RU2782508C1 - Using steam pressure to determine the concentration of components in a multicomponent fluid - Google Patents

Using steam pressure to determine the concentration of components in a multicomponent fluid Download PDF

Info

Publication number
RU2782508C1
RU2782508C1 RU2021131976A RU2021131976A RU2782508C1 RU 2782508 C1 RU2782508 C1 RU 2782508C1 RU 2021131976 A RU2021131976 A RU 2021131976A RU 2021131976 A RU2021131976 A RU 2021131976A RU 2782508 C1 RU2782508 C1 RU 2782508C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
component
vapor pressure
fluid
pressure
multicomponent
Prior art date
Application number
RU2021131976A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Джоэл ВАЙНШТЕЙН
Дэвид Мартинес МОРЕТТ
Original Assignee
Майкро Моушн, Инк.
Filing date
Publication date
Application filed by Майкро Моушн, Инк. filed Critical Майкро Моушн, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2782508C1 publication Critical patent/RU2782508C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: system (700) is provided for using steam pressure to determine the concentration of a component in a multicomponent fluid. The system (700) includes an electronic device (710) connected with the possibility of communication with a measuring transducer (720) configured to perceive a multicomponent fluid medium. The electronic device (710) is configured to determine the first vapor pressure, the first vapor pressure is the vapor pressure of the first component of the multicomponent fluid, determine the second vapor pressure, the second vapor pressure is the vapor pressure of the second component of the multicomponent fluid, and determine the multicomponent vapor pressure, the multicomponent vapor pressure is the vapor pressure of the multicomponent fluid. The electronic device (710) is also configured to determine the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multicomponent vapor pressure, the first vapor pressure and the second vapor pressure. The electronic device (710) is additionally configured to determine the vapor pressure based on the gain of the exciting signal provided to the measuring transducer (720).
EFFECT: determination of the exact true value of the vapor pressure.
12 cl, 7 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention relates

Описанные ниже варианты осуществления относятся к определению концентрации компонента в потоке многокомпонентной текучей среды и, более конкретно, к использованию давления пара для определения концентраций компонентов в потоке многокомпонентной текучей среды.The embodiments described below relate to determining the concentration of a component in a multi-component fluid stream and, more specifically, to using vapor pressure to determine component concentrations in a multi-component fluid stream.

Уровень техникиState of the art

Вибрационные датчики, такие как, например, вибрационные плотномеры и расходомеры Кориолиса, в целом, известны и используются, чтобы измерять массовый расход и другую информацию для веществ, протекающих через трубу в расходомере. Примерные расходомеры Кориолиса раскрываются в патенте США 4,109,524, патенте США 4,491,025 и деле 31,450, все для Дж. Е. Смита и др. Эти расходомеры имеют одну или более труб прямой или изогнутой конфигурации. Конфигурация каждой трубы в кориолисовом массовом расходомере, например, имеет множество режимов свободных колебаний, которые могут иметь тип простого изгиба, торсионный или соединенный тип. Каждая трубка может приводиться в колебание в предпочтительном режиме.Vibration sensors such as, for example, vibratory density meters and Coriolis flow meters are generally known and used to measure mass flow and other information for substances flowing through a tube in a flow meter. Exemplary Coriolis flowmeters are disclosed in US Pat. No. 4,109,524, US Pat. No. 4,491,025, and File 31,450, all to J. E. Smith et al. These flow meters have one or more tubes in a straight or curved configuration. The configuration of each tube in a Coriolis mass flowmeter, for example, has a plurality of free oscillation modes, which may be of a simple bend type, a torsion type, or a coupled type. Each tube can be oscillated in the preferred mode.

Материал протекает в расходомере из подсоединенного трубопровода на впускной стороне расходомера, направляется через трубу(ы) и выходит из расходомера через выпускную сторону расходомера. Режимы свободного колебания вибрационной системы определяются частично посредством объединенной массы трубок и материала, протекающего в трубках.Material flows into the flowmeter from a connected pipeline on the inlet side of the flowmeter, is directed through the pipe(s), and exits the flowmeter through the outlet side of the flowmeter. The modes of free oscillation of a vibrating system are determined in part by the combined mass of the tubes and the material flowing in the tubes.

Когда нет потока через расходомер, возбуждающая сила, прикладываемая к трубе(ам), вынуждает все точки вдоль трубы(труб) колебаться с идентичной фазой или небольшим "корректированием нуля", которое является временной задержкой, измеренной при нулевом расходе. Когда вещество начинает протекать через расходомер, кориолисовы силы вынуждают каждую точку вдоль трубы(труб) иметь различную фазу. Например, фаза на впускном конце расходомера отстает от фазы в централизованной позиции возбуждающего устройства, в то время как фаза на выпуске опережает фазу в централизованной позиции возбуждающего устройства. Тензодатчики на трубе(ах) формируют синусоидальные сигналы, характерные для перемещения трубы(труб). Сигналы, выводимые из тензодатчиков, обрабатываются, чтобы определять временную задержку между тензодатчиками. Временная задержка между двумя или более тензодатчиками пропорциональна массовому расходу вещества, протекающего через трубу(ы).When there is no flow through the flowmeter, a driving force applied to the pipe(s) causes all points along the pipe(s) to oscillate with identical phase or a small "zero correction" which is the time delay measured at zero flow. When material begins to flow through the flowmeter, Coriolis forces force each point along the pipe(s) to have a different phase. For example, the phase at the inlet end of the flow meter lags the phase at the driver center position, while the phase at the outlet leads the phase at the driver center position. Load cells on the pipe(s) generate sinusoidal signals characteristic of the movement of the pipe(s). The signals output from the strain gauges are processed to determine the time delay between the strain gauges. The time delay between two or more strain gauges is proportional to the mass flow rate of the material flowing through the pipe(s).

Измерительный электронный прибор, присоединенный к возбуждающему устройству, формирует возбуждающий сигнал, чтобы приводить в действие возбуждающее устройство и определять массовый расход и другие свойства вещества из сигналов, принимаемых от тензодатчиков. Возбуждающее устройство может содержать одну из многих хорошо известных конфигураций; однако, магнит и встречно-включенная катушка возбуждения успешно применяются в отрасли расходомеров. Переменный ток передается катушке возбуждения для вибрации трубы(труб) с желаемой амплитудой и частотой расходомерной трубы. Также в области техники известно предоставление тензодатчиков в качестве конфигурации магнита и катушки, очень похожей на конфигурацию возбуждающего устройства. Однако, в то время как возбуждающее устройство получает ток, который индуцирует перемещение, тензодатчики могут использовать перемещение, обеспечиваемое возбуждающим устройством, чтобы индуцировать напряжение.The meter electronics coupled to the driver generates a drive signal to drive the driver and determine mass flow and other material properties from the signals received from the strain gauges. The driving device may comprise one of many well known configurations; however, the magnet and the back-to-back field coil have been successfully used in the flow meter industry. An alternating current is applied to an excitation coil to vibrate the pipe(s) at the desired amplitude and frequency of the flow pipe. It is also known in the art to provide strain gauges as a magnet and coil configuration very similar to the driver configuration. However, while the driver is receiving a current that induces movement, the strain gauges can use the motion provided by the driver to induce a voltage.

Давление пара является важным свойством в прикладных задачах, которые имеют дело с протеканием и хранением летучих жидкостей, таких как бензин, газоконденсатные жидкости и сжиженный нефтяной газ. Давление пара предоставляет указание того, как летучие жидкости могут выполнять действие во время обработки, и дополнительно указывает условия, в которых пузырьки вероятно будут формироваться, и давление вероятно будет создаваться. По существу, показатель измерения давления пара летучих жидкостей увеличивает безопасность и предотвращает повреждение транспортных резервуаров и инфраструктуры. Например, если давление пара текучей среды является слишком высоким, может возникать образование пустот во время операций перекачки и транспортировки. Кроме того, давление пара резервуара или технологической линии может потенциально расти сверх безопасных уровней вследствие температурных изменений. Следовательно, часто требуется, чтобы давление пара было известным перед сохранением и транспортировкой.Vapor pressure is an important property in applications that deal with the flow and storage of volatile liquids such as gasoline, NGLs, and LPG. The vapor pressure provides an indication of how the volatile liquids may act during processing and further indicates the conditions under which bubbles are likely to form and pressure is likely to be generated. As such, the vapor pressure measurement of volatile liquids increases safety and prevents damage to transport tanks and infrastructure. For example, if the vapor pressure of the fluid is too high, voids may occur during pumping and transport operations. In addition, the vapor pressure of a tank or process line can potentially rise above safe levels due to temperature changes. Therefore, it is often required that the vapor pressure be known before storage and transport.

Во многих применениях желательно также знать концентрации компонентов в многокомпонентной текучей среде. Для этого может потребоваться дополнительное оборудование и/или лабораторные пробы. Измерение на месте является более достоверным, так как оно устраняет необходимость в периодической дискретизации и полностью устраняет риск изменений свойств текучей среды между временем сбора пробы и лабораторным испытанием. Кроме того, безопасность улучшается посредством наличия измерений в реальном времени, так как небезопасные условия могут быть исправлены незамедлительно. Дополнительно, деньги экономятся, так как регулятивное правоприменение может быть проведено посредством проверок проб на месте, при этом инспекция и правоприменительные решения могут быть выполнены с небольшой задержкой или перерывом процесса. Соответственно, желательно определять концентрации компонентов в многокомпонентной текучей среде, используя давление пара текучей среды.In many applications, it is also desirable to know the concentrations of the components in the multicomponent fluid. This may require additional equipment and/or laboratory samples. On-site measurement is more reliable as it eliminates the need for periodic sampling and completely eliminates the risk of changes in fluid properties between the time of sample collection and laboratory testing. In addition, safety is improved through the availability of real-time measurements, since unsafe conditions can be corrected immediately. Additionally, money is saved as regulatory enforcement can be carried out through on-site sample checks, and inspection and enforcement decisions can be made with little delay or interruption in the process. Accordingly, it is desirable to determine the concentrations of components in a multicomponent fluid using the vapor pressure of the fluid.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Предоставляется система для использования давления пара для определения концентрации компонента в многокомпонентной текучей среде. Согласно варианту осуществления, система содержит электронный прибор, соединенный с возможностью связи с измерительным преобразователем, сконфигурированным, чтобы обнаруживать многокомпонентную текучую среду. Электронный прибор конфигурируется, чтобы определять первое давление пара, первое давление пара является давлением пара первого компонента многокомпонентной текучей среды, определять второе давление пара, второе давление пара является давлением пара второго компонента многокомпонентной текучей среды, определять многокомпонентное давление пара, многокомпонентное давление пара является давлением пара многокомпонентной текучей среды, и определять концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара.A system is provided for using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multicomponent fluid. According to an embodiment, the system comprises an electronic device communicatively coupled to a transducer configured to detect a multicomponent fluid. The electronic instrument is configured to determine the first vapor pressure, the first vapor pressure is the vapor pressure of the first component of the multi-component fluid, determine the second vapor pressure, the second vapor pressure is the vapor pressure of the second component of the multi-component fluid, determine the multi-component vapor pressure, the multi-component vapor pressure is vapor pressure multi-component fluid, and determine the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure and the second vapor pressure.

Предоставляется способ использования давления пара для определения концентрации компонента в многокомпонентной текучей среде. Согласно варианту осуществления, способ содержит определение первого давления пара, первое давление пара является давлением пара первого компонента многокомпонентной текучей среды, определение второго давления пара, второе давление пара является давлением пара второго компонента многокомпонентной текучей среды, использование измерительного преобразователя, имеющего многокомпонентную текучую среду, чтобы определять многокомпонентное давление пара, многокомпонентное давление пара является давлением пара многокомпонентной текучей среды, и определение концентрации, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара.A method is provided for using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multi-component fluid. According to an embodiment, the method comprises determining a first vapor pressure, the first vapor pressure is the vapor pressure of the first component of the multicomponent fluid, determining the second vapor pressure, the second vapor pressure is the vapor pressure of the second component of the multicomponent fluid, using a transducer having the multicomponent fluid to determine the multi-component vapor pressure, the multi-component vapor pressure is the vapor pressure of the multi-component fluid, and determining the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure.

АспектыAspects

Согласно аспекту, система (700) для использования давления пара для определения концентрации компонента в многокомпонентной текучей среде содержит электронный прибор (710), соединенный с возможностью связи с измерительным преобразователем (720), сконфигурированным, чтобы обнаруживать многокомпонентную текучую среду. Электронный прибор (710) конфигурируется, чтобы определять первое давление пара, первое давление пара является давлением пара первого компонента многокомпонентной текучей среды, определять второе давление пара, второе давление пара является давлением пара второго компонента многокомпонентной текучей среды, определять многокомпонентное давление пара, многокомпонентное давление пара является давлением пара многокомпонентной текучей среды, и определять концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара.According to an aspect, the system (700) for using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multicomponent fluid comprises an electronic instrument (710) communicatively coupled to a transducer (720) configured to detect the multicomponent fluid. The electronic instrument (710) is configured to determine the first vapor pressure, the first vapor pressure is the vapor pressure of the first component of the multi-component fluid, determine the second vapor pressure, the second vapor pressure is the vapor pressure of the second component of the multi-component fluid, determine the multi-component vapor pressure, the multi-component vapor pressure is the vapor pressure of the multi-component fluid, and determine the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure.

Предпочтительно, электронный прибор (710), конфигурируемый, чтобы определять концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара, содержит электронный прибор (710), конфигурируемый, чтобы использовать уравнения:Preferably, the electronic instrument (710) configurable to determine the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multicomponent vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure comprises an electronic instrument (710) configurable to use equations:

Figure 00000001
; и
Figure 00000001
; and

Figure 00000002
;
Figure 00000002
;

где:where:

Pm является многокомпонентным давлением пара и является суммой давлений, оказываемых каждым компонентом многокомпонентной текучей среды, являющейся двухкомпонентной текучей средой;P m is the multi-component vapor pressure and is the sum of the pressures exerted by each component of the multi-component fluid, which is a two-component fluid;

Figure 00000003
,
Figure 00000004
являются, соответственно, первым давлением пара и вторым давлением пара, когда первый компонент и второй компонент являются беспримесными текучими средами; и
Figure 00000003
,
Figure 00000004
are respectively the first vapor pressure and the second vapor pressure when the first component and the second component are pure fluids; and

Figure 00000005
,
Figure 00000006
являются, соответственно, молярными долями первого и второго компонента в двухкомпонентной текучей среде.
Figure 00000005
,
Figure 00000006
are, respectively, the mole fractions of the first and second components in the two-component fluid.

Предпочтительно, электронный прибор (710), конфигурируемый, чтобы определять концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара, содержит электронный прибор (710), конфигурируемый, чтобы определять концентрации первого компонента, второго компонента и третьего компонента с помощью уравнений:Preferably, the electronic instrument (710) configurable to determine the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multicomponent vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure comprises an electronic instrument (710) configurable to determine concentrations of the first component, the second component and the third component using the equations:

Figure 00000007
;
Figure 00000007
;

Figure 00000008
;
Figure 00000008
;

Figure 00000009
; и
Figure 00000009
; and

Figure 00000010
;
Figure 00000010
;

где:where:

Figure 00000011
является многокомпонентным давлением пара многокомпонентной текучей среды, где многокомпонентная текучая среда является трехкомпонентной текучей средой;
Figure 00000011
is a multi-component vapor pressure of a multi-component fluid, where the multi-component fluid is a three-component fluid;

Figure 00000012
и
Figure 00000013
являются соответствующими молярными долями первого компонента, второго компонента и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды;
Figure 00000012
and
Figure 00000013
are the respective mole fractions of the first component, the second component, and the third component of the ternary fluid;

Figure 00000014
и
Figure 00000015
являются, соответственно, первым давлением пара, вторым давлением пара и третьим давлением пара, когда первый компонент, второй компонент и третий компонент являются беспримесными текучими средами;
Figure 00000014
and
Figure 00000015
are respectively the first vapor pressure, the second vapor pressure and the third vapor pressure when the first component, the second component and the third component are pure fluids;

Figure 00000016
является молекулярным весом трехкомпонентной текучей среды;
Figure 00000016
is the molecular weight of the ternary fluid;

Figure 00000017
,
Figure 00000018
и
Figure 00000019
являются соответствующими молекулярными весами первого компонента, второго компонента и третьего компонента;
Figure 00000017
,
Figure 00000018
and
Figure 00000019
are the respective molecular weights of the first component, the second component and the third component;

Figure 00000020
,
Figure 00000021
и
Figure 00000022
являются соответствующими массовыми долями первого компонента, второго компонента и третьего компонента в трехкомпонентной текучей среде и, соответственно равны
Figure 00000023
,
Figure 00000024
, и
Figure 00000025
;
Figure 00000020
,
Figure 00000021
and
Figure 00000022
are the respective mass fractions of the first component, the second component and the third component in the ternary fluid and are respectively equal to
Figure 00000023
,
Figure 00000024
, and
Figure 00000025
;

Figure 00000026
,
Figure 00000027
и
Figure 00000028
являются соответствующими плотностями первого компонента, второго компонента и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды; и
Figure 00000026
,
Figure 00000027
and
Figure 00000028
are the respective densities of the first component, the second component, and the third component of the ternary fluid; and

Figure 00000029
является плотностью трехкомпонентной текучей среды.
Figure 00000029
is the density of the ternary fluid.

Предпочтительно, электронный прибор (710) дополнительно конфигурируется, чтобы определять плотность многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе (720) на основе сигналов датчика, предоставляемых измерительным преобразователем (720).Preferably, the electronic instrument (710) is further configured to determine the density of the multicomponent fluid in the transmitter (720) based on the sensor signals provided by the transmitter (720).

Предпочтительно, электронный прибор (710) дополнительно конфигурируется, чтобы определять истинное давление пара многокомпонентной текучей среды на основе статического давления многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе (720).Preferably, the electronic instrument (710) is further configured to determine the true vapor pressure of the multicomponent fluid based on the static pressure of the multicomponent fluid in the transducer (720).

Предпочтительно, электронный прибор (710) дополнительно конфигурируется, чтобы определять давление пара на основе коэффициента усиления возбуждающего сигнала, предоставляемого измерительному преобразователю (720).Preferably, the electronic instrument (710) is further configured to determine the vapor pressure based on the gain of the drive signal provided to the transducer (720).

Предпочтительно, электронный прибор (710) является измерительным электронным прибором (20), а измерительный преобразователь (720) является измерительным узлом (10) вибрационного измерителя (5).Preferably, the electronic device (710) is the measuring electronic device (20), and the measuring transducer (720) is the measuring unit (10) of the vibration meter (5).

Согласно аспекту, способ использования давления пара для определения концентрации компонента в многокомпонентной текучей среде содержит определение первого давления пара, первое давление пара является давлением пара первого компонента многокомпонентной текучей среды, определение второго давления пара, второе давление пара является давлением пара второго компонента многокомпонентной текучей среды, использование измерительного преобразователя, имеющего многокомпонентную текучую среду, чтобы определять многокомпонентное давление пара, многокомпонентное давление пара является давлением пара многокомпонентной текучей среды, и определение концентрации, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара.According to an aspect, the method of using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multicomponent fluid comprises determining a first vapor pressure, the first vapor pressure is the vapor pressure of the first component of the multicomponent fluid, determining the second vapor pressure, the second vapor pressure is the vapor pressure of the second component of the multicomponent fluid, using a transducer having a multi-component fluid to determine the multi-component vapor pressure, the multi-component vapor pressure is the vapor pressure of the multi-component fluid, and determining the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure, and second steam pressure.

Предпочтительно, определение концентрации, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара содержит использование уравнений:Preferably, determining the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure and the second vapor pressure comprises using the equations:

Figure 00000001
; и
Figure 00000001
; and

Figure 00000002
;
Figure 00000002
;

где:where:

Pm является многокомпонентным давлением пара и является суммой давлений, оказываемых каждым компонентом многокомпонентной текучей среды, являющейся двухкомпонентной текучей средой;P m is the multi-component vapor pressure and is the sum of the pressures exerted by each component of the multi-component fluid, which is a two-component fluid;

Figure 00000003
,
Figure 00000004
являются, соответственно, первым давлением пара и вторым давлением пара, когда первый компонент и второй компонент являются беспримесными текучими средами; и
Figure 00000003
,
Figure 00000004
are respectively the first vapor pressure and the second vapor pressure when the first component and the second component are pure fluids; and

Figure 00000005
,
Figure 00000006
являются, соответственно, молярными долями первого и второго компонента в двухкомпонентной текучей среде.
Figure 00000005
,
Figure 00000006
are, respectively, the mole fractions of the first and second components in the two-component fluid.

Предпочтительно, определение концентрации, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара содержит определение концентраций первого компонента, второго компонента и третьего компонента с помощью уравнений:Preferably, determining the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multicomponent vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure comprises determining the concentrations of the first component, the second component, and the third component using the equations:

Figure 00000007
;
Figure 00000007
;

Figure 00000008
;
Figure 00000008
;

Figure 00000009
; и
Figure 00000009
; and

Figure 00000010
;
Figure 00000010
;

где:where:

Figure 00000011
является многокомпонентным давлением пара многокомпонентной текучей среды, где многокомпонентная текучая среда является трехкомпонентной текучей средой;
Figure 00000011
is a multi-component vapor pressure of a multi-component fluid, where the multi-component fluid is a three-component fluid;

Figure 00000030
и
Figure 00000013
являются соответствующими молярными долями первого компонента, второго компонента и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды;
Figure 00000030
and
Figure 00000013
are the respective mole fractions of the first component, the second component, and the third component of the ternary fluid;

Figure 00000031
и
Figure 00000015
являются, соответственно, первым давлением пара, вторым давлением пара и третьим давлением пара, когда первый компонент, второй компонент и третий компонент являются беспримесными текучими средами;
Figure 00000031
and
Figure 00000015
are respectively the first vapor pressure, the second vapor pressure and the third vapor pressure when the first component, the second component and the third component are pure fluids;

Figure 00000016
является молекулярным весом трехкомпонентной текучей среды;
Figure 00000016
is the molecular weight of the ternary fluid;

Figure 00000017
,
Figure 00000018
и
Figure 00000019
являются соответствующими молекулярными весами первого компонента, второго компонента и третьего компонента;
Figure 00000017
,
Figure 00000018
and
Figure 00000019
are the respective molecular weights of the first component, the second component and the third component;

Figure 00000020
,
Figure 00000021
и
Figure 00000022
являются соответствующими массовыми долями первого компонента, второго компонента и третьего компонента в трехкомпонентной текучей среде и, соответственно, равны
Figure 00000023
,
Figure 00000024
и
Figure 00000025
;
Figure 00000020
,
Figure 00000021
and
Figure 00000022
are the respective mass fractions of the first component, the second component and the third component in the ternary fluid and are respectively equal to
Figure 00000023
,
Figure 00000024
and
Figure 00000025
;

Figure 00000026
,
Figure 00000027
и
Figure 00000028
являются соответствующими плотностями первого компонента, второго компонента и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды; и
Figure 00000026
,
Figure 00000027
and
Figure 00000028
are the respective densities of the first component, the second component, and the third component of the ternary fluid; and

Figure 00000029
является плотностью трехкомпонентной текучей среды.
Figure 00000029
is the density of the ternary fluid.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит определение плотности многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе на основе сигналов датчика, предоставляемых измерительным преобразователем.Preferably, the method further comprises determining the density of the multicomponent fluid in the transmitter based on sensor signals provided by the transmitter.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит определение истинного давления пара многокомпонентной текучей среды на основе статического давления многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе.Preferably, the method further comprises determining the true vapor pressure of the multicomponent fluid based on the static pressure of the multicomponent fluid in the transmitter.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит определение давления пара на основе коэффициента усиления возбуждающего сигнала, предоставляемого измерительному преобразователю.Preferably, the method further comprises determining the vapor pressure based on the gain of the drive signal provided to the transmitter.

Предпочтительно, измерительный преобразователь является измерительным узлом вибрационного измерителя.Preferably, the transducer is the measurement unit of a vibration meter.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Один и тот же ссылочный номер представляет один и тот же элемент на всех чертежах. Должно быть понятно, что чертежи необязательно начерчены в масштабе.The same reference number represents the same element throughout the drawings. It should be understood that the drawings are not necessarily drawn to scale.

Фиг. 1 показывает вибрационный измеритель 5.Fig. 1 shows vibration meter 5.

Фиг. 2 является блок-схемой измерительного электронного прибора 20 вибрационного измерителя 5.Fig. 2 is a block diagram of the meter electronics 20 of the vibration meter 5.

Фиг. 3 показывает график 300, иллюстрирующий соотношение между коэффициентом усиления возбуждения и газожидкостным соотношением, которое может быть использовано для определения давления пара с помощью коэффициента измерителя давления пара.Fig. 3 shows a graph 300 illustrating the relationship between the drive gain and the gas-liquid ratio that can be used to determine the vapor pressure using the coefficient of the vapor pressure meter.

Фиг. 4 показывает график 400, иллюстрирующий то, как статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе может быть использовано для определения давления пара.Fig. 4 shows a graph 400 illustrating how the static pressure of a fluid in a vibrating meter can be used to determine vapor pressure.

Фиг. 5 показывает систему 500 для определения давления пара текучей среды.Fig. 5 shows a system 500 for determining the vapor pressure of a fluid.

Фиг. 6 показывает способ 600 использования давления пара для определения концентрации компонента в многокомпонентной текучей среде.Fig. 6 shows a method 600 for using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multi-component fluid.

Фиг. 7 показывает систему 700 для использования давления пара для определения концентрации многокомпонентной текучей среды.Fig. 7 shows a system 700 for using vapor pressure to determine the concentration of a multicomponent fluid.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Фиг. 1-7 и нижеследующее описание изображают конкретные примеры, чтобы научить специалистов в данной области техники, как создавать и использовать лучший режим вариантов использования давления пара для определения концентраций компонентов в многокомпонентной текучей среде. В целях обучения принципам изобретения некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники поймут вариации из этих примеров, которые попадают в рамки настоящего описания. Специалисты в данной области техники поймут, что признаки, описанные ниже, можно комбинировать различными способами, чтобы сформировать несколько вариантов использования давления пара для определения концентраций компонентов в многокомпонентной текучей среде. В результате, варианты осуществления, описанные ниже, не ограничиваются конкретными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.Fig. 1-7 and the following description depict specific examples to teach those skilled in the art how to create and use the best mode of steam pressure use cases for determining component concentrations in a multi-component fluid. For the purpose of teaching the principles of the invention, some conventional aspects have been simplified or omitted. Those skilled in the art will appreciate variations from these examples that fall within the scope of the present description. Those skilled in the art will appreciate that the features described below can be combined in various ways to form several uses of vapor pressure to determine component concentrations in a multicomponent fluid. As a result, the embodiments described below are not limited to the specific examples described below, but only by the claims and their equivalents.

Фиг. 1 показывает вибрационный измеритель 5. Как показано на фиг. 1, вибрационный измеритель 5 содержит измерительный узел 10 и измерительный электронный прибор 20. Измерительный узел 10 реагирует на массовый расход и плотность технологического материала. Измерительный электронный прибор 20 соединяется с измерительным узлом 10 через выводы 100, чтобы предоставлять информацию о плотности, массовом расходе, температуре по пути 26 и/или другую информацию.Fig. 1 shows a vibration meter 5. As shown in FIG. 1, the vibration meter 5 includes a meter assembly 10 and a meter electronics 20. The meter assembly 10 is responsive to the mass flow and density of the process material. The meter electronics 20 is connected to the meter assembly 10 via leads 100 to provide density, mass flow, temperature information via path 26 and/or other information.

Измерительный узел 10 включает в себя пару патрубков 150 и 150', фланцы 103 и 103', имеющие горловины 110 и 110' фланцев, пару параллельных трубок 130 и 130', возбуждающий механизм 180, резистивный датчик температуры (RTD) 190 и пару датчиков-преобразователей 170l и 170r. Трубки 130 и 130' имеют две практически прямых впускных ветви 131, 131' и выпускных ветви 134, 134', которые сходятся друг к другу в блоках 120 и 120' монтажа трубок. Трубки 130, 130' сгибаются в двух симметричных местоположениях по своей длине и являются практически параллельными по всей своей длине. Распорные пластины 140 и 140' служат, чтобы определять ось W и W', относительно которой каждая трубка 130, 130' колеблется. Ветви 131, 131' и 134, 134' трубок 130, 130' неподвижно прикрепляются к блокам 120 и 120' установки трубок, и эти блоки, в свою очередь, неподвижно прикрепляются к патрубкам 150 и 150'. Это обеспечивает непрерывный замкнутый путь материала через измерительный узел 10.Measuring assembly 10 includes a pair of nozzles 150 and 150', flanges 103 and 103' having flange necks 110 and 110', a pair of parallel tubes 130 and 130', an excitation mechanism 180, a resistive temperature sensor (RTD) 190, and a pair of sensors- converters 170l and 170r. The tubes 130 and 130' have two substantially straight inlet legs 131, 131' and outlet legs 134, 134', which converge towards each other at tube-mounting blocks 120 and 120'. The tubes 130, 130' bend at two symmetrical locations along their length and are substantially parallel throughout their length. The spacer plates 140 and 140' serve to define the axis W and W' about which each tube 130, 130' oscillates. The branches 131, 131' and 134, 134' of the tubes 130, 130' are fixedly attached to the tube mounting blocks 120 and 120', and these blocks, in turn, are fixedly attached to the nozzles 150 and 150'. This provides a continuous closed path of the material through the measuring unit 10.

Когда фланцы 103 и 103', имеющие отверстия 102 и 102', соединяются через впускной конец 104 и выпускной конец 104' с технологической линией (не показана), которая переносит технологический материал, который измеряется, материал входит во впускной конец 104 измерителя через диафрагменное отверстие 101 во фланце 103 и проводится через патрубок 150 в блок 120 установки трубок, имеющий поверхность 121. В патрубке 150 материал разделяется и направляется через трубки 130, 130'. По выходе из трубок 130, 130' технологический материал повторно объединяется в один поток в блоке 120' установки, имеющем поверхность 121', и патрубке 150' и после этого направляется к выпускному концу 104', соединенному посредством фланца 103', имеющего отверстия 102' с технологической линией (не показана).When flanges 103 and 103' having openings 102 and 102' are connected via inlet end 104 and outlet end 104' to a process line (not shown) that carries the process material that is being measured, the material enters the inlet end 104 of the meter through the orifice. 101 in the flange 103 and is led through the nozzle 150 to the tube inserter 120 having a surface 121. At the nozzle 150, the material is separated and guided through the tubes 130, 130'. Upon exiting the tubes 130, 130', the process material is recombined into one stream in the unit 120' of the installation having a surface 121' and the nozzle 150' and is then directed to the outlet end 104' connected by a flange 103' having holes 102' with a production line (not shown).

Трубки 130, 130' выбираются и соответствующим образом устанавливаются на блоки 120, 120' установки трубок так, чтобы иметь практически одинаковое распределение массы, моменты инерции и модуль Юнга относительно осей изгиба W--W и W'--W', соответственно. Эти оси изгиба идут через распорные пластины 140, 140'. Поскольку модуль Юнга трубок изменяется с температурой, и это изменение влияет на вычисление потока и плотности, RTD 190 устанавливается на трубку 130', чтобы непрерывно измерять температуру трубки 130'. Температура трубки 130' и, следовательно, напряжение, возникающее на концах RTD 190 для заданного тока, проходящего через него, регулируется посредством температуры материала, проходящего по трубке 130'. Зависящее от температуры напряжение, возникающее на концах RTD 190, используется хорошо известным способом измерительным электронным прибором 20, чтобы компенсировать изменение в модуле упругости трубок 130, 130' вследствие каких-либо изменений в температуре трубки. RTD 190 соединяется с измерительным электронным прибором 20 выводом 195.Tubes 130, 130' are selected and suitably mounted on tube mounting blocks 120, 120' so as to have substantially the same mass distribution, moments of inertia, and Young's modulus about bending axes W--W and W'--W', respectively. These bending axes extend through spacer plates 140, 140'. Because the Young's modulus of the tubes changes with temperature and this change affects the calculation of flow and density, RTD 190 is mounted on tube 130' to continuously measure the temperature of tube 130'. The temperature of tube 130', and hence the voltage generated at the ends of RTD 190 for a given current passing through it, is controlled by the temperature of the material passing through tube 130'. The temperature dependent voltage generated at the ends of the RTD 190 is used in a well known manner by the meter electronics 20 to compensate for a change in the elastic modulus of the tubes 130, 130' due to any changes in tube temperature. The RTD 190 is connected to the meter electronics 20 via terminal 195.

Обе трубки 130, 130' возбуждаются посредством возбуждающего механизма 180 в противоположных направлениях относительно их соответствующих осей W и W' изгиба, и это называется первой несинфазной изгибной формой колебаний расходомера. Этот возбуждающий механизм 180 может содержать любую одну из множества хорошо известных компоновок, таких как магнит, установленный на трубку 130', и встречно-включенная обмотка, установленная на трубку 130, и по которой пропускается переменный ток для вибрации обеих трубок 130, 130'. Подходящий возбуждающий сигнал прикладывается посредством измерительного электронного прибора 20, через вывод 185, к возбуждающему механизму 180.Both tubes 130, 130' are driven by the drive mechanism 180 in opposite directions about their respective bending axes W and W', and this is referred to as the first out-of-phase bending waveform of the flowmeter. This drive mechanism 180 may include any one of a variety of well known arrangements such as a magnet mounted on tube 130' and an inter-connected winding mounted on tube 130, through which an alternating current is passed to vibrate both tubes 130, 130'. A suitable drive signal is applied by meter electronics 20, via terminal 185, to drive mechanism 180.

Измерительный электронный прибор 20 принимает сигнал температуры RTD на выводе 195, и сигналы левого и правого датчика, появляющиеся на выводах 100, несущие сигналы 165l, 165r левого и правого датчика, соответственно. Измерительный электронный прибор 20 формирует возбуждающий сигнал, появляющийся на выводе 185 для возбуждающего механизма 180 и вибрационных трубок 130, 130' Измерительный электронный прибор 20 обрабатывает сигналы левого и правого датчика и RTD-сигнал, чтобы вычислять удельный массовый расход и плотность материала, проходящего через измерительный узел 10. Эта информация, наряду с другой информацией, применяется посредством измерительного электронного прибора 20 по тракту 26 в качестве сигнала.The meter electronics 20 receives the RTD temperature signal at terminal 195, and the left and right sensor signals appearing at terminals 100 carrying the left and right sensor signals 165l, 165r, respectively. The meter electronics 20 generates a drive signal appearing at terminal 185 for the drive mechanism 180 and the vibrating tubes 130, 130'. node 10. This information, along with other information, is applied by the meter electronics 20 via path 26 as a signal.

Показатель измерения массового расхода может быть сформирован согласно уравнению:The mass flow rate can be formed according to the equation:

Figure 00000032
[1]
Figure 00000032
[one]

Член Δt содержит оперативно полученное (т.е. измеренное) значение временной задержки, содержащее временную задержку, существующую между сигналами датчиков-преобразователей, например, когда временная задержка существует вследствие эффектов Кориолиса, связанных с массовым расходом через вибрационный измеритель 5. Измеренный член Δt, в конечном счете, определяет массовый расход текучего материала, когда он протекает через вибрационный измеритель 5. Член Δt0 содержит временную задержку с константой калибровки нулевого потока. Член Δt0 типично определяется на производстве и программируется в вибрационный измеритель 5. Временная задержка при члене нулевого расхода Δt0 не будет изменяться, даже когда условия потока изменяются. Коэффициент FCF калибровки расхода является пропорциональным жесткости вибрационного измерителя 5.The term Δt contains an operationally obtained (i.e. measured) time delay value containing the time delay that exists between the signals of the transducers, for example, when the time delay exists due to Coriolis effects associated with mass flow through the vibration meter 5. The measured term Δt, ultimately determines the mass flow rate of the fluid as it flows through vibratory meter 5. The Δt 0 term contains a time delay with a zero flow calibration constant. The Δt 0 term is typically determined at the factory and programmed into the vibration meter 5. The time delay at the zero flow term Δt 0 will not change even when the flow conditions change. The flow calibration factor FCF is proportional to the stiffness of the vibration meter 5.

Давления в текучей среде в вибрационном измерителеFluid Pressures in a Vibrating Meter

Предположим несжимаемую жидкость в устойчивых условиях, скорость, с которой масса входит в контрольный объем (например, трубу) на впуске

Figure 00000033
, равна скорости, с которой она выходит на выпуске (
Figure 00000034
). Этот принцип, что массовый расход
Figure 00000033
на впуске должен быть равен массовому расходу (
Figure 00000034
) на выпуске, иллюстрируется посредством уравнения [2] ниже. Перемещаясь от впуска к выпуску, массовый расход сохраняется в каждой точке вдоль трубы. Однако может быть уменьшение в проходном сечении на полпути между впуском и выпуском. Это уменьшение в проходном сечении требует, чтобы скорость текучей среды возросла (v↑), чтобы поддерживать одинаковый массовый расход и соблюдать сохранение принципов массы.Assume an incompressible fluid under stable conditions, the rate at which the mass enters a control volume (such as a pipe) at the inlet
Figure 00000033
, is equal to the speed with which it exits at the outlet (
Figure 00000034
). This principle that mass flow
Figure 00000033
at the inlet must be equal to the mass flow (
Figure 00000034
) at the outlet is illustrated by Equation [2] below. Moving from inlet to outlet, mass flow is maintained at every point along the pipe. However, there may be a reduction in the flow area halfway between inlet and outlet. This reduction in flow area requires that the fluid velocity be increased (v↑) to maintain the same mass flow rate and respect the conservation of mass principles.

Figure 00000035
; [2]
Figure 00000035
; [2]

где:where:

Figure 00000036
является массовым расходом текучей среды;
Figure 00000036
is the mass flow rate of the fluid;

Figure 00000037
является средней скоростью текучей среды;
Figure 00000037
is the average fluid velocity;

Figure 00000038
является плотностью текучей среды;
Figure 00000038
is the fluid density;

Figure 00000039
является суммарной площадью поперечного сечения;
Figure 00000039
is the total cross-sectional area;

нижний индекс 1 указывает впуск;subscript 1 indicates inlet;

нижний индекс 3 указывает выпуск; иsubscript 3 indicates release; and

нижний индекс 2 указывает середину пути между впуском и выпуском.subscript 2 indicates the middle of the path between intake and exhaust.

Дополнительно, суммарное давление в проточной системе равно сумме динамического давления и статического давления:Additionally, the total pressure in the flow system is equal to the sum of the dynamic pressure and the static pressure:

Figure 00000040
[3]
Figure 00000040
[3]

Динамическое давление

Figure 00000041
может быть определено как:dynamic pressure
Figure 00000041
can be defined as:

Figure 00000042
; [4]
Figure 00000042
; [four]

где члены

Figure 00000038
и
Figure 00000037
определены выше относительно уравнения [2].where members
Figure 00000038
and
Figure 00000037
defined above with respect to equation [2].

Предположим устойчивый, несжимаемый, невязкий, безвихревой поток, уравнение Бернулли дает:Assume a steady, incompressible, inviscid, irrotational flow, Bernoulli's equation gives:

Figure 00000043
; [5]
Figure 00000043
; [5]

Где P ссылается на статическое напряжение, а член ρgz учитывает гидростатический напор вследствие изменений подъема. Более конкретно, g является гравитационной постоянной, а z является высотой. Вязкий фрагмент перепада давления может быть обработан с помощью отдельного члена потерь в уравнении Бернулли.Where P refers to static stress and the term ρgz takes into account hydrostatic head due to lift changes. More specifically, g is the gravitational constant and z is the height. The viscous fragment of the pressure drop can be treated with a separate loss term in the Bernoulli equation.

Figure 00000044
; [6]
Figure 00000044
; [6]

где:where:

Figure 00000045
является коэффициентом трения;
Figure 00000045
is the coefficient of friction;

Figure 00000046
является длиной трубы; и
Figure 00000046
is the length of the pipe; and

Figure 00000047
является диаметром трубы.
Figure 00000047
is the pipe diameter.

Нижнее уравнение [7] является версией уравнения Бернулли, которое учитывает потери на трение, ассоциированные с движением по трубе. Когда текучая среда движется по трубе, текучая среда рассеивает энергию, и давление падает между концами данного участка трубы. Эта потеря в давлении является невосстановимой, так как энергия от текучей среды была потрачена через потери на трение. Соответственно, следующее уравнение может учитывать эту потерю:The lower equation [7] is a version of the Bernoulli equation that takes into account the frictional losses associated with movement through the pipe. As fluid moves through the pipe, the fluid dissipates energy and pressure drops between the ends of that section of pipe. This loss in pressure is irrecoverable since the energy from the fluid has been wasted through frictional losses. Accordingly, the following equation can account for this loss:

Figure 00000048
[7]
Figure 00000048
[7]

Это отношение может быть применено к примерной трубе, описанной выше со ссылкой на уравнение [2]. Когда текучая среда перемещается от впуска к середине пути между впуском и выпуском, существует изменение в скорости, чтобы сохранять массовый расход. Следовательно, в поддержании отношения, показанного в уравнении [7], динамическое давление увеличивается, вынуждая статическое давление уменьшаться. Когда текучая среда перемещается к выпуску от середины пути между впуском и выпуском, статическое давление восстанавливается по тем же принципам. Т.е., перемещаясь к выпуску от середины пути между впуском и выпуском, проходное сечение увеличивается; следовательно, скорость текучей среды уменьшается, вынуждая динамическое давление уменьшаться, в то же время восстанавливая часть первоначального статического давления. Однако, статическое давление на выпуске будет ниже вследствие невосстанавливаемых потерь на трение.This relationship can be applied to the exemplary pipe described above with reference to Equation [2]. As fluid moves from inlet to midway between inlet and outlet, there is a change in velocity to maintain mass flow. Therefore, in maintaining the ratio shown in equation [7], the dynamic pressure increases, causing the static pressure to decrease. When the fluid moves to the outlet from the middle of the path between the inlet and outlet, the static pressure is restored according to the same principles. That is, moving towards the outlet from the middle of the path between the inlet and outlet, the flow area increases; therefore, the fluid velocity decreases, causing the dynamic pressure to decrease while restoring some of the original static pressure. However, the static outlet pressure will be lower due to non-recoverable friction losses.

Это может вынуждать статические давления на впуске и выпуске быть больше давления пара текучей среды, в то время как статическое давление между впуском и выпуском меньше давления пара текучей среды. В результате, хотя статические давления на впуске и выпуске, оба больше давления пара текучей среды, мгновенное испарение или газовыделение могут все еще происходить в трубе. Дополнительно, вибрационный измеритель, такой как расходомер Кориолиса, может быть вставлен в трубопровод, который имеет диаметр, который отличается от диаметра трубки или трубок в вибрационном измерителе. В результате, когда газовыделение обнаруживается в вибрационном измерителе, давление, измеренное в трубопроводе, может не быть давлением пара текучей среды в вибрационном измерителе.This may cause the inlet and outlet static pressures to be greater than the vapor pressure of the fluid, while the static pressure between the inlet and outlet is less than the vapor pressure of the fluid. As a result, although the static pressures at the inlet and outlet are both greater than the vapor pressure of the fluid, flashing or outgassing may still occur in the tube. Additionally, a vibratory meter, such as a Coriolis flow meter, may be inserted into a conduit that has a diameter that is different from the diameter of the tube or tubes in the vibratory meter. As a result, when outgassing is detected in the vibrator, the pressure measured in the pipeline may not be the vapor pressure of the fluid in the vibrator.

Измерительный электронный прибор - коэффициент усиления возбужденияMeasuring electronic device - excitation gain

Фиг. 2 является блок-схемой измерительного электронного прибора 20 вибрационного измерителя 5. В работе вибрационный измеритель 5 предоставляет различные значения измерений, которые могут быть выведены, включающие в себя одно или более из измеренного или усредненного значения массового расхода, объемного расхода, массы отдельного компонента потока и объемных расходов, и суммарного расхода, включающего в себя, например, объемный и массовый расход отдельных компонентов потока.Fig. 2 is a block diagram of the meter electronics 20 of the vibration meter 5. In operation, the vibration meter 5 provides various measurement values that can be output, including one or more of measured or averaged mass flow, volume flow, individual flow component mass, and volume flow, and the total flow, including, for example, the volume and mass flow of the individual components of the flow.

Вибрационный измеритель 5 формирует ответную вибрацию. Ответная вибрация принимается и обрабатывается измерительным электронным прибором 20, чтобы формировать одно или более значений измерения текучей среды. Значения могут наблюдаться, записываться, сохраняться, суммироваться и/или выводиться. Измерительный электронный прибор 20 включает в себя интерфейс 201, систему 203 обработки на связи с интерфейсом 201 и систему 204 хранения на связи с системой 203 обработки. Хотя эти компоненты показаны как отдельные блоки, следует понимать, что измерительный электронный прибор 20 может состоять из различных сочетаний объединенных и/или раздельных компонентов.Vibration meter 5 generates a response vibration. The response vibration is received and processed by the meter electronics 20 to generate one or more fluid measurement values. Values may be observed, recorded, stored, summed and/or output. The meter electronics 20 includes an interface 201, a processing system 203 in communication with the interface 201, and a storage system 204 in communication with the processing system 203. While these components are shown as separate units, it should be understood that meter electronics 20 may be comprised of various combinations of combined and/or separate components.

Интерфейс 201 конфигурируется, чтобы связываться с измерительным узлом 10 вибрационного измерителя 5. Интерфейс 201 может быть сконфигурирован, чтобы соединяться с выводами 100 (см. фиг. 1) и обмениваться сигналами с возбуждающим устройством 180, датчиками-измерителями 170l и 170r и множеством RTD 190, например. Интерфейс 201 может быть дополнительно сконфигурирован, чтобы связываться по каналу 26 связи, например, с внешними устройствами.Interface 201 is configured to communicate with measurement node 10 of vibration meter 5. Interface 201 can be configured to connect to leads 100 (see FIG. 1) and communicate with driver 180, sensors 170l and 170r, and multiple RTDs 190 , for example. The interface 201 can be further configured to communicate over the communication channel 26 with, for example, external devices.

Система 203 обработки может содержать любой вид системы обработки. Система 203 обработки конфигурируется, чтобы извлекать и выполнять сохраненные программы для того, чтобы управлять вибрационным измерителем 5. Система 204 хранения может хранить программы, включающие в себя программу 205 расходомера, программу 211 управления клапаном, программу 213 коэффициента усиления возбуждения и программу 215 давления пара. Система 204 хранения может хранить показатели измерений, принятые значения, рабочие значения и другую информацию. В некоторых вариантах осуществления система хранения хранит массовый расход (m) 221, плотность (ρ) 225, пороговое значение 226 плотности, вязкость (μ) 223, температуру (T) 224, давление 209, коэффициент 306 усиления возбуждения, пороговое значение 302 коэффициента усиления возбуждения, пороговое значение 244 увлечения газа, долю 248 увлечения газа и любые другие переменные, известные в области техники. Программы 205, 211, 213, 215 могут содержать любой отмеченный сигнал, и другие переменные, которые известны в области техники. Другие программы измерения/обработки рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения.Processing system 203 may include any kind of processing system. The processing system 203 is configured to retrieve and execute stored programs in order to control the vibration meter 5. The storage system 204 can store programs including a flowmeter program 205, a valve control program 211, a drive gain program 213, and a steam pressure program 215. The storage system 204 may store measurements, received values, operating values, and other information. In some embodiments, the storage system stores mass flow (m) 221, density (ρ) 225, density threshold 226, viscosity (μ) 223, temperature (T) 224, pressure 209, drive gain 306, gain threshold 302 excitation, gas entrainment threshold 244, gas entrainment fraction 248, and any other variables known in the art. Programs 205, 211, 213, 215 may contain any marked signal, and other variables that are known in the art. Other measurement/processing programs are considered and are within the scope of the description and claims.

Как может быть понятно, больше или меньше значений может быть сохранено в системе 204 хранения. Например, давление пара может быть определено без использования вязкости 223. Например, оценки вязкости на основе падения давления или функции, касающейся трения, как функции расхода. Однако вязкость 223 может быть использована для вычисления числа Рейнольдса, которое затем может быть использовано для определения коэффициента трения. Число Рейнольдса и коэффициент трения могут быть использованы для определения падения вязкостного давления в трубке, такой как трубки 130, 130', описанные выше со ссылкой на фиг. 1. Как может быть понятно, число Рейнольдса может необязательно быть использовано.As can be appreciated, more or fewer values may be stored in the storage system 204. For example, vapor pressure can be determined without using the viscosity 223. For example, estimates of viscosity based on pressure drop or a friction function as a function of flow. However, the viscosity 223 can be used to calculate the Reynolds number, which can then be used to determine the coefficient of friction. The Reynolds number and coefficient of friction can be used to determine the viscous pressure drop in a tube, such as the tubes 130, 130' described above with reference to FIG. 1. As may be appreciated, the Reynolds number may optionally be used.

Программа 205 расходомера может производить и сохранять количественные выражения текучей среды и показатели измерения расхода. Эти значения могут содержать практически мгновенные значения измерения или могут содержать суммированные или накопленные значения. Например, программа 205 расходомера может формировать показатели измерения массового расхода и сохранять их в хранилище массового расхода 221 системы 204 хранения, например. Программа 205 расходомера может формировать показатели измерения плотности 225 и сохранять их в хранилище плотности 225, например. Значения массового расхода 221 и плотности 225 определяются из ответной вибрации, как ранее обсуждалось, и как известно на уровне техники. Массовый расход и другие показатели измерений могут содержать практически мгновенное значение, могут содержать образец, могут содержать усредненное значение в интервале времени или могут содержать накопленное значение в интервале времени. Временной интервал может быть выбран соответствующим блоку времени, в течение которого некоторые состояния текучей среды обнаруживаются, например, только жидкостное состояние текучей среды, или альтернативно, состояние текучей среды, включающее в себя жидкости и увлеченный газ. Кроме того, другой массовый и объемный расход и связанные количественные оценки рассматриваются как находящиеся в рамках описания и формулы изобретения.The flow meter program 205 can produce and store fluid quantities and flow measurements. These values may contain substantially instantaneous measurement values, or may contain summed or accumulated values. For example, the flow meter program 205 may generate mass flow measurements and store them in mass flow storage 221 of storage system 204, for example. The flow meter program 205 may generate density measurements 225 and store them in density storage 225, for example. Mass flow 221 and density 225 are determined from the response vibration as previously discussed and as known in the art. Mass flow and other measurements may contain a substantially instantaneous value, may contain a sample, may contain an average value over a time interval, or may contain an accumulated value over a time interval. The time interval may be selected to correspond to a block of time during which certain fluid states are detected, such as a liquid fluid state only, or alternatively, a fluid state including liquids and entrained gas. In addition, other mass and volume flow rates and associated quantities are considered to be within the scope of the description and claims.

Пороговое значение 302 коэффициента усиления возбуждения может быть использовано, чтобы различать между периодами потока, отсутствия потока, монофазной/двухфазной границы (когда происходит фазовый переход текучей среды) и потока увлеченного газа/смешанной фазы. Аналогично, пороговое значение 226 плотности, применяемое к показателю 225 плотности, также может быть использовано, отдельно или вместе с коэффициентом усиления возбуждения, чтобы различать поток увлечения газа/смешанной фазы. Коэффициент 306 усиления возбуждения может быть использован в качестве показателя для чувствительности вибрации трубки вибрационного измерителя 5 к присутствию текучих сред различных плотностей, таких как жидкая и газообразная фазы, например, без ограничения.Drive gain threshold 302 can be used to distinguish between periods of flow, no flow, mono/two phase boundary (when a fluid phase transition occurs) and entrained gas/mixed phase flow. Likewise, the density threshold 226 applied to the density index 225 can also be used, alone or in conjunction with drive gain, to distinguish gas/mixed phase entrainment flow. The drive gain factor 306 can be used as a measure of the vibration sensitivity of the vibrator tube 5 to the presence of fluids of different densities such as liquid and gaseous phases, for example, without limitation.

Когда используется в данном документе, термин "коэффициент усиления возбуждения" ссылается на измерение величины мощности, необходимой для возбуждения проточных труб до конкретной амплитуды, хотя любое подходящее определение может быть использовано. Например, термин "коэффициент усиления возбуждения" может, в некоторых вариантах осуществления, ссылаться на ток возбуждения, напряжение датчика-измерителя, или любой измеренный или полученный сигнал, который указывает величину мощности, необходимой для возбуждения проточных трубок 130, 130' при конкретной амплитуде. Коэффициент усиления мощности может быть использован для обнаружения многофазного потока посредством использования характеристик коэффициента усиления возбуждения, таких как, например, уровни шума, среднеквадратическое отклонение сигналов, связанные с затуханием измерения и любое другое средство, известное в области техники для обнаружения потока смешанной фазы. Эти показатели могут сравниваться между датчиками-измерителями 170l и 170r, чтобы обнаруживать поток смешанной фазы.As used herein, the term "drive gain" refers to a measurement of the amount of power required to drive the flow tubes to a specific amplitude, although any suitable definition may be used. For example, the term "drive gain" may, in some embodiments, refer to drive current, sensor voltage, or any measured or received signal that indicates the amount of power required to drive flow tubes 130, 130' at a particular amplitude. Power gain can be used to detect multi-phase flow by using drive gain characteristics such as, for example, noise levels, signal standard deviation, measurement attenuation, and any other means known in the art to detect mixed phase flow. These readings can be compared between sensors 170l and 170r to detect mixed phase flow.

Обнаружение фазового перехода текучей средыFluid Phase Change Detection

Фиг. 3 показывает график 300, иллюстрирующий соотношение между коэффициентом усиления возбуждения и газожидкостным соотношением, которое может быть использовано для определения давления пара с помощью коэффициента измерителя давления пара. Как показано на фиг. 3, график 300 включает в себя ось 310 средней доли пустот и ось 320 коэффициента усиления возбуждения. Ось 310 средней доли пустот и ось 320 коэффициента усиления возбуждения приращиваются в процентах, хотя любые подходящие единицы измерения и/или соотношения могут быть использованы.Fig. 3 shows a graph 300 illustrating the relationship between the drive gain and the gas-liquid ratio that can be used to determine the vapor pressure using the coefficient of the vapor pressure meter. As shown in FIG. 3, plot 300 includes an average void fraction axis 310 and a drive gain axis 320. The average void fraction axis 310 and the drive gain axis 320 are incremented as a percentage, although any suitable units and/or ratios may be used.

График 300 включает в себя кривые 330, которые являются соотношениями между коэффициентами усиления возбуждения и газожидкостными соотношениями для различных расходов. Как показано, газожидкостное соотношение является средним значением доли пустот для кривых 330, хотя любое подходящее газожидкостное соотношение, такое как объемная доля газа ("GVF") или доля увлечения газа, может быть использовано, и может быть основано на объеме, площади поперечного сечения или т.п. Как может быть принято во внимание, кривые 330 являются аналогичными, несмотря на то, что ассоциируются с различными расходами. Также показана линия 340 порогового коэффициента усиления возбуждения, которая пересекается с кривыми 330 приблизительно при 0,20-процентной средней доле пустот, которая может быть средней долей 330a пустот, которая соответствует 40% коэффициенту усиления возбуждения. Также показан коэффициент 332 усиления возбуждения истинного давления пара, который равен приблизительно 10%. Коэффициент 332 усиления возбуждения истинного давления пара соответствует текучей среде в измерительном узле, который имеет статическое давление, при котором фазовый переход текучей среды происходит и имеет газожидкостное соотношение, равное нулю.Plot 300 includes curves 330 that are relationships between drive gains and gas-liquid ratios for various flow rates. As shown, the gas-liquid ratio is the average void fraction for curves 330, although any suitable gas-liquid ratio, such as gas volume fraction ("GVF") or gas entrainment fraction, may be used, and may be based on volume, cross-sectional area, or etc. As can be appreciated, the curves 330 are similar despite being associated with different costs. Also shown is a threshold drive gain line 340 that intersects curves 330 at approximately 0.20 percent average void fraction, which may be an average void fraction 330a that corresponds to a 40% drive gain. Also shown is the true vapor pressure excitation gain 332, which is approximately 10%. The true vapor pressure excitation gain 332 corresponds to a fluid in the measurement assembly that has a static pressure at which the fluid phase transition occurs and has a gas-liquid ratio of zero.

Как может быть видно, графики 330 изменяются от коэффициента усиления возбуждения около 10% до коэффициента усиления возбуждения около 100% в диапазоне средних долей пустот от 0,00% приблизительно до 0,60%. Как может быть принято во внимание, относительно небольшое изменение в средней доле пустот приводит к значительному изменению в коэффициенте усиления возбуждения. Это относительно небольшое изменение может гарантировать, что возникновение парообразования может быть точно обнаружено с помощью коэффициента усиления возбуждения.As can be seen, the plots 330 vary from a drive gain of about 10% to a drive gain of about 100% over a range of average void fractions from 0.00% to about 0.60%. As can be taken into account, a relatively small change in the average void fraction results in a significant change in the drive gain. This relatively small change can ensure that the occurrence of vaporization can be accurately detected by the drive gain.

Хотя коэффициент усиления возбуждения 40% показан соответствующим средней доле пустот, равной 0,20%, соответствие может быть особым для процесса. Например, коэффициент усиления возбуждения 40% может соответствовать другим средним долям пустот в других рабочих текучих средах и условиях. Различные текучие среды могут иметь различные давления пара и, следовательно, возникновение парообразования для текучих сред может происходить при различных расходах. Т.е., текучая среда с относительно низким давлением пара будет испаряться с более высокими расходами, а текучая среда с относительно высоким давлением пара может испаряться с более низкими расходами.Although a drive gain of 40% is shown corresponding to an average void fraction of 0.20%, the correspondence may be specific to the process. For example, a drive gain of 40% may correspond to other average void fractions in other operating fluids and conditions. Different fluids may have different vapor pressures and hence the occurrence of vaporization for fluids may occur at different flow rates. That is, a relatively low vapor pressure fluid will vaporize at higher rates, and a relatively high vapor pressure fluid may vaporize at lower rates.

Как может также быть принято во внимание, линия 340 порогового коэффициента усиления возбуждения может быть на альтернативных/других коэффициентах усиления возбуждения. Однако, может быть полезно иметь коэффициент усиления возбуждения 40%, чтобы устранять ложные обнаружения потока увлечения/смешанной фазы, в то же время также гарантируя, что возникновение парообразования корректно обнаруживается.As may also be taken into account, the threshold drive gain line 340 may be at alternative/other drive gains. However, it may be useful to have a drive gain of 40% to eliminate false detections of entrainment/mixed phase flow while also ensuring that the occurrence of vaporization is correctly detected.

Также, графики 330 используют коэффициент усиления возбуждения, но другие сигналы могут быть использованы, такие как измеренная плотность, или т.п. Измеренная плотность может увеличиваться или уменьшаться вследствие наличия пустот в текучей среде. Например, измеренная плотность может, как ни странно, увеличиваться вследствие пустот в относительно высокочастотных вибрационных измерителях вследствие эффекта скорости звука. В относительно низкочастотных измерителях измеренная плотность может уменьшаться вследствие того, что плотность пустот меньше по сравнению с текучей средой. Эти и другие сигналы могут быть использованы отдельно или в сочетании, чтобы обнаруживать присутствие пара в измерительном узле.Also, plots 330 use a drive gain, but other signals may be used, such as measured density, or the like. The measured density may increase or decrease due to the presence of voids in the fluid. For example, the measured density can, oddly enough, increase due to voids in relatively high frequency vibratory meters due to the effect of the speed of sound. In relatively low frequency meters, the measured density may decrease due to the fact that the void density is less compared to the fluid. These and other signals can be used alone or in combination to detect the presence of steam in the meter assembly.

Как обсуждалось выше, 0,20-процентное среднее значение доли пустот может быть эталонной средней долей 330a пустот, которая соответствует 40-процентному значению коэффициента усиления возбуждения, который может быть там, где линия 340 порогового коэффициента усиления возбуждения пересекается с осью 320 коэффициента усиления возбуждения. Соответственно, когда измеренный коэффициент усиления возбуждения равен 40% для текучей среды в измерительном узле, таком как измерительный узел 10, описанный выше, тогда средняя доля пустот текучей среды может быть около 0,20%. Доля пустот около 0,20% может соответствовать давлению текучей среды вследствие газа, присутствующего в текучей среде. Например, доля пустот около 0,20% может соответствовать, например, значению статического давления.As discussed above, the 0.20 percent average void fraction may be a reference average void fraction 330a that corresponds to a 40 percent drive gain value, which may be where the threshold drive gain line 340 intersects with the drive gain axis 320 . Accordingly, when the measured drive gain is 40% for the fluid in the measurement assembly, such as the measurement assembly 10 described above, then the average fluid void fraction may be about 0.20%. A void fraction of about 0.20% may correspond to fluid pressure due to the gas present in the fluid. For example, a void fraction of about 0.20% may correspond, for example, to a static pressure value.

Благодаря определенному соотношению между коэффициентом усиления возбуждения, или другим сигналом, таким как плотность, и эталонной средней долей 330a пустот, которая может быть эталонным газожидкостным соотношением, значение давления пара может быть ассоциировано с коэффициентом измерителя давления пара. Например, измерительный узел может вибрировать, в то время как статическое давление повышается или понижается, до тех пор, пока фазовый переход текучей среды не будет обнаружен. Значение давления пара может затем быть определено из статического давления, как будет описано более подробно в последующем со ссылкой на фиг. 4. Определенное значение давления пара может соответствовать, например, статическому давлению на линии 340 порогового коэффициента усиления возбуждения. Это определенное значение давления пара может быть отрегулировано посредством коэффициента измерителя давления пара, чтобы соответствовать коэффициенту 332 усиления возбуждения истинного давления пара, который существует там, где происходит фазовый переход, или встречается монофазная/двухфазная граница. Соответственно, хотя присутствие газа в текучей среде может быть обнаружено при статическом давлении, которое отличается от истинного давления пара текучей среды, истинное значение давления пара может, тем не менее, быть определено.Due to a certain relationship between the drive gain, or other signal such as density, and the reference average void fraction 330a, which may be the reference gas-liquid ratio, the vapor pressure value may be associated with the vapor pressure meter coefficient. For example, the meter assembly may vibrate as the static pressure rises or falls until a fluid phase change is detected. The vapor pressure value can then be determined from the static pressure, as will be described in more detail in the following with reference to FIG. 4. The determined vapor pressure value may correspond to, for example, the static pressure on threshold drive gain line 340. This determined vapor pressure value can be adjusted by the vapor pressure meter gain to match the true vapor pressure excitation gain 332 that exists where a phase transition occurs or a mono/two phase boundary is encountered. Accordingly, although the presence of gas in a fluid can be detected at a static pressure that differs from the true vapor pressure of the fluid, the true vapor pressure can still be determined.

Используя эталонную среднюю долю 330a пустот в качестве примера, статическое давление в измерительном узле может уменьшаться до тех пор, пока коэффициент усиления возбуждения не достигнет 40%, тем самым, указывая, что текучая среда в измерительном узле имеет среднюю долю пустот 0,20%. Система обработки, такая как система 203 обработки, описанная выше, может определять, что текучая среда начала испаряться при статическом давлении, т.е., например, пропорционально более высоком по сравнению со статическим давлением, соответствующим 40-процентному коэффициенту усиления возбуждения. Например, истинное значение давления пара может быть ассоциировано с коэффициентом усиления возбуждения, равным приблизительно 10%. Как может быть принято во внимание, вследствие неопределенностей, подразумеваемых в вычислении статического давления (например, погрешностей от датчика давления, погрешностей измерения расхода и т.д.), истинное давление пара может быть пропорционально более низким по сравнению с вычисленным статическим давлением, которое ассоциируется с 40% коэффициентом усиления возбуждения. Истинное давление пара соответствует статическому давлению текучей среды, когда происходит фазовый переход текучей среды, но газожидкостное соотношение равно нулю.Using the reference average void fraction 330a as an example, the static pressure in the sensing assembly may decrease until the drive gain reaches 40%, thereby indicating that the fluid in the sensing assembly has an average void fraction of 0.20%. The treatment system, such as the treatment system 203 described above, may determine that the fluid has begun to vaporize at static pressure, i.e., for example, proportionally higher than the static pressure corresponding to a 40 percent drive gain. For example, the true vapor pressure may be associated with a drive gain of approximately 10%. As can be appreciated, due to the uncertainties implied in the static pressure calculation (e.g., errors from the pressure transducer, flow measurement errors, etc.), the true vapor pressure may be proportionally lower than the calculated static pressure that is associated with 40% drive gain. The true vapor pressure corresponds to the static pressure of the fluid when the fluid phase transition occurs, but the gas-liquid ratio is zero.

Таким образом, измеренный коэффициент усиления возбуждения может быть использован, чтобы обнаруживать газ, кроме того, может приводить в результате к очень точному истинному значению давления пара. С большей конкретикой, в мгновение, когда газовыделение происходит впервые, с несколькими очень маленькими присутствующими пузырьками, коэффициент усиления возбуждения может не увеличиваться сверх линии 340 порогового коэффициента усиления возбуждения для обнаружения. Динамическое давление может быть увеличено, например, посредством насоса, который продолжает увеличивать расход до тех пор, пока статическое давление не упадет, так что коэффициент усиления возбуждения пересекает линию 340 порогового коэффициента усиления возбуждения. В зависимости от прикладной задачи, это вычисленное статическое давление (например, нескорректированное давление пара) может быть скорректировано (например, отрегулировано - понижено или повышено) посредством коэффициента измерителя давления пара, равного, например, 1 фунт/дюйм2, чтобы учитывать задержку в обнаружении фазового перехода текучей среды. Т.е. коэффициент измерителя давления пара может быть определен и применен к нескорректированному показателю измерения давления пара как функция коэффициента усиления возбуждения, чтобы учитывать разницу в коэффициенте усиления возбуждения, при котором газ обнаруживается, и истинным давлением пара с тем, чтобы обнаруживать очень маленькие объемы газа.Thus, the measured drive gain can be used to detect the gas, and can also result in a very accurate true vapor pressure. More specifically, the instant gassing first occurs, with a few very small bubbles present, the drive gain may not increase beyond the threshold drive gain line 340 for detection. The dynamic pressure may be increased, for example, by a pump that continues to increase the flow until the static pressure drops so that the drive gain crosses the threshold drive gain line 340. Depending on the application, this calculated static pressure (eg, uncorrected vapor pressure) can be corrected (eg, adjusted - reduced or increased) by a vapor pressure meter factor of, for example, 1 psi to account for the delay in detection phase transition of the fluid. Those. The vapor pressure gauge factor can be determined and applied to the uncorrected vapor pressure reading as a function of drive gain to account for the difference in drive gain at which gas is detected and the true vapor pressure so as to detect very small volumes of gas.

Обращаясь к фиг. 3 в качестве примера, измеренный коэффициент усиления возбуждения, равный 40%, может соответствовать статическому давлению текучей среды в измерительном узле, т.е., например, на 1 фунт/дюйм2 меньше статического давления, соответствующего коэффициенту усиления возбуждения, ассоциированному с истинным давлением пара. Соответственно, вибрационный измеритель 5, или измерительный электронный прибор 20, или любой подходящий электронный прибор, может определять, что коэффициент измерителя давления пара равен 1 фунт/дюйм2, и добавлять это значение к статическому давлению, ассоциированному с 40-процентным коэффициентом усиления возбуждения. В результате, вибрационный измеритель 5 может точно обнаруживать фазовый переход текучей среды и, следовательно, также точно определять давление пара текучей среды с помощью коэффициента усиления возбуждения.Referring to FIG. 3, by way of example, a measured drive gain of 40% may correspond to the static pressure of the fluid in the meter assembly, i.e., for example, 1 psi less than the static pressure corresponding to the drive gain associated with true pressure. pair. Accordingly, vibration meter 5 or meter electronics 20, or any suitable electronic device, may determine that the vapor pressure meter gain is 1 psi and add this value to the static pressure associated with a 40 percent drive gain. As a result, the vibration meter 5 can accurately detect the phase change of the fluid, and therefore also accurately determine the vapor pressure of the fluid with the drive gain.

Однако, другое средство обнаружения фазового перехода может быть использовано, которое не использует коэффициент усиления возбуждения. Например, фазовый переход может быть обнаружен посредством акустического измерения, рентгеновских измерений, оптических измерений и т.д. Также, сочетания вышеупомянутых реализаций могут быть рассмотрены. Например, обходная линия, которая проходит вертикально в контуре с акустическими и/или оптическими измерениями, распределенными вертикально, чтобы определять, где газ впервые выделяется. Эта высота будет затем предоставлять необходимые входные данные для вычисления давления пара текучей среды в вибрационном измерителе 5, как объясняется в последующем.However, another phase transition detection means can be used that does not use the drive gain. For example, a phase transition can be detected through acoustic measurements, X-ray measurements, optical measurements, and so on. Also, combinations of the above implementations may be considered. For example, a bypass line that runs vertically in a loop with acoustic and/or optical measurements distributed vertically to determine where gas is first released. This height will then provide the necessary input to calculate the vapor pressure of the fluid in the vibration meter 5, as explained in the following.

Падение давления в вибрационном измерителеPressure drop in vibrating meter

Фиг. 4 показывает график 400, иллюстрирующий то, как статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе может быть использовано для определения давления пара. Как показано на фиг. 4, график 400 включает в себя ось 410 позиции и ось 420 статического давления. Ось 410 позиции не показана с какими-либо конкретными единицами измерения длины, но может быть в единицах дюймов, хотя любая подходящая единица измерения может быть использована. Ось 420 статического давления существует в единицах фунтов на квадратный дюйм (фунт/дюйм2), хотя любая подходящая единица измерения может быть использована. Ось 410 позиции находится в диапазоне от впуска ("IN") до выпуска ("OUT") вибрационного измерителя.Fig. 4 shows a graph 400 illustrating how the static pressure of a fluid in a vibrating meter can be used to determine vapor pressure. As shown in FIG. 4, graph 400 includes a position axis 410 and a static pressure axis 420. Position axis 410 is not shown in any particular length unit, but may be in units of inches, although any suitable unit of measure may be used. The static pressure axis 420 exists in units of pounds per square inch (psi), although any suitable unit of measurement may be used. Position axis 410 ranges from inlet ("IN") to outlet ("OUT") of the vibration meter.

Соответственно, позиция от IN до OUT может соответствовать текучей среде, например, в измерительном узле 10, показанном на фиг. 1. В этом примере область от IN приблизительно до A может соответствовать фрагменту измерительного узла 10 между фланцем 103 до блока 120 установки трубки. Область приблизительно от A приблизительно до G может соответствовать трубкам 130, 130' между блоками 120, 120' монтажа. Область от G до OUT может соответствовать фрагменту измерительного узла 10 от блока 120' монтажа до фланца 103'. Соответственно, текучая среда в измерительном узле 10 (например, в позиции, находящейся в диапазоне от IN до OUT) может не включать в себя текучую среду, например, в трубопроводе, в который измерительный узел 10 вставлен. Текучая среда в измерительном узле 10 может быть текучей средой в трубках 130, 130'.Accordingly, the position from IN to OUT may correspond to the fluid, for example, in the measuring unit 10 shown in FIG. 1. In this example, the region from IN to approximately A may correspond to a fragment of the measuring node 10 between the flange 103 to the block 120 tube installation. A region from approximately A to approximately G may correspond to the tubes 130, 130' between the mounting blocks 120, 120'. The area from G to OUT may correspond to a fragment of the measuring unit 10 from the mounting block 120' to the flange 103'. Accordingly, the fluid in the meter assembly 10 (eg, at a position ranging from IN to OUT) may not include the fluid, eg, in the conduit into which the meter assembly 10 is inserted. The fluid in the meter assembly 10 may be the fluid in the tubes 130, 130'.

График 400 также включает в себя график 430 нулевого динамического давления и график 440 изменения динамического давления. График 430 нулевого динамического давления показывает отсутствие изменения в динамическом давлении - давление, как предполагается, должно снижаться линейно от впуска до выпуска вибрационного измерителя. График 440 изменения динамического давления может представлять фактическое давление в вибрационном измерителе, вставленном в трубопровод, при этом диаметр трубки или трубок вибрационного измерителя меньше диаметра трубопровода. Примерный вибрационный измеритель 5 показан на фиг. 1, хотя любой подходящий вибрационный измеритель может быть использован. Соответственно, текучая среда в измерительном узле, таком как измерительный узел 10, описанный выше, может иметь уменьшенное статическое давление вследствие увеличения в динамическом давлении. Также показана линия 450 давления пара, представляющая давление пара текучей среды в вибрационном измерителе.The plot 400 also includes a zero dynamic pressure plot 430 and a dynamic pressure change plot 440. The zero dynamic pressure plot 430 shows no change in dynamic pressure - the pressure is expected to decrease linearly from the inlet to the outlet of the vibration meter. The dynamic pressure graph 440 may represent the actual pressure in the vibrator inserted into the pipeline, with the diameter of the vibrator tube or tubes being smaller than the diameter of the pipeline. An exemplary vibration meter 5 is shown in FIG. 1, although any suitable vibration meter may be used. Accordingly, the fluid in a measurement assembly, such as the measurement assembly 10 described above, may have a reduced static pressure due to an increase in dynamic pressure. Also shown is a vapor pressure line 450 representing the vapor pressure of the fluid in the vibration meter.

График 440 изменения динамического давления включает в себя участок 440a падения статического давления, участок 440b потерь на трение и участок 440c повышения статического давления. График 440 изменения динамического давления также включает в себя минимальное статическое давление 440d. Участок 440a падения статического давления может быть вследствие увеличения в скорости текучей среды, вызывающего повышение динамического давления для этого участка вибрационного измерителя. Участок 440b потерь на трение может соответствовать фрагменту постоянного диаметра трубки или трубок в вибрационном измерителе. Соответственно, участок 440b потерь на трение может не отражать увеличение в скорости текучей среды и, следовательно, может не отражать увеличение в динамическом давлении. Участок 440c повышения статического давления может быть вследствие снижения скорости текучей среды, и, следовательно, снижение статического давления во время участка 440a падения статического давления может быть восстановлено. Участок 440a падения статического давления и участок 440c повышения статического давления могут быть изменениями статического давления в измерительном узле.The dynamic pressure graph 440 includes a static pressure drop portion 440a, a friction loss portion 440b, and a static pressure increase portion 440c. The dynamic pressure graph 440 also includes the minimum static pressure 440d. The static pressure drop section 440a may be due to an increase in fluid velocity causing an increase in dynamic pressure for that section of the vibrator. Friction loss portion 440b may correspond to a portion of a constant diameter tube or tubes in a vibration meter. Accordingly, friction loss portion 440b may not reflect an increase in fluid velocity and therefore may not reflect an increase in dynamic pressure. The static pressure increase section 440c may be due to a decrease in the fluid velocity, and therefore the decrease in static pressure during the static pressure drop section 440a can be restored. The static pressure drop portion 440a and the static pressure increase portion 440c may be static pressure changes at the meter assembly.

Фрагмент графика 440 изменения динамического давления, лежащий ниже линии 450 давления пара, который включает в себя минимальное статическое давление 440d, может соответствовать позициям (например, приблизительно от позиции E до слегка позже позиции G), где фазовый переход текучей среды происходит в текучей среде в измерительном узле, таком как измерительный узел 10, описанный выше. Как может быть видно на фиг. 4, минимальное статическое давление 440d находится ниже линии 450 давления пара. Это указывает, что график 440 изменения динамического давления может быть сдвинут вверх посредством повышения статического давления текучей среды в измерительном узле. Однако, если статическое давление должно было быть увеличено приблизительно на 5 фунт/дюйм2 с тем, чтобы сдвигать график 440 изменения динамического давления вверх до тех пор, пока минимальное статическое давление 440d не будет лежать на линии 450 давления пара, фазовый переход текучей среды может быть обнаружен. Так как статическое давление увеличивается, газ или пар в текучей среде в измерительном узле может становиться жидкостью. Наоборот, если график 440 изменения динамического давления будет выше линии 450 давления пара, и статическое давление текучей среды в измерительном узле будет уменьшаться до тех пор, пока минимальное статическое давление 440d не станет лежать на линии давления пара, тогда фазовый переход текучей среды может быть формированием газа или пара в текучей среде.The portion of the dynamic pressure graph 440 below the vapor pressure line 450 that includes the minimum static pressure 440d may correspond to positions (e.g., approximately from position E to slightly after position G) where a fluid phase transition occurs in the fluid at measuring node, such as the measuring node 10 described above. As can be seen in FIG. 4, the minimum static pressure 440d is below the vapor pressure line 450. This indicates that the dynamic pressure graph 440 can be shifted upward by increasing the static pressure of the fluid in the measurement assembly. However, if the static pressure were to be increased by approximately 5 psig in order to shift the dynamic pressure curve 440 upward until the minimum static pressure 440d lies on the vapor pressure line 450, a fluid phase change could occur. be discovered. As the static pressure increases, the gas or vapor in the fluid in the meter assembly may become liquid. Conversely, if the dynamic pressure curve 440 is above the vapor pressure line 450 and the static fluid pressure in the meter assembly decreases until the minimum static pressure 440d lies on the vapor pressure line, then a fluid phase transition may be forming gas or vapor in a fluid medium.

Как может быть видно на фиг. 4, участок 440b потерь на трение уменьшается от статического давления около 68 дюйм/фунт2 в позиции A до статического давления около 55 фунт/дюйм2 в позиции G. Как может быть принято во внимание, статическое давление около 55 фунт/дюйм2 в позиции G меньше линии 450 давления пара, которая находится примерно в 58 фунт/дюйм2. В результате, даже если статические давления на впуске и выпуске больше линии 450 давления пара, текучая среда в вибрационном измерителе может все еще мгновенно испаряться или выделять газ.As can be seen in FIG. 4, friction loss portion 440b decreases from a static pressure of about 68 lb/in 2 at position A to a static pressure of about 55 lb/in 2 at position G. As can be taken into account, a static pressure of about 55 lb/in 2 at position G is less than steam pressure line 450, which is about 58 psi . As a result, even if the inlet and outlet static pressures are greater than the vapor pressure line 450, the fluid in the vibrating meter may still flash or outgas.

Соответственно, статическое давление на впуске и выпуске непосредственно не соответствует давлению пара текучей среды. Другими словами, давление пара текучей среды может не быть непосредственно определено из статического давления текучей среды в трубопроводе или внешне по отношению к измерительному узлу. Статическое давление в измерительном узле 10 или, более конкретно, в трубках 130, 130', может быть точно определено, например, с помощью измерений давления на впуске и выпуске и ввода размеров вибрационного измерителя 5 (например, диаметра и длины трубки 130, 130'). Однако, чтобы точно определять давление пара, фазовый переход в текучей среде в вибрационном измерителе 5 может быть необходимо индуцировать, что может быть вызвано посредством изменения статического давления текучей среды в вибрационном измерителе 5.Accordingly, the static pressure at the inlet and outlet does not directly correspond to the vapor pressure of the fluid. In other words, the vapor pressure of the fluid may not be directly determined from the static pressure of the fluid in the conduit or external to the sensing assembly. The static pressure in the measuring assembly 10, or more specifically in the tubes 130, 130', can be accurately determined, for example, by measuring the inlet and outlet pressures and entering the dimensions of the vibration meter 5 (for example, the diameter and length of the tube 130, 130' ). However, in order to accurately determine the vapor pressure, a phase change in the fluid in the vibrator 5 may need to be induced, which can be caused by changing the static pressure of the fluid in the vibrator 5.

Изменение статического давления текучей средыFluid static pressure change

Фиг. 5 показывает систему 500 для определения давления пара текучей среды. Как показано на фиг. 5, система 500 является обходом, который включает в себя обходной впуск и обходной выпуск, которые соединяются с трубопроводом 501. Система 500 включает в себя насос 510 в жидкостном сообщении с выпуском вибрационного измерителя 5, иллюстрированного как расходомер Кориолиса, и обходным выпуском. Датчик 520 давления на впуске находится в жидкостном сообщении с впуском вибрационного измерителя 5 и обходным впуском. Датчик 530 давления на выпуске размещается между выпуском вибрационного измерителя 5 и насосом 510 и конфигурируется, чтобы измерять статическое давление текучей среды на выпуске вибрационного измерителя 5. Устройство 540 управления расходом, которое показано как клапан, размещается между обходным впуском и датчиком 520 давления на впуске.Fig. 5 shows a system 500 for determining the vapor pressure of a fluid. As shown in FIG. 5, system 500 is a bypass that includes a bypass inlet and a bypass outlet that connect to conduit 501. System 500 includes a pump 510 in fluid communication with an outlet of vibratory meter 5, illustrated as a Coriolis flowmeter, and a bypass outlet. The inlet pressure sensor 520 is in fluid communication with the inlet of the vibration meter 5 and the bypass inlet. An outlet pressure sensor 530 is placed between the outlet of the vibrator 5 and pump 510 and is configured to measure the static pressure of the fluid at the outlet of the vibrator 5. A flow control device 540, which is shown as a valve, is placed between the bypass inlet and the inlet pressure sensor 520.

Насос 510 может быть любым подходящим насосом, который может, например, увеличивать скорость текучей среды в вибрационном измерителе 5. Насос 510 может, например, включать в себя привод переменной частоты. Привод переменной частоты может предоставлять возможность насосу 510 регулировать скорость текучей среды для текучей среды в системе 500. Например, привод переменной частоты может увеличивать скорость текучей среды для текучей среды через вибрационный измеритель 5, хотя скорость текучей среды может быть увеличена посредством любого подходящего насоса. Посредством увеличения скорости текучей среды насос 510 может увеличивать динамическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, повышая скорость текучей среды.Pump 510 may be any suitable pump that may, for example, increase the velocity of the fluid in vibrator 5. Pump 510 may, for example, include a variable frequency drive. The variable frequency drive may allow the pump 510 to control the fluid velocity of the fluid in the system 500. For example, the variable frequency drive may increase the fluid velocity of the fluid through vibrator 5, although the fluid velocity may be increased by any suitable pump. By increasing the speed of the fluid, the pump 510 can increase the dynamic pressure of the fluid in the vibrator 5, increasing the speed of the fluid.

Соответственно, статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5 может снижаться. В качестве иллюстрации, со ссылкой на фиг. 4, насос 510 может вынуждать график 440 изменения динамического давления сдвигаться вниз. Соответственно, хотя не показано на фиг. 4, если график 440 изменения динамического давления должен быть выше линии 450 давления пара, насос 510 может индуцировать мгновенное испарение или выделение газа, вынуждая график 440 изменения динамического давления сдвигаться вниз. Аналогично, сдвигая график 440 изменения динамического давления вверх до или выше линии 450 давления пара, газ или пар в текучей среде могут становиться жидкостью.Accordingly, the static pressure of the fluid in the vibrating meter 5 can be reduced. As an illustration, with reference to FIG. 4, the pump 510 may cause the dynamic pressure curve 440 to move down. Accordingly, although not shown in FIG. 4, if the dynamic pressure curve 440 is to be above the vapor pressure line 450, the pump 510 may induce flashing or outgassing, causing the dynamic pressure curve 440 to move downward. Similarly, by shifting the dynamic pressure curve 440 up to or above the vapor pressure line 450, the gas or vapor in the fluid may become a liquid.

Датчик 520 давления на впуске и датчик 530 давления на выпуске могут быть любым подходящим датчиком давления, сконфигурированным, чтобы измерять любое давление текучей среды. Например, датчик 520 давления на впуске и датчик 530 давления на выпуске могут измерять статическое давление текучей среды в системе 500. Дополнительно, или альтернативно, датчик 520 давления на впуске и датчик 530 давления на выпуске могут измерять суммарное давление текучей среды в системе 500. В одном примере динамическое давление текучей среды может быть определено, беря разницу между суммарным давлением и статическим давлением текучей среды в системе 500 согласно уравнению [3] выше. Например, датчик 520 давления на впуске может измерять суммарное давление и статическое давление текучей среды рядом с, или на, впуске вибрационного измерителя 5. Датчик 520 давления на впуске и/или измерительный электронный прибор 20 в вибрационном измерителе 5 могут определять динамическое давление на впуске вибрационного измерителя 5.Inlet pressure sensor 520 and outlet pressure sensor 530 may be any suitable pressure sensor configured to measure any fluid pressure. For example, inlet pressure sensor 520 and outlet pressure sensor 530 may measure the static pressure of the fluid in system 500. Additionally, or alternatively, inlet pressure sensor 520 and outlet pressure sensor 530 may measure the total fluid pressure in system 500. In one example, the dynamic fluid pressure can be determined by taking the difference between the total pressure and the static pressure of the fluid in the system 500 according to equation [3] above. For example, inlet pressure sensor 520 may measure the total pressure and static pressure of the fluid adjacent to, or at, the inlet of vibrator 5. Inlet pressure sensor 520 and/or meter electronics 20 in vibrator 5 may detect dynamic inlet pressure of vibrator 5. meter 5.

Устройство 540 регулирования расхода может увеличивать скорость текучей среды для текучей среды в системе 500, когда позиция устройства 540 регулирования расхода перемещается из частично закрытой позиции в полностью открытую позицию. Например, посредством уменьшения ограничения потока системы 500 на впуске вибрационного измерителя 5, скорость текучей среды может увеличиваться в соответствии с уравнением [2] выше. Это может сдвигать график 440 изменения динамического давления вниз с тем, чтобы индуцировать мгновенное испарение или выделение газа. Наоборот, устройство 540 регулирования расхода может уменьшать скорость текучей среды для текучей среды в системе 500, тем самым, сдвигая график 440 изменения динамического давления вверх и тем самым вынуждая газ или пар конденсироваться.The flow control device 540 may increase the fluid velocity of the fluid in the system 500 when the position of the flow control device 540 moves from a partially closed position to a fully open position. For example, by reducing the flow restriction of the system 500 at the inlet of the vibratory meter 5, the fluid velocity can be increased in accordance with equation [2] above. This may shift the dynamic pressure curve 440 down so as to induce flashing or outgassing. Conversely, the flow control device 540 may decrease the fluid velocity of the fluid in the system 500, thereby shifting the dynamic pressure curve 440 upward and thereby causing the gas or vapor to condense.

Когда устройство 540 регулирования расхода открывается, скорость текучей среды будет увеличиваться, но, таким образом, будет статическое давление на впуске вибрационного измерителя 5, и наоборот. Сочетание устройства 540 регулирования расхода с насосом 510 может предоставлять предпочтительное условие процесса посредством частичного закрытия устройства 540 регулирования расхода (например, чтобы ограничивать поток и снижать давление ниже по потоку от устройства 540 регулирования расхода) и увеличения скорости насоса (например, увеличения расхода), чтобы получать желательно более низкое статическое давление и более высокую скорость.When the flow control device 540 is opened, the fluid velocity will increase, but thus there will be static pressure at the inlet of the vibrating meter 5, and vice versa. The combination of flow control device 540 with pump 510 can provide a preferred process condition by partially closing flow control device 540 (eg, to restrict flow and reduce pressure downstream of flow control device 540) and increasing pump speed (eg, increasing flow) to to obtain desirable lower static pressure and higher speed.

Хотя статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, или, более конкретно, измерительном узле 10 в вибрационном измерителе 5, может быть изменено с помощью насоса 510 или устройства 540 регулирования расхода, или сочетания того и другого, как описано выше, другое средство изменения статического давления может быть использовано. Например, высота z вибрационного измерителя 5 может изменяться. Чтобы уменьшать статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, высота z может быть увеличена. Чтобы увеличивать статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, высота z может быть уменьшена. Высота z вибрационного измерителя 5 может быть изменена любым подходящим средством, таким как моторизованный подъемник между вибрационным измерителем 5 и трубопроводом 501 и меха между вибрационным измерителем 5, например, устройством 540 регулирования расхода и насосом 510. Другое средство может быть использовано, также как сочетание различных средств (например, насоса 510, устройства 540 регулирования расхода и/или моторизованного подъемника).While the static pressure of the fluid in the vibrator 5, or more specifically the meter assembly 10 in the vibrator 5, can be changed by pump 510 or flow control device 540, or a combination of both as described above, another means of changing the static pressure can be used. For example, the height z of the vibration meter 5 may vary. In order to reduce the static pressure of the fluid in the vibration meter 5, the height z can be increased. In order to increase the static pressure of the fluid in the vibration meter 5, the height z can be reduced. The height z of the vibrator 5 can be changed by any suitable means, such as a motorized hoist between the vibrator 5 and conduit 501 and a bellows between the vibrator 5, such as a flow control device 540 and a pump 510. Other means may be used, as well as a combination of different means (eg, a pump 510, a flow control device 540, and/or a motorized lift).

Например, если расход через обход является достаточным, насос может не быть обязательно использован. Только устройство 540 регулирования расхода может быть использовано. Устройство 540 регулирования расхода может быть установлено в других местоположениях, таких как ниже по потоку от вибрационного измерителя 5. Альтернативно, устройство 540 регулирования расхода может не быть использовано, например, когда насос 510 и/или моторизованный подъемник используется. В другом альтернативном примере измеритель может быть установлен в главной линии, а не в обходной. Дополнительно, или альтернативно, только единственный датчик давления может быть применен. Например, только датчик 530 давления на выпуске может быть использован. Датчики 520, 530 давления на впуске и/или выпуске могут быть расположены в альтернативных местах. Датчик 530 давления на выпуске и его местоположение могут быть полезными, так как статическое давление в местоположении датчика 530 давления на выпуске может, по существу, стабилизироваться относительно скорости текучей среды, после того как текучая среда в измерительном узле 10 находится при давлении пара. Т.е. любое дополнительное увеличение в скорости текучей среды может не вызывать существенное уменьшение в статическом давлении, измеренном датчиком 530 давления на выпуске.For example, if the flow through the bypass is sufficient, the pump may not necessarily be used. Only the flow control device 540 can be used. The flow control device 540 may be installed in other locations, such as downstream of the vibration meter 5. Alternatively, the flow control device 540 may not be used, for example, when a pump 510 and/or a motorized lift is used. In another alternative example, the meter may be installed in the main line instead of the bypass. Additionally, or alternatively, only a single pressure sensor may be used. For example, only the outlet pressure sensor 530 may be used. Inlet and/or outlet pressure sensors 520, 530 may be located in alternative locations. The outlet pressure sensor 530 and its location can be useful because the static pressure at the outlet pressure sensor 530 location can substantially stabilize relative to the fluid velocity after the fluid in the sensing assembly 10 is at vapor pressure. Those. any additional increase in fluid velocity may not cause a significant decrease in the static pressure measured by outlet pressure sensor 530.

Дополнительная информация может быть выведена из измерения давления пара. Например, если протекающая жидкость является смесью двух или более беспримесных веществ, давление пара может быть использовано для оценки концентраций жидкой фазы беспримесных компонентов (т.е. объемных или массовых долей компонентов) с помощью законов Дальтона и Рауля. Корреляции для стандартных углеводородов или других текучих сред могут быть помещены в передатчик и добавлены в качестве признака, аналогично текущим кривым измерения концентрации. Дополнительно, концентрация соли или других нелетучих растворов может быть определена. Эти идеи объясняются в последующем:Additional information can be derived from vapor pressure measurements. For example, if the flowing liquid is a mixture of two or more pure substances, vapor pressure can be used to estimate the concentrations of the liquid phase of the pure components (ie, volume or mass fractions of components) using Dalton's and Raoult's laws. Correlations for standard hydrocarbons or other fluids can be placed in the transmitter and added as a feature, similar to current concentration measurement curves. Additionally, the concentration of salt or other non-volatile solutions can be determined. These ideas are explained in the following:

Закон Дальтона о добавочных давлениях, как выражено в уравнении [8], утверждает, что суммарное давление, оказываемое смесью газов, Pm, равно сумме давлений, оказываемых каждым компонентом смеси, Pi, если каждый компонент существует отдельно при той же температуре и объеме, что и смесь.Dalton's law of additional pressures, as expressed in equation [8], states that the total pressure exerted by a mixture of gases, P m , is equal to the sum of the pressures exerted by each component of the mixture, P i , if each component exists separately at the same temperature and volume , which is the mixture.

Figure 00000049
[8]
Figure 00000049
[eight]

При низких давлениях, оказываемых в системе 500, показанной на фиг. 5, поведение газов может быть предположено как приближающееся к идеальному поведению газа, когда закон Дальтона наилучшим образом прогнозирует поведение газовых смесей.At the low pressures exerted in the system 500 shown in FIG. 5, the behavior of gases can be assumed to approximate ideal gas behavior when Dalton's law best predicts the behavior of gas mixtures.

Закон Рауля, который выражен в уравнении [9], утверждает, что частичное давление каждого компонента, Pi, идеальной смеси жидкостей равно давлению пара беспримесного компонента, Pi *, умноженному на его молярную долю в жидкой смеси или двухкомпонентной текучей среде, xi.Raoult's law, which is expressed in equation [9], states that the partial pressure of each component, P i , of an ideal mixture of liquids is equal to the vapor pressure of the pure component, P i * , multiplied by its mole fraction in the liquid mixture or two-component fluid, x i .

Figure 00000050
[9]
Figure 00000050
[9]

С помощью вышеописанных уравнений и справочных таблиц давления пара для беспримесных компонентов концентрации жидкости для идеальной бинарной или двухкомпонентной текучей среды могут быть получены:Using the equations described above and the vapor pressure lookup tables for the pure components of the liquid concentration for an ideal binary or two-component fluid, the following can be obtained:

Figure 00000001
, [10]
Figure 00000001
, [ten]

где:where:

Pm является суммой давлений, оказываемых каждым компонентом смеси, и может быть равно давлению пара многокомпонентной текучей среды, такой как бинарная или двухкомпонентная текучая среда; иP m is the sum of the pressures exerted by each component of the mixture and may be equal to the vapor pressure of a multi-component fluid, such as a binary or two-component fluid; and

Figure 00000051
,
Figure 00000052
являются соответствующими частичными давлениями первого и второго компонента в двухкомпонентной текучей среде.
Figure 00000051
,
Figure 00000052
are the respective partial pressures of the first and second components in the two-component fluid.

Как может быть принято во внимание, вследствие того, что многокомпонентная текучая среда является бинарной или двухкомпонентной текучей средой, первая молярная доля

Figure 00000005
равна целому минус вторая молярная доля
Figure 00000006
:
Figure 00000053
. Последующий пример иллюстрирует использование измеренного давления пара для определения концентраций жидкостей бинарной смеси.As can be taken into account, due to the fact that the multi-component fluid is a binary or two-component fluid, the first mole fraction
Figure 00000005
is equal to the whole minus the second mole fraction
Figure 00000006
:
Figure 00000053
. The following example illustrates the use of measured vapor pressure to determine the liquid concentrations of a binary mixture.

Жидкая смесь бензола (B) и толуола (T) протекает через технологический трубопровод при 95°C. Часть жидкости протекает по обходной линии, где давление пара будет определено с помощью системы типа системы, предложенной в этом описании изобретения. Статическое давление в обходной системе падает до тех пор, пока расходомер Кориолиса не обнаружит формирование пузырьков газа. Измеренное давление пара в этот момент равно 101,32 кПа. Последующее иллюстрирует, как определять концентрацию жидкости каждого компонента.A liquid mixture of benzene (B) and toluene (T) flows through the process line at 95°C. A portion of the liquid flows through a bypass line where the vapor pressure will be determined using a system such as the system proposed in this specification. The static pressure in the bypass system drops until the Coriolis flow meter detects the formation of gas bubbles. The measured vapor pressure at this point is 101.32 kPa. The following illustrates how to determine the liquid concentration of each component.

Первым этапом может быть нахождение давления пара беспримесных компонентов при 95°C. Эта информация может быть найдена в литературе:

Figure 00000054
. Следующим этапом является использование законов Дальтона и Рауля, чтобы связывать измеренное давление пара с концентрациями жидкостей:The first step may be to find the vapor pressure of pure components at 95°C. This information can be found in the literature:
Figure 00000054
. The next step is to use Dalton's and Raoult's laws to relate the measured vapor pressure to liquid concentrations:

Figure 00000055
.
Figure 00000055
.

С помощью простого блока поиска простого корня молярная доля для бензола может быть решена для:

Figure 00000056
. Так как
Figure 00000057
, следует, что
Figure 00000058
.With a simple simple root lookup block, the mole fraction for benzene can be solved for:
Figure 00000056
. Because
Figure 00000057
, follows that
Figure 00000058
.

Использование плотностиUsing Density

Измерение плотности и измерение давления пара могут быть объединены, чтобы приводить в результате к большему количеству уравнений и, следовательно, иметь возможность решения для большего количества неизвестных компонентов. Обычно, если базовые плотности беспримесных составов являются известными как функция температуры, тогда программное обеспечение концентрации может точно определять объемную долю вплоть до двух компонентов. Однако, с добавлением информации о давлении пара, описанной выше, три компонента могут быть дифференцированы, с предоставленными объемными или массовыми долями компонента для каждого.Density measurement and vapor pressure measurement can be combined to result in more equations and therefore be able to solve more unknown components. Typically, if the base densities of the pure formulations are known as a function of temperature, then the concentration software can accurately determine the volume fraction of up to two components. However, with the addition of the vapor pressure information described above, the three components can be differentiated, with component volume or mass fractions provided for each.

Предоставление возможности для определения доли жидкости трехкомпонентных смесей может увеличивать используемый диапазон измерения концентрации или компьютера нетто-добычи нефти. Дополнительные уравнения, необходимые для трех компонентов, определяются ниже, где φ ссылается на объемную долю каждого компонента, а ρ является плотностью каждого компонента, вместе с измеренной плотностью.Providing the ability to determine the liquid fraction of three-component mixtures can increase the usable range of the concentration measurement or the net oil recovery computer. The additional equations needed for the three components are defined below, where φ refers to the volume fraction of each component and ρ is the density of each component, along with the measured density.

Figure 00000059
[11]
Figure 00000059
[eleven]

Figure 00000060
[12]
Figure 00000060
[12]

В качестве примера, следующее уравнение показывает, как вышеупомянутые законы Дальтона и Рауля могут быть использованы для определения концентрации, по меньшей мере, одного компонента в многокомпонентной текучей среде, многокомпонентная текучая среда является трехкомпонентной текучей средой.As an example, the following equation shows how the above laws of Dalton and Raoult can be used to determine the concentration of at least one component in a multi-component fluid, the multi-component fluid is a three-component fluid.

Figure 00000061
; [13]
Figure 00000061
; [13]

где:where:

Figure 00000062
является давлением пара трехкомпонентной текучей среды, которое может быть измерено посредством измерительного преобразователя;
Figure 00000062
is the vapor pressure of the three-component fluid, which can be measured by means of a transducer;

Figure 00000063
и
Figure 00000013
являются молярными долями трех компонентов трехкомпонентной текучей среды; и
Figure 00000063
and
Figure 00000013
are the mole fractions of the three components of the ternary fluid; and

Figure 00000031
и
Figure 00000064
являются давлениями пара каждого из компонентов в качестве беспримесной текучей среды; которые могут быть известны, например, из таблицы поиска.
Figure 00000031
and
Figure 00000064
are the vapor pressures of each of the components as a pure fluid; which may be known, for example, from a lookup table.

Молярные доли трех компонентов

Figure 00000065
Figure 00000013
могут обязательно в сумме давать единицу:Mole fractions of the three components
Figure 00000065
Figure 00000013
may necessarily add up to one:

Figure 00000066
. [14]
Figure 00000066
. [fourteen]

Кроме того, молярные доли трех компонентов

Figure 00000065
Figure 00000013
, соответственно умноженные на их молекулярный вес, должны давать в сумме молекулярный вес трехкомпонентной текучей среды:In addition, the mole fractions of the three components
Figure 00000065
Figure 00000013
respectively multiplied by their molecular weight should sum to the molecular weight of the ternary fluid:

Figure 00000067
; [15]
Figure 00000067
; [fifteen]

где:where:

Figure 00000016
является молекулярным весом трехкомпонентной текучей среды; и
Figure 00000016
is the molecular weight of the ternary fluid; and

Figure 00000068
,
Figure 00000069
и
Figure 00000070
являются молекулярными весами каждого из компонентов в трехкомпонентной текучей среде.
Figure 00000068
,
Figure 00000069
and
Figure 00000070
are the molecular weights of each of the components in the ternary fluid.

Дополнительно, обратная величина плотности трехкомпонентной текучей среды может быть равна сумме отношений массовой доли и плотности каждого из компонентов в трехкомпонентной текучей среде:Additionally, the reciprocal of the density of the ternary fluid may be equal to the sum of the mass fraction and density ratios of each of the components in the ternary fluid:

Figure 00000071
; [16]
Figure 00000071
; [16]

где:where:

Figure 00000020
,
Figure 00000021
, и
Figure 00000022
являются соответствующими массовыми долями первого, второго и третьего компонента в трехкомпонентной текучей среде и соответственно равны
Figure 00000023
,
Figure 00000024
, и
Figure 00000025
;
Figure 00000020
,
Figure 00000021
, and
Figure 00000022
are the corresponding mass fractions of the first, second and third component in a three-component fluid and are respectively equal to
Figure 00000023
,
Figure 00000024
, and
Figure 00000025
;

Figure 00000026
,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
являются, соответственно, плотностями первого, второго и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды; и
Figure 00000026
,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
are, respectively, the densities of the first, second and third component of the three-component fluid; and

Figure 00000072
является плотностью трехкомпонентной текучей среды, которая может быть равна измеренной плотности
Figure 00000073
.
Figure 00000072
is the density of the ternary fluid, which may be equal to the measured density
Figure 00000073
.

Как может быть принято во внимание, существует семь уравнений и семь неизвестных, и, следовательно, концентрации каждого компонента могут быть определены.As can be taken into account, there are seven equations and seven unknowns, and hence the concentrations of each component can be determined.

Даже в смесях лишь с двумя компонентами измерение давления пара бинарной смеси может быть использовано само по себе для вычисления долей компонентов смеси; это будет особенно полезно в случаях, когда плотности беспримесных компонентов являются равными, но их давления пара различаются. Альтернативно, давление пара бинарной смеси может быть использовано для предоставления вторичной проверки для алгоритмов на основе плотности, даже когда плотности беспримесных компонентов различаются.Even in mixtures with only two components, the measurement of the vapor pressure of a binary mixture can be used by itself to calculate the fractions of the mixture components; this will be especially useful in cases where the densities of the pure components are equal but their vapor pressures are different. Alternatively, the vapor pressure of the binary mixture can be used to provide a secondary check for density based algorithms even when the densities of the pure components differ.

Использование давления параUse of steam pressure

Фиг. 6 показывает способ 600 использования давления пара для определения концентрации компонента в многокомпонентной текучей среде. Как показано на фиг. 6, на этапе 610, способ 600 определяет первое давление пара. Первое давление пара является давлением пара первого компонента многокомпонентной текучей среды. На этапе 620 способ определяет второе давление пара. Второе давление пара является давлением пара второго компонента многокомпонентной текучей среды. На этапе 630 способ определяет многокомпонентное давление пара. Многокомпонентное давление пара является давлением пара многокомпонентной текучей среды. Многокомпонентное давление пара многокомпонентной текучей среды может быть суммой давлений, оказываемых каждым компонентом в многокомпонентной текучей среде. Способ 600, на этапе 640, определяет концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара.Fig. 6 shows a method 600 for using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multi-component fluid. As shown in FIG. 6, at step 610, method 600 determines the first vapor pressure. The first vapor pressure is the vapor pressure of the first component of the multicomponent fluid. At 620, the method determines the second vapor pressure. The second vapor pressure is the vapor pressure of the second component of the multicomponent fluid. At 630, the method determines the multicomponent vapor pressure. Multi-component vapor pressure is the vapor pressure of a multi-component fluid. The multi-component vapor pressure of the multi-component fluid may be the sum of the pressures exerted by each component in the multi-component fluid. The method 600, at 640, determines the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure.

На этапе 640 способ 600 может включать в себя концентрацию первого или второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара с помощью вышеуказанного уравнения [10], также как соотношения молярных долей

Figure 00000002
. Для трехкомпонентной текучей среды способ 600 может определять концентрацию первого компонента, второго компонента и/или третьего компонента с помощью уравнений [13]-[16], указанных выше.At 640, method 600 may include concentration of the first or second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure using the above equation [10], as well as the molar fraction ratios
Figure 00000002
. For a ternary fluid, the method 600 may determine the concentration of the first component, the second component, and/or the third component using the equations [13]-[16] above.

Способ 600 может также включать в себя дополнительные этапы. Например, способ 600 может определять плотность многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе на основе сигналов датчика, предоставляемых измерительным преобразователем. Например, плотность может быть определена посредством измерения частоты, такой как резонансная частота, измерительного преобразователя и с помощью корреляции между частотой и значением плотности, чтобы определять плотность многокомпонентной текучей среды. Способ 600 может также дополнительно определять истинное давление пара многокомпонентной текучей среды на основе статического давления многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе. Давление пара может быть определено на основе коэффициента усиления возбуждающего сигнала, предоставляемого измерительному преобразователю. Измерительный преобразователь может быть измерительным узлом вибрационного измерителя, хотя любой подходящий измерительный преобразователь может быть использован, как объясняет последующее.Method 600 may also include additional steps. For example, method 600 may determine the density of a multicomponent fluid in a transmitter based on sensor signals provided by the transmitter. For example, the density may be determined by measuring a frequency, such as a resonant frequency, of a transducer and using a correlation between the frequency and the density value to determine the density of the multicomponent fluid. The method 600 may also further determine the true vapor pressure of the multicomponent fluid based on the static pressure of the multicomponent fluid in the transmitter. The vapor pressure may be determined based on the drive signal gain provided to the transmitter. The transducer may be the measurement unit of a vibration meter, although any suitable transducer may be used, as explained in the following.

Фиг. 7 показывает систему 700 для использования давления пара для определения концентрации многокомпонентной текучей среды. Как показано на фиг. 7, система 700 состоит из электронного прибора 710 и измерительного преобразователя 720. Электронный прибор 710 может быть сконфигурирован, чтобы определять давление пара многокомпонентной текучей среды. Например, электронный прибор 710 может быть сконфигурирован, чтобы определять первое и второе давление пара, первое и второе давление пара являются давлениями пара, соответственно, для первого компонента и второго компонента многокомпонентной текучей среды. Электронный прибор 710 может также быть сконфигурирован, чтобы определять многокомпонентное давление пара, когда многокомпонентное давление пара является давлением пара многокомпонентной текучей среды. Электронный прибор 710 может использовать давления пара, чтобы определять концентрацию многокомпонентной текучей среды. Например, электронный прибор 710 может быть использован, чтобы определять концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара.Fig. 7 shows a system 700 for using vapor pressure to determine the concentration of a multicomponent fluid. As shown in FIG. 7, system 700 consists of an electronic instrument 710 and a transducer 720. The electronic instrument 710 may be configured to determine the vapor pressure of a multicomponent fluid. For example, the electronic instrument 710 may be configured to determine the first and second vapor pressures, the first and second vapor pressures being the vapor pressures for the first component and second component of the multicomponent fluid, respectively. The electronic instrument 710 may also be configured to determine the multi-component vapor pressure when the multi-component vapor pressure is the vapor pressure of the multi-component fluid. The electronic instrument 710 may use vapor pressures to determine the concentration of the multicomponent fluid. For example, the electronic instrument 710 may be used to determine the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure.

Электронный прибор 710 может также быть сконфигурирован, чтобы определять плотность многокомпонентной текучей среды. Плотность многокомпонентной текучей среды может быть равна сумме каждой плотности, умноженной на объемную долю каждого компонента. Например, для трехкомпонентной текучей среды, плотность трехкомпонентной текучей среды может быть равна сумме произведений соответствующей плотности и объемной доли компонентов в трехкомпонентной текучей среде. Обратная величина плотности многокомпонентной текучей среды может быть равна сумме соответствующих массовых долей и плотностей компонентов в многокомпонентной текучей среде. Например, для трехкомпонентной текучей среды обратная величина плотности может быть определена согласно вышеуказанному уравнению [16].The electronic instrument 710 may also be configured to determine the density of a multicomponent fluid. The density of a multi-component fluid may be equal to the sum of each density times the volume fraction of each component. For example, for a ternary fluid, the density of the ternary fluid may be equal to the sum of the products of the respective density and the volume fraction of the components in the ternary fluid. The reciprocal of the density of the multicomponent fluid may be equal to the sum of the respective mass fractions and densities of the components in the multicomponent fluid. For example, for a three-component fluid, the reciprocal of the density can be determined according to the above equation [16].

Вышеприведенное описывает вибрационный измеритель 5, в частности, измерительный электронный прибор 20, и способ 600, и систему 700, с помощью давления пара, чтобы определять концентрацию компонента в многокомпонентной текучей среде. Концентрация компонента может быть определена с помощью измерений, предоставляемых только вибрационным измерителем 5, хотя дополнительные измерения могут быть выполнены, такие как измерения статического давления, описанные со ссылкой на фиг. 5. В результате, информация, предоставляемая измерительным электронным прибором 20, может включать в себя не только массовые расходы и плотность, но также концентрации компонентов в многокомпонентной текучей среде. Область вибрационных измерителей усовершенствуется, так как измерительные способности вибрационных измерителей усовершенствуются. Области, в которых вибрационные измерители применяются, также усовершенствуются, так как число измерительных устройств, требуемых для получения концентраций компонентов в многокомпонентной текучей среде, может быть уменьшено, тем самым экономя затраты. Кроме того, информация может предоставляться в реальном времени и по месту, тем самым, гарантируя, что данные точно представляют измеряемую многокомпонентную текучую среду.The above describes the vibration meter 5, in particular the meter electronics 20, and the method 600 and the system 700, using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multi-component fluid. The concentration of the component can be determined using the measurements provided by the vibration meter 5 alone, although additional measurements can be made such as the static pressure measurements described with reference to FIG. 5. As a result, the information provided by the meter electronics 20 may include not only mass flow and density, but also component concentrations in the multi-component fluid. The field of vibration meters is improving as the measurement capabilities of vibration meters are improved. The areas in which vibration meters are used will also improve as the number of measuring devices required to obtain component concentrations in a multi-component fluid can be reduced, thereby saving costs. In addition, information can be provided in real time and in situ, thereby ensuring that the data accurately represents the multicomponent fluid being measured.

Подробные описания вышеупомянутых вариантов осуществления не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов осуществления, рассматриваемых изобретателями как находящиеся в рамках настоящего описания. В действительности, специалисты в области техники поймут, что определенные элементы вышеописанных вариантов осуществления могут по-разному быть объединены или устранены, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в рамки и учения настоящего описания. Также обычным специалистам в данной области техники будет очевидно, что вышеописанные варианты осуществления могут быть объединены в целом или частично, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления в рамках и учениях настоящего описания.The detailed descriptions of the above embodiments are not intended to be exhaustive descriptions of all embodiments contemplated by the inventors as being within the scope of the present disclosure. Indeed, those skilled in the art will appreciate that certain elements of the above described embodiments may be combined or omitted in various ways to create additional embodiments, and such additional embodiments fall within the scope and teachings of the present disclosure. It will also be apparent to those of ordinary skill in the art that the above described embodiments may be combined in whole or in part to create additional embodiments within the scope and teachings of the present disclosure.

Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления описываются в данном документе в иллюстративных целях, различные эквивалентные модификации возможны в рамках настоящего описания, как поймут специалисты в связанной области техники. Представленные здесь идеи могут быть применены к другим способам, электронике, системам и т.п. для использования давления пара для определения концентраций компонентов в многокомпонентной текучей среде, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на сопроводительных чертежах. Соответственно, рамки вариантов осуществления, описанных выше, должны быть определены из последующей формулы изобретения.Thus, while specific embodiments are described herein for illustrative purposes, various equivalent modifications are possible within the scope of the present description, as those skilled in the related art will appreciate. The ideas presented here can be applied to other methods, electronics, systems, and the like. for using vapor pressure to determine the concentrations of components in a multicomponent fluid, and not only to the embodiments described above and shown in the accompanying drawings. Accordingly, the scope of the embodiments described above should be determined from the following claims.

Claims (59)

1. Система (700) для использования давления пара для определения концентрации компонента в многокомпонентной текучей среде, система (700) содержит:1. System (700) for using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multicomponent fluid, system (700) contains: электронный прибор (710), соединенный с возможностью связи с измерительным преобразователем (720), чтобы воспринимать многокомпонентную текучую среду, электронный прибор (710) конфигурируется, чтобы:an electronic instrument (710) communicatively coupled to a transducer (720) to sense a multicomponent fluid, the electronic instrument (710) is configured to: определять первое давление пара, первое давление пара является давлением пара первого компонента многокомпонентной текучей среды;determine the first vapor pressure, the first vapor pressure is the vapor pressure of the first component of the multicomponent fluid; определять второе давление пара, второе давление пара является давлением пара второго компонента многокомпонентной текучей среды;determine the second vapor pressure, the second vapor pressure is the vapor pressure of the second component of the multicomponent fluid; определять многокомпонентное давление пара, причем многокомпонентное давление пара является давлением пара многокомпонентной текучей среды, на основе коэффициента усиления возбуждающего сигнала, предоставляемого измерительному преобразователю (720); иdetermine the multi-component vapor pressure, and the multi-component vapor pressure is the vapor pressure of the multi-component fluid, based on the gain of the excitation signal provided to the transmitter (720); and определять концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента, на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара.determine the concentration of at least one of the first component and the second component, based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure and the second vapor pressure. 2. Система (700) по п. 1, при этом электронный прибор (710), конфигурируемый, чтобы определять концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара, содержит электронный прибор (710), конфигурируемый, чтобы использовать уравнения:2. System (700) according to claim 1, wherein the electronic instrument (710) configurable to determine the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure and the second vapor pressure, contains an electronic instrument (710) configurable to use the equations:
Figure 00000074
; и
Figure 00000074
; and
Figure 00000075
;
Figure 00000075
;
где:where: Pm является многокомпонентным давлением пара и является суммой давлений, оказываемых каждым компонентом многокомпонентной текучей среды, являющейся двухкомпонентной текучей средой;P m is the multi-component vapor pressure and is the sum of the pressures exerted by each component of the multi-component fluid, which is a two-component fluid;
Figure 00000076
,
Figure 00000077
являются, соответственно, первым давлением пара и вторым давлением пара, когда первый компонент и второй компонент являются беспримесными текучими средами; и
Figure 00000076
,
Figure 00000077
are respectively the first vapor pressure and the second vapor pressure when the first component and the second component are pure fluids; and
Figure 00000078
,
Figure 00000079
являются, соответственно, молярными долями первого и второго компонента в двухкомпонентной текучей среде.
Figure 00000078
,
Figure 00000079
are, respectively, the mole fractions of the first and second components in the two-component fluid.
3. Система (700) по п. 1, при этом электронный прибор (710), конфигурируемый, чтобы определять концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара, содержит электронный прибор (710), конфигурируемый, чтобы определять концентрации первого компонента, второго компонента и третьего компонента с помощью уравнений:3. System (700) according to claim 1, wherein the electronic instrument (710) configurable to determine the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure and the second vapor pressure, contains an electronic instrument (710) configurable to determine the concentrations of the first component, the second component and the third component using the equations:
Figure 00000080
;
Figure 00000080
;
Figure 00000081
;
Figure 00000081
;
Figure 00000082
; и
Figure 00000082
; and
Figure 00000083
;
Figure 00000083
;
где:where:
Figure 00000084
является многокомпонентным давлением пара многокомпонентной текучей среды, где многокомпонентная текучая среда является трехкомпонентной текучей средой;
Figure 00000084
is a multi-component vapor pressure of a multi-component fluid, where the multi-component fluid is a three-component fluid;
Figure 00000085
и
Figure 00000086
являются соответствующими молярными долями первого компонента, второго компонента и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды;
Figure 00000085
and
Figure 00000086
are the respective mole fractions of the first component, the second component, and the third component of the ternary fluid;
Figure 00000087
и
Figure 00000088
являются, соответственно, первым давлением пара, вторым давлением пара и третьим давлением пара, когда первый компонент, второй компонент и третий компонент являются беспримесными текучими средами;
Figure 00000087
and
Figure 00000088
are respectively the first vapor pressure, the second vapor pressure and the third vapor pressure when the first component, the second component and the third component are pure fluids;
Figure 00000089
является молекулярным весом трехкомпонентной текучей среды;
Figure 00000089
is the molecular weight of the ternary fluid;
Figure 00000090
,
Figure 00000091
и
Figure 00000092
являются соответствующими молекулярными весами первого компонента, второго компонента и третьего компонента;
Figure 00000090
,
Figure 00000091
and
Figure 00000092
are the respective molecular weights of the first component, the second component and the third component;
Figure 00000093
,
Figure 00000094
и
Figure 00000095
являются соответствующими массовыми долями первого компонента, второго компонента и третьего компонента в трехкомпонентной текучей среде и, соответственно, равны
Figure 00000096
,
Figure 00000097
и
Figure 00000098
;
Figure 00000093
,
Figure 00000094
and
Figure 00000095
are the respective mass fractions of the first component, the second component and the third component in the ternary fluid and are respectively equal to
Figure 00000096
,
Figure 00000097
and
Figure 00000098
;
Figure 00000099
,
Figure 00000100
и
Figure 00000101
являются соответствующими плотностями первого компонента, второго компонента и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды; и
Figure 00000099
,
Figure 00000100
and
Figure 00000101
are the respective densities of the first component, the second component, and the third component of the ternary fluid; and
Figure 00000102
является плотностью трехкомпонентной текучей среды.
Figure 00000102
is the density of the ternary fluid.
4. Система (700) по одному из каких-либо из предшествующих пп. 1-3, при этом электронный прибор (710) дополнительно конфигурируется, чтобы определять плотность многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе (720) на основе сигналов датчика, предоставляемых измерительным преобразователем (720).4. System (700) according to one of any of the preceding paragraphs. 1-3, wherein the electronic instrument (710) is further configured to determine the density of the multicomponent fluid in the transmitter (720) based on the sensor signals provided by the transmitter (720). 5. Система (700) по одному из каких-либо из предшествующих пп. 1-4, при этом электронный прибор (710) дополнительно конфигурируется, чтобы определять истинное давление пара многокомпонентной текучей среды на основе статического давления многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе (720).5. System (700) according to one of any of the preceding paragraphs. 1-4, wherein the electronic instrument (710) is further configured to determine the true vapor pressure of the multicomponent fluid based on the static pressure of the multicomponent fluid in the transducer (720). 6. Система (700) по одному из каких-либо из предшествующих пп. 1-5, при этом электронный прибор (710) является измерительным электронным прибором (20), а измерительный преобразователь (720) является измерительным узлом (10) вибрационного измерителя (5).6. System (700) according to one of any of the preceding paragraphs. 1-5, wherein the electronic device (710) is the measuring electronic device (20), and the measuring transducer (720) is the measuring unit (10) of the vibration meter (5). 7. Способ использования давления пара для определения концентрации компонента в многокомпонентной текучей среде, способ содержит этапы, на которых:7. A method for using vapor pressure to determine the concentration of a component in a multi-component fluid, the method comprising the steps of: определяют первое давление пара, первое давление пара является давлением пара первого компонента многокомпонентной текучей среды;determining a first vapor pressure, the first vapor pressure being the vapor pressure of the first component of the multicomponent fluid; определяют второе давление пара, второе давление пара является давлением пара второго компонента многокомпонентной текучей среды;determining a second vapor pressure, the second vapor pressure being the vapor pressure of the second component of the multicomponent fluid; используют измерительный преобразователь, имеющий многокомпонентную текучую среду, чтобы определять многокомпонентное давление пара, многокомпонентное давление пара является давлением пара многокомпонентной текучей среды на основе коэффициента усиления возбуждающего сигнала, предоставляемого измерительному преобразователю; иusing a transmitter having a multi-component fluid to determine the multi-component vapor pressure, the multi-component vapor pressure is the vapor pressure of the multi-component fluid based on the gain of the drive signal provided to the transmitter; and определяют концентрацию, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара.determining the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure. 8. Способ по п. 7, при этом определение концентрации, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара содержит этап, на котором используют уравнения:8. The method of claim 7, wherein determining the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multi-component vapor pressure, the first vapor pressure, and the second vapor pressure comprises the step of using the equations:
Figure 00000074
; и
Figure 00000074
; and
Figure 00000075
;
Figure 00000075
;
где:where: Pm является многокомпонентным давлением пара и является суммой давлений, оказываемых каждым компонентом многокомпонентной текучей среды, являющейся двухкомпонентной текучей средой;P m is the multi-component vapor pressure and is the sum of the pressures exerted by each component of the multi-component fluid, which is a two-component fluid;
Figure 00000076
,
Figure 00000077
являются, соответственно, первым давлением пара и вторым давлением пара, когда первый компонент и второй компонент являются беспримесными текучими средами; и
Figure 00000076
,
Figure 00000077
are respectively the first vapor pressure and the second vapor pressure when the first component and the second component are pure fluids; and
Figure 00000078
,
Figure 00000079
являются, соответственно, молярными долями первого и второго компонента в двухкомпонентной текучей среде.
Figure 00000078
,
Figure 00000079
are, respectively, the mole fractions of the first and second components in the two-component fluid.
9. Способ по п. 7, при этом определение концентрации, по меньшей мере, одного из первого компонента и второго компонента на основе многокомпонентного давления пара, первого давления пара и второго давления пара содержит этап, на котором определяют концентрации первого компонента, второго компонента и третьего компонента с помощью уравнений:9. The method according to claim 7, wherein determining the concentration of at least one of the first component and the second component based on the multicomponent vapor pressure, the first vapor pressure and the second vapor pressure comprises the step of determining the concentrations of the first component, the second component and third component using the equations:
Figure 00000080
;
Figure 00000080
;
Figure 00000081
;
Figure 00000081
;
Figure 00000082
; и
Figure 00000082
; and
Figure 00000083
;
Figure 00000083
;
где:where:
Figure 00000084
является многокомпонентным давлением пара многокомпонентной текучей среды, где многокомпонентная текучая среда является трехкомпонентной текучей средой;
Figure 00000084
is a multi-component vapor pressure of a multi-component fluid, where the multi-component fluid is a three-component fluid;
Figure 00000103
и
Figure 00000086
являются соответствующими молярными долями первого компонента, второго компонента и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды;
Figure 00000103
and
Figure 00000086
are the respective mole fractions of the first component, the second component, and the third component of the ternary fluid;
Figure 00000087
и
Figure 00000088
являются, соответственно, первым давлением пара, вторым давлением пара и третьим давлением пара, когда первый компонент, второй компонент и третий компонент являются беспримесными текучими средами;
Figure 00000087
and
Figure 00000088
are respectively the first vapor pressure, the second vapor pressure and the third vapor pressure when the first component, the second component and the third component are pure fluids;
Figure 00000089
является молекулярным весом трехкомпонентной текучей среды;
Figure 00000089
is the molecular weight of the ternary fluid;
Figure 00000090
,
Figure 00000091
и
Figure 00000092
являются соответствующими молекулярными весами первого компонента, второго компонента и третьего компонента;
Figure 00000090
,
Figure 00000091
and
Figure 00000092
are the respective molecular weights of the first component, the second component and the third component;
Figure 00000093
,
Figure 00000094
и
Figure 00000095
являются соответствующими массовыми долями первого компонента, второго компонента и третьего компонента в трехкомпонентной текучей среде и, соответственно, равны
Figure 00000096
,
Figure 00000097
и
Figure 00000098
;
Figure 00000093
,
Figure 00000094
and
Figure 00000095
are the respective mass fractions of the first component, the second component and the third component in the ternary fluid and are respectively equal to
Figure 00000096
,
Figure 00000097
and
Figure 00000098
;
Figure 00000099
,
Figure 00000100
и
Figure 00000101
являются соответствующими плотностями первого компонента, второго компонента и третьего компонента трехкомпонентной текучей среды; и
Figure 00000099
,
Figure 00000100
and
Figure 00000101
are the respective densities of the first component, the second component, and the third component of the ternary fluid; and
Figure 00000102
является плотностью трехкомпонентной текучей среды.
Figure 00000102
is the density of the ternary fluid.
10. Способ по одному из каких-либо из вышеупомянутых пп. 7-9, дополнительно содержащий этап, на котором определяют плотность многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе на основе сигналов датчика, предоставляемых измерительным преобразователем.10. The method according to one of any of the above paragraphs. 7-9, further comprising determining the density of the multicomponent fluid in the transmitter based on the sensor signals provided by the transmitter. 11. Способ по одному из каких-либо из вышеупомянутых пп. 7-10, дополнительно содержащий этап, на котором определяют истинное давление пара многокомпонентной текучей среды на основе статического давления многокомпонентной текучей среды в измерительном преобразователе.11. The method according to one of any of the above paragraphs. 7-10, further comprising determining the true vapor pressure of the multicomponent fluid based on the static pressure of the multicomponent fluid in the transducer. 12. Способ по одному из каких-либо из вышеупомянутых пп. 7-11, при этом измерительный преобразователь является измерительным узлом вибрационного измерителя.12. The method according to one of any of the above paragraphs. 7-11, wherein the measuring transducer is the measuring unit of the vibration meter.
RU2021131976A 2019-04-03 Using steam pressure to determine the concentration of components in a multicomponent fluid RU2782508C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782508C1 true RU2782508C1 (en) 2022-10-28

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020184940A1 (en) * 2000-01-13 2002-12-12 Storm Bruce H. Single tube downhole densitometer
US6612186B1 (en) * 2000-02-16 2003-09-02 Micro Motion, Inc. Mass fraction metering device
US20150293002A1 (en) * 2012-10-25 2015-10-15 Carrier Corporation Method of measuring concentrations of gas mixtures
US20160041052A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-11 Icon Scientific Limited System And Method For Analysing Vapour Pressure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020184940A1 (en) * 2000-01-13 2002-12-12 Storm Bruce H. Single tube downhole densitometer
US6612186B1 (en) * 2000-02-16 2003-09-02 Micro Motion, Inc. Mass fraction metering device
US20150293002A1 (en) * 2012-10-25 2015-10-15 Carrier Corporation Method of measuring concentrations of gas mixtures
US20160041052A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-11 Icon Scientific Limited System And Method For Analysing Vapour Pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102042007B1 (en) Multiphase Coriolis Measurement Device and Method
JP2024023472A (en) Validating Vapor Pressure Using Fluid Density Measurements
KR102519609B1 (en) Method and apparatus for adjusting phase fraction and concentration measurement of flow meter
RU2782508C1 (en) Using steam pressure to determine the concentration of components in a multicomponent fluid
RU2776976C1 (en) Using fluid density for checking vapor pressure
RU2785829C1 (en) Determining vapour pressure using the coefficient of a vapour pressure meter
CA3135826C (en) Using vapor pressure to determine concentrations of components in a multi-component fluid
JP7258180B2 (en) Determination of Vapor Pressure Using Vapor Pressure Meter Factor
RU2787932C1 (en) Determining the pressure of vapour of a fluid in a measuring assembly
CA3135823C (en) Determining a vapor pressure of a fluid in a meter assembly
RU2793602C1 (en) True vapor pressure and fast vapor detection device and related method
KR20200078586A (en) Flow vapor pressure device and related method