BR112012002920B1 - Método para operar um medidor de fluxo vibratório,e, eletrônica de medidor - Google Patents

Abstract

"método para operar um medidor de fluxo vibratório, e,"eletrônica de medidor". um método e aparelho para operar um medidor de fluxo vibratório é provido. o método compreende as etapas de receber sinais de sensores apartir do medidor de fluxo vibratório e determinar um desvio de zero correntepara o medidor de "fluxo vibratório. o desvio de zero corrente pode ser determinado baseado nos sinais de sensores recebidos. o método também compreende a etapa de determinar uma ou mais condições de operaçãol correntes. a uma ou mais condições de operação correntes podem ser comparadas a uma ou mais condições de operação anteriores da correlação de desvio. o método também inclui a etapa de gerar um desvio de zero médio se acorrelação de desvio incluir um desvio de zero previamente deteminado correspondendo às condições de operação correntes. o desvio de zero médio pode ser baseado no desvio de zero corrente e o desvio de zero previamente determinado.

Description

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a medidores de fluxo vibratórios e, mais particularmente, a um método e aparelho para determinar uma mudança em um desvio de zero de um medidor de fluxo vibratório.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Sensores vibratórios, tal como, por exemplo, densitômetros vibratórios e medidores de fluxo Coriolis são geralmente conhecidos e são usados para medir fluxo de massa e outra informação para materiais fluindo através de um conduto no medidor de fluxo. Medidores de fluxo Coriolis exemplares são descritos em Patente US 4.109.524, Patente US 4.491,025, e Re. 31.450 todas para J.E. Smith et al. Esses medidores de fluxo têm um ou mais condutos de configuração reta ou encurvada. Cada configuração de conduto em um medidor de fluxo de massa Coriolis tem um conjunto de modos de vibração naturais, que podem ser de tipo de flexão simples, torcional ou acoplado. Cada conduto pode ser acionado para oscilar em um modo preferido.

Material flui no medidor de fluxo a partir de uma tubulação conectada no lado de entrada do medidor de fluxo, é direcionado através do(s) conduto(s), e sai do medidor de fluxo através do lado de saída do medidor de fluxo. Os modos de vibração naturais do sistema vibratório cheio com material são definidos em parte pela massa combinada dos condutos e do material fluindo dentro dos condutos.

Quando não há fluxo através do medidor de fluxo, uma força de acionamento aplicada ao(s)conduto(s) leva todos os pontos ao longo do(s) conduto(s) a oscilar com fase idêntica ou um pequeno “desvio de zero”, que é um atraso de tempo medido em fluxo zero. À medida que o material começa a fluir através do medidor de fluxo, forças de Coriolis levam cada ponto ao longo do(s) conduto(s) a ter uma fase diferente. Por exemplo, a fase na extremidade de entrada do medidor de fluxo retarda a fase na posição de acionador centralizada, enquanto a fase na saída conduz a fase na posição de acionador centralizada. Sensores de desvio no(s) conduto(s) produzem sinais senoidais representativos do movimento do(s) conduto(s). Saída de sinais dos sensores de desvio é processada para determinar o atraso de tempo entre os sensores de desvio. O atraso de tempo entre os dois ou mais sensores de desvio é proporcional à taxa de fluxo de massa de material fluindo através do(s) conduto(s).

Eletrônica de medidor conectada ao acionador gera um sinal de acionamento para operar o acionador e determinar uma taxa de fluxo de massa e outras propriedades de um material de sinais recebidos dos sensores de desvio. O acionador pode compreender uma de muitas disposições bem conhecidas; no entanto, um magneto e uma bobina de acionamento oposta alcançaram grande sucesso na indústria de medidor de fluxo. Uma corrente alternada é passada para a bobina de acionamento para vibrar o(s) conduto(s) em uma amplitude e frequência de tubo de fluxo desejadas. É também conhecido na técnica prover os sensores de desvio como uma disposição de magneto e de bobina muito similar à disposição de acionador. No entanto, enquanto o acionador recebe uma corrente que induz um movimento, os sensores de desvio podem usar o movimento provido pelo acionador para induzir uma voltagem. A magnitude do atraso de tempo medido pelos sensores de desvio é muito pequena; frequentemente medida em nanosegundos. Portanto, é necessário levar a saída de transdutor a ser muito precisa.

Geralmente, um medidor de fluxo Coriolis pode ser inicialmente calibrado e um fator de calibração de fluxo junto com um desvio de zero pode ser gerado. Em uso, o fator de calibração de fluxo pode ser multiplicado pelo atraso de tempo medido pelos sensores de desvio menos o desvio de zero para gerar uma taxa de fluxo de massa. Na maioria das situações, o medidor de fluxo Coriolis é inicialmente calibrado, tipicamente pelo fabricante, e assumido para prover medições precisas sem calibrações subsequentes requeridas. Além disso, uma abordagem de técnica anterior envolve um usuário calibrando em zero o medidor de fluxo após a instalação parando o fluxo, fechando as válvulas e portanto provendo ao medidor uma referência de taxa de fluxo zero em condições de processo.

Como mencionado acima, em muitos sensores vibratórios, incluindo medidores de fluxo Coriolis, um desvio de zero pode estar presente, que as abordagens da técnica anterior inicialmente corrigiam. Embora esse desvio de zero inicialmente determinado possa adequadamente corrigir as medições em circunstâncias limitadas, o desvio de zero pode mudar com o passar do tempo devido a uma mudança em uma variedade de condições de operação, principalmente temperatura, resultando em correções apenas parciais. No entanto, outras condições de operação podem também afetar o desvio de zero, incluindo pressão, densidade de fluido, condições de conjunto de sensor, etc. Ademais, o desvio de zero pode mudar em uma diferente taxa de um medidor para outro. Isso pode ser de particular interesse em situações onde mais do que um medidor é conectado em série tal que cada um dos medidores deve ler o mesmo se o mesmo fluxo de fluido está sendo medido.

Portanto, há uma necessidade na técnica para um método para determinar e compensar para uma mudança no desvio de zero de um sensor vibratório. A presente invenção supera esse e outros problemas e um avanço na técnica é alcançado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um método para operar um medidor de fluxo vibratório tendo uma correlação de desvio previamente estabelecida entre um desvio de zero e uma ou mais condições de operação é provido de acordo com uma forma de realização da invenção. O método compreende as etapas de receber sinais de sensores a partir do medidor de fluxo vibratório e determinar um desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório baseado nos sinais de sensores recebidos, O método também compreende as etapas de determinar uma ou mais condições de operação correntes e comparar a uma ou mais condições de operação correntes a uma ou mais condições de operação anteriores da correlação de desvio. De acordo com uma forma de realização da invenção, se a correlação de desvio incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo às condições de operação correntes, então o método gera um desvio de zero médio baseado nos desvios de zero correntes e previamente determinados.

Uma eletrônica de medidor para um medidor de fluxo vibratório é provida de acordo com uma forma de realização da invenção. A eletrônica de medidor inclui um sistema de processamento configurado para receber sinais de sensores a partir do medidor de fluxo vibratório. O sistema de processamento pode também ser configurado para determinar um desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório baseado nos sinais de sensores recebidos e determinar uma ou mais condições de operação correntes. De acordo com uma forma de realização da invenção, a eletrônica de medidor pode também ser configurada para comparar a uma ou mais condições de operação correntes a uma ou mais condições de operação anteriores da correlação de desvio, e se a correlação de desvio incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo a uma ou mais condições de operação correntes, então gerar um desvio de zero médio baseado nos desvios de zero correntes e previamente determinados.

ASPECTOS

De acordo com um aspecto da invenção, um método para operar um medidor de fluxo vibratório tendo uma correlação de desvio previamente estabelecida entre um desvio de zero e uma ou mais condições de operação compreende as etapas de: receber sinais de sensores a partir do medidor de fluxo vibratório; determinar um desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório baseado nos sinais de sensores recebidos; determinar uma ou mais condições de operação correntes; comparar a uma ou mais condições de operação correntes a uma ou mais condições de operação anteriores da correlação de desvio; e se a correlação de desvio incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo às condições de operação correntes, então gerar um desvio de zero médio baseado nos desvios de zero correntes e previamente determinados. Preferivelmente, o método ainda compreende a etapa de armazenar o desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório e a uma ou mais condições de operação correntes se a correlação de desvio não incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo a uma ou mais condições de operação correntes. Preferivelmente, a etapa de gerar o desvio de zero médio compreende as etapas de: aplicar um primeiro fator de ponderação ao desvio de zero corrente para gerar um primeiro desvio de zero ponderado; aplicar um segundo fator de ponderação ao desvio de zero previamente determinado para gerar um segundo desvio de zero ponderado; e calcular o desvio de zero médio baseado no primeiro e no segundo desvios de zero ponderados. Preferivelmente, o primeiro e o segundo fatores de ponderação compreendem fatores ponderados no tempo. Preferivelmente, o método ainda compreende as etapas de: gerar uma nova correlação de desvio baseada no desvio de zero médio e uma ou mais condições de operação.

De acordo com outro aspecto da invenção, uma eletrônica de medidor para um medidor de fluxo vibratório inclui um sistema de 5 processamento configurado para: receber sinais de sensores a partir do medidor de fluxo vibratório; determinar um desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório baseado nos sinais de sensores recebidos; determinar uma ou mais condições de operação correntes; 10 comparar a uma ou mais condições de operação correntes a uma ou mais condições de operação anteriores da correlação de desvio; e se a correlação de desvio incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo a uma ou mais condições de operação correntes, então gerar um desvio de zero médio baseado nos desvios de zero correntes e 15 previamente determinados. Preferivelmente, o sistema de processamento é ainda configurado para: armazenar o desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório e a uma ou mais condições de operação correntes se a correlação de 20 desvio nao incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo a uma ou mais condições de operação correntes. Preferivelmente, a etapa de gerar o desvio de zero médio compreende as etapas de: aplicar um primeiro fator de ponderação ao desvio de zero corrente 25 para gerar um primeiro desvio de zero ponderado; aplicar um segundo fator de ponderação ao desvio de zero previamente determinado para gerar a segundo desvio de zero ponderado; e calcular o desvio de zero médio baseado no primeiro e no segundo desvios de zero ponderados. Preferivelmente, o primeiro e o segundo fatores de ponderação compreendem fatores ponderados no tempo. Preferivelmente, o sistema de processamento é ainda configurado para: gerar uma nova correlação de desvio baseada no desvio de zero médio e uma ou mais condições de operação. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Figura 1 mostra um conjunto de sensor vibratório de acordo com uma forma de realização da invenção. Figura 2 mostra uma eletrônica de medidor para um sensor vibratório de acordo com uma forma de realização da invenção. Figura 3 mostra um diagrama de bloco de um sistema de medidor de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção. Figura 4 mostra uma rotina de determinação de desvio diferencial de acordo com uma forma de realização da invenção. Figura 5 mostra um gráfico de uma correlação de desvio diferencial de acordo com uma forma de realização da invenção. Figura 6 mostra uma rotina de determinação de zero diferencial de acordo com uma forma de realização da invenção. Figura 7 mostra uma rotina de determinação de desvio de zero de acordo com outra forma de realização da invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Figuras 1 - 7 e a descrição seguinte descrevem exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações desses exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica apreciarão que as características descritas abaixo podem ser combinadas de vários modos para formar variações múltiplas da invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes. Figura 1 ilustra um exemplo de um conjunto de sensor vibratório 5 na forma de um medidor de fluxo Coriolis compreendendo um medidor de fluxo 10 e uma ou mais eletrônica de medidor 20. A uma ou mais eletrônicas de medidor 20 são conectadas ao medidor de fluxo 10 para medir uma característica de um material fluente, tal como, por exemplo, densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação.

O medidor de fluxo 10 inclui um par de flanges 101 e 101’, coletores ‘manifold’ 102 e 102’, e condutos 103A e 103B. Coletores ‘manifold’ 102, 102’ são fixados a extremidades opostas dos condutos 103A, 103B. Flanges 101 e 101’ do presente exemplo são fixados a coletores ‘manifold’ 102 e 102’. Coletores ‘manifold’ 102 e 102’ do presente exemplo são fixados a extremidades opostas de espaçador 106. Espaçador 106 mantém o espaçamento entre os coletores ‘manifold’ 102 e 102’ no presente exemplo para evitar vibrações indesejadas em condutos 103A e 103B. Os condutos 103A e 103B estendem-se para fora dos coletores ‘manifold’ em uma maneira essencialmente paralela. Quando o medidor de fluxo 10 é inserido em um sistema de tubulação (não mostrado) que transporta o material fluente, o material entra no medidor de fluxo 10 através de flange 101, passa através de coletor ‘manifold’ de entrada 102 onde a quantidade total de material é direcionada para entrar em condutos 103A e 103B, flui através de condutos 103A e 103B e de volta no coletor ‘manifold’ de saída 102’ onde sai do medidor de fluxo 10 através do flange 101’.

O medidor de fluxo 10 inclui um acionador 104. O acionador 104 é fixado a condutos 103A e 103B em uma posição onde o acionador 104 pode vibrar os condutos 103A, 103B no modo de acionamento. Mais particularmente, o acionador 104 inclui um primeiro componente de acionador (não mostrado) fixado ao conduto 103A e um segundo componente de acionador (não mostrado) fixado ao conduto 103B. O acionador 104 pode compreender uma dentre muitas disposições bem conhecidas, tais como um magneto montado ao conduto 103 A e uma bobina oposta montada ao conduto 103B.

No presente exemplo, o modo de acionamento é o primeiro modo de flexão fora de fase e os condutos 103A e 103B são preferivelmente selecionados e apropriadamente montados no coletor ‘manifold’ de entrada 102 e no coletor ‘manifold’ de saída 102’, de modo a prover um sistema equilibrado tendo substancialmente a mesma distribuição de massa, momentos de inércia, e módulos elásticos sobre eixos de flexão W-W e W’-W’, respectivamente. No presente exemplo, onde o modo de acionamento é o primeiro modo de flexão fora de fase, os condutos 103A e 103B são acionados pelo acionador 104 em direções opostas sobre seus respectivos eixos de flexão W-W e W’-W’. Um sinal de acionamento na forma de uma corrente alternada pode ser provido por uma ou mais eletrônicas de medidor 20, tal como por exemplo via trajeto 110, e passado através da bobina para levar ambos os condutos 103A, 103B a oscilar. Os versados na técnica apreciarão que outro modo de acionamentos pode ser usado dentro do escopo da presente invenção.

O medidor de fluxo 10 mostrado inclui um par de desvios 105, 105’ que são fixados a condutos 103A, 103B. Mais particularmente, um primeiro componente de desvio (não mostrado) está localizado em conduto 103A e um segundo componente de desvio (não mostrado) está localizado em conduto 103B. Na forma de realização descrita, os desvios 105, 105’ podem ser detectores eletromagnéticos, por exemplo, magnetos de desvio e bobinas de desvio que produzem sinais de desvio que representam a velocidade e a posição dos condutos 103A, 103B. Por exemplo, os desvios 105, 105’ podem fornecer sinais de desvio a uma ou mais eletrônicas de medidor via trajetos 111, 111’. Os versados na técnica apreciarão que o movimento dos condutos 103 A, 103B é proporcional a algumas características do material fluente, por exemplo, a taxa de fluxo de massa e a densidade do material fluindo através dos condutos 103 A, 103B.

Deve ser apreciado que enquanto o medidor de fluxo 10 descrito acima compreende um medidor de fluxo de conduto de fluxo duplo, está bem dentro do escopo da presente invenção implementar um medidor de fluxo de conduto de simples. Ademais, enquanto os condutos de fluxo 103A, 103B são mostrados como compreendendo uma configuração de conduto de fluxo encurvado, a presente invenção pode ser implementada com um medidor de fluxo compreendendo uma configuração de conduto de fluxo reta. Portanto, a forma de realização particular do medidor de fluxo 10 descrito acima é meramente um exemplo e não deve de forma alguma limitar o escopo da presente invenção.

No exemplo mostrado em Figura 1, a uma ou mais eletrônicas de medidor 20 recebe os sinais de desvio dos desvios 105, 105’. O trajeto 26 provê um meio de entrada e um de saída que permite uma ou mais eletrônica de medidor 20 interfacear com um operador. A uma ou mais eletrônica de medidor 20 medem uma característica de um material fluente, tal como, por exemplo, uma diferença de fase, uma frequência, um atraso de tempo, uma densidade, uma taxa de fluxo de massa, uma taxa de fluxo de volume, um fluxo de massa totalizado, uma temperatura, uma verificação de medidor, e outra informação. Mais particularmente, a uma ou mais eletrônica de medidor 20 recebem um ou mais sinais, por exemplo, de desvios 105, 105’ e um ou mais sensores de temperatura (não mostrado), e usam essa informação para medir uma característica de um material fluente.

As técnicas pelas quais conjuntos de sensor vibratório, tais como, por exemplo, medidores de fluxo Coriolis ou densitômetros medem uma característica de um material fluente são bem entendidas; portanto, uma discussão detalhada é omitida para brevidade dessa descrição.

Como discutido brevemente acima, um problema associado com conjuntos de sensor vibratório, tais como medidores de fluxo Coriolis, é a presença de um desvio de zero, que é o atraso de tempo medido dos desvios 105, 105’ em fluxo de fluido zero. Se o desvio de zero não é considerado no cálculo da taxa de fluxo e várias outras medições de fluxo, as medições de fluxo tipicamente incluirão um erro na medição. A abordagem de técnica típica anterior para compensar para o desvio de zero é medir um desvio de zero inicial (Ato) durante um processo de calibração inicial, que geralmente envolve válvulas de fechamento e prover uma condição de referência de fluxo de zero. Tais processos de calibração são geralmente conhecidos na técnica e uma discussão detalhada é omitida para brevidade da descrição. Uma vez que um desvio de zero inicial é determinado, durante operação, medições de fluxo são corrigidas subtraindo o desvio de zero inicial da diferença de tempo medida de acordo com a equação (1).

onde: m = taxa de fluxo de massa FCF = Fator de calibração de fluxo Atmedido = atraso de tempo medido Ato = desvio de zero inicial

Deve ser apreciado que equação (1) é meramente provida como um exemplo e não deve de forma alguma limitar o escopo da presente invenção. Embora equação (1) seja provida para calcular taxa de fluxo de massa, deve também ser apreciado que várias outras medições de fluxo podem ser afetadas pelo desvio de zero e, portanto, podem também ser corrigidas.

Enquanto essa abordagem pode proporcionar resultados satisfatórios em situações onde as condições de operação são substancialmente as mesmas como aquelas presentes durante a calibração inicial e determinação do desvio de zero, Δto, em muitas circunstâncias, as condições de operação durante uso são substancialmente diferentes das condições de operação presentes durante calibração. Como um resultado da mudança em condições, o medidor de fluxo vibratório pode experimentar uma alteração no desvio de zero. Em outras palavras, o desvio de zero pode mudar do desvio de zero inicialmente calculado, Δto- A alteração no desvio de zero pode seriamente afetar o desempenho do sensor resultando em medições imprecisas. Isso é porque, na técnica anterior, o desvio de zero usado para compensar a diferença de tempo medida durante operação simplesmente compreendia o desvio de zero inicialmente calculado sem levar em conta uma mudança no desvio de zero. Outra abordagem de técnicas anteriores requeria re-calibrar manualmente o sensor. Tipicamente, re-calibração requer interromper o fluxo através do sensor para zerar novamente o sensor. Isso pode ser caro porque o sistema completo deve ser desligado. Também, quando fluxo é interrompido para efetuar uma calibração de zero de técnica anterior, a temperatura do medidor pode mudar rapidamente se a temperatura ambiente for diferente daquela da temperatura de fluido. Isso pode causar uma calibração de zero não confiável.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a eletrônica de medidor 20 pode ser configurada para gerar uma correlação entre um desvio de zero e uma ou mais condições de operação. De acordo com uma forma de realização da invenção, a eletrônica de medidor 20 pode ser configurada para compensar para uma alteração no desvio de zero. De acordo com uma forma de realização da invenção, a eletrônica de medidor 20 pode compensar para uma alteração no desvio de zero baseado na correlação entre um desvio de zero e uma ou mais condições de operação mensuráveis. De acordo com uma forma de realização da invenção, o desvio de zero compreende um desvio de zero absoluto. De acordo com outra forma de realização da invenção, o desvio de zero compreende um desvio de zero diferencial. O desvio de zero diferencial compreende um desvio de zero inicial de um sensor combinado com um erro diferencial entre dois ou mais sensores. O desvio de zero diferencial pode ser requerido a fim de gerar taxas de fluxo substancialmente iguais através do sensor de interesse e um sensor de referência. Em outras palavras, referindo-se à equação (1) acima, se a mesma taxa de fluxo de fluido fluir através de um sensor sendo calibrado e um sensor de referência, os dois sensores podem gerar duas taxas de fluxo de massa usando equação (1) para cada sensor. Se se assumir que a taxa de fluxo de massa do sensor de referência é igual à taxa de fluxo de massa do medidor sendo calibrado, então o desvio de zero diferencial do sensor sendo calibrado pode ser calculado. Esse método encontra um novo desvio de zero para o sensor sendo calibrado para refletir a taxa de fluxo de referência. Esse novo desvio de zero é essencialmente um desvio diferencial. Isso é mostrado em equações (2 e 3).

onde: mR= taxa de fluxo de referência de massa Δtoc = desvio de zero inicial do sensor sendo calibrado ΔtE = erro diferencial Δtc = atraso de tempo medido do sensor sendo calibrado FCFc = fator de calibração de fluxo do sensor sendo calibrado

Equação (3) pode ainda ser reduzida combinando o desvio de zero do sensor sendo calibrado e o erro diferencial. O resultado é uma equação que define o desvio de zero diferencial, que é mostrado em equação (4).

onde ΔtD = desvio de zero diferencial

Portanto, o desvio de zero diferencial do sensor de interesse não é um desvio de zero absoluto no sentido que é referenciado a taxa de fluxo zero, mas sim, o desvio de zero compreende um desvio de zero diferencial em que isso conta para uma diferença entre os dois sensores. Quando esse desvio diferencial é caracterizado e eliminado, o desempenho de medição diferencial do par de sensores é grandemente melhorado. Pode ser necessário caracterizar o desvio diferencial com uma mudança em condições de operação. Deve ser apreciado que equação (4) poderia ser ainda reduzida em números de forma assumindo alguns valores permanecem constantes, tal como os fatores de calibração de fluxo ou os valores de desvio de zero inicial. Portanto, a forma particular de equação (4) não deve limitar o escopo da presente invenção.

Em qualquer forma de realização, a presente invenção pode compensar para uma alteração no desvio de zero sem interromper o fluxo através do sensor. Com vantagem, a presente invenção pode determinar e compensar para uma alteração no desvio de zero enquanto operando o sensor durante uso normal. Figura 2 mostra a eletrônica de medidor 20 de acordo com uma forma de realização da invenção. A eletrônica de medidor 20 pode incluir uma interface 201 e um sistema de processamento 203. O sistema de processamento 203 pode incluir um sistema de armazenamento 204. O sistema de armazenamento 204 pode compreender uma memória interna como mostrado, ou altemativamente, pode compreender uma memória externa. A eletrônica de medidor 20 pode gerar um sinal de acionamento 211 e fornecer o sinal de acionamento 211 ao acionador 104. Além disso, a eletrônica de medidor 20 pode receber sinais de sensores 210 do medidor de fluxo 10 e/ou o medidor de fluxo 305 mostrado abaixo, tais como sinais de sensores de desvio/velocidade. Em algumas formas de realização, os sinais de sensores 210 podem ser recebidos a partir do acionador 104. A eletrônica de medidor 20 pode operar como um densitômetro ou pode operar como um medidor de fluxo de massa, incluindo operar como um medidor de fluxo Coriolis. Deve ser apreciado que a eletrônica de medidor 20 pode também operar como algum outro tipo de conjunto de sensor vibratório e os exemplos particulares providos não devem limitar o escopo da presente invenção. A eletrônica de medidor 20 pode processar os sinais de sensores 210 a fim de obter características de fluxo do material fluindo através dos condutos de fluxo 103A, 103B. Em algumas formas de realização, a eletrônica de medidor 20 pode receber um sinal de temperatura 212 de um ou mais sensores RTD ou outros dispositivos de medição de temperatura, por exemplo.

A interface 201 pode receber os sinais de sensores 210 do acionador 104 ou sensores de desvio 105, 105’, via fios 110, 111, 111’. A interface 201 pode realizar qualquer condicionamento necessário ou de sinal desejado, tal como qualquer modo de formatar, amplificar, armazenar temporariamente, etc. Altemativamente, uma parte ou todo o condicionamento de sinal pode ser efetuada no sistema de processamento 203. Além disso, a interface 201 pode possibilitar comunicações entre a eletrônica de medidor 20 e dispositivos externos. A interface 201 pode ser capaz de qualquer modo de comunicação eletrônica, óptica, ou sem fio.

A interface 201 em uma forma de realização pode incluir um digitalizador (não mostrado), em que o sinal de sensor compreende um sinal de sensor análogo. O digitalizador pode amostrar e digitalizar o sinal de sensor análogo e produzir um sinal de sensor digital. O digitalizador pode também efetuar qualquer dizimação necessária, em que o sinal de sensor digital é dizimado a fim de reduzir a quantidade de processamento de sinal necessário e para reduzir o tempo de processamento.

O sistema de processamento 203 pode conduzir operações da eletrônica de medidor 20 e processar medições de fluxo do medidor de fluxo 10. O sistema de processamento 203 pode executar uma ou mais rotinas de processamento, tal como a rotina de determinação de desvio diferencial 213, a rotina de determinação de zero diferencial 215, e a rotina de determinação de desvio de zero 216, e por meio disso processar as medições de fluxo a fim de produzir uma ou mais características de fluxo que são compensadas para uma alteração no desvio de zero do sensor.

O sistema de processamento 203 pode compreender um computador de uso geral, um sistema de microprocessamento, um circuito lógico, ou algum outro dispositivo de uso geral ou de processamento personalizado. O sistema de processamento 203 pode ser distribuído entre dispositivos de processamento múltiplo. O sistema de processamento 203 pode incluir qualquer modo de meio de armazenamento eletrônico integrante ou independente, tal como o sistema de armazenamento 204.

O sistema de processamento 203 processa o sinal de sensor 210 a fim de gerar o sinal de acionamento 211, entre outras coisas. O sinal de acionamento 211 é fornecido ao acionador 104 a fim de vibrar o(s) tubo(s) de fluxo associado(s), tal como os tubos de fluxo 103 A, 103B de Figura 1.

Deve ser entendido que a eletrônica de medidor 20 pode incluir vários outros componentes e funções que são geralmente conhecidos na técnica. Esses aspectos adicionais são omitidos da descrição e as figuras para o propósito de brevidade. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada às formas de realização específicas mostradas e discutidas.

À medida que o sistema de processamento 203 gera as várias características de fluxo, tal como, por exemplo, a taxa de fluxo de massa ou taxa de fluxo de volume, um erro pode ser associado com a taxa de fluxo gerada devido ao desvio de zero do medidor de fluxo vibratório, e mais particularmente, uma mudança ou uma alteração em desvio de zero do medidor de fluxo vibratório. Embora o desvio de zero seja tipicamente inicialmente calculado como descrito acima, o desvio de zero pode se alterar afastado deste valor inicialmente calculado devido a um número de fatores incluindo uma mudança em uma ou mais condições de operação, tais como a temperatura do medidor de fluxo vibratório. A mudança em temperatura pode ser devido a uma mudança na temperatura de fluido, a temperatura ambiente, ou ambas. A mudança em temperatura pode ser uma mudança de uma referência ou temperatura de calibração To do sensor durante a determinação do desvio de zero inicial. A mudança em temperatura pode ser atribuível a uma mudança na temperatura de sensor, uma mudança na eletrônica de medidor temperatura, ou ambas. De acordo com uma forma de realização da invenção, a eletrônica de medidor 20 pode implementar uma rotina de determinação de desvio diferencial 213 como ainda descrito abaixo.

Embora a presente invenção tenha sido descrita acima em relação a um medidor de fluxo vibratório simples, há muitas aplicações que utilizam múltiplos medidores de fluxo vibratório em série. Em muitas dessas aplicações, a taxa de fluxo absoluta medida por cada medidor de fluxo individual não é de interesse, mas sim a diferença nas taxas de fluxo medidas pelos vários medidores de fluxo é de interesse. Dois exemplos comuns de tal situação estão na aplicação de medições de eficiência de combustível e medições de detecção de vazamento. Uma aplicação de eficiência de combustível é mostrada em Figura 3; no entanto, a figura é igualmente aplicável a outras situações, tais como sistemas de detecção de vazamento, onde múltiplos medidores de fluxo estão implementados em série e a diferença em medições entre pelo menos dois medidores de fluxo é de interesse. Figura 3 mostra um diagrama de bloco de um sistema de medidor de fluxo 300 de acordo com uma forma de realização da invenção. Embora o sistema de medidor de fluxo 300 seja mostrado como um sistema de eficiência de combustível típico, deve ser apreciado que combustível é meramente um exemplo e o sistema 300 é igualmente aplicado a outros fluidos. Portanto, o uso de combustível não deve limitar o escopo da presente invenção. O sistema de medidor de fluxo 300 inclui uma alimentação de combustível 301, um conduto de alimentação de combustível 302, um primeiro medidor de fluxo vibratório 10 posicionado no conduto de alimentação de combustível 302, uma saída de combustível 304, um conduto de retomo de combustível 306, e um segundo medidor de fluxo vibratório 305 posicionado no conduto de retorno de combustível 306. Tipicamente, um motor ou outro dispositivo de consumo de combustível seria posicionado entre o primeiro e o segundo medidores de fluxo 10, 305; no entanto o dispositivo foi omitido da figura para reduzir a complexidade do desenho. Embora não mostrado, deve ser apreciado que os medidores de fluxo 10, 305 tipicamente serão conectados a uma ou mais eletrônicas de medidor, como discutido acima. Em algumas formas de realização, o primeiro e o segundo medidores de fluxo 10, 305 podem ser conectados à mesma eletrônica de medidor. De acordo com uma forma de realização da invenção, o primeiro e o segundo medidores de fluxo 10, 305 compreendem medidores de fluxo Coriolis. No entanto, os medidores de fluxo podem compreender outros tipos de sensores vibratórios que necessitam as capacidades de medição de medidores de fluxo Coriolis. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada a medidores de fluxo Coriolis.

Em uso, um fluido, tal como combustível, pode ser fornecido ao primeiro medidor de fluxo 10 através do conduto de alimentação de fluido 302. O primeiro medidor de fluxo 10 pode calcular vários parâmetros de fluido, incluindo uma taxa de fluxo de fluido, como discutido acima. O combustível então sai do primeiro medidor de fluxo 10 e flui através do dispositivo de consumo de combustível e para ou a saída de combustível 304 ou o segundo medidor de fluxo 305. Se combustível está sendo retirado da saída de combustível 304, tal como, por exemplo, se um motor está funcionando e consumindo combustível, então apenas uma porção do combustível saindo do primeiro medidor de fluxo vibratório 10 fluirá para o segundo medidor de fluxo vibratório 305. Portanto, as taxas de fluxo medidas pelo primeiro e pelo segundo medidores de fluxo vibratório 10, 305 serão diferentes. O combustível não usado flui através do segundo medidor de fluxo vibratório 305 e pode retomar para a alimentação de combustível 301, como mostrado. Deve ser apreciado que enquanto a sistema de eficiência de combustível 300 apenas mostra uma saída de combustível 304 e dois medidores de fluxo vibratório 10, 305, em algumas formas de realização, estarão presentes múltiplas saídas de combustível e, portanto, mais do que dois medidores de fluxo vibratório.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a diferença em taxas de fluxo medidas pelo primeiro e o segundo medidores de fluxo 10, 305 é substancialmente igual à taxa de fluxo do combustível saindo da saída do fluido 304, isto é, sendo consumido pelo motor. Portanto, a diferença na taxas de fluxo medidas entre os dois medidores de fluxo 10, 305 é o valor de interesse na maioria das aplicações similares à configuração mostrada em Figura 3. Como um resultado, um medidor pode ser configurado como um medidor de referência e o outro medidor pode ser calibrado para igualar-se ao medidor de referência quando a taxa de fluxo é suposta como sendo a mesma isto é, nenhum fluido está saindo da saída de combustível 304. Na maioria das formas de realizações não importará qual medidor está configurado como medidor de referência.

A taxa de fluxo do combustível saindo da saída de combustível 304 (consumo de fluido) é tipicamente muito menor que a taxa de fluxo nos condutos de alimentação e retomo 302, 306, levando a sensores super- dimensionados. Há também um desejo nessas configurações para dimensionar os medidores de fluxo tal que ocorra uma queda de pressão muito pequena, que significa taxas de fluxo relativamente baixas para o tamanho do medidor. Com tais taxas de fluxo baixas para o tamanho do medidor, o atraso de tempo entre os desvios também será relativamente pequeno. Com o atraso de tempo medido tão próximo ao desvio de zero, o desvio de zero do medidor de fluxo pode seriamente afetar a precisão do medidor. Pode ser facilmente apreciado que devido à sensibilidade aumentada ao desvio de zero no sistema 300, que mesmo uma pequena alteração no desvio de zero pode afetar adversamente o sistema. No entanto, porque a diferença nas medições é o valor de interesse, o desvio de zero absoluto dos medidores de fluxo individuais 10, 305 não é necessário para corrigir a medição. Preferivelmente, o desvio de zero inicialmente calibrado de um medidor pode ser usado e um desvio de zero diferencial, como definido acima, pode ser calculado para o segundo medidor. A título de exemplo, o segundo medidor de fluxo 305 pode ser referenciado contra o primeiro medidor de fluxo 10. Portanto, em formas de realização onde o desvio de zero compreende um desvio de zero diferencial, um dos medidores de fluxo é considerado um medidor de fluxo de referência com o desvio de zero do outro medidor de fluxo calibrado para corresponder ao medidor de referência. Portanto, o desvio de zero diferencial pode ser calculado usando equação (3).

Com vantagem, compensar para um desvio de zero diferencial entre dois ou mais medidores não apenas compensa para operar diferenças de zero baseadas em condição, mas também remove as diferenças de desvio de zero absoluto entre os medidores devido a efeitos de instalação, por exemplo. Ademais, o desvio de zero diferencial não necessariamente necessita ser determinado quando a taxa de fluxo através do medidor de fluxo é zero desde que o fluido fluindo através do medidor de fluxo de interesse e o medidor de fluxo de referência tenham substancialmente a mesma taxa de fluxo de fluido. Portanto, o desvio de zero diferencial pode ser determinado sempre que o motor está desligado, por exemplo. Isso assume, no entanto, que qualquer diferença entre as taxas de fluxo medidas é devido a uma mudança no desvio de zero e não atribuível a outros fatores, tais como uma mudança no fator de calibração de fluxo. Em muitas aplicações, é relativamente fácil determinar se o motor está funcionando porque o consumo de combustível é tipicamente mais do que 5 vezes maior que o desvio de zero diferencial. Portanto, é provável que a diferença entre medições do primeiro e o segundo medidores de fluxo 10, 305 devido a consumo de combustível seria equivocada para um desvio de zero diferencial. De acordo com uma forma de realização da invenção, a rotina de determinação de desvio diferencial 213 pode ser implementada para determinar um desvio de zero correlação 214. Enquanto a discussão abaixo se refere ao desvio de zero correlação 214 como compreendendo uma correlação para um desvio de zero diferencial, deve ser apreciado que uma rotina similar seria efetuada para gerar uma correlação de desvio de zero absoluto. No entanto, tal correlação requereria a taxa de fluxo através do medidor de fluxo vibratório ser zero a fim de gerar vários valores de desvio de zero. Figura 4 mostra a rotina de determinação de desvio diferencial 213 de acordo com uma forma de realização da invenção. De acordo com uma forma de realização da invenção, a eletrônica de medidor 20 pode ser configurada para efetuar a rotina de determinação de desvio diferencial 213, por exemplo. A rotina de determinação de desvio diferencial 213 pode ser realizada pelo fabricante ou por um usuário após que o sensor foi instalado.

De acordo com formas de realização quando a rotina de determinação de desvio diferencial 213 é implementada com múltiplos medidores de fluxo tal como mostrado em Figura 3, a rotina 213 pode ser implementada quando a taxa de fluxo através dos dois ou mais medidores de fluxo é substancialmente a mesma, incluindo uma taxa de fluxo de fluido de zero. A rotina de determinação de desvio diferencial 213 pode ser efetuada para calibrar um desvio de zero diferencial entre dois ou mais medidores de fluxo. Portanto, a rotina de determinação de desvio diferencial 213 pode não necessariamente calibrar os medidores de fluxo para ler uma taxa de fluxo absoluta de massa precisa; mas sim, os medidores de fluxo podem ser calibrados tal que a leitura diferencial entre os dois é precisa. A título de exemplo, se a taxa de fluxo verdadeira através do primeiro medidor de fluxo 10, como determinado por um provedor ou dispositivo similar, é 2000 kg/hora e a taxa de fluxo do fluido saindo através da saída 304 compreende 1000 kg/hora, então é desejável ter a diferença entre o segundo medidor de fluxo 305 e o primeiro medidor de fluxo 10 igual 1000 kg/hora. No entanto, em muitas formas de realização pode ser aceitável se o primeiro medidor de fluxo 10 mede uma taxa de fluxo de 2020 kg/hora desde que o segundo medidor de fluxo 305 seja calibrado para receber 1020 kg/hora. Portanto, enquanto a taxa de fluxo absoluta através de cada medidor pode não ser precisa, a leitura diferencial é precisa ou pelo menos dentro de uma faixa de erro aceitável. Deve ser apreciado que os valores mencionados acima são meramente exemplos e não devem de forma alguma limitar o escopo da presente invenção.

A rotina de determinação de desvio diferencial 213 pode ser realizada quando o dispositivo de consumo de fluido, tal como um motor, está desligado. Em outras formas de realização, a rotina de determinação de desvio diferencial 213 pode ser efetuada quando as taxas de fluxo medidas pelo primeiro medidor de fluxo 10 e o segundo medidor de fluxo 305 são esperadas para compreender a mesma medição, tal como se é determinado que o sistema de detecção de vazamento não tem um vazamento. Portanto, deve ser apreciado que o fluxo através dos medidores de fluxo 10, 305 não necessariamente compreende fluxo zero e em muitas formas de realização não compreenderá fluxo zero durante a rotina de determinação de desvio diferencial 213.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a rotina de determinação de desvio diferencial 213 pode ser realizada após uma calibração inicial do medidor de fluxo vibratório ou pode compreender parte da calibração inicial do medidor de fluxo vibratório. A rotina de determinação de desvio diferencial 213 pode ser usada para gerar uma correlação entre um desvio de zero de um medidor de fluxo vibratório e uma ou mais condições de operação do medidor de fluxo vibratório. O desvio de zero pode compreender um desvio de zero absoluto ou um desvio de zero diferencial como descrito acima.

A rotina de determinação de desvio diferencial 213 começa em etapa 401 onde um ou mais sinais de sensores pode ser recebido do primeiro medidor de fluxo vibratório 10 e o segundo medidor de fluxo vibratório 305. Os sinais de sensores podem ser recebidos por sensores de desvio, tal como os sensores de desvio 105, 105’ do primeiro medidor de fluxo vibratório 10, por exemplo. Devido a haver múltiplos medidores de fluxo vibratório, tal como em Figura 3, os sinais de sensores podem ser recebidos de ambos medidores de fluxo quando há fluido fluindo através dos medidores de fluxo. Em etapa 402, os sinais de sensores recebidos podem ser processados para determinar uma primeira taxa de fluxo como determinado pelo primeiro medidor de fluxo vibratório 10 e uma segunda taxa de fluxo como determinado pelo segundo medidor de fluxo vibratório 305. A primeira e segunda taxas de fluxo podem ser determinadas usando equação (1), por exemplo. Em etapa 403, um desvio de zero diferencial do primeiro medidor de fluxo vibratório 10 pode ser determinado. De acordo com uma forma de realização da invenção, o desvio de zero diferencial pode ser determinado usando equação (3), por exemplo. De acordo com uma forma de realização da invenção, o desvio de zero determinado pode compreender o desvio de zero inicialmente determinado. Isso pode ser o caso se a rotina de determinação de desvio de zero 213 for implementada como parte da calibração inicial do medidor de fluxo vibratório, por exemplo. De acordo com outra forma de realização da invenção, o desvio de zero determinado pode compreender um desvio de zero subsequentemente determinado. O desvio de zero subsequentemente determinado pode ser diferente do desvio de zero inicialmente determinado. Este pode ser o caso especialmente em situações onde as condições de operação são diferentes das condições de operação quando o desvio de zero inicial foi determinado, por exemplo. Em algumas formas de realização, a rotina 213 pode terminar após etapa 403. De acordo com outra forma de realização, a rotina 213 pode continuar para quer etapa 404 ou etapa 406. Em etapa 404, uma ou mais condições de operação correntes podem ser determinadas. A uma ou mais condições de operação correntes pode ser determinada processando os sinais de sensores recebidos em etapa 401. Altemativamente, a uma ou mais condições de operação podem ser determinadas a partir de entradas externas tais como sensores externos de temperatura, viscômetro, etc. As condições de operação podem compreender uma ou mais dentre uma temperatura, uma pressão, uma densidade de fluido, uma condição de conjunto de sensor, um ganho de acionamento, etc. De acordo com uma forma de realização, o ganho de acionamento pode ser comparado a um valor limiar e se o ganho de acionamento excede o valor limiar, o desvio de zero determinado em etapa 402 pode ser considerado um erro e não armazenado. O erro pode ser atribuível a gás arrastado, por exemplo. Se uma das condições de operação compreende uma temperatura, a temperatura pode ser determinada usando um RTD, por exemplo. A temperatura pode corresponder a uma temperatura de medidor de fluxo ou uma temperatura de eletrônica de medidor, por exemplo. De acordo com uma forma de realização da invenção, a temperatura é assumida para ser substancialmente a mesma entre o primeiro medidor de fluxo 10 e o segundo medidor de fluxo 305. De acordo com outra forma de realização da invenção, é assumido que a diferença em temperatura entre o primeiro medidor de fluxo 10 e o segundo medidor de fluxo 305 permanece substancialmente constante. Em etapa 405, uma correlação de desvio 214 pode ser gerada entre o desvio de zero diferencial e uma ou mais condições de operação. Deve ser apreciado que enquanto a correlação pode ser melhorada repetindo a rotina de determinação de desvio diferencial 213 múltiplas vezes em várias condições de operação, uma correlação 214 pode ser gerada a partir de um desvio de zero diferencial simples determinado junto com as condições de operação correspondentes. Isso é especialmente verdadeiro em situações onde um desvio de zero inicialmente calculado está disponível a partir de uma calibração inicial, por exemplo. No entanto, pode facilmente ser apreciado que à medida que mais desvios de zero são determinados em várias condições de operação adicionais, a correlação de desvio 214 toma-se mais abrangente. A título de exemplo, a temperatura pode ser ajustada a uma nova temperatura, que é diferente da temperatura medida em etapa 403 e outro desvio de zero pode ser determinado. Altemativamente, a rotina de determinação de desvio de zero 213 pode ser efetuada sempre que a taxa de fluxo através do medidor de fluxo vibratório é substancialmente zero ou quando a taxa de fluxo através do primeiro medidor de fluxo 10 e o segundo medidor de fluxo 305 são substancialmente iguais. O novo desvio de zero pode ser armazenado juntamente com a nova temperatura a fim de adicionar valores adicionais à correlação de desvio 214. A correlação de desvio 214 pode ser armazenada para recuperação futura pela eletrônica de medidor 20. A correlação de desvio 214 pode ser armazenada em uma variedade de formatos incluindo, por exemplo, tabelas de consulta, gráficos, equações, etc. Embora a discussão acima seja limitada a temperatura como compreendendo a condição de operação, outras condições de operação podem ser consideradas que não temperatura. De acordo com outra forma de realização da invenção, a correlação de desvio 214 pode compreender uma correlação multi-dimensional. Por exemplo, a correlação de desvio 214 pode considerar não apenas temperatura, mas também densidade de fluido. Portanto, o desvio de zero poderia mudar com ambas, temperatura e densidade de fluido resultando em uma correlação tridimensional. De acordo com outra forma de realização da invenção, correlações de desvio de zero separadas podem ser geradas para cada densidade de fluido. Por exemplo, se é esperado que dois fluidos podem fluir através do sistema, então uma correlação separada pode ser gerada para cada um dos dois fluidos. Se um terceiro fluido tendo uma diferente densidade é subsequentemente medido, então o desvio de zero corrigido pode ser obtido interpolando ou extrapolando a partir das correlações disponíveis.

Uma vez que uma correlação de desvio 214 entre um desvio de zero diferencial e uma ou mais condições de operação é determinada, uma condição de operação medida pode ser comparada a uma condição de operação armazenada anterior na correlação 214 a fim de determinar um desvio de zero associado na particular condição de operação. De acordo com uma forma de realização da invenção, o desvio de zero corrigido pode prover uma determinação mais precisa das várias características de fluxo. Por exemplo, uma taxa de fluxo compensada pode ser gerada baseada no desvio de zero diferencial. A taxa de fluxo compensada pode considerar variações no desvio de zero devido a mudanças em uma ou mais condições de operação, tais como temperatura. Como mencionado acima, a correlação de desvio 214 pode ser armazenada em uma variedade de formatos. Um exemplo de uma tabela de consulta é mostrado abaixo em tabela 1 com um gráfico correspondente mostrado em Figura 5. TABELA 1

De acordo com a forma de realização da invenção usada em tabela 1, a calibração inicial foi efetuada a 0°C. Portanto, não há desvio de zero diferencial entre o primeiro e o segundo medidores de fluxo 10, 305 a 0°C. No entanto, à medida que a temperatura aumenta, o desvio de zero diferencial entre o desvio de zero inicialmente calculado e o desvio de zero determinado na nova condição de operação aumenta também. A tabela de consulta 1 pode ser armazenada no sistema de armazenamento 204 do eletrônica de medidor 20 ou algum outro sistema de armazenamento para recuperação posterior. Figura 5 mostra um gráfico de uma correlação de desvio de zero diferencial de acordo com uma forma de realização da invenção. Assim, temperatura compreende a condição de operação medida; no entanto, deve ser apreciado que qualquer número de outras condições de operação pode ser usado para gerar gráficos similares. Como pode ser visto em Figura 5, a correlação de desvio de zero diferencial é aproximadamente linear. Deve ser apreciado que esse pode nem sempre ser o caso. A particular correlação pode depender do medidor de fluxo em questão bem como a densidade de fluido, juntamente com outros fatores. Ademais, deve ser apreciado que os valores particulares mostrados em Figura 5 são meramente exemplos e não devem de forma alguma limitar o escopo da presente invenção.

De acordo com uma forma de realização da invenção, o desvio de zero correlação 214 determinado por rotina 213 pode ser usada durante operações normais para determinar um desvio de zero diferencial. Mais particularmente, o desvio de zero correlação 214 pode ser usado para determinar um desvio de zero diferencial entre um primeiro medidor de fluxo 10 e pelo menos um segundo medidor de fluxo 305 baseado em uma ou mais condições de operação medidas. Tal como determinação é mostrada em rotina de determinação de zero diferencial 215 mostrado em Figura 6. Figura 6 mostra uma rotina de determinação de zero diferencial 215 de acordo com uma forma de realização da invenção. A rotina de determinação de zero diferencial 215 pode ser efetuada durante operações normais. A rotina de determinação de zero diferencial 215 pode ser efetuada pela eletrônica de medidor 20, por exemplo. A rotina de determinação de zero diferencial 215 pode ser implementada com um sistema de medidor de fluxo vibratório como mostrado em Figura 3. A rotina de determinação de zero diferencial 215 pode ser usada a fim de compensar para uma mudança em um desvio de zero de um medidor de fluxo vibratório. A rotina de determinação de zero diferencial 215 inicia em etapa 601 onde sinais de sensores são recebidos de um medidor de fluxo vibratório, tal como o medidor de fluxo vibratório 10. O medidor de fluxo vibratório do qual os sinais de sensores são recebidos compreende um medidor de fluxo vibratório tendo uma correlação de desvio previamente determinada, tal como a correlação de desvio 214, por exemplo. Os sinais de sensores recebido em etapa 601 podem ser recebidos durante operação normal, por exemplo, enquanto fluido está fluindo através do medidor de fluxo vibratório. Os sinais de sensores podem compreender um atraso de tempo, uma diferença de fase, uma frequência, uma temperatura, etc. Os sinais de sensores podem ser processados para determinar uma ou mais condições de operação em etapa 602. A uma ou mais condições de operação correntes pode compreender uma temperatura, uma densidade de fluido, uma pressão, um ganho de acionamento, etc.

Em etapa 603, a uma ou mais condições de operação pode ser comparada a condições de operação previamente determinadas da correlação de desvio. As condições de operação previamente determinadas podem compreender as mesmas condições de operação como as condições de operação correntes. De acordo com outra forma de realização da invenção, as condições de operação correntes podem ser comparadas a duas ou mais condições de operação previamente determinadas.

Em etapa 604, um desvio de zero diferencial pode ser determinado baseado na correlação de desvio, por exemplo. O desvio de zero diferencial compreende um desvio de zero que conta para uma mudança no desvio de zero longe de um desvio de zero inicialmente determinado devido a uma variação em uma ou mais condições de operação das condições de operação quando um desvio de zero inicial foi determinado. O desvio de zero diferencial pode então ser usado para gerar uma taxa de fluxo compensada resolvendo equação (1) usando o desvio de zero diferencial ao invés de usar o desvio de zero absoluto.

Deve ser apreciado que em muitas situações, a exata condição de operação medida pode não ser armazenada como um valor correlacionado. No entanto, o desvio de zero apropriado pode ser interpolado ou extrapolado dos valores conhecidos na correlação de desvio 214. Por exemplo, se a condição de operação medida compreendeu uma temperatura de 20°C e a correlação de desvio 214 armazenada teve valores de desvio de zero correspondentes para temperaturas de 10°C e 30°C, o valor de desvio de zero diferencial apropriado poderia ser interpolado das duas temperaturas disponíveis. Vantajosamente, um desvio de zero diferencial pode ser gerado usando a correlação de desvio 214 e as condições de operação medidas. O desvio de zero diferencial pode ser determinado sem precisar zerar novamente o medidor de fluxo vibratório. O desvio de zero diferencial pode ser determinado sem precisar parar o fluxo de fluido. Ao contrário, o desvio de zero diferencial pode ser determinado 5 simplesmente comparando as condições de operação medidas à correlação de desvio 214. Portanto, o desvio de zero diferencial compreende um desvio de zero que considera uma alteração no desvio de zero devido a mudanças em uma ou mais condições de operação.

Em algumas formas de realização, as condições de operação 10 determinadas pode ser iguais ou dentro de uma diferença limiar das condições de operação que estiveram presentes durante a calibração inicial. Portanto, em algumas formas de realização, as condições de operação medidas podem ser comparadas às condições de operação de calibração inicial. Se a diferença for menor que a diferença de limiar, então a rotina de determinação de zero 15 diferencial 215 pode não tentar recuperar um desvio de zero diferencial, mas ao contrário pode usar o desvio de zero inicialmente calibrado.

De acordo com outra forma de realização da invenção, pode ser desejável compensar para uma mudança no desvio de zero de um medidor de fluxo vibratório sem precisar gerar uma correlação de desvio ou armazenar uma 20 correlação de desvio previamente gerada. Ademais, em algumas formas de realização, enquanto o desvio de zero dos medidores de fluxo vibratório 10, 305 pode mudar significantemente do valor inicialmente calibrado, os desvios de zero podem não mudar significantemente entre períodos de consumo de combustível. Nessas formas de realização, em vez de gerar uma correlação para 25 corrigir para as mudanças no desvio de zero dos medidores de fluxo vibratório, um novo desvio diferencial pode ser determinado cada vez que a taxa de fluxo através do primeiro e do segundo medidor de fluxo vibratório 10, 305 é substancialmente igual. O desvio diferencial recentemente determinado pode ser usado até outro desvio diferencial ser determinado. Isso é mostrado retomando à rotina de determinação de desvio diferencial 213 que prossegue a partir da etapa 403 para etapa 406 em vez de etapa 404.

Em etapa 406, subsequentes primeiros sinais de sensores são recebidos do primeiro medidor de fluxo vibratório 10. Os subsequentes primeiros sinais de sensores podem ser recebidos após os primeiro e segundo sinais de sensores iniciais. Por exemplo, o primeiro e o segundo sinais de sensores podem ser recebidos quando a taxa de fluxo através do primeiro e o segundo medidor de fluxo vibratório 10, 305 é substancialmente igual e os subsequentes primeiros sinais de sensores podem ser recebidos quando as taxas de fluxo através do primeiro e do segundo sinais de sensores não são iguais, tal como quando um motor está funcionando e consumindo combustível.

Em etapa 407, uma taxa de fluxo compensada pode ser determinada baseada nos primeiros sinais de sensor subsequentemente recebidos e o desvio de zero diferencial determinado em etapa 403. Deve ser apreciado que o desvio de zero diferencial determinado em etapa 403 pode ser usado até a taxa de fluxo através do primeiro e do segundo medidor de fluxo vibratório 10, 304 ser uma vez mais substancialmente igual e um novo desvio de zero diferencial pode ser determinado.

A rotina de determinação de desvio diferencial 213 vantajosamente não necessita determinar as condições de operação e comparar as condições de operação às condições de operação anteriores de uma correlação de desvio. Ao contrário, a rotina de determinação de zero diferencial 216 assume que as condições de operação são substancialmente iguais que as condições de operação quando o desvio de zero diferencial foi determinado por último.

A discussão acima foi limitada a uma discussão de vários métodos para determinar e corrigir uma mudança no desvio de zero ou de um ou mais medidores de fluxo vibratório. Tipicamente, em aplicações de fluxo baixo, tal como aplicações de eficiência de combustível onde os sensores são super- dimensionados, uma mudança no desvio de zero devido a uma mudança nas condições de operação leva em conta um dos maiores erros potenciais na medição. No entanto, de acordo com uma forma de realização da invenção, uma mudança ou diferença no fator de calibração de fluxo do medidor de fluxo vibratório pode também ser considerada. Enquanto o fator de calibração de fluxo é geralmente mais estável com condições de operação variantes do que o desvio de zero, é ainda vantajoso remover qualquer inclinação entre os dois medidores de fluxo para otimizar medições diferenciais. Geralmente, em situações de técnica anterior, o fator de calibração de fluxo é determinado e é assumido como permanecendo substancialmente constante através de uma ampla faixa de taxas de fluxo e condições de fluido, por exemplo. No entanto, em situações onde o valor de interesse é uma diferença entre medições de dois ou mais medidores de fluxo, mesmo uma pequena mudança ou diferença no fator de calibração de fluxo pode adversamente afetar medições. Por exemplo, uma mudança ou diferença no fator de calibração de fluxo pode ser experimentada como uma inclinação entre o primeiro medidor de fluxo 10 e o segundo medidor de fluxo 305. A título de exemplo, o primeiro medidor de fluxo 10 pode medir uma taxa de fluxo de massa de 100 kg/hora enquanto o segundo medidor de fluxo 305 mede uma taxa de fluxo de massa de 101 kg/hora, isto é, existe uma inclinação de 1% entre os dois medidores. Essa inclinação poder ser compensada pelo fator de calibração de fluxo. Se essa inclinação de 1% permanecer indiferente de taxa de fluxo, então seria assumido que se o primeiro medidor de fluxo 10 mede um fluxo de massa de 1000 kg/hora, a segunda taxa de fluxo de massa mediria uma taxa de fluxo de massa de 1010 kg/hora. No entanto, uma variação distante dessa inclinação de 1% pode ser devido a uma mudança no fator de calibração de fluxo, desde que as outras condições de operação permaneçam iguais.

De acordo com uma forma de realização da invenção, dois testes separados podem ser efetuados em diferentes taxas de fluxo com as outras condições de operação mantidas iguais. Valores para ambos o fator de calibração de fluxo e o desvio de zero do sensor podem ser determinados. Isso 5 pode ser conseguido usando equação (1), por exemplo.

Por exemplo, se a presente invenção é implementada com o sistema de eficiência de combustível 300 ou um sistema similar com múltiplos medidores de fluxo em série, um medidor de fluxo pode ser escolhido como um medidor de fluxo de referência, tomando-se, por exemplo, o segundo medidor 10 de fluxo 305. Com o motor desligado de modo a criar taxas de fluxo substancialmente iguais através do primeiro e do segundo medidor de fluxo 10, 305, sinais de sensores podem ser recebidos a partir de ambos o primeiro e o segundo medidores de fluxo 10, 305. De acordo com uma forma de realização da invenção, uma taxa de fluxo de massa pode ser gerada a partir do segundo 15 medidor de fluxo 305 (medidor de fluxo de referência) como é geralmente conhecido na técnica. Essa taxa de fluxo calculada pode ser inserida na equação (1) para o primeiro medidor de fluxo 10. Portanto, de acordo com a equação (1), duas incógnitas existem, ou seja, o fator de calibração de fluxo do primeiro medidor de fluxo 10 e o desvio de zero (nesse caso desvio diferencial). Nas 20 formas de realização descritas acima, assumiu-se que o fator de calibração de fluxo não mudou da calibração inicial e portanto, esse valor era também conhecido. No entanto, se esta suposição não for feita, há duas incógnitas para uma equação. A fim de resolver ambas as incógnitas, as condições de operação são mantidas iguais, exceto para a taxa de fluxo de massa, que é ajustada para 25 um valor diferente. Com uma diferente taxa de fluxo de massa, sinais de sensores são uma vez novamente recebidos com uma taxa de fluxo de massa sendo gerada pelo segundo medidor de fluxo 305. Nesse ponto, há duas equações com duas incógnitas. Ambos, o fator de calibração de fluxo e o desvio de zero diferencial para o primeiro medidor de fluxo 10 pode ser calculado. Se essa determinação é feita em mais do que uma condição de operação, correlações podem ser determinadas entre uma ou mais das condições de operação e ambos o fator de calibração de fluxo e o desvio de zero diferencial. Deve ser apreciado que em algumas formas de realização, uma correlação incluindo fator de calibração de fluxo pode apenas ser requerida se a taxa de fluxo de fluido exceder um valor de limiar. De acordo com uma forma de realização da invenção, o fator de calibração de fluxo pode ser assumido como permanecendo constante se a taxa de fluxo de fluido permanecer abaixo do valor limiar, por exemplo.

De acordo com várias formas de realização descritas acima, apenas um desvio de zero simples foi determinado em cada condição de operação medida. De acordo com uma forma de realização da invenção, valores de desvio de zero subsequentemente calculados podem ser determinados em condições de operação já armazenadas a fim levar em conta mudanças no desvio de zero compensado que pode ocorrer durante tempo. A correlação 214 acima mencionada é tipicamente determinada durante uma ou mais rotinas de calibração. De acordo com outra forma de realização da invenção, a calibração pode ser efetuada automaticamente e pode continuamente atualizar a correlação de desvio 214 para levar em conta mudanças que podem ocorrer sobre a vida do medidor de fluxo vibratório. Isso permite à presente invenção continuamente adaptar a condições variantes. A rotina de determinação de desvio de zero 216 descrita abaixo pode ser utilizada com um medidor de fluxo simples, tal como mostrado em Figura 1, ou altemativamente, com múltiplos medidores de fluxo, como mostrado em Figura 3. Assim, enquanto a correlação de desvio 214 descrita acima estava primariamente relacionada com um desvio de zero diferencial, a rotina de determinação de desvio de zero 216 pode ser usada para atualizar um desvio de zero absoluto. Figura 7 mostra uma rotina de determinação de desvio de zero 216 de acordo com uma forma de realização da invenção. A eletrônica de medidor 20 pode automaticamente atualizar o desvio de zero de um medidor de fluxo vibratório particular usando a rotina de determinação de desvio de zero 216.

Em etapa 701, sinais de sensores podem ser recebidos. Os sinais de sensores podem ser recebidos como descrito acima. Os sinais de sensores podem ser recebidos a partir de apenas um medidor de fluxo vibratório, tal como o medidor de fluxo vibratório 10, por exemplo. Em outras formas de realização, quando a rotina de determinação de desvio de zero 216 é implementada com múltiplos medidores de fluxo vibratório, os sinais de sensores podem ser recebidos a partir de mais do que um medidor de fluxo vibratório. De acordo com uma forma de realização da invenção, os sinais de sensores podem ser recebidos de um medidor de fluxo vibratório tendo uma correlação de desvio previamente determinada. A correlação de desvio determinada previamente pode corresponder a um desvio de zero diferencial, tal como a correlação de desvio 214. De acordo com outra forma de realização, a correlação de desvio determinada previamente pode corresponder a um desvio de zero absoluto, tal como para um medidor de fluxo vibratório simples, por exemplo. A correlação de desvio de zero absoluto pode ser determinada em uma maneira similar à rotina de determinação de desvio diferencial 213, exceto que o desvio de zero absoluto necessitaria ser determinado quando a taxa de fluxo foi substancialmente zero. No entanto, as condições de operação, tais como temperatura poderiam ser determinadas e uma correlação poderia ser gerada como descrito acima. Em etapa 702, um desvio de zero corrente pode ser gerado. O desvio de zero corrente pode ser gerado usando os sinais de sensores recebidos em etapa 701, por exemplo. O desvio de zero corrente pode compreender um desvio de zero absoluto ou, altemativamente, um desvio de zero diferencial. Em etapa 703, uma ou mais condições de operação correntes podem ser determinadas. Em etapa 704, a uma ou mais condições de operação correntes podem ser comparadas a uma ou mais condições de operação anteriores da correlação de desvio determinadas previamente entre desvio de zero e condições de operação, tais como a correlação de desvio 214, por exemplo. Em etapa 705, a rotina de determinação de desvio de zero 216 determina se um desvio de zero previamente determinado existe nas condições de operação correntes. De acordo com uma forma de realização da invenção, se a correlação de desvio não incluir um desvio de zero para a uma ou mais condições de operação determinadas, a rotina 216 prossegue para etapa 706 onde o desvio de zero corrente gerado em etapa 702 pode ser armazenado como um novo valor no desvio de zero correlação 214 juntamente com as condições de operação associadas determinadas. De acordo com outra forma de realização da invenção, se a correlação de desvio incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo a uma ou mais condições de operação determinadas, a rotina de determinação de desvio de zero 216 pode prosseguir à etapa 707. O desvio de zero previamente determinado pode compreender um desvio de zero “convidado de honra”, que pode ser programado por um fabricante, por exemplo. Em etapa 707, um desvio de zero médio pode ser determinado. De acordo com uma forma de realização da invenção, o desvio de zero corrente e o desvio de zero previamente determinado podem ser atribuídos a um fator de ponderação e o desvio de zero ponderado pode compreender uma média ponderada do desvio de zero correntes e previamente determinados. Os fatores de ponderação atribuídos ao desvios de zero correntes e previamente determinados podem ser baseados em tempo, por exemplo. De acordo com uma forma de realização da invenção, desvios de zero determinados mais recentes recebem maior peso que os desvios de zero determinados mais antigos. Assim, o desvio de zero corrente provavelmente receberia mais peso que o desvio de zero previamente determinado. Por exemplo, o desvio de zero corrente pode receber duas vezes mais peso que o desvio de zero previamente determinado quando determinando o desvio de zero médio. Igualmente, o peso particular dado ao desvio de zero corrente pode ser baseado no lapso relativo em tempo entre os desvios de zero correntes e previamente determinados. O fator de ponderação pode ser utilizado para gerar um desvio de zero compensado durante operação normal, tal como durante a rotina de determinação de zero diferencial 215, por exemplo. O desvio de zero ponderado pode ser armazenado com a correlação de desvio 214, por exemplo. Assim, durante a rotina de determinação de zero diferencial 215, os valores de desvio de zero armazenados com a correlação de desvio 214 podem compreender valores de desvio de zero ponderado.

Utilizando uma média ponderada a fim de atualizar o desvio de zero, a presente invenção pode não apenas continuamente se adaptar às condições variantes, mas também reduzir erros significantes produzidos por mudanças extremas em um desvio de zero simples que pode ser atribuível a fatores diferentes das condições de operação medidas.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a eletrônica de medidor 20 pode usar os valores atualizados para o desvio de zero quando comparando uma ou mais condições de operação medidas para a correlação de desvio 214. De acordo com uma forma de realização da invenção, cada vez que uma rotina de determinação de desvio de zero, tal como a rotina de determinação de desvio diferencial 213 ou a rotina de determinação de desvio de zero 216 é efetuada, a correlação de desvio 214 pode ser armazenada em um banco de dados. Com cada correlação sucessiva de desvio que é gerada, o banco de dados aumenta.

Deve também ser apreciado que o desvio de zero compensado pode ser determinado automaticamente pela eletrônica de medidor 20, por exemplo. Isso evita a necessidade para um usuário/operador entrar manualmente um desvio de zero compensado baseado na correlação previamente gerada.

A presente invenção como descrita acima provê vários métodos para determinar e compensar mudanças que podem ocorrer no desvio de zero de um medidor de fluxo vibratório, tal como um medidor de fluxo Coriolis. Além disso, a presente invenção provê um método para compensar uma mudança no fator de calibração de fluxo que pode ocorrer com o tempo, ou mais simplesmente, para remover uma constante diferença em fatores de calibração de fluxo entre dois ou mais medidores como para maximizar o desempenho de medição diferencial. Embora as várias formas de realização descritas acima sejam direcionadas a medidores de fluxo, especificamente medidores de fluxo Coriolis, deve ser apreciado que a presente invenção não deve ser limitada a medidores de fluxo Coriolis mas, ao contrário, os métodos descritos aqui podem ser utilizados com outros tipos de medidores de fluxo, ou outros sensores vibratórios que não são dotados de algumas das capacidades de medição de medidores de fluxo Coriolis.

As descrições detalhadas das formas de realização acima não são descrições exaustivas de todas as formas de realização contempladas pelos inventores como estando dentro do escopo da invenção. De fato, versados na técnica reconhecerão que alguns elementos das formas de realização descritas acima podem ser combinadas de forma variável ou eliminadas para criar outras formas de realização, e tais outras formas de realização estão dentro do escopo e ensinamentos da invenção. Também será evidente para os versados na técnica que as formas de realização descritas acima podem ser combinadas em todo ou em parte para criar formas de realização adicionais dentro do escopo e ensinamentos da invenção.

Deste modo, embora formas de realização específicas de, e exemplos para, a invenção sejam descritos aqui para fins ilustrativos, várias 5 modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, como os versados na técnica relevante irão reconhecer. Os ensinamentos providos aqui podem ser aplicados a outros sensores vibratórios, e não apenas às formas de realização descritas acima e mostradas nas figuras em anexo. Assim, o escopo da invenção deve ser determinado a partir das seguintes reivindicações.

Claims (10)

1. Método para operar um medidor de fluxo vibratório tendo uma correlação de desvio previamente estabelecida entre um desvio de zero e uma ou mais condições de operação, compreendendo as etapas de: receber sinais de sensores a partir do medidor de fluxo vibratório; determinar um desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório baseado nos sinais de sensores recebidos; determinar uma ou mais condições de operação correntes; caracterizado pelo fato de compreender comparar a uma ou mais condições de operação correntes a uma ou mais condições de operação anteriores da correlação de desvio; e se a correlação de desvio incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo às condições de operação correntes, então gerar um desvio de zero médio baseado nos desvios de zero correntes e previamente determinados.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de armazenar o desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório e a uma ou mais condições de operação correntes se a correlação de desvio não incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo a uma ou mais condições de operação correntes.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de gerar o desvio de zero médio compreende as etapas de: aplicar um primeiro fator de ponderação ao desvio de zero corrente para gerar um primeiro desvio de zero ponderado; aplicar um segundo fator de ponderação ao desvio de zero previamente determinado para gerar um segundo desvio de zero ponderado; e calcular o desvio de zero médio baseado no primeiro e no segundo desvios de zero ponderados.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo fatores de ponderação compreendem fatores ponderados no tempo.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de: gerar uma nova correlação de desvio baseada no desvio de zero médio e uma ou mais condições de operação.

6. Eletrônica de medidor (20) para um medidor de fluxo vibratório (10), incluindo um sistema de processamento (203) configurado para: receber sinais de sensores (210) do primeiro medidor de fluxo vibratório (10); determinar um desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório (10) baseado nos sinais de sensores recebidos (210); determinar uma ou mais condições de operação correntes; caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento é ainda configurado para comparar a uma ou mais condições de operação correntes a uma ou mais condições de operação anteriores da correlação de desvio; e se a correlação de desvio incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo a uma ou mais condições de operação correntes, então gerar um desvio de zero médio baseado nos desvios de zero correntes e previamente determinados.

7. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o sistema de processamento (203) é ainda configurado para: armazenar o desvio de zero corrente para o medidor de fluxo vibratório (10) e a uma ou mais condições de operação correntes se a correlação de desvio não incluir um desvio de zero previamente determinado correspondendo a uma ou mais condições de operação correntes.

8. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que gerar o desvio de zero médio compreende o sistema de processamento (203) sendo ainda configurado para: aplicar um primeiro fator de ponderação ao desvio de zero corrente para gerar um primeiro desvio de zero ponderado; aplicar um segundo fator de ponderação ao desvio de zero previamente determinado para gerar um segundo desvio de zero ponderado; e calcular o desvio de zero médio baseado no primeiro e no segundo desvios de zero ponderados.

9. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o primeiro e o segundo fatores de ponderação compreendem fatores ponderados no tempo.

10. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o sistema de processamento (203) é ainda configurado para: gerar uma nova correlação de desvio baseada no desvio de zero médio e uma ou mais condições de operação.

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