JP6896156B2 - マルチチャネル流通管を備えた振動式流量計 - Google Patents

マルチチャネル流通管を備えた振動式流量計 Download PDF

Info

Publication number
JP6896156B2
JP6896156B2 JP2020511224A JP2020511224A JP6896156B2 JP 6896156 B2 JP6896156 B2 JP 6896156B2 JP 2020511224 A JP2020511224 A JP 2020511224A JP 2020511224 A JP2020511224 A JP 2020511224A JP 6896156 B2 JP6896156 B2 JP 6896156B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
flow tube
fluid
channel flow
instrument
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020511224A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020531833A (ja
Inventor
マーク ジェイムズ ベル,
マーク ジェイムズ ベル,
ジョエル ワインスタイン,
ジョエル ワインスタイン,
ミタリー ナヤン デサイ,
ミタリー ナヤン デサイ,
クリントン アール. グリフィン,
クリントン アール. グリフィン,
Original Assignee
マイクロ モーション インコーポレイテッド
マイクロ モーション インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by マイクロ モーション インコーポレイテッド, マイクロ モーション インコーポレイテッド filed Critical マイクロ モーション インコーポレイテッド
Publication of JP2020531833A publication Critical patent/JP2020531833A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6896156B2 publication Critical patent/JP6896156B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8422Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details exciters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/8472Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane
    • G01F1/8477Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane with multiple measuring conduits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/849Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits
    • G01F1/8495Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits with multiple measuring conduits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8427Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8431Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details electronic circuits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/8481Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having loop-shaped measuring conduits, e.g. the measuring conduits form a loop with a crossing point
    • G01F1/8486Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having loop-shaped measuring conduits, e.g. the measuring conduits form a loop with a crossing point with multiple measuring conduits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

以下で説明される例は、振動計および振動計の使用方法に関する。より具体的には、これらの例は、マルチチャネル流通管を備える振動式計器に関する。
コリオリ質量流量計および振動式密度計などの振動式計器は、典型的には、流れている物質(material)を含んでいる振動している流通管の運動を検出することによって動作する。質量流量、密度、などの流通管内の物質に関する特性を、流通管に組み合わせられた運動トランスデューサから受信される測定信号を処理することによって割り出すことができる。振動式計器は、直線状または曲線状の構成の1つ以上の流通管を備える計器アセンブリを有する。例えば、コリオリ質量流量計の各々の流通管の構成は、単純な曲げ、ねじり、または結合型であり得る一連の固有振動モードを有する。各々の流通管を、好ましいモードで振動するように駆動することができる。流量計を通る流れが存在しない場合、流通管へと加えられる駆動力により、流通管に沿ったすべての点が同一の位相で振動し、あるいは流れがゼロであるときに測定される時間遅延である小さな「ゼロオフセット」で振動する。
物質が流通管を通って流れ始めると、コリオリ力により、流通管に沿った各点が異なる位相を有する。例えば、流量計の入口端における位相が、中央のドライバ位置の位相よりも遅れる一方で、出口における位相は、中央のドライバ位置の位相よりも進む。流通管上のピックオフが、流通管の運動を表す正弦波信号を生成する。ピックオフから出力された信号は、ピックオフ間の時間遅延を割り出すために処理される。2つ以上のピックオフの間の時間遅延は、流通管を通って流れる物質の質量流量に比例する。
ドライバに接続された計器電子機器が、ドライバを動作させ、ピックオフから受信される信号からプロセス物質の質量流量および/または他の特性を割り出すための駆動信号を生成する。ドライバは、多数の周知の構成のうちの1つを備えることができるが、磁石および対向する駆動コイルが、流量計の業界において大きな成功を収めている。所望の流通管の振幅および周波数で流通管を振動させるために、駆動コイルに交流電流が流される。ピックオフを、ドライバの構成にきわめてよく似た磁石とコイルとからなる構成として設けることも、技術的に知られている。
液体中の同伴ガスおよび湿潤ガスが、とりわけ石油およびガス生産産業において、コリオリ流量計の適用における一般的な問題である。振動式計器が振動するとき、粒子またはバルク流体の内部に形成される気泡/液滴が、バルク流体から分離する可能性がある。さらに、多相の流体および単相の気体において見られる音速(VOS)効果が、さらなる測定誤差を引き起こす可能性がある。フロープロファイル効果が、すべての種類の流量計において、さらなる懸念の領域である。レイノルズ数が低い場合、典型的には流量計内の流体の高い粘度ゆえに、流量計の感度を低下させかねない粘度関連の影響が存在する。管の直径に対する管の長さの比率が小さい大型の計器ほど、より悪影響を受ける可能性がある。
多相の流体を測定するという課題に対する従来の解決策は、測定値から分離の誤差を特定および/または除外するためのやり方を取り入れており、アラーム処理、信号処理、およびノイズ除去、ならびに振動式計器へのより広いモード分離を含んでいる。従来の解決策はいくつかの改善を提供しているが、計器の性能は、分離の誤差の影響を依然として受けている。
VOS効果という課題に対する従来の解決策は、音速およびプロセス流体の圧力を測定して、生じる測定誤差を推定することを含む。流体データのユーザによる入力を含む他の方法も提案されている。しかしながら、流量計に追加のセンサおよび検出器を備えると、流量計が複雑になり、これは望ましくなく、ユーザによって入力される流体特性データは、誤入力の可能性があり、あるいは時間とともに変化する可能性がある。
フロープロファイル効果という課題に対する従来の解決策は、流量計の流通管の長さを比較的長くすることを含んでいる。この解決策は、測定誤差の少ない流量計をもたらしているが、結果として大きくなる流量計の寸法は、多くのプロセス用途に適さない。
したがって、誤差の原因自体を除去することにより、多相、分離、VOS、またはフロープロファイル効果を考慮して、流体の流量を正確に測定することができる流通管および流量計について、ニーズが存在する。このような解決策を、マルチチャネル流通管によって実現することができる。
マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定する方法が提供される。この方法は、流体を、管外壁と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルへと流すステップと、マルチチャネル流通管に結合し、駆動信号に応答して駆動周波数ωでマルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバに、駆動信号を加えるステップと、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフでマルチチャネル流通管のたわみを測定するステップとを含み、流体は、動粘度νおよび逆ストークス数δを有し、2つ以上の流体チャネルの有効直径deff
Figure 0006896156
である。
マルチチャネル流通管を備える振動式計器で流体を測定する方法が提供される。この方法は、流体の逆ストークス数δおよび動粘度νを受け取るステップと、管外壁と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deffを受け取るステップと、駆動周波数ωを、
Figure 0006896156
であるように決定するステップと、マルチチャネル流通管に結合したドライバに駆動周波数ωの駆動信号を加えるステップと、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフでマルチチャネル流通管のたわみを測定するステップとを含む。
マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定する方法が提供される。この方法は、流体を、管外壁と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルへと流すステップと、マルチチャネル流通管に結合し、駆動信号に応答してマルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバに、駆動信号を加えるステップと、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフでマルチチャネル流通管のたわみを測定するステップとを含み、流体は、音速cを有し、2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deffは、
Figure 0006896156
である。
マルチチャネル流通管を備える振動式計器で流体を測定する方法が提供される。この方法は、流体の音速cを受け取るステップと、管外壁と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deffを受け取るステップと、駆動周波数ωを、
Figure 0006896156
であるように決定するステップと、マルチチャネル流通管に結合したドライバに駆動周波数ωの駆動信号を加えるステップと、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフでマルチチャネル流通管のたわみを測定するステップとを含む。
マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定する方法が提供される。この方法は、流体を、管外壁と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルへと流すステップと、マルチチャネル流通管に結合し、駆動信号に応答してマルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバに、駆動信号を加えるステップと、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフでマルチチャネル流通管のたわみを測定するステップとを含み、マルチチャネル流通管は、有効管長Lを有し、2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deff
Figure 0006896156
である。
マルチチャネル流通管(300、400、500)を含む振動式計器(5)が提供される。この振動式計器は、計器電子機器(20)に通信可能に結合した計器アセンブリ(10)を備える。計器アセンブリは、管外壁(304、404、504)と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁(306、406、506)とによって形成された2つ以上の流体チャネル(302、402、502)を備えているマルチチャネル流通管と、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフ(170l、170r)と、マルチチャネル流通管に結合し、マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバ(180)とを備える。計器電子機器(20)は、ドライバ(180)に結合し、計器電子機器は、流体の逆ストークス数δ(1112)および動粘度ν(1110)を受け取り、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deff(1114)を受け取り、駆動周波数ω(1108)を、
Figure 0006896156
であるように決定し、マルチチャネル流通管に結合したドライバに駆動周波数ωの駆動信号を加え、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフでマルチチャネル流通管のたわみを測定するように構成される。
マルチチャネル流通管(300、400、500)を含む振動式計器(5)が提供される。この振動式計器は、計器電子機器(20)に通信可能に結合した計器アセンブリ(10)を備える。計器アセンブリは、管外壁(304、404、504)と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁(306、406、506)とによって形成された2つ以上の流体チャネル(302、402、502)を備えており、2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つは有効直径deff(1114)を有しているマルチチャネル流通管と、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフ(170l、170r)と、マルチチャネル流通管に結合し、マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバ(180)とを備える。計器電子機器は、ドライバに結合し、計器電子機器は、流体の逆ストークス数δ(1112)および動粘度ν(1110)を受け取り、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deff(1114)を受け取り、駆動周波数ω(1108)を、流体の音速をc(1118)として、
Figure 0006896156
であるように決定し、マルチチャネル流通管に結合したドライバに駆動周波数ωの駆動信号を加え、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフでマルチチャネル流通管のたわみを測定するように構成される。
マルチチャネル流通管(300、400、500)を含む振動式計器(5)が提供される。振動式計器は、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフ(170l、170r)と、マルチチャネル流通管に結合し、マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバ(180)と、管外壁(304、404、504)と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁(306、406、506)とによって形成された2つ以上の流体チャネル(302、402、502)を備え、有効管長Lを有しており、2つ以上の流体チャネル(302、402、502)のうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deff(1114)が
Figure 0006896156
であるマルチチャネル流通管とを備える。
態様
さらなる態様によれば、流体は、多相流体であってよい。
さらなる態様によれば、2つ以上の流体チャネルの各々は、少なくとも第1の寸法に有効直径deffを有し得る。
さらなる態様によれば、2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つは、第1の寸法および第2の寸法に有効直径deffを有し得る。
さらなる態様によれば、2つ以上の流体チャネルの有効直径deffは、0.3インチ未満であってよい。
さらなる態様によれば、マルチチャネル流通管の管外壁は、実質的に円形であってよい。
さらなる態様によれば、1つ以上のチャネル隔壁は、実質的に直線状であってよい。
さらなる態様によれば、1つ以上のチャネル隔壁は、実質的に円形であってよい。
さらなる態様によれば、2つ以上の流体チャネルの各々は、第1の寸法に有効直径deffを有し得る。
さらなる態様によれば、2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つは、第1の寸法および第2の寸法に有効直径deffを有し得る。
さらなる態様によれば、1つ以上のチャネル隔壁は、実質的に直線状であってよい。
さらなる態様によれば、1つ以上のチャネル隔壁は、実質的に円形であってよい。
さらなる態様によれば、2つ以上の流体チャネルの有効直径deffは、0.3インチ未満であってよい。
同じ参照番号は、すべての図において同じ要素を表している。図面は、必ずしも縮尺どおりではない。
一例による振動流量計を示している。 振動式流量計の流通管の断面を示している。 一例によるマルチチャネル流通管の断面を示している。 一例によるマルチチャネル流通管の断面を示している。 一例によるマルチチャネル流通管の断面を示している。 一例による方法を示している。 一例による方法を示している。 一例による方法を示している。 一例による方法を示している。 一例による方法を示している。 一例による計器電子機器を示している。
本開示は、マルチチャネル流通管を含む振動式計器、およびマルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定する方法を説明する。
図1が、一例によるマルチチャネル流通管130を備える振動式計器5を示している。図1に示されるように、振動式計器5は、計器アセンブリ10および計器電子機器20を備える。計器アセンブリ10は、プロセス物質の質量流量および密度に応答する。計器電子機器20は、通信経路26によって密度、質量流量、および温度情報をもたらし、さらには他の情報をもたらすために、リード線100によって計器アセンブリ10に接続される。さらには、情報およびコマンドを通信経路26を介して計器電子機器20において受信することができる。
コリオリ流量計の構造が説明されるが、これは限定を意図したものではない。当業者であれば、本出願を振動管式密度計、音叉式密度計、などとして実施できることを、容易に理解できるであろう。
計器アセンブリ10は、1対のマニホールド150および150’と、フランジネック110および110’を有するフランジ103および103’と、1対の平行なマルチチャネル流通管130および130’と、ドライバ180と、1対のピックオフセンサ170lおよび170rとを含む。マルチチャネル流通管130および130’は、流通管取り付けブロック120および120’においてお互いに向かって収束する2つの本質的にまっすぐな入口レグ131、131’および出口レグ133、133’を有する。マルチチャネル流通管130、130’は、それらの長さに沿った2つの対称な位置において曲がり、それらの長さの全体にわたって本質的に平行である。補強バー140および140’が、各々のマルチチャネル流通管130、130’の振動の中心軸WおよびW’を定めるように機能する。マルチチャネル流通管130、130’のレグ131、131’および133、133’は、流通管取り付けブロック120および120’に不動に取り付けられ、次いでこれらのブロックは、マニホールド150および150’に不動に取り付けられる。これは、計器アセンブリ10を通る連続的な閉じた物質の経路をもたらす。
穴102および102’を有するフランジ103および103’が、入口端104および出口端104’を介し、測定対象のプロセス物質を運ぶプロセス配管(図示せず)へと接続されると、物質は、フランジ103のオリフィス101を通って計器の入口端104に進入し、マニホールド150を通って表面121を有する流通管取り付けブロック120へと導かれる。マニホールド150において、物質は分割され、マルチチャネル流通管130、130’を通って送られる。マルチチャネル流通管130、130’を出ると、プロセス物質は、表面121’を有するブロック120’およびマニホールド150’において再び合流して単一の流れとなり、その後に穴102’を有するフランジ103’によってプロセス配管(図示せず)へと接続された出口端104’に送られる。
マルチチャネル流通管130、130’は、それぞれの曲げ軸W−WおよびW’−W’の周りの質量分布、慣性モーメント、およびヤング率が実質的に同じであるように選択され、流通管取り付けブロック120、120’に適切に取り付けられる。これらの曲げ軸は、補強バー140、140’を通過する。
両方のマルチチャネル流通管130、130’は、ドライバ180によって、それぞれの曲げ軸WおよびW’を中心にして反対の方向に、いわゆる流量計の第1の逆位相曲げモードで駆動される。このドライバ180は、マルチチャネル流通管130’に取り付けられた磁石、およびマルチチャネル流通管130に取り付けられ、両方のマルチチャネル流通管130、130’を振動させるために交流電流が通される対向するコイルなど、多数の周知の構成のうちの任意の1つを備えることができる。適切な駆動信号が、計器電子機器20によって、リード線185を介して、ドライバ180に印加される。
計器電子機器20は、リード線165l、165rにそれぞれ現れる左右のセンサ信号を受信する。計器電子機器20は、ドライバ180へのリード線185に現れる駆動信号を生成し、マルチチャネル流通管130、130’を振動させる。計器電子機器20は、左右のセンサ信号およびRTD信号を処理して、計器アセンブリ10を通過する物質の質量流量および密度を計算する。この情報を、他の情報とともに、通信経路26を介して計器電子機器20によって送信することができる。
図1は、計器電子機器20と通信する単一の計器アセンブリ10を示しているが、当業者であれば、複数のセンサアセンブリが計器電子機器20と通信できることを、容易に理解できるであろう。さらに、計器電子機器20は、さまざまな異なる種類のセンサを動作させることが可能であってよい。計器電子機器20と通信する計器アセンブリ10などの各々のセンサアセンブリは、計器電子機器20内の記憶システムの専用部分を有することができる。
計器電子機器20は、当業者であれば理解できるとおり、さまざまな他のコンポーネントおよび機能を含むことができる。これらの追加の特徴は、簡潔かつ明瞭にするために、説明および図面から省略され得る。
振動式計器5は、マルチチャネル流通管130、130’を含む。マルチチャネル流通管130、130’は、単相または多相の流体などの物質が流れることができる複数の流体チャネルを有する。すなわち、マルチチャネル流通管130、130’を通って流れる流体は、2つ以上の流体チャネルを通って流れることができる。マルチチャネル流通管130、130’は、流体の分離、VOS誤差、またはフロープロファイル効果に関連する問題に対処することによって、多相の測定の誤差を改善することができる。
図2が、流通管200を示している。流通管200は、管外壁202を含む。例えば液体または気体などのバルク流体を有する多相流体が、例えば、液滴、固体、または気泡など、バルク流体とは異なる密度を有する粒子を含むとき、流通管200を含む振動式流量計において、分離誤差が生じ得る。流通管200の振動中の多相流体内の粒子の分離は、振動式計器の測定値における誤差の原因をもたらす。
流通管200が多相流体と共に振動する場合、バルク流体内の粒子の分布は、無限液体媒体における粒子の均一な分布を示さない可能性がある。また、壁効果が、管外壁202に近い領域において、バルク流体中の粒子の分離の発生を防止することができる。壁効果を、粒子が壁から粒子半径の2倍の距離の範囲内にない限り、無視できることが計算によって示されている(Fischer PF et al.2005.Influence of wall proximity on the lift and drag of a particle in an oscillatory flow.J.Fluids Eng.127:583−595)。したがって、管の直径がdeffであり、粒子の半径がrpartである場合、以下の関係が、壁効果によって粒子の分離が防止される場合を表す。
Figure 0006896156
管外壁202は、図2には無視できる厚さであるとして描かれているが、管の直径deffは、流体が自由に流れることができる流通管内の内径を指す。
図2は、この関係を、典型的な粒子204で概略的に示している。流通管200の有効直径deff208が6rpartに等しいため、壁効果によって粒子204の分離が抑制される。
しかしながら、多くの振動式計器においては、多相流体の粒子が管の直径に比べて小さく、壁効果は無視できる。したがって、分離および大きな測定誤差が生じる。
粒子の分離の尺度として、逆ストークス数を使用することが可能である。逆ストークス数δは、粘性拡散の時間スケールに対する振動の時間スケールの比率を表す。このパラメータは、振動する粒子の運動を予測するきわめて重要なやり方を提供することができる。逆ストークス数は、動粘度ν、周波数ω、および粒子半径rpartに関係する。
Figure 0006896156
多相流体の逆ストークス数δが大きい場合、分離の振幅は小さくなる。小さい逆ストークス数は、流体の動粘度が低く、粒子サイズが大きく、あるいは計器の振動周波数ωが高い場合の大量の分離に相当し得る。式1および式2を組み合わせることにより、deffを逆ストークス数δに関して表すことができる。
Figure 0006896156
式3から見て取ることができるとおり、きわめて高い周波数の計器は、所与の粒子サイズにおいて分離を防止するために、より小さな有効直径から利益を得ることができる。逆ストークス数δは、或る範囲の駆動周波数ωの値および粒子半径rpartの値を説明することができるため、式3を使用して、広い範囲の多相流体を測定するように構成された振動式計器を生み出すことができる。
いくつかの例において、deffは0.3インチ未満であり得る。さらなる例において、deffは0.25〜0.3インチの間であり得る。しかしながら、さらなる例において、deffは、当業者であれば理解できるとおり、上述の壁効果の利益をもたらすことができる任意の他の値であり得る。
いくつかの例において、粒子半径rpartは、多相流体の表面張力、乱流(流量)、または他の因子に関連する粒子サイズの分布を表し得る。さらなる例において、粒子半径rpartは、粒子サイズの分布の平均または中央値を表し得る。
駆動周波数ωについて式3を解くことにより、既知の動粘度ν、逆ストークス数δ、および既知の有効直径deffを有するマルチチャネル流通管において多相流体の分離を最小化する振動式計器を動作させるための駆動周波数ωを決定することが可能になり得る。
Figure 0006896156
いくつかの例において、周波数ωは100Hz以下であり得る。
多相流体中の気泡および粒子の相対運動によって引き起こされる分離誤差に加えて、コリオリ計器は、測定流体の音速が低い場合や、計器の振動周波数ωが高い場合に、音速効果にも直面する可能性がある。気体は液体よりも低い音速を有し、これら2つの混合物から低い速度がもたらされ得る。たとえ少量の気体でも液体に加わると、多相流体の音速が、いずれかの独立相の音速を下回って劇的に低下する可能性がある。
流通管の振動は、計器の駆動周波数で横方向に振動する音波を生じ得る。単相液体の場合にあり得るように、流体の音速が高い場合、円形の導管を横切る横音波の第1の音響モードは、駆動周波数よりもはるかに高い周波数になり得る。しかしながら、例えば液体に気体が加わることによって音速が低下すると、音響モードの周波数も低下する。音響モードおよび駆動モードの周波数が近い場合、駆動モードによる音響モードのオフレゾナンス励起により、計器誤差が生じる。典型的なプロセス圧力における小径または低周波数の計器の場合、音速効果は、計器の指定精度と比べて無視できるかもしれない。しかしながら、大径または高周波数のコリオリ計器の場合、音速が、駆動モードと流体振動モードと間の相互作用によって重大な測定誤差を引き起こすほど充分に低くなる可能性がある。
2006年にHempおよびKutinによって説明(J.HEMP AND J.KUTIN.2006.Theory of errors in Coriolis flowmeter readings due to compressibility of the fluid being metered.Flow Measurement and Instrumentation.17:359−369.)されたとおり、音速効果(VOS)が懸念となり得る用途において、以下の式が、流量誤差のパーセンテージとして表される質量流量誤差
Figure 0006896156
を予測する。
Figure 0006896156

ここで、cは流体内の音速であり、ωは流通管の駆動周波数である。
質量流量
Figure 0006896156
の誤差しきい値
Figure 0006896156
が0.1%である場合、以下の制約を定めることができる。
Figure 0006896156

例えば、音速cが13,504インチ/sの周囲空気を、有効直径deffが0.640インチ未満のマルチチャネル流通管を有しており、駆動周波数300Hz、すなわち2*π*300=1,885rad/sの角速度で動作する流量計で測定する場合、0.1%という誤差しきい値
Figure 0006896156
を達成することができる。
単相および多相流体を含む他の用途において、フロープロファイル効果が懸念され得る。流通管の直径(D)または内径に対する流通管の長さ(L)の比率が、フロープロファイル効果が問題となる場合の計器の重要な考慮事項である。より大きな振動式計器は、比較的低いL/D比率を有する傾向にある。広範な実験室での実験により、L/D比率が25以上の流量計において、フロープロファイル効果が少ないことが示されている。したがって、管束型計器の場合、以下の制約を満たすように有効直径deffを選択することができる。
Figure 0006896156
例えば、流通管の有効長Lが75インチである流量計は、有効直径deffが3インチ未満であれば、フローの影響が小さいと考えられる。直径4.5インチの流通管外周を有する流通管の場合、単一のバッフルでLD効果を排除することができる。
上記の式に従って決定された有効直径deffを有するマルチチャネル流通管は、流体の分離、音速(VOS)効果、およびフロー効果に関連する問題に対処することにより、振動式計器の測定精度を向上させることができる。以下で説明されるマルチチャネル流通管300、400、500は、これらの誤差を先行技術によって教示されるように後処理において除去する代わりに、これらの誤差機構の発生自体の軽減に役立つことができる。さらに、マルチチャネル流通管300、400、500は、以下でさらに詳しく説明されるように、流量計のサイズを大きくすることなく、管の直径(D)に対する管の長さ(L)の比率を効果的に増加させることにより、フロープロファイル効果を低減することもできる。
図3が、一例による典型的なマルチチャネル流通管300の断面を示している。わかりやすくするために、図3〜図5の各々に、x軸およびy軸を有する基準座標系が示されている。マルチチャネル流通管300は、管外壁304と1つ以上のチャネル隔壁306とによって形成された2つ以上の流体チャネル302を含む。マルチチャネル流通管300のこの例において、管外壁304の形状は実質的に円形である。いくつかの例において、実質的に円形とは、管外壁304の50%超が円形であることを意味し得る。さらなる例において、実質的に円形とは、管外壁304の75%超が円形であることを意味し得る。しかしながら、当業者であれば理解できるとおり、さらなる例において、管外壁304は任意の他の形状であってもよい。典型的なマルチチャネル流通管300において、1つ以上のチャネル隔壁306は、互いに平行になるように配置された実質的に直線状の壁である。チャネル隔壁306は、それらの端部において管外壁304に結合している。
管外壁304の内面とチャネル隔壁306との間の領域が、流体をマルチチャネル流通管を通って流すことができる1つ以上の流体チャネル302を定める。1つ以上の流体チャネル302のうちの少なくとも1つは、第1の方向に、有効直径deff308、または管外壁304および/またはチャネル隔壁306の隣接部分の間の最も広い地点における距離を有し得る。例えば、流体チャネル302のうちの1つ以上は、x方向に有効直径deffを有し得る。いくつかの例において、x方向は、マルチチャネル流通管300が主に振動する方向であり得る。しかしながら、さらなる例において、x方向は、マルチチャネル流通管300が主に振動する方向と違ってもよい。したがって、有効直径deff308は、駆動方向における多相流体からの粒子の分離を防止する役に立つことができる。
図4が、一例によるマルチチャネル流通管400の断面を示している。マルチチャネル流通管400は、管外壁404と1つ以上のチャネル隔壁406a、406bとによって形成された2つ以上の流体チャネル402を含む。マルチチャネル流通管400のこの例において、管外壁404の形状は実質的に円形である。
マルチチャネル流通管300と同様に、マルチチャネル流通管400は、実質的に直線状の壁であり、互いに実質的に平行な構成で配置され、それぞれの端部において管外壁404に結合した第1組のチャネル隔壁406aを含む。さらに、マルチチャネル流通管400は、第2組のチャネル隔壁406bを含むが、第2組のチャネル隔壁406bは、第1組のチャネル隔壁406aに垂直になるように配置される。
したがって、流体チャネル402のうちのいくつかは、隣接する管外壁404、チャネル隔壁406a、およびチャネル隔壁406bの間に形成され、流体チャネル402のうちのいくつかは、隣接するチャネル隔壁406aおよび406bの間に形成される。少なくとも1つの流体チャネル402は、第1の方向に、有効直径deff408a、あるいは管外壁404および/または対向するチャネル隔壁406aまたは406bの隣接部分の間の最も広い地点における距離を有し得る。例えば、流体チャネル402のうちの1つ以上は、x方向に有効直径deff408aを有し得る。1つ以上の流体チャネル402のうちの少なくとも1つは、第2の方向に有効直径deffをさらに有し得る。例えば、1つ以上の流体チャネル402は、y方向に有効直径deff408bをさらに有し得る。第1の方向の有効直径deff408aおよび第2の方向の有効直径deff408bを有する1つ以上の流体チャネルを備えることにより、例えば、流通管が軸WまたはW’などの軸を中心にしてねじれ、あるいは回転する場合など、マルチチャネル管の駆動が2つ以上の方向の変位を含む場合に、振動式計器における多相流体からの粒子の分離の防止を可能にすることができる。
図5が、一例によるさらなるマルチチャネル流通管500の断面を示している。マルチチャネル流通管500は、管外壁504と、2つ以上の流体チャネル502とを備える。流体チャネル502は、1つ以上のチャネル隔壁506によって形成される。チャネル隔壁506は、実質的に円形の形状である。
マルチチャネル流通管500のこの例において、有効直径deff508は、それぞれのチャネル隔壁506の直径である。有効直径deff508は、断面の平面内のあらゆる方向において実質的に同じであるため、マルチチャネル流通管500は、あらゆる方向の多相流体からの粒子の分離の防止に役立つことができる。
マルチチャネル流通管300、400、および500の例は、限定を意図していない。当業者であれば理解できるとおり、さらなる例において、マルチチャネル流通管は、管外壁について異なる構成を含むことができる。さらなる例において、マルチチャネル流通管は、式3、6、または7による少なくとも1つの寸法における有効直径deffの形成を可能にする任意の数または向きのチャネル隔壁を含むことができる。
いくつかの例において、マルチチャネル流通管300、400、または500は、流通管の全長に沿ってチャネル隔壁306、406、または506を含むことができる。他の例において、チャネル隔壁は、流通管の振動領域のみに沿って延びてよい。しかしながら、さらなる例において、チャネル隔壁は、流体チャネルの誤差低減の効果を、マルチチャネル流通管300、400、または500において流体チャネルによって引き起こされ得る圧力損失とバランスさせるように、マルチチャネル流通管の振動領域の一部分についてだけ延びてもよい。
マルチチャネル流通管300、400、500は、有効管直径deffを標準的な流通管よりも大幅に小さくできるため、多相分離、VOS、またはフロー効果に関連するこれらの問題を、軽減または排除することができる。好都合には、従来の流量計を、式3、6、または7のいずれかに記載のdeffを有するマルチチャネル流通管で改修することで、より小さな流通管有効直径deffによってもたらされる利点を得ることができる。
マルチチャネル流通管300、400、500は、より小さい有効直径deffを有するがゆえに、より大流量の振動式計器のL/D比率を大きくすることにより、より大型の振動式計器においてフロープロファイル効果を排除するために使用することができる。実際、個々の管直径が管外壁302、402、または502の半分の大きさであるマルチチャネル流通管が、多くの一般的なサイズの振動式計器において25を超えるL/D比率をもたらすと考えられる。加えて、マルチチャネル流通管を使用して、フロープロファイル効果に悩むことがない任意のラインサイズで、よりコンパクトなコリオリ計器を可能にすることができる。
図11が、本出願の一例による振動式計器5の計器電子機器20を示している。計器電子機器20は、インターフェース1101および処理システム1103を含むことができる。処理システム1103は、ストレージシステム1104を含むことができる。前述のように、計器電子機器20は、ドライバ180へと供給される駆動信号を生成し、ピックオフセンサ170l、170rからの信号を受信することができる。計器電子機器20は、計器アセンブリ10を密度計、粘度計、またはコリオリ質量流量計などの流量計として動作させることができる。計器電子機器20が、他の種類の振動式計器を動作させることもでき、提示の例は本発明の範囲を限定するものではないことを、理解すべきである。計器電子機器20は、振動センサ信号を処理して、マルチチャネル流通管130、130’を通過する流体の1つ以上の特性を求めることができる。
インターフェース1101は、リード線100を介して、ドライバ180またはピックオフ170l、170rからセンサ信号を受信することができる。インターフェース1101は、任意のやり方でのフォーマット、増幅、バッファリング、など、任意の必要または所望の信号調整を行うことができる。あるいは、信号調整の一部または全部を、処理システム1103において実行してもよい。さらに、インターフェース1101は、計器電子機器20と外部の装置との間の通信を可能にすることができる。加えて、インターフェース1101は、例えば、計器電子機器20と外部の装置との間の通信を可能することができる。インターフェース1101は、任意のやり方の電子的、光学的、または無線通信が可能であってよい。
一例におけるインターフェース1101は、計器アセンブリ10の信号がアナログセンサ信号を含む場合に、デジタイザ(図示せず)を含むことができる。デジタイザは、アナログセンサ信号をサンプリングしてデジタル化し、デジタルセンサ信号を生成する。デジタイザは、デジタルセンサ信号を減量して必要な信号処理の量および処理時間を減らすデシメーションが必要であれば、これを実行することもできる。
処理システム1103は、計器電子機器20の動作を指揮し、計器アセンブリ10からの密度/粘度/流量の測定値を処理する。処理システム1103は、振動式計器測定ルーチン1106および/または駆動周波数決定ルーチン1116などの1つ以上の処理ルーチンも実行することができる。
処理システム1103は、汎用コンピュータ、マイクロ処理システム、論理回路、あるいは本明細書に記載の機能を実行することができる任意の他の汎用または専用の処理装置を備えることができる。処理システム1103を、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1103は、ストレージシステム1104など、任意のやり方の一体型または独立した電子記憶媒体を含むことができる。
ストレージシステム1104は、計器パラメータおよびデータ、ソフトウェアルーチン、定数値、ならびに変数値を記憶することができる。ストレージシステム1104は、ランダムアクセスメモリ(RAM)などの主またはメインメモリを備えることができる。いくつかの例において、ストレージシステム1104は、ハードディスクドライブ、リムーバブルストレージデバイス、メモリカード、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、コンパクトディスクドライブ、デジタル多用途ディスク、ブルーレイディスク、光学式ストレージデバイス、テープバックアップ、または任意の他のコンピュータにとって使用可能または読み取り可能な記憶媒体を含むことができる。いくつかの例において、ストレージシステム1104は、非一時的な媒体を備えてもよい。
ストレージシステム1104は、振動式計器測定ルーチン1106によって使用されてよく、さらには/あるいは駆動周波数決定ルーチン1116を駆動することができる変数をさらに記憶することができる。例えば、ストレージシステム1104は、上述のように、駆動周波数ω1108、動粘度ν1110、ストークス数δ1112、有効直径deff1114、音速c1118、または流通管の長さlを記憶する。
一例において、ストレージシステム1104は、処理システム1103によって実行されるルーチンを含む。例えば、ストレージシステム1104は、振動式計器測定ルーチン1106および/または駆動周波数決定ルーチン1116を記憶することができる。計器電子機器20は、振動式計器測定ルーチン1106を開始し、計器アセンブリ10を使用して流体の測定値を得ることができる。いくつかの例において、振動式計器測定ルーチン1106は、上述のように、プロセス流体の質量流量、密度、または粘度を割り出すことができる。さらに、計器電子機器20は、駆動周波数決定ルーチン1116を開始させることができる。いくつかの例においては、駆動周波数決定ルーチン1116を使用して、振動式計器測定ルーチン1106を使用して振動式計器5を動作させるために使用される駆動周波数ω1108を決定することができる。
図6、図7、図8、図9、および図10が、それぞれ方法600、700、800、900、および1000を示している。方法600のステップ604および606、方法700のステップ708および710、方法800のステップ804および806、方法900のステップ908および910、ならびに方法1000のステップ1004および1006はそれぞれ、振動式計器測定ルーチン1106の例を含む。方法700のステップ702、704、および706、ならびに方法900のステップ902、904、および906は、駆動周波数決定ルーチン1116の例を含む。処理システム1103を、センサ検証方法600、700、800、900、または1000の任意の組み合わせの実行を含むことができる振動式計器測定ルーチン1106および/または駆動周波数決定ルーチン1116を実行するために必要な信号およびデータ処理を実行するように構成することができる。
図6が、一例による方法600を示している。方法600を、マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定するために実行することができる。方法600はステップ602で始まる。ステップ602において、流体が、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルへと流され、2つ以上のチャネルは、管外壁と管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成されている。
例えば、流体を、管外壁304、404、504と1つ以上のチャネル隔壁306、406、506とによって形成されたマルチチャネル流通管300、400、500の2つ以上の流体チャネル302、402、502へと流すことができる。
方法600はステップ604に続く。ステップ604において、駆動信号が、マルチチャネル流通管に結合したドライバに印加され、ドライバは、駆動信号に応答して駆動周波数ωでマルチチャネル流通管を振動させるように構成されている。
例えば、駆動信号を、計器電子機器20からリード線185を介してドライバ180に印加することができる。ドライバ180は、駆動信号に応答して駆動周波数ωでマルチチャネル流通管300、400、500を振動させることができる。
方法600はステップ606に続く。ステップ606において、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフによってマルチチャネル流通管のたわみが測定され、ここで、流体は動粘度νおよび逆ストークス数δを有し、2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deffは、
Figure 0006896156
である。
例えば、マルチチャネル流通管300、400、500のたわみを、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフ170lおよび/または170rで測定することができる。2つ以上の流体チャネル302、402、502のうちの少なくとも1つは、式3に記載のとおりに決定されてよい有効直径deff308、408、508を含む。
方法600は、さまざまなバルク流体および粒子サイズを含むより広い範囲の多相流体において粒子の分離を防止することによって、測定の精度の改善をもたらすことができる。
図7が、一例による方法700を示している。方法700を、マルチチャネル流通管を備える振動式計器による流体の測定に適用することができる。
方法700はステップ702で始まる。ステップ702において、流体の動粘度ν1110および/または逆ストークス数δ1112が受信される。動粘度ν1110および/または逆ストークス数δ1112は、ユーザによって入力され、ストレージシステム1104に保存されてもよい。例えば、動粘度ν1110および/または逆ストークス数δ1112は、測定動作の開始時、顧客の現場へのセンサの設置時、または任意の他の時点に入力されてよい。他の例において、動粘度ν1110および/または逆ストークス数δ1112は、計器電子機器20において電子メッセージを介して受信されてもよい。
方法700はステップ704に続く。ステップ704において、マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つについて有効直径deff1114が受信され、2つ以上のチャネルは、管外壁と1つ以上のチャネル隔壁とによって形成されている。いくつかの例において、有効直径deff1114は、ユーザによって入力され、ストレージシステム1104に保存される。例えば、有効直径deff1114は、測定動作の開始時、顧客の現場におけるセンサの設置時、センサの組み立て時、または任意の他の時点に入力されてよい。他の例において、有効直径deff1114は、計器電子機器20において電子メッセージを介して受信されてよい。
方法700はステップ704に続く。ステップ706において、駆動周波数ω1108が決定され、ここで駆動周波数
Figure 0006896156
である。例えば、駆動周波数ω1108を、上記の式4に関して説明したように計算することができる。
方法700はステップ708に続く。ステップ708において、駆動信号が、マルチチャネル流通管に結合したドライバに印加される。例えば、駆動信号を、計器電子機器20からリード線185を介してドライバ180に印加することができる。ドライバ180は、駆動信号に応答して駆動周波数ω1108でマルチチャネル流通管300、400、500を振動させることができる。
方法700はステップ710に続く。ステップ710において、マルチチャネル流通管のたわみが、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフで測定される。例えば、マルチチャネル流通管130および130’のたわみを、ピックオフ170lおよび/またはピックオフ170rで測定することができる。ピックオフ170lおよび/または170rからの信号を、リード線165lおよび/または165rを介して計器電子機器20へと送信することができる。
方法700は、高い周波数ωを使用する流量計において、さまざまなバルク流体および粒子サイズを含むより広い範囲の多相流体において粒子の分離を防止することによって、測定の精度の改善をもたらすことができる。
図8が、一例による方法800を示している。方法800を、マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定するために実行することができる。
ステップ802および804は、上述のステップ602および604と同様である。方法800はステップ806に続く。ステップ806において、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフによってマルチチャネル流通管のたわみが測定され、ここで、流体は音速cを有し、2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deffは、
Figure 0006896156
である。
例えば、マルチチャネル流通管300、400、500のたわみを、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフ170lおよび/または170rで測定することができる。2つ以上の流体チャネル302、402、502のうちの少なくとも1つは、式4に記載のとおりに決定されてよい有効直径deff308、408、508を含む。
方法800は、より広い範囲の流体および計器周波数の組み合わせにおいてVOS誤差を防止することにより、測定の精度の改善をもたらすことができる。
図9が、一例による方法900を示している。方法900を、マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定するために実行することができる。方法900はステップ902で始まる。ステップ902において、流体の音速cが受信される。いくつかの例において、音速cは、ユーザによって入力され、メモリに保存され、あるいはコリオリ質量流量計などの別の機器を介して受信されてよい。
ステップ904は、方法700に関して上述したように、ステップ704と同様である。
方法900はステップ906に続く。ステップ906において、駆動周波数ωが決定され、ここで
Figure 0006896156
である。例えば、駆動周波数ω1108を、式6に関して説明したように計算することができる。
ステップ908および910は、方法700に関して上述したように、ステップ708および710と同様である。
方法900は、周波数ωを使用してより広い範囲の流体においてVOS誤差を防止することにより、測定の精度の改善をもたらすことができる。
図10が、一例による方法1000を示している。方法1000を、マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定するために実行することができる。
ステップ1002および1004は、上述のステップ602および604と同様である。方法1000はステップ1006に続く。ステップ1006において、マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフによってマルチチャネル流通管のたわみが測定され、ここで、マルチチャネル流通管は有効管長Lを有し、2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deffは、
Figure 0006896156
である。有効直径deffは、上述の式7を使用して決定される。
方法1000は、より大型の計器においてフロープロファイル効果を防止することにより、測定の制度の改善をもたらすことができ、フロープロファイル効果を依然として回避しつつ、さらなる小型化を達成する設計を可能にすることができる。
本明細書に開示の装置および方法は、分離の物理的影響、VOS誤差、およびフロープロファイル誤差をそもそも防止することにより、流体の測定精度の改善をもたらすことができる。したがって、マルチチャネル流通管300、400、および500は、単一チャネル流通管(すなわち、2つ以上の流体チャネル302、402、502を有さない流通管)と同様の能力を提供する一方で、より小さな有効直径に関連する利点を実現することができる。
以上の例の詳細な説明は、本発明の発明者が本出願の技術的範囲に含まれると考えるすべての例を述べ尽くすものではない。実際、当業者であれば、上述の例の特定の要素をさまざまに組み合わせ、あるいは取り除いて、さらなる例を生み出すことが可能であり、そのようなさらなる例が、本出願の技術的範囲および教示に包含されることを、理解できるであろう。また、上述の例を全体的または部分的に組み合わせて、本出願の技術的範囲および教示の範囲内のさらなる例を生み出すことができることも、当業者にとって明らかであろう。したがって、本出願の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されなければならない。

Claims (20)

  1. マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定する方法であって、
    前記流体を、管外壁と該管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、前記マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルへと流すステップと、
    前記マルチチャネル流通管に結合し、駆動信号に応答して駆動周波数ωで前記マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバに、前記駆動信号を加えるステップと、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフで前記マルチチャネル流通管のたわみを測定するステップと
    を含み、
    前記流体は、動粘度νおよび逆ストークス数δを有し、前記2つ以上の流体チャネルの有効直径deff
    Figure 0006896156

    である方法。
  2. マルチチャネル流通管を備える振動式計器で流体を測定する方法であって、
    前記流体の逆ストークス数δおよび動粘度νを受け取るステップと、
    管外壁と該管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、前記マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deffを受け取るステップと、
    駆動周波数ωを、
    Figure 0006896156

    であるように決定するステップと、
    前記マルチチャネル流通管に結合したドライバに前記駆動周波数ωの駆動信号を加えるステップと、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフで前記マルチチャネル流通管のたわみを測定するステップと
    を含む方法。
  3. マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定する方法であって、
    前記流体を、管外壁と該管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、前記マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルへと流すステップと、
    前記マルチチャネル流通管に結合し、駆動信号に応答して前記マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバに、前記駆動信号を加えるステップと、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフで前記マルチチャネル流通管のたわみを測定するステップと
    を含み、
    前記流体は、音速cを有し、前記2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャルの有効直径deff
    Figure 0006896156

    である方法。
  4. マルチチャネル流通管を備える振動式計器で流体を測定する方法であって、
    前記流体の音速cを受け取るステップと、
    管外壁と該管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、前記マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deffを受け取るステップと、
    駆動周波数ωを、
    Figure 0006896156

    であるように決定するステップと、
    前記マルチチャネル流通管に結合したドライバに前記駆動周波数ωの駆動信号を加えるステップと、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフで前記マルチチャネル流通管のたわみを測定するステップと
    を含む方法。
  5. マルチチャネル流通管を含む振動式流量計で流体を測定する方法であって、
    前記流体を、管外壁と該管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁とによって形成された、前記マルチチャネル流通管の2つ以上の流体チャネルへと流すステップと、
    前記マルチチャネル流通管に結合し、駆動信号に応答して前記マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバに、前記駆動信号を加えるステップと、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフで前記マルチチャネル流通管のたわみを測定するステップと
    を含み、
    前記マルチチャネル流通管は、有効管長Lを有し、前記2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deff
    Figure 0006896156

    である方法。
  6. 前記流体は、多相流体である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記2つ以上の流体チャネルの各々は、少なくとも第1の寸法に前記有効直径deffを有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つは、第1の寸法および第2の寸法に有効直径deffを有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記2つ以上の流体チャネルの前記有効直径deffは、0.3インチ未満である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記マルチチャネル流通管の前記管外壁は、実質的に円形である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記1つ以上のチャネル隔壁は、実質的に直線状である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記1つ以上のチャネル隔壁は、実質的に円形である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  13. マルチチャネル流通管(300、400、500)を含んでいる振動式計器(5)であって、
    計器電子機器(20)に通信可能に結合し、
    管外壁(304、404、504)と該管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁(306、406、506)とによって形成された、2つ以上の流体チャネル(302、402、502)を備えているマルチチャネル流通管と、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフ(170l、170r)と、
    前記マルチチャネル流通管に結合し、前記マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバ(180)と
    を備えている計器アセンブリ(10)、および
    前記ドライバ(180)に結合した計器電子機器(20)
    を備えており、
    前記計器電子機器は、
    流体の逆ストークス数δ(1112)および動粘度ν(1110)を受け取り、
    前記マルチチャネル流通管の前記2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deff(1114)を受け取り、
    駆動周波数ω(1108)を、
    Figure 0006896156

    であるように決定し、
    前記マルチチャネル流通管に結合した前記ドライバに前記駆動周波数ωの駆動信号を加え、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられた前記ピックオフで前記マルチチャネル流通管のたわみを測定するように構成されている、振動式計器(5)。
  14. マルチチャネル流通管(300、400、500)を含んでいる振動式計器(5)であって、
    計器電子機器(20)に通信可能に結合した計器アセンブリ(10)
    を備えており、
    前記計器アセンブリは、
    管外壁(304、404、504)と該管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁(306、406、506)とによって形成された2つ以上の流体チ
    ャネル(302、402、502)を備えており、該2つ以上の流体チャネル(302、402、502)のうちの少なくとも1つは有効直径deff(1114)を有しているマルチチャネル流通管と、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフ(170l、170r)と、
    前記マルチチャネル流通管に結合し、前記マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバ(180)と
    を備え、
    前記計器電子機器は、前記ドライバに結合し、
    前記計器電子機器は、
    流体の逆ストークス数δ(1112)および動粘度ν(1110)を受け取り、
    前記マルチチャネル流通管の前記2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つの流体チャネルの前記有効直径deff(1114)を受け取り、
    駆動周波数ω(1108)を、前記流体の音速をc(1118)として、
    Figure 0006896156

    であるように決定し、
    前記マルチチャネル流通管に結合した前記ドライバに前記駆動周波数ωの駆動信号を加え、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられた前記ピックオフで前記マルチチャネル流通管のたわみを測定するように構成されている、振動式計器(5)。
  15. マルチチャネル流通管(300、400、500)を含んでいる振動式計器(5)であって、
    前記マルチチャネル流通管に取り付けられたピックオフ(170l、170r)と、
    前記マルチチャネル流通管に結合し、前記マルチチャネル流通管を振動させるように構成されたドライバ(180)と、
    管外壁(304、404、504)と該管外壁の少なくとも一部分に沿って延びる1つ以上のチャネル隔壁(306、406、506)とによって形成された2つ以上の流体チャネル(302、402、502)を備え、有効管長Lを有しており、前記2つ以上の流体チャネル(302、402、502)のうちの少なくとも1つの流体チャネルの有効直径deff(1114)が
    Figure 0006896156

    である前記マルチチャネル流通管と
    を備える、振動式計器(5)。
  16. 前記2つ以上の流体チャネルの各々は、第1の寸法に前記有効直径deffを有する、請求項13〜15のいずれか一項に記載の振動式計器。
  17. 前記2つ以上の流体チャネルのうちの少なくとも1つは、第1の寸法および第2の寸法に有効直径deffを有する、請求項13〜15のいずれか一項に記載の振動式計器。
  18. 前記1つ以上のチャネル隔壁は、実質的に直線状である、請求項13〜17のいずれか一項に記載の振動式計器。
  19. 前記1つ以上のチャネル隔壁は、実質的に円形である、請求項13〜17のいずれか一項に記載の振動式計器。
  20. 前記2つ以上の流体チャネルの前記有効直径deffは、0.3インチ未満である、請求項13〜19のいずれか一項に記載の振動式計器。
JP2020511224A 2017-08-23 2017-08-23 マルチチャネル流通管を備えた振動式流量計 Active JP6896156B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2017/048139 WO2019040053A1 (en) 2017-08-23 2017-08-23 VIBRATORY FLOWMETER WITH MULTI-CHANNEL FLOW TUBE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020531833A JP2020531833A (ja) 2020-11-05
JP6896156B2 true JP6896156B2 (ja) 2021-06-30

Family

ID=59762100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020511224A Active JP6896156B2 (ja) 2017-08-23 2017-08-23 マルチチャネル流通管を備えた振動式流量計

Country Status (5)

Country Link
US (3) US11187564B2 (ja)
EP (3) EP3673241B1 (ja)
JP (1) JP6896156B2 (ja)
CN (3) CN110945327B (ja)
WO (1) WO2019040053A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7004803B2 (ja) * 2017-08-23 2022-01-21 マイクロ モーション インコーポレイテッド 尖った流通管を備える振動式計器
EP3673241B1 (en) * 2017-08-23 2022-12-14 Micro Motion, Inc. Vibratory flow meter with multichannel flow tube
USD956592S1 (en) * 2020-10-23 2022-07-05 Yokogawa Electric Corporation Flowmeter
USD964872S1 (en) * 2020-10-23 2022-09-27 Yokogawa Electric Corporation Flowmeter

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4252028A (en) 1979-02-26 1981-02-24 S & F Associates Method and apparatus for measuring flow
JPS62170819A (ja) * 1986-01-23 1987-07-27 Oval Eng Co Ltd 質量流量計
JPH0826924B2 (ja) * 1989-09-06 1996-03-21 日産自動車株式会社 トロイダル型無段変速機
US5230254A (en) * 1992-01-22 1993-07-27 Ametek Aerospace Products Inc. Coriolis mass flowmeter with multiple vibrating tubes
JPH09133564A (ja) * 1995-11-07 1997-05-20 Yokogawa Electric Corp コリオリ質量流量計
JP2003177048A (ja) * 2001-12-11 2003-06-27 Oval Corp コリオリ流量計
EP1668323B1 (en) * 2003-08-26 2008-05-07 Siemens Flow Instruments A/S A coupling between loops of a coriolis mass flow meter
DE102004060115A1 (de) * 2004-12-13 2006-06-14 Endress + Hauser Flowtec Ag Meßaufnehmer vom Vibrationstyp
JP4831784B2 (ja) * 2005-03-29 2011-12-07 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド コリオリ流量計、及び、流れ特性を決定するための方法
US7628082B2 (en) * 2007-06-25 2009-12-08 Integrated Sensing Systems, Inc. Microfluidic device and microtube therefor
AU2007357101B2 (en) * 2007-07-30 2011-08-18 Micro Motion, Inc. Flow meter system and method for measuring flow characteristics of a three phase flow
EP2242999A1 (en) * 2007-12-19 2010-10-27 Micro Motion, Inc. A vibrating flow device and method for fabricating a vibrating flow device
AR071525A1 (es) * 2008-05-01 2010-06-23 Micro Motion Inc Caudalimetro vibratorio de muy baja frecuencia
CN102348962B (zh) * 2009-03-11 2015-12-02 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 振动类型测量换能器以及具有该测量换能器的在线测量装置
RU2557409C2 (ru) * 2010-09-16 2015-07-20 Эндресс+Хаузер Флоутек Аг Измерительная система для измерения плотности или весовой пропускной способности протекающей в трубопроводе среды
RU2589506C2 (ru) * 2011-05-02 2016-07-10 Эндресс+Хаузер Флоутек Аг Измерительный датчик вибрационного типа и измерительная система для измерения плотности и/или процента массового расхода
JP5826929B2 (ja) * 2011-07-13 2015-12-02 マイクロ モーション インコーポレイテッド 共振周波数を求めるための振動式メーターおよび方法
US9671268B2 (en) * 2012-11-29 2017-06-06 Micro Motion, Inc. Detection of a change in the cross-sectional area of a fluid tube in a vibrating meter by determining a lateral mode stiffness
KR102061724B1 (ko) * 2014-04-07 2020-01-02 마이크로 모우션, 인코포레이티드 진동 유량계들에서의 비대칭 유동을 검출하기 위한 장치 및 방법
CN115979361A (zh) 2016-05-16 2023-04-18 高准公司 多通道流管
EP3673241B1 (en) * 2017-08-23 2022-12-14 Micro Motion, Inc. Vibratory flow meter with multichannel flow tube

Also Published As

Publication number Publication date
EP3673241B1 (en) 2022-12-14
EP3673241A1 (en) 2020-07-01
EP3779375A1 (en) 2021-02-17
CN112964320A (zh) 2021-06-15
US11486750B2 (en) 2022-11-01
EP3767249A1 (en) 2021-01-20
JP2020531833A (ja) 2020-11-05
CN110945327B (zh) 2021-09-07
WO2019040053A1 (en) 2019-02-28
US20200173828A1 (en) 2020-06-04
US11187564B2 (en) 2021-11-30
EP3767249B1 (en) 2023-05-24
US10895483B2 (en) 2021-01-19
EP3779375B1 (en) 2023-06-28
US20200240823A1 (en) 2020-07-30
CN112964321A (zh) 2021-06-15
US20200173829A1 (en) 2020-06-04
CN110945327A (zh) 2020-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5674675B2 (ja) 振動モード分離を向上させたコリオリ流量計
JP6896156B2 (ja) マルチチャネル流通管を備えた振動式流量計
JP6804560B2 (ja) マルチチャネル流管
JP7245806B2 (ja) マルチチャネル流管によって流体を測定する方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200417

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210330

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210423

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210511

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210608

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6896156

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S802 Written request for registration of partial abandonment of right

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250