BR112013031296A2

BR112013031296A2 - sistema de fluxo de fluido, eletrônica de medidor para um sensor vibratório, e, método para operar um sistema de fluxo de fluido

Info

Publication number: BR112013031296A2
Application number: BR112013031296-3A
Authority: BR
Inventors: Patrick John Zimmer; Joel Weinstein
Original assignee: Micro Motion, Inc
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2020-08-11
Also published as: JP2014516164A; US9625103B2; RU2013157824A; US20140076408A1; MX2013013690A; RU2573611C2; AU2011370625B2; CN103765171A; EP2718678B1; AR086884A1; CA2835953C; HK1197296A1; KR20140038512A; EP2718678A1; JP5797333B2; AU2011370625A1; CN103765171B; CA2835953A1; WO2012170020A1; BR112013031296B1

Abstract

SISTEMA DE FLUXO DE FLUIDO, ELETRÔNICA DE MEDIDOR PARA UM SENSOR VIBRATÓRIO, E, MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE FLUXO DE FLUIDO Um método de operar um sistema de fluxo de fluido (300) é provido. O sistema de fluxo (300) inclui um fluido fluindo através de uma tubulação (301), um primeiro sensor de pressão (303) localizado dentro da tubulação (301), e um medidor vibratório (5). O medidor vibratório (5) inclui um conjunto sensor (10) em comunicação de fluido com o primeiro sensor de pressão (303). O método inclui as etapas de medir uma pressão do fluido dentro da tubulação (301) usando o primeiro sensor de pressão (303) e medir uma ou mais características de fluxo do fluido usando o medidor vibratório (5). O método ainda inclui uma etapa de determinação da pressão estática do fluido com base na pressão do fluido dentro da tubulação (301) e a uma ou mais características de fluxo. O método ainda inclui a etapa de determinar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluido.

Description

k "—~

A "> 1 ~ " h ;j" -" qp - "SISTEMA DE FLUXO DE FLUIDO, ELETRÔNICA DE MEDIDOR PARA l UM SENSOR VIBRATÓRIO, E, MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA !

I y DE FLUXO DE FLUIDO" I tt l t

CAMPO TÉCNICO ' 5 As formas de realização descritas abaixo se referem a sistemas de - fluxo de fluido e, mais particularmente, a um método e sistema para deteminar e controlar uma ptessão de fluido estático através de um medidor vibratório de um sistema de fluxo de fluido.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 0 10 Medidores 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 infomação para materiais dentro de ' um conduto. O medidor compreende o conjunto sensor e uma porção de eletrônica. O material dentro do conjunto sensor pode ser fluente ou ' 15 estacionário. Cada tipo de sensor pode ter características únicas, que um ' | medidor deve contar para a fim de conseguir desempenho ótimo.

Medidores de fluxo Coriolis exemplares são descritos em patente ' US 4.109.524, patente US 4.491.025, e Re. 31.450 todas de J.E. Smith et al.

Esses medidores de fluxo têm um ou mais condutos de configyração reta ou " 20 curvada. 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 y

W de flexão simples, torcional ou acoplado. Cada conduto pode ser acionado para oscilar em um modo preferido. Material flui no conjunto sensor de medidor de fluxo a partir de 25 uma tubulação conectada na lateral de entrada do sensor, é direcionado através do conduto(s), e sai do sensor através do lado de saída do sensor. Os modos de : vibração natural do sistema cheio com material vibratório são definidos em l i : parte pela massa combinada dos condutos e o material fluindo dentro dos | à m 2 'ú "" l it condutos. Qúando não há fluxo através do conjunto sensor, uma força de acionamento aplicada ao(s) conduto(s) leva todos os pontos ao longo do % - l conduto(s) para oscilar com fase idêntica ou pequeno "desvio zero," que é um ! i ' 5 atraso de tempo medido em fluxo zero. Confome material começa a fluir ; através do conjunto sensor, 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 sensor atrasa a fase na posição de acionador centralizada, enquanto a fase na saída conduz a fase na posição de acionador centralizada. Sensores de 10 desvio no(s) conduto(s) produzem sinais senoidais representativos do movimento do(s) conduto(s). Saídas de sinais dos sensores de desvio são "' processadas para deteminar a diferença de fase entre os sensores de desvio. A diferença de fase entre os dois ou mais sensores de desvio é proporcional à taxa de fluxo de massa de material fluindo através do(s) conduto(s).

15 A taxa de fluxo de massa do material pode ser determinada ' multiplicando a diferença de fase por um fator de calibração de fluxo (FCF).

Antes da instalação do conjunto sensor do medidor de fluxo em uma tubulação, o FCF é determinado por um processo de calibração. No processo de calibração, um fluido é passado através do tubo de fluxo em uma conhecida , " 20 taxa de fluxo e uma relação entre a diferença de fase e a taxa de fluxo é calculada (isto é, o FCF). O medidor de fluxo subsequentemente determina 4 * uma taxa de fluxo multiplicando o FCF pela diferença de fase dos sensores de desvio. Além disso, outros fatores de calibração podem ser considerados em deteminar a taxa de fluxo. h 25 Devido, em parte, à elevada precisão de medidores vibratórios, e | medidores de fluxo Coriolis em particular, medidores vibratórios alcançaram sucesso em uma ampla variedade de indústrias. Uma indústria que enhentou demandas crescentes para precisão e capacidade de repetição em medições é a

4' ^ 3 ;.' à indústria de petróleo e gás. C.om os custos crescentes associados com petróleo e gás, situações de transferência com fins de controle demandaram melhorias em medir a quantidade de óleo que é transferida de fato. Um exemplo de uma | «

Y situação de transferência com fins de controle é transferência em tubulação de I a 5 petróleo cru, ou ainda fluidos de hidrocarbonetos mais leves tais como propano. i Um problema enhentado durante medição em situações de i 'transferência com fins de controle, e medição de hidrocarbonetos leves em ! particular, é desgaseificação ou destilação instantânea (/7ash) do líquido. Em ! desgaseincação, o gás é liberado do líquido quando a pressão de líquido dentro i 10 da tubulação, ou o medidor vibratório, é menor do que a pressão de saturação ! do fluido. A pressão de saturação é tipicamente definida como a pressão em i que uma substância muda de fases de um líquido ou sólido a um gás em uma ' dada temperatura, isto é, o vapor está em equilíbrio termodinâmico com sua fase condensada. Portanto, a pressão de saturação pode mudar dependendo se o 15 fluido é uma substância pura ou uma mistura de duas ou mais substâncias baseadas na soma ponderada de Hação de mol das pressões de saturação de componentes de acordo com Lei de Raoult. A pressão de saturação é algumas vezes referida como pressão de vapor ou o ponto de borbulhamento. Na presente descrição, a pressão em que uma substância muda de fases de uma ' 20 foma condensada (líquida ou sólida) para um gás para uma substância pura ou gk. uma mistura em uma dada temperatura é referida como a pressão de saturação. Enquanto manter um fluido acima da pressão de saturação pode não ser 0 problemático em alguns sistemas de tubulação, é particularmente problemático como os fluxos de fluido através d qualquer tipo de sensor ou medidor que tem 25 uma área transversal reduzida. Medições de várias características de fluxo tomam-se cada vez mais dificeis com fluidos em pressões abaixo de sua pressão de saturação. Além disso, em algumas circunstâncias, o fluido pode oscilar ao redor da pressão de saturação. Por exemplo, o fluido pode estar

% "% acima da pressão de saturação durante um ponto do dia, isto é, quando está fíio na manhã; entretanto, durante a tarde conforme a temperatura aumenta, a i , pressão de saturação pode ser menor e, consequentemente, o fluido pode estar fluindo através do sistema em uma pressão abaixo da pressão de saturação. ' 5 Consequentemente, existe uma necessidade na técnica para um sistema que pode adequadamente manter um fluido fluindo através de um ' sistema de íluxo de fluido acima da pressão de saturação do fluido. As fonnas ' de realização descritas abaixo superam esses e outros problemas e um avanço na técnica é conseguido. As fomas de realização descritas na descrição que , 10 segue utilizam características de fluxo obtidas do medidor vibratório a fim de ) adequadamente ajustar o fluxo assim o fluido é mantido acima da pressão de " sa.turação do fluido enquanto fiuindo através do medidor vibratório.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Um sistema de fluxo de fluido é provido de acordo com uma 15 forma de realização. O sistema de fluxo de fluido compreende uma tubulação com um fluido fluente e um primeiro sensor de pressão localizado dentro da tubulação e determinar uma primeira pressão dentro da tubulação. De acordo l com uma forma de realização, o sistema de fluxo de fluido ainda compreende um medidor vibratório incluindo o conjunto sensor Iocalizado dentro da " 20 tubulação prÓxima a e em comunicação de fluido com o primeiro sensor de , pressão; e uma eletrônica de medidor em comunicação elétrica com o conjunto i sensor para receber um ou mais sinais de sensor e medem uma ou mais características de fluxo. O sistema de fluxo de fluido ainda inclui um controlador de sistema em comunicação elétrica com o primeiro sensor de ! 25 pressão e em comunicação elétrica com a eletrônica de medidor. De acordo ' com uma foma de realização, o controlador de sistema é configurado para receber uma primeira medição de pressão do primeiro sensor de pressão e receber uma ou mais características de fluxo da eletrônica de medidor. O

- — ã 5 Y'" controlador de sistema é ainda configurado para determinar uma pressão do ' fluido estático com base na pressão do fluido dentro da tubulação e a uma ou ; mais características de fluxo. De acordo com uma foma de realização, o * ¥ controlador de sistema é ainda configurado para determinar se o fluido contém

G " 5 pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluido. Uma eletrônica de medidor para um sensor vib.ratório localizado .

dentro de uma tubulação com um fluido fluente e em comunicação de fluido com um ou mais sensores de pressão é fomecida de acordo com uma forma de : realização. A eletrônica de medidor é configurada para medir uma ou mais 10 características de fluxo do fluido fluindo através do conjunto sensor e receber um primeiro sinal de pressão indicando uma pressão estática do fluido na i tubulação. De acordo com uma forma de realização, a eletrônica de medidor é . ainda configurada para deteminar uma pressão estática do fluido baseado no primeiro sinal de pressão e a uma ou mais características de fluxo medidas e , 15 deteminar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluido. Um método para operar a sistema de fluxo de Mido incluindo um , fluido fluindo através de uma tubulação, um primeiro sensor de pressão ! localizado dentro da tubulação, e um medidor vibratório incluindo o conjunto ' 20 sensor em comunicação de fluido com o primeiro sensor de pressão é fomecido de acordo com uma forma de realização. O método compreende as etapas de

V medir uma pressão do fluido dentro da tubulação usando o primeiro sensor de pressão e medir uma ou mais características de fluxo do fluido usando o medidor vibratório. De acordo com uma foma de realização, o método ainda ' 25 compreende uma etapa de determinação da pressão estática do fluido com base na pressão do fluido dentro da tubulação e a uma ou mais características de fluxo. De acordo com uma foma de realização, o método ainda compreende ' uma etapa de deteminar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na d 6 4

V pressão estática do fluido.

ASPECTOS

K De acordo com um aspecto, um sistema de fluxo de fluido '

M compreende: »" 5 uma tubulação com um fluido fluente; um primeiro sensor de pressão localizado dentro da tubulação e determinar um primeiro pressão dentro da tubulação; um medidor vibratório incluindo: o conjunto sensor localizado dentro da tubulação próxima a e em

I 10 comunicação de fluido com o primeiro sensor de pressão; e uma eletrônica de medidor em comunicação elétrica com o conjunto sensor e configurada para receber um ou mais sinais de sensor e medir , uma ou mais características de fluxo; um contrólador de sistema em comunicação elétrica com o 15 primeiro sensor de pressão e em comunicação elétrica com a eletrônica de medidor e configurado para: receber a primeira medição de pressão do primeiro sensor de ! pressão; receber a uma ou mais caracteristicas de fluxo da eletrônica de 20 medidor; deteminar uma pressão do fluido estático com base na pressão do fluido dentro da tubulação e a uma ou mais características de fluxo; e deteminar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluido.

25 Preferivelmente, o controlador de sistema é ainda configurado para determinar o fluido contém pelo menos algum gás se a pressão estática do fluido estiver fora de um valor de limiar ou faixa. Preferivelmente, o controlador de sistema é ainda configurado para y 7 r '% \ ajust'ar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora valor de , àtniar ou faixa. Preferivelmente, a ajustagem pode compreender aumentar uma .&

W pressão de linha de tubulação. *" 5 Preferivelmente, a ajustagem pode compreender diminuir uma taxa de fluxo de fluido. Preferivelmente, o valor de limiar ou banda é baseado em uma pressão de saturação do fluido. Preferivelmente, o controlador de sistema é ainda configurado para 10 deteminar a pressão de saturação baseado em uma temperatura e densidade do fluido medidas. Preferivelmente, o controlador de sistema é ainda configurado para determinar um ganho de acionamento, comparar o ganho de acionamento a um valor de limiar, e determinar se a pressão estática está fora de um valor de , l r , 15 limiar ou faixa se o ganho de acionamento exceder o valor de limiar. Preferivelmente, a pressão estática determinada compreende a pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor. De acordo com outro aspecto, a eletrônica de medidor para um sensor vibratório localizado dentro de uma tubulação com um fluido fluente e 20 em comunicação de fluido com um ou mais sensores de pressão é configurado

W m ¥ a: m.edir uma ou mais caracteristicas de fluxo do fluido fluindo através do conjunto sensor; receber um primeiro sinal de pressão indicando uma pressão 25 estática do fluido na tubulação; determinar uma pressão estática do fluido com base no primeiro sinal de pressão e a uma ou mais características de fluxo medidas; e determinar se o fluido contém pelo menos algum gás com "base na '

-' — · q » 8 ~in.M ~ . pressão estática do fluido. Preferivelmente, a eletrônica de medidor é ainda configurada para

B determinar o fluido contém pelo menos algum gás se a pressão estática do ! - ! l fluido estiver fora de um valor de limiar ou faixa. 9 " 5 Preferivelmente, a eletrônica de medidor é ainda configurada para ajustar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora valor de "' limiar ou faixa. Preferivelmente, a ajustagem compreende aumentar a pressão de linha de tubulação- lO Preferivelmente, a ajustagem compreende diminuir uma taxa de fluxo de fluido. Preferivelmente, o valor de limiar ou banda é baseado em uma : pressão de saturação do fluido. Preferivelmente, a eletrônica de medidor é ainda configurada para 15 determinar a pressão de saturação com base em uma temperatura e densidade do fluido medidas. Preferivehnente, a eletrônica de medidor é ainda configurada para determinar um ganho de acionamento, comparar o ganho de acionamento a um valor de limiar, e determinar se a pressão estática está fora de um valor de ' 20 limiar ou faixa se o ganho de acionamento exceder um valor de limiar. i Preferivehnente, a pressão estática determinada compreende a e pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor. De acordo com outro aspecto, um método de operar um sistema de fluxo de fluido incluindo um fluido fluindo através de uma tubulação, um , 25 primeiro sensor de pressão localizado dentro da tubulação, e um medidor i vibratório incluindo o conjunto sensor em comunicação de fluido com o primeiro sensor de pressão compreende as etapas de: medir uma pressão do fluido dentro da tubulação usando o I k ;

-

Ç 9 ¥ primeiro sensor de pressão; med.ir uma ou mais características de fluxo do fluido usando o 2 medidor vibratório; deteminar a pressão estática do fluido com base na pressão do m 5 fluido dentro da tubulação e a uma ou mais características de fluxo; e deteminar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluido. Preferivelmente, o método ainda compreende uma etapa de deteminar o fluido contém pelo menos algum gás se a pressão estática do 10 fluido estiver fora de um valor de limiar ou faixa. Preferivelmente, o método ainda compreende uma etapa de ajustar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora valor de limiar ou faixa. Preferivelmente, a ajustagem compreende aumentar uma pressão 15 de linha de tubulação. Preferivelmente, a ajustagem compreende diminuir uma taxa de fluxo de fluido. Preferivelmente, o valor de limiar ou banda é baseado em uma pressão de saturação do fluido.

20 Preferivelmente, o método ainda compreende uma etapa de determinar a pressão de saturação com base em uma temperatura e densidade do fluido medidas. Preferivelmente, o método ainda compreende as etapas de: determinar um ganho de acionamento; 25 comparar o ganho de acionamento a um valor de limiar; e deteminar se a pressão estática está fora de um valor de limiar ou faixa se o ganho de acionamento exceder o valor de limiar. Preferivelmente, a etapa de determinar a pressão estática

' a m 10 4 - compreende determinar a pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Figura 1 mostra um medidor vibratório de acordo com uma forma ,

P W' de realização. 9' 5 Figura 2 mostra uma eletrônica de medidor para um medidor vibratório de acordo com uma foma de realização. Figura 3 mostra um sistema de fluxo de fluido de acordo com uma foma de realização. Figura 4 mostra um gráfico de pressão estática versus localização - 10 do sistema de fluxo de fluido de acordo com uma foma de realização. Figura 5 mostra um gráfico de pressão de saturação versus i densidade em temperatura constante por uma família típica de hidrocarbonetos de acordo com uma forma de realização.

A Figura 6 mostra uma rotina de processamento de acordo com uma 15 forma de realização. Figura 7 mostra um gráfico de ganho de acionamento versus hação ) média de vazio de gás de acordo com uma forma de realização.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Figuras 1 - 7 e a descrição seguinte descrevem exemplos ' " 20 específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo de formas de realização de um sistema, de controle de fluxo. Para o ' -ÉP ~ propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações | desses exemplos que caem dentro do escopo da presente descrição. Os versados ' 25 na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de várias fomas para fomar múltiplas variações do sistema de controle de i fluxo. Como um resultado, as fomas de realização descritas abaixo não são limitadas aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas ,

, y

L .

11

P P

F , reivindicações e seus equivalentes. Figura 1 mostra um medidor vibratório 5 na foma de um medidor de fiuxo Coriolis compreendendo o conjunto sensor 10 e a eletrônica de 1 medidor 20 de acordo com uma fonna de realização. O conjunto sensor lO e a *" 5 eletrônica de medidor 20 podem estar em comunicação elétrica através de fios

100. O conjunto sensor 10 recebe um fluido fluente na foma de realização mostrada. Na forma de realização mostrada, a eletrônica de medidor 20 é conectada ao conjunto sensor 10 para medir um ou mais características de um 10 material fluente, tal como, por exemplo, uma densidade, uma taxa de fluxo de massa, uma taxa de fluxo de volume, um fluxo de massa totalizado, uma temperatura, e outra infomação. Enquanto a eletrônica de medidor 20 é mostrada em comunicação com um conjunto sensor 10 simples, deve ser apreciado que a eletrônica de níedidor 20 pode comunicar com conjuntos 15 senscSres múltiplos, bem como eletrônica de medidor 20 adicional múltipla. Ademais, deve ser apreciado que enquanto o medidor vibratório 5 é descrito como compreendendo um medidor de Mxo Coriolis, o medidor vibratório 5 poderia apenas como facilmente compreender outro tipo de medidor vibratório, tal como um densitômetro vibratÓrio, um medidor de fluxo volumétrico 20 vibratório, ou algum outro medidor vibratório que falta todas das capacidades de medição de Medidores de fluxo Coriolis. Portanto, a presente forrria de realização não deve ser limitada aos medidores de fluxo Coriolis. Ao invés disso, a eletrônica de medidor 20 pode estar em comunicação com outros tipos de conjuntos sensores, com um fluido fluente ou um fluido estacionário.

25 O conjunto sensor 10 inclui um par de flanges 101 e 101', coletores 102 e 102', e condutos 103A e 103B. Coletores 102, 102' são afixados a extremidades opostas dos condutos 103A e 103B. Flanges 101 e 101' do medidor de fluxo Coriolis são afixados a extremidades opostas do

- — . - . — .

! ê' 12 'àt espaçador 106. O espaçador 106 mantém o espaçamento entre coletores 102, 102' para prevenir vibrações indesejadas nos condutos 103A e 103B. Os ! & condutos 103A e 103B estendem-se para fora dos coletores em uma maneira essencialmente paralela. Quando o sensor 10 é inserido em um sistema de , :· " 5 tubulação (não mostrado) que carrega o material fluente, o material entra no conjunto sensor 10 através do flange 101, passa através do coletor de entrada 102 onde a quantidade total de material é direcionada para entrar em condutos ' 103A, 103B, flui através dos condutos 103A, 103B, e de volta no coletor de saída 102' onde sai do conjunto sensor 10 através do flange 101'. Como 10 mostrado, os flanges 101 e 101', e deste modo, a tubulação acoplada aos flanges 101, 101' (Ver Figura 3), compreende um diâmetro de Dl enquanto ' cada um dos condutos de fluxo 103A e 103B compreende um diâmetro reduzido de D2. A redução potencial na área de fluxo da seção transversal é i discutida em maiores detalhes abaixo.

15 O conjunto sensor 10 pode incluir um acionador 104. O acionador ! 104 é mostrado afixado a condutos 103A, 103B em uma posição onde o acionador 104 pode vibrar os condutos 103A, 103B no modo de acionamento, por exemplo. O acionador 104 pode compreender uma de muitas disposições bem conhecidas tal como uma bobina montada ao conduto 103A e um magneto ! ' 20 oposto montado ao conduto 103B. Um sinal de acionamento na forma de uma corrente altemada pode ser provido pela eletrônica de medidor 20, tal como, 31" por exemplo, via trajeto 110, e passado através da bobina para levar ambos os " condutos 103A, 103B a oscilar sobre eixos de flexão W-W e W'-W'. O conjunto sensor 10 também inclui um par de sensores de desvio ' 25 105, 105' que são afixados aos condutos 103A, 103B. De acordo com uma foma de realização, os sensores de desvio 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 m ! t *

W 13

W condutos 103A, 103B. Por exemplo, os desvios 105, 105' podem fomecer sinais de desvio para a eletrônica de medidor 20 via trajetos 111, 111'. Os ~ versados na técnica apreciarão que o movimento dos condutos 103A, 103B é | proporcional a certas características do material fluente, por exemplo, a taxa de 5 fluxo de massa e a densidade do material fluindo através dos condutos 103A, 103B. O conjunto sensor lO pode adicionalmente incluir um sensor de temperatura 1 07, tal como um dispositivo de temperatura de resistência (RTD), a fhn de medir a temperatura do fluido dentro dos condutos 103A, 103B. O 10 RTD pode estar em comunicação elétrica com a eletrônica de medidor 20 atravésdefio 112. De acordo com uma forma de realização, a eletrônica de medidor 20 recebe os sinais de desvio dos desvios 105, 105'. Uma via 26 pode prover d um meio de entrada e um de saída que pemite uma ou mais eletrônica de 15 medidor 20 para interfacear com um operador. A eletrônica de medidor 7q pode medir uma ou mais características do fluido sob teste tal como, por exemplo, uma diferença de fase, uma Hequência, um atraso de tempo (diferença de fase dividida por hequência), uma densidade, uma taxa de fluxo de massa, uma taxa de fluxo de volume, um fluxo de massa totalizado, uma # 20 temperatura, e outra informação. Figura 2 mostra a eletrônica de medidor 20 esboçada em Figura 1 u ~ de acordo com uma forma de realização. A eletrônica de medidor 20 pode incluir uma interfaee 201 e um sistema de processamento 203. O sistema de !

T processamento 203 pode incluir um sistema de amazenamento 204. O sistema 25 de amazenamento 204 pode incluir uma memória intema como mostrado, ou altemativamente, pode compreender uma memória extema. A eletrônica de medidor 20 pode gerar um sinal de acionamento 211 e fomecer o sinal de acionamento 211 ao acionador 104 mostrado em Figura 1. A eletrônica de y b 14

V ;j medidor 20 pode também receber sinais de sensor 210 do conjunto sensor 10, tal como dos sensores de desvio 105, 105' através de fios 111 e 111' mostrados , -. em Figura 1. Em algumas fomas de realização, os sinais de sensor 210 podem » ser recebidos do acionador 104. A eletrônica de medidor 20 pode operar como € " 5 um densitômetro ou pode operar como um medidor de fluxo, 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 medidor vibratório e os exemplos particulares fomecidos não devem limitar o escopo da presente foma de realização. A eletrônica de medidor 20 pode 10 processar os sinais de sensor 210 a fim de obter uma ou mais características de )

V fluxo do material fluindo através dos condutos 103A, 103B. A interface 201 pode receber os sinais de sensor 210 do acionador 104 ou dos sensores de desvio 105, 105', através de fios 110, 111, 111'. A -. interface 201 pode efetuar qualquer condicionamento de sinal necessário ou 15 desejado, tal como qualquer maneira de fomatar, amplificar, armazenar , temporariamente, etc. Altemativamente, uma parte ou todo o condicionamento de sinal pode ser efetuado no sistema de processamento 203. Além disso, a ) interface 201 pode possibilitar comunicações entre a eletrônica de medidor 20 e os dispositivos extemos. A interface 201 pode ser capaz de qualquer maneira : ' 20 de comunicação eletrônica, Óptica, ou sem fio. A interface 201 em uma forma de realização pode incluir um , e digitalizador (não mostrado), em que os sinais de sensor 210 compreendem i sinais de sensor análogos. O digitalizador pode amostrar e digitalizar os sinais } de sensor análogos e produzir sinais de sensor digitais. O digitalizador pode " 25 também efetuar qualquer notação decimal necessária, em que o sinal de sensor digital é dizimado a fim de reduzir a quantidade de processamento de sinal necessário e reduzir o tempo de processamento. O sistema de processamento 203 pode conduzir operações da '

L i- -— !

I

Z 15

Y 1 eletrônica de medidor 20 e processar medições de fluxo do conjunto sensor 10. [ O sistema de processamento 203 pode executar o processamento de dados !

W requerido para implementar uma ou mais rotinas de processamento, bem como # processar as medições de fluxo a fim de produzir uma ou mais características '

X " 5 de fluxo. O sistema de processamento 203 pode compreender um ! computador de propósito geral, um sistema de micro-processamento, um circuito lógico, ou algum outro dispositivo de propósito geral ou de ' processamento personalizado. O sistema de processamento 203 pode ser 10 distribuido entre dispositivos de processamento múltiplos. O sistema de ' processamento 203 pode incluir qualquer maneira de meio de armazenamento , eletrônico integral ou independente, tal como o sistema de amazenamento 204. i Deve ser entendido que a eletrônica de medidor 20 pode incluir vários outros componentes e fúnções que são geralmente conhecidas na técnica.

15 Esses aspectos adicionais são omitidos da descrição e figuras para o propósito , de brevidade. Portanto, a presente forma de realização não deve ser limitada às formas de realização específicas mostradas e discutidas. Figura 3 mostra um sistema de fluxo de fluido 300 de acordo com uma foma de realização. O sistema de fluxo de fluido 300 compreende uma i " 20 tubulação 301 incluindo uma entrada de fluido 301A e uma saída de fluido ' 30IB. A tubulação inclui uma junção de flange 301' onde a entrada de fluido ' ¥ 301A pode ser acoplada ao resto da tubulação 301. Por exemplo, em uma aplicação de transferência com fins de controle, a entrada de fluido 301A pode , ser parte do sistema de vendedor enquanto os componentes restantes à jusante 25 da junção de flange 301' compreendem uma porção do sistema do comprador. , Como mostrado, o medidor vibratório 5 pode estar localizado dentro da tubulação 301 e compreender uma porção do sistema de fluxo de . fluido 300. De acordo com uma forma de realização, a tubulação 301 ainda

X 16 i | G' inclui um primeira válvula de controle de fluido 302, um primeiro sensor de ! pressão 303, um segundo sensor de pressão 304, e uma segunda válvula de controle de fluido 305, que estão todas em comunicação elétrica com a t eletrônica de medidor 20 através de fios 306, 307, 308, e 309. Como também I a " 5 mostrado em Figura 3 está um controlador de sistema 310, que está em comunicação elétrica com a eletrônica de medidor 20 através de fio 311. . Ademais, como mostrado, a tubulação 301 leva os componentes acima , mencionados em comunicação de fluido um com o outro. Deve ser apreciado que enquanto a primeira e a segunda válvulas 10 302, 305 e o primeiro e o segundo sensores de pressão 303, 304 são mostrados , em comunicação elétrica direta com a eletrônica de medidor 20, em outras formas de realização, esses componentes podem estar em comunicação elétrica direta com o controlador de sistema 310. Portanto, a presente forma de l realização não deve ser limitada a precisa configuração mostrada nas figuras. O ' 15 controlador de sistema 310, portanto, pode compreender um sistema de , processamento centralizado, um computador de propósito geral, ou algum outro tipo de dispositivo de processamento geral ou personalizado que pode proeessar '. sinais recebidos de ambos os sensores de pressão 303, 304 bem como sinais de , uma eletrônica de medidor 20 do medidor vibratório 5. Portanto, o controlador " 20 de sistema 310 pode não compreender uma porção do medidor vibratório 5, ! mas ao invés disso, ser configurada para processar sinais do medidor vibratório ?

5. O controlador de sistema 3 10 pode também estar em comunicação elétrica com a interface de usuário (não mostrado). Isso pode pemitir um usuário i configurar o controlador de sistema 310 de acordo com a preferência ou 25 exigências do usuário. De acordo com uma foma de realização, o sistema de fluxo de : fluido 300 pode ser controlado tal que o fluido fluindo através do sistema de fluxo de fluido 300 permanece em uma pressão acima da pressão de saturação -

|W 3 ~ 17 m do fluido. Como pode ser apreciado, o fluido dentro do sistema de fluxo de ' fluido 300 pode compreender uma substância pura ou uma mistura de duas ou mais substâncias. Portanto, a pressão de saturação do fluido pode variar '

E baseada na particular substância(s) fluindo através do sistema 300. Como pode , gí 5 ser apreciado, escape de gás do líquido pode não criar problemas dentro da tubulação 301; entretanto, gás pode criar problemas de medição quando no ' conjunto sensor 10 do medidor vibratório 5 bem como outros componentes do ) sistema de fluxo de fluido 300. Além disso, o fluido é mais provável de cair abaixo da pressão de saturação enquanto dentro do conjunto sensor 10 do que : 10 em outras partes da tubulação 301. Uma razão para isso é porque a área , transversal total dos condutos de fluxo 103A e 103B do conjunto sensor 10 é tipicamente menor do que a área transversal de tubulação, como mencionado i acima com o diâmetro de tubulação de Dl e um diâmetro de conduto de fluxo , de D2, que é menor que Dµ A diferença em área transversal é tipicamente ainda 15 maior em conjuntos sensores de conduto de fluxo simples comparados a , conjuntos sensores de conduto de fluxo duplo como mostrado em Figura 1 onde a taxa de fluxo é dividida entre dois condutos 103A, 103B. A razão para isso é que sensores de conduto de fluxo simples tipicamente requerem uma maior ! força de Coriolis para gerar um atraso de tempo mensurável entre desvios. A .

" 20 força de Coriolis produzida por uma massa movendo através de uma armação , de referência rotacional é proporcional a sua velocidade. Um método comum para aumentar a força de Coriolis é aumentar a velocidade de fluxo do fluido ' reduzindo a área transversal. A fim de entender como manter a pressão do fluido acima da 25 pressão de saturação, é importante entender que fatores podem afetar a pressão ' do fluido confome esse flui através do sistema 300. Como é geralmente conhecido, dentro de um dado volume de controle, massa é conservada.

Assumindo um líquido incompressível, a taxa em que massa entra um volume :

. - ..— - · - ^ d + 18 &' de controle iguala a taxa em que essa sai. Esse princípio pode ser ilustrado ' usando equação (1) e Figura 3. Movendo de ponto 331 para o ponto 333 dentro & do sistema de fluxo de fluido 300, a massa é conservada em cada ponto. No ! entanto, há uma redução na área de fluxo da seção transversal conforrne o , a " 5 fluido move-se de ponto 331 a ponto 332 como o diâmetro da área de fluxo reduz de uma área de fluxo total definida por diâmetro Dl da tubulação 301 a , uma área de fluxo total definida pelos condutos de fluxo 103A e 103B do conjunto sensor 10 cada tendo um diâmetro D2 ou um conduto de fluxo de um conjunto sensor de conduto de fluxo simples tendo um diâmetro D2. Uma - 10 redução na área de nuxo da seção transversal requer a velocidade do fluido ' para aumentar a fim de manter a mesma taxa de fluxo de massa como ilustrado por equação (1). 7h331 = p331u33ia331 = p332d332a332 = úi332 (1) em que: 15 Cl é a taxa de fluxo de massa; p é a densidade de fluido; d é a velocidade de fluido média; e A é a área transversal total. Como pode ser visto, assumir que a densidade de fluido pemanece " 20 constante, que é uma suposição válida para muitos Midos, a velocidade de '

W ~ fluido aumenta dentro do conjunto sensor 10 para manter a mesma taxa de fluxo de massa confome a área transversal é reduzida de ponto 331 a ponto

332. Adicionalmente conhecido a partir da equação de Bemoulli é que a 25 pressão total dentro de um sistema é igual à soma da pressão dinâmica, a . pressão hidrostática, e a pressão estática. A pressão estática é a pressão tennodinâmica em um ponto dentro de um fluido e a pressão dinâmica é a , pressão adicional devido à velocidade de fluxo. A pressão hidrostática é w " 19 6 < ,, |S· pressão adicional devido a uma mudança ,em elevação acima de um plmo de ' referência.

-Ptotai = Pestática + PdinâInica + Phidrostática (2) m em que: 3 5 PdinâInica = ,P:", " (3) -Phidrostática = pgz ' (4) em que: g é a aceleração devido à gravidade; e z é elevação de um ponto acima de um plano de referência.

10 Portanto, se o fluido dentro de um sistema é assumido como compreendendo um fluxo incompressível, inviscido, não rotacional, a equação ' de Bemoulli dá a equação (5).

Constante " p'"' +pgz + P,,tática (5) + g 15 Se a mudança de pressão causada por altura (pressão hidrostática) .

é negligenciada para o sistema de fluxo de fluido 300, que é uma suposição , razoável para a maioria dos sistemas, então equação (5) pode ser re-escrita em , termos dos pontos 33 1 e 332 como a seguir: ' 20 (P:'" + E,,à,,a), , , = (Ç + Ê,,á,,ca), , , " (6) ¥ Com referência ao sistema de fluxo de fluido 300, conforme o fluido movimenta-se de ponto 331 fora do conjunto sensor 10 para o ponto 332 , dentro do conjunto sensor 10, há uma mudança em velocidade para conservar a 25 taxa de fluxo de massa. Portanto, mantendo a relação mostrada em equação (6)3 ' a pressão dinâmica Z aumenta dramaticamente, em uma taxa da velocidade 2 quadrada, causando a pressão estática diminuir. Conforme os fluxos de fiuido ' fora do conjunto sensor 10 e de volta na tubulação 301 para ponto 333 onde a

" """ .m "_ -' - - ) 4 e { l P' 20 ! 4

W área transversal aumenta devido ao diâmetro de Dl crescente, a pressão estática é recuperada como a velocidade de fluido diminui para manter a taxa de fluxo - de massa. 3

W Com a taxa de fluxo de massa e a densidade sendo facihnente I' 5 determinadas pelo medidor vibratório 5 e o sensor de pressão 303 determinando a pressão estática em ponto 331, a pressão estática em ponto 332 dentro do conjunto sensor 10 pode facilmente ser calculada devido às áreas transversais da tubulação 301 bem como os condutos de fluxo 103A, 103B são quer conhecidos ou pode ser medido. Portanto, usando a equação de Bemoulli, ! 10 a pressão estática dentro do conjunto sensor 10 pode ser determinada sem : requerer um sensor de pressão dentro dos condutos de fluxo 103A, 103B re- arranjando a equação (6). Na forma de realização presentemente descrita, a área de fluxo da seção transversal é definida por ambos os condutos de fluxo 103A, 103B cada tendo uin diâmetro D2; entretanto, em um conjunto sensor de ' 15 conduto de fluxo simples, a área de fluxo da seção transversal seria definida por : um conduto de fluxo simples tendo um diâmetro D2. Para um conjunto sensor ) de conduto de fluxo duplo, é a área transversal combinada de ambos os condutos de fluxo que é de interesse para determinar a velocidade, conforme a velocidade através de cada conduto de fluxo deve ser aproximadamente igual. l f ; Portanto, a pressão dentro de cada conduto de fluxo 103A, 103B deve ser ' 2 20 aproximadamente igual. No entanto, quando determinando a taxa de fluxo de

MF y massa através do sistema, a eletrônica de medidor 20 combinará o fluxo de massa através de ambos os condutos de um conjunto sensor de conduto de . fluxo duplo como é geralmente conhecido na técnica.

25 A discussão acima faz referência a uma situação ideal onde não há ' perda de pressão irrecuperável devido à viscosidade de fluido, isto é, perdas , hiccionais. Como é geralmente conhecido, isso é uma caracterização não realística e inadequada em algumas situações. Ao invés disso, como fluxos de

I ;

V ty

--. - .

. . . -. - ..

4

W d" 21 ·G hm fluido através do sistema de fluxo de fluido 300, o fluido dissipa energia e a pressão cai através de um dado comprimento de cano. Essa perda em pressão é considerada irrecuperável porque é consumida através de perdas fíiccionais. A .*

W queda de pressão devido a perdas viscosas através de um cano pode ser ,· 3 5 caracterizada por Darcy-Weisbach como: i APvlscosa . = E":f.L 2 D (7) em que: AP,i,,o,, é a perda de pressão viscosa; 10 f é o fator de Kicção (algumas vezes referido como o fator de : hicção Darcy); L é o comprimento entre as medições; e D é o diâmetro de cano.

O fator de hicção pode ser deteminado experimentalmente ou 15 obtido de uma tabela de consulta, gráfico, etc. Por exemplo, muitos conjuntos sensores são providos com um fator de hicção do fabricante assim que usuários podem determinar a perda de energia irrecuperável do fluido através do conjunto sensor.

Adicionar equação (7) em equação (6) para perfazer a perda de m " 20 pressões viscosas dá a equação (8)n

W (fÊ! + Pestáticaj,, , (4 + Éstáti,a-f- LJP,i,,o,, ), , , (8) Com perdas viscosas representadas, a pressão estática cai ainda mais confome a área transversal do cano diminui a fim de conservar fluxo de 25 massa. Se a perda de pressão viscosa é representada e a pressão é medida em , pontos 33 1 e 333, por exemplo, onde as áreas transversais são substancialmente as mesmas, a perda de pressão medida devido a efeitos viscosos é assumida

. .

i i 22

G para ser linear através do conjunto sensor 10. Isso é ilustrado em Figura 4 por linha 401. Figura 4 mostra um gráfico de pressão estática contra localidade de ?· sistema de fluxo de fluido. Como pode ser visto, a pressão em ponto 331 pode a " 5 ser medida pelo primeiro sensor de pressão 303 e enviada para eletrônica de ·- medidor 20 como um primeiro sinal de pressão 213. Na foma de realização ' mostrada, a primeira pressão é aproximadamente 6,9 bar ( 100 psi). A pressão ' em ponto 333 pode ser medida pelo segundo sensor de pressão 304 e enviada à eletrônica de medidor 20 como um segundo sinal de pressão 214. Na foma de 10 realização mostrada, a segunda pressão é aproximadamente 5,9 bar (85 psi). Portanto, de acordo com duas medições de pressão tipicamente tomadas em , sistemas de técnica anterior, o usuário ou operador assumiria que a pressão ! apenas caiu aproximadamente 1 bar (15 psi) e deste modo, permaneceu bem : acima da pressão de saturação, que é em tomo de 4 bar (60 psi) no presente 15 exemplo. No entanto, medir a pressão antes e após o conjunto sensor 10 sem considerar a queda de pressão estática ocorrendo dentro do conjunto sensor 10 " provê uma caracterização inadequada do sistema 300 como um todo. Como explicado acima, em muitas situações, a área transversal dos condutos de fluxo 103A, 103B são menores que a área transversal da tubulação I' 20 301. Consequentemente, a menor pressão estática dentro do sistema de fluxo de ' I¥ fluido 300 é tipicamente experimentada dentro do conjunto sensor 10. Linha 402 em Figura 4 representa um perfil de pressão exemplar da pressão de fluido estático confome flui entre pontos 331 e 332, isto é, como os fluxos de fluido através do conjunto sensor 10. Como pode ser esperado, há uma tendência de : 25 queda geral na pressão estática devido às perdas viscosas. No entanto, porque a ! velocidade aumenta dramaticamente como os fluxos de fluido através do conjunto sensor 10, a pressão estática cai rapidamente como a velocidade de ' fluido, e deste modo pressão dinâmiea, dentro dos condutos 103A, 103B r "_". í u µ 23 $ aumenta. Como podç ser apreciado, a menor pressão estática é vista no final do conjunto sensor 10 imediatamente antes de sair o conjunto sensor 10. Antes de sair do conjunto sensor 10, a pressão de fluido estático caiu abaixo da pressão !' de saturação do fluido. Consequentemente, o fluido pode começar para mudar & 5 fases confome gás escape do líquido. De acordo com uma forrna de realização, o fluxo de fluido através I do sistema de fluxo de fluido 300 pode ser ajustado a nm de assegurar que o · fluido permanece acima da pressão de saturação do fluido. Esse controle pode ser conseguido em pelo menos duas fomas. A primeira forma é diminuir a | 10 velocidade de fluido a fm de diminuir a pressão dinâmica em localidade 332, que estaria em efeito, aumentaria a pressão estática em localidade 332. Outra forma é aumentar a pressão de tubulação. Isso efetivamente eleva ambas, linha 401 e linha 402 em Figura 4 de modo que nenhuma porção de linha 402 cai abaixo da pressão de saturação indicada por linha 403. A velocidade de fluido e 15 pressão de líquido dentro da tubulação pode ser controlada ajustando uma bom"ba (não mostrada) ou ajustando a primeira e a segunda válvulas de controle ' de fluido 302, 305 localizadas à montante e à jusante, respectivamente do conjunto sensor 10. Por exemplo, se a primeira válvula de controle de fluido ' 302 localizada à montante do conjunto sensor 10 estiver parcialmente fechada i ' 20 (fluxo restrito), a velocidade de fluxo diminuirá. Se ao invés disso, a primeira ' ¥ válvula de controle de fluido 302 é aberta além e/ou a segunda vá'lvula de controle de fluido 305 é parcialmente fechada para restringir fluxo, a linha pressão aumenta. O sistema de fluxo de fluido 300 pode ser controlado através da eletrônica de medidor 20 ou o controlador de sistema 310, por exemplo.

25 Altemativamente, a primeira e a segunda válvulas de controle 302, 305 pode l ser controlada manualmente por um usuário ou operador. Porque a maioria dos medidores vibratórios não incluem sensores de pressão dentro dos condutos de medidor, as fomas de realização ! .

,

H y H -

b e

-q K 24 ) - m l presentemente descritas provêem um método altemativo para determinar a i: ! pressão estática dentro dos condutos do medidor vibratório usando ! características de fluxo que podem ser medidas pelo medidor vibratório 5 junto a com medições de pressão tomadas à montante e/ou à montante do medidor ' .8

5 vibratório 5. Como discutido acima, vários medidores vibratórios, e medidores de fluxo Coriolis em particular, são capazes de medir uma ampla variedade de características de fluxo tal como, por exemplo, a taxa de fluxo de massa, a taxa de fluxo de volume, uma densidade de fluido, uma taxa totalizada de fluxo de " massa, e uma temperatura.

Um ou mais dessas características de fluxo medidas

10 pode ser usada em determinar a pressão estática dentro do conjunto sensor 10. De acordo com uma forma de realização, a pressão de saturação do fluido dentro do conjunto sensor lO pode ser também ser determinada baseada em um conhecido, ou previamente determinado, a relação entre pressão de saturação e uma ou mais características de fluxo.

Por exemplo, se o sistema de

15 fluxo de fjuido 300 é usado em uma aplicação de medição de hidrocarboneto, , verificou-se que existe uma relação aproximada entre uma densidade do fluido , de hidrocarboneto e sua pressão de saturação em uma dada temperatura.

Isso I pode ser visto em Figura 5, por exemplo.

Figura 5 mostra um gráfico de pressão de saturação contra . ""

' 20 densidade por um exemplo família de hidrocarbonetos e duas diferentes

, temperaturas.

Como pode ser visto, para tanto O°C como 50°C, uma relação aproximadamente linear existe entre densidade e pressão de saturação.

Portanto, se o medidor vibratório 5 detennina a densidade e temperatura do fluido nuirLdo através do conjunto sensor lO, a pressão de saturação do fluido

25 pode ser deteminada.

O uso de um gráfico ou tabela de consulta tal como ! mostrado em Figura 5 permite para uma determinação substancialmente de i t tempo real da pressão de saturação do fluido.

Deve ser apreciado que outros i t métodos, tal eomo obtenção de pressões de saturação de valores annazenados ,

- , — - —.. - - — —. ,

Y « -r 25 3 poderiam ser usados, No entanto, em transferência com fins de aplicações de ' controle, a pureza precisa da mistura varia por localidade e deste modo, pode não ser prático ou preciso usar uma pressão de saturação assumida. Em l m contraste, medindo a densidade e temperatura, a pressão de saturação pode ser i

Q ! " 5 interpolada usando um gráfíco similar ao gráfico mostrado em Figura 5. Figura 6 mostra uma rotina de processamento 600 que pode ser } usada para deteminar uma pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor

10. A rotina de processamento 600 pode ser amazenada na eletrônica de ! medidor 20, por exemplo. Altemativamente, a rotina de processamento 600 -.

10 pode ser armazenada dentro de e conduzida pelo controlador de sistema 310. : De acordo com uma foma de realização, a rotina de processamento 600 inicia em etapa 601 onde uma pressão estática do fluido na tubulação 301 é medida. A pressão na tubulação 301 pode ser medida usando o primeiro sensor de pressão 303 e/ou o segundo sensor de pressão 304. A pressão medida pode ser 15 provida à eletrônica de medidor 20 como o primeiro ou o segundo sinal de pressão 213, 214.Altemativamente, a pressão medida pode ser provida diretamente ao controlador de sistema 310. Enquanto a pressão pode ser medida em qualquer ponto na tubulação 301, em uma forma de realização preferida, os sensores de pressão 303 e/ou 304 estão localizados próximos ao ' 20 conjunto sensor 10 de modo que uma queda de pressão entre os dois sensores ' , de pressão 303, 304 pode ser atribuída ao conjunto sensor 10 e não outro componente do sistema de fluxo de fluido 300. Em etapa 602, o medidor vibratório 5 pode medir uma ou mais características de fluxo baseadas em sinais de sensor 210 recebidos do conjunto ' 25 sensor 10. De acordo com uma forma de realização, a característica de fluxo l ! medida pode compreender uma taxa de fluxo medida de massa. De acordo com outra forma de realização, a característica de fluxo medida pode compreender ' uma taxa de fluxo volumétrico medido. As características de fluxo medidas

J 26 * podem ainda compreender uma densidade medida. As características de fluxo ' medidas podem ainda compreender uma temperatura medida. Em etapa 603, a eletrônica de medidor 20 ou o controlador de 3 sistema 310 pode determinar a pressão estática dentro do conjunto sensor 10. !

L " 5 De acordo com uma forma de realização, a pressão estática dentro do conjunto i .sensor 10 pode ser deteminada baseada na pressão de tubulação medida juntamente com a uma ou mais características de fluxo. Como explicado acima, as dimensões (área transversal e comprimento) do conjunto sensor 10 e o fator de Hicção são conhecidos ou podem facilmente ser medidos. Portanto, usando a 10 uma ou mais características de fluxo, a perda de pressão viscosa pode ser determinada. Ademais, se a velocidade de fluido é deteminada para ambos, o ' ponto 33 1 onde o sensor de pressão 303 está localizado bem como a velocidade de fluido em ponto 332 ou qualquer outro ponto dentro do conjunto sensor 10, , a pressão estática nesse ponto pode ser determinada re-arranjando as equações ) l 15 (7) e (8) para a pressão estática. De acordo com uma foma de realização, a i pressão estática deteminada compreende a pressão estática apenas antes de sair do conjunto sensor 10. Determinar a pressão estática nesse ponto geralmente será a menor pressão estática devido à perda de pressão viscosa. No entanto, a , pressão estática em outros pontos no conjunto sensor pode ser determinada .

" 20 simplesmente ajustando o comprimento, L, de equações (7) e (8). ·W A rotina de processamento 600 pode detenninar se o fluido contém pelo menos algum gás baseado na pressão estática dentro do eonjunto sensor

10. Por exemplo, em etapa 604, a pressão estática pode ser comparada a um valor de limiar ou banda (faixa de valores). A válvula de limiar pode ser com , 25 base em uma deteminada pressão de saturação do fluido, por exemplo. : Altemativamente, o valor de limiar pode ser baseado em um valor de entrada : de usuário. O valor de entrada do usuário pode não compreender a pressão de saturação do fluido, mas ao invés disso, pode compreender um valor que é

' .

,r "" 27 a assumido para estar acima da pressão de saturação tal que se a pressão estática ! é acima do valor de limiar, também será acima da pressão de saturação. O valor ! 0 de limiar ou banda pode ser acima de uma pressão de saturação determinada : por uma quantidade pré-determinada. Isso pode permitir para alguma variação e 5 na pressão estática sem temporariamente cair abaixo da pressão de saturação. De acordo com uma forma de realização, a pressão de saturação pode ser determinada com base em uma densidade medida e temperatura, por exemplo. ' De acordo com outra foma de realização, a pressão de saturação pode ser determinada baseada em um valor previamente armazenado.

10 De acordo com uma forma de realização, se a pressão estática é dentro do valor de limiar ou banda de valores, o processo pode proceder à etapa 605 onde nenhuma outra ação pode ser requerida. Por exemplo, se o valor de limiar é baseado na deteminada pressão de saturação e a pressão estática é .

acima da pressão de saturação, nenhuma ação adicional pode ser requerida.

15 No entanto, de acordo com uma forma de realização, se a pressão estática é fora valor de limiar ou faixa, o processo pode proceder à etapa 606 onde o controlador de sistema 3 10 ou a eletrônica de medidor 20 pode efetuar uma ou mais ações. Por exemplo, se a pressão estática é abaixo da pressão de ) saturação, o controlador de sistema 310 ou a eletrônica de medidor 20 pode '" 20 efetuar uma ou mais ações. De acordo com uma forrna de realização, uma ação h~ tomada se a pressão estática é fora valor de limiar ou faixa pode ser determinar que o fluido contenha pelo menos algum gás. Como discutido acima, se a pressão estática estiver abaixo da pressão de saturação, por exemplo, o fluido começará a destilar instantaneamente ou ocorrerá a eliminação de gases, - 25 resultando em pelo menos algum gás estando presente no fluido. De acordo com uma forma de realização, outra ação que pode ser l tomada poderia ser para o controlador de sistema 3 lO ajustar um ou mais da ! primeira ou segunda válvulas 302, 305 a fim de abaixar a velocidade de fluido :

;t""" """ '" """ ül ?1 0 .r 28 ? ou elevar a pressão de linha. Altemativamente, um aviso pode ser emitido l alertando um usuário ou operador que fluido pode ser desgaseificação ou ' destilação instantânea. Os versados na técnica prontamente reconhecerão - ? procedimentos altemativos que podem ser seguidos se a rotina de ¥ " 5 processamento 600 deteminar que a pressão medida estática dentro do l conjunto sensor 10 caiu abaixo da pressão de saturação do fluido. De acordo com outra forma de realização, a eletrônica de medidor 20 ou o controlador de sistema 310 pode confirmar que o fluido está abaixo da pressão de saturação baseada em um ganho de acionamento do medidor i lO vibratório 5. O ganho de acionamento pode ser definido como a voltagem da bobina de desvio dividida pela voItagem de bobina de acionamento. Como é conhecido na técnica de Patente US 6.564.619, por exemplo, ganho de , acionamento de um medidor de fluxo Coriolis pode ser usado para detectar a presença de gás.

15 Embora a discussão acima detemine a pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor lO, deve ser apreciado que a pressão estática do ' fluido pode ser deterrninada em outras localidades dentro do sistema de fluxo de fluido 300 usando o método acima tão longo quanto a área de fluxo da seção , transversal da localidade de interesse é conhecida. Determinar a pressão i " 20 estática do fluido em outras localidades dó sistema de fluxo de fluido 300 ' ~ assume que as características de fluxo determinadas pelo conjunto sensor 10 são iguais que na localidade de interesse. Figura 7 mostra um gráfico de ganho de acionamento contra Fação ! vazia para um medidor vibratório exemplar. Como mostrado, o ganho de 25 acionamento rapidamente aumenta para em tomo de 100°4 antes de alcançar ("" uma Kação vazia de 1°/0. Portanto, a eletrônica de medidor 20, o controlador de sistema 310, ou ambos, pode comparar o ganho de acionamento medida com um nível de ganho de acionamento limiar. Se, por exemplo, o ganho de

« - m

W µ' 29 't' acionamento medido exceder o nivel de ganho de acionamento limiar, o fluxo ) de Auido pode estar abaixo da pressão de saturação ou algum outro erro ' ocorreu resultando em gás arrastado. Se gás arrastado for detectado, o fluxo de

H m nuido pode ser ajustado para diminuir a velocidade de fluxo ou aumentar a b" " 5 pressão de linha a fim de aumentar a pressão estática dentro do conjunto sensor i- ! 10 para acima da pressão de saturação. Portanto, monitorar o ganho de : l acionamento para determinar gás no fluido pode ser usado como uma ' confirmação que o fluido pemaneceu abaixo da pressão de saturação.

As fomas de realização descritas acima provêem um sistema e 10 método para determinar a presença de gás dentro de um medidor vibratório 5 baseado em uma pressão estática deteminada dentro do conjunto sensor 10 do medidor vibratório 5. Sistemas desiguais de técnica anterior que apenas medem a pressão do fluido dentro da tubulação, as formas de realização descritas acima utilizam uma ou mais características de fluxo juntamente com uma pressão 15 medida do fluido dentro da tubulação 301 para determinar uma pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor 10. Portanto, medição mais precisa e melhorada pode ser obtida. Baseada na pressão estática determinada dentro do conjunto sensor, uma deteminação pode ser feita como para se o íluido contém !í f pelo menos algum gás. Por exemplo, a determinação pode ser feita que o fluido " 20 contenha pelo menos algum gás se a pressão estática está fora de um valor de W limiar ou faixa. Se for determinado que o fluido realmente contenha pelo menos algum gás, ação adicional pode ser tomada. As descrições detalhadas das fomas de realização acima não são descrições exaustivas de todas as formas de realização contempladas pelos 25 inventores como estando dentro do escopo da presente descrição. De fato, os versados na técnica reconhecerão que certos elementos das fomas de , realização acima descritas podem de foma variável ser combinadas ou 1 "" eliminadas para criar outras fomas de realização, e tais outras formas de

- — .. -—,—.. -- .

& u i 30 s- realização caem dentro do escopo e ensinamentos da presente descrição. Será também aparente aos versados na técnica que as formas de realização acima l a descritas podem ser combinadas ao todo ou em parte para criar formas de '

W realização adicionais dentro do escopo e ensinamentos da presente descrição. , 'H 5 Deste modo, embora as formas de realização específicas de, e ' exemplos para, o sistema de controle de fluxo serem descritos aqui para propósitos ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis dentro " ' do escopo da presente descrição, conforme os versados na técnica relevante reconhecerão. Os ensinamentos aqui apresentados podem ser aplicados a outro 10 sistema de fluxo de fluidos, e não apenas às formas de realização descritas acima e mostradas nas figuras em anexo. Consequentemente, o escopo das ! formas de realização deve ser deteminado das reivindicações seguintes.

F ? q ¥

I .

í t 0 l

P

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de fluxo de fluido (300), caracterizado pelo fato de compreender: uma tubulação (301) com um fluido fluente; um primeiro sensor de pressão (303) localizado dentro da tubulação (301) e 5 determinando uma primeira pressão dentro da tubulação (301 ); um medidor vibratório (5) incluindo: um conjunto sensor (1 O) localizado dentro da tubulação (301) próximo a e em comunicação de fluido com o primeiro sensor de pressão (303); e uma eletrônica de medidor (20) em comunicação elétrica com o conjunto sensor (1 O) e configurada para receber um ou mais sinais de sensor (21 O) e medir uma ou mais características de fluxo; um controlador de sistema (31 O) em comunicação elétrica com o primeiro sensor de pressão (303) e em comunicação elétrica com a eletrônica de medidor (20) e configurado para: receber a primeira medição de pressão a partir do primeiro sensor de pressão (303); receber a uma ou mais características de fluxo a partir da eletrônica de medidor (20); determinar uma pressão estática do fluido com base na pressão do fluido dentro do conjunto sensor (10) e a uma ou mais características de fluxo; e determinar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluido.

2. Sistema de fluxo de fluido (300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de sistema (31 O) é ainda configurado para determinar se o fluido contém pelo menos algum gás se a pressão estática do fluido estiver fora de um valor de limiar ou faixa com base na pressão de saturação do fluido.

3. Sistema de fluxo de fluido (300) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador de sistema (31 O) é ainda configurado para ajustar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora do valor de limiar ou faixa, em que a ajustagem é pelo uma dentre aumentar uma pressão na linha da tubulação e diminuir uma taxa de fluxo de fluido.

4. Sistema de fluxo de fluido (300) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador do sistema (310) é ainda configurado 5 para determinar a pressão de saturação com base em uma temperatura e densidade medidas do fluido.

5. Sistema de fluxo de fluido (300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador do sistema (31 O) é ainda configurado para determinar um ganho de acionamento, comparar o ganho de acionamento a um valor de limiar, e determinar se a pressão estática está fora de um valor de limiar ou banda se o ganho de acionamento exceder o valor de limiar.

6. Eletrônica de medidor (20) para um sensor vibratório (1 O) localizado dentro de uma tubulação (301) com um fluido fluente e em comunicação de fluido com um ou mais sensores de pressão (303, 304), a eletrônica de medidor (20) caracterizada pelo fato de ser configurada para: medir uma ou mais características de fluxo do fluido fluindo através do conjunto sensor (1 O); receber um primeiro sinal de pressão (213) indicando uma pressão estática do fluido na tubulação (301 ); determinar uma pressão estática do fluido com base no conjunto de sensor (1 O) sobre o primeiro sinal de pressão (213) e a uma ou mais características de fluxo medidas; e determinar se o fluido contém pelo menos algum gás com base em se a pressão estática do fluido está fora de um valor de limiar ou faixa.

7. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de ser ainda configurada para ajustar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora do valor de limiar ou faixa, em que a ajustagem do fluxo de fluido é por, pelo menos, um dentre aumentar a pressão na linha da tubulação e diminuir a taxa de fluxo de fluido.

8. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o valor de limiar ou faixa é baseado na pressão de saturação do fluido.

9. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de ser ainda configurada para determinar a pressão de saturação com base 5 em uma temperatura e densidade medidas do fluido.

1O. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de ser ainda configurada para determinar um ganho de acionamento, comparar o ganho de acionamento a um valor de limiar, e determinar se a pressão estática está fora de um valor de limiar ou faixa se o ganho de 1O acionamento exceder um valor de limiar.

11. Método para operar um sistema de fluxo de fluido incluindo um fluido fluindo através de uma tubulação, um primeiro sensor de pressão localizado dentro da tubulação, e um medidor vibratório incluindo um conjunto sensor em comunicação de fluido com o primeiro sensor de pressão, o método caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: medir uma pressão do fluido dentro da tubulação usando o primeiro sensor de pressão; medir uma ou mais características de fluxo do fluido usando o medidor vibratório; determinar uma pressão estática do fluido com base na pressão do fluido dentro da tubulação e a uma ou mais características de fluxo; e determinar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluido.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de determinar se o fluido contém pelo menos algum gás se a pressão estática do fluido estiver fora de um valor de limiar ou faixa.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de ajustar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora do valor de limiar ou faixa por pelo menos um dentre aumentar uma pressão na linha da tubulação e diminuir a taxa de fluxo de fluido com base em uma pressão de saturação do fluido.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ainda compreender uma etapa de determinar a pressão de saturação com base em uma temperatura e densidade medidas do fluido.

15. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ainda compreender as etapas de: determinar um ganho de acionamento; comparar o ganho de acionamento a um valor de limiar; e determinar se a pressão estática do fluido dentro do conjunto de sensor está 1O fora de um valor de limiar ou faixa se o ganho de acionamento exceder o valor de limiar.

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LOCALIZAÇÃO DE SISTEMA DE FLUXO DE FLUIDO

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