BR112020019361B1 - Medidor vibratório, e, método de ajuste de fração de fase de medidor de fluxo e de medição de concentração - Google Patents

Abstract

MEDIDOR VIBRATÓRIO, E, MÉTODO DE AJUSTE DE FRAÇÃO DE FASE DE MEDIDOR DE FLUXO E DE MEDIÇÃO DE CONCENTRAÇÃO Um medidor vibratório (5) é previsto, tendo um acionador (104) e um membro vibratório (103, 103?) vibrável pelo acionador (104). Pelo menos um sensor de desvio (105, 105?) é configurado para detectar vibrações do membro vibratório (103, 103?). Uma eletrônica de medidor (20) compreende uma interface (301) configurada para receber uma resposta vibracional do, pelo menos, um sensor de desvio (105, 105?) e um sistema de processamento (303) acoplado à interface (301). O sistema de processamento (303) é configurado para medir um ganho de acionamento (306) do acionador (104) e medir uma densidade total (325) de um fluido de processo multifásico no medidor vibratório (5) e determinar se o ganho de acionamento (306) está abaixo de um primeiro limiar. Uma alocação de concentração de líquido/fase líquida é determinada com a densidade total medida (325) se o ganho de acionamento (306) está abaixo do primeiro limiar, e uma vazão para cada fase líquida é calculada.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a medidores vibratórios e, mais particularmente, a um método e aparelho para ajustar medições com base em composição de fração de fase.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Densitômetros vibratórios e medidores de fluxo Coriolis são geralmente conhecidos e usados para medir fluxo de massa, densidade e outras informações relacionadas a fluido escoando através de um conduto no medidor de fluxo ou um conduto contendo o densitômetro. O fluido pode compreender um líquido, um gás, um líquido com particulados suspensos e/ou gás arrastado ou suas combinações. Medidores de fluxo exemplificativos são divulgados em patente US 4.109.524, patente US 4.491.025 e Re. 31.450, todas para J.E. Smith et al. Estes medidores de fluxo têm tipicamente um ou mais condutos de uma configuração reta ou curva. Cada configuração de conduto em um medidor de fluxo de massa Coriolis, por exemplo, tem um conjunto de modos de vibração natural que podem ser do tipo de flexão simples, de torção ou acoplado. Cada conduto pode ser acionado para oscilar em um modo preferido. Alguns tipos de medidores de fluxo de massa, especialmente medidores de fluxo Coriolis, são capazes de ser operados de um modo que realiza uma medição direta de densidade para fornecer informação volumétrica através do quociente de massa sobre densidade. Ver, por exemplo, patente US 4.872.351 de Ruesch para um computador de quantidade resultante de óleo que usa um medidor de fluxo Coriolis para medir a densidade de um fluido multifásico desconhecido. Patente US 5.687.100 de Butler et al. ensina um densitômetro de efeito Coriolis que corrige as leituras de densidade para efeitos de vazão de massa em um medidor de fluxo de massa operando como um densitômetro de tubo vibratório.

[003] O material escoa para dentro do medidor de fluxo a partir de uma tubulação conectada sobre o lado de entrada do medidor de fluxo, é dirigido através do(s) conduto(s) e deixa o medidor de fluxo através do lado de saída do medidor de fluxo. Os modos de vibração natural do sistema vibratório são definidos, em parte, pela massa combinada dos condutos e o material escoando dentro dos condutos.

[004] Eletrônica de medidor conectada via um acionador de medidor vibratório gera um sinal de acionamento para operar o acionador e também para determinar uma densidade e/ou outras propriedades de um material de processo a partir de sinais recebidos dos desvios. O acionador pode compreender um de muitos arranjos bem conhecidos, tais como um piezo acionador ou um imã tendo uma bobina de acionamento oposta. Uma corrente alternada é passada no acionador para vibrar o(s) conduto(s) a uma amplitude e frequência desejadas. É também conhecido na técnica prover os desvios em um arranjo muito similar ao arranjo de acionador. Porém, embora o acionador receba uma corrente que induz um movimento, os desvios podem usar o movimento fornecido pelo acionador para induzir uma tensão. A magnitude do retardo de tempo medido pelos desvios é muito pequena; frequentemente medida em nanossegundos. Portanto, é necessário ter a saída do transdutor sendo muito precisa.

[005] Medidores Coriolis oferecem precisão alta para fluxos monofásicos. Porém, quando um medidor de fluxo Coriolis é usado para medir fluidos multifásicos, tais como as fluidos incluindo gás arrastado, a precisão do medidor pode ser significantemente degradada. Isto é similarmente verdadeiro para fluxos tendo sólidos arrastados e para fluxos de fluido em fase mista, tal como as quando fluidos de hidrocarboneto contêm água.

[006] Gás arrastado está comumente presente como bolhas no material do fluxo. O tamanho das bolhas pode variar dependendo da quantidade de ar presente, da pressão do material do fluxo e da temperatura. Uma fonte de erro relacionada e significante surge do desacoplamento do fluido. O desacoplamento do fluido resulta do movimento das bolhas de gás com respeito ao líquido como resultado da vibração do tubo. O movimento relativo das bolhas de gás com relação ao líquido é acionado por uma força flutuante que é similar à força que faz as bolhas subirem para a superfície sob a influência da gravidade. Porém, em um tubo vibratório, é a aceleração do tubo vibratório que faz as bolhas se moverem mais do que a aceleração da gravidade. Como o fluido denso tem mais massa do que as bolhas leves, as bolhas têm maior aceleração do que o fluido na direção da aceleração do tubo. Devido à maior aceleração das bolhas, sobre cada oscilação do conduto de fluxo, as bolhas se movem mais do que conduto de fluxo. Adicionalmente, o movimento da bolha faz algum fluido se mover menos e do que o conduto de fluxo. Esta é a base do problema de desacoplamento. Como resultado, o fluido que tem a amplitude vibracional mais baixo sofre menor aceleração Coriolis e confere uma força Coriolis menos sobre o conduto de fluxo do que aconteceria na ausência de bolhas. Isto resulta nas características de vazão e densidade estarem sub- reportadas (fluxo negativo e erros de densidade) quando gás arrastado está presente. Compensação do desacoplamento de fluido tem sido difícil porque há diversos fatores que determinam o quanto as bolhas se movem com respeito ao fluido. A viscosidade do fluido é um fator óbvio. Em um fluido muito viscoso, bolhas (ou partículas) são efetivamente congeladas no lugar no fluido e pouco erro de fluxo resulta. Uma outra influência sobre a mobilidade da bolha é o tamanho da bolha. O arraste sobre uma bolha é proporcional à área de superfície, enquanto que a força flutuante é proporcional ao volume. Portanto, bolhas muito pequenas têm um alto arraste para razão de flutuabilidade e tendem a se mover com o fluido circundante. Pequenas bolhas subsequentemente causam pequenos erros. Inversamente, bolhas grandes tendem a não se mover com o fluido circundante e resultam em grandes erros. O mesmo se revela verdadeiro para partículas. Pequenas partículas tendem a se mover com o fluido e causam pequenos erros.

[007] A diferença de densidade entre o fluido e o gás é um outro fator que pode contribui para imprecisão do medidor de fluxo. A força flutuante é proporcional à diferença de densidade entre o fluido e o gás. Um gás a alta pressão pode ter uma densidade alta o bastante para afetar a força flutuante e reduzir o efeito de desacoplamento.

[008] Além dos erros de medição, o efeito do fluxo multifásico sobre medidores Coriolis é aumentado por amortecimento sobre o conduto de fluxo, resultando na diminuição da amplitude vibratória do conduto de fluxo. Tipicamente, a eletrônica de medidor compensa esta amplitude diminuída aumentando a energia de acionamento, ou ganho de acionamento, a fim de restaurar a amplitude. Mesmo quantidades muito pequenas de gás podem causar um grande aumento de ganho de acionamento.

[009] Previamente, ganho de acionamento era usado para determinar se havia ou não fluxo multifásico no medidor. Se um ganho de acionamento do medidor vai acima de um certo limiar, então o fluido no medidor é considerado ser fluxo multifásico e ação corretiva pode ser tomada para melhorar a precisão dos valores medidos. Nos medidores da técnica anterior, um valor default para limiar de ganho de acionamento é usado. Na prática, o valor default deve ser definido conservadoramente alto de modo que ele vai funcionar para a maioria das aplicações. Isto deve ser feito por três razões: 1) Cada medidor Coriolis tem um diferente ganho de acionamento de base. Este é o ganho de acionamento requerido para acionar o conduto de fluxo sob fluxos puramente monofásicos. Por causa disto, o ganho de acionamento deve ser alto o bastante para funcionar para cada medidor. Por exemplo, um ganho de acionamento nominal típico para uma família de medidor pode ser 2%, enquanto que o valor nominal para uma outra família de medidor pode ser 20%. Este valor nominal depende de muitas coisas, incluindo intensidade e concepção do ímã, concepção da bobina e tamanho/rigidez do medidor; 2) Misturas multicomponentes puramente líquidas, compostas de um ou mais líquidos de diferente densidade, irão ter o mesmo efeito de desacoplamento que os fluidos gasosos e líquidos, embora muito menor. Os erros são na maioria negligenciáveis em fluxo de multicomponentes puramente líquido, mas pode ainda haver pequenos aumentos de ganho de acionamento que não devem ser tratados como de gás. Mais uma vez, o limiar deve ser alto o bastante para não tomar erradamente fluxo puramente líquido como fluxos de gás e líquido; e 3) Para algumas aplicações, pode não haver nunca períodos de líquido puro para basear valores de retenção. Porém, frequentemente, há períodos de principalmente líquido onde apenas pequenos traços de gás podem existir. O limiar de ganho de acionamento é definido alto o bastante de modo que estes períodos são tratados como líquido puro de modo que valores de retenção podem ser criados e os períodos de gás muito alto podem ainda ser corrigidos. O valor default funciona para algumas aplicações. Porém, para aplicações onde pode haver apenas pequenas quantidades de gás entrando no medidor, o limiar default pode ser demasiadamente alto. Devido à natureza esporádica do ganho de acionamento e ao potencial que o limiar de ganho de acionamento é definido demasiadamente alto, este método nem sempre produz valores de retenção a partir de períodos de gás mínimo ou nenhum. Para aplicações onde há sempre bastante gás de tal modo que o ganho de acionamento nunca cai abaixo do limiar, o limiar default é demasiadamente baixo.

[0010] Em algumas aplicações onde a medição de fluido é crítica, ainda há pouca ou nenhuma capacidade de controlar fluidos ou condições de processo, a capacidade de fazer medições de vazão críticas e medições de qualidade de fluido é extremamente desafiante. Por exemplo, em aplicações de reciclagem de coletores de gordura de restaurantes, alimentos sólidos, água e óleo são todos encontrados no material de processo. Caminhões a vácuo usados para capturar a gordura frequentemente arrastam adicionalmente ar nos mesmos. Níveis de tanque geralmente são estimados simplesmente pelos operadores dos caminhões. A precisão e a confiabilidade deste procedimento são baixas e há pressão monetária para subestimar os níveis.

[0011] São previstos um método e um aparelho, em que o processamento de um medidor de fluxo é ajustado com base na composição de fração de fase, melhorando, assim, a precisão do medidor de fluxo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] É provido um medidor vibratório, de acordo com uma modalidade, que compreende um acionador, um membro vibratório vibrável pelo acionador e pelo menos um sensor de desvio configurado para detectar vibrações do membro vibratório. Uma eletrônica de medidor é provida que compreende uma interface configurada para receber uma resposta vibracional do, pelo menos, um sensor de desvio e um sistema de processamento acoplado à interface. A eletrônica de medidor é configurada para medir um ganho de acionamento do acionador, medir uma densidade total de um fluido de processo multifásico no medidor vibratório, determinar se o ganho de acionamento está abaixo de um primeiro limiar e determinar uma alocação de concentração de líquido/fase líquida com a densidade total medida se o ganho de acionamento está abaixo do primeiro limiar e calcular uma vazão para cada fase líquida.

[0013] Um método de ajuste de fração de fase de medidor de fluxo e de medição de concentração é previsto de acordo com uma modalidade. O método compreende as etapas de prover um medidor de fluxo vibratório e escoar um fluido de processo multifásico através do medidor de fluxo vibratório. Um ganho de acionamento de um acionador do medidor vibratório é medido. Uma densidade do fluido de processo é medida. É determinado se o ganho de acionamento está abaixo de um primeiro limiar. Uma alocação de concentração de líquido/fase líquida do fluido de processo é determinada com a densidade total medida se o ganho de acionamento está abaixo do primeiro limiar e uma vazão para cada fase líquida é calculada.

ASPECTOS

[0014] De acordo com um aspecto, um medidor vibratório compreende um acionador, um membro vibratório vibrável pelo acionador e pelo menos um sensor de desvio configurado para detectar vibrações do membro vibratório. Uma eletrônica de medidor é provida que compreende uma interface configurada para receber uma resposta vibracional do, pelo menos, um sensor de desvio e um sistema de processamento acoplado à interface. A eletrônica de medidor é configurada para medir um ganho de acionamento do acionador, medir uma densidade total de um fluido de processo multifásico no medidor vibratório, determinar se o ganho de acionamento está abaixo de um primeiro limiar e determinar uma alocação de concentração de líquido/fase líquida com a densidade total medida se o ganho de acionamento está abaixo do primeiro limiar e calcular uma vazão para cada fase líquida.

[0015] Preferivelmente, o sistema de processamento é configurado para determinar pelo menos um dentre se o ganho de acionamento está abaixo de um segundo limiar que é maior do que o primeiro limiar, e se o ganho de acionamento está abaixo de um primeiro limiar de ruído do ganho de acionamento se o ganho de acionamento está acima do primeiro limiar.

[0016] Preferivelmente, o sistema de processamento é configurado para determinar uma alocação de concentração de sólido/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida está dentro de uma faixa de densidade de sólidos e calcular uma vazão para cada fase.

[0017] Preferivelmente, o sistema de processamento é configurado para determinar uma alocação de concentração de líquido/fase líquida com a densidade total medida, se a densidade total medida é mais baixa do que uma faixa de densidade de sólidos e está dentro de uma faixa de densidade de líquidos e calcular uma vazão para cada fase.

[0018] Preferivelmente, o sistema de processamento é configurado para determinar uma alocação de concentração de gás/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida é mais baixa do que uma faixa de densidade de sólidos e está dentro de uma faixa de densidade de gás e calcular uma vazão para cada fase.

[0019] Preferivelmente, o sistema de processamento é configurado para determinar pelo menos um dentre se o ganho de acionamento está acima de um segundo limiar que é maior do que o primeiro limiar, e se o ganho de acionamento está acima de um primeiro limiar de ruído do ganho de acionamento e determinar uma alocação de concentração de gás/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida é mais baixa do que uma faixa de densidade de líquido e calcular uma vazão para cada fase.

[0020] De acordo com um aspecto, um método de ajuste de fração de fase de medidor de fluxo e de medição de concentração compreende as etapas de prover um medidor de fluxo vibratório e escoar um fluido de processo multifásico através do medidor de fluxo vibratório. Um ganho de acionamento de um acionador do medidor vibratório é medido. Uma densidade do fluido de processo é medida. É determinado se o ganho de acionamento está abaixo de um primeiro limiar. Uma alocação de concentração de líquido/fase líquida do fluido de processo é determinada com a densidade total medida se o ganho de acionamento está abaixo do primeiro limiar e uma vazão para cada fase líquida é calculada.

[0021] Preferivelmente, o método compreende a etapa de determinar pelo menos um dentre se o ganho de acionamento está abaixo de um segundo limiar que é maior do que o primeiro limiar, e se o ganho de acionamento está abaixo de um primeiro limiar de ruído do ganho de acionamento se o ganho de acionamento está acima do primeiro limiar.

[0022] Preferivelmente, o método compreende a etapa de determinar uma alocação de concentração de sólido/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida está dentro de uma faixa de densidade de sólidos e calcular uma vazão para cada fase.

[0023] Preferivelmente, o método compreende a etapa de determinar uma alocação de concentração de líquido/fase líquida com a densidade total medida, se a densidade total medida é mais baixa do que uma faixa de densidade de sólidos e está dentro de uma faixa de densidade de líquidos e calcular uma vazão para cada fase.

[0024] Preferivelmente, o método compreende a etapa de determinar uma alocação de concentração de gás/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida é mais baixa do que uma faixa de densidade de sólidos e está dentro de uma faixa de densidade de gás e calcular uma vazão para cada fase.

[0025] Preferivelmente, o método compreende as etapas de determinar pelo menos um dentre se o ganho de acionamento está acima de um segundo limiar que é maior do que o primeiro limiar, e se o ganho de acionamento está acima de um primeiro limiar de ruído do ganho de acionamento e determinar uma alocação de concentração de gás/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida é mais baixa do que uma faixa de densidade de líquido e calcular uma vazão para cada fase.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0026] Figura 1 ilustra um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma modalidade;

[0027] Figura 2 ilustra uma eletrônica de medidor de acordo com uma modalidade;

[0028] Figura 3 é um gráfico exemplificativo indicando adição de soluto a uma solução monitorada; e

[0029] Figura 4 é um fluxograma ilustrando uma modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0030] Figuras 1-4 e a seguinte descrição ilustram exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Para a finalidade de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica irão apreciar variações destes exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica irão apreciar que as características descritas abaixo podem ser combinadas de vários modos para formar múltiplas variações da invenção. Como resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.

[0031] Figura 1 ilustra um medidor de fluxo 5, que pode ser qualquer medidor vibratório, tal como um medidor de fluxo Coriolis/densitômetro, por exemplo, sem limitação. O medidor de fluxo 5 compreende um conjunto sensor 10 e uma eletrônica de medidor 20. O conjunto sensor 10 responde à vazão de massa e à densidade de um material de processo. A eletrônica de medidor 20 é conectada ao conjunto sensor 10 via fios condutores 100 para fornecer informação de densidade, vazão de massa e temperatura sobre o trajeto 26, assim como outras informações. O conjunto sensor 10 inclui flanges 101 e 101', um par de coletores 102 e 102', um par de condutos paralelos 103 (primeiro conduto) e 103’ (segundo conduto), um acionador 104, um sensor de temperatura 106, tal como um detector de temperatura resistivo (RTD) e um par de desvios 105 e 105’, tais como desvios de imã/bobina, calibradores de deformação, sensores ópticos, ou qualquer outro desvio conhecido na técnica. Os condutos 103 e 103’ têm pernas de entrada 107 e 107' e pernas de saída 108 e 108', respectivamente. Os condutos 103 e 103’ se curvam em pelo menos uma localização simétrica ao longo de seu comprimento e são essencialmente paralelos através de todo seu comprimento. Cada conduto 103, 103’, oscila em torno de eixos W e W', respectivamente.

[0032] As pernas 107, 107', 108, 108' de condutos 103,103’ são fixamente ligadas a blocos de montagem de conduto 109 e 109' e estes blocos, por sua vez, são fixamente ligados aos coletores 102 e 102'. Isto proporciona um trajeto de material fechado contínuo através do conjunto sensor 10.

[0033] Quando os flanges 101 e 101' são conectados a uma linha de processo (não mostrada) que carrega o material de processo que está sendo medido, material entra em uma primeira extremidade 110 do medidor de fluxo 5 através de um primeiro orifício (não visível na vista da Figura 1) no flange 101 e é conduzido através do coletor 102 para o bloco de montagem de conduto 109. Dentro do coletor 102, o material é dividido e encaminhado através dos condutos 103 e 103’. Ao sair dos condutos 103 e 103’, o material de processo é recombinado em uma única corrente dentro do coletor 102' e é depois disso encaminhado para sair de uma segunda extremidade 112 conectada pelo flange 101' à linha de processo (não mostrada).

[0034] Os condutos 103 e 103’ são selecionados e apropriadamente montados nos blocos de montagem de conduto 109 e 109' de modo a ter substancialmente os mesmos, distribuição de massa, momentos de inércia e módulos de Young, em torno de eixos de flexão W--W e W'--W', respectivamente. Desde que o módulo de Young dos condutos 103, 103’ varia com a temperatura e esta variação afeta o cálculo de fluxo e densidade, um sensor de temperatura 106 é montado em, pelo menos, um conduto 103, 103’ para medir continuamente a temperatura do conduto. A temperatura do conduto, e logo a tensão que aparece através do sensor de temperatura 106 para uma dada corrente que passa através do mesmo, é governada primordialmente pela temperatura do material passando através do conduto. A tensão dependente da temperatura que aparece através do sensor de temperatura 106 é usada em um método bem conhecido pela eletrônica de medidor 20 para compensar a variação de módulo elástico dos condutos 103, 103’ devido a quaisquer variações na temperatura dos condutos 103, 103’. O sensor de temperatura 106 é conectado à eletrônica de medidor 20.

[0035] Ambos os condutos 103, 103’ são acionados pelo acionador 104 em sentidos opostos em torno de seus respectivos eixos de flexão W e W' no que é chamado o primeiro modo de flexão fora de fase do medidor de fluxo. Este acionador 104 pode compreender qualquer uma de muitas disposições bem conhecidas, tais como um ímã montado no conduto 103’ e uma bobina oposta montada no conduto 103, através de que uma corrente alternada passa para vibrar ambos condutos. Um sinal de acionamento apropriado é aplicado pela eletrônica de medidor 20, via o fio condutor 113, ao acionador 104. Deve ser apreciado que embora a discussão seja dirigida para dois condutos 103, 103’, em outras modalidades, apenas um único conduto pode ser previsto ou mais do que dois condutos podem ser previstos. Está também dentro do escopo da presente invenção produzir múltiplos sinais de acionamento para múltiplos acionadores e que o(s) acionador(es) acione(m) os condutos em modos outros que não o primeiro modo de flexão fora de fase.

[0036] A eletrônica de medidor 20 pode ser acoplada a um trajeto 26 ou outro link de comunicação. A eletrônica de medidor 20 pode comunicar medições de densidade sobre o trajeto 26. A eletrônica de medidor 20 pode também transmitir qualquer maneira de outros sinais, medições, ou dados sobre o trajeto 26. Além disso, a eletrônica de medidor 20 pode receber instruções, programação, outros dados ou comandos via o trajeto 26.

[0037] A eletrônica de medidor 20 recebe o sinal de temperatura sobre fio condutor 114 e os sinais de velocidade esquerdo e direito que aparecem sobre os fios condutores 115 e 115’, respectivamente. A eletrônica de medidor 20 produz o sinal de acionamento que aparece sobre o fio condutor 113 para o acionador 104 e vibra os condutos 103, 103’. A eletrônica de medidor 20 processa os sinais de velocidade esquerdo e direito e o sinal de temperatura para computar a vazão de massa e a densidade do material passando através do conjunto sensor 10. Esta informação, junto com outras informações, é aplicada pela eletrônica de medidor 20 sobre o trajeto 26 para meios de utilização. Uma explicação da circuitaria da eletrônica de medidor 20 não é necessária para entender a presente invenção e é omitida por brevidade desta descrição.

[0038] Deve ser apreciado que a descrição da Figura 1 é dada apenas como um exemplo da operação de um possível medidor vibratório e não é destinada a limitar o ensinamento da presente invenção. Por exemplo, uma estrutura de medidor de fluxo Coriolis é descrita, mas será evidente para aqueles especialistas na técnica que a presente invenção poderia ser colocada em prática sobre um tubo vibratório ou densitômetro de garfo sem a capacidade de medição adicional fornecida por um medidor Coriolis de fluxo de massa.

[0039] Fica bem entendido que quando há duas fases fluidas com diferentes densidades presentes em um medidor vibratório, há desacoplamento que ocorre entre estas duas fases e que o desacoplamento é função da diferença de densidade da fase carreadora (líquida neste caso) e a fase de partícula (sólida) e o tamanho de partícula, junto com a viscosidade da fase carreadora e frequência de vibração do tubo. Este amortecimento é um método de detecção altamente sensível da presença de duas fases. Este amortecimento se apresenta em medidores vibratórios tanto em ganho de acionamento quanto em amplitude de desvio. No caso de processo de gás em um líquido, por exemplo sem limitação, o ganho de acionamento se eleva rapidamente de cerca de 2-5% para aproximadamente 100%.

[0040] O efeito combinado de amortecimento sobre entrada da energia e amplitude resultante é conhecido como ganho de acionamento estendido, que representa uma estimativa de quanta potência seria requerida para manter a amplitude de vibração visada, se mais do que 100% de potência estiverem disponíveis:

[0041] Deve ser notado que, para finalidades das modalidades previstas aqui, que o termo ganho de acionamento pode, em algumas modalidades, se referir a corrente de acionamento, tensão de desvio, ou qualquer sinal medido ou derivado que indica a quantidade de potência necessária para acionar o medidor a uma amplitude particular. Em modalidades relacionadas, o termo ganho de acionamento pode ser expandido para englobar qualquer métrica utilizada para detectar fluxo multifásico, tal como níveis de ruído, desvio padrão de sinais, medições relacionadas com amortecimento e qualquer outro meio conhecido na técnica para detectar fluxo em fase mista. Em uma modalidade, estas métricas podem ser comparadas através dos sensores de desvio a fim de detectar uma fase mista.

[0042] Os condutos ou membros vibratórios consomem muito pouca energia para se manter vibrando na sua primeira frequência ressonante, desse que todo fluido no medidor seja homogêneo com respeito a densidade. No caso do fluido consistir de dois (ou mais) componentes imiscíveis de diferentes densidades, a vibração do tubo vai causar deslocamento de diferentes magnitudes de cada um dos componentes. Esta diferença de deslocamento, ou desacoplamento e a magnitude deste foi mostrada ser dependente da razão das densidades dos componentes assim como do número de Stokes inverso: onde w é a frequência de vibração, v é a viscosidade cinemática do fluido e r é o raio da partícula. Deve ser notado que a partícula pode ter uma densidade mais baixa do que o fluido, como no caso de uma bolha.

[0043] Desacoplamento que ocorre entre os componentes causa a ocorrência de amortecimento na vibração do tubo, requerendo mais energia para manter vibração, ou reduzir a amplitude de vibração, para uma entrada de energia de quantidade fixa.

[0044] Figura 2 é um diagrama de bloco da eletrônica de medidor 20 de acordo com uma modalidade. Em operação, o medidor de fluxo 5 fornece vários valores de medição que podem ser emitidos incluindo um ou mais de um valor medido ou rateado de densidade, a vazão em massa, vazão em volume, vazões em massa e volume de componente individual e vazão total, incluindo, por exemplo, fluxo tanto de volume quanto de massa de componentes de fluxo individuais.

[0045] O medidor de fluxo 5 gera uma resposta vibracional. A resposta vibracional é recebida e processada pela eletrônica de medidor 20 para gerar um ou mais valores de medição de fluido. Os valores podem ser monitorados, registrados, salvos, totalizados e/ou emitidos como saída.

[0046] A eletrônica de medidor 20 inclui uma interface 301, um sistema de processamento 303 em comunicação com a interface 301 e um sistema de armazenamento 304 em comunicação com o sistema de processamento 303. Embora estes componentes sejam mostrados como blocos distintos, deve ficar entendido que a eletrônica de medidor 20 pode ser composta de várias combinações de componentes integrados e/ou discretos.

[0047] A interface 301 pode ser configurada para se acoplar aos fios condutores100 e trocar sinais com o acionador 104, sensores de desvio 105, 105' e sensores de temperatura 106, por exemplo. A interface 301 pode ser ainda configurada para se comunicar sobre o trajeto de comunicação 26, tal como para dispositivos externos.

[0048] O sistema de processamento 303 pode compreender qualquer modo de sistema de processamento. O sistema de processamento 303 é configurado para recuperar e executar rotinas armazenadas a fim de operar o medidor de fluxo 5. O sistema de armazenamento 304 pode armazenar rotinas incluindo uma rotina de medidor geral 305 e uma rotina de ganho de acionamento 313. O sistema de armazenamento 304 pode armazenar medições, valores recebidos, valores de trabalho e outras informações. Em algumas modalidades, o sistema de armazenamento armazena um fluxo de massa (m) 321, uma densidade (p) 325, um limiar de densidade 326, uma viscosidade (μ) 323, uma temperatura (T) 324, uma pressão 309, um ganho de acionamento 306, um limiar de ganho de acionamento 302 e quaisquer outras variáveis conhecidas na técnica. As rotinas 305, 313 podem compreender qualquer sinal notado, assim como outras variáveis conhecidas na técnica. Outras rotinas de medição/processamento são contempladas e estão dentro do escopo da descrição e das reivindicações.

[0049] A rotina de medidor geral 305 pode produzir e armazenar quantificações de fluido e medições de fluxo. Estes valores podem compreender valores de medição substancialmente instantâneos ou podem compreender valores totalizados ou acumulados. Por exemplo, a rotina de medidor geral 305 pode gerar medições de fluxo de massa e armazenar as mesmas no armazenamento de fluxo de massa 321 do sistema de armazenamento 304, por exemplo. Similarmente, a rotina de medidor geral 305 pode gerar medições de densidade e armazenar as mesmas no armazenamento de densidade 325 do sistema de armazenamento 304, por exemplo. Os valores de fluxo de massa 321 e densidade 325 são determinados a partir da resposta vibracional, como previamente discutido e as conhecido na técnica. O fluxo de massa e outras medições pode compreendem um valor substancialmente instantâneo, pode compreender uma amostra, pode compreender um valor rateado por um intervalo de tempo ou pode compreender um valor acumulado por um intervalo de tempo. O intervalo de tempo pode ser escolhido para corresponder a um bloco de tempo durante o qual certas condições do fluido são detectadas, por exemplo, um estado fluido apenas líquido, ou alternativamente, um estado fluido incluindo líquidos, gás arrastado, e/ou sólidos, solutos e suas combinações. Além disso, outras quantificações de fluxo em massa e volume e correlatas são contempladas e estão dentro do escopo da descrição e das reivindicações.

[0050] Um limiar de ganho de acionamento 302 pode ser usado para distinguir fluxo e monitorar dissolução de soluto. Diferentes limiares de ganho de acionamento 302 podem ser utilizados para diferenciar entre fluxos de material compreendendo diferentes frações de fase. Similarmente, um limiar de densidade 326 aplicado à leitura de densidade 325 pode também ser usado, separadamente ou junto com o ganho de acionamento, para distinguir fluxo de fase mista e dissolução de soluto. Diferentes limiares de densidade 326 podem ser utilizados para diferenciar entre fluxos de material compreendendo diferentes frações de fase. Ganho de acionamento 306 pode ser utilizado como uma métrica para a sensibilidade da resposta vibratória do medidor de fluxo para a presença de fluidos de várias frações de fase, por exemplo, sem limitação. Limiares de ganho de acionamento 302 e limiares de densidade 326 podem ser simplesmente inseridos como entrada ou programados na eletrônica de medidor 20 e podem ser escolhidos com base nas condições de processo, como será entendido pelos versados na técnica.

[0051] Em uma modalidade, diferentes limiares de ganho de acionamento 302 variam dependendo da aplicação e podem ser discernidos consequentemente. Em uma modalidade, propriedades e taxas de fluido são assumidas permanecer relativamente constantes no tempo (“aplicações estáveis”) e é assumido que não vai haver nenhuma flutuação súbita. Um exemplo de operação desta, sem limitação, é um poço de petróleo de produção natural em que a vazão é comandada pela pressão do poço subterrâneo. A pressão é assumida permanecer razoavelmente constante por curtos períodos de tempo (< 1 dia, por exemplo). Poços de elevação artificial, tais como aqueles comandados por uma bomba elétrica submersível, iriam também cair dentro desta aplicação pois as vazões são mantidas razoavelmente constantes. Como resultado de condições razoavelmente constantes, é apropriado ser sensível a pequenos aumentos de ganho de acionamento e permanecer em um estado corretivo pela maior parte do tempo. Ou seja, para aplicações que são conhecidas como tendo vazões e densidades constantes, é frequentemente desejável interpolar por períodos de tempo extensos na busca por medições acuradas tomadas em períodos de baixo teor de gás, ignorando, assim, muitas das medições errôneas tomadas em períodos de teor de gás mais alto entre elas. Mais uma vez, poços de petróleo/gás são aplicações meramente exemplificativas e não devem ser considerados limitativos, pois qualquer aplicação de medidor de fluxo 5 conhecida na técnica é considerada aqui.

[0052] Em uma modalidade, é assumido que a vazão em volume da mistura (gás e líquido) é constante enquanto gás está presente. Portanto, a vazão de líquido pode ser calculada com base na seguinte equação, por exemplo sem limitação: Vlíquido 2 = Vmistura * (1 - GVF) (4) onde: GVF é a fração em volume de gás. onde: é a densidade da mistura; é a densidade do líquido; e é a densidade do gás.

[0053] Em condições de fluxo onde nenhum gás está presente, a vazão em volume da mistura é igual à vazão em volume de líquido. Porém, em uma modalidade, é feita a premissa de que a vazão em volume da mistura não varia quando gás está presente.

[0054] Nos tempos quando um ganho de acionamento é baixo e estável, gás não está presente na tubulação e todas as medições podem ser assumidas ser precisas dentro de especificações normais do medidor de fluxo. Muitas fontes de fluido envolvem apenas gás arrastado intermitente e no curso de uma hora, ou um dia, ou outro período de tempo predeterminado, é provável que um exista um intervalo de tempo onde pouco ou nenhum gás está presente. Durante este tempo, o ganho de acionamento é baixo e estável e vazão, densidade e qualquer outra medição feita pelo medidor pode ser confiada e emitida para o usuário ou registrada para análise estatística. Isto iria permitir uma determinação acurada de vazões de componente nesse período de baixo ganho de acionamento, por exemplo sem limitação.

[0055] Como assinalado acima, quando o ganho de acionamento de um medidor de fluxo 5 se eleva acima de um certo limiar, então, o fluido no medidor é considerado ser fluxo multifásico e ação corretiva é tomada para melhorar a precisão dos valores medidos. Assim, quando o ganho de acionamento está acima do limiar, o medidor operas em um estado corretivo. Valores de retenção (variáveis medidas utilizadas a partir de um período de fluxo monofásico) para densidade, vazão em volume e vazão de massa a partir de períodos de baixo ganho de acionamento 306 (ganho de acionamento 306 abaixo do limiar de ganho de acionamento 302) são, portanto, utilizados durante o estado corretivo de modo a substituir ou melhorar a precisão de variáveis medidas. Como vazões e densidade podem variar com o tempo, valores de retenção devem ser periodicamente atualizados; porém pela maior parte do tempo, a rotina de limiar de ganho de acionamento 315 pode permanece em um estado corretivo e interpolar através de mesmo pequenas quantidades de gás arrastado. É aceitável permanecer neste estado corretivo por períodos de tempo relativamente longos, pois a alternativa é aceitar grandes erros associados com gás arrastado em um medidor de fluxo 5. Assim, é mais benéfico medir valores precisos apenas ocasionalmente do que tomar frequentemente medições que apresentam grandes erros. Se o limiar é definido demasiadamente alto, então os valores medidos e valores de retenção podem estar baseados em medições multifásicas e os valores de líquido corrigidos vão estar em erro.

[0056] Se o limiar de ganho de acionamento é definido demasiadamente baixo, então, valores de retenção podem nunca ser determinados durante um dado período de tempo. Por exemplo, em aplicações onde há gás presente em todos/na maior parte dos tempos, de modo tal que o ganho de acionamento nunca cai abaixo do limiar, o limiar default é claramente definido demasiadamente baixo. Em uma modalidade, o limiar de ganho de acionamento 302 é assim definido de maneira tal que valores de retenção são periodicamente determinados a partir de períodos de ganho de acionamento mínimo. Caso o ganho de acionamento mínimo aumente ou diminua com o tempo, então o limiar de ganho de acionamento 302 é ajustado automaticamente. Em uma modalidade, o valor do limiar de ganho de acionamento 302 é determinado não com base em um desejo de identificar períodos de tempo com e sem gás, como na técnica anterior, mas, ao contrário, o limiar de ganho de acionamento 302 é escolhido especificamente para determinar o número de valores de retenção que ele vai criar por um dado período. Este número de valores de retenção e o período de tempo podem ser especificados pelo usuário em uma modalidade; porém, este pode também ser determinado no momento de construção/teste do medidor de fluxo 5. Por exemplo, para uma dada aplicação, pode fazer sentido determinar automaticamente um limiar de ganho de acionamento 302 que vai permitir cinco atualizações para os valores de retenção durante um dado período de tempo. Cinco atualizações é apenas um exemplo e mais ou menos atualizações durante um quadro de tempo predeterminado são contempladas.

[0057] Este conceito representa um desvio em relação à ideia histórica de escolher um limiar de ganho de acionamento 302 como o valor acima de que a rotina de limiar de ganho de acionamento 315 assume que gás foi detectado. Medidores de fluxo 5 têm a capacidade de detectar mesmo pequenas quantidades de gás arrastado em uma corrente líquida via uma potência de acionamento de medição de tubo, conhecida como ganho de acionamento de diagnóstico 306. O ganho de acionamento 306 é uma medida da quantidade de potência de acionamento requerida para manter os condutos de fluxo de um medidor Coriolis vibrando a amplitude constante. Para medição de gás ou líquido monofásico, o ganho de acionamento 306 é baixo e estável, pois relativamente pouca potência é requerida para vibrar uma estrutura na sua frequência natural. Porém, quando mesmo pequenas quantidades de gás estão presentes em um líquido, ou pequenas quantidades de líquido estão presentes em um gás, a potência de acionamento requerida para vibração aumenta drasticamente. Isto torna o ganho de acionamento 306 um diagnóstico de detecção muito confiável para gás arrastado. Historicamente, o limiar de ganho de acionamento 302 era usado simplesmente com um meio de identificar porções de tempo onde gás está presente. Isto foi basicamente empregado como uma indicação binária da presença/ausência de gás. Nas modalidades apresentadas, porém, gás pode estar presente frequentemente ou sempre, de modo que tomar as melhores medições possíveis—aquelas com o mínimo de gás e o menor ganho de acionamento—é posto em prática. Assim, o limiar de ganho de acionamento 302 pode ser automaticamente determinado com base não simplesmente na detecção de gás, mas ao contrário na determinação dos períodos de gás mínimo a fim de encontrar os melhores valores de retenção disponíveis para um dado período de tempo. Isto balanceia a necessidade de precisão com a necessidade de atualizar para ocasionalmente para detectar variações na vazão de processo e na composição do fluido. Em algumas modalidades, porém, limiares de ganho de acionamento 302 podem simplesmente ser inseridos como entrada ou programados na eletrônica de medidor 20.

[0058] A fim de determinar o limiar de ganho de acionamento 302, um sinal de período de tempo predeterminado do ganho de acionamento pode ser monitorado. Um limiar de ganho de acionamento atualizado 302 é determinado com base no limiar mínimo requerido de maneira tal que o ganho de acionamento 306 cai abaixo do limiar de ganho de acionamento 302 um número especificado de vezes pelo período de tempo predeterminado. Em uma modalidade, uma opção adiciona é requerer que o ganho de acionamento 306 caia abaixo do limiar de ganho de acionamento 302 por um espaço de tempo predeterminado. Este espaço de tempo predeterminado é o tempo necessário para o ganho de acionamento 306 estar abaixo do limiar de ganho de acionamento 302 antes da rotina do limiar de ganho de acionamento 315 determinar entrada em um estado corretivo e adquirir novos valores de retenção. Isto protege contra excursões instantâneas de um sinal de ganho de acionamento ruidoso que não representa verdadeiramente uma queda sustentada no amortecimento devido a menos gás nos tubos de fluxo.

[0059] O número de valores de retenção desejados em um período de tempo predeterminado pode ser determinado com base na aplicação e em condições. Um limiar de ganho de acionamento 302 que iria produzir o número desejado de valores de retenção pelo período de tempo predeterminado é estimado e então usado durante o período de tempo subsequente para a determinação de valores de retenção. Assim, em uma modalidade, um novo limiar é determinado para um período de tempo particular com base em leituras provenientes do período de tempo precedente. Como as condições de processo são razoavelmente estáveis nestes cenários, é assumido que o limiar determinado proveniente de um período de tempo vai ser relevante durante o próximo período de tempo quando ele é usado, produzindo assim grosseiramente o mesmo número de valores de retenção. Porém, em uma modalidade alternativa, a rotina do limiar de ganho de acionamento 315 está baseada em uma janela de dados rolante e não em períodos de tempo discretos. Neste caso, o limiar de ganho de acionamento 302 iria ser continuamente atualizado e ser mais relevante para condições correntes.

[0060] Em outras aplicações, pode ser assumido apenas que a densidade do líquido permanece constante durante períodos de alto ganho de acionamento (i.e., “aplicações não estáveis”). Por causa disto, pode apenas ser assumido que medições de vazão de massa medem precisamente a vazão de massa de líquido quando há gás presente. Isto permite que a vazão em volume de líquido seja determinada a partir da seguinte equação, por exemplo sem limitação:

[0061] Para aplicações não estáveis, é possível a densidade do líquido possa também flutuar, possivelmente devido a variações no corte de água, por exemplo, sem limitação. Por causa disso, o limiar de ganho de acionamento 302 é definido ligeiramente mais alto do que para aplicações estáveis. Desta maneira, o medidor de fluxo 5 não gasta muito tempo em um estado corretivo, o que está em contraste com as aplicações estáveis acima assinaladas onde as condições de processo são constantes o bastante o que é ideal para ser mais conservador e permanecer em um estado corretivo mais frequentemente.

[0062] Deve ser notado que aumentar simplesmente o número de valores de retenção desejados não vai obter o comportamento desejado de medição em tempo real. O ganho de acionamento 306 pode ser baixo e estável pela maior parte do empo em algumas aplicações não estáveis a despeito de que densidade, fluxo em volume e vazão de massa possam flutuar. Deve também ser notado que, embora o ganho de acionamento seja baixo, há ainda frequentemente minúsculas flutuações. Por exemplo, sem limitação, mesmo quando não há gás arrastado no fluido de processo, o ganho de acionamento não vai ficar constante a digamos 4%, mas vai ao contrário flutuar erraticamente entre 3,9 e 4,1%. Estas flutuações podem ser devidas a ruído de fluxo ou vibrações de tubo. Mais uma vez, isto é meramente um exemplo para finalidades ilustrativas. Caso a metodologia de limiar descrita acima para aplicações estáveis seja utilizada, o limiar poderia ser definido relativamente baixo (por exemplo, 4%, com referência ao exemplo acima), e ainda produzir muitos valores de retenção. Para aplicações não estáveis, quando ganho de acionamento é este baixo, não iria ser vantajoso reter densidade, uma vez que densidade poderia variar e é importante notar e medir esta variação para manter leituras precisas. Mais uma vez, isto não é uma grande preocupação para aplicações estáveis, pois a densidade não varia rapidamente.

[0063] Em uma modalidade para aplicações não estáveis, a fim de impedir que densidade ou outros valores de retenção sejam indesejavelmente retidos em casos, tais como aqueles descritos acima, uma constante pode ser adicionada ao limiar de ganho de acionamento 302 automaticamente determinado. Voltando ao exemplo acima mais uma vez, se o limiar for automaticamente determinado ser 4%, dados cinco valores de retenção durante um período de tempo exemplo, então este poderia aumentado de 5% para 9%, por exemplo sem limitação. Isto permitir que uma densidade medida seja emitida a maior parte do tempo, com exceções feitas para períodos tendo bastante gás arrastado para aumentar o ganho de acionamento significantemente—muito mais do que 5% acima de um período sem gás, por exemplo.

Ajuste de Fração de Fase

[0064] Para aplicações onde frações de fase poderiam variar durante um processo, modalidades são fornecidas. Métodos para medir a vazão de massa podem ser alterados pois a fase de fluido de processo (por exemplo sólidos, água, óleo e gás) varia.

[0065] Densidade pode ser utilizada para determinar a composição de um fluido com dois componentes dos quais cada um tem densidades diferentes. Um exemplo simples é corte de água:

[0066] Densidade pode também ser usada para determinar a fração de fase (gás ou líquida) de um fluido de processo, utilizando a Equação 5. Similarmente, a concentração de sólidos em um líquido pode ser determinada como se segue: onde: é a densidade dos sólidos.

[0067] Geralmente, ganho de acionamento se comporta muito diferentemente no caso de dois líquidos, gás e líquido, ou sólido e líquido. No caso de dois líquidos, ganho de acionamento é geralmente baixo e estável. No caso de líquido com gás, ele vai ser muito mais alto ou saturado a 100% e com sólidos, usualmente ele é ligeiramente elevado, mas o sinal contém mais ruído. Todas densidades assinaladas aqui podem ser compensadas em temperatura. O grau de compensação em temperatura e/ou método de compensação em temperatura utilizados podem variar dependendo do tipo de fluxo determinado ou fase do fluido de processo.

[0068] Voltando à Figura 3, um gráfico mostra um exemplo de como o ganho de acionamento é utilizado para detectar a presença de sólidos em uma solução. No gráfico exemplificativo dado, um soluto sólido é adicionado em três pontos, A, B e C. O ganho de acionamento aumenta intensamente quando o soluto é adicionado à solução, como indicado por picos que correspondem à adição de solutos A, B e C. Isto é também acompanhado por elevações correspondentes de densidade. O ganho de acionamento retorna para uma linha de base estável, a, b, c, depois de passar por pico e isto indica que o soluto é solubilizado. Deve ser notado que o traço de densidade se estabilizes depois de cada adição de soluto, mas a densidade da solução aumenta globalmente. Em uma modalidade, a detecção de uma linha de base estável pós adição de soluto, indica que um soluto entrou na solução. Os picos de ganho de acionamento, A, B, C, são claramente discerníveis. Porém, em uma modalidade, quando a adição de soluto tem um efeito substancial sobre densidade, tal como ilustrado, variação de densidade e/ou estabilidade de densidade podem ser utilizadas como um indicador primário de dissolução, com o ganho de acionamento utilizado como uma variável confirmatória.

[0069] Deve ser notado que solutos sólidos tendo um perfil de dissolução diferente do que aquele ilustrado na Figura 3 são também contemplados. Em alguns casos, a adição de soluto causa um aumento lento do ganho de acionamento que se nivela uma vez que o soluto é solubilizado. O ganho de acionamento então permanece neste nível mais alto. Mais uma vez, isto pode ser utilizado como uma indicação de dissolução apenas, ou pode ser utilizado como um indicador secundário, junto com densidade, de que o soluto foi adicionado na quantidade correta e que ele é totalmente dissolvido. Um deslocamento global no em ganho de acionamento nominal e densidade indica que o soluto foi adicionado na quantidade correta e a estabilidade do sinal de ganho de acionamento indica que o soluto se dissolveu totalmente.

[0070] O gráfico da Figura 3 é dado apenas como um exemplo de medições potenciais de adição de sólidos. O formato das curvas, intensidade dos picos, declives, retorno para uma linha de base ou não e outras características ilustradas são meramente exemplos. Vai ser reconhecido por aqueles especialistas na técnica que diferentes sólidos/solutos e diferentes fluidos de processo vão apresentar formato de curva potencialmente singular, formato e tamanho de pico singular, declives singulares, retorno(s) singular(es) para linha de base, combinações singulares das assinaturas e/ou comportamentos de ganho de acionamento/densidade acima mencionados e geralmente singulares - que são inúmeros para ilustrar.

[0071] Com o conhecimento de como ganho de acionamento se comporta em relação às fases presentes no processo, processos que são sujeitos a frações de fase variáveis podem ser ajustados para medir mais precisamente a vazão.

[0072] Um método para ajustar operação do medidor de fluxo 5 para compensar para variações de fração de fase é ilustrado na Figura 4. Na etapa 400 o ganho de acionamento 306 do medidor de fluxo 5 é medido. Então, na etapa 402 é determinado se o ganho de acionamento 306 está abaixo de um primeiro limiar “baixo”. Um ganho de acionamento medido abaixo do primeiro ponto limiar é indicativo que há uma probabilidade que o fluido de processo seja composto somente de líquidos. Se este for o caso, na etapa 404 um valor de densidade medida 325 iria ser usado para determinar uma alocação de concentração de líquido e fluxo de massa iria ser alocado para cada líquido no fluido de processo. Um exemplo iria ser utilizar uma equação de corte de água tal como aquela do exemplo de Equação 7.

[0073] Porém, caso seja determinado na etapa 402 que o ganho de acionamento 306 está acima do primeiro limiar “baixo”, o ganho de acionamento seria ainda analisado na etapa 406. Um ganho de acionamento medido acima do primeiro ponto limiar é indicativo de que há uma probabilidade de que o fluido de processo compreende componentes não líquidos. A análise do ganho de acionamento da etapa 406 pode, em uma modalidade, averiguar se o ganho de acionamento 306 está acima do valor limiar baixo e também abaixo de um segundo limiar de nível de ganho de acionamento, mais alto. A análise de ganho de acionamento da etapa 406 poderia, em uma modalidade, ou alternativamente ou em conjunto com segundo limiar de nível de ganho de acionamento, determinar e se o ganho de acionamento 306 está abaixo de um limiar de ruído ou outra medida de estabilidade ou variância, que pode também ser fixada, predeterminada, e/ou dinamicamente determinada por algoritmo. Se, durante a análise do ganho de acionamento da etapa 406, é verificado que o ganho de acionamento está abaixo do segundo limiar de nível de ganho de acionamento e/ou abaixo do limiar de ruído, isto é indicativo da potencial presença de fases adicionais. Portanto, para auxiliar na determinação da composição do fluido de processo, a densidade 325 do fluido de processo é medida na etapa 408.

[0074] Na etapa 408, se a densidade é determinada estar dentro de uma faixa de densidades associada com a presença de uma fase de sólidos, os valores da densidade da mistura e da densidade do líquido são utilizados para calcular uma alocação de concentração de líquido/sólido na etapa 410. Em um exemplo, este cálculo pode compreender Equação 8 ou similar. Conhecendo a porção de fluxo de processo que compreende líquidos e a porção que compreende sólidos, cálculos de vazão podem ser ajustados proporcionalmente por alocação de fase, proporcionando assim uma vazão mais precisa. Será apreciado que as faixas de densidade assinaladas podem variar dependendo dos materiais de processo, comportamento do medidor, etc. e podem ser fixadas, predeterminadas e/ou dinamicamente determinadas por algoritmo.

[0075] Na etapa 408, se a densidade é determinada ser mais baixa do que a faixa de densidades associada com a presença de uma fase de sólidos, é averiguado, na etapa 412, se a densidade é determinada ser mais baixa do que um limiar de faixa de líquido. Se a densidade limiar é determinada ser mais baixa do que um limiar de faixa de líquido, isto é indicativo da presença de líquidos e a etapa 404 é realizada, em que o valor da densidade medida 325 é usado para determinar uma alocação de concentração líquido e fluxo de massa é alocado para cada líquido no fluido de processo. Um exemplo seria utilizar uma equação de corte de água tal como aquele do exemplo da Equação 7.

[0076] Se, por outro lado, é averiguado na etapa 412 que a densidade é mais baixa do que o limiar de faixa de líquido, isto é indicativo da presença de gás arrastado e a etapa 414 é realizada. Na etapa 414, a densidade de mistura medida e os valores de densidade do líquido são utilizados para calcular uma GVF. Em um exemplo, este cálculo pode compreender Equação 5 ou similar. Conhecendo a porção de fluxo de processo que compreende líquidos e a porção que compreende gás, cálculos de vazão podem ser ajustados proporcionalmente por alocação de fase, proporcionando assim uma vazão mais precisa.

[0077] Retornando para a análise do ganho de acionamento da etapa 406, se é verificado que o ganho de acionamento está acima do segundo limiar de nível de ganho de acionamento e/ou acima do limiar de ruído, isto é indicativo da potencial presença de fases adicionais. Portanto, para ajudar na determinação da composição do fluido de processo, a densidade 325 do fluido de processo é medida na etapa 416. Se na etapa 416 é determinado que a densidade é mais baixa do que o limiar de faixa de líquido, isto é indicativo da presença de gás arrastado e a etapa 414 é realizada como descrito acima. Mais uma vez, ao conhecer a porção de fluxo de processo que compreende líquidos e a porção que compreende gás, cálculos de vazão podem ser ajustados proporcionalmente por alocação de fase, proporcionando assim uma vazão mais precisa.

[0078] Para todos os pontos onde a vazão é calculada em modalidades, a vazão pode ser alocada para um componente individual, que pode ser emitida como uma vazão resultante individual, fração de fase ou acumulada em um totalizador.

[0079] Se na etapa 416 é determinado que a densidade é mais alta do que o limiar de faixa de líquido, um alarme ou notificação é gerado na etapa 418 indicando um erro potencial.

[0080] Novamente, deve ser enfatizado que ganho de acionamento e limiares de densidade podem ser fixados, predeterminados e/ou determinados dinamicamente por algoritmo durante o uso do medidor de fluxo 5. A densidade do líquido pode inserida como entrada pelo usuário, determinada a partir de propriedades do fluido conhecidas, ou detectada automaticamente, usando ganhos de acionamento como um indicador da última condição do líquido.

[0081] As descrições detalhadas das modalidades acima não são descrições exaustivas de todas modalidades contempladas pelos inventores para estar dentro do escopo da invenção. Na verdade, os versados na técnica irão reconhecer que certos elementos das modalidades acima descritas podem ser combinados de modo variado ou eliminadas para criar outras modalidades e tais outras modalidades estão dentro do escopo e dos ensinamentos da invenção. Será também evidente para os especialistas comuns na técnica que as modalidades acima descritas podem ser combinadas no todo ou em parte para criar modalidades adicionais dentro do escopo e dos ensinamentos da invenção.

[0082] Assim, embora modalidades específicas de e exemplos para a invenção tenham sido descritos aqui para finalidades ilustrativas, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, como os versados na técnica relevante irão reconhecer. Os ensinamentos dados aqui podem ser aplicados a outros sistemas vibratórios e não apenas para as modalidades descritas acima e mostradas nas figuras em anexo. Consequentemente, o escopo da invenção deve ser determinado a partir das seguintes reivindicações.

Claims (10)

1. Medidor vibratório (5), compreendendo: um acionador (104); um membro vibratório (103, 103’) vibrável pelo acionador (104); pelo menos um sensor de desvio (105, 105’) configurado para detectar vibrações do membro vibratório (103, 103’); eletrônica de medidor (20) compreendendo uma interface (301) configurada para receber uma resposta vibracional do, pelo menos, um sensor de desvio (105, 105’) e um sistema de processamento (303) acoplado à interface (301) configurado para: medir um ganho de acionamento (306) do acionador (104); medir uma densidade total (325) de um fluido de processo multifásico no medidor vibratório (5); determinar se o ganho de acionamento (306) está abaixo de um primeiro limiar; e caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento (303) é ainda configurado para: determinar uma alocação de concentração de líquido/fase líquida com a densidade total medida (325) se o ganho de acionamento (306) está abaixo do primeiro limiar e calcular uma vazão para cada fase líquida, determinar pelo menos um dentre se o ganho de acionamento (306) está acima de um segundo limiar, que é maior do que o primeiro limiar, e se o ganho de acionamento (306) está acima de um primeiro limiar de ruído do ganho de acionamento; e determinar uma alocação de concentração de gás/fase líquida com a densidade total medida (325) e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida (325) é mais baixa do que uma faixa de densidade de líquido e calcular uma vazão para cada fase.

2. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento (303) é configurado para: determinar se o ganho de acionamento (306) está abaixo de um primeiro limiar de ruído do ganho de acionamento, se o ganho de acionamento (306) está acima do primeiro limiar.

3. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento (303) é configurado para: determinar uma alocação de concentração de sólido/fase líquida com a densidade total medida (325) e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida (325) está dentro de uma faixa de densidade de sólidos e calcular uma vazão para cada fase.

4. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento (303) é configurado para: determinar uma alocação de concentração de líquido/fase líquida com a densidade total medida (325), se a densidade total medida (325) é mais baixa do que uma faixa de densidade de sólidos e dentro de uma faixa de densidade de líquidos e calcular uma vazão para cada fase.

5. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento (303) é configurado para: determinar uma alocação de concentração de gás/fase líquida com a densidade total medida (325) e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida (325) é mais baixa do que uma faixa de densidade de sólidos e dentro de uma faixa de densidade de gás e calcular uma vazão para cada fase.

6. Método de ajuste de fração de fase de medidor de fluxo e de medição de concentração, compreendendo as etapas de: prover um medidor de fluxo vibratório; escoar um fluido de processo multifásico através do medidor de fluxo vibratório; medir um ganho de acionamento de um acionador do medidor de fluxo vibratório; medir uma densidade do fluido de processo; determinar se o ganho de acionamento está abaixo de um primeiro limiar; e determinar uma alocação de concentração de líquido/fase líquida do fluido de processo com a densidade total medida se o ganho de acionamento está abaixo do primeiro limiar e calcular uma vazão para cada fase líquida; e caracterizado pelo fato de que compreende ainda: determinar pelo menos um dentre se o ganho de acionamento está acima de um segundo limiar, que é maior do que o primeiro limiar, e se o ganho de acionamento está acima de um primeiro limiar de ruído do ganho de acionamento; determinar uma alocação de concentração de gás/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida está mais baixa do que uma faixa de densidade de líquido e calcular uma vazão para cada fase.

7. Método de ajuste de fração de fase de medidor de fluxo e de medição de concentração de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de: determinar se o ganho de acionamento está abaixo de um primeiro limiar de ruído do ganho de acionamente, se o ganho de acionamento está acima do primeiro limiar.

8. Método de ajuste de fração de fase de medidor de fluxo e de medição de concentração de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de: determinar uma alocação de concentração de sólido/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida está dentro de uma faixa de densidade de sólidos, e calcular uma vazão para cada fase fluida.

9. Método de ajuste de fração de fase de medidor de fluxo e de medição de concentração de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pleo fato de que compreende a etapa de: determinar uma alocação de concentração de líquido/fase líquida com a densidade total medida, se a densidade total medida é mais baixa do que uma faixa de densidade de sólidos e dentro de uma faixa de densidade de líquidos, e calcular uma vazão para cada fase.

10. Método de ajuste de fração de fase de medidor de fluxo e de medição de concentração de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de: determinar uma alocação de concentração de gás/fase líquida com a densidade total medida e uma densidade de líquido previamente determinada, se a densidade total medida é mais baixa do que uma faixa de densidade de sólidos e está dentro de uma faixa de densidade de gás e calcular uma vazão para cada fase.