FI122767B - Menetelmä ja sovitelma virtausmittarin kalibroimiseksi - Google Patents
Menetelmä ja sovitelma virtausmittarin kalibroimiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI122767B FI122767B FI20105918A FI20105918A FI122767B FI 122767 B FI122767 B FI 122767B FI 20105918 A FI20105918 A FI 20105918A FI 20105918 A FI20105918 A FI 20105918A FI 122767 B FI122767 B FI 122767B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- tracer
- acoustic
- fluid
- measuring
- flow
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 74
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 claims description 50
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 34
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 239000012482 calibration solution Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
- G01F1/7044—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter using thermal tracers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01F1/7082—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using acoustic detecting arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
- G01F25/12—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters using tracer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
Menetelmä ja sovitelma virtausmittarin kalibroimiseksi Tämän keksinnön kohteena on itsenäisten patenttivaatimusten 5 johdannon mukainen menetelmä ja sovitelma virtausmittarei-den kalibroimiseksi erityisesti tuotanto-olosuhteissa ja häiritsemättä mittarin käsittävän järjestelmän toimintaa.
Tämä keksintö liittyy teollisuuskokoluokan virtausmittaus-10 ten kalibroimiseen kentällä putkessa tai vastaavassa vir-tauskanavassa olevassa virtauksessa kulkuaikamenetelmällä.
Virtausmittareita käytetään tavallisesti mittaamaan neste-tai kaasuvirtausten nopeutta putkessa. Virtausmittarityyp-15 pejä on lukuisia, mutta niille yhteistä on altistuminen asennuspaikkaolosuhteiden aiheuttamille häiriöille, kuten erilaisille virtausprofiileille, tärinöille ja lämpötila-vaihteluille. Asennuspaikkaolosuhteet voivat aiheuttaa suuriakin systemaattisia virheitä mittareihin, vaikka mittarit 20 laboratorio-olosuhteissa toimisivat spesifikaatioidensa puitteissa moitteettomasti. Tästä johtuen on tarve kalibroida virtausmittarit asennuspaikkaolosuhteissaan, jolloin siitä aiheutuvat häiriöt tulee kalibroinnissa huomioitua. Sikäli kun kalibrointitarvetta on ollut, teollisuuskokoluo-25 kan (karkeasti putkikoko >DN100 ja virtaama > 10 m3/h) vir- δ w tausmittarit on irrotettu putkistoista ja lähetetty labora- ιό o torioon kalibroitavaksi. Tämä on erittäin työlästä ja put-
IO
-1- kisto joudutaan katkaisemaan operaation ajaksi. Tämän li- x £ säksi mittauspaikkaolosuhteiden vaikutusta ei tule huomioi- oo 30 tua.
δ
LO
o o Laboratoriokalibrointien rinnalle on kehitetty useita kent- täkalibrointimenetelmiä, mutta näitä sovelletaan maailman- 2 laajuisesti vielä vähän. Yksi kenttäkalibrointiin soveltuvista menetelmistä on ISO-2975/VI ja ISO-2975/VII standardin ('Measurement of water flow in closed conduits - tracer methods' ) mukaiset kulkuaikamenetelmät, missä mitattavaan 5 virtaukseen syötetään merkkiainetta lyhyt pulssi, jonka kulkuaika kahden pisteen välisellä putkisuoraosuudella määritetään. Tilavuusvirtaus saadaan mitatun keskimääräisen virtausnopeuden ja putken poikkipinta-alan tulona. Saatua virtausarvoa verrataan virtausmittarin samanaikaiseen näyt-10 tämään. Merkkiainesyöttöjä tehdään samalla virtaustasolla useita ja kalibrointitulos saadaan koetoistojen keskiarvona .
Kulkuaikamenetelmän erikoispiirre on se, että merkkiaineen 15 kulkunopeus määritetään pitkällä virtausmatkalla. Tällöin mittausmenetelmä itsenään antaa tulokseksi keskimääräisen virtausnopeuden estimaatin. Ts. mittaustulos on pitkälle virtausprofiilista riippumaton. Kulkuaikamenetelmästandardi määrittelee kaksi käytettävää merkkiaineluokkaa: radioak-20 tiiviset aineet ja ei-radioaktiiviset aineet, kuten suolat tai väriaineet. Radioaktiivisten merkkiaineet kyetään havaitsemaan putken ulkopinnalta helposti ja niiden avulla voidaan mittaus toteuttaa niin, että mittaustuloksen riippuvuus virtausprofiilista voidaan käytännössä eliminoida.
£! 25 Haittapuolena radioaktiiviset merkkiaineet vaativat laajaa o käyttökoulutusta ja niiden käyttö on aina luvanvaraista sein *? kä suhteellisen kallista, eivätkä ne sovellu käytettäväksi
LO
elintarviketeollisuudessa tai juomavesiverkoissa. Nykyisin x £ radioaktiivisten aineiden käytöstä on niiden käyttöön liit- ^2 30 tyvien vaikeuksien ja huonon ympäristömaineen takia käytän- σ> g nössä luovuttu.
δ
CM
Perinteisten ei-radioaktiivisten aineiden etuna on puoles- 3 taan niiden halpa hinta ja se, ettei niiden käyttö vaadi erityistä turvakoulutusta. Suoloja ja väriaineita ei kuitenkaan kyetä havaitsemaan pieninä pitoisuuksina putken ulkopuolelta ja prosessiyhteiden tekeminen juuri haluttuihin 5 paikkoihin on teollisuusolosuhteissa usein hankalaa. Lisäksi mahdollinen näytteenotto aiheuttaa merkittävän lisäepä-varmuuden. Moniin prosesseihin ei myöskään voida tai sallita lisättävän mitään ulkopuolista ainetta.
10 Ei-radioaktiivisia aineita voidaan havaita myös putken ulkopinnalta ultraääni- ja mikroaaltotekniikoilla. Näihin ilmiöihin perustuvia jatkuvatoimisia virtausmittalaitteitakin tunnetaan, esimerkiksi julkaisuista US7270015B1, JP2004184177A, US7424366B. Näiden jatkuvatoimisiksi suunni-15 teltujen mittalaitteiden ongelmana on että nämä vaativat toimiakseen ajan funktiona muuttuvan heterogeenisen proses-sifluidin, ne ovat suunniteltu laboratoriokokoluokan virtauksiin tai muutettuna teollisuusympäristöön vaatisivat pysyviä muutoksia putkistoon. Lisäksi kiinteästi asennetta-20 villa mittareilla on fyysiset kokorajoitteet, joten niissä ei voida käyttää pitkää mittaussuoraa, jolloin ne altistuvat profiilihäiriöille ja niitä ei voida käyttää kalibroin-titarkoituksiin. Nämä lähinnä korrelaatioon perustuvat mittalaitteet soveltuvatkin pääasiassa erittäin pienten virtain 25 usten mittaamiseen esim. lääketieteen sovelluksissa. Eräs o ^ merkittävä puute tällä hetkellä tunnetuissa kalibrointitek- m nologioissa on, että ne eivät sovellu elintarviketeollisuu-
LO
den ja juomavesiverkostojen suurten teollisuuskokoluokan x £ virtausmittausten kenttäkalibrointiin. Yksi syy tähän on $2 30 se, että menetelmissä muodostettu pulssi kulkee virtauksen 05 § sisällä eikä sekoitu koko virtauspoikkipinta-alaan, joten ^ mittaus koskee vain tiettyä kohtaa virtauksen poikkipinnas sa. Pienissä putkissa tällä ei välttämättä ole suurta mer- 4 kitystä, koska virtausnopeus voi pysyä riittävän vakiosuu-ruisena poikkipinnan yli. Siten pienipoikkipintaisilla putkilla voidaan saada riittävän tarkka mittaustulos. Niinpä mitattavan pulssin aikaansaamiseksi voikin riittää pieni 5 putken sisälle sijoitettava lämpövastus. Teollisuusmitta-kaavan putkilla taas virtausnopeus voi vaihdella poikkipinnassa paljonkin, joten sillä, missä kohdassa poikkipintaa ilmaistava pulssi kulkee, on suuri merkitys mittaustuloksen kannalta. Suuriin virtausmääriin ei myöskään pienillä läm-10 mitystehoilla tai vähäisellä merkkiainemäärillä saada kunnollista mitattavaa pulssia aikaiseksi. Niinpä tällä hetkellä ei ole olemassa riittävän käyttökelpoista menetelmää virtausmittareiden kalibroimiseksi kenttä- eli tuotanto-olosuhteissa 15 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja sovitelma, jonka avulla virtausmittareiden kalibrointi voidaan tehdä tuotanto-olosuhteissa suurille virtausmäärille mitattavaa virtausta oleellisesti häiritsemättä.
20
Yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jota voidaan soveltaa kaikissa virtaavissa aineissa, jotka ovat kaasua, nestettä, näiden yhdistelmiä tai näiden ja kiintoainepartikkelien seoksia.
™ 25 o
Yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada ai-m ? kaan menetelmä, jossa järjestelmään ei tarvitse syöttää mi- m tään prosessin ulkopuolista merkkiainetta.
X
cc
CL
® 30 Erityisesti keksinnön tarkoituksena on saada aikaan mene-
CD
q telmä, jolla saadaan mittausepävarmuudeltaan tunnettu vir- ^ tausmittaustulos, jotta tulosta voidaan käyttää teollisuus- mittakaavan virtausmittareiden kalibrointiin mittareiden 5 käyttöpaikalla .
Keksintö perustuu siihen, että mitataan virtaavan fluidin virtausnopeuden hetkellinen referenssiarvo määrittämällä 5 akustisen merkkiaineen kulkuaika ainakin kahden samalla mittaussuoralla olevan mittauspisteen välillä ilmaisemalla merkkiaine akustisilla ilmaisimilla. Merkkiaine sekoitetaan virtaavaan fluidiin määrätyn sekoitusmatkan päässä ensimmäisestä mittauspisteestä, jonka sekoitusmatkan on oltava 10 ainakin niin pitkä, että merkkiaine on efektiivisesti sekoittunut fluidin koko virtaustien poikkipinnalle.
Yksi keksinnön suoritusmuoto perustuu siihen, että ainakin kahden mittauspisteen välimatka on niin suuri, että il-15 maisinten mittaustarkkuus yhteenlaskettuna ei ole merkittävä verrattuna mitatun virtausajan pituuteen.
Yksi keksinnön suoritusmuoto perustuu siihen, että merkkiaineena käytetään kalibroitavassa prosessissa virtaavaa 20 fluidia, jonka lämpötilaa muutetaan ennen sen sekoittamista mitattavaan prosessivirtaukseen.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisten patenttivaatimusten tunnusti 25 merkkiosissa.
o
CM
ih
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja, m
X
£ Menetelmä säilyttää perinteellisen kulkuaikamenetelmän 30 edun, ts. sillä saadaan erittäin tarkka hetkellinen viron q tausnopeus, joten se soveltuu kalibrointiin erinomaisesti.
^ Menetelmä ei häiritse kalibroitavan mittarin toimintaa tai edellytä teollisuusprosessissa muutoksia, kuten painehäviö- 6 tä nostavaa instrumentointia. Kaikki mittaukseen käytettävät laitteet voidaan asentaa ja purkaa normaalin prosessin ollessa käynnissä. Lisäksi prosessiin ei tarvitse lisätä välttämättä mitään ulkopuolista ainetta vaan akustisena 5 merkkiaineena voi toimia myös lämpöpulssi, jolloin se soveltuu käytettäväksi mm. elintarviketeollisuudessa ja vesi-j ohtoverkostoissa.
Keksinnön avulla saadaan huomattavia etuja prosessiteolli-10 suuden ainemäärien hallinnassa ja energiankulutuksen määrittämisessä. Prosessiteollisuudessahan erilaisissa putkistoissa ja muissa virtauskanavissa kulkee huomattavia energiavirtoja, joiden mittaus on vaikeaa. Koska virtausmittaus liittyy sekä määrätyn poikkileikkauksen ohittavan ainemää-15 rän sekä sen sisältämän energiamäärän mittaukseen, tarvitaan virtausmittausta lähes kaikissa virtaavan aineen ainemäärän ja energiamäärän määrityksissä. Siten virtausmitta-reiden luotettava ja tarkkaa kalibrointi on prosessien säädön ja valvonnan kannalta ensiarvoisen tärkeää. Koska ka-20 librointi voidaan tehdä normaalin tuotantoprosessin aikana, kalibrointi sovitetaan täsmällisesti mittarin toiminta-alueelle ja ympäristöstä johtuvat systemaattiset virheet sisältyvät mittaustulokseen.
£! 25 Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirus- o ^ tusten avulla.
LO
o
LO
Kuvio 1 esittää kaaviokuvana yhtä keksinnön mukaista sovi- x £ telmaa prosessiputkistoon asennettuna.
$2 30
CD
o Kuviot 2a ja 2b esittävät kaaviollisesti erilaisia akustis- ^ ten antureiden käyttötapoja.
7
Kuvio 3 on kaaviokuva mittauspulssin ilmaisemisesta kahdella anturilla.
Kuvion 1 esimerkki esittää keksinnön mukaista kalibrointi-5 ratkaisua vesimittarin kalibroimiseksi. Kalibrointijärjes-tely käsittää prosessilaitteisto-osan, johon kuuluu kuvion 1 esimerkissä prosessiputki 2, jossa virtaavan prosessi-fluidin 25 virtausnopeutta tarkastellaan. Prosessiputkeen 2 on sovitettu kalibroitava virtausmittari 4, josta lähtee 10 mittausarvon välittävä signaalijohdin 12 prosessin lasken-tatietokoneelle 10. Prosessilaitteistoon kuuluu myös syöttö yhde 1, joka voi olla mikä tahansa vähintään sekoittumis-matkan 3 (merkitty katkoviivoin) päässä mittauskohdasta sijaitseva yhde, esimerkiksi painemittarin tai muun laitteen 15 yhde. Tarvittaessa tällainen yhde 1 on helppo asentaakin putkistoon sopivaan paikkaan.
Kalibrointiosa käsittää kaksi akustisten sensorien 7, 8 ryhmää, jotka on sijoitettu välimatkan, eli mittaussuora-20 osuuden 5 päähän toisistaan. Sensoreilta 7, 8 lähtevät signaali johtimet laskentayksikölle, joka on yhdistetty linjalla 11 laskentatietokoneeseen 10. Merkkiaineen 6 syöttämistä varten sekoittumismatkan 3 päässä ensimmäisestä sensoriryh-
(M
5 mästä 7 olevaan yhteeseen 1 on liitetty säiliö 26, johon
(M
^ 25 voidaan sijoittaa edullisesti mitattavaa prosessitluidia, o eli tässä tapauksessa vettä. Näin prosessi ei millään ta- x voin kontaminoidu. Ilmaisun aikaansaamiseksi merkkiainetta en (säiliössä olevaa prosessitluidia) kuumennetaan (tai jääh- 00 55 dytetään) säiliön yhteydessä olevilla laitteilla, jolloin
LO
5 30 sen akustiset ominaisuudet muuttuvat ja annosteltu pulssi o voidaan ilmaista.
8
Antureiden asennustapoja on esitetty kuvioissa 2a ja 2b. Anturit voidaan asentaa putkeen joko siten, että sama anturi 7 lähettää signaalin 17 ja vastaanottaa heijastuvan signaalin 18 (konfiguraatio 2a) tai siten että asennetaan 5 erillinen anturi 19 putken toiselle laidalle vastaanottamaan suoraan signaalia 17 (konfiguraatio 2b). Antureita on hyvä olla useampia samassa mittauspisteessä (kuvio 2a, anturit 7, 15, 16), jolloin niillä edelleen pienennetään vir-tausprofiilin vaikutusta mittaustulokseen.
10
Keksinnön mukainen kalibrointimenetelmä toimii seuraavalla tavalla.
Keksinnössä yhdistetään merkkiainemenetelmä ja akustinen 15 mittaustekniikka menetelmäksi, jonka avulla teollisuuskoko-luokan virtausmittaukset voidaan kalibroida ilman aikaisempia soveltuvuusrajoituksia. Virtaavan fluidin akustisia ominaisuuksia muuttavaa merkkiainetta syötetään impulssi-maisesti syöttöyhteen 1 kautta prosessiputkeen 2. Merkkiai-20 neena 6 voi toimia esimerkiksi prosessiin syötetty aine, jossa äänennopeus on eri kuin prosessitluidissa. Sekoittu-mismatkalla merkkiaine jakautuu tasaisesti koko putken poikkipinnalle. Tämä on oleellista mittaustuloksen epävar-
CM
£ muuden laskemisen kannalta, joten sekoittumismatkan tulee
CM
^ 25 olla niin pitkä, että merkkiaine on efektiivisesti sekoit- o ^ tunut fluidin koko virtaustien poikkipinnalle.
X
tr
Sekoittumismatka ilmaistaan putkihalkaisijoissa. Mikäli sera ^ koittumismatka koostuu pelkästään suorasta putkiosuudesta,
LO
o 30 tulee sekoittumismatkan olla vähintään 100 kertaa putkihal- δ ^ kaisija. Sekoittumista lisäävät komponentit; pumput, putki- mutkat, kuristavat venttiilit, laipat, merkkiaineen moni- 9 pistesyöttö yms. lyhentävät vaadittua sekoittumismatkaa. Sekoittumismatka on määritettävä jokaisella virtaustielle erikseen ja se voi olla edullisesti pidempikin kuin minimietäisyys .
5
Merkkiaineen kulkuaika ja referenssivirtausnopeus kahden pisteen välisellä mittasuoraosuudella määritetään putken 2 ulkopuolelle väliaikaisasennettavien akustisten sensorien 10 7, 8 ja laskentayksikön 9 avulla. Tilavuusvirtaus saadaan mitatun keskimääräisen virtausnopeuden ja putken poikkipinta-alan tulona. Saatua virtausarvoa verrataan virtausmittarin 4 samanaikaiseen näyttämään laskentatietokoneessa 10. Saatua virtausarvoa verrataan virtausmittarin 4 samanaikai-15 seen näyttämään. Merkkiainesyöttöjä tehdään samalla vir- taustasolla useita ja kalibrointitulos saadaan koetoistojen keskiarvona.
Kuviossa 1 virtaavan fluidin akustisia ominaisuuksia muut-20 tavaa merkkiainetta 6 syötetään impulssimaisesti syöttöyh-teen 1 kautta prosessiputkeen 2. Syöttöyhteenä 1 voi toimia lähes mikä tahansa prosessissa jo valmiina oleva yhde, kuten paineanturin mittausyhde. Merkkiaineena voi toimia esi-
CM
q merkiksi prosessiin väliaikaisesti liitetyssä lämpösylinte-
(M
lq 25 rissä 26 lämmitetty tai jäähdytetty näyte samaa prosessi en ^ fluidia. Virtaavan aineen akustisia ominaisuuksia mitataan jatkuvasti antureilla 7 ja 8. Akustinen ominaisuus voi olla tr esimerkiksi äänen nopeus ja sen muutos virtaavassa fluidis-oo ^ sa. Koska antureilla pystytään tekemään satoja mittauksia tn ° 30 sekunnissa, merkkiaineen anturin kohdalle saapumisen ilmai- δ ^ sun ajankohta on tarkka.
10
Merkkiaineen 6 tulee sekoittua putken poikkipinnan yli se-koittumismatkalla 3 ennen tuloa mittaussuoralle 5. Kuviossa 3 on esitetty syötettävän merkkiaineen 6 aiheuttamat muutokset mitattavaan akustiseen ominaisuuteen (c, äänennope-5 us) kahdessa eri mittauspisteessä 20, 21. Merkkiainepulssin tulee olla riittävän suuri normaaliin taustanvaihteluun nähden, että aiheutettu muutos voidaan luotettavasti ajan funktiona määrittää, eli laskea keskimääräinen merkkiaine-pulssin saapumisaika kullekin anturille 22 ja 23 ja laskea 10 näin merkkiaineen kulkuaika At, 24 mittauspisteiden välillä. Mittauspisteiden tulee olla riittävän kaukana toisistaan, että antureiden välisen etäisyyden 5 ja merk-kiainepulssien saapumisaikojen 22 ja 23 mittausepävarmuudet eivät vaikuta tulokseen merkittävästi. Sensoreiden signaa-15 Iin tallennustaajuuden tulisi olla ainakin kymmenkertainen, edullisesti ainakin satakertainen mittauspulssin mittauspisteiden välillä käyttämään aikaan verrattuna, tai pikemminkin päinvastoin, mittauspisteiden välimatkan tulisi olla niin suuri, että pulssin mittausvälin kulkemiseen käyttämä 20 aika on ainakin kymmenkertainen sensoreiden yhteenlaskettuun ilmaisutarkkuuteen verrattuna, mieluiten huomattavasti pidempi.
(M
δ Tilavuusvirtaus (V) saadaan mitatun keskimääräisen vir- c\i LO 25 tausnopeuden (v) ja putken poikkipinta-alan (A) tulona, o i io eli jakamalla mittapisteiden välinen putken sisätilavuus x (V) merkkiaineen kulkuajalla (At) (kaava 1).
DC
CL
00
σ> . - V
io V = Av = — ° At o w 30
Saatua virtausarvoa verrataan virtausmittarin samanaikai- 11 seen näyttämään laskentatietokoneessa. Saatua virtausarvoa verrataan virtausmittarin samanaikaiseen näyttämään. Merk-kiainesyöttöjä tehdään samalla virtaustasolla useita ja ka-librointitulos saadaan koetoistojen keskiarvona.
5
Edellä esitettyjen lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoj a.
Mittaustietokone 10 tai vastaava on laite jossa verrataan 10 virtausmittarin näyttämää 12 akustisen merkkiaineen kulku-ajalla 24 laskettuun virtausnopeuteen. Käytettävä akustinen merkkiaine 6 voi olla prosessiputken ulkopuolella jäähdytetty tai lämmitetty näyte prosessifluidia 25, joka syötetään impulssinomaisesti takaisin prosessiin. Akustinen 15 merkkiaine 6 voi olla myös putkeen 2 impulssinomaisesti syötettävä ultraääntä sirottava tai absorboiva aine. Mittauspisteissä mitataan epäsuorasti merkkiaineen pitoisuutta mittaamalla fluidin 25 akustisia ominaisuuksia yhdellä tai useammalla ultraäänianturilla. Akustisen merkkiaineen pi-20 toisuus mitataan putken läpi kulkeneen ultraäänen 17 nopeuden muutoksena prosessifluidissa, putken läpi kulkeneen ultraäänen 17 signaalin vaimenemisena tai putken läpi kulkeneen ultraäänen 17 signaalin sironnasta. Tämän akustisen
(M
q merkkiaineen 6 kulkuaika määritetään mittaamalla merkkiai-
<M
^ 25 neen suhteellista pitoisuutta ajan funktiona seuraamalla cp ^ putken läpi kulkeneen ultraäänisignaalin 17 akustisia omi- naisuuksia vähintään kahdessa pisteessä 7-8 mittasuoralla 5 cc ja laskemalla aikaviive 24 pitoisuusmuutoksessa pisteiden oo välillä laskentayksikössä 9. Merkkiaineen syöttöyhteitä
LO
® 30 voidaan käyttää useampiakin haluttaessa. Akustinen mittaus o ^ voi tapahtua virtaussuunnassa kalibroitavan virtausmittarin 4 edessä tai sen jälkeen, kunhan mittauskohta on samassa 12 putkessa kalibroitavan mittarin kanssa.
(M
δ
(M
tn o i tn
X
en
CL
00 δ m o δ
(M
Claims (15)
1. Menetelmä virtausmittarin kalibroimiseksi, jossa menetelmässä : 5. sovitetaan prosessiputkeen (2) ainakin kaksi mitta- ussuoran (5) välin päähän toisistaan sovitettua akustista sensoria (7, 8), - syötetään prosessiputkessa (2) virtaavaan fluidiin määrätyn sekoitusmatkan (3) päässä ensimmäisestä mit- 10 tauspisteestä (7) merkkiainetta (6), - mitataan virtaavan fluidin virtausnopeuden hetkellinen referenssiarvo määrittämällä akustisen merkkiaineen (6) kulkuaika ainakin kahden samalla mittaussuo-ralla (5) olevan sensorin (7, 8) välillä ilmaisemalla 15 merkkiaineen (6) suhteellinen pitoisuusvaste akusti silla sensoreilla (7, 8), - verrataan mitattua arvoa virtausmittarin (4) näyttämään, tunnettu siitä, että 20. sovitetaan merkkiaineen (6) sekoitusmatka (3) aina kin niin pitkäksi, että merkkiaine (6) on efektiivisestä sekoittunut ensimmäisessä mittauspisteessä (7) fluidiin koko virtaustien poikkileikkauksessa. c\i δ (M ^ 25
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii- o tä, että sovitetaan ainakin kahden mittauspisteen (7, 8) x välimatka niin suureksi, että niiden väliltä mitattu virta- cc uksen nopeusarvo edustaa fluidin keskimääräistä virtausno-oo ^ peutta. m o 30 o 0X1
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että käytetään merkkiaineena (6) kalibroitavassa prosessissa virtaavaa fluidia, jonka lämpötilaa muutetaan ennen sen syöttämistä mitattavaan prosessivirtaukseen (25).
4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mene-5 telmä, tunnettu siitä, että virtaava fluidi on neste, kaasu, näiden yhdistelmä, tai jokin niistä sisältäen kiinto-ainepartikkeleita.
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että verrataan virtausmittarin näyttämää (12) akustisen merkkiaineen kulkuajalla (24) laskettuun virtausnopeuteen (11).
6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu sii-15 tä, että akustinen merkkiaine (6) on prosessiputken (2) ulkopuolella jäähdytetty tai lämmitetty näyte prosessitluidia (25), joka syötetään impulssinomaisesti takaisin prosessiin.
7. Patenttivaatimuksen 1, 2, 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että akustinen merkkiaine (6) on putkeen (2) impulssinomaisesti syötettävä ultraääntä sirottava tai absorboiva aine. c\i δ C\l ^ 25
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, o tunnettu siitä, että mittauspisteissä mitataan sensoreilla χ (7, 8) epäsuorasti merkkiaineen (6) pitoisuutta mittaamalla cc fluidin (25) akustisia ominaisuuksia yhdellä tai useammalla oo 55 ultraäänianturilla (7, 8, 15, 16) . LO o 30 δ
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että akustisen merkkiaineen pitoisuus mitataan putken läpi kulkeneen ultraäänen (17) nopeuden muutoksena proses-sifluidissa.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii-5 tä, että akustisen merkkiaineen (6) pitoisuus mitataan putken läpi kulkeneen ultraäänen (17) signaalin vaimenemisena.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että akustisen merkkiaineen pitoisuus mitataan putken 10 läpi kulkeneen ultraäänen (17) signaalin sironnasta.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että akustisen merkkiaineen (6) kulkuaika määritetään mittaamalla merkkiaineen (6) suhteellista pitoisuutta ajan 15 funktiona seuraamalla prosessiputken (2) läpi kulkeneen ultraäänisignaalin (17) akustisia ominaisuuksia vähintään kahdessa pisteessä (7-8) mittasuoralla (5) ja laskemalla aikaviive (24) pitoisuusmuutoksessa pisteiden välillä laskentayksikössä (9). 20
13. Sovitelma virtausmittarin kalibroimiseksi, joka käsittää : - ainakin kaksi mittaussuoran (5) välin päähän toi- CM q sistaan sovitettua akustista sensoria (7, 8), jotka on CM ^ 25 sovitettu prosessiputkeen (2), o - ainakin yhden yhteen (1) merkkiaineen(6) syöttämi- x seksi prosessiputkessa (2) virtaavaan fluidiin määrä- cc tyn sekoitusmatkan (3) päässä virtaussuunnassa ylävir-oo ^ ran puolella ensimmäisestä mittauspisteestä (7), LO 30. elimet (7, 8, 9) virtaavan fluidin virtausnopeuden o ^ hetkellisen referenssiarvon määrittämiseksi mittaamal la akustisen merkkiaineen (6) kulkuaika ainakin kahden samalla mittaussuoralla (5) olevan sensorin (7, 8) välillä ilmaisemalla merkkiaine (6) akustisilla sensoreilla (7, 8) , - elimet (9, 10, 11, 12) mittausarvon vertaamiseksi 5 virtausmittarin (4) näyttämään, tunnettu siitä, että - sovitetaan merkkiaineen (6) sekoitusmatka (3) ainakin niin pitkäksi, että merkkiaine (6) on efektiivi-sesti sekoittunut ensimmäisessä mittauspisteessä (7) 10 fluidiin koko virtaustien poikkileikkauksessa.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen sovitelma, tunnettu elimistä (26) prosessista otetun virtaavan fluidin (25) lämpötilan muuttamiseksi. 15
15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että sovitetaan ainakin kahden mittauspisteen (7, 8) välimatka on niin suureksi, että niiden väliltä mitattu virtauksen nopeusarvo edustaa fluidin keskimääräistä 20 virtausnopeutta. (M δ (M uS cp m X cc CL CO δ m o δ (M
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20105918A FI122767B (fi) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Menetelmä ja sovitelma virtausmittarin kalibroimiseksi |
| AU2011298248A AU2011298248A1 (en) | 2010-08-31 | 2011-08-23 | Method and apparatus for calibrating a flow meter |
| GB1303145.5A GB2496345A (en) | 2010-08-31 | 2011-08-23 | Method and apparatus for calibrating a flow meter |
| US13/819,633 US20130219986A1 (en) | 2010-08-31 | 2011-08-23 | Method and apparatus for calibrating a flow meter |
| DE112011102854T DE112011102854T5 (de) | 2010-08-31 | 2011-08-23 | Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Durchflussmessgeräts |
| PCT/FI2011/050735 WO2012028772A1 (en) | 2010-08-31 | 2011-08-23 | Method and apparatus for calibrating a flow meter |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20105918 | 2010-08-31 | ||
| FI20105918A FI122767B (fi) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Menetelmä ja sovitelma virtausmittarin kalibroimiseksi |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20105918A0 FI20105918A0 (fi) | 2010-08-31 |
| FI20105918L FI20105918L (fi) | 2012-03-01 |
| FI122767B true FI122767B (fi) | 2012-06-29 |
Family
ID=42669422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20105918A FI122767B (fi) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Menetelmä ja sovitelma virtausmittarin kalibroimiseksi |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130219986A1 (fi) |
| AU (1) | AU2011298248A1 (fi) |
| DE (1) | DE112011102854T5 (fi) |
| FI (1) | FI122767B (fi) |
| GB (1) | GB2496345A (fi) |
| WO (1) | WO2012028772A1 (fi) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103674188A (zh) * | 2012-09-04 | 2014-03-26 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油田注水系统在线流量标定方法 |
| US9459243B2 (en) * | 2013-04-30 | 2016-10-04 | Life Safety Distribution Ag | Ultrasonic transducers in aspirating smoke detectors for transport time measurement |
| EP3056885B1 (en) * | 2015-02-11 | 2019-08-14 | General Electric Technology GmbH | Measurement system and method for measuring temperature and velocity of a flow of fluid |
| US11573108B2 (en) * | 2019-02-21 | 2023-02-07 | ExxonMobil Technology and Engineering Company | Estimates of flow velocity with controlled spatio-temporal variations in contrast media properties |
| US20200271497A1 (en) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Estimates of Flow Velocity With Controlled Spatio-Temporal Variations in Contrast Media Properties |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5733327A (en) * | 1980-08-07 | 1982-02-23 | Toshiba Corp | Method for calibration of flowmeter |
| JP2004184177A (ja) | 2002-12-02 | 2004-07-02 | Nikkiso Co Ltd | 流量計 |
| US7424366B2 (en) * | 2005-08-27 | 2008-09-09 | Schlumberger Technology Corporation | Time-of-flight stochastic correlation measurements |
| US7270015B1 (en) | 2006-11-29 | 2007-09-18 | Murray F Feller | Thermal pulsed ultrasonic flow sensor |
-
2010
- 2010-08-31 FI FI20105918A patent/FI122767B/fi active IP Right Grant
-
2011
- 2011-08-23 US US13/819,633 patent/US20130219986A1/en not_active Abandoned
- 2011-08-23 GB GB1303145.5A patent/GB2496345A/en not_active Withdrawn
- 2011-08-23 AU AU2011298248A patent/AU2011298248A1/en not_active Abandoned
- 2011-08-23 WO PCT/FI2011/050735 patent/WO2012028772A1/en active Application Filing
- 2011-08-23 DE DE112011102854T patent/DE112011102854T5/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2496345A (en) | 2013-05-08 |
| FI20105918A0 (fi) | 2010-08-31 |
| WO2012028772A1 (en) | 2012-03-08 |
| US20130219986A1 (en) | 2013-08-29 |
| DE112011102854T5 (de) | 2013-08-14 |
| GB201303145D0 (en) | 2013-04-10 |
| AU2011298248A1 (en) | 2013-03-14 |
| FI20105918L (fi) | 2012-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2010282493B2 (en) | Method and apparatus for monitoring multiphase fluid flow | |
| FI122767B (fi) | Menetelmä ja sovitelma virtausmittarin kalibroimiseksi | |
| DE602004017739D1 (de) | Apparat und verfahren zur kompensation eines coriolis-durchflussmessers | |
| WO2009037435A3 (en) | Multiphase flow measurement | |
| CA2489944A1 (en) | Venturi augmented flow meter | |
| GB2442117A (en) | A wety-gas flowmeter for determining phase fractions for phases in a fluid mixture flow | |
| WO2009112834A1 (en) | Flow rate determination of a gas-liquid fluid mixture | |
| WO2018083453A1 (en) | Improvements in or relating to the monitoring of fluid flow | |
| WO2010002432A1 (en) | Insertable ultrasonic meter and method | |
| JP5559091B2 (ja) | 流量測定装置用の較正装置 | |
| WO2018086086A1 (zh) | 一种提高检测氧气浓度准确性的方法 | |
| NO20171056A1 (en) | Ultrasonic viscometer | |
| CN206291930U (zh) | 一种超声波质量流量计 | |
| Cascetta et al. | Field test of a swirlmeter for gas flow measurement | |
| CN105628108B (zh) | 一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置及方法 | |
| Waluś | Mathematical modelling of an ultrasonic flowmeter primary device | |
| Chun et al. | Assessment of combined V/Z clamp-on ultrasonic flow metering | |
| CN105203189A (zh) | 液体流量计在线检测装置自校准方法 | |
| CN204514403U (zh) | 一种差压涡街质量流量计 | |
| Morrison et al. | Evaluation of a close coupled slotted orifice, electric impedance, and swirl flow meters for multiphase flow | |
| JP5015622B2 (ja) | 流量計測方法 | |
| CN106323366A (zh) | 一种基于射线衰减技术的气液两相流测量方法和装置 | |
| CN204649252U (zh) | 一种锥形涡街质量流量计 | |
| Jia et al. | A study on measurement uncertainty of a vortex flow meter in discrete liquid phase | |
| Vidyarthia et al. | Ultrasonic transit-time flowmeters for pipes: A short review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 122767 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |