RU2001108589A

RU2001108589A - Способ и устройство для расходомера кориолиса, имеющего собственный коэффициент калибровки течения, не зависящий от плотности материала

Info

Publication number: RU2001108589A
Application number: RU2001108589/28A
Authority: RU
Inventors: КЛИВ Крейг Брейнерд ВАН; Чарльз Пол СТЭК; Грегори Трит ЛЭНХЭМ
Original assignee: Майкро Моушн, Инк.
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2003-05-20

Claims

1. Способ эксплуатации расходомера Кориолиса, имеющего расходомерную трубку (1501) и балансир (2503), ориентированный, по существу, параллельно расходомерной трубке, причем способ включает в себя этапы, на которых обеспечивают течение материала через расходомерную трубку, обеспечивают колебания расходомерной трубки и балансира на частоте режима возбуждения, по существу, равной резонансной частоте балансира и расходомерной трубки при течении материала, при этом периодические Кориолисовы отклонения индуцируются на частоте режима возбуждения в колеблющейся расходомерной трубке в результате течения материала через колеблющуюся расходомерную трубку, причем периодические Кориолисовы отклонения характеризуются областями отклонения, а также узлами, не имеющими отклонения, при этом частота режима возбуждения зависит от плотности течения материала и изменяется обратно пропорционально изменению плотности течения материала, определяют относительную скорость расходомерной трубки относительно балансира для генерирования сигналов, отображающих периодические Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, и получают информацию, касающуюся текущего материала, в ответ на генерирование сигналов, причем сигналы имеют амплитуду, которая изменяется с плотностью, отличающийся тем, что балансир имеет неравномерное распределение массы и жесткости вдоль его длины, так что резонансная частота балансира в режиме колебаний, имеющем то же число узлов, что и периодические Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, близка к частоте периодических Кориолисовых отклонений расходомерной трубки, индуцируют отклонения, подобные Кориолисовым, в балансире на частоте режима возбуждения в ответ на Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, причем отклонения, подобные Кориолисовым, балансира имеют то же число узлов, что и периодические Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, и отображают режим колебаний, подобный Кориолисову, для которого резонансная частота балансира близка к частоте периодических Кориолисовых отклонений расходомерной трубки, а отклонения, подобные Кориолисовым, балансира имеют амплитуду, пропорциональную величине периодических сил Кориолиса на колеблющейся расходомерной трубке при течении материала, и осуществляют генерирование сигналов, отображающих периодические Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, в связи с отклонениями, подобными Кориолисовым, балансира, изменяя таким образом амплитуду сигналов, при этом отклонения, подобные Кориолисовым, балансира имеют амплитуду колебаний, которая зависит от Кориолисовых отклонений расходомерной трубки, а также от разности между частотой режима возбуждения и резонансной частотой режима колебаний, подобного Кориолисову, балансира, изменение частоты режима возбуждения вызывает изменение разделения частот между частотой режима возбуждения и резонансной частотой режима колебаний, подобного Кориолисову, изменение разделения частот изменяет амплитуду отклонений, подобных Кориолисовым, а изменение амплитуды отклонений, подобных Кориолисовым, с плотностью уменьшает изменение амплитуды Кориолисовых отклонений с плотностью и приводит к величине чувствительности к течению, которая не зависит от изменений плотности текущего материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно приводят расходомер в действие в ответ на изменение плотности течения материала для изменения отношения между амплитудой колебаний в режиме возбуждения расходомерной трубки (2501) и балансира (2503) для изменения величины чувствительности к течению расходомера в первом направлении, а также для изменения отношения между амплитудой Кориолисовых отклонений расходомерной трубки и отклонений, подобных Кориолисовым, балансира для изменения величины чувствительности к течению расходомера во втором направлении, противоположном первому направлению, при этом изменения величины чувствительности к течению в первом направлении и во втором направлении осуществляются для достижения величины чувствительности расходомера к течению, которая, по существу, не зависит от изменений плотности течения материала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отклонения, подобные Кориолисовым, балансира имеют амплитуду колебаний, которая изменяется обратно пропорционально величине разделения частоты режима возбуждения от резонансной частоты режима колебаний, подобного Кориолисову, балансира, и тем, что изменяют величину чувствительности к течению расходомера в первом направлении в ответ на изменение отношения амплитуды колебаний в режиме возбуждения расходомерной трубки и балансира в результате изменения плотности течения материала, изменяют отношение между амплитудой Кориолисовых отклонений расходомерной трубки и амплитудой отклонения, подобного Кориолисову, балансира, в ответ на изменение частоты режима возбуждения, происходящее из-за изменения плотности течения материала, для изменения величины чувствительности к течению расходомера во втором направлении, противоположном первому направлению, при этом изменения величины чувствительности к течению в первом направлении и во втором направлении осуществляются для достижения, по существу, постоянной величины чувствительности расходомера к течению в некотором диапазоне плотностей течения материала.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап индуцирования отклонений, подобных Кориолисовым, в балансире (2503) посредством режима колебаний, подобного Кориолисову, имеющего резонансную частоту меньше, чем частота режима возбуждения, причем отклонения, подобные Кориолисовым, в балансире находятся в противофазе с Кориолисовыми отклонениями расходомерной трубки.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап индуцирования отклонений, подобных Кориолисовым, в балансире (2503) посредством режима колебаний, подобного Кориолисову, имеющего резонансную частоту больше, чем частота режима возбуждения, причем отклонения, подобные Кориолисовым, в балансире совпадают по фазе с Кориолисовыми отклонениями расходомерной трубки.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что индуцируют отклонения, подобные Кориолисовым, в балансире (2503) посредством изгиба концов расходомерной трубки в ответ на периодические Кориолисовы отклонения для изгиба первого конца средства стяжек, и изгиба второго конца средства стяжек в ответ на изгиб первого конца для индуцирования отклонений, подобных Кориолисовым, в балансире.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором переносят эффективную пружину балансира с балансира (2503) на средство стяжек для понижения резонансной частоты режима изгибных колебаний второго порядка балансира.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором понижают резонансную частоту режима колебаний, подобного Кориолисову, балансира, путем понижения эффективной пружины балансира.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором понижают резонансную частоту режима колебаний, подобного Кориолисову, балансира (2503) путем обеспечения, по меньшей мере, одной гибкой части балансира наряду с обеспечением увеличенной массы (2504, 2505), по меньшей мере, на одной другой части балансира, а также обеспечением полости (2507), по меньшей мере, в одной части балансира.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором понижают резонансную частоту режима колебаний, подобного Кориолисову, балансира путем обеспечения гибких частей балансира (2503) в местах большого изгибающего момента балансира для отклонений, подобных Кориолисовым.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором поддерживают концевые узлы колеблющейся расходомерной трубки (2501) и балансира (2503) в средстве (2502) стяжек, соединяющем расходомерную трубку и балансир.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что этап поддержания включает обеспечение жестких участков (2511, 2506) балансира и гибких участков (2508, 2509) балансира, не содержащих жесткий участок.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что режим возбуждения включает режим изгибных колебаний первого порядка, и при этом отклонения, подобные Кориолисовым, включают режим изгибных колебаний второго порядка балансира (2503).

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором понижают частоту режима колебаний второго порядка балансира (2503) путем обеспечения центральной части (2506) балансира и гибкой части (2508, 2509) на каждой стороне центральной части балансира наряду с обеспечением увеличенной массы (2504, 2505) на каждой стороне центральной части.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором понижают резонансную частоту режима изгибных колебаний второго порядка балансира путем обеспечения гибких частей (2508, 2509) балансира в местах большого изгибающего момента балансира, а также увеличенной массы (2504, 2505) в местах большой амплитуды колебаний в режиме изгибных колебаний второго порядка.

16. Расходомер Кориолиса, имеющий расходомерную трубку (2501), предназначенную для приема потока материала, балансир (2503), ориентированный, по существу, параллельно расходомерной трубке, и средство (2502) стяжек, соединяющее расходомерную трубку с балансиром, при этом балансир также содержит средство (В) возбуждения, предназначенное для обеспечения колебаний расходомерной трубки и балансира в противофазе в режиме возбуждения, имеющем частоту, по существу, равную резонансной частоте расходомерной трубки, наполненной материалом, и балансира, так, что периодические Кориолисовы отклонения будут индуцироваться на частоте возбуждения в колеблющейся расходомерной трубке, когда материал течет через нее, причем периодические Кориолисовы отклонения характеризуются областями отклонений, а также узлами, не имеющими отклонения, причем частота режима возбуждения зависит от плотности течения материала и изменяется обратно пропорционально изменению плотности течения материала, средство (ЛД, ПД) для определения скорости расходомерной трубки относительно балансира для генерирования сигналов, отображающих периодические Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, причем сигналы имеют амплитуду, которая изменяется с плотностью, средство (2420) для получения информации, касающейся течения материала, в ответ на генерирование сигналов, отличающийся тем, что балансир (2503, 2603) имеет конструкцию, обеспечивающую неравномерное распределение массы и жесткости вдоль длины балансира, так что резонансная частота балансира в режиме колебаний, имеющем то же число узлов, что и периодические Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, близка к частоте периодических Кориолисовых отклонений расходомерной трубки, при этом отклонения, подобные Кориолисовым, будут подобными Кориолисовым в балансире на частоте режима возбуждения в ответ на Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, причем отклонения, подобные Кориолисовым, балансира имеют то же число узлов, что и периодические Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, и отображают режим колебаний, для которого резонансная частота балансира близка к частоте периодических Кориолисовых отклонений расходомерной трубки, отклонения, подобные Кориолисовым, балансира имеют амплитуду, пропорциональную величине периодических сил Кориолиса колеблющейся расходомерной трубки при течении материала, при этом отклонения, подобные Кориолисовым, определяют режим колебаний, подобный Кориолисову, балансира, имеющего резонансную частоту, достаточно близкую к, но не равную, частоте режима возбуждения, для изменения амплитуды отклонений, подобных Кориолисовым, в ответ на изменение частоты режима возбуждения, вследствие чего отклонения, подобные Кориолисовым, изменяют амплитуду генерируемых сигналов, отклонения, подобные Кориолисовым, балансира имеют амплитуду колебаний, которая зависит от Кориолисова отклонения расходомерной трубки, а также от разности между частотой режима возбуждения и резонансной частотой режима колебаний, подобного Кориолисову, балансира, при этом средство (ЛД, ПД) для генерирования сигналов генерирует сигналы, отображающие периодические Кориолисовы отклонения расходомерной трубки, в связи с отклонениями, подобными Кориолисовым, балансира, вследствие чего увеличивается амплитуда генерируемых сигналов, изменение частоты режима возбуждения вызывает изменение разделения частот между частотой режима возбуждения и резонансной частотой режима колебаний, подобного Кориолисову, изменение разделения частот изменяет амплитуду отклонений, подобных Кориолисовым, а изменение амплитуды отклонений, подобных Кориолисовым, с плотностью уменьшает изменение амплитуды Кориолисовых отклонений с плотностью и приводит к величине чувствительности к течению, которая не зависит от изменений плотности текущего материала.

17. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что включает в себя средство (2501, 2503) для приведения расходомера в действие в ответ на изменение плотности течения материала для изменения отношения между амплитудой колебаний в режиме возбуждения расходомерной трубки и балансира для изменения величины чувствительности к течению расходомера в первом направлении, средство (2501, 2503), реагирующее на изменение частоты режима возбуждения, происходящее из-за изменения плотности течения материала, для изменения отношения между амплитудой Кориолисовых отклонений расходомерной трубки и амплитуды отклонений, подобных Кориолисовым, балансира для изменения величины чувствительности к течению расходомера во втором направлении, противоположном первому направлению, при этом изменения величины чувствительности к течению в первом направлении и во втором направлении осуществляются для достижения, по существу, постоянной величины чувствительности расходомера к течению, которая, по существу, не зависит от изменений плотности течения материала.

18. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство (2503), реагирующее на изменение плотности течения материала, для изменения величины чувствительности к течению расходомера в первом направлении в ответ на изменение отношения амплитуд колебаний в режиме возбуждения расходомерной трубки и балансира, средство (2501), реагирующее на изменение плотности, для изменения частоты режима возбуждения, средство для изменения величины чувствительности к течению расходомера во втором направлении, противоположном первому направлению, в ответ на изменение отношения амплитуды Кориолисовых отклонений расходомерной трубки к амплитуде отклонений, подобных Кориолисовым, балансира, возникающее из-за изменения частоты режима возбуждения, при этом изменения величины чувствительности к течению в первом направлении и во втором направлении осуществляются для достижения, по существу, постоянной величины чувствительности расходомера к течению.

19. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что средство (В) для обеспечения колебаний балансира включает в себя средство для индуцирования отклонений, подобных Кориолисовым, в балансире на частоте возбуждения, причем резонансная частота режима колебаний, подобного Кориолисову, больше, чем частота режима возбуждения, а отклонения, подобные Кориолисовым, совпадают по фазе с периодическими отклонениями расходомерной трубки.

20. Расходомер Кориолиса по п.19, отличающийся тем, что средство (В) для индуцирования отклонений, подобных Кориолисовым, в балансире (2503), передает силы, являющиеся показателями отклонений, подобных Кориолисовым, от, по меньшей мере, одной расходомерной трубки через стяжку (2502) к балансиру для индуцирования отклонений, подобных Кориолисовым, в балансире.

21. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство (2511, 2504, 2505, 2508, 2509, 2507, 2506) для понижения резонансной частоты режима колебаний, подобного Кориолисову, балансира, до величины, меньшей, чем величина частоты режима возбуждения, а отклонения, подобные Кориолисовым, балансира, находятся в противофазе с периодическими Кориолисовыми отклонениями расходомерной трубки.

22. Расходомер Кориолиса по п.21, отличающийся тем, что средство для понижения содержит дополнительную массу (2504, 2505) в балансире (2503) в областях большой амплитуды колебаний в режиме колебаний, подобном Кориолисову, и содержит гибкие части (2508, 2509) балансира в местах большого изгибающего момента в режиме колебаний, подобном Кориолисову.

23. Расходомер Кориолиса по п.21, отличающийся тем, что режим возбуждения включает режим изгибных колебаний первого порядка, и при этом режим колебаний, подобный Кориолисову, включает режим изгибных колебаний второго порядка.

24. Расходомер Кориолиса по п.22, отличающийся тем, что средство для понижения дополнительно содержит жесткую центральную часть (2506) балансира и дополнительную массу (2504, 2505) на каждой стороне жесткой центральной части, и при этом средство для понижения дополнительно содержит гибкие части (2508, 2509) балансира в местах на любой стороне жесткой центральной части.

25. Расходомер Кориолиса по п.24, отличающийся тем, что средство для понижения дополнительно содержит полость (2507) в центральной части для повышения частоты возбуждения.

26. Расходомер Кориолиса по п.24, отличающийся тем, что гибкая часть содержит сильфон (1808, 1809).

27. Расходомер Кориолиса по п.22, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство (2508, 2509) для понижения эффективной пружины балансира для понижения резонансной частоты режима колебаний, подобного Кориолисову, балансира.

28. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство (2508, 2509) для сосредоточения эффективной пружины, по меньшей мере, одной расходомерной трубки и балансира в стяжке.

29. Расходомер Кориолиса по п.28, отличающийся тем, что средство для сосредоточения содержит жесткие элементы (2511, 2506) на балансире и гибкие элементы (2508, 2509), содержащие каждую часть балансира, не содержащую жесткий элемент.

30. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что концевой узел расходомерной трубки и балансира поддерживается в стяжке.

31. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что содержит, по существу, прямолинейную расходомерную трубку (2501) и, по существу, прямолинейный балансир (2503).

32. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что содержит расходомерную трубку (2601), имеющую криволинейную часть, и балансир (2603), имеющий криволинейную часть.

33. Расходомер Кориолиса по п.16, отличающийся тем, что отклонения, подобные Кориолисовым, включают режим изгибных колебаний второго порядка балансира.