[发明专利]用于测量振动计中流体参数的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种流量计，且更特别涉及用于测量振动流量计中流体参数的方法和设备。

背景技术

流量计被用来测量流动物质的质量流率、密度和其它特性。流动物质可以包括液体、气体、悬浮在液体或气体中的固体物，或者其任何组合。诸如科里奥利斯（Coriolis）质量流量计和振动密度计之类的振动导管传感器典型地是通过探测含有流动物质的振动导管的运动而工作。与导管内物质相关联的属性可以通过处理从与该导管相关联的运动换能器收到的测量信号来确定，所述属性诸如质量流量、密度等等。装有振动物质的系统的振动方式通常受到该包含导管和在其中所含物质的组合质量、硬度和阻尼特性的影响。

典型的科里奥利斯质量流量计包括一个或多个导管，这些导管内联连接在管道或其它运输系统中且运送该系统中的物质，诸如流体、浆液类等等。每个导管可以被看作具有一套自然振动方式，例如包括简单弯曲的、扭转的、径向的和耦合的方式。在典型的科里奥利斯质量流量测量应用中，在物质流动通过导管时该导管以一种或几种振动方式被激励，且在沿导管间隔开的点处测量该导管的运动。激励典型地由定期性地扰动导管的执行机构（actuator）提供，所述执行机构例如像音圈式驱动器之类的机电装置。通过测量在换能器位置处各运动之间的时间延迟或相差来确定质量流率。流动物质的密度可以根据流量计振动响应的频率来确定。典型采用两个这样的换能器（或拾取（pick-off）传感器）以便测量（一个或多个）流动导管的振动响应，而且，该两个这样的换能器典型地位于执行机构的上游和下游的位置。该两个拾取传感器通常通过电缆连接到电子仪器，诸如通过两对独立的导线。该仪器接收来自这两个拾取传感器的信号，并对这些信号进行处理，以便得出流量测量结果。

振动流量计的一个潜在误差源是由可压缩性（又称作为声速效应）引起的。这些误差通常随着管子振荡频率的增加而增加，且因此，误差常常发生在高频操作期间。已经开发出许多模型来表征振动流量计中的声速效应。例如，Hemp J and Kutin J.的在Flow Measurement and Instrumentation, 17:359-369(2006)的Theory of errors in Coriolis flowmeter readings due to compressibility of the fluid being metered把在所测量的密度和质量流率二者方面的误差影响表征为：

其中:

ω = 角振荡频率

d = 流动管子的内径

c = 过程流体的声速

因此，如果已知过程流体的声速，则可以确定和修正所测量的密度和质量流率的误差。现有技术解决方案通常解决了如下情形，其中过程流体包括具有两个或更多相的混合物，其中已知各个相的声速。例如，转让给本申请人的、在此并入以供参考的PCT专利申请PCT/US07/74711公开了用于基于组分的已知声速确定多相流动混合物的声速的方法。应该理解，上面所列公式以及上面引用的PCT专利申请中所提供的公式仅仅是针对对振动管子的VOS效应的模型的示例。已知有其它模型，而且这些模型在本说明书和权利要求的范围内。上面所给出的具体示例和整个说明书所使用的示例不应限制本发明的范围。

例如，在许多情况下，如果气态混合物具有未知成分，则声速或许未知。此外，即使成分已知，但那些组分的声速或许未知。现有技术的其它解决方案已经采用了附加的传感器，诸如声学传感器，用来测量声速。此方案不仅更昂贵，而且，由于空间和成本约束的原因在许多情形下可能不实际。

因此，在本领域存在这样的需要：一种完全基于从振动计获得的测量结果来获得声速值的方法。此外，在本领域存在这样的需要；用于在组分未知的情况下获得单相流体的声速测量结果。本发明解决了这个问题和其它问题，并在本领域取得了进步。

发明内容

各方面

根据本发明的一个方面，一种用于计算流动通过至少第一振动流量计的流体的流体参数的方法，所述方法包括步骤：

以一个或更多频率对流量计进行振动；

接收振动响应；

生成流体的第一流体属性；

生成流体的至少第二流体属性；

基于第一流体属性和至少第二流体属性计算流体参数。

优选地，第一流体属性和至少第二流体属性包括第一密度测量结果和至少第二密度测量结果。

优选地，第一流体属性和至少第二流体属性包括第一质量流率和至少第二质量流率。

优选地，对振动流量计进行振动的步骤包括步骤：