BR112021009526A2

BR112021009526A2 - Método para calibrar um medidor de fluxo de líquido

Info

Publication number: BR112021009526A2
Application number: BR112021009526-8A
Authority: BR
Inventors: Tanunt LEELAYOOVA; Uracha POOPAKDEE
Original assignee: Pvte Company Limited
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2021-10-26
Also published as: PH12021550960A1; US20220049987A1; CN113167632A; SG11202104328VA; EP3953668A4; JP7429699B2; KR20210149022A; AU2020272448A1; US11768099B2; EP3953668A1; WO2020209806A1; JP2022528029A

Abstract

método para calibrar um medidor de fluxo de líquido. um método de calibração para um medidor de fluxo de líquido compreendendo: prover um primeiro tanque (12) para receber o líquido a ser medido e um tanque de armazenamento de líquido (14) conectado ao primeiro tanque (12); prover uma linha de distribuição de líquido (9) para transportar o líquido do tanque de armazenamento de líquido (14) para um dispositivo externo; prover um sensor de pesagem (22) para pesar o líquido contido no primeiro tanque (12) ou no tanque de armazenamento de líquido (14), sendo que durante a realização da calibração para o medidor de fluxo (20): desconectar a linha de distribuição de líquido (9) em uma direção de transporte a jusante do medidor de fluxo de líquido (20) do dispositivo externo; conectar a referida linha de distribuição de líquido (9) na direção de transporte a jusante do medidor de fluxo de líquido (20) a uma linha de calibração (7) conectada ao referido primeiro tanque (12); e determinar uma taxa de fluxo do líquido transportado dentro de um intervalo de tempo predeterminado com base na mudança no peso do líquido medido pelo sensor de pesagem (22) no intervalo de tempo predeterminado, sendo que o líquido do referido tanque de armazenamento de líquido (14) é distribuído através da linha de distribuição de líquido de volta ao primeiro tanque (12), e a taxa de fluxo do líquido do tanque de armazenamento de líquido (14) para o primeiro tanque (12) é controlada de modo a ser substancialmente constante durante a calibração.

Description

“MÉTODO PARA CALIBRAR UM MEDIDOR DE FLUXO DE LÍQUIDO” Campo de invenção

[0001] A presente invenção se refere ao campo da engenharia e, particularmente, se refere a um método para calibrar um sistema de medição de fluxo de líquido. Antecedentes da invenção

[0002] Em um sistema de fabricação de ração animal, existe mistura de matérias-primas sólidas e líquidas como ingredientes de ração animal, tais como, mandioca, milho, arroz e farelo de arroz, com matérias-primas líquidas como aditivos para rações animais usadas na fabricação de ração animal, tais como água, melaço, fungicida, conservantes de qualidade alimentar e sabores, de modo que seja obtida a ração animal com teor de nutrientes completo de acordo com sua formulação e teor de umidade adequado. É prática comum que ingredientes de ração animal e vários agentes químicos devam ser pesados ou medidos em suas quantidades adequadas e introduzidos em um tanque de mistura antes de serem submetidos a qualquer processamento adicional, tais como, agitação, trituração, aquecimento, peletização e embalamento, de modo que um produto acabado de ração animal seja obtido e esteja pronto para o mercado.

[0003] Para um processo de fabricação contínuo, as matérias-primas e vários ingredientes são transportados continuamente para o tanque de mistura. As matérias-primas e ingredientes sólidos são pesados por balanças ou células de carga enquanto são transportados por correias transportadoras ou transportadores helicoidais para o tanque de mistura. Ao mesmo tempo, os ingredientes líquidos são pesados e/ou as taxas de fluxo dos ingredientes líquidos são medidas por medidores de fluxo, a fim de obter as quantidades adequadas de acordo com a formulação dada. Portanto, a precisão dos medidores de fluxo de líquido é extremamente importante, e os medidores de fluxo devem, necessariamente, serem calibrados para que possam sempre atingir a precisão.

[0004] Atualmente, para a calibração do medidor de fluxo, todo o processo de fabricação deve geralmente ser interrompido para realizar a calibração do medidor de fluxo, e então o líquido usado no processo, tal como, água e fungicida, cujo peso é certamente conhecido, é bombeado através do medidor de fluxo a ser calibrado em um determinado intervalo de tempo. Depois disso, uma leitura do medidor é adquirida a fim de comparar com uma taxa de fluxo média do líquido calculada a partir dos pesos conhecidos e intervalos de tempo usados, de modo que um erro do referido medidor de fluxo seja conhecido e, em seguida, o ajuste é realizado para obter o valor correto.

[0005] Um sistema de calibração de medidor de fluxo prático, incluindo a conversão de um sinal de pulso contado adquirido a partir do medidor de fluxo para um peso, geralmente deve ter um receptor de sinal, um processador e uma interface homem-máquina. Ao pesar um peso real, o valor do sinal de pulso emitido pelo medidor de fluxo é adquirido, então os dados são usados para calcular um parâmetro usado para comparar com o peso real do líquido escoado através do medidor de fluxo, sendo que o líquido que escoa pelo medidor de fluxo deve ser enviado para pesar no ponto de uso real (ponto final) devido à taxa de fluxo de líquido diferente em uma tubulação e pressão em comparação com um ponto localizado próximo ao medidor de fluxo. Se os pesos reais forem pesados em um ponto de instalação do medidor de fluxo e no ponto de uso real, haverá um desvio na comparação dos pesos reais obtidos a partir dos dois pontos, mesmo se uma exibição em um sistema de controle for igual a partir das mesmas contagens e os mesmos parâmetros usados. Em geral, se a calibração do medidor de fluxo é requerida para ser realizada em outro ponto, que não seja o ponto de uso, uma válvula usada para ajustar a pressão do líquido na tubulação deve ser ajustada, ou a taxa de fluxo na tubulação deve ser ajustada, de forma que a pressão seja igual à pressão no ponto de uso, a fim de obter a calibração correta e precisa.

[0006] No entanto, o referido método de calibração tem desvantagens, ou seja, leva um tempo relativamente longo para a preparação da calibração, uma vez que a linha de produção pode ter que ser interrompida por um longo tempo, e o líquido submetido à calibração não pode ser utilizado imediatamente, portanto, pode causar dificuldade e desperdício. Além disso, os métodos de calibração existentes também podem facilmente causar um erro, uma vez que os fatores ambientais da calibração não são os mesmos que os fatores ambientais durante a operação real, tais como, desgaste de máquinas, ou seja, uma bomba de pressão, perda de pressão em uma tubulação de transporte em várias alturas de pontos de medição e semelhantes, de modo que este resulte que o método de calibração convencional pode ter um erro e falta de eficiência.

[0007] O pedido de patente tailandesa número 0801005493, publicado como Pedido de Patente número 115985 em 31 de agosto de 2012, divulga um sistema de calibração para um sistema de transporte de combustível em um processo de fabricação de combustível, ou seja, um sistema de injeção de um catalisador de combustível ou um aditivo de combustível, etc., o combustível contido em um tanque é pesado por pelo menos uma célula de carga. A calibração é realizada fornecendo o combustível de um peso conhecido, de forma direta ou indireta, para as células de carga e medindo o peso do combustível fornecido. Em seguida, uma comparação do peso medido adquirido, a partir das células de carga, e do peso conhecido é conduzida a fim de calcular um desvio entre os dois pesos, de modo que a medição seja ajustada a partir dos mesmos.

[0008] A patente US 8.307.692 B2, intitulada “Calibration of Dust Load Flow Measuring Systems”, emitida em 13 de novembro de 2012 pela Siemens Aktiengesellschaftt, Alemanha, mostra um método para calibrar um sistema de medição de fluxo de carga de pó, onde o pó de combustível pulverizado é impulsionado pneumaticamente. No referido método, a pressão entre um recipiente de recepção e um recipiente de medição é controlada para ser um valor constante da pressão operacional real ao longo da calibração, abrindo/fechando o controle de uma válvula de controle de pressão. No entanto, o referido método não pode ser aplicado a uma calibração de medidor de fluxo de líquido, onde o líquido é impulsionado por uma bomba de pressão ou por alimentação por gravidade.

[0009] A publicação do pedido de patente US 2017/0052056 A1, intitulada “Method and Apparatus for Testing Liquid Flowmeter”, da Azbil Corporation, Japão, divulga uma calibração de medidor de fluxo de líquido, onde o líquido é bombeado, através do medidor de fluxo em um tanque de pesagem, e pesado por células de carga, enquanto a temperatura e a pressão do líquido que escoa através do medidor de fluxo estão sendo medidas ao longo da calibração e, em seguida, um erro instrumental do medidor de fluxo é calculado com base nos valores medidos. No entanto, o método de acordo com o referido pedido não leva em consideração o ambiente operacional real, tal como, alturas dos pontos de pesagem para a calibração, uma altura e um comprimento de uma tubulação e o uso e o desgaste de uma bomba de transporte de líquido, o que pode resultar que o fluxo de líquido não seja igual ao fluxo durante a operação real, embora a bomba seja operada na mesma velocidade de rotação. Além disso, não parece que se o líquido submetido à calibração possa ser reutilizado ou não. Sumário da invenção

[0010] Para resolver os problemas acima, um objetivo da presente invenção é prover um método de calibração para um medidor de fluxo de líquido, onde é preciso, este pode ser realizado rapidamente de uma maneira semiautomática ou automática, também pode obter economia de custos na calibração sem desperdício por meio do reaproveitamento do líquido submetido à calibração, podendo também obter redução de tempo na interrupção de uma linha de produção, de modo que pode reduzir tanto tempo quanto as perdas de matéria-prima na produção, portanto, o custo de produção pode ser reduzido.

[0011] O método de calibração para o medidor de fluxo de líquido de acordo com esta invenção compreende: prover um primeiro tanque para receber o referido líquido a ser medido e um tanque de armazenamento de líquido conectado ao referido primeiro tanque; prover uma linha de distribuição de líquido para transportar o líquido a partir do referido tanque de armazenamento de líquido para um dispositivo externo; prover um sensor de pesagem para pesar o líquido contido tanto no primeiro tanque quanto no tanque de armazenamento de líquido, sendo que durante a realização da calibração para o medidor de fluxo: a linha de distribuição de líquido é desconectada em uma direção de transporte a jusante do medidor de fluxo de líquido do dispositivo externo; a referida linha de distribuição de líquido é conectada na direção de transporte a jusante do referido medidor de fluxo de líquido a uma linha de calibração conectada ao referido primeiro tanque; e uma taxa de fluxo do líquido transportado dentro de um determinado intervalo de tempo é determinada usando a mudança no peso do líquido medido pelo referido sensor de pesagem no referido intervalo de tempo, sendo que o líquido do referido tanque de armazenamento de líquido é distribuído através da linha de distribuição de líquido de volta ao referido primeiro tanque, e a taxa de fluxo do líquido, do tanque de armazenamento de líquido para o referido primeiro tanque, é controlada para ser um valor substancialmente constante.

[0012] Em vista do método para distribuir o líquido a partir do referido tanque de armazenamento de líquido através da linha de distribuição de líquido de volta para o referido primeiro tanque, quando a calibração for concluída, o líquido submetido à calibração pode ser imediatamente reutilizado sem qualquer desperdício, de modo que possa reduzir um tempo de interrupção da linha de produção, e também pode reduzir tanto o tempo quanto as perdas de matéria-prima na produção. Portanto, o custo de produção pode ser reduzido.

[0013] Em uma concretização desta invenção, o método de calibração para o medidor de fluxo de líquido pode incluir controlar a taxa de fluxo do líquido do tanque de armazenamento de líquido para o referido primeiro tanque para ser constante durante a referida calibração por um método de controle de retorno (“feedback”) com um sinal do medidor de fluxo. Em vista do referido método, o ambiente pode ser controlado durante a calibração para ser semelhante ao ambiente operacional real. Portanto, a calibração é precisa e pode reduzir um erro.

[0014] Além disso, durante a realização da calibração do medidor de fluxo, a desconexão da linha de distribuição de líquido do dispositivo externo e a conexão da referida linha de distribuição de líquido à referida linha de calibração são conduzidas por duas válvulas de 2 vias ou uma válvula de 3 vias controlada, de forma manual, ou elétrica ou pneumática. Portanto, a calibração pode ser realizada de forma automática ou semiautomática.

[0015] Além disso, o método de calibração pode ser uma calibração de ponto único ou uma calibração de vários pontos.

[0016] O método de acordo com esta invenção pode ser aplicado a um aparelho de fabricação de ração animal, de modo que seja obtida a ração animal com matérias-primas líquidas adequadas de acordo com a formulação e determinadas propriedades físicas.

[0017] Em outra concretização desta invenção, o líquido usado na calibração pode escoar do primeiro tanque para o tanque de armazenamento de líquido tanto por alimentação por gravidade quanto uma força de impulsionamento de uma bomba instalada, de forma interposta, em uma linha de escoamento entre o primeiro tanque e o tanque de armazenamento de líquido. Essa instalação de bomba adicional pode conduzir ao aumento da velocidade do fluxo do líquido escoado entre o primeiro tanque e o tanque de armazenamento de líquido. Portanto, pode ser reduzido um intervalo de tempo onde o processo de produção precisava ser interrompido.

[0018] Além disso, a taxa de fluxo do líquido escoado através do medidor de fluxo na calibração é ajustada para ser a taxa de fluxo operacional real.

[0019] Em outra concretização do método de calibração, de acordo com esta invenção, um ponto de ajuste usado para ajustar a referida taxa de fluxo de líquido para ser constante é calculado a partir de uma média das taxas de fluxo operacionais reais antes de realizar a calibração. Portanto, um erro de calibração devido ao desgaste das máquinas utilizadas no processo pode ser reduzido. Breve descrição dos desenhos

[0020] A Figura 1 ilustra uma primeira concretização de um aparelho para um processo de calibração para um medidor de fluxo de líquido de um método de acordo com esta invenção.

[0021] A Figura 2 ilustra uma segunda concretização de um aparelho para um processo de calibração para o medidor de fluxo de líquido de um método de acordo com esta invenção.

[0022] A Figura 3 é um diagrama de blocos de um sistema de controle para controlar uma taxa de fluxo de líquido para ser constante por um método de controle de retorno.

[0023] A Figura 4 ilustra um exemplo de dados resultantes de uma calibração multiponto.

[0024] A Figura 5 ilustra um fluxo de trabalho do método de acordo com esta invenção. Descrição detalhada

[0025] A descrição fornece uma explicação da invenção exemplificando esta invenção e refere-se aos desenhos anexos a fim de serem exemplos e ajudar a descrevê-los mais claramente, onde números de referência semelhantes se referem a elementos semelhantes nesses desenhos. No entanto, não se pretende limitar esta invenção por esta descrição, e o escopo desta invenção é definido pelas reivindicações anexas.

[0026] A Figura 1 ilustra uma primeira concretização de um aparelho para realizar um método de calibração para um medidor de fluxo de líquido de um método de acordo com esta invenção.

[0027] O aparelho consiste em um primeiro tanque 12 usado para receber um líquido a ser calibrado, tal como, fungicida, água e conservantes de qualidade de alimentação, um tanque de armazenamento de líquido 14 conectado, de forma fluida, ao primeiro tanque 12 por meio de uma válvula 36, que pode ser um válvula de controle manual ou uma válvula de controle de abertura/fechamento pneumática ou elétrica. O líquido que sai do tanque de armazenamento de líquido 14 escoa através de uma linha de distribuição de líquido 9 a fim de transportar o líquido a partir do referido tanque de armazenamento de líquido 14 para um dispositivo externo, tal como, um dispositivo de transporte e um tanque de mistura de ração animal.

[0028] Em uma operação normal, o líquido é impulsionado por um motor elétrico e uma bomba 24, a fim de obter o líquido pressurizado, onde, preferivelmente, uma velocidade rotacional do motor elétrico é controlada por um inversor ou semelhante. O líquido escoado através da bomba 24 é escoado através de um medidor de fluxo de líquido 20 usado para medir uma taxa de fluxo do líquido escoado através da linha de distribuição de líquido 9 e, em seguida, é escoado através de uma válvula 34, mas é bloqueado de tal forma que o líquido não possa ser escoado através de uma válvula 32. As válvulas 32 e 34 podem ser duas válvulas de 2 vias ou apenas uma válvula de 3 vias, sendo que essas válvulas são controladas de forma manual, ou elétrica ou pneumática.

[0029] De acordo com a Figura 1, uma linha ramificada a partir da linha de distribuição de líquido 9 é provida em um ponto localizado a jusante do medidor de fluxo de líquido 20. A referida linha ramificada serve como uma linha de calibração 7, enquanto a outra extremidade da linha de calibração 7 está conectada, de forma fluida, para o primeiro tanque 12.

[0030] Na operação normal, a linha de calibração 7 é bloqueada pela válvula 32 a fim de evitar que o líquido escoe para a linha de calibração 7.

[0031] O medidor de fluxo 20 pode ser um medidor de fluxo de deslocamento ou semelhante. O medidor de fluxo 20 emite um sinal elétrico como um pulso, e tal sinal de pulso é enviado para um conversor de sinal 44 a fim de converter o sinal de pulso em um sinal elétrico padrão. O sinal elétrico emitido a partir do conversor de sinal 44 é diretamente proporcional a uma taxa de fluxo de líquido medida. Em seguida, o sinal emitido a partir do conversor de sinal 44 é enviado para um meio de controle 10, a fim de ser usado em um controle operacional e exibir a taxa de fluxo para informar um operador.

[0032] O medidor de fluxo 20 deve ser calibrado de modo a sempre emitir um valor medido preciso, caso contrário, causará um erro no processo de fabricação e pode não atingir a qualidade desejada do produto.

[0033] O meio de controle 10 pode, por exemplo, ser um microcontrolador PID ou semelhante (por exemplo, controlador P com ganho (constante k) = 1) tendo uma unidade de memória interna para armazenar dados e programas necessários para a operação, pode receber sinais elétricos de sensores externos e pode emitir sinais elétricos a fim de controlar dispositivos conectados ao meio de controle 10 via portas de entrada/saída a fim de operar de acordo com um programa escrito desejado. O meio de controle 10 executa o controle operacional de todos os dispositivos e também pode incluir um mostrador (“display”) e um teclado ou um teclado numérico (não mostrado) ou um dispositivo para receber entrada a partir de um usuário.

[0034] Além disso, o aparelho também consiste em pelo menos um sensor ou dispositivo de pesagem (células de carga) 22, que pode ser instalado em muitas formas diferentes. Na primeira concretização, como mostrado na Figura 1, o tipo de escala de peso das células de carga 22 é instalado de forma pendurado em um teto para pesar o primeiro tanque 12, enquanto as células de carga 22 são instaladas para pesar o tanque de armazenamento de líquido 14 na segunda forma de realização mostrada na Figura 2 conforme descrito em detalhe a seguir.

[0035] Na primeira forma, o primeiro tanque 12 é instalado a um nível mais alto do que o tanque de armazenamento de líquido, de modo que o líquido possa ser escoado de volta para o tanque de armazenamento de líquido 14 por alimentação por gravidade. Nesta concretização, as células de carga são instaladas acima do primeiro tanque 12 a fim de servir como um leitor de peso para o líquido contido no primeiro tanque

12.

[0036] O sinal emitido a partir das células de carga 22 é enviado para um conversor de sinal 42, onde o sinal é convertido em sinal analógico elétrico (tal como, sinal 0 - 10 Vdc ou 4 - 20 mA) correspondendo a um peso medido adquirido das células de carga 22. O sinal elétrico emitido pelo conversor de sinal 42 é diretamente proporcional ao peso do líquido contido no tanque medido. Em seguida, o sinal emitido a partir do conversor de sinal 42 é enviado para o meio de controle 10, a fim de ser usado para processamento posterior.

[0037] Durante a realização da calibração do medidor de fluxo 20, o meio de controle é configurado de modo que a linha de distribuição de líquido 9 seja desconectada em uma direção de transporte a jusante do medidor de fluxo de líquido 20 a partir do dispositivo externo e, ao mesmo tempo, a referida linha de distribuição de líquido 9 é conectada na direção de transporte a jusante do referido medidor de fluxo de líquido 20 à linha de calibração 7 conectada ao referido primeiro tanque 12, de modo que o líquido a partir do tanque de armazenamento de líquido 14 seja bombeado pela bomba 24 através do medidor de fluxo 20 através da válvula 32 para o primeiro tanque 12.

[0038] De acordo com a primeira concretização desta invenção, a válvula 36 é fechada a fim de bloquear o líquido do primeiro tanque 12 de escoar para o tanque de armazenamento de líquido 14. Em seguida, o meio de controle 10 começa a armazenar os dados de peso e tempo do primeiro tanque 12 e o líquido contido nele juntamente com os dados de sinal de pulso do medidor de fluxo 20 em relação ao tempo, que é continuamente aumentado, uma vez que o líquido é bombeado de volta através da linha de calibração 7 e interrompe o armazenamento dos dados de peso e tempo quando a calibração é concluída.

[0039] Em seguida, a taxa de fluxo do líquido transportado dentro de um determinado intervalo de tempo é determinada usando a mudança no peso do líquido medido pelo referido sensor de pesagem 22 no referido intervalo de tempo, sendo que o líquido do referido tanque de armazenamento de líquido 14 é distribuído através da linha de distribuição de líquido de volta ao referido primeiro tanque 12, e a taxa de fluxo do líquido escoando a partir do tanque de armazenamento de líquido 14 para o referido primeiro tanque 12 é controlada para ser um valor substancialmente constante, por exemplo, por um inversor (não mostrado), de modo que sua condição seja próxima da condição operacional real, tanto quanto possível.

[0040] A Figura 2 ilustra uma segunda concretização de um aparelho para um processo de calibração para o medidor de fluxo de líquido de um método de acordo com esta invenção.

[0041] De acordo com a Figura 2, a configuração é semelhante à da concretização mostrada na Figura 1, exceto que as células de carga 22 são instaladas a fim de pesar um tanque de armazenamento de líquido 14 servido como uma caixa de reservatório, onde o peso está incluído no peso do líquido contido no tanque de armazenamento de líquido 14. A segunda concretização é adequada para a calibração do medidor de fluxo 20 através da medição da redução do peso do líquido contido no tanque de armazenamento de líquido 14. Nesta concretização, uma bomba 39 pode ser usada para bombear o líquido a partir de um primeiro tanque 12 de volta para o tanque de armazenamento de líquido 14 ou pode deixar o líquido escoar de volta através de uma válvula 36 pela força gravitacional. Nesta concretização, as células de carga 22 são instaladas por baixo do tanque de armazenamento de líquido 14 para ler o peso perdido durante a realização da calibração.

[0042] Durante a calibração de acordo com a segunda concretização, um meio de controle 10 começa a armazenar os dados de peso do tanque de armazenamento de líquido 14 e o líquido nele contido, que é continuamente diminuído, uma vez que o líquido contido no tanque de armazenamento de líquido 14 é bombeado, juntamente com os dados do sinal de pulso do medidor de fluxo 20 em relação ao tempo, e interrompe o armazenamento dos dados de peso adquiridos das células de carga, quando a calibração é completada, de modo que seja utilizado para determinar a mudança do peso durante a calibração.

[0043] Além disso, na segunda concretização, consiste ainda uma bomba 39 instalada, de forma interposta, em uma linha de escoamento entre o primeiro tanque 12 e o tanque de armazenamento de líquido 14 para enchimento do líquido no tanque de armazenamento de líquido 14 até um peso predeterminado rapidamente antes de iniciar o calibração. Visto que o líquido é escoado a partir do primeiro tanque 12 para o tanque de armazenamento de líquido 14 pela bomba 39 em vez da alimentação por gravidade, o intervalo de tempo de calibração pode ser reduzido.

[0044] De acordo com a segunda concretização, outros elementos são semelhantes aos da primeira concretização, como mostrado na Figura 1, e os números de referência semelhantes são usados, portanto, não é necessário explicá-lo repetidamente aqui.

[0045] Após a calibração ser concluída, quando o medidor de fluxo de líquido 20 estiver devidamente calibrado de modo que sua precisão possa ser alcançada a partir do mesmo, o meio de controle abrirá a válvula 34 e fechará a válvula 32 a fim de ser capaz de realizar ainda de acordo com o processo de fabricação.

[0046] A Figura 3 é um diagrama de blocos de um sistema de controle para controlar a taxa de fluxo de líquido para ser constante por um método de controle de retorno.

[0047] De acordo com a Figura 3, um inversor 11 é um dispositivo para acionar um motor/bomba 24, a fim de controlar a taxa de fluxo da bomba 24, variando a frequência de entrada de motor do motor e da bomba 24 no processo para ser um ponto de ajuste predeterminado (pulso/minuto ou pulso/segundo) em todo o tempo, de modo que a taxa de fluxo do líquido em um ponto de calibração seja igual àquela em um ponto final, que está conectado ao dispositivo externo. Se o ponto final estiver localizado afastado e abaixo do ponto de calibração, o inversor irá diminuir a taxa de fluxo da bomba 24, de forma que o líquido escoado fora do ponto de calibração seja diminuído. Mas se o ponto final estiver localizado afastado e acima do ponto de calibração, o inversor aumentará a taxa de fluxo da bomba 24, de modo que o líquido escoado fora do ponto de calibração seja aumentado. O sinal de pulso adquirido do sensor de medição de fluxo (medidor de fluxo) 20 no processo é convertido para a taxa de fluxo em uma unidade de pulso/minuto (ou pulso/segundo dependendo da especificação do medidor de fluxo), sendo que um pulso é diretamente proporcional a velocidade instantânea e volume do líquido escoado através do sensor de medição de fluxo. O sinal de pulso/minuto (ou pulso/segundo) é enviado como um sinal de retorno para o controlador 10, a fim de instruir o inversor a aumentar ou diminuir o valor de saída do inversor, que é uma instrução de controle de velocidade de rotação do motor elétrico/bomba 24, de modo que o líquido escoado através da bomba 24 a partir do tanque de armazenamento de líquido 14 para o primeiro tanque 12 durante a calibração é controlado para ser uma taxa de fluxo substancialmente constante. Conforme explicado acima, isto resulta que o erro de medição é significativamente reduzido.

[0048] Em seguida, as etapas de calibração do método de calibração de acordo com esta invenção são descritas com referência às Figuras 4 e 5.

[0049] Em seguida, o método de calibração de acordo com esta invenção é explicado com referência à Figura 5.

[0050] De acordo com a Figura 5, quando a calibração é iniciada, após a linha de distribuição de líquido 9 ser desconectada em uma direção de transporte a jusante do medidor de fluxo de líquido 20 a partir do dispositivo externo, e a referida linha de distribuição de líquido 9 ser conectada na direção de transporte a jusante do referido medidor de fluxo de líquido 20 a uma linha de calibração 7 conectada ao primeiro tanque 12 de acordo com as etapas S502 e S504, respectivamente, o controlador então determina uma taxa de fluxo real do líquido transportado dentro de um determinado intervalo de tempo, ou seja, a partir de um ponto de início de calibração a um determinado ponto (ponto de ajuste alvo), a fim de interromper a realização da calibração, sendo que os dados são armazenados de forma intermitente, conforme fornecidos na memória do controlador 10 (etapa S506), e na etapa S508, o controlador calcula a taxa de fluxo real do líquido transportado dentro deste intervalo de tempo determinado a partir da taxa de mudança no peso medido adquirido a partir das células de carga 22, e a leitura do medidor de fluxo 20 é ajustada, de modo que esta esteja de acordo com a taxa de fluxo real calculada, conforme será explicado em detalhes posteriormente.

[0051] O controlador preferencialmente usa dados de aprendizagem de máquina obtidos a partir da operação real para controlar automaticamente o inversor na calibração e ajustar a taxa de fluxo do motor/bomba 24 a ser aumentada, a fim de compensar uma taxa de fluxo reduzida no caso de uma deterioração da eficiência da bomba de acordo com um exemplo como será explicado em detalhes posteriormente.

[0052] Na operação real, a taxa de fluxo é controlada pelo controlador 10 através da operação do inversor 11 para operar a bomba 24 para estar em uma faixa de 50-90% da eficiência operacional da bomba 24, e os dados de taxa de fluxo são armazenados na memória, sendo que a taxa de fluxo é armazenada na unidade de pulso por segundo ou hertz.

[0053] Para a calibração, o controlador 10 controla a válvula 32 a ser aberta para o enchimento do líquido de volta para uso na calibração. A velocidade do líquido escoado na tubulação pode não ser igual à do ponto final. O inversor 11 controla a taxa de fluxo do líquido escoado através da bomba para ser igual à taxa de fluxo no ponto final usando o controle de retorno com o sinal do medidor de fluxo, sendo que o sinal pode ser um sinal analógico (4-20 mA, 0 -10 Vca), ou um sinal obtido a partir de uma saída de trem de pulso, ou um sinal obtido a partir de um sistema de comunicação de barramento serial, tal como, RS232, RS485 e Barramento CAN, ou semelhante, de modo que a taxa de fluxo do líquido escoado através a bomba seja igual àquela no ponto final durante a operação real.

[0054] A Tabela 1 mostra um exemplo de resultados de um teste de pesagem.

Tabela 1

Ponto Altura Taxa de Saído do Peso Peso Nota de (m) pulso Inversor medido real pesagem (Hz)(1) (%)(2) (kg)(3) (kg)(4) 1 (+1) 100 80 25,00 22,50 O ponto de calibração está localizado próximo ao medidor de fluxo 2 (+20) 83 80 25,00 25,00 O ponto de uso real teve a altura e o comprimento da tubulação como os fatores 3 (-10) 110 80 25,00 21,30 O ponto de uso real teve a altura menor do que aquela do medidor de fluxo 1 (+1) 83 74 25,00 25,00 O inversor está ajustado de acordo com a

19/24 aprendizagem usada obtida a partir da aprendizagem de máquina 2 (+20) 83 80 25,00 25,00 A máquina aprende a partir da taxa de fluxo real 3 (-10) 83 68 25,00 25,00 O inversor está ajustado de acordo com a aprendizagem usada obtida a partir da aprendizagem de máquina 2 (+20) 83 85 25,00 25,00 O inversor aumenta a velocidade rotacional do motor no caso da taxa de fluxo reduzida onde: (1) a taxa de contagem adquirida a partir do medidor de fluxo 20 (pulso/segundo ou hertz), (2) as saídas do ciclo de trabalho do inversor 11 calculadas em %, (3) o peso mostrado no controlador (kg), (4) o peso medido real obtido pesando o líquido usando a balança externa, e (5) a máquina aprende calculando uma média da operação real nas últimas 1-10 vezes (calcula a média), a fim de ser definida como o ponto de ajuste para usar no ajuste da taxa de fluxo do líquido escoado através da bomba para ser constante.

[0055] A seguir, são explicadas a calibração de ponto único e a calibração de vários pontos realizada no ponto localizado próximo ao ponto de instalação do medidor de fluxo usando o inversor 11 para controlar o fluxo.

[0056] A calibração de ponto único é uma calibração que usa apenas valor de pulso único como um determinado ponto de ajuste. Como um exemplo mostrado abaixo, o alvo de pulso é definido como 400 pulsos e, em seguida, o peso real é pesado para ser 50 kg, e a calibração é interrompida quando os pulsos medidos adquiridos a partir do medidor de fluxo são iguais ao pulso alvo, sendo que a taxa de fluxo é controlada para ser constante ao longo da calibração e a taxa de fluxo do líquido escoado através do medidor de fluxo 20 seja ajustada para ser igual à taxa de fluxo durante a operação real. Y = peso medido adquirido das células de carga X = número de pulsos contados adquiridos do medidor de fluxo m = valor do parâmetro Ponto de calibração Pulso (X) Peso em kg (Y) 1 400 50 Fórmula Y = mX; (1) m = 0,125

[0057] Em seguida, os dados medidos são usados para calcular m usado no ajuste de valores no controlador a fim de serem usados em um processo posterior. Uma vantagem da calibração de ponto único é que ela pode ser feita em um curto espaço de tempo.

[0058] A seguir, a calibração multiponto é descrita. A calibração multiponto é uma calibração que usa vários valores de pulso como pontos de ajuste alvo. Conforme mostrado na Figura 4, por exemplo, os pulso alvos são definidos para serem 400, 800 e 1.000 pulsos e, em seguida, os pesos reais são pesados para serem 50, 90 e 110 kg, respectivamente. Em seguida, esses dados são usados para calcular os parâmetros a fim de encontrar uma relação linear de acordo com uma equação (2): Y = a + bX, (2) onde Y é o peso medido adquirido a partir das células de carga, X é o número dos pulsos contados adquiridos a partir do medidor de fluxo, a é um valor de y do ponto de intersecção com o eixo Y, e b é uma inclinação, conforme aproximada a partir dos dados.

[0059] O a e b podem ser calculados a partir das seguintes equações: a = (∑y)(∑x2)-(∑x)(∑xy) n(∑x2)-(∑x2) (3); b = n(∑xy)-(∑x)(∑y) n(∑x2)-(∑x2) (4) onde Yi é o peso medido adquirido a partir das células de carga 22 no valor ienésimo, e Xi o número dos pulsos contados adquiridos a partir do medidor de fluxo no valor ienésimo, sendo que i é um número de contagem que é igual ou superior a

1.

[0060] A Tabela 2 é um exemplo de dados obtidos a partir da calibração de 3 pontos para o medidor de fluxo. Tabela 2 Ponto de Pulso Peso em xy X2 Y2 calibração (X) kg (Y) 1 400 50 20000 160000 2500 2 800 90 72000 640000 8100 3 1000 110 110000 1000000 12100 ∑ 2200 250 202000 1800000 22700 ∑x = 2200, ∑y = 250, ∑xy = 202 000, ∑x2 = 1800000, ∑y2 =

22700, n = número de conjuntos de dados = 3 a = 10 b = 0,1

[0061] Os valores de a e b calculados são usados para ajustar os parâmetros no controlador a fim de serem usados para controlar um processo posterior.

[0062] Conforme descrito acima, mostra que esta invenção se refere ao método de calibração para vários medidores de fluxo, tais como um medidor de fluxo de deslocamento. Na técnica anterior, o método de calibração deve ser realizado por meio de testes, onde um líquido é escoado através de um medidor de fluxo real e, em seguida, o peso do líquido escoado fora do medidor de fluxo é pesado a fim de calcular os valores dos parâmetros usados em um sistema de controle, os quais podem ser divididos em duas seções principais, a saber, (1) uma unidade de recepção e processamento de sinal compreendendo um medidor pré-fabricado e uma unidade de controle lógico programável de chip embutido e (2) uma interface homem-máquina. O medidor pré-fabricado pode ter botões de pressão ou mostradores acessórios para os usuários, tais como uma tela pré-fabricada com controle via botões de controle, uma tela pré-fabricada com controle via touch screen ou um computador com um programa auxiliar.

[0063] Para o método de acordo com esta invenção, o processo de pesagem de líquido pode ser facilmente realizado e, ao mesmo tempo, o novo método de calibração pode calcular rapidamente os valores dos parâmetros, não tendo desperdício do líquido sujeito à calibração e não tendo perda de tempo relativo ao tempo para reabastecer o líquido testado de volta para o tanque.

[0064] Para o método proposto de acordo com esta invenção, a calibração pode ser realizada na região localizada próxima da posição de instalação do medidor de fluxo usando o inversor para controlar adequadamente a taxa de fluxo de líquido e, ao mesmo tempo, o sistema de pesagem pode ser instalado no lado superior do próprio dispositivo (a primeira forma), ou pode usar o princípio de perda de peso (a segunda forma) tendo o sistema de controle de válvula para controlar o fluxo do líquido de volta a ser pesado na parte superior. O objetivo desta invenção é que a calibração de ponto único e multiponto pode ser facilmente realizada, sendo que pode ser realizada na região dentro de 5 m do medidor de fluxo, mesmo que o ponto de uso real esteja muito mais distante do mesmo.

[0065] Para o método de acordo com esta invenção, o aparelho pode realizar ambas a calibração manual do medidor de fluxo, onde a taxa de fluxo é ajustada pelo operador do inversor, e a calibração automática do medidor de fluxo, onde o aprendizado de máquina obtido a partir da operação real é usado para o controle automático do inversor usando dados retro-estatísticos obtidos a partir da operação real do motor e da bomba como o ponto de ajuste do inversor.

[0066] Além disso, para o método de acordo com esta invenção, o líquido submetido à calibração pode ser reutilizado imediatamente sem descartar o resíduo líquido ou recarregado ao tanque por bombeamento ou forçando para baixo, enquanto na técnica anterior, o líquido pesado deve ser descartado ou deve ser recarregado ao tanque posteriormente. Portanto, o contato com o líquido, que pode ser uma substância perigosa, pode ser reduzido, podendo promover a segurança dos trabalhadores.

[0067] Embora a presente invenção tenha sido descrita em detalhes em conexão com os desenhos anexos como concretizações da invenção, deve ser entendido que várias modificações ou alternativas podem ser feitas por um técnico no assunto, sem se afastar do escopo e do conceito de a invenção.

O escopo da presente invenção está de acordo com as características desta invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

Também incluindo outras características, estruturas ou elementos da invenção que, embora não sejam especificados particularmente nas reivindicações, são considerados úteis e proporcionam os mesmos resultados que as características desta invenção especificadas nas reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para calibrar um medidor de fluxo de líquido, compreendendo as etapas de: - prover um primeiro tanque (12) para receber o referido líquido a ser medido e um tanque de armazenamento de líquido (14) conectado ao referido primeiro tanque (12); - prover uma linha de distribuição de líquido (9) para transportar o líquido do referido tanque de armazenamento de líquido (14) para um dispositivo externo; - prover um sensor de pesagem (22) para pesar o líquido contido tanto no primeiro tanque (12) quanto no tanque de armazenamento de líquido (14), durante a realização da calibração do medidor de fluxo (20): - desconectar a linha de distribuição de líquido (9) em uma direção de transporte a jusante do medidor de fluxo de líquido (20) a partir do dispositivo externo; - conectar a referida linha de distribuição de líquido (9) na direção de transporte a jusante do referido medidor de fluxo de líquido (20) a uma linha de calibração (7) conectada ao referido primeiro tanque (12); e - determinar uma taxa de fluxo do líquido transportado dentro de um intervalo de tempo predeterminado com base na mudança no peso do líquido medido pelo referido sensor de pesagem (22) no referido intervalo de tempo predeterminado, sendo o método caracterizado pelo fato de o líquido do referido tanque de armazenamento de líquido (14) ser distribuído através da linha de distribuição de líquido de volta ao referido primeiro tanque (12), e a taxa de fluxo do líquido do tanque de armazenamento de líquido (14) para o referido primeiro tanque (12) ser controlada de modo a ser substancialmente constante durante a calibração.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o controle da taxa de fluxo do líquido do tanque de armazenamento de líquido (14) para o primeiro tanque (12) durante a referida calibração de modo a ser substancialmente constante ser um controle de retorno usando um sinal do medidor de fluxo (20).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de, durante a calibração para o medidor de fluxo, a desconexão da linha de distribuição de líquido (9) do dispositivo externo e a conexão da referida linha de distribuição de líquido (9) à referida linha de calibração (7) serem conduzidas por duas válvulas de 2 vias (32, 34) ou uma válvula de 3 vias que é controlada tanto de forma manual, ou elétrica, ou pneumática.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o referido método de calibração ser uma calibração de ponto único ou uma calibração de vários pontos.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de o referido método ser aplicável a um aparelho de fabricação de ração animal.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de o líquido escoar do primeiro tanque (12) para o tanque de armazenamento de líquido (14) tanto por alimentação por gravidade quanto força de impulsionamento de uma bomba (39) instalada, de forma interposta, em um linha de escoamento entre o primeiro tanque (12) e o tanque de armazenamento de líquido (14).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a taxa de fluxo do líquido escoado através do medidor de fluxo (20) na calibração ser ajustada para ser substancialmente igual à taxa de fluxo operacional real.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de um ponto de ajuste usado para ajustar a referida taxa de fluxo de líquido de modo a ser substancialmente constante ser calculado a partir de uma média das taxas de fluxo operacionais reais dentro de um período específico de tempo antes de realizar a calibração.