BR102017003037B1 - Fluxômetro magnético e método de detecção de uma condição de conduíte vazio em um fluxômetro magnético - Google Patents

Abstract

Um fluxômetro magnético inclui um conduíte e uma bobina elétrica para a geração de um campo magnético que se prolonga através do conduíte. Um condutor de bobina é configurado para energizar a bobina e gerar um campo magnético periodicamente invertido. Eletrodos são dispostos de modo a detectar as tensões geradas pelo fluxo de um fluido condutor através do campo magnético. Um sistema de medição mede a taxa de fluxo de fluido utilizando tensões detectadas pelos eletrodos. Um detector de conduíte vazio recebe sinais a partir dos eletrodos e determina se os eletrodos estão imersos no fluido condutor ou não através da análise dos sinais dos eletrodos. O fluxômetro inclui, opcionalmente, um sistema de verificação de baixo fluxo para distinguir verdadeiras medições de taxa de fluxo baixa ou nula a partir de medições causadas pelos eletrodos sendo expostos acima do nível do líquido no conduíte ao avaliar se EMF induzido pela mudança do fluxo magnético pode ser detectado ou não.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se genericamente a fluxômetros eletromagnéticos e, mais especificamente, a sistemas e métodos para determinar se há ou não fluido suficiente em um medidor de fluxo eletromagnético para medições precisas.

FUNDAMENTOS

[002] Os fluxômetros eletromagnéticos são comumente utilizados em diversas indústrias para medir a taxa de fluxo de fluidos condutores que correm através de oleodutos ou outros conduítes. Em princípio, fluxômetros eletromagnéticos geram um campo magnético em um conduíte que se prolonga através do medidor. Quando o fluido condutor flui através do conduíte, o campo magnético induz uma diferença de tensão entre duas localizações no fluido que são espaçadas entre si numa direção transversal ao fluxo de fluido e do campo magnético. A magnitude desta diferença de voltagem está relacionada com a taxa de fluxo. Assim, a taxa de fluxo de fluido pode ser medida por meio da detecção e determinação da quantidade da diferença de tensão. A diferença de tensão é calibrada para a velocidade do fluido no conduíte. A velocidade do fluido pode ser utilizada em combinação com a área de fluxo transversal para se obter uma medição da taxa de fluxo volumétrica. Se a densidade do fluido é conhecida, a taxa de fluxo volumétrica pode ser convertida a uma taxa de fluxo de massa.

[003] Por vezes, o conduíte não pode ser completamente cheio com fluido. Se o nível do fluido cai abaixo do nível dos eletrodos usados para medir a diferença de tensão, um fluxômetro magnético não pode fornecer medições úteis da taxa de fluxo do fluido. Alguns medidores eletromagnéticos convencionais incluem os chamados sistemas de detecção de tubo vazio, o que tipicamente detectam se os eletrodos estão imersos no fluido ou não. No entanto, o presente inventor realizou algumas melhorias, que serão descritas em detalhe abaixo. SUMÁRIO

[004] Um aspecto da invenção é um fluxômetro magnético que inclui um conduíte para transportar um fluido eletricamente condutor por meio do fluxômetro. Uma bobina elétrica é disposta no conduíte para gerar um campo magnético que se prolonga através do conduíte. Um condutor de bobina é configurado para aplicar a corrente alternada na bobina elétrica para energizar a bobina e reverter periodicamente a polaridade do campo magnético. Um par de eletrodos está no conduíte disposto de modo a detectar as tensões geradas pelo fluxo do fluido condutor através do campo magnético. Um sistema de medida está configurado para medir uma taxa de fluxo do fluido através da conduta usando as tensões detectadas pelos eletrodos. Um detector de conduíte vazio está disposto para receber os sinais a partir dos eletrodos e determinar se os eletrodos estão imersos no fluido condutor ou não. O detector de conduíte vazio está configurado para determinar se os eletrodos estão imersos no fluido condutor ou não através da análise dos sinais dos eletrodos.

[005] Outro aspecto da invenção é um fluxômetro magnético que inclui um conduíte para transportar um fluido eletricamente condutor por meio do fluxômetro. Uma bobina elétrica é disposta no conduíte para gerar um campo magnético que se prolonga através do conduíte. Um condutor de bobina é configurado para aplicar a corrente alternada na bobina elétrica para energizar a bobina e reverter periodicamente a polaridade do campo magnético. Um par de eletrodos está no conduíte disposto de modo a detectar as tensões geradas pelo fluxo do fluido condutor através do campo magnético. Um sistema de medida está configurado para medir uma taxa de fluxo do fluido através da conduta usando as tensões detectadas pelos eletrodos. Um sistema de verificação de baixo fluxo está configurado para distinguir uma condição na qual uma medida de fluxo baixo ou nulo, é causada por uma baixa taxa de fluxo de fluido através do conduíte a partir de uma condição em que uma medição de fluxo baixo ou nulo, é causada pelos eletrodos sendo posicionados acima de um nível do fluido no conduíte. O sistema de verificação de baixo fluxo está configurado para avaliar se EMF induzido pela mudança do fluxo magnético pode ser detectado ou não e para verificar a medição de fluxo baixo ou nulo, quando EMF induzido pela mudança do fluxo magnético é detectado.

[006] Ainda um outro aspecto da invenção é um método de detecção de uma condição de conduíte vazio em um medidor de fluxo magnético do tipo que compreende um conduíte para transportar um fluido eletricamente condutor por meio do fluxômetro; uma bobina elétrica no conduíte e disposto para gerar um campo magnético que se estende através do conduíte; um controlador de bobina configurado para aplicar a corrente alternada na bobina elétrica para energizar a bobina e reverter periodicamente a polaridade do campo magnético; um par de eletrodos no conduíte disposto de modo a detectar as tensões geradas pelo fluxo do fluido condutor através do campo magnético; e um sistema de medição configurado para medir uma taxa de fluxo do fluido através do conduíte usando as tensões detectadas pelos eletrodos. O método inclui a utilização de pelo menos um do que se segue para determinar se os eletrodos estão imersos no fluido ou não: um nível de saturação dos eletrodos; um nível de ruído de linha nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de tensão induzida por fluxo nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de EMF induzido por fluxo magnético nos sinais provenientes dos eletrodos; e combinações dos mesmos.

[007] Outros objetos e atributos serão ora aparentes, ora salientados deste ponto em diante.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[008] A FIG.1 é um diagrama esquemático de uma modalidade de um fluxômetro magnético da presente invenção;

[009] A FIG.2 mostra um exemplo de um sinal a partir dos eletrodos do fluxômetro magnético, enquanto os eletrodos são imersos no fluido que está fluindo através do medidor;

[010] A FIG.3 mostra o sinal da Fig.2 no domínio da frequência;

[011] A FIG.4 mostra um exemplo do sinal dos eletrodos do medidor magnético durante um momento em que os eletrodos não estejam em contato com o fluido;

[012] A FIG.5 mostra o sinal da Fig.4 no domínio da frequência;

[013] A FIG.6 mostra um exemplo de um sinal a partir dos eletrodos do medidor magnético durante taxa de fluxo muito baixa através do medidor;

[014] A FIG.7 mostra um exemplo do sinal dos eletrodos do medidor magnético durante um fluxo zero através do medidor; e

[015] A FIG.8 é um diagrama de fluxo que ilustra uma modalidade de um método para determinar se os eletrodos do fluxômetro magnético na Fig.1 estão imersos no fluido ou não.

[016] Os caracteres de referência correspondentes indicam partes correspondentes ao longo das figuras.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[017] Referindo-se agora aos desenhos, primeiro à Fig.1, uma modalidade de um fluxômetro magnético é geralmente designada por 101.O fluxômetro 101 tem um conduíte 103 que está configurado para transmitir um fluido através do medidor. O fluxômetro 101 também tem um sistema para gerar um campo magnético que se estende através do conduíte 103.Vários sistemas diferentes podem ser utilizados para gerar o campo magnético. Como ilustrado na Fig.1, o fluxômetro magnético 101 inclui uma bobina elétrica 105 disposta no conduíte 103 para gerar o campo magnético. Embora uma única bobina elétrica possa ser usada, o fluxômetro magnético 101 na Fig.1 tem um par de bobinas elétricas 105 posicionadas em lados opostos do conduíte 103, para que possam coletivamente gerar o campo magnético. Os versados na técnica reconhecerão que este arranjo de bobinas elétricas 105 é comum na técnica, porque pode facilitar força mais uniforme do campo magnético que se estende em toda a área de fluxo da secção transversal do conduíte 103. O fluxômetro magnético 101 tem também um condutor de bobina 107 configurado para energizar as bobinas 105 e gerar o campo magnético. De um modo geral, qualquer fonte de tensão que pode conduzir corrente através das bobinas 105 pode servir como o condutor de bobina 107.

[018] Muitas vezes, é desejável para o condutor de bobina 107 ser configurado para periodicamente inverter a polaridade do campo magnético. Assim, o condutor de bobina 107 é, adequadamente, um gerador de sinal configurado para gerar um sinal elétrico que tem uma forma de onda periódica. Mais adequadamente, o condutor de bobina 107 está configurado para gerar uma onda quadrada e aplicar a onda quadrada para as bobinas 105. A periodicidade do sinal a partir do condutor da bobina 107 resulta em inversão periódica da polaridade do campo magnético no conduíte 103.Isto pode ajudar a eliminar os efeitos indesejáveis dos campos magnéticos parasitas (por exemplo, a partir da magnetosfera da terra ou outros equipamentos na vizinhança do medidor de taxa de fluxo 101) na medição. Além disso, utilizando-se uma onda quadrada, em vez de uma forma de onda sinusoidal periódica ou outra para energizar as bobinas resulta em períodos relativamente longos entre as inversões de polaridade quando a intensidade do campo magnético no conduíte é relativamente estável.

[019] Um par de eletrodos 111 está posicionado em lados opostos do conduíte 103.Os eletrodos 111 estendem-se através da parede do conduíte 103 a uma curta distância para a área de fluxo do conduíte. Os eletrodos 111 estão posicionados para detectar as tensões geradas quando um fluido condutor flui através do conduíte 103 e o campo magnético no mesmo. Como é conhecido dos versados na técnica, uma taxa de fluxo mais elevada do fluido através do campo magnético no conduíte 103 irá resultar num potencial elétrico maior a ser gerado dentro do fluido condutor, o qual é tipicamente equipotencialmente ligado à terra do sistema ou outra voltagem de referência. Assim, o fluxômetro tem um sistema de medida 113 que está configurado para medir uma taxa de fluxo do fluido através do conduíte 103 usando as tensões detectadas pelos eletrodos 111.O sistema de medição 113 adequadamente utiliza técnicas convencionais para se obter medições da taxa de fluxo, utilizando os sinais dos eletrodos 111, que não precisam de ser descritos em mais pormenor. O sistema de medição 113 e o condutor de bobina 107 são adequadamente ambos incluídos em um processador 201, que pode ser incluído no sistema eletrônico de um transmissor utilizado para a comunicação entre o fluxômetro 101 e outros sistemas. Entende-se que o processador 201 inclui adequadamente outros sistemas e componentes para além dos ilustrados na Fig.1.

[020] O fluxômetro magnético 101 tem um detector de conduíte vazio 121 disposto de modo a receber sinais dos eletrodos 111 e determinar se os eletrodos estão imersos no fluido condutor no conduíte 103 ou não. O fluxômetro magnético 101 não funcionará adequadamente se os eletrodos 111 não estão imersos no fluido. Esteja ou não o conduíte 103 completamente vazio não é tão importante em relação a se os eletrodos 111 estão expostos ou não acima do nível do líquido. O detector de conduíte vazio 121 está adequadamente configurado para determinar se os eletrodos 111 estão imersos no fluido condutor ou não através da análise dos sinais dos eletrodos. Em contraste com os detectores de conduítes vazios que têm sido utilizados em alguns outros fluxômetros magnéticos, o detector de conduíte vazio 121 não necessita de quaisquer outros sensores do que os mesmos eletrodos 111 utilizados pelo sistema de medida 113 para determinar a taxa de fluxo de fluido. O detector de conduíte vazio 121 também requer não nenhum hardware adicional, fiação ou outros componentes. Em vez disso, o detector de conduíte vazio 121 pode ser complementado (piggybacked) com os mesmos componentes utilizados para implementar o sistema de medição 113. Na Fig.1, o detector de conduíte vazio 121 é ilustrado como um componente do sistema de medição 113.Por exemplo, o detector de conduíte vazio 121 pode ser implementado em uma placa de aquisição de dados do sistema de medição que recebe os sinais dos eletrodos 111.No entanto, entende- se que o detector de conduíte vazio pode ser separado a partir do sistema de medição, se desejado.

[021] O detector de conduíte vazio 121 é adequadamente configurado para determinar se os eletrodos 111 estão imersos no fluido condutor ou não utilizando, pelo menos, um dos seguintes: um nível de saturação dos eletrodos; um nível de ruído de linha nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de tensão induzida pelo fluxo nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de EMF induzido por fluxo magnético nos sinais provenientes dos eletrodos; e combinações dos mesmos.

[022] Quando os eletrodos 111 estão imersos no fluido e o fluido é ligado à terra ou ligados a um outro potencial de referência adequado, os sinais provenientes dos eletrodos geralmente não são saturados. A Figura 2 mostra a diferença de tensão entre os eletrodos 111, como uma função do tempo durante a operação do medidor 101, com as bobinas 105, sendo a condução por uma onda quadrada a partir do controlador de bobina 107 e com uma taxa de 4,2 m/s de fluxo e o líquido que submerge os eletrodos. Desfasamento de DC foi removido a partir do sinal na Fig.2.Como ilustrado, os eletrodos 111 pegam uma forma de onda geralmente pronunciada que se assemelha à onda quadrada usada pelo condutor de bobina 107 nesta modalidade para energizar as bobinas 105.Em contraste, se os eletrodos 111 não estão imersos no líquido, os sinais provenientes dos eletrodos podem ser saturados, ou seja, os registros de sinal como uma linha plana horizontal que se estende ao longo do limite superior ou inferior do intervalo de sinal.

[023] A Figura 3 mostra um espectro de amplitude de um único lado do mesmo sinal que é ilustrado na Fig.2 no domínio da frequência, em vez do domínio do tempo. A frequência fundamental da onda quadrada usada pelo condutor de bobina 107, o qual, neste exemplo, tem uma frequência fundamental em 7 Hz, mostra-se como um grande pico no 7Hz no domínio da frequência. Picos menores, adicionais, também são vistos em harmônicos elevados da frequência fundamental da onda quadrada utilizado pelo condutor de bobina 107 para energizar as bobinas 105.A presença destes picos nas frequências esperadas (com base no conteúdo de frequência do sinal do condutor de bobina 107 usa para energizar as bobinas 105) também é indicativo de um sinal insaturado indicativo dos eletrodos 111 a ser imerso no fluido. Por outro lado, quando os sinais dos eletrodos 111 estão saturados, por exemplo porque eles não são imersos no fluido, os picos esperados associados com a frequência do sinal aplicada às bobinas 105 não estará presente no espectro de frequências. Assim, o detector de conduíte vazio 121 determina adequadamente que os eletrodos 111 não estão imersos no fluido após a detecção de sinais saturados dos eletrodos. Por exemplo, o detector de conduíte vazio 121 determina adequadamente que os eletrodos 111 não estão imersos no fluido à verificação de que os sinais provenientes dos eletrodos estão saturados, como indicado pelo sinal remanescente no limite superior ou inferior da sua gama no domínio do tempo e/ou a ausência de um ou mais picos esperados no espectro de frequência do sinal quando analisado no domínio da frequência.

[024] Em alguns casos, os sinais provenientes dos eletrodos 111 estão insaturados, embora os eletrodos não estejam imersos no fluido. A Figura 4 mostra um exemplo de um sinal proveniente dos eletrodos 111 durante um tempo em que os eletrodos não estão imersos no fluido. O sinal não está saturado e parece ser um pouco caótico. A forma de onda de sinal na Fig.4 tem pouca semelhança com a forma de onda do sinal na Fig.2.Há também pouca ou nenhuma semelhança com a forma de onda utilizada pelo condutor de bobina 107 nos sinais provenientes dos eletrodos 111 na Fig.4.Além disso, foi determinado que os sinais insaturados a partir dos eletrodos 111 tendem a ser dominados por ruído na linha quando os eletrodos 111 não estão imersos no fluido. Isto é porque a alta impedância de carga dos eletrodos expostos 111 faz os eletrodos sensíveis ao ruído de linha da fonte de alimentação. Esta pode ser detectada através da análise do sinal proveniente dos eletrodos 111 no domínio da frequência. Figura 5 mostra o sinal da Fig.4 no domínio da frequência. Existem dois grandes picos no espectro de frequência. O primeiro pico é a frequência fundamental da fonte de alimentação (60 Hz no presente caso) e o outro está na terceira harmônica daquela frequência. O espectro de frequência na Fig.5 também não inclui quaisquer grandes picos correspondentes às frequências associadas com o conteúdo do sinal utilizado pelo condutor de bobina 107 para energizar as bobinas, em nítido contraste com o espectro de frequência na Fig.3. Consequentemente, o detector de conduíte vazio 121 é adequadamente configurado para determinar que os eletrodos 111 não estão imersos no fluido após a determinação de que os sinais provenientes dos eletrodos contêm ruído de linha excessivo. Por exemplo, o detector de conduíte vazio é adequadamente configurado para determinar se os eletrodos 111 não estão adequadamente imersos no fluido, quando o conteúdo de frequência dos sinais dos eletrodos tem mais energia a uma frequência associada com a fonte de alimentação do que a quantidade de energia em qualquer das frequências associadas com o sinal utilizado pelo condutor de bobina 107 para energizar as bobinas 105.

[025] O sinal na Fig.2 (quando os eletrodos 111 estão imersos e não há fluxo de fluido) contém uma forte quantidade de tensão induzida pelo fluxo. Isto é indicado pela diferença relativamente grande em níveis de tensão que ocorrem em sincronia com as inversões do campo magnético do condutor da bobina 107 e bobinas 105. Se os eletrodos 111 não foram imersos no fluido, estas diferenças de tensão não estariam presentes. Assim, o sistema de detecção de conduíte vazio 121 pode adequadamente utilizar a presença de uma diferença grande induzida pelo fluxo nos níveis de tensão nos sinais provenientes dos eletrodos 111 e/ou uma grande saída de medição de taxa de fluxo pelo sistema de medição 113 como uma indicação de que os eletrodos estão imersos no fluido. No entanto, a ausência de uma forte diferença de tensão induzida pelo fluxo não é indicativa de um conduíte vazio, porque é também consistente com uma baixa taxa de fluxo zero ou um fluido através do conduíte 103.Assim, o detector de conduíte vazio 121 não pode se basear na ausência de uma tensão forte induzida pelo fluxo, por si só, como um indicador de confiança de um conduíte vazio 103 ou que os eletrodos 111 estão expostos acima do nível do fluido.

[026] Um indicador que pode ser usado para distinguir uma condição de tubo vazio de uma condição de taxa de fluxo nula ou baixa é a presença de EMF induzido por fluxo magnético. Em referência às Figs. 6 e 7, quando os eletrodos 111 estão imersos no fluido, a inversão periódica do campo magnético vai gerar EMF induzido por fluxo magnético que pode ser observado no sinal proveniente dos eletrodos 111, mesmo durante os períodos de fluxo de fluido baixo ou nulo. A Figura 6 mostra o sinal proveniente dos eletrodos 111 durante um tempo em que os eletrodos estão imersos no fluido e a taxa de fluxo de fluido através do medidor 101 é de 0,02 m/s, o que representa uma taxa de fluxo muito baixa. A Figura 7 mostra o sinal proveniente dos eletrodos 111 durante um tempo em que os eletrodos estão imersos no fluido e a taxa de fluxo de fluido é igual a zero. Desfasamento de DC foi removido a partir das Figs. 6 e 7.Note-se a escala vertical nas Figs.6 e 7 é muito diferente da escala vertical na Fig.2 para melhor ilustrar características de pequena escala nos sinais nas Figs.6 e 7.As características distintivas das formas de onda aparentes nas Figs.6 e 7 seria quase demasiado pequena para registrar se apresentadas na mesma escala que a Fig.2.No entanto, na escala das Figs.6 e 7, o EMF induzido por fluxo magnético pode ser facilmente observado no sinal proveniente dos eletrodos 111.Cada vez que a polaridade do campo magnético é invertida, há um pequeno pico de um pico anterior inverso muito maior no sinal proveniente dos eletrodos 111.O pequeno pico corresponde a um aumento momentâneo na força do campo magnético associado com a drenagem de cargas parasitárias conforme a polaridade do campo magnético é invertida pelo condutor de bobina 107, em conjunto com as bobinas 105.O pico maior inverso está associado com EMF gerado durante a inversão do campo magnético. À medida que o campo magnético estabiliza o EMF induzido pelo fluxo magnético diminui para zero até a próxima vez que a polaridade do campo magnético é invertida. EMF induzido por fluxo magnético é gerado durante a maior taxa de fluxo de fluido da mesma forma e o pequeno pico nas Figs. 6 e 7 pode ser visto mesmo na Fig.2, embora seja muito pequeno na escala da Fig.2.Entretanto, na Fig.2, o pico inverso muito maior nos sinais provenientes dos eletrodos é mascarado pela diferença de tensão induzida pelo fluxo gerado pelo fluxo do fluido através do campo magnético.

[027] Consequentemente, o detector de conduíte vazio 121 é adequadamente configurado para determinar que os eletrodos 111 não estão imersos no fluido à verificação de que o EMF induzido por fluxo magnético não é detectável no sinal proveniente dos eletrodos sob condições em que o EMF deve ser detectável. Por exemplo, o detector de conduíte vazio 121 é adequadamente configurado para determinar que os eletrodos 111 não estão imersos no fluido à verificação de que o pico inverso relativamente grande não é detectável mesmo que o magnético do fluxo gerou diferença de tensão à taxa de fluxo medida é demasiado pequeno para mascarar o pico inverso. Da mesma forma, o detector de conduíte vazio 121 é adequadamente configurado para determinar que os eletrodos 111 não estão imersos no fluido à verificação de que o pico relativamente menor na borda principal da mudança de sinal associada com uma inversão de polaridade de campo magnético está ausente.

[028] Em vista do acima exposto, é evidente que o detector de conduíte vazio 121 é adequadamente configurado para determinar que os eletrodos não estão imersos ao encontrar qualquer uma das seguintes condições sendo verdadeira: os sinais provenientes dos eletrodos são saturados; há ruído excessivo na linha; e EMF induzido por variação de fluxo magnético não pode ser detectado.

[029] Vários algoritmos podem ser implementados pelo detector de conduíte vazio 121 para usar os indicadores descritos acima, para determinar se os eletrodos 111 estão imersos no fluido ou não usando apenas os sinais a partir dos eletrodos. Referindo, por exemplo, a Fig.8, o medidor de fluxo magnético 101, e, em particular, o detector de conduíte vazio 121 do mesmo, é adequadamente configurado para: - avaliar se os sinais dos eletrodos 111 estão saturados (bloco 303) e: determinar se os eletrodos 111 não estão imersos, quando os sinais são saturados (bloco 305); e ir para a etapa seguinte (bloco 307), quando os sinais não estão saturados; - avaliar se há ou não o ruído excessivo na linha (bloco 307) e: determinar se os eletrodos 111 não estão imersos quando o ruído de linha é excessivo (bloco 309); e ir para a etapa seguinte (bloco 311), quando o ruído de linha não é excessivo; - avaliar se um sinal de fluxo pode ser detectado ou não (bloco 311) e: determinar se os eletrodos 111 estão imersos, quando o sinal de fluxo pode ser detectado, o ruído de linha não é excessivo, e os sinais provenientes dos eletrodos não são saturados (bloco 313); e ir para a etapa seguinte (bloco 315) quando o sinal de fluxo não pode ser detectado; e - avaliar se o EMF induzido pela mudança de fluxo magnético pode ser detectado ou não (bloquear 315) e: determinar se os eletrodos 111 não estão imersos quando EMF induzido por variação de fluxo magnético não pode ser detectado (bloco 317); e determinar se os eletrodos 111 estão imersos quando o EMF induzido pela mudança do fluxo magnético pode ser detectado, o ruído de linha não é excessivo, e os sinais provenientes dos eletrodos não são saturados (bloco 319).

[030] Independentemente do algoritmo específico utilizado pelo detector de conduíte vazio 121 para determinar se os eletrodos 111 estão imersos no fluido ou não, o fluxômetro magnético 101 (por exemplo, o detector de tubo vazio do mesmo) é adequadamente configurado para ativar um alarme sobre uma determinação que os eletrodos 111 não estão imersos no fluido. Os versados na técnica estarão familiarizados com os vários tipos de alarmes que são adequados, incluindo (sem limitação) alarmes visuais, alarmes sonoros, e vários alarmes e estados ou saída de mensagens de diagnóstico de forma eletrônica pelo fluxômetro 101 (por exemplo, a um sistema de controle distribuído). Como parte de, ou em adição a um alarme, o fluxômetro magnético 101 está adequadamente configurado para emitir uma mensagem de estado, que indica se o detector de conduíte vazio 121 determinou que os eletrodos 111 estão imersos no fluido ou não.

[031] Por vezes é difícil distinguir entre uma condição em que os eletrodos 111 não estão imersos no fluido e uma condição em que os eletrodos estão imersos no fluido, mas há uma ausência de tensão induzida pelo fluxo nos sinais provenientes dos eletrodos devido à taxa de fluxo de fluido baixa ou zero. O detector de conduíte vazio 121 pode verificar a ausência relativa de tensão induzida por fluxo é devida à taxa de fluxo de fluido baixo ou zero em vez de eletrodos 111 expostos detectando o EMF induzido pelo fluxo magnético. Assim, o detector de conduíte vazio 121 pode ser considerado um sistema de verificação de baixo fluxo que verifica uma medição da taxa de fluxo potencialmente anômala baixa derivada pelo sistema de medição 113 a partir do sinal proveniente dos eletrodos 111 é devido à taxa de fluxo de fluido baixa e não devido a eletrodos 111 expostos.

[032] Uma modalidade de um método da presente invenção inclui o uso de, pelo menos, um dos seguintes procedimentos para determinar se os eletrodos 111 do fluxômetro 101 estão imersos no fluido ou não: um nível de saturação dos eletrodos; um nível de ruído de linha nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de tensão induzida pelo fluxo nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de EMF induzido por fluxo magnético nos sinais provenientes dos eletrodos; e combinações dos mesmos.

[033] Por exemplo, referindo-se de novo à Fig.8, o método inclui, adequadamente, após o arranque do detector de conduíte vazio 121 (bloco 301): - receber sinais dos eletrodos 111 e determinar se os sinais provenientes dos eletrodos são saturados (bloco 303) ou não, e: determinar se os eletrodos não estão imersos no fluido quando os sinais são saturados (bloco 305); e ir para a etapa seguinte (bloco 307), quando os sinais não estão saturados; - avaliar se há ou não ruído de linha excessivo nos sinais dos eletrodos 111 (bloco 307), e: determinar se os eletrodos não estão imersos no fluido quando o ruído de linha é excessivo (bloco 309); e ir para a etapa seguinte (bloco 311), quando o ruído de linha não é excessivo; - avaliar se um sinal de fluxo pode ser detectado ou não (bloco 311) e: determinar se os eletrodos 111 estão imersos, quando o sinal de fluxo pode ser detectado, o ruído de linha não é excessivo, e os sinais provenientes dos eletrodos não são saturados (bloco 313); e ir para a etapa seguinte (bloco 315) quando o sinal de fluxo não pode ser detectado; e 1. avaliar se o EMF induzido pela mudança de fluxo magnético pode ser detectado ou não (bloco 315) e: determinar se os eletrodos 111 não estão imersos quando EMF induzido por variação de fluxo magnético não pode ser detectado (bloco 317); e determinar se os eletrodos estão imersos quando o EMF induzido pela mudança do fluxo magnético pode ser detectado, o ruído de linha não é excessivo, e os sinais provenientes dos eletrodos não são saturados (bloco 319).

[034] Note-se que a ordem das etapas do método pode ser alterada. Além disso, algumas das etapas do processo podem ser omitidas, se desejado. Qualquer uma das etapas utilizando os níveis de saturação dos sinais, a quantidade de ruído de linha, a presença ou ausência de um sinal de fluxo, e a presença de EMF induzido por fluxo magnético pode ser utilizado isoladamente ou em combinação com qualquer número de outras etapas para determinar se os eletrodos de um medidor de fluxo magnético estão imersos no fluido ou não.

[035] O resumo e o sumário são fornecidos para ajudar o leitor rapidamente determinar a natureza da divulgação técnica. Estas são submetidas com o entendimento de que não serão usadas para interpretar ou limitar o escopo ou o significado das reivindicações. O sumário é fornecido para introduzir uma seleção de conceitos de uma forma simplificada que são adicionalmente descritos na Descrição Detalhada. O sumário não se destina a identificar características chave ou essenciais do assunto reivindicado muito menos se destina a ser usado como um auxílio na determinação do objeto do assunto reivindicado.

[036] O sinal representado nas Figuras aqui fornece exemplos de certos padrões identificados como sendo pertinentes para a determinação se os eletrodos 111 estão imersos no fluido ou não. Entende-se que a gama específica de tensões sobre a qual os padrões podem ser apresentados dependerá de um número de circunstâncias, incluindo, sem limitação, o modelo específico de fluxômetro e a instalação em particular. Os níveis de tensão particular ilustrados nos exemplos aqui fornecidos não são para ser interpretados como limitantes.

[037] Embora descrito em ligação com um ambiente de sistema de computação exemplificativo, modalidades dos aspectos da invenção são operacionais com numerosas outras finalidades gerais ou ambientes de sistema de computação de finalidade ou configurações especiais. O ambiente do sistema de computação não se destina a sugerir qualquer limitação quanto ao escopo de utilização ou a funcionalidade de qualquer aspecto da invenção. Além disso, o ambiente do sistema de computação não deve ser interpretado como tendo qualquer dependência ou exigência relativa a qualquer um ou combinação de componentes ilustrados no ambiente operacional exemplificativo.

[038] As modalidades dos aspectos da invenção podem ser descritos no contexto geral de dados e/ou instruções executáveis por processador, tais como módulos de programas, armazenados em um ou mais, meios de armazenamento tangíveis não transitórios e executados por um ou mais processadores ou outros dispositivos. Geralmente, os módulos do programa incluem, mas não estão limitados a rotinas, programas, objetos, componentes, e estruturas de dados, que realizam determinadas tarefas ou implementam determinados tipos de dados abstratos. Aspectos da invenção podem ser praticados em ambientes de computação distribuída, onde as tarefas são executadas por dispositivos de processamento remoto que estão ligados através de uma rede de comunicação. Em um ambiente de computação distribuído, os módulos do programa podem estar localizados tanto localmente, quanto em uma mídia remota de armazenamento de mídia, incluindo dispositivos de armazenamento de memória.

[039] Em funcionamento, processadores, computadores e / ou servidores podem executar as instruções executáveis por processador (por exemplo, software, firmware e/ou hardware), tais como aqueles aqui ilustrados para implementar aspectos da invenção.

[040] Modalidades dos aspectos da invenção podem ser implementadas com instruções executáveis por processador. As instruções executáveis por processador podem ser organizadas em um ou mais componentes ou módulos executáveis por processador em um meio de armazenamento tangível legível por processador. Alguns aspectos da invenção podem ser implementados com qualquer número e organização de tais componentes ou módulos. Por exemplo, os aspectos da invenção não estão limitados às instruções específicas executáveis por processador ou os componentes ou módulos específicos ilustrados nas figuras e aqui descritos. Outras modalidades dos aspectos da presente invenção podem incluir as instruções executáveis por processador diferentes ou componentes que têm mais ou menos a funcionalidade do que ilustrado e descrito aqui.

[041] A ordem de execução ou realização das operações em modalidades dos aspectos da invenção aqui ilustradas e descritas, não é essencial, a menos que especificado de outra forma. Isto é, as operações podem ser realizadas em qualquer ordem, a menos que especificado de outra forma, e modalidades dos aspectos da presente invenção podem incluir operações adicionais ou menos do que as aqui reveladas. Por exemplo, é contemplado que execução ou realização de uma operação particular antes, simultaneamente com, ou após uma outra operação está dentro do escopo dos aspectos da invenção.

[042] Quando se introduzem os elementos de aspectos da invenção ou da(s) modalidade(s) da mesma, os termos "um", "uma", "o" e "referido" pretendem significar que existem um ou mais dos elementos. Os termos "compreendendo", "incluindo" e "tendo" estão destinados a ser inclusivos e significam que pode existir elementos adicionais que não sejam os elementos listados.

[043] Quando um aparelho é aqui descrito como sendo "configurado para" fazer uma função especificada, isto significa que o aparelho possui uma capacidade existente para fazer o que é especificado e inclui, sem limitação, um aparelho que executa essa função automaticamente e também um aparelho que não executa automaticamente essa função, mas tem uma capacidade existente para executar essa função quando ativada a fazê-lo sem a necessidade de programação, firmware, ou componentes elétricos adicionais para apoiar a função especificada.

[044] Nem todos os componentes representados ilustrados ou descritos podem ser necessários. Além disso, algumas implementações e modalidades podem incluir componentes adicionais. Variações no arranjo e tipo dos componentes podem ser feitas sem se afastar do espírito ou escopo das reivindicações, como aqui definido. Componentes adicionais, diferentes ou menos podem ser fornecidos e os componentes podem ser combinados. Em alternativa, ou além disso, um componente pode ser aplicado por vários componentes.

[045] A descrição acima ilustra os aspectos da invenção, a título de exemplo e não como forma de limitação. Esta descrição permite uma pessoa versada na técnica a fazer e usar os aspectos da invenção e descreve várias modalidades, adaptações, variações, alternativas e usos dos aspectos da invenção, incluindo o que atualmente acredita-se ser o melhor modo de realizar os aspectos da invenção. Adicionalmente, deve ser entendido que os aspectos da invenção não estão limitados, em sua aplicação, aos detalhes de construção e os arranjos de componentes estabelecidos na seguinte descrição ou ilustrados nas figuras. Os aspectos da invenção são capazes de outras modalidades e de serem praticados ou realizados de várias maneiras. Também, será entendido que a fraseologia e terminologia usadas aqui são para fins de descrição e não devem ser consideradas como limitantes.

[046] Tendo-se descrito os aspectos da invenção detalhadamente, será evidente que variações e modificações são possíveis sem que se incorra em afastamento do escopo dos aspectos da invenção como definido nas reivindicações anexas. É contemplado que várias mudanças podem ser feitas nas construções acima, produtos e métodos sem se afastar do escopo de aspectos da invenção. No relatório descritivo anterior, diversas modalidades preferidas têm sido descritas com referência às figuras anexas. Será, no entanto, evidente que várias modificações e alterações podem ser feitas ao mesmo, e modalidades adicionais podem ser aplicadas, sem nos afastarmos do escopo mais amplo dos aspectos da invenção tal como definida nas reivindicações que se seguem. O relatório descritivo e as figuras devem, por conseguinte, ser considerados ilustrativos e não restritivos.

[047] Tendo em conta o acima exposto, será visto que várias vantagens dos aspectos da invenção são alcançadas e outros resultados vantajosos alcançados.

Claims (14)

1. Fluxômetro magnético que compreende: um conduíte para transportar um fluido eletricamente condutor através do fluxômetro; uma bobina elétrica no conduíte e disposta para gerar um campo magnético que se prolonga através do conduíte; um condutor de bobina é configurado para aplicar a corrente alternada na bobina elétrica para energizar a bobina e reverter periodicamente a polaridade do campo magnético; um par de eletrodos está no conduíte disposto de modo a detectar as tensões geradas pelo fluxo do fluido condutor através do campo magnético; um sistema de medida está configurado para medir uma taxa de fluxo do fluido através do conduíte usando as tensões detectadas pelos eletrodos; e um detector de conduíte vazio disposto para receber sinais dos eletrodos e determinar se os eletrodos estão imersos no fluido condutor ou não, o detector de conduíte vazio sendo configurado para determinar se os eletrodos estão imersos no fluido condutor ou não através da análise dos sinais provenientes dos eletrodos, caracterizado pelo fato de que o detector de conduíte vazio compreende um sistema de verificação de baixo fluxo configurado para distinguir uma condição na qual uma medida de fluxo baixo ou nulo é causada por uma baixa taxa de fluxo de fluido através do conduíte a partir de uma condição na qual uma medição de fluxo baixo ou nulo é causada pelos eletrodos sendo posicionados acima de um nível do fluido no conduíte, o sistema de verificação de baixo fluxo sendo configurado para avaliar se EMF induzido por mudança de fluxo magnético pode ou não ser detectado e para verificar a medição de taxa de fluxo baixo ou nulo quando EMF induzido por mudança de fluxo magnético é detectada.

2. Fluxômetro magnético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o detector de conduíte vazio é configurado para determinar se os eletrodos estão imersos no fluido condutor ou não utilizando, pelo menos, um dos seguintes: um nível de saturação dos eletrodos; um nível de ruído de linha nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de fluxo de tensão induzido nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de EMF induzido por fluxo nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de EMF induzido por fluxo magnético nos sinais provenientes dos eletrodos; e combinações dos mesmos.

3. Fluxômetro magnético, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o detector de conduíte vazio compreende uma placa de aquisição de dados configurada para determinar se os eletrodos estão imersos no fluido condutor ou não através da análise dos sinais dos eletrodos.

4. Fluxômetro magnético, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o detector de conduíte vazio não utiliza quaisquer sensores, exceto os eletrodos, para determinar se os eletrodos estão imersos no fluido ou não.

5. Fluxômetro magnético de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o detector de conduíte vazio é configurado para determinar se os eletrodos não estão imersos ao encontrar qualquer uma das seguintes condições como verdadeira: os sinais provenientes dos eletrodos são saturados; há ruído excessivo na linha; e EMF induzido por variação de fluxo magnético não pode ser detectado.

6. Fluxômetro magnético, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o detector de conduíte vazio é configurado para: (a) avaliar se os sinais dos eletrodos estão saturados e: (i) determinar que os eletrodos não estão imersos quando os sinais estão saturados; e (ii) ir para a etapa (b), quando os sinais não estão saturados; (b) avaliar se há ou não ruído excessivo de linha e: (i) determinar que os eletrodos não estão imersos quando o ruído de linha é excessivo; e (ii) ir para a etapa (c) quando o ruído de linha não é excessivo; (c) avaliar se um sinal de fluxo pode ser detectado ou não e: (i) determinar que os eletrodos estão imersos, quando o sinal de fluxo pode ser detectado, o ruído de linha não é excessivo, e os sinais provenientes dos eletrodos não são saturados; e (ii) ir para a etapa (d) quando o sinal de fluxo não pode ser detectado; e (d) avaliar se o EMF induzido pela mudança de fluxo magnético pode ser detectado ou não e: (i) determinar que os eletrodos não estão imersos quando EMF induzido por variação de fluxo magnético não pode ser detectado; e (ii) determinar que os eletrodos estão imersos quando o EMF induzido pela mudança do fluxo magnético pode ser detectado, o ruído de linha não é excessivo, e os sinais provenientes dos eletrodos não estão saturados.

7. Fluxômetro magnético, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o fluxômetro está configurado para ativar um alarme quando o detector de conduíte vazio determina que os eletrodos não estão imersos no fluido.

8. Fluxômetro magnético, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o medidor de fluxo está configurado para emitir uma mensagem de estado, que indica se o detector de conduíte vazio determinou se os eletrodos estão imersos no fluido ou não.

9. Fluxômetro magnético, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o condutor de bobina é configurado para aplicar uma onda quadrada para a bobina elétrica e do sistema de verificação de baixo fluxo está configurado para detectar o EMF induzido pela variação do fluxo magnético através da análise de um sinal de voltagem dos eletrodos.

10. Fluxômetro magnético, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de verificação de baixo fluxo está configurado para detectar o EMF induzido pela variação do fluxo magnético através da detecção de ultrapassagens no sinal de tensão.

11. Método de detecção de uma condição de conduíte vazio em um fluxômetro magnético do tipo que compreende um conduíte para transportar um fluido eletricamente condutor por meio do fluxômetro; uma bobina elétrica no conduíte e disposta para gerar um campo magnético que se estende através do conduíte; um condutor de bobina configurado para aplicar a corrente alternada na bobina elétrica para energizar a bobina e reverter periodicamente a polaridade do campo magnético; um par de eletrodos no conduíte disposto de modo a detectar as tensões geradas pelo fluxo do fluido condutor através do campo magnético; e um sistema de medição configurado para medir uma taxa de fluxo do fluido através do conduíte usando as tensões detectadas pelos eletrodos: um nível de saturação dos eletrodos; um nível de ruído de linha nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de tensão induzida pelo fluxo nos sinais provenientes dos eletrodos; um nível de EMF induzido por fluxo magnético nos sinais provenientes dos eletrodos; e combinações dos mesmos; caracterizado pelo fato de que compreende ainda: distinguir uma condição em que uma medição de taxa de fluxo baixa ou nula é causada por uma baixa taxa de fluxo de fluido através do conduíte de uma condição em que uma medição de taxa de fluxo baixa ou nula é causada pelos eletrodos sendo posicionados acima de um nível do fluido no conduíte, sendo que a etapa de distinção compreende: avaliar se um sinal de fluxo pode ou não ser detectado; avaliar se um EMF induzido por mudança de fluxo magnético pode ou não ser detectado quando o sinal de fluxo não pode ser detectado; e verificar se uma medição de taxa de fluxo baixa ou nula é causada por baixa taxa de fluxo de fluido através do conduíte quando o EMF induzido por mudança de fluxo magnético pode ser detectado.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o método compreende: (a) receber sinais dos eletrodos e determinar se os sinais provenientes dos eletrodos são saturados ou não, e: (i) determinar que os eletrodos não estão imersos no fluido quando os sinais são saturados; e (ii) ir para a etapa (b), quando os sinais não estão saturados; (b) avaliar se há ou não ruído de linha excessivo nos sinais dos eletrodos, e: (i) determinar que os eletrodos não estão imersos no fluido quando o ruído de linha é excessivo; e (ii) ir para a etapa (c) quando o ruído de linha não é excessivo; (c) avaliar se um sinal de fluxo pode ser detectado ou não e: (i) determinar se os eletrodos estão imersos, quando o sinal de fluxo pode ser detectado, o ruído de linha não é excessivo, e os sinais provenientes dos eletrodos não são saturados; e (ii) ir para a etapa (d) quando o sinal de fluxo não pode ser detectado; e (d) avaliar se o EMF induzido pela mudança de fluxo magnético pode ser detectado ou não e: (i) determinar que os eletrodos não estão imersos quando EMF induzido por variação de fluxo magnético não pode ser detectado; e (ii) determinar que os eletrodos estão imersos quando o EMF induzido pela mudança do fluxo magnético pode ser detectado, o ruído de linha não é excessivo, e os sinais provenientes dos eletrodos não são saturados.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que avalia se há ou não ruído de linha excessivo nos sinais provenientes dos eletrodos compreende a análise de um espectro de potência dos sinais provenientes dos eletrodos no domínio da frequência.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que avalia se os sinais provenientes dos eletrodos são saturados ou não compreendendo analisar os sinais do domínio de frequência para ver se as frequências associadas com o condutor de bobina estão presentes nos sinais.