KR20180110242A - 진동 유량계 및 계기 검증을 위한 방법들 및 진단들 - Google Patents

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KR20180110242A
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데이비드 제이. 카폴넥
매튜 제이. 렌징
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마이크로 모우션, 인코포레이티드
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Abstract

계기 검증을 위한 진동 유량계(5)가 제공되며, 상기 진동 유량계(5)는 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)에 결합되고, 구동장치(180)에 결합된 계기 전자장치(20)를 포함하며, 이 계기 전자장치(20)는 구동장치(180)를 사용하여 단일 모드에서 유량계 조립체(10)를 진동시키고, 구동장치(180)의 단일 모드 전류(230)를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 응답 전압들(231)을 결정하고, 결정된 단일 모드 전류(230)로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들(231)에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하고, 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델에 대해 피팅하고, 실시예들에서 계기 강성 값(216), 잔차 유연성(218) 및 계기 질량(240)을 사용하여 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다.

Description

진동 유량계 및 계기 검증을 위한 방법들 및 진단들{VIBRATORY FLOWMETER AND METHODS AND DIAGNOSTICS FOR METER VERIFICATION}
본 발명은 계기 전자장치(meter electronics)에 관한 것이고, 보다 특별하게는 진단 유량계들에서의 계기 검증(meter verification)을 위한 방법들 및 진단들에 관한 것이다.
코리올리(Coriolis) 질량 유량계들 또는 진동관 농도계들(densitometers)과 같은 진동 도관 센서들은 전형적으로 유동 물질을 포함하는 진동 도관의 운동을 검출함으로써 작동한다. 질량 유동, 밀도 등과 같이 도관 내의 물질과 연관된 특성들은 도관과 연관된 운동 변환기들(motion transducers)로부터 수신되는 측정 신호들을 처리함으로써 결정될 수 있다. 진동 물질-충전식 시스템(vibrating material-filled system)의 진동 모드들은 일반적으로 수용 도관 및 그 안에 수용된 물질의 조합된 질량, 강성(stiffness) 및 댐핑 특성들(damping characteristics)에 의해 영향을 받는다.
진동 유량계의 도관은 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들을 포함할 수 있다. 유동 튜브는 공진 주파수에서 진동하도록 강제되고, 여기서 튜브의 공진 주파수는 유동 튜브 내의 유체의 밀도에 비례한다. 튜브의 입구 및 출구 섹션들 상에 위치된 센서들은 튜브의 단부들 사이의 상대 진동을 측정한다. 유동 동안, 진동하는 튜브 및 유동하는 질량은 코리올리력들(Coriolis forces)로 인해 서로 결합되어, 튜브의 단부들 사이에서의 진동의 위상 시프트(phase shift)를 야기한다. 위상 시프트는 질량 유동에 직접 비례한다.
전형적인 코리올리 질량 유량계는 파이프라인 또는 다른 이송 시스템에 인라인(inline) 연결되고 시스템 내에서 물질, 예를 들어 유체들, 슬러리들 등을 운반하는 하나 또는 그 초과의 도관들을 포함한다. 각각의 도관은, 예를 들어 단순 굽힘 모드, 비틀림 모드, 방사 모드(radial mode), 및 결합 모드를 포함하는 고유 진동 모드들의 세트를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 전형적인 코리올리 질량 유동 측정 응용에 있어서, 도관은 물질이 도관을 통해 유동함에 따라 하나 또는 그 초과의 진동 모드들에서 가진되고, 도관의 운동은 도관을 따라 이격된 지점들에서 측정된다. 전형적으로, 가진(excitation)은 도관을 주기적으로 교란시키는 액추에이터(actuator), 예를 들어 음성 코일형 구동장치(voice coil-type driver)와 같은 전기기계적 장치에 의해 제공된다. 질량 유량은 변환기 위치들에서의 운동들 사이의 시간 지연 또는 위상차들을 측정함으로써 결정될 수 있다. 유동 도관 또는 도관들의 진동 응답을 측정하기 위해 2 개의 이러한 변환기들(또는 픽오프(pickoff) 센서들)이 전형적으로 이용되고, 액추에이터의 상류측 및 하류측 위치들에 전형적으로 위치된다. 2 개의 픽오프 센서들은 케이블에 의해 전자 계측기기(electronic instrumentation)에 연결된다. 이러한 계측기기는 2 개의 픽오프 센서들로부터 신호들을 수신하고, 이 신호들을 처리하여 질량 유량 측정값을 얻는다.
2 개의 센서 신호들 사이의 위상차는 유동 튜브 또는 유동 튜브들을 통해 유동하는 물질의 질량 유량과 관련된다. 물질의 질량 유량은 2 개의 센서 신호들 사이의 시간 지연에 비례하고, 따라서 질량 유량은 시간 지연에 유동 교정 계수(Flow Calibration Factor; FCF)를 곱함으로써 결정될 수 있으며, 여기서 시간 지연은 주파수에 의해 나눠진 위상차를 포함한다. FCF는 유동 튜브의 물질 특성들 및 단면 특성들을 반영한다. 종래 기술에서는, 이러한 FCF는 유량계를 파이프라인 또는 다른 도관 내에 설치하기 이전에 교정 프로세스에 의해 결정된다. 교정 프로세스에서는, 유체를 주어진 유량으로 유동 튜브를 통과시켜, 위상차 또는 시간 지연과 유량 사이의 비례 상수(FCF)를 계산한다.
코리올리 유량계의 하나의 이점은 측정된 질량 유량의 정밀도가 유량계에 있어서의 이동 구성요소들의 마모에 의해 영향을 받지 않는다는 것이다. 유량은 유동 튜브의 2 개의 지점들 사이의 위상차 또는 시간 지연과 유동 교정 계수를 곱함으로써 결정된다. 유일한 입력은 유동 튜브 상의 2 개의 지점들의 진동을 나타내는 센서들로부터의 정현파 신호들이다. 위상차는 이러한 정현파 신호들로부터 계산된다. 진동하는 유동 튜브에는 이동 구성요소들이 없다. 따라서, 위상차의 측정값 및 유동 교정 계수는 유량계 내의 이동 구성요소들의 마모에 의해 영향을 받지 않는다.
유동 튜브들이 시간에 따라 변할 수 있으며, 유동 튜브들이 부식, 침식 또는 다른 방식으로 변화되므로 초기 공장 교정이 시간 경과에 따라 변화할 수 있다는 것이 문제이다. 결과적으로, 유동 튜브 강성은 진동 유량계의 수명에 걸쳐 초기 대표 강성 값(또는 원래 측정된 강성 값)으로부터 변화할 수 있다.
질량 유량 측정값(
Figure pat00001
)은 하기의 식에 따라 생성될 수 있다:
Figure pat00002
(Δt) 항은 픽오프 센서 신호들 사이에 존재하는 시간 지연을 포함하는 작동적으로-유도된(즉, 측정된) 시간 지연 값을 포함하며, 예를 들어 여기서 시간 지연은 진동 유량계(5)를 통한 질량 유량과 관련된 코리올리 효과들로 인한 것이다. 측정된 (Δt) 항은 궁극적으로 유동 물질이 진동 유량계(5)를 통해 유동할 때 이 유동 물질의 질량 유량을 결정한다. (Δt0) 항은 영(zero)의 유동 교정 계수에서의 시간 지연을 포함한다. (Δt0) 항은 전형적으로 공장에서 결정되고 진동 유량계(5)에 프로그래밍된다. 영의 유동에서의 시간 지연 (Δt0) 항은 심지어 유동 조건들이 변화하는 경우에도 변화하지 않을 것이다. FCF 항은 유량계의 강성에 비례한다. (FCF) 항은 유동 교정 계수를 포함하고, 전형적으로 기하학적 상수(G), 영률(Young's Modulus)(E) 및 관성 모멘트(I)를 포함하고, 여기서:
Figure pat00003
진동 유량계에 대한 기하학적 상수(G)는 고정되고 변화하지 않는다. 마찬가지로, 영률 상수(E)도 변화하지 않는다. 대조적으로, 관성 모멘트(I)는 변화할 수 있는 FCF의 성분이다.
코리올리 질량 유량계들은 매우 다양한 산업들에서 큰 성공을 거두었다. 그러나, 대부분의 다른 유량계들과 함께 코리올리 유량계들은 프로세스 유체에 의해 생긴 퇴적물들의 축적을 겪을 수 있다. 이러한 축적(accumulation)은 일반적으로 본 기술분야에서 "코팅(coating)"으로 지칭된다. 프로세스 유체의 특성들에 따라서, 유체 코팅은 유량계의 성능 및 정밀도에 영향을 미칠 수 있거나 미치지 않을 수 있다. 예를 들면, 코팅은 프로세스 유체와 상이한 밀도를 가질 수 있다. 이것은 유량계로부터 얻어진 밀도 판독에 악영향을 미칠 수 있다. 특정 프로세스 유체들의 경우, 코팅은 유량계 내측에서 특정 두께까지 축적하고, 그 후에 작은 조각들(flakes)로 갈라질 수 있다. 이러한 작은 조각들은 유량계에 연결된 프로세스의 다른 부품들에 영향을 미칠 수 있다. 극심한 상황에서, 코팅은 유량계가 막혀서 유량계의 완전 정지 또는 일부 상황에서는 완전 교체를 필요로 할 정도로 충분히 축적될 수 있다.
코팅, 막힘(plugging), 부적합한 프로세스 유체 조성물들, 프로세스 유체의 온도 변화 등에 의해 다른 문제점들이 야기될 수 있다. 예를 들면, 페인트 산업에 있어서, 동일한 유량계가 다수의 페인트 색상들에 사용될 수 있다. 그러므로, 코팅이 계기 판독 에러들을 야기하지 않을 수 있더라도, 코팅은 최종 제품에 악영향을 미칠 수 있다.
코팅에 의해 야기되는 다른 문제점들과 함께, 상기 문제점들 때문에, 유량계 코팅이 있는 경우를 진단하는 것이 요망된다. 유량계 코팅을 검출하는 종래 기술의 진단 방법들은 많은 문제점들을 갖는다. 종래 기술의 한계들은 코팅의 밀도가 프로세스 유체와 실질적으로 유사한 상황들에서 일어난다. 그러한 상황들에서, 밀도 기반 코팅 검출은 이용할 수 없다. 또한, 프로세스 유체가 유량계를 코팅하는 것이 알려진 응용들에서, 유량계의 클리닝(cleaning) 동안에 유량계가 완전히 코팅되지 않은 경우를 검출할 수 있는 것이 요망된다.
따라서, 본 기술분야에서는, 전술한 한계들을 극복하는 코팅 검출을 위한 진단을 포함하는 진보된 계기 검증에 대한 요구가 있다. 또한, 침식, 부식 또는 다른 계기 손상이 특정 유량계들에 발생했는지, 및 그러한 침식, 부식 또는 다른 유동 튜브 손상으로 인한 유동 측정 에러가 있을 수 있는지를 작업자(operator)가 용이하게 확인할 수 있는 진단을 포함하는 진보된 유량계 검증에 대한 요구가 있다.
더욱이, 본 기술분야에서는, 유동 교정 계수 변화의 검출능(detectability)을 향상시키고 보다 양호한 계기 검증 및 진단을 통해 오경보들의 가능성을 최소화하는 것에 대한 요구가 있다.
본 발명은 진단을 포함하는 계기 검증을 위한 계기 전자장치를 제공함으로써 상기에 기술된 문제점들을 극복하고 본 기술을 진보시킨다. 유리하게는, 본 발명은 코팅, 침식, 부식 및 다른 계기 손상과 연관된 문제점들에 대하여 "고/노고 결과(go/no go result)"를 제공하는 검증 진단 파라미터들을 허용한다.
또한, 본 발명은 유동 교정 계수 변화의 강건한 검출능을 통해 그리고 보다 양호한 계기 검증 및 진단을 통해 오경보들의 가능성을 최소화하는 것을 통해 본 기술을 진보시킨다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 계기 검증(meter verification)을 위한 진동 유량계(vibratory flowmeter)는, 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들(flowtubes), 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(pickoff sensors)을 포함하는 유량계 조립체(flowmeter assembly); 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들을 진동시키도록 구성된 구동장치(driver); 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 결합되고, 구동장치에 결합된 계기 전자장치(meter electronics)를 포함하며, 계기 전자장치는, 구동장치를 사용하여 단일 모드에서 유량계 조립체를 진동시키고, 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 응답 전압들을 결정하고, 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들(frequency response functions)을 계산하고, 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델(pole-residue model)에 대해 피팅(fitting)하여 계기 강성(meter stiffness)을 계산하며, 계기 강성 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다.
바람직하게는, 계기 강성 값은 밀도에 대한 보정(correction)을 포함한다.
바람직하게는, 밀도에 대한 보정은 예상 강성(expected stiffness)을 계산하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 계기 강성 값은 압력에 대한 보정을 포함한다.
바람직하게는, 계기 강성 값을 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은 계기 강성 값과 기준 계기 강성(baseline meter stiffness) 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하며, 이러한 차이는 사전결정된 강성 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 계기 강성 값을 사전결정된 강성 범위와 비교하고, 계기 강성 값이 사전결정된 강성 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시(verification indication)를 생성하며, 계기 강성 값이 사전결정된 강성 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시(non-verification indication)를 생성하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에서의 계기 강성 값들의 차이를 계산하며, 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은, 계기 강성 값들의 계산된 차이와 기준 계기 강성 차이 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하고, 이러한 결정된 차이는 사전결정된 강성 차이 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사전결정된 강성 차이 범위와 비교하고, 계기 강성 값들의 계산된 차이가 사전결정된 강성 차이 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하며, 계기 강성 값들의 계산된 차이가 사전결정된 강성 차이 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성된다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 계기 검증을 위한 진동 유량계는, 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들, 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들을 포함하는 유량계 조립체; 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들을 진동시키도록 구성된 구동장치; 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 결합되고, 구동장치에 결합된 계기 전자장치를 포함하며, 계기 전자장치는, 구동장치를 사용하여 단일 모드에서 유량계 조립체를 진동시키고, 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 응답 전압들을 결정하고, 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하고, 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수-잔차 유연성 모델(pole-residue-residual flexibility model)에 대해 피팅하며, 잔차 유연성 값(residual flexibility value)을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다.
바람직하게는, 잔차 유연성 값을 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은 잔차 유연성 값과 기준 잔차 유연성(baseline residual flexibility) 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하며, 이러한 차이는 사전결정된 잔차 유연성 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 잔차 유연성 값을 사전결정된 잔차 유연성 범위와 비교하고, 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하며, 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에서의 잔차 유연성 값들의 차이를 계산하며, 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은, 잔차 유연성 값들의 계산된 차이와 기준 잔차 유연성 차이 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하고, 이러한 결정된 차이는 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위와 비교하고, 계산된 차이의 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하며, 계산된 차이의 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성된다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 계기 검증을 위한 진동 유량계는, 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들, 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들을 포함하는 유량계 조립체; 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들을 진동시키도록 구성된 구동장치; 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 결합되고, 구동장치에 결합된 계기 전자장치를 포함하며, 계기 전자장치는, 구동장치를 사용하여 단일 모드에서 유량계 조립체를 진동시키고, 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 응답 전압들을 결정하고, 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하고, 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델에 대해 피팅하여 계기 질량 값(meter mass value)을 계산하며, 계기 질량 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에서의 계기 질량 값들의 차이를 계산하며, 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은, 계기 질량 값들의 계산된 차이와 기준 계기 질량 차이 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하고, 이러한 결정된 차이는 사전결정된 질량 차이 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사전결정된 질량 차이 범위와 비교하고, 계기 질량 값들의 계산된 차이가 사전결정된 질량 차이 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하며, 계기 질량 값들의 계산된 차이가 사전결정된 질량 차이 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 유체 밀도를 이용하여 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 대한 예상 질량 편차(expected mass deviation)를 계산하며, 예상 질량 편차를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 유체 밀도는 측정된 유체 밀도 및 입력된 예상 유체 밀도 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에서의 예상 질량 편차 값들의 차이를 계산하며, 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은, 예상 질량 편차 질량 값들의 계산된 차이와 기준 예상 질량 편차 차이 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하고, 이러한 결정된 차이는 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위와 비교하고, 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이가 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하며, 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이가 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성된다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법은, 구동장치를 사용하여 단일 모드에서 진동 유량계의 유량계 조립체를 진동시키는 단계; 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 단일 모드 응답 전압들을 결정하는 단계; 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하는 단계; 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델에 대해 피팅하여 계기 강성을 생성하는 단계; 및 계기 강성 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 계기 강성 값은 밀도에 대한 보정을 포함한다.
바람직하게는, 밀도에 대한 보정은 예상 강성을 계산하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 계기 강성 값은 압력에 대한 보정을 포함한다.
바람직하게는, 계기 강성 값을 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는 계기 강성 값과 기준 계기 강성 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하며, 이러한 차이는 사전결정된 강성 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 계기 강성 값을 사전결정된 강성 범위와 비교하는 단계, 계기 강성 값이 사전결정된 강성 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 계기 강성 값이 사전결정된 강성 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에서의 계기 강성 값들의 차이를 계산하는 단계, 및 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는, 계기 강성 값들의 계산된 차이와 기준 계기 강성 차이 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 이러한 결정된 차이는 사전결정된 강성 차이 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사전결정된 강성 차이 범위와 비교하는 단계, 계기 강성 값들의 계산된 차이가 사전결정된 강성 차이 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 계기 강성 값들의 계산된 차이가 사전결정된 강성 차이 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법은, 구동장치를 사용하여 단일 모드에서 진동 유량계의 유량계 조립체를 진동시키는 단계; 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 단일 모드 응답 전압들을 결정하는 단계; 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하는 단계; 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수-잔차 유연성 모델에 대해 피팅하는 단계; 및 잔차 유연성 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 잔차 유연성 값을 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는 잔차 유연성 값과 기준 잔차 유연성 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하며, 이러한 차이는 사전결정된 잔차 유연성 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 잔차 유연성 값을 사전결정된 잔차 유연성 범위와 비교하는 단계, 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에서의 잔차 유연성 값들의 차이를 계산하는 단계, 및 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는, 잔차 유연성 값들의 계산된 차이와 기준 잔차 유연성 차이 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 이러한 결정된 차이는 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위와 비교하는 단계, 계산된 차이의 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 잔차 유연성 값들의 계산된 차이가 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법은, 구동장치를 사용하여 단일 모드에서 진동 유량계의 유량계 조립체를 진동시키는 단계; 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 단일 모드 응답 전압들을 결정하는 단계; 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하는 단계; 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델에 대해 피팅하여 계기 질량 값을 생성하는 단계; 및 계기 질량 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에서의 계기 질량 값들의 차이를 계산하는 단계, 및 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는, 계기 질량 값들의 계산된 차이와 기준 계기 질량 차이 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 이러한 결정된 차이는 사전결정된 질량 차이 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사전결정된 질량 차이 범위와 비교하는 단계, 계기 질량 값들의 계산된 차이가 사전결정된 질량 차이 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 계기 질량 값들의 계산된 차이가 사전결정된 질량 차이 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 유체 밀도를 이용하여 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 대한 예상 질량 편차를 계산하는 단계, 및 예상 질량 편차를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 유체 밀도는 측정된 유체 밀도 및 입력된 예상 유체 밀도 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에서의 예상 질량 편차 값들의 차이를 계산하는 단계, 및 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사용하여 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는, 예상 질량 편차 질량 값들의 계산된 차이와 기준 예상 질량 편차 차이 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 이러한 결정된 차이는 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위와 비교된다.
바람직하게는, 계기 전자장치는, 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위와 비교하는 단계, 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이가 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위 내에 있으면, 진동 유량계에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이가 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위 내에 있지 않으면, 진동 유량계에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
동일한 도면 부호가 모든 도면들에서 동일한 요소를 나타낸다. 도면들은 반드시 동일한 비율로 도시되어 있지는 않다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계기 검증을 위한 진동 유량계를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진동 유량계의 계기 검증을 위한 계기 전자장치를 도시한다.
도 3은 잔차 유연성의 영향을 도시하는 주파수 응답의 그래프이다.
도 4는 곡선형 유동 튜브들을 갖는 진동 유량계를 나타내고, 2 개의 평행한 곡선형 유동 튜브들이 굽힘 모드에서 진동되고 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법의 흐름도이다.
도 8은 예시적 실시예에 따른 진단을 도시한다.
도 9는 파라미터로서 좌측 픽오프(LPO) 및 우측 픽오프(RPO) 강성 데이터 사이의 차이를 이용하는 예시적인 실시예에 따른 진단을 도시한다.
도 10은 부식 또는 침식에 의한 계기 손상의 위치들에 대한 별도의 예시적인 모델 경우들을 도시한다.
도 11은 튜브 벽 침식 및/또는 부식으로 인한 유동 에러를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 12는 튜브 벽 침식/부식으로 인한 계기 검증 강성 변화를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 13은 잔차 유연성(RF)의 변화 대 FCF의 변화를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 14는 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)의 잔차 유연성들 사이의 차이를 적용하는, 본 발명의 실시예에 따른 진단을 도시한다.
도 15는 좌측 픽오프(LPO) 및 우측 픽오프(RPO) 센서들의 퍼센트의 질량 편차 변화를 나타내는 예시적인 스마트 계기 검증 도표가 도시되어 있다.
도 16은 파라미터로서 좌측 픽오프(LPO) 및 우측 픽오프(RPO) 질량 편차 데이터 사이의 차이를 이용하는 예시적인 실시예에 따른 진단을 도시한다.
도 17은 예시적인 스마트 계기 검증 도표가 다양한 실행들에 대한 밀도를 나타내고 있다.
도 18은 예시적인 스마트 계기 검증 도표가 다양한 실행들에 대한 밀도를 나타내고 있다.
도 1 내지 도 18 및 하기의 설명은 본 기술분야에 숙련된 자들에게 본 발명의 최상의 모드를 제조 및 사용하는 방법을 교시하기 위한 특정 예들을 묘사한다. 본 발명의 원리들을 교시하는 목적을 위해, 일부의 통상적인 태양들은 간략화되거나 생략되었다. 본 기술분야에 숙련된 자들은 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 예들로부터의 변형예들을 인식할 것이다. 본 기술분야에 숙련된 자들은 하기에서 설명되는 특징들이 다양한 방식으로 조합되어 본 발명의 다수의 변형예들을 형성할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 발명은 하기에서 설명되는 특정 예들에 한정되지 않으며, 청구범위 및 그 등가물들에 의해서만 한정된다.
도 1은 계기 조립체(10) 및 계기 전자장치(20)를 포함하는 유량계(5)를 도시한다. 계기 조립체(10)는 프로세스 물질의 질량 유량 및 밀도에 응답한다. 계기 전자장치(20)는 리드들(leads)(100)을 통해 계기 조립체(10)에 연결되어 경로(26)에 걸친 밀도, 질량 유량 및 온도 정보뿐만 아니라 본 발명과는 관련없는 다른 정보를 제공한다. 코리올리 유량계 구조체가 설명되지만, 본 기술분야에 숙련된 자들에게는 본 발명이 코리올리 질량 유량계에 의해 제공되는 추가적인 측정 능력 없이 진동관 농도계(densitometer)로서 실시될 수 있다는 것이 명백하다.
계기 조립체(10)는 한쌍의 매니폴드들(150, 150'), 플랜지 네크들(flange necks)(110, 110')을 갖는 플랜지들(103, 103'), 한쌍의 평행한 유동 튜브들(130, 130'), 구동 메커니즘(180), 온도 센서(190), 및 한쌍의 속도 센서들(170L, 170R)을 포함한다. 유동 튜브들(130, 130')은 유동 튜브 장착 블록들(120, 120')에서 서로를 향해 모이는 2 개의 본질적으로 직선형인 입구 레그들(inlet legs)(131, 131') 및 출구 레그들(134, 134')을 갖는다. 유동 튜브들(130, 130')은 그 길이를 따라 2 개의 대칭 위치들에서 구부러지며 그 길이 전체에 걸쳐 본질적으로 평행하다. 브레이스 바아들(brace bars)(140, 140')은 축(W, W')을 규정하는 역할을 하며, 이러한 축을 중심으로 각각의 유동 튜브가 진동한다.
유동 튜브들(130, 130')의 측면 레그들(131, 131' 및 134, 134')은 유동 튜브 장착 블록들(120, 120')에 고정적으로 부착되며, 이들 블록들은 결국 매니폴드들(150, 150')에 고정적으로 부착된다. 이것은 코리올리 계기 조립체(10)를 통해 연속적인 폐쇄 물질 경로를 제공한다.
구멍들(102, 102')을 갖는 플랜지들(103, 103')이, 입구 단부(104) 및 출구 단부(104')를 통해, 측정되고 있는 프로세스 물질을 운반하는 프로세스 라인(도시되지 않음)에 연결되는 경우, 물질은 플랜지(103)의 오리피스(101)를 통해 유량계의 단부(104)로 진입하여 매니폴드(150)를 통해 표면(121)을 갖는 유동 튜브 장착 블록(120)으로 안내된다. 매니폴드(150) 내에서 물질이 분리되어 유동 튜브들(130, 130')을 통해 인도된다. 유동 튜브들(130, 130')을 빠져나갈 때, 프로세스 물질은 매니폴드(150') 내에서 단일 스트림으로 재결합되고, 그 후에 볼트 구멍들(102')을 갖는 플랜지(103')에 의해 프로세스 라인(도시되지 않음)에 연결된 출구 단부(104')로 인도된다.
유동 튜브들(130, 130')은 각각 굽힘축들(W--W 및 W'--W')에 대하여 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트 및 영률(Young's Modulus)을 갖도록 선택되고 유동 튜브 장착 블록들(120, 120')에 적절하게 장착된다. 이러한 굽힘축들은 브레이스 바아들(140, 140')을 통과한다. 유동 튜브들의 영률이 온도에 따라 변화하고, 이러한 변화가 유동 및 밀도의 계산에 영향을 미치므로, 저항성 온도 검출기(resistive temperature detector; RTD)(190)가 유동 튜브(130')에 장착되어 유동 튜브의 온도를 연속적으로 측정한다. 유동 튜브의 온도, 및 그에 따라 그를 통과하는 주어진 전류에 대해 RTD를 가로질러 나타나는 전압은 유동 튜브를 통과하는 물질의 온도에 의해 지배된다. RTD를 가로질러 나타나는 온도 의존성 전압은 계기 전자장치(20)에 의해 잘 알려진 방법으로 사용되어 유동 튜브 온도의 임의의 변화들로 인해 유동 튜브들(130, 130')의 탄성 계수의 변화를 보상한다. RTD는 리드(195)에 의해 계기 전자장치(20)에 연결된다.
양 유동 튜브들(130, 130')은 그들 각각의 굽힘축(W 및 W')에 대해 반대 방향들로 그리고 소위 유량계의 제 1 역위상(out-of-phase) 굽힘 모드로 구동장치(180)에 의해 구동된다. 이러한 구동 메커니즘(180)은 유동 튜브(130')에 장착된 자석, 및 양 유동 튜브들을 진동시키도록 교류가 통과하고 유동 튜브(130)에 장착된 대향 코일과 같은 잘 알려진 많은 장치들 중 임의의 하나를 포함할 수 있다. 적합한 구동 신호가 계기 전자장치(20)에 의해 리드(185)를 통해 구동 메커니즘(180)에 인가된다.
계기 전자장치(20)는 리드(195) 상에서 RTD 온도 신호를 수신하며, 리드들(165L, 165R) 상에 각각 나타나는 좌측 및 우측 속도 신호들을 수신한다. 계기 전자장치(20)는 리드(185) 상에 나타나는 구동 신호를 생성하여 요소(180)를 구동시키고 튜브들(130, 130')을 진동시킨다. 계기 전자장치(20)는 좌측 및 우측 속도 신호들 및 RTD 신호를 처리하여 계기 조립체(10)를 통과하는 물질의 질량 유량 및 밀도를 계산한다. 이러한 정보는 다른 정보와 함께 계기 전자장치(20)에 의해 경로(26)를 거쳐서 이용 수단(29)에 적용된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계기 전자장치(20)를 도시한다. 계기 전자장치(20)는 인터페이스(interface)(201) 및 처리 시스템(203)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 계기 전자장치(20)는 예컨대 계기 조립체(10)로부터 진동 응답(208)을 수신한다. 계기 전자장치(20)는 진동 응답(208)을 처리하여 계기 조립체(10)를 통해 유동하는 유동 물질의 유동 특성들을 얻는다.
전술한 바와 같이, 유동 교정 계수(Flow Calibration Factor; FCF)는 유동 튜브의 물질 특성들 및 단면 특성들을 반영한다. 유량계를 통해 유동하는 유동 물질의 질량 유량은 측정된 시간 지연(또는 위상차/주파수)에 FCF를 곱함으로써 결정된다. FCF는 계기 조립체의 강성 특성과 관련될 수 있다. 계기 조립체의 강성 특성이 변화하면, 또한 FCF도 변화할 것이다. 그러므로, 유량계의 강성의 변화들은 유량계에 의해 생성된 유동 측정값들의 정밀도에 영향을 미칠 것이다.
인터페이스(201)는 도 1의 리드들(100)을 통해 속도 센서들(170L 및 170R) 중 하나로부터 진동 응답(208)을 수신한다. 인터페이스(201)는 임의의 방식의 포맷팅(formatting), 증폭(amplification), 버퍼링(buffering) 등과 같은 임의의 필요하거나 원하는 신호 조절(signal conditioning)을 수행할 수 있다. 대안적으로, 신호 조절의 일부 또는 모두는 처리 시스템(203)에서 수행될 수 있다. 또한, 인터페이스(201)는 계기 전자장치(20)와 외부 장치들 사이의 통신들을 가능하게 할 수 있다. 인터페이스(201)는 임의의 방식의 전자, 광학 또는 무선 통신을 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 인터페이스(201)는 디지타이저(digitizer)(도시되지 않음)와 결합되며, 여기서 센서 신호가 아날로그 센서 신호를 포함한다. 디지타이저는 아날로그 진동 응답을 샘플링하고 디지털화하여 디지털 진동 응답(208)을 생성한다.
처리 시스템(203)은 계기 전자장치(20)의 작동들을 실행하고, 유량계 조립체(10)로부터의 유동 측정값들을 처리한다. 처리 시스템(203)은 하나 또는 그 초과의 처리 루틴들을 실행하고, 이에 의해 유동 측정값들을 처리하여 하나 또는 그 초과의 유동 특성들을 생성한다.
처리 시스템(203)은 범용 컴퓨터, 마이크로프로세싱 시스템, 논리 회로, 또는 일부의 다른 범용 또는 맞춤형 처리 장치를 포함할 수 있다. 처리 시스템(203)은 다수의 처리 장치들 사이에 분배될 수 있다. 처리 시스템(203)은 저장 시스템(204)과 같은 임의의 방식의 일체형 또는 독립형 전자 저장 매체를 포함할 수 있다.
저장 시스템(204)은 유량계 파라미터들 및 데이터, 소프트웨어 루틴들, 상수 값들, 및 변수 값들을 저장할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 유량계(5)의 작동 루틴(210) 및 검증 루틴(213)과 같이, 처리 시스템(203)에 의해서 실행되는 루틴들을 포함한다.
저장 시스템(204)은 계기 강성 값(216)을 저장할 수 있다. 계기 강성 값(216)은 진동 유량계(5)의 작동 동안에 생성된 진동 응답들로부터 결정되는 강성 값을 포함한다. 계기 강성 값(216)은 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하기 위해 생성될 수 있다. 계기 강성 값(216)은 검증 프로세스를 위해 생성될 수 있으며, 계기 강성 값(216)은 진동 유량계(5)의 적절하고 정확한 작동을 검증하는 목적에 유용하다.
저장 시스템(204)은 예상 강성 값(217)을 저장할 수 있다. 예상 강성은 공장의 공기 및 물 기준 강성들(209)로부터 전개되고 측정된 강성을 정규화하여 임의의 밀도 의존성을 제거하는데 사용될 수 있다. 예상 강성 계산은 이후의 그래프들에서 설명된다. 예상 강성(217)은 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하기 위해 생성될 수 있다.
저장 시스템(204)은 단일 모드 전류(230)를 저장할 수 있다. 단일 모드 구동 전류(230)는 계기 검증 신호들뿐만 아니라 유량계 조립체(5)에서의 단일 진동 모드를 생성하는데 사용되는 구동/가진 전류 또는 전류들을 포함할 수 있다. 단일 모드 구동 전류(230)는 구동장치(180)로부터의 전류를 포함할 수 있다. 단일 모드 전류(230)는 단일 진동 모드에 대한 명령 전류(즉, 구동장치(180)에 대해 규정된 전류)를 포함할 수 있거나, 단일 진동 모드의 측정된 전류(즉, 구동장치를 통해 실제로 유동하는 것으로 측정된 전류)를 포함할 수 있다.
저장 시스템(204)은 단일 모드 응답 전압들(231)을 저장할 수 있다. 주 모드 응답 전압(231)은 진동 모드에 응답하여 생성된 정현파 전압 신호들 또는 전압 레벨들을 포함할 수 있다. 단일 모드 응답 전압들(231)은 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R) 중 하나 또는 모두에 의해 생성된 전압 신호들 또는 전압 레벨들(예컨대, 피크 전압들)을 포함할 수 있다. 응답 전압들은 또한 계기 검증 가진 신호 주파수들에서의 응답들을 포함할 것이다. 일부 실시예들에 있어서, 저장 시스템(204)은 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에 대응하는 단일 모드 응답 전압들(231)을 저장할 수 있다.
계기 강성 값(216)은 단일 진동 모드 동안에 생성된 정보 또는 측정값들로부터 생성될 수 있다.
유량계의 진동 응답은 하기의 식을 포함하는 개방 루프의 2차 구동 모델(second order drive model)에 의해 표현될 수 있다:
Figure pat00004
여기서, f는 시스템에 인가된 힘이고, M은 시스템의 질량 파라미터이고, C는 댐핑 파라미터이며, K는 강성 파라미터이다. 항 ξ는 감쇠 특성을 포함한다. 항 x는 진동의 물리적인 변위 거리이고, 항
Figure pat00005
는 유동 튜브 변위의 속도이며, 항
Figure pat00006
는 가속도이다. 이것은 통상적으로 MCK 모델로 지칭된다. 이러한 식은 하기와 같은 형태로 재배열될 수 있다:
Figure pat00007
식 (4)는 초기 조건들을 무시하면서 전달 함수 형태로 추가로 조작될 수 있다. 그 결과는 하기와 같다:
Figure pat00008
추가적인 조작은 하기의 식을 포함하는 1차 극-유수(pole-residue) 주파수 응답 함수 형태로 식 (5)를 변환할 수 있다:
Figure pat00009
여기서, λ는 극(pole)이고, R은 유수(residue)이고, 항 (j)는 -1의 제곱근을 포함하며, ω는 초당 라디안 단위의 순환 가진 주파수(circular excitation frequency)이다.
고유/공진 주파수(ωn), 댐핑된 고유 주파수(ωd), 및 감쇠 특성(ξ)을 포함하는 시스템 파라미터들은 극에 의해 정의된다.
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
시스템의 강성 파라미터(K), 댐핑 파라미터(C) 및 질량 파라미터(M)는 극 및 유수로부터 유도될 수 있다.
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
결과적으로, 강성 파라미터(K), 질량 파라미터(M) 및 댐핑 파라미터(C)는 극(λ) 및 유수(R)의 양호한 추정에 기초하여 계산될 수 있다.
극 및 유수는 측정된 주파수 응답 함수들(FRFs)로부터 추정된다. 극(λ) 및 유수(R)는 예를 들어 반복 계산 방법을 사용하여 추정될 수 있다.
저장 시스템(204)은 계기 전자장치(20)에 프로그래밍되는 공기 및 물에 대한 기준 계기 강성(209)을 저장할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 공기 및 물에 대한 기준 계기 강성(209)은 공장(또는 다른 제조자 설비)에서, 예를 들어 진동 유량계(5)의 제작 또는 판매시에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 공기 및 물에 대한 기준 계기 강성(209)은 현장 교정 작업, 또는 다른 교정 또는 재교정 작업 동안에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서는, 공기 및 물에 대한 기준 계기 강성(209)이 사용자 또는 작업자에 의해, 혹은 진동 유량계(5)의 현장 작업 동안에 변경가능하지 않을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
계기 강성 값(216)이 기준 계기 강성(209)과 실질적으로 동일하면, 진동 유량계(5)가 제조되거나 교정되었을 때로부터 또는 진동 유량계(5)가 최후로 재교정되었을 때로부터 진동 유량계(5)가 비교적 상태에 변화가 없는 것으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 계기 강성 값(216)이 기준 계기 강성(209)과 크게 상이한 경우, 진동 유량계(5)가 열화되었으며, 정확하고 신뢰성있게 작동할 수 없는 것, 예를 들어 진동 유량계(5)가 금속 피로, 부식, 유동으로 인한 침식, 또는 다른 작동 조건 또는 영향으로 인해 변화한 것으로 결정될 수 있다.
저장 시스템(204)은 사전결정된 강성 범위(219)를 저장할 수 있다. 사전결정된 강성 범위(219)는 허용가능한 강성 값들의 선택된 범위를 포함한다. 사전결정된 강성 범위(219)는 진동 유량계(5)에서의 부식 또는 침식을 고려하여 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 기준 계기 강성 차이(224)를 저장한다. 일부 실시예들에 있어서, 기준 계기 강성 차이(224)는 공장(또는 다른 제조자 설비)에서, 예를 들어 진동 유량계(5)의 제작 또는 판매시에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 기준 계기 강성 차이(224)는 현장 교정 작업, 또는 다른 교정 또는 재교정 작업 동안에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서는, 기준 계기 강성 차이(224)가 사용자 또는 작업자에 의해, 혹은 진동 유량계(5)의 현장 작업 동안에 변경가능하지 않을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 강성 값들의 차이가 기준 계기 강성 차이(224)와 실질적으로 동일하면, 진동 유량계(5)가 제조되거나 교정되었을 때로부터 또는 진동 유량계(5)가 최후로 재교정되었을 때로부터 진동 유량계(5)가 비교적 상태에 변화가 없는 것으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 강성 값들의 차이가 기준 계기 강성 차이(224)와 크게 상이한 경우, 진동 유량계(5)가 열화되었으며, 정확하고 신뢰성있게 작동할 수 없는 것, 예를 들어 진동 유량계(5)가 금속 피로, 부식, 유동으로 인한 침식, 또는 다른 작동 조건 또는 영향으로 인해 변화한 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 사전결정된 계기 강성 차이 범위(225)를 저장한다. 사전결정된 계기 강성 차이 범위(225)는 허용가능한 계기 강성 차이 값들의 선택된 범위를 포함한다. 사전결정된 계기 강성 차이 범위(225)는 진동 유량계(5)에서의 부식 또는 침식을 고려하여 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 계기 잔차 유연성(meter residual flexibility)(218)을 저장한다. 계기 잔차 유연성(218)은 진동 유량계(5)의 작동 동안에 생성된 진동 응답들로부터 결정되는 잔차 유연성 값을 포함한다. 잔차 유연성을 결정하는 것은 강성 계산 동안의 추가적인 곡선 피팅(fitting)만을 필요로 하여, 일부 실시예들에서 식 (16)에 대한 피팅 알고리즘 또는 프로세스의 추가적인 반복만을 필요로 한다.
도 3은 진폭(A) 대 주파수(f)로서 도시된 잔차 유연성의 영향을 나타내는 3 개의 FRF들의 그래프이다. FRF1의 진폭 피크는 제 1 공진 주파수 ω1에서 발생한다. 진폭 피크들 FRF2 및 FRF3은 공진 주파수들 ω2 및 ω3에서 발생한다. FRF2 및 FRF3이 공진 주파수 ω1에서 포함하는 FRF1의 진폭 값들에 영향을 미치는 테일들(tails)을 갖는 것을 그래프로부터 알 수 있다. 공진 주파수 ω1에서의 진동에 대한 FRF2 및 FRF3의 테일들의 이러한 영향이 잔차 유연성이라 불려진다. 유사하게, FRF2는 FRF3의 테일의 잔차 유연성 영향을 나타낸다.
바람직한 FRF 측정에 있어서, 2 개의 FRF들이 특정 구동 주파수 및 진동 응답에 대해 측정된다는 것에 주목하자. 하나의 FRF 측정값은 우측 픽오프(RPO)에 대해 구동장치로부터 얻어지며, 하나의 FRF 측정값은 좌측 픽오프(LPO)에 대해 구동장치로부터 얻어진다. 이러한 접근법은 단일 입력 다중 출력(SIMO)으로 불려진다. 2 개의 FRF들이 공통의 극(λ)을 공유하지만 별도의 유수들(RL 및 RR)을 갖는다는 점을 인식하면, 2 개의 측정값들은 유리하게는 강건한 극 및 유수를 결정하게 하도록 조합될 수 있다.
Figure pat00016
식 (13)은 임의의 많은 방식들로 풀이될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 식은 회기 최소 자승법(recursive least square approach)을 통해 풀이된다. 다른 실시예에서, 상기 식은 의사역(pseudo-inverse) 기법을 통해 풀이된다. 또 다른 실시예에서, 모든 측정값들이 동시에 이용가능하므로, 표준 Q-R 분해(decomposition) 기법이 사용될 수 있다. Q-R 분해 기법은 윌리엄 브로건(William Brogan)의 현대 제어 이론(Modern Control Theory)(copyright 1991, Prentice Hall, pp. 222-224, 168-172)에 논의되어 있다.
다시 도 2를 참조하면, 계기 잔차 유연성(218)은 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하기 위해 생성될 수 있다. 계기 잔차 유연성(218)은 검증 프로세스를 위해 생성될 수 있으며, 계기 잔차 유연성(218)은 진동 유량계(5)의 적절하고 정확한 작동을 검증하는 목적에 유용하다.
극-유수 모델은 다른 모드들의 총 영향을 고려하여 단일 잔차 유연성 항 Φ을 포함하도록 수정될 수 있다. 이러한 영향은 구동 모드 근처에서의 국부 측정값들 내의 주파수에 대해 일정한 것으로 가정된다. 이것은 모든 다른 모드들이 구동 모드보다 높은 주파수이고 순수 강성으로서 처리되도록 충분히 멀리 떨어져 있다면 사실일 것이다. 수정된 극-유수 모델은 이제 극-유수 잔차 유연성 모델로 알려져 있다:
Figure pat00017
이 모델은 속도 FRF로 변환될 수 있고, 항들은 보다 용이하게 풀이가능한 형태를 얻도록 재배열될 수 있다:
Figure pat00018
식 (15)는 선형 대수학으로부터의 기법들(식 (13)에 이어지는 논의)을 사용하여 용이하게 풀이되는 형태인 식 (13)과 유사한 형태로 표현될 수 있다.
Figure pat00019
상기 식은 미지수들 R, λ 및 Φ의 항들에서 더 이상 엄격히 선형이 아니다. 오히려, Φ 및 λ 항들은 상호의존적이다. 이것은 단순 반복 풀이 기법을 통해 처리될 수 있다. 모델은 우선 (식 (13)을 사용하여) 잔차 유연성 항들 없이 풀이되어 초기 극 추정값을 얻는다. 이러한 추정값은 식 (16)의 초기 반복의 시드(seed)로서 사용된다. 이러한 접근법은 합리적으로 잘 작용하는데, 이는 극 추정값이, 유수들보다 훨씬더, 비교적 작은 잔차 유연성에 꽤 둔감하기 때문이다. 식 (16)이 평가되는 시간마다 새로운 극 추정값이 생성되기 때문에, 반복 기법은 (실제로는 단일 반복이 충분할 수 있지만) 극이 안정화될 때까지 반복될 수 있다. 온라인 구현예에 있어서, 시스템 파라미터들이 적시에 다수의 순차 측정값에 대해 계산되는 경우, 매번 잔차 유연성이 없는 모델을 갖는 스크래치(scratch)로부터 시작하기보다는, 이전 시간 윈도우로부터의 값을 극의 추정값의 시드로 하는 것이 보다 유용하거나 효과적일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 기준 계기 잔차 유연성(220)을 저장한다. 일부 실시예들에 있어서, 기준 계기 잔차 유연성(220)은 공장(또는 다른 제조자 설비)에서, 예를 들어 진동 유량계(5)의 제작 또는 판매시에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 기준 계기 잔차 유연성(220)은 현장 교정 작업, 또는 다른 교정 또는 재교정 작업 동안에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서는, 기준 계기 잔차 유연성(220)이 사용자 또는 작업자에 의해, 혹은 진동 유량계(5)의 현장 작업 동안에 변경가능하지 않을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
잔차 유연성(218)이 기준 계기 잔차 유연성(220)과 실질적으로 동일하면, 진동 유량계(5)가 제조되거나 교정되었을 때로부터 또는 진동 유량계(5)가 최후로 재교정되었을 때로부터 진동 유량계(5)가 비교적 상태에 변화가 없는 것으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 잔차 유연성(218)이 기준 계기 잔차 유연성(220)과 크게 상이한 경우, 진동 유량계(5)가 열화되었으며, 정확하고 신뢰성있게 작동할 수 없는 것, 예를 들어 진동 유량계(5)가 금속 피로, 부식, 유동으로 인한 침식, 또는 다른 작동 조건 또는 영향으로 인해 변화한 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 사전결정된 잔차 유연성 범위(221)를 저장한다. 사전결정된 잔차 유연성 범위(221)는 허용가능한 잔차 유연성 값들의 선택된 범위를 포함한다. 사전결정된 잔차 유연성 범위(221)는 진동 유량계(5)에서의 부식 또는 침식을 고려하여 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 기준 계기 잔차 유연성 차이(226)를 저장한다. 일부 실시예들에 있어서, 기준 계기 잔차 유연성 차이(226)는 공장(또는 다른 제조자 설비)에서, 예를 들어 진동 유량계(5)의 제작 또는 판매시에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 기준 계기 잔차 유연성 차이(226)는 현장 교정 작업, 또는 다른 교정 또는 재교정 작업 동안에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서는, 기준 계기 잔차 유연성 차이(226)가 사용자 또는 작업자에 의해, 혹은 진동 유량계(5)의 현장 작업 동안에 변경가능하지 않을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 잔차 유연성 값들의 차이가 기준 계기 잔차 유연성 차이(226)와 실질적으로 동일하면, 진동 유량계(5)가 제조되거나 교정되었을 때로부터 또는 진동 유량계(5)가 최후로 재교정되었을 때로부터 진동 유량계(5)가 비교적 상태에 변화가 없는 것으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 잔차 유연성 값들의 차이가 기준 계기 잔차 유연성 차이(226)와 크게 상이한 경우, 진동 유량계(5)가 열화되었으며, 정확하고 신뢰성있게 작동할 수 없는 것, 예를 들어 진동 유량계(5)가 금속 피로, 부식, 유동으로 인한 침식, 또는 다른 작동 조건 또는 영향으로 인해 변화한 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227)를 저장한다. 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227)는 허용가능한 잔차 유연성 차이 값들의 선택된 범위를 포함한다. 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227)는 진동 유량계(5)에서의 부식 또는 침식을 고려하여 선택될 수 있다.
저장 시스템(204)은 계기 질량 값(240)을 저장할 수 있다. 계기 질량 값(240)은 진동 유량계(5)의 작동 동안에 생성된 진동 응답들로부터 결정되는 계기 질량 값을 포함한다. 계기 질량 값(240)은 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하기 위해 생성될 수 있다. 계기 질량 값(240)은 검증 프로세스를 위해 생성될 수 있으며, 계기 질량 값(240)은 진동 유량계(5)의 적절하고 정확한 작동을 검증하는 목적에 유용하다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 공기 및 물에 대한 기준 질량 값(241)을 저장한다. 일부 실시예들에 있어서, 공기 및 물에 대한 기준 질량 값(241)은 공장(또는 다른 제조자 설비)에서, 예를 들어 진동 유량계(5)의 제작 또는 판매시에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 공기 및 물에 대한 기준 질량 값(241)은 현장 교정 작업, 또는 다른 교정 또는 재교정 작업 동안에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서는, 공기 및 물에 대한 기준 질량 값(241)이 사용자 또는 작업자에 의해, 혹은 진동 유량계(5)의 현장 작업 동안에 변경가능하지 않을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
질량 값(240)이 공기 및 물에 대한 기준 질량 값(241)과 실질적으로 동일하면, 진동 유량계(5)가 제조되거나 교정되었을 때로부터 또는 진동 유량계(5)가 최후로 재교정되었을 때로부터 진동 유량계(5)가 비교적 상태에 변화가 없는 것으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 질량 값(240)이 공기 및 물에 대한 기준 질량 값(241)과 크게 상이한 경우, 진동 유량계(5)가 열화되었으며, 정확하고 신뢰성있게 작동할 수 없는 것, 예를 들어 진동 유량계(5)가 금속 피로, 부식, 유동으로 인한 침식, 또는 다른 작동 조건 또는 영향으로 인해 변화한 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 사전결정된 질량 값 범위(242)를 저장한다. 사전결정된 질량 값 범위(242)는 허용가능한 질량 값들의 선택된 범위를 포함한다. 사전결정된 질량 값 범위(242)는 진동 유량계(5)에서의 부식 또는 침식을 고려하여 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 기준 계기 질량 차이(245)를 저장한다. 일부 실시예들에 있어서, 기준 계기 질량 차이(245)는 공장(또는 다른 제조자 설비)에서, 예를 들어 진동 유량계(5)의 제작 또는 판매시에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 기준 계기 질량 차이(245)는 현장 교정 작업, 또는 다른 교정 또는 재교정 작업 동안에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서는, 기준 계기 질량 차이(245)가 사용자 또는 작업자에 의해, 혹은 진동 유량계(5)의 현장 작업 동안에 변경가능하지 않을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 질량 값들의 차이가 기준 계기 질량 차이(245)와 실질적으로 동일하면, 진동 유량계(5)가 제조되거나 교정되었을 때로부터 또는 진동 유량계(5)가 최후로 재교정되었을 때로부터 진동 유량계(5)가 비교적 상태에 변화가 없는 것으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 질량 값들의 차이가 기준 계기 질량 차이(245)와 크게 상이한 경우, 진동 유량계(5)가 열화되었으며, 정확하고 신뢰성있게 작동할 수 없는 것, 예를 들어 진동 유량계(5)가 금속 피로, 부식, 유동으로 인한 침식, 또는 다른 작동 조건 또는 영향으로 인해 변화한 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 사전결정된 계기 질량 차이 범위(246)를 저장할 수 있다. 사전결정된 계기 질량 차이 범위(246)는 허용가능한 계기 질량 차이 값들의 선택된 범위를 포함한다. 사전결정된 계기 질량 차이 범위(246)는 진동 유량계(5)에서의 부식 또는 침식을 고려하여 선택될 수 있다.
저장 시스템(204)은 예상 질량 편차(250)를 저장할 수 있다. 예상 질량 편차(250)는 공장의 기준 공기 및 물 질량들(241) 및 프로세스 유체의 알려진 밀도로부터 결정되는 예상 질량 편차(250)를 포함한다. 예상 질량 편차의 계산들은 이후의 그래프들에서 설명된다. 예상 질량 편차(250)는 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하기 위해 생성될 수 있다. 예상 질량 편차(250)는 검증 프로세스를 위해 생성될 수 있으며, 예상 질량 편차(250)는 진동 유량계(5)의 적절하고 정확한 작동을 검증하는 목적에 유용하다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 기준 예상 질량 편차(251)를 저장한다. 일부 실시예들에 있어서, 기준 예상 질량 편차(251)는 공장(또는 다른 제조자 설비)에서, 예를 들어 진동 유량계(5)의 제작 또는 판매시에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 기준 예상 질량 편차 값(251)은 현장 교정 작업, 또는 다른 교정 또는 재교정 작업 동안에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서는, 기준 예상 질량 편차(251)가 사용자 또는 작업자에 의해, 혹은 진동 유량계(5)의 현장 작업 동안에 변경가능하지 않을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
예상 질량 편차(250)가 기준 예상 질량 편차(251)와 실질적으로 동일하면, 진동 유량계(5)가 제조되거나 교정되었을 때로부터 또는 진동 유량계(5)가 최후로 재교정되었을 때로부터 진동 유량계(5)가 비교적 상태에 변화가 없는 것으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 예상 질량 편차(250)가 기준 예상 질량 편차(251)와 크게 상이한 경우, 진동 유량계(5)가 열화되었으며, 정확하고 신뢰성있게 작동할 수 없는 것, 예를 들어 진동 유량계(5)가 금속 피로, 부식, 유동으로 인한 침식, 또는 다른 작동 조건 또는 영향으로 인해 변화한 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 사전결정된 예상 질량 편차 범위(252)를 저장한다. 사전결정된 예상 질량 편차 범위(252)는 허용가능한 예상 질량 편차 값들의 선택된 범위를 포함한다. 사전결정된 예상 질량 편차 범위(252)는 진동 유량계(5)에서의 부식 또는 침식을 고려하여 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 기준 예상 질량 편차 차이(255)를 저장한다. 일부 실시예들에 있어서, 기준 예상 질량 편차 차이(255)는 공장(또는 다른 제조자 설비)에서, 예를 들어 진동 유량계(5)의 제작 또는 판매시에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 기준 예상 질량 편차 차이(255)는 현장 교정 작업, 또는 다른 교정 또는 재교정 작업 동안에 계기 전자장치(20)에 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서는, 기준 예상 질량 편차 차이(255)가 사용자 또는 작업자에 의해, 혹은 진동 유량계(5)의 현장 작업 동안에 변경가능하지 않을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 예상 질량 편차 값들의 차이가 기준 예상 질량 편차 차이(255)와 실질적으로 동일하면, 진동 유량계(5)가 제조되거나 교정되었을 때로부터 또는 진동 유량계(5)가 최후로 재교정되었을 때로부터 진동 유량계(5)가 비교적 상태에 변화가 없는 것으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 예상 질량 편차 값들의 차이가 기준 예상 질량 편차 차이(255)와 크게 상이한 경우, 진동 유량계(5)가 열화되었으며, 정확하고 신뢰성있게 작동할 수 없는 것, 예를 들어 진동 유량계(5)가 금속 피로, 부식, 유동으로 인한 침식, 또는 다른 작동 조건 또는 영향으로 인해 변화한 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256)를 저장한다. 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256)는 허용가능한 예상 질량 편차 차이 값들의 선택된 범위를 포함한다. 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256)는 진동 유량계(5)에서의 부식 또는 침식을 고려하여 선택될 수 있다.
저장 시스템(204)은 밀도 값(260)을 저장할 수 있다. 밀도 값(260)은 진동 유량계(5)의 작동 동안에 생성된 진동 응답들로부터 결정되는 밀도 값을 포함한다. 밀도 값(260)은 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하기 위해 생성될 수 있다. 밀도 값(260)은 검증 프로세스를 위해 생성될 수 있으며, 밀도 값(260)은 진동 유량계(5)의 적절하고 정확한 작동을 검증하는 목적에 유용하다.
저장 시스템(204)은 댐핑 값(270)을 저장할 수 있다. 댐핑 값(270)은 진동 유량계(5)의 작동 동안에 생성된 진동 응답들로부터 결정되는 댐핑 값을 포함한다. 댐핑 값(270)은 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하기 위해 생성될 수 있다. 댐핑 값(270)은 검증 프로세스를 위해 생성될 수 있으며, 댐핑 값(270)은 진동 유량계(5)의 적절하고 정확한 작동을 검증하는 목적에 유용하다.
일 실시예에 있어서, 저장 시스템(204)은 작동 루틴(210)을 저장한다. 작동 루틴(210)은, 처리 시스템(203)에 의해 실행되는 경우, 유량계 조립체(10)를 진동하는 것, 그 후에 제 1 및 제 2 센서 신호들을 수신하는 것, 및 제 1 및 제 2 센서 신호들로부터 하나 또는 그 초과의 유동 특성들을 생성하는 것을 포함해서, 진동 유량계(5)를 작동한다. 작동 루틴(210)은 또한, 예를 들어 통신 작동들 및 계기 검증 작동들을 포함하는 다른 작동들을 수행할 수도 있다. 다른 계기 작동들이 고려되고, 본 상세한 설명 및 청구범위의 범위 내에 있다.
일부 실시예들에 있어서, 저장 시스템(204)은 검증 루틴(213)을 저장한다. 검증 루틴(213)은, 처리 시스템(203)에 의해 실행되는 경우, 진동 유량계(5)에 대한 검증 프로세스를 수행할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 검증 루틴(213)을 실행하는 경우의 처리 시스템(203)은 계기 강성, 잔차 유연성, 질량, 예상 질량 편차, 밀도 및 댐핑 값들을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 검증 루틴(213)을 실행하는 경우의 처리 시스템(203)은 계기 강성 값을 생성하고, 계기 강성 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 검증 루틴(213)을 실행하는 경우의 처리 시스템(203)은 계기 잔차 유연성 값을 생성하고, 계기 잔차 유연성 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 검증 루틴(213)을 실행하는 경우의 처리 시스템(203)은 계기 질량 값을 생성하고, 계기 질량 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 검증 루틴(213)을 실행하는 경우의 처리 시스템(203)은 예상 질량 편차 값을 생성하고, 계기 예상 질량 편차 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 검증 루틴(213)을 실행하는 경우의 처리 시스템(203)은 밀도 값을 생성하고, 계기 밀도 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 검증 루틴(213)을 실행하는 경우의 처리 시스템(203)은 댐핑 값을 생성하고, 계기 댐핑 값을 사용하여 진동 유량계의 적절한 작동을 검증하도록 구성된다.
도 4는 곡선형 유동 튜브들(130 및 130')을 갖는 진동 유량계(5)를 나타내고, 여기서 2 개의 평행한 곡선형 유동 튜브들(130 및 130')은 굽힘 모드에서 진동된다. 도면에서 파선들은 2 개의 유동 튜브들(130 및 130')의 안착 위치들을 도시한다. 굽힘 모드에서, 튜브들은 굽힘축들(W--W 및 W'--W')에 대해 진동된다. 결과적으로, 유동 튜브들(130 및 130')은 주기적으로 (곡선 화살표들에 의해 도시된 바와 같이) 서로로부터 멀리 그 후에 서로를 향해 이동한다. 각각의 유동 튜브(130 및 130')가 전체적으로 굽힘축들(W--W 및 W'--W')에 대해 이동한다는 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법의 흐름도(500)이다. 단계(501)에서, 진동 유량계의 계기 조립체는 단일 모드 진동 응답을 생성하도록 진동 모드에서 진동된다. 단일 모드 진동 응답은 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에 의해 생성된 전기 신호들을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 단일 진동 모드는 굽힘 모드를 포함할 수 있다. 또한, 단일 진동 모드에서 유량계 조립체를 진동시키는 것이 단일 진동 모드에서 그리고 실질적으로 사전결정된 진동 모드에 대한 공진 주파수에서 진동시키는 것을 포함하는 것이 이해되어야 한다.
단계(502)에서, 단일 모드 전류가 구동장치를 통해 유동하는 전기 전류로서 결정된다. 전류는 이 전류의 명령 값을 포함할 수 있거나, 구동장치(190)에 대한 측정된 전류 값을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 응답 전압들은 각각 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서 결정된다. 제 1 및 제 2 응답 전압들은 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 생성된 응답 전압들이다. 단일 모드의 제 1 및 제 2 응답 전압들은 단일 진동 모드의 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 작동할 때에 생성된 전압들을 포함할 수 있다.
단계(503)에서, 주파수 응답 함수들(frequency response functions; FRFs)은 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대해 생성된다.
단계(504)에서, 생성된 주파수 응답 함수들은 이전의 그래프들에서 설명된 바와 같이 극 유수 모델에 대해 피팅된다. 극-유수 주파수 응답은 식 (13)에 주어진 형태를 취한다. 대안적으로, 극-유수 잔차 유연성 응답이 식 (16)에 나타낸 바와 같이 사용될 수 있다.
단계(505)에서, 계기 강성 값이 생성된다. 계기 강성 값은 식 (11)을 사용하여 생성될 수 있다.
단계(506)에서, 계기 강성 값은 밀도에 대해 보정된다. 계기 검증에 있어서, 이전에는 밀도에 대해 보정할 필요가 없었다. 실제로, 유체는, 그 정의에 의해, 강성을 갖지 않으며, 그에 따라 측정된 튜브 강성에 영향을 미치지 않을 것이다. 그러나, 보다 새로운 센서 설계들의 경우, 유체 밀도의 변화들이 구조 역학을 변화시키고, 그에 따라 측정된 튜브 강성이 밀도에 따라 변화한다. 또한 강성이 밀도의 함수가 되도록 하는 보다 새로운 센서 설계들에서 신호 처리가 주파수 또는 다른 차이들에 민감할 가능성이 또한 있다. 강성이 밀도에 따라 변화하게 하는 것과 무관하게, 강성은 보정될 수 있다.
예상 강성은 공장의 공기 및 물 기준 강성들로부터 전개되고 측정된 강성을 정규화하여 임의의 밀도 의존성을 제거하는데 사용될 수 있다. 예상 강성 계산은 하기의 식으로 나타나 있다:
Figure pat00020
예상 강성 정규화가 하기의 식 (18)으로 나타나 있으며, 여기서 StiffnessUncertaintymeasured는 전류 계기 검증 온도 보정된 강성 측정값이다. 식 (18)은 좌측 및 우측 픽오프 센서들(170L 및 170R) 모두에 대해 반복된다.
Figure pat00021
단계(507)에서, 계기 강성 값은 하기의 식에 의해 압력에 대해 보정된다:
Figure pat00022
식 (19)는 압력 보정의 형태를 나타내며, 여기서 Kp는 압력에 대한 강성 보상 계수이고, P는 압력이다. P는 사용자에 의해 입력된 고정된 값, 또는 전송기로 보내진 외부 압력 측정값일 수 있다. 이러한 값 P는 질량 유동 및 밀도 보정에 사용된 동일한 P일 수 있다. Kp는 각 센서 크기에 대해 결정되어야 할 수 있다. Kp의 결정은 간단한데, 단순히 2 개의 압력들에서 강성을 측정하고 선형 피팅을 행하는 것이다. Kp는 직접적인 압력 영향과 같은 2차 영향들 때문에 밀도 압력 계수와 상이할 것이다.
단계(508)에서, 새롭게 생성된 계기 강성 값이 기준 계기 강성과 비교된다. 계기 강성 값이 사전결정된 강성 범위 내에 있으면, 상기 방법은 단계(509)로 분기된다. 계기 강성 값이 사전결정된 강성 범위 내에 있지 않으면, 상기 방법은 단계(510)로 분기된다.
비교는 계기 강성 값과 기준 계기 강성 사이의 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 차이는 사전결정된 강성 범위와 비교된다. 사전결정된 강성 범위는 예를 들어 측정 정밀도에 있어서의 예상된 변동들을 포함하는 강성 범위를 포함할 수 있다. 사전결정된 강성 범위는 검증 실패 결정을 생성할 정도로 충분히 크지 않고 그리고 예상되는 계기 강성의 변화량을 기술할 수 있다.
사전결정된 강성 범위는 임의의 방식으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사전결정된 강성 범위는 기준 계기 강성 초과 및 미만의 사전결정된 공차 범위를 포함할 수 있다. 대안적으로, 사전결정된 강성 범위는 기준 계기 강성으로부터의 상부 및 하부 범위 경계들을 생성하는 표준 편차 또는 신뢰 레벨 결정으로부터, 또는 다른 적합한 처리 기법들을 사용하여 유도될 수 있다.
단계(509)에서, 계기 강성 값과 기준 계기 강성 사이의 차이가 사전결정된 강성 범위 내에 있으므로, 검증 표시(verification indication)가 생성된다. 그러므로, 계기 강성은 크게 변화하지 않은 것으로 결정된다. 어떠한 추가 동작도 취해질 필요가 없을 수 있지만, 그 결과는 로깅(logging), 기록 등이 될 수 있다. 표시는, 기준 계기 강성이 여전히 유효하다는 사용자에 대한 표시를 포함할 수 있다. 성공적인 검증 표시는, 기준 계기 강성이 여전히 정확하고 유용하다는 것, 및 진동 유량계가 여전히 정확하고 신뢰성있게 작동하고 있다는 것을 나타낸다.
단계(510)에서, 계기 강성 값과 기준 계기 강성 사이의 차이가 사전결정된 강성 범위를 초과했으므로, 검증 실패 표시(verification failure indication)가 생성된다. 그러므로, 계기의 강성은 크게 변화한 것으로 결정된다. 비검증 표시의 일부로서, 유량계가 정확성 및 신뢰성이 허용가능하지 않을 수 있다는 것을 사용자에게 경고하기 위해, 소프트웨어 플래그(software flag), 시각적 인디케이터(visual indicator), 메시지, 경보, 또는 다른 표시가 생성될 수 있다. 또한, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다.
단계(511)에서, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 강성 사이의 차이가 계산된다.
단계(512)에서, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)의 계기 강성 값들의 결과적인 계산된 차이 값이 기준 계기 강성 차이와 비교된다. 계기 강성 값들의 결과적인 계산된 차이가 사전결정된 강성 차이 범위 내에 있으면, 상기 방법은 단계(513)로 분기된다. 계기 강성 값들의 결과적인 계산된 차이가 사전결정된 강성 차이 범위 내에 있지 않으면, 상기 방법은 단계(514)로 분기된다.
비교는 결과적인 계산된 차이의 계기 강성 값과 기준 계기 강성 차이 값 사이의 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 차이는 사전결정된 강성 차이 범위와 비교된다. 사전결정된 강성 차이 범위는 예를 들어 측정 정밀도에 있어서의 예상된 변동들을 포함하는 강성 차이 범위를 포함할 수 있다. 사전결정된 강성 범위는 검증 실패 결정을 생성할 정도로 충분히 크지 않고 그리고 예상되는 계기 강성의 변화량을 기술할 수 있다.
사전결정된 강성 차이 범위는 임의의 방식으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사전결정된 강성 차이 범위는 기준 계기 강성 차이 초과 및 미만의 사전결정된 공차 범위를 포함할 수 있다. 대안적으로, 사전결정된 강성 차이 범위는 기준 계기 강성 차이로부터의 상부 및 하부 범위 경계들을 생성하는 표준 편차 또는 신뢰 레벨 결정으로부터, 또는 다른 적합한 처리 기법들을 사용하여 유도될 수 있다.
단계(513)에서, 결과적인 계산된 차이의 계기 강성 값과 기준 계기 강성 차이 사이의 차이가 사전결정된 강성 차이 범위 내에 있으므로, 검증 표시가 생성된다. 그러므로, 계기 강성은 크게 변화하지 않은 것으로 결정된다. 어떠한 추가 동작도 취해질 필요가 없을 수 있지만, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다. 표시는, 기준 계기 강성 차이가 여전히 유효하다는 사용자에 대한 표시를 포함할 수 있다. 성공적인 검증 표시는, 기준 계기 강성 차이가 여전히 정확하고 유용하다는 것, 및 진동 유량계가 여전히 정확하고 신뢰성있게 작동하고 있다는 것을 나타낸다.
단계(514)에서, 결과적인 계산된 차이의 계기 강성 값과 기준 계기 강성 차이 사이의 차이가 사전결정된 강성 차이 범위를 초과했으므로, 검증 실패 표시가 생성된다. 그러므로, 계기의 강성은 크게 변화한 것으로 결정된다. 비검증 표시의 일부로서, 유량계가 정확성 및 신뢰성이 허용가능하지 않을 수 있다는 것을 사용자에게 경고하기 위해, 소프트웨어 플래그, 시각적 인디케이터, 메시지, 경보, 또는 다른 표시가 생성될 수 있다. 또한, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법의 흐름도(600)이다. 단계(601)에서, 진동 유량계의 계기 조립체는 단일 모드 진동 응답을 생성하도록 진동 모드에서 진동된다. 단일 모드 진동 응답은 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에 의해 생성된 전기 신호들을 포함한다.
단계(602)에서, 단일 모드 전류가 구동장치(180)를 통해 유동하는 전기 전류로서 결정된다. 전류는 이 전류의 명령 값을 포함할 수 있거나, 구동장치(180)에 대한 측정된 전류 값을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 응답 전압들은 각각 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서 결정된다. 제 1 및 제 2 응답 전압들은 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 생성된 응답 전압들이다. 단일 모드의 제 1 및 제 2 응답 전압들은 단일 진동 모드의 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 작동할 때에 생성된 전압들을 포함할 수 있다.
단계(603)에서, 주파수 응답 함수들(FRFs)은 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대해 생성된다.
단계(604)에서, 생성된 주파수 응답 함수들은 이전의 그래프들에서 설명된 바와 같이 극 유수 잔차 유연성 모델에 대해 피팅된다. 1차 극-유수 잔차 유연성 주파수 응답은 식 (16)에 주어진 형태를 취한다. 또한, 반복들은 식들 (14) 내지 (16) 및 그와 관련된 논의에 따라 계산될 수 있다.
단계(605)에서, 잔차 유연성 값이 기준 계기 잔차 유연성과 비교된다. 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 범위 내에 있으면, 상기 방법은 단계(606)로 분기된다. 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 범위 내에 있지 않으면, 상기 방법은 단계(607)로 분기된다.
비교는 잔차 유연성 값과 기준 잔차 유연성 사이의 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 차이는 사전결정된 잔차 유연성 범위와 비교된다. 사전결정된 잔차 유연성 범위는 예를 들어 측정 정밀도에 있어서의 예상된 변동들을 포함하는 잔차 유연성 범위를 포함할 수 있다. 사전결정된 잔차 유연성 범위는 검증 실패 결정을 생성할 정도로 충분히 크지 않고 그리고 예상되는 잔차 유연성의 변화량을 기술할 수 있다.
사전결정된 잔차 유연성 범위는 임의의 방식으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사전결정된 잔차 유연성 범위는 기준 계기 잔차 유연성 초과 및 미만의 사전결정된 공차를 포함할 수 있다. 대안적으로, 사전결정된 잔차 유연성 범위는 기준 계기 잔차 유연성으로부터의 상부 및 하부 범위 경계들을 생성하는 표준 편차 또는 신뢰 레벨 결정으로부터, 또는 다른 적합한 처리 기법들을 사용하여 유도될 수 있다.
단계(606)에서, 계기 잔차 유연성 값과 기준 계기 잔차 유연성 사이의 차이가 사전결정된 잔차 유연성 범위 내에 있으므로, 검증 표시가 생성된다. 그러므로, 계기 잔차 유연성은 크게 변화하지 않은 것으로 결정된다. 어떠한 추가 동작도 취해질 필요가 없을 수 있지만, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다. 표시는, 기준 계기 잔차 유연성이 여전히 유효하다는 사용자에 대한 표시를 포함할 수 있다. 성공적인 검증 표시는, 기준 계기 잔차 유연성이 여전히 정확하고 유용하다는 것, 및 진동 유량계가 여전히 정확하고 신뢰성있게 작동하고 있다는 것을 나타낸다.
단계(607)에서, 계기 잔차 유연성 값과 기준 계기 잔차 유연성 사이의 차이가 사전결정된 잔차 유연성 범위를 초과했으므로, 검증 실패 표시가 생성된다. 그러므로, 계기의 잔차 유연성은 크게 변화한 것으로 결정된다. 비검증 표시의 일부로서, 유량계가 정확성 및 신뢰성이 허용가능하지 않을 수 있다는 것을 사용자에게 경고하기 위해, 소프트웨어 플래그, 시각적 인디케이터, 메시지, 경보, 또는 다른 표시가 생성될 수 있다. 또한, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다.
단계(608)에서, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 잔차 유연성 값들 사이의 차이가 계산된다.
단계(609)에서, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)의 잔차 유연성 값들의 결과적인 계산된 차이 값이 기준 잔차 유연성 차이와 비교된다. 결과적인 계산된 차이의 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위 내에 있으면, 상기 방법은 단계(610)로 분기된다. 결과적인 차이의 잔차 유연성 값이 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위 내에 있지 않으면, 상기 방법은 단계(611)로 분기된다.
비교는 결과적인 계산된 차이의 계기 잔차 유연성 값과 기준 잔차 유연성 차이 사이의 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 차이는 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위와 비교된다. 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위는 예를 들어 측정 정밀도에 있어서의 예상된 변동들을 포함하는 잔차 유연성 차이 범위를 포함할 수 있다. 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위는 검증 실패 결정을 생성할 정도로 충분히 크지 않고 그리고 예상되는 잔차 유연성 차이의 변화량을 기술할 수 있다.
사전결정된 잔차 유연성 차이 범위는 임의의 방식으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위는 기준 잔차 유연성 차이 초과 및 미만의 사전결정된 공차 범위를 포함할 수 있다. 대안적으로, 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위는 기준 잔차 유연성 차이로부터의 상부 및 하부 범위 경계들을 생성하는 표준 편차 또는 신뢰 레벨 결정으로부터, 또는 다른 적합한 처리 기법들을 사용하여 유도될 수 있다.
단계(610)에서, 결과적인 계산된 차이의 계기 잔차 유연성 값과 기준 계기 잔차 유연성 차이 사이의 차이가 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위 내에 있으므로, 검증 표시가 생성된다. 그러므로, 계기 잔차 유연성은 크게 변화하지 않은 것으로 결정된다. 어떠한 추가 동작도 취해질 필요가 없을 수 있지만, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다. 표시는, 기준 잔차 유연성 차이가 여전히 유효하다는 사용자에 대한 표시를 포함할 수 있다. 성공적인 검증 표시는, 기준 잔차 유연성이 여전히 정확하고 유용하다는 것, 및 진동 유량계가 여전히 정확하고 신뢰성있게 작동하고 있다는 것을 나타낸다.
단계(611)에서, 결과적인 계산된 차이의 계기 잔차 유연성 값과 기준 잔차 유연성 차이 사이의 차이가 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위를 초과했으므로, 검증 실패 표시가 생성된다. 그러므로, 계기의 잔차 유연성 차이는 크게 변화한 것으로 결정된다. 비검증 표시의 일부로서, 유량계가 정확성 및 신뢰성이 허용가능하지 않을 수 있다는 것을 사용자에게 경고하기 위해, 소프트웨어 플래그, 시각적 인디케이터, 메시지, 경보, 또는 다른 표시가 생성될 수 있다. 또한, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법의 흐름도(700)이다. 단계(701)에서, 진동 유량계의 계기 조립체는 단일 모드 진동 응답을 생성하도록 진동 모드에서 진동된다. 단일 모드 진동 응답은 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에 의해 생성된 전기 신호들을 포함한다.
단계(702)에서, 단일 모드 전류가 구동장치(180)를 통해 유동하는 전기 전류로서 결정된다. 전류는 이 전류의 명령 값을 포함할 수 있거나, 구동장치(180)에 대한 측정된 전류 값을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 응답 전압들은 각각 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서 결정된다. 제 1 및 제 2 응답 전압들은 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 생성된 응답 전압들이다. 단일 모드의 제 1 및 제 2 응답 전압들은 단일 진동 모드의 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 작동할 때에 생성된 전압들을 포함할 수 있다.
단계(703)에서, 주파수 응답 함수들(FRFs)은 결정된 단일 모드 전류로부터 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대해 생성된다.
단계(704)에서, 생성된 주파수 응답 함수들은 이전의 그래프들에서 설명된 바와 같이 극 유수 모델에 대해 피팅된다. 극-유수 주파수 응답은 식 (13)에 주어진 형태를 취한다.
단계(705)에서, 계기 질량 값이 생성된다. 계기 질량 값이 이제 식 (10)을 사용하여 생성될 수 있다.
단계(706)에서, (식들 (21) 및 (22) 및 이후의 그래프들에서의 그와 관련된 개시에서 설명되는 바와 같이) 계산되는 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에 대한 예상 질량 편차를 계산하기 위해 유체 밀도가 이용된다. 태양들에서, 유체 밀도는 측정된 프로세스 유체 밀도를 포함할 수 있거나, 대안적으로 작업자가 예상 유체 밀도를 입력할 수 있다.
단계(707)에서, 계산된 예상 질량 편차가 기준 예상 질량 편차와 비교된다. 계산된 예상 질량 편차가 사전결정된 예상 질량 편차 범위 내에 있으면, 상기 방법은 단계(708)로 분기된다. 계산된 질량 편차가 사전결정된 예상 질량 편차 범위 내에 있지 않으면, 상기 방법은 단계(709)로 분기된다.
비교는 계산된 예상 질량 편차와 기준 예상 질량 편차 사이의 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 차이는 사전결정된 예상 질량 편차 범위와 비교된다. 사전결정된 예상 질량 편차 범위는 예를 들어 측정 정밀도에 있어서의 예상된 변동들을 포함하는 예상 질량 편차 범위를 포함할 수 있다. 사전결정된 예상 질량 편차 값 범위는 검증 실패 결정을 생성할 정도로 충분히 크지 않고 그리고 예상되는 질량 값의 변화량을 기술할 수 있다.
사전결정된 예상 질량 편차 범위는 임의의 방식으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사전결정된 예상 질량 편차 범위는 기준 예상 질량 편차 값 초과 및 미만의 사전결정된 공차를 포함할 수 있다. 대안적으로, 사전결정된 질량 값 범위는 기준 계기 예상 질량 편차 값으로부터의 상부 및 하부 범위 경계들을 생성하는 표준 편차 또는 신뢰 레벨 결정으로부터, 또는 다른 적합한 처리 기법들을 사용하여 유도될 수 있다.
단계(708)에서, 예상 질량 편차와 기준 예상 질량 편차 사이의 차이가 사전결정된 예상 질량 편차 값 범위 내에 있으므로, 검증 표시가 생성된다. 그러므로, 예상 질량 편차는 크게 변화하지 않은 것으로 결정된다. 어떠한 추가 동작도 취해질 필요가 없을 수 있지만, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다. 표시는, 기준 예상 질량 편차가 여전히 유효하다는 사용자에 대한 표시를 포함할 수 있다. 성공적인 검증 표시는, 기준 예상 질량 편차가 여전히 정확하고 유용하다는 것, 및 진동 유량계가 여전히 정확하고 신뢰성있게 작동하고 있다는 것을 나타낸다.
단계(709)에서, 예상 질량 편차와 기준 예상 질량 편차 사이의 차이가 사전결정된 예상 질량 편차 범위를 초과했으므로, 검증 실패 표시가 생성된다. 그러므로, 계기의 예상 질량 편차는 크게 변화한 것으로 결정된다. 비검증 표시의 일부로서, 유량계가 정확성 및 신뢰성이 허용가능하지 않을 수 있다는 것을 사용자에게 경고하기 위해, 소프트웨어 플래그, 시각적 인디케이터, 메시지, 경보, 또는 다른 표시가 생성될 수 있다. 또한, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다.
단계(710)에서, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 예상 질량 편차 사이의 차이가 결정된다.
단계(711)에서, 계산된 차이의 예상 질량 편차가 기준 예상 질량 편차 차이와 비교된다. 계산된 차이의 예상 질량 편차가 사전결정된 예상 질량 편차 차이 값 범위 내에 있으면, 상기 방법은 단계(712)로 분기된다. 결과적인 계산된 차이의 예상 질량 편차가 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위 내에 있지 않으면, 상기 방법은 단계(713)로 분기된다.
비교는 결과적인 계산된 차이의 예상 질량 편차와 기준 예상 질량 편차 차이 사이의 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 차이는 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위와 비교된다. 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위는 예를 들어 측정 정밀도에 있어서의 예상된 변동들을 포함하는 예상 질량 편차 차이 범위를 포함할 수 있다. 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위는 검증 실패 결정을 생성할 정도로 충분히 크지 않고 그리고 예상되는 질량 값의 변화량을 기술할 수 있다.
사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위는 임의의 방식으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위는 기준 예상 질량 편차 초과 및 미만의 사전결정된 공차를 포함할 수 있다. 대안적으로, 사전결정된 질량 차이 범위는 기준 계기 예상 질량 편차 차이로부터의 상부 및 하부 범위 경계들을 생성하는 표준 편차 또는 신뢰 레벨 결정으로부터, 또는 다른 적합한 처리 기법들을 사용하여 유도될 수 있다.
단계(712)에서, 결과적인 계산된 차이의 예상 질량 편차와 기준 예상 질량 편차 차이 사이의 차이가 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위 내에 있으므로, 검증 표시가 생성된다. 그러므로, 예상 질량 편차 차이는 크게 변화하지 않은 것으로 결정된다. 어떠한 추가 동작도 취해질 필요가 없을 수 있지만, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다. 표시는, 기준 예상 질량 편차 차이가 여전히 유효하다는 사용자에 대한 표시를 포함할 수 있다. 성공적인 검증 표시는, 기준 예상 질량 편차 차이가 여전히 정확하고 유용하다는 것, 및 진동 유량계가 여전히 정확하고 신뢰성있게 작동하고 있다는 것을 나타낸다.
단계(713)에서, 계산된 차이의 예상 질량 편차와 기준 예상 질량 편차 차이 값 사이의 차이가 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위를 초과했으므로, 검증 실패 표시가 생성된다. 그러므로, 계기의 예상 질량 편차 차이는 크게 변화한 것으로 결정된다. 비검증 표시의 일부로서, 유량계가 정확성 및 신뢰성이 허용가능하지 않을 수 있다는 것을 사용자에게 경고하기 위해, 소프트웨어 플래그, 시각적 인디케이터, 메시지, 경보, 또는 다른 표시가 생성될 수 있다. 또한, 그 결과는 로깅, 기록 등이 될 수 있다.
도 5에서 설명된 바와 같은 예시적인 실시예들에 따르면, 실제 강성, 또는 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)의 강성 값들 사이의 차이를 사용하는 진단은 코팅, 부식, 침식, 또는 다른 유동 튜브 손상을 결정할 뿐만 아니라, 유동 및 밀도 측정을 유효화하기 위해 유량계 검증 파라미터로서 사용될 수 있다.
유리하게는, 실시예에 따른 진단은 코리올리 센서들의 고유한 대칭을 이용한다. 스마트 계기 검증(Smart Meter Verification; SMV)은 시간 경과에 따라 다양한 위치들에서 강성을 추적하고 그 안정성을 확인한다. 계기가 변화하고 있다면, 기존의 제품들은 작업자에게 플래깅(flagging)하기 전에 신호가 4%만큼 변화할 때까지 대기한다. 예시적인 실시예들에 따르면, 센서에 대한 변화들이 본 기술분야에 알려진 것보다 더 신속하게 이루어질 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 진단을 도시한다. 도 8에서, 좌측 픽오프(LPO) 및 우측 픽오프(RPO) 센서들의 퍼센트의 강성 변화를 나타내는 예시적인 스마트 계기 검증 도표가 도시되어 있다. y축은 퍼센트 값의 강성 변화들을 나타내고, x축은 실행수(run counter)를 나타낸다. 예시적인 SMV 도표는 x축 상에 4 개의 부식 상태들과 함께 기준을 나타낸다. 예시적인 데이터는 프로세스 유체로서 공기 및 물 모두를 갖는 예시적인 유량계로부터의 결과들을 포함한다. SMV 도표에 따르면, 실행들 1 내지 6에 대응하는 데이터 점들은 대략 영 퍼센트의 강성 변화를 갖는 것으로 나타나 있으며, 이것은 이러한 특정 SMV 진단의 변화하지 않는 성질을 설명한다. 그러나, 실행들 7 내지 51에 대응하는 데이터 점들로부터 보여지는 바와 같이, 계기 강성에 대한 영향은 예시적인 유량계가 점진적으로 부식됨에 따라 명확하게 나타나고 있다.
도 9는 파라미터로서 좌측 픽오프(LPO) 및 우측 픽오프(RPO) 강성 데이터 사이의 차이를 이용하는 예시적인 실시예에 따른 진단을 도시한다. y축은 퍼센트의 강성 차이 변화들을 나타내고, x축은 실행수를 나타낸다. 두드러지게, LPO와 RPO 사이의 편중(bias)이 보여지지만, 이러한 편중은 매우 작은 변량(variation)을 갖는다. 예시적인 도표는 x축 상에 4 개의 부식 상태들과 함께 기준을 나타낸다. 도 8에 대한 확증으로서, 실행들 1 내지 6에 대응하는 데이터 점들은 대략 영 퍼센트의 강성 차이 변화를 갖는 것으로 나타나는 한편, 실행들 7 내지 51에 대응하는 데이터 점들은 예시적인 유량계가 점진적으로 부식됨에 따라 계기 강성 차이에 대한 영향을 명확하게 나타내고 있다.
도 6에서 설명된 바와 같은 예시적인 실시예들에 따르면, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)의 잔차 유연성들의 계산된 차이를 적용하는 계기 검증 방법을 구현하는 진단은 코팅, 부식, 침식, 또는 다른 유동 튜브 손상을 결정하기 위해 유량계 검증 파라미터로서 사용될 수 있다.
도 10은 부식 또는 침식에 의한 계기 손상의 위치들에 대한 별도의 예시적인 모델 경우들을 도시한다. 예시적인 F300 유량계에 대한 균일한 부식은 튜브 벽에서의 균일한 변화로서 모델링되었다. F300에 대한 침식은 입구 굽힘부의 영역에서의 튜브 벽을 국부적으로 변화시킴으로써 모델링되었다. 예시적인 E300에 대한 침식은 굽힘부들에서의 벽 두께의 대칭적인 변화에 의해 모델링되었다. 도 11은 튜브 벽 침식 및/또는 부식으로 인한 유동 에러를 나타내는 그래프를 도시하며, 여기서 유동 교정 계수(FCF) 에러의 퍼센트가 침식 및/또는 부식의 퍼센트에 대해 도시되어 있다. 그래프에 기초하여, 이러한 튜브 벽 변화들로 인한 유동 에러가 명확하다. 도 12는 튜브 벽 침식/부식으로 인한 계기 검증 강성 변화를 나타내는 그래프를 도시한다. 이것은 계기 검증 강성 대 유동 교정 계수(FCF)의 변화를 도시하고 있다. 그래프로부터, 강성의 큰 변화가 2 개의 F300 상태들에 대해 보여진다. 따라서, 이러한 큰 변화는 본 발명의 태양이 F300 침식 및 균일한 부식을 용이하게 검출할 것이라는 것을 표시한다. 그럼에도 불구하고, 보다 대칭적으로 침식된 E300에 대한 강성 변화는 12%의 FCF 변화에 대해 1% 미만이며, 이것은 이러한 상태에 대한 나쁜 검출능을 설명할 수 있다. 도 13은 잔차 유연성(RF)의 변화 대 FCF의 변화를 나타내는 그래프를 도시한다. 잔차 유연성 변화들은 F300 침식을 용이하게 검출할 수 있지만, F300 균일한 부식에 대해서는 그렇지 않다. 그러나, E300의 대칭적인 침식은 용이하게 검출될 수 있다. 따라서, 이러한 그래프들은 어떻게 잔차 유연성 및 계기 검증 강성의 조합이 침식 및 부식을 검출하도록 강건한 진단을 허용하는지를 설명하고 있다. 도 14는 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)의 잔차 유연성들 사이의 차이를 적용하는, 본 발명의 실시예에 따른 진단을 도시한다. 튜브 벽에 대한 변화들이 대칭적인, 예를 들어 F300 부식 및 E300 침식인 도 14에 따르면, 잔차 유연성 차이는 상당히 작을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 비대칭적인 F300 침식은 잔차 유연성 차이에 대해 크고 상당한 값을 나타낸다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R) 사이의 질량 추정값들의 단순 차이는 코팅, 부식, 침식, 또는 다른 유동 튜브 손상을 결정하기 위해 유량계 검증 진단 파라미터로서 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 도 7에서 설명된 바와 같이, 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)의 예상 질량 데이터 사이의 차이에 적용하는 진단은 코팅, 부식, 침식, 또는 다른 유동 튜브 손상을 결정하기 위해 유량계 검증 진단 파라미터로서 사용될 수 있다. 또한, 강성 정보, 예를 들어 계기 강성과 함께, 2 개의 진단들이 코팅과 침식 사이를 구별할 수 있다. 본 발명의 태양들에서, 이러한 질량 추정 데이터 진단 파라미터는 코리올리 센서의 고유한 대칭을 이용하고, 전술한 계기 검증 계산들로부터 유도될 수 있다.
도 15는 예시적인 실시예에 따른 진단을 도시한다. 도 15에서, 좌측 픽오프(LPO) 및 우측 픽오프(RPO) 센서들의 퍼센트의 질량 편차 변화를 나타내는 예시적인 스마트 계기 검증 도표가 도시되어 있다. y축은 퍼센트 값의 질량 편차 변화들을 나타내고, x축은 실행수를 나타낸다. 예시적인 SMV 도표는 x축 상에 9 개의 부식 상태들과 함께 기준을 나타낸다. 예시적인 데이터는 프로세스 유체로서 공기 및 물 모두를 갖는 예시적인 유량계로부터의 결과들을 포함한다. SMV 도표에 따르면, 실행들 1 내지 6에 대응하는 데이터 점들은 대략 영 퍼센트의 질량 편차 변화를 갖는 것으로 나타나 있으며, 이것은 이러한 특정 SMV 진단의 변화하지 않는 성질을 설명한다. 그러나, 실행들 7 내지 51에 대응하는 데이터 점들로부터 보여지는 바와 같이, 질량 편차에 대한 영향은 예시적인 유량계가 점진적으로 부식됨에 따라 명확하게 나타나고 있다.
실시예들에 있어서, 프로세스 유체 밀도는 작업자에 의해 입력되거나 측정될 수 있다. 질량 추정 값들과 함께 프로세스 유체 밀도를 이용하면서, 2 개의 추가적인 코팅 검출 파라미터들이 정의될 수 있다. 태양들에서, 공장의 기준 공기 및 물 질량들, 및 프로세스 유체의 측정된 기지의 밀도에 기초한 "예상" 질량은 하기의 식에 의해 계산될 수 있다:
Figure pat00023
또한, 예상 질량은 하기의 식을 통해 퍼센트로서 표현된 정규화된 질량 편차를 계산하는데 사용될 수 있다:
Figure pat00024
도 16은 파라미터로서 좌측 픽오프(LPO) 및 우측 픽오프(RPO) 질량 편차 데이터 사이의 차이를 이용하는 예시적인 실시예에 따른 진단을 도시한다. y축은 퍼센트의 질량 편차 차이 변화들을 나타내고, x축은 실행수를 나타낸다. 두드러지게, LPO와 RPO 사이의 편중이 보여지지만, 이러한 편중은 매우 작은 변량을 갖는다. 예시적인 도표는 x축 상에 4 개의 부식 상태들과 함께 기준을 나타낸다. 도 15에 대한 확증으로서, 실행들 1 내지 6에 대응하는 데이터 점들은 대략 영 퍼센트의 강성 차이 변화를 갖는 것으로 나타나는 한편, 실행들 7 내지 51에 대응하는 데이터 점들은 예시적인 유량계가 점진적으로 부식됨에 따라 계기 질량 편차 차이에 대한 영향을 명확하게 나타내고 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 밀도는 코팅, 부식, 침식, 또는 다른 유동 튜브 손상을 결정하기 위해 유량계 검증 진단 파라미터로서 사용될 수 있다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 진단을 도시한다. 도 17에서, 예시적인 스마트 계기 검증 도표가 다양한 실행들에 대한 밀도를 나타내고 있다. y축은 밀도를 나타내고, x축은 실행수를 나타낸다. 예시적인 SMV 밀도 도표는 x축 상에 9 개의 부식 상태들과 함께 공기 및 물에 대한 기준을 나타낸다. 공기에 대한 기준은 실행 1에 대응하는 데이터 점들로 나타나 있다. 물에 대한 기준은 실행들 2 내지 6에 대응하는 데이터 점들로 나타나 있다. 예시적인 데이터는 프로세스 유체로서 공기 및 물 모두를 갖는 예시적인 유량계로부터의 결과들을 포함한다. 예시적인 SMV 밀도 도표에 따르면, 실행들 1 및 2 내지 6에 대응하는 데이터 점들은 대략 영 퍼센트의 밀도 변화를 갖는 것으로 나타나 있으며, 이것은 이러한 특정 SMV 진단의 변화하지 않는 성질을 설명한다. 그러나, 실행들 7 내지 51에 대응하는 데이터 점들로부터 보여지는 바와 같이, 밀도에 대한 영향은 예시적인 유량계가 점진적으로 부식됨에 따라 명확하게 나타나고 있다.
도 18은 예시적인 실시예에 따른 진단을 도시한다. 도 18에서, 예시적인 스마트 계기 검증 도표가 다양한 실행들에 대한 밀도를 나타내고 있다. y축은 댐핑을 나타내고, x축은 실행수를 나타낸다. 예시적인 SMV 댐핑 도표는 x축 상에 9 개의 부식 상태들과 함께 공기 및 물에 대한 기준을 나타낸다. 공기에 대한 기준은 실행 1에 대응하는 데이터 점들로 나타나 있다. 물에 대한 기준은 실행들 2 내지 6에 대응하는 데이터 점들로 나타나 있다. 예시적인 데이터는 프로세스 유체로서 공기 및 물 모두를 갖는 예시적인 유량계로부터의 결과들을 포함한다. 예시적인 SMV 댐핑 도표에 따르면, 실행들 1 및 2 내지 6에 대응하는 데이터 점들은 기준에 대한 약간의 변동을 갖고서 대략 영 퍼센트의 댐핑 변화를 갖는 것으로 나타나 있으며, 이것은 이러한 특정 SMV 진단의 변화하지 않는 성질을 설명한다. 그러나, 실행들 7 내지 51에 대응하는 데이터 점들로부터 보여지는 바와 같이, 댐핑에 대한 영향은 예시적인 유량계가 점진적으로 부식됨에 따라 명확하게 나타나고 있다.
본 발명의 태양들에 있어서, 적절한 밀도 경보 한계들이 코팅을 플래깅하도록 설정될 수 있다. 이러한 경보 한계들은 초기 프로세스 밀도에 기초하여 동적으로 설정될 수 있다. 추가적으로, 예시적인 실시예들의 태양에 따르면, 이러한 파라미터가 침식을 검출하는데 사용될 수 있다. 예로서, 침식에 대해 걱정하는 작업자들을 위해서, 밀도가 추적될 수 있으며, 밀도 판독값이 물질 제거로 인해 예상 한계들 미만으로 감소하면, 경보가 개시될 수 있다.
상기의 설명은 진동 유량계(5)에 대한 계기 검증 진단 파라미터들을 생성하기 위한 다수의 방법들을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 유량계 파라미터에 있어서의 편차는 코팅, 부식, 침식, 및/또는 유동 튜브 손상을 표시할 수 있는 진단을 생성하는데 사용될 수 있다. 각각의 방법들은 상이한 이점들을 포함하며, 이용되는 특정 방법은 이용가능한 기존의 환경 또는 장비에 따라 달라질 수 있다. 방법들 중 일부는 유량 측정값의 편차의 부재시에 있어서 파라미터의 편차 검출을 허용한다. 또한, 상기에서 논의된 하나 초과의 방법 또는 모든 방법들은 단일 유량계 시스템에 포함될 수 있다. 그러므로, 계기 전자장치(20)는 하나의 방법을 사용하여 얻어진 검출을 다른 방법으로부터 얻어진 결과들과 비교할 수 있다.
상기 실시예들의 상세한 설명들은 본 발명자들에 의해 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려되는 모든 실시예들의 완전한 설명들은 아니다. 정말로, 본 기술분야에 숙련된 자들은, 전술한 실시예들의 특정 요소들이 추가적인 실시예들을 생성하도록 다양하게 조합되거나 제거될 수 있으며, 그러한 추가적인 실시예들이 본 발명의 범위 및 교시들 내에 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 전술한 실시예들이 본 발명의 범위 및 교시들 내의 추가적인 실시예들을 생성하기 위해 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있다는 것도 본 기술분야에 통상의 기술을 가진 자들에게 명백할 것이다.
따라서, 본 발명의 특정 실시예들 및 본 발명에 대한 예들이 예시의 목적으로 본 명세서에 설명되었지만, 본 관련 기술분야에 숙련된 자들이 인식하는 바와 같이, 다양한 등가 변형예들이 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 본 명세서에 제공된 교시들은 상기에서 설명되고 첨부 도면들에 도시된 실시예들뿐만 아니라, 다른 유량계들에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 하기의 청구범위부터 결정되어야 한다.

Claims (48)

  1. 계기 검증(meter verification)을 위한 진동 유량계(vibratory flowmeter)(5)로서,
    하나 또는 그 초과의 유동 튜브들(flowtubes)(130, 130'), 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(pickoff sensors)(170L, 170R)을 포함하는 유량계 조립체(flowmeter assembly)(10);
    상기 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들(130, 130')을 진동시키도록 구성된 구동장치(driver)(180); 및
    상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)에 결합되고, 상기 구동장치(180)에 결합된 계기 전자장치(meter electronics)(20)를 포함하며,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 구동장치(180)를 사용하여 단일 모드에서 상기 유량계 조립체(10)를 진동시키고, 상기 구동장치(180)의 단일 모드 전류(230)를 결정하고 그리고 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 응답 전압들(231)을 결정하고, 상기 결정된 단일 모드 전류(230)로부터 상기 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들(231)에 대한 주파수 응답 함수들(frequency response functions)을 계산하고, 상기 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델(pole-residue model)에 대해 피팅(fitting)하여 계기 강성(meter stiffness)(216)을 계산하며, 상기 계기 강성 값(216)을 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 구성되는,
    진동 유량계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계기 강성 값(216)은 밀도에 대한 보정(correction)을 포함하는,
    진동 유량계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밀도에 대한 보정은 예상 강성(expected stiffness)을 계산하는 것을 포함하는,
    진동 유량계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계기 강성 값(216)은 압력에 대한 보정을 포함하는,
    진동 유량계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 계기 강성 값을 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은 상기 계기 강성 값과 기준 계기 강성(baseline meter stiffness) 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하며, 상기 차이는 사전결정된 강성 범위(219)와 비교되는,
    진동 유량계.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 계기 강성 값(216)을 사전결정된 강성 범위(219)와 비교하고, 상기 계기 강성 값(216)이 상기 사전결정된 강성 범위(219) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시(verification indication)를 생성하며, 상기 계기 강성 값(216)이 상기 사전결정된 강성 범위(219) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시(non-verification indication)를 생성하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 강성 값들의 차이를 계산하며, 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은, 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이와 기준 계기 강성 차이(224) 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하고, 상기 결정된 차이는 사전결정된 강성 차이 범위(225)와 비교되는,
    진동 유량계.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사전결정된 강성 차이 범위(225)와 비교하고, 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 강성 차이 범위(225) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하며, 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 강성 차이 범위(225) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  10. 계기 검증을 위한 진동 유량계(5)로서,
    하나 또는 그 초과의 유동 튜브들(130, 130'), 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)을 포함하는 유량계 조립체(10);
    상기 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들(130, 130')을 진동시키도록 구성된 구동장치(180); 및
    상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)에 결합되고, 상기 구동장치(180)에 결합된 계기 전자장치(20)를 포함하며,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 구동장치(180)를 사용하여 단일 모드에서 상기 유량계 조립체(10)를 진동시키고, 상기 구동장치(180)의 단일 모드 전류(230)를 결정하고 그리고 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 응답 전압들(231)을 결정하고, 상기 결정된 단일 모드 전류(230)로부터 상기 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들(231)에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하고, 상기 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수-잔차 유연성 모델(pole-residue-residual flexibility model)에 대해 피팅하며, 잔차 유연성 값(residual flexibility value)(218)을 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 구성되는,
    진동 유량계.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 잔차 유연성 값을 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은 상기 잔차 유연성 값(218)과 기준 잔차 유연성(baseline residual flexibility)(220) 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하며, 상기 차이는 사전결정된 잔차 유연성 범위(221)와 비교되는,
    진동 유량계.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 잔차 유연성 값(218)을 사전결정된 잔차 유연성 범위(221)와 비교하고, 상기 잔차 유연성 값(218)이 상기 사전결정된 잔차 유연성(221) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하며, 상기 잔차 유연성 값(218)이 상기 사전결정된 잔차 유연성 범위(221) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 잔차 유연성 값들의 차이를 계산하며, 상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은, 상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이와 기준 잔차 유연성 차이(226) 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하고, 상기 결정된 차이는 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227)와 비교되는,
    진동 유량계.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227)와 비교하고, 상기 계산된 차이의 잔차 유연성 값이 상기 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하며, 상기 계산된 차이의 잔차 유연성 값이 상기 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  16. 계기 검증을 위한 진동 유량계(5)로서,
    하나 또는 그 초과의 유동 튜브들(130, 130'), 및 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)을 포함하는 유량계 조립체(10);
    상기 하나 또는 그 초과의 유동 튜브들(130, 130')을 진동시키도록 구성된 구동장치(180); 및
    상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)에 결합되고, 상기 구동장치(180)에 결합된 계기 전자장치(20)를 포함하며,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 구동장치(180)를 사용하여 단일 모드에서 상기 유량계 조립체(10)를 진동시키고, 상기 구동장치(180)의 단일 모드 전류(230)를 결정하고 그리고 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L, 170R)에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 응답 전압들(231)을 결정하고, 상기 결정된 단일 모드 전류(230)로부터 상기 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들(231)에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하고, 상기 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델에 대해 피팅하여 계기 질량 값(meter mass value)(240)을 계산하며, 상기 계기 질량 값(240)을 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 구성되는,
    진동 유량계.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 질량 값들의 차이를 계산하며, 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은, 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이와 기준 계기 질량 차이(245) 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하고, 상기 결정된 차이는 사전결정된 질량 차이 범위(246)와 비교되는,
    진동 유량계.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사전결정된 질량 차이 범위(246)와 비교하고, 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 질량 차이 범위(246) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하며, 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 질량 차이 범위(246) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 유체 밀도를 이용하여 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에 대한 예상 질량 편차(expected mass deviation)(250)를 계산하며, 상기 예상 질량 편차(250)를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 유체 밀도는 측정된 유체 밀도 및 입력된 예상 유체 밀도 중 적어도 하나를 포함하는,
    진동 유량계.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 예상 질량 편차 값들의 차이를 계산하며, 상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 것은, 상기 예상 질량 편차 질량 값들의 계산된 차이와 기준 예상 질량 편차 차이(255) 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하고, 상기 결정된 차이는 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256)와 비교되는,
    진동 유량계.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256)와 비교하고, 상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하며, 상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하도록 추가로 구성되는,
    진동 유량계.
  25. 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법으로서,
    구동장치를 사용하여 단일 모드에서 상기 진동 유량계의 유량계 조립체를 진동시키는 단계;
    상기 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 단일 모드 응답 전압들을 결정하는 단계;
    상기 결정된 단일 모드 전류로부터 상기 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하는 단계;
    상기 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델에 대해 피팅하여 계기 강성(216)을 생성하는 단계; 및
    상기 계기 강성 값(216)을 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하는 단계를 포함하는,
    계기 검증 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 계기 강성 값(216)은 밀도에 대한 보정을 포함하는,
    계기 검증 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 밀도에 대한 보정은 예상 강성을 계산하는 것을 포함하는,
    계기 검증 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 계기 강성 값(216)은 압력에 대한 보정을 포함하는,
    계기 검증 방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 계기 강성 값을 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는 상기 계기 강성 값과 기준 계기 강성 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 차이는 사전결정된 강성 범위(219)와 비교되는,
    계기 검증 방법.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 계기 강성 값(216)을 사전결정된 강성 범위(219)와 비교하는 단계, 상기 계기 강성 값(216)이 상기 사전결정된 강성 범위(219) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 상기 계기 강성 값(216)이 상기 사전결정된 강성 범위(219) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 강성 값들의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는, 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이와 기준 계기 강성 차이(224) 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정된 차이는 사전결정된 강성 차이 범위(225)와 비교되는,
    계기 검증 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이를 사전결정된 강성 차이 범위(225)와 비교하는 단계, 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 강성 차이 범위(225) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 상기 계기 강성 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 강성 차이 범위(225) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  34. 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법으로서,
    구동장치를 사용하여 단일 모드에서 상기 진동 유량계의 유량계 조립체를 진동시키는 단계;
    상기 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 단일 모드 응답 전압들을 결정하는 단계;
    상기 결정된 단일 모드 전류로부터 상기 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하는 단계;
    상기 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수-잔차 유연성 모델에 대해 피팅하는 단계; 및
    잔차 유연성 값(218)을 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하는 단계를 포함하는,
    계기 검증 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 잔차 유연성 값을 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는 상기 잔차 유연성 값(218)과 기준 잔차 유연성(220) 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 차이는 사전결정된 잔차 유연성 범위(221)와 비교되는,
    계기 검증 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 잔차 유연성 값(218)을 사전결정된 잔차 유연성 범위(221)와 비교하는 단계, 상기 잔차 유연성 값(218)이 상기 사전결정된 잔차 유연성(221) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 상기 잔차 유연성 값(218)이 상기 사전결정된 잔차 유연성 범위(221) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 잔차 유연성 값들의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  38. 제 34 항에 있어서,
    상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는, 상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이와 기준 잔차 유연성 차이(226) 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정된 차이는 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227)와 비교되는,
    계기 검증 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이를 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227)와 비교하는 단계, 상기 계산된 차이의 잔차 유연성 값이 상기 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 상기 잔차 유연성 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 잔차 유연성 차이 범위(227) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  40. 진동 유량계에 대한 계기 검증 방법으로서,
    구동장치를 사용하여 단일 모드에서 상기 진동 유량계의 유량계 조립체를 진동시키는 단계;
    상기 구동장치의 단일 모드 전류를 결정하고 그리고 제 1 및 제 2 픽오프 센서들에 의해 각각 생성된 제 1 및 제 2 단일 모드 응답 전압들을 결정하는 단계;
    상기 결정된 단일 모드 전류로부터 상기 결정된 제 1 및 제 2 응답 전압들에 대한 주파수 응답 함수들을 계산하는 단계;
    상기 생성된 주파수 응답 함수들을 극-유수 모델에 대해 피팅하여 계기 질량 값(240)을 생성하는 단계; 및
    상기 계기 질량 값(240)을 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하는 단계를 포함하는,
    계기 검증 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 계기 질량 값들의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는, 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이와 기준 계기 질량 차이(245) 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정된 차이는 사전결정된 질량 차이 범위(245)와 비교되는,
    계기 검증 방법.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이를 사전결정된 질량 차이 범위(245)와 비교하는 단계, 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 질량 차이 범위(245) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 상기 계기 질량 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 질량 차이 범위(245) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  44. 제 40 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 유체 밀도를 이용하여 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에 대한 예상 질량 편차(250)를 계산하는 단계, 및 상기 예상 질량 편차(250)를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 유체 밀도는 측정된 유체 밀도 및 입력된 예상 유체 밀도 중 적어도 하나를 포함하는,
    계기 검증 방법.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 제 1 및 제 2 픽오프 센서들(170L 및 170R)에서의 예상 질량 편차 값들의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계(5)의 적절한 작동을 검증하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사용하여 상기 진동 유량계의 작동을 검증하는 단계는, 상기 예상 질량 편차 질량 값들의 계산된 차이와 기준 예상 질량 편차 차이(255) 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정된 차이는 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256)와 비교되는,
    계기 검증 방법.
  48. 제 46 항에 있어서,
    상기 계기 전자장치(20)는, 상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이를 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256)와 비교하는 단계, 상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256) 내에 있으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 검증 표시를 생성하는 단계, 및 상기 예상 질량 편차 값들의 계산된 차이가 상기 사전결정된 예상 질량 편차 차이 범위(256) 내에 있지 않으면, 상기 진동 유량계(5)에 대한 비검증 표시를 생성하는 단계를 추가로 포함하는,
    계기 검증 방법.
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