Измерительная электроника и способ количественного анализа перекачиваемого флюида

Измерительная электроника и способ количественного анализа перекачиваемого флюида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к вибрационному расходомеру и способу и, более конкретно, к измерительной электронике и способу количественного анализа перекачиваемого флюида.

2. Постановка задачи

Вибрационные трубопроводные датчики, например массовые расходомеры Кориолиса и вибрационные денситометры, обычно работают, регистрируя механическое перемещение колеблющейся трубки, которая содержит текущий материал. Свойства, связанные с материалом в трубке, например массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены посредством обработки измерительных сигналов, принятых от преобразователей перемещения, связанных с трубкой. Колебательные моды колеблющейся и заполненной материалом системы обычно определяются общей массой, жесткостью и параметрами демпфирования наполняемой трубки и содержащегося в ней материала.

Типичный расходомер Кориолиса включает в себя один или несколько трубок, которые соединяются в линейную магистраль или другую транспортную систему, и по системе переносится материал, например флюиды, шламы, эмульсии и т.п. Каждую трубку можно рассматривать как систему, имеющую ряд собственных колебательных мод, включая, например, простые изгибные, крутильные, радиальные, поперечные и связанные моды. В типичном приложении метода Кориолиса для измерений массового расхода трубка возбуждается на одной или нескольких колебательных модах, когда материал течет через трубку, и смещение трубки измеряется в точках, разнесенных вдоль трубки. Возбуждение трубки обычно обеспечивается приводом, например электромеханическим устройством, таким как индукционный привод, работающий на звуковых частотах, который периодически возмущает трубку. Массовый расход может быть определен по измерению временной задержки или по разности фаз между перемещениями в местоположениях измерительных преобразователей. Два таких преобразователя (или измерительных преобразователя) обычно используются для измерения колебательного отклика трубки или трубок и обычно располагаются в положениях сверху и снизу по течению относительно привода. Два измерительных преобразователя соединяются с электронным измерительным прибором. Измерительный прибор принимает сигналы от двух измерительных преобразователей и обрабатывает сигналы, чтобы получить, среди прочего, измерения массового расхода. Вибрационные расходомеры, включающие в себя массовые расходомеры Кориолиса и денситометры, используют, поэтому, одну или несколько расходомерных трубок, которые колеблются для измерения параметров флюида.

Бункеровка относится к практике хранения и перекачки судового нефтяного топлива, которое принято обозначать как бункерное топливо. Для заправки судна топливом большие объемы топлива могут временно храниться на барже или другом контейнере с целью перекачки топлива с берега на судно. Бункер может быть расположен в доке или другом портовом сооружении или может переноситься баржей или другим заправочным транспортным средством. Во время бункеровки измерение параметров топлива обычно содержит процесс дозировки по схеме пустой-полный-пустой, допуская вовлечение газа в топливо.

Способы бункеровки нефтяного топлива в технике предшествующего уровня основаны на измерениях объема резервуара и на опорном значении плотности, обычно получаемом на лабораторном образце. Традиционно для расчета полной массы поставляемого бункерного топлива используются и таблицы соответствия, и измерения опорного значения плотности совместно с измерением уровня резервуара или измерения глубины с помощью градуированной мерной ленты. Точность измерения техники предшествующего уровня зависит от многих факторов, включая в себя температуру, давление, наличие или отсутствие вовлеченного газа, ошибки или неопределенность при измерении глубины мерной лентой, неопределенность объема резервуара, точность таблиц преобразования, человеческие ошибки и то, насколько хорошо плотность образца соответствует средней плотности перекачиваемой партии топлива, например. Кроме того, тяжелая топливная нефть (HFO) имеет тенденцию наслаиваться в течение долгого времени, и компоненты могут разделиться и иметь различные плотности, вязкости и т.д.

Хотя полный массовый расход является наиболее важным измерением при операции перекачки топлива, плотность и вязкость также желательно знать, поскольку они представляют собой важные индикаторы качества или сорта жидкого топлива. Обычно, чем выше плотность и вязкость, тем ниже качество поставляемого топлива. Знание плотности и вязкости является существенным для гарантии того, что для данного механизма используется идеальное топливо. Кроме того, потребителю желательно знать, насколько перекачиваемый флюид аэрируется. Определение этого может указать, аэрируется ли топливо преднамеренно, чтобы увеличить видимый объем поставляемого топлива.

В технике предшествующего уровня принятый способ для определения плотности и вязкости бункерного топлива заключается в том, что во время бункеровочной операции берется образец и посылается в лабораторию для анализа. К сожалению, лабораторный анализ обычно занимает несколько дней, и топливо при этом находится на судне и используется. Кроме того, нефтяное топливо имеет тенденцию наслаиваться в резервуарах, оставляя топливо более низкого сорта с самой высокой вязкостью и плотностью внизу резервуара, а топливо более высокого качества - наверху. Единственный образец не может свидетельствовать о средней плотности или вязкости всей партии топлива.

Объекты изобретения

В одном объекте изобретения измерительная электроника для количественного анализа перекачиваемого флюида содержит:

интерфейс, сконфигурированный для связи с расходомерной сборкой вибрационного расходомера и приема колебательного отклика; и

систему обработки, связанную с интерфейсом и сконфигурированную для:

измерения объемного расхода ( ν ˙ i ) и плотности (ρ_i) для заданного интервала (t_i) времени перекачки флюида;

определения, не аэрируется ли перекачиваемый флюид в течение заданного интервала (t_i) времени;

если в заданный интервал (t_i) времени флюид не аэрируется, то система обработки добавляет произведение объем-плотность ( ν ˙ i ρ_i) к накопленному произведению объем-плотность ( ν ˙ ρ_accum) и добавляет объемный расход ( ν ˙ i ) к накопленному объемному расходу ( ν ˙ i _accum); и

определения не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-плотность ( ν ˙ ρ_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида происходит после того, как принят сигнал окончания перекачки флюида.

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована так, чтобы сравнивать колебательный отклик на заданном интервале (t_i) времени с заданным порогом аэрации и определять заданный интервал (t_i) времени для аэрации, если колебательный отклик не соответствует заданному порогу аэрации.

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для суммарных интервалов времени аэрации, чтобы получить время аэрированной перекачки (t_aerated), суммарное значение всех интервалов (t_i) времени перекачки флюида, чтобы получить полное время перекачки (t_total) и определить долю (t_aerated/t_total) времени аэрации как время аэрированной перекачки (t_aerated), разделенное на полное время перекачки (t_total).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для суммарных значений аэрированного объемного расхода ( ν ˙ i ) для получения аэрированного объемного расхода ( ν ˙ _aerated), для всех суммарных значений объемного расхода ( ν ˙ i ) для получения полного объемного расхода ( ν ˙ tot )  и определения доли ( ν ˙ _aerated/ ν ˙ _tot) аэрированного расхода как аэрированный объемный расход ( ν ˙ _aerated), разделенный на полный объемный расход ( ν ˙ _tot).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для получения температуры (T_i) для заданного интервала (t_i) времени, и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то для добавления произведения объем-температура ( ν ˙ i T i )  к накопленному произведению объем-температура ( ν ˙ T_accum) и определения не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему температуры (T_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-температура ( ν ˙ T_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для преобразования не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) в стандартное значение плотности, используя не соответствующую аэрации средневзвешенную по объему температуру (T_vol-weighted).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для получения вязкости флюида (µ_i) для заданного интервала (t_i) времени, и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавления произведения объем-вязкость ( ν ˙ i μ i )  к накопленному произведению объем-вязкость ( ν ˙ μ accum )  и для определения не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-вязкость ( ν ˙ µ_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для приема вязкости (µ_i) от внешнего источника.

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для измерения вязкости (µ_i) вибрационным расходомером.

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для получения вязкости (µ_i) флюида для заданного интервала (t_i) времени, и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавления произведения объем-вязкость ( ν ˙ i μ_i) к накопленному произведению объем-вязкость ( ν ˙ μ_accum), определения не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-вязкость ( ν ˙ μ accum )  на накопленный объемный расход ( ν ˙ accum )  и преобразования не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) в стандартное значение вязкости, используя не соответствующую аэрации средневзвешенную по объему температуру (T_vol-weighted).

В одном объекте изобретения измерительная электроника для количественного анализа перекачиваемого флюида содержит:

интерфейс, сконфигурированный для связи с расходомерной сборкой вибрационного расходомера и приема колебательного отклика; и

систему обработки, связанную с интерфейсом и сконфигурированную для:

измерения объемного расхода ( ν ˙ i ) для заданного интервала (t_i) времени перекачки флюида;

получения вязкости флюида (µ_i) для заданного интервала (t_i) времени;

определения, не аэрируется ли перекачиваемый флюид в течение заданного интервала (t_i) времени;

если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то система обработки добавляет произведение объем-вязкость ( ν ˙ i μ_i) к накопленному произведению объем-вязкость ( ν ˙ μ accum )  и добавляет объемный расход ( ν ˙ i ) к накопленному объемному расходу ( ν ˙ _accum); и

определения не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-вязкость ( ν ˙ μ_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида происходит после того, как принят сигнал окончания перекачки флюида.

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована, чтобы сравнивать колебательный отклик заданного интервала (t_i) времени с заданным порогом аэрации и определить заданный интервал (t_i) времени для аэрации, если колебательный отклик не соответствует заданному порогу аэрации.

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для суммарных интервалов времени аэрации для получения времени (t_aerated) аэрированной перекачки, всех суммарных интервалов (t_i) времени перекачки флюида для получения полного времени перекачки (t_total) и определения доли (t_aerated/t_total) времени аэрации как время аэрированной перекачки (t_aerated), разделенное на полное время перекачки (t_total).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для суммарных значений объемного расхода ( ν ˙ i ) аэрированного флюида для получения объемного расхода ( ν ˙ _aerated) аэрированного флюида, всех суммарных значений объемного расхода ( ν ˙ i ) для получения полного объемного расхода ( ν ˙ tot )  и определения доли ( ν ˙ aerated / ν ˙ tot )  расхода аэрированного флюида как объемный расход ( ν ˙ _aerated) аэрированного флюида, разделенный на полный объемный расход ( ν ˙ _tot).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для получения температуры (T_i) для заданного интервала (t_i) времени, и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавления произведения объем-температура ( ν ˙ i T i )  к накопленному произведению объем-температура ( ν ˙ T accum )  и определения не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему температуры (T_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-температура ( ν ˙ T_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для преобразования не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) в стандартное значение вязкости, используя не соответствующую аэрации средневзвешенную по объему температуру (T_vol-weighted).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для измерения плотности (ρ_i) для заданного интервала времени (t_i), и если заданный интервал времени (t_i) не соответствует аэрации, то добавления произведения объем-плотность ( ν ˙ i ρ i ) к накопленному произведению объем-плотность ( ν ˙ ρ accum ) и определения не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-плотность ( ν ˙ ρ_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для измерения плотности (ρ_i) для заданного интервала (t_i) времени, и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавления произведения объем-плотность ( ν ˙ i ρ i ) к накопленному произведению объем-плотность ( ν ˙ ρ accum ) , определения не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-плотность ( ν ˙ ρ accum ) на накопленный объемный расход ( ν ˙ accum ) и преобразования не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) в стандартное значение плотности, используя не соответствующую аэрации средневзвешенную по объему температуру (T_vol-weighted).

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для приема вязкости (μ_i) от внешнего источника.

Предпочтительно, система обработки дополнительно сконфигурирована для измерения вязкости (μ_i) вибрационным расходомером.

В одном объекте изобретения способ количественного анализа флюида для перекачиваемого флюида содержит:

измерение объемного расхода ( ν ˙ i ) для заданного интервала (t_i) времени перекачки флюида, с измерением, выполняемым вибрационным расходомером;

определение, не аэрируется ли перекачиваемый флюид в течение заданного интервала (t_i) времени;

если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавляют произведение объем-плотность ( ν ˙ i ρ_i) к накопленному произведению объем-плотность ( ν ˙ ρ_accum) и добавляют объемный расход ( ν ˙ i ) к накопленному объемному расходу ( ν ˙ _accum); и

определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-плотность ( ν ˙ ρ_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида происходит после того, как принят сигнал окончания перекачки флюида.

Предпочтительно, определение того, не аэрируется ли перекачиваемый флюид, содержит сравнение колебательного отклика заданного интервала (t_i) времени с заданным порогом аэрации и определение заданного интервала (t_i) времени аэрации, если колебательный отклик не соответствует заданному порогу аэрации.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит суммирование интервалов времени аэрации для получения времени (t_aerated) аэрированной перекачки, суммирование всех интервалов времени (t_i) перекачки флюида для получения полного времени перекачки (t_total) и определение доли времени аэрации (t_aerated/t_total) как время (t_aerated) аэрированной перекачки, разделенное на полное время перекачки (t_total).

Предпочтительно, способ дополнительно содержит суммирование значений ( ν ˙ i ) аэрированного объемного расхода для получения аэрированного объемного расхода ( ν ˙ _aerated), суммирование всех значений ( ν ˙ i ) объемного расхода для получения полного объемного расхода ( ν ˙ _tot) и определение доли ( ν ˙ _aerated/ ν ˙ _tot) аэрированного расхода как аэрированный объемный расход ( ν ˙ _aerated), разделенный на полный объемный расход ( ν ˙ _tot).

Предпочтительно, способ дополнительно содержит получение температуры (T_i) для заданного интервала (t_i) времени, и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавление произведения объем-температура ( ν ˙ i T_i) к накопленному произведению объем-температура ( ν ˙ T_accum) и определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему температуры (T_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-температура ( ν ˙ T_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, способ дополнительно содержит преобразование не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему плотности (ρ_vol-weighted) в стандартное значение плотности, используя не соответствующую аэрации средневзвешенную по объему температуру (T_vol-weighted).

Предпочтительно, способ дополнительно содержит получение вязкости (μ_i) для заданного интервала (t_i) времени, и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавление произведения объем-вязкость ( ν ˙ i μ_i) к накопленному произведению объем-вязкость ( ν ˙ μ_accum) и определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-вязкость ( ν ˙ μ_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, получение вязкости (μ_i) содержит прием вязкости (μ_i) от внешнего источника.

Предпочтительно, получение вязкости (μ_i) содержит измерение вязкости (μ_i) вибрационным расходомером.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит получение вязкости (μ_i) для заданного интервала времени (t_i), и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавление произведения объем-вязкость ( ν ˙ i μ_i) к накопленному произведению объем-вязкость ( ν ˙ μ_accum), определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-вязкость ( ν ˙ μ accum )  на накопленный объемный расход ( ν ˙ accum )  и преобразование не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) в стандартное значение вязкости, используя не соответствующую аэрации средневзвешенную по объему температуру (T_vol-weighted).

В одном объекте изобретения способ количественного анализа флюида для перекачиваемого флюида содержит:

измерение объемного расхода ( ν ˙ i ) для заданного интервала (t_i) времени перекачки флюида, с измерением, выполняемым вибрационным расходомером;

получение вязкости (μ_i) для заданного интервала (t_i) времени;

определение, не аэрируется ли перекачиваемый флюид в течение заданного интервала (t_i) времени;

если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавляют произведение объем-вязкость ( ν ˙ i μ_i) к накопленному произведению объем-вязкость ( ν ˙ μ_accum) и добавляют объемный расход ( ν ˙ i ) к накопленному объемному расходу ( ν ˙ _accum); и

определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-вязкость ( ν ˙ μ_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) для перекачиваемого флюида происходит после того, как принят сигнал окончания перекачки флюида.

Предпочтительно, определение того, не аэрируется ли перекачиваемый флюид, содержит сравнение колебательного отклика заданного интервала (t_i) времени с заданным порогом аэрации и определение заданного интервала (t_i) времени аэрации, если колебательный отклик не соответствует заданному порогу аэрации.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит суммирование интервалов времени аэрации для получения времени аэрированной перекачки (t_aerated), суммирование всех интервалов времени (t_i) перекачки флюида для получения полного времени перекачки (t_total) и определение доли (t_aerated/t_total) времени аэрации как время аэрированной перекачки (t_aerated), разделенное на полное время перекачки (t_total).

Предпочтительно, способ дополнительно содержит суммирование значений ( ν ˙ i ) объемного расхода аэрированного флюида для получения аэрированного объемного расхода ( ν ˙ _aerated), суммирование всех значений ( ν ˙ i ) объемного расхода для получения полного объемного расхода ( ν ˙ _tot) и определение доли аэрированного расхода ( ν ˙ _aerated/ ν ˙ _tot) как аэрированного объемного расхода ( ν ˙ _aerated), разделенного на полный объемный расход ( ν ˙ _tot).

Предпочтительно, способ дополнительно содержит получение температуры (T_i) для заданного интервала (t_i) времени, и если заданный интервал (t_i) времени не соответствует аэрации, то добавление произведения объем-температура ( ν ˙ i T_i) к накопленному произведению объем-температура ( ν ˙ T_accum) и определение не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему температуры (T_vol-weighted) для перекачиваемого флюида делением накопленного произведения объем-температура ( ν ˙ T_accum) на накопленный объемный расход ( ν ˙ _accum).

Предпочтительно, способ дополнительно содержит преобразование не соответствующей аэрации средневзвешенной по объему вязкости (μ_vol-weighted) в стандартное значение вязкости, используя не соответствующую аэрации средневзвешенную по объему температуру (T_vol-weighted).