RU2793602C1

RU2793602C1 - True vapor pressure and fast vapor detection device and related method

Info

Publication number: RU2793602C1
Application number: RU2022107079A
Authority: RU
Inventors: Джастин Крейг ХОЛЛИНГСВОРТ
Original assignee: Майкро Моушн, Инк.
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2023-04-04

Abstract

FIELD: vibration sensors.

SUBSTANCE: determining the vapor pressure of a fluid. The method comprises the step of providing a meter with meter electronics, the meter comprising at least one of a flow meter and/or a density meter. Process fluid flows through the meter. The location of the low pressure based on the gauge geometry is provided. Process fluid pressure is adjusted until flash vaporization is detectable at the low pressure location. The true vapor pressure of the process fluid is calculated when flashing is detectable.

EFFECT: high-precision temperature reading adapted to detect very early signs of instantaneous vaporization/cavitation.

14 cl, 5 dwg

Description

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

Настоящее изобретение относится к вибрационным датчикам, а более конкретно, к способу и устройству для определения давления паров в реальном времени.The present invention relates to vibration sensors, and more specifically, to a method and apparatus for determining vapor pressure in real time.

Уровень техникиState of the art

Давление насыщенных паров по Рейду (RVP) является одним из наиболее широко признанных свойств для изменения и внедрения стандартов качества топлива. Истинное давление паров является важным свойством в прикладных задачах, которые имеют дело с протеканием и хранением летучих жидкостей, таких как бензин, газоконденсатные жидкости и сжиженный нефтяной газ. Давление паров предоставляет указание того, как летучие жидкости могут выполнять действие во время обработки, и дополнительно указывает условия, в которых пузырьки вероятно будут формироваться, и давление вероятно будет создаваться. По существу, показатель измерения давления паров летучих жидкостей увеличивает безопасность и предотвращает повреждение транспортных резервуаров и инфраструктуры.Reid Vapor Pressure (RVP) is one of the most widely recognized properties for changing and implementing fuel quality standards. True vapor pressure is an important property in applications that deal with the flow and storage of volatile liquids such as gasoline, NGLs, and LPG. The vapor pressure provides an indication of how the volatile liquids may act during processing and further indicates the conditions under which bubbles are likely to form and pressure is likely to be generated. As such, the vapor pressure measurement of volatile liquids increases safety and prevents damage to transport tanks and infrastructure.

Если давление паров текучей среды является слишком высоким, может возникать образование пустот во время операций перекачки и транспортировки. Кроме того, давление паров резервуара или технологической линии может потенциально расти сверх безопасных уровней вследствие температурных изменений. Следовательно, часто требуется, чтобы RVP было известно перед хранением и транспортировкой.If the vapor pressure of the fluid is too high, voids may occur during pumping and transport operations. In addition, the vapor pressure of a tank or process line can potentially rise above safe levels due to temperature changes. Therefore, it is often required that the RVP be known before storage and transport.

Типично, RVP определяется посредством захвата проб и удаления их в лабораторию для испытания, чтобы определять значение из пробы. Это ставит трудные вопросы для обеспечения регламентирующих стандартов качества топлива вследствие задержки в получении конечных результатов, стоимости технического обслуживания лаборатории и безопасности и уязвимостей допустимых доказательств, ассоциированных с обработкой проб. Истинное давление паров часто определяется посредством этого же самого процесса, за которым следует преобразование из RVP, определенного в лаборатории, в истинное давление паров при температуре протекания, полагаясь на справочные таблицы и базы данных на основе эмпирических измерений.Typically, the RVP is determined by capturing samples and removing them to a laboratory for testing to determine a value from the sample. This poses difficult issues for ensuring regulatory fuel quality standards due to the delay in obtaining final results, the cost of laboratory maintenance, and the security and vulnerabilities of admissible evidence associated with sample processing. True vapor pressure is often determined by this same process, followed by conversion from laboratory determined RVP to true vapor pressure at flow temperature, relying on look-up tables and databases based on empirical measurements.

Следовательно, существует необходимость во встроенном в производственную линию устройстве или системе, которая может измерять истинное давление паров и/или RVP на непрерывной, происходящей в реальном времени, основе в условиях процесса. Это обеспечивается посредством настоящих вариантов осуществления, и продвижение вперед в уровне техники достигается. Измерение на месте является более достоверным, поскольку оно устраняет необходимость в периодической дискретизации и полностью устраняет риск изменений свойств текучей среды между временем сбора пробы и лабораторным испытанием. Кроме того, безопасность улучшается посредством наличия измерений в реальном времени, поскольку небезопасные условия могут быть исправлены незамедлительно. Дополнительно, деньги экономятся, поскольку регулятивное правоприменение может быть проведено посредством проверок проб на месте, при этом инспекция и правоприменительные решения могут быть выполнены с небольшой задержкой или перерывом процесса.Therefore, there is a need for an on-line device or system that can measure true vapor pressure and/or RVP on a continuous, real-time basis under process conditions. This is provided by the present embodiments and advances in the state of the art are achieved. On-site measurement is more reliable because it eliminates the need for periodic sampling and completely eliminates the risk of changes in fluid properties between the time of sample collection and laboratory testing. In addition, safety is improved through the availability of real-time measurements, as unsafe conditions can be corrected immediately. Additionally, money is saved because regulatory enforcement can be carried out through on-site sample checks, and inspection and enforcement decisions can be made with little delay or interruption of the process.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Способ определения давления паров текучей среды предоставляется согласно варианту осуществления. Способ содержит этап предоставления измерительного прибора, имеющего измерительное электронное оборудование, при этом измерительный прибор содержит, по меньшей мере, один из расходометра и плотномера. Технологическая текучая среда протекает через измерительный прибор, и местоположение низкого давления, ассоциированное с измерительным прибором, предоставляется. Температура технологической текучей среды в местоположении низкого давления измеряется. Статическое давление технологической текучей среды регулируется до тех пор, пока мгновенное парообразование не будет обнаружимым в местоположении низкого давления. Истинное давление паров технологической текучей среды в случае, когда мгновенное парообразование является обнаружимым, определяется.A method for determining the vapor pressure of a fluid is provided according to an embodiment. The method comprises the step of providing a meter having meter electronics, the meter comprising at least one of a flow meter and a density meter. Process fluid flows through the meter and a low pressure location associated with the meter is provided. The temperature of the process fluid at the low pressure location is measured. The static pressure of the process fluid is adjusted until flash vaporization is detectable at the low pressure location. The true vapor pressure of the process fluid in the case where flashing is detectable is determined.

Система для определения истинного давления паров технологической текучей среды предоставляется согласно варианту осуществления. Система содержит измерительный прибор, включающий в себя, по меньшей мере, один из расходомера и плотномера. Местоположение низкого давления ассоциируется с измерительным прибором. Регулятор давления находится в жидкостном сообщении с измерительным прибором. Датчик давления находится в жидкостном сообщении с технологической текучей средой. Датчик температуры конфигурируется, чтобы измерять температуру в местоположении низкого давления. Измерительное электронное оборудование находится на связи с измерительным прибором и датчиком давления, при этом измерительное электронное оборудование конфигурируется, чтобы управлять регулятором давления, чтобы регулировать статическое давление технологической текучей среды до тех пор, пока мгновенное парообразование в местоположении низкого давления не будет обнаружено, и вычислять истинное давление паров технологической текучей среды в случае, когда мгновенное парообразование является обнаружимым. A system for determining the true vapor pressure of a process fluid is provided according to an embodiment. The system comprises a meter including at least one of a flow meter and a density meter. The low pressure location is associated with the gauge. The pressure regulator is in fluid communication with the measuring device. The pressure sensor is in fluid communication with the process fluid. The temperature sensor is configured to measure the temperature at the low pressure location. The meter electronics are in communication with the meter and the pressure transmitter, the meter electronics being configured to control the pressure regulator to adjust the static pressure of the process fluid until flashing at the low pressure location is detected and calculate the true the vapor pressure of the process fluid when flashing is detectable.

АспектыAspects

Согласно аспекту, предоставляется способ определения давления паров текучей среды. Способ содержит этап предоставления измерительного прибора, имеющего измерительное электронное оборудование, при этом измерительный прибор содержит, по меньшей мере, один из расходометра и плотномера. Технологическая текучая среда протекает через измерительный прибор, и местоположение низкого давления, ассоциированное с измерительным прибором, предоставляется. Температура технологической текучей среды в местоположении низкого давления измеряется. Статическое давление технологической текучей среды регулируется до тех пор, пока мгновенное парообразование не будет обнаружимым в местоположении низкого давления. Истинное давление паров технологической текучей среды в случае, когда мгновенное парообразование является обнаружимым, определяется.According to an aspect, a method is provided for determining the vapor pressure of a fluid. The method comprises the step of providing a meter having meter electronics, the meter comprising at least one of a flow meter and a density meter. Process fluid flows through the meter and a low pressure location associated with the meter is provided. The temperature of the process fluid at the low pressure location is measured. The static pressure of the process fluid is adjusted until flash vaporization is detectable at the low pressure location. The true vapor pressure of the process fluid in the case where flashing is detectable is determined.

Предпочтительно, измерение температуры содержит IR-термографию.Preferably, the temperature measurement comprises IR thermography.

Предпочтительно, обнаружение мгновенного парообразования содержит оптический анализ.Preferably, the flash detection comprises optical analysis.

Предпочтительно, местоположение низкого давления содержит коллектор расходомера.Preferably, the low pressure location contains a flowmeter manifold.

Предпочтительно, местоположение низкого давления содержит элемент дифференциального давления.Preferably, the low pressure location contains a differential pressure element.

Предпочтительно, способ содержит этапы измерения температуры технологической текучей среды и вычисление давления паров по Рейду из температуры и истинного давления паров.Preferably, the method comprises the steps of measuring the temperature of the process fluid and calculating the Reid vapor pressure from the temperature and the true vapor pressure.

Предпочтительно, способ содержит этапы измерения соотношения пар:жидкость в момент времени, когда давление паров по Рейду измеряется, и ассоциирования соотношения пар:жидкость с давлением паров по Рейду в момент времени, когда давление паров по Рейду измеряется.Preferably, the method comprises the steps of measuring the vapour:liquid ratio at the time the Reid vapor pressure is measured and associating the vapour:liquid ratio with the Reid vapor pressure at the time the Reid vapor pressure is measured.

Согласно аспекту, система для определения истинного давления паров технологической текучей среды предоставляется. Система содержит измерительный прибор, содержащий, по меньшей мере, один из расходомера и плотномера. Местоположение низкого давления ассоциируется с измерительным прибором. Регулятор давления находится в жидкостном сообщении с измерительным прибором. Датчик давления находится в жидкостном сообщении с технологической текучей средой. Датчик температуры конфигурируется, чтобы измерять температуру в местоположении низкого давления. Измерительное электронное оборудование находится на связи с измерительным прибором и датчиком давления, при этом измерительное электронное оборудование конфигурируется, чтобы управлять регулятором давления, чтобы регулировать статическое давление технологической текучей среды до тех пор, пока мгновенное парообразование в местоположении низкого давления не будет обнаружено, и вычислять истинное давление паров технологической текучей среды в случае, когда мгновенное парообразование является обнаружимым. According to an aspect, a system for determining the true vapor pressure of a process fluid is provided. The system contains a measuring instrument containing at least one of a flow meter and a density meter. The low pressure location is associated with the gauge. The pressure regulator is in fluid communication with the measuring instrument. The pressure sensor is in fluid communication with the process fluid. The temperature sensor is configured to measure the temperature at the low pressure location. The meter electronics are in communication with the meter and the pressure transmitter, the meter electronics being configured to control the pressure regulator to adjust the static pressure of the process fluid until flashing at the low pressure location is detected and calculate the true the vapor pressure of the process fluid when flashing is detectable.

Предпочтительно, датчик температуры содержит IR-термограф.Preferably, the temperature sensor comprises an IR thermograph.

Предпочтительно, оптический датчик конфигурируется, чтобы обнаруживать мгновенное парообразование.Preferably, the optical sensor is configured to detect flashing.

Предпочтительно, измерительное электронное оборудование конфигурируется для измерения соотношения пар:жидкость в момент времени, когда давление паров по Рейду измеряется, и ассоциирования соотношения пар:жидкость с давлением паров по Рейду в момент времени, когда давление паров по Рейду измеряется.Preferably, the meter electronics is configured to measure the vapour:liquid ratio at the time the Reid vapor pressure is measured and associate the vapour:liquid ratio with the Reid vapor pressure at the time the Reid vapor pressure is measured.

Предпочтительно, измерительный прибор содержит одну или более трубок, по меньшей мере, одно возбуждающее устройство, присоединенное к одной или более трубкам, сконфигурированным, чтобы формировать вибрационный сигнал для одной или более трубок, и, по меньшей мере, один тензодатчик, присоединенный к одной или более трубкам, сконфигурированным, чтобы принимать вибрационный сигнал от одной или более трубок.Preferably, the meter comprises one or more tubes, at least one driver connected to one or more tubes configured to generate a vibration signal for one or more tubes, and at least one strain gauge connected to one or more tubes. more tubes configured to receive a vibration signal from one or more tubes.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 иллюстрирует узел расходомерного датчика согласно варианту осуществления;Fig. 1 illustrates a flow sensor assembly according to an embodiment;

Фиг. 2 иллюстрирует измерительное электронное оборудование согласно варианту осуществления;Fig. 2 illustrates meter electronics according to an embodiment;

Фиг. 3 иллюстрирует систему определения давления паров согласно варианту осуществления;Fig. 3 illustrates a vapor pressure detection system according to an embodiment;

Фиг. 4 иллюстрирует способ определения давления паров согласно варианту осуществления; иFig. 4 illustrates a vapor pressure determination method according to an embodiment; And

Фиг. 5 иллюстрирует другой способ определения давления паров согласно варианту осуществления.Fig. 5 illustrates another method for determining vapor pressure according to an embodiment.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Фиг. 1-5 и последующее описание описывают конкретные примеры для изучения специалистами в области техники того, как создать и использовать лучший вариант изобретения. В целях обучения принципам изобретения некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники поймут вариации из этих примеров, которые подпадают под рамки изобретения. Специалисты в данной области техники поймут, что признаки, описанные ниже, могут быть объединены различными способами, чтобы формировать множественные вариации изобретения. В результате, изобретение не ограничивается конкретными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.Fig. 1-5 and the following description describe specific examples for those skilled in the art to learn how to make and use the best mode of the invention. For the purposes of teaching the principles of the invention, some conventional aspects have been simplified or omitted. Those skilled in the art will appreciate variations from these examples that fall within the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that the features described below may be combined in various ways to form multiple variations of the invention. As a result, the invention is not limited to the specific examples described below, but only by the claims and their equivalents.

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

Некоторые типы массовых расходомеров, особенно кориолисовы расходомеры, являются приспособленными для работы способом, который выполняет непосредственное измерение плотности, чтобы предоставлять объемную информацию через отношение массы к плотности. См., например, патент США № 4,872,351 для Руеша на предмет компьютера чистой нефти, который использует кориолисов расходомер для измерения плотности неизвестной многофазной текучей среды. Патент США № 5,687,100 для Баттлера и др. обучает плотномеру на эффекте Кориолиса, который корректирует показания плотности для влияний массового расхода в массовом расходомере, работающем в качестве вибрационного трубопроводного плотномера.Some types of mass flowmeters, especially Coriolis flowmeters, are designed to operate in a manner that directly measures density to provide volumetric information in terms of mass to density ratio. See, for example, Ruesch US Pat. No. 4,872,351 for a clean oil computer that uses a Coriolis flow meter to measure the density of an unknown multi-phase fluid. US Patent No. 5,687,100 to Battler et al. teaches a Coriolis density meter that corrects density readings for mass flow effects in a mass flow meter operating as a vibratory pipeline densitometer.

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

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

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

Фиг. 1 иллюстрирует расходомер 5, который может быть любым вибрационным измерительным устройством, таким как кориолисов расходомер или плотномер, например, без ограничения. Расходомер 5 содержит узел 10 датчика и измерительное электронное оборудование 20. Узел 10 датчика реагирует на массовый расход и плотность технологического материала. Измерительное электронное оборудование 20 соединяется с узлом 10 датчика через выводы 100, чтобы предоставлять информацию о плотности, массовом расходе и температуре по каналу 26, также как и другую информацию. Узел 10 датчика включает в себя фланцы 101 и 101', пару коллекторов 102 и 102', пару параллельных трубок 103 (первую трубку) и 103' (вторую трубку), возбуждающее устройство 104, датчик 106 температуры, такой как температурный датчик сопротивления (RTD), и пару тензодатчиков 105 и 105', таких как магнитные/индуктивные датчики, датчики деформации, оптические датчики или любой другой тензодатчик, известный на уровне техники. Трубки 103 и 103' имеют впускные отрезки 107 и 107' и выпускные отрезки 108 и 108', соответственно. Трубки 103 и 103' сгибаются, по меньшей мере, в одном симметричном месте вдоль своей длины и являются практически параллельными на протяжении всей своей длины. Каждая трубка 103, 103' колеблется относительно осей W и W', соответственно.Fig. 1 illustrates a flow meter 5, which may be any vibration measurement device such as a Coriolis flow meter or density meter, for example, without limitation. The flow meter 5 includes a sensor assembly 10 and meter electronics 20. The sensor assembly 10 is responsive to mass flow and process material density. The meter electronics 20 is connected to the sensor assembly 10 via leads 100 to provide density, mass flow, and temperature information over channel 26, as well as other information. The sensor assembly 10 includes flanges 101 and 101', a pair of manifolds 102 and 102', a pair of parallel tubes 103 (first tube) and 103' (second tube), an exciter 104, a temperature sensor 106 such as a resistance temperature detector (RTD). ), and a pair of strain gauges 105 and 105', such as magnetic/inductive gauges, strain gauges, optical gauges, or any other strain gauge known in the art. Tubes 103 and 103' have inlet sections 107 and 107' and outlet sections 108 and 108', respectively. Tubes 103 and 103' are bent in at least one symmetrical location along their length and are substantially parallel throughout their entire length. Each tube 103, 103' oscillates about the axes W and W', respectively.

Отрезки 107, 107', 108, 108' трубок 103, 103' неподвижно присоединяются к блокам 109 и 109' установки трубок, и эти блоки, в свою очередь, неподвижно присоединяются к коллекторам 102 и 102'. Это обеспечивает непрерывный замкнутый путь материала через узел 10 датчика.Sections 107, 107', 108, 108' of tubes 103, 103' are fixedly attached to tube blocks 109 and 109', and these blocks, in turn, are fixedly attached to manifolds 102 and 102'. This provides a continuous closed material path through the sensor assembly 10 .

Когда фланцы 101 и 101' подсоединяются к технологической линии (не показана), которая несет технологический материал, который измеряется, материал поступает в первый конец 110 расходомера 5 через первое дроссельное отверстие (не видно в виде на фиг. 1) в фланце 101 и проводится через коллектор 102 в блок 109 установки трубки. В коллекторе 102 материал делится и направляется по трубкам 103 и 103'. При выходе из трубок 103 и 103' технологический материал повторно объединяется в единый поток в коллекторе 102' и после этого направляется на выход второго конца 112, соединенного посредством фланца 101' с технологической линией (не показана).When the flanges 101 and 101' are connected to a process line (not shown) that carries the process material to be measured, the material enters the first end 110 of the flowmeter 5 through a first orifice (not seen in FIG. 1) in the flange 101 and is conducted through manifold 102 to tube inserter 109. In the collector 102, the material is divided and guided through the tubes 103 and 103'. Upon exiting the tubes 103 and 103', the process material is recombined into a single stream in the manifold 102' and is then directed to the exit of the second end 112 connected via a flange 101' to the process line (not shown).

Трубки 103 и 103' выбираются и соответствующим образом устанавливаются на блоки 109, 109' установки трубок так, чтобы иметь практически одинаковое распределение массы, моменты инерции и модуль Юнга относительно осей изгиба W--W и W'--W', соответственно. Поскольку модуль Юнга трубок 103, 103' изменяется с температурой, и это изменение влияет на вычисление расхода и плотности, датчик 106 температуры устанавливается, по меньшей мере, на одну трубку 103, 103', чтобы непрерывно измерять температуру трубки. Температура трубки, и, следовательно, напряжение, возникающее на концах датчика 106 температуры для заданного тока, проходящего через него, регулируется, прежде всего, по температуре материала, проходящего по трубке. Зависящее от температуры напряжение, возникающее на концах датчика 106 температуры, используется хорошо известным способом измерительным электронным оборудованием 20, чтобы компенсировать изменение в модуле упругости трубок 103, 103' вследствие каких-либо изменений в температуре трубок 103, 103'. Датчик 106 температуры присоединяется к измерительному электронному оборудованию 20.The tubes 103 and 103' are selected and appropriately mounted on the tube mounting blocks 109, 109' so as to have substantially the same mass distribution, moments of inertia and Young's modulus about the bending axes W--W and W'--W', respectively. Since the Young's modulus of the tubes 103, 103' changes with temperature, and this change affects the calculation of flow and density, a temperature sensor 106 is installed on at least one tube 103, 103' to continuously measure the temperature of the tube. The temperature of the tube, and hence the voltage generated at the ends of the temperature sensor 106 for a given current passing through it, is controlled primarily by the temperature of the material passing through the tube. The temperature dependent voltage generated at the ends of the temperature sensor 106 is used in a well known manner by the meter electronics 20 to compensate for a change in the elastic modulus of the tubes 103, 103' due to any changes in the temperature of the tubes 103, 103'. The temperature sensor 106 is connected to the meter electronics 20.

Обе трубки 103, 103' возбуждаются посредством возбуждающего устройства 104 в противоположных направлениях относительно их соответствующих осей изгиба W и W' в том, что называется первой несовпадающей по фазе формой изгибных колебаний расходомера. Это возбуждающее устройство 104 может содержать любую компоновку из множества хорошо известных компоновок, такую как магнит, установленный на трубку 103', и встречно-включенная катушка, установленная на трубку 103, через которую переменный ток пропускается для осуществления вибрации обеих трубок. Надлежащий возбуждающий сигнал прикладывается посредством измерительного электронного оборудования 20, через вывод 113, к возбуждающему устройству 104. Следует понимать, что, в то время как обсуждение направлено на две трубки 103, 103', в других вариантах осуществления только единственная трубка может быть предусмотрена, или более двух трубок может быть предусмотрено. Также в рамках настоящего изобретения находится формирование множества возбуждающих сигналов для множества возбуждающих устройств, и для того, чтобы возбуждающее устройство(а) возбуждали трубки в режимах, отличных от первой несовпадающей по фазе формы изгибных колебаний.Both tubes 103, 103' are driven by driver 104 in opposite directions about their respective bending axes W and W' in what is referred to as the first out-of-phase flowmeter bending waveform. This driver 104 may include any of a variety of well-known arrangements, such as a magnet mounted on tube 103' and an inverse coil mounted on tube 103 through which an alternating current is passed to vibrate both tubes. The proper drive signal is applied by meter electronics 20, via lead 113, to drive device 104. It should be understood that while discussion is directed to two tubes 103, 103', in other embodiments, only a single tube may be provided, or more than two tubes may be provided. It is also within the scope of the present invention to generate a plurality of drive signals for a plurality of drive devices, and to have the drive device(s) drive the tubes in modes other than the first out-of-phase bending waveform.

Измерительное электронное оборудование 20 принимает сигнал температуры на выводе 114, и левый и правый сигналы скорости, возникающие на выводах 115 и 115', соответственно. Измерительное электронное оборудование 20 формирует возбуждающий сигнал, возникающий на выводе 113, для возбуждающего устройства 104, и осуществляет вибрацию трубок 103, 103'. Измерительное электронное оборудование 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости и сигнал температуры, чтобы вычислять массовый расход и плотность материала, проходящего через узел 10 датчика. Эта информация, вместе с другой информацией, сообщается измерительным электронным оборудованием 20 по каналу 26 средству использования. Объяснение схемы измерительного электронного оборудования 20 не нужно для понимания настоящего изобретения и пропускается для краткости этого описания. Следует понимать, что описание на фиг. 1 предоставляется просто в качестве примера работы одного возможного вибрационного измерительного устройства и не предназначается, чтобы ограничивать учение настоящего изобретения.The meter electronics 20 receives the temperature signal at terminal 114, and the left and right speed signals appearing at terminals 115 and 115', respectively. The meter electronics 20 generates a drive signal at terminal 113 for drive 104 and vibrates tubes 103, 103'. The meter electronics 20 processes the left and right speed signals and the temperature signal to calculate the mass flow rate and density of the material passing through the sensor assembly 10 . This information, along with other information, is communicated by the meter electronics 20 via channel 26 to the user. An explanation of the circuitry of the meter electronics 20 is not needed to understand the present invention and is omitted for the sake of brevity in this description. It should be understood that the description in FIG. 1 is provided merely as an example of the operation of one possible vibration measurement device and is not intended to limit the teaching of the present invention.

Описывается структура расходомера Кориолиса, но специалистам в области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть применено на практике на вибрирующей трубе или вилочном плотномере без дополнительной способности измерения, обеспечиваемой массовым расходомером Кориолиса.The structure of a Coriolis flow meter is described, but those skilled in the art will appreciate that the present invention may be practiced on a vibrating tube or fork densitometer without the additional measurement capability provided by a Coriolis mass flow meter.

Фиг. 2 - это блок-схема измерительного электронного оборудования 20 расходомера 5 согласно варианту осуществления. В работе расходомер 5 предоставляет различные значения измерений, которые могут быть выведены, включающие в себя одно или более из измеренного или усредненного значения массового расхода, объемного расхода, массы отдельного компонента потока и объемных расходов, и суммарного расхода, включающего в себя, например, объемный и массовый расход отдельных компонентов потока.Fig. 2 is a block diagram of the meter electronics 20 of the flowmeter 5 according to the embodiment. In operation, the flow meter 5 provides various measurement values that can be output, including one or more of measured or averaged mass flow, volume flow, individual flow component mass and volume flows, and a total flow including, for example, volume and the mass flow rate of the individual flow components.

Расходомер 5 формирует ответную вибрацию. Ответная вибрация принимается и обрабатывается измерительным электронным прибором 20, чтобы формировать одно или более значений измерения текучей среды. Значения могут наблюдаться, записываться, сохраняться, суммироваться и/или выводиться.The flow meter 5 generates a response vibration. The response vibration is received and processed by the meter electronics 20 to generate one or more fluid measurement values. Values may be observed, recorded, stored, summed and/or output.

Измерительный электронный прибор 20 включает в себя интерфейс 201, систему 203 обработки на связи с интерфейсом 201 и систему 204 хранения на связи с системой 203 обработки. Хотя эти компоненты показаны как отдельные блоки, следует понимать, что измерительный электронный прибор 20 может состоять из различных сочетаний объединенных и/или раздельных компонентов.The meter electronics 20 includes an interface 201, a processing system 203 in communication with the interface 201, and a storage system 204 in communication with the processing system 203. While these components are shown as separate units, it should be understood that meter electronics 20 may be comprised of various combinations of combined and/or separate components.

Интерфейс 201 конфигурируется, чтобы связываться с узлом 10 датчика расходомера 5. Интерфейс 201 может быть сконфигурирован, чтобы соединяться с выводами 100 (см. фиг. 1) и обмениваться сигналами с возбуждающим устройством 104, тензодатчиками 105, 105' и датчиками 106 температуры, например. Интерфейс 201 может быть дополнительно сконфигурирован, чтобы связываться по каналу 26 связи, например, с внешними устройствами.Interface 201 is configured to communicate with sensor node 10 of flowmeter 5. Interface 201 can be configured to connect to leads 100 (see FIG. 1) and communicate with driver 104, strain gauges 105, 105', and temperature sensors 106, for example . The interface 201 can be further configured to communicate over the communication channel 26 with, for example, external devices.

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

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

Как отмечено, коэффициент усиления 306 возбуждения может быть использован в качестве сигнала, который указывает состояние отсутствия потока/ложного объединения. Пороговое значение 302 коэффициента усиления возбуждения может быть использовано, чтобы различать между периодами потока, отсутствия потока, монофазной/двухфазной границы и потока увлеченного газа/смешанной фазы. Аналогично, пороговое значение 226 плотности, применяемое к показателю 225 плотности, также может быть использовано, отдельно или вместе с коэффициентом 306 усиления возбуждения, чтобы различать поток увлечения газа/смешанной фазы. Коэффициент 306 усиления возбуждения может быть использован в качестве показателя для чувствительности вибрации трубки расходомера 5 к присутствию текучих сред различных плотностей, таких как жидкая и газообразная фазы, например, без ограничения. Объединенное действие затухания на подводимую энергию и результирующую амплитуду известно как расширенный коэффициент усиления возбуждения, который представляет оценку того, сколько мощности потребуется для сохранения целевой амплитуды вибрации, если более 100% мощности будет доступно:As noted, the drive gain 306 can be used as a signal that indicates a no-flow/false-binding condition. Drive gain threshold 302 can be used to distinguish between periods of flow, no flow, mono/two phase boundary, and entrained gas/mixed phase flow. Likewise, density threshold 226 applied to density index 225 can also be used, alone or in conjunction with drive gain 306, to distinguish gas/mixed phase entrainment flow. The drive gain 306 may be used as an indicator for the vibration sensitivity of the flowmeter tube 5 to the presence of fluids of different densities such as liquid and gaseous phases, for example, without limitation. The combined effect of attenuation on the input energy and the resulting amplitude is known as the expanded drive gain, which represents an estimate of how much power would be required to maintain the target vibration amplitude if more than 100% of the power was available:

Следует отметить, что, в целях вариантов осуществления, предоставленных в данном документе, термин "коэффициент усиления возбуждения" может, в некоторых вариантах осуществления, ссылаться на ток возбуждения, напряжение тензодатчика или любой измеренный или полученный сигнал, который указывает величину мощности, необходимой для возбуждения проточных трубок 103, 103' с конкретной амплитудой. В связанных вариантах осуществления термин "коэффициент усиления возбуждения" может быть расширен, чтобы охватывать любой показатель, используемый для обнаружения многофазного потока, такой как уровни шума, стандартное отклонение сигналов, связанные с затуханием измерения и любое другое средство, известное на уровне техники для обнаружения потока со смешанными фазами. В варианте осуществления эти показатели могут сравниваться между тензодатчиками 105 и 105' для того, чтобы обнаруживать поток смешанной фазы.It should be noted that, for the purposes of the embodiments provided herein, the term "drive gain" may, in some embodiments, refer to drive current, strain gauge voltage, or any measured or received signal that indicates the amount of power required to drive flow tubes 103, 103' with a specific amplitude. In related embodiments, the term "drive gain" may be extended to encompass any metric used to detect multi-phase flow, such as noise levels, standard deviation of signals associated with measurement attenuation, and any other means known in the art for flow detection. with mixed phases. In an embodiment, these readings can be compared between strain gauges 105 and 105' in order to detect mixed phase flow.

Вибрационные трубки 103, 103' берут очень немного энергии, чтобы поддерживать вибрацию со своей первой резонансной частотой, поскольку вся текучая среда в трубе является однородной в отношении плотности. В случае текучей среды, состоящей из двух (или более) несмешивающихся компонентов различных плотностей, вибрация трубы будет вызывать смещение различных величин каждого из компонентов. Это различие в смещении является известным как разделение, и величина этого разделения была показана как зависящая от отношения плотностей компонентов, также как обратного числа Стокса:The vibrating tubes 103, 103' take very little energy to keep vibrating at their first resonant frequency, since all the fluid in the tube is uniform in terms of density. In the case of a fluid consisting of two (or more) immiscible components of different densities, the vibration of the pipe will cause displacement of different values of each of the components. This difference in bias is known as the separation, and the magnitude of this separation has been shown to depend on the ratio of the component densities, as well as the reciprocal of the Stokes number:

Где ω - это частота вибрации, ν - это кинематическая вязкость текучей среды, а r - это радиус частицы. Следует отметить, что частица может иметь более низкую плотность по сравнению с текучей средой, как в случае пузырька.Where ω is the vibration frequency, ν is the kinematic viscosity of the fluid, and r is the radius of the particle. It should be noted that the particle may have a lower density than the fluid, as in the case of a bubble.

Разделение, которое возникает между компонентами, вызывает возникновение затухания в вибрации трубы, требующего большей энергии для поддержания вибрации, или уменьшающего амплитуду вибрации, для фиксированной величины подаваемой энергии.The separation that occurs between the components causes damping in the vibration of the pipe, requiring more energy to maintain the vibration, or reducing the amplitude of the vibration, for a fixed amount of energy supplied.

Обращаясь к фиг. 3, система 300 определения давления паров предоставляется согласно варианту осуществления. Технологическая линия 303, имеющая впуск 304 и выпуск 307, предоставляется, при этом технологическая линия 303 конфигурируется, чтобы переносить технологическую текучую среду, которая поступает в технологическую линию 303 через впуск 304. Предоставляется верхний по потоку регулятор 308 давления, который регулирует расход текучей среды через технологическую линию 303. Предоставляется нижний по потоку регулятор 310 давления, который регулирует расход текучей среды через технологическую линию 303. Расходомер 5, имеющий измерительное электронное оборудование 20, размещается между верхним по потоку регулятором 308 давления и нижним по потоку регулятором 310 давления и конфигурируется, чтобы принимать технологическую текучую среду, которая проходит через верхний по потоку регулятор 308 давления. Датчик 312 давления и датчик 314 температуры также присутствуют в системе 300. Хотя датчик 312 давления и датчик 314 температуры иллюстрируются ниже по потоку от расходомера 5, эти датчики 312, 314 могут находиться перед расходомером 5 или встроены в расходомер 5.Referring to FIG. 3, a vapor pressure detection system 300 is provided according to an embodiment. A process line 303 having an inlet 304 and an outlet 307 is provided, where the process line 303 is configured to carry process fluid that enters the process line 303 via an inlet 304. An upstream pressure regulator 308 is provided that controls the flow rate of the fluid through process line 303. A downstream pressure regulator 310 is provided that controls the flow of fluid through the process line 303. A flow meter 5 having meter electronics 20 is placed between the upstream pressure regulator 308 and the downstream pressure regulator 310 and is configured to receive process fluid that passes through the upstream pressure regulator 308. Pressure sensor 312 and temperature sensor 314 are also present in system 300. Although pressure sensor 312 and temperature sensor 314 are illustrated downstream of flow meter 5, these sensors 312, 314 may be upstream of flow meter 5 or incorporated into flow meter 5.

Поскольку точка низкого давления указывается посредством потерь напора от трения в трубе и падения в статическом давлении вследствие вязкости, и принципа Бернулли в общем, система управления скоростью может, в варианте осуществления, регулировать давление. В таком варианте осуществления насос с переменной скоростью вращения и клапан регулирования давления могут, вместе, регулировать скорость текучей среды. В этом варианте осуществления регулирующий клапан может быть расположен ниже по потоку от измерительного прибора, и насос располагается выше по потоку от измерительного прибора, так что увеличение расхода не увеличивает также статическое давление в измерительном приборе. Таким образом, статическое давление в измерителе может регулироваться как посредством уменьшения статического давления с помощью верхнего по потоку клапана, также как и нижнего по потоку насоса. Увеличение скорости в расходомере также уменьшает статическое давление. Давление в трубах измерительного прибора может быть спрогнозировано, зная давление выше по потоку и ниже по потоку и скорость потока. Давление в измерительном приборе понижается посредством увеличения скорости насоса или закрытия клапана до тех пор, пока не будет обнаружено мгновенное парообразование.Since the low pressure point is indicated by pipe friction head loss and static pressure drop due to viscosity, and the Bernoulli principle in general, the speed control system can, in an embodiment, control the pressure. In such an embodiment, the variable speed pump and the pressure control valve can together control the speed of the fluid. In this embodiment, the control valve may be located downstream of the meter and the pump is located upstream of the meter so that an increase in flow does not also increase the static pressure in the meter. Thus, the static pressure in the meter can be controlled both by reducing the static pressure with the upstream valve as well as the downstream pump. Increasing the speed in the flowmeter also reduces the static pressure. The pressure in the meter pipes can be predicted by knowing the upstream and downstream pressures and the flow rate. The pressure in the meter is reduced by increasing the speed of the pump or by closing the valve until a flash of vaporization is detected.

Измерительное электронное оборудование 20 находится на связи с верхним по потоку регулятором 308 давления, нижним по потоку регулятором 310 давления, датчиком 312 давления и датчиком 314 температуры. Измерительное электронное оборудование 20 может управлять верхним по потоку регулятором 308 давления и нижним по потоку регулятором 310 давления. Измерительное электронное оборудование 20 принимает показание давления от датчика 312 давления и показание температуры от датчика 314 температуры. Измерительное электронное оборудование 20 конфигурируется, чтобы наблюдать за давлением технологической текучей среды и уменьшать ее давление до тех пор, пока расходомер 5 не обнаружит наступление второй фазы, которое указывает, что давление паров было достигнуто. В варианте осуществления присутствует только единственный регулятор 308 давления. Исследования показали, что высокоточное показание температуры приспособлено для обнаружения очень ранних признаков мгновенного парообразования/кавитации. В вариантах осуществления обнаруживаются чрезвычайно локализованные уменьшения в температуре, которые указывают фазовый переход (вследствие скрытой теплоты испарения). Мгновенное парообразование, следовательно, обнаруживается в местоположении и времени первого возникновения.The meter electronics 20 is in communication with an upstream pressure regulator 308, a downstream pressure regulator 310, a pressure sensor 312, and a temperature sensor 314. The meter electronics 20 may control the upstream pressure regulator 308 and the downstream pressure regulator 310. The meter electronics 20 receives a pressure reading from a pressure sensor 312 and a temperature reading from a temperature sensor 314 . The meter electronics 20 is configured to monitor the pressure of the process fluid and reduce its pressure until the flow meter 5 detects the onset of the second phase, which indicates that the vapor pressure has been reached. In an embodiment, only a single pressure regulator 308 is present. Studies have shown that a highly accurate temperature reading is capable of detecting very early signs of flash/cavitation. In embodiments, highly localized decreases in temperature are found that indicate a phase transition (due to latent heat of vaporization). Flash vaporization is therefore found at the location and time of first occurrence.

В вариантах осуществления, это геометрия вибрирующего трубопроводного датчика или специализированного элемента перепада давления, который предоставляет возможность точных прогнозов того, где мгновенное парообразование сначала произойдет. Это предоставляет возможность фокусирования измерения температуры на этой точке. В вариантах осуществления местоположение низкого давления, следовательно, предоставляется 352, как иллюстрировано в способе 350 на фиг. 4.In embodiments, it is the geometry of a vibrating pipeline sensor or a specialized differential pressure element that allows accurate predictions of where flashing will first occur. This allows the temperature measurement to be focused on that point. In embodiments, a low pressure location is therefore provided 352, as illustrated in method 350 in FIG. 4.

Если технологическая текучая среда является однофазной при обычных условиях процесса, давление может быть уменьшено посредством частичного закрытия верхнего по потоку регулятора 308 давления, например, как показано на этапе 354. В варианте осуществления термография высокого разрешения IR используется для обнаружения изменений температуры в местоположении низкого давления. В варианте осуществления IR-термография объединяется с оптическими датчиками и анализом, чтобы обнаруживать возникновение мгновенного парообразования. Хотя IR-термография, в частности, отмечается, поскольку точное местоположение первого мгновенного парообразования известно с точностью, предполагается, что другие устройства измерения температуры с достаточной чувствительностью могут быть использованы.If the process fluid is single phase under normal process conditions, the pressure can be reduced by partially closing the upstream pressure regulator 308, for example, as shown in step 354. In an embodiment, high resolution IR thermography is used to detect temperature changes at a low pressure location. In an embodiment, IR thermography is combined with optical sensors and analysis to detect the occurrence of flashing. Although IR thermography is particularly noted, since the exact location of the first flash is known with accuracy, it is contemplated that other temperature measuring devices with sufficient sensitivity may be used.

Местоположение низкого давления и, следовательно, точка, в которой мгновенное парообразование будет возникать сначала, в общем, находится рядом с выпускным коллектором 102' на вибрирующем трубопроводном датчике. Мгновенное парообразование происходит в этом местоположении практически перед тем, как оно может быть обнаружено традиционными способами. Следовательно, измерения температуры в этом месте предоставляют возможность обнаружения самых начальных стадий мгновенного парообразования 356. Обнаружение мгновенного парообразования предоставляет возможность идентификации 358 границы фазы монофазной/двухфазной текучей среды. Температура, ассоциированная с мгновенным парообразованием, измеряется и записывается. На этапе 360 вычисляется истинное давление паров с учетом температуры в точке, где было обнаружено мгновенное парообразование.The location of the low pressure, and therefore the point at which flashing will first occur, is generally near the exhaust manifold 102' on the vibrating pipeline sensor. Flash vaporization occurs at this location almost before it can be detected by conventional methods. Therefore, temperature measurements at this location provide the ability to detect the very early stages of flashing 356. Flashing detection provides the ability to identify 358 a monophasic/two-phase fluid phase boundary. The temperature associated with flash vaporization is measured and recorded. In step 360, the true vapor pressure is calculated from the temperature at the point where flashing was detected.

В варианте осуществления устройство измерения температуры, которое является достаточно чувствительным, чтобы обнаруживать такое изменение, располагается в коллекторе расходомера.In an embodiment, a temperature measuring device that is sensitive enough to detect such a change is located in the manifold of the flowmeter.

В варианте осуществления часть показателя измерения давления паров может содержать указание того, при каком соотношении пар:жидкость давление паров измерено. С этим способом мгновенное парообразование при 0% пара является обнаружимым. Другие измерения в вибрационном трубопроводном датчике могут также быть использованы для определения соотношения пар:жидкость, когда оно увеличивается, так что давление паров может быть измерено при множестве соотношений пар:жидкость, начиная с 0%.In an embodiment, the vapor pressure measurement portion may include an indication of at what vapor:liquid ratio the vapor pressure was measured. With this method, flashing at 0% steam is detectable. Other measurements in the vibrating conduit sensor can also be used to determine the vapour:liquid ratio as it increases, so that vapor pressure can be measured at a variety of vapour:liquid ratios starting at 0%.

В варианте осуществления, если считается ненужным измерение давления паров при соотношениях пар:жидкость, отличных от 0%, может быть предусмотрен элемент дифференциального давления, так что требуемый перепад давления присутствует. Измерение температуры или термография в этой точке используется для обнаружения мгновенного парообразования.In an embodiment, if vapor pressure measurement at vapor:liquid ratios other than 0% is deemed unnecessary, a differential pressure element may be provided so that the required pressure drop is present. Temperature measurement or thermography at this point is used to detect flashing vaporization.

Обращаясь к фиг. 5, предоставляется блок-схема 400 последовательности операций, которая иллюстрирует пример схемы определения давления паров, применяемой системой 300. Давление технологической текучей среды в системе 300 измеряется на этапе 402. Это выполняется с помощью датчика 312 давления. Температура технологической текучей среды в системе 300 измеряется на этапе 403. Если технологическая текучая среда является однофазной при обычных условиях процесса, давление потока может быть уменьшено посредством частичного закрытия верхнего по потоку регулятора 308 давления, как показано на этапе 404. Коэффициент усиления возбуждения и/или плотность могут быть измерены на этапе 406, и, как отмечено выше, могут быть использованы для определения наличия многофазного потока, а также могут быть использованы для определения границы фаз монофазной/двухфазной текучей среды. Когда давление технологической текучей среды измеряется 402, и давление технологической текучей среды уменьшается 404, наступление второй фазы определяется посредством коэффициента усиления возбуждения и/или показаний 406 плотности, которые, в свою очередь, указывают, что давление паров было достигнуто. Обнаружение истинного давления паров указывается на этапе 408 посредством записи давления и температуры в момент, когда присутствие второй фазы обнаруживается. На этап 410 RVP вычисляется из измеренного истинного давления паров, с учетом температуры во время, когда истинное давление паров было зарегистрировано.Referring to FIG. 5, a flowchart 400 is provided that illustrates an example of a vapor pressure detection circuit employed by system 300. Process fluid pressure in system 300 is measured at step 402. This is performed by pressure transducer 312. The temperature of the process fluid in the system 300 is measured at 403. If the process fluid is single phase under normal process conditions, the flow pressure may be reduced by partially closing the upstream pressure regulator 308 as shown at 404. density can be measured at 406 and, as noted above, can be used to determine the presence of multi-phase flow, and can also be used to determine the phase boundary of a monophasic/two-phase fluid. When the process fluid pressure is measured 402 and the process fluid pressure decreases 404, the onset of the second phase is determined by the drive gain and/or density readings 406, which in turn indicate that the vapor pressure has been reached. The detection of the true vapor pressure is indicated at 408 by recording the pressure and temperature at the time the presence of the second phase is detected. In step 410, the RVP is calculated from the measured true vapor pressure, taking into account the temperature at the time the true vapor pressure was recorded.

Следует отметить, что, если технологическая текучая среда уже содержит некоторый пар, это будет обнаружено посредством измерения коэффициента усиления возбуждения и/или плотности, и нижний по потоку регулятор 310 давления может быть частично закрыт, чтобы увеличивать давление с целью определения давления паров и температуры в момент, когда вторая фаза больше не присутствует. В любом случае, это является границей фаз монофазной/двухфазной текучей среды и связанной температурой/давлением технологической текучей среды на этой границе, которая используется для указания истинного давления паров технологической текучей среды.It should be noted that if the process fluid already contains some vapor, this will be detected by measuring the drive gain and/or density, and the downstream pressure regulator 310 may be partially closed to increase the pressure to determine the vapor pressure and temperature in the moment when the second phase is no longer present. In either case, this is the phase boundary of the monophasic/two-phase fluid and the associated process fluid temperature/pressure at that boundary, which is used to indicate the true vapor pressure of the process fluid.

В других вариантах осуществления другие регуляторы давления и способы регулирования давления могут быть использованы, даже если конфигурация верхнего/нижнего регулятора давления не обеспечивает достаточное изменение давления, чтобы достигать давления паров. В других вариантах осуществления показание температуры может также быть включено, с тем, чтобы предоставлять способность преобразования между истинным давлением паров (TVP) и давлением паров при стандартной температуре (например, давление паров по Рейду (RVP)). TVP является фактическим давлением паров жидкого продукта при измеренной температуре. TVP является трудным для измерения и зависит от состава и температуры жидкости в измерительном устройстве. После того как TVP и температура известны, истинное давление паров при любой другой температуре и/или RVP может быть вычислено из эмпирических корреляционных данных, сохраненных в измерительном электронном оборудовании 20. Эмпирические корреляционные данные могут содержать справочные таблицы, математические алгоритмы и/или математические кривые. Непосредственное измерение RVP типично требует отправки образцов для лабораторного анализа.In other embodiments, other pressure regulators and pressure control methods may be used even if the top/bottom pressure regulator configuration does not provide enough pressure change to achieve vapor pressure. In other embodiments, a temperature reading may also be included so as to provide the ability to convert between true vapor pressure (TVP) and vapor pressure at standard temperature (eg, Reid vapor pressure (RVP)). TVP is the actual vapor pressure of a liquid product at the measured temperature. TVP is difficult to measure and depends on the composition and temperature of the liquid in the measuring device. Once TVP and temperature are known, the true vapor pressure at any other temperature and/or RVP can be calculated from the empirical correlation data stored in the meter electronics 20. The empirical correlation data may comprise lookup tables, mathematical algorithms, and/or mathematical curves. Direct measurement of RVP typically requires sending samples for laboratory analysis.

В варианте осуществления система 300 размещается в части потока, которая измеряет лишь образец основного потока, таким образом, уменьшая воздействующие на материал процессы. Поскольку RVP значительно зависит от состава, образец части потока будет эффективен в случаях, когда состав является довольно однородным. Это предоставляет возможность системе быть меньшей по размеру, менее дорогостоящей и менее навязчивой.In an embodiment, the system 300 is placed in a portion of the stream that measures only a sample of the main stream, thus reducing processes affecting the material. Since the RVP is highly dependent on the composition, a partial flow sample will be effective in cases where the composition is fairly homogeneous. This allows the system to be smaller, less expensive, and less intrusive.

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

Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления и примеры изобретения описываются в данном документе в иллюстративных целях, различные эквивалентные модификации возможны в рамках изобретения, как поймут специалисты в соответствующей области техники. Учения, предоставленные в данном документе, могут быть применены к другим вибрационным системам, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на сопровождающих чертежах. Соответственно, рамки изобретения должны быть определены из последующей формулы изобретения.Thus, while specific embodiments and examples of the invention are described herein for illustrative purposes, various equivalent modifications are possible within the scope of the invention, as will be appreciated by those skilled in the art. The teachings provided in this document may be applied to other vibration systems, and not only to the embodiments described above and shown in the accompanying drawings. Accordingly, the scope of the invention should be determined from the following claims.

Claims

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

providing a meter having meter electronics, the meter comprising at least one of a flow meter and a density meter;

flowing process fluid through the meter;

providing a low pressure location defined by the meter geometry;

measuring the temperature of the process fluid at the low pressure location;

adjusting the static pressure of the process fluid until flash vaporization is detectable at the low pressure location; And

determining the true vapor pressure of the process fluid when flashing is detectable.

2. The method for determining the vapor pressure of a fluid according to claim 1, wherein the temperature measurement comprises infrared thermography.

3. The method for determining the vapor pressure of a fluid according to claim 1, wherein the detection of flash vaporization comprises optical analysis.

4. The method for determining the vapor pressure of a fluid according to claim 1, wherein the low pressure location comprises a flowmeter manifold.

5. The method for determining the vapor pressure of a fluid according to claim 1, wherein the low pressure location comprises a differential pressure element.

6. A method for determining the vapor pressure of a fluid according to claim 1, comprising the steps of:

measuring the temperature of the process fluid; And

calculate the Reid vapor pressure from the temperature and the true vapor pressure.

7. The method for determining the vapor pressure of a fluid according to claim 6, comprising the steps at which the ratio of vapor:liquid is measured at the time when the vapor pressure according to Reid is measured; And

associate the vapor:liquid ratio with the Reid vapor pressure at the point in time when the Reid vapor pressure is measured.

8. System (300) for determining the true vapor pressure of the process fluid, comprising:

a measuring instrument (5) containing at least one of a flow meter and a density meter;

the location of the low pressure given by the geometry of the meter;

regulator (308) pressure in fluid communication with the measuring device (5);

a pressure sensor (312) in fluid communication with the process fluid;

a temperature sensor configured to measure the temperature at the low pressure location;

the meter electronics (20) is in communication with the meter (5) and the pressure sensor (312), while the meter electronics (20) is configured to:

operate a pressure regulator (308) to regulate the static pressure of the process fluid until flashing is detected at a low pressure location; And

calculate the true vapor pressure of the process fluid when flashing is detectable.

9. System (300) according to claim 8, wherein the temperature sensor comprises an infrared thermograph.

10. The system (300) of claim 8, wherein the optical sensor is configured to detect flashing.

11. The system (300) of claim 8, wherein the low pressure location comprises a flowmeter manifold.

12. The system (300) of claim 8, wherein the low pressure location includes a differential pressure element.

13. System (300) according to claim 12, wherein the meter electronics (20) is configured to:

measure the vapour:liquid ratio at the point in time when the Reid vapor pressure is measured; And

14. System (300) according to claim 8, wherein the measuring device (5) contains:

one or more tubes (103, 103');

at least one exciter (104) connected to one or more tubes (103, 103') configured to generate a vibration signal for one or more tubes (103, 103'); And

at least one load cell (105, 105') connected to one or more tubes (103, 103') configured to receive a vibration signal from one or more tubes (103, 103').