BR112021018742B1

BR112021018742B1 - Eletrônica de medidor e método de determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor, e, método de determinar um fator medidor de pressão de vapor para determinar uma pressão de vapor

Info

Publication number: BR112021018742B1
Application number: BR112021018742-1A
Authority: BR
Inventors: Joel Weinstein; David Martinez Morett
Original assignee: Micro Motion, Inc
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2023-04-04
Also published as: CN113677959A; MX2021010883A; US20220146295A1; AU2022271440A1; KR20240010110A; KR20210147015A; EP3948177A1; SG11202110719UA; BR112021018742A2; AU2019438806A1; WO2020204921A1; JP2022528413A; CA3209001A1; AU2022271440B2; JP7258180B2; CA3135825C; CA3135825A1; AU2019438806B2

Abstract

ELETRÔNICA DE MEDIDOR E MÉTODO DE DETERMINAR UMA PRESSÃO DE VAPOR USANDO UM FATOR MEDIDOR DE PRESSÃO DE VAPOR, E, MÉTODO DE DETERMINAR UM FATOR MEDIDOR DE PRESSÃO DE VAPOR PARA DETERMINAR UMA PRESSÃO DE VAPOR. Uma eletrônica de medidor (20) para determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor é prevista. A eletrônica de medidor (20) compreende um sistema de processamento (200) comunicativamente acoplado a um conjunto medidor (10). O sistema de processamento (200) é configurado para fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor (10) tendo um fluido, medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor (10) e determinar a pressão de vapor do fluido com base em uma relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e uma razão gás-líquido de referência.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] As modalidades descritas abaixo se referem à determinação de uma pressão de vapor e, mais particularmente, determinação de uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor.

FUNDAMENTOS

[002] Sensores vibratórios, tais como, por exemplo, densitômetros vibratórios e medidores de fluxo de Coriolis, são conhecidos geralmente e usados para medir fluxo de massa e outras informações para materiais que escoam através de um conduto no medidor de fluxo. Medidores de fluxo Coriolis exemplificativos são divulgados em patente US 4.109.524, patente US 4.491.025 e US Re. 31.450, todas para J.E. Smith et al. Estes medidores de fluxo têm 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 uma série de modos de vibração natural, que podem ser de tipo de flexão simples, de torção, ou acoplado. Cada conduto pode ser acionado para oscilar em um modo preferido.

[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 sai do medidor de fluxo através do lado saída do medidor de fluxo. Os modos de natural vibração do sistema vibratório são definidos em parte pela massa combinada dos condutos e do material que escoa dentro dos condutos.

[004] Quando não há nenhum fluxo através do medidor de fluxo, uma força motriz aplicada ao(s) conduto(s) faz todos os pontos ao longo do(s) conduto(s) oscilarem com fase idêntica ou um pequeno “desvio zero”, que é um retardo de tempo medido a fluxo zero. À medida que material começa a escoar através do medidor de fluxo, forças de Coriolis fazem cada ponto ao longo do(s) conduto(s) ter uma fase diferente. Por exemplo, a fase na extremidade de entrada do medidor de fluxo é defasada da fase na posição centralizada do acionador, enquanto a fase na saída leva a fase para a posição centralizada do acionador. Desvios sobre o(s) conduto(s) produzem sinais sinusoidais representativos do movimento do(s) conduto(s). As saídas de sinais de desvio são processadas para determinar o retardo de tempo entre os desvios. O retardo de tempo entre os dois ou mais desvios é proporcional à vazão em massa de material escoando através do(s) conduto(s).

[005] Uma eletrônica de medidor conectada ao acionador gera um sinal de acionamento para operar o acionador e determinar uma vazão em massa e outras propriedades de um material a partir de sinais recebidos dos desvios. O acionador pode compreender uma de muitas disposições bem conhecidas; porém, um ímã e uma bobina de acionamento oposta conseguiram grande sucesso na indústria de medidor de fluxo. Uma corrente alternada é passada para a bobina de acionamento para vibrar o(s) conduto(s) em uma amplitude e frequência desejadas do tubo de fluxo. É também conhecido na técnica prover os desvios como uma disposição de ímã e bobina muito similar à disposição de acionador. Porém, embora o acionador receba uma corrente que induz um movimento, os desvios podem usar o movimento proporcionado pelo acionador para induzir uma tensão.

[006] A pressão de vapor é uma importante propriedade em aplicações que manipulam fluxo e armazenamento de fluidos voláteis, tais como gasolina, líquidos de gás natural e gás de petróleo líquido. A pressão de vapor fornece uma indicação de como fluidos voláteis podem se comportar durante o manuseio e ainda indica condições sob as quais bolhas irão provavelmente se formar e a pressão vai provavelmente acumular. Deste modo, a medição da pressão de vapor de fluidos voláteis aumenta a segurança e impede danos às embarcações de transporte e infraestrutura. Por exemplo, se a pressão de vapor de um fluido é demasiadamente alta, cavitação durante operações de bombeamento e de transferência pode ocorrer. Além do mais, a pressão de vapor na embarcação ou na linha de processamento pode se elevar potencialmente além dos níveis de segurança devidos a mudanças de temperatura. É, portanto, frequentemente requerido que pressão de vapor seja conhecida antes do armazenamento e transporte.

[007] Tipicamente, uma pressão de vapor é determinada capturando amostras e removendo as mesmas para um laboratório para testar para determinar o valor da amostra. Isto põe questões difíceis para execução de normas de qualidade regulatórias de combustível por causa do retardo na obtenção dos resultados finais, o custo de manter um laboratório e a segurança e as vulnerabilidades de evidência legal associadas com o manuseio de amostras. Existe, portanto, uma necessidade de um dispositivo ou sistema em linha que possa determinar uma pressão de vapor de um fluido em um conjunto medidor numa base contínua, em tempo real, sob condições de processo. Isto é provido pelas presentes modalidades e um avanço na técnica é alcançado. A medição no sítio é mais confiável, à medida que ela cancela a necessidade de amostragem periódica e elimina inteiramente o risco de mudanças de propriedade do fluido entre o momento da coleta da amostra e ensaio em laboratório. Além do mais, segurança é melhorada tendo medições em tempo real, pois condições não seguras podem ser remediadas imediatamente. Adicionalmente, dinheiro é economizado, à medida que a execução regulatória pode ser conduzida via checagens no sítio simples, em que as decisões de inspeção e execução podem ser tomadas com pouco de retardo ou cessação do processo. Estes benefícios podem ser acentuados pela determinação precisa da pressão de vapor.

SUMÁRIO

[008] Uma eletrônica de medidor para determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor é prevista. De acordo com uma modalidade, a eletrônica de medidor compreende um sistema de processamento comunicativamente acoplado a um conjunto medidor. O sistema de processamento é configurado para fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor tendo um fluido, medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor e determinar a pressão de vapor do fluido com base em uma relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e uma razão gás-líquido de referência.

[009] Um método de determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor é previsto. De acordo com uma modalidade, o método compreende fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor tendo um fluido, medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor e determinar a pressão de vapor do fluido com base em uma relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e uma razão gás-líquido de referência.

[0010] Um método de determinar um fator medidor de pressão de vapor para determinar uma pressão de vapor é previsto. De acordo com uma modalidade, o método compreende determinar uma pressão estática de um fluido em um conjunto medidor e determinar uma diferença entre a pressão estática e uma pressão de vapor verdadeira do fluido.

ASPECTOS

[0011] De acordo com um aspecto, uma eletrônica de medidor (20) para determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor compreende um sistema de processamento (200) comunicativamente acoplado a um conjunto medidor (10). O sistema de processamento (200) é configurado para fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor (10) tendo um fluido, medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor (10) e determinar a pressão de vapor do fluido com base em uma relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e uma razão gás-líquido de referência.

[0012] Preferivelmente, a eletrônica de medidor (20) é ainda configurada para determinar uma pressão estática de um fluido no conjunto medidor (10) contemporaneamente com quando o ganho de acionamento é medido.

[0013] Preferivelmente, a pressão de vapor é determinada usando o ganho de acionamento medido e a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência.

[0014] Preferivelmente, a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência é uma função linear relacionando um ganho de acionamento de 100 por cento e um ganho de acionamento de pressão de vapor verdadeira.

[0015] Preferivelmente, pelo menos um dentre a razão gás-líquido de referência e o ganho de acionamento medido é associado com um limiar predeterminado para detecção de uma mudança de fase do fluido.

[0016] Preferivelmente, a pressão de vapor determinada é uma pressão de vapor verdadeira.

[0017] Preferivelmente, a eletrônica de medidor (20) é ainda configurada para usar a pressão de vapor verdadeira para determinar uma pressão de vapor de Reid.

[0018] De acordo com um aspecto, um método de determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor compreende fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor tendo um fluido, medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor e determinar a pressão de vapor do fluido com base em uma relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e uma razão gás-líquido de referência.

[0019] Preferivelmente, o método compreende adicionalmente determinar uma pressão estática de um fluido no conjunto medidor contemporaneamente com quando o ganho de acionamento é medido.

[0020] Preferivelmente, a pressão de vapor é determinada usando o ganho de acionamento medido e a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência.

[0021] Preferivelmente, a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência é uma função linear relacionando um ganho de acionamento de 100 por cento e um ganho de acionamento de pressão de vapor verdadeira.

[0022] Preferivelmente, pelo menos um dentre a razão gás-líquido de referência e o ganho de acionamento medido é associado com um limiar predeterminado para detecção de uma mudança de fase do fluido.

[0023] Preferivelmente, a pressão de vapor determinada é uma pressão de vapor verdadeira.

[0024] Preferivelmente, o método compreende adicionalmente usar a pressão de vapor verdadeira para determinar uma pressão de vapor de Reid.

[0025] De acordo com um aspecto, um método de determinar um fator medidor de pressão de vapor para determinar uma pressão de vapor compreende determinar uma pressão estática de um fluido em um conjunto medidor e determinar uma diferença entre a pressão estática e uma pressão de vapor verdadeira do fluido.

[0026] Preferivelmente, o método compreende adicionalmente fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor, medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor e associar a pressão estática do fluido no conjunto medidor com o ganho de acionamento.

[0027] Preferivelmente, o método compreende adicionalmente associar um limiar de ganho de acionamento para detectar uma mudança de fase no fluido com um ganho de acionamento medido e associar diferença com o limiar de ganho de acionamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] O mesmo número de referência representa o mesmo elemento em todos os desenhos. Deve ficar entendido que os desenhos não estão necessariamente em escala.

[0029] Figura 1 mostra um medidor vibratório 5.

[0030] Figura 2 é um diagrama de bloco da eletrônica de medidor 20 do medidor vibratório 5.

[0031] Figura 3 mostra um gráfico 300 ilustrando uma relação entre um ganho de acionamento e uma razão gás-líquido que pode ser usada para determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor.

[0032] Figura 4 mostra um gráfico 400 ilustrando como uma pressão estática de um fluido em um medidor vibratório pode ser usada para determinar uma pressão de vapor.

[0033] Figura 5 mostra um sistema 500 para determinar uma pressão de vapor de um fluido.

[0034] Figura 6 mostra um método 600 de determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor.

[0035] Figura 7 mostra um método 700 de determinar um fator medidor de pressão de vapor para determinar uma pressão de vapor.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0036] Figuras 1-7 e a descrição que se segue ilustram exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo de modalidades de determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor. Com 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 presente descrição. Aqueles versados na técnica irão apreciar que as características descritas abaixo podem ser combinadas de vários modos para formar múltiplas variações de determinar a pressão de vapor usando o fator medidor de pressão de vapor. Como um resultado, as modalidades descritas abaixo não são limitadas aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.

[0037] Figura 1 mostra um medidor vibratório 5. Como mostrado na Figura 1, o medidor vibratório 5 compreende um conjunto medidor 10 e uma eletrônica de medidor 20. O conjunto medidor 10 responde à vazão em massa e densidade de um material em processo. A eletrônica de medidor 20 é conectada ao conjunto medidor 10 via fios condutores 100 para fornecer informação de densidade, vazão em massa, temperatura sobre o trajeto 26 e/ou outras informações.

[0038] O conjunto medidor 10 inclui um par de coletores 150 e 150', flanges 103 e 103' tendo gargalos de flange 110 e 110', um par de condutos paralelos 130 e 130', acionador 180, detector resistivo de temperatura (RTD) 190 e um par de sensores de desvio 170l e 170r. Os condutos 130 e 130' têm duas pernas de entrada 131, 131' e pernas de saída 134, 134' essencialmente retas, que convergem umas para as outras em blocos de montagem de conduto 120 e 120'. Os condutos 130, 130' se recurvam em dois locais simétricos ao longo de seu comprimento e são essencialmente paralelos através de todo seu comprimento. Barras de contraventamento 140 e 140' servem para definir o eixo W e W' em torno do qual cada conduto 130, 130’ oscila. As pernas 131, 131' e 134, 134' dos condutos 130, 130' são fixamente ligadas aos blocos de montagem de conduto 120 e 120' e estes blocos, por sua vez, são fixamente ligados aos coletores 150 e 150'. Isto proporciona um trajeto de material fechado contínuo através do conjunto medidor 10.

[0039] Quando flanges 103 e 103', tendo furos 102 e 102' são conectados, via extremidade de entrada 104 e extremidade de saída 104' em uma linha de processo (não mostrada) que carrega o material de processo que está sendo medido, o material entra na extremidade de entrada 104 do medidor através de um orifício 101 no flange 103 e é conduzido através do coletor 150 para o bloco de montagem de conduto 120 tendo uma superfície 121. Dentro do coletor 150 o material é dividido e encaminhado através dos condutos 130, 130'. Ao sair dos condutos 130, 130', o material de processo é recombinado em uma corrente única dentro do bloco de montagem 120’ tendo uma superfície 121’ e o coletor 150' sendo depois disso encaminhado para a extremidade de saída 104' conectada pelo flange 103' tendo furos 102' para a linha de processo (não mostrada).

[0040] Os condutos 130, 130' são selecionados e apropriadamente montados nos blocos de montagem de conduto 120, 120' de modo a ter substancialmente os mesmos: distribuição de massa, momentos de inércia e módulos de Young em torno dos eixos de flexão W--W e W'--W', respectivamente. Estes eixos de flexão passam através das barras de contraventamento 140, 140'. Uma vez que os módulos de Young dos condutos mudam com a temperatura e esta mudança afeta o cálculo de fluxo e densidade, RTD 190 é montado no conduto 130' para medir continuamente a temperatura do conduto 130’. A temperatura do conduto 130’ e, assim, a tensão que aparece através do RTD 190 para uma dada corrente passando através do mesmo é governada pela temperatura do material passando através do conduto 130’. A tensão dependente da temperatura que aparece através do RTD 190 é usada em um método bem conhecido pela eletrônica de medidor 20 para compensar a mudança de módulo elástico dos condutos 130, 130' devido a quaisquer mudanças na temperatura do conduto. O RTD 190 é conectado à eletrônica de medidor 20 pelo fio condutor 195.

[0041] Ambos os condutos 130, 130' são acionados pelo acionador 180 em sentidos opostos em torno de seus respectivos eixos de flexão W e W' e naquilo que é denominado o primeiro modo de flexão defasado do medidor de fluxo. Este acionador 180 pode compreender qualquer uma de muitas disposições bem conhecidas, tais como um ímã montado no conduto 130' e uma bobina oposta montada no conduto 130 e através de que uma corrente alternada é passada para vibrar ambos condutos 130, 130’. Um sinal de acionamento apropriado é aplicado pela eletrônica de medidor 20, via fio condutor 185, ao acionador 180.

[0042] A eletrônica de medidor 20 recebe o sinal de temperatura do RTD sobre o fio condutor 195 e os sinais de sensor esquerdo e direito que aparecem sobre os fios condutores 100 carregando os sinais de sensor esquerdo e direito 165l, 165r, respectivamente. A eletrônica de medidor 20 produz o sinal de acionamento que aparece sobre o fio condutor 185 para o acionador 180 e vibra os condutos 130, 130'. A eletrônica de medidor 20 processa os sinais de sensor esquerdo e direito e o sinal do RTD para computar a vazão em massa e a densidade do material que passa através do conjunto medidor 10. Esta informação, junto com outras informações, é aplicada pela eletrônica de medidor 20 sobre o trajeto 26 como um sinal.

[0043] Uma medição de vazão em massa m pode ser gerada de acordo com a equação:

O termo Δt compreende um valor de retardo de tempo operacionalmente derivado (isto é medido) compreendendo o retardo de tempo existente entre os sinais de sensor de desvio, tal como quando o retardo de tempo é devido a efeitos Coriolis relacionados à vazão em massa através do medidor vibratório 5. O termo Δt medido determinou, por fim, a vazão em massa do material do fluxo à medida que ele escoa através do medidor vibratório 5. O termo Δt0 compreende um retardo de tempo a uma calibração de fluxo zero constante. O termo Δt0 é tipicamente determinado na fábrica e programado no medidor vibratório 5. P retardo de tempo no termo Δt0 a fluxo zero não vai mudar, mesmo quando as condições de fluxo estão mudando. O fator de calibração de fluxo FCF é proporcional à rigidez do medidor vibratório 5.

Pressões em um fluido em um medidor vibratório

[0044] Assumindo um líquido incompressível sob condições estáveis, a taxa em que a massa entra em um volume de controle (por exemplo, um tubo) em uma entrada (m1) iguala a taxa em que ele sai por uma saída (m3). Este princípio que a vazão em massa na entrada (m1) deve ser igual à vazão em massa na saída (m3) é ilustrada pela equação [2] abaixo. Movendo-se da entrada para a saída, a vazão em massa é conservada em cada ponto ao longo do tubo. Porém, pode haver uma redução na área de fluxo a meio caminho entre a entrada e a saída. Esta redução na área de fluxo requer que a velocidade do fluido aumenta (vf) para manter a mesma vazão em massa e obedecer a princípios de conservação de massa.

onde: m é uma vazão em massa do fluido; v é uma velocidade de fluido média; p é uma densidade do fluido; A é uma área de seção transversal total; subscrito 1 indica a entrada; subscrito 3 indica a saída; e subscrito 2 indica meio caminho entre a entrada e a saída.

[0045] Adicionalmente, a pressão total em um sistema de fluxo é igual à soma de tanto a pressão dinâmica quanto a pressão estática:

[0046] A pressão dinâmica Pdnmica pode ser definida como:

onde os termos p e v são definidos acima com respeito à equação [2].

[0047] Assumindo um fluxo estável, incompressível, invíscido, não rotacional, a equação de Bernoulli dá:

onde P se refere à pressão estática e o termo pgz contribui para a altura hidrostática devida a mudanças de elevação. Mais especificamente, g é uma constante gravitacional e z é uma altura. A porção viscosa de queda de pressão pode ser manipulada com um termo de perda separado na equação de Bernoulli.

onde; é um fator de fricção; L é um comprimento de um tubo; e é um diâmetro do tubo.

[0048] A equação [7] abaixo é uma versão da equação de Bernoulli que conta para perdas friccionais associadas com deslocamento através de um tubo. À medida que o fluido se desloca através do tubo, o fluido dissipa energia e a pressão cai através de um dado comprimento de tubo. Esta perda de pressão é irrecuperável porque a energia proveniente do fluido foi consumida através de perdas friccionais. Consequentemente, a seguinte equação pode contribuir para esta perda:

[0049] Esta relação pode ser aplicada ao tubo exemplificativo descrito acima com referência à equação [2]. Quando o fluido se move a partir da entrada para um meio caminho entre a entrada e a saída, há uma mudança de velocidade para conservar a vazão em massa. Portanto, mantendo-se a relação mostrada na equação [7], a pressão dinâmica aumenta, fazendo a pressão estática diminuir. À medida que o fluido se move para a saída a partir de meio caminho entre a entrada e saída, a pressão estática é recuperada através dos mesmos princípios. Isto é, movendo-se para a saída, a partir de meio caminho entre a entrada e a saída, a área de fluxo é aumentada; portanto, a velocidade de fluido é diminuída, fazendo a pressão dinâmica diminuir enquanto se recupera parte da pressão estática inicial. Porém, a pressão estática na saída será mais baixa devido a perdas viscosas irrecuperáveis.

[0050] Isto pode fazer as pressões estáticas na entrada e na saída serem maiores do que uma pressão de vapor do fluido, enquanto uma pressão estática entre a entrada e a saída é menor do que a pressão de vapor do fluido. Como resultado, embora as pressões estáticas na entrada e na saída sejam ambas maiores do que a pressão de vapor do fluido, uma lavagem ou desgaseificação ainda pode ocorrer no tubo. Adicionalmente, um medidor vibratório, tal como um medidor de Coriolis, pode ser inserido em uma tubulação que tem um diâmetro que é diferente de um diâmetro de um conduto ou condutos no medidor vibratório. Como resultado, quando desgaseificação é detectada no medidor vibratório, a pressão medida na tubulação pode não ser uma pressão de vapor do fluido no medidor vibratório.

Eletrônica de medidor- ganho de acionamento

[0051] Figura 2 é um diagrama de bloco da eletrônica de medidor 20 de medidor vibratório 5. Em operação, o medidor vibratório 5 fornece vários valores de medição que podem ser emitidos incluindo um ou mais dentre um valor de vazão em massa medido ou rateado, vazão em volume, vazões de massa e volume do componente de fluxo individual e vazão total, incluindo, por exemplo, fluxo tanto em massa quanto em volume de componentes de fluxo individuais.

[0052] O medidor vibratório 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. A eletrônica de medidor 20 inclui uma interface 201, um sistema de processamento 203 em comunicação com a interface 201 e um sistema de armazenamento 204 em comunicação com o sistema de processamento 203. 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.

[0053] A interface 201 é configurada para se comunicar com o conjunto medidor 10 do medidor vibratório 5. A interface 201 pode ser configurada para se acoplar aos fios condutores 100 (ver Figura 1) e trocar sinais com o acionador 180, os sensores de desvio 170l e 170r e os RTDs 190, por exemplo. A interface 201 pode ser ainda configurada para comunicar sobre o trajeto de comunicação 26, tal como a dispositivos externos.

[0054] O sistema de processamento 203 pode compreender qualquer maneira de sistema de processamento. O sistema de processamento 203 é configurado para recuperar e executar rotinas armazenadas a fim de operar o medidor vibratório 5. O sistema de armazenamento 204 pode armazenar rotinas incluindo uma rotina de medidor de fluxo 205, uma rotina de controle válvula 211, uma rotina de ganho de acionamento 213 e uma rotina de pressão de vapor 215. O sistema de armazenamento 204 pode armazenar medições, valores recebidos, valores de operação e outras informações. Em algumas modalidades, o sistema de armazenamento armazena um fluxo de massa (m) 221, uma densidade (p) 225, um limiar de densidade 226, uma viscosidade (μ) 223, uma temperatura (T) 224, uma pressão 209, um ganho de acionamento 306, um limiar de ganho de acionamento 302, um limiar de arraste de gás 244, uma fração de arraste de gás 248 e quaisquer outras variáveis conhecidas na técnica. As rotinas 205, 211, 213, 215 podem compreender qualquer sinal anotado e aquelas outras variáveis conhecidas na técnica. Outras rotinas de medição/processamento são contempladas e estão dentro do escopo da descrição e das reivindicações.

[0055] Como pode ser apreciado, mais ou menos valores podem ser armazenados no sistema de armazenamento 204. Por exemplo, uma pressão de vapor pode ser determinada sem usar a viscosidade 223. Por exemplo, estimar viscosidade com base em uma queda de pressão, ou uma função relacionando fricção em função da vazão. Porém, a viscosidade 223 pode ser usada para calcular um número de Reynolds que pode então ser usado para determinar um fator de fricção. O número de Reynolds e o fator de fricção podem ser empregados para determinar uma queda de pressão viscosa em um conduto, como os condutos 130, 130’ descritos acima com referência à Figura 1. Como pode ser apreciado, o número de Reynolds pode não ser necessariamente empregado.

[0056] A rotina de medidor de fluxo 205 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 de fluxo 205 pode gerar medições de fluxo de massa e armazená-las no armazenamento de fluxo de massa 221 do sistema de armazenamento 204, por exemplo. A rotina de medidor de fluxo 205 pode gerar medições de densidade 225 e armazená-las no armazenamento de densidade 225, por exemplo. Os valores de fluxo de massa 221 e densidade 225 são determinados a partir da resposta vibracional, como anteriormente discutido e como conhecido na técnica. As medições de fluxo de massa e outras podem compreender um valor substancialmente instantâneo, podem compreender uma amostra, podem compreender um valor rateado em um intervalo de tempo, ou podem compreender um valor acumulado em um intervalo de tempo. O intervalo de tempo pode ser escolhido para corresponder a um bloco de tempo durante o qual certas condições de fluido são detectadas, por exemplo um estado de fluido apenas líquido, ou alternativamente, um estado de fluido incluindo líquidos e gás arrastado. Além disso, quantificações de fluxo em massa e outras relacionadas são contempladas e estão dentro do escopo da descrição e das reivindicações.

[0057] Um limiar de ganho de acionamento 302 pode ser usado para distinguir entre períodos de fluxo, de nenhum fluxo, um contorno monofásico/bifásico (onde uma mudança de fase do fluido ocorre) e arraste de gás/fluxo em fase mista. Similarmente, um limiar de densidade 226 aplicado à leitura de densidade 225 pode também ser usado, separadamente ou juntamente com o ganho de acionamento 306, para distinguir arraste de gás/fluxo em fase mista. O ganho de acionamento 306 pode ser utilizado como uma métrica para a sensibilidade da vibração do conduto do medidor vibratório 5 para a presença de fluidos de densidades disparatadas, tais como fases líquida e gasosa, por exemplo, sem limitação.

[0058] Como usado aqui, o termo ganho de acionamento refere-se a uma medida da quantidade de potência necessária para acionar os tubos de fluxo para amplitude especificada, embora qualquer definição apropriada possa ser empregada. Por exemplo, 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 indique a quantidade de potência necessária para acionar os condutos de fluxo 130, 130’ a uma amplitude particular. O ganho de acionamento pode ser usado para detectar fluxo multifásico utilizando características do ganho de acionamento, tais como, por exemplo, níveis de ruído, desvio padrão de sinais, medições relacionadas com amortecimento e qualquer outro meio conhecido na técnica para detectar fluxo em fase mista. Estas métricas podem ser comparadas através dos sensores de desvio 170l e 170r para detectar fluxo em fase mista.

Detecção de uma mudança de fase de um fluido

[0059] Figura 3 mostra um gráfico 300 ilustrando uma relação entre um ganho de acionamento e uma razão gás-líquido que pode ser usada para determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor. Como mostrado na Figura 3, o gráfico 300 inclui um eixo de fração de vazio média 310 e um eixo de ganho de acionamento 320. O eixo de fração de vazio média 310 e o eixo de ganho de acionamento 320 são incrementados em porcentagens, embora quaisquer unidades e/ou razões apropriadas possam ser empregadas.

[0060] O gráfico 300 inclui traços 330 que são relações entre ganhos de acionamento e razões gás-líquidos para várias vazões. Como mostrado, a razão gás- líquido é um valor de fração de vazio média dos traços 330, embora qualquer razão gás-líquido apropriada, tal como uma fração de volume de gás (“GVF”) ou uma fração de arraste de gás, possa ser empregada e possa ser baseada em volume, área de seção transversal, ou similar. Como pode ser apreciado, os traços 330 são similares a despeito de serem associados com vazões diferentes. Também mostrado é uma linha de limiar de ganho de acionamento 340 que intercepta os traços 330 a cerca de 0,20 por cento de fração de vazio média, que pode ser uma fração de vazio média de referência 330a que corresponde a um ganho de acionamento de 40%. Também mostrado é um ganho de acionamento de pressão de vapor verdadeiro 332, que é cerca de 10%. O ganho de acionamento de pressão de vapor verdadeiro 332 corresponde ao fluido no conjunto medidor que tem uma pressão estática em que uma mudança de fase do fluido ocorre e tem uma razão gás-líquido de zero.

[0061] Como pode ser visto, os traços 330 variam a partir de um ganho de acionamento de cerca de 10 por cento a um ganho de acionamento de cerca de 100 por cento por uma faixa de frações de vazio médias de 0,00 por cento a cerca de 0,60 por cento. Como pode ser apreciado, uma mudança relativamente pequena na fração de vazio média resulta em uma mudança significante no ganho de acionamento. Esta mudança relativamente pequena pode assegurar que o início da formação de vapor pode ser precisamente detectado com o ganho de acionamento.

[0062] Embora o ganho de acionamento de 40% seja mostrado como correspondendo a uma fração de vazio média de 0,20 por cento, a correspondência pode ser específica para um processo. Por exemplo, o ganho de acionamento de 40% pode corresponder a outras frações de vazio médias em outros fluidos e condições de processo. Diferentes fluidos podem ter diferentes pressões de vapor e, portanto, o início da formação de vapor para os fluidos pode ocorres a diferentes vazões. Isto é, um fluido com uma pressão de vapor relativamente baixa vai vaporizar a vazões mais altas e um fluido com pressão de vapor relativamente alta pode se vaporizar a vazões mais baixas.

[0063] Como pode também ser apreciado, a linha de limiar de ganho de acionamento 340 pode estar em ganhos de acionamento alternativos/outros. Porém, pode ser benéfico ter o ganho de acionamento a 40% para eliminar falsas detecções de arraste/fluxo em fase mista enquanto também se assegura que o início da formação de vapor é corretamente detectado.

[0064] Também, os traços 330 empregam um ganho de acionamento, mas outros sinais podem ser usados, tais como uma densidade medida, ou similar. A densidade medida pode aumentar ou diminuir devido à presença de vazios no fluido. Por exemplo, a densidade medida pode, não intuitivamente, aumentar devido a vazios em medidores vibratórios de frequência relativamente alta por causa de um efeito de velocidade do som. Em medidores de frequência relativamente baixa, a densidade medida pode diminuir devido à densidade dos vazios ser menor do que aquela do fluido. Estes e outros sinais podem ser usados isolados ou em combinação para detectar a presença do vapor no conjunto medidor.

[0065] Como discutido acima, o valor de 0,20 por cento de fração de vazio média pode ser a fração de vazio média de referência 330a que corresponde ao valor de ganho de acionamento de 40 por cento, que pode estar onde a linha de limiar de ganho de acionamento 340 intercepta o eixo de ganho de acionamento 320. Consequentemente, quando um medido ganho de acionamento está a 40 por cento para um fluido em um conjunto medidor, tal como o conjunto medidor 10 descrito acima, então uma fração de vazio média do fluido pode ser cerca de 0,20 por cento. A fração de vazio de carca de 0,20 por cento pode corresponder a uma pressão do fluido devido a gás presente no fluido. Por exemplo, a fração de vazio de cerca de 0,20 por cento pode corresponder a, por exemplo, um valor de pressão estática.

[0066] Devido à relação previamente determinada entre o ganho de acionamento, ou outro sinal, tal como a densidade e a fração de vazio média de referência 330a, que pode ser uma razão gás-líquido de referência, um valor de pressão de vapor pode ser associado com um fator medidor de pressão de vapor. Por exemplo, o conjunto medidor pode ser vibrado enquanto uma pressão estática é aumentada ou diminuída até que uma mudança de fase do fluido é detectada. Um valor de pressão de vapor pode então ser determinado a partir da pressão estática, como será descrito em mais detalhe na sequência com referência à Figura 4. O valor de pressão de vapor determinado pode corresponder, por exemplo, à pressão estática na linha de limiar de ganho de acionamento 340. Este valor de pressão de vapor determinado pode ser ajustado pelo fator medidor de pressão de vapor para corresponder ao ganho de acionamento de pressão de vapor verdadeiro 332, que está onde uma mudança de fase ocorre, ou o contorno monofásico/bifásico é encontrado. Consequentemente, embora a presença de gás no fluido possa ser detectada a uma pressão estática que é diferente daquela pressão de vapor verdadeira do fluido, o valor da pressão de vapor verdadeira pode, entretanto, ser determinado.

[0067] Usando a fração de vazio média de referência 330a como um exemplo, a pressão estática no conjunto medidor pode ser reduzida até que o ganho de acionamento atinge 40 por cento, indicando desta forma que o fluido no conjunto medidor tem uma fração de vazio média de 0,20 por cento. Um sistema de processamento, tal como o sistema de processamento 203 descrito acima, pode determinar que o fluido comece a vaporizar a uma pressão estática que é, por exemplo, proporcionalmente mais alta do que a pressão estática correspondente ao ganho de acionamento de 40 por cento. Por exemplo, um valor de pressão de vapor verdadeiro pode ser associado com um ganho de acionamento de cerca de 10%. Como pode ser apreciado, devido a incertezas envolvidas em calcular a pressão estática (por exemplo, erros provenientes de um sensor de pressão, erros de medição de vazão, etc.) uma pressão de vapor verdadeira pode ser proporcionalmente mais baixa do que a pressão estática calculada que é associada com o ganho de acionamento de 40%. Pressão de vapor verdadeira corresponde a uma pressão estática do fluido onde uma mudança de fase do fluido ocorre, mas a razão gás-líquido é zero.

[0068] Assim, o ganho de acionamento medido pode ser usado para detectar gás, embora ainda possa resultar em um valor de pressão de vapor verdadeira altamente preciso. Com mais particularidade, no instante em que a desgaseificação ocorre primeiro, com umas poucas bolhas minúsculas presentes, o ganho de acionamento pode não aumentar além da linha de limiar de ganho de acionamento 340 para detecção. Uma pressão dinâmica pode ser aumentada mediante, por exemplo, uma bomba que continua a aumentar uma vazão até que a pressão estática cai de maneira tal que o ganho de acionamento passa a linha de limiar de ganho de acionamento 340. Dependendo da aplicação, esta pressão estática calculada (por exemplo, uma pressão de vapor não corrigida) poderia ser corrigida (por exemplo, ajustada - diminuída ou aumentada) por um fator medidor de pressão de vapor de, por exemplo, 1 psi (6,9 kPa), para contribuir para o retardo em detectar a mudança de fase do fluido. Isto é, o fator medidor de pressão de vapor poderia ser determinada e aplicada à medição de pressão de vapor não corrigida em função do ganho de acionamento para contribuir para a diferença no ganho de acionamento em que o gás é detectado e a pressão de vapor verdadeira de modo a detectar minúsculas quantidades de gás.

[0069] Com referência à Figura 3 a título de exemplo, o ganho de acionamento medido de 40 por cento pode corresponder a uma pressão estática do fluido no conjunto medidor que é, por exemplo, 1 psi (6,9 kPa) menor do que uma pressão estática correspondendo ao ganho de acionamento associado com a pressão de vapor verdadeira. Consequentemente, o medidor vibratório 5, ou eletrônica de medidor 20, ou qualquer medido apropriada, pode determinar que o fator medidor de pressão de vapor é 1 psi (6,9 kPa) e adicionar este valor à pressão estática associada com o ganho de acionamento de 40 por cento. Como resultado, o medidor vibratório 5 pode detectar precisamente a mudança de fase do fluido e, portanto, também determinar precisamente uma pressão de vapor do fluido usando o ganho de acionamento.

[0070] Porém, outros meios de detectar a mudança de fase podem ser empregados que não usam um ganho de acionamento. Por exemplo, a mudança de fase pode ser detectada por medição acústica, medições à base de raios x, medições ópticas, etc. Também, combinações das implementações acima poderiam ser consideradas. Por exemplo, uma linha de derivação que se estende verticalmente em um laço com medições acústicas e/ou ópticas distribuídas verticalmente para determinar onde o gás primeiro se desgaseifica. Esta altura iria então fornecer a entrada necessária para calcular uma pressão de vapor do fluido no medidor vibratório 5, como o que se segue explica.

Queda de pressão em um medidor vibratório

[0071] Figura 4 mostra um gráfico 400 ilustrando como uma pressão estática de um fluido em um medidor vibratório pode ser usada para determinar uma pressão de vapor. Como mostrado na Figura 4, o gráfico 400 inclui um eixo de posição 410 e um eixo de pressão estática 420. O eixo de posição 410 não é mostrado com quaisquer unidades de comprimento particulares, mas poderia ser em unidades de polegadas (25,4 mm) embora qualquer unidade apropriada possa ser empregada. O eixo de pressão estática 420 é em unidades de libra por polegada quadrada (psi ou 6,9 kPa), embora qualquer unidade apropriada possa ser empregada. O eixo de posição 410 varia de uma entrada (“IN”) para uma saída (“OUT”) do medidor vibratório.

[0072] Consequentemente, a posição de ENTRADA para SAÍDA pode corresponder a fluido, por exemplo, no conjunto medidor 10 mostrado na Figura 1. Neste exemplo, a região de ENTRADA em torno de A pode corresponder a uma porção do conjunto medidor 10 entre o flange 103 para o bloco de montagem de conduto 120. A região de em torno de A para em torno de G pode corresponder aos condutos 130, 130’ entre os blocos de montagem 120, 120’. A região de G para SAÍDA pode corresponder à porção do conjunto medidor 10 a partir do bloco de montagem 120’ para o flange 103’. Consequentemente, o fluido no conjunto medidor 10 (por exemplo, na posição variando de ENTRADA para SAÍDA) pode não incluir fluido, por exemplo, na tubulação em que o conjunto medidor 10 é inserido. O fluido no conjunto medidor 10 pode ser o fluido nos condutos 130, 130’.

[0073] O gráfico 400 também inclui um traço de pressão dinâmica zero 430 e um traço de mudança de pressão dinâmica 440. O traço de pressão dinâmica zero 430 não mostra nenhuma mudança na pressão dinâmica - a pressão é assumida diminuir linearmente a partir de uma entrada para uma saída de um medidor vibratório. O traço de mudança de pressão dinâmica 440 pode representar uma pressão efetiva no medidor vibratório inserido na tubulação onde o diâmetro do conduto ou condutos do medidor vibratório é menor do que o diâmetro da tubulação. Um medidor vibratório exemplificativo 5 é mostrado na Figura 1, embora qualquer medidor vibratório apropriado possa ser empregado. Consequentemente, o fluido no conjunto medidor, tal como o conjunto medidor 10 descrito acima, pode ter uma pressão estática reduzida devido a um aumento da pressão dinâmica. Também é mostrada uma linha de pressão de vapor 450 representando uma pressão de vapor do fluido no medidor vibratório.

[0074] O traço de mudança de pressão dinâmica 440 inclui uma seção de queda de pressão estática 440a, uma seção de perda viscosa 440b e uma seção de aumento de pressão estática 440c. O traço de mudança de pressão dinâmica 440 também inclui uma pressão estática mínima 440d. A seção de queda de pressão estática 440a pode ser devida a um aumento de velocidade de fluido causando um aumento correspondente na pressão dinâmica desta seção do medidor vibratório. A seção de perda viscosa 440b pode corresponder a uma porção de diâmetro constante do conduto ou condutos no medidor vibratório. Consequentemente, a seção de perda viscosa 440b pode não refletir um aumento de velocidade de fluido e, portanto, pode não refletir um aumento de uma pressão dinâmica. A seção de aumento de pressão estática 440c pode ser devida a uma diminuição de velocidade de fluido e, portanto, a diminuição de pressão durante a seção de queda de pressão estática 440a pode ser recuperada. A seção de queda de pressão estática 440a e a seção de aumento de pressão estática 440c podem ser mudanças de pressão estática no conjunto medidor.

[0075] A porção do traço de mudança de pressão dinâmica 440 situada abaixo da linha de pressão de vapor 450, que inclui a pressão estática mínima 440d, pode corresponder a posições (por exemplo, a partir de em torno da posição E para ligeiramente após a posição G) onde uma mudança de fase do fluido ocorre em um fluido em um conjunto medidor, tal como o conjunto medidor 10 descrito acima. Como pode ser visto na Figura 4, a pressão estática mínima 440d fica abaixo da linha de pressão de vapor 450. Isto indica que o traço de mudança de pressão dinâmica 440 pode ser deslocado para cima aumentando a pressão estática do fluido no conjunto medidor. Porém, se a pressão estática tiver de ser aumentada por cerca de 5 psi (34,5 kPa) de modo a deslocar o traço de mudança de pressão dinâmica 440 para cima até que a pressão estática mínima 440d se situar sobre a linha de pressão de vapor 450, uma mudança de fase do fluido pode ser detectada. Como a pressão estática é aumentada, gás ou vapor no fluido no conjunto medidor pode se tornar um líquido. Inversamente, se o traço de mudança de pressão dinâmica 440 estivesse acima da linha de pressão de vapor 450 e a pressão estática do fluido no conjunto medidor fossem diminuídas até que a pressão estática mínima 440d se situa sobre a linha de pressão de vapor, então a mudança de fase do fluido pode ser a formação de gás ou vapor no fluido.

[0076] As pode ser visto na Figura 4, a seção de perda viscosa 440b diminui a partir de uma pressão estática de cerca de 68 psi (469,2 kPa) na posição A para uma pressão estática de cerca de 55 psi (379,5) na posição G. Como pode ser apreciado, a pressão estática de cerca de 55 psi (379,5) na posição G é menor do que a linha de pressão de vapor 450, que é cerca de 58 psi (400,2 kPa). Como resultado, mesmo que as pressões estáticas na entrada e na saída sejam maiores do que a linha de pressão de vapor 450, o fluido no medidor vibratório pode ainda vaporizar ou desgaseificar.

[0077] Consequentemente, a pressão estática na entrada e na saída não corresponde diretamente à pressão de vapor do fluido. Em outras palavras, a pressão de vapor do fluido pode não ser diretamente determinada a partir de uma pressão estática do fluido em na tubulação ou externa do conjunto medidor. A pressão estática no conjunto medidor 10 ou, mais especificamente, nos condutos 130, 130’, pode ser determinada precisamente, por exemplo, usando as medições de pressão na entrada e na saída e lançando as dimensões do medidor vibratório 5 (por exemplo, diâmetro e comprimento do conduto 130, 130’). Porém, para determinar precisamente a pressão de vapor, uma mudança de fase no fluido no medidor vibratório 5 pode precisar ser induzida, o que pode ser causado por variação da pressão estática do fluido no medidor vibratório 5.

Variação de uma pressão estática de um fluido

[0078] Figura 5 mostra um sistema 500 para determinar uma pressão de vapor de um fluido. Como mostrado na Figura 5, o sistema 500 é uma derivação que inclui uma entrada de derivação e uma saída de derivação que são acopladas a uma tubulação 501. O sistema 500 inclui uma bomba 510 em comunicação fluida com uma saída de um medidor vibratório 5, ilustrado como um medidor de Coriolis e a saída de derivação. Um sensor de pressão de entrada 520 está em comunicação fluida com uma entrada do medidor vibratório 5 e a entrada de variação. Um sensor de pressão de saída 530 é disposto entre a saída do medidor vibratório 5 e a bomba 510 e está configurado para medir uma pressão estática do fluido na saída do medidor vibratório 5. Um dispositivo de controle de fluxo 540, que é mostrado como uma válvula, é disposto entre a entrada de derivação e o sensor de pressão de entrada 520.

[0079] A bomba 510 pode ser qualquer bomba apropriada que pode, por exemplo, aumentar uma velocidade do fluido no medidor vibratório 5. A bomba 510 pode, por exemplo, incluir um acionamento de frequência variável. O acionamento de frequência variável pode permitir que a bomba 510 controle uma velocidade de fluido do fluido no sistema 500. Por exemplo, o acionamento de frequência variável pode aumentar a velocidade de fluido do fluido através do medidor vibratório 5, embora a velocidade de fluido possa ser aumentada por qualquer bomba apropriada. Aumentando a velocidade do fluido, a bomba 510 pode aumentar uma pressão dinâmica do fluido no medidor vibratório 5 aumentando a velocidade do fluido.

[0080] Consequentemente, a pressão estática do fluido no medidor vibratório 5 pode diminuir. A título de ilustração, com referência à Figura 4, a bomba 510 pode fazer o traço de mudança de pressão dinâmica 440 se deslocar para baixo. Consequentemente, embora não mostrado na Figura 4, caso o traço de mudança de pressão dinâmica 440 esteja acima da linha de pressão de vapor 450, a bomba 510 pode induzir vaporização ou desgaseificação fazendo o traço de mudança de pressão dinâmica 440 se deslocar pra baixo. Similarmente, deslocando o traço de mudança de pressão dinâmica 440 para cima para a ou acima da linha de pressão de vapor 450, gás ou vapor no fluido podem se tornar um líquido.

[0081] O sensor de pressão de entrada 520 e o sensor de pressão de saída 530 podem ser qualquer sensor de pressão apropriado configurado para medir qualquer pressão do fluido. Por exemplo, o sensor de pressão de entrada 520 e o sensor de pressão de saída 530 podem medir uma pressão estática do fluido no sistema 500. Adicionalmente, ou alternativamente, o sensor de pressão de entrada 520 e o sensor de pressão de saída 530 podem medir uma pressão total do fluido no sistema 500. Em um exemplo, uma pressão dinâmica do fluido pode ser determinada tomando uma diferença entre a pressão total e a pressão estática do fluido no sistema 500 de acordo com a equação [3] acima. Por exemplo, o sensor de pressão de entrada 520 pode medir a pressão total e a pressão estática do fluido próximo de, ou em, uma entrada do medidor vibratório 5. O sensor de pressão de entrada 520 e/ou a eletrônica de medidor 20 no medidor vibratório 5 podem determinar a pressão dinâmica na entrada do medidor vibratório 5.

[0082] O dispositivo de controle de fluxo 540 pode aumentar a velocidade de fluido do fluido no sistema 500, quando a posição do dispositivo de controle de fluxo 540 é movida a partir de uma posição parcialmente fechada para uma posição inteiramente aberta. Por exemplo, diminuindo a restrição de fluxo do sistema 500 na entrada do medidor vibratório 5, a velocidade do fluido pode aumentar de acordo com a equação [2] acima. Isto pode deslocar o traço de mudança de pressão dinâmica 440 para baixo de modo a induzir vaporização ou desgaseificação. Inversamente, o dispositivo de controle de fluxo 540 pode reduzir a velocidade de fluido do fluido no sistema 500 deslocando desta forma o traço de mudança de pressão dinâmica 440 para cima, assim levando os gases ou vapores a se condensar.

[0083] À medida que o dispositivo de controle de fluxo 540 é aberto, a velocidade de fluido vai aumentar, mas assim vai uma pressão estática na entrada do medidor vibratório 5 e vice-versa. A combinação do dispositivo de controle de fluxo 540 com a bomba 510 pode estabelecer uma condição de processo preferida fechando parcialmente o dispositivo de controle de fluxo 540 (por exemplo, para restringir um fluxo e abaixar a pressão a jusante do dispositivo de controle de fluxo 540) e aumentar a velocidade da bomba (por exemplo, aumentando a vazão) para obter uma pressão estática desejavelmente mais baixa e velocidade mais alta.

[0084] Embora a pressão estática do fluido no medidor vibratório 5, ou, mais particularmente, o conjunto medidor 10 no medidor vibratório 5, possa ser variada usando a bomba 510 ou o dispositivo de controle de fluxo 540, ou uma combinação de ambos, como descrito acima, outros meios de variar a pressão estática podem ser empregados. Por exemplo, uma altura z do medidor vibratório 5 pode ser variada. Para reduzir a pressão estática do fluido no medidor vibratório 5, a altura z pode ser aumentada. Para aumentar a pressão estática do fluido no medidor vibratório 5, a altura z pode ser diminuída. A altura z do medidor vibratório 5 pode ser variada por qualquer meio apropriado, tal como um elevador motorizado entre o medidor vibratório 5 e a tubulação 501 e foles entre o medidor vibratório 5, por exemplo, o dispositivo de controle de fluxo 540 e a bomba 510. Outros meios podem ser empregados, assim como uma combinação de vários meios (por exemplo, a bomba 510, o dispositivo de controle de fluxo 540, e/ou o elevador motorizado).

[0085] Por exemplo, se a vazão através de uma derivação é suficiente, uma bomba pode não ser necessariamente empregada. Apenas o dispositivo de controle de fluxo 540 pode ser usado. O dispositivo de controle de fluxo 540 pode ser instalado em outros locais, tal como a jusante do medidor vibratório 5. Alternativamente, o dispositivo de controle de fluxo 540 pode não ser empregado, tal como onde a bomba 510 e/ou o elevador motorizado são usados. Em um outro exemplo alternativo, o medidor pode ser instalado na linha principal, ao invés de uma derivação. Adicionalmente, ou alternativamente, apenas um único sensor de pressão pode ser empregado. Por exemplo, apenas o sensor de pressão de saída 530 pode ser empregado. Os sensores de pressão de entrada e/ou de saída 520, 530 podem ser localizados em locais alternativos. O sensor de pressão de saída 530 e sua localização pode ser benéfico porque a pressão estática na localização do sensor de pressão de saída 530 pode estabilizar substancialmente com respeito à velocidade de fluido uma vez que o fluido no conjunto medidor 10 está na pressão de vapor. Isto é, qualquer aumento adicional na velocidade de fluido pode não causar uma diminuição substancial na pressão estática medida pelo sensor de pressão de saída 530.

Pressão de vapor verdadeira e pressão de vapor de Reid

[0086] Como discutido acima, o sistema baseado em medidor Coriolis pode fornecer uma pressão de vapor verdadeira a uma razão gás-líquido de 0:1, que pode ser um parâmetro mais útil para cálculos de engenharia. Adicionalmente, o sistema de base Coriolis pode medir uma “amostra viva”, que pode ter ainda um componente com uma baixa pressão de vapor (“frações leves”). Isto pode ser um potencial benefício quando comparado com métodos que medem usando “amostra morta” onde as frações leves são evaporadas e perdidas durante a amostragem. Adicionalmente, benefícios de segurança de eliminar a necessidade de transportar recipientes de amostra cheios de vapor para análise em laboratório podem ser conseguidos.

[0087] Como para outras medições de pressão de vapor, uma eletrônica de medidor 20 pode ser configurada para retro-calcular a pressão de vapor de Reid em 4:1, ou alguma outra razão V/L usando outras correlações. Por exemplo, para obter uma pressão de vapor de Reid a partir das medições de pressão de vapor verdadeira para gasolina, as seguintes equações podem ser usadas:

[0088] Similarmente, para obter uma pressão de vapor de Reid a partir de medições da pressão de vapor verdadeira para petróleo bruto, as seguintes equações podem ser usadas:

onde: T é temperatura (°C); TVP é uma pressão de vapor verdadeira (kPa); RVP é uma pressão de vapor de Reid (kPa); e A1, A2, A3, B1, B2, B3 e C são parâmetros para converter entre a pressão de vapor de Reid e a pressão de vapor verdadeira e dependem da composição do fluido.

[0089] A título de exemplo, os parâmetros de conversão A1, A2, A3, B1, B2, B3 e C podem ter os seguintes valores (para unidades do SI):

[0090] Um exemplo do benefício de medir a pressão de vapor a uma razão gás-líquido próxima de zero pode ser visto no transporte por trilho de petróleo bruto. A maioria dos métodos de teste de pressão de vapor requer uma razão gás-líquido de 4:1 e uma temperatura de medição de 37,8°C. Porém, o petróleo bruto pode ser transportado a 80°C e razões gás-líquido próximas de 0:1. Sob estas condições, as frações leves podem começar a se evaporar mesmo em petróleo bruto “morto” e produzir uma mistura gasosa com aumento exponencial de pressão. Isto pode não ser previsto se a pressão de vapor é medida a uma razão gás-líquido de 4:1 e uma temperatura de 37,8°C. Para cálculos de segurança, pode ser importante medir a pressão de vapor transportada em tubulações a uma temperatura de processo e uma razão gás-líquido próxima de 0:1, o que pode ser implementado usando um método consistente com a descrição da Figura 6, de que um exemplar é descrito abaixo.

Uso de um fator medidor de pressão de vapor

[0091] Figura 6 mostra um método 600 de determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor. Como mostrado na Figura 6, o método 600 começa com a etapa 610, que fornece um sinal de acionamento a um conjunto medidor tendo um fluido. O conjunto medidor empregado pelo método 600 pode ser o conjunto medidor 10 descrito acima embora qualquer conjunto medidor apropriado possa ser empregado. Na etapa 620, um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor é medido. A pressão de vapor do fluido é determinada com base em uma relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e uma razão gás-líquido de referência em etapa 630.

[0092] O método 600 pode incluir etapas adicionais. Por exemplo, uma pressão estática pode ser determinada quando o ganho de acionamento é medido. Por exemplo, a pressão estática pode ser determinada contemporaneamente com quando o ganho de acionamento é medido. Como descrito acima com referência à Figura 3, o ganho de acionamento medido pode ser associado com um limiar de ganho de acionamento para detectar uma mudança de fase, tal como a linha de limiar de ganho de acionamento 340. Quando o ganho de acionamento é medido no limiar de ganho de acionamento, o método 600 pode também determinar uma pressão estática do fluido no conjunto medidor. Consequentemente, a pressão estática medida pode ser uma pressão de vapor não corrigida. Esta pressão de vapor não corrigida pode ser ajustada usando um fator medidor de pressão de vapor para determinar uma pressão de vapor verdadeira.

[0093] Na etapa 610, o sinal de acionamento pode ser fornecido pela eletrônica de medidor 20 descrita acima, embora qualquer eletrônica apropriada possa ser empregada. O fluido pode ter ou pode não ter um gás ou vapor, tal como gás arrastado, bolhas, fluxo de condensados, ou similares. Uma velocidade do fluido pode variar devido, por exemplo, a uma bomba em linha com o medidor vibratório 5 embora qualquer configuração apropriada possa ser empregada. Variando a velocidade do fluido no conjunto medidor, a pressão estática do fluido no conjunto medidor pode aumentar ou diminuir. Por exemplo, aumentar a velocidade do fluido pode diminuir a pressão estática do fluido no conjunto medidor.

[0094] A relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência pode ser uma relação direta ou uma relação indireta. Por exemplo, uma relação previamente determinada direta entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência pode ser uma relação linear que relaciona um ganho de acionamento com uma razão gás-líquido por uma faixa. A faixa pode ser desde um ganho de acionamento associado com uma pressão de vapor verdadeira a um ganho de acionamento de 100 por cento. Em um exemplo, o ganho de acionamento associado com a pressão de vapor verdadeira pode ser cerca de 10 por cento, embora qualquer valor apropriado possa ser empregado.

[0095] Em uma relação indireta exemplificativa, a razão gás-líquido de referência pode ser associada com uma pressão estática, que é subtraída pelo fator medidor de pressão de vapor. O fator medidor de pressão de vapor pode, portanto, também ser associado com um limiar de ganho de acionamento associado com uma pressão de vapor não corrigida. Consequentemente, um valor da razão gás-líquido pode não ser necessariamente usado para calcular a pressão de vapor, tal como as uma pressão de vapor verdadeira, mas a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido pode, entretanto, ser uma base para determinar uma pressão de vapor.

[0096] Figura 7 mostra um método 700 de determinar um fator medidor de pressão de vapor para determinar uma pressão de vapor. Como mostrado na Figura 7, o método 700, na etapa 710, determina uma pressão estática de um fluido em um conjunto medidor. Na etapa 720, o método 700 determina uma diferença entre a pressão estática e uma pressão de vapor verdadeira do fluido.

[0097] O método 700 pode incluir ainda fornecer um sinal ao conjunto medidor, medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor, e/ou associar a pressão estática do fluido no conjunto medidor com o ganho de acionamento. Adicionalmente ou alternativamente, o método 700 pode incluir associar um limiar de ganho de acionamento para detectar uma mudança de fase no fluido com um ganho de acionamento medido e associar a diferença com o limiar de ganho de acionamento.

[0098] O acima exposto descreve o medidor vibratório 5, em particular a eletrônica de medidor 20 e o método 600 que determinam uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor. Usando o fator medidor de pressão de vapor, um limiar, tal como a linha de limiar de ganho de acionamento 340, pode ser computado. Mais especificamente, um valor de pressão de vapor associado com a linha de limiar de ganho de acionamento 340 pode ser corrigido pelo fator medidor de pressão de vapor para obter um valor de pressão de vapor verdadeira. O valor de pressão de vapor verdadeira pode corresponde a onde uma mudança de fase ocorre em um fluido, mas não há nenhum vapor no fluido. Consequentemente, a pressão de vapor determinada pode ser mais precisa. Como resultado, a operação do medidor vibratório 5 e a eletrônica de medidor 20 são melhoradas porque os valores fornecidos pelo medidor vibratório 5 e pela eletrônica de medidor 20 são mais precisos. Medições mais precisas no campo técnico de medições de pressão de vapor podem melhorar outros campos técnicos, tais como controles de processo de fluido, ou similares.

[0099] . As descrições detalhadas das modalidades acima não são descrições exaustivas de todas modalidades contempladas pelos inventores para estar dentro do escopo da presente descrição. De fatos, os versados na técnica irão reconhecer que certos elementos das modalidades acima descritas podem ser variadamente combinados ou eliminados para criar outras modalidades e tais modalidades adicionais estão dentro do escopo e ensinamentos da presente descrição. Será também evidente para os versados na técnica comum que as modalidades acima descritas podem ser combinadas no todo ou em parte para criar modalidades adicionais dentro do escopo e ensinamentos da presente descrição.

[00100] Assim, embora modalidades específicas sejam descritas aqui para finalidades ilustrativas, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da presente descrição, como os versados na técnica relevante irão reconhecer. Os ensinamentos aqui apresentados podem ser aplicados a outros meios de determinar a pressão de vapor usando o fator medidor de pressão de vapor e não apenas às modalidades descritas acima e mostradas nas figuras em anexo. Consequentemente, o escopo das modalidades descritas acima deve ser determinado a partir das reivindicações que se seguem.

Claims

1. Eletrônica de medidor (20) para determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor, a eletrônica de medidor (20) caracterizada pelo fato de que compreende: um sistema de processamento (200) comunicativamente acoplado a um conjunto medidor (10), o sistema de processamento (200) sendo configurado para: fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor (10) tendo um fluido; medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor (10); e determinar a pressão de vapor do fluido com base em uma relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e uma razão gás-líquido de referência.

2. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a eletrônica de medidor (20) é ainda configurada para determinar uma pressão estática de um fluido no conjunto medidor (10) contemporaneamente com quando o ganho de acionamento é medido.

3. Eletrônica de medidor (20) de acordo com uma dentre a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a pressão de vapor é determinada usando o ganho de acionamento medido e a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência.

4. Eletrônica de medidor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência é uma função linear relacionando um ganho de acionamento de 100 por cento e um ganho de acionamento de pressão de vapor verdadeira.

5. Eletrônica de medidor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 4, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dentre a razão gás-líquido de referência e o ganho de acionamento medido é associado com um limiar predeterminado para detecção de uma mudança de fase do fluido.

6. Eletrônica de medidor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a pressão de vapor determinada é uma pressão de vapor verdadeira e a eletrônica do medidor (20) é configurada adicionalmente para usar a pressão de vapor verdadeira para determinar uma pressão de vapor de Reid.

7. Método de determinar uma pressão de vapor usando um fator medidor de pressão de vapor, o método caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor tendo um fluido; medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor; e determinar a pressão de vapor do fluido com base em uma relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e uma razão gás-líquido de referência.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar uma pressão estática de um fluido no conjunto medidor contemporaneamente com quando o ganho de acionamento é medido.

9. Método de acordo com uma dentre a reivindicação 7 ou a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a pressão de vapor é determinada usando o ganho de acionamento medido e a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a relação previamente determinada entre o ganho de acionamento e a razão gás-líquido de referência é uma função linear relacionando um ganho de acionamento de 100 por cento e um ganho de acionamento de pressão de vapor verdadeira.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 7 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre a razão gás-líquido de referência e o ganho de acionamento medido é associado com um limiar predeterminado para detecção de uma mudança de fase do fluido.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 7 a 11, caracterizado pelo fato de que a pressão de vapor determinada é uma pressão de vapor verdadeira e usar a pressão de vapor verdadeira para determinar a pressão de vapor de Reid.

13. Método de determinar um fator medidor de pressão de vapor para determinar uma pressão de vapor, o método caracterizado pelo fato de que compreende: determinar uma pressão estática de um fluido em um conjunto medidor; e determinar uma diferença entre a pressão estática e uma pressão de vapor verdadeira do fluido.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: fornecer um sinal de acionamento ao conjunto medidor; medir um ganho de acionamento do sinal de acionamento fornecido ao conjunto medidor; e associar a pressão estática do fluido no conjunto medidor com o ganho de acionamento.

15. Método de acordo com uma dentre a reivindicação 13 ou a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: associar um limiar de ganho de acionamento para detectar uma mudança de fase no fluido com um ganho de acionamento medido; e associar a diferença com o limiar de ganho de acionamento.