JP2021534386A - 流量計の剛性係数をいつ検証するかを決定する方法 - Google Patents

流量計の剛性係数をいつ検証するかを決定する方法 Download PDF

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Abstract

流量計(5)の剛性係数K(202、204)を何時検証するかを決定する方法(300)であって第1の剛性係数K(202)、複数の温度T(206)、複数の応答周波数ω(208)及び複数のドライバ電流I(210)を受信するステップと、平均温度T(212)、標準偏差温度T(214)、平均応答周波数ω(216)、標準偏差応答周波数ω(218)、平均ドライバ電流I(224)及び標準偏差ドライバ電流I(226)を決定するステップとを含む。後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含む第1の後続の値(236)が受信される。第1の後続の値(236)が、第1の各範囲(237)の外側にあると決定すれば、第2の剛性係数K(204)の決定が開始される。【選択図】図3a

Description

本発明は、流量計をいつ検証するかを決定するためのメータ検証及びメータ検証方法に関する。
コリオリ質量流量計や振動式管デンシトメータなどの振動式流管センサは、通常、流れ材料を含む振動式流管の動きを検出することによって動作する。質量流量、密度などの流管内の材料に関連する特性は、流管に関連するトランスデューサから受信した測定信号を処理することによって決定される。振動する材料が充填されたシステムの振動モードは、一般に、収容する流管及び該流管に含まれる材料の質量、剛性及び減衰特性の組み合わせによって影響を受ける。
振動式流量計の流管は、1つ又は複数の流管を含み得る。流管は、共振周波数で強制的に振動し、ここで流管の共振周波数は、流管内の流体の密度に比例する。流管の入口箇所と出口箇所にあるピックオフは、流管の両端間の相対振動を測定する。流動中、コリオリの力により振動する流管と流動質量が結合し、流管の両端間の振動に位相シフトが発生する。位相シフトは、質量流量に正比例する。
典型的なコリオリ質量流量計は1つまたは複数の流管を含み、該流管はパイプライン又は他の輸送システムにインラインで接続され、システム内の流体、スラリーなどの材料を運ぶ。各流管は、例えば、単純な曲げ、ねじれ、半径方向及び結合モードを含む一連の固有振動モードを有すると見なされる。一般的なコリオリ質量流量の測定用途では、材料が流管を流れるときに、流管が1つまたは複数の振動モードで励起され、流管の動きが流管に沿って間隔を置いて配置された地点で測定される。励起は、通常はドライバ、例えば、周期的に流管を摂動させるボイスコイルタイプのドライバなどの電気的機械装置によって付与される。質量流量は、ピックオフ位置での運動間の時間遅延又は位相差を測定することによって決定される。1つ又は複数の流管の振動応答を測定するために、通常、このような2つのピックオフセンサが使用され、該2つのピックオフセンサは通常、アクチュエータの上流及び下流の位置に配置される。2つのピックオフセンサは、ケーブルで電子機器に接続される。電子機器は、2つのピックオフセンサから信号を受信し、質量流量測定値を導出するために信号を処理する。
2つのセンサ信号間の位相差は、1つまたは複数の流管を流れる材料の質量流量に関連している。材料の質量流量は、2つのセンサ信号間の時間遅延に比例し、従って質量流量は、時間遅延に流量校正係数(FCF)を掛けることによって決定され、ここで、時間遅延は、周波数で割った位相差である。FCFは、流管の材料特性と断面特性を反映している。従来技術では、FCFは、パイプライン又は他の流管に流量計を設置する前の較正プロセスによって決定される。較正プロセスでは、流体が所定の流量で流管を通過し、位相差と流量の比率が計算される。
FCFはメータアセンブリの剛性特性に関連している。メータアセンブリの剛性特性Kが変化すると、FCFも変化する。従って、変更は、流量計によって生成される流量測定の精度に影響する。流管の材料特性と断面特性の変化は、例えば侵食や腐食によって引き起こされる可能性がある。
従って、流量計の高レベルの精度を維持してFCFが変化したかどうかを判断するために、流量計の流管の剛性係数Kを追跡して、メータアセンブリの剛性の変化を検出及び/又は定量化する必要がある。メータ検証ルーチンを実行すると、作業者はメータアセンブリの較正を簡単にチェックすることができる。
メータ検証の利点を享受するには、作業者はメータ検証をスケジュールする必要がある。通常、メータ検証は事前にスケジュールされた定期的な間隔で、又はプロセスの周囲でダウンタイムの機会が発生したときに実行される。プロセスは24時間体制で運用されることがあるため、メータ検証ルーチンを実行するのに都合のよい時間を特定するのが難しい場合や、作業者が都合のよい時間を特定する機会を逃す場合がある。都合のよい時間を特定する機会を逃すと、メータ検証の間に比較的長い時間が経過する可能性がある。その間、剛性係数Kの変化が、メータ検証の間で考慮されない場合があり、これは流量計の精度に影響を与え得る。
また、メータの剛性が変化していないときに、メータ検証ルーチンが実行される場合がある。ただし、メータ検証はプロセッサを集中的に使用し、多少混乱を招く可能性がある。作業者は、メータの剛性が変化した可能性がいつあるかを判断する方法がないため、メータの剛性が変化した可能性が低い場合でも、作業者は剛性を頻繁に確認し続ける必要がある。
必要なのは、メータの剛性が変化した可能性がある時期を特定する方法であり、これにより、メータ検証を必要に応じて実行することができる。
第1の態様によると、流量計の剛性係数Kをいつ検証するかを決定する方法が提供される。この方法は、第1の剛性係数Kを受信するステップを含む。この方法は、複数の温度T、複数の応答周波数ω、及び複数のドライブ電流Iを受信するステップをさらに含む。この方法は、複数の温度Tに基づいて平均温度T及び標準偏差温度Tを決定するステップをさらに含む。方法は更に、複数の応答周波数ωに基づいて、平均応答周波数ω及び標準偏差応答周波数ωを決定するステップを含む。方法は更に、複数のドライバ電流Iに基づいて、平均ドライバ電流I及び標準偏差ドライバ電流Iを決定するステップを含む。方法は更に、後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含む第1の後続の値を受信するステップを含む。第1の後続の値が、第1の各平均値から第1の各閾値を引いた値と、第1の各平均値に第1の各閾値を加えた値との間の値と規定される第1の各範囲の外側にあると決定すれば、第2の剛性係数Kの決定を開始するステップを含む。
第2の態様によると、流量計用のメータ電子機器が提供される。メータ電子機器は、流量計から振動応答を受信するインターフェイスと、該インターフェイスと通信する処理システムを備える。処理システムは、第1の剛性係数Kを受信するように構成される。処理システムは更に、複数の温度T、複数の応答周波数ω及び複数のドライバ電流Iを受信するように構成される。処理システムは更に、複数の温度Tに基づいて、平均温度T及び標準偏差温度Tを決定するように構成される。処理システムは更に、複数の応答周波数ωに基づいて、後続の応答周波数ω及び標準偏差応答周波数ωを決定するように構成される。処理システムは更に、複数のドライバ電流Iに基づいて、平均ドライバ電流I及び標準偏差ドライバ電流Iを決定するように構成される。処理システムは更に、後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含む第1の後続の値を受信するように構成される。第1の後続の値が、第1の各平均値から第1の各閾値を引いた値と、第1の各平均値に第1の各閾値を加えた値との間の値と規定される第1の各範囲の外側にあると決定すれば、処理システムは更に、第2の剛性係数Kの決定を開始するように構成される。
第3の態様によると、流量計の剛性係数Kを何時検証するかを決定するシステムが提供される。システムは剛性係数Kモジュール、学習モジュール及び監視モジュールを備える。
剛性係数Kモジュールは、第1の剛性係数Kを決定し、第2の剛性係数Kを決定するように構成される。
学習モジュールは、複数の温度T、複数の応答周波数ω及び複数のドライバ電流Iを受信し、複数の温度Tに基づいて、平均温度T及び標準偏差温度Tを決定し、複数の応答周波数ωに基づいて、後続の応答周波数ω及び標準偏差応答周波数ωを決定し、複数のドライバ電流Iに基づいて、平均ドライバ電流I及び標準偏差ドライバ電流Iを決定するように構成される。
監視モジュールは、後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含む第1の後続の値を受信し、第1の後続の値が、第1の各平均値から第1の各閾値を引いた値と、第1の各平均値に第1の各閾値を加えた値との間の値と規定される第1の各範囲の外側にあると決定すれば、第2の剛性係数Kの決定を開始するように構成される。
態様
更なる態様において、複数の温度T、複数の応答周波数ω及び複数のドライバ電流Iは第1の剛性係数Kの決定と同時に決定される。
更なる態様において、第1の各閾値は、第1の各標準偏差に所定の係数を乗じたものである。
更なる態様において、方法は更に後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含み、第1の後続の値とは異なる第2の後続の値を少なくとも受信するステップを含み、第1の後続の値が第1の各範囲の外側にあると決定するステップは更に、第2の後続の値が、第2の各平均値から第2の各閾値を引いた値と、第2の各平均値に第2の各閾値を加えた値との間の値と規定される第2の各範囲の外側にあると決定するステップを含む。
更なる態様において、方法は更に後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含み、第2の後続の値及び第1の後続の値とは異なる第3の後続の値を少なくとも受信するステップを含み、
第1の後続の値が第1の各範囲の外側にあると決定するステップは更に、第3の後続の値が、第3の各平均値から第3の各閾値を引いた値と、第3の各平均値に第3の各閾値を加えた値との間の値と規定される第3の各範囲の外側にあると決定するステップを含む。
更なる態様において、第1の剛性係数Kを受信するステップ又は第2の剛性係数Kの決定を開始するステップの少なくとも1つは更に、大凡の共振周波数における流量計の振動に対する応答を含む振動応答を振動計から受信するステップと、振動応答周波数ωを決定するステップと、振動応答電圧V及び振動応答ドライブ電流Iを決定するステップと、流量計の減衰特性ζを測定するステップと、振動応答周波数ω、振動応答電圧V、振動応答ドライブ電流I及び減衰特性ζから剛性係数Kを決定するステップを含む。
更なる態様において、複数の温度T、複数の応答周波数ω及び複数のドライバ電流Iは第1の剛性係数Kの決定と同時に決定される。
更なる態様において、第1の各閾値は、第1の各標準偏差に所定の係数を乗じたものである。
更なる態様において、処理システムは更に、後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含み、第1の後続の値とは異なる第2の後続の値を少なくとも受信するように構成され、第1の後続の値が第1の各範囲の外側にあると決定することは更に、第2の後続の値が、第2の各平均値から第2の各閾値を引いた値と、第2の各平均値に第2の各閾値を加えた値との間の値と規定される第2の各範囲の外側にあると決定することを含む。
更なる態様において、処理システムは更に、後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含み、第2の後続の値及び第1の後続の値とは異なる第3の後続の値を少なくとも受信するように構成され、第1の後続の値が第1の各範囲の外側にあると決定することは更に、第3の後続の値が、第3の各平均値から第3の各閾値を引いた値と、第3の各平均値に第3の各閾値を加えた値との間の値と規定される第3の各範囲の外側にあると決定することを含む。
更なる態様において、第1の剛性係数Kを受信すること又は第2の剛性係数Kの決定を開始することの少なくとも1つは更に、大凡の共振周波数における流量計の振動に対する応答を含む振動応答を振動計から受信することと、振動応答周波数ωを決定することと、振動応答電圧V及び振動応答ドライブ電流Iを決定することと、流量計の減衰特性ζを測定することと、振動応答周波数ω、振動応答電圧V、振動応答ドライブ電流I及び減衰特性ζから剛性係数Kを決定することを含む。
更なる態様において、複数の温度T、複数の応答周波数ω及び複数のドライバ電流Iは第1の剛性係数Kの決定と同時に決定される。
更なる態様において、第1の各閾値は、第1の各標準偏差に所定の係数を乗じたものである。
更なる態様において、監視モジュールは更に、後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含み、第1の後続の値とは異なる第2の後続の値を少なくとも受信するように構成され、第1の後続の値が第1の各範囲の外側にあると決定することは更に、第2の後続の値が、第2の各平均値から第2の各閾値を引いた値と、第2の各平均値に第2の各閾値を加えた値との間の値と規定される第2の各範囲の外側にあると決定することを含む。
更なる態様において、監視モジュールは更に、後続の温度T、後続の応答周波数ω又は後続のドライバ電流Iを含み、第2の後続の値及び第1の後続の値とは異なる第3の後続の値を少なくとも受信するように構成され、第1の後続の値が第1の各範囲の外側にあると決定することは更に、第3の後続の値が、第3の各平均値から第3の各閾値を引いた値と、第3の各平均値に第3の各閾値を加えた値との間の値と規定される第3の各範囲の外側にあると決定することを含む。
更なる態様において、剛性係数Kモジュールは更に、大凡の共振周波数における流量計の振動に対する応答を含む振動応答を振動計から受信し、振動応答周波数ωを決定し、振動応答電圧V及び振動応答ドライブ電流Iを決定し、流量計の減衰特性ζを測定し、振動応答周波数ω、振動応答電圧V、振動応答ドライブ電流I及び減衰特性ζから剛性係数Kを決定するように構成されている。
全ての図面にて、同じ符号は同じ要素を表す。
出願の例による流量計を示す。 出願の例によるメータ電子機器を示す。 出願の例による方法を記載したフローチャートである。 出願の例による方法を記載したフローチャートである。 出願の例による方法を記載したフローチャートである。 出願の例による方法を記載したフローチャートである。
本願は流量計の剛性係数をいつ検証するかを決定する方法、該方法を実行するメータ電子機器及び該方法を実行するシステムを開示する。
図1は、メータアセンブリ10とメータ電子機器20を備えた流量計5を記載する。メータアセンブリ10は、プロセス材料の質量流量及び密度に応答する。メータ電子機器20は、リード100を介してメータアセンブリ10に接続されて、経路26を介して密度、質量流量及び温度情報、ならびに本出願に関係のない他の情報を提供する。コリオリ流量計の構造が説明されているが、当業者には、本出願がコリオリ質量流量計によって提供される追加の測定能力なしに、振動管デンシトメータとして実施できることは明らかである。
メータアセンブリ10は、一対のマニホールド150及び150'、フランジネック110及び110'を有するフランジ103及び103'、一対の平行な流管130及び130'、ドライバ180、温度センサ190及び一対の速度ピックオフセンサ170L及び170Rを含む。流管130及び130'は、流管取り付けブロック120及び120'で互いに向かって収束する2つの本質的に真っ直ぐな側部脚部131及び131'及び出口脚部134及び134'を有する。流管130及び130'は、流管の長さに沿って2つの対称的な位置で曲がり、流管の長さ全体に亘って本質的に平行である。ブレースバー140及び140'は、各流管がその周りで振動する軸W及びW'を定義するのに役立つ。
流管130及び130'の側部脚部131、131'、134、134'は、流管取り付けブロック120及び120'に固定的に取り付けられ、これらのブロックは、次に、マニホールド150及び150'に固定的に取り付けられる。これは、メータアセンブリ10を通る連続的な閉じた材料経路を提供する。
穴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、測定されているプロセス材料を運ぶプロセスライン(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を通ってメータの入口端部104に入り、マニホールド150を通って、表面121を有する流管取り付けブロック120に導かれる。マニホールド150内で、材料は分割され、流管130及び130'を通って送られる。流管130及び130'を出ると、プロセス材料は、マニホールド150'内の単一の流れに再結合され、その後、ボルト穴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)に接続された出口端部104'に送られる。
流管130及び130'は、夫々曲げ軸W−W及びW'−W'の周りに、実質的に同じ質量分布、慣性モーメント及びヤング率を有するように選択され、流管取り付けブロック120及び120'に適切に取り付けられる。これらの曲げ軸は、ブレースバー140及び140'を通過する。
流管のヤング率は温度によって変化し、この変化が流れと密度の計算に影響を与えるので、測温抵抗体(RTD)温度センサ190が、流管130'に取り付けられ、流管の温度を連続的に測定する。流管の温度、従って通過する特定の電流に対してRTDの両端に現れる電圧は、流管を通過する材料の温度によって決まる。RTDの両端に現れる温度依存電圧は、メータ電子機器20によって周知の方法で使用されて、流管の温度変化による流管130及び130'の弾性率の変化を補償する。RTDは、リード195によってメータ電子機器20に接続されている。
両流管130及び130’はドライバ180によって、夫々の曲げ軸W及びW’を中心に反対方向に駆動され、これは流量計の第1の位相外れモードと呼ばれる。このドライバ180は、流管130’に取り付けられた磁石及び流管130に取り付けられた反対側のコイルなどの多くの周知の構成の何れか1つを含み、両方の流管を振動させるために交流が流れる。適切なドライブ信号は、メータ電子機器20によって、リード185を介して、ドライバ180に印加される。
メータ電子機器20は、リード195上のRTD温度信号、及びリード165L及び165R上に現れる左右の速度信号を夫々受信する。メータ電子機器20は、リード185に現れるドライブ信号をドライバ180に生成し、流管130及び130'を振動させる。メータ電子機器20は、左右の速度信号及びRTD信号を処理して、メータアセンブリ10を通過する材料の質量流量及び密度を計算する。この情報は、他の情報とともに、経路26を介してメータ電子機器20によって利用手段に印加される。
流量計を流れる材料の質量流量は、測定された時間遅延(又は位相差/周波数)に流量校正係数(FCF)を掛けることによって決定される。FCFは、流管の材料特性と断面特性を反映している。FCFは、メータアセンブリの剛性特性に関連している。メータアセンブリの剛性特性が変化すると、FCFも変化する。従って、流量計の剛性の変化は、流量計によって生成される流量測定の精度に影響を与える。
流量計の振動応答は、開ループの2次駆動モデルで表すことができる。2次駆動モデルは以下である。
Figure 2021534386
ここで、fはシステムに印加される力、Mはシステムの質量、Cは減衰特性及びKはシステムの剛性特性である。項目KはK=M(ω)を含み、項目CはC=M2ζωを含み、ζは減衰特性であり、ω=2πfであり、fはヘルツ単位でのメータアセンブリ10の固有振動数/共振周波数である。更に、xは振動の物理的変位距離であり、
Figure 2021534386
は流管の変位速度であり、
Figure 2021534386
は流管の変位加速度である。
これは一般にMCKモデルと言及される。この公式は以下の形式に再整理される。
Figure 2021534386
式(2)は更に、伝達関数形式に操作される。伝達関数形式では、力に対する変位の項が使用されて以下に示される。
Figure 2021534386
式(3)を単純化するために磁気関係を適用することができる。2つの適用可能な式は以下である。
Figure 2021534386
及び
Figure 2021534386
である。
式(4)のセンサ電圧V(ピックオフセンサ170L又は170Rで)は、ピックオフ感度係数BLPOにピックオフ運動速度
Figure 2021534386
を掛けたものに等しい。ピックオフ感度係数BLPOは、一般に既知又は各ピックオフセンサについて測定されている。式(5)のドライバ180によって生成される力fは、ドライバ感度係数BLDRにドライバ180に供給されたドライブ電流Iを掛けたものに等しい。ドライバ180のドライバ感度係数BLDRは、一般に既知又は測定される。係数BLPO及びBLDRは、両方とも温度の関数であり、温度測定によって修正される。
式(4)と式(5)の磁気関係を式(3)の伝達関数に代入すると、次の式が得られる。
Figure 2021534386
メータアセンブリ10が共振時に、すなわち共振周波数/固有振動数ω(ここで、ω=2πf)で開ループで駆動される場合、式(6)は次のように書き直すことができる。
Figure 2021534386
剛性を代入することにより、式(7)は次のように簡略化される。
Figure 2021534386
ここで、剛性係数Kは分離されて、以下の式を得る。
Figure 2021534386
その結果、減衰特性ζを、ドライブ電圧V及びドライブ電流Iとともに測定/定量化することにより、剛性係数Kを決定することができる。ピックオフからの応答電圧Vはドライブ電流Iとともに振動応答から決定される。剛性係数Kを決定するプロセスは、図4に関連して以下により詳細に記載される。
剛性係数は、メータの精度を検証するために時間の経過とともに追跡される。剛性係数Kの変化は、特定の流量計のFCFが変化したことを示している。剛性係数Kは、流量計の振動応答からのみ取得できる。剛性係数Kの変化を追跡することで、工場での分断的な較正プロセスを必要とせずに、メータの変化を検出して再校正できる。
図2は、実施形態によるメータ電子機器20を示す。メータ電子機器20は、インターフェイス201及び処理システム203を含む。メータ電子機器20は、例えば、メータアセンブリ10から振動応答240を受信する。メータ電子機器20は、振動応答240を処理して、メータアセンブリ10を通って流れる流動材料の流動特性を得る。さらに、一例によるメータ電子機器20では、振動応答240をまた処理して、メータアセンブリ10の剛性係数Kを決定する。さらに、メータ電子機器20は、メータアセンブリ10の剛性係数の変化ΔKを検出するために、時間の経過とともに2つ以上のそのような振動応答を処理する。剛性係数Kの決定は、流動又は無流動条件下で行なわれる。無流動条件での剛性係数Kの決定は、結果として生じる振動応答の騒音レベルを低減するという利点を提供する。
インターフェイス201は、図1のリード100を介して、ピックオフセンサ170L及び170Rのうちの1つから振動応答240を受信する。インターフェイス201は、フォーマット、増幅、バッファリングなどの任意の方法など、任意の必要な又は所望の信号調整を実行する。或いは、信号調整の一部又は全ては、処理システム203にて実行される。更に、インターフェイス201は、メータ電子機器20と外部デバイスとの間の通信を可能にする。インターフェイス201は、任意の方法の電子的、光学的又は無線通信が可能である。
一実施形態におけるインターフェイス201は、デジタイザ(図示せず)に連結され、センサ信号はアナログセンサ信号を含む。デジタイザは、アナログ振動応答をサンプリングしてデジタル化し、デジタル振動応答240を生成する。処理システム203は、メータ電子機器20の動作を実行し、メータアセンブリ10からの流量測定を処理する。処理システム203は、1つ又は複数の処理ルーチンを実行し、それによって、流れ測定を処理して、1つ又は複数の流れ特性を生成する。
処理システム203は、汎用コンピュータ、マイクロ処理システム、論理回路又は他の何らかの汎用またはカスタマイズされた処理デバイスを含む。処理システム203は、複数の処理装置に分散され得る。処理システム203は、複数の処理装置に分散させることができる。処理システム203は、記憶システム205などの任意の方法の一体型又は独立した電子記憶媒体を含み得る。
記憶システム205は、流量計のパラメータ及びデータ、ソフトウェアルーチン、定数値及び変数値を格納する。一実施形態にて、記憶システム205は処理システム203によって実行されるルーチンを含む。
一実施形態にて、記憶システム205は、流量計5を操作するために使用される変数、定数、係数及び作業変数を記憶する。例えば、記憶システム205は以下に説明するように、第1の剛性係数K202、第2の剛性係数K204、複数の温度T206、複数の応答周波数ω208、複数のドライバ電流I210、平均温度T212、標準偏差温度T214、平均応答周波数ω216、標準偏差応答周波数ω218、平均ドライバ電流I224、標準偏差ドライバ電流I226、後続の温度T228、後続の応答周波数ω230、後続のドライバ電流I232、第1の各閾値234、第1の後続の値236、第1の各範囲237、第1の各平均値238、第1の各標準偏差239、振動応答240、振動応答周波数ω242、振動応答電圧V244、振動応答ドライブ電流I246、減衰特性ζ248、第2の各閾値250、第2の後続の値252、第2の各範囲254、第2の各平均値256、第3の各閾値260、第3の後続の値262、第3の各範囲264、第3の各平均値266及び所定の係数268を記憶する。
図3aは例示による方法300を記載する。方法300が使用されて、流量計の剛性係数Kをいつ検証するかを決定する。
方法300は、ステップ302で開始する。ステップ302にて、第1の剛性係数K202が受信される。例では、第1の剛性係数K202は、処理システム203で受信され、記憶システム205に格納される。しかし、更なる例では以下に更に記載するように、第1の剛性係数K202は、処理システム203によって決定される。
方法300は、ステップ304に続く。ステップ304にて、複数の温度T206、複数の応答周波数ω208及び複数のドライバ電流I210が受信される。例えば、複数の温度T206は、温度センサ190を使用して決定される時系列の温度であり、複数の応答周波数ω208は、メータアセンブリ10を振動させる際のピックオフセンサ170L及び170Rを使用して決定される時系列の応答周波数ωであり、複数のドライバ電流I210はドライバ180用に決定される時系列のドライバ電流である。例において、複数の温度T206、複数の応答周波数ω208及び複数のドライバ電流I210は、同時期間にわたるタイムスタンプを含む。
例において、複数の温度T206、複数の応答周波数ω208及び複数のドライバ電流I210は、第1の剛性係数K202の決定と同時に決定される。これにより、複数の温度T206、複数の応答周波数ω208及び複数のドライバ電流I210が、第1のメータ剛性係数K202の決定中の流量計の状態をよりよく表すことが可能になる。
方法300は、ステップ306、308及び310に続く。ステップ306にて、平均温度T212及び標準偏差温度T214が複数の温度T206に基づいて決定される。ステップ308にて、平均応答周波数ω216及び標準偏差応答周波数ω218が複数の応答周波数ω208に基づいて決定される。ステップ310にて、平均ドライバ電流I224及び標準偏差ドライバ電流I226が、複数のドライバ電流I210に基づいて決定される。第1の剛性係数K202、平均温度T212、標準偏差温度T214、平均応答周波数ω216、標準偏差応答周波数ω218、平均ドライバ電流I224、標準偏差ドライバ電流I226は全て、特定の時間における特定の環境でのメータの状態に相関する、流量計の動作領域を定義するのに役立つ。
Figure 2021534386
表1は動作の第1及び第2の例示された領域、及びそれらの各剛性係数K、平均温度T212、標準偏差温度T214、平均応答周波数ω216、標準偏差応答周波数ω218、平均ドライバ電流I224及び標準偏差ドライバ電流I226を付与する。例において、第1の剛性係数K202は、表1にて動作の第1の領域と関連する剛性係数Kである。
方法300は、ステップ312に続く。ステップ312にて、第1の後続の値236が受信される。第1の後続の値236は、後続の温度T228、後続の応答周波数ω230又は後続のドライバ電流I232を含む。例において後続の温度T228、後続の応答周波数ω230又は後続のドライバ電流I232は、動作の第1の領域が決定された後に決定される。換言すれば、後続の温度T228、後続の応答周波数ω230又は後続のドライバ電流I232は、表1の動作の第1の領域を定義するのに使用される第1の剛性係数K202、複数の温度T206、複数の応答周波数ω208又は複数のドライバ電流I210に関連付けられたタイムスタンプに続くが、それと同時にではないタイムスタンプに関連付けられる。
方法300は、ステップ314に続く。ステップ314にて、第1の後続の値236は、第1の各平均値238から第1の各閾値234を引いた値と、第1の各平均値238に第1の各閾値234を加えた値との間にあるように決定される。
第1の各平均値238は、第1の後続の値236、平均温度T212、平均応答周波数ω216、または平均ドライバ電流I224の何れかに対応する平均値である。例えば、後続の温度T228が評価されている場合、第1の各平均値238は平均温度T212である。
第1の各閾値234は、動作の領域内にある第1の各平均値238の周りの第1の各範囲237を定義する。当業者には理解されるように、第1の各閾値234は、後続の値に加算されたとき及び後続の値から減算されたときに第1の各範囲237を定義するように動作可能な任意の数であり得る。
ステップ314は、第1の後続の値236が受信されたとき、または後続の温度T228、後続の応答周波数ω230、または後続のドライバ電流I232の少なくとも1つが、受信された第1の後続の値236から第1の各閾値234の外側にあるときを決定するのに役立つ。そのような場合、流量計は第1の領域の外側にある。
例において、第1の各閾値234は第1の各標準偏差239に所定の係数268を乗算することによって決定される。
第1の各標準偏差239は、標準偏差温度T214、標準偏差応答周波数ω218、又は標準偏差ドライバ電流I226を含む、何れの標準偏差でも、受信された第1の後続の値236に関連付けられる。
所定の係数268は、第1の各平均値238の周りの動作領域を定義するために使用される任意の数を含み得る。例において、平均温度T212、平均応答周波数ω216又は平均ドライバ電流I224の各々について同じであり得る。しかし、更なる例において、平均温度T212、平均応答周波数ω216又は平均ドライバ電流I224は、異なる各々の所定の係数268に対応する。
例えば、所定の係数268が1.5であり、受信された第1の後続の値236が後続の温度T228であれば、表1にて規定された動作の第1の領域について、第1の各閾値234は3であり、即ち標準偏差温度T214の所定の係数268倍、2*1.5である。第1の各閾値234が所定の係数268を介して構成されることを可能にすることにより、第1の剛性係数K202の可能なドリフトの量を調整することが可能になり、これは剛性係数Kの新たな検証を開始し得る。
方法300は、ステップ324に続く。ステップ324にて、第2の剛性係数K204の決定が開始される。例において、第2の剛性係数K204を決定するルーチンは、処理システム203によって実行される。しかし、更なる例において、第2の剛性係数K204は更なるメータ電子機器(図示せず)によって決定される。例において、第2の剛性係数K204を決定する方法は、第1の剛性係数K202を決定する方法と実質的に同じである。
ステップ324は動作の第2の新たな領域の識別を開始する。例えば、ステップ324は表1に表される動作の第2の領域の識別を開始する。表1の例にて、動作の第1の領域に比して、動作の第2の領域は対象の第1の領域の第1の剛性係数K202よりも低い第2の剛性係数K204を含む。動作の第2の領域に対する平均温度T212、平均応答周波数ω216及び平均ドライバ電流I224も、動作の第1の領域のそれらよりも低い。
ステップ324の後に、方法のステップは繰り返されて、流量計の更なる監視を容易にする。例えば、ステップ304、306、308及び310は、動作の新たな領域のパラメータを決定するために実行される。ステップ312及び314が更に実行されて、剛性の潜在的な変化について流量計5を監視することができる。これにより、作業者は、流量計の剛性が変化した可能性がある場合にのみ、流量計の剛性係数Kを確認することができる。そのような変化は流管の侵食、流管の腐食、メータアセンブリ10の損傷、またはプロセス環境の変化などの要因が原因であり得る。
例において、方法300は図3bに記載される方法301の何れかを更に含む。方法300は例えば更に、ステップ316及び318を含む。ステップ316にて、第2の後続の値252が受信される。第2の後続の値252は、後続の温度T228、後続の応答周波数ω230、後続のドライバ電流I232の1つを含み、第2の後続の値252は第1の後続の値236とは異なる。例えば、第1の後続の値236が後続の温度T228であれば、第2の後続の値252は後続の応答周波数ω230である。
ステップ318にて、第2の後続の値252が第2の各範囲254の外側にあるかどうかが決定される。第2の各範囲254は、第2の各平均値256から第2の各閾値250を引いた値と、第2の各平均値256に第2の各閾値250を加えた値との間の値を含む。
例えば、第2の後続の値252が後続の応答周波数ω230であれば、第2の各平均値256は平均応答周波数ω216である。
ステップ316及び318により、作業者は流量計の剛性検証の実行を、後続の温度T228、後続の応答周波数ω230、または後続のドライバ電流I232の3つのうち、2つが動作の所定の領域外との状況に制限することができる。幾つかの例において、これにより、流量計がメータ検証ルーチンを頻繁に実行したり、操作領域外の小さな逸脱(excursions)に対してのみ実行したりするのを防ぐことができる。
ステップ316及び318が方法300に含まれれば、方法300は更にステップ320及び322を含む。ステップ320において、第3の後続の値262が受信される。第3の後続の値262は、後続の温度T228、後続の応答周波数ω230、又は後続のドライバ電流I232を含み、第3の後続の値262は第1の後続の値236及び第2の後続の値252とは異なる。例えば、第1の後続の値236が後続の温度T228であり、第2の後続の値252が後続の応答周波数ω230であれば、第3の後続の値262は後続のドライバ電流I232である。
ステップ322にて、第3の後続の値262が第3の各範囲264の外側であることが決定される。第3の各範囲264は、第3の各平均値266から第3の各閾値260を引いた値と、第3の各平均値266に第3の各閾値260を加えた値との間の値を含む。例えば、第3の後続の値262が後続のドライバ電流I232であれば、第3の各平均値266は平均ドライバ電流I224である。
ステップ320及び322により、作業者は流量計の剛性検証の実行を、後続の温度T228、後続の応答周波数ω230、または後続のドライバ電流I232の3つのうち、2つが動作の所定の領域外との状況に制限することができる。幾つかの例において、これにより、流量計がメータ検証ルーチンを頻繁に実行したり、操作領域外の小さな逸脱に対してのみ実行したりするのを防ぐことができる。
例にて、ステップ302又は324は更に、第1及び/又は第2の剛性係数K202及びK204を決定するステップを含む。例えば、方法300は更に図4に記載した方法400のステップを含む。しかし、当業者には理解されるように、剛性係数K202及びK204を決定する他の方法が可能である。例えば、下部に署名された出願人であるマイクロモーションインコーポレーションに譲渡されたPCT公開公報2007/040468号は幾つかのそのような方法を記載している。
方法400はステップ402で開始する。ステップ402にて、振動応答240が受信される。振動応答240は実質的に共振周波数での振動に対する流量計の応答である。振動応答240は、連続的又は断続的であり得る。流れ材料はメータアセンブリ10を通って流れているか、又は静的である。
方法400は、ステップ404に続く。ステップ404にて、振動応答周波数ω242が決定される。振動応答周波数ω242は当業者に公知の任意の方法、工程又はハードウエアを用いて振動応答240から決定される。
方法400はステップ406に続く。ステップ406にて、振動応答電圧V244及び振動応答ドライブ電流I246が決定される。当業者に理解されるように、振動応答電圧V244及び振動応答ドライブ電流I246は処理されていない、又は条件付きの振動応答から得られる。
方法400はステップ408に続く。ステップ408にて、流量計の減衰特性ζ248が決定される。減衰特性は、減衰特性を測定中に、流量計の振動応答を振動ターゲットまで減衰させることによって測定される。この減衰動作は幾つかの方法で実施される。ドライブ信号の振幅を減少させ、ドライバ180は(適切な流量計において)メータアセンブリ10のブレーキを実際に実行し、またはドライバ180は、目標に到達するまで単に電力を供給しない。一実施形態にて、振動目標はドライブ信号の設定点のレベルを下げたものである。例えば、設定点が現在3.4mV/Hzであれば、減衰測定のために、ドライブ信号の設定点は例えば2.5mV/Hzのような低レベルに減じられる。このようにして、メータ電子機器20は、振動応答240がこの新しいドライブ信号の目標と実質的に一致するまで、メータアセンブリ10を単に惰性で運転させる。
方法400はステップ410に続く。ステップ410にて、剛性係数K202、K204が決定される。剛性係数K202、K204は、振動応答周波数ω242、振動応答電圧V244、振動応答ドライブ電流I246及び減衰特性ζ248から決定される。剛性係数K202、K204は上記の式(9)により決定される。
図5は実施形態によるシステム500を記載している。システム500は、剛性係数Kモジュール502、学習モジュール504及び監視モジュール506を備えている。
剛性係数Kモジュール502は、ステップ302及び324に関して上記したように、剛性係数K202、K204を決定するのに使用される。例において、剛性係数Kモジュール502は剛性係数K202、204を単に受信、格納及び/又は読み出す。しかし、更なる例において、剛性係数Kモジュール502は、少なくとも1つの剛性係数K202、K204を決定する。例えば、剛性係数Kモジュール502は、方法400のステップを実行する。
ステップ304、306、308及び310に関して上記したように、学習モジュール504は流量計の現在の動作領域を学習するのに用いられる。
ステップ312、314、316、318、320及び322に関して上記したように、監視モジュール506は、流量計が、最後に決定された剛性係数Kと相関する動作領域内にまだあるかどうかを決定するのに用いられる。
上記した方法、メータ電子機器、又はシステムを用いることにより、作業者はメータの剛性が変化した可能性がある場合にのみ、メータの剛性を確認することができる。これにより、流量計をより効率的かつ正確に動作させることができる。
上記例の詳細な説明は、本願の範囲内であると本発明者らが考えているすべての実施形態の網羅的な説明ではない。実際、当業者であれば、上述の例の特定の要素は、さらなる例を作成するために様々に組み合わせるまたは削除されることができ、このようなさらなる例は本明細書の範囲及び教示に含まれることを認識すべきであろう。また、当業者には、上述の例を全体的または部分的に組み合わせて、本願の範囲及び教示内の追加の例を作成することができることは明らかであろう。従って、本願の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。

Claims (18)

  1. 流量計(5)の剛性係数K(202、204)を何時検証するかを決定する方法(300)であって、
    第1の剛性係数K(202)を受信するステップと、
    複数の温度T(206)、複数の応答周波数ω(208)及び複数のドライバ電流I(210)を受信するステップと、
    複数の温度T(206)に基づいて、平均温度T(212)及び標準偏差温度T(214)を決定するステップと、
    複数の応答周波数ω(208)に基づいて、平均応答周波数ω(216)及び標準偏差応答周波数ω(218)を決定するステップと、
    複数のドライバ電流I(210)に基づいて、平均ドライバ電流I(224)及び標準偏差ドライバ電流I(226)を決定するステップと、
    後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含む第1の後続の値(236)を受信するステップと、
    第1の後続の値(236)が、第1の各平均値(238)から第1の各閾値(234)を引いた値と、第1の各平均値(238)に第1の各閾値(234)を加えた値との間の値と規定される第1の各範囲(237)の外側にあると決定すれば、第2の剛性係数K(204)の決定を開始するステップを含む、方法(300)。
  2. 複数の温度T(206)、複数の応答周波数ω(208)及び複数のドライバ電流I(210)は第1の剛性係数K(202)の決定と同時に決定される、請求項1に記載の方法(300)。
  3. 第1の各閾値(234)は、第1の各標準偏差(239)に所定の係数(268)を乗じたものである、請求項1又は2に記載の方法(300)。
  4. 更に、後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含み、第1の後続の値(236)とは異なる第2の後続の値(252)を少なくとも受信するステップを含み、
    第1の後続の値(236)が第1の各範囲(237)の外側にあると決定するステップは更に、第2の後続の値(252)が、第2の各平均値(256)から第2の各閾値(250)を引いた値と、第2の各平均値(256)に第2の各閾値(250)を加えた値との間の値と規定される第2の各範囲(254)の外側にあると決定するステップを含む、請求項3に記載の方法(300)。
  5. 更に、後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含み、第2の後続の値(252)及び第1の後続の値(236)とは異なる第3の後続の値(262)を少なくとも受信するステップを含み、
    第1の後続の値(236)が第1の各範囲(237)の外側にあると決定するステップは更に、第3の後続の値(262)が、第3の各平均値(260)から第3の各閾値(260)を引いた値と、第3の各平均値(260)に第3の各閾値(260)を加えた値との間の値と規定される第3の各範囲(264)の外側にあると決定するステップを含む、請求項4に記載の方法(300)。
  6. 第1の剛性係数K(202)を受信するステップ又は第2の剛性係数K(204)の決定を開始するステップの少なくとも1つは更に、
    大凡の共振周波数における流量計(5)の振動に対する応答を含む振動応答(240)を振動計(5)から受信するステップと、
    振動応答周波数ω(242)を決定するステップと、
    振動応答電圧V(244)及び振動応答ドライブ電流I(246)を決定するステップと、
    流量計(5)の減衰特性ζ(248)を測定するステップと、
    振動応答周波数ω(242)、振動応答電圧V(244)、振動応答ドライブ電流I(246)及び減衰特性ζ(248)から剛性係数K(202、204)を決定するステップを含む、請求項1に記載の方法(300)。
  7. 流量計(5)用のメータ電子機器(20)であって、流量計(5)から振動応答(240)を受信するインターフェイス(201)と、該インターフェイス(201)と通信する処理システム(203)を備え、該処理システム(203)は、
    第1の剛性係数K(202)を受信し、
    複数の温度T(206)、複数の応答周波数ω(208)及び複数のドライバ電流I(210)を受信し、
    複数の温度T(206)に基づいて、平均温度T(212)及び標準偏差温度T(214)を決定し、
    複数の応答周波数ω(208)に基づいて、後続の応答周波数ω(230)及び標準偏差応答周波数ω(218)を決定し、
    複数のドライバ電流I(210)に基づいて、平均ドライバ電流I(224)及び標準偏差ドライバ電流I(226)を決定し、
    後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含む第1の後続の値(236)を受信し、
    第1の後続の値(236)が、第1の各平均値(238)から第1の各閾値(234)を引いた値と、第1の各平均値(238)に第1の各閾値(234)を加えた値との間の値と規定される第1の各範囲(237)の外側にあると決定すれば、第2の剛性係数K(204)の決定を開始する、メータ電子機器(20)。
  8. 複数の温度T(206)、複数の応答周波数ω(208)及び複数のドライバ電流I(210)は第1の剛性係数K(202)の決定と同時に決定される、請求項7に記載のメータ電子機器(20)。
  9. 第1の各閾値(234)は、第1の各標準偏差(239)に所定の係数(268)を乗じたものである、請求項7又は8に記載のメータ電子機器(20)。
  10. 処理システム(203)は更に、
    後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含み、第1の後続の値(236)とは異なる第2の後続の値(252)を少なくとも受信するように構成され、
    第1の後続の値(236)が第1の各範囲(237)の外側にあると決定することは更に、第2の後続の値(252)が、第2の各平均値(256)から第2の各閾値(250)を引いた値と、第2の各平均値(256)に第2の各閾値(250)を加えた値との間の値と規定される第2の各範囲(254)の外側にあると決定することを含む、請求項7乃至9の何れかに記載のメータ電子機器(20)。
  11. 処理システム(203)は更に、
    後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含み、第2の後続の値(252)及び第1の後続の値(236)とは異なる第3の後続の値(262)を少なくとも受信するように構成され、
    第1の後続の値(236)が第1の各範囲(237)の外側にあると決定することは更に、第3の後続の値(262)が、第3の各平均値(260)から第3の各閾値(260)を引いた値と、第3の各平均値(260)に第3の各閾値(260)を加えた値との間の値と規定される第3の各範囲(264)の外側にあると決定することを含む、請求項10に記載のメータ電子機器(20)。
  12. 第1の剛性係数K(202)を受信すること又は第2の剛性係数K(204)の決定を開始することの少なくとも1つは更に、
    大凡の共振周波数における流量計(5)の振動に対する応答を含む振動応答(240)を振動計(5)から受信することと、
    振動応答周波数ω(242)を決定することと、
    振動応答電圧V(244)及び振動応答ドライブ電流I(246)を決定することと、
    流量計(5)の減衰特性ζ(248)を測定することと、
    振動応答周波数ω(242)、振動応答電圧V(244)、振動応答ドライブ電流I(246)及び減衰特性ζ(248)から剛性係数K(202、204)を決定することを含む、請求項7乃至11の何れかに記載のメータ電子機器(20)。
  13. 流量計(5)の剛性係数K(202、204)を何時検証するかを決定するシステム(500)であって、
    第1の剛性係数K(202)を決定し、第2の剛性係数K(204)を決定するように構成された剛性係数Kモジュール(502)と、
    複数の温度T(206)、複数の応答周波数ω(208)及び複数のドライバ電流I(210)を受信し、複数の温度T(206)に基づいて、平均温度T(212)及び標準偏差温度T(214)を決定し、複数の応答周波数ω(208)に基づいて、後続の応答周波数ω(230)及び標準偏差応答周波数ω(218)を決定し、複数のドライバ電流I(210)に基づいて、平均ドライバ電流I(224)及び標準偏差ドライバ電流I(226)を決定するように構成された学習モジュール(504)と、
    後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含む第1の後続の値(236)を受信し、第1の後続の値(236)が、第1の各平均値(238)から第1の各閾値(234)を引いた値と、第1の各平均値(238)に第1の各閾値(234)を加えた値との間の値と規定される第1の各範囲(237)の外側にあると決定すれば、第2の剛性係数K(204)の決定を開始する監視モジュール(506)を備える、システム(500)。
  14. 複数の温度T(206)、複数の応答周波数ω(208)及び複数のドライバ電流I(210)は第1の剛性係数K(202)の決定と同時に決定される、請求項13に記載のシステム(500)。
  15. 第1の各閾値(234)は、第1の各標準偏差(239)に所定の係数(268)を乗じたものである、請求項13又は14に記載のシステム(500)。
  16. 監視モジュール(506)は更に、
    後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含み、第1の後続の値(236)とは異なる第2の後続の値(252)を少なくとも受信するように構成され、
    第1の後続の値(236)が第1の各範囲(237)の外側にあると決定することは更に、第2の後続の値(252)が、第2の各平均値(256)から第2の各閾値(250)を引いた値と、第2の各平均値(256)に第2の各閾値(250)を加えた値との間の値と規定される第2の各範囲(254)の外側にあると決定することを含む、請求項13乃至15の何れかに記載のシステム(500)。
  17. 監視モジュール(506)は更に、
    後続の温度T(228)、後続の応答周波数ω(230)又は後続のドライバ電流I(232)を含み、第2の後続の値(252)及び第1の後続の値(236)とは異なる第3の後続の値(262)を少なくとも受信するように構成され、
    第1の後続の値(236)が第1の各範囲(237)の外側にあると決定することは更に、第3の後続の値(262)が、第3の各平均値(260)から第3の各閾値(260)を引いた値と、第3の各平均値(260)に第3の各閾値(260)を加えた値との間の値と規定される第3の各範囲(264)の外側にあると決定することを含む、請求項16に記載のシステム(500)。
  18. 剛性係数Kモジュール(502)は更に、大凡の共振周波数における流量計(5)の振動に対する応答を含む振動応答(240)を振動計(5)から受信し、振動応答周波数ω(242)を決定し、振動応答電圧V(244)及び振動応答ドライブ電流I(246)を決定し、流量計(5)の減衰特性ζ(248)を測定し、振動応答周波数ω(242)、振動応答電圧V(244)、振動応答ドライブ電流I(246)及び減衰特性ζ(248)から剛性係数K(202、204)を決定するように構成されている、請求項13乃至17の何れかに記載のシステム(500)。
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