BR102012022492A2 - Processo para operação de vários medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA OPERAÇÃO DE VÁRIOS MEDIDORES DE VAZÃO MAGNÉTICO-INDUTIVOS ADJACENTES. A presente invenção refere-se a um processo para operar vários aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes, sendo que cada um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes apresenta um tubo medidor atravessado por um produto condutor de eletricidade, um conjunto gerador de campo magnético para passagem através do produto de um campo magnético, abrangendo uma componente perpendicularmente para com o eixo longitudinal do tubo medidor, bem como um conjunto medidor para medir a tensão induzida no produto e para determinar a vazão de tensão induzida. Além disso, a invenção também abrange uma disposição de vários aparelhos medidores de vazão adjacentes, sendo que cada um desses aparelhos medidores de vazão adjacentes apresenta conjunto de comando e os conjuntos de comando realizam o processo acima mencionado. Com aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes e a indicação de uma disposição correspondente aprimorada de vários aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos vizinhos, será concretizada pelo fato de que para evitar variações de influenciações recíprocas (5) das medições da vazão, pelos campos magnéticos de aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes serão sincronizados processos medidores de diferentes medidores de vazão (1) adjacentes (processo medidor síncron) e os conjuntos de comando (6) de aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes são de tal modo conformados que aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes realizam o processo de acordo com uma reivindicaões 1 a 9.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA OPERAÇÃO DE VÁRIOS MEDIDORES DE VAZÃO MAGNÉTICO-INDUTIVOS ADJACENTES". A presente invenção refere-se a um processo para operar vários medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes, sendo que cada um dos aparelhos medidores de vazão abrange um tubo medidor que é atravessado por um produto condutor de eletricidade, um conjunto para gerar o campo magnético para passagem pelo produto com uma componente, com um campo magnético que abrange uma componente perpendicularmente para com o eixo longitudinal do tubo medidor e um tubo medidor para medir a tensão induzida do produto e para determinar a passagem da tensão induzida. Além disso, a invenção também abrange uma disposição de vários a-parelhos medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes, sendo que cada um desses aparelhos medidores de vazão, adjacentes apresenta conjunto de comando e os conjuntos de comando realizam o processo acima mencionado.

Aparelhos medidores de fluxo de passagem magnético-indutivos são amplamente conhecidos no estado da técnica há várias décadas. Para tanto, a título de exemplo é feita a referência à publicação "Technische Dur-chflussmessung" de Professor Dr. -Ing. K. W. Bonfig, terceira edição, Editora Vulkan, Essen, 2002, páginas 123 a 167 e, além disso, é feita referência também à publicação "Grundlagen Magnetisch-lnduktíve Durchflussmes-sung" do Engenheiro Diplomado Friedrich Hoffmann, terceira edição, publicado pela empregas KROHNE Messtechnik GmbH & Co. KG, 2003. O princípio subjacente de um aparelho medidor de vazão mag-nético-indutivo para medição da vazão de um produto líquido reverte para Michael Faraday, o qual já propôs nó ano de 1832 empregar o princípio da indução eletro-magnética para medir a velocidade do fluxo de um produto condutor de eletricidade. De acordo com a lei de Faraday surge em um produto desta natureza, atravessado por um campo magnético, uma intensidade de campo elétrica perpendicularmente para com a direção do fluxo do produto e perpendicularmente para o campo magnético. A lei da indução de Faraday nos aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos é aproveitada no sentido que através de um conjunto gerador de um campo magnético, que normalmente apresenta duas bobinas de campo magnéticas, é gerado um campo magnético que se altera temporalmente durante um processo de medição e o campo magnético, ao menos parcialmente, atravessa o produto que flui por um tubo medidor, sendo condutor elétrico, e o campo magnético gerado apresenta uma componente perpendicularmente para com a direção do fluxo do produto e o componente do tubo medidor que toca o produto é elétrico isolante. A intensidade de campo elétrica, gerada pela indução no produto, pode, por exemplo, ser medida por eletrodos, em contato elétrico com o produto, em forma de tensão elétrica, ou pode ser detectado em forma capacitiva por meio de eletrodos que não estão eletricamente em contato com o produto. A partir dos sinais medidos será depois derivada a vazão do produto pelo tubo medidor. As falhas da medição conhecidas do campo da técnica de aparelhos medidores de vazão magnético-indutiva são inferiores a 0,2%.

Com relação aos aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos, a partir dos quais a invenção parte como estado da técnica, é feita referência, por exemplo, às descrições de patentes alemãs 197 08 857, 10 2004 063 617, 10 2008 057 755 e 10 2008 057 756. O teor da revelação dessas publicações previamente publicadas é também expressamente transformado em teor da descrição do pedido de patente presente.

Em grande número de empregos torna-se necessário dispor adjacentes vários aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos e também operar estas unidades. Um primeiro e um segundo aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos serão, então, adjacentes para as seguintes considerações quando ao menos o campo magnético, gerado pelo conjunto gerador de campo magnético do primeiro aparelho medidor de vazão, atravessa ao menos parcialmente o tubo medidor do segundo aparelho medidor de vazão. Naturalmente, uma disposição adjacente não se restringe a dois aparelhos medidores de vazão. Frequentemente, não é possível, por exemplo, no caso de espaço reduzido, selecionar tão amplo a distância es- pacial dos aparelhos medidores de fluxo de passagem magnético-indutivos, que não estejam adjacentes. Uma blindagem dos aparelhos medidores de vazão estaria vinculada com custos e esforço adicional.

Caso o primeiro aparelho medidor de vazão e o segundo aparelho de vazão realizem na operação processos medidores, então, é desconhecido, por um lado, se os processos medidores dos dois aparelhos medidores de vazão adjacentes se sobreporem temporalmente, e, por outro lado, no caso de uma sobreposição temporal, a extensão temporal geralmente for inconstante.

Supondo-se uma sobreposição temporal dos processos medidores dos dois aparelhos medidores de vazão adjacentes, então, se sobrepõe no tubo medidor do segundo aparelho medidor de vazão o campo magnético, gerado pelo conjunto gerador de campo magnético do segundo aparelho medidor de vazão, e pelo campo magnético que se estende até o tubo medidor do segundo aparelho medidor de vazão e que é gerado pelo conjunto gerador de campo magnético do primeiro aparelho medidor de vazão. De uma maneira desconhecida, a sobreposição dos dois campos magnéticos apresenta uma tensão elétrica induzida variável e tem por consequência uma influenciação sobre as medições de vazão, o que implica em uma redução da qualidade da medicação. Assim, por exemplo, com a vazão constante pelo tubo medidor de um dos aparelhos medidores de vazão, poderá ser indicada uma vazão variável do aparelho medidor de vazão. Naturalmente, também o processo da medição do segundo aparelho medidor de vazão influencia o valor medido da vazão do primeiro aparelho medidor de vazão. É objetivo da presente invenção propor um processo para aprimorar a qualidade da medição com aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes e propor uma disposição correspondentemente a-primorada de vários medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes. O processo de acordo com a invenção para operar vários aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes, com o qual é solucionada a tarefa antes derivada e mostrada, inicialmente caracterizada de maneira essencial pelo fato de que para evitar variações da influenciação recíproca dos volumes de passagem pelos campos magnéticos de aparelhos medidores de vazão adjacentes, sejam sincronizados os processos medidores dos diferentes aparelhos medidores de vazão adjacentes. Um processo medidor sincronizado de aparelhos medidores de vazão adjacentes é designado como processo medidor síncrono. Pelo processo de acordo com a invenção, as influenciações recíprocas das medições de vazão durante a realização de processos medidores síncronos são sempre idênticas.

De acordo com uma modalidade preferida do processo consoante a invenção está previsto que durante um processo medidor, com ao menos um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes, não seja gerado um campo magnético pelo conjunto gerador de campo magnético do aparelho medidor de vazão. Caso nem todos os conjuntos geradores de magneto de aparelhos medidores de vazão adjacentes gerem um campo magnético durante um processo medidor, então será reduzida a influenciação recíproca das medições de vazão e a qualidade da medição será melhorada. Caso apenas o conjunto gerador de campo magnético de um único dos aparelhos medidores de vazão adjacentes gere um campo magnético durante o processo medidor, então não se verifica uma influenciação da medição de vazão. Ao lado contrário, ocorre que também apenas é medida uma vazão. Um processo medidor, no qual apenas um único campo magnético é gerado pelo conjunto gerador de campo magnético de um único aparelho medidor de vazão adjacente, é designado como processo medidor individual.

Em uma outra modalidade especialmente vantajosa do processo da invenção, está previsto que uma série de medições é realizada e esta série de medições abrange ao menos um processo medidor síncrono e ao menos o medidor um processo medidor individual para cada um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes. No caso de uma série de medições deverá ser assegurado que a vazão por cada um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes seja suficientemente constante sempre ao menos um processo medidor individual e ao menos um processo medidor síncrono. A diferença dos valores de medição de vazão de um processo medidor individual e de um processo medidor síncrono de cada um dos aparelhos medido- res de vazão adjacentes, com vazão suficientemente constante pelo tubo medidor deste aparelho medidor de vazão, constitui uma medida para a in-fluenciação deste aparelho medidor de vazão pelos demais aparelhos medidores de vazão adjacentes, a partir do qual é derivada a compensação para a influencíação. Como variações da vazão entre um processo medidor individual e um processo medidor síncrono exercem efeito imediato sobre o diferencial dos valores de medição de vazão, e, portanto, também sobre a compensação desta influencíação, resulta a exigência de uma vazão suficientemente constante, baseada diretamente na exigência quanto à qualidade da medição. A qualidade dos valores de medição de vazão dos processos medidores síncronos com compensação não é reduzida pela disposição adjacente de aparelhos medidores de vazão. Uma blindagem vinculada com custos e trabalho dos aparelhos medidores de vazão ou uma disposição com a distância espacial maior não é necessária.

Segundo outra modalidade preferida do processo de acordo com a invenção, a constância suficiente de vazão por um dos aparelhos medidores de vazão vizinhos será controlada por ao menos um processo medidor síncrono antes e ao menos um processo medidor síncrono após ao menos um processo medidor individual ou por ao menos um processo medidor individual antes e ao menos um processo medidor individual após ao menos um processo medidor síncrono. As medições com uma constância insuficiente da vazão por um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes serão descartadas, não sendo levada em conta na série de medições.

Conforme já inicialmente mencionado, a invenção também a-brange uma disposição de aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes, sendo que cada um desses aparelhos medidores de vazão adjacentes abrange um conjunto de comando e os conjuntos de comando dos aparelhos medidos de vazão adjacentes estão de tal modo conformados que os aparelhos medidores de vazão adjacentes realizam o processo, de acordo com a invenção. A funcionalidade adicional, por exemplo, para a não geração do campo magnético durante um processo medidor ou a derivação da compensação será concretizada com aparelhos medidores de vazão correspondentes ao estado da técnica.

Uma modalidade preferida da disposição de acordo com a invenção se caracteriza pelo fato de que para o controle dos aparelhos medidores, o conjunto de comando de cada um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes apresenta ao menos uma interface e as interfaces dos aparelhos medidores de vazão adjacentes estão interligadas. Para interligar as interfaces dos aparelhos medidores de vazão adjacentes poderá estar prevista uma linha de comando que, em seguida, será designada como linha de sincronização. Através desta linha de sincronização podem ser transferidos sinais sincronizadores bem diferenciados para as interfaces dos diferentes aparelhos medidores de vazão. Assim, como sinais de sincronização podem ser usados impulsos de sincronização com amplitude de impulso variável. Uma ação de liberação podese realizar através do flanco dos impulsos sincronizadores, , sendo, no caso, o flanco crescente e/ou decrescente. A linha de sincronização necessária para a função, conforme já acima explicado, poderá também ser usada em caráter adicional à transmissão de dados adicional, por exemplo, para transmissão de dados para a pa-rametrização dos diferentes aparelhos medidores de vazão.

Segundo uma modalidade preferida da invenção, o conjunto de comando de cada aparelho medidor de vazão adjacente está equipado com uma interface RS485 e as interfaces RS485 estão interligadas. Os processos medidores dos aparelhos medidores de vazão adjacentes são comandados por um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes. A funcionalidade adicional, por exemplo, para sincronização dos processos medidores dos aparelhos medidores de vazão adjacentes, ou para seleção daqueles aparelhos medidores de vazão, cujos conjuntos geradores de campo magnético durante um processo medidor não devem gerar um campo magnético, será concretizada com um aparelho medidor de vazão correspondente ao estado da técnica. Um conjunto de comando adicional, portanto, não será necessário.

Detalhadamente, existem várias possibilidades de conformar e ampliar o processo de acordo com a invenção para a operação de vários aparelhos medidores de vazão adjacentes, magnético-indutivos, bem como a disposição, de acordo com a invenção, de vários aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes. Para tanto, é feita referência às reivindicações de patentes, sequenciais às reivindicações 1 e 10, bem como à descrição de um exemplo de execução preferido em conexão com os desenhos. As figuras mostram: figura 1 - uma disposição vizinha de quatro aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos de acordo com conjuntos de comando de a-cordo com a invenção, com influenciações recíprocas das medições de vazão esquematicamente apresentadas, e figura 2 - a disposição da figura 1 com as interfaces unidas que se encontram nos conjuntos de comando.

As figuras 1 e 2 apresentam uma disposição adjacente de quatro aparelhos medidores de vazão 1 magnético-indutivos, detalhadamente designados como 1a, 1b, 1c e 1d. Fazem parte de cada aparelho medidor de vazão 1, um tubo medidor 2 que é atravessado por um produto condutor de eletricidade, com diâmetro externo constante, e um flange 3 em cada extremidade do tubo medidor. Estão dispostos no tubo medidor 3 e ocultos sob uma cobertura 4, um conjunto gerador de campo magnético e um conjunto medidor. O conjunto gerador de campo magnético gera o campo magnético, que atravessa o produto no tubo medidor 3 e a tensão induzida pelo campo magnético no produto que flui pelo tubo medidor 3 será detectada pelo conjunto medidor.

As dependências recíprocas das influenciações 5 das medições de vazão são mostradas na figura 1. O campo magnético gerado pelo conjunto gerador de campo magnético de um aparelho medidor de vazão 1 transpassa não somente o tubo medidor 2 deste aparelho medidor de fluxo 1, porém, transpassa também os tubos medidores 2 dos demais aparelhos medidores de vazão adjacentes 1. Sem sincronizar os processos medidores dos aparelhos medidores de vazão 1 adjacentes e compensar as influenciações recíprocas isentas de variação, a vazão, medida por um aparelho medidor de vazão 1, através dos campos magnéticos dos três demais apare- Ihos medidores de vazão 1, estará potencialmente falsificada. A figura 2 apresenta a disposição de aparelhos medidores de vazão 1 adjacentes com conjuntos de comando 6 dos aparelhos medidores de vazão 1 conformados para a realização do processo de acordo com a invenção. Os conjuntos de comando 6 apresentam interfaces 7 e estas interfaces 7 estão interligadas por uma linha de comando a seguir designada como linha de sincronização 8.

Os processos medidores dos aparelhos medidores de vazão 1 adjacentes serão controlados pelo aparelho medidor de vazão 1a, a razão por que o aparelho medidor de vazão 1a é designado como aparelho mestre de vazão, ao passo que os demais aparelhos medidores de vazão 1b, 1c e 1d sejam designados como aparelhos medidores de vazão escravos (slave).

Através de um sinal de sincronização que através das interfaces 7 e a linha de sincronização 8 é transferido para os aparelhos medidores de vazão escravos 1b, 1c e 1d, o aparelho medidor de vazão escravo ativa um processo medidor síncrono de todos os quatro aparelhos medidores de vazão adjacentes 1. Pelo sequenciamento síncrono dos processos medidores de todos os aparelhos medidores de vazão 1 adjacentes estão isentas de variação influenciações recíprocas das medições de vazão.

Acima foi mencionado que o aparelho medidor de vazão mestre la, através de um sinal de sincronização, transmitido sobre as interfaces 7 e a linha de sincronização 8 para os aparelhos medidores de vazão escravos lb, 1c e 1d, inicia um processo medidor síncrono. No caso, pode-se tratar de sinais sincronizadores bem diferenciados. Assim, como sinais sincronizado-res podem ser usados impulsos sincronizadores com amplitude de impulso variada. No caso, o flanco dos impulsos sincronizadores poderá exercer a-ção de liberação em sentido de aclive ou declive. O aparelho medidor de vazão mestre 1a determina através dos sinais de sincronização quais conjuntos geradores de campo magnético dos aparelhos medidores de vazão 1 adjacentes durante um processo medidor geram um campo magnético e quais conjuntos geradores de campo magnético não geram um campo magnético. A linha de sincronização 8 necessária ao funcionamento, conforme já acima explicado, pode também ser usada em caráter adicional à transmissão de dados, por exemplo, para a parametrização dos diferentes aparelhos medidores de vazão 1.

Para alcançar os dados da medição de vazão necessários, isentos de variação e de influenciação recíprocas das medições de vazão, é realizada uma série de medições, enquanto os produtos fluem pelos tubos de medição 2 dos aparelhos medidores de vazão 1 adjacentes. Inicialmente, é realizado um processo medidor síncrono. Em seguida, com cada um dos aparelhos medidores de vazão 1 adjacentes, será realizado um processo de medição individual. Em seguida, será realizado um processo de medição síncrono. Se as vazões medidas com os processos medidores síncronos antes e após cada um dos processos individuais medidores, através de cada um dos tubos medidores 2, forem suficientemente constantes, a partir das diferenças entre as vazões medidas nos processos medidores individuais e no processo medidor síncrono após processos medidores individuais de cada aparelho medidor de vazão 1, será derivada uma compensação da influenciação. Caso as vazões pelos tubos medidores 2 não forem suficientemente constantes, os valores medidos serão descartados e as medições serão repetidas.

Claims (14)

1. Processo para operar vários aparelhos medidores de vazão magnético-indutivos adjacentes, sendo que cada um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes apresentam tubo medidor que é atravessado por um meio condutor de eletricidade, um conjunto gerador de campo magnético para passagem pelo produto de um campo magnético que envolve uma componente perpendicularmente para com o eixo longitudinal do tubo medidor e um conjunto medidor para medir uma tensão induzida no produto e para a determinação da vazão a partir da tensão induzida, caracterizado pelo fato de que, para evitar variações de influenciações (5) recíprocas das medições de vazão pelos campos magnéticos dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes serão sincronizados os processos medidores de aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes individuais (processo medidor síncrono).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que durante um processo medidor, em ao menos um dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes não é gerado o campo magnético pelo conjunto gerador de campo magnético do aparelho medidor de vazão.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que durante um processo medidor é gerado um campo magnético somente pelo conjunto gerador de campo magnético de um único dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes (processo medidor individual).

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que é realizada uma série de medições e esta série de medições a-brange ao menos um processo medidor síncrono e ao menos um processo medidor individual para cada um dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes, sendo suficientemente constante a vazão pelo tubo medidor (2) de cada um dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes entre ao menos um processo medidor individual e ao menos um processo medidor síncrono.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a constância suficiente da vazão pelo tubo medidor (2) e de um dos aparelhos pelos medidores de vazão (1) adjacentes é controlada por ao menos um processo medidor síncrono antes e ao menos um processo medidor síncrono após ao menos um processo medidor individual.

6. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a constância suficiente da vazão pelo tubo medidor (2) de um dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes é controlada por ao menos um processo medidor individual antes e ao menos um processo medidor individual após ao menos um processo medidor síncrono.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que medições com uma constância não suficiente da vazão pelo tubo medidor (2) de um dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes são descartadas.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que com o emprego dos valores de medição de vazão oriundos dos processos medidores individuais e dos processos medidores síncronos, as influenciações recíprocas das medições de vazão, isentas de variações, serão compensadas pelos campos magnéticos dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes.

9. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que os processos medidores serão controlados por um dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes.

10. Disposição de vários aparelhos medidores de vazão magné-tico-indutivos adjacentes, sendo que cada um dos aparelhos medidores de vazão adjacentes apresenta um tubo medidor atravessado por um produto condutor, um conjunto gerador de campo magnético para passagem do produto com um campo magnético que abrange uma componente perpendicular para com o eixo longitudinal do tubo medidor, um conjunto medidor para medir a tensão induzida no produto e para determinar a vazão da tensão induzida e um conjunto de comando, caracterizada pelo fato de que os conjuntos de comando (6) de aparelhos medidores de vazão (1) estão de tal modo conformados que aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes realizam o processo como definido em uma das reivindicações 1 a 9.

11. Disposição de vários aparelhos medidores de vazão de a-cordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que para o controle dos processos medidores os conjuntos de comando (6) de cada um dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes apresentam ao menos uma interface (7) e as interfaces (7) dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes estão interligadas.

12. Disposição de vários aparelhos medidores de vazão de a-cordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que para interligar as interfaces (7) dos aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes está prevista uma linha de sincronização (8).

13. Disposição de vários aparelhos medidores de vazão de a-cordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a linha de sincronização (8) está conformada para a transmissão de dados adicionais entre os aparelhos medidores de vazão (1) adjacentes.

14. Disposição de vários aparelhos medidores de vazão de a-cordo com uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que as interfaces (7) atendem a um padrão como seja o padrão HART, o padrão RS485 ou o padrão profibus.