[发明专利]确定并识别叉式计量仪中的异常

说明书

公开了用于确定流体流系统中的过程异常的方法，该系统具有带有浸没在流体流的流体中的浸没元件的计量仪。该方法包括：使用数据处理电路(132)确定流体流系统中的流体的测量密度；使用数据处理电路(132)、基于流体流系统中的流体的测量密度与预期密度之间的关系来确定流体流系统是否正在经历密度异常；使用数据处理电路(132)确定计量仪的浸没元件的振动的测量相位差；使用数据处理电路(132)、基于流体流中的浸没元件的振动的测量相位差与目标相位差之间的关系来确定流体流系统是否正在经历相位异常；以及基于是否存在密度异常的确定和是否存在相位异常的确定来识别流体流系统的异常。

技术领域

下面描述的实施方式涉及振动传感器，并且更具体地，涉及确定并识别振动传感器中的异常。

背景技术

诸如振动密度计和振动粘度计的振动传感器通过检测在待表征的流体存在时振动的振动元件的运动来操作。振动元件具有可以具有振动响应参数例如共振频率或质量因子Q的振动响应。振动元件的振动响应通常受到与流体组合的振动元件的经组合的质量、刚度和阻尼特性的影响。与流体相关联的性质例如密度、粘度、温度等可以通过处理从与振动元件相关联的一个或更多个运动换能器接收到的一个或更多个振动信号来确定。振动信号的处理可以包括确定振动响应参数。

振动传感器具有振动元件和耦合至振动元件的计量仪电子设备。振动传感器包括用于使振动元件振动的驱动器和响应于振动而产生振动信号的拾取器。振动信号通常是连续的时间或模拟信号。计量仪电子设备接收振动信号，并且处理振动信号以产生一个或更多个流体特性或流体测量。计量仪电子设备确定振动信号的频率和幅度两者。可以进一步处理振动信号的频率和幅度以确定流体的密度。

振动传感器使用闭环或开环电路为驱动器提供驱动信号。驱动信号通常基于所接收到的振动信号。电路将振动信号或振动信号的参数修改为驱动信号或并入驱动信号。例如，驱动信号可以是所接收到的振动信号的放大版本、调制版本或其他修改版本。因此，所接收到的振动信号可以包括使电路能够实现目标频率的反馈。使用反馈，电路递增地改变驱动频率并监测振动信号，直到达到目标频率为止。

流体性质例如流体的粘度和密度可以根据驱动信号与振动信号之间的相位差为例如135°和45°的频率确定。这些期望的相位差——表示为第一偏共振相位差和第二偏共振相位差——可以对应于半功率或3dB频率。第一偏共振频率被定义为第一偏共振相位差为约135°的频率。第二偏共振频率被定义为第二偏共振相位差为约45°的频率。在第二偏共振频率下进行的密度测量可以与流体粘度无关。因此，在第二偏共振相位差为45°的情况下进行的密度测量可以比在其他相位差下进行的密度测量更准确。

当操作时，暴露于流动流体的叉式振动计的元件可能由于异常条件而经历效率的变化。例如，浸没在流体流中的元件可能由于密度和/或粘度的显著波动而经历变化。这可能是由于夹带的外颗粒或夹带的气体所致。浸没在流体中的元件也可以积累，比如膜或颗粒物的积聚(build-up)。浸没在流动流体中的元件也可以分别由于物理相互作用或化学反应而经历侵蚀或腐蚀。此外，异常读数可以是制造或安装异常的特征。浸没在流体中的元件可以包括振动元件。该振动元件可能受到任何这些异常的影响，因为振动元件和流体的测量性质经由异常传感器读数影响。此外，有故障的安装或制造可能导致不可预测的读数。

现有计量仪和流量监测设备需要更有效的手段，通过这些手段来确定并识别在计量仪系统操作时计量仪系统中的故障的性质。目前的方法是注意到所产生的读数中的异常，并且从操作状况中移除计量仪以检查计量仪。

因此，需要确定故障的存在并识别哪个故障导致振动计中的问题。

发明内容