JP2017525947A - 流体モメンタム検出方法及び関連装置 - Google Patents
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Abstract
Description
音声−コイル型ドライバの如きドライバが1つ以上のフローチューブに力を加える。この力により1つ以上のフローチューブが振動する。流量計内を物質が流れていない時、フローチューブに沿ったすべての部位が同一の位相で振動する。物質がフローチューブを流れ始めると、コリオリ加速度により、フローチューブに沿った各部位がフローチューブに沿った他の部位に対して異なる位相を有するようになる。フローチューブの流入口側の位相はドライバの位相よりも遅れており、フローチューブの流出口側の位相はドライバの位相よりも進んでいる。フローチューブの2つの部位における運動を示す正弦波信号を生成するために、センサが流管の2つの異なる部位に配置されるのが一般的である。センサから受け取る2つの信号の位相差が時間の単位で算出される。
ある実施形態に従って1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法が提供されている。かかる方法は、流れる流体に起因する1つ以上の導管の伸張を示す伸張信号を伸張センサから受け取るステップと、モメンタム項を算出するステップとを有している。
ある実施形態にかかるセンサ組立体とメータ電子機器とを備える流量計が提供されている。ある実施形態によれば、かかる流量計は、1つ以上のフローチューブと、当該1つ以上のフローチューブと結合され、当該1つ以上のフローチューブにドライブモード振動を引き起こすような向きに配置されるドライバとを備えている。少なくとも2つのピックオフが、1つ以上のフローチューブと結合され、ドライブモードの振動を検出するように構成されている。1つ以上の伸張センサが1つ以上のフローチューブと結合され、当該1つ以上の伸張センサが1つ以上のフローチューブの流体モメンタム誘発ひずみに比例する振幅を有する信号を出力するように構成されており、メータ電子機器がモメンタム項を算出するように構成されている。
ある態様によれば、1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法は、流体の流れに起因する1つ以上の導管の伸張を示す伸張信号を伸張センサから受け取るステップと、モメンタム項を算出するステップとを有している。
好ましくは、モメンタム項を算出するステップは、
好ましくは、1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法は、温度センサから温度信号を受け取るステップと、温度補正モメンタム項(temperature corrected momentum term)を算出するステップとをさらに有している。
好ましくは、1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法は、ドライブ振動モードで1つ以上のフローチューブのうちの少なくとも1つのフローチューブを振動させるステップと、1つ以上のフローチューブのうちの少なくとも1つのフローチューブに第一のピックオフ及び第二のピックオフを設けるステップと、ドライブモード振動に対する振動応答に基づいて、第一のピックオフ及び第二のピックオフからそれぞれ第一のピックオフ信号及び第二のピックオフ信号を受け取るステップと、第一のピックオフ信号と第二のピックオフ信号との間の差を算出するステップと、ピックオフ信号差から質量流量を求めるステップと、質量流量をモメンタム項と比較するステップとを有している。
好ましくは、1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法は、流体の密度及びモメンタム項を用いて質量流量及び体積流量を算出するステップを有している。
好ましくは、流体の密度を提供するステップは流体の密度を測定するステップを含んでいる。
好ましくは、1つ以上のフローチューブには少なくとも1つの温度センサが結合され、メータ電子機器は温度補正モメンタム項を算出するように構成されている。
好ましくは、伸張センサはひずみゲージ、光学センサ及びレーザーのうちの少なくとも1つである。
好ましくは、1つ以上のフローチューブは180°のU字状の屈曲部及びΩ字状の屈曲部のうちの少なくとも1つを有している。
好ましくは、1つ以上のフローチューブと結合される1つ以上の伸張センサは、1つ以上のフローチューブのうちの第一のフローチューブと結合される第一の伸張センサと、1つ以上のフローチューブのうちの第二のフローチューブと結合される第二の伸張センサとから構成されている。
好ましくは、メータ電子機器は第一のフローチューブと第二のフローチューブと間の流れの非対称性を検出するように構成されている。
フランジ101、101’が測定されているプロセス物質を運ぶプロセスライン(図示せず)に接続されている場合、物質は、フランジ101の第一のオリフィス(図1に図示せず)から流量計5の第一の端部110の中へと流入し、マニホルド102を通ってチューブ取り付けブロック109へと流れていく。マニホルド102内で、物質は、分流され、フローチューブ103、103’を通って送られる。フローチューブ103、103’から流出すると、プロセス物質は、マニホルド102’内で合流して1つのストリームとなり、その後、第二の端部112へ導かれる。この第二の端部112は、フランジ101’によってプロセス配管(図示せず)と接続されている。
それに加えて、インターフェース201は、たとえば通信径路26を介してメータ電子機器20と外部デバイスとの間の通信を可能とすることができる。インターフェース201は、いかなる電子通信、光学通信または無線通信をも可能とすることができる。
処理システム203は、メータ電子機器20のオペレーションを実行することができ、また、センサ組立体10からの測定値を処理することができる。処理システム203は、1つ以上の処理ルーチンを実行して測定値を処理することにより、1つ以上の特性値を生成するようになっている。
以上のように、本発明の特定の実施形態または実施例が例示の目的で記載されているが、当業者にとって明らかなように、本発明の技術範囲内において、さまざまな変更が可能である。本明細書に記載の教示内容を上述の及び対応する図面に記載の実施形態のみでなく他のデバイス、方法にも適用することができる。従って、本発明の技術範囲は添付の請求項によって決められるものである。
Claims (20)
- 1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法であって、
流体の流れに起因する前記1つ以上の導管の伸張を示す伸張信号を伸張センサから受け取るステップと、
モメンタム項を算出するステップと
を含む、1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。 - 温度センサから温度信号を受け取るステップと、温度補正モメンタム項を算出するステップとをさらに含む、請求項1に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。
- 前記温度補正モメンタム項を算出するステップが
FAyがアンカー力であり、
mvがモメンタム項であり、
εyが前記1つ以上の導管の軸線方向ひずみであり、
Atが前記1つ以上の導管の断面積であり、
Eが前記1つ以上の導管の弾性係数であり、
mが前記流体の質量流量であり、
vが前記流体の流速であり、
Aが前記流体の断面積であり、
pavgが前記流体の平均静圧であり、
αTが前記1つ以上の導管の線膨張係数であり、
ΔTが前記1つ以上の導管の温度変化である、請求項3に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。 - 前記1つ以上の導管が振動式流量計の1つ以上のフローチューブである、請求項1に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。
- 前記1つ以上のフローチューブのうちの少なくとも1つのフローチューブをドライブ振動モードで振動させるステップと、
前記1つ以上のフローチューブのうちの少なくとも1つのフローチューブに第一のピックオフ及び第二のピックオフを設けるステップと、
前記ドライブ振動モードに対する振動応答に基づいて、前記第一のピックオフ及び前記第二のピックオフからそれぞれ第一のピックオフ信号及び第二のピックオフ信号を受け取るステップと、
前記第一のピックオフ信号と前記第二のピックオフ信号との間の差を算出するステップと、
前記ピックオフ信号の差から質量流量を求めるステップと、
前記質量流量を前記モメンタム項と比較するステップと
を含む、請求項5に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。 - 前記質量流量を前記モメンタム項と比較するステップが、
式m=ρAvを用いて速度vを算出するステップと、
前記速度と前記質量流量を乗算することによりモメンタム積項算出値を算出するステップと、
前記モメンタム積項算出値を前記モメンタム項と比較するステップと、
前記モメンタム積項算出値が前記モメンタム項から前もって決められたしきい値より大きくずれている場合に故障を指摘するステップと
を有し、前記式で、
mが前記流体の質量流量であり、
ρが前記流体の密度であり、
Aが前記流体の断面積である、請求項6に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。 - 前記1つ以上の導管におけるモメンタムリディレクション力にさらされる導管領域の近傍に伸張センサを設けるステップに関し、該方法が、
前記ドライブ振動モードに対する振動応答に基づいて、第一の伸張センサ及び第二の伸張センサからそれぞれ第一の伸張センサ信号及び第二の伸張センサ信号を受け取るステップと、
前記第一の伸張センサ信号から第一のモメンタム項及び前記第二の伸張センサ信号から第二のモメンタム項を算出するステップと、
前記第一のモメンタム項を前記第二のモメンタム項と比較するステップと、
前記第一のフローチューブと前記第二のフローチューブとの間の流れの非対称性の存在の有無を判断するステップと
を有する、請求項5に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。 - 前記第一のモメンタム項と前記第二のモメンタム項との差が前もって決められたしきい値よりも大きい場合、流れに非対称性が存在する旨を指摘するステップをさらに有する、請求項8に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。
- 前記流体の密度及び前記モメンタム項を用いて質量流量及び体積流量を算出するステップを有する、請求項1に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。
- 前記流体の密度を提供するステップが前記流体の密度を測定するステップを有する、請求項10に記載の1つ以上の導管を流れる流体のモメンタムを求める方法。
- センサ組立体(10)とメータ電子機器(20)とを有する流量計(5)であって、
1つ以上のフローチューブ(103、103’)と、
前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)と結合され、前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)にドライブモード振動を誘発するような向きに配置されるドライバ(104)と、
前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)と結合され、前記ドライブモード振動を検出するように構成される少なくとも2つのピックオフ(105、105’)と、
前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)と結合される1つ以上の伸張センサ(120)とを備えており、
前記1つ以上の伸張センサ(120)が前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)の流体モメンタム誘発ひずみに比例する振幅を有する信号を出力するように構成され、
前記メータ電子機器(20)がモメンタム項を算出するように構成されてなる、センサ組立体(10)とメータ電子機器(20)とを有する流量計(5)。 - 前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)と結合される少なくとも1の温度センサ(106)を備え、前記メータ電子機器(20)が温度補正モメンタム項を算出するように構成されてなる、請求項12に記載のセンサ組立体(10)とメータ電子機器(20)とを有する流量計(5)。
- 前記伸張センサ(120)がひずみゲージ、光学センサ及びレーザーのうちの少なくとも1つである、請求項12に記載のセンサ組立体(10)とメータ電子機器(20)とを有する流量計(5)。
- 前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)が180°のU字状の屈曲部及びΩ字状の屈曲部のうちの少なくとも1つを有してなる、請求項12に記載のセンサ組立体(10)とメータ電子機器(20)とを有する流量計(5)。
- 前記信号が前記流体モメンタム誘発ひずみに比例する振幅を有する抵抗である、請求項12に記載のセンサ組立体(10)とメータ電子機器(20)とを有する流量計(5)。
- 前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)と結合される前記1つ以上の伸張センサ(120)が前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)のうちの第一のフローチューブ(103)と結合される第一の伸張センサ(120)と、前記1つ以上のフローチューブ(103、103’)のうちの第二のフローチューブ(103’)と結合される第二の伸張センサ(120)とから構成されてなる、請求項12に記載のセンサ組立体(10)とメータ電子機器(20)とを有する流量計(5)。
- 前記メータ電子機器(20)が前記第一のフローチューブ(103)と前記第二のフローチューブ(103’)と間の流れの非対称性を検出するように構成されてなる、請求項19に記載のセンサ組立体(10)とメータ電子機器(20)とを有する流量計(5)。
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