RU2787932C1

RU2787932C1 - Determining the pressure of vapour of a fluid in a measuring assembly

Info

Publication number: RU2787932C1
Application number: RU2021131971A
Authority: RU
Inventors: Джоэл ВАЙНШТЕЙН; Дэвид Мартинес МОРЕТТ
Original assignee: Майкро Моушн, Инк.
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2023-01-13

Abstract

FIELD: measuring.

SUBSTANCE: group of inventions relates to determining the pressure of vapour of a fluid in a measuring assembly. Vibration meter (5) for determining the pressure of vapour of a fluid comprises a measuring assembly (10) containing a fluid and an electronic meter (20) linked with the measuring assembly (10) so as to communicate therewith.Said electronic meter (20) is configured to determine the pressure of vapour of the fluid in the measuring assembly (10) based on the static pressure of the fluid in the measuring assembly (10). Method for determining the pressure of vapour of a fluid, wherein the method includes stages of providing the fluid to the measuring assembly and determining the pressure of vapour of the fluid in the measuring assembly based on the static pressure of the fluid in the measuring assembly.

EFFECT: accurate determination of the pressure of vapour.

18 cl, 6 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Описанные ниже варианты реализации относятся к определению давления паров и, в частности, к определению давления паров текучей среды в измерительной сборке.The embodiments described below relate to the determination of vapor pressure and, in particular, to the determination of the vapor pressure of a fluid in a measuring assembly.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Вибрационные датчики, например, такие, как вибрационные денситометры и расходомеры Кориолиса, общеизвестны и используются для измерения массового расхода и для получения другой информации о материалах, протекающих по трубопроводу в расходомере. Примерные расходомеры Кориолиса раскрываются в патенте США 4,109,524, патенте США 4,491,025 и Re. 31,450, все от J.E. Smith и др. Эти расходомеры имеют один или несколько трубопроводов прямой или изогнутой конфигурации. Каждая из конфигураций трубопровода в массовом расходомере Кориолиса, например, имеет набор собственных колебательных мод, которые могут быть простыми изгибными модами, крутильными модами или модами связанного типа. В каждом трубопроводе могут возбуждаться колебания на предпочтительной моде.Vibration sensors, such as vibrating densitometers and Coriolis flow meters, are well known and are used to measure mass flow and to obtain other information about materials flowing through a conduit in a flow meter. Exemplary Coriolis flowmeters are disclosed in US Patent 4,109,524, US Patent 4,491,025, and Re. 31,450, all from J.E. Smith et al. These meters have one or more straight or curved tubing configurations. Each of the conduit configurations in a Coriolis mass flow meter, for example, has a set of natural vibrational modes, which may be simple bending modes, torsional modes, or coupled type modes. In each conduit, oscillations can be excited in the preferred mode.

Материал втекает в расходомер из присоединенного магистрального трубопровода на впускной стороне расходомера, направляется через трубопровод(-ы) и выходит из расходомера через выпускную сторону расходомера. Собственные колебательные моды колебательной системы отчасти задаются общей массой трубопроводов и материала, протекающего в пределах трубопроводов.Material flows into the flowmeter from an attached main pipeline on the inlet side of the flowmeter, is directed through the conduit(s), and exits the flowmeter through the outlet side of the flowmeter. The eigenmodes of an oscillatory system are partly determined by the total mass of the pipelines and the material flowing within the pipelines.

При отсутствии потока через расходомер приводная сила, приложенная к трубопроводу(-ам), заставляет все точки вдоль трубопровода(-ов) колебаться с одинаковой фазой или с малым "смещением нуля", которое представляет собой время задержки, измеряемое при нулевом расходе. Когда материал начинает протекать через расходомер, силы Кориолиса приводят к тому, что каждая точка вдоль трубопровода(-ов) имеет различную фазу. Например, фаза на впускном конце расходомера отстает от фазы в центрированном положении привода, тогда как фаза на выпускном конце опережает фазу в центрированном положении привода. Тензометрические датчики на трубопроводе(-ах) вырабатывают синусоидальные сигналы, отображающие движение трубопровода(-ов). Выходные сигналы от тензометрических датчиков обрабатываются для определения времени задержки между тензометрическими датчиками. Запаздывание между двумя или несколькими тензометрическими датчиками пропорционально массовому расходу материала, протекающего по трубопроводу(-ам).When there is no flow through the flowmeter, the driving force applied to the conduit(s) causes all points along the conduit(s) to oscillate with the same phase, or with a small "zero offset", which is the delay time measured at zero flow. As material begins to flow through the flowmeter, Coriolis forces cause each point along the conduit(s) to have a different phase. For example, the phase at the inlet end of the flow meter lags the phase at the actuator centered position, while the phase at the outlet end leads the phase at the actuator centered position. The strain gauges on the pipeline(s) produce sinusoidal signals that represent the movement of the pipeline(s). The output signals from the strain gauges are processed to determine the delay time between the strain gauges. The delay between two or more strain gauges is proportional to the mass flow rate of the material flowing through the pipeline(s).

Электронный измеритель, соединенный с приводом, создает приводной сигнал для управления приводом и определяет массовый расход и другие свойства материала по сигналам, принимаемым от тензометрических датчиков. Привод может содержать одну из многих хорошо известных конструкций; однако, магнит и противостоящая приводная индукционная катушка наиболее успешно используются в производстве расходомеров. Переменный ток пропускается через приводную индукционную катушку для возбуждения колебаний трубопровода(-ов) при желаемой амплитуде и частоте колебаний расходомерной трубки. В данной области техники также известно предоставление тензометрических датчиков в виде конструкции магнита и индукционной катушки, очень похожей на конструкцию привода. Однако тогда как привод принимает ток, который вызывает перемещение, перемещение тензометрических датчиков, обеспечиваемое приводом, может использоваться для создания напряжения.An electronic meter connected to the actuator provides a drive signal to control the actuator and determines the mass flow rate and other material properties from the signals received from the strain gauges. The drive may comprise one of many well known designs; however, the magnet and opposing drive induction coil are most successfully used in the manufacture of flowmeters. An alternating current is passed through a drive induction coil to oscillate the conduit(s) at the desired amplitude and frequency of the flow tube. It is also known in the art to provide strain gauges in a magnet and induction coil design very similar to the actuator design. However, while the drive is receiving a current that causes movement, the movement of strain gauges provided by the drive can be used to generate voltage.

Давление паров представляет собой важное свойство в применениях, в которых используется поток и хранение летучих текучих сред, таких, как бензин, сжиженный природный газ и сжиженный нефтяной газ. Давление паров представляет индикацию того, как летучие текучие среды могут вести себя во время использования, а также указывает на условия, при которых вероятно формирование пузырьков, и вероятен рост давления. Таким образом, измерение давления паров летучих текучих сред повышает безопасность и предотвращает повреждение транспортировочных сосудов и инфраструктуры. Например, если давление паров текучей среды слишком велико, во время накачивания и транспортировочных операций может возникнуть кавитация. Кроме того, давление пара в сосуде или в технологической линии из-за изменений температуры может потенциально превысить безопасный уровень. Поэтому часто бывает необходимо, чтобы давление пара было известно перед хранением и транспортировкой.Vapor pressure is an important property in applications that use the flow and storage of volatile fluids such as gasoline, LNG and LPG. Vapor pressure is an indication of how volatile fluids may behave during use, and also indicates conditions under which bubble formation is likely and pressure buildup is likely. Thus, measuring the vapor pressure of volatile fluids improves safety and prevents damage to shipping vessels and infrastructure. For example, if the vapor pressure of the fluid is too high, cavitation may occur during inflation and transport operations. In addition, the vapor pressure in a vessel or process line can potentially exceed a safe level due to temperature changes. Therefore, it is often necessary that the vapor pressure be known before storage and transport.

Обычно давление паров определяется посредством отбора проб и отправки их в лабораторию на исследование для определения значения из пробы. Это создает сложности для установления стандартов регулирования качества топлива из-за задержки в получении конечных результатов, стоимости содержания лаборатории, и проблем с безопасностью и достоверностью результатов, связанных с обработкой проб. Следовательно, существует потребность во встроенном устройстве или системе, которые позволяют определять давление паров текучей среды в измерительной сборке непрерывным образом в реальном времени в технологических условиях. Это обеспечивается посредством настоящих вариантов реализации, и достигается усовершенствование в данной области техники. Измерение на месте более надежно, поскольку оно устраняет необходимость в периодическом отборе проб и полностью исключает риск изменения свойств текучей среды в промежутке времени между отбором пробы и лабораторным анализом. Кроме того, благодаря проведению измерений в реальном времени повышается безопасность, поскольку опасные условия могут быть немедленно исправлены. Кроме того, экономятся деньги, поскольку обеспечение соблюдения нормативных требований может осуществляться посредством простых проверок на месте, причем инспекция и решения по обеспечению требований могут осуществляться с небольшой задержкой или прекращением процесса.Vapor pressure is usually determined by taking samples and sending them to a laboratory for analysis to determine the value from the sample. This poses challenges for setting standards for fuel quality control due to delays in obtaining final results, laboratory costs, and safety and reliability issues associated with sample processing. Therefore, there is a need for an integrated device or system that allows the measurement of the vapor pressure of a fluid in a measurement assembly in a continuous, real-time manner under process conditions. This is provided by the present embodiments and an improvement in the art is achieved. On-site measurement is more reliable because it eliminates the need for periodic sampling and completely eliminates the risk of changing fluid properties between sampling and laboratory analysis. In addition, real-time measurements increase safety as dangerous conditions can be corrected immediately. In addition, money is saved because compliance can be enforced through simple on-site inspections, and inspection and enforcement decisions can be made with little delay or process interruption.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Предоставляется вибрационный измеритель для определения давления паров текучей среды. В соответствии с вариантом реализации, вибрационный измеритель содержит измерительную сборку, содержащую текучую среду, и электронный измеритель, связанный с возможностью осуществления связи с измерительной сборкой. Электронный измеритель выполнен с возможностью определения давления паров текучей среды в измерительной сборке на основании статического давления текучей среды в измерительной сборке.A vibration meter is provided to determine the vapor pressure of the fluid. According to an embodiment, the vibration meter comprises a fluid-containing meter assembly and an electronic meter in communication with the meter assembly. The electronic meter is configured to determine the vapor pressure of the fluid in the meter assembly based on the static pressure of the fluid in the meter assembly.

Предоставляется способ определения давления паров текучей среды. В соответствии с вариантом реализации, способ содержит предоставление текучей среды на измерительную сборку и определение давления паров текучей среды в измерительной сборке на основании статического давления текучей среды в измерительной сборке.A method for determining the vapor pressure of a fluid is provided. According to an embodiment, the method comprises providing a fluid to the sensing assembly and determining the vapor pressure of the fluid in the meter assembly based on the static pressure of the fluid in the sensing assembly.

АСПЕКТЫASPECTS OF

В соответствии с одним аспектом, вибрационный измеритель (5) для определения давления паров текучей среды содержит измерительную сборку (10), содержащую текучую среду, и электронный измеритель (20), связанный с возможностью осуществления связи с измерительной сборкой (10), причем электронный измеритель (20) выполнен с возможностью определения давления паров текучей среды в измерительной сборке (10) на основании статического давления текучей среды в измерительной сборке (10).In accordance with one aspect, a vibration meter (5) for determining the vapor pressure of a fluid contains a measuring assembly (10) containing a fluid, and an electronic meter (20) associated with the possibility of communication with the measuring assembly (10), wherein the electronic meter (20) is configured to determine the vapor pressure of the fluid in the measurement assembly (10) based on the static pressure of the fluid in the measurement assembly (10).

Предпочтительно, электронный измеритель (20), выполненный с возможностью определения давления паров текучей среды в измерительной сборке (10) на основании статического давления текучей среды в измерительной сборке (10), содержит электронный измеритель (20), выполненный с возможностью варьирования статического давления текучей среды в измерительной сборке (10) до тех пор, пока не будет обнаружено изменение фазы текучей среды, и определения статического давления текучей среды в измерительной сборке (10).Preferably, the electronic meter (20) configured to determine the vapor pressure of the fluid in the meter assembly (10) based on the static pressure of the fluid in the meter assembly (10) comprises an electronic meter (20) configured to vary the static pressure of the fluid in the measuring assembly (10) until a change in the phase of the fluid is detected, and determining the static pressure of the fluid in the measuring assembly (10).

Предпочтительно, статическое давление текучей среды в измерительной сборке (10) изменяется вследствие по меньшей мере одного из изменения высоты и изменения скорости протекания текучей среды в измерительной сборке (10).Preferably, the static pressure of the fluid in the meter assembly (10) changes due to at least one of a change in height and a change in the flow rate of the fluid in the meter assembly (10).

Предпочтительно, измерительная сборка (10) выполнена с возможностью возбуждения колебаний и предоставления сигналов датчиков, возникающих в результате этих колебаний, и электронный измеритель (20) дополнительно выполнен с возможностью обнаружения паров в измерительной сборке (10) на основании сигналов датчиков.Preferably, the measurement assembly (10) is configured to excite vibrations and provide sensor signals resulting from these vibrations, and the electronic meter (20) is further configured to detect vapors in the measurement assembly (10) based on the sensor signals.

Предпочтительно, электронный измеритель (20) дополнительно выполнен с возможностью определения давления паров текучей среды в измерительной сборке (10) на основании обнаружения изменения фазы текучей среды в измерительной сборке (10).Preferably, the electronic meter (20) is further configured to determine the vapor pressure of the fluid in the meter assembly (10) based on the detection of a phase change in the fluid in the meter assembly (10).

Предпочтительно, статическое давление текучей среды в измерительной сборке (10) определяется на основании по меньшей мере одного из давления на впуске и давления на выпуске текучей среды.Preferably, the static pressure of the fluid in the measurement assembly (10) is determined based on at least one of the fluid inlet pressure and the fluid outlet pressure.

Предпочтительно, статическое давление текучей среды в измерительной сборке (10) определяется посредством вычисления изменения статического давления в измерительной сборке (10) на основании изменения площади поперечного сечения в измерительной сборке (10).Preferably, the static pressure of the fluid in the meter assembly (10) is determined by calculating the change in static pressure in the meter assembly (10) based on the change in cross-sectional area in the meter assembly (10).

Предпочтительно, электронный измеритель (20) дополнительно выполнен с возможностью связи с одним или более из насоса (510), и устройства (540) управления потоком для варьирования статического давления текучей среды в измерительной сборке (10).Preferably, the electronic meter (20) is further configured to communicate with one or more of the pump (510) and the flow control device (540) to vary the static pressure of the fluid in the meter assembly (10).

Предпочтительно, электронный измеритель (20) дополнительно выполнен с возможностью связи по меньшей мере с одним из датчика (520) давления на впуске и датчика (530) давления на выпуске для определения статического давления текучей среды в измерительной сборке (10).Preferably, the electronic meter (20) is further configured to communicate with at least one of the inlet pressure sensor (520) and the outlet pressure sensor (530) to determine the static pressure of the fluid in the meter assembly (10).

В соответствии с аспектом способ определения давления пара текучей среды содержит предоставление текучей среды на измерительную сборку и определение давления паров текучей среды в измерительной сборке на основании статического давления текучей среды в измерительной сборке.In accordance with an aspect, a method for determining the vapor pressure of a fluid comprises providing a fluid to the sensing assembly and determining the vapor pressure of the fluid in the meter assembly based on the static pressure of the fluid in the meter assembly.

Предпочтительно, при этом определение давления паров текучей среды в измерительной сборке на основании статического давления текучей среды в измерительной сборке содержит изменение статического давления текучей среды в измерительной сборке до тех пор, пока не будет обнаружено изменение фазы текучей среды, и определение статического давления текучей среды в измерительной сборке.Preferably, determining the vapor pressure of the fluid in the meter assembly based on the static pressure of the fluid in the meter assembly comprises varying the static pressure of the fluid in the meter assembly until a fluid phase change is detected, and determining the static pressure of the fluid in measuring assembly.

Предпочтительно, статическое давление текучей среды в измерительной сборке варьируется посредством по меньшей мере одного из изменения высоты и изменения скорости протекания текучей среды в измерительной сборке.Preferably, the static pressure of the fluid in the meter assembly is varied by at least one of changing the height and changing the flow rate of the fluid in the meter assembly.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит возбуждение колебаний участка измерительной сборки и предоставление сигналов датчиков, возникающих в результате этих колебаний, и обнаружение паров в измерительной сборке на основании сигналов датчиков.Preferably, the method further comprises oscillating a portion of the meter assembly and providing sensor signals resulting from the meter assembly and detecting vapors in the meter assembly based on the sensor signals.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит определение давления паров текучей среды в измерительной сборке на основании обнаружения изменения фазы текучей среды в измерительной сборке.Preferably, the method further comprises determining the vapor pressure of the fluid in the meter assembly based on detecting a phase change in the fluid in the meter assembly.

Предпочтительно, статическое давление текучей среды в измерительной сборке основано по меньшей мере на одном из давления на впуске и давления на выпуске текучей среды.Preferably, the static pressure of the fluid in the meter assembly is based on at least one of an inlet pressure and a fluid outlet pressure.

Предпочтительно, определение статического давления текучей среды в измерительной сборке содержит вычисление изменения статического давления в измерительной сборке на основании изменения площади поперечного сечения в измерительной сборке.Preferably, determining the static pressure of the fluid in the meter assembly comprises calculating the change in static pressure in the meter assembly based on the change in cross-sectional area in the meter assembly.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит использование электронного измерителя для связи с одним или более из насоса и устройства управления потоком для варьирования статического давления текучей среды в измерительной сборке.Preferably, the method further comprises using an electronic meter to communicate with one or more of the pump and flow control device to vary the static pressure of the fluid in the meter assembly.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит использование электронного измерителя для связи по меньшей мере с одним из датчика давления на впуске и датчика давления на выпуске для определения статического давления текучей среды в измерительной сборке.Preferably, the method further comprises using an electronic meter to communicate with at least one of the inlet pressure sensor and the outlet pressure sensor to determine the static pressure of the fluid in the sensing assembly.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На всех чертежах одно и то же цифровое обозначение отображает один и тот же элемент. Следует понимать, что чертежи не обязательно приведены в масштабе.In all drawings, the same numerical designation displays the same element. It should be understood that the drawings are not necessarily drawn to scale.

Фиг.1 изображает вибрационный измеритель 5.Fig.1 depicts a vibration meter 5.

Фиг.2 - блок-схема электронного измерителя 20 вибрационного измерителя 5.Fig.2 is a block diagram of the electronic meter 20 of the vibration meter 5.

Фиг.3 - график 300, иллюстрирующий соотношение между усилением привода и соотношением газ-жидкость, которое может быть использовано для определения давления паров с использованием коэффициента измерителя давления паров.3 is a graph 300 illustrating the relationship between drive gain and gas-to-liquid ratio that can be used to determine vapor pressure using a vapor pressure gauge factor.

Фиг.4 - график 400, иллюстрирующий то, каким образом статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе может использоваться для определения давления паров.4 is a graph 400 illustrating how the static pressure of a fluid in a vibrating meter can be used to determine vapor pressure.

Фиг.5 - система 500 для определения давления паров текучей среды.5 shows a system 500 for determining the vapor pressure of a fluid.

Фиг.6 - способ 600 определения давления паров текучей среды.6 shows a method 600 for determining the vapor pressure of a fluid.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Фиг.1-6 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучшим образом варианты реализации для определения давления паров текучей среды в измерительной сборке. С целью пояснения принципов изобретения, некоторые обычные объекты были упрощены или исключены. Специалистам в данной области техники будут очевидны вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний настоящего описания. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации определения давления паров текучей среды в измерительной сборке. Таким образом, варианты реализации, описанные ниже, не ограничиваются описанными ниже конкретными примерами, а только пунктами формулы и их эквивалентами.1-6 and the following description show specific examples to explain to those skilled in the art how to implement and best use embodiments for determining the vapor pressure of a fluid in a meter assembly. For the purpose of explaining the principles of the invention, certain conventional aspects have been simplified or omitted. Variations of these examples will be apparent to those skilled in the art that are within the scope of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that the features described below can be combined in various ways to form multiple variations in determining the vapor pressure of a fluid in a meter assembly. Thus, the embodiments described below are not limited to the specific examples described below, but only to the claims and their equivalents.

На Фиг.1 показан вибрационный измеритель 5. Как показано на Фиг.1, вибрационный измеритель 5 содержит измерительную сборку 10 и электронный измеритель 20. Измерительная сборка 10 реагирует на массовый расход и плотность технологического материала. Электронный измеритель 20 соединяется с измерительной сборкой 10 через кабельные соединения 100 для предоставления плотности, массового расхода, информации о температуре по каналу 26 и/или другой информации.Figure 1 shows a vibration meter 5. As shown in Figure 1, the vibration meter 5 includes a meter assembly 10 and an electronic meter 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 cable connections 100 to provide density, mass flow, channel 26 temperature information, and/or other information.

Измерительная сборка 10 включает в себя пару коллекторов 150 и 150', фланцы 103 и 103', имеющие фланцевые горловины 110 и 110', пару параллельных трубопроводов 130 и 130', привод 180, резистивный детектор температуры (RTD) 190 и пару тензометрических датчиков 170l и 170r. Трубопроводы 130 и 130' имеют две по существу прямые впускные ветви 131, 131' и выпускные ветви 134, 134', которые сходятся друг с другом в монтажных опорах 120 и 120' трубопроводов. Трубопроводы 130, 130' изгибаются в двух симметричных местоположениях вдоль своей длины и по существу параллельны по всей своей длине. Стягивающие скобы 140 и 140' служат для задания осей W и W', вокруг которых колеблется каждый из трубопроводов 130, 130'. Ветви 131, 131' и 134, 134' трубопроводов 130, 130' неподвижно прикрепляются к монтажным опорам 120 и 120' трубопроводов, и эти опоры, в свою очередь, неподвижно прикрепляются к коллекторам 150 и 150'. Это обеспечивает непрерывный замкнутый канал для прохождения материала через измерительную сборку 10.Measuring assembly 10 includes a pair of manifolds 150 and 150', flanges 103 and 103' having flanged necks 110 and 110', a pair of parallel conduits 130 and 130', an actuator 180, a resistance temperature detector (RTD) 190, and a pair of strain gauges 170l and 170r. Conduits 130 and 130' have two substantially straight inlet branches 131, 131' and outlet branches 134, 134' that converge on each other at conduit mounting supports 120 and 120'. Conduits 130, 130' bend at two symmetrical locations along their length and are substantially parallel throughout their length. The tightening brackets 140 and 140' serve to define the axes W and W' around which each of the conduits 130, 130' oscillates. The branches 131, 131' and 134, 134' of the pipelines 130, 130' are fixedly attached to the pipeline mounting supports 120 and 120', and these supports are, in turn, fixedly attached to the manifolds 150 and 150'. This provides a continuous closed path for material to pass through the measurement assembly 10.

Когда фланцы 103 и 103', имеющие отверстия 102 и 102', присоединяются через впускной конец 104 и выпускной конец 104' в технологическую линию (не показана), которая переносит измеряемый технологический материал, материал входит во впускной конец 104 измерителя через отверстие 101 во фланце 103 и проводится через коллектор 150 на монтажную опору 120 трубопровода, имеющую поверхность 121. В пределах коллектора 150 материал разделяется и направляется через трубопроводы 130, 130'. После выхода из трубопроводов 130, 130' технологический материал вновь объединяется в единственный поток в пределах монтажной опоры 120', имеющей поверхность 121', и коллектора 150', а затем направляется на выпускной конец 104', соединенный 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 process material to be measured, material enters meter inlet end 104 through opening 101 in the flange. 103 and is conducted through manifold 150 to pipeline mount 120 having surface 121. Within manifold 150, material is separated and directed through conduits 130, 130'. After exiting conduits 130, 130', the process material is recombined into a single stream within mounting support 120' having surface 121' and manifold 150' and then directed to outlet end 104' connected by flange 103' having openings 102 ', with a production line (not shown).

Трубопроводы 130, 130' выбираются и соответствующим образом устанавливаются на монтажных опорах 120, 120' трубопроводов, так, чтобы иметь по существу одно и то же массовое распределение, моменты инерции и модули Юнга относительно изгибных осей W-W и W'-W', соответственно. Эти изгибные оси проходят через стягивающие скобы 140, 140'. Поскольку модули Юнга трубопроводов изменяются с температурой, и это изменение влияет на вычисление расхода и плотности, то RTD 190 устанавливается на трубопроводе 130' для непрерывного измерения температуры трубопровода 130'. Температура трубопровода 130' и, следовательно, напряжение, появляющееся на RTD 190 для данного проходящего через него тока, определяется температурой материала, проходящего через трубопровод 130'. Зависящее от температуры напряжение, появляющееся на RTD 190, используется в хорошо известном способе электронным измерителем 20 для компенсации изменения модулей упругости трубопроводов 130, 130' вследствие любых изменений температуры трубопроводов. RTD 190 соединяется с электронным измерителем 20 посредством кабельного соединения 195.Conduits 130, 130' are selected and appropriately mounted on conduit mounting supports 120, 120' so as to have substantially the same mass distribution, moments of inertia, and Young's moduli about bending axes W-W and W'-W', respectively. These bending axes pass through the tightening brackets 140, 140'. Because the Young's moduli of conduits change with temperature and this change affects flow and density calculations, an RTD 190 is installed on conduit 130' to continuously measure the temperature of conduit 130'. The temperature of conduit 130', and hence the voltage that appears across RTD 190 for a given current flowing through it, is determined by the temperature of the material passing through conduit 130'. The temperature dependent voltage appearing on the RTD 190 is used in a well known manner by the electronic meter 20 to compensate for changes in the modulus of elasticity of the conduits 130, 130' due to any changes in the temperature of the conduits. The RTD 190 is connected to the meter electronics 20 via cable connection 195.

Оба трубопровода 130, 130' приводятся в движение приводом 180 в противоположных направлениях относительно их соответствующих изгибных осей W и W' и на той моде колебаний, которая называется первой несинфазной изгибной модой расходомера. Этот привод 180 может содержать любую из многих хорошо известных конструкций, например, магнит, устанавливаемый на трубопроводе 130', и противостоящую ему индукционную катушку, устанавливаемую на трубопроводе 130 и через которую проходит переменный ток для возбуждения колебаний обоих трубопроводов 130, 130'. Подходящий сигнал привода подается посредством электронного измерителя 20 через кабельное соединение 185 к приводу 180.Both conduits 130, 130' are driven by actuator 180 in opposite directions about their respective flexural axes W and W' and in that mode of oscillation referred to as the first out-of-phase flexural mode of the flowmeter. This actuator 180 may include any of many well known designs, such as a magnet mounted on conduit 130' and an opposing induction coil mounted on conduit 130 and through which an alternating current is passed to oscillate both conduits 130, 130'. A suitable drive signal is applied by meter electronics 20 through cable connection 185 to drive 180.

Электронный измеритель 20 принимает температурный сигнал RTD по кабельному соединению 195, и сигналы левого и правого датчиков, появляющиеся на кабельных соединениях 100, по которым передаются сигналы 165l, 165r левого и правого датчиков соответственно. Электронный измеритель 20 вырабатывает сигнал привода, появляющийся на кабельном соединении 185, ведущем к приводу 180, и возбуждает колебания трубопроводов 130, 130'. Электронный измеритель 20 обрабатывает сигналы левого и правого датчиков и сигнал RTD для вычисления массового расхода и плотности материала, проходящего через измерительную сборку 10. Эта информация, наряду с другой информацией, передается электронным измерителем 20 по каналу 26 в виде сигнала.The meter electronics 20 receives the RTD temperature signal on the cable connection 195, and the left and right sensor signals appearing on the cable connections 100 carrying the left and right sensor signals 165l, 165r, respectively. The electronic meter 20 generates a drive signal appearing on the cable connection 185 leading to the drive 180 and oscillates the conduits 130, 130'. The meter electronics 20 processes the left and right sensor signals and the RTD signal to calculate the mass flow and density of the material passing through the meter assembly 10. This information, along with other information, is transmitted by the meter electronics 20 via channel 26 as a signal.

Измерение массового расхода

может быть осуществлено в соответствии с уравнением:Mass flow measurement

can be done according to the equation:

Величина

содержит операционно-выводимое (т.е. измеряемое) значение времени задержки, содержащее время задержки, присутствующее между сигналами тензометрических датчиков, например, когда время задержки связано с эффектами Кориолиса, связанными с массовым расходом через вибрационный измеритель 5. Измеряемая величина

в конечном итоге определяет массовый расход протекающего материала, когда он протекает через вибрационный измеритель 5. Величина

содержит калибровочную постоянную времени задержки при нулевом расходе. Величина

, как правило, определяется при производстве и запрограммирована в вибрационном измерителе 5. Величина времени задержки при нулевом расходе

не изменяется даже там, где изменяются условия потока. Коэффициент калибровки расхода FCF пропорционален жесткости вибрационного измерителя 5.Value

contains an operationally-inferred (i.e., measured) delay time value containing the delay time present between strain gauge signals, for example, when the delay time is due to Coriolis effects associated with mass flow through the vibrating meter 5. Measured value

ultimately determines the mass flow rate of the flowing material as it flows through the vibration meter 5. The value

contains the calibration delay time constant at zero flow. Value

, usually determined at the factory and programmed into the vibration meter 5. Delay time value at zero flow

does not change even where flow conditions change. The flow calibration factor FCF is proportional to the stiffness of the vibration meter 5.

Давление текучей среды в вибрационном измерителеVibrating Fluid Pressure

В предположении, что несжимаемая жидкость находится при установившихся условиях, скорость, с которой масса входит в контрольный объем (например, трубку) на впуске (

), равна скорости, с которой она выходит на выпуске (

). Этот принцип, заключающийся в том, что массовый расход на впуске (

) должен быть равен массовому расходу на выпуске (

), проиллюстрирован ниже уравнением [2]. При движении от впуска к выпуску массовый расход сохраняется в каждой точке трубки. Однако может наблюдаться уменьшение площади сечения потока в промежутке между впуском и выпуском. При этом уменьшении площади сечения потока требуется, чтобы скорость текучей среды увеличивалась (

) для поддержания того же массового расхода и соблюдения принципов сохранения массы.Assuming that an incompressible fluid is at steady state, the rate at which a mass enters a control volume (such as a tube) at the inlet (

) is equal to the speed with which it exits at the outlet (

). This principle that the intake mass flow (

) must be equal to the outlet mass flow (

), is illustrated below by the equation [2]. As you move from inlet to outlet, mass flow is maintained at every point in the tube. However, there may be a decrease in the cross-sectional area of the flow between the inlet and outlet. With this decrease in the cross-sectional area of the flow, it is required that the velocity of the fluid medium increase (

) to maintain the same mass flow and respect the principles of conservation of mass.

; [2]

где:where:

- массовый расход текучей среды;

- mass flow rate of the fluid;

- средняя скорость текучей среды;

- average fluid velocity;

- плотность текучей среды;

- fluid density;

- общая площадь поперечного сечения;

- total cross-sectional area;

нижний индекс 1 обозначает впуск;subscript 1 denotes inlet;

нижний индекс 3 обозначает выпуск; а такжеsubscript 3 denotes release; as well as

нижний индекс 2 указывает на точку в промежутке между впуском и выпуском.subscript 2 indicates a point in the gap between intake and exhaust.

Кроме того, полное давление в поточной системе равно сумме динамического и статического давления:In addition, the total pressure in the flow system is equal to the sum of the dynamic and static pressure:

. [3]

Динамическое давление

может быть задано как:dynamic pressure

can be given as:

; [4]

; [four]

где величины

и

задаются выше в соответствии с уравнением [2].where the quantities

and

are given above in accordance with the equation [2].

В предположении установившегося, несжимаемого, невязкого, безвихревого потока, уравнение Бернулли дает:Assuming a steady, incompressible, inviscid, irrotational flow, the Bernoulli equation gives:

Constant

; [5] Constant

; [five]

где P относится к статическому давлению, а величина ρgz учитывает гидростатический напор из-за перепада высот. Конкретно, g - гравитационная постоянная, а z - высота. Вязкая часть падения давления может быть учтена посредством отдельного слагаемого потерь в уравнении Бернулли.where P refers to the static pressure and the value ρgz takes into account the hydrostatic head due to the height difference. Specifically, g is the gravitational constant and z is the height. The viscous part of the pressure drop can be accounted for by a separate loss term in the Bernoulli equation.

; [6]

где;where;

f - коэффициент трения; f is the coefficient of friction;

L - длина трубки; и L is the length of the tube; and

D - диаметр трубки. D is the diameter of the tube.

Приведенное ниже уравнение [7] представляет собой разновидность уравнения Бернулли, в которой учитываются потери на трение, связанные с перемещением по трубке. Когда текучая среда движется по трубке, в ней рассеивается энергия, и на заданной длине трубки давление падает. Эта потеря давления невосстановима, поскольку энергия текучей среды расходуется вследствие потерь на трение. Соответственно, эти потери можно описать следующим уравнением:The following equation [7] is a variation of the Bernoulli equation, which takes into account the friction losses associated with movement through the tube. When a fluid moves through a tube, energy is dissipated in the tube and the pressure drops over a given length of the tube. This pressure loss is non-recoverable because the energy of the fluid is wasted due to frictional losses. Accordingly, these losses can be described by the following equation:

[7]

Это соотношение может быть применено к примерной трубке, описанной выше со ссылкой на уравнение [2]. Когда текучая среда движется от впуска к точке в промежутке между впуском и выпуском, происходит изменение скорости для сохранения массового расхода. Следовательно, при сохранении зависимости, показанной в уравнении [7], динамическое давление

увеличивается, вызывая уменьшение статического давления. По мере продвижения текучей среды к выпускному отверстию из точки в промежутке между впуском и выпуском, статическое давление восстанавливается посредством тех же принципов. То есть, при перемещении к выпуску от точки в промежутке между впуском и выпуском сечение потока увеличивается и, следовательно, скорость текучей среды уменьшается, вызывая уменьшение динамического давления при восстановлении части начального статического давления. Однако статическое давление на выпуске будет ниже из-за безвозвратных вязких потерь.This relationship can be applied to the exemplary tube described above with reference to Equation [2]. As the fluid moves from the inlet to a point in between the inlet and outlet, there is a change in velocity to maintain mass flow. Therefore, while maintaining the dependence shown in equation [7], the dynamic pressure

increases, causing a decrease in static pressure. As the fluid moves towards the outlet from a point in between the inlet and outlet, the static pressure is restored by the same principles. That is, as it travels outward from a point between the inlet and outlet, the flow cross section increases and hence the fluid velocity decreases, causing a decrease in dynamic pressure while restoring a portion of the initial static pressure. However, the static pressure at the outlet will be lower due to irretrievable viscous losses.

Это может привести к тому, что статическое давление на впуске и выпуске будет больше, чем давление паров текучей среды, тогда как статическое давление между впуском и выпуском меньше давления паров текучей среды. В результате, хотя статическое давление на впуске и выпуске больше, чем давление паров текучей среды, в трубке все же может происходить мгновенное выделение газа, или дегазация. Кроме того, вибрационный измеритель, такой, как измеритель Кориолиса, может быть вставлен в трубопровод, диаметр которого отличается от диаметра трубопровода или трубопроводов в вибрационном измерителе. В результате, когда в вибрационном измерителе обнаруживается выделение газа, давление, измеряемое в трубопроводе, может не совпадать с давлением паров текучей среды в вибрационном измерителе.This can cause the inlet and outlet static pressure to be greater than the fluid vapor pressure, while the inlet to outlet static pressure is less than the fluid vapor pressure. As a result, although the static pressure at the inlet and outlet is greater than the vapor pressure of the fluid, momentary outgassing or degassing can still occur in the tube. In addition, a vibration meter, such as a Coriolis meter, may be inserted into a pipeline whose diameter is different from that of the pipeline or pipelines in the vibration meter. As a result, when gas evolution is detected in the vibrator, the pressure measured in the pipeline may not match the vapor pressure of the fluid in the vibrator.

Электронный измеритель - усиление приводаElectronic Meter - Drive Gain

На Фиг.2 показана блок-схема электронного измерителя 20 вибрационного измерителя 5. Во время своей работы, вибрационный измеритель 5 предоставляет различные значения измерений, которые могут быть выведены, включающие в себя одно или несколько измеряемых или усредняемых значений массового расхода, объемного расхода, массового и объемного расхода отдельных компонентов потока, а также общего расхода, включающего в себя, например, как объемный, так и массовый расход отдельных компонентов потока.2 shows a block diagram of the meter electronics 20 of the vibration meter 5. During operation, the vibration meter 5 provides various measurement values that can be output, including one or more measured or averaged mass flow, volume flow, mass and the volume flow of the individual components of the flow, as well as the total flow, including, for example, both volume and mass flow of the individual components of the stream.

В вибрационном измерителе 5 возникает колебательный отклик. Колебательный отклик принимается и обрабатывается электронным измерителем 20 для создания одного или нескольких значений измерения текучей среды. Значения могут быть проконтролированы, записаны, сохранены, просуммированы и/или выведены. Электронный измеритель 20 включает в себя интерфейс 201, систему 203 обработки, связанную с интерфейсом 201, и систему 204 памяти, связанную с системой 203 обработки. Несмотря на то, что эти компоненты показаны как отдельные блоки, следует понимать, что электронный измеритель 20 может быть составлен из различных комбинаций объединенных и/или отдельных компонентов.An oscillatory response occurs in the vibration meter 5. The vibrational response is received and processed by meter electronics 20 to generate one or more fluid measurement values. Values can be monitored, recorded, stored, totalized and/or output. The electronic meter 20 includes an interface 201, a processing system 203 associated with the interface 201, and a memory system 204 associated with the processing system 203. While these components are shown as separate units, it should be understood that meter electronics 20 may be composed of various combinations of combined and/or separate components.

Интерфейс 201 выполнен с возможностью связи с измерительной сборкой 10 вибрационного измерителя 5. Интерфейс 201 может быть выполнен с возможностью соединения с кабельными соединениями 100 (см. Фиг.1) и для обмена сигналами, например, с приводом 180, тензометрическими датчиками 170l и 170r, и детекторами RTD 190. Интерфейс 201 может быть дополнительно выполнен с возможностью связи по каналу 26, например, с внешними устройствами.Interface 201 is configured to communicate with measurement assembly 10 of vibration meter 5. Interface 201 may be configured to connect to cable connections 100 (see FIG. 1) and to exchange signals with, for example, drive 180, strain gauges 170l and 170r, and RTDs 190. Interface 201 may be further configured to communicate over channel 26, for example, with external devices.

Система 203 обработки может содержать систему обработки любого типа. Система 203 обработки выполнена с возможностью извлечения и выполнения сохраняемых подпрограмм для работы вибрационного измерителя 5. Система 204 памяти может сохранять подпрограммы, включающие в себя подпрограмму 205 расходомера, подпрограмму 211 управления клапаном, подпрограмму 213 усиления привода и подпрограмму 215 давления паров. Система 204 памяти может сохранять измерения, принимаемые значения, рабочие значения и другую информацию. В некоторых вариантах реализации система памяти сохраняет массовый расход (m) 221, плотность (ρ) 225, порог плотности 226, вязкость (μ) 223, температуру (T) 224, давление 209, усиление привода 306, порог 302 усиления привода, порог 244 вовлечения газа, долю 248 вовлеченного газа и любые другие переменные, известные в данной области техники. Подпрограммы 205, 211, 213, 215 могут содержать любой упомянутый сигнал и упомянутые другие переменные, известные в данной области техники. Другие подпрограммы измерения/обработки также предусматриваются и находятся в пределах объема притязаний описания и пунктов формулы изобретения.Processing system 203 may include any type of processing system. The processing system 203 is configured to retrieve and execute stored subroutines for operating the vibration meter 5. The memory system 204 may store subroutines including a flowmeter subroutine 205, a valve control subroutine 211, an actuator gain subroutine 213, and a vapor pressure subroutine 215. The memory system 204 may store measurements, received values, operating values, and other information. In some embodiments, the memory system stores mass flow ( m ) 221, density ( ρ ) 225, density threshold 226, viscosity ( μ ) 223, temperature ( T ) 224, pressure 209, drive gain 306, drive gain threshold 302, threshold 244 gas entrainment, entrained gas fraction 248, and any other variables known in the art. Subroutines 205, 211, 213, 215 may contain any of the mentioned signal and mentioned other variables known in the art. Other measurement/processing routines are also contemplated and are within the scope of the description and claims.

Как можно понять, в системе 204 памяти может быть сохранено большее или меньшее количество значений. Например, давление паров может быть определено без использования вязкости 223. Например, вязкость может быть оценена на основе падения давления или функции, определяющей трение как функцию 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 применены для определения вязкого падения давления в трубопроводе, таком, как трубопроводы 130, 130', описываемые выше со ссылкой на Фиг.1. Как можно понять, число Рейнольдса может не использоваться.As can be appreciated, more or fewer values may be stored in the memory system 204. For example, the vapor pressure can be determined without using the viscosity 223. For example, the viscosity can be estimated based on pressure drop or a function that defines friction 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 conduit, such as the conduits 130, 130' described above with reference to FIG. As can be understood, the Reynolds number may not be used.

Подпрограмма 205 расходомера может создавать и сохранять количественные показатели текучей среды и результаты измерений расхода. Эти значения могут содержать по существу мгновенные значения измерений или могут содержать суммируемые или накапливаемые значения. Например, подпрограмма 205 расходомера может создавать результаты измерений массового расхода и сохранять их, например, в хранилище 221 массового расхода системы 204 памяти. Подпрограмма 205 расходомера может создавать результаты измерений плотности 225 и сохранять их, например, в устройстве памяти для плотности 225. Значения массового расхода 221 и плотности 225 определяются из колебательного отклика, как рассмотрено выше и как известно в данной области техники. Массовый расход и другие измерения могут содержать, по существу, мгновенное значение, могут содержать выборку, могут содержать усредняемое значение за интервал времени или могут содержать накапливаемое значение за интервал времени. Интервал времени может быть выбран так, чтобы соответствовать периоду времени, в течение которого обнаруживаются определенные условия текучей среды, например, только жидкое состояние текучей среды, или, альтернативно, состояние текучей среды, включающее в себя жидкости и вовлеченный газ. Кроме того, другие значения массового и объемного расхода и соответствующие количественные оценки также предусматриваются и находятся в пределах объема притязаний настоящего описания и пунктов формулы изобретения.The flow meter routine 205 may create 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 routine 205 may generate mass flow measurements and store them in, for example, mass flow storage 221 of memory system 204. The flow meter routine 205 may generate the density measurements 225 and store them in, for example, density memory 225. Mass flow 221 and density 225 are determined from the vibrational response as discussed above 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 chosen to correspond to the period of time during which certain fluid conditions are detected, for example, only a liquid state of the fluid, or, alternatively, a state of the fluid, including liquids and entrained gas. In addition, other mass and volume flow rates and corresponding quantities are also contemplated and are within the scope of the present specification and claims.

Порог 302 усиления привода может быть использован для того, чтобы различать периоды наличия потока, отсутствия потока, однофазной/двухфазной границы (когда происходит изменение фазы текучей среды) и потока вовлеченного газа/смешанной фазы. Аналогично, порог 226 плотности, применяемый к показанию 225 плотности, также может быть использован, отдельно или вместе с усилением 306 привода для того, чтобы различать поток вовлеченного газа/смешанной фазы. Усиление 306 привода может быть использовано как мера чувствительности вибрации трубопровода вибрационного измерителя 5 к присутствию текучих сред несопоставимых плотностей, таких, как жидкие и газовые фазы, например, без ограничений.The drive gain threshold 302 can be used to distinguish between periods of flow, no flow, single phase/two phase boundary (when a fluid phase change occurs), and entrained gas/mixed phase flow. Similarly, the density threshold 226 applied to the density reading 225 can also be used, alone or in conjunction with drive gain 306, to distinguish entrained gas/mixed phase flow. Drive gain 306 can be used as a measure of the vibration sensitivity of the vibration meter 5 pipeline to the presence of fluids of disparate densities, such as liquid and gas phases, for example, without limitation.

Используемый здесь термин "усиление привода" относится к значению мощности, необходимой для возбуждения колебаний расходомерных трубок с данной амплитудой, хотя может быть использовано любое подходящее определение. Например, в некоторых вариантах реализации термин "усиление привода" может относиться к току привода, напряжению на датчике или к любому измеряемому или получаемому сигналу, который указывает на значение мощности, необходимой для возбуждения колебаний расходомерных трубопроводов 130, 130' с конкретной амплитудой. Усиление привода может быть использовано для обнаружения многофазного потока за счет использования характеристик усиления привода, таких, как, например, уровни шума, стандартное отклонение сигналов, измерения, связанные с демпфированием, и любые другие средства, известные в данной области техники, для обнаружения потока со смешанной фазой. Эти показатели могут быть сравниваемыми между тензометрическими датчиками 170l и 170r для обнаружения потока со смешанной фазой.As used herein, "drive gain" refers to the amount of power required to drive the flow tubes to a given amplitude, although any suitable definition may be used. For example, in some embodiments, the term "drive gain" may refer to a drive current, a sensor voltage, or any measured or received signal that is indicative of the amount of power required to drive the flow conduits 130, 130' to a particular amplitude. Drive gain can be used to detect multi-phase flow by using drive gain characteristics such as noise levels, signal standard deviation, damping measurements, and any other means known in the art to detect flow with mixed phase. These readings can be compared between strain gauges 170l and 170r to detect mixed phase flow.

ОбнаружениеDetection изменения фазы текучей средыfluid phase changes

На Фиг. 3 показан график 300, иллюстрирующий соотношение между усилением привода и отношением газ-жидкость, которое можно использовать для определения давления паров с помощью коэффициента измерителя давления паров. Как показано на Фиг.3, график 300 включает в себя ось 310 средней доли пустот и ось 320 усиления привода. Ось 310 средней доли пустот и ось 320 усиления привода увеличиваются в процентах, хотя могут использоваться любые подходящие единицы и/или отношения.On FIG. 3 is a graph 300 illustrating the relationship between drive gain and gas-to-liquid ratio that can be used to determine vapor pressure using a vapor pressure meter coefficient. 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 drive gain axis 320 increase in percent, although any suitable units and/or ratios may be used.

График 300 включает в себя графики 330, которые представляют собой соотношения между усилением привода и отношениями газ-жидкость для различных скоростей потока. Как показано, отношение газ-жидкость представляет собой среднее значение доли пустот на графиках 330, хотя может быть использовано любое подходящее отношение газ-жидкость, такое, как объемная доля газа ("GVF") или доля вовлечения газа, и оно может быть основано на объеме, площади поперечного сечения и т.п. Как можно понять, графики 330 похожи, несмотря на то, что они связаны с различными скоростями потока. Также показана линия 340 порога усиления привода, которая пересекается с графиками 330 при средней доле пустот примерно 0,20%, которая может быть опорной средней долей пустот 330а, соответствующей 40% усилению привода. Также показано усиление 332 привода истинного давления пара, которое составляет приблизительно 10%. Фактическое усиление 332 привода давления пара соответствует текучей среде в измерительной сборке, который имеет статическое давление, при котором происходит изменение фазы текучей среды, и имеет отношение газ-жидкость, равное нулю.Plot 300 includes plots 330 that are relationships between drive gain and gas-liquid ratios for various flow rates. As shown, the gas-to-liquid ratio is an average of the void fraction of the plots 330, although any suitable gas-to-liquid ratio such as gas volume fraction ("GVF") or gas entrainment fraction may be used and may be based on volume, cross-sectional area, etc. As can be seen, the graphs 330 are similar despite the fact that they are associated with different flow rates. Also shown is a drive gain threshold line 340 that intersects plots 330 at an average void fraction of about 0.20%, which may be a reference average void fraction 330a corresponding to 40% drive gain. Also shown is the actual vapor pressure drive gain 332, which is approximately 10%. The actual vapor pressure actuator gain 332 corresponds to a fluid in the meter assembly that has a static pressure at which the fluid phase changes and has a gas-to-liquid ratio of zero.

Как можно видеть, графики 330 варьируются от усиления привода приблизительно 10 процентов до усиления привода приблизительно 100 процентов в диапазоне средней доли пустот от 0,00 до приблизительно 0,60 процента. Как можно понять, относительно небольшое изменение средней доли пустот приводит к значительному изменению усиления привода. Это относительно небольшое изменение может обеспечивать то, что начало парообразования может быть точно обнаружено с помощью усиления привода.As can be seen, the graphs 330 range from about 10 percent drive gain to about 100 percent drive gain, with an average void fraction ranging from 0.00 to about 0.60 percent. As can be understood, a relatively small change in the average void fraction leads to a significant change in drive gain. This relatively small change may ensure that the onset of vaporization can be accurately detected by the drive gain.

Несмотря на то, что усиление привода 40% показано как соответствующее средней доле пустот 0,20 процента, это соответствие может быть определенным для конкретного процесса. Например, усиление привода в 40% может соответствовать другим средним значениям доли пустот для других технологических текучих сред и при других технологических условиях. Различные текучие среды могут иметь различные значения давления паров, и поэтому начало парообразования для текучих сред может происходить при различных скоростях потока. Таким образом, текучая среда с относительно низким давлением паров будет испаряться при более высоких скоростях потока, а текучая среда с относительно высоким давлением паров может испаряться при более низких скоростях потока.Although a drive gain of 40% is shown to correspond to an average void fraction of 0.20 percent, this correspondence may be process specific. For example, a drive gain of 40% may correspond to different average void fractions for different process fluids and under different process conditions. Different fluids may have different vapor pressures and therefore the onset of vaporization for fluids may occur at different flow rates. Thus, relatively low vapor pressure fluid will vaporize at higher flow rates, and relatively high vapor pressure fluid may vaporize at lower flow rates.

Также может быть понятно, что линия 340 порога усиления привода может иметь альтернативные/другие значения усиления привода. Однако, может быть полезно иметь усиление привода на уровне 30-40% для исключения ложного обнаружения потока вовлеченной/смешанной фазы, а также гарантировать правильное определение начала парообразования.It may also be appreciated that drive gain threshold line 340 may have alternative/different drive gain values. However, it can be useful to have a drive gain of 30-40% to avoid false detection of entrained/mixed phase flow and also to ensure that the onset of vaporization is correctly detected.

Кроме того, на графиках 330 используется усиление привода, но могут быть использованы и другие сигналы, такие, как измеряемая плотность и т.п. Измеряемая плотность может увеличиваться или уменьшаться вследствие присутствия пустот в текучей среде. Например, измеряемая плотность может, вопреки интуиции, увеличиваться из-за пустот в относительно высокочастотных вибрационных измерителях из-за эффекта скорости звука. В относительно низкочастотных измерителях измеряемая плотность может уменьшаться из-за того, что плотность пустот меньше плотности текучей среды. Эти и другие сигналы могут быть использованы по отдельности или в комбинации для обнаружения присутствия паров в измерительной сборке.In addition, drive gain is used in plots 330, but other signals such as measured density and the like may be used. The measured density may increase or decrease due to the presence of voids in the fluid. For example, measured density may, contrary to intuition, increase due to voids in relatively high frequency vibratory meters due to the sound speed effect. In relatively low frequency meters, the measured density may decrease due to the fact that the density of the voids is less than the density of the fluid. These and other signals can be used individually or in combination to detect the presence of vapors in the measurement assembly.

Как рассмотрено выше, среднее значение доли пустот в 0,20 процента может быть опорной средней долей 330a пустот, которая соответствует 40-процентному значению усиления привода, которое может быть там, где линия 340 порога усиления привода пересекается с осью 320 усиления привода. Соответственно, тогда, когда измеряемое усиление привода составляет 40 процентов для текучей среды в измерительной сборке, такой, как измерительная сборка 10, описываемая выше, средняя доля пустот текучей среды может составлять приблизительно 0,20 процента. Доля пустот приблизительно 0,20 процента может соответствовать давлению текучей среды из-за присутствия газа в текучей среде. Например, доля пустот приблизительно 0,20 процента может соответствовать, например, значению статического давления.As discussed above, the average void fraction of 0.20 percent may be a reference average void fraction 330a that corresponds to a 40 percent drive gain value, which may be where the drive gain threshold line 340 intersects with the drive gain axis 320. Accordingly, when the measured drive gain is 40 percent for fluid in a meter assembly, such as meter assembly 10 described above, the average fluid void fraction may be about 0.20 percent. A void fraction of approximately 0.20 percent may correspond to fluid pressure due to the presence of gas in the fluid. For example, a void fraction of approximately 0.20 percent may correspond to, for example, a static pressure value.

Вследствие ранее определенной взаимосвязи между усилением привода или другим сигналом, таким, как плотность, и опорной средней долей 330a пустот, которая может быть опорным отношением газ-жидкость, значение давления паров может быть связано с коэффициентом измерителя давления паров. Например, измерительная сборка может вибрировать при увеличении или уменьшении статического давления до тех пор, пока не будет обнаружено изменение фазы текучей среды. Затем значение давления паров может быть определено из статического давления, как будет более подробно описано ниже в связи с Фиг.4. Определяемое значение давления паров может соответствовать, например, статическому давлению на линии 340 порога усиления привода. Это определяемое значение давления пара может быть отрегулировано с помощью коэффициента измерителя давления пара, так, чтобы соответствовать усилению 332 привода истинного давления пара, при котором происходит изменение фазы или встречается однофазная/двухфазная граница. Соответственно, несмотря на то, что присутствие газа в текучей среде может быть обнаружено при статическом давлении, которое отличается от истинного давления паров текучей среды, истинное значение давления паров может, тем не менее, быть определено.Because of the previously defined 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 related to the coefficient of the vapor pressure meter. For example, the sensing assembly may vibrate as the static pressure increases or decreases until a phase change in the fluid is detected. The vapor pressure value can then be determined from the static pressure, as will be described in more detail below in connection with FIG. The determined value of the vapor pressure may correspond, for example, to the static pressure on the line 340 of the drive gain threshold. This vapor pressure reading can be adjusted by the vapor pressure meter gain to match the true vapor pressure drive gain 332 at which a phase change occurs or a single-phase/two-phase boundary is encountered. Accordingly, although the presence of a 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.

С использованием опорной средней доли 330a пустот, в качестве примера, статическое давление в измерительной сборке может быть уменьшено до тех пор, пока усиление привода не достигнет 40 процентов, тем самым показывая, что текучая среда в измерительной сборке имеет среднюю долю пустот 0,20 процента. Система обработки, такая, как описываемая выше система 203 обработки, может определять, что текучая среда начинает испаряться при статическом давлении, которое, например, пропорционально выше статического давления, соответствующего 40-процентному усилению привода. Например, истинное значение давления паров может быть связано с усилением привода приблизительно 10%. Как можно понять, из-за неопределенностей, связанных с вычислением статического давления (например, ошибки датчика давления, ошибки измерения расхода и т.д.), истинное давление паров может быть пропорционально ниже, чем вычисляемое статическое давление, которое связано с усилением привода в 40%. В любом случае, истинное давление паров соответствует статическому давлению текучей среды, при котором происходит изменение фазы текучей среды, но соотношение газ-жидкость равно нулю.Using the reference average void fraction 330a as an example, the static pressure in the sensing assembly can be reduced until the drive gain reaches 40 percent, thereby indicating that the fluid in the sensing assembly has an average void fraction of 0.20 percent. . The treatment system, such as the treatment system 203 described above, may determine that the fluid begins to vaporize at a static pressure that is, for example, proportionally higher than the static pressure corresponding to a 40 percent drive gain. For example, the true value of the vapor pressure may be associated with an actuator gain of approximately 10%. As can be appreciated, due to the uncertainties associated with the static pressure calculation (e.g., pressure transducer errors, flow measurement errors, etc.), the true vapor pressure can be proportionately lower than the calculated static pressure, which is due to drive gain in 40%. In any case, the true vapor pressure corresponds to the static fluid pressure at which the fluid phase changes, but the gas-liquid ratio is zero.

Таким образом, измеряемое усиление привода может использоваться для обнаружения газа, но может и дать очень точное определение значения истинного давления паров. Более конкретно, в тот момент, когда сначала происходит дегазация, при наличии нескольких маленьких пузырьков усиление привода может не увеличиваться выше линии 340 порога усиления привода для обнаружения. Динамическое давление может быть увеличено, например, посредством насоса, который продолжает увеличивать скорость потока до тех пор, пока статическое давление не упадет так, что усиление привода перейдет линию 340 порога усиления привода. В зависимости от приложения, это вычисляемое статическое давление (например, нескорректированное давление паров) может быть скорректировано (например, отрегулировано - уменьшено или увеличено) с помощью коэффициента измерителя давления паров, например, 1 фунт/кв.дюйм для учета задержки в обнаружении изменения фазы текучей среды. Таким образом, коэффициент измерителя давления паров может быть задан и применен к нескорректированному измерению давления паров как функция усиления привода для учета разницы в усилении привода, при котором регистрируется газ, и истинном давлении паров для обнаружения небольшого количества газа.Thus, the measured actuator gain can be used to detect gas, but can also give a very accurate indication of the true vapor pressure value. More specifically, at the time when degassing first occurs, if there are several small bubbles, the drive gain may not increase above the drive gain threshold line 340 for detection. The dynamic pressure may be increased, for example, by a pump that continues to increase the flow rate until the static pressure drops such that the drive gain passes the drive gain threshold line 340. Depending on the application, this calculated static pressure (e.g. uncorrected vapor pressure) can be corrected (e.g. adjusted - reduced or increased) by a vapor pressure meter factor, e.g. 1 psi to account for the delay in phase change detection fluid. Thus, a vapor pressure gauge factor can be specified and applied to the uncorrected vapor pressure measurement as a function of drive gain to account for the difference in drive gain at which gas is detected and the true vapor pressure to detect a small amount of gas.

Обращаясь к Фиг.3 в качестве примера, измеряемое усиление привода 40 процентов может соответствовать статическому давлению текучей среды в измерительной сборке, которое, например, на 1 фунт/кв.дюйм меньше статического давления, соответствующего усилению привода, связанному с истинным давлением паров. Соответственно, вибрационный измеритель 5, или электронный измеритель 20, или любое подходящее электронное устройство может определить, что коэффициент измерителя давления пара равен 1 фунту на квадратный дюйм, и добавить это значение к статическому давлению, связанному с 40-процентным усилением привода. В результате вибрационный измеритель 5 может точно обнаружить изменение фазы текучей среды и, следовательно, также точно определять давление паров текучей среды с использованием усиления привода.Referring to Figure 3 as an example, a measured actuator gain of 40 percent may correspond to a static fluid pressure in the measurement assembly that is, for example, 1 psi less than the static pressure corresponding to the actuator gain associated with true vapor pressure. Accordingly, vibration meter 5 or electronic meter 20 or any suitable electronic device can determine that the vapor pressure meter ratio is 1 psi and add this value to the static pressure associated with 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 using drive amplification.

Однако могут использоваться другие средства обнаружения изменения фазы, в которых не используется усиление привода. Например, изменение фазы может быть обнаружено с помощью акустических измерений, измерений на основе рентгеновских лучей, оптических измерений и т.д. Также могут быть рассмотрены комбинации вышеперечисленных реализаций. Например, байпасная линия, которая проходит вертикально в петле с акустическими и/или оптическими измерениями, распределенными по вертикали для определения того, где газ впервые дегазируется. Эта высота будет затем предоставлять необходимые входные данные для вычисления давления паров текучей среды в вибрационном измерителе 5, как поясняется ниже.However, other means of phase change detection that do not use drive gain may be used. For example, phase change can be detected using acoustic measurements, X-ray measurements, optical measurements, and so on. Combinations of the above implementations may also be considered. For example, a bypass line that runs vertically in a loop with acoustic and/or optical measurements distributed vertically to determine where the gas first degasses. This height will then provide the necessary input to calculate the vapor pressure of the fluid in the vibration meter 5, as explained below.

Падение давления в вибрационном измерителеPressure drop in vibrating meter

На Фиг.4 показан график 400, иллюстрирующий то, как статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе может быть использовано для определения давления паров. Как показано на Фиг.4, график 400 включает в себя ось 410 положения и ось 420 статического давления. На оси 410 положения не показаны какие-либо конкретные единицы длины, но она может быть в дюймах, однако могут использоваться любые подходящие единицы. Ось 420 статического давления приведена в фунтах на квадратный дюйм (psi), однако могут использоваться любые подходящие единицы. Ось 410 положения находится в диапазоне от впуска ("IN") до выпуска ("OUT") вибрационного измерителя.FIG. 4 is 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. The position axis 410 does not show any specific units of length, but may be in inches, however any suitable unit may be used. The static pressure axis 420 is given in pounds per square inch (psi), but any suitable unit may be used. The position axis 410 ranges from the inlet ("IN") to the outlet ("OUT") of the vibration meter.

Соответственно, положение от IN до OUT может соответствовать текучей среде, например, в измерительной сборке 10, показанной на Фиг.1. В данном примере область от IN примерно до точки A может соответствовать участку измерительной сборки 10 между фланцем 103 и монтажной опорой 120 трубопровода. Область примерно от точки A до точки G может соответствовать трубопроводам 130, 130' между монтажными опорами 120, 120'. Область от точки G до точки OUT может соответствовать участку измерительной сборки 10 от монтажной опоры 120' до фланца 103'. Соответственно, текучая среда в измерительной сборке 10 (например, в диапазоне положений от точки IN до точки OUT) может не включать в себя текучую среду, например, в трубопроводе, в который вставляется измерительная сборка 10. Текучая среда в измерительной сборке 10 может быть текучей средой в трубопроводах 130, 130'.Accordingly, the position from IN to OUT may correspond to the fluid, for example, in the measurement assembly 10 shown in Fig.1. In this example, the region from IN to approximately point A may correspond to the portion of the meter assembly 10 between the flange 103 and the pipeline mounting support 120. The region from approximately point A to point G may correspond to conduits 130, 130' between mounting supports 120, 120'. The region from the G point to the OUT point may correspond to the portion of the meter assembly 10 from the mounting post 120' to the flange 103'. Accordingly, the fluid in the meter assembly 10 (for example, in the range of positions from the IN point to the OUT point) may not include the fluid, for example, in the pipeline into which the meter assembly 10 is inserted. The fluid in the meter assembly 10 may be fluid medium in conduits 130, 130'.

Графическое представление 400 также включает в себя график 430 нулевого динамического давления и график 440 изменения динамического давления 30. На графике 430 нулевого динамического давления не показывается изменение динамического давления - предполагается, что давление линейно уменьшается от впуска к выпуску вибрационного измерителя. График 440 изменения динамического давления может отображать фактическое давление в вибрационном измерителе, вставляемом в трубопровод, в котором диаметр трубопровода или трубопроводов вибрационного измерителя меньше диаметра магистрального трубопровода. Примерный вибрационный измеритель 5 показан на Фиг.1, хотя может быть использован любой подходящий вибрационный измеритель. Соответственно, текучая среда в измерительной сборке, такой, как описываемая выше измерительная сборка 10, может иметь пониженное статическое давление вследствие увеличения динамического давления. Также показана линия 450 давления паров, отображающая давление паров текучей среды в вибрационном измерителе.The graphical representation 400 also includes a zero dynamic pressure graph 430 and a dynamic pressure graph 440 30. The zero dynamic pressure graph 430 does not show the dynamic pressure change - it is assumed that the pressure decreases linearly from the inlet to outlet of the vibration meter. The dynamic pressure graph 440 may display the actual pressure in the vibrator being inserted into a pipeline in which the diameter of the vibrator pipeline or pipelines is smaller than the diameter of the main pipeline. An exemplary vibration meter 5 is shown in FIG. 1, although any suitable vibration meter may be used. Accordingly, the fluid in the meter assembly, such as the meter 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 вязких потерь и участок 440c увеличения статического давления. График 440 изменения динамического давления также включает в себя минимальное статическое давление 440d. Участок 440a падения статического давления может быть обусловлен увеличением скорости текучей среды, вызывающим соответствующее увеличение динамического давления в данном участке вибрационного измерителя. Участок 440b вязких потерь может соответствовать участку трубопровода или трубопроводов с постоянным диаметром в вибрационном измерителе. Соответственно, участок 440b вязких потерь может не отражать увеличение скорости текучей среды и, следовательно, может не отражать увеличение динамического давления. Участок 440c увеличения статического давления может быть обусловлен уменьшением скорости текучей среды и, следовательно, снижение статического давления на участке 440a падения статического давления может быть скомпенсировано. Участок 440a падения статического давления и участок 440c увеличения статического давления могут быть изменениями статического давления в измерительной сборке.The dynamic pressure graph 440 includes a static pressure drop portion 440a, a viscous 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 portion 440a may be due to an increase in fluid velocity causing a corresponding increase in dynamic pressure in that portion of the vibrator. The viscous loss portion 440b may correspond to a portion of the pipeline or pipelines with a constant diameter in the vibration meter. Accordingly, viscous 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 portion 440c may be due to a decrease in fluid velocity and therefore the reduction in static pressure in the static pressure fall portion 440a may be compensated. The static pressure drop portion 440a and the static pressure increase portion 440c may be static pressure changes in the sensing assembly.

Участок графика 440 изменения динамического давления, лежащий под линией 450 давления паров, который включает в себя минимальное статическое давление 440d, может соответствовать положениям (например, примерно от положения E до положения немного далее положения G), в которых изменение фазы текучей среды происходит во текучей среде в измерительной сборке, такой, как измерительная сборка 10, описанная выше. Как видно из Фиг.4, минимальное статическое давление 440d находится ниже линии 450 давления паров. Это указывает на то, что график 440 изменения динамического давления может быть сдвинут вверх посредством увеличения статического давления текучей среды в измерительной сборке. Однако, если увеличить статическое давление примерно на 5 psi, так, чтобы сместить график 440 изменения динамического давления до тех пор, пока минимальное статическое давление 440d не окажется на линии 450 давления паров, может быть обнаружено изменение фазы текучей среды. Поскольку статическое давление увеличивается, газ или пар в текучей среде в измерительной сборке может стать жидкостью. И наоборот, если график 440 изменения динамического давления располагается выше линии 450 давления паров, и статическое давление текучей среды в измерительной сборке уменьшается до тех пор, пока минимальное статическое давление 440d не окажется на линии давления паров, то изменение фазы текучей среды может быть связано с образованием газа или пара в текучей среде.The portion of the dynamic pressure graph 440 lying below the vapor pressure line 450 that includes the minimum static pressure 440d may correspond to positions (for example, from about position E to a position slightly beyond position G) in which a fluid phase change occurs in the fluid environment in a meter assembly, such as meter assembly 10 described above. As can be seen from Fig.4, the minimum static pressure 440d is below the line 450 vapor pressure. This indicates that the dynamic pressure curve 440 can be shifted upward by increasing the static pressure of the fluid in the sensing assembly. However, if the static pressure is increased by about 5 psi so as to shift the dynamic pressure curve 440 until the minimum static pressure 440d is on the vapor pressure line 450, a fluid phase change can be detected. As the static pressure increases, the gas or vapor in the fluid in the meter assembly can become a liquid. Conversely, if the dynamic pressure plot 440 is located above the vapor pressure line 450 and the static pressure of the fluid in the meter assembly decreases until the minimum static pressure 440d is in the vapor pressure line, then the change in fluid phase may be due to the formation of gas or vapor in a fluid.

Как видно из Фиг.4, участок 440b вязких потерь уменьшается от статического давления примерно в 68 psi в положении A до статического давления примерно в 55 psi в положении G. Как можно понять, статическое давление приблизительно 55 psi в положении G меньше, чем линия 450 давления паров, которая соответствует примерно 58 psi. В результате, даже несмотря на то, что статическое давление на впуске и выпуске больше, чем на линии 450 давления паров, текучая среда в вибрационном измерителе все еще может мгновенно выделять газ или дегазироваться.As seen in FIG. 4, the viscous loss region 440b decreases from a static pressure of about 68 psi at position A to a static pressure of about 55 psi at position G. As can be seen, the static pressure of approximately 55 psi at position G is less than line 450 vapor pressure, which corresponds to approximately 58 psi. As a result, even though the inlet and outlet static pressures are greater than vapor pressure line 450, the vibrating meter fluid may still momentarily outgas or degas.

Соответственно, статическое давление на впуске и выпуске прямо не соответствует давлению паров текучей среды. Другими словами, давление паров текучей среды не может быть напрямую определено из статического давления текучей среды в магистральном трубопроводе или вне измерительной сборки. Статическое давление в измерительной сборке 10 или, более конкретно, в трубопроводах 130, 130', может быть точно определено, например, посредством использования измерений давления на впуске и выпуске и введения размеров вибрационного измерителя 5 (например, диаметра и длины трубопроводов 130, 130'). Однако, для точного определения давления паров может потребоваться вызвать изменение фазы текучей среды в вибрационном измерителе 5, которое может быть вызвано посредством варьирования 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 cannot be directly determined from the static pressure of the fluid in the pipeline or outside the meter assembly. The static pressure in the measurement assembly 10, or more specifically in the conduits 130, 130', can be accurately determined, for example, by using inlet and outlet pressure measurements and entering the dimensions of the vibration meter 5 (for example, the diameter and length of conduits 130, 130' ). However, to accurately determine the vapor pressure, it may be necessary to cause a phase change in the fluid in the vibrator 5, which can be caused by varying the static pressure of the fluid in the vibrator 5.

Варьирование статического давления текучей средыFluid static pressure variation

На Фиг.5 показана система 500 для определения давления паров текучей среды. Как показано на Фиг.5, система 500 представляет собой байпас, который включает в себя байпасный впуск и байпасный выпуск, которые соединяются с трубопроводом 501. Система 500 включает в себя насос 510, связанный по текучей средес выпуском вибрационного измерителя 5, показанного как измеритель Кориолиса, и байпасным выпуском. Датчик 520 давления на впуске связан по текучей среде с впускным отверстием вибрационного измерителя 5 и с байпасным впуском. Датчик 530 давления на выпуске располагается между выпуском вибрационного измерителя 5 и насосом 510 и выполнен с возможностью измерения статического давления текучей среды на выпуске вибрационного измерителя 5. Устройство 540 управления потоком, которое показано как клапан, расположено между байпасным впуском и датчиком 520 давления на впуске.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 the outlet of a vibration meter 5, shown as a Coriolis meter. , and bypass outlet. The inlet pressure sensor 520 is in fluid communication with the inlet of the vibration meter 5 and with the bypass inlet. The outlet pressure sensor 530 is located between the outlet of the vibrator 5 and the 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 located 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 с регулируемой частотой. Привод с регулируемой частотой может обеспечивать управление скоростью текучей среды в системе 500 посредством насоса 510. Например, привод с регулируемой частотой может увеличивать скорость протекания текучей среды через вибрационный измеритель 5, хотя скорость текучей среды может быть увеличена посредством любого подходящего насоса. Насос 510 может увеличивать динамическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5 посредством увеличения скорости 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 control the velocity of the fluid in the system 500 via the pump 510. For example, the variable frequency drive may increase the rate of fluid flow through the vibrator 5, although the rate of the fluid may be increased by any suitable pump. The pump 510 may increase the dynamic pressure of the fluid in the vibration meter 5 by increasing the velocity of the fluid.

Соответственно, статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5 может уменьшаться. В качестве иллюстрации со ссылкой на Фиг.4, насос 510 может вызвать смещение графика 440 изменения динамического давления вниз. Соответственно, хотя это не показано на Фиг.4, если график 440 изменения динамического давления находится выше линии 450 давления пара, насос 510 может вызвать мгновенное выделение газа или дегазацию, приводя к тому, что динамическое давление изменяет график 440, сдвигая его вниз. Таким же образом, посредством смещения графика 440 изменения динамического давления до линии 450 давления паров или выше, газ или пар в текучей среде может стать жидкостью.Accordingly, the static pressure of the fluid in the vibrating meter 5 may decrease. By way of illustration, with reference to FIG. 4, the pump 510 may cause the dynamic pressure curve 440 to shift downward. Accordingly, although not shown in FIG. 4, if the dynamic pressure curve 440 is above the vapor pressure line 450, the pump 510 may cause flashing or outgassing, causing the dynamic pressure to change the dynamic pressure curve 440 downward. In the same way, by shifting the dynamic pressure graph 440 to or above the vapor pressure line 450, a gas or vapor in a fluid can become a liquid.

Датчик 520 давления на впуске и датчик 530 давления на выпуске могут быть любыми подходящими датчиками давления, выполненными с возможностью измерения любого давления 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 полное давление текучей среды в системе 500. В одном из примеров динамическое давление текучей среды может быть определено посредством определения разности между полным давлением и статическим давлением текучей среды в системе 500, согласно уравнению [3] выше. Например, датчик 520 давления на впуске может измерять полное давление и статическое давление текучей среды вблизи впуска или на впуске вибрационного измерителя 5. Датчик 520 давления на впуске и/или электронный измеритель 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 sensors capable of measuring 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 total fluid pressure in system 500. In one example, dynamic fluid pressure can be determined by determining 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 a fluid near or at the inlet of vibrator 5. Inlet pressure sensor 520 and/or electronic meter 20 in vibrator 5 may detect dynamic inlet pressure of vibrator 5.

Устройство 540 управления потоком может увеличивать скорость протекания текучей среды в системе 500, когда положение устройства 540 управления потоком меняется от частично закрытого положения до полностью открытого положения. Например, посредством уменьшения ограничения потока системы 500 на впуске вибрационного измерителя 5 скорость текучей среды может увеличиваться в соответствии с уравнением [2], приведенным выше. За счет этого график 440 изменения динамического давления может сместиться вниз, так, что происходит мгновенное выделение газа или дегазация. И наоборот, устройство 540 управления потоком может снижать скорость протекания текучей среды в системе 500, таким образом, сдвигая график 440 изменения динамического давления вверх, вызывая тем самым конденсацию газа или паров.The flow control device 540 can increase the flow rate of the fluid in the system 500 when the position of the flow control device 540 changes 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 speed of the fluid medium can be increased in accordance with the equation [2] above. Due to this, the graph 440 of the change in dynamic pressure can shift down, so that there is an instantaneous outgassing or degassing. Conversely, flow control device 540 may decrease the flow rate of fluid in system 500, thereby shifting dynamic pressure curve 440 upward, thereby causing gas or vapor to condense.

Когда устройство 540 управления потоком открывается, скорость текучей среды увеличивается, но также увеличивается статическое давление на впуске вибрационного измерителя 5, и наоборот. Объединение устройства 540 управления потоком с насосом 510 может обеспечить предпочтительное технологическое условие посредством частичного закрытия устройства 540 управления потоком (например, для ограничения расхода и снижения давления ниже по ходу от устройства 540 управления потоком) и увеличения скорости насоса (например, увеличения расхода) для получения желательно более низкого статического давления и более высокой скорости.When the flow control device 540 opens, the fluid velocity increases, but the static pressure at the inlet of the vibrating meter 5 also increases, and vice versa. Combining flow control device 540 with pump 510 may provide a preferred process condition by partially closing flow control device 540 (eg, to limit flow and reduce pressure downstream of flow control device 540) and increase pump speed (eg, increase flow) to obtain lower static pressure and higher speed desirable.

Несмотря на то, что статическое давление текучей среды в вибрационном измерителе 5, или, более конкретно, в измерительной сборке 10 в вибрационном измерителе 5 может быть варьировано с помощью насоса 510 или устройства 540 управления потоком, или их объединения, описанного выше, могут быть использованы и другие средства варьирования статического давления. Например, может варьироваться высота z вибрационного измерителя 5. Для уменьшения статического давления текучей среды в вибрационном измерителе 5 высота z может быть увеличена. Для увеличения статического давления текучей среды в вибрационном измерителе 5 высота z может быть уменьшена. Высота z вибрационного измерителя 5 может варьироваться посредством любых подходящих средств, таких, как механизированный подъемник между вибрационным измерителем 5 и трубопроводом 501 и сильфон между вибрационным измерителем 5, например, устройством 540 управления потоком и насосом 510. Могут быть использованы другие средства, а также объединение различных средств (например, насоса 510, устройства 540 управления потоком и/или механизированного 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 varied by pump 510 or flow control device 540, or a combination of the two described above, can be used and other means of varying static pressure. For example, the height z of the vibrator 5 may be varied. To reduce the static pressure of the fluid in the vibrator 5, the height z may be increased. To increase the static pressure of the fluid in the vibrating meter 5, the height z can be reduced. The height z of the vibrator 5 may be varied by any suitable means, such as a powered hoist between the vibrator 5 and conduit 501 and a bellows between the vibrator 5, such as flow control device 540 and pump 510. Other means may be used, as well as combining various means (eg, a pump 510, a flow control device 540, and/or a powered hoist).

Например, если расход через байпас достаточный, использовать насос не обязательно. Может быть использовано только устройство 540 управления потоком. Устройство 540 управления потоком может быть установлено в других местах, например, ниже по ходу относительно вибрационного измерителя 5. В качестве альтернативы, устройство 540 управления потоком может не использоваться, например, там, где используется насос 510 и/или механизированный подъемник. В другом альтернативном примере измеритель может быть установлен в основной линии, а не в байпасе. Дополнительно или альтернативно, может быть использован только один датчик давления. Например, может быть использован только датчик 530 давления на выпуске. Датчики 520, 530 давления на впуске и/или давления на выпуске могут быть расположены в других местах. Датчик 530 давления на выпуске и его расположение может иметь преимущество, поскольку статическое давление в месте расположения датчика 530 давления на выпуске может по существу стабилизироваться относительно скорости текучей среды тогда, когда текучая среда в измерительной сборке 10 находится при давлении паров. Таким образом, любое дополнительное увеличение скорости текучей среды может не вызвать существенного уменьшения статического давления, измеряемого датчиком 530 давления на выпуске.For example, if the flow through the bypass is sufficient, it is not necessary to use a pump. Only 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, where a pump 510 and/or a powered hoist is used. In another alternative example, the meter may be installed in the main line rather than in the bypass. Additionally or alternatively, only one pressure sensor may be used. For example, only the outlet pressure sensor 530 may be used. Inlet pressure and/or outlet pressure sensors 520, 530 may be located elsewhere. The outlet pressure sensor 530 and its location can be advantageous because the static pressure at the location of the outlet pressure sensor 530 can substantially stabilize relative to the fluid velocity when the fluid in the measurement assembly 10 is at vapor pressure. Thus, any additional increase in fluid velocity may not cause a significant decrease in the static pressure measured by outlet pressure sensor 530.

Определение давления паров текучей средыFluid Vapor Pressure Determination

На Фиг.6 показан способ 600 определения давления паров текучей среды. Как показано на Фиг.6, в способе 600 на этапе 610 предоставляется текучая среда на измерительную сборку, такую, как, например, измерительная сборка 10, описываемая выше со ссылкой на Фиг.1. На этапе 620 в способе 600 определяется давление паров текучей среды на основании статического давления текучей среды в измерительной сборке.FIG. 6 shows a method 600 for determining the vapor pressure of a fluid. As shown in FIG. 6, in method 600, at step 610, fluid is provided to a measurement assembly, such as, for example, measurement assembly 10 described above with reference to FIG. At 620, method 600 determines the vapor pressure of the fluid based on the static pressure of the fluid in the measurement assembly.

В течение этапа 610 текучая среда может быть предоставлена на измерительную сборку 10, например, через ответвление на магистральном трубопроводе, такое, как система 500, показанная на Фиг.5. Как показано на Фиг.5, ответвление представляет собой контур, в котором текучая среда возвращается в трубопровод 501. Альтернативно, текучая среда может быть предоставлена на измерительную сборку 10 через невозвратное ответвление. Например, ответвление от трубопровода 501, показанное на Фиг.5, может опорожняться в резервуар или танк, а не возвращаться в магистральный трубопровод 501. Текучая среда может включать в себя, а может и не включать в себя пар или газ.During step 610, fluid may be provided to the meter assembly 10, for example, through a branch line on the main pipeline, such as the system 500 shown in FIG. As shown in FIG. 5, a branch is a circuit in which fluid returns to conduit 501. Alternatively, fluid may be provided to meter assembly 10 via a non-return branch. For example, the branch line 501 shown in FIG. 5 may be emptied into a reservoir or tank rather than returning to main line 501. The fluid may or may not include steam or gas.

На этапе 620 может определяться давление паров текучей среды, например, посредством варьирования полного или статического давления текучей среды в измерительной сборке 10 до тех пор, пока не будет обнаружено изменение фазы текучей среды. Например, статическое давление текучей среды может увеличиваться до тех пор, пока пар не перестанет обнаруживаться. И наоборот, статическое давление может снижаться до тех пор, пока не будет обнаружен пар. Изменение фазы текучей среды может быть обнаружено любыми подходящими средствами, такими, как, например, средства обнаружения на основе сигналов датчиков, таких, как обнаружение изменения усиления привода или сигнала привода, как обсуждалось выше со ссылкой на Фиг.3.At 620, the vapor pressure of the fluid may be determined, for example, by varying the total or static pressure of the fluid in the meter assembly 10 until a change in fluid phase is detected. For example, the static pressure of the fluid may increase until no more vapor is detected. Conversely, the static pressure may decrease until steam is detected. A change in fluid phase may be detected by any suitable means, such as, for example, detection means based on sensor signals, such as detection of a change in drive gain or drive signal, as discussed above with reference to FIG.

Когда обнаруживается изменение фазы текучей среды, например, когда обнаруживается изменение усиления привода, вибрационный измеритель 5 или электронное устройство, соединенное с вибрационным измерителем 5, может определять давление на впуске и/или выпуске измерительной сборки 10. Например, относительно Фиг.5, датчик 520 давления на впуске может измерять статическое давление текучей среды на впуске измерительной сборки 10, а датчик 530 давления на выпуске может измерять статическое давление текучей среды на выпуске измерительной сборки 10. Соответственно, впускное статическое давление и/или выпускное статическое давление может быть связано с изменением фазы текучей среды.When a change in fluid phase is detected, such as when a change in drive gain is detected, the vibrator 5 or an electronic device coupled to the vibrator 5 may sense the pressure at the inlet and/or outlet of the meter assembly 10. For example, with respect to FIG. 5, the sensor 520 The inlet pressure sensor may measure the static pressure of the fluid at the inlet of the measurement assembly 10, and the outlet pressure sensor 530 may measure the static pressure of the fluid at the outlet of the measurement assembly 10. Accordingly, the inlet static pressure and/or the outlet static pressure may be associated with a phase change. fluid.

Впускное статическое давление и выпускное статическое давление может быть использовано в уравнении [7] выше для определения статического давления в измерительной сборке. Например,

может быть выпускным давлением, а

может быть давлением текучей среды в измерительной сборке. Величины, относящиеся к высоте,

и

, могут использоваться для учета изменения высоты текучей среды в измерительной сборке вследствие, например, геометрии трубопровода. Например, трубопроводы дугообразной формы, такие, как трубопроводы измерительной сборки 10, описанной выше, могут иметь перепад высоты. Величины динамической скорости

,

могут быть определены аналогично посредством измерения плотности и расхода текучей среды и знания размеров трубопроводов и трубки, соединенной с впусками и выпусками трубопроводов. Таким же образом, член вязкого падения давления,

, также может быть определен.Inlet static pressure and outlet static pressure can be used in equation [7] above to determine the static pressure in the gauge assembly. For example,

may be exhaust pressure, and

may be the pressure of the fluid in the measurement assembly. Height related values

and

, can be used to account for changes in fluid height in the measurement assembly due to, for example, pipeline geometry. For example, arc-shaped conduits, such as those of the meter assembly 10 described above, may have a height difference. Dynamic speed values

,

can be determined similarly by measuring the density and flow rate of the fluid and knowing the dimensions of the pipelines and the tube connected to the inlets and outlets of the pipelines. In the same way, the viscous pressure drop term,

, can also be defined.

Соответственно, в способе 600 может определяться давление паров текучей среды в измерительной сборке 10 на основе обнаружения пара. Таким образом, статическое давление может варьироваться до тех пор, пока не будет обнаружено изменение фазы, и затем может быть определено соответствующее статическое давление, например, на основании давления на выпуске. Таким образом, статическое давление может быть давлением паров. Как можно понять, изменение давления в измерительной сборке может быть основано на изменении площади поперечного сечения измерительной сборки.Accordingly, the method 600 may determine the vapor pressure of the fluid in the measurement assembly 10 based on the detection of the vapor. Thus, the static pressure can be varied until a phase change is detected, and then the corresponding static pressure can be determined, for example, based on the outlet pressure. Thus, the static pressure may be vapor pressure. As can be understood, the change in pressure in the sensing assembly may be based on the change in cross-sectional area of the sensing assembly.

Выше рассматривается вибрационный измеритель 5, в частности, электронный измеритель 20, и способ 600, в котором определяется давление паров текучей среды в измерительной сборке 10 на основании статического давления текучей среды в измерительной сборке 10. Поскольку статическое давление представляет собой давление текучей среды в измерительной сборке 10, а не статическое давление текучей среды, например, в трубопроводе, в который вставлена измерительная сборка, определяемое давление паров может быть более точным. В результате работа вибрационного измерителя 5 и электронного измерителя 20 улучшается, поскольку значения, предоставляемые вибрационным измерителем 5 и электронным измерителем 20, представляют собой более точные значения. Более точные измерения в области техники измерений давления паров могут улучшить другие области техники, такие, как управление технологической обработкой текучей среды и т.п.The above discusses the vibratory meter 5, in particular the electronic meter 20, and the method 600, which determines the vapor pressure of the fluid in the meter assembly 10 based on the static pressure of the fluid in the meter assembly 10. Since the static pressure is the pressure of the fluid in the meter assembly 10 rather than static fluid pressure, such as in a pipeline into which a measurement assembly is inserted, the measured vapor pressure may be more accurate. As a result, the operation of the vibration meter 5 and the electronic meter 20 is improved because the values provided by the vibration meter 5 and the electronic meter 20 are more accurate values. More accurate measurements in the field of vapor pressure measurement technology can improve other fields of technology such as fluid process control and the like.

Подробное описание вышеупомянутых вариантов реализации не является исчерпывающим описанием всех вариантов реализации, которые заявители рассматривают как находящиеся в пределах объема притязаний настоящего описания. Действительно, специалисты в данной области техники поймут, что некоторые из элементов описанных выше вариантов реализации могут быть по-разному объединены или исключены для создания дополнительных вариантов реализации, и такие дополнительные варианты реализации находятся в пределах объема притязаний и пояснений настоящего описания. Специалистам в данной области техники также будет очевидно, что описанные выше варианты реализации могут быть объединены полностью или частично для создания дополнительных вариантов реализации в пределах объема притязаний и пояснений настоящего описания.The detailed description of the above embodiments is not intended to be an exhaustive description of all embodiments that applicants consider to be within the scope of the present disclosure. Indeed, those skilled in the art will appreciate that some of the elements of the embodiments described above may be combined or omitted in various ways to create additional implementations, and such additional implementations are within the scope and scope of the present disclosure. It will also be apparent to those skilled in the art that the embodiments described above may be combined in whole or in part to create additional embodiments within the scope of the claims and explanations of the present disclosure.

Таким образом, хотя в данном документе в целях иллюстрации описаны конкретные варианты реализации, в пределах объема притязаний настоящего описания возможны различные эквивалентные модификации, что будет понятно специалистам в соответствующей области техники. Представленные здесь пояснения могут быть применены к другим способам, устройствам, электронным устройствам, системам и т.п. для определения давления паров текучей среды, а не только к вариантам реализации, описанным выше и показанным на сопровождающих чертежах. Соответственно, объем притязаний описанных выше вариантов реализации должен определяться из нижеследующей формулы изобретения.Thus, while specific embodiments are described herein for purposes of illustration, various equivalent modifications are possible within the scope of the present disclosure as will be appreciated by those skilled in the art. The explanations presented here may be applied to other methods, devices, electronic devices, systems, and the like. to determine the vapor pressure of a fluid, and not only to the implementation options described above and shown in the accompanying drawings. Accordingly, the scope of the claims described above embodiments should be determined from the following claims.

Claims

1. Vibration meter (5) for determining the vapor pressure of the fluid, and the vibration meter (5) contains:

a measuring assembly (10) containing a fluid medium; and

electronic meter (20) associated with the possibility of communication with the measuring assembly (10),

wherein the electronic meter (20) is configured to:

determining the vapor pressure of the fluid in the measuring assembly (10) based on the static pressure of the fluid in the measuring assembly (10).

2. Vibration meter (5) according to claim 1, wherein the electronic meter (20) is configured to determine the vapor pressure of the fluid in the measurement assembly (10) based on the static pressure of the fluid in the measurement assembly (10) and is further configured to:

varying the static pressure of the fluid in the measurement assembly (10) until a change in fluid phase is detected; and

determining the static pressure of the fluid in the measuring assembly (10).

3. Vibration meter (5) according to claim 2, wherein the static pressure of the fluid in the measurement assembly (10) varies due to at least one of a change in height and a change in the flow rate of the fluid in the measurement assembly (10).

4. Vibration meter (5) according to any of the preceding claims 1 to 3, wherein:

measuring assembly (10) is configured to excite vibrations and provide sensor signals resulting from these vibrations; and

the electronic meter (20) is additionally configured to detect vapors in the measuring assembly (10) based on the sensor signals.

5. Vibration meter (5) according to any of the preceding claims 1 to 4, wherein the electronic meter (20) is further configured to determine the vapor pressure of the fluid in the measurement assembly (10) based on the detection of a phase change in the fluid in the measurement assembly (10 ).

6. Vibration meter (5) according to any of the preceding claims 1 to 5, wherein the static pressure of the fluid in the measurement assembly (10) is determined based on at least one of an inlet pressure and a fluid outlet pressure.

7. Vibration meter (5) according to any of the preceding claims 1 to 6, wherein the static pressure of the fluid in the measurement assembly (10) is determined by calculating the change in the static pressure in the measurement assembly (10) based on the change in the cross-sectional area in the measurement assembly ( 10).

8. Vibration meter (5) according to any of the preceding claims 1-7, wherein the electronic meter (20) is further configured to communicate with one or more of the pump (510) and flow control device (540) to vary the static pressure of the fluid in the measuring assembly (10).

9. Vibration meter (5) according to any of the preceding claims 1 to 8, wherein the electronic meter (20) is further configured to communicate with at least one of an inlet pressure sensor (520) and an outlet pressure sensor (530) for determining the static pressure of the fluid in the measuring assembly (10).

10. A method for determining the vapor pressure of a fluid, the method comprising the steps of:

providing fluid to the measurement assembly; and

determining the vapor pressure of the fluid in the measurement assembly based on the static pressure of the fluid in the measurement assembly.

11. The method of claim 10, wherein determining the vapor pressure of the fluid in the meter assembly based on the static pressure of the fluid in the meter assembly comprises:

varying the static pressure of the fluid in the measurement assembly until a change in fluid phase is detected; and

determining the static pressure of the fluid in the measurement assembly.

12. The method of claim 11, wherein the static pressure of the fluid in the meter assembly is varied by at least one of changing the height and changing the flow rate of the fluid in the meter assembly.

13. The method according to any one of the preceding claims 10-12, further comprising the steps of:

excite oscillations of the measuring assembly section and provide sensor signals resulting from these oscillations; and

detecting pairs in the measurement assembly based on the sensor signals.

14. The method according to any of the preceding claims 10-13, further comprising determining the vapor pressure of the fluid in the meter assembly based on the detection of a phase change in the fluid in the meter assembly.

15. The method according to any of the preceding claims 10-14, wherein the determination of the static pressure of the fluid in the measurement assembly is based on at least one of the inlet pressure and the outlet pressure of the fluid.

16. The method according to any of the preceding claims 10-15, wherein determining the static pressure of the fluid in the meter assembly comprises calculating the change in static pressure in the meter assembly based on the change in cross-sectional area in the meter assembly.

17. The method of one of the preceding claims 10-16, further comprising using an electronic meter to communicate with one or more of the pump and flow control device to vary the static pressure of the fluid in the meter assembly.

18. The method of any one of the preceding claims 10-17, further comprising using an electronic meter to communicate with at least one of an inlet pressure sensor and an outlet pressure sensor to determine the static pressure of the fluid in the meter assembly.