BR112013031296B1

BR112013031296B1 - 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: BR112013031296B1
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: 2021-02-17
Also published as: US9625103B2; CA2835953C; AU2011370625A1; JP5797333B2; BR112013031296A2; MX2013013690A; RU2573611C2; AR086884A1; CN103765171B; CA2835953A1; KR101802380B1; JP2014516164A; HK1197296A1; EP2718678A1; KR20140038512A; RU2013157824A; CN103765171A; AU2011370625B2; WO2012170020A1; EP2718678B1

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

SISTEMA DE FLUXO DE FLUIDO, ELETRÔNICA DE MEDIDOR PARA UM SENSOR VIBRATÓRIO, E, MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE FLUXO DE FLUIDO

CAMPO TÉCNICO

As formas de realização descritas abaixo se referem a sistemas de fluxo de fluido e, mais particularmente, a um método e sistema para determinar e controlar uma pressão de fluido estático através de um medidor vibratório de um sistema de fluxo de fluido.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

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 informação 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 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 configuração reta ou 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 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 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 parte pela massa combinada dos condutos e o material fluindo dentro dos condutos.

Quando não há fluxo através do conjunto sensor, uma força de acionamento aplicada ao(s) conduto(s) leva todos os pontos ao longo do conduto(s) para oscilar com fase idêntica ou pequeno “desvio zero,” que é um atraso de tempo medido em fluxo zero. Conforme 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 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 determinar 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).

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 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 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 determinar a taxa de fluxo.

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 enfrentou demandas crescentes para precisão e capacidade de repetição em medições é a indústria de petróleo e gás. Com 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 situação de transferência com fins de controle é transferência em tubulação de petróleo cru, ou ainda fluidos de hidrocarbonetos mais leves tais como propano.

Um problema enfrentado durante medição em situações de transferência com fins de controle, e medição de hidrocarbonetos leves em particular, é desgaseificação ou destilação instantânea (flash) do líquido. Em desgaseificação, o gás é liberado do líquido quando a pressão de líquido dentro 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 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 fluido é uma substância pura ou uma mistura de duas ou mais substâncias baseadas na soma ponderada de fração 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 forma condensada (líquida ou sólida) para um gás para uma substância pura ou 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 problemático em alguns sistemas de tubulação, é particularmente problemático como os fluxos de fluido através d qualquer tipo de sensor ou medidor que tem uma área transversal reduzida. Medições de várias características de fluxo tomam-se cada vez mais difíceis 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 frio na manhã; entretanto, durante a tarde conforme a temperatura aumenta, a pressão de saturação pode ser menor e, consequentemente, o fluido pode estar fluindo através do sistema em uma pressão abaixo da pressão de saturação.

Consequentemente, existe uma necessidade na técnica para um sistema que pode adequadamente manter um fluido fluindo através de um sistema de fluxo de fluido acima da pressão de saturação do fluido. As formas de realização descritas abaixo superam esses e outros problemas e um avanço na técnica é conseguido. As formas de realização descritas na descrição que 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 saturação do fluido enquanto fluindo através do medidor vibratório.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um sistema de fluxo de fluido é provido de acordo com uma 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 com uma forma de realização, o sistema de fluxo de fluido ainda compreende um medidor vibratório incluindo o conjunto sensor localizado dentro da 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 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 pressão e em comunicação elétrica com a eletrônica de medidor. De acordo com uma forma 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 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 forma de realização, o controlador de sistema é ainda configurado para determinar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluído.

Uma eletrônica de medidor para um sensor vibratório localizado dentro de uma tubulação com um fluido fluente e em comunicação de fluido com um ou mais sensores de pressão é fornecida de acordo com uma forma de realização. A eletrônica de medidor é configurada para medir uma ou mais características de fluxo do fluido fluindo através do conjunto sensor e receber um primeiro sinal de pressão indicando uma pressão estática do fluido na tubulação. De acordo com uma forma de realização, a eletrônica de medidor é ainda configurada para determinar uma pressão estática do fluido baseado 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 pressão estática do fluido.

Um método para operar a 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 o conjunto sensor em comunicação de fluido com o primeiro sensor de pressão é fornecido de acordo com uma forma de realização. O método compreende as etapas de 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 forma de realização, o método ainda 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 forma de realização, o método ainda compreende uma etapa de determinar se o fluido contém pelo menos algum gás com base na pressão estática do fluido.

ASPECTOS

De acordo com um aspecto, um sistema de fluxo de fluido compreende:
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 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 controlador de sistema em comunicação elétrica com o 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 características de fluxo da eletrônica de medidor;
determinar uma pressão do fluido estático 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.

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 ajustar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora valor de limiar ou faixa.

Preferivelmente, a ajustagem pode compreender aumentar uma pressão de linha de tubulação.

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 determinar 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 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 em comunicação de fluido com um ou mais sensores de pressão é configurado a:
medir uma ou mais características de fluxo do fluido fluindo através do conjunto sensor;
receber um primeiro sinal de pressão indicando uma pressão 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 pressão estática do fluido.

Preferivelmente, a eletrônica de medidor é ainda configurada 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, 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.

Preferivelmente, a ajustagem compreende diminuir uma taxa de fluxo de fluido.

Preferivelmente, a eletrônica de medidor é ainda configurada para determinar a pressão de saturação com base em uma temperatura e densidade do fluido medidas.

Preferivelmente, 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 limiar ou faixa se o ganho de acionamento exceder um valor de limiar.

De acordo com outro aspecto, um método de 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 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 primeiro sensor de pressão;
medir uma ou mais características de fluxo do fluido usando o medidor vibratório;
determinar a 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.

Preferivelmente, o método ainda compreende uma etapa de 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 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 de linha de tubulação.

Preferivelmente, a ajustagem compreende diminuir uma taxa de fluxo de fluido.

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; 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 acionamento exceder o valor de limiar.

Preferivelmente, a etapa de determinar a pressão estática compreende determinar a pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor.

BREVE DESCRICÀO DOS DESENHOS

Figura 1 mostra um medidor vibratório de acordo com uma forma de realização.
Figura 2 mostra uma eletrônica de medidor para um medidor vibratório de acordo com uma forma de realização.
Figura 3 mostra um sistema de fluxo de fluido de acordo com uma forma de realização.
Figura 4 mostra um gráfico de pressão estática versus localização do sistema de fluxo de fluido de acordo com uma forma de realização.
Figura 5 mostra um gráfico de pressão de saturação versus densidade em temperatura constante por uma família típica de hidrocarbonetos de acordo com uma forma de realização.
Figura 6 mostra uma rotina de processamento de acordo com uma forma de realização.
Figura 7 mostra um gráfico de ganho de acionamento versus fração média de vazio de gás de acordo com uma forma de realização.

DESCRICÀO 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 de formas de realização de um sistema de controle de fluxo. Para o 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 na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de várias formas para formar múltiplas variações do sistema de controle de fluxo. Como um resultado, as formas de realização descritas abaixo não são limitadas aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.

Figura 1 mostra um medidor vibratório 5 na forma de um medidor de fluxo Coriolis compreendendo o conjunto sensor 10 e a eletrônica de medidor 20 de acordo com uma forma de realização. O conjunto sensor 10 e a eletrônica de medidor 20 podem estar em comunicação elétrica através de fios 100. O conjunto sensor 10 recebe um fluido fluente na forma 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 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 informação. Enquanto a eletrônica de medidor 20 é mostrada em comunicação com um conjunto sensor 10 simples, deve ser apreciado que a eletrônica de medidor 20 pode comunicar com conjuntos sensores 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 fluxo 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 vibratório, ou algum outro medidor vibratório que falta todas das capacidades de medição de Medidores de fluxo Coriolis. Portanto, a presente forma 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.

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 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 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 mostrado, os flanges 101 e 101’, e deste modo, a tubulação acoplada aos flanges 101, 101' (Ver Figura 3), compreende um diâmetro de D| 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 discutida em maiores detalhes abaixo.

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 103 A e um magneto oposto montado ao conduto 103B. Um sinal de acionamento na forma de uma corrente alternada pode ser provido pela eletrônica de medidor 20, tal como, 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 105, 105’ que são afixados aos condutos 103A, 103B. De acordo com uma forma 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 condutos 103A, 103B. Por exemplo, os desvios 105, 105’ podem fornecer 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 fluxo de massa e a densidade do material fluindo através dos condutos 103A, 103B.

O conjunto sensor 10 pode adicionalmente incluir um sensor de temperatura 107, tal como um dispositivo de temperatura de resistência (RTD), a fim de medir a temperatura do fluido dentro dos condutos 103 A, 103B. O RTD pode estar em comunicação elétrica com a eletrônica de medidor 20 através de fio 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 um meio de entrada e um de saída que permite uma ou mais eletrônica de medidor 20 para interfacear com um operador. A eletrônica de medidor 20 pode medir uma ou mais características do fluido sob teste tal como, por exemplo, uma diferença de fase, uma frequência, um atraso de tempo (diferença de fase dividida por frequência), uma densidade, uma taxa de fluxo de massa, uma taxa de fluxo de volume, um fluxo de massa totalizado, uma temperatura, e outra informação.

Figura 2 mostra a eletrônica de medidor 20 esboçada em Figura 1 de acordo com uma forma de realização. 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 incluir 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 mostrado em Figura 1. A eletrônica de 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 11Γ mostrados em Figura 1. Em algumas formas de realização, os sinais de sensor 210 podem ser recebidos do acionador 104. A eletrônica de medidor 20 pode operar como 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 fornecidos não devem limitar o escopo da presente forma de realização. A eletrônica de medidor 20 pode processar os sinais de sensor 210a fim de obter uma ou mais características de 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 desejado, tal como qualquer maneira de formatar, 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 externos. A interface 201 pode ser capaz de qualquer maneira de comunicação eletrônica, óptica, ou sem fio.

A interface 201 em uma forma de realização pode incluir um digitalizador (não mostrado), em que os sinais de sensor 210 compreendem sinais de sensor análogos. O digitalizador pode amostrar e digitalizar os sinais de sensor análogos e produzir sinais de sensor digitais. O digitalizador pode 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 eletrônica de medidor 20 e processar medições de fluxo do conjunto sensor 10. O sistema de processamento 203 pode executar o processamento de dados requerido para implementar uma ou mais rotinas de processamento, bem como processar as medições de fluxo a fim de produzir uma ou mais características 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 distribuído 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 armazenamento 204.

Deve ser entendido que a eletrônica de medidor 20 pode incluir vários outros componentes e funções que são geralmente conhecidas na técnica. 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 forma de realização. O sistema de fluxo de fluido 300 compreende uma tubulação 301 incluindo uma entrada de fluido 301A e uma saída de fluido 301B. 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 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 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 eletrônica de medidor 20 através de fios 306, 307, 308, e 309. Como também 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 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 realização não deve ser limitada a precisa configuração mostrada nas figuras. O 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 processar 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 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 310 pode também estar em comunicação elétrica com a interface de usuário (não mostrado). Isso pode permitir um usuário configurar o controlador de sistema 310 de acordo com a preferência ou exigências do usuário.

De acordo com uma forma 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 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 baseada na particular substância(s) fluindo através do sistema 300. Como pode 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 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 acima com o diâmetro de tubulação de D1 e um diâmetro de conduto de fluxo de D2, que é menor que D1. A diferença em área transversal é tipicamente ainda 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 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 pressão de saturação, é importante entender que fatores podem afetar a pressão do fluido conforme 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 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 conforme o 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 D1 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 redução na área de fluxo 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).
m331 = P331v331A331 = P332 V332A332 = n332 (1)
em que:
□ é a taxa de fluxo de massa;
p é a densidade de fluido;
v é a velocidade de fluido média; e
A é a área transversal total.

Como pode ser visto, assumir que a densidade de fluido permanece constante, que é uma suposição válida para muitos fluidos, a velocidade de fluido aumenta dentro do conjunto sensor 10 para manter a mesma taxa de fluxo de massa conforme a área transversal é reduzida de ponto 331 a ponto 332.

Adicionalmente conhecido a partir da equação de Bernoulli é que a 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 termodinâmica em um ponto dentro de um fluido e a pressão dinâmica é a pressão adicional devido à velocidade de fluxo. A pressão hidrostática é pressão adicional devido a uma mudança em elevação acima de um plano de referência.
Ptotal = Pestática+ Pdinâmica +Phidrostática (2)
em que:

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.

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

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 331 e 332 como a seguir:

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 taxa de fluxo de massa. Portanto, mantendo a relação mostrada em equação (6), a pressão dinâmica

aumenta dramaticamente, em uma taxa da velocidade quadrada, causando a pressão estática diminuir. Conforme os fluxos de fluido fora do conjunto sensor 10 e de volta na tubulação 301 para ponto 333 onde a área transversal aumenta devido ao diâmetro de D1 crescente, a pressão estática é recuperada como a velocidade de fluido diminui para manter a taxa de fluxo de massa.

Com a taxa de fluxo de massa e a densidade sendo facilmente 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 Bernoulli, 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 um diâmetro D2; entretanto, em um conjunto sensor de 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. Portanto, a pressão dentro de cada conduto de fluxo 103A, 103B deve ser aproximadamente igual. No entanto, quando determinando a taxa de fluxo de 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.

A discussão acima faz referência a uma situação ideal onde não há perda de pressão irrecuperável devido à viscosidade de fluido, isto é, perdas friccionais. Como é geralmente conhecido, isso é uma caracterização não realística e inadequada em algumas situações. Ao invés disso, como fluxos de 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 friccionais. A queda de pressão devido a perdas viscosas através de um cano pode ser caracterizada por Darcy-Weisbach como:

em que:
∆Pviscosa é a perda de pressão viscosa;
f é o fator de fricção (algumas vezes referido como o fator de fricção Darcy);
L é o comprimento entre as medições; e
D é o diâmetro de cano.

O fator de fricção pode ser determinado experimentalmente ou obtido de uma tabela de consulta, gráfico, etc. Por exemplo, muitos conjuntos sensores são providos com um fator de fricção 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 pressões viscosas dá a equação (8).

Com perdas viscosas representadas, a pressão estática cai ainda mais conforme a área transversal do cano diminui a fim de conservar fluxo de massa. Se a perda de pressão viscosa é representada e a pressão é medida em pontos 331 e 333, por exemplo, onde as áreas transversais são substancialmente as mesmas, a perda de pressão medida devido a efeitos viscosos é assumida 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 ser medida pelo primeiro sensor de pressão 303 e enviada para eletrônica de medidor 20 como um primeiro sinal de pressão 213. Na forma 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 forma de 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 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 301. Consequentemente, a menor pressão estática dentro do sistema de fluxo de 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 conforme 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 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 dinâmica, dentro dos condutos 103A, 103B aumenta. Como pode 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 fases conforme gás escape do líquido.

De acordo com uma forma de realização, o fluxo de fluido através do sistema de fluxo de fluido 300 pode ser ajustado a fim de assegurar que o fluido permanece acima da pressão de saturação do fluido. Esse controle pode ser conseguido em pelo menos duas formas. A primeira forma é diminuir a velocidade de fluido a fim 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 pressão de líquido dentro da tubulação pode ser controlada ajustando uma bomba (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 (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 válvula 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. Altemativamente, a primeira e a segunda válvulas de controle 302, 305 pode 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 formas de realização presentemente descritas provêem um método alternativo para determinar a pressão estática dentro dos condutos do medidor vibratório usando características de fluxo que podem ser medidas pelo medidor vibratório 5 junto com medições de pressão tomadas à montante e/ou à montante do medidor 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 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 10 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 fluxo de fluido 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 pode ser visto em Figura 5, por exemplo.

Figura 5 mostra um gráfico de pressão de saturação contra densidade por um exemplo família de hidrocarbonetos e duas diferentes temperaturas. Como pode ser visto, para tanto 0°C como 50°C, uma relação aproximadamente linear existe entre densidade e pressão de saturação. Portanto, se o medidor vibratório 5 determina a densidade e temperatura do fluido fluindo através do conjunto sensor 10, a pressão de saturação do fluido pode ser determinada. O uso de um gráfico ou tabela de consulta tal como mostrado em Figura 5 permite para uma determinação substancialmente de tempo real da pressão de saturação do fluido. Deve ser apreciado que outros métodos, tal como obtenção de pressões de saturação de valores armazenados 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 contraste, medindo a densidade e temperatura, a pressão de saturação pode ser interpolada usando um gráfico similar ao gráfico mostrado em Figura 5.

Figura 6 mostra uma rotina de processamento 600 que pode ser usada para determinar uma pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor 10. A rotina de processamento 600 pode ser armazenada na eletrônica de medidor 20, por exemplo. Altemativamente, a rotina de processamento 600 pode ser armazenada dentro de e conduzida pelo controlador de sistema 310. De acordo com uma forma 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 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 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 sensor 10. De acordo com uma forma de realização, a característica de fluxo 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 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 sistema 310 pode determinar a pressão estática dentro do conjunto sensor 10. De acordo com uma forma de realização, a pressão estática dentro do conjunto sensor 10 pode ser determinada 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 fricção são conhecidos ou podem facilmente ser medidos. Portanto, usando a uma ou mais características de fluxo, a perda de pressão viscosa pode ser determinada. Ademais, se a velocidade de fluido é determinada para ambos, o ponto 331 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 (7) e (8) para a pressão estática. De acordo com uma forma de realização, a pressão estática determinada 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 simplesmente ajustando o comprimento, L, de equações (7) e (8).

A rotina de processamento 600 pode determinar se o fluido contém pelo menos algum gás baseado na pressão estática dentro do conjunto 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 base em uma determinada 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 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 de limiar ou banda pode ser acima de uma pressão de saturação determinada por uma quantidade pré-determinada. Isso pode permitir para alguma variação 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 forma de realização, a pressão de saturação pode ser determinada baseada em um valor previamente armazenado.

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 determinada pressão de saturação e a pressão estática é acima da pressão de saturação, nenhuma ação adicional pode ser requerida.

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 310 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 efetuar uma ou mais ações. De acordo com uma forma de realização, uma ação 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, resultando em pelo menos algum gás estando presente no fluido.

De acordo com uma forma de realização, outra ação que pode ser tomada poderia ser para o controlador de sistema 310 ajustar um ou mais da primeira ou segunda válvulas 302, 305 a fim de abaixar a velocidade de fluido ou elevar a pressão de linha. Altemativamente, um aviso pode ser emitido alertando um usuário ou operador que fluido pode ser desgaseificação ou destilação instantânea. Os versados na técnica prontamente reconhecerão procedimentos alternativos que podem ser seguidos se a rotina de processamento 600 determinar que a pressão medida estática dentro do 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 vibratório 5. O ganho de acionamento pode ser definido como a voltagem da bobina de desvio dividida pela voltagem 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.

Embora a discussão acima determine a pressão estática do fluido dentro do conjunto sensor 10, deve ser apreciado que a pressão estática do fluido pode ser determinada 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 estática do fluido em outras localidades dò 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 fração vazia para um medidor vibratório exemplar. Como mostrado, o ganho de acionamento rapidamente aumenta para em tomo de 100% antes de alcançar uma fração vazia de 1%. 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 acionamento medido exceder o nível de ganho de acionamento limiar, o fluxo de fluido pode estar abaixo da pressão de saturação ou algum outro erro ocorreu resultando em gás arrastado. Se gás arrastado for detectado, o fluxo de fluido pode ser ajustado para diminuir a velocidade de fluxo ou aumentar a pressão de linha a fim de aumentar a pressão estática dentro do conjunto sensor 10 para acima da pressão de saturação. Portanto, monitorar o ganho de acionamento para determinar gás no fluido pode ser usado como uma confirmação que o fluido permaneceu abaixo da pressão de saturação.

As formas de realização descritas acima provêem um sistema e método para determinar a presença de gás dentro de um medidor vibratório 5 baseado em uma pressão estática determinada 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 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 determinação pode ser feita como para se o fluido contém pelo menos algum gás. Por exemplo, a determinação pode ser feita que o fluido contenha pelo menos algum gás se a pressão estática está fora de um valor de limiar ou faixa. Se for determinado que o fluido realmente contenha pelo menos algum gás, ação adicional pode ser tomada.

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 presente descrição. De fato, os versados na técnica reconhecerão que certos elementos das formas de realização acima descritas podem de forma variável ser combinadas ou eliminadas para criar outras formas de realização, e tais outras formas de realização caem dentro do escopo e ensinamentos da presente descrição. Será também aparente aos versados na técnica que as formas de realização acima descritas podem ser combinadas ao todo ou em parte para criar formas de realização adicionais dentro do escopo e ensinamentos da presente descrição.

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 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 determinado das reivindicações seguintes.

Claims

Sistema de fluxo de fluido (300) compreendendo:
uma tubulação (301) com um fluido fluente;
um primeiro sensor de pressão (303) localizado dentro da tubulação (301) e determinando uma primeira pressão dentro da tubulação (301);
um medidor vibratório (5) incluindo:
um conjunto sensor (10) 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 (10) e configurada para receber um ou mais sinais de sensor (210) e medir uma ou mais características de fluxo;
caracterizado pelo fato de compreender ainda
um controlador de sistema (310) 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 se a pressão estática do fluido estiver fora de um valor de limiar ou faixa com base em uma pressão de saturação do fluido; e
ajustar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora do valor de limiar ou faixa, em que o ajuste compreende diminuir uma taxa de fluxo do fluido.
Sistema de fluxo de fluido (300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador do sistema (310) é ainda configurado para determinar a pressão de saturação com base em uma temperatura e densidade medidas do fluido.
Sistema de fluxo de fluido (300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador do sistema (310) 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 faixa se o ganho de acionamento exceder o valor de limiar.
Eletrônica de medidor (20) para um sensor vibratório (10) 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) configurada para:
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; e
caracterizada pelo fato de ser configurada ainda para
ajustar o fluxo de fluido e a pressão estática do fluido estiver fora do valor de limiar ou faixa, em que o ajuste do fluxo de fluido é por, pelo menos, um dentre aumentar a pressão de linha da tubulação ou diminuir uma taxa de fluxo de fluido.
Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o valor de limiar ou faixa é baseado na pressão de saturação do fluido.
Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de ser ainda configurada para determinar a pressão de saturação com base em uma temperatura e densidade medidas do fluido.
Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 4, 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 acionamento exceder um valor de limiar.
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 compreendendo 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;
caracterizado pelo fato de compreender ainda
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 se a pressão estática do fluido estiver fora de um valor de limiar ou banda; e
ajustar o fluxo de fluido se a pressão estática do fluido estiver fora do valor de limiar ou banda por diminuir uma taxa de fluxo de fluido com base em uma pressão de saturação do fluido.
Método de acordo com a reivindicação 8, 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.
Método de acordo com a reivindicação 8, 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 fora de um valor de limiar ou faixa se o ganho de acionamento exceder o valor de limiar.