MX2015001373A - Medidor de flujo coriolis y metodo con medidor de cero mejorado. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un medidor de flujo Coriolis (205). El medidor de flujo Coriolis (205) incluye un ensamble del medidor de flujo (206) incluyendo uno o más tubos de flujo (210), un impulsor (220) acoplado y configurado para hacer vibrar el ensamble del medidor de flujo (206), dos o más sensores de eliminación (230, 231) acoplados y configurados para generar dos o más señales vibratorias del ensamble del medidor de flujo (206), y circuitos electrónicos del medidor (20) acoplados al impulsor (220) y los dos o más sensores de eliminación (230, 231) , con los circuitos electrónicos del medidor (20) configurados para proporcionar una señal de impulsión al impulsor (220) y recibir la dos o más señales vibratorias resultantes de los dos o más sensores de eliminación (230, 231), en donde los dos o más sensores de eliminación (230, 231) se fijan a dos o más ubicaciones del sensor de eliminación correspondiente para maximizar un modo de vibración Coriolis del medidor de flujo Coriolis (205).

Description

MEDIDOR DE FLUJO CORIOLIS Y MÉTODO CON MEDIDOR DE CERO MEJORADO Campo de la Invención La presente invención se refiere a un término de medidor en cero de un medidor de flujo Coriolis, y más particularmente, a un término de medidor de cero mejorado.

Antecedentes de la Invención Los sensores de conducto vibratorio, tales como los medidores de flujo de masa Coriolis y los densímetros vibratorios, típicamente operan mediante la detección del movimiento de un conducto vibratorio que contiene un material fluyente. Las propiedades asociadas con el material en el conducto, tales como el flujo de masa, la densidad y similares, pueden determinarse procesando las señales de la medición recibidas de los transductores de movimiento asociados con el conducto. Los modos de vibración de sistemas rellenos con material vibratorio generalmente se ven afectados por las características de la masa combinada, la rigidez, y humedecimiento del conducto general y el material contenido en éste.

Un medidor de flujo de masa Coriolis típico incluye uno o más conductos que están conectados en línea en una tubería u otro sistema de transporte y transportan el material, por ejemplo, fluidos, lechadas, emulsiones y Ref . 254042 similares, en el sistema. Cada conducto puede ser visto como teniendo un grupo de modos de vibración natural, incluyendo por ejemplo, los modos de flexión normal, torsional, radial y acoplada.

En una aplicación de la medición del flujo de masa Coriolis típica, se excita un conducto en uno o más modos de vibración como un material fluye a través del conducto, y el movimiento del conducto se mide en puntos separados a lo largo del conducto. La excitación típicamente se provee mediante un accionador, por ejemplo, un dispositivo electromecánico, tal como un impulsor de tipo bobina de voz, que perturba el conducto en una forma periódica. Se utilizan típicamente dos transductores (o sensores de eliminación) con el fin de medir una respuesta vibratoria del conducto o conductos de flujo, y típicamente se localizan en posiciones en corriente arriba y en corriente abajo del accionador. El caudal másico puede determinarse midiendo el retraso del tiempo o diferencias de fase entre los movimientos en las ubicaciones del transductor separado, en donde el retraso de tiempo o la diferencia de fase son causadas por las fuerzas Coriolis en el material fluyente. Las fuerzas Coriolis se generan por el cambio direccional en el fluido en movimiento debido a las vibraciones del tubo. Estas fuerzas Coriolis son ejercidas en el tubo sensor y producen perturbaciones en el movimiento vibratorio. Estas perturbaciones causarán el guiado de un extremo del tubo de flujo y el retraso del otro extremo, creando un retraso de fase en señales del sensor de vibración de conducción y retraso.

Los sensores de eliminación se conectan a circuitos electrónicos del medidor (u otra instrumentación) que reciben las señales de los sensores de eliminación procesan las señales con el fin de derivar una medición del caudal másico, entre otras cosas. Para generar una medición del caudal másico, los circuitos electrónicos del medidor pueden convertir el retraso de fase medido en un retraso de tiempo utilizando la frecuencia de impulsión de la vibración. El causal másico que pasa a través de los tubos de flujo es directamente proporcional a este retraso de tiempo (At) , como se da por: caudal másico = FCF x At (1) El término (FCF) es un factor de calibración de flujo que toma en cuenta varias características del medidor tales como rigidez del medidor, temperatura ambiente y construcción y geometría del medidor, por ejemplo. Sin embargo, en la operación actual en una condición no de flujo, el retraso en el tiempo (At) puede comprender un valor no de cero y debe compensarse en la ecuación para medir precisamente el flujo. En consecuencia, el caudal másico puede ser mejor representado como: caudal másico = FCF x (At-Atz) (2) El término (Atz) es un valor de corrección del retraso de tiempo en una condición no de flujo, también denominada un término de medidor de cero. El término medidor de cero (Atz) puede generar un cambio de fase vibratorio no de flujo debido a las asimetrías posicional, de masa y/o humedecimiento entre el impulsor y el sensor o sensores de eliminación. El término medidor de cero (ñtz) también puede existir debido a las interacciones modales de un sensor de eliminación con el modo de impulsión del tubo o tubos de flujo. El término medidor de cero (Atz) puede existir debido al diseño del sensor de eliminación y el impulsor. El término medidor de cero (Atz) puede existir debido a la temperatura ambiental y los cambios en la temperatura.

Se conoce bien en la téenica que el término medidor de cero (Atz) y la estabilidad del término medidor de cero (Atz) se ven enormemente afectados por asimetrías geométricas del ensamble de los flujos de tubo y/o del medidor de flujo como un todo, por el acoplamiento entre los modos vibratorios, por humedecimiento, y por las características de montaje del medidor, y otras condiciones ambientales.

Estos factores no solamente contribuyen a la magnitud del término medidor de cero (Atz), sino que también pueden causar inestabilidad en el término medidor de cero (Atz) con el tiempo. Esto a su vez afecta la exactitud del medidor de flujo, especialmente en una disminución más grande. La disminución del medidor comprende una banda de bajos caudales justo por arriba del flujo cero en donde la señal de la medición no puede distinguirse del ruido, es decir, los flujos son demasiados bajos para ser medidos exactamente.

Por estas razones, se desea mantener el término medidor de cero (Dtz) tan pequeño como sea posible. Un término de medidor de cero grande (Atz) puede presentar problemas en un medidor de flujo vibratorio. Un término de medidor de cero (Atz) de gran magnitud puede ser más inestable que un término de medidor de cero (Atz) de pequeña magnitud. Un término de medidor de cero (Atz) de gran magnitud puede requerir operaciones de la re-calibración a cero más frecuentes. La operación de re-calibración a cero puede requerir diagnósticos/ajustes manuales y tardados por parte de un téenico. Por ejemplo, típicamente se requiere que el usuario del medidor de flujo recalibre el medidor de flujo a cero cuando la temperatura cambia en más de 20 grados centígrados.

A pesar de que se compensa el efecto de la temperatura en el término del medidor de cero (Atz) en el proceso de calibración de la fábrica, el término del medidor de cero (Atz) típicamente no es ajustable. La estabilidad del término del medido de cero (Atz) no es capaz de ser ajustado o compensado.

Breve Descripción de la Invención En un aspecto de la invención, un Medidor de flujo Coriolis comprende: un ensamble del medidor de flujo incluyendo uno o más tubos de flujo; un impulsor acoplado y configurado para hacer vibrar el ensamble del medidor de flujo; dos o más sensores de eliminación acoplados y configurados para generar dos o más señales vibratorias del ensamble del medidor de flujo; y circuitos electrónicos del medidor acoplados al impulsor y los dos o más sensores de eliminación, con los circuitos electrónicos del medidor configurados para proporcionar una señal de impulsión al impulsor y recibir la dos o más señales vibratorias resultantes de los dos o más sensores de eliminación; en donde los dos o más sensores de eliminación se fijan a dos o más ubicaciones del sensor de eliminación correspondiente para maximizar un modo de vibración Coriolis del medidor de flujo Coriolis.

Preferiblemente, las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación aumentan la estabilidad del medidor de cero en una condición de no flujo.

Preferiblemente, las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación se ven mínimamente afectadas por una condición de montaje del medidor de flujo Coriolis.

Preferiblemente, la determinación de las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación comprende determinar las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación que generan una respuesta del modo de vibración Coriolis sustancialmente máxima de acuerdo con un análisis modal.

Preferiblemente, el análisis modal comprende determinar las ubicaciones nodales para cada modo de vibración y determinar una contribución vibratoria al modo de vibración Coriolis para cada modo de vibración.

Preferiblemente, el medidor de flujo Coriolis comprende un medidor de flujo Coriolis de bajo flujo. En un aspecto de la invención, un método para formar un medidor de flujo Coriolis comprende: realizar un análisis modal en un ensamble del medidor de flujo del medidor de flujo Coriolis; determinar dos o ubicaciones del sensor de eliminación para maximizar un modo de vibración Coriolis del medidor de flujo Coriolis en las dos o más señales de vibración; y fijar dos o más sensores de eliminación correspondientes en las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación.

Preferiblemente, las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación aumentan la estabilidad del medidor de cero en una condición de no flujo.

Preferiblemente, las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación se ven mínimamente afectadas por una condición de montaje del medidor de flujo Coriolis.

Preferiblemente, la determinación de las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación comprende determinar las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación que generan una respuesta del modo de vibración Coriolis sustancialmente máxima de acuerdo con el análisis modal.

Preferiblemente, el análisis modal comprende determinar las ubicaciones nodales para cada modo de vibración y determinar una contribución vibratoria al modo de vibración Coriolis para cada modo de vibración.

Preferiblemente, el medidor de flujo Coriolis comprende un medidor de flujo Coriolis de bajo flujo.

Breve Descripción de las Figuras El mismo número de referencia representa el mismo elemento en todas las figuras. Las figuras no están necesariamente a escala.

La FIG. 1 muestra un medidor de flujo Coriolis de un solo tubo curvo de acuerdo con la invención.

La FIG. 2 muestra la colocación relativa de un impulsor y dos o más sensores de eliminación de acuerdo con una modalidad de la invención.

Las FIGS.3-6 muestran ejemplos de varios modos de vibración o normales del tubo de flujo en un medidor de flujo Coriolis.

La FIG.7 es una gráfica de flujo de un método para formar un medidor de flujo Coriolis de acuerdo con una modalidad de la invención.

La FIG. 8 es una representación de un medidor de flujo Coriolis de un solo tubo con una forma de tubo sustancialmente horizontal, en donde se muestra una serie de posibles ubicaciones de eliminaciones en el lado izquierda de la figura.

La FIG. 9 es una gráfica de la contribución At normalizada frente a las ubicaciones de eliminaciones de la FIG. 8.

Descripción Detallada de la Invención Las FIGS. 1-9 y la siguiente descripción representan ejemplos específicos para enseñar al experto en la téenica cómo hacer y utilizar el mejor modo de la invención. Con el propósito de enseñar los principios inventivos, algunos aspectos convencionales se han simplificado u omitido. Los expertos en la técnica apreciarán variaciones de estos ejemplos que caen dentro del alcance de la invención. Los expertos en la técnica apreciarán que las características descritas a continuación pueden combinarse en varias formas para formar múltiples variaciones de la invención. Como resultado, la invención no se limita a los ejemplos específicos descritos más adelante, sino solamente por las reivindicaciones y sus equivalentes.

La FIG.1 muestra un medidor de flujo Coriolis 205 de acuerdo con la invención. El medidor de flujo Coriolis 205 de acuerdo con cualquiera de las modalidades de la invención tiene un término de medidor de cero mejorado. El medidor de flujo Coriolis 205 de acuerdo con cualquiera de las modalidades de la invención tiene un término de medidor de cero mejorado en donde el medidor de cero tiene una estabilidad mejorada.

El medidor de flujo Coriolis 205 en la modalidad mostrada puede comprender un ensamble del medidor de flujo 206 incluyendo un solo tubo de flujo curvo 210, una estructura de balance 208, y circuitos electrónicos del medidor 20. Los circuitos electrónicos del medidor 20 se acoplan al ensamble del medidor de flujo 206 vía las guías 110, 111, y 111' para medir una característica de una sustancia fluyente, tal como, por ejemplo, densidad, caudal másico, caudal volumétrico, caudal másico totalizado, temperatura, y otra información. Los circuitos electrónicos del medidor 20 pueden transmitir la información a un usuario u otro procesador sobre una ruta de comunicación 26. La ruta de comunicación 26 provee medios de entrada y medios de salida que permiten a los circuitos electrónicos del medidor 20 interconectarse con un operador o con otros sistemas electrónicos. La descripción de la FIG. 1 es provista meramente como un ejemplo de la operación de un medidor de flujo Coriolis y no pretende limitar las enseñanzas de la presente invención.

Debe ser aparente para los expertos en la téenica que el medidor de flujo Coriolis 205 puede comprender cualquier forma del medidor de flujo vibratorio, independientemente del número de impulsores, sensores de eliminación, conductos de flujo, o el modo de vibración operativo. Se debe entender que el medidor de flujo Coriolis 205 puede tener cualquier geometría, incluyendo tubos de flujo rectos, tubos de flujo ligeramente curvos, tubos de flujo en forma de U, tubos de flujo en forma de delta, o cualquier otra forma de la ruta del tubo de flujo. En algunas modalidades, el medidor de flujo Coriolis 205 puede ser operado como un medidor de flujo de masa Coriolis. Además, debe reconocerse que el medidor de flujo Coriolis 205 puede alternativamente operarse como un densímetro vibratorio.

El ensamble del medidor de flujo 206 incluye un tubo de flujo 210 que define una trayectoria del flujo para recibir una sustancia fluyente. El tubo de flujo 210 puede doblarse, como se muestra, o puede ser provisto con cualquier otra forma, tal como una configuración recta o una configuración irregular. Se pueden utilizar formas y/configuraciones adicionales del medidor de flujo y están dentro del alcance de la descripción y las reivindicaciones.

Cuando el ensamble del medidor de flujo 206 se inserta en un sistema de tubería que lleva la sustancia fluyente, la sustancia entra en el ensamble del medidor de flujo 206 a través de una brida de entrada (no mostrada), después fluye a través del tubo de flujo 210, en donde se mide una característica de la sustancia fluyente. Después de esto, la sustancia fluyente sale del tubo de flujo 210 y pasa a través de una brida de salida (no mostrada). Los expertos en la téenica apreciarán que el tubo de flujo 210 puede conectarse a las bridas vía dispositivos y/o estructuras adecuadas. En la modalidad mostrada, el tubo de flujo 210 es provisto con porciones terminales 211 y 212 que se extienden generalmente desde los conectores 270 y 271 y se conectan con las bridas en sus extremos exteriores.

El fluido fluyente puede comprender un líquido. El fluido fluyente puede comprender un gas. El fluido fluyente puede comprender un fluido multifásico, tal como un líquido incluyendo gases atrapados y/o sólidos atrapados.

El ensamble del medidor de flujo 206 del presente ejemplo incluye al menos un impulsor 220. El impulsor 220 puede comprender una de muchas disposiciones bien conocidas, incluyendo por ejemplo, y sin limitación, elementos piezoeléctricos, elementos capacitivos, o una disposición de bobina/imán electromagnética. El impulsor 220, en la modalidad mostrada, incluye una primera porción conectada a un miembro impulsor 250 de la estructura de balance 208 y una segunda porción conectada al tubo de flujo 210. La primera y segunda porciones pueden corresponder a una bobina impulsora o un imán impulsor, por ejemplo. En la presente modalidad, el impulsor 220 preferiblemente mueve el miembro impulsor 250 y el tubo de flujo 210 in oposición de fase. En una modalidad de tubo de flujo doble, el impulsor 220 puede hacer vibrar los dos tubos de flujo en oposición.

El miembro impulsor 250 y el tubo de flujo 210 preferiblemente se impulsan alrededor de un eje de flexión W, que puede definirse en parte por los conectores 270 y 271.

De acuerdo con una modalidad de la invención, el eje de flexión W corresponde al eje del tubo de entrada-salida. El miembro impulsor 250 se dobla desde la base 260. Un experto en la téenica reconocerá que el medidor puede impulsarse en otros modos, o aún en múltiples modos simultáneamente. La optimización de la ubicación del sensor de eliminación puede aplicarse a cualquier otro modo, pero se ilustra en la presente en el modo de flexión.

Como se muestra en la figura, el ensamble del medidor de flujo 206 incluye al menos un eliminador. La modalidad mostrada es provista con un par de eliminadores 230 y 231. De acuerdo con un aspecto de la presente modalidad, los eliminadores 230 y 231 miden el movimiento del tubo de flujo 210. En la presente modalidad, los eliminadores 230 y 231 incluyen una primera porción localizada en los brazos eliminadores respectivos 280 y 281 y una segunda porción localizada en el tubo de flujo 210. El (los) elminador(es) puede comprender una de muchas disposiciones bien conocidas, incluyendo por ejemplo y sin limitación, elementos piezoeléctricos, elementos de capacitancia, o una disposición de bobina/imán electromagnética. Por lo tanto, como el impulsor 220, la primera porción del eliminador puede comprender una bobina de eliminación mientras la segunda porción del eliminador puede comprender un imán de eliminación. Los expertos en la téenica apreciarán que el movimiento del tubo de flujo 210 se relaciona con ciertas características de la sustancia fluyente, por ejemplo, el caudal másico o densidad de la sustancia fluyente a través del tubo de flujo 210.

Los expertos en la técnica apreciarán que los circuitos electrónicos del medidor 20 reciben las señales de eliminación de los eliminadores 230 y 231 y proveen una señal de impulsión al impulsor 220. Los circuitos electrónicos del medidor 20 pueden procesar las señales de eliminación con el fin de medir una característica de una sustancia fluyente, tal como, por ejemplo, densidad, caudal másico, caudal volumétrico, caudal másico totalizado, temperatura, y otra información. Los circuitos electrónicos del medidor 20 procesan las respuestas vibratorias y típicamente determina una frecuencia de respuesta de las señales y/o una diferencia de fase entre las señales. Los circuitos electrónicos del medidor 20 también pueden recibir una o más de otra señales de, por ejemplo, uno o más sensores de temperatura (no mostrado), y uno o más sensores de presión (no mostrado), y usar esta información para medir una característica de una sustancia fluyente. Otras características de la respuesta vibratoria y/o mediciones de flujo se contemplan y están dentro del alcance de la descripción y las reivindicaciones. Los expertos en la téenica apreciarán que el número y tipo de sensores dependerá de la característica medida particular.

El ensamble del medidor de flujo 206 también puede incluir una carcasa 300 y conexiones de carcasa 590 y 591. Las conexiones de la carcasa 590 y 591 pueden incluir una primera porción 595 conectada al tubo de flujo 210 y una segunda porción 596 conectada a la carcasa 300. Como se muestra, las conexiones de la carcasa 590 y 591 son preferiblemente las únicas estructuras que soportan el conducto localizado entre las bridas y los conectores 270 y 271.

El medidor de flujo Coriolis puede incluir tubos de flujo individuales o múltiples. El medidor de flujo Coriolis puede incluir un (os) tubo de flujo(s) rectos o curvos. El medidor de flujo Coriolis puede comprender cualquier forma del (de los) tubo(s) de flujo(s) y puede comprender cualquier forma o formas de cualquier estructura asociada. El medidor de flujo Coriolis puede diseñarse para utilizarse con cualquier material de flujo, incluyendo líquidos, gases o mezclas de líquidos, gases y/o sólidos. El medidor de flujo Coriolis puede diseñarse para altos o bajos caudales o para materiales de flujo con cualquier densidad.

En operación, el impulsor 220 induces vibración en el tubo de flujo 210 y los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 generan señales vibratorias correspondientes. Las señales vibratorias pueden caracterizar una pluralidad de vibraciones sobrepuestas medidas en los dos o más sensores de eliminación 230 y 231. Uno o más de estos modos de vibración contribuirán al modo de vibración Coriolis.

En el tubo del medidor de flujo Coriolis de la téenica anterior, se ha intentado la ubicación del sensor de eliminación óptica colocando los sensores de eliminación en los puntos nodales que definen el segundo modo de flexión de vibración. Un ejemplo de esto se da en la Patente de E.U.A. No. 5,301,557 de Cage y otros. La colocación de los sensores de eliminación de un Medidor de flujo Coriolis de doble tubo en los nodos que definen los nodos del segundo modo de flexión opera para desacoplar el modo de vibración Coriolis (es decir, el aspecto de guía y retraso) de la posible superposición de las vibraciones del modo Coriolis con el segundo modo de flexión. También es una desventaja del Medidor de flujo Coriolis de un solo tubo que el modo de vibración Coriolis acople otros modos de vibración.

La FIG. 2 muestra la colocación relativa del impulsor 220 y los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 de acuerdo con una modalidad de la invención. Se puede ver de la figura que los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 se localizan entre el eje de flexión W y el impulsor 220. Los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 pueden estar sustancialmente equidistantes del impulsor 220 en algunas modalidades. Sin embargo, se debe entender que las ubicaciones del sensor de eliminación determinadas de acuerdo con la presente descripción y las reivindicaciones no se limitan a una colocación simétrica o regular de los sensores de eliminación.

El eje de flexión W puede localizarse para así crear un intervalo vibratorio que cíclicamente se flexionará cuando es perturbado por las fuerzas vibratorias creadas por el impulsor 220. El eje de flexión W puede ser creado por una(s) barra(s) de refuerzo, una(s) viga(s) de balance, una carcasa, u otra estructura.

La distancia de los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 desde el impulsor 220 (y/o desde el eje de flexión W) puede medirse en cualquier forma. La distancia puede comprender altura o alturas verticales, tales como la altura Hi entre los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 y el eje de flexión W y la altura ¾ entre los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 y el impulsor 220 en la figura. La distancia puede comprender un tramo de tubo de flujo actual, tal como el tramo Si y S2 en la figura. La distancia puede comprender una medición del desplazamiento angular (no mostrado) . La distancia además puede caracterizarse como una proporción o porcentaje de la distancia entre el eje de flexión y los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 con relación a la distancia entre los dos o más sensores de eliminación 230 y 231 y el impulsor 220. Se debe entender que otras cuantificaciones de la distancia entre los dos o más sensores de eliminación 230 y 231, el impulsor 220, y el eje de flexión W se contemplan y están dentro del alcance de la descripción y las reivindicaciones.

La ubicación óptima del sensor de eliminación puede variar de acuerdo con varios factores. La ubicación óptima del sensor de eliminación puede verse afectada por el tubo de flujo material, el grosor de la pared del tubo de flujo, el diámetro del tubo de flujo, la forma transversal del tubo de flujo, la forma global del tubo de flujo (recta o curva en alguna forma), la longitud efectiva de la porción vibratoria, la masa del eliminador, y la presencia/tipo de la estructura asociada (es decir, las barras de soporte, las estructuras de balance, las bridas, la carcasa, etc.). La ubicación óptima del sensor de eliminación puede variar de acuerdo con los parámetros de diseño del sensor de eliminación, por ejemplo, la masa o inercia del sensor de eliminación.

Las FIGS.3-6 muestran ejemplos de los varios modos de vibración o normales del tubo de flujo en un medidor de flujo Coriolis. Los modos de vibración dependen de la geometría del sensor, la forma y material del tubo de flujo, y la presencia de estructuras asociadas. Los modos de vibración de las FIGS.3-6 serán análogos en cada geometría del sensor. Se debe entender que los varios modos de vibración mostrados en las FIGS.3-6 no están necesariamente a escala y pueden estar exagerados para propósitos de ilustración. Se debe entender que los ejemplos están simplificados para claridad y en operación actual, el movimiento de la vibración de un tubo de flujo puede comprender una superposición de múltiples modos de vibración.

La FIG. 3 muestra un ejemplo de un tubo de flujo que vibra en un primer modo de flexión. En el primer modo de flexión, la parte superior del tubo de flujo se desplaza en una dirección z, en donde la porción del tubo de flujo por arriba del eje de flexión W posteriormente se doblará y vibrará en las direcciones -z y +z. Los dos modos NI y N2 en el eje de flexión están en el eje de flexión W.

La FIG. 4 muestra un ejemplo de un tubo de flujo vibrador en un primer modo torcido. En el primer modo torcido, los dos extremos de la porción superior se desplazan opuestamente en las direcciones -z y +z. El primer modo torcido por lo tanto tiene tres nodos, dos nodos Ni y N2 en el eje flexionado W y un nodo N3 alrededor del centro de la porción superior.

La FIG. 5 muestra un ejemplo de un tubo de flujo vibrador en un segundo modo flexionado. En el segundo modo flexionado, la parte superior del tubo de flujo se desplaza en una dirección z, pero las patas verticales del tubo de flujo también se flexionan y una porción central de las patas verticales se mueve en forma opuesta a la porción superior. El segundo modo flexionado por lo tanto tiene cuatro nodos, dos nodos Ni y N2 en el eje flexionado W y dos nodos superiores N3 y N4 localizados entre el eje flexionado W y la porción superior del tubo de flujo.

La FIG. 6 muestra un ejemplo de un tubo de flujo vibrador en un segundo modo torcido. En el segundo modo torcido, los dos extremos de la porción superior de desplazan en una dirección z común, mientras una porción central de la porción superior se mueve en oposición a las patas verticales y los dos extremos de la porción superior. El segundo modo torcido por lo tanto tiene cuatro nodos, dos nodos Ni y N2 en el eje flexionado W y dos nodos superiores N3 y N4 en la porción superior y localizados entre los dos extremos de la porción superior.

La FIG.7 es una gráfica de flujo 700 de un método para formar un medidor de flujo Coriolis de acuerdo con una modalidad de la invención. En el paso 701, se construye un modelo del elemento finito (FE, por sus siglas en inglés) del ensamble del medidor de flujo 206. El modelo FE puede caracterizar el ensamble del medidor de flujo 206, incluyendo la caracterización del número de tubos de flujo, la forma/geometría del tubo de flujo, y/o la construcción del tubo de flujo, por ejemplo. El elemento finito modelado se prepara para un análisis del modo complejo o respuesta forzada con flujo representativo a través del modelo del medidor.

En el paso 702, se realiza un análisis modal para el medidor de flujo Coriolis. En el análisis modal, se realiza una solución del modo complejo de dominio o respuesta forzada de frecuencia modal. Deben incluirse suficientes modos normales en la solución del modo complejo para asegurar resultados precisos para el modo complejo.

En el paso 703, el análisis modal calcula una contribución vibratoria del modo Coriolis a la respuesta vibratoria total del medidor de flujo Coriolis. Además, el análisis modal puede configurarse para calcular una contribución vibratoria del modo Coriolis para una pluralidad de posibles ubicaciones del sensor de eliminación en el tubo de flujo o tubos de flujo. Por ejemplo, un intervalo de las ubicaciones del sensor de eliminación en el tubo de flujo o tubos de flujo puede seleccionarse para el post procesamiento. El retraso en tiempo At entre las ubicaciones de eliminación seleccionadas se calcula para cada uno de los modos participantes.

En el paso 704, se determina una ubicación óptima para el sensor de eliminación a partir de las contribuciones del modo Coriolis para el intervalo de las ubicaciones analizadas del sensor de eliminación. Esto puede incluir graficar el retraso en tiempo At normalizado dividiendo el retraso en tiempo total At . La ubicación del eliminador óptima se elige seleccionando una ubicación en donde el contribuyente predominante al retraso en tiempo total At es del modo Coriolis deseado.

Sin embargo, se debe entender que pueden usarse otros métodos para encontrar una ubicación óptima del sensor de eliminación a partir del intervalo de posibles ubicaciones analizadas del sensor de eliminación. Además, el análisis puede interpolar una posición óptima del sensor de eliminación position que se localiza entre las posiciones seleccionadas del sensor de eliminación positions en el grupo de posiciones analizadas del sensor de eliminación.

La FIG. 8 es una representación de un medidor de flujo Coriolis de un solo tubo con una forma sustancialmente rectangular, en donde se muestra una serie de posibles ubicaciones del eliminador 1-12 en el lado izquierdo de la figura. La serie de posibles ubicaciones del eliminador 1-12 puede seleccionarse con el fin de determinar una ubicación óptima del eliminador. Usualmente, las ubicaciones del eliminador correspondientes en la pata derecha del tubo se utilizarán para comparar las ubicaciones PO simétricas. Se debe entender que la figura no está a escala y que las ubicaciones de prueba pueden estar separadas de manera diferente a las mostradas. La serie de posibles ubicaciones del eliminador 1-12 puede comprender separaciones uniformes o separaciones irregulares.

La FIG. 9 es una gráfica de la contribución At normalizada del modo de vibración Coriolis frente a las ubicaciones del eliminador 1-12 de la FIG.8. Se puede ver de la gráfica que en la ubicación 4, el modo de vibración Coriolis contribuye en cien por ciento del retraso en tiempo medido (At). Este es el objetivo deseado, para obtener una medición del retraso en tiempo que se deriva de solamente el modo de vibración Coriolis y no incluye otros modos de vibración que se acoplan con el modo de vibración Coriolis.

Se puede ver que las ubicaciones del sensor de eliminación se mueven de la ubicación 1 a la ubicación 12, es decir, se alejan del impulsor hacia la base, la contribución del modo de vibración Coriolis al retraso en tiempo total At se reduce. Se puede ver que la ubicación 4 es la ubicación ideal de eliminador para este medidor de flujo Coriolis (o modelo de medidor de flujo Coriolis) porque el completo retraso en tiempo At se debe solamente al modo de vibración Coriolis, es decir, la contribución por parte del modo de vibración Coriolis es unitaria.

El método ventajosamente reduce la magnitud del término del medidor de cero (Atz). El método ventajosamente aumenta la estabilidad del término del medidor de cero (Atz). El método hace esto correlacionando la posición del eliminador en un tubo de flujo (o tubos de flujo) para la contribución de la posición del eliminador position a la fuerza de la medición del modo Coriolis. Esta correlación y la posterior colocación de los sensores de eliminación en ubicaciones que generan una medición máxima del modo Coriolis dará como resultado una medición óptima (y máxima) del retraso en tiempo (At) y una proporción de señal a ruido posible más grande (S/N). Como resultado, la precisión y confiabilidad de las mediciones de flujo másicas se mejoran.

Las descripciones detalladas de las modalidades anteriores no son descripciones exhaustivas de todas las modalidades contempladas por los inventores a estar dentro del alcance de la invención. Efectivamente, los expertos en la téenica reconocerán que ciertos elementos de las modalidades antes descritas pueden variablemente combinarse o eliminarse para crear otras modalidades, y tales otras modalidades caen dentro del alcance y enseñanzas de la invención. También será evidente para los expertos en la téenica que las modalidades antes descritas pueden combinarse en todo o en parte para crear modalidades adicionales dentro del alcance y enseñanzas de la invención. Por consiguiente, el alcance de la invención deberá determinarse de las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un medidor de flujo Coriolis, caracterizado porque comprende: un ensamble del medidor de flujo incluyendo uno o más tubos de flujo; un impulsor acoplado y configurado para hacer vibrar el ensamble del medidor de flujo; dos o más sensores de eliminación acoplados y configurados para generar dos o más señales vibratorias del ensamble del medidor de flujo; y circuitos electrónicos del medidor acoplados al impulsor y los dos o más sensores de eliminación, con los circuitos electrónicos del medidor configurados para proporcionar una señal de impulsión al impulsor y recibir la dos o más señales vibratorias resultantes de los dos o más sensores de eliminación; en donde los dos o más sensores de eliminación se fijan a dos o más ubicaciones del sensor de eliminación correspondientes para maximizar un modo de vibración Coriolis del medidor de flujo Coriolis.

2. El medidor de flujo Coriolis de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación aumentan la estabilidad del medidor de cero en una condición de no flujo.

3. El medidor de flujo Coriolis de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación se ven mínimamente afectadas por una condición de montaje del medidor de flujo Coriolis.

4. El medidor de flujo Coriolis de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la determinación de las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación comprende determinar las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación que generan una respuesta del modo de vibración Coriolis sustancialmente máxima de acuerdo con un análisis modal.

5. El medidor de flujo Coriolis de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el análisis modal comprende: determinar las ubicaciones nodales para cada modo de vibración; y determinar una contribución vibratoria al modo de vibración Coriolis para cada modo de vibración.

6. El medidor de flujo Coriolis de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el medidor de flujo Coriolis comprende un medidor de flujo Coriolis de bajo flujo.

7. Un método para formar un medidor de flujo Coriolis, caracterizado porque comprende: realizar un análisis modal en un ensamble del medidor de flujo del medidor de flujo Coriolis; determinar dos o ubicaciones del sensor de eliminación que maximicen el modo de vibración Coriolis del medidor de flujo Coriolis en las dos o más señales de vibración; y fijar dos o más sensores de eliminación correspondientes en las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación aumentan la estabilidad del medidor de cero en una condición de no flujo.

9. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación se ven mínimamente afectadas por una condición de montaje del medidor de flujo Coriolis (205).

10. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la determinación de las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación comprende determinar las ubicaciones de los dos o más sensores de eliminación que generan una respuesta del modo de vibración Coriolis sustancialmente máxima de acuerdo con el análisis modal.

11. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el análisis modal comprende: determinar las ubicaciones nodales para cada modo de vibración; y determinar una contribución vibratoria al modo de vibración Coriolis para cada modo de vibración.

12. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el medidor de flujo Coriolis comprende un medidor de flujo Coriolis de bajo flujo.