способам использования измерения плотности текучей среды, чтобы проверять давление пара, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на сопровождающих чертежах. Соответственно, рамки вариантов осуществления, описанных выше, должны быть определены из последующей формулы изобретения.

Предоставляется измерительный электронный прибор (20) для использования измерения плотности текучей среды, чтобы проверять давление пара. Измерительный электронный прибор (20) включает в себя систему (200) обработки, соединенную с возможностью связи с измерительным узлом (10), имеющим текучую среду, система (200) обработки конфигурируется, чтобы определять давление пара текучей среды посредством обнаружения фазового перехода текучей среды в измерительном узле (10), измерять плотность текучей среды на основе резонансной частоты измерительного узла (10), получать давление пара из измеренной плотности и сравнивать определенное давление пара с полученным давлением пара. Технический результат - точно определять давление пара в реальном времени, сохраняя безопасность за счет исключения захвата проб и удаления их в лабораторию для испытания. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Измерительный электронный прибор (20) для использования измерения плотности текучей среды для проверки давления пара, измерительный электронный прибор (20) содержит:

систему (200) обработки, соединенную с возможностью связи с измерительным узлом (10), имеющим текучую среду, система (200) обработки конфигурируется, чтобы:

определять давление пара текучей среды посредством обнаружения фазового перехода текучей среды в измерительном узле (10);

измерять плотность текучей среды на основе резонансной частоты измерительного узла (10);

получать давление пара из измеренной плотности; и

сравнивать определенное давление пара с полученным давлением пара.

2. Измерительный электронный прибор (20) по п. 1, при этом текучая среда является многокомпонентной текучей средой, состоящей из углеводородных компонентов.

3. Измерительный электронный прибор (20) по п. 2, при этом углеводородные компоненты состоят по меньшей мере из двух из пропана, бутана и гексана.

4. Измерительный электронный прибор (20) по какому-либо одному из вышеупомянутых пп. 1-3, при этом система (200) обработки, конфигурируемая, чтобы получать давление пара из измеренной плотности, содержит систему (200) обработки, конфигурируемую, чтобы использовать ранее определенные корреляции между множеством давлений пара и множеством плотностей.

5. Измерительный электронный прибор (20) по п. 4, при этом система (200) обработки, конфигурируемая, чтобы использовать ранее определенные корреляции между множеством давлений пара и множеством плотностей, содержит систему (200) обработки, конфигурируемую, чтобы осуществлять интерполяцию между ранее определенными корреляциями.

6. Измерительный электронный прибор (20) по какому-либо одному из вышеупомянутых пп. 1-5, при этом система (200) обработки, конфигурируемая, чтобы сравнивать определенное давление пара с полученным давлением пара, содержит систему (200) обработки, конфигурируемую, чтобы определять, находится ли определенное давление пара в предварительно определенном диапазоне полученного давления пара.

7. Измерительный электронный прибор (20) по какому-либо одному из вышеупомянутых пп. 1-6, при этом система (200) обработки дополнительно конфигурируется, чтобы определять давление пара с помощью коэффициента усиления возбуждения.

8. Способ для использования измерения плотности текучей среды для проверки давления пара, способ содержит этапы, на которых:

определяют давление пара текучей среды посредством обнаружения фазового перехода текучей среды в измерительном узле;

измеряют плотность текучей среды на основе резонансной частоты измерительного узла;

получают давление пара из измеренной плотности; и

сравнивают определенное давление пара с полученным давлением пара.

9. Способ по п. 8, при этом текучая среда является многокомпонентной текучей средой, состоящей из углеводородных компонентов.

10. Способ по п. 9, при этом углеводородные компоненты состоят по меньшей мере из двух из пропана, бутана и гексана.

11. Способ по какому-либо одному из вышеупомянутых пп. 8-10, при этом получение давления пара из измеренной плотности содержит этап, на котором используют ранее определенные корреляции между множеством давлений пара и множеством плотностей.

12. Способ по п. 11, при этом использование ранее определенных корреляций между множеством давлений пара и множеством плотностей содержит этап, на котором осуществляют интерполяцию между ранее определенными корреляциями.

13. Способ по какому-либо одному из вышеупомянутых пп. 8-12, при этом сравнение определенного давления пара с полученным давлением пара содержит этап, на котором определяют, находится ли определенное давление пара в предварительно определенном диапазоне полученного давления пара.

14. Способ по какому-либо одному из вышеупомянутых пп. 8-13, дополнительно содержащий этап, на котором определяют давление пара с помощью коэффициента усиления возбуждения.