CN107466361A - 通过振动仪表检测不准确的流率测量结果 - Google Patents
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Abstract
提供了一种通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的方法。该方法包括：使流体流过振动仪表并且利用振动仪表测量流体的流率和密度；以及计算流体的密度变化率。该方法还包括：基于所测量的密度与密度参照物之间的比较以及密度变化率与密度变化率参照物之间的比较来确定所测量的流率是否为不准确的。
Description
技术领域
下文中描述的实施例涉及振动仪表，并且更特别地，涉及通过振动仪表检测不准确的流率测量结果。
背景技术
振动仪表（诸如例如振动密度计和科里奥利流量计）一般是已知的且用于测量针对导管内的材料的质量流和其它信息。振动仪表包括传感器组装件和电子器件段。传感器组装件内的材料可以是流动的或静止的。每一种类型的传感器可以具有独特特性，振动仪表必须计及这些独特特性以便实现最优性能。
示例性科里奥利流量计在全部归J.E. Smith等人的美国专利4,109,524、美国专利4,491,025和Re. 31,450中公开。科里奥利流量计中的传感器组装件具有笔直或弯曲配置的一个或多个导管。传感器组装件中的每一个导管配置具有自然振动模式的集合，其可以是简单折弯、扭曲或耦合类型的。每一个导管可以被驱动以在优选模式下振荡。材料从传感器的入口侧上的所连接的管道流入传感器组装件中，通过（一个或多个）导管而引导，且通过传感器的出口侧离开传感器。振动材料填充的系统的自然振动模式部分地由导管和在导管内流动的材料的组合质量来定义。
当不存在通过传感器组装件的流量时，应用于（一个或多个）导管的驱动力使沿（一个或多个）导管的所有点以相同相位或小的“零偏移”进行振荡，该“零偏移”是在零流量下测量的时间延迟。随着材料开始流过传感器组装件，科里奥利力使沿（一个或多个）导管的每一个点具有不同的相位。例如，传感器的入口端处的相位滞后于集中式驱动器位置处的相位，而出口处的相位领先于集中式驱动器位置处的相位。（一个或多个）导管上的拣拾传感器产生表示（一个或多个）导管的运动的正弦信号。处理从拣拾传感器输出的信号以确定拣拾传感器之间的相位差。两个或更多个拣拾传感器之间的相位差与流过（一个或多个）导管的材料的质量流率成比例。
连接到驱动器的仪表电子器件生成操作驱动器的驱动信号并从接收自拣拾传感器的信号确定材料的质量流率和其它性质。驱动器可以包括许多公知装置中的一个；然而，磁体和相反的驱动线圈已经在流量计产业中收到极大成功。将交流电传递给驱动线圈以用于使（一个或多个）导管在期望的流量管幅度和频率下振动。本领域中还已知的是，提供拣拾传感器作为非常类似于驱动器装置的磁体和线圈装置。然而，在驱动器接收到引发运动的电流时，拣拾传感器可以使用由驱动器提供的运动来引发电压。
振动仪表在许多应用中使用，该许多应用包括密闭输送。密闭输送典型地牵涉到在例如罐体中将批量材料从销售者输送到购买者。密闭输送的示例是燃料装舱。装舱指代存储和输送船用燃料油的实践，该船用燃料油已经开始被称为舱储燃料。舱储燃料包括相对重的石油衍生物，其在加热中或者在大型工业和/或船用引擎中使用。舱储燃料一般比汽油或柴油更重且更具粘性。
对于船舶燃料供给，可以将大量燃料临时存储在驳船或其它容器中以用于将燃料从岸输送到船的目的。舱体可以位于码头或其它港口设施上，或者可以由驳船或其它燃料再供给车辆运载。在装舱期间，燃料测量通常包括空-满-空分批过程。该空-满-空分批过程可以使气体变为夹带在燃料中。
振动仪表方面的改进已经使得可能获得燃料的更准确的测量结果，即使是当燃料已经夹带气体时。然而，每当流量停止时，例如在装舱过程的开头处或结尾处，由于振动仪表的零偏移中的变化，可能存在问题。即使在燃料已经停止流过振动仪表之后，流量管继续振动。理想地，当通过管的流量为零时，拣拾传感器之间的时间延迟将返回到原始零偏移值。只要时间延迟返回到原始零偏移，振动仪表就将报告零质量流量。然而，各种因素归因于传感器组装件的零偏移，并且一些因素可以在装舱过程期间或者在最后归零过程之后变化。
例如，尽管许多振动仪表能够维持准确的测量结果（即便有夹带的气体），但是在一些情形中，当通过流量管的流量降至零时，夹带的气体可能引起失衡，该失衡在振动仪表的传感器组装件的入口和出口侧之间造成非对称阻尼。非对称阻尼可能引起拣拾器之间的时间延迟，其可能不同于原始零偏移且因而可以被解释为真实流量。如果例如传感器组装件仅部分地填充有流体（例如其可以发生在装舱期间），则也可能经历该问题。
相应地，存在对于通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的需要。还存在提供用于利用现有的所安装的流量计并且在没有附加的所安装的硬件的情况下检测不准确的流率测量结果的方法和装置的需要。
发明内容
提供了一种通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的方法。根据实施例，该方法包括使流体流过振动仪表、利用振动仪表测量流体的流率和密度、以及计算流体的密度变化率。该方法基于所测量的密度与密度参照物之间的比较以及密度变化率与密度变化率参照物之间的比较来确定所测量的流率是否是不准确的。
提供了一种用于通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的装置。根据实施例，该装置包括接口以及通信耦合到所述接口的处理系统，所述接口配置为从振动仪表接收所测量的流率和所测量的密度。处理系统配置为计算流体的密度变化率，并基于所测量的密度与密度参照物之间的比较以及密度变化率与密度变化率参照物之间的比较来确定所测量的流率是否是不准确的。
各方面
根据一方面，一种通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的方法包括：使流体流过振动仪表并利用振动仪表测量流体的流率和密度；计算流体的密度变化率；以及基于所测量的密度与密度参照物之间的比较以及密度变化率与密度变化率参照物之间的比较来确定所测量的流率是否是不准确的。
优选地，该方法进一步包括：如果所测量的流率是不准确的，则从总流量计算中排除所测量的流率。
优选地，密度参照物是在振动仪表中的流体的密度的测量之前所测量的密度。
优选地，所测量的密度与密度参照物之间的比较包括确定所测量的密度是否小于密度参照物。
优选地，密度变化率与密度变化率参照物之间的比较包括确定密度变化率是否小于密度变化率参照物。
优选地，所测量的流率是不准确的确定进一步基于振动仪表的所测量的驱动增益与驱动增益参照物的比较。
优选地，驱动增益与驱动增益参照物之间的比较包括确定驱动增益是否大于驱动增益参照物。
优选地，所测量的流率是不准确的确定进一步基于所测量的流率与流率参照物的比较。
优选地，所测量的流率与流率参照物之间的比较包括确定所测量的流率是否小于流率参照物。
优选地，密度变化率是从所测量的密度计算的。
根据一方面，一种用于通过振动仪表（5）检测不准确的流率测量结果的装置（900）包括接口（901）和通信耦合到所述接口（901）的处理系统（910），所述接口（901）配置为从振动仪表（5）接收所测量的流率和所测量的密度，处理系统（910）配置为计算流体的密度变化率，并基于所测量的密度与密度参照物之间的比较以及密度变化率与密度变化率参照物之间的比较来确定所测量的流率是否是不准确的。
优选地，处理系统（910）进一步配置为：如果所测量的流率是不准确的，则从总流量计算中排除所测量的流率。
优选地，密度参照物是在振动仪表（5）中的流体的密度的测量之前测量的密度。
优选地，所测量的密度与密度参照物之间的比较包括确定所测量的密度是否小于密度参照物。
优选地，密度变化率与密度变化率参照物之间的比较包括确定密度变化率是否小于密度变化率参照物。
优选地，处理系统（910）进一步配置为基于振动仪表（5）的所测量的驱动增益与驱动增益参照物的比较来确定所测量的流率是不准确的。
优选地，驱动增益与驱动增益参照物之间的比较包括确定驱动增益是否大于驱动增益参照物。
优选地，处理系统（910）进一步配置为基于所测量的流率与流率参照物的比较来确定所测量的流率是不准确的。
优选地，所测量的流率与流率参照物之间的比较包括确定所测量的流率是否小于流率参照物。
优选地，流体的密度变化率是从所测量的密度计算的。
附图说明
相同参考标号在所有附图上表示相同元素。应当理解到，附图未必按比例绘制。
图1示出了包括仪表组装件10和仪表电子器件20的振动仪表5。
图2示出了加载分布图200，其图示了由振动仪表作出的测量结果。
图3示出了另一个加载分布图300，其除图2中所示的测量结果之外还图示了驱动增益测量结果。
图4示出了卸载分布图400，其图示了由振动仪表作出的测量结果。
图5示出了放大的卸载图500，其图示了在卸载分布图400中示出的罐体-剥离/线路-清洗段440e。
图6示出了卸载停止图600，其图示了在完全停止段期间密度和流率测量结果中的变化。
图7示出了根据实施例的用于检测不准确的流率测量结果的方法700。
图8示出了根据实施例的用于检测不准确的流率测量结果的方法800。
图9示出了用于通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的装置900。
具体实施方式
图1至9和以下描述描绘了具体示例以教导本领域技术人员如何作出和使用通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的实施例的最佳模式。出于教导发明原理的目的，已经简化或省略一些传统方面。本领域技术人员将领会到落入本描述的范围内的从这些示例的变形。本领域技术人员将领会到，以下描述的特征可以以各种方式组合以形成通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的多个变形。作为结果，以下描述的实施例不限于以下描述的具体示例，而是仅由权利要求及其等同方案限制。
图1示出了包括仪表组装件10和仪表电子器件20的振动仪表5。仪表组装件10响应于过程材料的质量流率和密度。仪表电子器件20经由引线100连接到仪表组装件10以便提供密度、质量流率和路径26之上的温度信息、以及其它信息。描述了科里奥利流量计结构，尽管对本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以作为振动管密度计、音叉密度计等等而实践。
仪表组装件10包括一对岐管150和150'、具有凸缘颈部110和110'的凸缘103和103'、一对平行的流量管130和130'、驱动机构180、电阻式温度检测器（RTD）190以及一对拣拾传感器170l和170r。流量管130和130'具有两个基本上笔直的入口腿部131,131'和出口腿部134,134'，其在流量管安装台120和120'处朝向彼此会聚。流量管130,130'在沿其长度的两个对称位置处弯曲且遍及其长度基本上平行。斜拉杆140和140'用来定义轴W和W'，每一个流量管130,130'围绕该轴W和W'振荡。流量管130,130'的腿部131,131'和134,134'固定附连到流量管安装台120和120'，并且这些台继而固定附连到岐管150和150'。这提供了通过仪表组装件10的连续闭合材料路径。
当具有孔102和102'的凸缘103和103'经由入口端104和出口端104'连接到运载被测量的过程材料的过程线路（未示出）中时，材料通过凸缘103中的孔口101进入仪表的入口端104且通过岐管150而传导到具有表面121的流量管安装台120。在岐管150内，通过流量管130,130'对材料进行划分和路由。在离开流量管130,130'时，过程材料在具有表面121'和岐管150'的安装台120'内的单个流注中重新组合，且此后路由到通过具有孔102'的凸缘103'连接到过程线路（未示出）的出口端104'。
流量管130,130'被选择且适当地安装到流量管安装台120,120'以便具有分别围绕弯曲轴W--W和W'--W'的基本上相同的质量分布、惯性动量和杨氏模量。这些弯曲轴穿过斜拉杆140,140'。因为流量管的杨氏模量随温度变化，并且该变化影响流量和密度的计算，所以将RTD 190安装到流量管130'以便连续地测量流量管130'的温度。对于穿过那里的给定电流，流量管130'的温度受穿过流量管130'的材料的温度管控，并且因此，跨RTD 190出现的电压受穿过流量管130'的材料的温度管控。跨RTD 190出现的温度相关电压在公知的方法中由仪表电子器件20使用，以补偿由于流量管温度中的任何变化而导致的流量管130,130'的弹性模量中的变化。RTD 190通过引线195连接到仪表电子器件20。
流量管130,130'二者由驱动机构180在相反方向上围绕其相应弯曲轴W和W'且在称为流量计的第一失相弯曲模式的模式处驱动。该驱动机构180可以包括许多公知装置中的任一个，诸如安装到流量管130'的磁体以及安装到流量管130且通过其传递交流电以用于使全部两个流量管130,130'振动的相反线圈。适当的驱动信号由仪表电子器件20经由引线185应用于驱动机构180。
仪表电子器件20接收引线195上的RTD温度信号以及分别出现在引线165l,165r上的左和右传感器信号。仪表电子器件20产生出现在去往驱动机构180的引线185上的驱动信号且使管130,130'振动。仪表电子器件20处理左和右传感器信号以及RTD信号以便计算穿过仪表组装件10的材料的密度和质量流率。该信息连同其它信息一起由仪表电子器件20在路径26之上应用。
在路径26之上发送的信息可以用于测量材料特性，诸如流率、密度和温度。还可以作出其它测量结果。可以采用这些和其它测量结果来确定测量结果是否是不准确的。例如，所测量的密度与密度参照物之间的比较以及密度变化率与密度变化率参照物之间的比较可以确定测量结果是否是不准确的，如将在示例性加载和卸载过程的以下讨论中更详细描述。
加载过程
如在上文中所描述，批量应用典型地被划分为加载和卸载过程。在一些实施例中，诸如舱储燃料之类的材料的加载和卸载由相同振动仪表来测量。例如，连接到码头上的舱体的泵可以耦合到船上的燃料端口。振动仪表（诸如科里奥利流量计）可以处于油轮上的一个或多个罐体与燃料端口之间。在加载过程期间，泵可以通过振动仪表从舱体向罐体中泵送燃料。在卸载期间，不同码头处的不同泵可以通过振动仪表从该一个或多个罐体泵送出材料。相应地，振动仪表可以计算在加载和卸载过程中的每一个期间所输送的燃料的总质量，如将在下文中更详细地解释。
图2示出了加载分布图200，其图示了由振动仪表作出的测量结果。振动仪表可以是在上文中参照图1描述的振动仪表5。加载分布图200图示了在向油轮上加载舱储燃料时从振动仪表获得的示例性测量结果。然而，在可替换实施例中，可以存在其它分布。加载分布图200包括时间轴210、密度/质量流率轴220和温度轴230。加载分布图200还包括测量结果曲线图240。如图2中所示，测量结果曲线图240包括质量流率曲线图242、密度曲线图244和温度曲线图246。
测量结果曲线图240可以在各种流量条件中获得，该各种流量条件包括例如有流量或者没有流量的条件。例如，在装舱期间，振动仪表可能在没有流量的条件下测量流体流量，因为码头上的阀门被关闭。同样在装舱期间，振动仪表可能测量由于罐体被排干而包括气体等的材料流量。材料流量还可以包括不同成分，诸如夹带的空气、微粒等。
不同流量条件可以对应地引起不同流率、密度、驱动增益和其它测量结果。相应地，由于每一个段期间的不同流量条件，测量结果曲线图240可以被划分为具有不同特性的不同段。在图2中所示的实施例中，测量结果曲线图240可以被划分为对应于填充和排干振动仪表中的导管的若干不同段。这些不同段在测量结果曲线图240中由填充段240a、部分填充段240b、材料流量段240c、排干段240d和空段240e来图示。
在填充段240a期间，材料开始填充振动仪表。如可以看出的那样，填充段240a中的密度曲线图244在大约800kg/m3处。由于缺少通过振动仪表的材料流量，质量流率曲线图242在大约零处。此外，因为存在零测量流量，所以相位差在零偏移处。因此，可以领会到，上文中描述的失衡条件不存在。跟随填充段240a向右，还可以观察到，随着振动仪表中的导管填满有材料，密度曲线图244开始振荡。
从填充段240a到部分填充段240b，作为导管中的气体或其它流体被材料替换的结果，密度读数从大约820kg/m3增大至大约995kg/m3。然而，不存在通过振动仪表的流量，因为导管仍然正在填充。因为不存在通过振动仪表的流量，所以质量流率曲线图242保持在零处。这是由于缺少科里奥利力，该科里奥利力引起两个传感器之间的相位差。因此，由填充段240a和部分填充段240b图示的填充过程不贡献于所计算的通过振动仪表的总流量。在振动仪表被填充之后，燃料可以开始流过振动仪表，这由材料流量段240c图示。
在材料流量段240c的开头处，密度曲线图244振荡且然后稳定在大约955kg/m3处。密度曲线图244中的振荡可以是由于段塞流而导致的。由于气体被困在导管中而同时正在填充振动仪表，可能存在段塞。当材料开始流动时，被困的气体移动通过振动仪表，引起密度读数中的扰动。而且，由于通过振动仪表的材料流量，流率从0减小至大约每小时-800公吨。流率为负是因为材料反向流过振动仪表。相应地，所测量的反向流量的幅度是材料的流率。如还可以在图2中看到的那样，温度曲线图246在材料流量段240c的开头处增大。在材料流量段240c期间，质量流率曲线图242、密度曲线图244和温度曲线图246在大约5000秒处分别稳定至大约1000kg/m3、每小时800公吨以及50℃。
进一步移动到材料流量段240c的右边，密度曲线图244保持稳定而同时质量流率曲线图242的幅度开始下降。质量流率曲线图242中的下降可能是由于阀门闭合以减少流率而导致的。更具体地，在大约13000秒处开始，存在质量流率曲线图242中的一系列阶梯。然而，随着质量流率曲线图242的幅度下降，密度曲线图244保持恒定。相应地，可以领会到，因为密度曲线图244是稳定的，所以质量流率曲线图242的对应部分可以是准确的流率测量结果。在大约13500秒处以及在材料流量段240c的末尾附近，质量流率曲线图242从每小时大约800公吨减小至每小时大约550公吨。
在由于例如码头上的阀门闭合而关掉燃料流量之后，振动仪表开始排干。在图2中示出的实施例中，排干段240d开始大约16000秒，并且质量流率曲线图242的幅度从每小时大约550公吨减小至每小时零公吨。在质量流率曲线图242的幅度下降至零时，密度曲线图244振荡但保持大于零。密度曲线图244可以由于例如段塞流以及振动仪表中的材料的性质而振荡。温度曲线图246也下降且开始趋向大约38度。
开始大约16500秒的空段240e示出了：当振动仪表为空时，密度曲线图244趋向大约820kg/m3，其大约与加载过程的开头处的测量结果相同。质量流率曲线图242的幅度保持在零处，尽管在排干段240d与空段240e之间存在大约16500秒处的扰动。相应地，空段240e期间的质量流率曲线图242不贡献于所计算的通过振动仪表的总质量流量。此外，可以领会到，引起不准确测量结果的失衡条件在空段240e期间不存在。
尽管质量流率曲线图242、密度曲线图244和温度曲线图246可以提供与振动仪表中的材料的流量条件有关的显著信息，但是可以通过例如测量驱动增益来获得与流量条件有关的附加信息。示例性驱动增益测量结果因此在下文中更详细地讨论，尽管在可替换实施例中可以采用任何其它适当的测量结果，诸如例如拣拾电压。
图3示出了另一个加载分布图300，其除图2中所示的测量结果之外还图示了驱动增益测量结果。加载分布图300包括时间轴310、密度/质量流率轴320和温度/驱动增益轴330。加载分布图300还包括测量结果曲线图340。如图3中所示，测量结果曲线图340包括质量流率曲线图342、密度曲线图344和温度曲线图346，其分别对应于图2中示出的质量流率曲线图242、密度曲线图244和温度曲线图246。参照图2描述的段240a-240e也在图3中被示出为填充段340a、部分填充段340b、材料流量段340c、排干段340d和空段340e。在图3中还示出驱动增益曲线图348，其图示了在加载过程期间驱动增益中的变化。
如可以从图2和3看到的那样，密度曲线图244,344在加载过程的显著部分期间几乎恒定。当存在通过振动仪表的夹带气体流或段塞流时，密度曲线图244,344变化。质量流率曲线图242,342类似地恒定。相应地，通过振动仪表的总流量可以是从由质量流率曲线图242,342示出的流率计算的。该计算可以包括例如对图2和3中示出的质量流率曲线图242,342进行积分。然而，在其它实施例中可以采用可替换的计算方法。
驱动增益曲线图348以大概100%处的增益开始。驱动增益曲线图348保持在大概100%处，直至质量流率曲线图242,342指示材料正在流过振动仪表。在材料流量段340c期间，驱动增益曲线图348一般小于60%。驱动增益曲线图348可能由于导管以谐振频率振动而低于60%。当振动仪表排干或为空时，驱动增益在下降至小于60%的一些扰动的情况下增大至大概100%。
可以领会到，驱动增益曲线图348可以指示导管中的空或部分填充条件。相应地，当驱动增益曲线图348大于例如85%时，可以指示流量计中的失衡条件。然而，甚至在材料流量段340c期间，驱动增益曲线图348包括大于85%的扰动。相应地，驱动增益曲线图348中的扰动还可以指示与例如段塞流等相关联的条件，但不能是上文中描述的失衡条件，因为扰动发生在流量条件期间。
上文讨论了加载过程和对应的流量条件。如可以领会到的那样，卸载过程可能导致与在加载过程期间存在的流量条件不同的流量条件。例如，卸载过程可能经历比加载过程更多的段塞或夹带气体流。此外，卸载过程可以包括零停止段，其是泵被关闭而同时从罐体泵送燃料的地方。这两个条件可以创建失衡流量条件，其引起不准确的质量流率测量结果。在下文中讨论示例性卸载过程。
卸载过程
图4示出了卸载分布图400，其图示了由振动仪表作出的测量结果。用于创建上文中描述的加载分布图200,300的振动仪表被用来创建图4中示出的那个卸载分布图400。然而，在可替换实施例中，可以采用第一振动仪表来向罐体中加载燃料，并且可以使用第二振动仪表来从罐体卸载燃料。还可以采用其它装置。
卸载分布图400包括时间轴410、密度/质量流率420和温度/驱动增益轴430。卸载分布图400还包括测量结果曲线图440。如图4中所示，测量结果曲线图440包括质量流率曲线图442、密度曲线图444、温度曲线图446和驱动增益曲线图448。以与上文中描述的加载过程类似的方式，可以将卸载过程划分为若干段。
在图4中示出的实施例中，卸载过程可以被划分为空段440a、部分填充段440b、材料流量段440c（其由停止段440d划分）以及罐体-剥离/线路-清洗段440e（其参照图5加以描述）。这些段对应于从罐体到最初为空的振动仪表、填充振动仪表且通过振动仪表排干罐体的流动材料，诸如舱储燃料。相应地，卸载过程以空段440a开始。
空段440a是其中振动仪表未填充有材料的流量条件。在空段440a期间，材料从罐体流出且流入耦合到振动仪表的线路中。密度曲线图444保持在大约800kg/m3处恒定。质量流率曲线图442为零且不具有任何扰动。温度曲线图446为大约32℃，并且驱动增益曲线图448为大概100%。
在大约6000秒的部分填充段440b的开头处，密度曲线图444开始振荡，但是质量流率曲线图442保持为零。在振动仪表填充并且材料开始流动之后，密度曲线图444振荡且然后在大约6800秒处从大约800kg/m3增大至大约995kg/m3。然而，因为不存在通过振动仪表的流量，所以质量流率曲线图442保持在零处。这是由于缺少科里奥利力，其引起两个传感器之间的相位差。因此，在部分填充段440b期间作出的流率测量结果可能不贡献于所计算的通过振动仪表的总流量。在振动仪表被填充之后，材料可以开始流过振动仪表。
在材料流量段440c期间，密度曲线图444在大约995kg/m3处。如可以领会到的那样，密度曲线图444在材料流量段440c期间也相对稳定。质量流率曲线图442从大约0增大至每小时大约650公吨。温度曲线图446从大约32℃增大至大约48℃。驱动增益曲线图448在大约10500秒处在大约80%的扰动的情况下减小至大约50%。
在大约12500秒处，材料流量段440c被停止段440d打断。停止段440d是通过密度曲线图444保持恒定并且质量流率曲线图442的幅度下降至每小时零公吨来表征的。温度曲线图446趋向大约32℃，并且驱动增益曲线图448以基本上恒定的斜率增大至大约55%。在大约16500秒处，停止段440d结束并且材料流量段440c恢复。
在从大约16500秒到大约27000秒的材料流量段440c期间，质量流率曲线图442和密度曲线图444基本上恒定。质量流率曲线图442和密度曲线图444的值也与在停止段440d之前的材料流量段440c期间基本上相同。此外，存在驱动增益曲线图448中的若干扰动。在这些扰动期间，质量流率曲线图442要么保持恒定要么下降。材料流量段440c大约在罐体基本上被排干时结束。
相应地，卸载分布图400还包括罐体-剥离/线路-清洗段440e，其参照图5更详细地描述。罐体-剥离/线路-清洗段440e发生在油轮上的一个或多个罐体和线路被排干残余燃料时。如可以领会到的那样，罐体-剥离/线路-清洗段440e典型地牵涉间歇式材料流量，诸如例如具有居间空气间隙的燃料流量的相对快速的序列。作为结果，罐体-剥离/线路-清洗段440e示出了材料的密度和流率中的快速振荡。
如可以在图4中看到的那样，密度曲线图444在卸载过程的显著部分期间几乎恒定。如也可以通过比较图4与图2和3而领会到的那样，密度测量结果在类似流量条件下大概相同。然而，相比于上文中参照图2和3描述的示例性加载过程，由图4图示的卸载过程引发质量流率曲线图442中的振荡。这些振荡可以包括非零的流率，且因此可以贡献于通过振动仪表的总材料流量的计算。
参照示例性批量过程期间的各种流量条件的上文描述，下文将描述检测不准确的流率测量结果的实施例。例如，下文将描述密度测量结果可以如何用于确定对应的流率测量结果是否是不准确的测量结果。检测不准确的流率测量结果的方法还可以依赖于由振动仪表作出的其它测量结果。以下描述通过参照图5讨论示例性准确流率测量结果且然后转至图6中示出的不准确流率测量结果而开始。
示例性准确流率测量结果
图5示出了放大的卸载图500，其图示了在卸载分布图400中示出的罐体-剥离/线路-清洗段440e。放大的卸载图500包括时间轴510、密度/质量流率轴520和驱动增益轴530。放大的卸载图还包括测量结果曲线图540。测量结果曲线图540包括质量流率曲线图542、密度曲线图544和驱动增益曲线图548。
如可以在图5中看到的那样，密度曲线图544与质量流率曲线图542对应。例如，当密度曲线图544下降时，典型地存在通过振动仪表的段塞流。质量流率曲线图542也下降，且特别地下降至大约零。如可以领会到的那样，大约在存在通过振动仪表的段塞流时下降至零的质量流率曲线图542指示罐体-剥离/线路-清洗段440e期间的质量流率测量结果是准确的且应当被包括在通过振动仪表的总材料流量的计算中。
此外，驱动增益曲线图548保持基本上恒定，其中例外是具有短持续时间的瞬间下降。即便存在质量流率曲线图542和密度曲线图544中的振荡也保持恒定的驱动增益曲线图548还可以指示图5中示出的质量流率测量结果是准确的。
相应地，可以领会到，流量计可以准确地测量在罐体-剥离/线路-清洗段440e期间通过振动仪表的材料的流率。然而，其它卸载段可能引发不准确的流率测量结果，其可以被检测到，如将在下文中参照图6中示出的实施例加以描述。
示例性不准确流率测量结果
图6示出了卸载停止图600，其图示了在完全停止段期间密度和流率测量结果中的变化。卸载停止图600具有时间轴610、密度/质量流率轴620和驱动增益轴630。卸载停止图600还包括测量结果曲线图640。测量结果曲线图640包括质量流率曲线图642、密度曲线图644和驱动增益曲线图648。
卸载停止图600包括第一停止段650和第二停止段660。在第一和第二停止段650,660中的每一个内的是倾斜密度测量结果644a和不准确流率测量结果642a。在第一和第二停止段650,660中的每一个中还示出了零流量密度测量结果644b和零流率测量结果642b。
零流率测量结果642b是大约为每小时零公吨的质量流率曲线图642的段。相比而言，不准确流率测量结果642a大于零。不准确流率测量结果642a还发生在振动仪表处于停止流量条件中时。相应地，通过振动仪表的实际材料流量为零，尽管振动仪表正在测量流率。不准确流率测量结果642a很可能是由于不对应于通过振动仪表的实际材料流量的失衡流量管或其它条件而导致的。
如可以领会到的那样，倾斜密度测量结果644a对应于不准确流率测量结果642a且具有非零斜率。而且，倾斜密度测量结果644a中的密度变化率小于零流量密度测量结果644b的密度变化率。因此，比较密度曲线图644的密度变化率与密度变化率参照物可以识别由振动仪表作出的不准确测量结果。例如，如果比较示出了倾斜密度测量结果644a的密度变化率小于与零流率测量结果642b相对应的密度变化率，那么可以从通过流量计的总流量中排除不准确流率测量结果642a。在其它实施例中可以采用其它密度变化率参照物。
如上文所说明，不准确流率测量结果642a可以是通过比较密度曲线图644的密度变化率与密度变化率参照物来检测的。在示例性实施例中，密度曲线图644的密度变化率可以与由用户设定的标量值相比较。该标量值可以是最大值。在该实施例中，如果密度曲线图644的密度变化率小于密度变化率参照物，那么对应的流率测量结果642a可能是不准确的。用于检测不准确流率测量结果的这些和其它方法在下文中更详细地加以描述。
图7示出了根据实施例的用于检测不准确的流率测量结果的方法700。方法700通过在步骤710中使流体流过振动仪表而开始。振动仪表可以是参照图1描述的振动仪表5，尽管在可替换实施例中可以采用任何适当的振动仪表。在步骤720中，方法700利用振动仪表测量流体的流率和密度。在所示的实施例中，流率可以是质量流率，尽管在可替换实施例中可以采用任何适当的流率。在步骤730中，方法700从所测量的密度确定密度变化率。密度变化率可以以各种方式确定，该各种方式诸如例如是样本大小的在先测量结果的移动平均等。
图8示出了根据实施例的用于检测不准确的流率测量结果的方法800。方法800通过在步骤810中使流体流过振动仪表而开始。振动仪表可以是在上文中参照图1描述的振动仪表5。在步骤820中，方法800利用振动仪表测量流体的流率和密度。流率可以是质量流率，尽管在可替换实施例中可以采用任何适当的流率。在步骤830中，方法800测量振动仪表的驱动增益。在步骤840至880中，方法800比较测量结果与参照物以便确定由振动仪表作出的测量结果是否是不准确的。如果在步骤840-880中作出的所有比较为真，那么在步骤880中将流率测量结果指示为不准确的。
如图8中所示，方法800比较所测量的密度、所测量的密度的密度变化率、所测量的流率和所测量的驱动增益与对应的参照物。在步骤840中，方法800比较所测量的密度与密度参照物。特别地，方法800确定所测量的密度是否小于密度参照物。密度参照物可以是预定密度参照物。例如，参照图1-6中所示的实施例，密度参照物可以是950kg/m3。密度参照物950kg/m3可以被选择为确保对应于比950kg/m3大的密度测量结果的所测量的流率被加到所计算的通过振动仪表的总材料流量。
在步骤850中，将测量结果的密度变化率与密度变化率参照物相比较。例如，如果密度变化率小于密度变化率参照物，那么方法800继续进行到步骤860。密度变化率参照物可以是预定密度变化率参照物。例如，参照图1-6中示出的实施例，密度变化率参照物可以是每秒10kg/m3。相应地，如果密度测量结果小于密度参照物并且密度变化率小于密度变化率参照物，那么方法800继续到步骤860。
在步骤860中，方法800比较所测量的流率与流率参照物。特别地，如果所测量的流率小于流率参照物，那么方法800继续到步骤870。流率参照物可以是预定参照物。例如，参照图1-6中示出的实施例，流率参照物可以是每小时100公吨。相应地，如果密度测量结果小于密度参照物，所测量的密度的密度变化率小于密度变化率参照物，并且所测量的流率小于流率参照物，那么方法800继续到步骤870。
在步骤870中，方法800比较所测量的驱动增益与驱动增益参照物。特别地，方法800确定所测量的驱动增益是否大于驱动增益参照物。例如，参照图1-6中示出的实施例，驱动增益参照物可以是85%。相应地，如果密度测量结果小于密度参照物，密度变化率小于密度变化率参照物，所测量的流率小于流率参照物，并且所测量的驱动增益大于驱动增益参照物，那么方法800继续到步骤880。
在步骤880中，方法800指示流率测量结果是不准确的。流率测量结果可以是在步骤820中测量的相同流率。也就是说，流率、密度和驱动增益可以在大概相同的时间处测量。然而，在可替换实施例中，在步骤820-830中测量的流率、密度和驱动增益可以以其它方式（例如，测量时间延迟）对应。如图8中所示，所测量的密度、所测量的流率和所测量的驱动增益通过在大概相同的时间处测量而与彼此对应。
流率测量结果可以以各种方式被指示为不准确的。例如，存储在仪表电子器件中的流率测量结果可以具有附加位，当步骤840-870指示流率测量结果不准确时，该附加位翻转至零。也就是说，流率测量结果可以与默认“准确”标志一起存储，该标志包括例如值1。当方法800指示流率测量结果不准确时，该位可以翻转至零。相应地，不准确的流率测量结果随后没有被加到通过振动仪表的总流率。可替换实施例可以采用其它方法来指示流率测量结果是不准确的，这可以在参照图1描述的仪表电子器件20上执行。示例性仪表电子器件20在下文中描述。
图9示出了用于通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的装置900。在图9中所示的实施例中，装置900包括在上文中参照图1描述的仪表电子器件20。仪表电子器件20可以包括接口901和处理系统910。处理系统910可以包括存储系统920。存储系统920可以包括如所示出的内部存储器，或者可替换地，可以包括外部存储器。
接口901可以经由引线165r,165l,185从驱动机构180和拣拾传感器170l,170r接收传感器信号。接口901可以执行任何必要的或期望的信号调节，诸如任何方式的格式化、放大、缓冲等。可替换地，信号调节中的一些或全部可以在处理系统910中执行。此外，接口901可以实现仪表电子器件20与外部设备之间的通信。接口901可能能够进行任何方式的电子、光学或无线通信。
在实施例中，接口901可以包括数字化器，其中传感器信号包括模拟信号。数字化器可以对模拟信号进行采样和数字化并产生数字信号。数字化器还可以执行任何所需要的抽取，其中对数字信号进行抽取以便减少所需要的信号处理的量并减少处理时间。
处理系统910可以包括通用计算机、微处理系统、逻辑电路、或者某种其它通用或定制处理设备。处理系统910可以分布在多个处理设备当中。处理系统910可以包括任何方式的整体或独立电子存储介质，诸如存储系统920。
应当理解到，仪表电子器件20可以包括本领域中一般已知的各种其它组件和功能。出于简洁的目的，将这些附加的特征从描述和附图中省略。因此，本发明不应当限于所示出和讨论的具体实施例。
仪表电子器件20可以使用所存储的驱动信号来生成并向驱动机构180供给在引线185之上发送的驱动信号。例如，参照图1描述的驱动信号可以是利用数模转换器从所存储的驱动信号生成的。此外，仪表电子器件20可以接收、编码且向所存储的传感器信号中存储在引线165l,165r之上接收的传感器信号。在一些实施例中，传感器信号可以包括从驱动机构180接收的信号。仪表电子器件20还可以作为RTD信号（未示出）而接收、编码和存储来自RTD 190的RTD信号，RTD 190耦合到流量管130,130'。仪表电子器件20可以处理传感器信号以便获得流过流量管130,130'的材料的流量特性。
仪表电子器件20可以接收和存储所测量的流率921、所测量的密度922和所测量的驱动增益923。所测量的流率921、所测量的密度922和所测量的驱动增益923可以经由接口901而接收，且存储在如图9中所示的存储系统920中。所测量的流率921、所测量的密度922和所测量的驱动增益923可以被存储为具有关联日期的数字值，诸如测量时间戳、有效性位等。
仪表电子器件20还可以计算密度变化率参照物928。密度变化率参照物928可以是通过存储具有预定样本大小的所测量的密度922的基于时间的系列来计算的。可以将所测量的密度922的基于时间的系列中的每一个之间的差异相加并除以差异的数目。样本大小可以是一个或多个。例如，可以从存储在存储系统920中的所测量的密度922中减去经由接口901接收的密度测量结果。结果可以被存储为密度变化率924。
在图9中示出的实施例中，仪表电子器件20可以处理所测量的流率921、所测量的密度922和所测量的驱动增益923。例如，参照上文中描述的实施例，仪表电子器件20可以通过接口901接收和存储来自仪表组装件10的所测量的流率921、所测量的密度922和所测量的驱动增益923。仪表电子器件20还可以使用上文中描述的方法800比较所测量的流率921、所测量的密度922和所测量的驱动增益923与参照物。
例如，仪表电子器件20可以比较所测量的流率921与流率参照物925。类似地，仪表电子器件20可以比较所测量的密度922与密度参照物926以及比较所测量的驱动增益923与驱动增益参照物927。比较可以由处理系统910利用参照图8描述的方法800来执行，尽管可替换方法可以由仪表电子器件20执行。
密度参照物926和驱动增益参照物927可以是预定的。也就是说，在流率、密度和驱动增益的测量之前，密度参照物926和驱动增益参照物927可以由用户输入，由算法确定等。然而，可替换实施例可以采用各种其它方法来确定和存储参照物925-928。例如，具有燃料类型和相关的参照物的表可以存储在仪表电子器件20中。用户可以通过用户接口将燃料类型输入到仪表电子器件20中。仪表电子器件20可以从存储系统920读取相关的参照物925-928。
通过比较测量结果921-924与参照物925-928，仪表电子器件20可以确定所测量的流率921是否为不准确的测量结果。例如，方法800可以确定所测量的流率921是否小于流率参照物925，所测量的密度922是否小于密度参照物926，所测量的驱动增益923是否大于驱动增益参照物927，以及密度变化率924是否小于密度变化率参照物928。如果前述比较为真，那么仪表电子器件20可以从总流量计算中排除所测量的流率921。
仪表电子器件20还可以计算总流量。例如，仪表电子器件20可以在加载或卸载过程的时段之上对所测量的流率的基于时间的系列进行积分。在可替换实施例中可以采用其它方法。
以上描述的实施例提供了用于通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的方法700,800和装置900。如在上文中解释的那样，用于通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的方法700,800和装置900可以比较测量结果与参照物。比较可以指示流率测量结果是否为不准确的。如果流率测量结果不准确，那么流率测量结果不被包括在总流量计算中。
相应地，总流量计算不包括不准确的流率测量结果。在具有加载和卸载过程的批量应用中，测量结果可以相同或者处于相互同意的容差内。此外，因为比较可以在仪表电子器件20内完成，所以不需要附加的测量验证设备。
以上实施例的详细描述不是发明人设想到处于本描述的范围内的所有实施例的穷举性描述。事实上，本领域技术人员将认识到，可以以各种方式组合或消除以上描述的实施例的某些元素以便创建另外的实施例，并且这样的另外的实施例落在本描述的范围和教导内。对于本领域技术人员而言还将显而易见的是，以上描述的实施例可以整体地或部分地组合以便在本描述的范围和教导内创建附加的实施例。
因而，尽管在本文中出于说明性目的描述了具体实施例，但是各种等同修改在本描述的范围内是可能的，如相关领域中的技术人员将认识到的那样。本文提供的教导可以适用于通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的其它方法和装置，而不仅仅适用于以上描述且在附图中示出的实施例。例如，在加载和卸载过程期间检测不准确的流率测量结果不仅仅适用于装舱或燃料油轮应用，而且还适用于任何空-满-空应用。相应地，以上描述的实施例的范围应当从所附权利要求书确定。
Claims (20)
1.一种通过振动仪表检测不准确的流率测量结果的方法，所述方法包括：
使流体流过振动仪表并且利用振动仪表测量流体的流率和密度；
计算流体的密度变化率；以及
基于以下各项确定所测量的流率是否为不准确的：
所测量的密度与密度参照物之间的比较；以及
密度变化率与密度变化率参照物之间的比较。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：如果所测量的流率不准确，则从总流量计算中排除所测量的流率。
3.如权利要求1或2之一所述的方法，其中密度参照物是在振动仪表中的流体的密度的测量之前测量的密度。
4.如前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所测量的密度与密度参照物之间的比较包括确定所测量的密度是否小于密度参照物。
5.如前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中密度变化率与密度变化率参照物之间的比较包括确定密度变化率是否小于密度变化率参照物。
6.如前述权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所测量的流率是不准确的确定进一步基于振动仪表的所测量的驱动增益与驱动增益参照物的比较。
7.如权利要求6所述的方法，其中驱动增益与驱动增益参照物之间的比较包括确定驱动增益是否大于驱动增益参照物。
8.如前述权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所测量的流率是不准确的确定进一步基于所测量的流率与流率参照物的比较。
9.如权利要求8所述的方法，其中所测量的流率与流率参照物之间的比较包括确定所测量的流率是否小于流率参照物。
10.如前述权利要求1至9中任一项所述的方法，其中流体的密度变化率是从所测量的密度计算的。
11.一种用于通过振动仪表（5）检测不准确的流率测量结果的装置（900），所述装置（900）包括：
接口（901），配置为从振动仪表（5）接收所测量的流率和所测量的密度；以及
通信耦合到接口（901）的处理系统（910），处理系统（910）配置为：
计算流体的密度变化率；以及
基于以下各项确定所测量的流率是否为不准确的：
所测量的密度与密度参照物之间的比较；以及
密度变化率与密度变化率参照物之间的比较。
12.如权利要求11所述的装置（900），其中处理系统（910）进一步配置为：如果所测量的流率不准确，则从总流量计算中排除所测量的流率。
13.如权利要求11或12之一所述的装置（900），其中密度参照物是在振动仪表（5）中的流体的密度的测量之前测量的密度。
14.如前述权利要求11至13中任一项所述的装置（900），其中所测量的密度与密度参照物之间的比较包括确定所测量的密度是否小于密度参照物。
15.如前述权利要求11至14中任一项所述的装置（900），其中密度变化率与密度变化率参照物之间的比较包括确定密度变化率是否小于密度变化率参照物。
16.如前述权利要求11至15中任一项所述的装置（900），其中处理系统（910）进一步配置为基于振动仪表（5）的所测量的驱动增益与驱动增益参照物的比较来确定所测量的流率是不准确的。
17.如权利要求16所述的装置（900），其中驱动增益与驱动增益参照物之间的比较包括确定驱动增益是否大于驱动增益参照物。
18.如前述权利要求11至17中任一项所述的装置（900），其中处理系统（910）进一步配置为基于所测量的流率与流率参照物的比较来确定所测量的流率是不准确的。
19.如权利要求18所述的装置（900），其中所测量的流率与流率参照物之间的比较包括确定所测量的流率是否小于流率参照物。
20.如前述权利要求11至19中任一项所述的装置（900），其中流体的密度变化率是从所测量的密度计算的。
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