JP2016526667A - 振動式流量計及び流量計を検証する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
結果として、導管の剛性は、最初の代表的な剛性値(又は当初に測定された剛性値)から、振動式流量計の寿命に亘って変化する。
質量流量(m)は以下の方程式によって生成され得る。
FCF=G×E×I (2)である。
剛性を検証する振動式流量計が、本願の実施形態に従って提供される。流量計の剛性を検証する振動式流量計は、1以上の流れチューブ及び第1と第2のピックオフセンサを含む流量計アセンブリと、1以上の流れチューブを振動させるように構成された第1及び第2のドライバと、第1と第2のピックオフセンサと第1及び第2のドライバに連結されたメータ電子機器を含み、該メータ電子機器は、第1及び第2のドライバを用いて一次振動モードにて流量計アセンブリを振動させ、一次振動モード用の第1及び第2のドライバの第1及び第2の一次モード電流及び一次振動モード用に第1及び第2のピックオフセンサによって生成される第1及び第2の一次モードの応答電圧を決定し、第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モードの応答電圧を用いて流量計の剛性値を生成し、流量計の剛性値を用いて振動式流量計の適正な動作を検証するように構成されている。
第1及び第2の一次モード電流は、命令された電流レベルを有するのが好ましい。
第1及び第2の一次モード電流は、測定された電流レベルを有するのが好ましい。
第2のドライバは、第1のドライバと相互に関係がないのが好ましい。
メータ電子機器は更に、流量計の剛性値を所定の剛性範囲と比較し、流量計の剛性値が所定の剛性範囲内にあるときは、振動式流量計の検証表示を生成し、流量計の剛性値が所定の剛性範囲内にないときは、振動式流量計の検証失敗表示を生成するように構成されているのが好ましい。
メータ電子機器は更に、第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モードの応答電圧を用いて、流量計の他の箇所の可撓性値を生成するように構成されているのが好ましい。
第1のドライバ電流及び第2のドライバ電流は、測定された電流レベルを有するのが好ましい。
第1の応答電圧及び第2の応答電圧は、第1及び第2のピックオフセンサによって定量化される略最大応答電圧を有するのが好ましい。
第2のドライバは、第1のドライバと相互に関係がないのが好ましい。
更に、第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モードの応答電圧を用いて、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値を生成する工程と、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値を、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲と比較する工程と、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲内にあれば、振動式流量計の検証表示を生成する工程と、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲内になければ、振動式流量計の検証失敗表示を生成する工程を含むのが好ましい。
当業者は、これらの例示から本発明の範囲内にある変形例を理解するだろう。当業者は、下記に述べられた特徴が種々の方法で組み合わされて、本発明の多数の変形例を形成することを理解するだろう。その結果、本発明は、下記に述べられた特定の例にではなく特許請求の範囲とそれらの等価物によってのみ限定される。
ホール102及び102’を有するフランジ103及び103’が入口端部104及び出口端部104’を介して、測定されるプロセス材料を搬送するプロセスライン(図示せず)に接続されると、材料はフランジ103のオリフィス101を通って流量計の端部104に入り、マニホールド150を通って、表面121を有する流れチューブ取付けブロック120に導かれる。マニホールド150内にて材料は分割され、流れチューブ130及び130’を介して送られる。流れチューブ130及び130’を出ると、プロセス材料はマニホールド150’内で1つの流れに再び結合され、その後、ボルト孔102’を有するフランジ103’によってプロセスライン(図示せず)に接続される出口端部104’に送られる。
メータ電子機器20は、第1及び第2のピックオフセンサ170L、170Rからのピックオフセンサ信号のような流量計アセンブリ10からの第1及び第2のセンサ信号を受信して処理する。
インターフェース201はリード165L及び165Rを介して、ドライバ180L及び180Rに駆動信号を送信する。インターフェース201はリード165L及び165Rを介して2つのドライバ180L及び180Rに1つの駆動信号を送信することができる。あるいは、インターフェース201はリード165L及び165Rを介してドライバ180L及び180Rに2つの別個の駆動信号を送信することができる。2つの別個の駆動信号は同じであり、又は互いに異なる。
インターフェース201は、図1のリード100を介して第1及び第2のピックオフセンサ170L及び170Rから第1及び第2のセンサ信号を受信する。インターフェース201は、フォーマット、増幅、バッファリング等の方法のようなあらゆる必要又は所望の信号調整を実行することが出来る。あるいは、信号調整の一部又は全ては処理システム203にて実行され得る。
一実施形態内のインターフェース201はデジタイザ(図示せず)を含み、センサ信号はアナログセンサ信号を含む。デジタイザはアナログセンサ信号をサンプリングしデジタル化し、デジタルセンサ信号を生成する。インターフェース/デジタイザはまた、あらゆる必要な縮小化(decimation)を実行することが出来、デジタルセンサ信号は処理が必要な信号量を減じ、処理時間を減じるべく、縮小化される。
処理システム203は、汎用目的のコンピュータ、マイクロプロセッシングシステム、論理回路あるいは他の一般的な目的の、又は特注の処理デバイスを含む。処理システム203は、多数の処理デバイス間に分散され得る。処理システム203は、格納システム204のような、あらゆる方法の一体化又は独立した電子格納媒体を含む。格納システム204は処理システム203に連結され、又は処理システム203内に一体化される。
更に、流れチューブ130及び130’が振動するときに、格納システム204は、第1及び第2のピックオフセンサ170L及び170Rによって生成された振動応答を格納することができる。
1以上の駆動信号は、例えば、流量計の検証励起信号(発信音)に加えて、一次モード振動及び二次モード振動を生成する駆動信号を含む。いくつかの実施形態内の一次モード振動は曲げモード振動を含み、いくつかの実施形態内の二次モード振動は捩りモード振動を含む。しかし、他の又は更なる振動モードも考えられ、それらは記載と特許請求の範囲内である。
一次振動モードと二次振動モードの両方が用いられるとき、剛性ベクトル又はマトリックスは各モードについて生成される。同様に、一次振動モードと二次振動モードの両方が用いられるとき、剛性部分とは他の箇所の可撓性ベクトル又はマトリックスは各モードについて生成される。
結果は次のとおりである。
固有/共振周波数(ωn)、減衰固有周波数(ωd)及び遅延特性(ζ)を備えるシステムパラメータは、極によって定義される。
極及び留数は、測定された周波数応答(FRFs)から評価される。極(λ)及び留数(R)は例えば反復計算法を用いて評価される。
FRFが別個の留数(RL)及び(RR)以外の共通の極(λ)を共有することを認めると、2つの測定は有利に結合されて、より堅固な極及び留数を決定する結果となる。
一実施形態にて、格納システム204は、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値218を格納する。流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値218は振動式流量計5の作動中に生成する振動応答型決定される剛性部分とは他の箇所の可撓性値を備える。剛性部分とは他の箇所の可撓性値を決定することは、剛性計算中に更なる曲線の当て嵌めのみを必要とし、幾つかの実施形態における方程式(18)の当て嵌めアルゴリズム又は工程の更なる反復のみを必要とする。剛性部分とは他の箇所の可撓性値は、剛性マトリックスと同じ形式を有する(方程式(19)及びそれに伴う記載を参照)。
同様に、一次及び二次振動モードの両方が用いられると、剛性部分とは他の箇所の可撓性ベクトル又はマトリックスが各モードについて生成される。
モデルは、速度FRFに変換され、項は解くことが可能なフォームを一層容易に得るように再構成される。
トーンの空間分離を増加させることは、解くときに数学的挙動が良い結果となる、何故ならマトリックスの列は一層区別されるからである。この分離を増加させる努力において、構成パラメータは以下に構成される。
幾つかの実施形態において、第2のドライバ180Rは第1のドライバ180Lと相互に関係がない。或いは、他の実施形態において、第1及び第2のドライバ180L及び180Rは相互に関連するように作動する。
幾つかの実施形態において、振動式流量計5の適正な動作を検証する工程は、流量計の剛性値216を所定の剛性範囲219と比較する工程と、流量計の剛性値216が所定の剛性範囲219内にあれば、振動式流量計5の検証表示を生成し、流量計の剛性値216が所定の剛性範囲219内になければ、振動式流量計5の検証失敗表示を生成する工程を備える。
幾つかの実施形態において、検証ルーチン213を実行するとき、処理システム203は、第1及び第2の一次モード電流230及び第1及び第2の一次モード応答電圧231を用いて、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値218を生成し、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値218を所定の他の部分の可撓性範囲221と比較し、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値218が所定の他の部分の可撓性範囲221内にあれば、振動式流量計5の検証表示を生成し、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値218が所定の他の部分の可撓性範囲221内になければ、振動式流量計5の検証失敗表示を生成するように構成されている。
図4は、湾曲した流れチューブ130及び130’を有する振動式流量計5を表し、2つの平行な湾曲した流れチューブ130及び130’は曲げモードにて振動する。図の中の点線は、2つの流れチューブ130及び130’の待機位置を示す。曲げモードにおいて、チューブは曲げ軸W-W及びW’-W’に対して振動する。従って、流れチューブ130及び130’は周期的に互いに離れるように動き(湾曲した矢印で示されるように)、その後互いに近づく。各流れチューブ130及び130’は全体として、曲げ軸W-W及びW’-W’に対して動くことが示される。
幾つかの実施形態にて、一次振動モードは曲げモードを含む。しかし、振動モードは二次振動モード(図8及び下記の添付した記載を参照)を含む他の振動モードを備えることは理解されるべきである。また、一次振動モードにて流量計アセンブリを振動させることは、所定の振動モード及び該所定の振動モードについて略共振周波数にて振動させることを含むことも理解されるべきである。
第1及び第2の一次モード応答電圧は、第1及び第2のピックオフセンサによって生成された応答電圧である。第1及び第2の一次モード応答電圧は、一次振動モードの共振周波数にて又は共振周波数近傍にて、作動することで生成された電圧を含む。
ステップ604にて、新たに生成された流量計の剛性値は、基準の流量計剛性と比較される。流量計の剛性値が所定の剛性範囲内にあれば、方法はステップ605に分岐する。流量計の剛性値が所定の剛性範囲内になければ、方法はステップ606に分岐する。
この比較は、流量計の剛性値と基準の流量計剛性の間の差を決定することを含み、この差は所定の剛性範囲と比較される。所定の剛性範囲は、例えば測定精度における予期された変動を含む剛性範囲を含む。所定の剛性範囲は、検証失敗決定を生成するのに予測され、且つ重要ではない流量計の剛性内の変化量を描く。
ステップ605にて、流量計の剛性値と基準の流量計剛性の間の差が、所定の剛性範囲内にあるので、検証表示が生成される。従って、流量計剛性は大きく変化していないと決定される。結果が記録付けられ報告等されても、更なる動作を採る必要は無い。表示は、基準の流量計剛性がまだ有効であるというユーザーへの表示を含む。成功裡の検証表示は、基準の流量計剛性がなお正確で有用であり、振動式流量計がまだ正確に信頼性を以て作動していることを示す。
図7は、本発明の実施形態に従った、振動式流量計の流量計検証方法のフローチャート700である。ステップ701で、振動式流量計の流量計アセンブリは一次振動モードで振動して、以前に記載したように、一次モード振動応答を生成する。
ステップ703にて、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が生成される。以前に記載したように、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値は、第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モード応答電圧を用いて生成される。
ステップ704にて、新たに生成された流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値は、流量計の剛性部分とは他の箇所の基準の可撓性値と比較される。流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲内にあれば、方法はステップ705に分岐する。流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲内になければ、方法はステップ706に分岐する。
剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲は、任意の方法で決定される。1つの実施形態では、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲は、流量計の剛性部分とは他の箇所の基準の可撓性より上下の所定の許容差範囲を含む。或いは、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲は、流量計の剛性部分とは他の箇所の基準の可撓性値から上下の範囲境界を生成する標準偏差又は信頼水準から導き出され、又は他の適正な処理技術を用いて導き出される。
ステップ802にて、以前に記載されたように、第1及び第2の一次モード電流と、第1及び第2の一次モード応答電圧が決定される。
ステップ803にて、流量計アセンブリは二次振動モードにて振動されて、二次モード振動応答を生成する。幾つかの実施形態にて、二次モード振動応答は一次モード振動応答と同時に生成する。或いは、二次振動モードは一次振動モードと交互に起こる。
ステップ804にて、第1及び第2の二次モード駆動電流、及び第1及び第2の二次モード応答電圧が決定される。
ステップ805にて、以前に記載したように、流量計の剛性値が生成される。流量計の剛性値は、第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モード応答電圧を用いて生成される。流量計の剛性値は、第1及び第2の二次モード電流及び第1及び第2の二次モード応答電圧を用いて生成される。流量計の剛性値は、第1及び第2の一次モード電流、第1及び第2の一次モード応答電圧、第1及び第2の二次モード電流及び第1及び第2の二次モード応答電圧の両方を用いて生成される。
ステップ808にて、以前に記載したように、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が生成される。流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値は、第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モード応答電圧を用いて生成される。流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値は、第1及び第2の二次モード電流及び第1及び第2の二次モード応答電圧を用いて生成される。
流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値は、第1及び第2の一次モード電流、第1及び第2の一次モード応答電圧、第1及び第2の二次モード電流及び第1及び第2の二次モード応答電圧の両方を用いて生成される。
ステップ809にて、新たに生成された流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値は流量計の剛性部分とは他の箇所の基準の可撓性と比較される。流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲内であれば、方法はステップ810に分岐する。流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲内になければ、方法はステップ811に分岐する。
従って、上記の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲から決定されるべきである。
Claims (19)
- 流量計の剛性を検証する振動式流量計(5)であって、
1以上の流れチューブ(130、130’ )及び第1と第2のピックオフセンサ(170L、170R)を含む流量計アセンブリ(10)と、
前記1以上の流れチューブ(130、130’ )を振動させるように構成された第1及び第2のドライバ(180L、180R)と、
前記第1と第2のピックオフセンサ(170L、170R)と第1及び第2のドライバ(180L、180R)に連結されたメータ電子機器(20)を含み、
該メータ電子機器(20)は、前記第1及び第2のドライバ(180L、180R)を用いて一次振動モードにて流量計アセンブリ(10)を振動させ、一次振動モード用の第1及び第2のドライバ(180L、180R)の第1及び第2の一次モード電流(230)を決定し、一次振動モード用に第1及び第2のピックオフセンサ(170L、170R)によって生成される第1及び第2の一次モードの応答電圧(231)を決定し、第1及び第2の一次モード電流(230)及び第1及び第2の一次モードの応答電圧(231)を用いて流量計の剛性値(216)を生成し、流量計の剛性値(216)を用いて前記振動式流量計(5)の適正な動作を検証するように構成されている、振動式流量計(5)。 - 前記第1及び第2の一次モード電流(230)は、命令された電流レベルを有する、請求項1に記載の振動式流量計(5)。
- 前記第1及び第2の一次モード電流(230)は、測定された電流レベルを有する、請求項1に記載の振動式流量計(5)。
- 前記第2のドライバ(180R)は、前記第1のドライバ(180L)と相互に関係がない、請求項1に記載の振動式流量計(5)。
- 前記メータ電子機器(20)は更に、流量計の剛性値(216)を所定の剛性範囲(219)と比較し、流量計の剛性値(216)が所定の剛性範囲(219)内にあるときは、振動式流量計(5)の検証表示を生成し、流量計の剛性値(216)が所定の剛性範囲(219)内にないときは、振動式流量計(5)の検証失敗表示を生成するように構成されている、請求項1に記載の振動式流量計(5)。
- 前記メータ電子機器(20)は更に、第1及び第2のドライバ(180L、180R)を用いて二次振動モードにて流量計アセンブリ(10)を振動させ、第2の振動モード用に第1及び第2のドライバ(180L、180R)の第1及び第2の二次モード電流(236)を決定し、二次振動モード用に第1及び第2のピックオフセンサ(170L、170R)の第1及び第2の二次モード応答電圧(237)を決定し、第1及び第2の一次モード電流(230)及び第1及び第2の一次モードの応答電圧(231)、又は第1及び第2の二次モード電流(236)及び第1及び第2の二次モード応答電圧(237)の一方又は両方を用いて流量計の剛性値を生成するように構成されている、請求項1に記載の振動式流量計(5)。
- 前記メータ電子機器(20)は更に、第1及び第2の一次モード電流(230)及び第1及び第2の一次モードの応答電圧(231)を用いて、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値(218)を生成するように構成されている、請求項1に記載の振動式流量計(5)。
- 前記メータ電子機器(20)は更に、第1及び第2の一次モード電流(230)及び第1及び第2の一次モードの応答電圧(231)を用いて、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値(218)を生成し、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値(218)を、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲(221)と比較し、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値(218)が、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲(221)内にあれば、振動式流量計(5)の検証表示を生成し、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値(218)が、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲(221)内になければ、振動式流量計(5)の検証失敗表示を生成するように構成されている、請求項1に記載の振動式流量計(5)。
- 前記メータ電子機器(20)は更に、第1及び第2のドライバ(180L、180R)を用いて二次振動モードにて前記流量計アセンブリ(10)を振動させ、二次振動モード用の第1及び第2のドライバ(180L、180R)の第1及び第2の二次モード電流(236)を決定し、二次振動モード用の第1及び第2のピックオフセンサ(170L、170R)の第1及び第2の二次モード応答電圧(237)を決定し、第1及び第2の一次モード電流(230)及び第1及び第2の一次モードの応答電圧(231)、又は第1及び第2の二次モード電流(236)及び第1及び第2の二次モード応答電圧(237)の一方又は両方を用いて、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値(218)を生成するように構成されている、請求項1に記載の振動式流量計(5)。
- 第1のドライバと少なくとも第2のドライバを用いて一次振動モードにて振動式流量計の流量計アセンブリを振動させる工程と、
一次振動モード用の第1及び第2のドライバの第1及び第2の一次モード電流を決定し、一次振動モード用の第1及び第2のピックオフセンサの第1及び第2の一次モード応答電圧を決定する工程と、
第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モード応答電圧を用いて流量計の剛性値を生成する工程と、
流量計の剛性値を用いて振動式流量計の適正な動作を検証する工程を含む、振動式流量計用の流量計検証方法。 - 第1のドライバ電流及び第2のドライバ電流は、命令された電流レベルを有する、請求項10に記載の方法。
- 第1のドライバ電流及び第2のドライバ電流は、測定された電流レベルを有する、請求項10に記載の方法。
- 第1の応答電圧及び第2の応答電圧は、第1及び第2のピックオフセンサによって定量化される最大応答電圧を有する、請求項10に記載の方法。
- 前記第2のドライバは、前記第1のドライバと相互に関係がない、請求項10に記載の方法。
- 振動式流量計の適正な動作を検証する工程は、
流量計の剛性値を所定の剛性範囲と比較する工程と、
流量計の剛性値が所定の剛性範囲内にあるときは、振動式流量計の検証表示を生成する工程と、
流量計の剛性値が所定の剛性範囲内にないときは、振動式流量計の検証失敗表示を生成する工程を有する、請求項10に記載の方法。 - 更に、第1のドライバと少なくとも第2のドライバを用いて二次振動モードにて流量計アセンブリを振動させる工程と、
二次振動モード用の第1及び第2のドライバの第1及び第2の二次モード電流を決定し、二次振動モード用の第1及び第2のピックオフセンサの第1及び第2の二次モード応答電圧を決定する工程と、
第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モード応答電圧、又は第1及び第2の二次モード電流及び第1及び第2の二次モード応答電圧の一方又は両方を用いて流量計の剛性値を生成する工程を有する、請求項10に記載の方法。 - 更に、第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モード応答電圧を用いて、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値を生成する工程を有する、請求項10に記載の方法。
- 更に、第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モードの応答電圧を用いて、流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値を生成する工程と、
流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値を、剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲と比較する工程と、
流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲内にあれば、振動式流量計の検証表示を生成する工程と、
流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値が剛性部分とは他の箇所の所定の可撓性範囲内になければ、振動式流量計の検証失敗表示を生成する工程を含む、請求項10に記載の方法。 - 更に、第1のドライバと少なくとも第2のドライバを用いて二次振動モードにて流量計アセンブリを振動させる工程と、
二次振動モード用の第1及び第2のドライバの第1及び第2の二次モード電流を決定し、二次振動モード用の第1及び第2のピックオフセンサの第1及び第2の二次モード応答電圧を決定する工程と、
第1及び第2の一次モード電流及び第1及び第2の一次モード応答電圧、又は第1及び第2の二次モード電流及び第1及び第2の二次モード応答電圧の一方又は両方を用いて流量計の剛性部分とは他の箇所の可撓性値を生成する工程を有する、請求項10に記載の方法。
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