BRPI0609647A2

BRPI0609647A2 - equipamento eletrÈnico medidor e métodos para determinar uma fração de fluxo lìquido em um material de fluxo gasoso

Info

Publication number: BRPI0609647A2
Application number: BRPI0609647-6A
Authority: BR
Inventors: Steven M Jones; Andrew Timothy Patten; Graeme Ralph Duffill
Original assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2010-04-20
Also published as: KR101246870B1; MX2007011593A; NZ562927A; CA2602769A1; KR20100017889A; CA2602769C; AR052718A1; KR20100101703A; IN266753B; KR101206381B1; HK1119237A1; AU2006229768A1; RU2371677C2; US20080190195A1; CN101151516A; JP2008534959A; BRPI0609647B1; RU2007139778A; JP4904339B2; US7974792B2

Abstract

EQUIPAMENTO ELETRÈNICO MEDIDOR E MéTODOS PARA DETERMINAR UMA FRAçãO DE FLUXO LìQUIDO EM UM MATERIAL DE FLUXO GASOSO. Equipamento eletrónico medidor (20) para a determinação de uma fração de fluxo liquido em um material de fluxo gasoso que flui através de um fluximetro (5) é provido de acordo com uma modalidade da presente invenção. O equipamento eletrónico medidor (20) inclui uma interface (201) para a recepção de um primeiro sinal de sensor e de um segundo sinal de sensor do fluximetro (5) e um sistema de processamento (203) em comunicação com a interface (201) . O sistema de processamento (203) é configurado para receber o primeiro e o segundo sinais de sensor da interface (201), determinar uma densidade de corrente de fluxo substancialmente instantânea do material de fluxo gasoso usando o primeiro sinal de sensor e o segundo sinal de sensor, comparar a densidade de corrente de fluxo substancialmente instantânea com pelo menos uma dentre uma densidade de gás predeterminada representativa de uma fração de fluxo gasoso do material de fluxo gasoso ou uma densidade de liquido predeterminada representativa de uma fração de fluxo liquido, e determinar a fração de fluxo líquido a partir da comparação.

Description

"EQUIPAMENTO ELETRÔNICO MEDIDOR E MÉTODOS PARADETERMINAR UMA FRAÇÃO DE FLUXO LÍQUIDO EM UM MATERIAL DE FLUXO GASOSO"

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um equipamento e-letrônico medidor e a métodos para a determinação de umafração de fluxo liquido em um material de fluxo gasoso queflui através de um fluximetro.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA

É conhecido se usar fluximetros de massa Coriolispara medir o fluxo de massa e outras informações de materi-ais que fluem através de uma tubulação, conforme apresentadona Patente U.S. N. 4 491 025, expedida para J. E. Smith, etal., de 01 de janeiro de 1985, e no documento RE 31 450 deJ. E. Smith, de 11 de fevereiro de 1982. Estes fluximetrospossuem um ou mais tubos de fluxo de diferentes configura-ções. Cada configuração de conduto pode ser vista como tendoum conjunto de modos de vibração naturais, incluindo, porexemplo, modos de curvatura, torcionais, radiais ou acopla-dos simples. Em uma aplicação de medição de fluxo de massaCoriolis tipica, uma configuração de conduto é excitada emum ou mais modos de vibração conforme um material flui atra-vés do conduto, e o movimento do conduto é medido em pontosespaçados ao longo do conduto.

Os modos vibracionais dos sistemas cheios de mate-rial são definidos em parte pela massa combinada dos tubosde fluxo e pelo material dentro dos tubos de fluxo. O mate-rial flui para o fluximetro a partir de uma tubulação conec-tada no lado de entrada do fluximetro. 0 material é em se-guida direcionado através do tubo de fluxo ou tubos de fluxoe sai do fluximetro para uma tubulação conectada ao lado desaida.

Um acionador aplica força ao tubo de fluxo. A for-ça faz com que o tubo de fluxo oscile. Quando não há nenhummaterial fluindo através do fluximetro, todos os pontos aolongo do tubo de fluxo oscilam com uma fase idêntica. Con-forme o material começa a fluir através do tubo de fluxo, asacelerações Coriolis fazem com que cada ponto ao longo dotubo de fluxo apresente uma fase diferente com relação aosdemais pontos ao longo do tubo de fluxo. A fase no lado deentrada do tubo de fluxo retarda o acionador, enquanto a fa-se no lado de saida conduz o acionador. Sensores são coloca-dos em diferentes pontos do tubo de fluxo a fim de produzirsinais senoidais representativos do movimento do tubo defluxo nos diferentes pontos. A diferença de fase entre doissinais de sensor é proporcional à proporção de fluxo de mas-sa do material que flui através do tubo de fluxo ou tubos defluxo. Em um método da técnica anterior, tanto uma Transfor-mação Discreta de Fourier (DFT) como uma Transformação Rápi-da de Fourier (FFT) é usada para determinar a diferença defase entre os sinais de sensor. A diferença de fase e umaresposta de freqüência vibracional da montagem de tubo defluxo são usadas para se chegar à proporção de fluxo de massa .

Na abordagem da técnica anterior, um sinal de re-ferência independente é usado para determinar uma freqüênciade sinal de coleta, como, por exemplo, por meio do uso dafreqüência enviada para o sistema do acionador vibracional.Em uma outra abordagem da técnica anterior, a freqüência deresposta vibracional gerada por um sensor de coleta pode serdeterminada ao centralizar para aquela freqüência em um filtro corta-faixas (filtro notch), no qual o fluximetro datécnica anterior tenta manter o notch do filtro corta-faixasna freqüência de sensor de coleta. Esta técnica do estado daarte funciona muito bem sob condições quiescentes, nas quaiso material de fluxo no fluximetro se encontra uniforme e nasquais a freqüência de sinal de coleta resultante se encontrarelativamente estável. No entanto, a medição de fase da téc-nica anterior é um problema quando o material de fluxo não éuniforme, como, por exemplo, nos fluxos bifásicos, nos quaiso material de fluxo compreende um material de fluxo gasosoque inclui um liquido aprisionado. Em tais situações, a téc-nica anterior determina que a freqüência pode flutuar rapi-damente . Durante condições de rápidas e grandes transiçõesde freqüência, é possivel que os sinais de coleta se movampara fora da largura de banda do filtro, produzindo mediçõesde fase e freqüência incorretas. Isto também vem constituirum problema em uma formação de lotes vazio-cheio-vazio, nosquais o fluximetro é operado repetidamente em condições al-ternadas de vazio e cheio. Ainda, se a freqüência do sensorse move rapidamente, um processo de demodulação não será ca-paz de manter a freqüência em questão ou medida, provocandouma demodulação a uma freqüência incorreta. Deve-se entenderque se a freqüência determinada estiver incorreta ou impre-cisa, os valores subseqüentemente derivados e a proporção deescoamento de volume, etc. ficarão igualmente incorretos eimprecisos. Além disso, o erro pode ser composto em determi-nações características de fluxo subseqüentes.

Na técnica anterior, os sinais de coleta podem serdigitalizados ou digitalmente manipulados a fim de implemen-tar o filtro corta-faixas. 0 filtro corta-faixas só aceitabandas de baixa freqüência. Sendo assim, quando a freqüênciaalvo muda, o filtro corta-faixas não poderá monitorar o si-nal alvo por um periodo de tempo. Tipicamente, a implementa-ção digital do filtro corta-faixas leva de 1 a 2 segundospara monitorar o sinal alvo flutuante. Devido ao tempo re-querido pela técnica anterior para se determinar a freqüên-cia, o resultado é que não somente as determinações de fre-qüência e fase conterão erros, como também a medição do erroabrangerá uma faixa de tempo que excede a faixa de tempo du-rante a qual o erro e/ou o fluxo bif ásico de fato ocorre.Isto se deve a uma lentidão relativa de resposta da imple-mentação do filtro corta-faixas.

O resultado é que o fluximetro da técnica anteriornão poderá, de uma maneira precisa, rápida ou satisfatóriamonitorar ou determinar uma freqüência de sensor de coletadurante o fluxo bifásico do material de fluxo no fluximetro.

Consequentemente, a determinação de fase é também lenta epropensa a erros, uma vez que a técnica anterior deriva adiferença de fases usando a freqüência de coleta determina-da. Sendo assim, qualquer erro na determinação da freqüênciaé composta na determinação de fase. 0 resultado é um erromaior na determinação de freqüência e na determinação de fa-se, levando a um erro maior na determinação da proporção deescoamento de massa. Além disso, tendo em vista que o valorde freqüência determinado é usado para determinar um valorde densidade (a densidade sendo aproximadamente igual a umasobre-freqüência quadrada), um erro na determinação de freqüência se repete ou é composto na determinação de densida-de. Isto será também verdadeiro para uma determinação deproporção de escoamento de volume, cuja proporção de escoa-mento de volume é igual à proporção de escoamento de massadividida pela densidade.

Uma aplicação de um dispositivo de tubo de fluxovibrador conforme descrita acima se dá na medição de umaproporção de escoamento de massa de um material de fluxo ga-soso . Uma aplicação tipica é a medição da produção de gás deum poço, como, por exemplo, do gás natural. No entanto, ogás de um poço tipicamente não existe em um estado puro, econtém quantidades variadas de impurezas, tais como água.Portanto, o material de fluxo gasoso pode conter uma misturade gás e liquido ou partículas liquidas. Este fluxo bifásicotorna a medição de produção uma tarefa dificil. Além disso,na produção do gás natural, o gás pode ser passado por umseparador que usa glicol (ou outro liquido secante) para re-mover a água do material de fluxo gasoso. No entanto, esteprocesso de secagem pode resultar no aprisionamento do li-quido secante no material de fluxo gasoso. A isto se denomi-na fração de fluxo liquido, na qual o material de fluxo ga-soso inclui um pouco de liquido ou partículas liquidas. Amedição do material de fluxo gasoso que inclui fração defluxo liquido é problemática.

Uma abordagem da técnica anterior para medir umfluxo gasoso incluindo uma fração de fluxo liquido se fazmedindo uma densidade média. Esta técnica anterior determinaquando a densidade se desvia de um fluxo gasoso essencial-mente puro e desconsidera a informação de densidade quandouma quantidade detectável de liquido fica aprisionada nofluxo gasoso. De maneira alternativa, a técnica anterior po-de correlacionar a densidade de fluxo média a valores conhe-cidos a fim de obter uma quantidade de fração de fluxo gaso-so média.

No entanto, esta técnica anterior apresenta f a-lhas. A proporção de escoamento de massa gasosa média não éaltamente precisa em muitos locais, tais como onde a quanti-dade de fração de fluxo liquido flutua.

SUMÁRIO DA SOLUÇÃO

Os problemas acima e outros são solucionados e umavanço na técnica é obtido através da provisão de um equipa-mento eletrônico medidor e métodos para determinar uma fra-ção de fluxo liquido em um material de fluxo gasoso atravésde um fluximetro.

Um equipamento eletrônico medidor para a determi-nação de uma fração de fluxo liquido em um material de fluxogasoso que flui através de um fluximetro é provido de acordocom uma modalidade da presente invenção, O equipamento ele-trônico medidor compreende uma interface para a recepção deum primeiro sinal de sensor e de um segundo sinal de sensordo fluximetro e um sistema de processamento em comunicaçãocom a interface. 0 sistema de processamento é configuradopara receber o primeiro e o segundo sinais de sensor da in-terface, determinar uma densidade de corrente de fluxo subs-tancialmente instantânea do material de fluxo gasoso usandoo primeiro sinal de sensor e o segundo sinal de sensor, com-parar a densidade de corrente de fluxo substancialmente ins-tantânea com pelo menos uma dentre uma densidade de gás pre-determinada representativa de uma fração de fluxo gasoso domaterial de fluxo gasoso ou uma densidade de liquido prede-terminada representativa de uma fração de fluxo liquido, edeterminar a fração de fluxo liquido a partir da comparação.

Um equipamento eletrônico medidor para a determi-nação de uma fração de fluxo liquido em um material de fluxogasoso que flui através de um fluximetro é provido de acordocom uma modalidade da presente invenção. 0 equipamento ele-trônico medidor compreende uma interface para a recepção deum primeiro sinal de sensor e de um segundo sinal de sensordo fluximetro e um sistema de processamento em comunicaçãocom a interface. 0 sistema de processamento é configuradopara receber o primeiro e o segundo sinais de sensor da in-terface, gerar um desvio de fase de 90 graus do primeiro si-nal de sensor, computar uma resposta de freqüência usando odesvio de fase de 90 graus e o primeiro sinal de sensor, de-terminar uma densidade de corrente de fluxo do material defluxo gasoso usando a resposta de freqüência, e determinar afração de fluxo liquido a partir da densidade de corrente defluxo.

Um método para determinar uma fração de fluxo li-quido em um material de fluxo gasoso que flui através de umfluximetro é provido de acordo com uma modalidade da presen-te invenção. 0 método compreende a recepção de um primeirosinal de sensor e de um segundo sinal de sensor do fluxime-tro, a determinação de uma densidade de corrente de fluxosubstancialmente instantânea do material de fluxo usando oprimeiro sinal de sensor e o segundo sinal de sensor, compa-rar a densidade de corrente de fluxo substancialmente ins-tantânea com pelo menos uma dentre uma densidade de gás pre-determinada representativa de uma fração de fluxo gasoso domaterial de fluxo gasoso ou uma densidade de liquido prede-terminada representativa de uma fração de fluxo liquido, edeterminar a fração de fluxo liquido a partir da comparação.

Um método para determinar uma fração de fluxo li-quido em um material de fluxo gasoso que flui através de umfluximetro é provido de acordo com uma modalidade da presen-te invenção. 0 método compreende as etapas de receber umprimeiro sinal de sensor e de um segundo sinal de sensor dofluximetro, gerar um desvio de fase de 90 graus do primeirosinal de sensor, computar uma resposta de freqüência usandoo desvio de fase de 90 graus e o primeiro sinal de sensor,determinar uma densidade de corrente de fluxo do material defluxo gasoso usando a resposta de freqüência, e determinar afração de fluxo liquido a partir da densidade de corrente defluxo.

ASPECTOS DA INVENÇÃOEm um aspecto do equipamento eletrônico medidor, osistema de processamento é configurado ainda para determinara fração de fluxo gasoso.

Em um outro aspecto do equipamento eletrônico me-didor, o sistema de processamento é configurado ainda paragerar um desvio de fase de 90 graus do primeiro sinal desensor, computar uma resposta de freqüência usando o desviode fase de 90 graus e o primeiro sinal de sensor, e determi-nar a densidade de fluxo substancialmente instantânea usandoa resposta de freqüência.

Em ainda um outro aspecto do equipamento eletrôni-co medidor, o sistema de processamento é configurado aindapara determinar a densidade de corrente de fluxo pelo qua-drado da resposta de freqüência de modo a gerar uma respostade freqüência quadrada, e inverter a resposta de freqüênciaquadrada de modo a gerar a densidade de corrente de fluxo.

Em ainda um outro aspecto do equipamento eletrôni-co medidor, o sistema de processamento é configurado aindapara gerar um desvio de fase de 90 graus do primeiro sinalde sensor, computar uma resposta de freqüência usando o des-vio de fase de 90 graus e o primeiro sinal de sensor, dupli-car a resposta de freqüência de modo a gerar uma resposta defreqüência quadrada, e inverter a resposta de freqüênciaquadrada de modo a gerar a densidade de corrente de fluxosubstancialmente instantânea do material de fluxo gasoso.

Em ainda um outro aspecto do equipamento eletrôni-co medidor, o sistema de processamento é configurado aindapara comparar a fração de fluxo liquido a um limite de fra-ção de liquido predeterminado, e definir uma condição de a-larme quando a fração de fluxo liquido excede o limite defração de liquido predeterminado.

Em um outro aspecto ainda do equipamento eletrôni-co medidor, o sistema de processamento é configurado paradeterminar uma densidade de corrente de fluxo do material defluxo gasoso a partir do primeiro sinal de sensor e do se-gundo sinal de sensor, comparar a densidade de corrente defluxo com pelo menos uma dentre uma densidade de gás prede-terminada representativa de uma fração de fluxo gasoso domaterial de fluxo gasoso ou uma densidade de liquido prede-terminada representativa de uma fração de fluxo liquido, edeterminar a fração de fluxo liquido a partir da comparação.

Em ainda um outro aspecto do equipamento eletrôni-co medidor, a comparação compreende ainda a etapa de compa-rar a densidade de corrente de fluxo substancialmente ins-tantânea a um ganho de acionamento e a pelo menos uma dentreuma densidade de gás predeterminada representativa de umafração de fluxo gasoso do material de fluxo gasoso ou umadensidade de liquido predeterminada representativa de umafração de fluxo liquido.

Em ainda um outro aspecto do equipamento eletrôni-co medidor, a determinação da fração de fluxo liquido com-preende ainda a etapa de determinar a fração de fluxo liqui-do, a partir da densidade de corrente de fluxo e de um ganhode acionamento.

Em ainda um outro aspecto do equipamento eletrôni-co medidor, o fluximetro compreende um fluximetro Coriolis.Em ainda um outro aspecto do equipamento eletrôni-co medidor, o fluximetro compreende um densitômetro vibrador.

Em um aspecto do método, o método compreende aindaa etapa de determinar a fração de fluxo gasoso.

Em ainda um outro aspecto do método, o método com-preende ainda as etapas de gerar um desvio de fase de 90graus a partir do primeiro sinal de sensor, computar umaresposta de freqüência usando o desvio de fase de 90 graus eo primeiro sinal de sensor, e determinar a densidade de cor-rente de fluxo substancialmente instantânea a partir da res-posta de freqüência.

Em ainda um outro aspecto do método, o método com-preende ainda as etapas de comparar a fração de fluxo liqui-do a um limite de freqüência de liquido predeterminado e de-finir uma condição de alarme quando a fração de fluxo liqui-do excede o limite de fração de liquido predeterminado.

Em ainda um outro aspecto do método, a etapa dedeterminar a fração de fluxo liquido compreende ainda a com-paração da densidade de corrente de fluxo a pelo menos umadentre uma densidade de gás predeterminada representativa deuma fração de fluxo gasoso do material de fluxo gasoso ouuma densidade de liquido predeterminada representativa deuma fração de fluxo liquido, e a determinação da fração defluxo liquido a partir da comparação.

Em ainda um outro aspecto do método, a etapa dedeterminar a fração de fluxo liquido compreende ainda a de-terminação da fração de fluxo liquido a partir da densidadede corrente de fluxo e um ganho de acionamento.

Em ainda um outro aspecto do método, a etapa decomparar compreende ainda a comparação da densidade de cor-rente de fluxo substancialmente instantânea a um ganho deacionamento e a pelo menos uma dentre uma densidade de gáspredeterminada representativa de uma freqüência de fluxo ga-soso do material de fluxo gasoso ou uma densidade de liquidopredeterminada representativa de uma fração de fluxo liquido .

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

0 mesmo número de referência representa o mesmoelemento em todos os desenhos.

A Figura 1 ilustra um fluximetro Coriolis em umexemplo da presente invenção.

A Figura 2 mostra em equipamento eletrônico medi-dor de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 3 é um fluxograma de um método de proces-samento de um sinal de sensor em um fluximetro de acordo comuma modalidade da presente invenção.

A Figura 4 mostra o equipamento eletrônico- medidorde acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 5 é um fluxograma de um método de proces-samento do primeiro e segundo sinais de sensor em um fluxi-metro de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 6 é um diagrama em blocos de uma porçãodo sistema de processamento. de acordo com uma modalidade dapresente invenção.

A Figura 7 mostra detalhes do bloco de transforma-ção de Hilbert de acordo com uma modalidade da presente in-venção.

As Figuras 8 e 9 são diagramas em bloco de duasramificações independentes do bloco de análise de acordo comuma modalidade da presente invenção.

A Figura 10 é um diagrama de densidade de espectrode força de um sinal de sensor de coleta de um fluximetrosob condições normais.

A Figura 11 mostra um bloco de transformação deHilbert de acordo com a modalidade de desvio de fase única.

A Figura 12 mostra o bloco de análise para a moda-lidade de desvio de fase única.

A Figura 13 mostra o processamento de sensor dapresente invenção em comparação à técnica anterior, no qualum valor de diferença de tempo (At) de cada é comparado.

A Figura 14 mostra o equipamento eletrônico medi-dor de acordo com uma outra modalidade da presente invenção.

A Figura 15 é um fluxograma de um método para de-terminar uma fração de fluxo liquido em um material de fluxogasoso que flui através de um fluximetro de acordo com umamodalidade da presente invenção.

A Figura 16 é um gráfico de uma densidade de gásnatural versus um percentual de glicol (isto é, uma fraçãode fluxo liquido).

A Figura 17 é um fluxograma de um método para de-terminar uma fração de fluxo liquido em um material de fluxogasoso que flui através de um fluximetro de acordo com umamodalidade da presente invenção.DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As Figuras 1 a 17 e a descrição a seguir ilustramexemplos específicos para ensinar aos versados na técnicacomo fazer e usar o melhor modo da presente invenção. Com opropósito de ensinar os princípios inventivos, alguns aspec-tos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versa-dos na técnica apreciarão variações a partir destes exemplosque recaem no âmbito da presente invenção. Os versados natécnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem secombinar de várias maneiras de modo a formar múltiplas vari-ações da presente invenção. como um resultado, a presenteinvenção não se limita aos exemplos específicos descritosabaixo, mas sim apenas às reivindicações e seus equivalentes .

A Figura 1 mostra um fluximetro Coriolis 5 compre-endendo um conjunto medidor 10 e um equipamento eletrônicomedidor 20. O conjunto medidor 10 responde à proporção deescoamento de massa e à densidade de um material de proces-so. O equipamento eletrônico medidor 20 é conectado ao con-junto medidor 10 via os fios de ligação 100 a fim de provera densidade, a proporção de fluxo de massa, e informações detemperatura na passagem 26, assim como outras informaçõesnão relevantes à presente invenção. Uma estrutura de fluxi-metro Coriolis é descrita, embora seja aparente aos versadosna técnica que a presente invenção pode ser praticada comoum densitômetro de tubo vibrador sem a capacidade de mediçãoadicional provida pelo fluximetro de massa Coriolis.

O conjunto medidor 10 inclui um par de tubulações150 e 150', de flanges 103 e 103' tendo os pescoços de flan-ge 110 e 110' , um par de tubos de fluxo paralelos 130 e130' , o mecanismo de acionamento 180, o sensor de temperatu-ra 190, e um par de sensores de velocidade 170L e 170R. Ostubos de fluxo 130 e 130' possuem duas pernas de entrada es-sencialmente retas 131 e 131' e pernas de saida 134 e 134'que convergem uma para a outra nos blocos de montagem de tu-bo de fluxo 120 e 120'. Os tubos de fluxo 130 e 130' se cur-vam em dois locais simétricos ao longo de seu comprimento eficam essencialmente paralelos em todo o seu comprimento. Asbarras de reforço 140 e 140' servem para definir um eixo ge-ométrico W e W sobre o qual cada tubo de fluxo oscila.

As pernas laterais 131, 131' e 134, 134'dos tubosde fluxo 130 e 130' são firmemente fixadas aos blocos demontagem de tubo 120 e 120' e estes blocos, por sua vez, sãofixados firmemente às tubulações 150 e 150'. Isto prove umapassagem de material fechada continua através do conj untomedidor Coriolis 10.

Quando os flanges 103 e 103', com os furos 102 e102' , se conectam, através da extremidade de entrada 104 eda extremidade de saida 104', a uma linha de processo (nãomostrada) que carrega o material de processo que está sendomedido, o material entra na extremidade 104 do medidor atra-vés de um orificio 101 no flange 103 e é conduzido atravésda tubulação 150 para o bloco de montagem de tubo de fluxo12 0 tendo uma superfície. Dentro da tubulação 150, o materi-al é dividido e direcionado através dos tubos de fluxo 130 e130'. Depois de sair dos tubos de fluxo 130 e 130', o mate-rial de processo é recombinado em uma única corrente dentroda tubulação 150' e é, portanto, roteado para a extremidadede saida 104' conectada pelo flange 103' tendo os furos deparafuso 102' para a linha de processo (não mostrada).

Os tubos de fluxo 130 e 130' são selecionados eapropriadamente montados nos blocos de montagem de tubos defluxo 120 e 120' de modo a apresentar substancialmente amesma distribuição de massa, os mesmos momentos de inércia,e módulos de Young sobre os eixos geométricos de curvatura W-W e W-W, respectivamente. Estes eixos geométricos decurvatura passam pelas barras de reforço 140 e 140'. Uma vezque o módulo de Young dos tubos de fluxo muda com a tempera-tura, e que esta mudança afeta o cálculo do fluxo e da den-sidade, é montado um detector de temperatura resistivo (RTD)190 no tubo de fluxo 130' , de modo a medir continuamente atemperatura do tubo de fluxo. A temperatura do tubo de fluxoe, deste modo, a tensão que surge através do detector RTDpara uma dada corrente que passa pelo mesmo são governadaspela temperatura do material que passa pelo tubo de fluxo. Atemperatura dependente da tensão que surge através do detec-tor RTD é usada em um método bem conhecido pelo equipamentoeletrônico medidor 20 para compensar a mudança no módulo e-lástico dos tubos de fluxo 130 e 130' devido a quaisquer mu-danças na temperatura do tubo de fluxo. 0 detector RTD é co-nectado ao equipamento eletrônico medidor 20 por meio do fiode ligação 195.

Ambos os tubos de fluxo 130 e 130' são acionadospelo acionador 180 em direções opostas sobre os seus respec-tivos eixos geométricos de curvatura W e W e o que se deno-mina o primeiro modo de curvatura fora de fase do fluxime-tro. Este mecanismo de acionamento 180 pode compreender umadentre muitas disposições bem conhecidas/ como, por exemplo,um imã montado no tubo de fluxo 130' e uma bobina opostamontada no tubo de fluxo 130 e através do qual uma correntealternada passa de modo a vibrar ambos os tubos de fluxo. Umsinal de acionamento adequado é aplicado pelo equipamentoeletrônico medidor 20, via o fio de ligação 185, ao mecanis-mo de acionamento 180.

O equipamento eletrônico medidor 20 recebe o sinalde temperatura do detector 195, e os sinais de velocidadeesquerdo e direito que aparecem nos fios de ligação 165L e165R, respectivamente. O equipamento eletrônico medidor 20produz o sinal de acionamento que aparece no fio de ligação185 para o elemento de acionamento 180 e para os tubos vi-bradores 130 e 130'. O equipamento eletrônico medidor 20processa os sinais de velocidade esquerdo e direito e o si-nal do detector RTD a fim de computar a proporção de escoa-mento de massa e a densidade do material que passa pelo con-junto medidor 10. Esta informação, juntamente com outras in-formações, é aplicada pelo equipamento eletrônico medidor 20pela passagem 26 para o meio de utilização 29.

A Figura 2 mostra o equipamento eletrônico medidor20 de acordo com uma modalidade da presente invenção. 0 e-quipamento eletrônico medidor 20 pode incluir uma interface201 e um sistema de processamento 203. O equipamento eletrô-nico medidor 20 recebe o primeiro e o segundo sinais de sen-sor do conjunto medidor 10, tais como os sinais de sensor decoleta / velocidade. O equipamento eletrônico medidor 20 po-de operar como um fluximetro de massa ou pode operar como umdensitômetro, incluindo a operação como um fluximetro Corio-lis. O equipamento eletrônico medidor 20 processa o primeiroe o segundo sinais de sensor a fim de obter as característi-cas de fluxo do material de fluxo que flui através do con-junto medidor 10. Por exemplo, o equipamento eletrônico me-didor 20 pode determinar uma ou mais dentre uma diferença defase, uma diferença de tempo (At) , uma densidade, uma pro-porção de escoamento de massa, e uma proporção de escoamentode volume dos sinais de sensor, por exemplo. Além disso, ou-tras características de fluxo podem ser determinadas de a-cordo com a presente invenção. As determinações são apresen-tadas abaixo.

A determinação de diferença de fase e a determina-ção de freqüência são muito mais rápidas e mais precisas econfiáveis que tais determinações da técnica anterior. Emuma modalidade, a determinação de diferença de fase e a de-terminação de freqüência derivam diretamente de um desvio defase de apenas um sinal de sensor, sem a necessidade de ne-nhum sinal de referência de freqüência. Isto com vantagemreduz o tempo de processamento requerido para computar ascaracterísticas de fluxo. Em uma outra modalidade, a dife-rença de fase deriva dos desvios de fase de ambos os sinaisde sensor, enquanto a freqüência deriva de apenas um sinalde desvio de fase. Isto aumenta a precisão de ambas as ca-racterísticas de fluxo, e ambas podem ser determinadas muitomais rapidamente do que na técnica anterior.

Os métodos de determinação de freqüência da técni-ca anterior tipicamente levam de 1 a 2 segundos para aconte-cer. Em contrapartida, a determinação de freqüência, de a-cordo com a presente invenção, pode ser feita em 50 milési-mos de segundo (ms) . Contempla-se uma determinação de fre-qüência ainda mais rápida, dependendo do tipo e da configu-ração do sistema de processamento, da taxa de amostragem daresposta vibracional, dos tamanhos dos filtros, das taxas dedecimação, etc. A uma taxa de determinação de freqüência a50 ms, o equipamento eletrônico medidor 20, de acordo com apresente invenção, poderá ser aproximadamente 4 0 vezes maisrápido que a técnica anterior.

A interface 201 recebe o sinal de sensor de um dossensores de velocidade 170L e 17 0R vias os fios de ligação100 da Figura 1. A interface 201 pode realizar qualquer con-dicionamento de sinal necessário ou desejado, tal como qual-quer modo de formatação, amplificação, armazenamento tempo-rário, etc. De maneira alternativa, uma parte ou todo o con-dicionamento de sinal pode ser feito no sistema de processa-mento 203.

Além disso, a interface 201 pode permitir comuni-cações entre o equipamento eletrônico 20 e dispositivos ex-ternos. A interface 201 pode ser capaz de qualquer modo decomunicação eletrônica, ótica, ou sem fio.

A interface 201, em uma modalidade, é acoplada aum digitalizador 202, no qual o sinal de sensor compreendeum sinal de sensor analógico. O digitalizador 202 amostra edigitaliza o sinal de sensor analógico e produz um sinal desensor digital. O digitalizador 202 pode ainda realizarqualquer decimação necessária, em que o sinal de sensor di-gital é decimado a fim de reduzir a quantidade de processa-mento de sinal necessário e reduzir o tempo de processamen-to. A decimação será apresentada em mais detalhes abaixo.

O sistema de processamento 203 realiza as opera-ções do equipamento eletrônico medidor 20 e processa as me-dições de fluxo do conjunto de fluximetro 10. o sistema deprocessamento 203 executa uma ou mais rotinas de processa-mento e, deste modo, processa as medições de fluxo a fim deproduzir uma ou mais características de fluxo.

O sistema de processamentos 203 pode compreenderum computador de uso geral, um sistema de micro-processamento, um circuito lógico, ou algum outro dispositi-vo de processamento customizado ou de uso geral. O sistemade processamento 2 03 pode ser distribuído entre múltiplosdispositivos de processamento. O sistema de processamento203 pode incluir qualquer modo de meio de armazenamento ele-trônico independente ou integral, como, por exemplo, o sis-tema de armazenamento 204.

O sistema de processamento 203 processa o sinal desensor 210 a fim de determinar uma ou mais característicasde fluxo do sinal de sensor 210. A uma ou mais característi-cas de fluxo pode incluir uma diferença de fase, uma fre-qüência, uma diferença de tempo (At), uma proporção de esco-amento de massa, e/ou uma densidade para o material de flu-xo, por exemplo.Na modalidade mostrada, o sistema de processamento203 determina as características de fluxo dos dois sinais desensor 210 e 211 e o desvio de fase de sinal de sensor único213. O sistema de processamento 203 pode determinar pelo me-nos a diferença de fase e a freqüência dos dois sinais desensor 210 e 211 e o desvio de fase única 213. Como um re-sultado, tanto o primeiro como o segundo sinais de sensordesviados de fase (como, por exemplo, um dos sinais de cole-ta a montante ou a jusante) podem ser processados pelo sis-tema de processamento 203, de acordo com a presente inven-ção, a fim de determinar uma diferença de fase, uma freqüên-cia, uma diferença de tempo (At), e/ou uma proporção de es-coamento de massa para o material de fluxo.

O sistema de armazenamento 204 pode armazenar pa-râmetros e dados de fluximetro, rotinas de software, valoresconstantes, e valores variáveis. Em uma modalidade, o siste-ma de armazenamento 204 inclui rotinas que são executadaspelo sistema de processamento 2 03. Em uma modalidade, o sis-tema de armazenamento 204 armazena uma rotina de desvio defase 212, uma rotina de diferença de fase 215, uma rotina defreqüência 216, uma diferença de tempo (At) 217, e uma roti-na de características de fluxo 218.

Em uma modalidade, o sistema de armazenamento 204armazena variáveis usadas para operar um fluximetro, como,por exemplo, o fluximetro Coriolis 5. O sistema de armazena-mento 204, em uma modalidade, armazena variáveis, tais comoo sinal de sensor 210, e o segundo sinal de sensor 211, osquais são recebidos a partir dos sensores de velocidade /coleta 170L e 170R. Além disso, o sistema de armazenamento204 pode armazenar um desvio de fase de 90 graus 213 geradoa fim de determinar as características de fluxo.

Em uma modalidade, o sistema de armazenamento 204armazena uma ou mais características de fluxo obtidas a par-tir das medições de fluxo. 0 sistema de armazenamento 204,em uma modalidade, armazena características de fluxo, taiscomo uma diferença de fase 220, uma freqüência 221, uma di-ferença de tempo (At) 222, uma proporção de escoamento demassa 223, uma densidade 224, uma proporção de escoamento devolume 22 5, todas determinadas a partir do sinal de sensor210.

A rotina de desvio de fase 212 realiza um desviode fase de 90 graus em um sinal de entrada, isto é, no sinalde sensor 210. A rotina de desvio de fase 212, em uma moda-lidade, implementa uma transformação de Hilbert (apresentadaabaixo).

A rotina de diferença de fase 215 determina umadiferença de fase usando o desvio de fase de 90 graus único213. Informações adicionais podem também ser usadas a fim decomputar a diferença de fase. A diferença de fase, em umamodalidade, é computada a partir do primeiro sinal de sensor210, do segundo sinal de sensor 211, e do desvio de fase de90 graus 213. A diferença de fase determinada pode ser arma-zenada na diferença de fase 220 do sistema de armazenamento204. A diferença de fase, quando determinada a partir dodesvio de fase de 90 graus 213, pode ser calculada e obtidamuito mais rapidamente do que na técnica anterior. Isto podeprover uma diferença critica nas aplicações de fluximetrotendo altas proporções de escoamento ou quando ocorrem flu-xos de múltiplas fases. Além disso, a diferença de fase podeser determinada independente da freqüência do sinal de sen-sor 210 ou 211. Além disso, uma vez que a diferença de faseé determinada independentemente da freqüência, um componentede erro na diferença de fase não inclui um componente de er-ro da determinação de freqüência, isto é, não há nenhum errocomposto na medição de diferença de fase. Consequentemente,o erro de diferença de fase é reduzido com relação à dife-rença de fase da técnica anterior.

A rotina de freqüência 216 determina uma freqüên-cia (como, por exemplo, a exibida pelo primeiro sinal desensor 210 ou pelo segundo sinal de sensor 211) a partir dodesvio de fase de 90 graus 213. A freqüência determinada po-de ser armazenada na freqüência 211 do sistema de armazena-mento 204. A freqüência, quando determinada a partir do des-vio de fase de 90 graus único 213, pode ser calculada e ob-tida muito mais rapidamente do que na técnica anterior. Istopode prover uma diferença critica nas aplicações de fluxime-tro tendo altas proporções de escoamento ou quando ocorremfluxos de múltiplas fases.

A rotina de diferença de tempo (At) 217 determinauma diferença de tempo (At) entre o primeiro sinal de sensor210 e o segundo sinal de sensor 211. A diferença de tempo(At) pode ser armazenada na diferença de tempo (At) 222 dosistema de armazenamento 204. A diferença de tempo (At) com-preende substancialmente a fase determinada dividida pelafreqüência determinada, e é, portanto, usada para determinara proporção de escoamento de massa.

A rotina de características de fluxo 218 pode determinar uma ou mais características de fluxo. A rotina decaracterísticas de fluxo 218 podem usar a diferença de fasedeterminada 220 e a freqüência determinada 221, por exemplo,a fim de realizar estas características de fluxo adicionais.Deve-se entender que informações adicionais podem ser reque-ridas para estas determinações, tais como a proporção de es-coamento de massa ou densidade, por exemplo. A rotina de ca-racterísticas de fluxo 218 pode determinar uma proporção deescoamento de massa a partir da diferença de tempo (At) 222,e, portanto, a partir da diferença de fase 22 0 e da freqüên-cia 221. A fórmula para a determinação da proporção de esco-amento de massa é dada na Patente U.S. N. 5 027 662, de Ti-tlow et al. , e incorporada no presente documento a guisa dereferência. A proporção de escoamento de massa se refere aofluxo de massa do material de fluxo no conjunto medidor 10.Da mesma forma, a rotina de características de fluxo 218 po-de, também determinar a densidade 224 e/ou a proporção de es-coamento de volume 225. A proporção de escoamento de massadeterminada, a densidade, e a proporção de escoamento de vo-lume podem ser armazenadas na proporção de escoamento demassa 223, na densidade 224, e no volume 225 do sistema dearmazenamento 204, respectivamente. Além disso, as caracte-rísticas de fluxo podem ser transmitidas para dispositivosexternos por meio do equipamento eletrônico medidor 20.

A Figura 3 é um fluxograma 300 de um método deprocessamento de sinais de sensor em um fluximetro de acordocom uma modalidade da presente invenção. Na etapa 301, oprimeiro e o segundo sinais de sensor são recebidos. O pri-meiro sinal de sensor pode compreender tanto um sinal desensor de coleta a montante como um sinal de sensor de coleta a jusante.

Na etapa 302, os sinais de sensor podem ser condi-cionados. Em uma modalidade, o condicionamento pode incluiruma filtragem no sentido de remover ruido e sinais indeseja-dos. Em uma modalidade, a filtragem pode compreender umafiltragem de banda de passagem centralizada em torno da fre-qüência fundamental esperada do fluximetro. Além disso, ou-tras operações de condicionamento podem ser realizadas, taiscomo, amplificação, armazenamento temporário, etc. Quando ossinais de sensor compreendem sinais analógicos, a etapa podecompreender ainda qualquer modo de amostragem, digitaliza-ção, e decimação, feitas a fim de produzir sinais de sensordigitais.

Na etapa 303, um desvio de fase de 90 graus únicoé gerado. O desvio de fase de 90 graus compreende um desviode fase de 90 graus do sinal de sensor. O desvio de fase de90 graus pode ser feito por qualquer modo de mecanismo ouoperação de desvio de fase. Em uma modalidade, o desvio defase de 90 graus é realizado usando uma transformação deHilbert, operando em sinais de sensor digitais.

Na etapa 304, uma diferença de fase é computada,usando o desvio de fase de 90 graus único. Informações adi-cionais podem também ser usadas a fim de computar a diferen-ça de fase. Em uma modalidade, a diferença de fase é deter-minada a partir do primeiro sinal de sensor, do segundo si-nal de sensor, e do desvio de fase de 90 graus único. A di-ferença de fase compreende uma diferença de fase no sinal deresposta, isto é, no sensor de coleta, que é visto devido aoefeito de Coriolis no conjunto de medidor vibrador 10.

A diferença de fase resultante é determinada sem anecessidade de nenhum valor de freqüência no cálculo. A di-ferença de fase resultante pode ser obtida muito mais rapi-damente que uma diferença de fase calculada usando uma fre-qüência. A diferença de fase resultante tem uma precisãomaior que a diferença de fase calculada usando uma freqüên-cia.

Na etapa 305, uma freqüência é computada. A fre-qüência de acordo com a presente invenção é vantaj osamentecomputada a partir do desvio de fase de 90 graus. A freqüên-cia em uma modalidade usa o desvio de fase de 90 graus e osinal de sensor correspondente a partir do qual o desvio defase de 90 graus é derivado. A freqüência é uma freqüênciade resposta vibracionai de um dentre o primeiro sinal desensor e o segundo sinal de sensor (as freqüências dos doissinais de sensor são substancialmente idênticas em opera-ção). A freqüência compreende uma resposta de freqüência vi-br acionai do tubo de fluxo ou tubos de fluxo para uma vibra-ção gerada pelo acionador 180.

A freqüência assim derivada é obtida sem a neces-sidade de nenhum sinal de referência de freqüência indepen-dente. A freqüência é obtida a partir do desvio de fase de90 graus único em uma operação muito mais rápida que na téc-nica anterior. A freqüência resultante tem uma precisão mai-or que a freqüência calculada na técnica anterior.

Na etapa 306, uma proporção de escoamento de massaé computada. A proporção de escoamento de massa é computadaa partir da diferença de fase resultante e da freqüência re-sultante computada nas etapas 304 e 305. Além disso, a com-putação da proporção de escoamento de massa pode computaruma diferença de tempo (At) a partir da diferença de fase eda freqüência, com a diferença de tempo (At) sendo, em últi-ma instância, usada para computar a proporção de escoamentode massa.

Na etapa 307, a densidade pode opcionalmente serdeterminada. A densidade pode ser determinada como uma dascaracteristicas de fluxo, e pode ser determinada a partir dafreqüência, por exemplo.

Na etapa 308, a proporção de escoamento de volumepode opcionalmente ser determinada. A proporção de escoamen-to de volume pode ser determinada com uma das caracteristi-cas de fluxo, e pode ser determinada a partir da proporçãode escoamento de massa e da densidade, por exemplo.

A Figura 4 mostra o equipamento eletrônico medidor20 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Os e-lementos em comum com a Figura 2 compartilham os mesmos nu-merais de referência.

O equipamento eletrônico medidor 20 nesta modali-dade inclui o primeiro sinal de sensor 210 e o segundo sinalde sensor 211. O sistema de processamento 203 processa oprimeiro e o segundo sinais de sensor (digitais) 210 e 211 afim de determinar uma ou mais características de fluxo dossinais. Conforme previamente apresentado, a uma ou mais ca-racterísticas de fluxo podem incluir uma diferença de fase,uma freqüência, uma diferença de tempo (At), uma proporçãode escoamento de massa, uma densidade, e/ou uma proporção deescoamento de volume para o material de fluxo.

Na modalidade mostrada, o sistema de processamento203 determina as características de fluxo apenas dos doissinais de sensor 210 e 211, sem a necessidade de nenhuma me-dição de freqüência externa e sem a necessidade de um sinalde referência de freqüência externo. O sistema de processa-mento 203 pode determinar pelo menos a diferença de fase e afreqüência a partir dos dois sinais de sensor 210 e 211.

Conforme previamente apresentado, o sistema de ar-mazenamento 204 armazena uma rotina de desvio de fase 212,uma rotina de diferença de fase 215, uma rotina de freqüên-cia 216, uma rotina de diferença de tempo (At) 217, e umarotina de características de fluxo 218. O sistema de armaze-namento 204 armazena o primeiro sinal de sensor 210 e o se-gundo sinal de sensor 211. O sistema de armazenamento 204também armazena um primeiro desvio de fase de 90 graus 213 eum segundo desvio de fase de 90 graus que são gerados a par-tir dos sinais de sensor a fim de determinar as caracterís-ticas de fluxo. Conforme previamente apresentado, o sistemade armazenamento 2 04 armazena a diferença de fase 220, afreqüência 221, a diferença de tempo (At) 222, a proporçãode escoamento de massa 223, a densidade 224, e a proporçãode escoamento de volume 225.

A rotina de desvio de fase 212 realiza um desviode fase de 90 graus em um sinal de entrada, incluindo noprimeiro sinal de sensor 210 e no segundo sinal de sensor211. A rotina de desvio de fase 212, em uma modalidade, im-plementa uma transformação de Hilbert (apresentada abaixo).

A rotina de diferença de fase 215 determina umadiferença de fase usando o primeiro desvio de fase de 90graus 213 e o segundo desvio de fase de 90 graus 214. Infor-mações adicionais podem também ser usadas no sentido de com-putar a diferença de fase. A diferença de fase, em uma moda-lidade, é computada a partir do primeiro sinal de sensor

210, do segundo sinal de sensor 211, do primeiro desvio defase de 90 graus 212, e do segundo desvio de fase de 90graus 213. A diferença de fase determinada pode ser armaze-nada na diferença de fase 220 do sistema de armazenamento204, conforme previamente apresentado. A diferença de fase,quando determinada usando o primeiro e o segundo desvios defase de 90 graus, pode ser calculada e obtida muito mais ra-pidamente que na técnica anterior. Isto pode prover uma di-ferença critica nas aplicações de fluximetro tendo altasproporções de escoamento ou quando ocorrem fluxos de múlti-plas fases. Além disso, a diferença de fase pode ser deter-minada independente da freqüência dos sinais de sensor 210 e

211. Além disso, uma vez que a diferença de fase é determi-nada independentemente da freqüência, um componente de errona diferença de fase não sofre de um componente de erro dadeterminação de freqüência, isto é, não há nenhum erro com-posto na medição de diferença de fase. Consequentemente, oerro de diferença de fase é reduzido com relação a uma dife-rença de fase da técnica anterior.

A rotina de freqüência 216 determina uma freqüên-cia (como, por exemplo, a exibida pelo primeiro sinal desensor 210 ou pelo segundo vsinal de sensor 211) a partir dodesvio de fase de 90 graus 213 e do segundo desvio de fasede 90 graus 214. A freqüência determinada pode ser armazena-da na freqüência 211 do sistema de armazenamento 204, con-forme previamente apresentado. A freqüência, quando determi-nada a partir do primeiro e segundo desvios de fase de 90graus, pode ser calculada e obtida muito mais rapidamente doque na técnica anterior. Isto pode prover uma diferença cri-tica nas aplicações de fluximetro tendo altas proporções deescoamento ou quando ocorrem fluxos de múltiplas fases.

A rotina de diferença de tempo (At) 217 determinauma diferença de tempo (At) entre o primeiro sinal de sensor210 e o segundo sinal de sensor 211. A diferença de tempo(At) pode ser armazenada na diferença de tempo (At) 222 dosistema de armazenamento 204, conforme previamente apresen-tado. A diferença de tempo (At) compreende substancialmentea fase determinada dividida pela freqüência determinada, eé, portanto, usada para determinar a proporção de escoamentode massa.

A rotina de características de fluxo 218 pode de-terminar uma ou mais dentre a proporção de escoamento demassa, a densidade, e/ou a proporção de.escoamento de volu-me, conforme previamente apresentado.A Figura 5 é um fluxograma 500 de um método deprocessamento dos primeiro e segundo sinais de sensor em umfluximetro, de acordo com uma modalidade da presente inven-ção. Na etapa 501, o primeiro sinal de sensor é recebido. Emuma modalidade, o primeiro sinal de sensor compreende tantoum sinal de sensor de coleta a montante como um sinal desensor de coleta a jusante.

Na etapa 502, o segundo sinal de sensor é recebi-do. Em uma modalidade, o segundo sinal de sensor compreendeou um sinal de sensor de coleta a jusante ou um sinal desensor de coleta a montante (isto é, o oposto do primeirosinal de sensor).

Na etapa 503, os sinais de sensor podem ser condi-cionados . Em uma modalidade, o condicionamento pode incluiruma filtragem no sentido de remover ruido e sinais indeseja-dos. Em uma modalidade, a filtragem pode compreender umafiltragem de banda de passagem, conforme previamente apre-sentado . Além disso, outras operações de condicionamento po-dem ser realizadas, como, por exemplo, a amplificação, o ar-mazenamento temporário, etc. Quando os sinais de sensor com-preendem sinais analógicos, a etapa pode ainda compreenderqualquer modo de amostragem, digitalização, e decimação quesão realizadas a fim de produzir sinais de sensor digitais.

Na etapa 504, um primeiro desvio de fase de 90graus único é gerado. O primeiro desvio de fase de 90 grauscompreende um desvio de fase de 90 graus do primeiro sinalde sensor. O desvio de fase de 90 graus pode ser feito porqualquer modo de mecanismo ou operação. Em uma modalidade, odesvio de fase de 90 graus é realizado usando uma transfor-mação de Hilbert, operando em sinais de sensor digitais.

Na etapa 505, um segundo desvio de fase de 90graus é gerado. O segundo desvio de fase de 90 graus compre-ende um desvio de fase de 90 graus do segundo sinal de sen-sor. Como no primeiro desvio de fase de 90 graus, o desviode fase de 90 graus pode ser feito por qualquer modo de me-canismo ou operação.

Na etapa 506, uma diferença de fase é computadaentre o primeiro sinal de sensor e o segundo sinal de sen-sor, usando o primeiro desvio de fase de 90 graus e o segun-do desvio de fase de 90 graus. Informações adicionais podemser também usadas a fim de computar a diferença de fase. Emuma modalidade, a diferença de fase é determinada a partirdo primeiro sinal de sensor, do segundo sinal de sensor, doprimeiro desvio de fase de 90 graus, e do segundo desvio defase de 90 graus. A diferença de fase compreende uma dife-rença de fase no sinal de resposta, isto é, nos dois senso-res de coleta, que é vista devido ao efeito de Coriolis noconjunto medidor vibrador 10.

A diferença de fase resultante é determinada sem anecessidade de nenhum valor de freqüência no cálculo. A di-ferença de fase resultante pode ser obtida muito mais rapi-damente que uma diferença de fase calculada usando uma fre-qüência. A diferença de fase resultante tem uma precisãomaior que a diferença de fase calculada usando uma freqüên-cia .

Na etapa 507, uma freqüência é computada. A f re-qüência de acordo com a presente invenção é vantaj osamentecomputada a partir do primeiro desvio de fase de 90 graus edo segundo desvio de fase de 90 graus. A freqüência em umamodalidade usa o desvio de fase de 90 graus e o sinal desensor correspondente a partir do qual o desvio de fase de90 graus é derivado. A freqüência é uma freqüência de res-posta vibracional de um dentre o primeiro sinal de sensor eo segundo sinal de sensor (as freqüências dos dois sinais desensor são substancialmente idênticas em operação). A fre-qüência compreende uma resposta de freqüência vibracional dotubo de fluxo ou tubos de fluxo para uma vibração gerada pelo acionador 180.

A freqüência assim derivada é obtida sem a neces-sidade de nenhum sinal de referência de freqüência indepen-dente . A freqüência é obtida a partir dos desvios de fase de90 graus em uma operação muito mais rápida que na técnicaanterior. A freqüência resultante tem uma precisão maior quea freqüência calculada na técnica anterior.

Na etapa 508, uma proporção de escoamento de massaé computada. A proporção de escoamento de massa é computadaa partir da diferença de fase resultante e da freqüência re-sultante computada nas etapas 506 e 507. Além disso, a com-putação da proporção de escoamento de massa pode computaruma diferença de tempo (At) a partir da diferença de fase eda freqüência, com a diferença de tempo (At) sendo, em últi-ma instância, usada para computar a proporção de escoamentode massa,

Na etapa 50 9, a densidade pode opcionalmente serdeterminada, conforme previamente apresentado.

Na etapa 510, a proporção de escoamento de volumepode opcionalmente ser determinada, conforme previamente a-presentado.

A Figura 6 é um diagrama em blocos 600 de uma por-ção do sistema de processamento 203 de acordo com uma moda-lidade da presente invenção. Na figura, os blocos represen-tam ou um circuito de processamento ou ações / rotinas deprocessamento. O diagrama em blocos 600 inclui um bloco 601de filtro de estágio 1, um bloco 602 de filtro de estágio 2,um bloco de transformação de Hilbert 603, e um bloco de aná-lise 604. As entradas LPO e RPO compreendem a entrada de si-nal do coletor esquerdo e a entrada de sinal do coletor di-reito . Ambos os coletores LPO e RPO podem compreender umprimeiro sinal de sensor.

Em uma modalidade, o bloco 601 de filtro de está-gio 1 e o bloco 602 do filtro de estágio 2 compreendem fil-tros de decimação polifásicos de Resposta de Impulso Finita(FIR), implementados no sistema de processamento 203. Estesfiltros provêm um ótimo método para a filtragem e decimaçãode um ou ambos os sinais de sensor, com a filtragem e a de-cimação sendo feitas no mesmo tempo cronológico e na mesmataxa de decimação. De maneira alternativa, o bloco 601 defiltro de estágio 1 e o bloco 602 de filtro de estágio 2 po-dem compreender filtros de Resposta de Impulso Infinita(IIR) No entanto, deve-se entender que outros processos defiltragem e/ou modalidades de filtragem são contemplados ese encontram dentro do âmbito da descrição e reivindicações.A Figura 7 mostra detalhe do bloco de transforma-ção de Hilbert 603 de acordo com uma modalidade da presenteinvenção. Na modalidade mostrada, o bloco de transformaçãode Hilbert 602 inclui uma ramificação LPO 700 e uma ramifi-cação RPO 710. A ramificação LPO 7 00 inclui um bloco de re-tardo LPO 711 em paralelo ao bloco 712 de filtro RPO 712. Obloco de retardo LPO 7 01 e o bloco de retardo RPO 711 apre-sentam retardos de amostragem. O bloco de retardo LPO e obloco de retardo RPO 711, portanto, selecionam as amostrasde sinal digital dos coletores LPO e RPO que se encontramcronologicamente mais atrasadas que as amostras de sinal di-gital dos coletores LPO e RPO que são filtradas pelo blocode filtro LPO 702 e o bloco de filtro RPO 712. O bloco defiltro LPO 702 e bloco de filtro RPO 712 realizam um desviode fase de 90 graus nas amostras de sinal digital entradas.

O bloco de transformação de Hilbert 603 é uma primeira etapa para prover a medição de fase. O bloco de trans-formação de Hilbert 603 recebe os sinais LPO e RPO e realizauma transformação de Hilbert. A transformação de Hilbertproduz versões de desvio de fase de 90 graus dos sinais LPOe RPO, isto é, produz componentes de quadratura (Q) do ori-ginal dos componentes originais do sinal em fase (I). A sal-da do bloco de transformação de Hilbert 603, portanto, proveos novos componentes LPO Q e RPO Q de quadratura (Q) , junta-mente com os componentes originais LPO I e RPO I de sinal emfase (I) .

As entradas para o bloco de transformação de Hil-bert 603 podem ser representadas como:LPO = Alpo cos (o)t) (2)

RPO = Arpo cos (cot + $) (3)

Usando a transformação de Hilbert, a saida se tor-na :

LPOhilbert - Alpo sin(cot) (4)RPOhilbert = Arpo sin (0)t + </>)] (5)

Combinando os termos originais com a saida datransformação de Hilbert produz-se:

LPO = Alpo cos(o)t) -f sin (cot)] = Alpoef (Cút) (6)RPO = Arpo cos (cút+</>)+sin(wt+0) ] = Alpoef((út+ip) (7)

As Figuras 8 e 9 são diagramas em bloco de duasramificações independentes do bloco de análise 604 de acordocom uma modalidade da presente invenção. O bloco de análise604 é o estágio final da medição de freqüência, de fase di-ferencial, e de delta T (At). A Figura 8 é uma porção de fa-se 604a compreendendo uma primeira ramificação que determinauma diferença de fase a partir dos componentes em fase (I) ede quadratura (Q) . A Figura 9 é uma porção de freqüência604b que determina uma freqüência a partir dos componentesem fase (I) e de quadratura (Q) de um único sinal de sensor.O único sinal de sensor pode compreender o sinal LPO, con-forme mostrado, ou pode, de maneira alternativa, compreendero sinal RPO.

Na modalidade da Figura 8, a porção de fase 604ado bloco de análise 604 inclui os blocos de ligação 801a e801b, um bloco conjugado 802, um bloco de multiplicação com-plexa 8 03, um bloco de filtro 804, e um bloco de ângulo defase 805.Os blocos de ligação 801 e 801b recebem ambos oscomponentes em fase (I) e de quadratura (Q) de um sinal desensor e passa os mesmos adiante. O bloco conjugado 802 rea-liza um conjugado complexo no sinal de sensor (aqui o sinalLPO) , e forma um negativo do sinal imaginário. O bloco demultiplicação complexa 803 multiplica o sinal RPO e o sinalLPO, implementando a equação (8) abaixo. O bloco de filtro804 implementa um filtro digital, tal como o filtro de res-posta FIR apresentado acima. 0 bloco de filtro 804 pode com-preender um filtro de decimação polifásico usado para remo-ver o conteúdo harmônico dos componentes em fase (I) e dequadratura (Q) do sinal de sensor, assim como decimar o si-nal. Os coeficientes de filtro podem ser escolhidos de modoa prover a decimação do sinal entrado, tal como a decimaçãopor um fator de 10, por exemplo. O bloco de ângulo de fase805 determina o ângulo de fase dos componentes em fase (I) ede quadratura (Q) do sinal LPO e do sinal RPO. O bloco deângulo de fase 805 implementa a equação (11) mostrada abai-xo .

A porção de fase 604a mostrada na Figura 8 imple-menta a seguinte equação:

<formula>formula see original document page 38</formula>

na qual LPO é o conjugado complexa de LPO. Pressu-pondo que:<formula>formula see original document page 39</formula>

então:

LPOx KPO = A2em = Á2[cos^) + /sin^)]

0 ângulo de fase diferencial resultante será

<formula>formula see original document page 39</formula>

A Figura 9 é um diagrama em blocos de uma porçãode freqüência 604b do bloco de análise 604 de acordo com apresente invenção. A porção de freqüência 604b pode operarem ambos os sinais dé coletor esquerdo ou direito (LPO ouRPO). A porção de freqüência 604b na modalidade mostrada in-clui um bloco de ligação 901, um bloco conjugado complexa902, um bloco de amostragem 903, um bloco de multiplicaçãocomplexa 904, um bloco de filtro 905, um bloco de ângulo defase 906, um bloco de constantes 907, e um bloco de divisão908.

Conforme previamente apresentado, o bloco de liga-ção 901 recebe ambos os componentes em fase (I) e de quadra-tura (Q) de um sinal de sensor e passa os mesmos adiante. Obloco conjugado 902 realiza um conjugado complexo no sinalde sensor, neste caso o sinal LPO, e forma um negativo dosinal imaginário. O bloco de retardo 903 introduz um retardode amostragem na porção de freqüência 604b, e, portanto, se-leciona uma amostra de sinal digital cronologicamente maisantiga. Esta amostra de sinal digital mais antiga é multi-plicada pelo sinal digital corrente no bloco de multiplica-ção complexa 904. O bloco de multiplicação complexa 904 mul-tiplica o sinal LPO e o sinal conjugado LPO, implementando aequação (12) abaixo. 0 bloco de filtro 905 implementa umfiltro digital, tal como o filtro de resposta FIR previamen-te apresentado. O bloco de filtro 905 pode compreender umfiltro de décimação polifásico usado para remover o conteúdoharmônico dos componentes em fase (I) e de quadratura (Q) dosinal de sensor, assim como decimar o sinal. Os coeficientesde filtro podem ser escolhidos no sentido de prover a deci-mação do sinal entrado, tal como a decimação por um fator de10, por exemplo. O bloco de ângulo de fase 906 determina umângulo de fase a partir dos componentes em fase (I) e dequadratura (Q) do sinal LPO. O bloco de ângulo de fase 906implementa uma porção da equação (13) abaixo. O bloco deconstantes 907 supre um fator que compreende uma taxa de a-mostra Fs dividida por dois PI, conforme mostrado na equação(14). O bloco de divisão 908 realiza a operação de divisãoda equação (14).

A porção de freqüência 604b implementa a seguinteequação:

<formula>formula see original document page 40</formula>O ângulo entre duas amostras consecutivas é, por-tanto :

<formula>formula see original document page 41</formula>

que vem a ser a freqüência radiana do coletor esquerdo. Convertendo em Hz:

<formula>formula see original document page 41</formula>

na qual "Fs" é a taxa do bloco de transformação deHilbert 603. No exemplo previamente apresentado, "Fs" é deaproximadamente 2 kHz.

A Figura 10 é um gráfico de densidade de espectrode força de um sinal de sensor de coletor de um fluximetroem condições normais. A freqüência fundamental do fluximetroé o pico mais alto do gráfico e se localiza em cerca de 135Hz. A figura mostra ainda vários outros picos grandes no es-pectro de freqüência (o primeiro modo não fundamental é omodo de torção em uma freqüência de aproximadamente 1,5 veza freqüência do modo fundamental). Estes picos compreendemas freqüências harmônicas do fluximetro e ainda compreendemoutros modos de sensor indesej áveis (isto é, um modo de tor-ção, um segundo modo de curvatura, etc).

A Figura 11 mostra um bloco de transformação deHilbert alternativo 603' de acordo com uma modalidade dedesvio de fase única. O bloco de transformação de Hilbert603' na presente modalidade inclui uma ramificação LPO 1100e uma ramificação RPO 1110. A ramificação LPO 1100 inclui umbloco de retardo 701 em paralelo ao bloco de filtro 702. Aramificação RPO 1110 na presente modalidade inclui um blocode retardo 701 em paralelo a um bloco de filtro 702. A rami-ficação RPO 1110 na presente modalidade inclui apenas umbloco de retardo 701. Como antes, os blocos de retardo 701apresentam retardos de amostragem. Como antes, o- bloco defiltro 702 realiza um desvio de fase de 90 graus na amostrade sinal digital entrada. Deve-se entender que, alternativa-mente, o bloco de transformação de Hilbert.603' pode desviarfase apenas do sinal RPO.

Esta modalidade de processamento usa a transforma-ção de Hilbert / desvio de fase de apenas um sinal de sensora fim de derivar tanto a freqüência como a diferença de fase(vide Figuras 2 e 3). Isto reduz significativamente o númerode computações necessárias para realizar uma medição de fasee diminui significativamente o número de computações neces-sárias para obter a proporção de escoamento de massa.

Na presente modalidade, a saida do bloco de trans-formação de Hilbert 603' provera o componente de quadratura(Q) do sinal de sensor esquerdo ou do sinal de sensor direi-to, mas não de ambos. No exemplo abaixo, o sinal LPO é desviado em fase.

LPO = Alpo cos (cot) (26)

RPO = Arpo cos (cot + </>) (27)

Usando a transformação de Hilbert, a saida se tor-LPOh ilbert - Alpo sin (cot) (28)RPO = Arpo cos (cot + (/)) ] (29)

Combinando o termo original LPO com a saida datransformação de Hilbert (isto é, com o desvio de fase de 90graus) produz-se:

LPO = Alpo cos (cot) + sin (cot) ] = Alpoef(cot) (30)enquanto o RPO permanece igual:

<formula>formula see original document page 43</formula>

A Figura 12 mostra o bloco de análise 604a' para amodalidade de desvio de fase única. O bloco de análise 604a'da presente modalidade inclui um bloco de ligação 801, obloco de multiplicação complexa 803, um bloco de filtro debanda baixa 12 01, e um bloco de ângulo de fase 8 05. O blocode análise 604a' da presente modalidade implementa a seguin-te equação:

<formula>formula see original document page 43</formula>

O bloco de filtro de banda baixa 1201 compreendeum filtro de banda baixa que remove um componente de altafreqüência produzido pelo bloco de multiplicação complexa803. O bloco de filtro de banda baixa 12 01 pode implementarqualquer modo de operação de filtragem de banda baixa. O re-sultado da operação de multiplicação produz dois termos. 0termo (-cot + cot + <))) se combina e se simplifica para um ter-mo <() de fase única (um resultado de CD) , uma vez que os ter-mos (-cot) e (co) se cancelam entre si. 0 termo (2cot + cot + <|>)se simplifica para um termo (2cot + <|)) , em duas vezes a fre-qüência. Uma vez que o resultado é a soma dos dois termos, otermo de alta freqüência (2cot + <|>) pode ser removido. 0 úni-co sinal de interesse aqui é o termo de CD. 0 termo de altafreqüência (2cot + <|>) pode ser filtrado do resultado usando ofiltro de banda baixa. O corte do filtro de banda baixa podese localizar em qualquer ponto entre zero e 2co.

Após filtragem,o resultado é:

<formula>formula see original document page 44</formula>

Sendo assim, o ângulo de fase diferencial será

<formula>formula see original document page 44</formula>

Ao se usar a transformação de Hilbert de um sinalde coleta ao invés de dois, a carga computacional necessáriapara realizar a estimativa de fase e freqüência nos fluxime-tros de massa Coriolis é vantajosamente reduzida. A fase e afreqüência podem, portanto, ser determinadas usando-se doissinais de sensor, porém usando apenas um desvio de fase• de90 graus.A Figura 13 mostra o processamento de sensor dapresente invenção em comparação ao da técnica anterior, naqual o valor de diferença de tempo (At) de cada processamen-to é comparado. 0 quadro mostra um material de fluxo inclu-indo um fluxo gasoso (isto é, bolhas de gás, por exemplo).Nesta condição, o ruido de fluxo é substancialmente reduzidono novo algoritmo em função da taxa de cálculo de fase efreqüência. Pode-se observar a partir do gráfico que o re-sultado derivado pela presente invenção não exibe os grandespicos e vales que se refletem nas medições da técnica anterior (At) .

A Figura 14 mostra o equipamento eletrônico medi-dor 20 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Oequipamento eletrônico medidor 20 da presente modalidade po-de incluir a interface 201, o digitalizador 202, o sistemade processamento 203, e o sistema de armazenamento 204, con-forme previamente apresentado. Deve-se entender que o equi-pamento eletrônico medidor 20 desta figura pode incluir vá-rios outros componentes e/ou rotinas (tais como os previa-mente apresentados). Os componentes e/ou rotinas em comumaos de outras modalidades compartilham numerais de referên-cia comuns.

Em operação, o equipamento eletrônico medidor 20recebe e processa um primeiro sinal de sensor 14 05 e um se-gundo sinal de sensor 14 06 do fluximetro. 0 primeiro sinalde sensor 14 05 e o segundo sinal de sensor 14 06 compreendemsinais eletrônicos que variam com o tempo, recebidos de umaforma substancialmente continua e processados pelo equipa-mento eletrônico medidor 20, tais como os sinais dos senso-res de coleta 170L e 170R. O equipamento eletrônico medidor20 pode processar o primeiro sinal de sensor 1405 e o segun-do sinal de sensor 1406 a fim de obter a resposta de fre-qüência 1411 e, em última instância, a fração de fluxo li-quido 1412. O uso da fração de fluxo liquido 1412, e da fra-ção de fluxo gasoso 1413 pode ser também facilmente determinado.

O sistema de processamento 203 pode ser configura-do para receber o primeiro e o segundo sinais de sensor 14 05e 1406 da interface 201, determinar uma densidade de corren-te de fluxo 14 08 do material de fluxo gasoso usando o pri-meiro sinal de sensor 1405 e o segundo sinal de sensor 1406,comparar a densidade de corrente de fluxo 14 08 com pelo me-nos uma dentre uma densidade de gás 1409 representativa deuma fração de fluxo gasoso do material de fluxo gasoso ouuma densidade de liquido 1410 representativa de uma fraçãode fluxo liquido, e determinar a fração de fluxo liquido1412 a partir da densidade de corrente de fluxo 1408 e pelomenos uma dentre a densidade de gás 1409 ou a densidade deliquido 1410. Em algumas modalidades, a densidade de corren-te de fluxo 1408 é comparada à densidade de gás 1409 e àdensidade de liquido 1410. Além disso, o sistema de proces-samento 203 pode ser configurado para receber o primeiro e osegundo sinais de sensor 14-5 e 1406 a partir da interface201, gerar um desvio de fase de 90 graus 1407 a partir doprimeiro sinal de sensor 1405, computar uma resposta de fre-qüência 1411 usando o desvio de fase de 90 graus 1407 e oprimeiro sinal de sensor 1405, determinar uma densidade decorrente de fluxo 1408 do material de fluxo gasoso usando aresposta de freqüência 1411, e determinar a fração de fluxoliquido 1412 a partir da densidade de corrente de fluxo1408.

Além da fração de fluxo liquido e da fração defluxo gasoso, o equipamento eletrônico medidor 20 pode pro-cessar o primeiro sinal de sensor 1405 e o segundo sinal desensor 1406 a fim de obter uma ou mais características defluxo. A uma ou mais outras características de fluxo podemincluir, por exemplo, uma diferença de fase ou retardo detempo entre os sinais de sensor, uma proporção de escoamentode massa, uma proporção de escoamento de volume, etc. Outrascaracterísticas de fluxo são contempladas e se encontramdentro do âmbito da descrição e reivindicações.

O material de fluxo liquido pode incluir qualquergás ou mistura de gases. Um tipo de material de fluxo gasosocompreende um gás derivado de um poço. Por exemplo, o mate-rial de fluxo gasoso pode compreender gás natural. No entan-to, outros gases ou misturas de gases são contemplados e seencontram dentro do âmbito da descrição e reivindicações.

A fração de fluxo liquido pode incluir qualquerliquido aprisionado no material de fluxo gasoso. Uma fraçãode fluxo liquido pode compreender uma corrente liquida, umvapor liquido, ou gotas de liquido. Por exemplo, o liquidopode compreender água em um fluxo gasoso natural. De maneiraalternativa, o liquido pode compreender glicol' em um fluxogasoso natural, tal como uma transferência de glicol a par-tir de um processo de secagem. Em uma outra alternativa, oliquido pode compreender óleo no material de fluxo gasoso,tal como o óleo introduzido no material de fluxo gasoso pormeio de bombas, reguladores, ou outros mecanismos de manipu-lação de fluxo. No entanto, outros liquidos ou combinaçõesde liquido são contemplados e se encontram dentro do âmbitoda descarga e reivindicações.

0 equipamento eletrônico medidor 20 da presentemodalidade pode armazenar e executar rotinas de processamen-to. As rotinas de processamentos em uma modalidade incluemuma rotina de densidade 1403, uma rotina de fração de fluxoliquido 1404, uma rotina de desvio de fase 1402, e uma roti-na de resposta de freqüência 1401. Deve-se entender que osistema de processamento 203 pode incluir outras rotinas,tais como as rotinas previamente apresentadas.

O equipamento eletrônico medidor 20 pode incluirvariáveis e valores de trabalho. As variáveis e os valoresde trabalho em uma modalidade incluem um primeiro sinal desensor 14 05, um segundo sinal de sensor 14 06, um desvio defase de 90 graus 1407, uma densidade de corrente de fluxo1408, uma densidade de gás 1409, uma densidade de liquido1410, uma resposta de freqüência 1411, uma fração de fluxoliquido 1412, e uma fração de fluxograma de gás opcional1413. Deve-se entender que o sistema de processamento 203pode operar em ou produzir outras variáveis, tais como asvariáveis previamente apresentadas.

A freqüência do conjunto medidor 10 muda quandouma fração de fluxo liquido passa pelo conjunto medidor 10.A freqüência diminui quando a fração de fluxo liquido aumen-ta, diferentemente de um fluxo gasoso puro. Isto se deve àmaior densidade quando uma fração de fluxo liquido se encon-tra presente. Deste modo, a densidade de corrente de fluxopode ser usada para determinar a fração de fluxo liquido.

A rotina de resposta de freqüência 1401 recebe oprimeiro sinal de sensor 1405 e o segundo sinal de sensor1406. Conforme previamente apresentado, o primeiro e o se-gundo sinais de sensor 1405 e 1406 refletem a resposta do umou mais condutos de fluxo a uma vibração de acionamento im-posta sobre o conjunto de fluxo 10. A rotina de resposta defreqüência 1401 processa pelo menos o primeiro sinal de sen-sor 1405 a fim de computar a resposta de freqüência 1411.Conforme previamente apresentado, o primeiro sinal de sensor1405 pode compreender o sinal eletrônico recebido de ambosos sensores de coleta. A resposta de freqüência 1411 se re-fere inerentemente ao fluxo de material de fluxo gasoso a-través do fluximetro, e, deste modo, varia com a densidadedo material de fluxo gasoso no fluximetro. Por exemplo, oliquido aprisionado que passa pelo fluximetro faz com que afreqüência diminua, uma vez que a densidade no fluximetroaumenta e a resposta vibracional fica temporariamente maisabafada pelo material de fluxo. A resposta de freqüência1411 pode ser computada por meio do uso do primeiro sinal desensor 1405 e do desvio de fase de 90 graus 1407, conformepreviamente apresentado. Deste modo, ao se empregar a fre-qüência rápida (ou as determinações de densidade de correntede fluxo), o equipamento eletrônico medidor 20 poderá deter-minar a fração do fluxo liquido 1412, e poderá de uma formasubstancialmente instantânea determinar a fração de fluxoliquido 1412.

A rotina de desvio de fase 1402 processa o primei-ro sinal de sensor 1405 a fim de desviar a fase do primeirosinal de sensor 1405 e produzir o desvio de fase de 90 graus1407, conforme previamente apresentado. A rotina de desviode fase 1402 pode ser executada pela rotina de resposta defreqüência 1401. De maneira alternativa, a rotina de desviode fase 1402 pode ser integrada à rotina de resposta de fre-qüência 1401.

A rotina de densidade 1403 determina a densidadede corrente de fluxo 1408 a partir do primeiro sinal de sen-sor 1405 e do segundo sinal de sensor 1406. Em uma modalida-de, a rotina de densidade 1403 usa a resposta de freqüência1411 na determinação de densidade de corrente de fluxo. Adensidade de corrente de fluxo 14 08 se refere à densidade domaterial de fluxo gasoso, e varia de acordo com a fração defluxo liquido no material de fluxo gasoso.

A rotina de fração de fluxo liquido 1404 usa adensidade de corrente de fluxo 1408 no sentido de produzir afração de fluxo liquido 1412. A fração de fluxo liquido 1412se refere à quantidade (ou percentual) de liquido no materi-al de fluxo gasoso. A determinação é apresentada abaixo emconjunto com a Figura 15. Além disso, a rotina de fração defluxo liquido 1404 pode também produzir a fração de fluxogasoso 1413, cuja fração de fluxo gasoso 1413 se refere àquantidade / percentual de gás no material de fluxo gasoso.O primeiro sinal de sensor 1405 e o segundo sinalde sensor 1406 armazenam as respostas vibracionais recebidasdo conjunto medidor 10. O primeiro sinal de sensor 14 05 e osegundo sinal de sensor 1406 podem compreender representa-ções digitais de um sinal elétrico analógico recebido doconjunto medidor 10. O primeiro sinal de sensor 1405 e o se-gundo sinal de sensor 1406 podem compreender porções amos-tradas do sinal elétrico.

A densidade de gás 1409 pode armazenar uma densi-dade de gás (conhecida) representativa de uma fração de flu-xo gasoso do material de fluxo gasoso (isto é, a densidadede um gás puro sem uma fração de fluxo líquido) . A densidadede gás 1409 é usada em uma comparação com a densidade decorrente de fluxo determinada no sentido de determinar afração de fluxo líquido. A comparação é apresentada abaixoem conjunto com a Figura 15.

A densidade de líquido 1410 pode armazenar umadensidade de líquido predeterminada representativa da densi-dade de líquido de um líquido puro. A densidade de líquido1409 pode ainda ser usada em uma comparação com a densidadede corrente de fluxo ou para a determinação de fração defluxo líquido.

A freqüência, quando determinada usando os métodosde desvio de fase previamente descritos, pode ser rapidamen-te obtida, em comparação com a técnica anterior. Além disso,a freqüência pode ser determinada de uma forma substancial-mente instantânea. A determinação de freqüência instantâneaencontra-se vantajosamente disponível para uso em outras de-terminações, tais como na determinação de uma densidade decorrente de fluxo e na determinação de uma fração de fluxoliquido de acordo com a presente invenção. Uma vez que afreqüência pode ser determinada de uma forma substancialmen-te instantânea, a freqüência de fluxo liquido pode ser rápi-da e precisamente determinada para o material de fluxo gasoso.

Deve-se entender que o equipamento eletrônico me-didor 20 pode iterativamente receber e processar os sinaisde sensor. Como um resultado, o equipamento eletrônico medi-dor 20 pode continuamente e de uma forma substancialmenteinstantânea determinar uma fração de fluxo liquido no mate-rial de fluxo gasoso. O equipamento eletrônico medidor 20pode de uma forma substancialmente continua realizar o pro-cesso de determinação de fração de fluxo liquido ao longo dotempo, uma vez que vários niveis de fração de fluxo liquidopassam pelo fluximetro.

A Figura 15 é um fluxograma 1500 de um método paradeterminar uma fração de fluxo liquido em um material defluxo gasoso que flui através de um fluximetro de acordo comuma modalidade da presente invenção. Na etapa 1501, o pri-meiro e o segundo sinais de sensor são recebidos a partir doconj unto medidor 10, conforme previamente apresentado.

Na etapa 1502, os sinais de sensor podem ser con-dicionados, conforme previamente apresentado.

Na etapa 1503, a densidade de corrente de fluxo domaterial de fluxo gasoso é determinada. A densidade de cor-rente de fluxo é determinada usando o primeiro sinal de sen-sor e o segundo sinal de sensor. Outras características defluxo, variáveis, e/ou constantes podem também ser usadas naprodução da determinação, se necessário.

Na etapa 1504, a densidade de corrente de fluxo écomparada a uma densidade de gás e a uma densidade de liqui-do. A densidade de gás é representativa de uma fração defluxo gasoso da corrente de fluxo gasoso e a densidade deliquido é representativa da fração de fluxo liquido. Em umamodalidade, ambas as densidades são conhecidas e usadas. Emuma outra modalidade, apenas uma dentre as duas densidades éconhecida e usada.

A Figura 16 é um gráfico de densidade de gás natu-ral versus o percentual de glicol (isto é, a fração de fluxoliquido). A tabela representa um conjunto de dados usadospara a comparação. No entanto, qualquer tipo de estrutura dedados pode ser usado, e os dados não têm de estar em umaforma de tabela. A linha diagonal do gráfico representa adensidade de material de fluxo gasoso para várias frações degás versus glicol. Pode-se observar, a partir do gráfico,que a densidade de material de fluxo gasoso é proporcional àfração de fluxo liquido. Sendo assim, ao se usar pelo menosa densidade de material de fluxo gasoso medido (isto é, to-tal ) e uma densidade de gás conhecida, a fração de fluxo liquido poderá ser determinada.

Com referência novamente à Figura 15, na etapa1505, a fração de fluxo liquido é determinada. A fração defluxo liquido compreende a quantidade ou percentual de li-quido no material de fluxo gasoso. A fração de fluxo liquidopode ser em seguida usada para realizar outras computações,tais como a proporção de escoamento de massa gasosa e/ou aproporção de escoamento de massa liquida, por exemplo. Afração de fluxo liquido pode ser determinada a partir dacomparação da densidade de corrente de fluxo com pelo menosa densidade de gás conhecida. De maneira alternativa, a com-paração pode compreender uma comparação da densidade de cor-rente de fluxo com ambas a densidade de gás conhecida e adensidade de liquido conhecida.

Ao se comparar a densidade de corrente de fluxocom a densidade de gás conhecida e com a densidade de liqui-do conhecida, uma razão poderá ser formada, podendo esta serusada na determinação da fração de fluxo liquido. A razãocompreende:

Dmeasured = X(DG)/DL (35)

na qual Dmeasured é a densidade de corrente de fluxoconforme determinada a partir dos sinais de sensor, DG é adensidade de gás conhecida, DL é a densidade de liquido co-nhecida , e C é a fração de fluxo liquido. Consequentemente,a fração de fluxo liquido X pode ser determinada como:

X = Dmeasured (DL) / DG(36)

A Figura 17 é um fluxograma 1700 de um método paradeterminar uma fração de fluxo liquido em um material defluxo gasoso que flui através de um fluximetro de acordo comuma modalidade da presente invenção. Na etapa 1701, o pri-meiro e o segundo sinais de sensor são recebidos a partir doconj unto medidor 10, conforme previamente apresentado.

Na etapa 1702, os sinais de sensor podem ser con-dicionados, conforme previamente apresentado.

Na etapa 1703, um desvio de fase de 90 graus é ge-rado a partir do primeiro sinal de sensor. 0 desvio de fasede 90 graus pode ser gerado conforme previamente apresenta-do. Embora o primeiro sinal de sensor seja desviado em fasecomo um exemplo, deve-se entender que ambos os sinais desensor podem ser usados.

Na etapa 1704, uma resposta de freqüência do con-junto medidor 10 é computada. A resposta de freqüência podeser computada usando o desvio de fase de 90 graus e o pri-meiro sinal de sensor, conforme previamente apresentado.

Na etapa 1705, uma densidade de corrente de fluxodo material de fluxo gasoso é determinado usando a respostade freqüência. Em uma modalidade, a densidade de corrente defluxo é determinada ao duplicar a resposta de freqüência einverter a resposta de freqüência quadrada (uma vez que adensidade = l/f2) . Deve-se entender que outras característi-cas de fluxo, variáveis, e/ou constantes podem também serusadas na produção da determinação, quando necessário.

Na etapa 1706, a fração de fluxo liquido é deter-minada. A freqüência de fluxo liquido pode ser determinada apartir da comparação da densidade de corrente de fluxo com adensidade de gás conhecida, conforme previamente apresenta-do.

O equipamento eletrônico medidor e método de acor-do com a presente invenção podem ser empregados de acordocom qualquer uma das modalidades de modo a prover diversasvantagens, caso desejado. A presente invenção pode determi-nar uma fração de fluxo líquido a partir de um primeiro si-nal de sensor e um segundo sinal de sensor. A presente in-venção pode determinar uma fração de fluxo líquido a partirde uma densidade de corrente de fluxo. A presente invençãopode determinar uma fração de fluxo líquido usando uma res-posta de freqüência. A presente invenção pode determinar umafração de fluxo líquido usando um primeiro sinal de sensor eo desvio de fase de 90 graus do primeiro sinal de sensor. Apresente invenção pode ainda determinar uma fração de fluxogasoso, juntamente com a fração de fluxo líquido. A presenteinvenção pode definir uma condição de alarme quando a fraçãode fluxo líquido excede um limite de fração de líquido.

Claims

1. Equipamento eletrônico medidor (20) para a de-terminação de uma fração de fluxo liquido em um material defluxo gasoso que flui através de um fluximetro (5) , o equi-pamento eletrônico medidor (20) sendo CARACTERIZADO pelo fa-to de compreender:- uma interface (201) para a recepção de um pri-meiro sinal de sensor e de um segundo sinal de sensor dofluximetro (5); e- um sistema de processamento (203) em comunicaçãocom a interface (2 01) e configurado para receber o primeiroe o segundo sinais de sensor da interface (201), determinaruma densidade de corrente de fluxo substancialmente instan-tânea do material de fluxo gasoso usando o primeiro sinal desensor e o segundo sinal de sensor, comparar a densidade decorrente de fluxo substancialmente instantânea com pelo me-nos uma dentre uma densidade de gás predeterminada represen-tativa de uma fração de fluxo gasoso do material de fluxogasoso ou uma densidade de liquido predeterminada represen-tativa de uma fração de fluxo liquido, e determinar a fraçãode fluxo liquido a partir da comparação.

2. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sis-tema de processamento (203) é configurado ainda para deter-minar a fração de fluxo gasoso.

3. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sis-tema de processamento (203) é configurado ainda para gerarum desvio de fase de 90 graus do primeiro sinal de sensor,computar uma resposta de freqüência usando o desvio de fasede 90 graus e o primeiro sinal de sensor, e determinar adensidade de corrente de fluxo substancialmente instantâneausando a resposta de freqüência.

4. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sis-tema de processamento (203) é configurado ainda para gerarum desvio de fase de 90 graus do primeiro sinal de sensor,computar uma resposta de freqüência usando o desvio de fasede 90 graus e o primeiro sinal de sensor, duplicar a respos-ta de freqüência a fim de gerar uma resposta de freqüênciaquadrada, e inverter a resposta de freqüência quadrada demodo a gerar a densidade de corrente de fluxo substancial-mente instantânea do material de fluxo gasoso.

5. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sis-tema de processamento (203) é configurado ainda para compa-rar a fração de fluxo liquido com um limite de fração de li-quido predeterminado e definir uma condição de alarme quandoa fração de fluxo liquido excede o limite de fração de li-quido predeterminado.

6. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o flu-ximetro (5) compreende um fluximetro Coriolis.

7. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o flu-ximetro (5) compreende um densitômetro vibrador.

8. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a eta-pa de comparar compreende a comparação da densidade de cor-rente de fluxo substancialmente instantânea com um ganho deacionamento e com pelo menos uma dentre uma densidade de gáspredeterminada representativa de uma fração de fluxo gasosodo material de fluxo gasoso ou uma densidade de liquido pre-determinada representativa de uma fração de fluxo liquido.

9. Equipamento eletrônico medidor (20) para a de-terminação de uma fração de fluxo liquido em um material defluxo gasoso que flui através de um fluximetro (5), o equi-pamento eletrônico medidor (20) sendo CARACTERIZADO pelo fa-to de compreender:- uma interface (201) para a recepção de um pri-meiro sinal de sensor e um segundo sinal de sensor do fluxi-metro (5) ; e- um sistema de processamento (2 03) em comunicaçãocom a interface (201) e configurado para receber o primeiroe o segundo sinais de sensor da interface (201), gerar umdesvio de fase de 90 graus do primeiro sinal de sensor, com-putar uma resposta de freqüência usando o desvio de fase de90 graus e o primeiro sinal de sensor, determinar uma densi-dade de corrente de fluxo do material de fluxo gasoso usandoa resposta de freqüência, e determinar a fração de fluxo li-quido a partir da densidade de corrente de fluxo.

10. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o sis-tema de processamento (203) é configurado ainda para deter-minar a fração de fluxo gasoso.

11. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o sis-tema de processamento (203) é configurado ainda para deter-minar a densidade de corrente de fluxo ao duplicar a respos-ta de freqüência de modo a gerar uma resposta de freqüênciaquadrada e inverter a resposta de freqüência quadrada de mo-do a gerar a densidade de corrente de fluxo.

12. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o sis-tema de processamento (203) é configurado ainda para deter-minar a densidade de corrente de fluxo do material de fluxogasoso do primeiro sinal de sensor e do segundo sinal desensor, comparar a densidade de corrente de fluxo com pelomenos uma dentre uma densidade de gás predeterminada repre-sentativa de uma fração de fluxo gasoso do material de fluxogasoso ou uma densidade de liquido predeterminada represen-tativa de uma fração de fluxo liquido, e determinar a fraçãode fluxo liquido a partir da comparação.

13. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o sis-tema de processamento (203) é configurado ainda para compa-rar a fração de fluxo liquido com um limite de fração de li-quido predeterminado e definir uma condição de alarme quandoa fração de fluxo liquido excede o limite de fração de li-quido predeterminado.

14. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o flu-xímetro (5) compreende um fluxímetro Coriolis.

15. Equipamento eletrônico medidor (20) , de acordocom a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o flu-ximetro (5) compreende um densitômetro vibrador.

16. Equipamento eletrônico medidor (20), de acordocom a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a.eta-pa de determinar a fração de fluxo liquido compreende aindaa determinação da fração de fluxo liquido da densidade decorrente de fluxo e de um ganho de acionamento.

17. Método para determinar uma fração de fluxo li-quido em um material de fluxo gasoso que flui através de umfluximetro, o método sendo CARACTERIZADO pelo fato de com-preender as etapas de:- receber um primeiro sinal de sensor e um segundosinal de sensor do fluximetro;- determinar uma densidade de corrente de fluxosubstancialmente instantânea do material de fluxo gasoso u-sando o primeiro sinal de sensor e o segundo sinal de sen-sor;- comparar a densidade de corrente de fluxo subs-tancialmente instantânea com pelo menos uma dentre uma den-sidade de gás predeterminada representativa de uma fração defluxo gasoso do material de fluxo gasoso ou uma densidade deliquido predeterminada representativa de uma fração de fluxoliquido, e- determinar a fração de fluxo liquido a partir dacomparação.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17,CARACTERIZADO pelo fato de compreender a etapa de determinara fração de fluxo gasoso.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar a den-sidade de corrente de fluxo substancialmente instantâneacompreende ainda:- a geração de um desvio de fase de 90 graus doprimeiro sinal de sensor;- a computação de uma resposta de freqüência usan-do o desvio de fase de 90 graus e o primeiro sinal de sen-sor; e- a determinação da densidade de corrente de fluxosubstancialmente instantânea a partir da resposta de fre-qüência.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar a den-sidade de corrente de fluxo substancialmente instantânea apartir da resposta de freqüência compreende:- a duplicação da resposta de freqüência de modo agerar uma resposta de freqüência quadrada; e- a inversão da resposta de freqüência quadrada demodo a gerar a densidade de corrente de fluxo substancial-mente instantânea.

21. Método, de acordo com a reivindicação 17,CARACTERIZADO pelo fato de compreender as etapas de:- comparar a fração de fluxo liquido com um limitede fração de liquido predeterminado; e- definir uma condição de alarme quando a fraçãode fluxo liquido excede o limite de fração de liquido prede-terminado.

22. Método, de acordo com a reivindicação 17,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de comparar compreen-de ainda a comparação da densidade de corrente de fluxosubstancialmente instantânea com um ganho de acionamento ecom pelo menos uma dentre uma densidade de gás predetermina-da representativa de uma fração de fluxo gasoso do materialde fluxo gasoso ou uma densidade de liquido predeterminadarepresentativa de uma fração de fluxo liquido.

23. Método para determinar uma fração de fluxo li-quido em um material de fluxo gasoso que flui através de umfluximetro, o método sendo CARACTERIZADO pelo fato de com-preender as etapas de:- receber um primeiro sinal de sensor e um segundosinal de sensor do fluximetro;- gerar um desvio de fase de 90 graus do primeirosinal de sensor;computar uma resposta de freqüência usando odesvio de fase de 90 graus e o primeiro sinal de sensor;- determinar uma densidade de corrente de fluxo domaterial de fluxo gasoso usando a resposta de freqüência; e- determinar a fração de fluxo liquido a partir dadensidade de corrente de fluxo.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23,CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda a etapa de de-terminar a fração de fluxo gasoso.

25. Método, de acordo com a reivindicação 23,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar a den-sidade de corrente de fluxo a partir da resposta de freqüên-cia compreende:- a duplicação da resposta de freqüência de modo agerar uma resposta de freqüência quadrada; e- a inversão da resposta de freqüência quadrada demodo a gerar a densidade de corrente de fluxo.

26. Método, de acordo com a reivindicação 23,CARACTERIZADO pelo fato de a etapa de determinar a fração defluxo liquido compreende ainda:- a comparação da densidade de corrente de fluxocom pelo menos uma dentre uma densidade de gás predetermina-da representativa de uma fração de fluxo gasoso do materialde fluxo gasoso ou uma densidade de liquido predeterminadarepresentativa de uma fração de fluxo liquido; e- a determinação da fração de fluxo liquido a par-tir da comparação.

27. Método, de acordo com a reivindicação 23,CARACTERIZADO pelo fato de compreender as etapas de:- comparar a fração de fluxo liquido com um limitede fração de liquido predeterminado; e- definir uma condição de alarme quando a fraçãode fluxo liquido excede o limite de fração de liquido prede-terminado .

28. Método, de acordo com a reivindicação 23,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar a. fra-ção de fluxo liquido compreende ainda a determinação da fra-ção de fluxo liquido a partir da densidade de corrente defluxo e de um ganho de acionamento.