JP2013079984A - Small oscillating flow-meter for measuring flow quantity of multi-phase flow material - Google Patents

Small oscillating flow-meter for measuring flow quantity of multi-phase flow material Download PDF

Info

Publication number
JP2013079984A
JP2013079984A JP2013019604A JP2013019604A JP2013079984A JP 2013079984 A JP2013079984 A JP 2013079984A JP 2013019604 A JP2013019604 A JP 2013019604A JP 2013019604 A JP2013019604 A JP 2013019604A JP 2013079984 A JP2013079984 A JP 2013079984A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow
flow conduits
conduits
predetermined
flow meter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013019604A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Anthony William Pankratz
パンクラッツ,アンソニー・ウィリアム
Mark James Bell
ベル,マーク・ジェイムス
Andrew Timothy Patten
パトン,アンドリュー・ティモシー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micro Motion Inc
Original Assignee
Micro Motion Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Micro Motion Inc filed Critical Micro Motion Inc
Priority to JP2013019604A priority Critical patent/JP2013079984A/en
Publication of JP2013079984A publication Critical patent/JP2013079984A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small oscillating flow-meter for measuring fluidity of multi-phase flow material.SOLUTION: A small oscillation flow-meter 200 comprises: one or a plurality of a conduit 301; at least two pick-off sensors 308; and a driver 309. Furthermore, the small oscillating flow-meter has a maximum water drive frequency of under about 250 Hz in the one or the plurality of the conduit, and aspect ratio (L/H) of the one or the plurality of the conduit which is bigger than about 2.5. Ratio of height to an inner diameter (H/B) of the one or the plurality of the conduit is under about 10. A shape of the bow shape flow conduit consists of an end bending angle Θ between about 120 degrees and about 170 degrees.

Description

本発明は、小型振動流量計に、より具体的には、多相流動材料の流動率を測定するための小型振動流量計に関する。   The present invention relates to a small vibration flow meter, and more specifically to a small vibration flow meter for measuring the flow rate of a multiphase flow material.

コリオリ質量流量計の様な振動導管センサーは、通常、流れる材料が入っている振動導管の運動を検出することによって作動する。質量流量、密度などの様な導管内の材料に関わる特性は、導管に関係付けられている運動変換器から受信した測定信号を処理することによって求められる。振動する材料が充填されているシステムの信号モードは、一般に、物質が中に入っている導管と、その中に入っている物質との質量、剛性及び減衰特性の組み合わせの影響を受ける。   Vibrating conduit sensors, such as Coriolis mass flowmeters, typically operate by detecting the motion of an oscillating conduit containing flowing material. Properties associated with the material in the conduit, such as mass flow rate, density, etc., are determined by processing the measurement signals received from the motion transducer associated with the conduit. The signal mode of a system filled with oscillating material is generally affected by a combination of the mass, stiffness and damping characteristics of the conduit in which the material is contained and the material contained therein.

代表的なコリオリ質量流量計は、パイプライン又は他の搬送システムに埋め込まれて接続されており、流体、スラリーなどシステム内の材料を運ぶ1つ又は複数の導管を含んでいる。各導管は、例えば、単純な曲げ、ねじり、半径方向及び連成のモードを含む一組の固有振動モードを有していると考えられる。或る代表的なコリオリ質量流量測定装置では、導管は、材料が導管を通って流れるときに、1つ又は複数の振動モードで加振され、導管の動きは、導管に沿って間隔を空けて配置されている複数の点で測定される。加振は、通常アクチュエータで、例えば、音声コイル型ドライバの様な導管を周期的に摂動する電子機械的装置で、行われる。質量流量は、変換器の場所における動きの間の時間遅延又は位相差によって求められる。2つのその様な変換器(又はピックオフセンサー)は、通常、単数又は複数の流れの導管の振動応答を測定するために利用され、通常、アクチュエーターの上流と下流の位置に配置される。2つのピックオフセンサーは、ケーブルによって電子機器に接続されている。機器は、2つのピックオフセンサーから信号を受信し、質量流量の測定値を導き出すため、その信号を処理する。   A typical Coriolis mass flow meter is embedded and connected to a pipeline or other transport system, and includes one or more conduits that carry materials, such as fluids, slurries, etc. in the system. Each conduit is considered to have a set of natural vibration modes including, for example, simple bending, twisting, radial and coupled modes. In one typical Coriolis mass flow measurement device, the conduit is vibrated in one or more vibration modes as material flows through the conduit, and the movement of the conduit is spaced along the conduit. Measured at multiple points placed. Excitation is usually performed by an actuator, for example, an electromechanical device that periodically perturbs a conduit such as a voice coil type driver. Mass flow rate is determined by the time delay or phase difference between movements at the transducer location. Two such transducers (or pick-off sensors) are typically utilized to measure the vibration response of one or more flow conduits and are typically located upstream and downstream of the actuator. The two pickoff sensors are connected to the electronic device by a cable. The instrument receives signals from the two pickoff sensors and processes the signals to derive a mass flow measurement.

流動材料を測定するのに流量計を使用する際に難しいのは、流動材料が、多相流動状態況に在る様な一様でない場合である。多相流動状態では、流動材料は、気体相、液体相、及び固体相の内の2つ又はそれ以上を含んでいる。例えば、一般的な流量測定シナリオは、流動材料が、液体内に巻き込まれた気体を含んでいる場合である。空気は、一般的な巻き込まれる気体である。気体は圧縮可能なので、流動材料の特性が変化することがあり、従って、巻き込まれた気体(以後、同伴気体)は、流量計の読み取りを誤らせることもある。同伴気体は、質量流量及び密度の測定値の精度を悪化させ、従って、体積の測定に間接的に影響を与えることもある。   The difficulty in using a flow meter to measure the flow material is when the flow material is not uniform, such as in a multiphase flow condition. In a multiphase flow state, the flow material includes two or more of a gas phase, a liquid phase, and a solid phase. For example, a common flow measurement scenario is when the flow material contains a gas entrained in a liquid. Air is a general entrained gas. Since the gas is compressible, the properties of the flowable material may change, and therefore the entrained gas (hereinafter entrained gas) may cause the flow meter to misread. The entrained gas degrades the accuracy of mass flow rate and density measurements, and thus may indirectly affect volume measurements.

図1は、先行技術によるU字型振動流量計を示している。この先行技術のU字型振動流量計は、非常に低いアスペクト比を有しており、但し、アスペクト比は、計器の全長(L)を計器の全高(H)で割ったもの、即ち、アスペクト比=L/Hである。この図から、先行技術のアスペクト比は、通常、1よりずっと小さく、特に先行技術のU字型流量計ではそうであることが分かる。導管の直径が大きい用途では、この先行技術の流量計の小さいアスペクト比は、設置するのに大量の垂直方向の物理的空間を必要とすることになる。   FIG. 1 shows a U-shaped vibratory flow meter according to the prior art. This prior art U-shaped vibratory flow meter has a very low aspect ratio, where the aspect ratio is the total length (L) of the instrument divided by the total height (H) of the instrument, ie the aspect ratio. Ratio = L / H. From this figure, it can be seen that the prior art aspect ratio is usually much less than 1, especially for prior art U-shaped flow meters. In applications where the diameter of the conduit is large, the small aspect ratio of this prior art flow meter will require a large amount of vertical physical space to install.

多くの設定条件において、流量計のために使用できる物理的空間は限られている。例えば、計器の全長(L)と計器の全高(H)は、使用可能な取付空間の制約を受ける。その結果、長さ(L)と高さ(H)が両方共短く、アスペクト比(L/H)が高い(即ち、小型である)ことを特徴とする小型の流量計が必要とされている。更に、より小さくて、より小型であり、必要な測定能力と、高レベルの測定精度及び信頼度を提供することのできる流量計に対する要求が増大している。   In many setting conditions, the physical space available for the flow meter is limited. For example, the total length (L) of the instrument and the total height (H) of the instrument are limited by the usable installation space. As a result, there is a need for a small flow meter characterized by both a short length (L) and height (H) and a high aspect ratio (L / H) (ie, small size). . Furthermore, there is an increasing demand for flow meters that are smaller and smaller, and that can provide the required measurement capability and a high level of measurement accuracy and reliability.

先行技術では、小型の振動流量計を製作する試みは、その様な用途のための既存の流量計を縮小し、及び/又は、弓形又は真っ直ぐな流れ導管を使用する段階を含んでいる。しかしながら、これは、予期せぬ複雑な問題と、不満足な流量計精度に遭遇した。既存の流量計設計を縮小した結果の1つは、流れ導管の剛性が大幅に増すことである。剛性が増した結果、流量計の駆動周波数が上昇する。この比較的高い駆動周波数は、多相流動材料に対する性能及び/又は精度を低下させることになり、問題である。気体が流動材料に巻き込まれている場合(例えば、気泡)、流動材料の共振周波数は、影響を受け、純粋な流体の流動材料の共振周波数より低くなる。その結果、先行技術の流量計が採用する駆動周波数は、流動材料の共振周波数又はその付近になる。研究によって、流量計の精度は、多相流れの流動材料の共振周波数が流量計の駆動周波数に近づくと、低下することが分かっている。結果として、同伴気体は、流量計が、流動材料の流動率を正確に測定し、非流動率を測定することを不可能にする。   In the prior art, attempts to produce a small oscillating flow meter include scaling down existing flow meters for such applications and / or using arcuate or straight flow conduits. However, this was encountered with unexpected and complex problems and unsatisfactory flow meter accuracy. One result of reducing existing flow meter designs is a significant increase in flow conduit stiffness. As a result of the increased stiffness, the flow meter drive frequency increases. This relatively high drive frequency is problematic because it reduces performance and / or accuracy for multiphase flow materials. When gas is entrained in the flow material (eg, bubbles), the resonance frequency of the flow material is affected and is lower than the resonance frequency of the pure fluid flow material. As a result, the drive frequency employed by prior art flow meters is at or near the resonant frequency of the flow material. Studies have shown that the accuracy of flow meters decreases as the resonant frequency of multiphase flow material approaches the flow meter drive frequency. As a result, the entrained gas makes it impossible for the flow meter to accurately measure the flow rate of the flow material and measure the non-flow rate.

上記及びその他の問題は、多相流動材料の流動率を測定するための小型振動流量計を提供することによって、解決され、技術上の進歩が達成される。   These and other problems are solved and technical advancements are achieved by providing a compact vibratory flow meter for measuring the flow rate of multiphase flow materials.

本発明の或る実施形態によれば、多相流動材料の流動率を、平方インチ当たり約10ポンド(psi)を上回る流動材料圧力で測定するための小型振動流量計が提供されている。この小型振動流量計は、1つ又は複数の流れ導管と、前記1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーと、前記1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを備えている。小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管の最大水駆動周波数が約250ヘルツ(Hz)未満である。小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比(L/H)が約2.5より大きく、1つ又は複数の流れ導管の高さ対内径比(H/B)が約10未満である。小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管内に、約120度から約170度の間の端部曲げ角度θを含む弓形の流れ導管形状を備えている。   In accordance with certain embodiments of the present invention, a compact vibratory flow meter is provided for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 10 pounds per square inch (psi). The small oscillating flow meter is configured to vibrate the one or more flow conduits, at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits, and the one or more flow conduits. Has a driver that is. The compact vibratory flow meter further has a maximum water drive frequency of the one or more flow conduits of less than about 250 hertz (Hz). The compact vibratory flowmeter further has an aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits greater than about 2.5 and a height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits. Less than about 10. The miniature vibratory flow meter further comprises an arcuate flow conduit shape that includes an end bend angle θ between about 120 degrees and about 170 degrees within the one or more flow conduits.

本発明の或る実施形態によれば、多相流動材料の流動率を、平方インチ当たり約10ポンド(psi)を上回る流動材料圧力で測定するための小型振動流量計を作るための方法が提供されている。この方法は、1つ又は複数の流れ導管を提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーを提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを提供する段階と、を含んでいる。この方法は、更に、約250ヘルツ(Hz)未満である最大水駆動周波数を提供する段階と、約2.5より大きい1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比(L/H)を提供する段階と、約10未満である1つ又は複数の流れ導管の高さ対内径比(H/B)を提供する段階と、を含んでいる。この方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内に、約120度から約170度の間の端部曲げ角度θを含む弓形の流れ導管形状を提供する段階を含んでいる。   In accordance with certain embodiments of the present invention, a method is provided for making a compact vibratory flow meter for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 10 pounds per square inch (psi). Has been. The method includes providing one or more flow conduits, providing at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits, and vibrating the one or more flow conduits. Providing a driver configured in such a manner. The method further provides providing a maximum water drive frequency that is less than about 250 hertz (Hz) and providing an aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits greater than about 2.5. And providing a height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits that is less than about 10. The method further includes providing an arcuate flow conduit shape including an end bend angle θ between about 120 degrees and about 170 degrees within the one or more flow conduits.

本発明の或る実施形態によれば、多相流動材料の流動率を、平方インチ当たり約10ポンド(psi)を上回る流動材料圧力で測定するための小型振動流量計を作るための方法が提供されている。この方法は、1つ又は複数の流れ導管を提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーを提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを提供する段階と、を含んでいる。この方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を提供する段階を含んでいる。この方法は、更に、約2.5より大きい1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比(L/H)を提供する段階と、約10未満である高さ対内径比(H/B)を提供する段階を含んでいる。この方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内に、約120度から約170度の間の端部曲げ角度θを提供する段階と、約250ヘルツ(Hz)未満である最大水駆動周波数を提供する段階を含んでいる。   In accordance with certain embodiments of the present invention, a method is provided for making a compact vibratory flow meter for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 10 pounds per square inch (psi). Has been. The method includes providing one or more flow conduits, providing at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits, and vibrating the one or more flow conduits. Providing a driver configured in such a manner. The method further includes providing a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits and providing a predetermined pressure rating in the one or more flow conduits. The method further provides an aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits greater than about 2.5 and a height to inner diameter ratio (H / B) that is less than about 10. Includes steps to do. The method further provides providing an end bending angle θ between about 120 degrees and about 170 degrees in the one or more flow conduits, and a maximum water drive frequency that is less than about 250 hertz (Hz). Including providing a stage.

小型振動流量計の或る態様では、最大水駆動周波数は、約200Hz未満である。   In certain aspects of the small vibratory flow meter, the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz.

小型振動流量計の別の態様では、最大水駆動周波数は、1つ又は複数の流れ導管の有効長さLE、1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び1つ又は複数の流れ導管の導管形状に基づいている。 In another aspect of the compact vibratory flow meter, the maximum water drive frequency is the effective length L E of the one or more flow conduits, the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits, the one or more flows. Based on one or more balancing masses attached to the conduit and the conduit shape of the one or more flow conduits.

小型振動流量計の別の態様では、最大水駆動周波数は、小型振動流量計の、多相流動材料に対する所定の最小受容可能な密度精度に基づいている。   In another aspect of the small vibration flow meter, the maximum water drive frequency is based on a predetermined minimum acceptable density accuracy for the multi-phase flow material of the small vibration flow meter.

小型振動流量計の別の態様では、1つ又は複数の流れ導管は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている。   In another aspect of the compact vibratory flow meter, the one or more flow conduits comprise one or more substantially self-draining flow conduits.

小型振動流量計の別の態様では、小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を備えている。   In another aspect of the small oscillating flow meter, the small oscillating flow meter further comprises a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits.

小型振動流量計の別の態様では、小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の、所定の全流路長LT、所定の計器摩擦計数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)及び所定の流速(V)に基づく所定の圧力降下を備えている。 In another aspect of the small oscillating flow meter, the small oscillating flow meter further includes a predetermined total flow path length L T , a predetermined meter friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter in one or more flow conduits. (ID), a predetermined fluid density (ρ f ), and a predetermined pressure drop based on a predetermined flow velocity (V).

小型振動流量計の別の態様では、小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を備えている。   In another aspect of the small oscillating flow meter, the small oscillating flow meter further comprises a predetermined pressure rating value in the one or more flow conduits.

本方法の或る態様では、最大水駆動周波数は、約200Hz未満である。   In some aspects of the method, the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz.

本方法の別の態様では、本方法は、1つ又は複数の流れ導管の有効長さLE、1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び1つ又は複数の流れ導管の導管形状に基づいて、最大水駆動周波数を求める段階を含んでいる。 In another aspect of the method, the method, one or effective length of the plurality of flow conduits L E, one or more flow conduits of the moment of inertia (I), attached to one or more flow conduits Determining a maximum water drive frequency based on the one or more balancing masses and the conduit geometry of the one or more flow conduits.

本方法の別の態様では、本方法は、小型振動流量計の、多相流動材料に対する所定の最小受容可能な密度精度に基づいて、最大水駆動周波数を求める段階を含んでいる。   In another aspect of the method, the method includes determining a maximum water drive frequency based on a predetermined minimum acceptable density accuracy for the multiphase flow material of the compact vibratory flow meter.

本方法の別の態様では、1つ又は複数の流れ導管は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている。   In another aspect of the method, the one or more flow conduits comprise one or more substantially self-draining flow conduits.

本方法の別の態様では、本方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を提供する段階を含んでいる。   In another aspect of the method, the method further includes providing a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits.

本方法の別の態様では、本方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の、所定の全流路長LT、所定の計器摩擦計数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)及び所定の流速(V)に基づく所定の圧力降下を提供する段階を含んでいる。 In another aspect of the method, the method further comprises a predetermined total flow path length L T , a predetermined instrument friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter (ID), in one or more flow conduits, Providing a predetermined pressure drop based on a predetermined fluid density (ρ f ) and a predetermined flow rate (V).

本方法の別の態様では、本方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を提供する段階を含んでいる。   In another aspect of the method, the method further includes providing a predetermined pressure rating value in the one or more flow conduits.

先行技術のU字型振動流量計を示している。1 shows a prior art U-shaped vibratory flow meter. 本発明の或る実施形態による小型振動流量計を示している。Fig. 2 shows a small vibratory flow meter according to an embodiment of the invention. 本発明の或る実施形態による小型振動流量計の構成要素を示している。Fig. 3 shows components of a miniature vibratory flow meter according to an embodiment of the invention. 空隙率の範囲に対する、実際の周波数対測定された周波数の周波数差(即ち、周波数エラー)のグラフである。FIG. 6 is a graph of frequency difference between actual frequency versus measured frequency (ie, frequency error) versus porosity range. 空隙率の範囲に対する密度エラーのグラフである。It is a graph of the density error with respect to the range of porosity. 図6Aと図6Bは、小型振動流量計の自己排水式態様を示している。6A and 6B show a self-draining aspect of a small vibratory flow meter. 本発明の或る実施形態による、多相流動材料の流動率を測定するための小型振動流量計を作るための方法の流れ図である。2 is a flow diagram of a method for making a small oscillating flow meter for measuring the flow rate of a multiphase flow material according to an embodiment of the invention.

各図面を通して、同じ参照番号は同じ要素を示している。   Like reference numerals refer to like elements throughout the drawings.

図2−7と以下の説明は、当業者に、本発明の最良の様式をどの様に作成し使用するかを教示する具体的な例を示している。本発明の原理を教示するために、幾つかの従来の態様を単純化又は省略している。当業者には、本発明の範囲に包含されるこれらの例からの変更を理解頂けよう。当業者には理解頂けるように、以下に述べる特徴を様々な方法で組み合わせると、本発明の多様な変更例を形成することができる。従って、本発明は、以下に述べる具体的な例ではなく、特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ限定される。   2-7 and the following description provide specific examples that teach those skilled in the art how to make and use the best mode of the invention. In order to teach the principles of the invention, some conventional aspects have been simplified or omitted. Those skilled in the art will appreciate variations from these examples that fall within the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that the features described below can be combined in various ways to form various variations of the invention. Accordingly, the invention is not limited to the specific examples described below, but only by the claims and their equivalents.

図2は、本発明の或る実施形態による小型振動流量計200を示している。小型振動流量計200は、マニホルド104、フランジ105、ケーシング102、及び導管部106を含んでいる。小型振動流量計200は、ケーシング102の内側に、導管部106の一部として1つ又は複数の流れ導管301(図3参照)を含んでいる。或る実施形態では、小型振動流量計200は、2つの流れ導管301を含んでいる。1つ又は複数の流れ導管301は、弓形の流れ導管であってもよい。   FIG. 2 illustrates a compact vibratory flow meter 200 according to an embodiment of the present invention. The small vibration flow meter 200 includes a manifold 104, a flange 105, a casing 102, and a conduit portion 106. The small oscillating flow meter 200 includes one or more flow conduits 301 (see FIG. 3) inside the casing 102 as part of the conduit portion 106. In some embodiments, the compact vibratory flow meter 200 includes two flow conduits 301. The one or more flow conduits 301 may be arcuate flow conduits.

或る実施形態の小型振動流量計200は、コリオリ流量計を備えている。別の実施形態では、小型振動流量計200は、振動濃度計を備えている。   The small vibration flow meter 200 of an embodiment includes a Coriolis flow meter. In another embodiment, the small vibration flow meter 200 includes a vibration densitometer.

小型振動流量計200は、所望の最小測定精度を達成するように設計することができる。小型振動流量計200は、最小密度測定精度を達成するように設計することもできる。小型振動流量計200は、多相流動材料に対して最小密度測定精度を達成するように設計することもできる。小型振動流量計200は、流動材料の流動率及び非流動率の両方を測定することができる。   The compact vibratory flow meter 200 can be designed to achieve the desired minimum measurement accuracy. The compact vibratory flow meter 200 can also be designed to achieve minimum density measurement accuracy. The compact vibratory flow meter 200 can also be designed to achieve minimum density measurement accuracy for multiphase flow materials. The small vibration flow meter 200 can measure both the flow rate and the non-flow rate of the flow material.

多くの要因が、振動流量計の作動(従って、精度)に影響を及ぼす。作動に影響を及ぼす最も重要な因子の内の3つは、1つ又は複数の流れ導管を振動させるのに用いられる駆動周波数、流動材料圧力、及び流れ導管の形状である。小型振動流量計の適切な設計は、多相流動材料で使用する場合でも、一般的に、これらの3つの要因の適切な設計によって実現される。   Many factors affect the operation (and hence accuracy) of a vibrating flow meter. Three of the most important factors affecting operation are the drive frequency used to oscillate one or more flow conduits, the flow material pressure, and the shape of the flow conduits. Appropriate design of small oscillating flow meters is generally achieved by proper design of these three factors, even when used with multiphase flow materials.

本発明による小型振動流量計は、例えばセメント流動材料の様な水を含む何らかの流体に加える約250ヘルツ(Hz)未満の駆動周波数を含んでいる。或る実施形態では、駆動周波数は、約200ヘルツ未満である。駆動周波数は、1つ又は複数の流れ導管301の有効長さLE、1つ又は複数の流れ導管301の慣性モーメント(I)、及び1つ又は複数の流れ導管301の形状に基づいている。更に、駆動周波数は、必要に応じて、1つ又は複数の流れ導管301に随意的に取り付けられる1つ又は複数の釣合質量の影響を受ける。有効長さLEは、流れ導管の形状に依る。流れ導管の壁の厚さは、流動材料の圧力次第である。慣性モーメント(I)は、中でも、流れ導管の内径と流れ導管の壁の厚さ次第である。更に、駆動周波数は、所定の最小受容可能な密度精度に基づいている(図4及び付随の議論を参照)。 A small oscillating flow meter according to the present invention includes a drive frequency of less than about 250 hertz (Hz) applied to any fluid containing water, such as cement flow material. In some embodiments, the drive frequency is less than about 200 hertz. The drive frequency is based on the effective length L E of the one or more flow conduits 301, the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits 301, and the shape of the one or more flow conduits 301. Further, the drive frequency is affected by one or more balancing masses optionally attached to the one or more flow conduits 301 as required. Effective length L E depends on the shape of the flow conduit. The wall thickness of the flow conduit depends on the pressure of the flow material. The moment of inertia (I) depends, among other things, on the inner diameter of the flow conduit and the thickness of the wall of the flow conduit. Furthermore, the drive frequency is based on a predetermined minimum acceptable density accuracy (see FIG. 4 and accompanying discussion).

本発明による小型振動流量計は、平方インチ当たり約10ポンド(psi)より大きな流動材料圧力を含んでいる。或る実施形態では、流動材料の圧力は、約10psiから約475psiの間にある。或る実施形態では、流動材料の圧力は、約15psiより大きい。流動材料の圧力は、所望の用途に従って選択することもできるし、末端のユーザーが指定することもできる。   The small vibratory flow meter according to the present invention includes a fluid material pressure greater than about 10 pounds per square inch (psi). In certain embodiments, the pressure of the flow material is between about 10 psi and about 475 psi. In some embodiments, the flow material pressure is greater than about 15 psi. The pressure of the flow material can be selected according to the desired application or can be specified by the end user.

本発明による小型振動流量計は、所定の小型形状を含んでいる。所定の小型形状は、所定のアスペクト比(L/H)、所定の高さ対内径比(H/B)、又は弓形の流れ導管形状の内の1つ又はそれ以上を含んでいる。所定のアスペクト比(L/H)は、約2.5より大きい。所定の高さ対内径比(H/B)は、約10未満である。弓形の流れ導管形状は、120度から約170度の間の端部曲げ角度Θを含んでいる。弓形の流れ導管形状は、実質的に自己排水式である。   The small vibration flow meter according to the present invention includes a predetermined small shape. The predetermined miniature shape includes one or more of a predetermined aspect ratio (L / H), a predetermined height-to-inner diameter ratio (H / B), or an arcuate flow conduit shape. The predetermined aspect ratio (L / H) is greater than about 2.5. The predetermined height to inner diameter ratio (H / B) is less than about 10. The arcuate flow conduit shape includes an end bend angle Θ between 120 degrees and about 170 degrees. The arcuate flow conduit shape is substantially self-draining.

小型振動流量計200は、更に、1つ又は複数の流れ導管301内の所定の圧力降下(ΔP)を含んでいる。所定の圧力降下(ΔP)は、所定の全流路長さLT(図3参照)、所定の計器摩擦係数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)、及び所定の流速(V)に基づいている。或る実施形態では、所定の圧力降下(ΔP)は、次の式 The compact vibratory flow meter 200 further includes a predetermined pressure drop (ΔP) in the one or more flow conduits 301. The predetermined pressure drop (ΔP) includes a predetermined total flow path length L T (see FIG. 3), a predetermined instrument friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter (ID), a predetermined fluid density (ρ f ), And based on a predetermined flow rate (V). In some embodiments, the predetermined pressure drop (ΔP) is:

Figure 2013079984

によって計算することができる。
Figure 2013079984

Can be calculated by:

小型振動流量計200は、更に、1つ又は複数の流れ導管301内の所定の圧力定格値を含んでいる。所定の圧力定格値は、具体的な用途に従って選択することもできるし、末端のユーザーが選択することもできる。   The compact vibratory flow meter 200 further includes a predetermined pressure rating within the one or more flow conduits 301. The predetermined pressure rating can be selected according to the specific application, or can be selected by the end user.

或る実施形態の小型振動流量計200は、高いアスペクト比を有するように作られている。或る実施形態では、計器の全長(L)は、実質的に、流量計のマニホルド104同士の間の距離であり(図2参照)、計器の全高(H)は、実質的に、入口/出口のマニホルドの中心線と最も遠い中心線(即ち、弓形部の頂の中心)の間の距離である。アスペクト比は、従って、流量計の全体的な形状及び寸法を、ほぼ正確に定量化している。高アスペクト比(L/H)は、流量計が、その長さに比べて高さが低いことを暗示している。従って、本発明による小型振動流量計200は、比較的小さいので、殆どの計器装置内に収納し易い。高アスペクト比であれば、小型振動流量計200を小さな空間内に取り付けることができる。高アスペクト比であれば、小型振動流量計200をより多くの用途に用いることができる。或る実施形態では、小型振動流量計200は、液体セメントを混合及び/又は汲み出すための機械を含め、セメントケーシングの運転にも用いられる。他の使用法や他の流動材料も考えられるし、それらも説明と請求項の範囲に含まれる。   In some embodiments, the small vibratory flow meter 200 is made to have a high aspect ratio. In one embodiment, the total length (L) of the meter is substantially the distance between the flow meter manifolds 104 (see FIG. 2), and the total height (H) of the meter is substantially the inlet / The distance between the center line of the exit manifold and the farthest center line (ie, the center of the apex of the bow). The aspect ratio therefore almost accurately quantifies the overall shape and dimensions of the flow meter. High aspect ratio (L / H) implies that the flow meter is low in height compared to its length. Therefore, the small vibration flow meter 200 according to the present invention is relatively small and can be easily accommodated in most instrument devices. If the aspect ratio is high, the small vibration flow meter 200 can be mounted in a small space. If the aspect ratio is high, the small vibration flow meter 200 can be used for more applications. In some embodiments, the compact vibratory flow meter 200 is also used for operation of cement casings, including machines for mixing and / or pumping liquid cement. Other uses and other flow materials are contemplated and are within the scope of the description and claims.

高さ対内径比(H/B)は、高さ(上記)対入口/出口マニホルドの内径の比である。高さ対内径比(H/B)は、小型振動流量計の垂直方向高さと、入口/出口の内径従って流れ導管の寸法との間の関係を反映している。従って、内径は、所与の流動材料圧力に対する、流速(V)と計器の摩擦係数(f)に影響を与える。或る流れ導管流量計では、内径(B)は、概ね流れ導管と同じ直径である。しかしながら、この内径は、流れ導管の内径と同じである必要は無い。   Height to inner diameter ratio (H / B) is the ratio of height (above) to the inner diameter of the inlet / outlet manifold. The height-to-inner diameter ratio (H / B) reflects the relationship between the vertical height of the small oscillating flow meter and the inlet / outlet inner diameter and thus the flow conduit dimensions. Thus, the inner diameter affects the flow velocity (V) and the instrument coefficient of friction (f) for a given fluid material pressure. In some flow conduit flow meters, the inner diameter (B) is approximately the same diameter as the flow conduit. However, this inner diameter need not be the same as the inner diameter of the flow conduit.

小型振動流量計200は、例えばセメント流動材料を含む流動材料に対する低い駆動周波数を特徴としている。この低い駆動周波数は、高アスペクト比と、従って小型の全体的設計を達成しながら達成されている。先行技術では、設計技術者は、低い駆動周波数の流量計の設計又は小型の流量計の設計の何れかを選択できたが、両方は選択できなかった。   The compact vibratory flow meter 200 features a low drive frequency for fluid materials including, for example, cement fluid materials. This low drive frequency is achieved while achieving a high aspect ratio and thus a compact overall design. In the prior art, the design engineer could choose either a low drive frequency flow meter design or a small flow meter design, but not both.

駆動周波数は、流動材料の流動率を測定するために、1つ又は複数の流れ導管301を振動させる周波数である。駆動周波数は、通常、流動材料の共振周波数か、それより低くなるように選択される。従って、駆動周波数は、流動材料の性質に依って変わる。更に、駆動周波数は、流量計の剛性による影響を受ける。剛性が上がると、通常は駆動周波数も上がる。低い駆動周波数を特徴とする小型の流量計を提供する際の基本的な難しさは、アスペクト比/全体寸法を下げると、剛性が上がることである。例えば、1つの設計上の特徴は計器の全長(L)である。流量計に他の変化を施さなくとも、計器の全長(L)が短くなると剛性が上がる。剛性に影響を及ぼす他の設計上の特徴は、流れ導管301の振動部の有効長LEである(図3参照)。有効長LEは、真っ直ぐ又は弓形の導管流量計では、全流路長LTより短い。有効長LEは、全流路長LTを短くするか、又は、流れ導管の両端を拘束するブレースバー、ブラケットなどを追加することによって短くすることができる。更に、有効長LEは、流量計の構成を変えることによって短くすることもできる。例えば、U字型流れ導管は、真っ直ぐな導管流量計より相当長い有効長LEを有している(図1と図3参照)。その結果、真っ直ぐな流れ導管又は緩やかな弓形の流れ導管に変えることによって、流量計の剛性と駆動周波数は、大いに上がる。 The drive frequency is the frequency that causes one or more flow conduits 301 to vibrate in order to measure the flow rate of the flow material. The drive frequency is usually selected to be at or below the resonant frequency of the flow material. Thus, the drive frequency varies depending on the nature of the flow material. Furthermore, the drive frequency is affected by the stiffness of the flow meter. As the stiffness increases, the drive frequency usually increases. The basic difficulty in providing a small flow meter featuring a low drive frequency is that the stiffness increases as the aspect ratio / overall dimensions are reduced. For example, one design feature is the total length (L) of the instrument. Even if other changes are not made to the flow meter, the rigidity increases as the total length (L) of the meter decreases. Other design features affecting the stiffness is the effective length L E of the vibrating portion of the flow conduit 301 (see FIG. 3). Effective length L E is a straight or arcuate conduit flow meter, less than total flow length L T. Effective length L E can be shortened by either shortening the entire flow path length L T, or, adding brace bar for restraining the ends of the flow conduits, brackets and the like. Furthermore, the effective length L E can also be shortened by changing the configuration of the flow meter. For example, U-shaped flow conduit has a considerable long effective length L E from the straight conduit flow meter (see Figure 1 and Figure 3). As a result, by changing to a straight flow conduit or a gentle arcuate flow conduit, the stiffness and drive frequency of the flow meter are greatly increased.

本発明の実施形態による流量計は、単に、先行技術の流量計を縮小したものではない。本発明の実施形態による流量計は、駆動周波数が、流動材料の共振周波数より低く、又は遙かに低くなるように設計されている。計器の駆動周波数は、流動材料の共振周波数から識別できるほど離れているのが理想的である。その結果、本発明の実施形態による流量計は、断面が低く、自己排水式の小型の振動流量計を提供し、同時に、同伴気体の量が様々に変化しても、所望の測定精度を実現する。   The flow meter according to embodiments of the present invention is not simply a reduction of prior art flow meters. A flow meter according to an embodiment of the present invention is designed such that the drive frequency is lower or much lower than the resonant frequency of the flow material. Ideally, the instrument drive frequency should be far enough away from the resonant frequency of the flow material. As a result, the flow meter according to the embodiment of the present invention provides a small self-draining vibration flow meter with a low cross section, and at the same time achieves the desired measurement accuracy even if the amount of entrained gas changes variously To do.

図3は、本発明の実施形態による小型振動流量計200の構成要素を示している。小型振動流量計200は、図2に示し、論じている構成要素に加えて、1つ又は複数の流れ導管301、ブレースバー306、ピックオフセンサー308、及びドライバ309を含んでいる。ピックオフセンサー、温度及び/又は圧力センサー、計器電子機器、必要な場合は釣合質量316などの様な別の構成要素を含んでいてもよい。   FIG. 3 shows the components of a compact vibratory flow meter 200 according to an embodiment of the present invention. The compact vibratory flow meter 200 includes one or more flow conduits 301, a brace bar 306, a pick-off sensor 308, and a driver 309 in addition to the components shown and discussed in FIG. Other components may be included such as pickoff sensors, temperature and / or pressure sensors, instrument electronics, balance mass 316 if necessary.

流れ導管301は、弓形の流れ導管を備えており、少なくとも2つの端部曲げ部314と、中央曲げ部312で形成されている弓形部を含んでいる。2つの端部曲げ部314それぞれは、約120度から約170度の間の端部曲げ角度Θを備えている。図示の実施形態では、端部曲げ角度Θは、約145度の曲げを備えている。弓形部は、端部の曲げ角度Θが小さくなるほど、流れ導管が更にU字型になり、有効長LEが長くなるので、有効長LEを長くすることができる。 The flow conduit 301 comprises an arcuate flow conduit and includes an arcuate portion formed by at least two end bends 314 and a central bend 312. Each of the two end bends 314 has an end bend angle Θ between about 120 degrees and about 170 degrees. In the illustrated embodiment, the end bend angle Θ comprises a bend of about 145 degrees. Arcuate portion, as the bending angle Θ of the end portion is reduced, the flow conduit is further U-shaped, the effective length L E is increased, it is possible to increase the effective length L E.

小型振動流量計200は、ブレースバー306を含んでいてもよい。ブレースバー306は、流れ導管301の両端を固定するために採用される。2つの流れ導管301を含む或る実施形態では、ブレースバー306は、追加的に流れ導管301を互いに固定することができる。ブレースバー306は、流量計200の有効長LEを設定する。有効長LEは、小型振動流量計200の剛性に影響を与えるので、有効長LEは、所望の駆動周波数を達成するために修正される。或る実施形態では、ブレースバー306は、所望の計器モードの分離/性能を維持しながら、小型振動流量計200の駆動周波数を下げるために、できるだけ離して取り付けられる。代わりに、或る実施形態では、ブレースバー306は、有効長LEを最大にするために、外されている。 The small vibration flow meter 200 may include a brace bar 306. Brace bars 306 are employed to secure the ends of the flow conduit 301. In certain embodiments including two flow conduits 301, the brace bar 306 can additionally secure the flow conduits 301 to each other. Brace bar 306 sets the effective length L E of the flow meter 200. Since the effective length L E affects the stiffness of the small oscillating flow meter 200, the effective length L E is modified to achieve the desired drive frequency. In some embodiments, the brace bars 306 are mounted as far apart as possible to reduce the drive frequency of the compact vibratory flow meter 200 while maintaining the desired instrument mode separation / performance. Alternatively, in some embodiments, the brace bar 306, in order to maximize the effective length L E, has been removed.

小型振動流量計200の作動に影響を与える別の特性は、1つ又は複数の流れ導管301の内側内径(B)である(図3参照)。内径は、マニホルド104の様な、小型振動流量計200の入口及び出口の内側直径である。或る実施形態の内径の断面積は、流れ導管の断面積に実質的に等しい。高さ対内径比は、従って、断面積当たりの流量計の弓形の量を示している。本発明の或る実施形態では、高さ対内径比(H/B)は、約10より小さい。   Another characteristic that affects the operation of the small vibratory flow meter 200 is the inner inner diameter (B) of one or more flow conduits 301 (see FIG. 3). The inner diameter is the inner diameter of the inlet and outlet of the small oscillating flow meter 200, such as the manifold 104. The cross-sectional area of the inner diameter of an embodiment is substantially equal to the cross-sectional area of the flow conduit. The height to inner diameter ratio thus indicates the amount of flow meter arcuate per cross-sectional area. In some embodiments of the invention, the height to inner diameter ratio (H / B) is less than about 10.

小型振動流量計200の作動に影響を与える別の特性は、1つ又は複数の流れ導管301に取り付けられた釣合重量316の追加的存在である。追加された釣合重量316は、流れ導管301の全体質量に影響を及ぼすが、剛性には実質的に影響を及ぼさない。従って、釣合重量316は、駆動周波数に影響を与える。流れ導管301の質量が増すと、駆動周波数が下がる。   Another characteristic that affects the operation of the compact vibratory flow meter 200 is the additional presence of a counterweight 316 attached to the one or more flow conduits 301. The added balance weight 316 affects the overall mass of the flow conduit 301 but does not substantially affect the stiffness. Accordingly, the balance weight 316 affects the drive frequency. As the mass of the flow conduit 301 increases, the drive frequency decreases.

小型振動流量計200の作動に影響を与える更に別の特性は、流れ導管301の壁の厚さである。壁の厚さは、通常は、流動材料の圧力に対応できるように選定される。しかしながら、配管壁が厚くなるほど、流れ導管301の剛性が上がる。従って、本発明による小型振動流量計200では、壁の厚さは、低い駆動周波数を達成するため、比較的薄くなるように選定される。流動材料の圧力が高くなければ、こうすることができる。   Yet another characteristic that affects the operation of the small vibratory flow meter 200 is the wall thickness of the flow conduit 301. The wall thickness is usually chosen to accommodate the fluid material pressure. However, the thicker the piping wall, the more rigid the flow conduit 301. Thus, in the small vibratory flow meter 200 according to the present invention, the wall thickness is selected to be relatively thin in order to achieve a low drive frequency. This can be done if the pressure of the fluidized material is not high.

図4は、空隙率の範囲に対する、実際の周波数対測定された周波数の周波数差(即ち、周波数エラー)のグラフである。グラフは、15psiの圧力でのセメント流動材料測定値を示している。下の線は、470Hzの駆動周波数で作動している先行技術の流量計に関しプロットした周波数値である。中間の線は、340Hzの駆動周波数で作動している先行技術の流量計に関しプロットした周波数値である。これに対して、上の線は、本発明による小型振動流量計の駆動周波数のプロットした周波数値であり、本発明による小型振動流量計は、約170Hzの駆動周波数で作動している。各周波数応答は、流れ導管の形状は同じであるが、有効長LEと導管の壁の厚さだけが異なる流量計からのものである。何れの空隙率の値についても、170Hzの流量計駆動周波数は、実際の応答から、0.5Hz以上は逸れていないことが、グラフから分かる。従って、250Hz未満の周波数で作動している小型振動流量計は、周波数測定において高レベルの精度を提供する。適切に低い作動周波数を選択することによって、少なくとも部分的には、所望のレベルの周波数精度を達成できることが、このグラフから分かる。 FIG. 4 is a graph of the frequency difference between actual frequency versus measured frequency (ie, frequency error) versus porosity range. The graph shows cement flow material measurements at a pressure of 15 psi. The lower line is the frequency value plotted for a prior art flow meter operating at a drive frequency of 470 Hz. The middle line is the frequency value plotted for a prior art flow meter operating at a drive frequency of 340 Hz. In contrast, the upper line is a plotted frequency value of the driving frequency of the small vibration flow meter according to the present invention, and the small vibration flow meter according to the present invention operates at a driving frequency of about 170 Hz. Each frequency response, the shape of the flow conduit is the same, but only the thickness of the effective length L E and the conduit wall from different flowmeter. It can be seen from the graph that for any porosity value, the 170 Hz flowmeter drive frequency does not deviate more than 0.5 Hz from the actual response. Thus, a small vibratory flow meter operating at a frequency below 250 Hz provides a high level of accuracy in frequency measurement. It can be seen from this graph that a desired level of frequency accuracy can be achieved, at least in part, by selecting a suitably low operating frequency.

図5は、空隙率の範囲に対する密度エラーのグラフである。密度は、概ね周波数の2乗分の1に等しい(ρ=1/f2)ので、密度エラーのグラフは、周波数差のグラフと相補形である。一番上の線は、470Hzの駆動周波数で作動している先行技術の流量計に関しプロットした密度値である。中間の線は、340Hzの駆動周波数で作動している先行技術の流量計に関しプロットした密度値である。これに対して、下の線は、本発明による小型振動流量計の密度値をプロットしたものであり、本発明による小型振動流量計は、170Hzの駆動周波数で作動している。何れの空隙率の値についても、170Hzの流量計によって測定された密度値は、実際の密度から、2.1パーセント以上は逸れていないことが、グラフから分かる。従って、250Hz未満の周波数で作動している小型振動流量計は、密度測定において高レベルの精度を提供する。 FIG. 5 is a graph of density error versus porosity range. Since the density is approximately equal to one half the frequency (ρ = 1 / f 2 ), the density error graph is complementary to the frequency difference graph. The top line is the density value plotted for a prior art flow meter operating at a drive frequency of 470 Hz. The middle line is the density value plotted for a prior art flow meter operating at a drive frequency of 340 Hz. On the other hand, the lower line is a plot of the density values of the small vibratory flow meter according to the present invention, which operates at a driving frequency of 170 Hz. It can be seen from the graph that for any porosity value, the density value measured by the 170 Hz flowmeter does not deviate more than 2.1 percent from the actual density. Thus, a small vibratory flow meter operating at a frequency of less than 250 Hz provides a high level of accuracy in density measurements.

図6A−6Bは、小型振動流量計200の自己排水式態様を示している。図6Aでは、流れ導管301は、垂直に向けられている。流れ導管301は、120度より大きい端部曲げ角度Θを含む弓形の構成を特徴とし、流れ導管301内のどの様な流動材料も、重力によって流れ出る(矢印参照)。同様に、図6Bでは、流れ導管301が水平方向に取り付けられていても、流動材料は、流れ導管301から流れ出る(2つの矢印参照)。この小型振動流量計200の自己排水式態様は、U字型の流量計を大幅に改良したものであり、自己排水式で無ければ、(例えば、セメント流動材料の様な)流動材料は、流れ導管301の内側に直ぐに溜まってしまう。   6A-6B show a self-draining aspect of the small vibratory flow meter 200. FIG. In FIG. 6A, the flow conduit 301 is oriented vertically. The flow conduit 301 features an arcuate configuration that includes an end bending angle Θ greater than 120 degrees, and any flow material in the flow conduit 301 flows out by gravity (see arrows). Similarly, in FIG. 6B, the flow material flows out of the flow conduit 301 (see two arrows) even though the flow conduit 301 is mounted horizontally. The self-draining aspect of this small vibratory flow meter 200 is a significant improvement over the U-shaped flow meter, and if it is not self-draining, a fluid material (such as a cement fluid material) will flow. It immediately accumulates inside the conduit 301.

図7は、本発明の或る実施形態による、多相流動材料の流動率を測定するための小型振動流量計を作るための方法の流れ図700である。ステップ701では、先に論じた様に、圧力降下が小型振動流量計に提供される。圧力降下は、所望の用途に合わせて選定することもできるし、末端のユーザーが指定することもできる。   FIG. 7 is a flow diagram 700 of a method for making a compact oscillating flow meter for measuring the flow rate of a multiphase flow material according to an embodiment of the present invention. In step 701, a pressure drop is provided to the small oscillating flow meter as previously discussed. The pressure drop can be selected for the desired application or can be specified by the end user.

或る実施形態では、幾つかの計器係数を使って圧力降下を求めることができる。例えば、圧力降下(ΔP)は、式(1)に従って計算される。流体密度値と受容可能な計器圧力降下(ΔP)が分かれば、1つ又は複数の流れ導管の内径(ID)と流路の全長LTは、式から求めることができる。 In some embodiments, several instrument factors can be used to determine the pressure drop. For example, the pressure drop (ΔP) is calculated according to equation (1). If fluid density value and an acceptable meter pressure drop ([Delta] P) is known, the total length L T of one or more flow conduits inside diameter (ID) and the channel can be determined from the equation.

ステップ702では、先に論じた様に、所定の小型の形状が提供される。   In step 702, a predetermined small shape is provided, as discussed above.

ステップ703では、小型振動流量計内の所定の圧力定格値が提供される。所定の圧力定格値は、小型振動流量計の、受容可能な上限圧力を指定する。更に、所定の圧力定格値は、流れ導管の壁の厚さに影響を与える。   In step 703, a predetermined pressure rating value in the small oscillating flow meter is provided. The predetermined pressure rating value specifies an acceptable upper pressure limit for the small vibratory flow meter. Furthermore, the predetermined pressure rating affects the wall thickness of the flow conduit.

ステップ704では、先に論じた様に、所定の端部曲げ角度Θが、小型振動流量計内に提供される。端部曲げ角度Θは、流れ導管の形状及び所望の流れ導管の有効長LEに依って変わる。本発明による小型振動流量計の端部曲げ角度Θは、約120度から約170度の範囲にある。端部曲げ角度Θが、流れ導管の弓形を形作る。 In step 704, as discussed above, a predetermined end bend angle Θ is provided in the compact vibratory flow meter. End bend angles Θ will vary depending on the effective length L E of the shape of the flow conduit and the desired flow conduit. The end bending angle Θ of the small vibration flow meter according to the present invention is in the range of about 120 degrees to about 170 degrees. The end bend angle Θ forms the arcuate shape of the flow conduit.

ステップ705では、駆動周波数が小型振動流量計に提供される。駆動周波数は、約250Hz未満である。或る実施形態では、駆動周波数は、約200Hz未満である。駆動周波数は、先に論じた様に、別の流量計パラメーターの関数として求められる。   In step 705, the drive frequency is provided to the small vibration flow meter. The drive frequency is less than about 250 Hz. In some embodiments, the drive frequency is less than about 200 Hz. The drive frequency is determined as a function of other flow meter parameters, as discussed above.

本発明による小型振動流量計は、必要に応じて幾つかの利点を提供するために、何れの実施形態に従ってでも採用することができる。本発明は、小型でアスペクト比が高いことを特徴とする小型振動流量計を提供する。本発明は、低い最大駆動周波数を好都合に提供する小型振動流量計を提供する。本発明は、全体の寸法と輪郭が同じ先行技術の流量計の駆動周波数よりも遙かに低い最大駆動周波数を好都合に提供する、小型振動流量計を提供する。   The small vibratory flow meter according to the present invention can be employed according to any embodiment to provide several advantages as required. The present invention provides a small vibration flow meter that is small and has a high aspect ratio. The present invention provides a compact vibratory flow meter that advantageously provides a low maximum drive frequency. The present invention provides a compact vibratory flow meter that advantageously provides a maximum drive frequency that is much lower than the drive frequency of prior art flow meters having the same overall dimensions and contours.

本発明は、小型振動流量計に、より具体的には、多相流動材料の流量を測定するための小型振動流量計に関する。 The present invention relates to a small vibration flow meter, and more particularly to a small vibration flow meter for measuring the flow rate of a multiphase flow material.

コリオリ質量流量計の様な振動導管センサーは、通常、流れる材料が入っている振動導管の運動を検出することによって作動する。質量流量、密度などの様な導管内の材料に関わる特性は、導管に関係付けられている運動変換器から受信した測定信号を処理することによって求められる。振動する材料が充填されているシステムの信号モードは、一般に、物質が中に入っている導管と、その中に入っている物質との質量、剛性及び減衰特性の組み合わせの影響を受ける。   Vibrating conduit sensors, such as Coriolis mass flowmeters, typically operate by detecting the motion of an oscillating conduit containing flowing material. Properties associated with the material in the conduit, such as mass flow rate, density, etc., are determined by processing the measurement signals received from the motion transducer associated with the conduit. The signal mode of a system filled with oscillating material is generally affected by a combination of the mass, stiffness and damping characteristics of the conduit in which the material is contained and the material contained therein.

代表的なコリオリ質量流量計は、パイプライン又は他の搬送システムに埋め込まれて接続されており、流体、スラリーなどシステム内の材料を運ぶ1つ又は複数の導管を含んでいる。各導管は、例えば、単純な曲げ、ねじり、半径方向及び連成のモードを含む一組の固有振動モードを有していると考えられる。或る代表的なコリオリ質量流量測定装置では、導管は、材料が導管を通って流れるときに、1つ又は複数の振動モードで加振され、導管の動きは、導管に沿って間隔を空けて配置されている複数の点で測定される。加振は、通常アクチュエータで、例えば、音声コイル型ドライバの様な導管を周期的に摂動する電子機械的装置で、行われる。質量流量は、変換器の場所における動きの間の時間遅延又は位相差によって求められる。2つのその様な変換器(又はピックオフセンサー)は、通常、単数又は複数の流れの導管の振動応答を測定するために利用され、通常、アクチュエータの上流と下流の位置に配置される。2つのピックオフセンサーは、ケーブルによって電子機器に接続されている。機器は、2つのピックオフセンサーから信号を受信し、質量流量の測定値を導き出すため、その信号を処理する。 A typical Coriolis mass flow meter is embedded and connected to a pipeline or other transport system, and includes one or more conduits that carry materials, such as fluids, slurries, etc. in the system. Each conduit is considered to have a set of natural vibration modes including, for example, simple bending, twisting, radial and coupled modes. In one typical Coriolis mass flow measurement device, the conduit is vibrated in one or more vibration modes as material flows through the conduit, and the movement of the conduit is spaced along the conduit. Measured at multiple points placed. Excitation is usually performed by an actuator, for example, an electromechanical device that periodically perturbs a conduit such as a voice coil type driver. Mass flow rate is determined by the time delay or phase difference between movements at the transducer location. Two such transducers (or pickoff sensors) are typically utilized in order to measure a vibrational response of the one or more flow conduits, typically located upstream and downstream of the position of the actuator. The two pickoff sensors are connected to the electronic device by a cable. The instrument receives signals from the two pickoff sensors and processes the signals to derive a mass flow measurement.

流動材料を測定するのに流量計を使用する際に難しいのは、流動材料が、多相流動状態況に在る様な一様でない場合である。多相流動状態では、流動材料は、気体相、液体相、及び固体相の内の2つ又はそれ以上を含んでいる。例えば、一般的な流量測定シナリオは、流動材料が、液体内に巻き込まれた気体を含んでいる場合である。空気は、一般的な巻き込まれる気体である。気体は圧縮可能なので、流動材料の特性が変化することがあり、従って、巻き込まれた気体(以後、同伴気体)は、流量計の読み取りを誤らせることもある。同伴気体は、質量流量及び密度の測定値の精度を悪化させ、従って、体積の測定に間接的に影響を与えることもある。   The difficulty in using a flow meter to measure the flow material is when the flow material is not uniform, such as in a multiphase flow condition. In a multiphase flow state, the flow material includes two or more of a gas phase, a liquid phase, and a solid phase. For example, a common flow measurement scenario is when the flow material contains a gas entrained in a liquid. Air is a general entrained gas. Since the gas is compressible, the properties of the flowable material may change, and therefore the entrained gas (hereinafter entrained gas) may cause the flow meter to misread. The entrained gas degrades the accuracy of mass flow rate and density measurements, and thus may indirectly affect volume measurements.

図1は、先行技術によるU字型振動流量計を示している。この先行技術のU字型振動流量計は、非常に低いアスペクト比を有しており、但し、アスペクト比は、計器の全長(L)を計器の全高(H)で割ったもの、即ち、アスペクト比=L/Hである。この図から、先行技術のアスペクト比は、通常、1よりずっと小さく、特に先行技術のU字型流量計ではそうであることが分かる。導管の直径が大きい用途では、この先行技術の流量計の小さいアスペクト比は、設置するのに大量の垂直方向の物理的空間を必要とすることになる。   FIG. 1 shows a U-shaped vibratory flow meter according to the prior art. This prior art U-shaped vibratory flow meter has a very low aspect ratio, where the aspect ratio is the total length (L) of the instrument divided by the total height (H) of the instrument, ie the aspect ratio. Ratio = L / H. From this figure, it can be seen that the prior art aspect ratio is usually much less than 1, especially for prior art U-shaped flow meters. In applications where the diameter of the conduit is large, the small aspect ratio of this prior art flow meter will require a large amount of vertical physical space to install.

多くの設定条件において、流量計のために使用できる物理的空間は限られている。例えば、計器の全長(L)と計器の全高(H)は、使用可能な取付空間の制約を受ける。その結果、長さ(L)と高さ(H)が両方共短く、アスペクト比(L/H)が高い(即ち、小型である)ことを特徴とする小型の流量計が必要とされている。更に、より小さくて、より小型であり、必要な測定能力と、高レベルの測定精度及び信頼度を提供することのできる流量計に対する要求が増大している。   In many setting conditions, the physical space available for the flow meter is limited. For example, the total length (L) of the instrument and the total height (H) of the instrument are limited by the usable installation space. As a result, there is a need for a small flow meter characterized by both a short length (L) and height (H) and a high aspect ratio (L / H) (ie, small size). . Furthermore, there is an increasing demand for flow meters that are smaller and smaller, and that can provide the required measurement capability and a high level of measurement accuracy and reliability.

先行技術では、小型の振動流量計を製作する試みは、その様な用途のための既存の流量計を縮小し、及び/又は、弓形又は真っ直ぐな流れ導管を使用する段階を含んでいる。しかしながら、これは、予期せぬ複雑な問題と、不満足な流量計精度に遭遇した。既存の流量計設計を縮小した結果の1つは、流れ導管の剛性が大幅に増すことである。剛性が増した結果、流量計の駆動周波数が上昇する。この比較的高い駆動周波数は、多相流動材料に対する性能及び/又は精度を低下させることになり、問題である。気体が流動材料に巻き込まれている場合(例えば、気泡)、流動材料の共振周波数は、影響を受け、純粋な流体の流動材料の共振周波数より低くなる。その結果、先行技術の流量計が採用する駆動周波数は、流動材料の共振周波数又はその付近になる。研究によって、流量計の精度は、多相流れの流動材料の共振周波数が流量計の駆動周波数に近づくと、低下することが分かっている。結果として、同伴気体は、流量計が、流動材料の流動率を正確に測定し、非流動率を測定することを不可能にする。   In the prior art, attempts to produce a small oscillating flow meter include scaling down existing flow meters for such applications and / or using arcuate or straight flow conduits. However, this was encountered with unexpected and complex problems and unsatisfactory flow meter accuracy. One result of reducing existing flow meter designs is a significant increase in flow conduit stiffness. As a result of the increased stiffness, the flow meter drive frequency increases. This relatively high drive frequency is problematic because it reduces performance and / or accuracy for multiphase flow materials. When gas is entrained in the flow material (eg, bubbles), the resonance frequency of the flow material is affected and is lower than the resonance frequency of the pure fluid flow material. As a result, the drive frequency employed by prior art flow meters is at or near the resonant frequency of the flow material. Studies have shown that the accuracy of flow meters decreases as the resonant frequency of multiphase flow material approaches the flow meter drive frequency. As a result, the entrained gas makes it impossible for the flow meter to accurately measure the flow rate of the flow material and measure the non-flow rate.

上記及びその他の問題は、多相流動材料の流量を測定するための小型振動流量計を提供することによって、解決され、技術上の進歩が達成される。 These and other problems are solved and technical advancements are achieved by providing a compact vibratory flow meter for measuring the flow rate of multiphase flow materials.

本発明の或る実施形態によれば、多相流動材料の流量を、1平方センチメートル当たり約0.7キログラム(10ポンド(psi))を上回る流動材料圧力で測定するための小型振動流量計が提供されている。この小型振動流量計は、1つ又は複数の流れ導管と、前記1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーと、前記1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを備えている。小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管の最大水駆動周波数が約250ヘルツ(Hz)未満である。小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比(L/H)が約2.5より大きく、1つ又は複数の流れ導管の高さ対内径比(H/B)が約10未満である。小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管内に、約120度から約170度の間の端部曲げ角度θを含む弓形の流れ導管形状を備えている。 In accordance with one embodiment of the present invention, a compact vibratory flow meter is provided for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 0.7 kilograms per square centimeter (10 pounds (psi)). Has been. The small oscillating flow meter is configured to vibrate the one or more flow conduits, at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits, and the one or more flow conduits. Has a driver that is. The compact vibratory flow meter further has a maximum water drive frequency of the one or more flow conduits of less than about 250 hertz (Hz). The compact vibratory flowmeter further has an aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits greater than about 2.5 and a height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits. Less than about 10. The miniature vibratory flow meter further comprises an arcuate flow conduit shape that includes an end bend angle θ between about 120 degrees and about 170 degrees within the one or more flow conduits.

本発明の或る実施形態によれば、多相流動材料の流量を、1平方センチメートル当たり約0.7キログラム(10ポンド(psi))を上回る流動材料圧力で測定するための小型振動流量計を作るための方法が提供されている。この方法は、1つ又は複数の流れ導管を提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーを提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを提供する段階と、を含んでいる。この方法は、更に、約250ヘルツ(Hz)未満である最大水駆動周波数を提供する段階と、約2.5より大きい1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比(L/H)を提供する段階と、約10未満である1つ又は複数の流れ導管の高さ対内径比(H/B)を提供する段階と、を含んでいる。この方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内に、約120度から約170度の間の端部曲げ角度θを含む弓形の流れ導管形状を提供する段階を含んでいる。 In accordance with certain embodiments of the present invention, a miniature vibratory flow meter is constructed for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 0.7 kilograms per square centimeter (10 pounds (psi)). A method for providing is provided. The method includes providing one or more flow conduits, providing at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits, and vibrating the one or more flow conduits. Providing a driver configured in such a manner. The method further provides providing a maximum water drive frequency that is less than about 250 hertz (Hz) and providing an aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits greater than about 2.5. And providing a height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits that is less than about 10. The method further includes providing an arcuate flow conduit shape including an end bend angle θ between about 120 degrees and about 170 degrees within the one or more flow conduits.

本発明の或る実施形態によれば、多相流動材料の流量を、1平方センチメートル当たり約0.7キログラム(10ポンド(psi))を上回る流動材料圧力で測定するための小型振動流量計を作るための方法が提供されている。この方法は、1つ又は複数の流れ導管を提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーを提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを提供する段階と、を含んでいる。この方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を提供する段階を含んでいる。この方法は、更に、約2.5より大きい1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比(L/H)を提供する段階と、約10未満である高さ対内径比(H/B)を提供する段階を含んでいる。この方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内に、約120度から約170度の間の端部曲げ角度θを提供する段階と、約250ヘルツ(Hz)未満である最大水駆動周波数を提供する段階を含んでいる。 In accordance with certain embodiments of the present invention, a miniature vibratory flow meter is constructed for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 0.7 kilograms per square centimeter (10 pounds (psi)). A method for providing is provided. The method includes providing one or more flow conduits, providing at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits, and vibrating the one or more flow conduits. Providing a driver configured in such a manner. The method further includes providing a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits and providing a predetermined pressure rating in the one or more flow conduits. The method further provides an aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits greater than about 2.5 and a height to inner diameter ratio (H / B) that is less than about 10. Includes steps to do. The method further provides providing an end bending angle θ between about 120 degrees and about 170 degrees in the one or more flow conduits, and a maximum water drive frequency that is less than about 250 hertz (Hz). Including providing a stage.

小型振動流量計の或る態様では、最大水駆動周波数は、約200Hz未満である。   In certain aspects of the small vibratory flow meter, the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz.

小型振動流量計の別の態様では、最大水駆動周波数は、1つ又は複数の流れ導管の有効長さLE、1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び1つ又は複数の流れ導管の導管形状に基づいている。 In another aspect of the compact vibratory flow meter, the maximum water drive frequency is the effective length L E of the one or more flow conduits, the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits, the one or more flows. Based on one or more balancing masses attached to the conduit and the conduit shape of the one or more flow conduits.

小型振動流量計の別の態様では、最大水駆動周波数は、小型振動流量計の、多相流動材料に対する所定の最小受容可能な密度精度に基づいている。   In another aspect of the small vibration flow meter, the maximum water drive frequency is based on a predetermined minimum acceptable density accuracy for the multi-phase flow material of the small vibration flow meter.

小型振動流量計の別の態様では、1つ又は複数の流れ導管は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている。   In another aspect of the compact vibratory flow meter, the one or more flow conduits comprise one or more substantially self-draining flow conduits.

小型振動流量計の別の態様では、小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を備えている。   In another aspect of the small oscillating flow meter, the small oscillating flow meter further comprises a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits.

小型振動流量計の別の態様では、小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の、所定の全流路長LT、所定の計器摩擦計数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)及び所定の流速(V)に基づく所定の圧力降下を備えている。 In another aspect of the small oscillating flow meter, the small oscillating flow meter further includes a predetermined total flow path length L T , a predetermined meter friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter in one or more flow conduits. (ID), a predetermined fluid density (ρ f ), and a predetermined pressure drop based on a predetermined flow velocity (V).

小型振動流量計の別の態様では、小型振動流量計は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を備えている。   In another aspect of the small oscillating flow meter, the small oscillating flow meter further comprises a predetermined pressure rating value in the one or more flow conduits.

本方法の或る態様では、最大水駆動周波数は、約200Hz未満である。   In some aspects of the method, the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz.

本方法の別の態様では、本方法は、1つ又は複数の流れ導管の有効長さLE、1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び1つ又は複数の流れ導管の導管形状に基づいて、最大水駆動周波数を求める段階を含んでいる。 In another aspect of the method, the method, one or effective length of the plurality of flow conduits L E, one or more flow conduits of the moment of inertia (I), attached to one or more flow conduits Determining a maximum water drive frequency based on the one or more balancing masses and the conduit geometry of the one or more flow conduits.

本方法の別の態様では、本方法は、小型振動流量計の、多相流動材料に対する所定の最小受容可能な密度精度に基づいて、最大水駆動周波数を求める段階を含んでいる。   In another aspect of the method, the method includes determining a maximum water drive frequency based on a predetermined minimum acceptable density accuracy for the multiphase flow material of the compact vibratory flow meter.

本方法の別の態様では、1つ又は複数の流れ導管は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている。   In another aspect of the method, the one or more flow conduits comprise one or more substantially self-draining flow conduits.

本方法の別の態様では、本方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を提供する段階を含んでいる。   In another aspect of the method, the method further includes providing a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits.

本方法の別の態様では、本方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の、所定の全流路長LT、所定の計器摩擦計数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)及び所定の流速(V)に基づく所定の圧力降下を提供する段階を含んでいる。 In another aspect of the method, the method further comprises a predetermined total flow path length L T , a predetermined instrument friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter (ID), in one or more flow conduits, Providing a predetermined pressure drop based on a predetermined fluid density (ρ f ) and a predetermined flow rate (V).

本方法の別の態様では、本方法は、更に、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を提供する段階を含んでいる。   In another aspect of the method, the method further includes providing a predetermined pressure rating value in the one or more flow conduits.

先行技術のU字型振動流量計を示している。1 shows a prior art U-shaped vibratory flow meter. 本発明の或る実施形態による小型振動流量計を示している。Fig. 2 shows a small vibratory flow meter according to an embodiment of the invention. 本発明の或る実施形態による小型振動流量計の構成要素を示している。Fig. 3 shows components of a miniature vibratory flow meter according to an embodiment of the invention. 空隙率の範囲に対する、実際の周波数対測定された周波数の周波数差(即ち、周波数エラー)のグラフである。FIG. 6 is a graph of frequency difference between actual frequency versus measured frequency (ie, frequency error) versus porosity range. 空隙率の範囲に対する密度エラーのグラフである。It is a graph of the density error with respect to the range of porosity. 図6Aと図6Bは、小型振動流量計の自己排水式態様を示している。6A and 6B show a self-draining aspect of a small vibratory flow meter. 本発明の或る実施形態による、多相流動材料の流動率を測定するための小型振動流量計を作るための方法の流れ図である。2 is a flow diagram of a method for making a small oscillating flow meter for measuring the flow rate of a multiphase flow material according to an embodiment of the invention.

各図面を通して、同じ参照番号は同じ要素を示している。   Like reference numerals refer to like elements throughout the drawings.

図2−7と以下の説明は、当業者に、本発明の最良の様式をどの様に作成し使用するかを教示する具体的な例を示している。本発明の原理を教示するために、幾つかの従来の態様を単純化又は省略している。当業者には、本発明の範囲に包含されるこれらの例からの変更を理解頂けよう。当業者には理解頂けるように、以下に述べる特徴を様々な方法で組み合わせると、本発明の多様な変更例を形成することができる。従って、本発明は、以下に述べる具体的な例ではなく、特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ限定される。   2-7 and the following description provide specific examples that teach those skilled in the art how to make and use the best mode of the invention. In order to teach the principles of the invention, some conventional aspects have been simplified or omitted. Those skilled in the art will appreciate variations from these examples that fall within the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that the features described below can be combined in various ways to form various variations of the invention. Accordingly, the invention is not limited to the specific examples described below, but only by the claims and their equivalents.

図2は、本発明の或る実施形態による小型振動流量計200を示している。小型振動流量計200は、マニホルド104、フランジ105、ケーシング102、及び導管部106を含んでいる。小型振動流量計200は、ケーシング102の内側に、導管部106の一部として1つ又は複数の流れ導管301(図3参照)を含んでいる。或る実施形態では、小型振動流量計200は、2つの流れ導管301を含んでいる。1つ又は複数の流れ導管301は、弓形の流れ導管であってもよい。   FIG. 2 illustrates a compact vibratory flow meter 200 according to an embodiment of the present invention. The small vibration flow meter 200 includes a manifold 104, a flange 105, a casing 102, and a conduit portion 106. The small oscillating flow meter 200 includes one or more flow conduits 301 (see FIG. 3) inside the casing 102 as part of the conduit portion 106. In some embodiments, the compact vibratory flow meter 200 includes two flow conduits 301. The one or more flow conduits 301 may be arcuate flow conduits.

或る実施形態の小型振動流量計200は、コリオリ流量計を備えている。別の実施形態では、小型振動流量計200は、振動濃度計を備えている。   The small vibration flow meter 200 of an embodiment includes a Coriolis flow meter. In another embodiment, the small vibration flow meter 200 includes a vibration densitometer.

小型振動流量計200は、所望の最小測定精度を達成するように設計することができる。小型振動流量計200は、最小密度測定精度を達成するように設計することもできる。小型振動流量計200は、多相流動材料に対して最小密度測定精度を達成するように設計することもできる。小型振動流量計200は、流動材料の流量及び非流量の両方を測定することができる。 The compact vibratory flow meter 200 can be designed to achieve the desired minimum measurement accuracy. The compact vibratory flow meter 200 can also be designed to achieve minimum density measurement accuracy. The compact vibratory flow meter 200 can also be designed to achieve minimum density measurement accuracy for multiphase flow materials. The small vibratory flow meter 200 can measure both the flow rate and non-flow rate of the flowing material.

多くの要因が、振動流量計の作動(従って、精度)に影響を及ぼす。作動に影響を及ぼす最も重要な因子の内の3つは、1つ又は複数の流れ導管を振動させるのに用いられる駆動周波数、流動材料圧力、及び流れ導管の形状である。小型振動流量計の適切な設計は、多相流動材料で使用する場合でも、一般的に、これらの3つの要因の適切な設計によって実現される。   Many factors affect the operation (and hence accuracy) of a vibrating flow meter. Three of the most important factors affecting operation are the drive frequency used to oscillate one or more flow conduits, the flow material pressure, and the shape of the flow conduits. Appropriate design of small oscillating flow meters is generally achieved by proper design of these three factors, even when used with multiphase flow materials.

本発明による小型振動流量計は、例えばセメント流動材料の様な水を含む何らかの流体に加える約250ヘルツ(Hz)未満の駆動周波数を含んでいる。或る実施形態では、駆動周波数は、約200ヘルツ未満である。駆動周波数は、1つ又は複数の流れ導管301の有効長さLE、1つ又は複数の流れ導管301の慣性モーメント(I)、及び1つ又は複数の流れ導管301の形状に基づいている。更に、駆動周波数は、必要に応じて、1つ又は複数の流れ導管301に随意的に取り付けられる1つ又は複数の釣合質量の影響を受ける。有効長さLEは、流れ導管の形状に依る。流れ導管の壁の厚さは、流動材料の圧力次第である。慣性モーメント(I)は、中でも、流れ導管の内径と流れ導管の壁の厚さ次第である。更に、駆動周波数は、所定の最小受容可能な密度精度に基づいている(図4及び付随の議論を参照)。 A small oscillating flow meter according to the present invention includes a drive frequency of less than about 250 hertz (Hz) applied to any fluid containing water, such as cement flow material. In some embodiments, the drive frequency is less than about 200 hertz. The drive frequency is based on the effective length L E of the one or more flow conduits 301, the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits 301, and the shape of the one or more flow conduits 301. Further, the drive frequency is affected by one or more balancing masses optionally attached to the one or more flow conduits 301 as required. Effective length L E depends on the shape of the flow conduit. The wall thickness of the flow conduit depends on the pressure of the flow material. The moment of inertia (I) depends, among other things, on the inner diameter of the flow conduit and the thickness of the wall of the flow conduit. Furthermore, the drive frequency is based on a predetermined minimum acceptable density accuracy (see FIG. 4 and accompanying discussion).

本発明による小型振動流量計は、1平方センチメートル当たり約0.7キログラム(10ポンド(psi))より大きな流動材料圧力を含んでいる。或る実施形態では、流動材料の圧力は、約0.77kg/cm 2 (10psi)から約33.25kg/cm 2 (475psi)の間にある。或る実施形態では、流動材料の圧力は、約1.05kg/cm 2 (15psi)より大きい。流動材料の圧力は、所望の用途に従って選択することもできるし、末端のユーザーが指定することもできる。 A small vibratory flow meter according to the present invention includes a fluid material pressure greater than about 0.7 kilograms per square centimeter (10 pounds (psi)) . In some embodiments, the pressure of the fluid material is between about 0.77kg / cm 2 (10psi) to about 33.25kg / cm 2 (475psi). In some embodiments, the pressure of the fluid material is greater than about 1.05kg / cm 2 (15psi). The pressure of the flow material can be selected according to the desired application or can be specified by the end user.

本発明による小型振動流量計は、所定の小型形状を含んでいる。所定の小型形状は、所定のアスペクト比(L/H)、所定の高さ対内径比(H/B)、又は弓形の流れ導管形状の内の1つ又はそれ以上を含んでいる。所定のアスペクト比(L/H)は、約2.5より大きい。所定の高さ対内径比(H/B)は、約10未満である。弓形の流れ導管形状は、120度から約170度の間の端部曲げ角度Θを含んでいる。弓形の流れ導管形状は、実質的に自己排水式である。   The small vibration flow meter according to the present invention includes a predetermined small shape. The predetermined miniature shape includes one or more of a predetermined aspect ratio (L / H), a predetermined height-to-inner diameter ratio (H / B), or an arcuate flow conduit shape. The predetermined aspect ratio (L / H) is greater than about 2.5. The predetermined height to inner diameter ratio (H / B) is less than about 10. The arcuate flow conduit shape includes an end bend angle Θ between 120 degrees and about 170 degrees. The arcuate flow conduit shape is substantially self-draining.

小型振動流量計200は、更に、1つ又は複数の流れ導管301内の所定の圧力降下(ΔP)を含んでいる。所定の圧力降下(ΔP)は、所定の全流路長さLT(図3参照)、所定の計器摩擦係数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)、及び所定の流速(V)に基づいている。或る実施形態では、所定の圧力降下(ΔP)は、次の式 The compact vibratory flow meter 200 further includes a predetermined pressure drop (ΔP) in the one or more flow conduits 301. The predetermined pressure drop (ΔP) includes a predetermined total flow path length L T (see FIG. 3), a predetermined instrument friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter (ID), a predetermined fluid density (ρ f ), And based on a predetermined flow rate (V). In some embodiments, the predetermined pressure drop (ΔP) is:

Figure 2013079984

によって計算することができる。
Figure 2013079984

Can be calculated by:

小型振動流量計200は、更に、1つ又は複数の流れ導管301内の所定の圧力定格値を含んでいる。所定の圧力定格値は、具体的な用途に従って選択することもできるし、末端のユーザーが選択することもできる。   The compact vibratory flow meter 200 further includes a predetermined pressure rating within the one or more flow conduits 301. The predetermined pressure rating can be selected according to the specific application, or can be selected by the end user.

或る実施形態の小型振動流量計200は、高いアスペクト比を有するように作られている。或る実施形態では、計器の全長(L)は、実質的に、流量計のマニホルド104同士の間の距離であり(図2参照)、計器の全高(H)は、実質的に、入口/出口のマニホルドの中心線と最も遠い中心線(即ち、弓形部の頂の中心)の間の距離である。アスペクト比は、従って、流量計の全体的な形状及び寸法を、ほぼ正確に定量化している。高アスペクト比(L/H)は、流量計が、その長さに比べて高さが低いことを暗示している。従って、本発明による小型振動流量計200は、比較的小さいので、殆どの計器装置内に収納し易い。高アスペクト比であれば、小型振動流量計200を小さな空間内に取り付けることができる。高アスペクト比であれば、小型振動流量計200をより多くの用途に用いることができる。或る実施形態では、小型振動流量計200は、液体セメントを混合及び/又は汲み出すための機械を含め、セメントケーシングの運転にも用いられる。他の使用法や他の流動材料も考えられるし、それらも説明と請求項の範囲に含まれる。   In some embodiments, the small vibratory flow meter 200 is made to have a high aspect ratio. In one embodiment, the total length (L) of the meter is substantially the distance between the flow meter manifolds 104 (see FIG. 2), and the total height (H) of the meter is substantially the inlet / The distance between the center line of the exit manifold and the farthest center line (ie, the center of the apex of the bow). The aspect ratio therefore almost accurately quantifies the overall shape and dimensions of the flow meter. High aspect ratio (L / H) implies that the flow meter is low in height compared to its length. Therefore, the small vibration flow meter 200 according to the present invention is relatively small and can be easily accommodated in most instrument devices. If the aspect ratio is high, the small vibration flow meter 200 can be mounted in a small space. If the aspect ratio is high, the small vibration flow meter 200 can be used for more applications. In some embodiments, the compact vibratory flow meter 200 is also used for operation of cement casings, including machines for mixing and / or pumping liquid cement. Other uses and other flow materials are contemplated and are within the scope of the description and claims.

高さ対内径比(H/B)は、高さ(上記)対入口/出口マニホルドの内径の比である。高さ対内径比(H/B)は、小型振動流量計の垂直方向高さと、入口/出口の内径従って流れ導管の寸法との間の関係を反映している。従って、内径は、所与の流動材料圧力に対する、流速(V)と計器の摩擦係数(f)に影響を与える。或る流れ導管流量計では、内径(B)は、概ね流れ導管と同じ直径である。しかしながら、この内径は、流れ導管の内径と同じである必要は無い。   Height to inner diameter ratio (H / B) is the ratio of height (above) to the inner diameter of the inlet / outlet manifold. The height-to-inner diameter ratio (H / B) reflects the relationship between the vertical height of the small oscillating flow meter and the inlet / outlet inner diameter and thus the flow conduit dimensions. Thus, the inner diameter affects the flow velocity (V) and the instrument coefficient of friction (f) for a given fluid material pressure. In some flow conduit flow meters, the inner diameter (B) is approximately the same diameter as the flow conduit. However, this inner diameter need not be the same as the inner diameter of the flow conduit.

小型振動流量計200は、例えばセメント流動材料を含む流動材料に対する低い駆動周波数を特徴としている。この低い駆動周波数は、高アスペクト比と、従って小型の全体的設計を達成しながら達成されている。先行技術では、設計技術者は、低い駆動周波数の流量計の設計又は小型の流量計の設計の何れかを選択できたが、両方は選択できなかった。   The compact vibratory flow meter 200 features a low drive frequency for fluid materials including, for example, cement fluid materials. This low drive frequency is achieved while achieving a high aspect ratio and thus a compact overall design. In the prior art, the design engineer could choose either a low drive frequency flow meter design or a small flow meter design, but not both.

駆動周波数は、流動材料の流量を測定するために、1つ又は複数の流れ導管301を振動させる周波数である。駆動周波数は、通常、流動材料の共振周波数か、それより低くなるように選択される。従って、駆動周波数は、流動材料の性質に依って変わる。更に、駆動周波数は、流量計の剛性による影響を受ける。剛性が上がると、通常は駆動周波数も上がる。低い駆動周波数を特徴とする小型の流量計を提供する際の基本的な難しさは、アスペクト比/全体寸法を下げると、剛性が上がることである。例えば、1つの設計上の特徴は計器の全長(L)である。流量計に他の変化を施さなくとも、計器の全長(L)が短くなると剛性が上がる。剛性に影響を及ぼす他の設計上の特徴は、流れ導管301の振動部の有効長LEである(図3参照)。有効長LEは、真っ直ぐ又は弓形の導管流量計では、全流路長LTより短い。有効長LEは、全流路長LTを短くするか、又は、流れ導管の両端を拘束するブレースバー、ブラケットなどを追加することによって短くすることができる。更に、有効長LEは、流量計の構成を変えることによって短くすることもできる。例えば、U字型流れ導管は、真っ直ぐな導管流量計より相当長い有効長LEを有している(図1と図3参照)。その結果、真っ直ぐな流れ導管又は緩やかな弓形の流れ導管に変えることによって、流量計の剛性と駆動周波数は、大いに上がる。 The drive frequency is the frequency that causes one or more flow conduits 301 to vibrate in order to measure the flow rate of the flowing material. The drive frequency is usually selected to be at or below the resonant frequency of the flow material. Thus, the drive frequency varies depending on the nature of the flow material. Furthermore, the drive frequency is affected by the stiffness of the flow meter. As the stiffness increases, the drive frequency usually increases. The basic difficulty in providing a small flow meter featuring a low drive frequency is that the stiffness increases as the aspect ratio / overall dimensions are reduced. For example, one design feature is the total length (L) of the instrument. Even if other changes are not made to the flow meter, the rigidity increases as the total length (L) of the meter decreases. Other design features affecting the stiffness is the effective length L E of the vibrating portion of the flow conduit 301 (see FIG. 3). Effective length L E is a straight or arcuate conduit flow meter, less than total flow length L T. Effective length L E can be shortened by either shortening the entire flow path length L T, or, adding brace bar for restraining the ends of the flow conduits, brackets and the like. Furthermore, the effective length L E can also be shortened by changing the configuration of the flow meter. For example, U-shaped flow conduit has a considerable long effective length L E from the straight conduit flow meter (see Figure 1 and Figure 3). As a result, by changing to a straight flow conduit or a gentle arcuate flow conduit, the stiffness and drive frequency of the flow meter are greatly increased.

本発明の実施形態による流量計は、単に、先行技術の流量計を縮小したものではない。本発明の実施形態による流量計は、駆動周波数が、流動材料の共振周波数より低く、又は遙かに低くなるように設計されている。計器の駆動周波数は、流動材料の共振周波数から識別できるほど離れているのが理想的である。その結果、本発明の実施形態による流量計は、断面が低く、自己排水式の小型の振動流量計を提供し、同時に、同伴気体の量が様々に変化しても、所望の測定精度を実現する。   The flow meter according to embodiments of the present invention is not simply a reduction of prior art flow meters. A flow meter according to an embodiment of the present invention is designed such that the drive frequency is lower or much lower than the resonant frequency of the flow material. Ideally, the instrument drive frequency should be far enough away from the resonant frequency of the flow material. As a result, the flow meter according to the embodiment of the present invention provides a small self-draining vibration flow meter with a low cross section, and at the same time achieves the desired measurement accuracy even if the amount of entrained gas changes variously To do.

図3は、本発明の実施形態による小型振動流量計200の構成要素を示している。小型振動流量計200は、図2に示し、論じている構成要素に加えて、1つ又は複数の流れ導管301、ブレースバー306、ピックオフセンサー308、及びドライバ309を含んでいる。ピックオフセンサー、温度及び/又は圧力センサー、計器電子機器、必要な場合は釣合質量316などの様な別の構成要素を含んでいてもよい。   FIG. 3 shows the components of a compact vibratory flow meter 200 according to an embodiment of the present invention. The compact vibratory flow meter 200 includes one or more flow conduits 301, a brace bar 306, a pick-off sensor 308, and a driver 309 in addition to the components shown and discussed in FIG. Other components may be included such as pickoff sensors, temperature and / or pressure sensors, instrument electronics, balance mass 316 if necessary.

流れ導管301は、弓形の流れ導管を備えており、少なくとも2つの端部曲げ部314と、中央曲げ部312で形成されている弓形部を含んでいる。2つの端部曲げ部314それぞれは、約120度から約170度の間の端部曲げ角度Θを備えている。図示の実施形態では、端部曲げ角度Θは、約145度の曲げを備えている。弓形部は、端部の曲げ角度Θが小さくなるほど、流れ導管が更にU字型になり、有効長LEが長くなるので、有効長LEを長くすることができる。 The flow conduit 301 comprises an arcuate flow conduit and includes an arcuate portion formed by at least two end bends 314 and a central bend 312. Each of the two end bends 314 has an end bend angle Θ between about 120 degrees and about 170 degrees. In the illustrated embodiment, the end bend angle Θ comprises a bend of about 145 degrees. Arcuate portion, as the bending angle Θ of the end portion is reduced, the flow conduit is further U-shaped, the effective length L E is increased, it is possible to increase the effective length L E.

小型振動流量計200は、ブレースバー306を含んでいてもよい。ブレースバー306は、流れ導管301の両端を固定するために採用される。2つの流れ導管301を含む或る実施形態では、ブレースバー306は、追加的に流れ導管301を互いに固定することができる。ブレースバー306は、流量計200の有効長LEを設定する。有効長LEは、小型振動流量計200の剛性に影響を与えるので、有効長LEは、所望の駆動周波数を達成するために修正される。或る実施形態では、ブレースバー306は、所望の計器モードの分離/性能を維持しながら、小型振動流量計200の駆動周波数を下げるために、できるだけ離して取り付けられる。代わりに、或る実施形態では、ブレースバー306は、有効長LEを最大にするために、外されている。 The small vibration flow meter 200 may include a brace bar 306. Brace bars 306 are employed to secure the ends of the flow conduit 301. In certain embodiments including two flow conduits 301, the brace bar 306 can additionally secure the flow conduits 301 to each other. Brace bar 306 sets the effective length L E of the flow meter 200. Since the effective length L E affects the stiffness of the small oscillating flow meter 200, the effective length L E is modified to achieve the desired drive frequency. In some embodiments, the brace bars 306 are mounted as far apart as possible to reduce the drive frequency of the compact vibratory flow meter 200 while maintaining the desired instrument mode separation / performance. Alternatively, in some embodiments, the brace bar 306, in order to maximize the effective length L E, has been removed.

小型振動流量計200の作動に影響を与える別の特性は、1つ又は複数の流れ導管301の内側内径(B)である(図3参照)。内径は、マニホルド104の様な、小型振動流量計200の入口及び出口の内側直径である。或る実施形態の内径の断面積は、流れ導管の断面積に実質的に等しい。高さ対内径比は、従って、断面積当たりの流量計の弓形の量を示している。本発明の或る実施形態では、高さ対内径比(H/B)は、約10より小さい。   Another characteristic that affects the operation of the small vibratory flow meter 200 is the inner inner diameter (B) of one or more flow conduits 301 (see FIG. 3). The inner diameter is the inner diameter of the inlet and outlet of the small oscillating flow meter 200, such as the manifold 104. The cross-sectional area of the inner diameter of an embodiment is substantially equal to the cross-sectional area of the flow conduit. The height to inner diameter ratio thus indicates the amount of flow meter arcuate per cross-sectional area. In some embodiments of the invention, the height to inner diameter ratio (H / B) is less than about 10.

小型振動流量計200の作動に影響を与える別の特性は、1つ又は複数の流れ導管301に取り付けられた釣合重量316の追加的存在である。追加された釣合重量316は、流れ導管301の全体質量に影響を及ぼすが、剛性には実質的に影響を及ぼさない。従って、釣合重量316は、駆動周波数に影響を与える。流れ導管301の質量が増すと、駆動周波数が下がる。   Another characteristic that affects the operation of the compact vibratory flow meter 200 is the additional presence of a counterweight 316 attached to the one or more flow conduits 301. The added balance weight 316 affects the overall mass of the flow conduit 301 but does not substantially affect the stiffness. Accordingly, the balance weight 316 affects the drive frequency. As the mass of the flow conduit 301 increases, the drive frequency decreases.

小型振動流量計200の作動に影響を与える更に別の特性は、流れ導管301の壁の厚さである。壁の厚さは、通常は、流動材料の圧力に対応できるように選定される。しかしながら、配管壁が厚くなるほど、流れ導管301の剛性が上がる。従って、本発明による小型振動流量計200では、壁の厚さは、低い駆動周波数を達成するため、比較的薄くなるように選定される。流動材料の圧力が高くなければ、こうすることができる。   Yet another characteristic that affects the operation of the small vibratory flow meter 200 is the wall thickness of the flow conduit 301. The wall thickness is usually chosen to accommodate the fluid material pressure. However, the thicker the piping wall, the more rigid the flow conduit 301. Thus, in the small vibratory flow meter 200 according to the present invention, the wall thickness is selected to be relatively thin in order to achieve a low drive frequency. This can be done if the pressure of the fluidized material is not high.

図4は、空隙率の範囲に対する、実際の周波数対測定された周波数の周波数差(即ち、周波数エラー)のグラフである。グラフは、1.05kg/cm 2 (15psi)の圧力でのセメント流動材料測定値を示している。下の線は、470Hzの駆動周波数で作動している先行技術の流量計に関しプロットした周波数値である。中間の線は、340Hzの駆動周波数で作動している先行技術の流量計に関しプロットした周波数値である。これに対して、上の線は、本発明による小型振動流量計の駆動周波数のプロットした周波数値であり、本発明による小型振動流量計は、約170Hzの駆動周波数で作動している。各周波数応答は、流れ導管の形状は同じであるが、有効長LEと導管の壁の厚さだけが異なる流量計からのものである。何れの空隙率の値についても、170Hzの流量計駆動周波数は、実際の応答から、0.5Hz以上は逸れていないことが、グラフから分かる。従って、250Hz未満の周波数で作動している小型振動流量計は、周波数測定において高レベルの精度を提供する。適切に低い作動周波数を選択することによって、少なくとも部分的には、所望のレベルの周波数精度を達成できることが、このグラフから分かる。 FIG. 4 is a graph of the frequency difference between actual frequency versus measured frequency (ie, frequency error) versus porosity range. The graph shows cement flow material measurements at a pressure of 1.05 kg / cm 2 (15 psi) . The lower line is the frequency value plotted for a prior art flow meter operating at a drive frequency of 470 Hz. The middle line is the frequency value plotted for a prior art flow meter operating at a drive frequency of 340 Hz. In contrast, the upper line is a plotted frequency value of the driving frequency of the small vibration flow meter according to the present invention, and the small vibration flow meter according to the present invention operates at a driving frequency of about 170 Hz. Each frequency response, the shape of the flow conduit is the same, but only the thickness of the effective length L E and the conduit wall from different flowmeter. It can be seen from the graph that for any porosity value, the 170 Hz flowmeter drive frequency does not deviate more than 0.5 Hz from the actual response. Thus, a small vibratory flow meter operating at a frequency below 250 Hz provides a high level of accuracy in frequency measurement. It can be seen from this graph that a desired level of frequency accuracy can be achieved, at least in part, by selecting a suitably low operating frequency.

図5は、空隙率の範囲に対する密度エラーのグラフである。密度は、概ね周波数の2乗分の1に等しい(ρ=1/f2)ので、密度エラーのグラフは、周波数差のグラフと相補形である。一番上の線は、470Hzの駆動周波数で作動している先行技術の流量計に関しプロットした密度値である。中間の線は、340Hzの駆動周波数で作動している先行技術の流量計に関しプロットした密度値である。これに対して、下の線は、本発明による小型振動流量計の密度値をプロットしたものであり、本発明による小型振動流量計は、170Hzの駆動周波数で作動している。何れの空隙率の値についても、170Hzの流量計によって測定された密度値は、実際の密度から、2.1パーセント以上は逸れていないことが、グラフから分かる。従って、250Hz未満の周波数で作動している小型振動流量計は、密度測定において高レベルの精度を提供する。 FIG. 5 is a graph of density error versus porosity range. Since the density is approximately equal to one half the frequency (ρ = 1 / f 2 ), the density error graph is complementary to the frequency difference graph. The top line is the density value plotted for a prior art flow meter operating at a drive frequency of 470 Hz. The middle line is the density value plotted for a prior art flow meter operating at a drive frequency of 340 Hz. On the other hand, the lower line is a plot of the density values of the small vibratory flow meter according to the present invention, which operates at a driving frequency of 170 Hz. It can be seen from the graph that for any porosity value, the density value measured by the 170 Hz flowmeter does not deviate more than 2.1 percent from the actual density. Thus, a small vibratory flow meter operating at a frequency of less than 250 Hz provides a high level of accuracy in density measurements.

図6A−6Bは、小型振動流量計200の自己排水式態様を示している。図6Aでは、流れ導管301は、垂直に向けられている。流れ導管301は、120度より大きい端部曲げ角度Θを含む弓形の構成を特徴とし、流れ導管301内のどの様な流動材料も、重力によって流れ出る(矢印参照)。同様に、図6Bでは、流れ導管301が水平方向に取り付けられていても、流動材料は、流れ導管301から流れ出る(2つの矢印参照)。この小型振動流量計200の自己排水式態様は、U字型の流量計を大幅に改良したものであり、自己排水式で無ければ、(例えば、セメント流動材料の様な)流動材料は、流れ導管301の内側に直ぐに溜まってしまう。   6A-6B show a self-draining aspect of the small vibration flow meter 200. FIG. In FIG. 6A, the flow conduit 301 is oriented vertically. The flow conduit 301 features an arcuate configuration that includes an end bending angle Θ greater than 120 degrees, and any flow material in the flow conduit 301 flows out by gravity (see arrows). Similarly, in FIG. 6B, the flow material flows out of the flow conduit 301 (see two arrows) even though the flow conduit 301 is mounted horizontally. The self-draining aspect of this small vibratory flow meter 200 is a significant improvement over the U-shaped flow meter, and if it is not self-draining, a fluid material (such as a cement fluid material) will flow. It immediately accumulates inside the conduit 301.

図7は、本発明の或る実施形態による、多相流動材料の流量を測定するための小型振動流量計を作るための方法の流れ図700である。ステップ701では、先に論じた様に、圧力降下が小型振動流量計に提供される。圧力降下は、所望の用途に合わせて選定することもできるし、末端のユーザーが指定することもできる。 FIG. 7 is a flow diagram 700 of a method for making a small oscillating flow meter for measuring the flow rate of a multiphase flow material, according to an embodiment of the present invention. In step 701, a pressure drop is provided to the small oscillating flow meter as previously discussed. The pressure drop can be selected for the desired application or can be specified by the end user.

或る実施形態では、幾つかの計器係数を使って圧力降下を求めることができる。例えば、圧力降下(ΔP)は、式(1)に従って計算される。流体密度値と受容可能な計器圧力降下(ΔP)が分かれば、1つ又は複数の流れ導管の内径(ID)と流路の全長LTは、式から求めることができる。 In some embodiments, several instrument factors can be used to determine the pressure drop. For example, the pressure drop (ΔP) is calculated according to equation (1). If fluid density value and an acceptable meter pressure drop ([Delta] P) is known, the total length L T of one or more flow conduits inside diameter (ID) and the channel can be determined from the equation.

ステップ702では、先に論じた様に、所定の小型の形状が提供される。   In step 702, a predetermined small shape is provided, as discussed above.

ステップ703では、小型振動流量計内の所定の圧力定格値が提供される。所定の圧力定格値は、小型振動流量計の、受容可能な上限圧力を指定する。更に、所定の圧力定格値は、流れ導管の壁の厚さに影響を与える。   In step 703, a predetermined pressure rating value in the small oscillating flow meter is provided. The predetermined pressure rating value specifies an acceptable upper pressure limit for the small vibratory flow meter. Furthermore, the predetermined pressure rating affects the wall thickness of the flow conduit.

ステップ704では、先に論じた様に、所定の端部曲げ角度Θが、小型振動流量計内に提供される。端部曲げ角度Θは、流れ導管の形状及び所望の流れ導管の有効長LEに依って変わる。本発明による小型振動流量計の端部曲げ角度Θは、約120度から約170度の範囲にある。端部曲げ角度Θが、流れ導管の弓形を形作る。 In step 704, as discussed above, a predetermined end bend angle Θ is provided in the compact vibratory flow meter. End bend angles Θ will vary depending on the effective length L E of the shape of the flow conduit and the desired flow conduit. The end bending angle Θ of the small vibration flow meter according to the present invention is in the range of about 120 degrees to about 170 degrees. The end bend angle Θ forms the arcuate shape of the flow conduit.

ステップ705では、駆動周波数が小型振動流量計に提供される。駆動周波数は、約250Hz未満である。或る実施形態では、駆動周波数は、約200Hz未満である。駆動周波数は、先に論じた様に、別の流量計パラメーターの関数として求められる。   In step 705, the drive frequency is provided to the small vibration flow meter. The drive frequency is less than about 250 Hz. In some embodiments, the drive frequency is less than about 200 Hz. The drive frequency is determined as a function of other flow meter parameters, as discussed above.

本発明による小型振動流量計は、必要に応じて幾つかの利点を提供するために、何れの実施形態に従ってでも採用することができる。本発明は、小型でアスペクト比が高いことを特徴とする小型振動流量計を提供する。本発明は、低い最大駆動周波数を好都合に提供する小型振動流量計を提供する。本発明は、全体の寸法と輪郭が同じ先行技術の流量計の駆動周波数よりも遙かに低い最大駆動周波数を好都合に提供する、小型振動流量計を提供する。   The small vibratory flow meter according to the present invention can be employed according to any embodiment to provide several advantages as required. The present invention provides a small vibration flow meter that is small and has a high aspect ratio. The present invention provides a compact vibratory flow meter that advantageously provides a low maximum drive frequency. The present invention provides a compact vibratory flow meter that advantageously provides a maximum drive frequency that is much lower than the drive frequency of prior art flow meters having the same overall dimensions and contours.

本発明の第1の態様は、多相流動材料の流量を、1平方センチメートル当たり約0.7キログラム(10ポンド(psi))より大きい流動材料圧力で測定するための小型振動流量計(200)であって、1つ又は複数の流れ導管(301)と、1つ又は複数の流れ導管(301)に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサー(308)と、1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバ(309)とを備え、  A first aspect of the present invention is a compact vibratory flow meter (200) for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 0.7 kilograms per square centimeter (10 pounds (psi)) One or more flow conduits (301), at least two pickoff sensors (308) attached to the one or more flow conduits (301), and to vibrate the one or more flow conduits A driver (309) configured as follows:
1つ又は複数の流れ導管(301)の最大水駆動周波数が約250ヘルツ(Hz)未満であることと、The maximum water drive frequency of the one or more flow conduits (301) is less than about 250 hertz (Hz);
1つ又は複数の流れ導管(301)のアスペクト比(L/H)が約2.5より大きいことと、The aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits (301) is greater than about 2.5;
1つ又は複数の流れ導管(301)の高さ対内径比(H/B)が約10未満であることと、The height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits (301) is less than about 10;
1つ又は複数の流れ導管(301)の弓形の流れ導管の形状が約120度から約170度の間の端部曲げ角度Θを含んでいる。The arcuate flow conduit shape of the one or more flow conduits (301) includes an end bend angle Θ between about 120 degrees and about 170 degrees.

本発明の第2の態様は、第1の態様の小型振動流量計(200)において、最大水駆動周波数は約200Hz未満である。  According to a second aspect of the present invention, in the small vibration flow meter (200) of the first aspect, the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz.

本発明の第3の態様は、第1の態様の小型振動流量計(200)において、最大水駆動周波数は、1つ又は複数の流れ導管(301)の有効長さL  According to a third aspect of the present invention, in the miniature vibratory flow meter (200) of the first aspect, the maximum water drive frequency is an effective length L of one or more flow conduits (301). EE 、1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、1つ又は複数の流れ導管(301)に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び1つ又は複数の流れ導管(301)の導管形状に基づいている。The moment of inertia (I) of the one or more flow conduits, the one or more balancing masses attached to the one or more flow conduits (301), and the one or more flow conduits (301) Based on the conduit shape.

本発明の第4の態様は、第1の態様の小型振動流量計(200)において、最大水駆動周波数は、多相流動材料に対する小型振動流量計(200)の所定の最小受容可能な密度精度に基づいている。  According to a fourth aspect of the present invention, in the small vibration flow meter (200) of the first aspect, the maximum water drive frequency is a predetermined minimum acceptable density accuracy of the small vibration flow meter (200) for a multiphase flow material. Based on.

本発明の第5の態様は、第1の態様の小型振動流量計(200)において、1つ又は複数の流れ導管(301)は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている。  According to a fifth aspect of the present invention, in the miniature vibratory flow meter (200) of the first aspect, the one or more flow conduits (301) comprise one or more substantially self-draining flow conduits. I have.

本発明の第6の態様は、第1の態様の小型振動流量計(200)において、1つ又は複数の流れ導管(301)内の所定の圧力降下を更に備えている。  The sixth aspect of the present invention further comprises a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits (301) in the miniature vibratory flow meter (200) of the first aspect.

本発明の第7の態様は、第1の態様の小型振動流量計(200)において、1つ又は複数の流れ導管(301)内の、所定の全流路長L  A seventh aspect of the present invention provides a predetermined total flow path length L in one or more flow conduits (301) in the small vibration flow meter (200) of the first aspect. TT 、所定の計器摩擦係数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρ, Predetermined instrument friction coefficient (f), predetermined conduit inner diameter (ID), predetermined fluid density (ρ ff )及び所定の流速(V)に基づく所定の圧力降下を備えている。) And a predetermined pressure drop based on a predetermined flow velocity (V).

本発明の第8の態様は、第1の態様の小型振動流量計(200)において、1つ又は複数の流れ導管(301)内の所定の圧力定格値を更に備えている。  The eighth aspect of the present invention further comprises a predetermined pressure rating in the one or more flow conduits (301) in the miniature vibratory flow meter (200) of the first aspect.

本発明の第9の態様は、多相流動材料の流量を、1平方センチメートル当たり約0.7キログラム(10ポンド(psi))より大きい流動材料圧力で測定するための小型振動流量計を作るための方法であって、1つ又は複数の流れ導管を提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーを提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを提供する段階と、から成り、  A ninth aspect of the present invention is for making a compact vibratory flow meter for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 0.7 kilograms per square centimeter (10 pounds (psi)). A method comprising providing one or more flow conduits, providing at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits, and vibrating the one or more flow conduits Providing a driver configured to cause
約250ヘルツ(Hz)未満である最大水駆動周波数を提供する段階と、Providing a maximum water drive frequency that is less than about 250 hertz (Hz);
約2.5より大きい1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比を提供する段階と、Providing an aspect ratio of one or more flow conduits greater than about 2.5;
約10未満である1つ又は複数の流れ導管の高さ対内径比(H/B)を提供する段階と、Providing a height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits that is less than about 10;
1つ又は複数の流れ導管(301)内に、約120度から約170度の間の端部曲げ角度Θを含む弓形の流れ導管の形状を提供する段階と、を特徴とする。Providing an arcuate flow conduit shape including an end bend angle Θ between about 120 degrees and about 170 degrees in one or more flow conduits (301).

本発明の第10の態様は、第9の態様の方法において、最大水駆動周波数は約200Hz未満である。  According to a tenth aspect of the present invention, in the method of the ninth aspect, the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz.

本発明の第11の態様は、第9の態様の方法において、1つ又は複数の流れ導管の有効長さL  An eleventh aspect of the present invention provides the effective length L of one or more flow conduits in the method of the ninth aspect. EE 、1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び1つ又は複数の流れ導管の導管形状に基づいて最大水駆動周波数を求める段階を更に含んでいる。Based on the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits, the one or more balancing masses attached to the one or more flow conduits, and the conduit shape of the one or more flow conduits The method further includes determining a maximum water driving frequency.

本発明の第12の態様は、第9の態様の方法において、多相流動材料に対する小型振動流量計の所定の最小受容可能な密度精度に基づいて、最大水駆動周波数を求める段階を更に含んでいる。  A twelfth aspect of the present invention further includes the step of determining a maximum water drive frequency in the method of the ninth aspect based on a predetermined minimum acceptable density accuracy of a small oscillating flow meter for a multiphase flow material. Yes.

本発明の第13の態様は、第9の態様の方法において、1つ又は複数の流れ導管は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている。  A thirteenth aspect of the present invention is the method of the ninth aspect, wherein the one or more flow conduits comprise one or more substantially self-draining flow conduits.

本発明の第14の態様は、第9の態様の方法において、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を提供する段階を更に含んでいる。  A fourteenth aspect of the present invention further includes providing a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits in the method of the ninth aspect.

本発明の第15の態様は、第9の態様の方法において、1つ又は複数の流れ導管内の、所定の全流路長さL  According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of the ninth aspect, a predetermined total flow path length L in one or more flow conduits. TT 、所定の計器摩擦係数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρ, Predetermined instrument friction coefficient (f), predetermined conduit inner diameter (ID), predetermined fluid density (ρ ff )及び所定の流速(V)に基づく所定の圧力降下を提供する段階を更に含んでいる。And a predetermined pressure drop based on a predetermined flow rate (V).

本発明の第16の態様は、第9の態様の方法において、1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を提供する段階を更に含んでいる。  A sixteenth aspect of the present invention further comprises providing a predetermined pressure rating value in the one or more flow conduits in the method of the ninth aspect.

本発明の第17の態様は、多相流動材料の流量を、1平方センチメートル当たり約0.7キログラム(10ポンド(psi))より大きい流動材料圧力で測定するための小型振動流量計を作るための方法であって、1つ又は複数の流れ導管を提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーを提供する段階と、1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを提供する段階と、から成り、  A seventeenth aspect of the present invention is for making a compact vibratory flow meter for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 0.7 kilograms per square centimeter (10 pounds (psi)). A method comprising providing one or more flow conduits, providing at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits, and vibrating the one or more flow conduits Providing a driver configured to cause
1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を提供する段階と、Providing a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits;
1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を提供する段階と、Providing a predetermined pressure rating within the one or more flow conduits;
約2.5より大きい1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比(L/H)を提供する段階と、Providing an aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits greater than about 2.5;
約10未満である1つ又は複数の流れ導管の高さ対内径比(H/B)を提供する段階と、Providing a height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits that is less than about 10;
1つ又は複数の流れ導管内に約120度から約170度の間の端部曲げ角度Θを提供する段階と、Providing an end bend angle Θ between about 120 degrees and about 170 degrees in the one or more flow conduits;
約250ヘルツ(Hz)未満である1つ又は複数の流れ導管の最大水駆動周波数を提供する段階と、を特徴とする。Providing a maximum water drive frequency of the one or more flow conduits that is less than about 250 hertz (Hz).

本発明の第18の態様は、第17の態様の方法において、最大水駆動周波数は約200Hz未満である。  An eighteenth aspect of the present invention is the method of the seventeenth aspect, wherein the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz.

本発明の第19の態様は、第17の態様の方法において、1つ又は複数の流れ導管の有効長さL  According to a nineteenth aspect of the present invention, in the method of the seventeenth aspect, the effective length L of one or more flow conduits. EE 、1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び1つ又は複数の流れ導管の導管形状に基づいて、最大水駆動周波数を求める段階を更に含んでいる。Based on the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits, the one or more balancing masses attached to the one or more flow conduits, and the conduit shape of the one or more flow conduits The method further includes determining a maximum water drive frequency.

本発明の第20の態様は、第17の態様の方法において、多相流動材料に対する小型振動流量計の所定の最小受容可能な密度精度に基づいて、最大水駆動周波数を求める段階を更に含んでいる。  A twentieth aspect of the present invention further includes the step of determining a maximum water drive frequency in the method of the seventeenth aspect based on a predetermined minimum acceptable density accuracy of a miniature vibratory flow meter for a multiphase flow material. Yes.

本発明の第21の態様は、第17の態様の方法において、1つ又は複数の流れ導管は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている。  A twenty-first aspect of the present invention is the method of the seventeenth aspect, wherein the one or more flow conduits comprise one or more substantially self-draining flow conduits.

本発明の第22の態様は、第17の態様の方法において、所定の圧力降下は、所定の全流路長さL  A twenty-second aspect of the present invention is the method according to the seventeenth aspect, wherein the predetermined pressure drop is a predetermined total flow path length L. TT 、所定の計器摩擦係数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρ, Predetermined instrument friction coefficient (f), predetermined conduit inner diameter (ID), predetermined fluid density (ρ ff )及び所定の流速(V)に基づいている。) And a predetermined flow rate (V).

Claims (22)

多相流動材料の流動率を、平方インチ当たり約10ポンド(psi)より大きい流動材料圧力で測定するための小型振動流量計(200)であって、1つ又は複数の流れ導管(301)と、前記1つ又は複数の流れ導管(301)に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサー(308)と、前記1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバ(309)とを備えている小型振動流量計(200)において、
前記1つ又は複数の流れ導管(301)の最大水駆動周波数が約250ヘルツ(Hz)未満であることと、
前記1つ又は複数の流れ導管(301)のアスペクト比(L/H)が約2.5より大きいことと、
前記1つ又は複数の流れ導管(301)の高さ対内径比(H/B)が約10未満であることと、
前記1つ又は複数の流れ導管(301)の弓形の流れ導管の形状が約120度から約170度の間の端部曲げ角度Θを含んでいること、を特徴とする小型振動流量計。
A compact oscillating flow meter (200) for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 10 pounds per square inch (psi), comprising one or more flow conduits (301); At least two pickoff sensors (308) attached to the one or more flow conduits (301) and a driver (309) configured to vibrate the one or more flow conduits. In the small vibration flow meter (200) provided,
The maximum water drive frequency of the one or more flow conduits (301) is less than about 250 hertz (Hz);
The aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits (301) is greater than about 2.5;
The height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits (301) is less than about 10;
A compact vibratory flowmeter wherein the arcuate flow conduit shape of the one or more flow conduits (301) includes an end bend angle Θ between about 120 degrees and about 170 degrees.
前記最大水駆動周波数は約200Hz未満である、請求項1に記載の小型振動流量計(200)。   The small vibratory flow meter (200) of claim 1, wherein the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz. 前記最大水駆動周波数は、前記1つ又は複数の流れ導管(301)の有効長さLE、前記1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、1つ又は複数の流れ導管(301)に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び前記1つ又は複数の流れ導管(301)の導管形状に基づいている、請求項1に記載の小型振動流量計(200)。 The maximum water drive frequency is determined by the effective length L E of the one or more flow conduits (301), the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits, and the one or more flow conduits (301). The small oscillating flow meter (200) of claim 1, based on one or more balancing masses attached to and a conduit shape of the one or more flow conduits (301). 前記最大水駆動周波数は、多相流動材料に対する前記小型振動流量計(200)の所定の最小受容可能な密度精度に基づいている、請求項1に記載の小型振動流量計(200)。   The compact vibratory flowmeter (200) of claim 1, wherein the maximum water drive frequency is based on a predetermined minimum acceptable density accuracy of the compact vibratory flowmeter (200) for multiphase flow material. 前記1つ又は複数の流れ導管(301)は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている、請求項1に記載の小型振動流量計(200)。   The compact vibratory flow meter (200) of claim 1, wherein the one or more flow conduits (301) comprise one or more substantially self-draining flow conduits. 前記1つ又は複数の流れ導管(301)内の所定の圧力降下を更に備えている、請求項1に記載の小型振動流量計(200)。   The compact vibratory flowmeter (200) of claim 1, further comprising a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits (301). 前記1つ又は複数の流れ導管(301)内の、所定の全流路長LT、所定の計器摩擦係数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)及び所定の流速(V)に基づく所定の圧力降下を備えている、請求項1に記載の小型振動流量計(200)。 A predetermined total flow path length L T , a predetermined instrument friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter (ID), a predetermined fluid density (ρ f ), and a predetermined amount in the one or more flow conduits (301). The small vibratory flow meter (200) according to claim 1, comprising a predetermined pressure drop based on a flow velocity (V) of. 前記1つ又は複数の流れ導管(301)内の所定の圧力定格値を更に備えている、請求項1に記載の小型振動流量計(200)。   The compact vibratory flow meter (200) of claim 1, further comprising a predetermined pressure rating within the one or more flow conduits (301). 多相流動材料の流動率を、平方インチ当たり約10ポンド(psi)より大きい流動材料圧力で測定するための小型振動流量計を作るための方法であって、1つ又は複数の流れ導管を提供する段階と、前記1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーを提供する段階と、前記1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを提供する段階と、から成る方法において、
約250ヘルツ(Hz)未満である最大水駆動周波数を提供する段階と、
約2.5より大きい前記1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比を提供する段階と、
約10未満である前記1つ又は複数の流れ導管の高さ対内径比(H/B)を提供する段階と、
前記1つ又は複数の流れ導管(301)内に、約120度から約170度の間の端部曲げ角度θを含む弓形の流れ導管の形状を提供する段階と、を特徴とする方法。
A method for making a compact oscillating flow meter for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 10 pounds per square inch (psi), and provides one or more flow conduits Providing at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits; and providing a driver configured to oscillate the one or more flow conduits. And in a method consisting of:
Providing a maximum water drive frequency that is less than about 250 hertz (Hz);
Providing an aspect ratio of the one or more flow conduits greater than about 2.5;
Providing a height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits that is less than about 10;
Providing an arcuate flow conduit shape including an end bend angle θ between about 120 degrees and about 170 degrees in the one or more flow conduits (301).
前記最大水駆動周波数は約200Hz未満である、請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz. 前記1つ又は複数の流れ導管の有効長さLE、前記1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、前記1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び前記1つ又は複数の流れ導管の導管形状に基づいて前記最大水駆動周波数を求める段階を更に含んでいる、請求項9に記載の方法。 The effective length L E of the one or more flow conduits, the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits, the one or more balances attached to the one or more flow conduits The method of claim 9, further comprising determining the maximum water drive frequency based on mass and a conduit shape of the one or more flow conduits. 多相流動材料に対する前記小型振動流量計の所定の最小受容可能な密度精度に基づいて、前記最大水駆動周波数を求める段階を更に含んでいる、請求項9に記載の方法。   10. The method of claim 9, further comprising determining the maximum water drive frequency based on a predetermined minimum acceptable density accuracy of the miniature vibratory flow meter for multiphase flow material. 前記1つ又は複数の流れ導管は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている、請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the one or more flow conduits comprise one or more substantially self-draining flow conduits. 前記1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を提供する段階を更に含んでいる、請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, further comprising providing a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits. 前記1つ又は複数の流れ導管内の、所定の全流路長さLT、所定の計器摩擦係数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)及び所定の流速(V)に基づく所定の圧力降下を提供する段階を更に含んでいる、請求項9に記載の方法。 A predetermined total flow path length L T , a predetermined instrument friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter (ID), a predetermined fluid density (ρ f ), and a predetermined flow velocity in the one or more flow conduits. 10. The method of claim 9, further comprising providing a predetermined pressure drop based on (V). 前記1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を提供する段階を更に含んでいる、請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, further comprising providing a predetermined pressure rating within the one or more flow conduits. 多相流動材料の流動率を、平方インチ当たり約10ポンド(psi)より大きい流動材料圧力で測定するための小型振動流量計を作るための方法であって、1つ又は複数の流れ導管を提供する段階と、前記1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている少なくとも2つのピックオフセンサーを提供する段階と、前記1つ又は複数の流れ導管を振動させるように構成されているドライバを提供する段階と、から成る方法において、
前記1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力降下を提供する段階と、
前記1つ又は複数の流れ導管内の所定の圧力定格値を提供する段階と、
約2.5より大きい前記1つ又は複数の流れ導管のアスペクト比(L/H)を提供する段階と、
約10未満である前記1つ又は複数の流れ導管の高さ対内径比(H/B)を提供する段階と、
前記1つ又は複数の流れ導管内に約120度から約170度の間の端部曲げ角度θを提供する段階と、
約250ヘルツ(Hz)未満である前記1つ又は複数の流れ導管の最大水駆動周波数を提供する段階と、を特徴とする方法。
A method for making a compact oscillating flow meter for measuring the flow rate of a multiphase fluid material at a fluid material pressure greater than about 10 pounds per square inch (psi), and provides one or more flow conduits Providing at least two pickoff sensors attached to the one or more flow conduits; and providing a driver configured to oscillate the one or more flow conduits. And in a method consisting of:
Providing a predetermined pressure drop in the one or more flow conduits;
Providing a predetermined pressure rating within the one or more flow conduits;
Providing an aspect ratio (L / H) of the one or more flow conduits greater than about 2.5;
Providing a height to inner diameter ratio (H / B) of the one or more flow conduits that is less than about 10;
Providing an end bend angle θ between about 120 degrees and about 170 degrees in the one or more flow conduits;
Providing a maximum water drive frequency of the one or more flow conduits that is less than about 250 hertz (Hz).
前記最大水駆動周波数は約200Hz未満である、請求項17に記載の方法。   The method of claim 17, wherein the maximum water drive frequency is less than about 200 Hz. 前記1つ又は複数の流れ導管の有効長さLE、前記1つ又は複数の流れ導管の慣性モーメント(I)、前記1つ又は複数の流れ導管に取り付けられている1つ又は複数の釣合質量、及び前記1つ又は複数の流れ導管の導管形状に基づいて、前記最大水駆動周波数を求める段階を更に含んでいる、請求項17に記載の方法。 The effective length L E of the one or more flow conduits, the moment of inertia (I) of the one or more flow conduits, the one or more balances attached to the one or more flow conduits The method of claim 17, further comprising determining the maximum water drive frequency based on mass and a conduit shape of the one or more flow conduits. 多相流動材料に対する前記小型振動流量計の所定の最小受容可能な密度精度に基づいて、前記最大水駆動周波数を求める段階を更に含んでいる、請求項17に記載の方法。   The method of claim 17, further comprising determining the maximum water drive frequency based on a predetermined minimum acceptable density accuracy of the compact vibratory flow meter for multiphase flow material. 前記1つ又は複数の流れ導管は、1つ又は複数の実質的に自己排水式の流れ導管を備えている、請求項17に記載の方法。   The method of claim 17, wherein the one or more flow conduits comprise one or more substantially self-draining flow conduits. 前記所定の圧力降下は、所定の全流路長さLT、所定の計器摩擦係数(f)、所定の導管内径(ID)、所定の流体密度(ρf)及び所定の流速(V)に基づいている、請求項17に記載の方法。 The predetermined pressure drop is a predetermined total flow path length L T , a predetermined instrument friction coefficient (f), a predetermined conduit inner diameter (ID), a predetermined fluid density (ρ f ), and a predetermined flow velocity (V). The method of claim 17, which is based.
JP2013019604A 2013-02-04 2013-02-04 Small oscillating flow-meter for measuring flow quantity of multi-phase flow material Pending JP2013079984A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013019604A JP2013079984A (en) 2013-02-04 2013-02-04 Small oscillating flow-meter for measuring flow quantity of multi-phase flow material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013019604A JP2013079984A (en) 2013-02-04 2013-02-04 Small oscillating flow-meter for measuring flow quantity of multi-phase flow material

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011112418A Division JP2011180151A (en) 2011-05-19 2011-05-19 Small oscillating flowmeter for measuring fluidity of multi-phase flow material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013079984A true JP2013079984A (en) 2013-05-02

Family

ID=48526434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013019604A Pending JP2013079984A (en) 2013-02-04 2013-02-04 Small oscillating flow-meter for measuring flow quantity of multi-phase flow material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013079984A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003029761A1 (en) * 2001-09-21 2003-04-10 Oval Corporation Arch-shaped tube type coriolis meter and method of determining shape of the coriolis meter
JP2004526135A (en) * 2001-01-31 2004-08-26 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド Fluid delivery system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004526135A (en) * 2001-01-31 2004-08-26 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド Fluid delivery system
WO2003029761A1 (en) * 2001-09-21 2003-04-10 Oval Corporation Arch-shaped tube type coriolis meter and method of determining shape of the coriolis meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5425464B2 (en) A compact vibratory flow meter for measuring the flow rate of cement flow material
CA2603096C (en) Compact vibratory flowmeter for measuring flow characteristics of a multi-phase flow material
KR101231108B1 (en) Very low frequency vibratory flow meter and method of forming and operating the same
US8289179B2 (en) Vibratory flow meter and method for correcting for entrained gas in a flow material
JP6416092B2 (en) Coriolis flow meter and method for improved meter zero
JP6804560B2 (en) Multi-channel flow pipe
JP6173465B2 (en) Vibrating sensor assembly with one-piece conduit fitting
EP3673241A1 (en) Vibratory flow meter with multichannel flow tube
KR101817537B1 (en) Method and apparatus for a vibratory meter
KR101250855B1 (en) A flow meter including a balanced reference member
JP2013079984A (en) Small oscillating flow-meter for measuring flow quantity of multi-phase flow material
JP2011180151A (en) Small oscillating flowmeter for measuring fluidity of multi-phase flow material
JP2012185185A (en) Compact vibratory flowmeter for measuring flow characteristics of cement flow material
KR20070118695A (en) Compact vibratory flowmeter for measuring flow characteristics of a multi-phase flow material
JP2022101615A (en) Method of measuring fluid by multi-channel flow tube
RU2353907C1 (en) Compact vibration flow metre for measurement of polyphase substance flow parametres
RU2427804C1 (en) Vibratory flow metre and procedure for introduction of correction for entrained gas in flowing material
JP2017083465A (en) Enhanced coriolis flowmeter and method associated with meter zero

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130204

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140123

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140627