JP5323928B2 - 流量計のパラメータの異常から診断を行う方法 - Google Patents

Description

本発明は、流量計に関するものであり、さらに詳細には流量計のパラメータの異常を用いて診断を行うことに関するものである。

流量計内の導管を流れる物質の質量流量および他の情報を測定するためにコリオリ効果質量流量計を用いることは一般的に知られている。典型的なコリオリ流量計は、Ｊ．Ｅ．スミスらへ付与されている米国特許第４，１０９，５２４号、米国特許第４，４９１，０２５号およびＲｅ第３１，４５０号に開示されている。これらの流量計は、直線構造または曲線構造の１つ以上の導管を有している。コリオリ式質量流量計内の各導管構造体は、単純曲げモード、ねじれモードまたは混合タイプモードのような固有振動モードを有している。各導管を、これらの固有モードのうちの１つのモードで共振振動させるように駆動することができる。物質は、流量計の流入口側に接続されているパイプラインから流量計の中へと流れ込み、一つ以上の導管を通り、流量計の流出口側から流量計を出るように構成されている。物質を充填した振動するシステムの固有振動モードは、導管の質量および導管内を流れる物質の質量の合計により部分的に定義される。

流量計に流れがない場合、駆動力により、導管のすべての部位が、同一位相で振動するか、または訂正可能なかつ変動しない僅かにオフセットされた初期位相で振動する。物質が流量計を流れ始めると、コリオリ力により、導管に沿った各部位が異なる位相を有するようになる。例えば、流量計の流入口端部の位相はドライバより遅れ、流出口の位相はドライバより進んでいる、導管上のピックオフセンサーは導管の運動を表す正弦波信号を発生するように構成されている。ピックオフセンサーから出力される信号が処理されることでピックオフセンサー間の位相差が求められる。２つ以上のピックオフセンサー間の位相差は導管を流れる物質の質量流量に比例する。

コリオリ質量流量計は、さまざまな産業において成功をおさめている。しかしながら、コリオリ流量計およびほとんどの他の流量計は、プロセス流体によって残される堆積物の蓄積という問題を有している。この蓄積は、当該技術分野において一般的に「コーティング」と呼ばれている。プロセス流体の特性に応じて、流体のコーティングが流量計の性能および精度に対して影響を与える場合もあれば与えない場合もある。コーティングは、一般的に流量計の剛性に対して影響を与えることもなければ、流量測定に誤差を生じさせることもないが、流量計の特性の他の側面に対して影響を与えることがある。例えば、コーティングはプロセス流体とは異なる密度を有しうる。このことは、流量計から得られる密度読取値に悪い影響を及ぼす恐れがある。あるプロセス流体の場合、コーティングは、流量計の内部にある厚さまで堆積してから小さな破片としてはがれ落ちる。これらの小さな破片は、流量計に接続されているプロセスの他の部分にも影響を与える恐れがある。極端な状況では、コーティングは、流量計が詰まって完全に停止するまでまたは場合によっては流量計を完全に交換することが必要となるまで多く堆積するようなこともある。

コーティング、詰まり、プロセス流体の不均一な組成、プロセス流体の温度変化などにより他の問題が引き起こされることもある。例えば、塗料産業では、同一の流量計が複数の塗料の色に用いられる場合がある。したがって、コーティングが、たとえメータの読み取り誤差を引き起こさなくても、最終生品に対して悪い影響を及ぼすような場合もある。

以上の問題およびコーティングにより引き起こされる他の問題のため、流量計にコーティングが存在するかを診断することが望まれている。流量計のコーティングを検出する従来の診断の方法には複数の問題がある。まず、従来の方法の多くは、コーティングの検出がフローチューブの動作部分、すなわち振動部分内に制限されている。従来の技術の他の制限は、コーティングの密度がプロセス流体の密度に著しく似ている状況の下で生じる。このような状況では、密度に基づいたコーティング検出を利用することはできない。したがって、当該技術分野において、上述の制限を克服するコーティング検出方法が必要とされている。さらに、プロセス流体が流量計をコーティングすることが知られている用途では、洗浄中に流量計のコーティングを完全に取り除いたことを検出できることが望ましい。

態様
本発明のある態様によれば、流量計のパラメータの異常を検出するための方法は、流量計の少なくとも一部分の両端の差圧を測定するステップと、測定された差圧を、測定流量に基づいた差圧予測値と比較するステップと、測定された差圧と差圧予測値との間の差がしきい値範囲を超えている場合に、流量計のパラメータに異常を検出したものとするステップとを有している。

好ましくは、かかる方法は、流量計全体の両端の差圧を測定するステップをさらに有している。

好ましくは、差圧予測値は既知の一定の流体粘度に基づくものである。

好ましくは、差圧予測値が、以前に作成された差圧対流量のプロットから得られる。

好ましくは、かかる方法は、差圧予測値をメータ電子機器内に格納するステップをさらに有している。

好ましくは、しきい値範囲は前もって決められた値から構成される。

好ましくは、流量計はコリオリ流量計から構成されている。

好ましくは、流量計のパラメータの異常は流量計内のコーティングを示唆する。

本発明の他の態様によれば、流量計のパラメータの異常を検出するための方法は、流量計の両端の差圧を測定するステップと、差圧に基づいて流体流量予測値を算出するステップと、測定された流体流量を算出された流体流量と比較し、測定された流体流量と算出された流体流量との間の差がしきい値範囲を超えている場合に、流量計のパラメータに異常を検出したものとするステップとを有している。

好ましくは、流体流量予測値を算出するステップが、流量計をオリフィス流量計として特徴付けするステップを有している。

好ましくは、かかる方法は、流量計係数を求めるステップをさらに有している。

好ましくは、かかる方法は、流体流量予測値をメータ電子機器内に格納するステップをさらに有している。

好ましくは、しきい値範囲は前もって決められた値から構成されている。

好ましくは、流量計はコリオリ流量計から構成されている。

好ましくは、流量計のパラメータの異常は、流量計内にコーティングの存在を示唆する。

本発明の他の態様によれば、流量計のパラメータの異常を検出するための方法は、流量計の少なくとも一部分の両端の差圧を測定するステップと、測定された差圧および測定流量に基づいて摩擦係数を算出するステップと、算出された摩擦係数を測定流量に基づく摩擦係数予測値と比較し、算出された摩擦係数と摩擦係数予測値との間の差がしきい値範囲を超えている場合に、流量計のパラメータに異常を検出したものとするステップとを有している。

好ましくは、摩擦係数を計算するステップは、式

を用いることを含んでいる。

好ましくは、摩擦係数予測値は、以前の測定値から得られる。

好ましくは、差圧は流量計全体の両端を測定して得られる。

好ましくは、摩擦係数予測値は、測定流量におけるレイノルズ数に基づいて算出される。

好ましくは、かかる方法は、摩擦係数予測値をメータ電子機器内に格納するステップをさらに有している。

好ましくは、流量計はコリオリ流量計から構成されている。

好ましくは、流量計のパラメータの異常は、流量計内にコーティングの存在を示唆する。

本発明の他の態様によれば、流量計のパラメータの異常を検出するための方法は、複数の部位でフローチューブ温度を測定するステップと、測定された温度に基づいて温度勾配を算出するステップと、算出された温度勾配が温度勾配しきい値を超えている場合に、流量計のパラメータに異常を検出したものとするステップとを有している。

好ましくは、温度勾配を算出するステップが、流量計流入口から流量計流出口までの温度勾配を算出することを含んでいる。

好ましくは、温度勾配を算出するステップが、第一のフローチューブから第二のフローチューブまでの温度勾配を算出することを含んでいる。

好ましくは、算出された温度勾配の変化がしきい値範囲を超えている場合に、流量計内にコーティングを検出したものとするステップをさらに有している。

好ましくは、温度勾配しきい値は前もって決められた値である。

好ましくは、流量計はコリオリ流量計から構成されている。

好ましくは、流量計のパラメータの異常は流量計内のコーティングを示唆する。

本発明の実施形態に係る流量計を示す図である。 本発明の実施形態に係る流量計を示す部分断面図である。 フローチューブの内側にコーティングが形成されているフローチューブを示す図である。 本発明の実施形態に係る流量計を示すブロックダイアグラムである。

図１〜図４および下記の記載には、本発明の最良のモードを作成および利用する方法を当業者に教示するための具体的な実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、下記の記載の構成要件をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することができる。したがって、本発明は、下記に記載された特定の実施形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲およびその均等物によりのみ限定される。

図１には、本発明の実施形態に係る流量計１００が示されている。本発明の１つの実施形態によれば、流量計１００はコリオリ流量計から構成されている。しかしながら、本発明は、コリオリ流量計を用いる用途に限定されているわけではなく、当業者にとって明らかなように、本発明を他のタイプの流量計に用いてもよい。流量計１００は、フローチューブ１０１、１０２の下部を収容するスペーサ１０３を備えており、その内部において、フローチューブ１０１、１０２は、左側端部が首部１０８を通じてフランジ１０４へ接続され、右側端部が首部１２０を通じてフランジ１０５およびマニホルド１０７へ取り付けられている。図１に示されているのは、フランジ１０５の流出口１０６、左側ピックオフＬＰＯ、右側ピックオフＲＰＯおよびドライバＤである。右側ピックオフＲＰＯは、いくぶん詳細に示されており、磁石構造体１１５とコイル構造体１１６とを有している。マニホルドスペーサ１０３の底部の部材１１４は、メータ電子機器（図示せず）から内部をドライバＤおよびプックオフＬＰＯ、ＲＰＯまで延びているワイヤー（図示せず）を受けるための開口部である。流量計１００は、使用時、パイプラインなどへフランジ１０４または１０５を通じて接続されるように構成されている。

図２には、本発明の実施形態に係る流量計１００の部分断面図が示されている。この図では、マニホルドスペーサの内部の部分を示しうるように、マニホルドスペーサ１０３の前側部分が取り除かれている。図１には示されていなく図２に示されている部分には、外側端部ブレースバー２０１、２０４、内側ブレースバー２０２、２０３、右側端部フローチューブ流出口開口部２０５、２１２、フローチューブ１０１、１０２、フローチューブ湾曲部分２１４、２１５、２１６、２１７が含まれている。使用時、フローチューブ１０１、１０２はそれらの軸線Ｗ、Ｗ’を中心として振動する。外側端部ブレースバー２０１、２０４および内側ブレースバー２０２、２０３は、屈曲軸線ＷおよびＷ’の位置を決めるのに役立つ。

図２に示されている実施形態によれば、流量計１００は圧力センサー２３０を備えている。本発明の実施形態によれば、圧力センサー２３０は差圧センサーを有している。圧力センサー２３０は、圧力タップ２３１、２３２により流量計１００へ接続されて圧力読取値を得るように構成されている。これらのタップ２３１、２３２により、圧力センサー２３０が流量計１００の両端での圧力降下を連続的に監視することが可能となる。いうまでもなく、タップ２３１、２３２を流量計１００のいかなる所望の位置に接続してもよいが、図２に示されている実施形態によれば、タップ２３１および２３２は、フランジ１０４および１０５にそれぞれ接続されている。有利には、圧力センサー２３０は、流量計１００の動作部分だけでなく流量計１００全体の差圧を測定することが可能となるように構成される。下記に記載の図４で示されているような他の実施形態では、これらの圧力タップ２３１および２３２は、流量計を接続するパイプラインに設けられていてもよい。差圧測定を下記にさらに記載する。

図２には、複数の温度検出装置２４０がさらに示されている。図２に示されている実施形態によれば、温度検出装置はＲＴＤセンサーから構成されている。しかしながら、他の温度計測装置を用いられてもよいし、また、本発明をＲＴＤセンサーに限定する必要がないことはいうまでもない。同様に、６つのＲＴＤセンサー２４０が示されているが、いうまでもなく、いかなる数のＲＴＤセンサーが用いられてもよいが、それも本発明の技術範囲に含まれる。

圧力センサー２３０およびＲＴＤセンサー２４０がそれぞれΔＰ信号用のリード線およびＲＴＤ信号用のリード線を通じてメータ電子機器２０に接続されていることが示されている。図１に示されているように、左側ピックオフセンサーＬＰＯ、右側ピックオフセンサーＲＰＯおよびドライバＤも同様にメータ電子機器２０へ接続されている。メータ電子機器２０は、質量流量および総合質量流量の情報を提供する。これに加えて、質量流量情報、密度、温度、圧力および他の流れ特性をリード線２６を通じて下流のプロセス制御および／または測定装置へ送信することもできる。メータ電子機器２０は、ユーザに流体粘度および他の既知の値の如き情報を入力させることを可能とするユーザインターフェイスをさらに有していてもよい。本発明のある実施形態によれば、メータ電子機器２０は、既知情報および計算情報を格納して将来検索することができるハードドライブを有している。この格納された情報を下記にさらに記載する。

図３は、フローチューブ１０１のうちのコーティング３１０が設けられた部分を示す断面図である。フローチューブ１０１の一部分だけが示されているが、いうまでもなく、コーティング３１０が、フローチューブ１０２の内側、および流量計１００のうちのプロセス流体に対して暴露されている他の部分に形成されてもよい。プロセス流体がフローチューブ１０１を流れるにつれ、例えばプロセス流体の堆積物が残されていく。時間の経過とともに、これらの堆積物がコーティング３１０を形成するようになる。コーティング３１０が、図示されるように、フローチューブ１０１の実質的に内径全体を被膜するようになる場合もあれば、これに代えて、コーティング３１０がフローチューブ１０１のある領域に形成され、他の領域にはコーティング３１０が無い場合もある。さらに、ある用途におけるコーティング３１０は、図３に示されているほど厚くない場合もあれば、プロセスによっては、コーティング３１０が流量計１００を実質的に詰まらせるほど十分に厚くなる場合もある。コーティング３１０が、流量計１００を詰まらせるほど十分に厚くない場合であっても、プロセス流体が流れると断面領域を減らすことになる。例えば、フローチューブ１０１が内径Ｄ１を有している場合であっても、コーティング３１０が存在すれば、プロセス流体が流れうる実際の直径はＤ２まで小さくなる。

コーティング３１０が流量計１００の性能に悪い影響を及ぼすかもしれないので、本発明は、流量計１００内のコーティング３１０の存在を判断するための方法を他にもいくつか提供している。さらに、従来の方法が、動作部分、すなわちフローチューブ１０１、１０２の振動部分のみのコーティング３１０の検出に限定されていたが、本発明は、マニホルド１０４、１０５を含む流量計１００のすべての部分のコーティング３１０を検出することができる。しかしながら、いうまでもなく、本発明は、コーティングの検出に限定されているのではなく、流量計のパラメータの異常を検出するための他のいくつかの方法を提供している。流量計のパラメータとは、流量計から得られるいかなる測定値であってもよい。一部の実施形態では、流量計のパラメータの異常がコーティング３１０により引き起こされる。しかしながら、流量計の詰まり、不安定な温度、プロセス流体の不均一な混合、流量計内に形成される泡などの如き他のものも流量計の測定値に異常を引き起こしうる。したがって、本発明のある実施形態によれば、下記に記載の方法は、流量計のパラメータの異常を検出し、この異常は、さらなる調査が必要な診断結果を提供することができる。

下記に記載の方法のうちの１つに従って流量計のパラメータの異常を検出することが可能である。本発明のある実施形態によれば、圧力センサー２３０から得られる差圧測定値から流量計のパラメータの異常を直接検出することが可能である。工場において、または例えば流量計１００にコーティング３１０が存在していないことが分かっている場合には現場において、既知の一定の流体粘度について、流量計１００の一部分の両端の差圧に対する質量流量のプロットを作成することができる。このプロットに基づいて、与えられた流量に対する差圧予測値を求めることができる。次いで、差圧実測値は、圧力センサー２３０を用いて連続的に監視され、測定流量における差圧予測値と比較される。差圧実測値が、差圧予測値のしきい値範囲内にある場合、メータ電子機器２０は、パラメータに異常が検出されていないという信号を送信してもよいし、または、流量計のパラメータに異常がほとんど検出されていないという信号を送信してもよい。それに対して、差圧測定値がしきい値範囲外である場合、メータ電子機器２０は、さらなる調査をするために測定結果にフラグを立てるようにすることができる。本発明の１つの実施形態によれば、しきい値範囲は前もって決められた値から構成される。本発明の他の実施形態によれば、しきい値範囲はユーザまたはオペレータによって設定される。

このアプローチは、満足な結果をもたらすものの、直接比較するアプローチには複数の制限が存在する。第１に、ユーザがプロセス流体の粘度を知っていなければならない。加えて、粘度はほぼ一定のままでなければならない。このことの理由は、先の測定から得られた差圧予測値が差圧実測値とともにプロセス流体の粘度に依存するからである。この制限のために、コーティング以外の条件によって差圧が変化する場合もあるので、コーティングついて誤って指摘することもある。

流量計のパラメータの異常を検出するための他の方法は、流量計１００をオリフィス計として特徴付けすることである。オリフィス計は、一般的に公知となっており、差圧に基づいて流体流量を測定すべく用いられている。オリフィス計は、非常に少ない空間を占領するだけなので、差圧に基づいて流体流量を測定する他の計測器に較べていくつかの長所を有している。オリフィス計は、穴を有したプレートをパイプ内に設けることにより作動するように構成されている。ここで、穴はパイプの直径よりも小さい。この流体の流れに対して設けられる断面積の減少により、圧力ヘッドを犠牲にして速度ヘッドが上昇するように構成されている。この差圧をプレートの前後に設けられた圧力タップによって測定することができる。差圧測定値を用いると、例えば以下の方程式に基づいて流体速度を計算することができる。

この式で、Ｖｏ＝オリフィスを流れる流速、β＝パイプ直径に対するオリフィス直径の比、
ΔＰ＝オリフィスの両端での差圧、ρ＝流体密度、Ｃｏ＝オリフィス係数。

いうまでもなく、オリフィス計を用いて流体流量を計算するための式が他にも知られており、式（１）は例示のみを意図するものであり、本発明の技術範囲を制限するものではない。オリフィス係数（Ｃｏ）を除いて、未知数すべてを測定することまたは求めることができる。オリフィス係数は、通常実験的に決定され、計測器によって異なる。Ｃｏは、βおよびレイノルズ数に通常依存する。レイノルズ数は、無次元数であり、以下の式により定義される：

この式で、Ｄ＝直径、バーＶ＝平均液体速度、μ＝流体粘度、ρ＝流体密度、υ＝動流体粘度。

多くのオリフィス計に対して、オリフィス係数Ｃｏは、ほとんど一定のままであり、レイノルズ数が約３０，０００を超えるとそれによる影響は受けなくなる。オリフィス計のように、流量計１００は測定可能な圧力降下を受け、図４に示されているようなオリフィス計とみなすことができる。

図４には、パイプライン４０１内に配置され、メータ電子機器２０へ接続されている流量計１００が示されている。図４では、流量計１００の内部構造は示されていない。より正確にいえば、流量計１００は単純なブロック図として示されている。実験中、流量計１００をオリフィス計として特徴付けすることができる。換言すれば、圧力センサー４３０は、圧力タップ４３１、４３２を用いて、流量計１００の流入口４１０と流出口４１１との間の差圧を測定することができる。式（１）の変数が知られているので、または測定によっておよび流量計１００が流量を求めることによって容易に得ることができるので、流量計係数を実験的に求めることができる。流量計係数はオリフィス係数に類似している。いったん流量計係数が求められると、オリフィス計を用いて流量を求めるのと同一の原理に基づいて流量計１００の両端の差圧を用いて流量を計算することができる。

正常運転中、式（１）を用いてまたはオリフィス計に基づいて流量を計算するために用いられる同等の式を用いて、計算により得られた流量予測値と流量計１００により測定された流量を比較することができる。流量予測値が、流量計１００から得られた流量からの差のしきい値範囲外にある場合、メータ電子機器２０は流量計のパラメータの異常を示す信号を生じるように構成されていてもよい。この異常は、流量計１００内のコーティング３１０の存在により引き起こされたものである場合もあれば、コーティング３１０以外の他の何かによって引き起こされたものである場合もある。それに対して、流量計をオリフィスと見なすことにより得られた流量予測値が流量計１００によって得られた流量測定値のしきい値差の範囲内にある場合、メータ電子機器２０は流量計のパラメータに異常がほとんどないこと、さらにいえばまったくないことを示す信号を生じるようになっていてもよい。いうまでもなく、しきい値差は、前もって決められていてもよいし、または、個々の状況に基づいてオペレータによって決められてもよい。

先に記載されたアプローチよりも高い精度および広い適用性を提供する、流量計のパラメータに異常の存在を検出するための他の方法は、ファニングの管摩擦係数ｆの如き摩擦係数を用いることである、約４ｆであるダルシー ワイスバッハ 摩擦係数の如き他の摩擦係数も当該技術分野において一般的に知られている。いうまでもなく、用いられる摩擦係数に応じて適用可能な式を調節することができるので、どのような摩擦係数が実際に用いられるかということは本発明にとって重要なことではない。

摩擦係数ｆを用いることによりパイプの両端での圧力降下を定量および調節できることは一般に公知となっている。まず、円形状のパイプを流れるプロセス流体を特徴付けする方法を理解することが重要である。この実施形態の目的に合わせ、流量計１００を既知の内径および長さを有している円形状のパイプであると見なすことができる。パイプを流れる流体の流れを特徴付ける際の１つの重要な数は、式（２）に関して上述したレイノルズ数Ｒｅを用いることである。いうまでもなく、管径Ｄについては、容易に求めることができるし、工場において通常知られている。コリオリ流量計を含む多くの流量計は、流体密度および質量流量の如き流体の特性を測定することができる。これらの２つの量から、平均液体速度を計算することができる。また、流体粘度も既知の、計算されたまたは測定された値に基づいて求めることができる。

システムの摩擦係数は、密度と速度ヘッド

との積に対する壁ずり応力の比として定義される。非圧縮性の流体の流れ系の場合、摩擦係数ｆをレイノルズ数Ｒｅで特徴付けすることは有用な場合が多々ある。的確な式は、流体および当該流体が流れるパイプの個々の特性に応じて変わる。いうまでもなく、以下の式は例示のみを意図したものであって、当該技術分野において同様の式が他のも知られている。したがって、下記に記載の式は本発明の技術範囲を限定すべきではない。滑らかなパイプを流れる層流については、摩擦係数fを以下のように表すことができる。

それに対して、滑らかなパイプを流れる乱流については、摩擦係数fを以下のように表すことができる。

１０４＜Ｒｅ＜１０６の範囲において、式（４）を十分な精度で用いることができる。摩擦係数をレイノルズ数に関連付けする式として知られている式には他にも以下のものがある：

式（５）は、通常５０，０００＜Ｒｅ＜１０^６の範囲で提供可能であり、式（６）は、３，０００＜Ｒｅ＜３ｘｌ０^６の範囲で通常適用可能である。式３〜式６のうちのいずれかの式および式１に基づいて、粘度を唯一の未知数として、システムの摩擦係数を求めることができる。流量によっては、粘度の変化を無視することができる場合もある。これに代えて、ユーザが公称粘度を入力するようにしてもよい。

さらに、摩擦係数ｆをシステムの両端の圧力降下ΔＰの点から以下のように特徴付けすることができるも一般的に知られている。

この式で、ΔＰ＝差圧、Ｌ＝圧力タップ間の管長、ｆ＝摩擦係数、バーＶ＝平均流速、ρ＝流体密度、Ｄ＝管径。

圧力センサー２３０により差圧を得ることができる。圧力タップ２３１と圧力タップ２３２との間の流量計１００の長さにつては容易に測定することができる。管径も容易に測定することができる。流体密度は流量計１００から得ることができる。また、平均速度は、流量計１００により測定された質量流量および密度に基づいて得ることができる。したがって、式（７）の右側の変数はすべて求めることができる。

本発明のある実施形態によれば、差圧に基づく摩擦係数算出値ｆｃを摩擦係数予測値ｆｅと比較することにより、流量計のパラメータの異常の存在に基づく診断が行われる。摩擦係数予測値ｆｅを複数の異なる方法で得ることができる。本発明の１つの実施形態によれば、コーティングがほとんど、または全く存在しないことが分かっている場合、摩擦係数予測値ｆｅを工場でまたは現場で求めることができる。摩擦係数予測値をさまざまな流量測定値に基づいて得ることができる。したがって、摩擦係数対流量曲線を作成することができる。摩擦係数予測値ｆｅを前もって求め、メータ電子機器２０に格納しておくことができる。本発明の他の実施形態によれば、正常動作時中に得られるレイノルズ数に対する相関に基づいて摩擦係数予測値ｆｅを算出することができる。

本発明のある実施形態によれば、正常動作中、圧力センサー２３０は、流量計１００の差圧測定値を得ることができる。これに加えて、流量計１００は流量測定値を得ることができる。流量計測値と差圧測定値とから、摩擦係数算出値ｆｃを式（７）から算出することができる。この摩擦係数算出値ｆｃを摩擦係数予測値ｆｅと比較することができる。これら２つの摩擦係数の変分が流量計のパラメータの異常を示唆する。１つの実施形態によれば、この異常は、流量計１００のコーティング３１０により引き起こされている場合もある。しかしながら、他の実施形態では、この異常は、詰まり、プロセス流体の一貫性のない混合、プロセス流体内の泡などの如き他の状況によって引き起こされている場合もある。摩擦係数算出値ｆｃが摩擦係数予測値ｆｅのしきい値範囲内にある場合、メータ電子機器２０は流量計のパラメータに少しも、またはほとんど異常がないと判断することができる。それに対して、摩擦係数算出値ｆｃが摩擦係数予測値ｆｅのしきい値範囲外にある場合、メータ電子機器２０は、流量計のパラメータに異常が存在する可能性があるという警報を送ることができる。本発明の１つの実施形態によれば、しきい値範囲は、実際の流量計または流量特性に基づいて前もって決められていてもよい。本発明の他の実施形態によれば、ユーザまたはオペレータが現場でしきい値範囲を決めるようにしてもよい。

この方法は、コーティング２３０を正確に予測することに加えて、流体の粘度を正確に分かっていなくても流量計のパラメータの異常を求めることが可能である。流体の流量によっては、粘度の小さな変化がレイノルズ数の著しい変化をもたらさない場合もある。したがって、さらなる粘度の測定を必要とすることなく、ユーザによって平均粘度が入力されるようにしてもよい。

本発明の他の実施形態によれば、流量計のパラメータの異常を温度測定値を用いて検出することが可能である。プロセス流体が流量計１００を流れるとき、流入口温度と流出口温度とが比較的近いままである。同様に、フローチューブ１０１およびフローチューブ１０２はほぼ同一の温度のままである。本発明のある実施形態によれば、流量計１００は、ＲＴＤ２４０の如き２つ以上の温度センサーを有している。図２は６つのＲＴＤしか示していないが、いうまでもなく、他の実施形態では、流量計１００が６を上回るまたは下回る数のＲＴＤセンサー２４０を有していてもよい。これらのＲＴＤセンサー２４０は、フローチューブ１０１および１０２の温度を監視することができる。例えばコーティング３１０はフローチューブ１０１および１０２を流れる流体の流れを妨げうる。したがって、コーティング３１０は、ある与えられたフローチューブ１０１または１０２の流入口から流出口への温度勾配に異常な変化をもたらしうる。加えて、コーティング３１０は、フローチューブ１０１からフローチューブ１０２まで温度勾配をもたらしうる。詰まりについても、流体がほとんどまたはまったく流量計１００を実際に流れないので、温度勾配に影響を与えうる。

したがって、本発明のある実施形態によれば、流量計のパラメータの異常を温度勾配に基づいて検出することが可能である。さらに詳細にいえば、本発明のある実施形態によれば、異常を、ＲＴＤセンサー２４０の如き１を超える数の温度センサーから得られる温度勾配の変化を追跡することで求めることが可能である。１つの実施形態によれば、温度勾配は、流量計１００の流入口から流量計１００の流出口まで測定される。本発明の他の実施形態によれば、温度勾配は、流量計１００のあるフローチューブ１０１から流量計１００の他のフローチューブ１０２まで測定される。本発明のある実施形態によれば、温度勾配が温度勾配しきい値を超えた場合に、コーティング３１０を検出したものとされる。１つの実施形態によれば、温度勾配しきい値は前もって決められた値から構成されてもよい。他の実施形態によれば、温度勾配しきい値はユーザまたはオペレータによって決められてもよい。

実施形態によっては、流量計１００は異常がない状態でさえ温度勾配を有していてもよい。したがって、本発明のある実施形態によれば、異常は、既存の温度勾配の変化に基づいて検出されるようになっていてもよい。

上記の明細書は、流量計１００の流量計パラメータの異常を検出するための方法を複数提供している。本発明のある実施形態によれば、コーティングを示唆しうる診断を行うために流量計のパラメータの異常が用いられてもよい。これらの方法の各々は異なる利点を有しており、また、どのような方法が実際に用いられるかは、例えば既存の状況または利用可能な機器に依存している。これらの方法のうちのいくつかは、流量計測値に異常がない状態であってもパラメータの異常の検出を可能とする。これに加えて、１つを超える方法または先に記載の方法のすべてが単一の流量計測器システム内に組み込まれてもよい。したがって、メータ電子機器２０は、一方の方法で検出され得られた異常を他方の方法をから得られた結果と比較するように構成されていてもよい。

上述の実施形態の詳細な記載は、本発明の技術範囲内に含まれるものとして本発明者が考えているすべての実施形態を完全に網羅するものではない。さらに正確にいえば、当業者にとって明らかなように、上述の実施形態のうちの一部の構成要件をさまざまに組み合わせてまたは除去してさらなる実施形態を作成してもよく、このようなさらなる実施形態も本発明の技術範囲内および教示範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、本発明の技術範囲および教示範囲に含まれるさらなる実施形態を作成するために、上述の実施形態を全体的にまたは部分的に組み合わせてもよい。

以上のように、本発明の具体的な実施形態または実施形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を上述のかつそれに対応する図に記載の実施形態のみでなく他の実施形態にも適用することができる。したがって、本発明の技術範囲は下記の請求項によって決められる。

Claims (29)

1. 流量計のパラメータの異常を検出するための方法であって、
   前記流量計の少なくとも一部分の両端の差圧を測定するステップと、
   既知の一定の流体粘度及び測定流量に基づいて差圧予測値を決定するステップと、
   測定された前記差圧を前記差圧予測値と比較するステップと、
   測定された前記差圧と前記差圧予測値との間の差がしきい値範囲を超える場合に、前記流量計のパラメータに異常を検出したものとするステップと
   を有している、方法。
2. 前記流量計全体の両端の差圧を測定するステップをさらに有している、請求項１に記載の方法。
3. 前記差圧予測値が、以前に作成された差圧対流量のプロットから得られる、請求項１に記載の方法。
4. 前記差圧予測値をメータ電子機器内に格納するステップをさらに有している、請求項１に記載の方法。
5. 前記しきい値範囲が前もって決められた値を含んでいる、請求項１に記載の方法。
6. 前記流量計がコリオリ流量計から構成されている、請求項１に記載の方法。
7. 前記流量計のパラメータの異常が前記流量計内のコーティングの存在を示唆している、請求項１に記載の方法。
8. 流量計のパラメータの異常を検出するための方法であって、
   前記流量計の両端の差圧を測定するステップと、
   前記差圧に基づいて流体流量予測値を算出するステップと、
   測定された流体流量を算出された前記流体流量と比較し、測定された流体流量と算出された前記流体流量との間の差がしきい値範囲を超えている場合に、前記流量計のパラメータに異常を検出したものとするステップと
   を有している、方法。
9. 前記流体流量予測値を算出するステップが、前記流量計をオリフィス流量計として特徴付けするステップを有している、請求項８に記載の方法。
10. 流量計係数を求めるステップをさらに有している、請求項９に記載の方法。
11. 前記流体流量予測値をメータ電子機器内に格納するステップをさらに有している、請求項９に記載の方法。
12. 前記しきい値範囲が前もって決められた値から構成されている、請求項８に記載の方法。
13. 前記流量計がコリオリ流量計から構成されている、請求項８に記載の方法。
14. 前記流量計のパラメータの異常が前記流量計内のコーティングの存在を示唆する、請求項８に記載の方法。
15. 流量計のパラメータの異常を検出するための方法であって、
    前記流量計の少なくとも一部分の両端の差圧を測定するステップと、
    測定された前記差圧および測定流量に基づいて摩擦係数を算出するステップと、
    算出された前記摩擦係数を前記測定流量に基づく摩擦係数予測値と比較し、算出された前記摩擦係数と前記摩擦係数予測値との間の差がしきい値範囲を超えている場合に、前記流量計のパラメータに異常を検出したものとするステップと
    を有している、方法。
16. 前記摩擦係数を算出するステップが、式
    

    

    を用いることを含んでおり、この式で、ΔＰ＝差圧、Ｌ＝圧力タップ間の管長、ｆ＝摩擦係数、バーＶ＝平均流速、ρ＝流体密度、Ｄ＝管径である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記摩擦係数予測値が以前の測定値から得られる、請求項１５に記載の方法。
18. 前記差圧が前記流量計全体の両端を測定して得られる、請求項１５に記載の方法。
19. 前記摩擦係数予測値が、前記測定流量でのレイノルズ数に基づいて算出される、請求項１５に記載の方法。
20. 前記摩擦係数予測値をメータ電子機器内に格納するステップをさらに有している、請求項１５に記載の方法。
21. 前記流量計がコリオリ流量計から構成されている、請求項１５に記載の方法。
22. 前記流量計のパラメータの異常が前記流量計内のコーティングの存在を示唆する、請求項１５に記載の方法。
23. 流量計のパラメータの異常を検出するための方法であって、
    複数の位置でフローチューブ温度を測定するステップと、
    測定された前記温度に基づいて温度勾配を算出し、算出された該温度勾配が温度勾配しきい値を超えている場合に、前記流量計のパラメータに異常を検出したものとするステップと
    を有している、方法。
24. 前記温度勾配を算出するステップが、流量計流入口から流量計流出口までの温度勾配を算出することを含んでいる、請求項２３に記載の方法。
25. 前記温度勾配を算出するステップが、第一のフローチューブから第二のフローチューブまでの温度勾配を算出することを含んでいる、請求項２３に記載の方法。
26. 算出された前記温度勾配の変化量がしきい値範囲を超えている場合に、前記流量計内にコーティングを検出したものとするステップをさらに有している、請求項２３に記載の方法。
27. 前記温度勾配しきい値が前もって決められたものである、請求項２３に記載の方法。
28. 前記流量計がコリオリ流量計から構成されている、請求項２３に記載の方法。
29. 前記流量計のパラメータの異常が前記流量計内のコーティングの存在を示唆する、請求項２３に記載の方法。

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