BRPI0615188B1 - Method, system, and, ultrasonic flowmeter - Google Patents

Abstract

método, sistema, e fluxímetro ultra-sônico é provido um método e sistema de provar medidor. pelo menos algumas das modalidades ilustrativas são métodos que compreendem estabelecer um tempo do provador, medir uma vazão de um fluido com um fluxímero que usa múltiplas medições feitas durante um período de tempo para produzir cada valor de vazão individual (o fluxímetro eletricamente acoplado no dispositivo provador) e gerar um volume do medidor durante o tempo do provador com base na vazão. a geração do volume do medidor baseada na vazão não envolve gerar um sinal de saída do trem de pulsos pelo fluxímetro e gerar um volume do medidor com base em um atributo do trem de pulsos.

Description

“MÉTODO, SISTEMA, E, FLUXÍMETRO ULTRA-SÔNICO” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório número de série 60/710.663, depositado em 23 de agosto de 2005, intitulado "Meter Proving Method and System", que está aqui incorporado pela referência como se estivesse reproduzido na íntegra a seguir. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Depois que hidrocarbonetos são removidos do terreno, a corrente de fluido (tal como óleo bruto ou gás natural) é transportada de lugar para lugar por meio de tubulações. É desejável conhecer com precisão a quantidade de fluido que escoa na corrente, e particular precisão é exigida quando o fluido muda de mãos, ou sofre "transferência de custódia". Métodos de provar medidor "testam" a precisão de medições de fluxímetros. A figura 1 ilustra um sistema 10 para provar um medidor de turbina 12. Um medidor de turbina, baseado no giro de uma estrutura tipo turbina dentro da corrente de fluido, gera pulsos elétricos (ilustrados na figura 1) onde cada pulso é proporcional ao volume de fluxo, e a taxa de pulsos proporcional à vazão. O tempo do provador é o período de tempo definido por um elemento do provador que escoa primeiramente depois de um detector à montante 16 e em seguida depois de um detector à jusante 18 no provador 20 (o tempo do provador também ilustrado na figura 1). Sinais do detector à montante 16 e do detector à jusante 18 indicando o tempo do provador são coletados em um processador 26. O processador 26 também coleta pulsos da linha de sinal 14 e determina que pulsos caem dentro do tempo do provador. O número de pulsos gerados pelo medidor da turbina 12 durante o tempo do provador é indicativo do volume medido pelo medidor durante o tempo do provador. Pela comparação do volume do provador com o volume medido pelo medidor, o medidor pode ser "provado". A figura 2 ilustra um outro sistema 50 para provar um fluxímetro ultra-sônico 52. Entende-se por fluxímetro ultra-sônico que sinais ultra-sônicos são transmitidos a favor e contra a corrente de fluido e, com base nas várias características dos sinais ultra-sônicos, um fluxo de fluido pode ser calculado. Medidores ultra-sônicos geram dados de vazão em lotes, onde cada lote compreende muitos conjuntos de sinais ultra-sônicos transmitidos no fluido a favor e contra a corrente, e assim onde cada lote cobre um período de tempo (por exemplo, um segundo). A vazão determinada pelo medidor corresponde a uma vazão média em um período de tempo do lote, em vez de uma vazão em um ponto particular no tempo. O American Petroleum Institute (API) exige provar por comparação o volume do provador com o volume do medidor, com o volume do medidor determinado pelos pulsos. Conforme dita esta norma, estes dados de um fluxímetro ultra-sônico devem ser convertidos em pulsos com propósitos de prova. Tal conversão pode ser realizada em um processador interno 54, com os pulsos supridos ao processador externo 26 para provar o medidor ultra-sônico 52 da maneira anteriormente descrita. Entretanto, os pulsos criados por um medidor ultra-sônico podem ser baseados em uma vazão média durante um período de tempo do lote com os pulsos criados depois do final de um período de tempo do lote. Assim, mesmo que um pulso particular possa cair dentro do tempo de prova, o fluxo de fluido que formou a base do pulso pode ter ocorrido antes de iniciar o tempo do provador em virtude da operação em lote do medidor. Similarmente, um valor de fluxo de fluido através do medidor durante o tempo de teste pode ser convertido em pulsos que caem fora do tempo de teste em virtude da natureza em lotes do medidor. Essas e possivelmente outras dificuldades em provar fluxímetros, tais como fluxímetros ultra-sônicos, criam inconvenientes nos métodos de provar medidores da tecnologia relacionada.

SUMÁRIO

Os problemas supranotados são solucionados em grande parte por um método e sistema de provar medidor. Pelo menos algumas das modalidades ilustrativas são métodos que compreendem estabelecer um tempo do provador por um dispositivo provador, medir a vazão de um fluido com um fluxímetro que usa múltiplas medições feitas em um período de tempo para produzir cada valor de vazão individual (o fluxímetro eletricamente acoplado no dispositivo provador), e gerar um volume do medidor durante um período de tempo do provador com base na vazão. A geração do volume do medidor com base na vazão não envolve gerar um sinal de saída do trem de pulsos pelo fluxímetro e gerar o volume do medidor com base em um atributo do trem de pulsos.

Outras modalidades ilustrativas são sistemas que compreendem um dispositivo provador (configurado para estabelecer um tempo do provador) e um fluxímetro. O fluxímetro compreende uma peça de carretei que é acoplada fluidicamente a um fluxo de fluido, um par transdutor acoplado mecanicamente na peça de carretei, e um processador eletricamente acoplado no par transdutor. O processador do fluxímetro é eletricamente acoplado no dispositivo provador, e o processador do fluxímetro calcula o volume de fluido que escoa através do fluxímetro durante o tempo do provador.

Também ainda outras modalidades ilustrativas são um fluxímetro ultra-sônico compreendendo uma peça de carretei (configurada para ser acoplada em um trajeto de fluido), uma pluralidade de transdutores ultra-sônicos acoplada mecanicamente na peça de carretei e arranjada de maneira tal que os transdutores ultra-sônicos transfiram energia ultra-sônica para um fluido dentro da peça de carretei. O processador eletricamente acoplado na pluralidade de transdutores ultra-sônicos e configurado para ser acoplado a um provador e receber sinais do provador indicativos de um primeiro período de tempo. O processador calcula o volume de teste que é o volume de fluxo de fluido através do fluxímetro correspondente ao primeiro período de tempo.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Para uma descrição mais detalhada das várias modalidades, será feita referência agora aos desenhos anexos, em que: A figura 1 ilustra um arranjo de provador e medidor tipo turbina da tecnologia relacionada. A figura 2 ilustra um arranjo de provador e medidor ultra-sônico da tecnologia relacionada. A figura 3A é uma vista de topo recortada de um fluxímetro ultra-sônico. A figura 3B é uma vista de extremidade de uma peça de carretei incluindo trajetos cordais A-D. A figura 3C é uma vista de topo de uma peça de carretei alojando pares de transdutores. A figura 4A ilustra um gráfico de vazão instantânea de um fluido dentro de um provador e um medidor ultra-sônico em função do tempo. A figura 4B ilustra a vazão do lote do fluxímetro ultra-sônico em função do tempo. A figura 4C ilustra uma saída de pulso produzida por um fluxímetro ultra-sônico. A figura 5 ilustra um sistema de teste de acordo com modalidades da invenção. A figura 6 ilustra, na forma de diagrama de blocos, um fluxímetro ultra-sônico (e como o fluxímetro ultra-sônico é acoplado a um provador) de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 7 ilustra uma vazão média medida ultra-sonicamente em função do tempo, incluindo linhas que representam o tempo do lote e o tempo do provador. A figura 8 ilustra graficamente operações de modalidades alternativas. A figura 9 ilustra modalidades alternativas. A figura 10 ilustra um método de acordo com modalidades da invenção; e A figura 11 ilustra um sistema de provar um medidor mestre de acordo com modalidades da invenção.

NOTAÇÃO E NOMENCLATURA

Certos termos são usados em toda a descrição seguinte e nas reivindicações para referir-se a componentes de sistema particulares. Este documento não pretende distinguir componentes que sejam diferentes exatamente na mesma função.

Na discussão seguinte e nas reivindicações, os termos "incluindo" e "compreendendo" são usados no sentido lato, e assim devem ser interpretados de forma a significar "incluindo, mas sem limitações". Também, o termo "acoplar" ou "acopla" deve significar tanto uma conexão indireta quanto direta. Assim, se um primeiro dispositivo for acoplado a um segundo dispositivo, essa conexão pode ser por meio de uma conexão direta, ou por meio de uma conexão indireta por outros dispositivos e conexões.

Na discussão seguinte e nas reivindicações, o termo "fluido" pode referir-se a um líquido ou gás, e não está exclusivamente relacionado a nenhum tipo particular de fluido, tais como hidrocarbonetos.

DESCRIÇÃO DETALHADA A figura 3A mostra um medidor ultra-sônico adequado para medir fluxo de fluido de acordo com modalidades da invenção. A peça de carretei 100, adequada para colocação entre seções de uma tubulação, tem um tamanho predeterminado e assim define uma seção de medição. Na forma aqui usada, o termo "tubulação", quando usado com referência a um medidor ultra-sônico, pode referir-se também à peça de carretei ou outro alojamento apropriado através do qual sinais ultra-sônicos são transmitidos. Um par de transdutores 120 e 130, e seus respectivos alojamentos 125 e 135, são localizados ao longo do comprimento da peça de carretei 100. Os transdutores 120 e 130 são preferivelmente transceptores ultra-sônicos, significando que tanto geram quanto recebem sinais ultra-sônicos. "Ultra-sônico" neste contexto refere-se a ffeqüências acima de cerca de 20 kilohertz. Esses sinais podem ser gerados e recebidos por um elemento piezoelétrico em cada transdutor. Para gerar um sinal ultra-sônico, o elemento piezoelétrico é estimulado eletricamente, e responde vibrando. A vibração do elemento piezoelétrico gera um sinal ultra-sônico que desloca-se no fluido através da peça de carretei até o transdutor correspondente do par de transdutores. Similarmente, ao sofrer a colisão de um sinal ultra-sônico, o elemento piezoelétrico receptor vibra e gera um sinal elétrico que é detectado, digitalizado e analisado por componentes eletrônicos associados com o medidor.

Um trajeto 110, algumas vezes referido como "corda", existe entre transdutores 120 e 130 em um ângulo Θ com uma linha de centro 105.0 comprimento da "corda" 110 é a distância entre a face do transdutor 120 até a face do transdutor 130. Pontos 140 e 145 definem os locais onde sinais acústicos gerados pelos transdutores 120 e 130 entram e saem do fluido que escoa pela peça de carretei 100 (isto é, a entrada do furo da peça de carretei). A posição dos transdutores 120 e 130 pode ser definida pelo ângulo 0, por um primeiro comprimento L medido entre os transdutores 120 e 130, um segundo comprimento X correspondente à distância axial entre os pontos 140 e 145, e um terceiro comprimento D correspondente ao diâmetro do tubo. Na maioria dos casos, as distâncias D, X e L são determinadas precisamente durante a fabricação do medidor. Adicionalmente, transdutores tais como 120 e 130 são normalmente colocados em uma distância específica dos pontos 140 e 145, respectivamente, independente do tamanho do medidor (isto é, tamanho da peça de carretei). Um fluido escoa em uma direção 150 com um perfil de velocidade 152. Vetores de velocidade 153-158 ilustram que a velocidade de fluido através da peça de carretei 100 aumenta à medida que a linha de centro 105 da peça de carretei 100 aproxima-se.

Inicialmente, o transdutor à jusante 120 gera um sinal ultra-sônico que é recebido e detectado pelo transdutor à montante 130. Algum, tempo depois, o transdutor à montante 130 gera um sinal ultra-sônico de retomo que é subseqüentemente recebido e detectado pelo transdutor à jusante 120. Assim, os transdutores 120 e 130 jogam "lançar e pegar" com sinais ultra-sônicos 115 ao longo do trajeto cordal 110. Durante a operação, esta seqüência pode ocorrer centenas de vezes por minuto. O tempo de transmissão da onda ultra-sônica 115 entre transdutores 120 e 130 depende em parte se o sinal ultra-sônico 115 está deslocando à montante ou à jusante em relação ao fluxo de fluido. O tempo de trânsito de um sinal ultra-sônico que desloca à jusante (isto é, na mesma direção do fluxo) é menor que seu tempo de trânsito quando desloca à montante (isto é, contra o fluxo). Os tempos de trânsito à montante e à jusante podem ser usados para calcular a velocidade média ao longo do trajeto do sinal, e podem também ser usados para calcular a velocidade do som no fluxo de fluido. Dadas as medições secionais transversais do medidor que leva o fluido, a velocidade média sobre a área do furo do medidor pode ser usada para encontrar o volume de fluido que escoa através do medidor ou tubulação 100.

Fluxímetros ultra-sônicos podem ter um ou mais trajetos. A figura 3B ilustra um medidor ultra-sônico de múltiplos trajetos. Nessas modalidades, a peça de carretei 100 compreende quatro trajetos cordais A, B, C e D em variados níveis através do fluxo de fluido. Cada trajeto cordal A-D corresponde a dois transdutores comportando altemadamente como um transmissor e um receptor. Também mostrados são componentes eletrônicos de controle 160, que adquirem e processam os dados dos quatro trajetos cordais A-D. Na figura 4B, estão ocultos quatro pares de transdutores que correspondem aos trajetos cordais A-D. O arranjo preciso dos quatro pares de transdutores pode ser mais facilmente entendido com referência à figura 3C. Quatro pares de orifícios de transdutores são montados na peça de carretei 100. Cada par de orifícios de transdutor corresponde a um único trajeto cordal da figura 3B. Um primeiro par de orifícios de transdutores 125 e 135 inclui transdutores 120 e 130 (figura 3A) ligeiramente rebaixados da peça de carretei 100. Os transdutores são montados em um ângulo não perpendicular 0 com a linha de centro 105 da peça de carretei 100. Um outro par de orifícios de transdutores compreendendo orifícios 165 e 175 (em vista somente parcial) incluindo transdutores associados é montado de forma tal que seu trajeto cordal forme folgadamente um "X" com relação ao trajeto cordado dos orifícios do transdutor 125 e 135. Similarmente, orifícios do transdutor 185 e 195 são colocados paralelos aos orifícios de transdutores 165 e 175, mas em um "nível" diferente. Não explícitamente mostrado na figura 3C está um quarto par de transdutores e orifícios de transdutores. Considerando as figuras 3B e 3C juntas, os pares de transdutores são arranjados de maneira tal que os dois pares superiores de transdutores correspondentes às cordas A e B formam um X, e os dois pares inferiores de transdutores correspondentes às cordas C e D também formam um X. A velocidade de fluxo do fluido pode ser determinada em cada corda A-D para obter velocidades de fluxo cordais, e as velocidades de fluxo cordais são combinadas para determinar uma velocidade de fluxo média em todo o tubo. Pela velocidade de fluxo média, a quantidade de fluido que escoa na tubulação pode ser determinada.

Conforme pode-se perceber pela discussão das figuras 3A, 3B e 3C, leva-se uma quantidade de tempo finita para o medidor ultra-sônico calcular uma vazão em virtude do método de operação de lançar e pegar (ou seja, uma pluralidade de medições ultra-sônicas individuais). Além disso, algumas modalidades podem determinar vazão (por exemplo, usando o método de lançar e pegar) uma pluralidade de vezes e calcular uma vazão média para um período particular, com o fluxo total durante o período sendo a extensão do período multiplicada pela vazão média do período. Posto de outra forma, alguns fluxímetro usam múltiplas medições feitas em um período de tempo para produzir uma única medição de vazão (em algumas modalidades, média), com o volume de fluxo calculado como o produto da medição de vazão (volumétrica) e o período de tempo do lote.

As figuras 4A, 4B e 4C ilustram inconvenientes dos métodos de prova da tecnologia anterior. Em particular, a figura 4A é um gráfico da vazão instantânea dentro de um provador e um medidor ultra-sônico em função do tempo. O declive na vazão ilustrado pela figura 4A pode ser, por exemplo, a interrupção do fluxo causada pelo lançamento da bola do elemento ou provador. A figura 4B ilustra as vazões do medidor ultra-sônico em função do tempo. Finalmente, a figura 4C ilustra um sinal de saída de pulso produzido com base nas vazões do fluxímetro ultra-sônico. As linhas tracejadas da figura 4B ilustram períodos de tempo do lote para o fluxímetro ultra-sônico, com cada vazão média (Qx) sendo a vazão média para o período de tempo entre linhas tracejadas. As linhas tracejadas da figura 4B estendem-se para cima na figura 4A para ilustrar a correspondência dos períodos de tempo do lote com a vazão instantânea. Similarmente, as linhas tracejadas da figura 4B estendem-se para baixo na figura 4C para ilustrar a correspondência das saídas de pulso para as vazões médias. Embora os pontos indicativos dos valores de vazão média (por exemplo, Q0, Qi, Q2 e Q3) estejam mostrados no meio do seu respectivo período de tempo do lote, na realidade, as vazões médias são calculadas no final do período de tempo do lote. Consideradas com propósitos de explanação da vazão média Q0, a vazão Q0 é a vazão média entre a linha vertical 400 e a linha vertical 402. Em virtude de a vazão média não ser calculada até depois do final do período do lote, se o medidor ultra- sônico tiver que ser testado usando um sinal de saída de pulso, as saídas de pulso produzidas são baseadas na vazão média no último período de tempo do lote, e portanto não são geradas até depois do final do período de tempo do lote. Conforme ilustrado pela figura 4C, o sinal de saída do pulso produzido correspondente ao fluxo através do medidor durante o período do lote é atrasado, possivelmente até um período de tempo do lote total.

As figuras 4A, 4B e 4C também ilustram um tempo do provador pelas linhas traço e ponto 404 e 406. Conforme referido anteriormente, o tempo do testado pode ser definido pelo período de tempo que o elemento do provador leva para escoar entre um detector à montante e um detector à jusante. Se alguém tentar testar um fluxímetro ultra-sônico, o método da tecnologia relacionada tem que ter a fabricação do medidor ultra-sônico um sinal de saída do pulso, e os pulsos entre o início do tempo do provador (linha 404) e o final do tempo do provador (linha 406) são contados. Entretanto, conforme ilustrado na figura 4A, 4B e 4C, os pulsos produzidos pelo medidor ultra-sônico durante o tempo do provador não corresponde bem ao real fluxo através do medidor durante o tempo do provador, que introduz erro (em alguns casos, erro significativo). A fim de abordar essas e possivelmente outras dificuldades de acordo com modalidades da invenção, é determinado um volume medido pelo medidor ultra-sônico, onde a determinação não envolve produzir pulsos e determinar do volume do medidor com base em um atributo e/ou número de pulsos; em vez disso, o um ou mais períodos de tempo do lote do fluxímetro ultra-sônico durante o tempo do provador são mais bem correlacionados com o tempo do provador, e as vazões do fluxímetro ultra-sônico são baseadas no todo ou em parte nas medições ultra-sônicas individuais feitas durante o período de tempo do lote ou períodos que se correlacionam com o tempo do provador. A figura 5 ilustra um sistema 500 de acordo com algumas modalidades da invenção. Em particular, a figura 5 ilustra um provador 502 acoplado dentro de um conduto de fluido 504. Similarmente, acoplado dentro do conduto de fluido 504 está um fluxímetro ultra-sônico 506. Embora o fluxímetro ultra-sônico 506 da figura 5 esteja mostrado à jusante do provador 502, em modalidades alternativas o fluxímetro pode ficar equivalentemente à montante do provador 502. O fluxímetro ultra-sônico 506 compreende seu próprio processador 508, processador este 508 que é responsável por excitar os transdutores ultra-sônicos, receber os sinais ultra-sônicos e calcular vazões médias dentro de períodos de tempo do lote. A figura 5 também ilustra o detector de elemento à montante do provador 510 e o detector de elemento à jusante do provador 512 acoplados eletricamente no processador 508 do fluxímetro ultra-sônico. O acoplamento dos sinais do detector do provador no processador 508 permite que o processador 508 correlacione mais de perto o tempo do provador com as medições ultra-sônicas individuais que formam uma vazão média em um período de tempo do lote. Embora a figura 5 ilustre que cada sinal de detector de provador individual acople no processador 508, em modalidades alternativas, os sinais elétricos gerados pelos detectores de elemento do provador podem ser combinados de alguma maneira tal que um único sinal elétrico acople no processador 508, com o tempo declarado do único sinal elétrico indicativo do tempo do provador. Em virtude de o processador 508 do fluxímetro ultra-sônico acoplar eletricamente no provador, e em virtude de a correlação mais justa entre os períodos de tempo do provador e do lote, o processador 508 de acordo com modalidades calcula dados de prova que são de maior precisão do que nas situações em que o fluxímetro ultra-sônico produz um sinal de saída de pulso com base na vazão média nos períodos de tempo do lote. Em algumas modalidades, o medidor ultra-sônico 506 calcula e fornece aos sistemas externos um volume durante o tempo do provador, e o medidor ultra-sônico pode também prover uma extensão medida do tempo do provador. Diferenças entre a extensão do real tempo do provador e o tempo medido do tempo do provador podem ser atribuídas a latências associadas com o fatiamento do tempo do processador e interrupções recebidas pelo processador, cada um dos quais afeta com que ffeqüência um programa de software pode ler sinais de chaves de elementos de provador. Em outras modalidades, o medidor ultra-sônico 506 calcula e fornece aos sistemas externos uma vazão média durante o tempo do provador, e nessas modalidades o medidor ultra-sônico pode deixar de prover um tempo do provador medido. A figura 6 ilustra, na forma de diagrama de blocos, os componentes elétricos do medidor ultra-sônico ilustrativo 506, e o provador correspondente 502 de acordo com algumas modalidades. Em particular, o medidor ultra-sônico 506 compreende uma pluralidade de transdutores 600A-600H. Embora estejam mostrados oito transdutores, uma quantidade maior ou menor de transdutores pode ser equivalentemente usada. Cada transdutor 600 acopla ao circuito receptor 602 por meio do multiplexador 1 a N 604 e ao multiplexador 1 a 2 612. O circuito receptor 602 recebe sinais elétricos criados por um sinal ultra-sônico que colide no elemento piezoelétrico de um transdutor, amplifica e detecta os sinais. O processador 508 transmite sinais de controle através das linhas de sinal de controle 606 e 607 para acoplar seletivamente cada transdutor 600 no circuito receptor 602 quando esse transdutor está agindo para "pegar" na operação de "lançar e pegar". O processador 508 pode ser um processador independente ou um microcontrolador. Em outras modalidades, a funcionalidade do processador pode ser implementada por meio de um dispositivo lógico programável (PLD), arranjo de porta programável no campo (FPGA), circuito integrado específico da aplicação (ASIC) ou similares.

Ainda com referência à figura 6, cada transdutor 600 compartilha o excitador do transdutor 608. O excitador do transdutor 608 pode assumir muitas formas. Em algumas modalidades, o excitador do transdutor 608 compreende conjunto de circuitos elétricos para gerar e amplificar sinais de corrente alternada (CA) que são então aplicados ao respectivo transdutor para induzir vibração e, portanto, sinais ultra-sônicos. Nessas modalidades, o excitador do transdutor 608 opera ao comando do processador 508, transmitindo sinais de controle ao longo da linha do sinal de controle 610. Em modalidades alternativas, o excitador do transdutor 608 amplifica sinais CA providos a ele pelo processador 508 (e possivelmente outros dispositivos), os sinais similarmente providos na linha de sinal de controle 610. Cada transdutor 600 acopla no excitador do transdutor por meio do multiplexador 1 a N 604 e do multiplexador 1 a 2 612. Sob o controle de programas que executam no processador 508, o processador 508 acopla seletivamente cada transdutor 600 no excitador do transdutor 608 quando o transdutor está agindo para "lançar" na operação de "lançar e pegar". A figura 6 também ilustra o provador 502 acoplado a um processador 508. Conforme discutido antes, o processador 508 que recebe tanto sinais do detector de elemento à montante quanto à jusante é meramente ilustrativo, e outras formas de sinal para identificar o tempo do provador podem ser equivalentemente usadas.

Tendo sido discutido como o medidor ultra-sônico acopla nos sinais do provador, a atenção volta-se agora para o cálculo do volume e/ou vazão média medida pelo medidor em relação ao tempo do provador de acordo com as modalidades da invenção. A figura 7 mostra: a vazão do lote ultra-sônica em função do tempo; linhas tracejadas representando o tempo do lote (por exemplo, linhas 400 e 402); e linhas traço e ponto representando o tempo do provador (por exemplo, linhas 404 e 406). Conforme discutido antes, a vazão média Q0, Qi, Q2, Q3 e Q4, embora sendo calculadas logo depois do final de um período de tempo do lote, pode-se considerar a vazão no meio do período de tempo do lote, conforme ilustrado. Para esses períodos de tempo do lote que caem completamente no tempo do provador (por exemplo, temos t2 a t3 e t3 a t4), a contribuição para o volume do medidor total é a vazão média em cada período de tempo do lote multiplicada pela quantidade de tempo do período de tempo do lote. Para períodos de tempo do lote que sobrepõem apenas parcialmente o tempo do provador (por exemplo, ti a Í2 e t4 a ts) de acordo com pelo menos algumas das modalidades, a vazão de fluido no início do tempo do provador (Qimcio)e da vazão do fluido no final do tempo do provador (Qparada) é determinada, e esses valores são usados para calcular a contribuições do volume durante períodos de tempo do lote de sobreposição parcial. Com Qit)íci0 e Qparada determinados, o cálculo do volume do medidor durante o tempo do provador pode assim tomar a forma: Volprovademedido:-(Ql(t2'tl)'Qinício(tinício"tl))'^Q2(t3't2)"l‘(Q3(t4"t3)"^Qparada(tpatada"U) (1) onde Yolprova de medidor é o volume medido pelo medidor durante o tempo do provador, Qx é a vazão média no período de tempo do lote, tx é um tempo particular, tstart é o ponto no tempo quando o tempo do provador começa e tslop é o ponto no tempo que o tempo do provador termina. A determinação de Qstart pode assumir muitas formas. Em algumas modalidades, Qinício é determinado com a interpolação linear entre o valor do fluxo médio Qt (considerado ser precisamente o meio de seu período de tempo do lote) e a vazão média Q2 (também considerada ser precisamente 0 meio de seu período de tempo do lote). Ainda em modalidades adicionais, uma equação de uma linha que passa substancialmente pelos vários valores de vazão média próximos no tempo ou sobrepondo 0 tempo do provador é determinada, tal como por qualquer metodologia de ajuste de curva conhecida ou desenvolvida posteriormente. Com uso da equação para a linha que passa substancialmente pelos valores de vazão médias, 0 valor para Qinicj0 (usando 0 tempo tinido) pode ser determinado. Independente do método do qual Qstart é determinado, vê-se que nessas modalidades Qjníci0 é baseado em parte no valor de vazão média Qj. Por definição, 0 valor de vazão média Qi é constituído de uma pluralidade de medições ultra-sônicas individuais, algumas das quais caem fora do tempo do provador.

Com relação a QpanK|a, na maioria das situações, o fluxo através tanto do provador quanto do medidor ultra-sônico a ser testado estabilizou perto do final do tempo do provador, e, embora inteipolação similar ao de Qinído possa ser usada para determinar Qparac)â. Na maioria dos casos basta designar Qparada para ser o mesmo da vazão média para o último período de tempo do lote que sobrepõe parcialmente o tempo do provador. Outros métodos de interpolação para determinar QiníCj0 e Qparaiia podem ser equivalentemente usados.

As modalidades discutidas até este ponto envolvem determinar valores Qin[Cio e QParada com base pelo menos em parte em vazões médias, que por si podem ser baseadas em medições ultra-sônicas individuais fora do tempo do provador. De acordo com modalidades alternativas, as medições ultra-sônicas individuais que caem fora do tempo do provador são excluídas da determinação do volume do medidor. A figura 8 mostra: as vazões de lote ultra-sônicas em função do tempo. As linhas tracejadas representando os períodos de tempo do lote; o tempo do provador; e como esses elementos se relacionam com modalidades alternativas. Durante cada período de tempo do lote, uma pluralidade de medições ultra-sônicas é feita pelo fluxímetro, e cada vazão do lote (Qi, Q2, Q3, etc.) é baseada na pluralidade de medições ultra-sônicas feita durante 0 período de tempo do lote correspondente. Para períodos de tempo do lote que caem completamente no tempo do provador (por exemplo, os períodos de tempo do lote associados com a vazão média Q2 e vazão média Q3) todas, ou substancialmente todas as medições ultra-sônicas individuais feitas dentro de seus respectivos períodos de tempo do lote são usadas para calcular sua respectiva vazão média. Entretanto, para os períodos de tempo do lote que sobrepõem 0 início e 0 final do tempo do provador, somente uma parte das medições ultra-sônicas individuais é usada para calcular uma vazão média.

Considerando o primeiro período de tempo do lote próximo ao início do tempo do provador, e que o período de tempo do lote sobrepõe parcialmente o tempo do provador. De acordo com as modalidades alternativas, o processador 508 é configurado para identificar o período de tempo de sobreposição entre o tempo do lote e o tempo do provador (por exemplo, usando sinais dos detectores de elemento do provador). Adicionalmente, o processador é configurado para calcular uma vazão média usando somente as medições ultra-sônicas individuais durante o tempo do provador, e excluir medições ultra-sônicas individuais que caem fora do período de sobreposição. Similarmente com relação ao período de tempo do lote que é próximo e sobrepõe apenas parcialmente o final do tempo do provador, o processador 508 é configurado para usar somente medições ultra-sônicas individuais que correspondem ao tempo do provador, e excluir medições ultra-sônicas individuais fora do período de sobreposição. Nessas modalidades, a determinação do volume medido pelo medidor correspondente ao tempo do provador é calculado substancialmente de acordo com a equação seguinte. V dprova de medidor_Qimcio_paicial(t2'tiníoio)“^Q2(t3-t2)"*"Q3(U-t3)"*"Qparadaparcia[(tparadrít4) (2) onde Qiníciojarciai é a vazão média para essa parte do período de tempo do lote que sobrepõe o tempo do provador e que é calculada usando as medições ultra-sônicas durante o tempo do provador que sobrepõe, e Qparadaj)arciai é a vazão média dessa parte do período de tempo do lote que sobrepõe o tempo do provador e é calculado usando medições ultra-sônicas durante o tempo do provador que sobrepõe. A figura 9 ilustra um sistema de acordo com modalidades alternativas. Em particular, na figura 9, em vez de o processador 508 que é diretamente acoplado nos sinais dos detectores de elemento do provador, um processador externo 800 acopla nos detectores de elemento 510 e 512, respectivamente. O processador 800 também acopla no processador 508 do medidor ultra-sônico. Nessas modalidades, o processador 508 é configurado para prover ao processador 800 as medições ultra-sônicas individuais (possivelmente com cada tempo de medição ultra-sônica estampado) ou as vazões médias calculadas durante cada período de tempo do lote. Nessas modalidades, o processador externo 800 é configurado para determinar quais vazões médias e/ou medições ultra-sônicas individuais caem dentro do tempo do provador, e calcular o volume do medidor com propósitos de provar de acordo com a descrição apresentada. A figura 10 ilustra um método de acordo com modalidades da invenção. Em particular, o método começa (bloco 1000) e move para estabelecer um tempo do provador (bloco 1004). O tempo do provador pode ser estabelecido, por exemplo, como o tempo que um elemento do provador move-se entre o detector de elemento à montante 510 e o detector de elemento à jusante 512 do provador 502 (das figuras 5 e 9). Durante o tempo do provador, medições de vazão dentro do medidor ultra-sônico são feitas (bloco 1008). Conforme discutido antes, essas medições pode ser uma pluralidade de medições ultra-sônicas individuais feitas durante um ou mais períodos de tempo do lote. Em seguida, um valor de volume medido pelo medidor é gerado no tempo do provador (bloco 1012) e o processo termina (bloco 1016). A geração do volume medido do medidor no tempo do provador (novamente o bloco 1012) pode assumir muitas formas, mas cada uma das formas de acordo com as várias modalidades tem a característica que gerar o volume medido pelo medidor não envolve gerar um sinal de saída de pulso pelo fluxímetro ultra-sônico, e adicionalmente não envolve determinar o volume medido do medidor com base em um atributo dos pulsos de um sinal de saída de pulso planejado. Em particular, em algumas modalidades, medições ultra-sônicas individuais que caem fora do tempo do provador são excluídas durante a geração do volume do medidor ultra-sônico no tempo do provador. Também ainda em outras modalidades, o medidor ultra-sônico gera um ou mais valores de vazão média, cada valor de vazão média correspondendo a um período de tempo do lote. Os valores de vazão média são usados para interpolar vazões no início do tempo do provador, e possivelmente no final do tempo do provador. Assim, nessas modalidades, medições ultra-sônicas individuais que caem fora do tempo do provador são usadas na determinação de um volume do medidor durante o tempo do provador em virtude do fato de que as medições ultra-sônicas individuais combinam para formar os valores de vazão médias usados em interpolações. Em algumas modalidades, as interpolações podem ser interpolações lineares entre vazões de dois períodos de lote. Em modalidades alternativas, três ou mais vazões médias podem ser ajustadas na curva para determinar uma equação de uma linha que passa substancialmente por cada um dos valores de vazão, e pela equação, um valor de vazão parcial pode ser determinado para cada um dos períodos de tempo do lote que não corresponde completamente ao tempo do provador.

As várias modalidades discutidas até este ponto usam um elemento provador que desloca na corrente de fluído que dispara sensores de início e final para definir o tempo do provador. Entretanto, outros sistemas de provar medidor podem igualmente se beneficiar desta revelação. Considere, por exemplo, o sistema de prova do medidor mestre 1100 ilustrado na figura 11. Em particular, o sistema de prova mestre principal 1100 compreende um medidor mestre 1102. O medidor mestre 1102 pode ser qualquer medidor adequado (por exemplo, um medidor de turbina, medidor ultra-sônico), cuja precisão de medição é conhecida. O medidor mestre 1102 fornece medições de vazão a um computador/provador de fluxo 1104. O computador de fluxo 1104 também acopla a um medidor a ser provado, nessas modalidades ilustrativas, medidor ultra-sônico 1106. Diferente de modalidades anteriores onde um elemento provador que desloca na corrente de fluido além dos sensores define o tempo do provador, o computador de fluxo 1104 gera intemamente sinais indicativos do tempo de início e final do provador. Durante o tempo do provador, ou imediatamente depois do final do tempo do provador, o computador de fluxo 1104 coleta dados do medidor mestre 1102. Em modalidades onde o medidor mestre 1102 é um medidor de turbina, o computador de fluxo 1104 coleta pulsos elétricos indicativos de fluxo de fluido através do medidor mestre 1102. Em modalidades onde o medidor mestre 1102 é um medidor ultra-sônico, o computador de fluxo 1104 pode fornecer sinais de início e fim ao medidor mestre 1102, e o medidor mestre pode calcular a vazão média no tempo do provador (ou volume e tempo medido) de uma maneira similar às modalidades supradiscutidas.

Ainda com referência à figura 11, o computador de fluxo 1104 também acopla no medidor ultra-sônico 1106. Durante o tempo do provador ou imediatamente depois do tempo do provador, o computador de fluxo 1104 coleta dados do medidor ultra-sônico 1106, e "prova" o medidor ultra-sônico 1106, comparando o fluxo de fluido medido pelo medidor mestre 1102 com o fluxo de fluido medido pelo medidor ultra-sônico 1160. O computador de fluxo 1104 pode fornecer sinais de início e fim ao medidor ultra-sônico 1106, e o medidor ultra-sônico 1106 pode calcular a vazão média durante o tempo do provador (ou volume e tempo medido) de uma maneira similar às modalidades supradescritas.

Um sistema de prova gravimétrico é também um outro exemplo de uma situação onde várias modalidades supradiscutidas podem ser usadas. Em um sistema gravimétrico, um fluido escoa através de um medidor a ser provado, e então para um reservatório associado com um sistema de medição de peso. Em sistemas gravimétricos, o tempo de início pode ser definido pelo peso do reservatório inferior ao atingir um primeiro peso predefinido, e o tempo de parada pode ser definido pelo peso no reservatório inferior ao atingir um segundo peso maior predefinido. Sinais de início e fim podem ser providos ao medidor a ser provado, e o medidor pode calcular a vazão média no tempo do provador (ou volume e tempo percebido) de uma maneira similar às modalidades supradiscutidas. Qualquer sistema de prova usando um sinal de início e um sinal de fim pode se beneficiar da revelação apresentada.

Embora várias modalidades desta invenção tenham sido mostradas e descritas, modificações nestas podem ser feitas pelos versados na técnica sem fugir do espírito ou preceito desta invenção. As modalidades aqui descritas são apenas exemplares, e não limitantes. Por exemplo, embora várias modalidades tenham sido descritas com relação a um fluxímetro ultra-sônico, qualquer medidor que opere em um modo em que é feita uma pluralidade de medições para calcular o fluxo médio durante um período do lote se beneficiaria da técnica descrita. Ainda adicionalmente, embora as várias modalidades tenham sido descritas com relação a um medidor ultra-sônico que tem uma pluralidade de períodos de lote durante o tempo do provador de acordo com modalidades alternativas, o próprio tempo do provador pode definir um período do lote, de maneira tal que o processador (tanto o processador 508 da figura 5 quanto o processador 800 da figura 9) use o tempo do provador como um período do lote. Nessas modalidades, a pluralidade de medições ultra-sônicas feita durante o tempo do provador assim seria transformada em uma vazão média durante o tempo do provador, e o volume do medidor determinado multiplicando-se a vazão média pelo tempo do provador. Dessa maneira, o escopo de proteção não está limitado às modalidades aqui descritas, mas é limitado somente pelas reivindicações seguintes, cujo escopo deve incluir todos equivalentes da matéria em questão das reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: estabelecer um tempo do provador por um dispositivo provador; medir uma vazão de um fluido com um fluxímetro que usa múltiplas medições feitas durante um período de tempo para produzir um valor de vazão do lote, o fluxímetro eletricamente acoplado no dispositivo provador; e gerar um volume do medidor durante o tempo do provador com base na vazão, em que gerar o volume do medidor com base na vazão não envolve: gerar um sinal de saída do trem de pulsos pelo fluxímetro; e gerar o volume do medidor com base em um atributo do trem de pulsos.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que medir compreende adicionalmente acumular valores de vazão do lote durante o tempo do provador; e em que gerar o volume do medidor compreende adicionalmente calcular uma vazão média durante o tempo do provador usando os valores de vazão do lote e multiplicar a vazão média por uma quantidade de tempo representada pelo tempo do provador.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que medir compreende adicionalmente calcular uma primeira vazão de lote pelo fluxímetro, a primeira vazão de lote baseada em uma pluralidade de valores de vazão individuais durante um primeiro período de tempo do lote que corresponde somente em parte ao tempo do provador; identificar um período de sobreposição correspondente à sobreposição no tempo entre o tempo do provador e o primeiro período de tempo do lote; e excluir da geração do volume do medidor valores de vazão individuais fora do período de sobreposição.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que calcular compreende adicionalmente calcular uma vazão média durante o período de sobreposição.

5. Método de acordo com a reivindicação í, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que medir compreende adicionalmente calcular uma primeira vazão de lote pelo fluxímetro, a primeira vazão de lote baseada em uma pluralidade de valores de vazão individuais durante o primeiro período de tempo do lote que corresponde somente em parte ao tempo do provador; em que gear volume do medidor durante o tempo do provador compreende adicionalmente gerar com base na primeira vazão do lote.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: identificar um período de tempo de sobreposição entre o tempo do provador e o primeiro período de tempo do lote; interpolar para determinar uma primeira vazão interpolada, e interpolar com base na primeira vazão de lote e no período de tempo de sobreposição; e em que gerar volume do medidor compreende adicionalmente gerar com base na primeira vazão interpolada.

7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: identificar um período de tempo de sobreposição entre o tempo do provador e o primeiro tempo do lote; obter uma equação para uma linha que fica disposta substancialmente em um valor da primeira vazão de lote e valores para subsequentes vazões de lote, vazões de lote estas que correspondem no todo ou em parte ao tempo do provador. usar a equação para determinar uma vazão resolvida durante o período de tempo de sobreposição; e em que gerar volume do medidor compreende adicionalmente gerar com base na vazão resolvida.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que estabelecer compreende adicionalmente estabelecer usando o provador que tem um elemento do provador que desloca no fluido.

9. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo provador configurado para estabelecer um tempo do provador; um fluxímetro compreendendo: uma peça de carretei que é acoplada fluidicamente dentro do fluxo de fluido; um par transdutor acoplado mecanicamente na peça de carretei; e um processador eletricamente acoplado no par transdutor; em que o processador do fluxímetro é eletricamente acoplado no dispositivo provador; em que o processador do fluxímetro calcula um volume de fluido que escoa pelo fluxímetro durante o tempo do provador.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para tomar uma pluralidade de valores de vazão individuais de forma substancialmente simultânea ao tempo do provador, e calcular uma vazão média durante o tempo do provador usando somente valores de vazão individuais que caiam dentro do tempo do provador.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para: calcular uma primeira vazão média, a primeira vazão média baseada em uma pluralidade de valores de vazão durante um primeiro tempo do lote que corresponde somente em parte ao tempo do provador; e calcular o volume de fluxo de fluido através do fluxímetro usando a primeira vazão média.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que o processador é configurado para, antes de o processador calcular o volume de fluxo de fluido, identificar um período de tempo de sobreposição entre o tempo do provador e o primeiro período de tempo do lote, e interpolar para determinar uma primeira vazão interpolada com base na vazão média e no período de tempo de sobreposição; em que o processador é configurado para calcular o volume de fluxo de fluido através do fluxímetro usando a primeira vazão interpolada.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que o processador é configurado para, antes de o processador calcular o volume de fluxo de fluido através do fluxímetro, identificar um período de tempo de sobreposição entre o tempo do provador e o primeiro período de tempo do lote, obter uma equação para uma linha que passa substancialmente por um valor da primeira vazão de lote média e valor para subseqüentes vazões de lote médias que no todo ou em parte correspondem ao tempo do provador, e usar a equação para determinar uma vazão média durante o período de sobreposição de tempo; e em que o processador é configurado para calcular o volume de fluxo de fluido através do fluxímetro usando a vazão média para o período de sobreposição de tempo.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que o processador é configurado para determinar uma pluralidade de valores de vazão individuais durante um primeiro período de tempo do lote que corresponde somente em parte ao tempo do provador, e identificar um período de tempo de sobreposição entre o tempo do provador e o período de tempo do primeiro lote; e em que o processador é configurado para excluir os valores de vazão individuais que caem fora do período de tempo de sobreposição durante o cálculo do volume de fluxo de fluido através do medidor ultra-sônico.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo provador compreende adicionalmente: um conduto de fluido que é fluidicamente acoplado no fluxo de fluido; um primeiro detector de elemento acoplado no conduto de fluido; um segundo detector de elemento acoplado no conduto de fluido à jusante do primeiro detector de elemento; e um elemento do provador que desloca com o fluido entre primeiro e segundo detectores de elemento, o tempo de deslocamento entre o primeiro e segundo detectores de elemento definindo o tempo do provador.

16. Fluxímetro ultra-sônico, caracterizado pelo fato de que compreende: uma peça de carretei configurado para ser acoplada em um trajeto de fluido; uma pluralidade de transdutores ultra-sônicos mecanicamente acoplada na peça de carretei e arranjada de maneira tal que os transdutores ultra-sônicos transfiram energia ultra-sônica para um fluido dentro da peça de carretei; um processador eletricamente acoplado na pluralidade de transdutores ultra-sônicos e configurado para ser eletricamente acoplado a um provador e para receber sinais do provador indicativos de um primeiro período de tempo; em que o processador calcula um valor indicativo do volume de fluxo de fluido através do fluxímetro correspondente ao primeiro período de tempo.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para: calcular uma primeira vazão média, a primeira vazão média baseada em uma pluralidade de valores de vazão durante um segundo período de tempo que corresponde somente em parte ao primeiro período de tempo; e calcular o valor indicativo de volume usando a primeira vazão média.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que o processador é configurado para, antes de o processador calcular o valor indicativo de volume, identificar um período de sobreposição correspondente à sobreposição no tempo entre o primeiro e segundo períodos de tempo, e interpolar para determinar uma primeira vazão interpolada com base na vazão média e no período de tempo de sobreposição; em que o processador é configurado para calcular o valor indicativo de volume usando a primeira vazão interpolada.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que o processador é configurado para, antes de o processador calcular o valor indicativo de volume, identificar um período de tempo de sobreposição correspondente à sobreposição no tempo entre o primeiro e segundo períodos de tempo, obter uma equação para uma linha que passa substancialmente por um valor da primeira vazão média e valores para subsequentes vazões médias que no todo ou em parte correspondem ao primeiro período de tempo, e usar a equação para determinar uma vazão média durante o período de sobreposição de tempo; em que o processador é configurado para calcular o valor indicativo de volume usando a vazão média durante o período de tempo de sobreposição.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: em que o processador é configurado para determinar uma pluralidade de valores de vazão individuais durante um segundo período de tempo , que corresponde somente em parte ao primeiro período de tempo, e identificar um período de tempo de sobreposição correspondente à sobreposição no tempo entre o primeiro e segundo períodos de tempo; e em que o processador é configurado para excluir os valores de vazão individuais que caem fora do período de tempo de sobreposição quando o processador calcular o valor indicativo de volume.