KR20170072296A - 진동 유량계에서 가변 제로 알고리즘을 적용하기 위한 장치 및 관련된 방법 - Google Patents

진동 유량계에서 가변 제로 알고리즘을 적용하기 위한 장치 및 관련된 방법 Download PDF

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Abstract

유량계를 작동하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 유량계의 유체 유동을 측정하는 단계, 적어도 하나의 유체 특성을 결정하는 단계, 유체 유동 및 적어도 하나의 유체 특성을 기초로 하여 복수의 알고리즘들 중 바람직한 알고리즘을 결정하는 단계 그리고 작동 루틴에 바람직한 알고리즘을 적용하는 단계를 포함한다.

Description

진동 유량계에서 가변 제로 알고리즘을 적용하기 위한 장치 및 관련된 방법 {APPARATUS FOR APPLYING A VARIABLE ZERO ALGORITHM IN A VIBRATING FLOWMETER AND RELATED METHOD}
본 발명은 유량계들(flowmeters)에 관한 것이며, 그리고 더 자세하게는 가변 제로 알고리즘들(variable zero algorithms)을 결정하고 가변 작동 컨디션들 하에서 진동 유량계에 가변 제로 알고리즘들을 적용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
예를 들어 진동 밀도계들 및 코리올리(Coriolis) 유동계들과 같은 진동 센서들은 일반적으로 공지되어 있으며, 그리고 유량계 내에 도관을 통해 유동하는 재료들에 대한 질량 유동 및 다른 정보를 측정하는데 사용된다. 예시적인 코리올리 유량계들은 미국 특허 4,109,524, 미국 특허 4,491,025 및 Re. 31,450(모두 J.E. Smith 등에 속함)에서 개시된다. 이러한 유량계들은 직선형 및 커브형 구성의 하나 또는 그 초과의 도관들을 가진다. 예를 들어, 코리올리 질량 유량계에서의 각각의 도관 구성은 한 세트의 고유 진동 모드(natural vibration mode)들을 가지며, 이는 간단한 굽힘, 비틀림, 또는 커플링된 유형일 수 있다. 각각의 도관은 바람직한 모드에서 오실레이팅하도록 구동될 수 있다.
재료는 유량계의 유입구 측에서 연결된 파이프라인으로부터 유량계 내로 유동하고, 도관(들)을 통해 지향되고, 그리고 유량계의 유출구 측을 통해 유량계를 빠져나온다. 진동 시스템의 고유 진동 모드들은 도관들과 도관들 내에서 유동하는 재료의 조합된 질량에 의해 부분적으로 규정된다.
유량계를 통한 유동이 존재하지 않을 때, 도관(들)에 적용되는 구동 힘은 도관(들)을 따른 모든 지점들이 동일한 위상 또는 작은 "제로 오프셋(zero offset)"으로 오실레이팅하는 것을 유발시키며, 이는 제로 유동 시 측정된 시간 지연이다. 재료가 유량계를 통해 유동하기 시작할 때, 코리올리 힘들은 도관(들)을 따른 각각의 지점이 상이한 위상을 가지는 것을 유발시킨다. 예를 들어, 유량계의 유입구 단부에서의 위상은 중앙집중된(centralized) 드라이버 포지션에서의 위상을 지연시키는(lag) 반면, 유출구에서의 위상은 중앙집중된 드라이버 포지션에서의 위상을 이끈다. 도관(들) 상의 픽오프들(pickoffs)은 도관(들)의 모션을 나타내는 사인파형 신호들을 생성한다. 픽오프들로부터 출력된 신호들은 픽오프들 사이의 시간 지연을 결정하도록 프로세싱된다. 2 개 또는 그 초과의 픽오프들 사이의 시간 지연은 도관(들)을 통해 유동하는 재료의 질량 유량에 비례한다.
드라이버에 연결되는 계측 전자 기기는 드라이버를 작동시키기 위해 그리고 픽오프들로부터 수용된 신호들로부터 재료의 질량 유량 및 다른 특성들을 결정하기 위해 드라이브 신호를 발생시킨다. 드라이버는 많은 주지된 배열체들 중 하나의 배열체를 포함할 수 있으며; 그러나, 자석 및 대향 드라이브 코일은 유량계 산업에서 큰 성공을 거두고 있다. 교류 전류는 바람직한 유동 튜브 진폭 및 주파수에서 도관(들)을 진동시키기 위한 드라이브 코일로 지나게 된다. 자석으로서의 픽오프들 및 드라이버 배열체와 매우 유사한 코일 배열체를 제공하는 것은 당 분야에서 또한 공지되어 있다. 그러나, 드라이버는 모션을 유도하는 전류를 수용하는 반면, 픽오프들은 전압을 유도하기 위해 드라이버에 의해 제공되는 모션을 사용할 수 있다. 픽오프들에 의해 측정되는 시간 지연의 정도는 매우 작으며; 종종 나노초 단위로(in nanoseconds) 측정된다. 따라서, 변환기 출력을 매우 정확하게 하는 것이 필요하다.
일반적으로, 코리올리 유량계는 초기에 교정될 수 있으며, 그리고 제로 오프셋과 함께 유동 교정(calibration) 인자가 발생될 수 있다. 사용 시, 유동 교정 인자(FCF)에 질량 유량을 생성하기 위해 픽오프들(ΔT)에 의해 측정된 시간 지연에 제로 오프셋(ΔT0)을 감산한 것을 곱할 수 있다. 이러한 질량 유동 교정들은 직선의 기울기(FCF) 및 절편(intercept)(제로 오프셋)과 동등한 2 개의 교정 상수들에 의해 나타날 수 있다. FCF(flow calibration factor) 및 제로 오프셋(zero offset)(ΔT0)을 활용하는 질량 유량 방정식의 예가 방정식(1)에 의해 설명된다:
Figure pct00001
(1)
여기서:
Figure pct00002
= 질량 유량
FCF = 유동 교정 인자
ΔTmeasured = 측정된 시간 지연
ΔT0 = 초기 제로 오프셋
대부분의 상황들에서, 유량계는 제조사에 의해 통상적으로 초기에 교정되고, 요구되는 후속하는 교정들 없이 정확한 측정들을 제공하도록 취해진다(assumed). 비록 초기에 결정된 제로 오프셋이 제한된 상황들에서 적합하게 측정치들을 수정할 수 있지만, 다수의 작동 컨디션들은 제로 오프셋에 영향을 줄 수 있다. 이러한 작동 조건들은 압력, 유체 밀도, 센서 장착 컨디션 등을 포함한다. 유량계를 교정하기 위한 종래 기술의 하나의 접근법은, 프로세스 컨디션들에서 제로 유량 기준을 계측기에 제공하기 위해 사용자가 유량기로의 유동을 정지하는 것을 포함하며, 그 지점에서 사용자는 제로 교정 루틴을 초기화할 수 있으며, 제로 교정 루틴은 계측 전자 기기에 의한 사용을 위한 제로 오프셋을 규정한다. 이는 "푸시-버튼 제로"로서 지칭될 수 있다. 여기서, 계측기는 2 개의 지점들: 풀 스케일(full scale)의 0% 및 100% 에서 교정되며, 여기서 0% 값은 푸시-버튼 제로 절차에 의해 설정된다. 그러나, 푸시-버튼 제로 접근법을 사용하는 것은 일부 계측기들 상에 비-선형성들을 초래한다. 푸시-버튼 제로 접근법은 낮은 유량들에서 1%만큼 높게 오차들을 또한 초래하며, 이는 수용하기 어려울 정도로(unacceptably) 높다.
코리올리 계측기들이 낮은 유량들에서 오차들을 유발시키는 작은 비-선형성들을 가질 수 있기 때문에, 푸시-버튼 제로 접근법은 항상 최적 교정 해결책일 수 없다. 그러나 "2-레이트 제로(two-rate zero)"를 사용하여 기울기 및 절편 상수들(intercept constants)에 대한 신중한 조정은 보통 ±0.10%보다 우수한 교정 데이터를 초래한다. 2-레이트 제로 교정은 2 개의 상수들-기울기 및 절편을 형성하기 위해, 보다 높은 유량 지점, 통상적으로 100%와 함께, 0%, 통상적으로 10%보다 더 큰 유동을 간단히 사용한다. 불운하게도, 2-레이트 제로 교정 방법은 유동 없는 컨디션에서 논-제로 유동 지시를 초래하며, 이는 제품의 제로 안정성 값 사양의 종종 바깥쪽에 있다. 따라서, 교정 방법은 모든 상황들에서 이상적이지 않다.
따라서, 또한 표준 푸시-버튼 제로잉이 수행되는 것을 허용하면서, 2-레이트 제로 교정이 수행되는 것을 허용하기 위한 당 분야에서 장치 및 방법에 대한 필요가 존재한다.
본 발명은 상기 어려움들 그리고 다른 문제점들을 극복하며, 그리고 당 분야에서의 진보가 달성된다.
유량계를 작동하는 방법이 일 실시예에 따라 제공된다. 실시예는 유량계의 유체 유동을 측정하는 단계, 적어도 하나의 유체 특성을 결정하는 단계, 유체 유동 및 적어도 하나의 유체 특성을 기초로 하여 복수의 알고리즘들 중 바람직한 알고리즘을 결정하는 단계 그리고 질량 유량을 결정하기 위해 작동 루틴에 바람직한 알고리즘을 적용하는 단계를 포함한다.
유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계는 실시예에 따라 제공된다. 실시예는 프로세싱 시스템 및 저장 시스템을 가지는 계측 전자 기기를 포함한다. 계측 전자 기기와 통신하는 유량계 도관들에 고정되는 복수의 픽오프들이 또한 제공된다. 또한, 드라이버가 계측 전자 기기와 통신하는 유량계 도관들에 고정되며, 여기서 계측 전자 기기는 센서 조립체(sensor assembly)에서 프로세스 유체의 유체 유동을 측정하고 상기 프로세스 유체의 적어도 하나의 유체 특성을 결정하도록 구성된다. 마지막으로, 계측 전자 기기는 유체 유동 및 적어도 하나의 유체 특성을 기초로 하여 복수의 알고리즘들 중 바람직한 알고리즘을 결정하도록, 그리고 작동 루틴에 상기 바람직한 알고리즘을 적용하도록 구성된다.
양태들
양태에 따라, 유량계를 작동하기 위한 방법이 제공된다. 양태는 유량계의 유체 유동을 측정하는 단계, 적어도 하나의 유체 특성을 결정하는 단계, 유체 유동 및 적어도 하나의 유체 특성을 기초로 하여 복수의 알고리즘들 중 바람직한 알고리즘을 결정하는 단계 그리고 질량 유량을 결정하기 위해 작동 루틴에 바람직한 알고리즘을 적용하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 하나 이상의 유체 특성을 결정하기 위한 단계는 유체 밀도를 결정하기 위한 단계를 포함한다.
바람직하게는, 유체 밀도를 결정하는 단계는 유체 밀도를 측정하는 단계; 유체 밀도가 미리정해진 임계치 미만인지를 결정하는 단계; 및 유체 밀도가 미리정해진 임계치 초과인지를 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 미리정해진 임계치는 800 kg/m3이다.
바람직하게는, 하나 이상의 유체 특성을 결정하기 위한 단계는 유체 온도를 결정하기 위한 단계를 포함한다.
바람직하게는, 본 방법은 보정 후 보상(post-calibration compensation)이 존재하는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 복수의 알고리즘들은 적어도 제 1 알고리즘 및 제 2 알고리즘을 포함하며, 여기서 제 1 알고리즘은 푸시-버튼 제로 루틴을 포함하며, 그리고 제 2 알고리즘은 2-레이트 제로 루틴을 포함한다.
바람직하게는, 질량 유량이 방정식을 사용하여 결정된다:
Figure pct00003
, 여기서:
Figure pct00004
은 질량 유량;
FCF는 유동 교정 인자(flow calibration factor)이며;
ΔTmeasured는 측정된 시간 지연이며;
ΔT0은 초기 제로 오프셋(initial zero offset)이며;
여기서 푸시-버튼 제로 루틴은 제로 유량 컨디션을 제공하기 위해 상기 유량계에 유동을 정지시킴으로써; 그리고 상기 제로 유량 컨디션 중에 측정되는 유량으로서 초기 제로 오프셋을 규정하기 위해 제로 교정 루틴을 초기화시킴으로써, 초기 제로 오프셋을 규정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 질량 유량이 방정식을 사용하여 결정된다:
Figure pct00005
, 여기서:
Figure pct00006
은 질량 유량;
FCF는 유동 교정 인자(flow calibration factor)이며;
ΔTmeasured는 측정된 시간 지연이며;
ΔT0은 초기 제로 오프셋(initial zero offset)이며;
ΔT03은 2-레이트 오프셋이며;그리고
여기서 2-레이트 제로 루틴은 제로 오프셋으로부터 2-레이트 시간 지연을 감산함으로써 규정되는 2-레이트 오프셋을 규정하는 것을 포함하며, 여기서 2-레이트 시간 지연은 논-제로 유량 컨디션(non-zero flow rate condition) 중에 측정되는 유동 값이다.
바람직하게는, 유량계의 유체 유동이 낮은 유동 컷오프 값(flow cutoff value)보다 작을 때, 바람직한 알고리즘은 제 1 알고리즘을 포함한다.
바람직하게는, 상기 낮은 유동 컷오프 값이 40ns와 1000ns 사이이다.
바람직하게는, 낮은 유동 컷오프 값은 낮은 유동 컷오프 값을 지시하는 사용자 입력을 포함한다.
바람직하게는, 유량계의 유체 밀도가 미리결정된 임계치 미만일 때, 바람직한 알고리즘은 제 1 알고리즘을 포함한다.
바람직하게는, 교정 후 보상(post-calibration compensation)이 존재할 때, 바람직한 알고리즘은 제 1 알고리즘을 포함한다.
바람직하게는, 유량계의 유체 유동이 낮은 유동 컷오프 값보다 더 크며, 유량계의 유체 밀도가 미리정해진 임계치 초과이며, 그리고 교정 후 보상이 존재하지 않을 때, 바람직한 알고리즘은 제 2 알고리즘을 포함한다.
양태에 따라, 내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계가 제공된다. 양태는: 프로세싱 시스템(processing system) 및 저장 시스템(storage system)을 포함하는 계측 전자 기기(meter electronics); 계측 전자 기기와 통신하는 유량계의 도관들에 고정된 복수의 픽오프들(pickoffs); 및 계측 전자 기기와 통신하는 유량계 도관들에 고정된 드라이버를 포함하며, 여기서, 계측 전자 기기는 센서 조립체에서 프로세스 유체의 유체 유동을 측정하도록 그리고 프로세스 유체의 적어도 하나의 유체 특성을 결정하도록 구성되며, 그리고 여기서 계측 전자 기기는 유체 유동 및 적어도 하나의 유체 특성을 기초로 하여 복수의 알고리즘들 중 바람직한 알고리즘을 결정하도록, 그리고 작동 루틴에 바람직한 알고리즘을 적용하도록 구성된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 유체 특성은 유체 상(phase)을 포함한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 유체 특성은 유체 밀도를 포함하며, 그리고 계측 전자 기기는 상기 밀도가 미리정해진 임계치 미만인 경우 상기 유체가 가스(gas)인 것을 결정하도록 구성되고, 상기 밀도가 미리정해진 임계치 초과인 경우 상기 유체가 액체인 것을 결정하도록 구성된다.
바람직하게는, 미리정해진 임계치는 800 kg/m3이다.
바람직하게는, 복수의 알고리즘들은 적어도 제 1 알고리즘 및 제 2 알고리즘을 포함하며, 여기서 제 1 알고리즘은 푸시-버튼 제로 루틴을 포함하며, 그리고 제 2 알고리즘은 2-레이트 제로 루틴을 포함한다.
바람직하게는, 질량 유량 알고리즘은 방정식을 포함한다:
Figure pct00007
, 여기서:
Figure pct00008
은 질량 유량;
FCF는 유동 교정 인자(flow calibration factor)이며;
ΔTmeasured는 측정된 시간 지연이며;
ΔT0은 초기 제로 오프셋(initial zero offset)이며;
여기서 푸시-버튼 제로 루틴은 측정된 유량으로 규정되는 초기 제로 오프셋을 포함하는 반면, 상기 유량계는 제로 유량 컨디션(zero flow rate condition)을 경험한다.
바람직하게는, 질량 유량 알고리즘은 방정식을 포함한다:
Figure pct00009
, wherein:
Figure pct00010
은 질량 유량;
FCF는 유동 교정 인자(flow calibration factor)이며;
ΔTmeasured는 측정된 시간 지연이며;
ΔT0은 초기 제로 오프셋(initial zero offset)이며;
ΔT03은 2-레이트 오프셋이며;
여기서 2-레이트 제로 루틴은 제로 오프셋으로부터 2-레이트 시간 지연을 감산함으로써 규정되는 2-레이트 오프셋을 규정하는 것을 포함하며, 여기서 2-레이트 시간 지연은 논-제로 유량 컨디션(non-zero flow rate condition) 중에 측정되는 유량 값이다.
바람직하게는, 유량계의 유체 유동이 낮은 유동 컷오프 값(flow cutoff value)보다 작을 때, 바람직한 알고리즘은 제 1 알고리즘을 포함한다.
바람직하게는, 상기 낮은 유동 컷오프 값이 40ns와 1000ns 사이이다.
바람직하게는, 낮은 유동 컷오프 값은 낮은 유동 컷오프 값을 지시하는 사용자 입력을 포함한다.
바람직하게는, 유량계의 유체가 가스일 때, 바람직한 알고리즘은 제 1 알고리즘을 포함한다.
바람직하게는, 교정 후 보상(post-calibration compensation)이 존재할 때, 바람직한 알고리즘은 제 1 알고리즘을 포함한다.
바람직하게는, 유량계의 유체 유동이 낮은 유동 컷오프 값보다 더 크며, 유량계의 유체가 액체이며, 그리고 교정 후 보상이 존재하지 않을 때, 바람직한 알고리즘은 제 2 알고리즘을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 센서 조립체를 도시한다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계측 전자 기기를 도시한다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 루틴의 일부분을 설명하는 흐름도(flow-chart)이다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 유량계 설정을 설명하는 흐름도이다.
도 1 내지 도 4 및 다음의 설명은 본 발명의 최적 모드(best mode)를 만들고 사용하는 방법을 당업자에게 교시하기 위해 특정한 예들을 도시한다. 본 발명의 원리들을 교시하는 목적을 위하여, 일부 통상적인 양태들은 단순화되었거나 생략되었다. 당업자는 본 발명의 범주 내에 속하는 이러한 예들로부터의 변형들을 이해할 것이고, 아래에서 설명되는 피처들이 본 발명의 다중 변형들을 형성하기 위해 다양한 방식들로 조합될 수 있는 것을 이해할 것이다. 결과적으로, 본 발명은 아래에 설명되는 특정한 예들로 제한되지 않으며, 오직 청구항들 및 그들의 등가물들에 의해서만 제한된다.
도 1은 센서 조립체(10) 및 하나 또는 그 초과의 계측 전자 기기(meter electronics)(20)를 포함하는 코리올리 유량계의 형태의 유량계(5)의 일 예를 예시한다. 하나 또는 그 초과의 계측 전자 기기(20)는, 예를 들어, 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 총 질량 유동, 온도, 및 다른 정보들과 같은 유동 재료의 특성을 측정하기 위해, 센서 조립체(10)에 연결된다.
센서 조립체(10)는 한 쌍의 플랜지들(101 및 101'), 매니폴드들(102 및 102'), 및 도관들(103A 및 103B)을 포함한다. 매니폴드들(102, 102')은 도관들(103A, 103B)의 대향 단부들에 고정된다(affixed). 본 예의 플랜지들(101 및 101')은 매니폴드들(102 및 102')에 고정된다. 본 예의 매니폴드들(102 및 102')은 스페이서(spacer)(106)의 마주보는 단부들에 고정된다. 스페이서(106)는 도관들(103A 및 103B) 내에 원치않은 진동들을 방지하기 위해 본 예에서 매니폴드들(102 및 102') 사이에 간격을 유지한다. 도관들(103A 및 103B)은 본질적으로 평행한 방식으로 매니폴드들(102 및 102')로부터 바깥쪽으로 연장한다. 센서 조립체(10)가 유동 재료를 운반하는(carry) 파이프라인 시스템(도시 생략)으로 삽입될 때, 재료는 플랜지(101)를 통해 센서 조립체(10)에 진입하고, 재료의 전체 양이 도관들(103A 및 103B)에 진입하도록 지향되는 유입구(inlet) 매니폴드(102)를 통해 통과하며, 도관들(103A 및 103B)을 통해 그리고 플랜지(101')를 통해 센서 조립체(10)를 나가는 유출구 매니폴드(102') 내로 역으로 유동한다.
센서 조립체(10)는 드라이버(104)를 포함한다. 드라이버(104)는, 드라이버(104)가 드라이브 모드에서 도관들(103A, 103B)을 진동시킬 수 있는 위치에서 도관들(103A 및 103B)에 고정된다. 보다 구체적으로, 드라이버(104)는 도관(103A)에 고정되는 제 1 드라이버 컴포넌트(미도시) 및 도관(103B)에 고정되는 제 2 드라이버 컴포넌트(미도시)를 포함한다. 드라이버(104)는 다수의 주지된 배열체들 중 하나의 배열체, 이를테면 도관(103A)에 장착되는 자석(magnet) 및 도관(103B)에 장착되는 대향 코일을 포함할 수 있다.
본 예에서, 드라이브 모드는 제 1 역위상 벤딩 모드(out of phase bending mode)이며, 그리고 도관들(103A 및 103B)은 바람직하게는 선택되고 유입구 매니폴드(102) 및 유출구 매니폴드(102')에 적합하게 장착되어서, 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트들 및 제각기 벤딩 축들(W-W 및 W'-W')에 대한 탄성 계수들을 가지는 밸런싱된 시스템(balanced system)을 제공한다. 본 예에서, 드라이브 모드가 제 1 역위상 벤딩 모드인 경우, 도관들(103A 및 103B)은 이들의 각각의 벤딩 축들(W-W 및 W'-W')에 대해 반대편 방향들로 드라이버(104)에 의해 구동된다. 교류의 형태의 드라이브 신호는 이를테면 예를 들어 리드(lead)(110)를 통해 하나 또는 그 초과의 계측 전자 기기(20)에 의해 제공될 수 있고, 양자 모두의 도관들(103A, 103B)이 오실레이팅하는 것을 유발시키기 위해 코일을 통해 지날 수 있다. 당업자는, 다른 드라이브 모드들이 본 발명의 범주 내에서 사용될 수 있는 것을 이해할 것이다.
도시되는 센서 조립체(10)는 도관들(103A, 103B)에 고정되는 한 쌍의 픽오프들(105, 105')을 포함한다. 보다 구체적으로는, 제 1 픽오프 컴포넌트(미도시)는 도관(103A)에 로케이팅되며, 그리고 제 2 픽오프 컴포넌트(미도시)는 도관(103B)에 로케이팅된다. 묘사된 실시예에서, 픽오프들(105, 105')은 전자기식 검출기들(electromagnetic detectors), 예를 들어 도관들(103A, 103B)의 속도 및 포지션을 나타내는 픽오프 신호들을 생성하는 픽오프 자석들 및 픽오프 코일들일 수 있다. 예를 들어, 픽오프들(105, 105')은 통로들(111, 111')을 통해 하나 또는 그 초과의 계측 전자 기기로 픽오프 신호들을 공급할 수 있다. 당업자들은 도관들(103A, 103B)의 모션이 유동 재료의 특정 특성들, 예를 들어 도관들(103A, 103B)을 통하여 유동하는 재료의 질량 유량 및 밀도에 비례하는 것을 이해할 것이다.
전술된 센서 조립체(10)가 이중의 유동 도관 유량계를 포함하며, 단일 도관 유동계를 구현하는 것은 본 발명의 범주 내에서 적합한 것으로 이해되어야 한다. 게다가, 유동 도관들(103A, 103B)이 커브형 유동 도관 구성을 포함하는 것으로 도시되면서, 본 발명은 직선형 유동 도관 구성을 포함하는 유량계로 구현될 수 있다. 따라서, 전술된 센서 조립체(10)의 특정 실시예는 단지 일 예이며, 본 발명의 범주를 결코 제한하지 않아야 한다.
도 1에서 도시되는 예에서, 하나 또는 그 초과의 계측 전자 기기(20)는 픽오프들(105, 105')로부터 픽오프 신호들을 수용한다. 경로(26)는, 하나 또는 그 초과의 계측 전자 기기(20)가 조작자와 인터페이싱하는 것을 허용하는 입력 및 출력 수단들을 제공한다. 하나 또는 그 초과의 계측 전자 기기(20)는, 예를 들어, 위상차(phase difference), 주파수, 시간 지연, 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 총 질량 유동, 온도, 미터 검증(meter verification), 및 다른 정보와 같은 유동 재료의 특성을 측정한다. 보다 구체적으로, 하나 또는 그 초과의 계측 전자 기기(20)는, 예를 들어 픽오프들(105, 105') 및 하나 또는 그 초과의 온도 센서들(107), 예컨대 RTD(resistive temperature detector)로부터 하나 또는 그 초과의 신호들을 수용하고, 그리고 유동 재료의 특성을 측정하기 위해 이러한 정보를 사용한다.
예를 들어 코리올리 유량계들 또는 밀도계들과 같은 진동 센서 조립체들이 유동 재료의 특성을 측정하는 기술들은 잘 이해되며; 따라서, 상세한 논의는 이러한 설명의 간결성을 위해 생략된다.
위에서 간단히 논의된 바와 같이, 코리올리 유량계들과 같은 센서 조립체들과 연관된 하나의 도전은 제로 오프셋의 존재이며, 제로 오프셋은 제로 유체 유동에서 픽오프들(105, 105')의 측정된 시간 지연이다. 유량 및 다양한 다른 유동 측정치를 교정할 때 제로 오프셋이 고려되지 않는다면, 유동 측정치는 통상적으로 오차(error)를 포함할 것이다. 유의된 바와 같이, 제로 오프셋을 보상하기 위한 통상적인 종래 기술 접근법은, 밸브들을 폐쇄하는 것 그리고 제로 유동 기준 컨디션을 제공하는 것을 보통 포함하는 초기 교정 프로세스 중에 초기 제로 오프셋(ΔT0)을 측정하는 것이다. 이러한 교정 프로세스들은 당 분야에서 일반적으로 공지되어 있으며, 그리고 상세한 논의는 설명의 간결성을 위해 생략된다. 일단 초기 제로 오프셋이 결정된다면, 유동 측정치들은 계량기 작동 중에 방정식(1)에 따른 측정된 시간 차로부터 초기 제로 오프셋을 감산함으로써 수정된다. 다른 방법들 및/또는 방정식들이 고려될 때, 방정식(1)은 단지 예로서 제공되고 본 발명의 범주를 결코 제한하지 않아야 하는 것이 이해되어야 한다. 비록 방정식(1)이 질량 유량을 계산하도록 제공되지만, 다양한 다른 유동 측정치들이 제로 오프셋에 의해 영향을 받을 수 있고 따라서 수정될 수 있는 것이 또한 이해되어야 한다. 이러한 접근법은 작동 컨디션들이 실질적으로 초기 교정 및 제로 오프셋(ΔT0)의 결정 중에 존재하는 컨디션들과 동일한 상황들에서 만족스러운 결과들을 제공할 수 있다. 많은 정황들에서, 그러나, 사용 중의 작동 컨디션들은 교정 중에 존재하는 작동 컨디션들과 실질적으로 상이하다.
유량계의 사용자들은 유동이 없을(zero flow) 때 판독되는 제로를 확인하고 필요하다면 리-제로잉하는(re-zero) 것이 통상적으로 추천된다. 사용자가 이러한 절차를 수행한다면, 그러나, 계측기를 제로잉하는 것은 이용될 수 있는 임의의 2 개 레이트 제로 교정(two-rate zero calibration)을 무효화한다(negate). 2 개 레이트 제로 교정 방법을 활용하고 필요하다면 사용자가 리-제로잉하는 것을 허용하기 위해, 본 발명의 실시예는 질량 유량계의 계측 전자 기기로 로직(logic)을 제공한다. 종래 기술의 디바이스들에서, 질량 유동은 작동 유체(예를 들어 가스 대 액체) 또는 작동 범위(낮은 유동 대 높은 유동)와 관계 없이 보고된다. 일 실시예에서, 보다 복잡한 결정 기반 모델을 이용함으로써, 정확한 계측기 성능이 실현되면서, 동시에 계측기의 표준 제로잉을 허용한다. 이는 유동 없는 제로 레이트들(no-flow zero rates)을 정확하게 보고하는 계측기 출력을 제공하면서, 또한 정확한 낮은-유동 레이트들을 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계측 전자 기기(20)를 도시한다. 계측 전자 기기(20)는 인터페이스(301) 및 프로세싱 시스템(303)을 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템(303)은 저장 시스템(304)을 포함할 수 있다. 저장 시스템(304)은 내부 메모리를 포함할 수 있으며, 그리고/또는 외부 메모리를 포함할 수 있다. 계측 전자 기기(20)는 드라이브 신호(311)를 발생시킬 수 있고, 드라이브 신호(311)를 드라이버(104)에 공급할 수 있다. 또한, 계측 전자 기기(20)는 픽오프들(105, 105')로부터 센서 신호들(310), 예컨대 픽오프/속도 센서 신호들, 스트레인 신호들, 광학 신호들, 또는 당 분야에서 공지되어 있는 임의의 다른 신호들을 수용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 신호들(310)은 드라이버(104)로부터 수용될 수 있다. 계측 전자 기기(20)는 밀도계로서 작동할 수 있거나, 코리올리 유량계로서 작동하는 것을 포함하는 질량 유동계로서 작동할 수 있다. 계측 전자 기기(20)가 일부 다른 유형의 진동 센서 조립체로서 또한 작동할 수 있으며, 그리고 제공된 특정한 예들이 본 발명의 범주를 제한하지 않아야 하는 것이 이해되어야 한다. 계측 전자 기기(20)는, 유동 도관들(103A, 103B)을 통해 유동하는 재료의 유동 특성들을 획득하기 위해, 센서 신호들(310)을 프로세싱할 수 있다. 일부 실시예들에서, 계측 전자 기기(20)는 예를 들어 하나 또는 그 초과의 RTD(resistive temperature detectors) 센서들 또는 다른 온도 센서들(107)로부터 온도 신호(312)를 수용할 수 있다.
인터페이스(301)는 리드들(leads)(110, 111, 111')을 통해 (드라이버(104) 또는 픽오프들(105, 105')로부터 센서 신호들(310)을 수용할 수 있다. 인터페이스(301)는 임의 방식의 포맷팅(formatting), 증폭(amplication), 버퍼링(buffering) 등과 같은, 임의의 필요하거나 바람직한 신호 컨디셔닝(conditioning)을 수행할 수 있다. 대안적으로, 일부 또는 모든 신호 컨디셔닝은 처리 시스템(303)에서 수행될 수 있다. 또한, 인터페이스(301)는 계측 전자 기기(20)와 외부 디바이스들 사이의 통신들을 가능하게 할 수 있다. 인터페이스(301)는 임의의 방식의 전자식, 광학식, 또는 무선 통신을 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에서의 인터페이스(301)는 디지타이저(digitizer)(302)를 포함할 수 있으며; 여기서 센서 신호는 아날로그(analog) 센서 신호를 포함한다. 디지타이저(302)는 아날로그 센서 신호를 샘플링(sample)하고 디지털화할 수 있고, 디지털 센서 신호를 생성할 수 있다. 디지타이저(302)는 또한 임의의 요구되는 데시메이션(decimation)을 수행할 수 있으며, 여기서 디지털 센서 신호는 요구되는 신호 프로세싱의 양을 감소시키기 위해 그리고 프로세싱 시간을 감소시키기 위해 데시메이팅(decimate)된다.
프로세싱 시스템(303)은 계측 전자 기기(20)의 작동들을 수행할 수 있고, 센서 조립체(10)로부터의 유동 치수들을 프로세싱한다. 프로세싱 시스템(303)은 하나 또는 그 초과의 프로세싱 루틴들, 예컨대 일반적인 작동 루틴(314) 및 교정 루틴(316)을 실행할 수 있고, 이에 의해 다양한 컨디션들 하에서 정확한 하나 또는 그 초과의 유동 측정치들을 생성하기 위해 입력들을 프로세싱한다.
교정 루틴(316)의 일 실시예의 개요의 예로써, 시스템은 유동 없는 컨디션들에서 공장 제로 값(factory zero value)으로 교정될 수 있다. 사용자는, 언제든지, 부가적으로 그리고 선택적으로 푸시-버튼 제로를 수행할 수 있다. 이러한 다양한 제로 값들은 저장 시스템(304) 내에 저장된다. 작동 루틴(314)의 부분으로써, 계측 전자 기기(20)는, 예를 들어 제한 없는 임의의 교정 후 보상(post-calibration compensation)과 같은 임의의 사용자-특정된 설정들 뿐만아니라 프로세스 기능들과 연관된 값들, 예컨대 프로세스 재료의 유량, 프로세스 재료의 밀도를 발생시키고 저장할 수 있다.
계측 전자 기기(20) 입력들/측정치들, 저장된 값들/상수들, 사용자 설정들, 저장된 표들 등은 교정 루틴(316)에 의해 이용될 수 있다. 교정 루틴(316)은 유량계(5) 컨디션들을 모니터링하고, 컨디션들에 대해 가장 적합한 것으로 간주되는 교정 알고리즘을 적용시킨다. 컨디션들은, 예를 들어 제한 없이 사용자-입력 컨디션들을 포함할 수 있다. 컨디션들은 또한 온도, 유체 밀도, 유량, 계측기 사양들, 점도, 레이놀즈 수(Reynold's number), 사후 보정 보상 등의 모든 조합을 포함할 수 있다. 교정 루틴(316)을 위한 교정의 부분으로서 적용되는 임의의 수의 알고리즘들이 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 알고리즘은 푸시-버튼 제로(push-button zero)를 포함하며, 그리고 제 2 알고리즘은 2-레이트 제로 교정을 포함한다. 이들은 단지 알고리즘들의 예들이며, 그리고 다른 알고리즘들이 고려된다. 이러한 예에서, 2 개의 알고리즘들이 고려되지만, 상이한 알고리즘들의 룩업 테이블들(lookup tables)이 고려되며, 그리고 필요에 따라 컨디션들을 기초로 하는 가장 적합한 알고리즘이 적용될 수 있다. 또한, 상이한 알고리즘들뿐만 아니라, 예를 들어 제한 없는 상이한 상수들, 예컨대 FCF(flow calibration factor)는 작동 컨디션들 또는 사용자 선호를 기초로 하여 선택된 알고리즘에 적용될 수 있다.
프로세싱 시스템(303)은 일반적인 목적 컴퓨터, 마이크로-프로세싱 시스템, 논리 회로, 또는 일부 다른 일반적인 목적 또는 커스터마이징된 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템(303)은 다중의 프로세싱 디바이스들 중에서 분포될 수 있다. 프로세싱 시스템(303)은 임의 방식의 통합형 또는 독립형 전자 기억 매체(electronic storage medium), 예컨대 스토리지 시스템(storage system)(304)을 포함할 수 있다.
프로세싱 시스템(303)은 특히 드라이브 신호를 발생하기 위해 센서 신호(310)를 프로세싱한다. 드라이브 신호(311)는 연관된 유동 튜브(들), 예컨대 도 1의 유동 튜브들(103A, 103B)을 진동시키기 위해 리드(110)를 통해 드라이버(104)에 공급된다.
계측 전자 기기(20)는 당 분야에서 일반적으로 공지된 다양한 다른 구성요소들 및 기능들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 부가적인 특징들은 간결성의 목적을 위해 설명 및 도면들로부터 생략된다. 따라서, 본 발명은 도시되고 논의된 특정 실시예들에 제한되지 않아야 한다.
도 3은 실시예에 따른 작동 루틴(314)의 일부분의 실시예를 예시하는 흐름도이다. 작동 루틴(314)의 이러한 부분은 제로잉 루틴이 질량 유동을 결정하는데 이용되는 것을 결정하는 것을 보조한다. 단계(300)에서, 유동 튜브들(103A, 103B)에서의 유체의 유량은 측정된다. 유량이 단계(305)에서 결정되는 낮은 유량 컷오프 값(flow cutoff value) 미만이라면, 제로 유동 컨디션은 단계(310)에서 추정된다. 그 경우라면, 제 1 알고리즘이 단계(315)에서 적용된다. 이러한 낮은 유량 컷오프 값보다 더 작거나 이와 동일한 유량은 제로 유동 컨디션으로서 계측 전자 기기(20)에 의해 처리된다.
예를 들어, 실시예에서, 낮은 유량 컷오프가 1 μs로 규정되며, 그리고 유량이 1 μs보다 더 작거나 이와 동일하다면, 제로 유동 컨디션이 추정된다. 또 다른 실시예에서, 낮은 유동 컷오프 값은 최대 유동의 백분율로서 규정될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 사용자는 제로 유동 컨디션 기준을 유량계에 제공하기 위해 유량계(5)로의 유동을 정지시킬 수 있으며, 그 지점에서, 사용자는 제로 교정 루틴을 초기화할 수 있으며, 이는 이전에 설명된 바와 같이 간단히 "푸시-버튼 제로"이다.
유체가 유량계(5)를 통해 유동하는 것이 결정된다면, 단계(305)는 단계(320)로 진행하며, 여기서 유체가 밀도 컷오프 값 초과 또는 미만인지의 여부가 결정된다. 유체가 밀도 컷오프 미만이도록 결정된다면, 제 1 알고리즘은 단계(325)에서 적용된다. 다른 한편으로, 유체가 밀도 컷오프 초과이도록 결정된다면, 단계(320)는 단계(330)로 진행된다. 실시예에서, 밀도 컷오프 값은 800 kg/m3이다. 이는 단지 예이며, 그리고 컷오프 값은 800 kg/m3보다 크거나 작을 수 있다. 실시예에서, 사용자는 유체 밀도를 입력할 수 있다. 다른 실시예에서, 유체의 온도가 측정되며, 그리고 미리정해진 밀도 컷오프가 측정된 온도를 기초로 하여 더 높게 또는 더 낮게 조정된다. 또 다른 실시예에서, 유체의 압력이 측정되며, 그리고 미리정해진 밀도 컷오프가 측정된 압력을 기초로 하여 더 높게 또는 더 낮게 조정된다. 계측 전자 기기(20)를 갖는 룩업 테이블은 온도, 압력 및 밀도 값들을 저장할 수 있어, 적합한 밀도 컷오프 임계치가 프로세스 컨디션들을 기초로 하여 교정 루틴(316)에 적용된다.
단계(330)에서, 교정 후 보상이 계측기 교정들에 적용되는지의 여부가 선택적으로 결정된다. 예를 들어, 제한 없이, 보다 높은 밀도들을 갖는 유체들은 작동 루틴(314) 중에 적용되는 추가의 보상 인자들을 필요로 할 수 있다. 다른 실시예에서, 교정 후 보상은 대체(alternate) FCF를 포함한다. 교정 보상 알고리즘들이 특정 교정 후 보상들과 쌍을 이룰 때 반드시 정확한 결과들을 산출하지 않기 때문에, 이를 고려하는 것은 유리하다. 예를 들어, 높은 밀도를 가지는 프로세스 유체의 유동을 경험하는 계측기는, V/ρ 보상 알고리즘이 적용된다면, 보다 정확한 유량들을 산출할 수 있다. 일단 적합한 알고리즘이 단계들(315, 325, 335, 또는 340)에서와 같이 작동 루틴(314)에 적용된다면, 질량 유량은 단계(345)에서 계산된다.
도 4는 초기 유량계(5) 설정의 실시예를 설명하는 흐름도를 예시한다. 본 발명의 실시예에 따라, 제로 오프셋은 초기에 공장에서 결정된(initially factory-determined) 제로 오프셋을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 제로 오프셋은 후속하여 결정된 제로 오프셋을 포함할 수 있다. 후속하여 결정된 제로 오프셋은 초기에 결정된 제로 오프셋과 상이할 수 있다. 이는 특히 작동 컨디션들이 예를 들어 초기 제로 오프셋이 결정되었을 때의 작동 컨디션들과 상이한 상황들에서의 경우일 수 있다. 후속하여 결정된 제로 오프셋들, 예컨대 푸시-버튼 제로 프로세스는 작동 컨디션들을 변경함으로 인해 필요가 발생하는 바와 같이 사용자들에 의해 기록될 수 있다.
단계(400)에서, 초기 제로 오프셋(ΔT0)이 결정되며, 이는 초기 공장 설정의 부분으로서 수행될 수 있다. 초기에 설정되는 특정 유량계(5)를 위해, 이는 제로 유동 컨디션들 하에서 유량계(5)를 배치하는 것, 그리고 측정된 유동을 판독하는 것을 수반한다. 제로와 측정된 유동 사이의 차이는 초기 제로 오프셋(ΔT0)으로 저장 시스템(304)에 저장된다. 일단 초기 제로 오프셋(ΔT0)이 단계(400)에서 결정된다면, FCF(flow calibration factor)가 형성되며, 이는 이전에 유의된 바와 같이 측정된 시간 지연(Δtmeasured)과 질량 유량(
Figure pct00011
) 사이의 관계를 표현하는 선의 기울기이다. FCF는 또한 저장 시스템(304)에 저장된다. 단계(410)에서, 2-레이트 시간 지연(ΔT02)이 형성된다. 푸시-버튼 제로로 초기 제로 오프셋(ΔT0)을 형성하는 것과 유사하게, 2-레이트 시간 지연(ΔT02)이 형성되지만, 논-제로 유량(non-zero flow rate)에서는 형성되지 않는다. 2-레이트 시간 지연(ΔT02)이 최대 유동의 0%보다 더 큰 임의의 유량에서 결정될 수 있다. 실시예에서, 2-레이트 시간 지연(ΔT02)은 예를 들어 제한 없이, 최대 유동의 10%에서 결정된다. 10%는 단지 예이며, 그리고 2-레이트 시간 지연(ΔT02)은 대안적으로 최대 유동의 10%보다 더 작거나 더 큰 유량에서 결정될 수 있다. 단계(415)에서, 2-레이트 오프셋(ΔT03)이 결정되고, 저장 시스템(304)에 저장될 수 있다. 실시예에서, 2-레이트 오프셋(ΔT03)은 방정식(2)에 의해 계산된다:
Figure pct00012
(2)
여기서:
ΔT02 = 2-레이트 시간 지연
ΔT03 = 2-레이트 오프셋
ΔT0 = 초기 제로 오프셋
다른 방정식들이 2-레이트 오프셋(ΔT03)을 교정하기 위해 고려되기 때문에, 방정식(2)은 단지 예로서 제공된다.
초기 제로 오프셋(ΔT0), FCF(flow calibration factor), 2-레이트 시간 지연(ΔT02), 및 2-레이트 오프셋(ΔT03)은 단계(420)에서 계측 전자 기기(20)에 저장된다. 실시예에서, 계측 전자 기기(20)는 이러한 값들을 저장 시스템(304)에 저장한다.
초기 유량계(5) 설정의 부분으로서 초기에 유도된 값들은 질량 유량을 결정하기 위해 알고리즘들에서 이용된다. 실시예에서, 제 1 알고리즘은 푸시-버튼 제로 루틴을 포함한다. 질량 유량 계산들은 예를 들어 푸시-버튼 제로 루틴 또는 공장 교정에 의해 유도되는 초기 제로 오프셋(ΔT0)을 이용할 수 있으며, 그리고 방정식(1)에 따라 계산될 수 있다. 실시예에서, 제 2 알고리즘은 2-레이트 제로 루틴을 포함하며, 그리고 질량 유량은 방정식(3)에 따라 계산될 수 있다:
Figure pct00013
(3)
여기서:
Figure pct00014
= 질량 유량
FCF = 유동 교정 인자
ΔTmeasured = 측정된 시간 지연
ΔT0 = 초기 제로 오프셋
ΔT03 = 2-레이트 오프셋
실시예에서, 계측 전자 기기(20)는 유량계(5)에 의해 경험되는 컨디션들을 기초로 하여 교정을 최적화한다. 예를 들어, 제로-유동 컨디션이 검출된다면, 제 1 알고리즘은 작동 루틴(314)에 적용된다. 이는 최적 제로-유동 정확성을 제공하며, 그리고 제로-안정성은 유량계(5)의 작동 사양들 내에서 유지된다. 사용자가 제로-유동 컨디션들 하에서 유량계(5)를 다시 교정한다면, 이러한 푸시-버튼 제로 교정 값이 도 4의 단계(400)에서 유도되는 초기 제로 오프셋(ΔT0)을 간단히 대체하는 것이 유의되어야 한다. 실시예에서, 모든 교정 데이터가 기록되어서, 사용자 제로 교정이 영구적으로 과거 제로 교정들을 겹쳐쓰지 않는 것이 또한 이해되어야 한다. 이는 사용자가 이전에 저장된 제로 교정들로 되돌아가는 것을 허용한다.
논-제로 유체 유동 컨디션이 존재한다면, 유체의 밀도는 프로세스 유체가 밀도 컷오프 미만인지의 여부를 확인하기 위해 결정된다. 가스들이 통상적으로 낮은 ΔTmeasured 값들을 초래할 때, 보다 정확한 질량 유량은, 작동 루틴(314)에 적용되는 바와 같이, 제 1 알고리즘을 사용하여 계산된다. 반대로, 논-제로 유체 유동 컨디션이 존재하며 그리고 유체의 밀도가 프로세스 유체가 밀도 컷오프 초과인 것을 나타낸다면, 제 2 알고리즘은 작동 루팀(314)에 적용될 수 있다. 실시예에서, 이는, 도 3의 단계(330)에 도시된 바와 같이, 호환불가한 보정 후 보상이 적용되지 않는 경우에만 유효하다. 교정 후 보상이 적용된다면, 제 1 알고리즘이 정확도를 유지하도록 적용될 수 있는 것이 유의되어야 한다. 관련된 실시예에서, 교정 후 보상이 적용된다면, 제 1 또는 제 2 알고리즘이 아닌 완전히 상이한 알고리즘이 적용될 수 있다.
제로-유동 컨디션의 존재 또는 부재, 높거나 낮은 밀도 유체의 존재, 및 교정 후 보상의 존재 또는 부재 또는 임의의 다른 유량계 컨디션 또는 설정을 기초로 하여, 대안적인 FCF가 전술된 바와 같이 도 4의 단계(405)에서 형성되는 FCF를 대체될 수 있는 것이 또한 유의되어야 한다.
전술된 바와 같은 본 발명은, 가변 작동 컨디션들 하에서 가변 제로 알고리즘들을 결정하고 진동 유량계, 예컨대 코리올리 유량계에 가변 제로 알고리즘들을 적용하기 위해 다양한 방법들 및 장치들을 제공한다. 비록 전술된 다양한 실시예들이 유량계들, 구체적으로는 코리올리 유량계들을 향하여 지향되지만, 본 발명이 코리올리 유량계들에 제한되지 않아야하며, 오히려 본원에서 설명된 방법들도 다른 유형들의 유량계들, 또는 코리올리 유량계들의 측정 능력들 중 일부 능력이 부족한 다른 진동 센서들과 이용될 수 있는 것은 이해되어야 한다.
상기 실시예들의 상세한 설명들은 본 발명의 범주 내에 있는 발명가들에 의해 고려되는 모든 실시예들의 완전한 설명들이 아니다. 확실히, 당업자들은 전술하는 실시예들의 특정한 요소들이 추가적인 실시예들을 생성하도록 다양하게 조합되거나 제거될 수 있다는 것을 인지할 것이고, 이러한 추가적인 실시예들은 본 발명의 범주 및 교시들 내에 속한다. 전술하는 실시예들이 본 발명의 범주 및 교시들 내에 부가적인 실시예들을 생성하도록 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있다는 것이 당업자들에게 또한 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 다음의 청구항들로부터 결정되어야 한다.

Claims (28)

  1. 유량계를 작동하기 위한 방법으로서,
    상기 유량계에서 유체 유동을 측정하는 단계;
    적어도 하나 이상의 유체 특성을 결정하는 단계;
    상기 유체 유동 및 적어도 하나의 유체 특성을 기초로 하여 복수의 알고리즘들(algorithms) 중 바람직한 알고리즘을 결정하는 단계; 및
    질량 유량을 결정하기 위해 작동 루틴(operating routine)에 상기 바람직한 알고리즘을 적용하는 단계를 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유체 특성을 결정하기 위한 단계는 유체 밀도를 결정하기 위한 단계를 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유체 밀도를 결정하기 위한 단계는:
    유체 밀도를 측정하는 단계;
    유체 밀도가 미리정해진 임계치 미만인지를 결정하는 단계; 및
    유체 밀도가 미리정해진 임계치 초과인지를 결정하는 단계를 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미리정해진 임계치는 800 kg/m3인,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유체 특성을 결정하기 위한 단계는 유체 온도를 결정하기 위한 단계를 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    보정 후 보상(post-calibration compensation)이 존재하는지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 알고리즘들은 적어도 제 1 알고리즘 및 제 2 알고리즘을 포함하며,
    상기 제 1 알고리즘은 푸시-버튼 제로 루틴(push-button zero routine)을 포함하며; 그리고
    상기 제 2 알고리즘은 2-레이트 제로 루틴(two-rate zero routine)을 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 질량 유량은
    Figure pct00015
    을 포함하는 방정식을 사용하여 결정되며, 여기서:
    Figure pct00016
    은 질량 유량이며;
    FCF는 유동 교정 인자(flow calibration factor)이며;
    ΔTmeasured는 측정된 시간 지연이며;
    ΔT0은 초기 제로 오프셋(initial zero offset)이며;
    여기서:
    상기 푸시-버튼 제로 루틴은:
    제로 유량 컨디션을 제공하기 위해 상기 유량계에 유동을 정지시킴으로써; 그리고
    상기 제로 유량 컨디션 중에 측정되는 유량으로서 초기 제로 오프셋(ΔT0)을 규정하기 위해 제로 교정 루틴을 초기화시킴으로써, 초기 제로 오프셋(ΔT0)을 규정하는 단계를 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 질량 유량은
    Figure pct00017
    을 포함하는 방정식을 사용하여 결정되며, 여기서:
    Figure pct00018
    은 질량 유량;
    FCF는 유동 교정 인자(flow calibration factor)이며;
    ΔTmeasured는 측정된 시간 지연이며;
    ΔT0은 초기 제로 오프셋이며; 그리고
    ΔT03은 2-레이트 오프셋이며;
    여기서:
    상기 2-레이트 제로 루틴은:
    상기 제로 오프셋(ΔT0)으로부터 상기 2-레이트 시간 지연(ΔT02)을 감산함으로써, 상기 2-레이트 오프셋(ΔT03)을 규정하는 단계를 포함하며, 상기 2-레이트 시간 지연(ΔT02)은 논-제로 유량 컨디션(non-zero flow rate condition) 중에 측정되는 유동 값인,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    유량계의 유체 유동이 낮은 유동 컷오프 값(flow cutoff value)보다 작을 때, 상기 바람직한 알고리즘은 상기 제 1 알고리즘을 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 낮은 유동 컷오프 값이 40ns와 1000ns 사이인,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 낮은 유동 컷오프 값은 낮은 유동 컷오프 값을 지시하는 사용자 입력을 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    유량계의 유체 밀도가 미리결정된 임계치 미만일 때, 상기 바람직한 알고리즘은 상기 제 1 알고리즘을 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    교정 후 보상이 존재할 때, 상기 바람직한 알고리즘은 상기 제 1 알고리즘을 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 유량계의 유체 유동이 낮은 유동 컷오프 값보다 더 크며, 상기 유량계의 유체 밀도가 미리정해진 임계치 초과이며, 그리고 교정 후 보상이 존재하지 않을 때, 상기 바람직한 알고리즘은 상기 제 2 알고리즘을 포함하는,
    유량계를 작동하기 위한 방법.
  16. 내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계(5)로서,
    상기 유량계는:
    프로세싱 시스템(processing system)(303) 및 저장 시스템(storage system)(304)을 포함하는 계측 전자 기기(meter electronics)(20);
    상기 계측 전자 기기(20)와 통신하는 상기 유량계(5) 도관들(103A, 103B)에 고정된 복수의 픽오프들(pickoffs)(105, 105'); 및
    상기 계측 전자 기기(20)와 통신하는 상기 유량계(5) 도관들(103A, 103B)에 고정된 드라이버(104)를 포함하며,
    상기 계측 전자 기기(20)는 센서 조립체(sensor assembly)(10)에서 프로세스 유체의 유체 유동을 측정하도록 그리고 상기 프로세스 유체의 적어도 하나의 유체 특성을 결정하도록 구성되며;
    상기 계측 전자 기기(20)는 유체 유동 및 적어도 하나의 유체 특성을 기초로 하여 복수의 알고리즘들 중 바람직한 알고리즘을 결정하도록, 그리고 작동 루틴(314)에 상기 바람직한 알고리즘을 적용하도록 구성되는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유체 특성은 유체 상(phase)을 포함하는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유체 특성은 유체 밀도를 포함하며, 그리고 상기 계측 전자 기기(20)는 상기 밀도가 미리정해진 임계치 미만인 경우 상기 유체가 가스(gas)인 것을 결정하도록 구성되고, 상기 밀도가 미리정해진 임계치 초과인 경우 상기 유체가 액체인 것을 결정하도록 구성되는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 미리정해진 임계치는 800 kg/m3인,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 알고리즘들은 적어도 제 1 알고리즘 및 제 2 알고리즘을 포함하며,
    상기 제 1 알고리즘은 푸시-버튼 제로 루틴(push-button zero routine)을 포함하며; 그리고
    상기 제 2 알고리즘은 2-레이트 제로 루틴(two-rate zero routine)을 포함하는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 질량 유량 알고리즘은 방정식:
    Figure pct00019
    을 포함하며, 여기서:
    Figure pct00020
    은 질량 유량;
    FCF는 유동 교정 인자(flow calibration factor)이며;
    ΔTmeasured는 측정된 시간 지연이며;
    ΔT0은 초기 제로 오프셋(initial zero offset)이며;
    여기서:
    상기 푸시-버튼 제로 루틴은 측정된 유량으로 규정되는 초기 제로 오프셋(ΔT0)을 포함하는 반면, 상기 유량계(5)는 제로 유량 컨디션(zero flow rate condition)을 경험하는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 질량 유량 알고리즘은 방정식:
    Figure pct00021
    을 포함하며, 여기서:
    Figure pct00022
    은 질량 유량;
    FCF는 유동 교정 인자(flow calibration factor)이며;
    ΔTmeasured는 측정된 시간 지연이며;
    ΔT0은 초기 제로 오프셋(initial zero offset)이며;
    ΔT03은 2-레이트 오프셋이며;
    여기서:
    상기 2-레이트 제로 루틴은 상기 제로 오프셋(ΔT0)으로부터 상기 2-레이트 시간 지연(ΔT02)을 감산함으로써 규정되는 상기 2-레이트 오프셋(ΔT03)을 포함하며, 상기 2-레이트 시간 지연(ΔT02)은 논-제로 유량 컨디션(non-zero flow rate condition) 중에 측정되는 유량 값인,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  23. 제 20 항에 있어서,
    유량계의 유체 유동이 낮은 유동 컷오프 값(flow cutoff value)보다 작을 때, 상기 바람직한 알고리즘은 상기 제 1 알고리즘을 포함하는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 낮은 유동 컷오프 값이 40ns와 1000ns 사이인,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 낮은 유동 컷오프 값은 낮은 유동 컷오프 값을 지시하는 사용자 입력을 포함하는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  26. 제 20 항에 있어서,
    유량계의 유체가 가스일 때, 상기 바람직한 알고리즘은 상기 제 1 알고리즘을 포함하는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 바람직한 알고리즘은, 교정 후 보상이 존재할 때 상기 제 1 알고리즘을 포함하는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 유량계의 유체 유동이 낮은 유동 컷오프 값보다 더 크며, 상기 유량계의 유체가 액체이며, 그리고 교정 후 보상이 존재하지 않을 때, 상기 바람직한 알고리즘은 상기 제 2 알고리즘을 포함하는,
    내부에서 유체의 밀도 및 유량을 측정하도록 구성되는 유량계.
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