JP4966306B2 - 流量計における多相流体物質に対するセンサ信号を処理するための計測器電子機器及び方法 - Google Patents
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Description
1.発明の分野
本発明は、流量計内の多層流体物質のセンサ信号を処理するための計測器電子機器及び方法に関する。
2.課題の陳述
1985年1月1日にJ.E.Smithらに発行された米国特許第4,491,025号及び1982年2月11日のJ.E.SmithへのRe.31,450で開示されているように、コリオリ質量流量計を使用して、パイプライン内を流れる物質の質量流量、密度、体積流量その他の情報を測定することが知られている。これらの流量計は、異なる構成の1つ又は複数の流管を有する。それぞれの導管形状は、例えば、単純な曲げモード、ねじれモード、放射モード及び結合モードを含む、一組の固有振動モードを持つものとみなすことができる。典型的なコリオリ質量流量測定用途において、導管形状は、物質が導管内を流れるときに1つ又は複数の振動モードで励振され、導管の運動は、導管にそって間隔をあけて並ぶ点において測定される。
流量計における多層流体物質に対するセンサ信号を処理するための計測器電子機器及び方法の提供を通して、上記及び他の問題が解決され、技術の進歩が達成される。
計測器電子機器の一態様において、インターフェイスは、センサ信号を2値化するように構成されたデジタイザを備える。
図1〜図27及び以下の説明は、当業者に、本発明の最良の態様を如何に作り、使用するかを教示する具体的実施例を示している。発明の原理を教示するため、いくつかの従来の態様は簡略化され又は省略される。当業者であれば、実例から、本発明の範囲内に収まる変更形態を理解するであろう。当業者であれば、後述の特徴を様々な方法で組み合わせることにより、本発明の複数の変更形態を形成することができることを理解するであろう。その結果、本発明は、後述の特定の実例に限定されるものではなく、請求項及びその等価物によってのみ限定される。
ρmix=ρfluid(1−VF)+ρgas (47)
で表される。この式は、
ρmix=ρfluidφfluid−ρgasφgas (48)
と書き直すことができる。
Dmeasured=X(DG)/DL (49)
を含む。ただし、Dmeasuredは、センサ信号から決定されるような流体流密度であり、DGは既知の気体密度であり、DLは既知の液体密度であり、Xは液体流体分率である。したがって、液体流体分率Xは、
X=Dmeasured(DL)/DG (50)
として決定することができる。
Claims (19)
- 振動型流量計(5)における多相流体物質に対するセンサ信号を処理するための計測器電子機器(20)であって、
前記多相流体物質に対する第1のセンサ信号(210)及び第2のセンサ信号(211)を受け取るためのインターフェイス(201)と、
処理システム(203)であって、前記インターフェイス(201)と通信すること、前記インターフェイス(201)から前記第1のセンサ信号(210)及び前記第2のセンサ信号(211)を受け取ること、前記第1のセンサ信号(210)から第1の90度位相シフト(213)を生成すること、前記第1の90度位相シフト(213)と前記第1のセンサ信号(210)とを使用して周波数(221)を計算すること、前記第1の90度位相シフト(213)と前記第1のセンサ信号(210)と前記第2のセンサ信号(211)とを使用して位相差(220)を計算すること、前記周波数(221)を少なくとも気体周波数成分(1412)と流体周波数成分(1416)とに分けること、前記気体周波数成分(1412)と前記流体周波数成分(1416)とのうちの一つ又は複数と周波数応答(1410)とから、気体の空隙率(1418)と液体分率(1427)とのうちの一つ又は複数を決定すること、及び、前記多相流体物質に対する質量流量(223)、密度(224)又は体積流量(225)のうちの1つ又は複数を計算することを行うように構成された処理システム(203)と、
を備える計測器電子機器(20)。 - 前記インターフェイスは、前記センサ信号を2値化するように構成されたデジタイザ(202)を備える、請求項1に記載の計測器電子機器(20)。
- 前記生成することは、ヒルベルト変換を使用して前記第1の90度位相シフト(213)を生成することを含む、請求項1に記載の計測器電子機器(20)。
- 前記処理システム(203)は、さらに、気体の前記空隙率(1418)を使用して前記多相流体物質の液体流体成分の液相密度(1422)と気体流成分の気相密度(1421)とのうちの1つ又は複数を決定し、気体の前記空隙率(1418)と前記液体分率(1427)とのうちの1つ又は複数を使用して前記多相流体物質の気体キャリーアンダー(1425)と液体キャリーオーバー(1426)とのうちの1つ又は複数を決定するように構成される、請求項1に記載の計測器電子機器(20)。
- 前記分けることは、前記気体周波数成分(1412)と前記流体周波数成分(1416)とのうちの1つを実質的に除去する1つ又は複数のフィルタで前記周波数応答(1410)を処理することを含む、請求項1に記載の計測器電子機器(20)。
- 前記分けることは、
前記気体周波数成分(1412)を実質的に除去し、前記流体周波数成分(1416)を実質的に通す第1のフィルタで前記周波数応答(1410)をフィルタ処理すること、及び、
前記流体周波数成分(1416)を実質的に除去し、前記気体周波数成分(1412)を実質的に通す第2のフィルタで前記周波数応答(1410)をフィルタ処理すること
を含み、前記第1のフィルタは前記流体周波数成分(1416)を出力し、前記第2のフィルタは前記気体周波数成分(1412)を出力する、請求項1に記載の計測器電子機器(20)。 - 前記決定することは、
前記周波数応答(1410)から総合密度(1420)を計算すること、
前記流体周波数成分(1416)から流体成分密度(1422)を計算すること、
前記気体周波数成分(1412)から気体成分密度(1421)を計算すること、及び、
前記流体成分密度(1422)から前記総合密度(1420)を引いた値を前記流体成分密度(1422)から前記気体成分密度(1421)を引いた値で除算した比として気体の空隙率(1418)を計算すること
を含む、請求項1に記載の計測器電子機器(20)。 - 前記処理システム(203)は、さらに、前記周波数応答(1410)から総合密度(1420)を決定し、前記気体周波数成分(1412)から気体密度(1421)を決定し、前記周波数応答(1410)と前記気体周波数成分(1412)と前記流体周波数成分(1416)とのうちの1つ又は複数から気体の前記空隙率(1418)を決定し、気体の前記空隙率(1418)に前記気体密度(1421)を前記総合密度(1420)で除算した比を乗算して得られた値から質量分率(1419)を決定するように構成される、請求項1に記載の計測器電子機器(20)。
- 前記処理システム(203)は、さらに、前記周波数応答(1410)から前記流体物質の質量流量(223)を決定し、前記質量分率(1419)及び前記質量流量(223)を使用して第1の流体成分質量と第2の流体成分質量とのうちの少なくとも1つを決定するように構成される、請求項8に記載の計測器電子機器(20)。
- 前記処理システム(203)は、さらに、前記周波数応答(1410)を二乗して二乗周波数応答を生成し、前記二乗周波数応答の逆数を求めて実質的に瞬間的な流体流密度を生成し、前記実質的に瞬間的な流体流密度を、気体流体物質の気体流体分率(1428)を表す所定の気体密度(1421)と液体流体分率(1427)を表す所定の液体密度とのうちの少なくとも1つと比較し、前記比較の結果から液体流体分率(1427)と気体流体分率(1428)とのうちの1つ又は複数を決定するように構成される、請求項1に記載の計測器電子機器(20)。
- 振動型流量計(5)における多相流体物質に対するセンサ信号を処理するための方法であって、
前記多相流体物質に対する第1のセンサ信号(210)及び第2のセンサ信号(211)を受け取るステップと、
前記第1のセンサ信号(210)から第1の90度位相シフト(213)を生成するステップと、
前記第1の90度位相シフト(213)と前記第1のセンサ信号(210)とを使用して周波数(221)を計算するステップと、
前記第1の90度位相シフト(213)と前記第1のセンサ信号(210)と前記第2のセンサ信号(211)とを使用して位相差(220)を計算するステップと、
前記周波数(221)を少なくとも気体周波数成分(1412)と流体周波数成分(1416)とに分けるステップと、
前記気体周波数成分(1412)と前記流体周波数成分(1416)とのうちの一つ又は複数と周波数応答(1410)とから、気体の空隙率(1418)と液体分率(1427)とのうちの一つ又は複数を決定するステップと、
前記多相流体物質に対する質量流量(223)、密度(224)及び体積流量(225)のうちの1つ又は複数を計算するステップと、
を含む方法。 - 生成する前記ステップは、ヒルベルト変換を使用して前記第1の90度位相シフト(213)を生成するステップを含む、請求項11に記載の方法。
- さらに、
気体の前記空隙率(1418)を使用して前記多相流体物質の液体流体成分の液相密度(1422)と気体流体成分の気相密度(1421)とのうちの1つ又は複数を決定するステップと、
気体の前記空隙率(1418)と前記液体分率(1427)とのうちの1つ又は複数を使用して前記多相流体物質の気体キャリーアンダー(1425)と液体キャリーオーバー(1426)とのうちの1つ又は複数を決定するステップと、
を含む請求項11に記載の方法。 - 分ける前記ステップは、前記気体周波数成分(1412)と前記流体周波数成分(1416)とのうちの1つを実質的に除去する1つ又は複数のフィルタで前記周波数応答(1410)を処理するステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 分ける前記ステップは、
前記気体周波数成分(1412)を実質的に除去し、前記流体周波数成分(1416)を実質的に通す第1のフィルタで前記周波数応答(1410)をフィルタ処理するステップと、
前記流体周波数成分(1416)を実質的に除去し、前記気体周波数成分(1412)を実質的に通す第2のフィルタで前記周波数応答(1410)をフィルタ処理するステップと、
を含み、
前記第1のフィルタは前記流体周波数成分(1416)を出力し、前記第2のフィルタは前記気体周波数成分(1412)を出力する、請求項11に記載の方法。 - 気体の空隙率(1418)と液体分率(1427)とのうちの1つ又は複数を決定する前記ステップは、
前記周波数応答(1410)から総合密度(1420)を計算するステップと、
前記流体周波数成分(1416)から流体成分密度(1422)を計算するステップと、
前記気体周波数成分(1412)から気体成分密度(1421)を計算するステップと、
前記流体成分密度(1422)から前記総合密度(1420)を引いた値を前記流体成分密度(1422)から前記気体成分密度(1421)を引いた値で除算した比として気体の空隙率(1418)を計算するステップと、
を含む、請求項11に記載の方法。 - さらに、
前記周波数応答(1410)から総合密度(1420)を決定するステップと、
前記気体周波数成分(1412)から気体密度(1421)を決定するステップと、
前記周波数応答(1410)、前記気体周波数成分(1412)及び前記流体周波数成分(1416)のうちの1つ又は複数から気体の空隙率(1418)を決定するステップと、
気体の前記空隙率(1418)に前記気体密度(1421)を前記総合密度(1420)で除算した比を乗算した値から質量分率(1419)を決定するステップと、
を含む、請求項11に記載の方法。 - さらに、
前記周波数応答(1410)から前記流体物質の質量流量(223)を決定するステップと、
前記質量分率(1419)及び前記質量流量(223)を使用して、第1の流体成分質量と第2の流体成分質量とのうちの少なくとも1つを決定するステップと、
を含む、請求項17に記載の方法。 - さらに、
前記周波数応答(1410)を二乗して二乗周波数応答を生成するステップと、
前記二乗周波数応答の逆数を求めて実質的に瞬間的な流体流密度を生成するステップと、
前記実質的に瞬間的な流体流密度を、気体流体物質の気体流体分率(1428)を表す所定の気体密度(1421)と液体流体分率(1427)を表す所定の液体密度(1422)とのうちの少なくとも1つと比較するステップと、
前記比較の結果から、液体流体分率(1427)と気体流体分率(1428)とのうちの1つ又は複数を決定するステップと、
を含む、請求項11に記載の方法。
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