KR20120013457A - 진동 유량계 내의 유량 에러를 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

진동 유량계 내의 유량 에러를 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량에서 에러를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 제 1 유량은 센서 신호를 이용하여 결정된다. 유체 밀도가 결정된다. 유체 속도는 제 1 유량, 유체 밀도, 및 유량계의 물리적 특성을 이용하여 결정된다. 유동 매개 변수(V/P)는 속도 및 밀도를 기초로 하여 계산된다. 이어서 유량 에러가 계산된 유동 매개 변수를 기초로 하여 결정된다.

Description

진동 유량계 내의 유량 에러를 결정하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING A FLOW RATE ERROR IN A VIBRATING FLOW METER}
본 발명은 진동 유량계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동 유량계 내의 유량 에러들을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
예를 들면 진동 농도계 및 코리올리 유량계와 같은 진동 유량계가 일반적으로 공지되고 유량계 내의 도관을 통과하여 유동하는 재료들에 대한 질량 유동 및 다른 정보를 측정하기 위해 이용된다. 예시적인 코리올리 유량계는 제이. 이, 스미쓰(J.E. Smith) 등에 대한 US 특허 4,109,524호, US 특허 4,491,025호, 및 Re. 31,450호 모두에서 공개된다. 이러한 유량계는 직선형 또는 곡선형 구성의 하나 또는 둘 이상의 도관을 가진다. 코리올리 질량 유량계 내의 각각의 도관 구성은 한 세트의 자연(natural) 진동 모드를 가지며, 한 세트의 자연 진동 모드는 단순한 벤딩, 비틀림, 또는 커플링 타입일 수 있다. 각각의 도관은 바람직한 모드로 진동하도록 구동될 수 있다.
재료가 유량계의 유입 측부 상의 연결된 파이프라인으로부터 상기 유량계 내로 유동하고, 도관(들)을 통하여 지향되어, 유량계의 유출 측부를 통하여 유량계로부터 유출된다. 진동하는, 재료 충전 시스템의 자연 진동 모드는 도관 및 상기 도관 내에서 유동하는 재료의 조합된 질량에 의해 부분적으로 한정된다.
유량계를 통한 유동이 없을 때, 도관(들)로 인가되는 구동력이 도관(들)을 따른 모든 지점들이 정정될 수 있는 동일한 위상 또는 작은 초기 고정 위상 오프셋으로 진동하도록 한다. 재료가 유량계를 통하여 유동하기 시작할 때, 코리올리력은 도관(들)을 따른 각각의 지점이 상이한 위상을 가지도록 한다. 예를 들면, 유량계의 유입 단부에서의 위상은 중앙 구동기 위치에서의 위상보다 느리고, 반면 상기 유출구에서의 위상이 중앙 구동기 위치에서의 위상보다 빠르다. 도관(들) 상의 픽-오프 센서는 도관(들)의 운동을 나타내는 사인 신호를 생성한다. 픽-오프 센서(pick-off sensor)로부터의 신호 출력은 픽-오프 센서들 사이의 위상 차를 결정하도록 프로세스된다. 두 개 또는 세 개 이상의 픽-오프 센서들 사이의 위상 차는 도관(들)을 통하여 유동하는 재료의 질량 유량에 비례한다.
구동기에 연결된 계측 전자장치(meter electronics)는 구동기를 작동하도록 구동 신호를 생성하고 픽-오프 센서들로부터 수신된 신호로부터 재료의 질량 유량 및 다른 특성을 결정한다. 구동기는 다수의 널리 공지된 배열체 중 하나의 배열체를 포함할 수 있지만; 자석 및 마주하는 구동 코일은 유량계 산업에서 큰 성과가 있었다. 교류는 원하는 유동 튜브 진폭 및 주파수로 도관(들)을 진동시키기 위해 구동 코일로 통과한다. 또한 구동 배열체에 매우 유사한 자석 및 코일 배열체로서 픽-오프 센서들을 제공하는 것이 본 발명의 기술분야에 알려져 있다. 그러나, 구동기는 운동을 유도하는(induce) 전류를 수용하지만, 픽-오프 센서들은 전압을 유도하도록 구동기에 의해 제공된 운동을 이용할 수 있다. 픽-오프 센서들에 의해 측정된 시간 지연의 크기는 매우 작으며; 종종 나노초(nanosecond)로 측정된다. 따라서, 매우 정밀하게 출력되는 변환기가 필요하다.
일반적으로, 코리올리 유량계는 초기에 교정될 수 있고 유동 교정 인자가 생성될 수 있다. 이용 중, 유동 교정 인자는 질량 유량을 생성하도록 픽-오프 센서들에 의해 측정된 위상차에 곱해질 수 있다. 대부분의 상황에서, 통상적으로 제조자에 의해, 일단 코리올리 유량계가 초기에 교정되면, 유량계는 유체 특성에서의 진동을 고려하지 않고 측정되는 유체의 정밀한 측정을 제공할 수 있다. 비록 소정의 종래의 유량계가 온도 및/또는 압력 효과에 대한 소정의 보상을 제공하지만, 이는 주로 유동 도관 강도에서의 변화를 보상한다. 그러나, 소정의 상황에서, 다른 유체 특성은 계측 전자장치에 의해 질량 또는 용적 유량 출력 내에서 에러를 생성할 수 있다는 것이 결정된다. 일반적으로 예를 들면 소정의 탄화수소 유체들과 같은 더 높은 밀도 유체들에 따라 에러들이 더 커진다. 그러나, 요구된 유량계 정밀도에 따라, 다양한 밀도의 유체에 의해 에러들이 경험할 수 있다.
따라서, 측정가능한 유동 매개변수를 이용하여 유량 측정 내의 에러를 감지하고 보상하기 위한 방법에 대한 요구가 본 발명의 기술분야에서 있었다. 본 발명은 이러한 및 다른 문제점들을 극복하며 본 기술분야에서 발전된다.
진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 진동 유량계로부터 센서 신호를 수싱하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 센서 신호를 이용하고 유체 밀도를 결정하는 제 1 유량을 결정하는 단계를 더 포함한다. 유체 속도는 제 1 유량, 유체 밀도, 및 진동 유량계의 물리적 특성을 기초로 하여 결정된다. 유동 매개변수(V/ρ)는 유체 속도 및 밀도를 기초로 하여 결정된다. 상기 방법은 계산된 유동 매개변수를 기초로 하는 유량 에러를 결정하는 단계를 더 포함한다.
진동 유량계를 위한 계측 전자장치는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공된다. 계측 전자장치는 프로세싱 시스템을 포함한다. 프로세싱 시스템은 진동 유량계로부터 센서 신호를 수용하도록 구성된다. 프로세싱 시스템은 센서 신호를 이용하여 제 1 유량을 결정하고 유체 밀도를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 프로세싱 시스템은 제 1 유량, 밀도, 및 진동 유량계의 물리적 특성을 기초로 하는 유체 속도를 결정하도록 더 구성될 수 있다. 유동 매개변수(V/ρ)는 유체 속도 및 밀도를 기초로 하여 결정된다. 프로세싱 시스템은 계산된 유동 매개변수를 기초로 하는 유량 에러를 결정하도록 추가로 구성된다.
양태
진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량내의 에러를 결정하기 위한 방법으로서,
상기 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하는 단계;
상기 센서 신호를 이용하여 제 1 유량을 결정하는 단계;
유체 밀도(ρ)를 결정하는 단계;
상기 제 1 유량, 상기 유체 밀도, 및 상기 진동 유량계의 물리적 특성을 이용하여, 유체 속도(V)를 결정하는 단계;
상기 유체 속도 및 상기 밀도를 기초로 하여 유동 매개변수(V/ρ)를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 유동 매개변수를 기초로 하여 유량 에러를 결정하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 유량 에러를 결정하는 단계는 상기 유동 매개변수와 유량 에러들 사이의 미리(previously) 결정된 연관 관계(correlation)와 상기 계산된 유동 매개변수를 비교하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 유량 에러를 결정하는 단계는 상기 유동 매개변수와 하나 또는 둘 이상의 유체 밀도에 대한 유량 에러 사이의 미리 결정된 연관 관계와 상기 계산된 유동 매개변수를 비교하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 유량 에러 및 제 1 유량을 기초로 하여 보상된 유량을 생성하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 유량 에러와 한계값을 비교하는 단계; 및
상기 유량 에러가 상기 한계값을 초과하는 경우 상기 제 1 유량 및 상기 유량 에러를 기초로 하여 보상된 유량을 생성하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 유체 온도를 측정하는 단계 및 상기 유동 매개변수와 유량 에러들 사이의 미리 결정된 연관 관계를 위해 이용된 온도와 상기 측정된 유체 온도 사이의 차이를 기초로 하여 상기 유량 에러를 조정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 진동 유량계를 위한 계측 전자장치는:
상기 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하도록;
상기 센서 신호를 이용하여 제 1 유량을 결정하도록;
유체 밀도(ρ)를 결정하도록;
상기 제 1 유량, 상기 유체 밀도, 및 상기 진동 유량계의 물리적 특성을 이용하여 유체 속도(V)를 결정하도록;
상기 유체 속도 및 상기 밀도를 기초로 하여 유동 매개변수(V/ρ)를 계산하도록; 및
상기 계산된 유동 매개변수를 기초로 하여 유량 에러를 결정하도록; 구성되는, 프로세싱 시스템을 포함한다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 상기 유동 매개변수와 유량 에러 사이의 미리 결정된 연관 관계와 상기 계산된 유동 매개변수를 비교함으로써 상기 유량 에러를 결정하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 하나 또는 둘 이상의 유체 밀도에 대한 유량 에러와 상기 유동 매개변수 사이의 미리 결정된 연관 관계와 상기 계산된 유동 매개변수 및 상기 유체 밀도를 비교함으로써 상기 유량 에러를 결정하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 상기 유량 에러 및 상기 제 1 유량을 기초로 하여 보상된 유량을 생성하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 상기 유량 에러와 한계값을 비교하고 상기 유량 에러가 상기 한계값을 초과하는 경우 상기 제 1 유량 및 상기 유량 에러를 기초로 하여 보상된 유량을 생성하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 유체 온도를 측정하고 상기 유동 매개변수와 유량 에러들 사이의 미리 결정된 연관 관계를 위해 이용된 온도와 상기 측정된 유체 온도 사이의 차이를 기초로 하여 상기 유량 에러를 조정하도록 추가로 구성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량계가 도시된 도면이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계측 전자장치를 도시한 도면이며,
도 3은 다양한 유량에 대한 유량 에러 대 밀도의 그래프의 일 예이며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 매개변수(V/ρ) 대 유량 에러의 그래프의 일 예이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에러 결정 루틴을 보여주며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상된 유동 매개변수(V/ρ) 대 유량 에러의 그래프의 일 예이다.
도 1 내지 도 6 및 아래의 설명은 본 발명의 최상의 모드를 형성 및 사용하는 방법을 본 발명의 기술 분야의 기술자에게 알려주기 위한 특정 예들을 설명한다. 본 발명의 원리를 설명하기 위해, 소정의 종래의 양태들은 단순화되거나 생략된다. 본 발명의 기술분야의 기술자는 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 예들로부터의 변화를 인정할 것이다. 본 발명의 기술분야에서의 기술자는 아래 설명되는 특징들이 본 발명의 다양한 변화를 형성하도록 다양한 방식으로 조합될 수 있다는 것을 인정할 것이다. 결과적으로, 본 발명은 아래 설명되는 특정 예들로 제한되지 않지만, 단지 청구범위 및 이들의 등가물로 제한된다.
도 1은 유량계(10) 및 하나 또는 둘 이상의 계측 전자장치(20)를 포함하는 코리올리 유량계 형태의 진동 센서 조립체(5)의 일 예를 도시한다. 하나 또는 둘 이상의 계측 전자장치(20)는 예를 들면, 밀도, 질량 유량, 용적 유량, 총 질량 유량, 온도, 및 다른 정보와 같은, 유동하는 재료의 특성을 측정하도록 유량계(10)에 연결된다.
유량계(10)는 한 쌍의 플랜지(101 및 101'), 매니폴드(102 및 102'), 및 도관(103A 및 103B)을 포함한다. 도관(103A 및 103B)은 내부 단면적(A)을 포함하며 내부 단면적은 알려지거나 용이하게 측정될 수 있다. 매니폴드(102, 102')는 도관(103A, 103B)의 마주하는 단부들에 부착된다. 본 예의 플랜지(101 및 101')는 매니폴드(102 및 102')에 부착된다. 본 예의 매니폴드(102, 102')는 스페이서(106)의 마주하는 단부들에 부착된다. 스페이서(106)는 도관(103A 및 103B) 내의 원하지 않는 진동을 방지하도록 본 예에서 매니폴드들(102 및 102') 사이의 간격을 유지한다. 도관은 필수적으로 평행한 방식으로 매니폴드로부터 외측으로 연장한다. 유량계(10)가 유동하는 재료를 운반하는 파이프라인 시스템(도시안됨) 내로 삽입될 때, 재료는 플랜지(101)를 통하여 유량계(10)로 들어가서, 재료의 총 양이 도관(103A 및 103B)으로 유입되도록 지향되는 유입 매니폴드(102)를 통과하여 도관(103A 및 103B)을 통하여 유출 매니폴드(102') 내로 역으로 유동하는데, 유출 매니폴드에서 유동하는 재료가 플랜지(101')를 통하여 유량계(10)로부터 배출된다.
유량계(10)는 구동기(104)를 포함한다. 구동기(104)가 도관(103A, 103B)을 구동 모드로 진동할 수 있는 위치에서 구동기(104)가 도관(103A, 103B)에 부착된다. 더욱 특별하게는, 구동기(104)는 도관(103A)으로 부착되는 제 1 구동기 부품(도시안됨) 및 도관(103B)에 부착되는 제 2 구동기 부품(도시안됨)을 포함한다. 구동기(104)는 도관(103A)에 장착된 자석 및 도관(103B)에 장착된 마주하는 코일과 같은, 다수의 널리 공지된 배열체들 중 하나의 배열체를 포함할 수 있다.
본 예에서, 구동 모드는 제 1 위상차 벤딩 모드이며 도관(103A 및 103B)은 바람직하게는 선택되어 유입 매니폴드(102) 및 유출 매니폴드(102')에 적절히 장착되어 벤딩 축선(W-W 및 W'-W') 각각을 중심으로 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트, 및 탄성 모듈을 가지는 균형 시스템(balanced system)을 제공하도록 한다. 구동 모드가 제 1 위상차 벤딩 모드인, 본 예에서, 도관(103A 및 103B)은 각각의 벤딩 축선(W 및 W')을 중심으로 마주하는 방향들로 구동기(104)에 의해 구동된다. 교류의 형태의 구동 신호는 예를 들면 경로(110)를 경유하는 것과 같이, 하나 또는 둘 이상의 계측 전자장치(20)에 의해 제공될 수 있고, 양 도관들(103A, 103B)을 진동하도록 유발하도록 코일을 통과할 수 있다. 본 발명의 기술 분야의 기술자는 다른 구동 모드가 본 발명의 범위 내에서 이용될 수 있다는 것을 인정할 것이다.
도시된 유량계(10)는 도관들(103A, 103B)에 부착되는 한 쌍의 픽-오프(105, 105')를 포함한다. 더욱 특별하게는, 제 1 픽-오프 부품(도시안됨)은 도관(103A) 상에 위치되고 제 2 픽-오프 부품(도시안됨)은 도관(103B) 상에 위치된다. 설명된 실시예에서, 픽-오프(105, 105')는 도관들(103A, 103B)의 마주하는 단부에 위치된다. 픽-오프(105, 105')는 전자기 감지기, 예를 들면 도관(103A, 103B)의 속도 및 위치를 나타내는 픽-오프 신호를 생성하는 픽-오프 자석 및 픽-오프 코일일 수 있다. 예를 들면, 픽-오프(105, 105')는 픽-오프 신호를 경로(111, 111')를 경유하여 하나 또는 둘 이상의 계측 전자장치(20)로 공급할 수 있다. 도관(103A,, 103B)의 운동이 유동하는 재료의 소정의 특성들, 예를 들면 도관(103A, 103B)을 통과하여 유동하는 재료의 밀도 및 질량 유량에 비례하는 것을 본 발명의 기술분야의 기술자가 인정될 것이다.
전술된 유량계(10)가 이중 유동 도관 유량계를 포함할 수 있지만, 단일 도관 유량계를 제공하는 것이 충분히 본 발명의 범위 내에 존재한다는 것이 인정되어야 한다. 더욱이, 유동 도관(103A, 103B)이 만곡된 유동 도관 형상을 포함하는 것으로서 도시되지만, 본 발명은 직선형 유동 도관 구성을 포함하는 유량계가 제공될 수 있다. 따라서, 전술된 유량계(10)의 특정 실시예는 단지 일 예이고 본 발명의 범위를 결코 제한하지 않아야 한다.
도 1에 도시된 예에서, 하나 또는 둘 이상의 계측 전자장치(20)는 픽-오프(105, 105')로부터 픽-오프 신호를 수신한다. 경로(26)는 하나 또는 둘 이상의 계측 전자장치(20)가 오퍼레이터와 인터페이스하는 것을 허용하는 입력 및 출력 수단을 제공한다. 하나 또는 둘 이상의 계측 전자장치(20)는 예를 들면, 밀도, 질량 유량, 용적 유량, 총 질량 유동, 온도, 및 다른 정보와 같은, 유동하는 재료의 특성을 측정한다. 더욱 특별하게는, 하나 또는 둘 이상의 계측 전자장치(20)는 예를 들면 픽-오프(105, 105') 및 하나 또는 둘 이상의 온도 센서들(도시안됨)로부터 하나 또는 둘 이상의 신호들을 수신하며, 예를 들면 밀도, 질량 유량, 용적 유량, 총 질량 유동, 온도, 및 다른 정보와 같은 유동하는 재료의 특성을 측정하기 위한 정보를 이용한다.
예를 들면, 코리올리 유량계 또는 농도계와 같은 진동 측정 장치가 유동하는 재료의 특성을 측정하는 기술에 의해 충분히 이해되며, 이러한 설명의 간결성을 위해 상세한 논의가 생략된다.
유량계(10)와 같은, 진동 유량계와 관련된 하나의 문제점은 다양한 유체 특성에 의해 생성되는 유량 측정에서의 에러의 존재이다. 유량 에러는 예를 들면 질량 유량 또는 용적 유량에 대응될 수 있다. 작업 동안 유량 측정에서 얼마나 많은 에러가 존재하는 지의 정밀한 평가를 제공하는 것이 종종 어렵다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 일단 에러의 크기가 알려지면, 계측 전자장치(20)는 보상된 유량 측정을 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 계측 전자장치(20)는 측정가능한 유동 매개 변수와 예측가능한 유량 에러 사이의 상관 관계를 기초로 하여 유량 에러를 보상할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계측 전자장치(20)를 보여준다. 계측 전자장치(20)는 인터페이스(201) 및 프로세싱 시스템(203)을 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 저장 시스템(204)을 포함할 수 있다. 저장 시스템(204)은 도시된 바와 같이 내부 메모리를 포함할 수 있거나 대안적으로 외부 메모리를 포함할 수 있다. 계측 전자장치(20)는 구동 신호(211)를 생성할 수 있고 구동 신호(211)를 구동기(104)로 공급할 수 있다. 또한, 계측 전자장치(20)는 픽-오프/속도 센서 신호와 같이, 유량계(10)로부터 센서 신호(210)를 수신할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 센서 신호(210)는 구동기(104)로부터 수신될 수 있다. 계측 전자장치(20)는 농도계로서 작동할 수 있거나 코리올리 유량계로서 작동하는 것을 포함하여, 질량 유량계로서 작동할 수 있다. 계측 전자장치(20)는 유동 도관(103A, 103B)을 통하여 유동하는 재료의 유동 특성을 얻도록 센서 신호(210)를 프로세싱할 수 있다. 예를 들면, 계측 전자장치(20)는 위상 차, 주파수, 시간 차, 농도, 온도, 질량 유량, 용적 유량, 계측 확인, 등 중 하나 또는 둘 이상을 결정할 수 있다. 소정의 실시예에서, 계측 전자장치(20)는 예를 들면 하나 또는 둘 이상의 RTD 또는 다른 온도 측정 장치로부터 온도 신호(212)를 수신할 수 있다.
인터페이스(201)는 리드(110, 111, 111')를 경유하여 픽-오프 센서(105, 105'), 또는 구동기(104)로부터 센서 신호(210)를 수신할 수 있다. 인터페이스(201)는 포맷팅, 증폭, 버퍼링, 등 중 임의의 방식과 같은, 임의의 필요한 또는 원하는 신호 제어를 수행할 수 있다. 대안적으로, 신호 제어의 일부 또는 모두가 프로세싱 시스템(203) 내에서 수행될 수 있다. 또한, 인터페이스(201)는 계측 전자장치(20)와 외부 장치 사이의 소통을 가능하게 할 수 있다. 인터페이스(20)는 소정의 방식의 전자, 광학, 또는 무선 소통을 할 수 있다.
일 실시예에서 인터페이스(201)는 디지타이저(digitizer; 도시안됨)를 포함할 수 있으며, 디지타이저에서 센서 신호는 아날로그 센서 신호를 포함한다. 디지타이저는 아날로그 센서 신호를 샘플링하여 디지털화할 수 있어 디지털 센서 신호를 생성한다. 디자타이저는 또한 임의의 요구되는 데시메이션(decimation)을 수행할 수 있으며, 여기에서 디지털 센서 신호는 요구된 신호 프로세싱의 양을 감소시켜 프로세싱 시간을 감소시키도록 데시메이트될 수 있다(decimate).
프로세싱 시스템(203)은 계측 전자장치(20)의 작업을 관리할 수 있으며 유량계(10)로부터 유동 측정을 프로세싱할 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 에러 결정 루틴(213)과 같은, 하나 또는 둘 이상의 프로세싱 루틴을 실행할 수 있어, 하나 또는 둘 이상의 유동 특성을 생성하도록 유동 측정을 프로세싱할 수 있다.
프로세싱 시스템(203)은 일반 목적의 컴퓨터, 마이크로프로세싱 시스템, 로직 회로, 또는 소정의 다른 일반 목적 또는 주문 제작된 프로세싱 장치를 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 다중 프로세싱 장치 중에 할당될 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 저장 시스템(204)과 같은 임의의 방식의 일체형 또는 독립형 전자 저장 매체를 포함할 수 있다.
프로세싱 시스템(203)은 특히 구동 신호(211)를 생성하도록 센서 신호(210)를 프로세싱한다. 구동 신호(211)는 구동기(104)로 공급되어 도 1의 유동 튜브(103A, 103B)와 같은, 관련된 유동 튜브(들)를 진동시키도록 한다.
계측 전자장치(20)는 본 기술분야에서 일반적으로 공지되는 다양한 다른 부품 및 기능을 포함할 수 있다. 이러한 부가 특징들은 명료성을 위해 상세한 설명 및 도면으로부터 생략된다. 따라서, 본 발명은 도시되고 논의된 특정 실시예들로 제한되지 않아야 한다.
프로세싱 시스템(203)이 예를 들면, 질량 유량 또는 용적 유량과 같은, 다양한 유동 특성을 생성할 때, 에러는 생성된 유량과 관련될 수 있다. 비록 온도 및 압력에 의한 도관 강성과 관련된 에러가 전형적으로 보상되지만, 유량계(10)를 통하여 유동하는 유체의 하나 또는 둘 이상의 유체 특성에 기인할 수 있는 부가 에러가 발견된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 유량 측정에서의 에러와 새로운 유동 매개변수(V/ρ) 사이의 관계가 결정될 수 있으며, 여기서 V는 유동 도관(103A, 103B) 내의 유체 속도이며; ρ는 유체 밀도이다. 유체 속도(V)는 질량 유량, 밀도, 및 유량계의 물리적 특성, 즉 유량계의 내부 유동 면적을 기초로 결정될 수 있다. 실험적인 교정을 통하여, 다양한 유체에 대해, 신뢰성있는 상관 관계는 유량 측정에서 통상적으로 존재하는 에러와 유동 매개 변수(V/ρ) 사이에 존재한다. 비록 유량 에러가 일반적으로 더 높은 밀도를 가지는 유체, 예를 들면 소정의 탄화수소에 대해 더 크지만, 이용된 특정 유체들은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다. 유동 매개 변수(V/ρ)가 코리올리 유량계를 포함하는, 대부분의 진동 유량계로 용이하게 측정될 수 있기 때문에, 일단 주어진 밀도에 대한 유동 매개 변수와 유량 에러 사이의 관계가 알려지면, 측정된 유동 매개 변수(V/ρ)는 유동 측정 내에서의 에러를 결정하기 위해 공지된 관계와 비교될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 일단 유동 매개 변수와 유량 에러 사이의 관계가 공지되면, 이어서 에러 보상된 유량이 생성될 수 있다.
예에 의해, 코리올리 유량계를 포함하는, 진동하는 유량계가 다른 것 중에서 질량 유량, 용적 유량, 밀도, 및 온도를 측정할 수 있다는 것이 통상적으로 알려진다. 질량 유량은 방정식 1에 의해 정의될 수 있다.
Figure pct00001
(1)
여기서:
Figure pct00002
는 측정된 질량 유량;
ρ는 측정된 밀도;
A는 하나 또는 둘 이상의 유동 도관의 총 내부 유동 횡단면적이며,
V는 하나 또는 둘 이상의 유동 도관 내의 유체의 평균 속도이다.
방정식 (1)에서 유일하게 알려지지 않은 것은 V, 평균 속도이다. 이는 다른 변수가 유량계 설계로부터 알려지거나 널리 알려진 기술에 따라 유량계(10)에 의해 용이하게 측정될 수 있다. 따라서, 방정식 (1)은 재배열되어 V를 풀 수 있다.
Figure pct00003
(2)
계산된 평균 속도(V)를 이용하여, 속도가 밀도(ρ)에 의해 나누어질 수 있어 관심있는 유동 매개변수(V/ρ)를 계산하도록 한다. 밀도가 유량계(10)에 의해 측정된 밀도를 포함할 수 있거나 대안적으로 표준 상태를 기초로 하는 표준 밀도를 포함할 수 있다. 또 다른 대안으로서, 유체 성분이 알려진 경우 이용자에 의해 밀도가 입력될 수 있다. 비록 대부분의 액체가 필수적으로 비압축성이며 이에 따라 밀도가 온도 또는 압력으로 상당히 변화되지 않지만, 측정된 온도 및/또는 압력을 기초로 하여 밀도를 조절하는 것이 충분히 본 발명의 범위 내에 있다. 온도 및/또는 압력은 코리올리 유량계에 의해 측정될 수 있거나 코리올리 유량계로부터 외부에서 측정될 수 있다.
유동 매개변수(V/ρ)가 유량 에러를 결정하기에 유용하게 되도록, 유량계에 대한 유량 에러와 유동 매개변수(V/ρ) 사이의 관계가 요구된다. 더 상세하게는, 상이한 밀도를 가진 다양한 유체에 대해 다양하게 상이한 V/ρ 값에서의 유동 매개변수(V/ρ)에 대한 연관 관계가 알려져야 한다. 더욱이, 온도 영향이 중요한 경우, 이때 연관 관계가 또한 다양한 온도에서 생성될 수 있다. 연관 관계는 예를 들면 유량계(10)의 내부 측정 동안 생성될 수 있다. 연관 관계는 유량계 특성일 수 있고 따라서 상이한 연관 관계가 예를 들면 각각의 개별 유량계에 대해 요구될 수 있다. 그때에 연관 관계는 예를 들면 유량 연관 관계(214)와 같은, 계측 전자장치(20)의 저장 시스템(204) 내에 저장될 수 있다. 생성되는 연관 관계는 미래의 이용을 위한 다양한 포맷, 예를 들면, 룩-업 테이블, 룩-업 그래프, 방정식, 등에 저장될 수 있다.
속도의 임의의 계산, 측정, 또는 입력이 본 발명의 연관 관계를 충족시키고, 평균 도관 속도가 단지 예로서 이용되고, 본 발명의 범위를 결코 제한하지 않아야 한다는 것에 주의하여야 한다. 파이프라인 속도, 최대 튜브 속도, 또는 외부적으로 결정된 속도는 또한 유동 매개변수(V/ρ)를 이용하여 보상하기 위한 필요한 정보를 제공할 수 있다. 또한, 밀도는 코리올리 유량계에 의해 측정될 수 있거나 외부 장치에 의해 측정될 수 있거나 사용자에 의해 입력될 수 있다. 밀도 또는 속도 입력의 소스는 임계적이 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상이한 밀도를 가지는 다양한 유체를 이용하여 유량계(10) 상에 복수의 교정 테스트들을 수행하고 각각의 밀도에 대한 유동 매개변수(V/ρ)의 다양한 값을 서로 연관시키도록 다양한 유량으로 유동함으로써 연관 관계가 생성될 수 있다. 예로서, 유량계(10)는 다양한 밀도들을 가지는 다양한 탄화수소들을 이용하여 테스트되었다. 비록 탄화수소가 본 예에서 이용되었지만, 본 발명이 탄화수소로 제한되지 않으며 이용된 특정 유체 또는 특정 종류의 유체가 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다는 것이 인정된다. 유량 측정은 다양한 유량으로 각각의 유체에 대해 생성되었다. 유량계(10)에 의해 생성된 유량은 이어서 유량 에러를 생성하도록 공지된 유량과 비교되었다. 공지된 유량은 일반적으로 본 기술분야에서 공지된 바와 같이 유량계(10)와 일렬로 연결되는 프루버(prover) 또는 매스터 유량계에 의해 제공될 수 있다. 도 3에서 결과가 재생성된다.
도 3은 복수의 상이한 유량에 대한 용적 유량 에러 대 밀도의 도표를 보여준다. 비록 도 3의 도표가 용적 유량으로서 도시되지만, 도표는 또한 질량 유량으로서 생성될 수 있어 본 발명의 범위 내 일 수 있다는 것이 인정될 수 있다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 유체 밀도가 증가될 때 일반적으로 유량 측정에서의 에러가 증가된다. 사실 이러한 예에서 테스트된 가장 가벼운 유체에 대해, 에러는 실제로 무시가능하고 유량계 에러가 아닌 실험 에러에 의해 유발될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라, 유체 밀도가 한계 밀도를 초과하지 않는 경우 아래에서 설명되는 바와 같이, 에러 결정 루틴(213)이 실시되지 않는 한계 밀도가 결정될 수 있다. 비록 도 3의 정보는 유용한 정보를 제공하지만, 관심있는 유동 매개변수는 V/ρ이다. 따라서, V/ρ가 동일한 교정 작업(run)에 대해 계산되는 경우, 이때 유량 에러 대 유동 매개변수(V/ρ)의 도표가 생성될 수 있다.
도 4는 다양한 탄화수소들에 대해 퍼센티지 대 유동 매개변수(V/ρ)로서 도시된 유량 에러의 예시적인 도표를 설명한다. 도시된 바와 같이, 주어진 유체 밀도에 대한, 유량 에러는 선택된 탄화수소 유체들에 대한 유동 매개변수(V/ρ)의 자연 로그로 개략적으로 선형화된다. 이는 유체들의 각각에 대해 트렌드 라인(trend line; 401 내지 404)을 이용하여 도시된다. 각각의 트렌드 라인(401 내지 404)을 생성시키기 위해 이용된 테스트 데이터는 상대적으로 일정한 밀도에 대응한다. 즉, 라인(401)을 포함하는 유동 매개변수 값은 동일한 유체를 기반으로 한다. 대조하면, 라인(401)의 유동 매개변수 값은 라인(402)을 포함하는 유동 매개변수 값과 상이한 밀도를 가지는 유체에 대응한다. 도시될 수 있는 바와 같이, 유동 매개변수가 주어진 밀도에 대해 증가될 때 일반적으로 유량 에러가 증가한다. 또한, 주어진 유동 매개변수 값에 대해, 밀도가 증가될 때, 유량 에러가 또한 증가한다. 이러한 일반적인 트렌드때문에, 특별한 유량계에 대한 유량 에러와 유동 매개변수(V/ρ) 사이에 신뢰성있는 관계가 존재한다. 더욱이, 유동 매개변수 값들 사이를 보간법으로 계산함으로써 특별한 유량계에 의해 생성된 유량 에러의 상대적으로 정밀한 결정을 제공한다.
대수 스케일을 이용하여, 단일 유체 밀도에 대한 유량 에러와 유동 매개변수(V/ρ) 사이의 연관 관계를 나타내는 곡선 적합 방정식(curve fit equation)이 생성될 수 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 밀도에 대해, 상기 밀도를 위한 유량 에러에 대한 V/ρ가 관련된 다른 방정식이 생성될 수 있다. 다른 유체 또는 다른 종류의 유체들, 예를 들면, 탄화수소에 대해, V/ρ와 에러 사이에 상이한 관계가 존재할 수 있으며, 상이한 형태의 곡선 접합 또는 룩-업 테이블이 요구될 수 있다. 비록 유량 에러가 용적 유량 에러에 관하여 나타나지만, 유사한 도표가 질량 유량 에러를 이용하여 용이하게 생성될 수 있고 코리올리 유량계가 이용될 때, 코리올리 유량계가 질량 유동을 직접적으로 측정하기 때문에 이 같은 도표가 측정된 질량 유동을 용적 유량으로 변환되는 단계를 제거할 수 있는 것이 인정되어야 한다.
도 4로부터 볼 수 있는 바와 같이, 유량 에러는 이용된 특정 유체들에 대한 소정의 값의 V/ρ에 대해 -1% 접근한다. 이는 유동 측정에서 상당한 에러를 포함할 수 있다. 따라서, 에러 보상이 바람직할 수 있다는 것이 명백하다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 비록 초기에 유동 매개변수(V/ρ)가 보상되지 않은 유량을 이용하여 계산되었지만, 유량 내의 에러를 기초로 하여 유동 매개변수에서의 에러는 연관된 에러 상에 매우 적은 영향(impact)을 가지게 될 것이다. 예를 들면 -1%에 접근하지만 -1%에 도달하지 않는, 트렌드 라인(404)에 대한 유량에서 최대 에러를 취한다. 상기 지점에서 V/ρ에 대한 값은 약 0.0035 m4/(kg*s)이다. 따라서, 심지어 에러가 -1%인 경우, V/ρ에 대한 유동 매개 변수 값은 보상되지 않은 유량을 이용하여 발견된 최초에 계산된 유동 매개변수(V/ρ)의 0.000035 m4/(kg*s) 내에 있다. 따라서, 유동 매개변수(V/ρ)에서 이러한 작은 에러에 의한 보상 에러에서의 변화가 전형적으로 무시될 수 있다는 것이 인정될 수 있다. 보상에 대한 입력으로서 이용된 속도의 값이 유량의 정정 값과 일치할 때까지 유동 보상 절차를 반복하는 것이 또한 가능하다.
도 3 및 도 4에서 사용된 유체 및 특정 값은 단지 본 발명을 설명하기 위한 예라는 것을 인정하여야 한다. 따라서, 도면들에 제공된 특별한 예들은 본 발명의 범위를 결코 제한하지 않아야 한다. 유동 매개변수(V/ρ)의 자연 로그와 유량 에러 사이의 연관 관계가 상기 예에서 이용되는 탄화수소 유체들에 대해 개략적으로 선형적이지만, 다른 밀도 및 다른 물리적 특성을 가지는 다른 유체들과의 연관 관계는 선형 연관 관계를 생성하지 않을 수 있다는 것이 인정되어야 한다. 그러나, 유사한 연관 관계가 본 기술분야에서 널리 공지되는 대세적 기술을 이용하여 생성될 수 있다는 것을 용이하게 인정할 수 있다. 따라서, 유량계가 특정 유체 또는 특정 종류의 유체들을 측정하게 되는 것을 이용자가 알거나 기대하는 경우, 유사한 연관 관계는 유량계에 대한 특정 유체 또는 특정 종류의 유체들에 대해 생성될 수 있다.
도 4에 제공된 정보, 또는 유사한 도표, 룩-업 테이블, 방정식 등을 이용함으로써, 프로세싱 시스템(203)은 본 발명의 일 실시예에 따라 에러 결정 루틴(213)을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에러 결정 루틴(213)을 보여준다. 에러 결정 루틴(213)은 예를 들면 정상 작업 동안 계측 전자장치(20)에 의해 수행될 수 있다. 에러 결정 루틴(213)은 특정 시간 또는 측정 간격에 따라 수행될 수 있다. 예를 들면, 에러 결정 루틴(213)은 10 초마다 한번씩 또는 10번 측정마다 한번씩 수행될 수 있다. 이러한 수행 횟수들은 단지 일 예로서 제공되며 어떠한 방식으로도 결코 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다. 대안적으로, 에러 결정 루틴(213)은 실질적으로 연속적인 원리(basis) 상에서 수행되어야 한다. 에러 결정 루틴(213)은 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위해 실시될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 에러 결정 루틴(213)은 또한 유량 내의 에러를 보상하기 위해 이용될 수 있다.
에러 결정 루틴(213)은 단계(501)에서 시작하는데, 이 단계에서 센서 신호들이 유량계(10)로부터 수신된다. 센서 신호들은 위상 차, 주파수, 온도, 압력, 등을 포함할 수 있다. 수신된 센서 신호들을 기초로 하여, 에러 결정 루틴(213)이 단계(502)로 진행될 수 있는데, 이 단계에서, 신호들은 제 1 질량 유량, 온도, 및 용적 유량 중 하나 또는 둘 이상을 생성하기 위해 프로세싱된다.
단계(503)에서 유체 밀도가 결정될 수 있다. 유체 밀도는 예를 들면 센서 신호들을 기초로 하여 생성될 수 있다. 센서 신호들을 기초로 하여 밀도를 생성하기 위한 하나의 대안예로서, 밀도는 이용자에 의해 입력된 데이터를 기초로 하여 생성될 수 있거나 저장된 밀도로부터 가져온다. 저장된 밀도는 예를 들면 표준 온도 및 온도 상태들에 대응하는 밀도일 수 있다.
유체 밀도는 한계 유체 밀도와 비교될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 생성된 밀도가 한계 밀도를 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 생성된 밀도가 한계 밀도를 초과하지 않은 경우, 에러 결정 루틴(213)이 종결될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 밀도가 약 750 kg/m3의 한계값 아래 있는 경우, 유량 측정과 관련된 에러는 에러 결정 루틴(213)에 따라 계속하기에 충분히 중요하지 않을 수 있다. 한계값은 예를 들면 유량계의 측정 성능 또는 요구된 정밀도를 기초로 하여 결정될 수 있다. 한편으로는, 생성된 밀도가 한계값을 초과하는 경우, 에러 결정 루틴(213)은 단계(504)로 프로세싱될 수 있다. 밀도 비교가 소정의 실시예들에서 생략될 수 있다는 것이 인정되어야 한다. 이는 특히 예를 들면 유량계(10)를 통하여 유동하는 유체가 한계 밀도를 초과하는 것이 알려지는 실시예들에서 사실일 수 있다. 비록 생성된 밀도가 한계 밀도를 초과하는지 여부를 결정하는 상황을 상기 예가 논의하지만, 다른 실시예에 따라 생성된 밀도가 한계 밀도보다 작은지 여부에 대한 유사한 결정이 있을 수 있다. 이는 예를 들면 감소하는 밀도에 따라 유량 에러가 증가하는 상황에서, 사실일 수 있다.
단계(504)에서, 유체 속도는 유량계(10)의 제 1 질량 유량, 밀도, 및 물리적 특성을 이용하여 결정될 수 있다. 물리적 특성은 예를 들면 유량계(10)의 총 내부 유동 영역을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 유량계(10)의 실시예에서, 유량계(10)의 내부 영역은 예를 들면 유동 도관(103A, 103B)의 총 조합된 내부 영역을 포함할 수 있다. 유체 속도(V)는 위의 방정식(2)에 따라 결정될 수 있다.
단계(505)에서, 계측 전자장치(20)는 단계들(502 내지 504)에서 생성된 데이터를 기초로 하여 유동 매개변수(V/ρ)를 계산할 수 있다. 유동 매개변수(V/ρ)는 예를 들면 저장된 밀도를 이용하여 또는 유량계(10)에 의해 측정된 바와 같은 작업 밀도를 이용하여 계산될 수 있다. 저장된 밀도는 표준 상태에서 유체의 밀도에 대응될 수 있다. 대안적으로, 저장된 밀도는 측정된 온도에서 유체의 밀도에 대응할 수 있다.
단계(506)에서, 유량 에러는 단계(505)에서 계산된 매개 변수(V/ρ)를 이용하여 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 유량 에러는 계측 전자장치(20) 내에 저장된 유량 연관 관계(214)와 같은 유량 에러와 유동 매개 변수 사이의 미리 결정된 연관 관계와 단계(505)에서 계산된 유동 매개 변수를 비교함으로써 결정될 수 있다. 예를 들면, 유량 에러는 도 4의 그래프와 같은, 그래프를 이용하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 룩-업 테이블 또는 방정식은 계산된 유동 매개변수(V/ρ)를 기초로 하여 이용될 수 있다. 유량 에러를 가져오기 위해 이용된 특별한 방법은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다. 다수의 상황에서, 이전에 결정된 연관 관계는 전술된 바와 같이 초기 교정 동안 제조자에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 유량 에러는 단계(505)에서 계산된 유동 매개변수 뿐만 아니라 유체 밀도와 하나 또는 둘 이상의 상이한 밀도들에 대한 유동 매개변수와 유량 에러 사이의 미리 결정된 연관 관계를 비교함으로써 결정될 수 있다. 예를 들면, 도 4에서, 4개의 연관 관계가 생성되며, 각각의 연관 관계는 특정 유체 밀도에 대응한다. 따라서, 하나 이상의 연관 관계가 알려지면, 유량 에러가 단계(505)에서 계산된 유동 매개변수뿐만 아니라 단계(503)에서 계산된 유체 밀도를 기초로 하여 결정되어, 적절한 연관 관계가 이용되는 것을 보장하도록 한다.
유량 에러가 이용가능한 연관 관계를 기초로 하여 보간법(interpolation)에 의해 얻어지는 것이 요구될 수 있다는 것이 인정되어야 한다. 예를 들면, 도 4를 참조하여, 측정되는 유체가 그래프 내에 포함된 유체들 중 두 개의 유체들 사이의 밀도를 포함하는 경우, 그때에 유량 에러는 아마도 동일한 유동 매개변수(V/ρ) 값과 더 높고 더 낮은 밀도를 가지는 유체에 대한 유량 에러 사이에 있게 된다. 유체 특성이 실질적으로 상이한 경우, 이러한 종류의 보간법은 적절한 결과를 생성하지 않을 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 실시예에서, 교정된 유체들 모두 탄화수소였다. 따라서, 측정되는 유체가 다른 탄화수소였다면, 보간법은 바람직하게는 적절한 결과가 주어진다. 그러나, 실질적으로 상이한 특성들을 구비한 유체가 적절한 결과들을 생성하지 않을 수 있고 따라서 다른 연관 관계가 생성될 것이 요구된다.
더욱이, 온도가 관련되는 경우, 그때에 유량 에러에 대한 조정이 연관되어 이용된 온도 및 측정된 온도를 기초로 하여 요구될 수 있다. 조정은 온도를 표준 상태로 조정될 수 있다. "표준" 상태에 대해 선택된 상태들은 상태들이 측정들 사이에서 일치하는 한 원하는 임의의 상태를 포함할 수 있다. 대안적으로, 부가 교정은 유량 에러에 대한 조정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 교정과 유사한 부가 교정은 다양한 온도에서 수행될 수 있다. 따라서, 측정된 온도가 교정이 수행되는 온도에 대응하지 않은 경우, 그때에 유량 에러가 예를 들면 상이한 온도에서 유량 에러와 유동 매개변수(V/ρ) 사이의 두 개 또는 세 개 이상의 미리 결정된 교정들 사이에서 보간법에 의해 조정될 수 있다.
일단 유량 에러가 측정된 유동 매개변수(V/ρ)를 기초로 하여 결정되면, 유량 측정은 단계(506)에서 계산된 유량 에러를 설명하는 보상된 유량 측정을 생성하도록 보상될 수 있다. 보상된 유동 측정은 크기의 열 배 또는 그 이상만큼 더 정확할 수 있다. 보상된 유량은 이어서 계측 전자장치(2)에 의해 출력될 수 있거나 미래 사용을 위해 저장될 수 있다.
대안적으로, 유량 에러는 한계값에 비교될 수 있다. 예를 들면, 유량 에러가 한계값 보다 작은 경우, 보상된 유량이 생성되지 않을 수 있다. 오히려, 유량 에러는 무시될 수 있고 루틴(213)이 종결될 수 있다. 예를 들면, 유량 에러가 허용한계 범위 내에 있거나 유량계의 감도보다 작도록 고려되는 경우, 이는 사실일 수 있다. 본 기술분야의 기술자는 한계값과 유량 에러를 비교하기 위해 부가 이유들이 용이하게 인정될 수 있고 제공된 특별한 예들은 본 발명의 범위를 결코 제한하지 않아야 한다.
도 6은 보상된 유량 측정을 기초로 하여 유동 매개변수(V/ρ)의 예시적인 도표를 보여준다. 도 6에서의 데이터는 유동 매개변수(V/ρ)가 아닌 질량 유량 또는 용적 유량으로서 용이하게 보여질 수 있다. 그러나, 도 4에서와 동일한 변수들을 이용하는 것은 도 6이 본 발명의 유효성을 더 잘 인식하도록 동일한 스케일에 따라 설명하는 것을 허용한다. 도 6은 도 4에서 이용하여 계산된 유량 에러를 기초로 하는 유량 측정을 정정함으로써 생성되었다. 볼 수 있는 바와 같이, 대부분의 보상된 데이터가 +/-0.1% 보다 작은 에러를 가진다. 이는 소정의 게산이 -0.1%에 접근하는 에러를 가지는 도 4의 테이터와 대비된다. 따라서, 보상된 유동 측정은 보상되지 않은 유량으로부터 상당히 개선되는 것이 인정될 수 있다.
상술된 바와 같이, 새로운 유동 매개변수(V/ρ)를 기초로 보상될 수 있는 소정의 유량 에러들이 발견되었다. 유량 에러는 예를 들면 소정의 유체 특성에 귀착될 수 있다. 유동 매개변수(V/ρ)는 유량 에러에 대한 신뢰성있는 연관 관계를 제공하도록 실험적으로 결정되었다. 따라서, 일단 유량계가 교정되면, 유량계와 관련된 유량 에러는 측정된 유동 매개변수(V/ρ)를 기초로 하여 결정될 수 있다. 유동 매개변수가 용이하게 측정되고 또한 신뢰가능한 연관 관계를 제공하기 때문에, 유량 에러는 공지된 기술을 이용하기 위해 확인되고 보상될 수 있다. 유용하게는, 유량계에 의한 유량 측정 출력은 종래 기술의 측정 보다 더 정확하다.
상기 실시예들의 상세한 설명은 본 발명의 범위 내에 있도록 발명자들에 의해 고려된 모든 실시예들의 완전한 상세한 설명이 아니다. 실제로, 본 기술분야의 기술자는 전술된 실시예들의 소정의 요소들이 추가의 실시예들을 생성하도록 다양하게 조합되거나 제거될 수 있으며, 이 같은 추가의 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다는 것이 인정될 것이다. 전술된 실시예들이 본 발명의 사상 및 범위 내의 부가 실시예들을 생성하도록 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있다는 것이 또한 본 기술분야의 일반적인 기술자에 대해 명백하게 될 것이다.
따라서, 비록 본 발명의 특정 실시예들 및 예들이 설명된 목적을 위해 본 명세서에서 설명되었지만, 관련 기술 분야에서의 기술자가 인정하는 바와 같이, 다양한 균등 변형예가 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 본 명세서에서 제공된 기술은 다른 유량계에 적용가능할 수 있으며 첨부된 도면에서 도시되고 설명된 실시예들에 대해서만 적용될 수 있는 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 아래의 청구범위로부터 결정되어야 한다.

Claims (12)

  1. 진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하는 단계;
    상기 센서 신호를 이용하여 제 1 유량을 결정하는 단계;
    유체 밀도(ρ)를 결정하는 단계;
    상기 제 1 유량, 상기 유체 밀도, 및 상기 진동 유량계의 물리적 특성을 이용하여, 유체 속도(V)를 결정하는 단계;
    상기 유체 속도 및 상기 밀도를 기초로 하여 유동 매개변수(V/ρ)를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 유동 매개변수를 기초로 하여 유량 에러를 결정하는 단계를 포함하는,
    진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 에러를 결정하는 단계는 상기 유동 매개변수와 유량 에러들 사이의 미리 결정된 연관 관계와 상기 계산된 유동 매개변수를 비교하는 단계를 포함하는,
    진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 에러를 결정하는 단계는 하나 또는 둘 이상의 유체 밀도에 대한 유량 에러와 상기 유동 매개변수 사이의 미리 결정된 연관 관계에 상기 유체 밀도 및 상기 계산된 유동 매개변수를 비교하는 단계를 포함하는,
    진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위한 방법,
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유량 및 상기 유량 에러를 기초로 하여 보상된 유량을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 에러와 한계값을 비교하는 단계; 및
    상기 유량 에러가 상기 한계값을 초과하는 경우 상기 제 1 유량 및 상기 유량 에러를 기초로 하여 보상된 유량을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유체 온도를 측정하는 단계 및 상기 유동 매개변수와 유량 에러들 사이의 미리 결정된 연관 관계에 대해 이용된 온도와 상기 측정된 유체 온도 사이의 차이를 기초로 하여 상기 유량 에러를 조정하는 단계를 더 포함하는,
    진동 유량계를 통하여 유동하는 유체의 유량 내의 에러를 결정하기 위한 방법.
  7. 진동 유량계(10)를 위한 계측 전자장치(20)로서,
    상기 진동 유량계(10)로부터 센서 신호(210)를 수신하도록;
    상기 센서 신호(210)를 이용하여 제 1 유량을 결정하도록;
    유체 밀도(ρ)를 결정하도록;
    상기 제 1 유량, 상기 유체 밀도, 및 상기 진동 유량계의 물리적 특성을 이용하여 유체 속도(V)를 결정하도록;
    상기 유체 속도 및 상기 밀도를 기초로 하여 유동 매개변수(V/ρ)를 계산하도록; 그리고
    상기 계산된 유동 매개변수를 기초로 하여 유량 에러를 결정하도록; 구성되는, 프로세싱 시스템(203)을 포함하는, ,
    계측 전자장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 상기 유동 매개변수와 유량 에러 사이의 미리 결정된 연관 관계와 상기 계산된 유동 매개변수를 비교함으로써 상기 유량 에러를 결정하도록 추가로 구성되는,
    계측 전자장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 하나 또는 둘 이상의 유체 밀도에 대한 유량 에러와 상기 유동 매개변수 사이의 미리 결정된 연관 관계에 상기 계산된 유동 매개변수 및 상기 유체 밀도를 비교함으로써 상기 유량 에러를 결정하도록 추가로 구성되는,
    계측 전자장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 상기 유량 에러 및 상기 제 1 유량을 기초로 하여 보상된 유량을 생성하도록 더 구성되는,
    계측 전자장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 상기 유량 에러와 한계값을 비교하고 상기 유량 에러가 상기 한계값을 초과하는 경우 상기 제 1 유량 및 상기 유량 에러를 기초로 하여 보상된 유량을 생성하도록 추가로 구성되는,
    계측 전자장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 유체 온도를 측정하고, 상기 유동 매개변수와 유량 에러들 사이의 미리 결정된 연관 관계를 위해 이용된 온도와 상기 측정된 유체 온도 사이의 차이를 기초로 하여 상기 유량 에러를 조정하도록 추가로 구성되는,
    계측 전자장치.
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