ИЗМЕРЕНИЕ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ С ПОМОЩЬЮ РАСХОДОМЕРА КОРИОЛИСА И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАСХОДОМЕРА Российский патент 2024 года по МПК G01F1/84 G01N11/16 G01N9/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам расходомеров и к способам, а более конкретно, к устройствам расходомеров и к способам для измерения этилена, двуокиси углерода, этана и других текучих сред и смесей текучих сред, которые в ином случае представляют сложность измерения традиционным средством.

Уровень техники

Вибрирующие трубопроводные датчики, такие как массовые расходомеры Кориолиса и вибрирующие ареометры, типично работают посредством обнаружения движения вибрирующей трубы, которая содержит текучий материал. Свойства, ассоциативно связанные с материалом в трубе, такие как массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены посредством обработки сигналов измерений, принятых от датчиков движения, ассоциированных с трубой. На режимы вибрации вибрирующей заполненной материалом системы, как правило, оказывают влияние общая масса, густота и характеристика затухания колебаний содержащей трубы и материала, содержащегося в ней.

Типичный массовый расходомер Кориолиса включает в себя одну или более труб (так же называемые расходомерными трубками), которые соединены линейно в трубопровод или другую транспортную систему и передают материал, например, жидкости, шламы, эмульсии и т.п., в системе. Каждая труба может рассматриваться как имеющая набор нормальных режимов вибрации, включающих в себя, например, простой изгиб, торсионный, радиальный, поперечный и совмещенные режимы. В типичном измерительном приборе массового расхода Кориолиса труба возбуждается в одном или более режимах вибрации, когда материал течет по трубе, и движение трубы измеряется в точках, разнесенных вдоль трубы. Возбуждение типично обеспечивается возбуждающим устройством, например, электромеханическим устройством, таким как актуатор типа катушки линейного электропривода, который возмущает трубу периодическим образом. Массовый расход может быть определен посредством измерения задержки времени или разности фаз между движениями в местоположениях датчиков. Два таких датчика (или датчиков-преобразователей) типично применяются для того, чтобы измерять ответную вибрацию расходомерной трубы или труб, и типично располагаются в позициях выше по потоку и ниже по потоку от возбуждающего устройства. Измерительная аппаратура принимает сигналы от датчиков-преобразователей и обрабатывает сигналы для того, чтобы получать показатель массового расхода.

Расходомеры могут быть использованы для выполнения измерений массового расхода для широкого множества потоков текучих сред. Одна область, в которой расходомеры Кориолиса могут потенциально использоваться, является процессами, которые содержат этилен.

Этилен является наиболее распространенным исходным сырьем для множества процессов производства пластмассы. При перемещении этилена из одного местоположения в другое (от производителя к пользователю, например), он часто нагнетается при высоком давлении в своем критическом фазовом соотношении. Этилен критической фазы имеет гораздо более высокую плотность по сравнению с газообразным этиленом, таким образом, затраты на его перекачивание являются относительно низкими (хорошей аналогией является передача высоковольтной мощности). Показатель массового расхода является предпочтительной единицей при измерении этилена.

К несчастью, этилен критической фазы проявляет свойства, которые делают точные измерения трудными, поскольку он не ведет себя как идеальный газ. В частности, его свойства плотности и скорости звука (VoS) проявляют большие изменения для относительно небольших изменений в температуре и/или давлении. Это делает измерение расхода очень трудным для всех технологий, включающих в себя расходомеры Кориолиса.

Этилен критической фазы часто переносится при давлениях 50 бар или выше. Обычно, температура является приблизительно температурой окружающей среды, 20°C или т.п., но температура может изменяться в зависимости от состояний грунта, поскольку трубопроводы часто находятся под землей. В критическом диапазоне, плотность изменяется резко с изменениями давления и/или температуры. Например, изменение на 1 фунт/дюйм² в давлении вызывает изменение плотности 2 кг/м³. Это сравнивается с идеальным газом, когда плотность изменяется менее чем на 0,1 кг/м³ для того же изменения в давлении.

В дополнение к изменениям в плотности, величина изменений VoS также является чувствительной к изменениям давления. Изменение давления на 1 фунт/дюйм² вызывает изменение VoS на 5 м/с, тогда как идеальный газ не изменяет VoS вовсе, когда давление изменяется. Это может представлять проблему для массового расходомера Кориолиса. В примерном расходомере, изменение давления этилена на 1 фунт/дюйм² может вызывать изменение VoS на 5 м/с, которое, в свою очередь, вызывает изменение 0,03% в показателе измерения. Это означает, что для обычного колебания давления в трубопроводе, равного 100 фунт/дюйм², примерный расходомер будет проявлять погрешность 3%, что является неприемлемым. Наша спецификация имеет 0,35%, а типичным требованием к измерению является лучше 0,5%. Таким образом, будет ясно, что, если этилен задействуется в критической фазовой области, большие погрешности расхода могут встречаться.

Расходомер Кориолиса и способ эксплуатации расходомера Кориолиса предоставляются, при этом измерение плотности предоставляет корректировку скорости звука. Это приводит в результате к более точному измерению расхода в широком диапазоне условий эксплуатации этилена.

Сущность изобретения

Предоставляется способ эксплуатации расходомера согласно варианту осуществления. Способ содержит протекание текучей среды через расходомер и измерение нескорректированного массового расхода, температуры и плотности текучей среды. Скорость звука (VoS) для текучей среды вычисляется. Погрешность массового расхода вычисляется. Скорректированный массовый расход текучей среды вычисляется.

Измерительная электронная аппаратура для расходомера, сконфигурированного, чтобы принимать технологическую текучую среду, предоставляется согласно варианту осуществления. Измерительная электронная аппаратура содержит интерфейс, сконфигурированный для связи с узлом расходомера для расходомера и для приема ответной вибрации. Система обработки присоединяется к интерфейсу, содержащая программу корректировки массового расхода, которая конфигурируется, чтобы: измерять температуру технологической среды в расходомере, измерять плотность технологической среды в расходомере, вычислять скорость звука для технологической среды в расходомере, вычислять погрешность массового расхода, и вычислять скорректированный массовый расход технологической среды в расходомере.

Аспекты изобретения

Согласно аспекту, предоставляется способ эксплуатации расходомера, который содержит протекание текучей среды через расходомер и измерение нескорректированного массового расхода, температуры и плотности текучей среды. Скорость звука (VoS) для текучей среды вычисляется. Погрешность массового расхода вычисляется. Скорректированный массовый расход текучей среды вычисляется.

Предпочтительно, текучая среда содержит неидеальную текучую среду.

Предпочтительно, текучая среда состоит из этилена.

Предпочтительно, текучая среда содержит этилен.

Предпочтительно, текучая среда состоит из этана.

Предпочтительно, текучая среда содержит этан.

Предпочтительно, текучая среда состоит из двуокиси углерода.

Предпочтительно, текучая среда содержит двуокись углерода.

Предпочтительно, текучая среда содержит одно из фреона, гексафторида серы и гексафторида урана.

Предпочтительно, расходомер содержит массовый расходомер Кориолиса.

Предпочтительно, расходомер вычисляет температуру текучей среды.

Предпочтительно, расходомер вычисляет плотность текучей среды.

Предпочтительно, вычисление VoS для текучей среды содержит использование температуры и плотности.

Предпочтительно, вычисление VoS для текучей среды содержит перекрестную ссылку и интерполяцию температуры и плотности с помощью таблицы VoS.

Предпочтительно, таблица VoS содержит экстраполированные значения VoS.

Предпочтительно, вычисление погрешности массового расхода выполняется следующим образом:

погрешность массового расхода=m_e=c(2πfd/2a)²%

В этом отношении:

c=константа расходомера (например, ½);

f=рабочая частота расходомера, Гц;

d=диаметр трубки расходомера, метры;

a=акустическая скорость (она же VoS) для текучей среды, м/с.

Предпочтительно, скорректированный массовый расход вычисляется с помощью массового расхода.

Предпочтительно, скорректированный массовый расход вычисляется следующим образом:

.

Согласно аспекту, предоставляется измерительная электронная аппаратура для расходомера, сконфигурированного, чтобы принимать технологическую среду. Измерительная электронная аппаратура содержит интерфейс, сконфигурированный для связи с узлом расходомера для расходомера и для приема ответной вибрации. Система обработки присоединяется к интерфейсу, содержащая программу корректировки массового расхода, которая конфигурируется, чтобы: измерять температуру технологической среды в расходомере, измерять плотность технологической среды в расходомере, вычислять скорость звука для технологической среды в расходомере, вычислять погрешность массового расхода, и вычислять скорректированный массовый расход технологической среды в расходомере.

Предпочтительно, текучая среда содержит неидеальную текучую среду.

Предпочтительно, текучая среда состоит из этилена.

Предпочтительно, текучая среда содержит этилен.

Предпочтительно, текучая среда состоит из этана.

Предпочтительно, текучая среда содержит этан.

Предпочтительно, текучая среда состоит из двуокиси углерода.

Предпочтительно, текучая среда содержит двуокись углерода.

Предпочтительно, текучая среда содержит одно из фреона, гексафторида серы и гексафторида урана.

Предпочтительно, расходомер содержит массовый расходомер Кориолиса.

Предпочтительно, расходомер вычисляет температуру текучей среды.

Предпочтительно, расходомер вычисляет плотность текучей среды.

Предпочтительно, вычисление VoS для текучей среды содержит использование температуры и плотности.

Предпочтительно, вычисление VoS для текучей среды содержит перекрестную ссылку и интерполяцию температуры и плотности с помощью таблицы VoS.

Предпочтительно, таблица VoS содержит экстраполированные значения VoS.

Предпочтительно, погрешность массового расхода вычисляется следующим образом:

погрешность массового расхода=m_e=c(2πfd/2a)²%

В этом отношении:

c=константа расходомера (например, ½);

f=рабочая частота расходомера, Гц;

d=диаметр трубки расходомера, метры;

a=акустическая скорость (она же VoS) для текучей среды, м/с.

Предпочтительно, скорректированный массовый расход вычисляется с помощью массового потока.

Предпочтительно, скорректированный массовый расход вычисляется следующим образом:

.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает расходомер, содержащий узел датчика и измерительную электронную аппаратуру;

Фиг. 2 показывает блок-схему измерительной электронной аппаратуры согласно варианту осуществления;

Фиг. 3 является графиком, иллюстрирующим VoS этилена в зависимости от давления;

Фиг. 4 является графиком, иллюстрирующим VoS этилена в зависимости от плотности;

Фиг. 5A является таблицей, указывающей VoS этилена на основе плотности и температуры;

Фиг. 5B является таблицей, указывающей VoS этилена на основе плотности и температуры, имеющей некоторые экстраполированные значения в ней;

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ корректировки массового расхода;

Фиг. 7 является таблицей, указывающей VoS этана на основе плотности и температуры; и

Фиг. 8 является таблицей, указывающей VoS для двуокиси углерода на основе плотности и температуры.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1-8 и последующее описание описывают конкретные примеры для изучения специалистами в области техники того, как создать и использовать лучший вариант изобретения. Для целей изучения принципов изобретения, некоторые традиционные аспекты упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники поймут вариации из этих примеров, которые подпадают под рамки изобретения. Специалисты в данной области техники поймут, что признаки, описанные ниже, могут быть объединены различными способами, чтобы формировать множественные вариации изобретения. В результате, изобретение не ограничивается конкретными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.

Фиг. 1 показывает расходомер 5 согласно варианту осуществления. Расходомер 5 содержит узел 10 датчика и измерительное электронное оборудование 20. Измерительная электронная аппаратура 20 соединяется с узлом 10 датчика через выводы и конфигурируется, чтобы предоставлять показатели измерения одного или более из плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры или другие показатели или информацию по каналу 26 связи. Расходомер 5 может содержать массовый расходомер Кориолиса или другой вибрационный расходомер. Специалистам в области техники должно быть понятно, что расходомер 5 может содержать любой вид расходомера 5, несмотря на число возбуждающих устройств, датчиков-преобразователей, водопроводных труб или рабочий режим вибрации.

Узел 10 датчика включает в себя пару фланцев 101 и 101', патрубки 102 и 102', возбуждающее устройство 104, датчики-преобразователи 105 и 105' и расходомерные трубки 103A и 103B. Возбуждающее устройство 104 и датчики-преобразователи 105 и 105' соединяются с расходомерными трубками 103A и 103B.

Фланцы 101 и 101' прикрепляются к патрубкам 102 и 102'. Патрубки 102 и 102' могут быть прикреплены к противоположным концам разделителя 106 в некоторых вариантах осуществления. Разделитель 106 поддерживает промежуток между патрубками 102 и 102'. Когда узел 10 датчика вставляется в трубопровод (не показан), который переносит измеряемую технологическую среду, технологическая среда входит в узел 10 датчика через фланец 101, проходит через впускной патрубок 102, где общий объем технологической среды направляется на вход расходомерных трубок 103A и 103B, протекает через расходомерные трубки 103A и 103B и возвращается в выпускной патрубок 102', где он выходит из узла 10 датчика через фланец 101'.

Технологическая среда может содержать жидкость. Технологическая среда может содержать газ. Технологическая среда может содержать многофазную текучую среду, такую как жидкость, включающая в себя увлекаемые газы и/или увлекаемые твердые частицы, например, без ограничения. Расходомерные трубки 103A и 103B выбираются и соответствующим образом устанавливаются на впускной патрубок 102 и на выпускной патрубок 102' таким образом, чтобы иметь, по существу, одинаковое распределение массы, моменты инерции и модули упругости вокруг осей сгиба W-W и W'-W', соответственно. Расходомерные трубки 103A и 103B протягиваются наружу от патрубков 102 и 102' практически параллельным образом.

Расходомерные трубки 103A и 103B возбуждаются посредством возбуждающего механизма 104 в противоположных направлениях относительно соответствующих осей изгиба W и W', и в которых определяется первый выход фазы изгибной формы колебания расходомера 5. Возбуждающий механизм 104 может содержать одну из многих хорошо известных компоновок, таких как магнит, установленный на расходомерную трубку 103A, и встречно-включенную катушку, установленную на расходомерную трубку 103B. Переменный ток проходит через встречно-включенную катушку, чтобы вынуждать обе трубы колебаться. Подходящий возбуждающий сигнал прикладывается посредством измерительной электронной аппаратуры 20 к возбуждающему механизму 104 через провод 110. Другие возбуждающие устройства рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

Измерительная электронная аппаратура 20 принимает сигналы датчика на выводах 111 и 111', соответственно. Измерительная электронная аппаратура 20 создает возбуждающий сигнал на выводе 110, который вынуждает возбуждающее устройство 104 колебать расходомерные трубки 103A и 103B. Другие устройства датчиков рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

Измерительная электронная аппаратура 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости от датчиков-преобразователей 105 и 105' для того, чтобы вычислять расход, среди прочего. Канал 26 связи предоставляет средство ввода и вывода, которое предоставляет возможность измерительной электронной аппаратуре 20 взаимодействовать с оператором или с другими электронными системами. Описание на фиг. 1 предоставлено просто в качестве примера работы расходомера и не предназначено, чтобы ограничивать учение настоящего изобретения. В вариантах осуществления рассматриваются однотрубные и многотрубные расходомеры, имеющие один или более возбуждающих механизмов и датчиков-преобразователей.

Измерительная электронная аппаратура 20 в одном варианте осуществления конфигурируется, чтобы колебать измерительную трубку 103A и 103B. Вибрация осуществляется посредством возбуждающего механизма 104. Измерительная электронная аппаратура 20 дополнительно принимает результирующие вибрационные сигналы от датчиков-преобразователей 105 и 105'. Вибрационные сигналы содержат ответную вибрацию расходомерных трубок 103A и 103B. Измерительная электронная аппаратура 20 обрабатывает ответные вибрации и определяет частоту ответной вибрации и/или разность фаз. Измерительная электронная аппаратура 20 обрабатывает ответную вибрацию и определяет один или более показателей расхода, включающих в себя массовый расход и/или плотность технологической текучей среды. Другие характеристики ответной вибрации и/или показатели расхода рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

В одном варианте осуществления, расходомерные трубки 103A и 103B содержат практически омега-образные расходомерные трубки, как показано. Альтернативно, в других вариантах осуществления, расходомер может содержать практически прямые расходомерные трубки, U-образные расходомерные трубки, дельтаобразные трубки и т.д. Дополнительные формы и/или конфигурации расходомера могут быть использованы и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

Фиг. 2 - это блок-схема измерительного электронного оборудования 20 расходомера 5 согласно варианту осуществления. В работе расходомер 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, как объемный, так и массовый расход.

Расходомер 5 формирует ответную вибрацию. Вибрационная характеристика принимается и обрабатывается электроникой 20 измерительного устройства, чтобы формировать одно или более значений измерения текучей среды. Значения могут наблюдаться, записываться, сохраняться, суммироваться и/или выводиться.

Измерительная электронная аппаратура 20 включает в себя интерфейс 201, систему 201 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 измерительная электронная аппаратура 20 может состоять из различных сочетаний объединенных и/или раздельных компонентов.

Интерфейс 201 конфигурируется, чтобы связываться с узлом 10 датчика расходомера 5. Интерфейс 201 может быть сконфигурирован, чтобы соединяться с выводами 100 (см. фиг. 1) и обмениваться сигналами с возбуждающим механизмом 104, датчиками-преобразователями 105, 105' и датчиками температуры (не показаны), 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 расходомером 5. Система 204 хранения может хранить программы, включающие в себя программу 205 расходомера, программу 209 взвешенной по массе плотности/вязкости, программу 211 взвешенной по массе температуры, программу 213 скорости звука и программу 215 корректировки массового расхода. Другие программы измерения/обработки рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения. Система 204 хранения может хранить показатели измерений, принятые значения, рабочие значения и другую информацию. В некоторых вариантах осуществления, система хранения хранит массовый расход ( ) 221, плотность (ρ) 225, вязкость (μ) 223, температуру (T) 224, коэффициент усиления возбуждения 306, пороговое значение 303 коэффициента усиления возбуждения, скорость звука 244, давление 248 и любые другие переменные, известные на уровне техники.

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 расход и связанные количественные оценки рассматриваются как находящиеся в рамках описания и формулы изобретения.

Как упомянуто выше, этилен является особенно трудной текучей средой для измерения, поскольку плотность и VoS подвержены большим изменениям на основе небольших различий в рабочих условиях - особенно при эксплуатации близко к критическому давлению и/или температуре. В варианте осуществления, программа 215 корректировки массового расхода предоставляет средство корректировки, чтобы обеспечивать точные измерения расходомера с помощью уравнения состояния для этилена. Температура и давление этилена требуются для этого варианта осуществления, и методология, раскрытая в данном документе, предоставляет корректировку расхода.

Обращаясь к фиг. 3, будет ясно, что поведение VoS в зависимости от давления этилена является очень нелинейным и трудно характеризуемым.

В варианте осуществления, соотношение между VoS и плотностью при различных температурах используется для предоставления корректировки расхода. Обращаясь к фиг. 4, соотношение между VoS и плотностью при различных температурах иллюстрируется. Будет очевидно, что это соотношение является довольно предсказуемым для более чем 90% рабочих условий (примерно от 15 до 50°C и примерно от 1 до 150 бар). Будет понятно, что такие соотношения могут быть легким подбором кривой. В отличие от данных, показанных на фиг. 3, не существует значительных перепадов, которые делают моделирование (или подбор кривой) гораздо более легким. Дополнительно, поскольку плотность и температура используются как независимые переменные, это устраняет необходимость в дополнительном оборудовании и измерении внешнего давления.

Данные были получены из базы данных NIST "Refprop" для вычисления свойств текучей среды. Это иллюстрируется в таблице на фиг. 5A. В варианте осуществления, таблица для вычисления свойств текучей среды может иметь экстраполированные значения в себе, как показано на фиг. 5B.

В варианте осуществления, корректировка массового расхода основывается на уравнениях (1) и (2) и выполняется по программе 215 корректировки массового расхода измерительной электронной аппаратуры 20.

погрешность массового расхода=m_e=c(2πfd/2a)²% (1)

В этом отношении:

c=константа расходомера (например, ½);

f=рабочая частота расходомера, Гц;

d=диаметр трубки расходомера, метры;

a=акустическая скорость (она же VoS) для текучей среды, м/с.

В варианте осуществления, погрешность массового расхода может затем быть использована для корректировки измеренного массового расхода:

(2)

Фиг. 6 иллюстрирует способ корректировки погрешности массового расхода с помощью массового расходомера Кориолиса, содержащего этилен. На этапе 600 плотность этилена измеряется посредством расходомера. Температура этилена также измеряется. В варианте осуществления, рабочая частота может также быть измерена.

На этапе 602, VoS вычисляется с помощью измеренной температуры и плотности. В варианте осуществления, VoS вычисляется с помощью таблицы, показанной на фиг. 5, или аналогичной таблицы. В варианте осуществления, VoS вычисляется посредством интерполяции из таблицы, показанной на фиг. 5, или из аналогичной таблицы.

На этапе 604, вычисляется погрешность массового расхода. В варианте осуществления, погрешность массового расхода вычисляется с помощью VoS. В варианте осуществления, погрешность массового расхода вычисляется с помощью уравнения (1).

На этапе 606, вычисляется скорректированный массовый расход. В варианте осуществления, скорректированный массовый расход вычисляется с помощью уравнения (2).

Ошибки возникают из показаний массового расхода расходомера Кориолиса и плотности вследствие VoS. Логично, если показатель плотности используется для корректировки показателя массового расхода, должны быть ошибки, присущие этой корректировке. Однако, поведение этилена является таким, что погрешность в показателе плотности является очень небольшой, при этом типичная погрешность измерения плотности равна ±10 кг/м³, включая погрешности VoS.

В иллюстративном примере, предоставленном для понимания, и без ограничения, для измерения в критической точке этилена - около 60°Ф и 750 фунт/дюйм² (15°C и 50 бар). Плотность этилена в этих условиях равна 110 кг/м³. Следует отметить, что на графике на фиг. 4 и в таблицах на фиг. 5A и 5B, что VoS изменяется от 259 до 233 м/с в диапазоне плотности от 75 до 125 кг/м³ при температуре 15°C. В качестве экстремального примера, если предполагается, что показатель плотности равен 50 кг/м³ в погрешности, результирующая погрешность вычисления VoS, равная 26 м/с, приведет в результате к погрешности корректировки массового расхода, равной лишь 0,5%. Более реалистичная, хоть и все еще отчасти большая, чем будет обычно ожидаться, погрешность плотности 10 кг/м³ приведет в результате к незначительной погрешности корректировки массового расхода, с учетом небольшого изменения во влиянии погрешности VoS на массовый расход, которое реализуется в связи с такой небольшой разницей в фактической плотности текучей среды.

В иллюстративном примере, предоставленном для понимания, и без ограничения, предоставляется сценарий измерения при условиях, когда VoS значительно изменяется. Это может произойти в сценарии, когда плотность находится в диапазоне 350 кг/м³. Здесь, влияние VoS на расходомер является очень небольшим, между 0,5% и 0,4%. Опять же, погрешность плотности 10 кг/м³ является незначительной, и результирующая погрешность массового расхода является незначительной.

Таким образом, ясно, что погрешности, ассоциированные со способами, раскрытыми в данном документе, будут достаточно небольшими для того, чтобы надежные измерения массового расхода были выполнены.

Следует отметить, что устройства и способы, раскрытые в данном документе, не ограничиваются только этиленом. Другие распространенные текучие среды с критической фазой включают в себя этан, двуокись углерода и аргон, и описание в данном документе применяется, с соответствующими поправками, также и к этим текучим средам. Например, фиг. 7 иллюстрирует значения VoS, полученные посредством измерительной электронной аппаратуры 20 на основе температуры и плотности для этана.

Аналогично, фиг. 8 иллюстрирует значения VoS, полученные посредством измерительной электронной аппаратуры 20 на основе температуры и плотности для двуокиси углерода (CO₂).

Подробные описания вышеупомянутых вариантов осуществления не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов осуществления, рассматриваемых изобретателями как находящиеся в рамках изобретения. 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 изобретения. 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 изобретения. Соответственно, рамки изобретения должны быть определены из последующей формулы изобретения.

Предоставляется способ и устройство для эксплуатации расходомера (5). Технологическая среда размещается в расходомере (5). Измеряется температура текучей среды в сверхкритическом состоянии. Измеряется плотность текучей среды. Скорость звука (VoS) для текучей среды вычисляется на основании измеренных температуры и плотности. Погрешность массового расхода вычисляется, и скорректированный массовый расход текучей среды вычисляется. Технический результат - более точное измерение расхода в широком диапазоне условий эксплуатации текучей среды, устранение необходимости в дополнительном оборудовании и измерении внешнего давления. 2 н. и 32 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ эксплуатации расходомера, содержащий этапы, на которых:

осуществляют протекание текучей среды в сверхкритическом состоянии через расходомер;

измеряют нескорректированный массовый расход текучей среды; измеряют температуру текучей среды; измеряют плотность текучей среды;

вычисляют скорость звука (VoS) текучей среды; причем

вычисление скорости звука (VoS) текучей среды содержит использование температуры и плотности;

вычисляют погрешность массового расхода;

вычисляют скорректированный массовый расход текучей среды.

2. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом текучая среда состоит из этилена.

3. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом текучая среда содержит этилен.

4. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом текучая среда состоит из этана.

5. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом текучая среда содержит этан.

6. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом текучая среда состоит из двуокиси углерода.

7. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом текучая среда содержит двуокись углерода.

8. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом текучая среда содержит одно из фреона, гексафторида серы и гексафторида урана.

9. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом расходомер содержит массовый расходомер Кориолиса.

10. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом расходомер вычисляет температуру текучей среды.

11. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом расходомер вычисляет плотность текучей среды.

12. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом вычисление VoS текучей среды содержит этап, на котором используют температуру и плотность.

13. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом вычисление VoS текучей среды содержит этапы, на которых выполняют интерполяцию температуры и плотности с помощью таблицы VoS.

14. Способ эксплуатации расходомера по п. 13, при этом таблица VoS содержит экстраполированные значения VoS.

15. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом погрешность вычисления массового расхода вычисляется следующим образом:

погрешность массового расхода=m_e=с (2πfd/2a)²%

в этом отношении:

с=константа расходомера (например, ¹/₂);

f=рабочая частота расходомера, Гц;

d=диаметр трубки расходомера, метры;

а=акустическая скорость (она же VoS) для текучей среды, м/с.

16. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом скорректированный массовый расход вычисляется с помощью массового расхода.

17. Способ эксплуатации расходомера по п. 1, при этом скорректированный массовый расход вычисляется следующим образом:

18. Измерительная электронная аппаратура (20) для расходомера (5), сконфигурированного, чтобы принимать технологическую среду в сверхкритическом состоянии, измерительная электронная аппаратура (20) содержит интерфейс (201), сконфигурированный для связи с узлом расходомера для расходомера (5) и приема ответной вибрации, и систему обработки (203), присоединенную к интерфейсу (201), содержащая:

программу (215) корректировки массового расхода, сконфигурированную, чтобы:

измерять температуру (224) технологической среды в расходомере (5);

измерять плотность (225) технологической среды в расходомере (5);

вычислять скорость звука (VoS) (244) для технологической среды в расходомере (5); причем вычисление скорости звука (VoS) текучей среды содержит использование температуры и плотности;

вычислять погрешность массового расхода;

вычислять скорректированный массовый расход текучей среды в расходомере (5).

19. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом текучая среда состоит из этилена.

20. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом текучая среда содержит этилен.

21. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом текучая среда состоит из этана.

22. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом текучая среда содержит этан.

23. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом текучая среда состоит из двуокиси углерода.

24. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом текучая среда содержит двуокись углерода.

25. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом текучая среда содержит одно из фреона, гексафторида серы и гексафторида урана.

26. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом расходомер (5) содержит массовый расходомер Кориолиса.

27. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом расходомер (5) вычисляет температуру текучей среды.

28. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом расходомер (5) вычисляет плотность текучей среды.

29. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом вычисление VoS текучей среды содержит этап, на котором используют температуру и плотность.

30. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом вычисление VoS текучей среды содержит интерполяцию температуры и плотности с помощью таблицы VoS.

31. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 30, при этом таблица VoS содержит экстраполированные значения VoS.

32. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом погрешность массового расхода вычисляется следующим образом:

погрешность массового расхода=m_e=с(2πfd/2a)²%

в этом отношении:

с=константа расходомера;

f=рабочая частота расходомера, Гц;

d=диаметр трубки расходомера, метры;

а=акустическая скорость (она же VoS) для текучей среды, м/с.

33. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом скорректированный массовый расход вычисляется с помощью массового расхода.

34. Измерительная электронная аппаратура (20) по п. 18, при этом скорректированный массовый расход вычисляется следующим образом: