СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕГО ВРЕМЕНИ ПОВЕРКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ПРИБОРА РАСХОДОМЕРА В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ ПРИ ПОВЕРКЕ РАСХОДОМЕРА И ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ПРИБОР РАСХОДОМЕРА Российский патент 2023 года по МПК G01F25/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Описанные ниже варианты реализации относятся к способам определения общего времени поверки, необходимого для соответствия требованиям воспроизводимости.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При перекачке жидкой продукции потребителю, и при других фискальных измерениях жидкой продукции, которая продается по общему измеренному количеству, как в единицах объема, так и в единицах массы, часто требуется подтверждение in situ посредством процесса, обычно называемого поверкой измерителя. Практика поверки измерителей в целом хорошо зарекомендовала себя в промышленности. Одним из широко известных стандартов, например, но без ограничения, в котором описывается поверка измерителей, является Руководство по стандартам измерения нефти (MPMS) Американского института нефти (API), глава 4.8.

Для успешной работы организаций, которые должны выполнять определенные стандарты в пределах торговых контрактов и других обязательных практик, очень важно, чтобы параметры оборудования, используемого для измерения расхода жидкости при перекачке потребителю, всегда соответствовали критериям воспроизводимости, которые описаны в установленных стандартах, или превосходили эти критерии. Таким образом, данные поверочного мероприятия приводят к приемлемым уровням недостоверности для конечного среднего коэффициента измерителя.

Общее время (TPT) поверки - это время, необходимое для проверки соответствия требованиям воспроизводимости, как отмечено выше. Время TPT также используется в качестве параметра для выбора поверочного устройства и для определения его размеров на этапе проектирования установки.

Расходомеры Кориолиса часто используются для измерения массового расхода, плотности и для получения другой информации о протекающих материалах. Протекающие материалы могут включать в себя жидкости, газы, комбинацию жидкостей и газов, твердые вещества, взвешенные в жидкостях, и жидкости, включающие в себя газы и взвешенные твердые вещества. Например, расходомеры широко используются при добыче из скважины и при переработке нефти и нефтепродуктов. Расходомер может использоваться для определения дебита скважины посредством измерения расхода (т.е. посредством измерения массового расхода через расходомер) и даже может быть использован для определения относительных пропорций газовой и жидкой компонент потока.

Проблемы могут возникать тогда, когда расходомеры Кориолиса используются в приложениях, где выполняется поверка, и в расходомере наблюдаются неустойчивые значения расхода и "зашумленные" значения расхода. Уровень имеющегося шума при эксплуатации может быть до некоторой степени предсказан на основании предшествующих наблюдений за типовыми установками, но имеется слишком много переменных для конструкции всей системы, которые могут влиять на уровень шумов потока и нестабильность для полной уверенности в том, какой будет фактическая вариация расхода, когда установка завершена, и система находится в эксплуатации и работает при различных условиях и значениях расхода.

Кроме того, после начала измерений в процессе эксплуатации, когда возникают трудности с поверкой, и особенно когда постоянно возникают проблемы в подтверждении соответствия стандартам воспроизводимости, имеется множество потенциальных причин этих проблем, которые следует учитывать, если должна быть устранена истинная первопричина. Ожидаемый уровень шумов потока и соответствующее время TPT, необходимое для соответствия требованиям воспроизводимости, вследствие множества непредвиденных факторов, могут значительно отличаться от прогнозируемого времени TPT на этапе конструирования.

Использование TPT в качестве параметра определения размеров и выбора устройства было основано только на предположениях и оценках потенциального шума измерителя при ожидаемых технологических условиях. Однако в настоящих вариантах реализации предоставляются способы и устройства, в которых анализируются непрерывные измерения расхода расходомером в реальном времени, во время эксплуатации, для определения и указания необходимого TPT на основании фактических условий потока и, таким образом, достигается прогресс в данной области техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом реализации, предоставляется способ применения диагностического прибора расходомера. Диагностический прибор согласовывается со сборкой датчика расходомера, и в диагностический прибор вводится базовый поверочный объем (BPV). В диагностический прибор вводится желаемое количество проходов за один цикл. Принимаются данные расходомера, и вычисляется предполагаемое общее время (TPT) поверки, необходимое для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости. Вычисляется предполагаемое минимальное количество циклов, необходимое для достижения вычисленного TPT. Вычисляется стандартное отклонение (σ) расхода в сборке датчика расходомера, и задается количество выборок, используемых для вычисления σ. Вычисляется коэффициент (MSF) для конкретного измерителя.

В соответствии с вариантом реализации, предоставляется способ применения диагностического прибора расходомера. Диагностический прибор согласовывается со сборкой датчика расходомера, и в диагностический прибор вводится максимально допустимое количество циклов. В диагностический прибор вводится желаемое количество проходов за один цикл. Принимаются данные расходомера, и вычисляется предполагаемое общее время (TPT) поверки, необходимое для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости. Рассчитывается предполагаемый минимальный базовый поверочный объем (BPV). Вычисляется стандартное отклонение (σ) расхода в сборке датчика расходомера, и задается количество выборок, используемых для вычисления σ. Вычисляется коэффициент (MSF) для конкретного измерителя.

В соответствии с вариантом реализации, предоставляется диагностический прибор для конфигурирования системы расходомера. Электронное устройство сконфигурировано для согласования с расходомером (5) и для приема данных расходомера. Пользовательский интерфейс с электронным устройством сконфигурирован для принятия входных данных от пользователя, причем входные данные содержат, по меньшей мере, либо базовый поверочный объем (BPV), либо желаемое количество проходов за один цикл, либо максимальное допустимое количество циклов. Система (303) обработки сконфигурирована для запуска подпрограммы (315) поверки, причем подпрограмма (315) поверки сконфигурирована, по меньшей мере, либо для вычисления предполагаемого общего времени (TPT) поверки, необходимого для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости, либо для вычисления предполагаемого минимального количества циклов, необходимого для достижения вычисленного TPT, либо для вычисления предполагаемого минимального базового поверочного объема (BPV). Вычисляется стандартное отклонение (σ) расхода в сборке датчика расходомера, и задается количество выборок, используемых для вычисления σ. Вычисляется коэффициент (MSF) для конкретного измерителя.

ОБЪЕКТЫ

В соответствии с объектом, предоставляется способ применения диагностического прибора расходомера. Диагностический прибор согласовывается со сборкой датчика расходомера, и в диагностический прибор вводится базовый поверочный объем (BPV). В диагностический прибор вводится желаемое количество проходов за один цикл. Принимаются данные расходомера, и вычисляется предполагаемое общее время (TPT) поверки, необходимое для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости. Вычисляется предполагаемое минимальное количество циклов, необходимое для достижения вычисленного TPT. Вычисляется стандартное отклонение (σ) расхода в сборке датчика расходомера, и задается количество выборок, используемых для вычисления σ. Вычисляется коэффициент (MSF) для конкретного измерителя.

В соответствии с объектом, предоставляется способ применения диагностического прибора расходомера. Диагностический прибор согласовывается со сборкой датчика расходомера, и в диагностический прибор вводится максимальное допустимое количество циклов. В диагностический прибор вводится желаемое количество проходов за один цикл. Принимаются данные расходомера, и вычисляется предполагаемое общее время (TPT) поверки, необходимое для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости. Вычисляется предполагаемый минимальный базовый поверочный объем (BPV). Вычисляется стандартное отклонение (σ) расхода в сборке датчика расходомера, и задается количество выборок, используемых для вычисления σ. Вычисляется коэффициент (MSF) для конкретного измерителя.

Предпочтительно, MSF содержит частоту выборки для вычисления TPT.

Предпочтительно, MSF вычисляется посредством деления количества выборок, используемых для вычисления σ, на продолжительность выборок.

В соответствии с объектом, предоставляется диагностический прибор для конфигурирования системы расходомера. Электронное устройство сконфигурировано для согласования с расходомером (5) и приема данных расходомера. Пользовательский интерфейс с электронным устройством сконфигурирован для принятия входных данных от пользователя, причем входные данные содержат, по меньшей мере, либо базовый поверочный объем (BPV), либо желаемое количество проходов за один цикл, либо максимальное допустимое количество циклов. Система (303) обработки сконфигурирована для запуска подпрограммы (315) поверки, причем подпрограмма (315) поверки сконфигурирована для вычисления, по меньшей мере, либо предполагаемого общего времени (TPT) поверки, необходимого для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости, либо предполагаемого минимального количества циклов, необходимого для достижения вычисленного TPT, либо предполагаемого минимального базового поверочного объема (BPV). Вычисляется стандартное отклонение (σ) расхода в сборке датчика расходомера, и задается количество выборок, используемое для вычисления σ. Вычисляется коэффициент (MSF) для конкретного измерителя.

Предпочтительно, MSF содержит частоту выборки для вычисления TPT.

Предпочтительно, MSF вычисляется посредством деления количества выборок, используемых для вычисления σ, на продолжительность выборок.

Предпочтительно, электронное устройство содержит электронный измеритель (20) расходомера (5).

Предпочтительно, вычисление TPT содержит использование коэффициента покрытия недостоверности.

Предпочтительно, вычисление предполагаемого минимального количества циклов, необходимого для достижения вычисленного TPT, содержит использование измеряемого расхода и BPV.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Одно и то же цифровое обозначение отображает один и тот же элемент на всех чертежах. Следует понимать, что чертежи не обязательно выполнены в масштабе.

Фиг.1 изображает расходомер в соответствии с вариантом реализации;

Фиг.2 - пример диагностического электронного устройства в соответствии с вариантом реализации;

Фиг.3 - блок-схема последовательности операций, показывающая способ применения диагностического прибора расходомера в соответствии с вариантом реализации; и

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций, показывающая способ применения диагностического прибора расходомера в соответствии с другим вариантом реализации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На Фиг.1-4 и в нижеследующем описании демонстрируются конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как создать и использовать наилучшим образом варианты реализации, раскрываемые ниже. С целью пояснения принципов изобретения, некоторые обычные объекты были упрощены или опущены. Специалистам в данной области техники будут понятны варианты этих примеров, которые входят в объем притязаний настоящего описания. Специалистам в данной области техники будет понятно, что описываемые ниже признаки могут быть скомбинированы различными способами для формирования множественных вариантов раскрываемых способов. В результате описываемые ниже варианты реализации не ограничиваются описываемыми ниже конкретными примерами.

Описываемые здесь способы могут быть объединены в расходомере или могут быть выполнены с использованием специального диагностического прибора, который согласовывается с расходомерами и системами потока. На Фиг.1 показан расходомер 5, который может быть любым вибрационным измерителем, таким, как, например, расходомер/денситометр Кориолиса, без ограничения. 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 через кабельные соединения 100 для предоставления информации о плотности, массовом расходе и температуре по каналу 26, а также 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 датчик температуры (RTD), и пару тензодатчиков 105 и 105', таких, как тензодатчики магнит/катушка, датчики деформаций, оптические датчики или любые другие тензодатчики, 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 своей длине. Каждый трубопровод 103, 103' колеблется относительно осей W и W', соответственно.

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

Когда фланцы 101 и 101' соединяются с технологической линией (не показана), по которой проходит 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 к монтажному блоку 109 трубопровода. В пределах манифольда 102 материал разделяется и направляется через трубопроводы 103 и 103'. На выходе из трубопроводов 103 и 103' технологический материал повторно объединяется в единый поток в пределах манифольда 102' и после этого направляется к выходу из второго конца 112, соединенного посредством фланца 101' с технологической линией (не показана).

Трубопроводы 103 и 103' выбираются и соответствующим образом устанавливаются на монтажных блоках 109 и 109' трубопровода так, чтобы иметь по существу одинаковое распределение массы, моментов инерции и модулей 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, датчик 106 температуры устанавливается, по меньшей мере, на одном из трубопроводов 103, 103' для непрерывного измерения температуры трубопровода. Температура трубопровода и, следовательно, напряжение, возникающее на датчике 106 температуры при заданном токе, проходящем через него, в первую очередь определяется температурой материала, проходящего через трубопровод. Зависящее от температуры напряжение, возникающее на датчике 106 температуры, используется в хорошо известном способе электронным измерителем 20 для компенсации изменения модуля упругости трубопроводов 103, 103' вследствие каких-либо изменений температуры трубопроводов 103, 103'. Датчик 106 температуры соединяется с электронным измерителем 20.

В обоих трубопроводах 103, 103' посредством привода 104 возбуждаются колебания в противоположных направлениях относительно их соответствующих изгибных осей W и W' с модой, которая называется первой несинфазной изгибной модой расходомера. Данный привод 104 может содержать любую из многих хорошо известных конструкций, таких, как магнит, установленный на трубопроводе 103', и противостоящая катушка, установленная на трубопроводе 103, через которую пропускается переменный ток для возбуждения колебаний обоих трубопроводов. Соответствующий сигнал возбуждения подается электронным измерителем 20 через кабельное соединение 113 к приводу 104. Следует понимать, что, хотя рассмотрение относится к двум трубопроводам 103, 103', в других вариантах реализации может быть предусмотрен только один трубопровод, или может быть предусмотрено более двух трубопроводов. В пределы объема притязаний настоящего изобретения также входит создание множества сигналов возбуждения для множества приводов и создание сигналов возбуждения для привода(ов) для возбуждения колебаний трубопроводов с модами, отличными от первой несинфазной изгибной моды.

Электронный измеритель 20 может быть связан с каналом 26 или другим каналом связи. Электронный измеритель 20 может передавать результаты измерений плотности по каналу 26. Электронный измеритель 20 может также передавать любым способом другие сигналы, результаты измерений или данные по каналу 26. Кроме того, электронный измеритель 20 может принимать по каналу 26 инструкции, программы, другие данные или команды.

Электронный измеритель 20 принимает сигнал температуры по кабельному соединению 114, и сигналы левой и правой скорости появляются на кабельных соединениях 115 и 115' соответственно. Электронный измеритель 20 вырабатывает сигнал возбуждения, поступающий через кабельное соединение 113 на привод 104, и возбуждает колебания трубопроводов 103, 103'. Электронный измеритель 20 обрабатывает сигналы левой и правой скорости и сигнал температуры для вычисления массового расхода и плотности материала, проходящего через сборку 10 датчика. Эта информация, наряду с другой информацией, передается электронным измерителем 20 по каналу 26 к исполнительным средствам. Пояснение схемы электронного измерителя 20 не требуется для понимания настоящего изобретения и опускается для краткости данного описания.

Следует понимать, что описание к Фиг.1 предоставляется только в качестве примера работы одного возможного вибрационного измерителя и не предназначено для ограничения принципа настоящего изобретения. Например, описывается конструкция расходомера Кориолиса, но специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано для денситометра с вибрационным трубопроводом или для вилочного денситометра, без возможности дополнительных измерений, обеспечиваемых массовым расходомером Кориолиса.

На Фиг.2 представлена общая блок-схема электронного измерителя 20 в соответствии с вариантом реализации. Следует отметить, что электронное устройство автономного диагностического прибора может иметь аналогичную конструкцию. В процессе работы расходомер 5 предоставляет различные значения измерений, которые могут быть выведены, включающие в себя одно или несколько измеряемых или усредняемых значений плотности, массового расхода, объемного расхода, массы отдельного компонента потока и объемного расхода для многофазного потока, а также общего расхода, включая, например, и объемный, и массовый расход отдельных компонентов потока. Электронный измеритель 20 и автономное электронное устройство могут содержать пользовательский интерфейс, причем пользователь может вводить данные и/или принимать выводимые данные.

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

Электронный измеритель 20 включает в себя интерфейс 301, систему 303 обработки, связанную с интерфейсом 301, и систему 304 памяти, связанную с системой 303 обработки. Несмотря на то, что эти компоненты показаны как отдельные блоки, следует понимать, что электронный измеритель 20 может состоять из различных комбинаций объединенных и/или дискретных компонентов.

Интерфейс 301 может быть сконфигурирован для связи с кабельными соединениями 100 и обмена сигналами, например, с приводом 104, тензодатчиками 105, 105' и датчиком 106 температуры. Интерфейс 301 может быть дополнительно сконфигурирован для связи по каналу 26 связи, например, с внешними устройствами.

Система 303 обработки может содержать систему обработки любого типа. Система 303 обработки сконфигурирована для извлечения и выполнения сохраняемых подпрограмм для работы расходомера 5. Система 304 памяти может сохранять подпрограммы, включающие в себя общую подпрограмму 305 измерителя и подпрограмму 313 усиления привода. Система 304 памяти может сохранять результаты измерений, принимаемые значения, рабочие значения и другую информацию. В некоторых вариантах реализации в системе памяти сохраняется массовый расход (m) 321, плотность (ρ) 325, вязкость (µ) 323, температура (T) 324, давление 309, усиление привода 306 и любые другие переменные, известные в данной области техники. Подпрограммы 305, 313 могут содержать любой упомянутый сигнал, а также другие переменные, известные в данной области техники. Другие процедуры измерения/обработки также предполагаются и находятся в пределах объема притязаний данного описания и формулы изобретения.

Общая подпрограмма 305 измерителя может вырабатывать и сохранять количественные параметры флюида и значения измерений расхода. Эти значения могут содержать по существу мгновенные значения измерений или могут содержать суммарные, накопленные и/или усредненные значения. Например, общая подпрограмма 305 измерителя может вырабатывать значения измерений массового расхода и сохранять их, например, в устройстве памяти массового расхода 321 системы 304 памяти. Аналогично, общая подпрограмма 305 измерителя может вырабатывать результаты измерений плотности и сохранять их, например, в устройстве памяти плотности 325 системы 304 памяти. Значения массового расхода 321 и плотности 325 определяются из колебательного отклика, как обсуждается ранее и как известно в данной области техники. Массовый расход и другие результаты измерений могут содержать по существу мгновенное значение, могут содержать выборку, могут содержать усредненное значение за интервал времени или могут содержать накопленное значение за интервал времени. Интервал времени может быть выбран так, чтобы соответствовать периоду времени, в течение которого регистрируются определенные характеристики флюида, например, только жидкое состояние флюида или, альтернативно, состояние флюида, включающее в себя жидкости, вовлеченный газ и/или твердые вещества, растворенные вещества и их комбинации. Кроме того, предусматриваются другие значения массового и объемного расхода и соответствующие количественные параметры, которые находятся в пределах объема притязаний описания и формулы изобретения.

Предоставляемые варианты реализации содержат диагностический прибор, пригодный для указания предполагаемого минимального TPT, необходимого для расходомера, на основании фактических наблюдаемых условий эксплуатации, и, таким образом, полезный для определения основной причины и наилучшего образа действий, который следует предпринять для устранения проблем при поверке. В варианте реализации диагностический прибор содержит электронный измеритель 20, имеющий подпрограмму 315 поверки, которая определяет минимальное TPT. Другие варианты реализации диагностического прибора представляют собой отдельный от электронного измерителя прибор, но он может связываться с электронным измерителем 20 системы расходомера посредством интерфейса 301.

В зависимости от указанного минимального необходимого TPT, основанного на фактических условиях эксплуатации, наиболее простым решением может быть увеличение количества циклов и/или проходов для достижения указанного целевого значения TPT. Вместе с тем, если диагностический прибор указывает, что необходимое увеличение TPT для достижения целевого значения TPT настолько значительно, что его реализация непрактична, то могут быть найдены другие решения, которые приводят к появлению шумов потока в системе и, следовательно, указанное целевое значение TPT будет уменьшено до достижимого и/или до практического уровня. По мере внесения изменений для уменьшения шумов потока, можно выполнять контроль с помощью диагностического прибора TPT для обеспечения мгновенной обратной связи относительно эффективности различных усовершенствований по мере их применения, тем самым подтверждая корректирующие действия по мере их осуществления.

Данный диагностический прибор также особенно полезен при выполнении работ по поверке портативного поверочного устройства или при планировании модернизации стационарного поверочного устройства до большего размера для увеличения производительности. При установленном и работающем расходомере, диагностика TPT может проводиться при не контролируемом ранее значении расхода до применения поверочного устройства для проверки in situ достаточных оснований того, что будут соблюдаться требования воспроизводимости поверки, выполняемой при новом расходе или в новых условиях с практическим количеством проходов и/или циклов с использованием поверочного устройства запланированного размера. Если это указывается посредством диагностики TPT, исполнитель поверки может быть направлен заранее для доставки поверочного устройства соответствующего размера, или разработка запланированного увеличения производительности может быть соответствующим образом скорректирована в соответствии с данными диагностики.

Опыт эксплуатации и испытания показали, что для некоторых конструкций расходомеров Кориолиса существует хорошая корреляция между значением TPT и вероятностью успешного выполнения требований API MPMS главы 4.8 по воспроизводимости. TPT задается уравнением 1.

$$TPT=BPV/\left(FlowRate\right)\times PPR\times n$$ (1)

Где:

TPT - общее время поверки.

Flow rate - средний или установленный расход в системе во время поверки.

BPV - базовый поверочный объем.

PPR - количество проходов за один цикл.

n - общее количество циклов.

Время TPT представляет собой общее накопленное время, в течение которого вытеснитель поверочного устройства перемещается между переключателями регистратора поверочного устройства, в то время как импульсы от измерителя накапливаются в течение поверки.

Объем BPV представляет собой общий откалиброванный объем, вытесняемый поверочным устройством в течение каждого прохода вытеснителя поверочного устройства при накоплении импульсов от измерителя.

Значение PPR представляет собой общее количество проходов за каждый поверочный цикл во время поверки. Когда измерение выполняется в течение нескольких проходов за один цикл, результирующее значение измерения объема для этого цикла представляет собой среднее значение для всех проходов, выполненных во время этого цикла.

Общее количество циклов (n) представляет собой количество циклов, которые анализируются для определения результата поверки. Количество циклов также задает допуски воспроизводимости, которые применяются для поверки, в соответствии с выбранными стандартами.

В варианте реализации диагностический прибор определяет целевое значение TPT посредством применения стандартного статистического анализа для измерения вариации мгновенного расхода, показываемого расходомером. Статистические расчеты используются для вычисления текущего стандартного отклонения данных о расходе, собранных за последнее окно выборки. Значение стандартного отклонения постоянно обновляется путем повторения процесса выборки на постоянной основе и вычисления нового стандартного отклонения по мере завершения каждого последующего окна выборки. Продолжительность окна выборки представляет собой конфигурируемое значение, поэтому оно может быть отрегулировано для оптимизации выполнения диагностики TPT. Например, если продолжительность периода выборки сконфигурирована равной 5 секундам, то значение стандартного отклонения всегда будет представлять стандартное отклонение полного набора выборок расхода, собранных за последние 5 секунд при стандартной частоте выборки для передающего устройства. Окно выборки может быть значением времени, которое предварительно задается оператором.

Минимальное целевое значение TPT для успешной поверки вычисляется из стандартного отклонения, как показано в уравнении 2.

$$TP{T}_m=\raisebox{1ex}{${\left(\frac{k\times \sigma }{U_{MF}}\right)}^2$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$MSF$}\right.$$ (2)

Где:

TPT_m - предполагаемое минимальное общее время поверки в секундах.

k - коэффициент покрытия недостоверности (например, k=2 эквивалентно 95% достоверности).

σ - наблюдаемое текущее (кратковременное) стандартное отклонение показания текущего расхода расходомера в %.

U_mf - недостоверность целевого коэффициента для измерителя в %.

MSF - коэффициент для конкретного измерителя.

Время TPT_m представляет собой предполагаемое минимальное время поверки, необходимое для соответствия предварительно заданному стандарту воспроизводимости для достижения недостоверности U_MF коэффициента для измерителя при коэффициенте k покрытия, при поверке, когда выборка непрерывного расхода измерителя указывает на стандартное отклонение σ мгновенного расхода.

Коэффициент MSF представляет собой коэффициент, необходимый для преобразования очевидного из частоты выборок измерителя количества выборок (n) в секунды времени поверки. В предшествующих описаниях MSF представляет собой фиксированное значение, которое предварительно запрограммировано в диагностических приборах или расходомерах. Это значение индивидуально для конкретного измерителя и должно быть получено индивидуально во время изготовления и калибровки. Требование того, чтобы каждый диагностический прибор или расходомер требовал персонализированный MSF, увеличивает время, стоимость и сложность производственного процесса. В одном варианте реализации MSF вычисляется посредством самого диагностического прибора или расходомера, и это устраняет необходимость адаптации индивидуального MSF к конкретному измерителю во время производства или калибровки. В варианте реализации MSF содержит частоту выборки для измерений TPT. В одном варианте реализации MSF вычисляется так, как в Уравнении 3:

$$MSF=\frac{количествовыборок,используемыхдлявычисления\sigma }{продолжительностьвыборки}$$ (3)

Таким образом, для использования уравнения 3, в диагностическом приборе или расходомере необходимо вычислять стандартное отклонение (σ) расхода в сборке датчика расходомера, а также определять количество выборок, используемых для вычисления σ, перед вычислением MSF.

Исключительно в качестве примера, в соответствии с главой 4.8 API MPMS, U_mf устанавливается равным 0,027%, а коэффициент MSF может быть установлен для некоторых расходомеров Кориолиса равным 26,5. Следовательно, уравнение 2 выглядит следующим образом:

$$TPT=\raisebox{1ex}{${\left(\frac{2\times \sigma }{\mathrm{0,027}}\right)}^2$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\mathrm{26,5}$}\right.$$ .

В вариантах реализации диагностического прибора имеется индикация либо в единицах TPT (секунды), либо в единицах общего количества проходов (по счету) и/или в единицах общего количества циклов (по счету), необходимого для соответствия требованиям воспроизводимости.

Для указания на необходимое общее количество проходов, в устройстве должно быть записано значение BPV. Общее количество проходов вычисляется из BPV и измеряемого расхода, как показано в уравнении 4.

$$Totalpasses=TP{T}_{diag}\times \frac{FlowRate}{BPV}$$ (4)

Где:

Total passes - необходимое общее количество проходов, независимое от того, сгруппированы они и усреднены в многопроходные циклы, или сохраняются как индивидуальные циклы.

TPT_Diag - диагностическое значение общего времени поверки, которое вычисляется посредством настоящего изобретения.

BPV - базовый поверочный объем, записываемый в конфигурации измерителя.

Flow Rate - мгновенный расход, измеряемый посредством измерителя.

Для указания необходимого общего количества циклов в устройстве должны быть записаны значение BPV и значение количества проходов за один цикл. Необходимое общее количество циклов вычисляется на основании BPV, количества проходов за один цикл и измеренного расхода, как показано в уравнении 5.

$$Totalruns=TP{T}_{Diag}\times \frac{FlowRate}{\left(Passesperrun\times BPV\right)}$$ (5)

Где:

Total runs - общее количество циклов, необходимое для достижения воспроизводимости.

TPT_Diag - диагностическое значение общего времени поверки, вычисляемое в соответствии с изобретением.

BPV - базовый поверочный объем, записываемый в конфигурации измерителя.

Passes per run - количество проходов, усредняемое за каждый поверочный цикл, во время поверки.

На Фиг.3 показан вариант реализации применения диагностического прибора, который позволяет оператору вводить базовый поверочный объем (BPV) (400) и количество проходов за один цикл (402). Данные расходомера принимаются диагностическим прибором (404). Данные расходомера могут включать в себя значения расхода, условия работы, свойства флюида и другие данные измерителя. Некоторые примеры данных расходомера включают в себя, но без ограничения, массовый расход, объемный расход, плотность, вязкость, температуру, давление, коэффициент усиления привода и коэффициент покрытия недостоверности. Эти значения могут быть мгновенными или могут быть усредняемыми по диапазону выборки и/или периоду времени. Затем диагностический прибор вычисляет текущие показания предполагаемого TPT (406) и минимального количества циклов, необходимого для достижения TPT (408) с учетом текущих условий и вводимых значений BPV и количества проходов за один цикл. Эти данные также могут быть выведены.

На Фиг.4 показан вариант реализации применения диагностического прибора, который позволяет оператору вводить максимальное допустимое количество циклов (500) и количество проходов за один цикл (502). Данные расходомера принимаются диагностическим прибором (504). Данные расходомера могут включать в себя значения расхода, условия работы, свойства флюида и другие данные измерителя. Некоторые примеры данных расходомера включают в себя, без ограничения, массовый расход, объемный расход, плотность, вязкость, температуру, давление, коэффициент усиления привода и коэффициент покрытия недостоверности. Эти значения могут быть мгновенными или могут быть усредняемыми по диапазону выборки и/или периоду времени. Затем диагностический прибор вычисляет текущие показания предполагаемого TPT (506) и минимального BPV, необходимого для достижения TPT (508) с учетом текущих условий и введенных значений для максимального допустимого количества циклов и количества проходов за один цикл. Эти данные также могут быть выведены.

В вышеупомянутых вариантах реализации расходомер может содержать диагностический прибор с электронным измерителем. В одном варианте реализации диагностический прибор может быть устройством, отдельным от расходомера.

Как подробно описано выше, диагностика TPT упрощает использование расходомеров посредством улучшенного устранения проблем, если проблемы возникают при поверке. Прибор диагностики TPT также обеспечивает обратную связь, которая может быть использована в будущих конструкциях систем для оптимизации производительности во время поверки расходомеров Кориолиса. С помощью этих указаний в реальном времени, как показано на Фиг.3 и 4, оператор может варьировать значения расхода, варьировать настройки и параметры системы, даже если они не поверяются, для наблюдения того, какое влияние оказывают изменения настроек системы на текущее TPT и другие отображаемые значения. Это обеспечивает простую, прямую и мгновенную обратную связь для контроля эффективности различных методик работы с системой, которые рассматриваются с целью улучшения результатов поверки.

Подробные описания вышеупомянутых вариантов реализации не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов реализации, которые заявители рассматривают как находящиеся в пределах объема притязаний настоящего описания. Действительно, специалисты в данной области поймут, что некоторые элементы описанных выше вариантов реализации могут быть по-разному скомбинированы или исключены для создания дополнительных вариантов реализации, и такие дополнительные варианты реализации попадают в объем притязаний и пояснений настоящего описания. Специалистам в данной области также будет очевидно, что описанные выше варианты реализации могут быть скомбинированы полностью или частично для создания дополнительных вариантов реализации в пределах объема притязаний и принципов настоящего описания.

Группа изобретений относится к способу определения общего времени поверки с применением диагностического прибора расходомера в реальном времени при поверке расходомера и диагностический прибор расходомера. Обеспечивается определение общего времени поверки расходомера, содержащее соединение диагностического прибора со сборкой (10) датчика расходомера (5). В диагностический прибор могут быть введены базовый поверочный объем (BPV), желаемое количество проходов за один цикл и/или максимальное допустимое количество циклов, данные расходомера. Определяется предполагаемое минимальное количество циклов, необходимое для достижения вычисленного TPT, и/или предполагаемый минимальный BPV. При этом предполагаемое общее время (TPT) поверки, необходимое для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости, определяется путем вычисления стандартного отклонения (σ) расхода в сборке датчика расходомера, определения количества выборок, используемых для вычисления σ, вычисление коэффициента (MSF) для конкретного измерителя. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ определения общего времени поверки расходомера, функционирующего в реальном времени, содержащий:

вычисление стандартного отклонения (σ) расхода в сборке датчика расходомера;

определение продолжительности выборок;

вычисление коэффициента (MSF) для конкретного измерителя, причем коэффициент (MSF)содержит частоту выборки для измерений общего времени поверки,

вычисление предполагаемого общего времени (TPT) поверки, необходимого для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости с использованием (MSF) и (σ), причем вычисление (TPT)содержит использование коэффициента охвата недостоверности;

соединение диагностического прибора со сборкой датчика расходомера;

ввод в диагностический прибор базового поверочного объема (BPV);

ввод в диагностический прибор желаемого количества проходов за один цикл;

прием данных расходомера;

вычисление предполагаемого минимального количества циклов, необходимого для достижения вычисленного TPT.

2. Способ функционирования диагностического прибора расходомера, в котором осуществляют:

вычисление стандартного отклонения (σ) расхода в сборке датчика расходомера;

определение количества выборок, используемых для вычисления σ;

вычисление коэффициента (MSF) для конкретного измерителя, причем коэффициент (MSF)содержит частоту выборки для измерений общего времени поверки,

вычисление предполагаемого общего времени (TPT) поверки, необходимого для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости с использованием (MSF) и (σ), причем вычисление (TPT)содержит использование коэффициента охвата недостоверности;

соединение диагностического прибора со сборкой датчика расходомера;

ввод в диагностический прибор максимального допустимого количества циклов;

ввод в диагностический прибор желаемого количества проходов за один цикл;

прием данных расходомера;

вычисление предполагаемого минимального базового поверочного объема (BPV).

3. Способ по пп.1 и 2, причем коэффициент MSF содержит частоту выборки для вычисления TPT.

4. Способ по п.3, причем коэффициент MSF вычисляется посредством деления количества выборок, используемых для вычисления σ, на продолжительность выборок.

5. Диагностический прибор для определения общего времени поверки при проверке расходомера, содержащий:

электронное устройство, сконфигурированное для соединения с расходомером (5) и приема данных расходомера;

пользовательский интерфейс с электронным устройством, сконфигурированным для приема входных данных от пользователя, причем входные данные содержат, по меньшей мере, либо базовый поверочный объем (BPV), либо желаемое количество проходов за один цикл, либо максимальное допустимое количество циклов; и

систему (303) обработки, сконфигурированную для запуска подпрограммы (315) поверки, при этом подпрограмма (315) поверки сконфигурирована, по меньшей мере, для вычисления стандартного отклонения (σ) расхода в сборке датчика расходомера; определения количества выборок, используемых для вычисления σ; вычисление коэффициента (MSF) для конкретного измерителя, и вычисления предполагаемого общего времени (TPT) поверки, необходимого для соответствия предварительно заданному требованию воспроизводимости, либо для вычисления предполагаемого минимального количества циклов, необходимого для достижения вычисленного TPT, либо для вычисления предполагаемого минимального базового поверочного объема (BPV), причем вычисление (TPT)содержит использование коэффициента охвата недостоверности.

6. Диагностический прибор по п.5, причем MSF содержит частоту выборки для вычисления TPT.

7. Диагностический прибор по п.6, причем MSF вычисляется посредством деления количества выборок, используемых для вычисления σ, на продолжительность выборок.

8. Диагностический прибор по п.5, причем электронное устройство содержит электронный измеритель (20) расходомера (5).

9. Диагностический прибор по п.5, причем вычисление предполагаемого минимального количества циклов, необходимого для достижения вычисленного TPT, содержит использование измеряемых значений расхода и BPV.