Способ и устройство для определения и контроля статического давления флюида с помощью вибрационного измерителя

Способ и устройство для определения и контроля статического давления флюида с помощью вибрационного измерителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты осуществления, описанные ниже, относятся к расходомерной системе для флюида и, более определенно, к способу и системе для определения и управления статическим давлением флюида с помощью вибрационного измерителя системы определения расхода флюида.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вибрационные измерители, такие как, например, вибрационные денситометры и расходомеры Кориолиса, хорошо известны и используются для измерения массового расхода и для получения другой информации о материалах в трубопроводе. Измеритель содержит сборку датчика и участок электроники. Материал в пределах сборки датчика может течь или быть стационарным. Датчик каждого типа может иметь уникальные параметры, которые измеритель должен учитывать для достижения оптимального режима работы.

Примерные расходомеры Кориолиса раскрыты в Патенте США 4109524, Патенте США 4491025 и Re. 31450, все от J.E.Smith и другие. Эти расходомеры имеют один или несколько трубопроводов, прямой или изогнутой конфигурации. Каждая конфигурация трубопровода в массовом расходомере Кориолиса имеет набор собственных колебательных мод, которые могут быть простыми изгибными модами, крутильными модами или модами связанного типа. В каждом трубопроводе могут быть возбуждены колебания на предпочтительной моде.

Материал втекает в сборку датчика расходомера из присоединенного магистрального трубопровода со стороны впускного отверстия датчика, направляется через трубопровод(-ы), и выходит из датчика со стороны выпускного отверстия датчика. Собственные колебательные моды колеблющейся и заполненной материалом системы отчасти определяются суммарной массой трубопроводов и материала, текущего в трубопроводе.

Когда поток через датчик отсутствует, приводная сила, приложенная к трубопроводу(-ам), заставляет все точки вдоль трубопровода(-ов) осциллировать с одинаковой фазой или с малым "смещением нуля", которое представляет собой временную задержку, измеряемую при нулевом расходе. Как только материал начинает течь через сборку датчика, силы Кориолиса приводят к тому, что каждая точка вдоль трубопровода(-ов) характеризуется отличающейся фазой. Например, фаза у впускного конца датчика отстает от фазы в центрированном положении привода, тогда как фаза при выпуске опережает фазу в центрированном положении привода. Тензометрические датчики на трубопроводе(-ах) производят синусоидальные сигналы, отображающие движение трубопровода(-ов). Снимаемые с тензометрических датчиков сигналы обрабатываются для определения разности фаз между тензометрическими датчиками. Разность фаз между двумя или несколькими тензометрическими датчиками пропорциональна массовому расходу материала, текущего через трубопровод(-ы).

Массовый расход материала может быть определен умножением разности фаз на Калибровочный Коэффициент Расхода (FCF). До установки сборки датчика расходомера в трубопроводную магистраль коэффициент FCF определяется посредством процесса калибровки. В процессе калибровки флюид проходит через расходомерную трубку при известном расходе и вычисляется соотношение между разностью фаз и расходом (то есть коэффициент FCF). Расходомер впоследствии определяет расход умножением коэффициента FCF на разность фаз тензометрических датчиков. Кроме того, при определении расхода могут быть учтены и другие калибровочные коэффициенты.

Отчасти именно благодаря высокой точности вибрационных измерителей и, в частности, расходомеров Кориолиса, вибрационные измерители успешно применяются в самых разных областях промышленности. Одно из промышленных применений, где возрастают требования к точности и воспроизводимости измерений, - это применение в нефтегазовой промышленности. При увеличивающейся стоимости нефти и газа условия их перекачки потребителю требуют усовершенствования измерения того количества нефти, которое фактически перекачивается. Пример ситуации перекачки потребителю - магистральная перекачка сырой нефти, или даже более легких углеводородных флюидов, например пропана.

Одна из проблем, возникающая при измерении в ситуациях перекачки потребителю и, в частности, при измерении легких углеводородов, заключается в обезгаживании или вскипании. При обезгаживании, газ выпускается из жидкости, когда давление флюида в магистральном трубопроводе или в вибрационном измерителе, оказывается меньшим, чем давление насыщения флюида. Давление насыщения обычно определяется как давление, при котором вещество изменяет свою жидкую или твердую фазу на газовую фазу при данной температуре, то есть пар находится в термодинамическом равновесии с его конденсированной фазой. Поэтому давление насыщения может изменяться в зависимости от того, является ли флюид чистым веществом или смесью двух или более веществ, исходя из давлений насыщения взвешенной суммы молярных долей компонентов, в соответствии с законом Рауля. Давление насыщения иногда обозначается как давление насыщенного пара или точка начала кипения. В настоящем описании, давление, при котором вещество изменяет фазу из конденсированной формы (жидкость или твердое тело) в газообразную форму для чистого вещества или смеси при данной температуре, обозначается как давление насыщения. Хотя поддержание флюида выше давления насыщения может и не быть проблематичным в некоторых трубопроводных системах, это может стать проблематичным тогда, когда флюид протекает через любого типа датчик или измеритель, которые имеют уменьшенную площадь сечения. Измерения различных характеристик потока становятся все более и более затруднительными с флюидами при давлениях, ниже их давления насыщения. Кроме того, при некоторых обстоятельствах флюид может осциллировать вблизи давления насыщения. Например, флюид может быть выше давления насыщения в один момент дня, то есть, когда он оказывается охлажденным утром; однако, в течение дня, при увеличении температуры, давление насыщения может быть ниже и, следовательно, флюид может течь через систему при давлении ниже давления насыщения.

Следовательно, в данной области техники имеется потребность в системе, которая может соответственно поддерживать флюид, текущий через систему потока флюида выше давления насыщения флюида. Описываемые ниже варианты реализации преодолевают эту и другие проблемы, и достигается усовершенствование в данной области техники. Раскрытые в нижеследующем описании варианты реализации используют характеристики потока, полученные от вибрационного измерителя, для соответственной регулировки расхода, так что флюид поддерживается при давлении выше давления насыщения флюида при его протекании через вибрационный измеритель.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом реализации предоставляется расходомерная система для флюида. Расходомерная система для флюида содержит трубопровод с протекающим флюидом и первый датчик давления, расположенный в трубопроводе и определяющий первое давление в трубопроводе. В соответствии с вариантом реализации, расходомерная система для флюида дополнительно содержит вибрационный измеритель, включающий в себя сборку датчика, расположенную в трубопроводе вблизи первого датчика давления и связанную флюидом с первым датчиком давления; и измерительная электроника, электрически связанная со сборкой датчика для приема одного или нескольких сигналов датчика и измерения одной или нескольких характеристик потока. Расходомерная система для флюида дополнительно включает в себя системный контроллер, электрически связанный с первым датчиком давления и электрически связанный с измерительной электроникой. В соответствии с вариантом реализации, системный контроллер сконфигурирован для приема первого измерения давления от первого датчика давления и для приема одной или нескольких характеристик потока от измерительной электроники. Системный контроллер дополнительно сконфигурирован для определения статического давления флюида на основании давления флюида в трубопроводе и одной или нескольких характеристик потока. В соответствии с вариантом реализации, системный контроллер дополнительно сконфигурирован для определения того, содержит ли флюид, по меньшей мере, некоторое количество газа, на основании статического давления флюида.

Измерительная электроника для вибрационного датчика, расположенного в трубопроводе с протекающим флюидом и связанный флюидом с одним или несколькими датчиками давления предоставляется в соответствии с вариантом реализации. Измерительная электроника сконфигурирована для измерения одной или нескольких характеристик потока флюида, текущего через сборку датчика и приема первого сигнала давления, указывающего статическое давление флюида в трубопроводе. В соответствии с вариантом реализации, измерительная электроника дополнительно сконфигурирована для определения статического давления флюида на основании первого сигнала давления и одной или нескольких измеренных характеристик потока, и для определения, содержит ли флюид, по меньшей мере, некоторое количество газа на основании статического давления флюида.

Способ для управления расходомерной системой для флюида, включающей в себя флюид, текущий через трубопровод, первый датчик давления, расположенный в трубопроводе, и вибрационный измеритель, включающий в себя сборку датчика, связанный флюидом с первым датчиком давления, предоставляется в соответствии с вариантом реализации. Способ содержит этапы измерения давления флюида в трубопроводе, используя первый датчик давления и измеряя одну или несколько характеристик потока флюида, используя вибрационный измеритель. В соответствии с вариантом реализации, способ дополнительно содержит этап определения статического давления флюида на основании давления флюида в трубопроводе и одной или нескольких характеристик потока. В соответствии с вариантом реализации, способ дополнительно содержит этап определения, содержит ли флюид, по меньшей мере, некоторое количество газа на основании статического давления флюида.

ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с объектом, расходомерная система для флюида содержит:

трубопровод с протекающим флюидом;

первый датчик давления, расположенный в трубопроводе и определяющий первое давление в трубопроводе;

вибрационный измеритель, включающий в себя:

сборку датчика, расположенную в трубопроводе вблизи первого датчика давления и связанную флюидом с первым датчиком давления; и

измерительная электроника, электрически связанная со сборкой датчика и сконфигурированная для приема одного или нескольких сигналов датчика и измерения одной или нескольких характеристик потока;

системный контроллер, электрически связанный с первым датчиком давления и электрически связанный с измерительной электроникой и сконфигурированный для: приема первого измерения давления от первого датчика давления; приема одной или нескольких характеристик потока от измерительной электроники; определения статического давления флюида на основании давления флюида в трубопроводе и одной или нескольких характеристик потока и определения, содержит ли флюид, по меньшей мере, некоторое количество газа, на основании статического давления флюида.

Предпочтительно системный контроллер дополнительно сконфигурирован для определения того, что флюид содержит, по меньшей мере, некоторое количество газа, если статическое давление флюида оказывается вне порогового значения или диапазона значений.

Предпочтительно системный контроллер дополнительно сконфигурирован для регулировки расхода флюида, если статическое давление флюида оказывается вне порогового значения или диапазона значений.

Предпочтительно регулировка может содержать увеличение давления в трубопроводной линии.

Предпочтительно регулировка может содержать снижение расхода флюида.

Предпочтительно пороговое значение или диапазон значений основаны на давлении насыщения флюида.

Предпочтительно системный контроллер дополнительно сконфигурирован для определения давления насыщения на основании измеренной температуры и плотности флюида.

Предпочтительно системный контроллер дополнительно сконфигурирован для определения усиления привода, сравнения усиления привода с пороговым значением и определения того, что статическое давление оказывается вне порогового значения или диапазона значений, если усиление привода превышает пороговое значение.

Предпочтительно определенное статическое давление содержит статическое давление флюида в пределах сборки датчика.

В соответствии с другим объектом, измерительная электроника для вибрационного датчика, расположенная в трубопроводе с протекающим флюидом и связанная флюидом с одним или несколькими датчиками давления, сконфигурирована для:

измерения одной или нескольких характеристик потока флюида, текущего через сборку датчика;

приема первого сигнала давления, указывающего статическое давление флюида в трубопроводе;

определения статического давления флюида на основании первого сигнала давления и одной или нескольких измеренных характеристик потока; и

определения того, содержит ли флюид, по меньшей мере, некоторое количество газа, на основании статического давления флюида.

Предпочтительно измерительная электроника дополнительно сконфигурирована для определения того, что флюид содержит, по меньшей мере, некоторое количество газа, если статическое давление флюида оказывается вне порогового значения или диапазона значений.

Предпочтительно измерительная электроника дополнительно сконфигурирована для регулировки расхода флюида, если статическое давление флюида оказывается вне порогового значения или диапазона значений.

Предпочтительно регулировка содержит увеличение давления в трубопроводной линии.

Предпочтительно регулировка содержит снижение расхода флюида.

Предпочтительно пороговое значение или диапазон значений основаны на давлении насыщения флюида.

Предпочтительно измерительная электроника дополнительно сконфигурирована для определения давления насыщения на основании измеренной температуры и плотности флюида.

Предпочтительно измерительная электроника дополнительно сконфигурирована для определения усиления привода, сравнения усиления привода с пороговым значением и определения того, что статическое давление оказывается вне порогового значения или диапазона значений, если усиление привода превышает пороговое значение.

Предпочтительно определенное статическое давление содержит статическое давление флюида в пределах сборки датчика.

В соответствии с другим объектом, способ для управления расходомерной системой для флюида, включающей в себя флюид, текущий через трубопровод, первый датчик давления, расположенный в трубопроводе, и вибрационный измеритель, включающий в себя сборку датчика, связанную флюидом с первым датчиком давления, содержит этапы:

измерения давления флюида в трубопроводе, используя первый датчик давления;

измерения одной или нескольких характеристик потока флюида, используя вибрационный измеритель;

определения статического давления флюида на основании давления флюида в трубопроводе и одной или нескольких характеристик потока; и

определения того, содержит ли флюид, по меньшей мере, некоторое количество газа, на основании статического давления флюида.

Предпочтительно способ дополнительно содержит этап определения содержит ли флюид, по меньшей мере, некоторое количество газа, если статическое давление флюида оказывается вне порогового значения или диапазона значений.

Предпочтительно способ дополнительно содержит этап регулировки расхода флюида, если статическое давление флюида оказывается вне порогового значения или диапазона значений.

Предпочтительно регулировка содержит увеличение давления в трубопроводной линии.

Предпочтительно регулировка содержит снижение расхода флюида.

Предпочтительно пороговое значение или диапазон значений основаны на давлении насыщения флюида.

Предпочтительно способ дополнительно содержит этап определения давления насыщения на основании измеренной температуры и плотности флюида.

Предпочтительно способ дополнительно содержит этапы:

определения усиления привода;

сравнения усиления привода с пороговым значением; и

определения того, что статическое давление оказывается вне порогового значения или диапазона значений, если усиление привода превышает пороговое значение.

Предпочтительно этап определения статического давления содержит определение статического давления флюида в пределах сборки датчика.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает вибрационный измеритель в соответствии с вариантом реализации.

Фиг.2 - измерительная электроника для вибрационного измерителя в соответствии с вариантом реализации.

Фиг.3 - расходомерная система для флюида в соответствии с вариантом реализации.

Фиг.4 - график зависимости статического давления от местоположения расходомерной системы для флюида в соответствии с вариантом реализации.

Фиг.5 - график зависимости давления насыщения от плотности при постоянной температуре для обычного семейства углеводородов в соответствии с вариантом реализации.

Фиг.6 - подпрограмма обработки в соответствии с вариантом реализации.

Фиг.7 - график зависимости усиления привода от среднего паросодержания в соответствии с вариантом реализации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чертежи на Фиг.1-7 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант из вариантов реализации системы управления расходом. С целью пояснения принципов изобретения некоторые обычные объекты были упрощены или исключены. Специалисты в данной области техники увидят возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалисты в данной области техники увидят, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации системы управления расходом. Таким образом, описываемые ниже варианты реализации не ограничиваются описываемыми ниже конкретными примерами, но только пунктами формулы и их эквивалентами.

На Фиг.1 показан вибрационный измеритель 5 в виде расходомера Кориолиса, содержащего сборку 10 датчика и измерительную электронику 20 в соответствии с вариантом реализации изобретения. Сборка 10 датчика и измерительная электроника 20 могут быть электрически связаны с помощью соединительных кабелей 100. В показанном варианте реализации сборка 10 датчика принимает текущий флюид.

В показанном варианте реализации измерительная электроника 20 соединяется со сборкой 10 датчика для измерения одного или нескольких параметров протекающего материала, например плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры, и для получения другой информации. Хотя измерительная электроника 20 показана как связанная с единственной сборкой 10 датчика, следует отметить, что измерительная электроника 20 может быть связана с множественными сборками расходомера, а также с множественной дополнительной измерительной электроникой 20. Кроме того, следует отметить, что хотя вибрационный измеритель 5 описан как содержащий расходомер Кориолиса, вибрационный измеритель 5 с таким же успехом может содержать другой тип вибрационного измерителя, например, вибрационный денситометр, вибрационный объемный расходомер или некоторый другой вибрационный измеритель, который не имеет всех измерительных возможностей расходомеров Кориолиса. Поэтому настоящее изобретение не следует ограничивать расходомерами Кориолиса. Практически измерительная электроника 20 может быть связана с другими типами сборок датчика, с текущим флюидом или стационарным флюидом.

Сборка 10 датчика включает в себя пару фланцев 101 и 101′, манифольды 102 и 102′ и расходомерные трубопроводы 103A и 103B. Манифольды 102, 102′ прикреплены к противоположным концам расходомерных трубопроводов 103A, 103B. Фланцы 101 и 101′ расходомера Кориолиса прикреплены к противоположным концам разделителя (проставки) 106. Проставка 106 поддерживает определенное расстояние между манифольдами 102 и 102′, чтобы предотвратить нежелательные колебания в трубопроводах 103A и 103B. Расходомерные трубопроводы 103A и 103B вытянуты наружу от манифольдов по существу параллельным образом. Когда датчик 10 вставляется в трубопроводную магистраль (не показана), которая переносит текучий материал, материал входит в сборку 10 датчика через фланец 101, проходит через впускной манифольд 102, где суммарное количество материала направляется в трубопроводы 103A, 103B, протекает через трубопроводы 103A, 103B и назад, в выпускной манифольд 102′, где материал выходит из сборки 10 датчика через фланец 101′. Как показано, фланцы 101 и 101′ и, таким образом, трубопровод, присоединенный к фланцам 101, 101′ (см. Фиг.3), содержит диаметр D₁, хотя каждый из расходомерных трубопроводов 103A и 103B содержат уменьшенный диаметр D₂. Потенциальное снижение площади поперечного сечения потока подробнее обсуждается ниже.

Сборка 10 датчика может включать в себя привод 104. Привод 104 показан как прикрепленный к расходомерным трубопроводам 103A, 103B в положении, где привод 104 может возбуждать колебания трубопроводов 103A, 103B на приводной моде, например. Привод 104 может содержать одно из многих хорошо известных устройств, например катушку, установленную на трубопроводе 103A, и противостоящий магнит, установленный на трубопроводе 103B. Приводной сигнал в виде переменного тока может быть предоставлен измерительной электроникой 20, например, по каналу 110, и пропущен через катушку, чтобы возбудить колебания обоих трубопроводов 103A, 103B относительно изгибных осей W-W и W′-W′.

Сборка 10 датчика также включает в себя пару тензометрических датчиков 105, 105′, которые прикреплены к расходомерным трубопроводам 103A, 103B. В соответствии с вариантом реализации изобретения, тензометрические датчики 105, 105′ могут быть электромагнитными детекторами, например тензометрическими магнитами и тензометрическими индукционными катушками, которые производят тензометрические сигналы, отображающие скорость перемещения и положение трубопроводов 103A, 103B. Например, тензометрические датчики 105, 105′ могут подавать тензометрические сигналы на измерительную электронику 20 по каналам 111, 111′. Специалисты в данной области техники увидят, что перемещение трубопроводов 103A, 103B пропорционально определенным параметрам текущего материала, например массовому расходу и плотности материала, текущего через трубопроводы 103A, 103B.

Сборка 10 датчика может дополнительно включать в себя температурный датчик 107, например резистивное температурное устройство (RTD) для измерения температуры флюида в расходомерных трубопроводах 103A, 103B. Датчик RTD может быть электрически связанным с измерительной электроникой 20 через соединительный кабель 112.

В соответствии с вариантом реализации изобретения, измерительная электроника 20 принимает тензометрические сигналы от тензометрических датчиков 105, 105′. Канал 26 может предоставить входное и выходное средство, которое позволяет одной или нескольким измерительным электроникам 20 взаимодействовать с оператором. Измерительная электроника 20 может измерять один или несколько параметров исследуемого флюида, например разность фаз, частоту, временную задержку (разность фаз, поделенную на частоту), плотность, массовый расход, объемный расход, суммарный массовый расход, температуру, и может получать другую информацию.

На Фиг.2 показана измерительная электроника 20, обозначенная на Фиг.1, в соответствии с вариантом реализации изобретения. Измерительная электроника 20 может включать в себя интерфейс 201 и систему 203 обработки данных. Система 203 обработки данных может включать в себя систему 204 памяти. Система 204 памяти может содержать внутреннюю память, как это показано, или, альтернативно, может содержать внешнюю память. Измерительная электроника 20 может создавать приводной сигнал 211 и подавать приводной сигнал 211 на привод 104, показанный на Фиг.1. Измерительная электроника 20 также может принимать сигналы 210 датчика от сборки 10 датчика, например от тензометрических датчиков 105, 105′, через кабельные соединения 111, 111′, показанные на Фиг.1. В некоторых вариантах реализации сигналы 210 датчика могут быть приняты от привода 104. Измерительная электроника 20 может функционировать как денситометр или может функционировать как расходомер, включая в себя работу в качестве расходомера Кориолиса. Следует отметить, что измерительная электроника 20 также может работать как сборка вибрационного расходомера некоторого другого типа, и предоставленные конкретные примеры не должны ограничивать объем притязаний настоящего варианта реализации изобретения. Измерительная электроника 20 может обрабатывать сигналы 210 датчика для получения одной или нескольких характеристик потока материала, текущего через трубопроводы 103A, 103B.

Интерфейс 201 может принимать сигналы 210 датчика от привода 104 или от тензометрических датчиков 105, 105′ через кабельные соединения 110, 111, 111′. Интерфейс 201 может выполнять любое необходимое или желаемое преобразование сигнала, например любого рода форматирование, усиление, буферизацию и т.д. Альтернативно, некоторые или все преобразования сигнала могут быть выполнены в системе 203 обработки данных. Кроме того, интерфейс 201 может обеспечить обмен данными между измерительной электроникой 20 и внешними устройствами. Интерфейс 201 может быть приспособлен для любого типа электронной, оптической или беспроводной связи.

Интерфейс 201 в одном варианте реализации может включать в себя цифровой преобразователь (не показан), причем сигналы 210 датчика содержат аналоговые сигналы датчика. Цифровой преобразователь может осуществлять выборку и оцифровывать аналоговые сигналы датчика и производить цифровые сигналы датчика. Цифровой преобразователь может также выполнить любое необходимое прореживание, причем цифровой сигнал датчика прореживается, чтобы сократить объем необходимой обработки сигнала и сократить время обработки.

Система 203 обработки данных может управлять работой измерительной электроники 20 и обрабатывать измерения потока от сборки 10 датчика. Система 203 обработки данных может выполнять обработку данных, требуемую для выполнения одной или нескольких подпрограмм обработки, а также может обрабатывать данные измерений потока для получения одной или нескольких характеристик потока.

Система 203 обработки данных может содержать универсальный компьютер, микропроцессорную систему, логическую схему или некоторое другое универсальное или специализированное устройство обработки данных. Система 203 обработки данных может быть распределена по множеству устройств обработки данных. Система 203 обработки данных может включать в себя любого вида составной или независимый электронный носитель данных, например систему 204 памяти.

Следует понимать, что измерительная электроника 20 может включать в себя различные другие компоненты и функции, которые общеизвестны в данной области техники. Эти дополнительные признаки не включены в описание и чертежи для краткости. Поэтому настоящее изобретение не следует ограничивать конкретными показанными и рассмотренными вариантами реализации.

На Фиг.3 показана расходомерная система 300 для флюида в соответствии с вариантом реализации. Расходомерная система 300 для флюида содержит трубопровод 301, включающий в себя впуск 301A флюида и выпуск 301B флюида. Трубопровод включает в себя фланцевое соединение 301′, где впуск 301А флюида может быть присоединен к остальной части трубопровода 301. Например, при перекачке потребителю впуск 301A флюида может быть частью системы продавца, тогда как остающиеся компоненты ниже по течению относительно фланцевого соединения 301′ содержат участок системы покупателя.

Как показано, вибрационный измеритель 5 может быть расположен в трубопроводе 301 и содержать участок расходомерной системы 300 для флюида. В соответствии с вариантом реализации, трубопровод 301 дополнительно включает в себя первый управляющий клапан 302 для флюида, первый датчик 303 давления, второй датчик 304 давления и второй управляющий клапан 305 для флюида, которые все электрически связаны с измерительной электроникой 20 через соединительные кабели 306, 307, 308 и 309.

Кроме того, на Фиг.3 показан системный контроллер 310, который электрически связан с измерительной электроникой 20 с помощью соединительного кабеля 311. Кроме того, как показано, трубопровод 301 связывает флюидом вышеупомянутые компоненты.

Следует отметить, что хотя первый и второй клапаны 302, 305 и первый и второй датчики 303, 304 давления показаны как непосредственно электрически связанные с измерительной электроникой 20, в других вариантах реализации эти компоненты могут быть непосредственно электрически связанными с системным контроллером 310. Поэтому настоящий вариант реализации не должен быть ограничен точной конфигурацией, показанной на чертежах. Поэтому системный контроллер 310 может содержать централизованную систему обработки данных, универсальный компьютер или универсальное или специализированное устройство обработки данных некоторого другого типа, которое может обрабатывать и сигналы, принятые от датчиков 303, 304 давления, и сигналы от измерительной электроники 20 вибрационного измерителя 5. Поэтому системный контроллер 310 может не содержать участок вибрационного измерителя 5, а может быть сконфигурированным для обработки сигналов от вибрационного измерителя 5. Системный контроллер 310 может также быть электрически связанным с пользовательским интерфейсом (не показан). Это может позволить пользователю конфигурировать системный контроллер 310 в соответствии с пользовательским предпочтением или в соответствии с требованиями.

В соответствии с вариантом реализации, расходомерной системой 300 для флюида можно управлять так, что флюид, текущий через расходомерную систему 300 для флюида, остается при давлении, выше давления насыщения флюида. Можно отметить, что флюид в пределах расходомерной системы 300 для флюида может содержать чистое вещество или смесь двух или более веществ. Поэтому давление насыщения флюида может варьироваться исходя из конкретного вещества(-в), текущего через систему 300. Можно отметить, что газ, выделяющийся из жидкости, может не создавать проблемы в трубопроводе 301; однако, газ может создать проблемы измерений, когда он присутствует в сборке 10 датчика вибрационного измерителя 5, а также и в других компонентах расходомерной системы 300 для флюида. Кроме того, в пределах сборки 10 датчика, а не в других частях магистрального трубопровода 301, давление флюида, скорее всего, будет ниже давления насыщения. Одна из причин для этого заключается в том, что полная площадь сечения расходомерных трубопроводов 103 A и 103B сборки 10 датчика обычно бывает меньше, чем площадь сечения магистрального трубопровода, как отмечено выше в связи с диаметром D₁ магистрального трубопровода и диаметром D₂ расходомерного трубопровода, который меньше, чем D₁. Различие в площади сечения обычно еще больше в сборках датчика с единственным расходомерным трубопроводом, по сравнению со сборками датчика с двойным расходомерным трубопроводом, как показано на Фиг.1, где расход распределяется между двумя расходомерными трубопроводами 103A, 103B. Причина этого заключается в том, что датчики с единственным расходомерным трубопроводом обычно требуют большей силы Кориолиса для получения измеримого времени задержки между тензометрическими датчиками. Сила Кориолиса, производимая движением массы через вращательную эталонную рамку, пропорциональна ее скорости. Общий способ для увеличения силы Кориолиса заключается в увеличении скорости потока флюида посредством уменьшения площади сечения.

Чтобы понять, как поддержать давление флюида выше давления насыщения, важно понять, какие факторы могут влиять на давление флюида, когда он течет через систему 300. Как известно, в пределах данного контролируемого объема масса сохраняется. Предполагая несжимаемую жидкость, скорость, с которой масса входит в контролируемый объем, равна скорости, с которой она выходит из него. Этот принцип может быть проиллюстрирован с использованием уравнения (1) и Фиг.3. Двигаясь от точки 331 к точке 333 в пределах расходомерной системы 300 для флюида, масса сохраняется в каждой точке. Однако имеется снижение площади сечения потока, когда флюид двигается от точки 331 к точке 332, поскольку диаметр площади потока уменьшается от полной площади потока, задаваемой диаметром D₁ магистрального трубопровода 301, до полной площади потока, задаваемой расходомерными трубопроводами 103A и 103B сборки 10 датчика, каждый из которых имеет диаметр D₂, или расходомерным трубопроводом сборки датчика с единственным расходомерным трубопроводом, имеющим диаметр D₂. Снижение площади сечения потока требует того, чтобы скорость флюида увеличилась, чтобы поддержать тот же самый массовый расход, как иллюстрируется уравнением (1).

m ˙ 331 = ρ 331 ν 331 A 331 = ρ 332 ν 332 A 332 = m ˙ 332 (1)

где:

m ˙ - массовый расход;

ρ - плотность флюида;

v - средняя скорость флюида; и

A - полная площадь сечения.

Предполагая, что плотность флюида остается постоянной, что является допустимым предположением для многих флюидов, можно видеть, что скорость флюида увеличивается в сборке 10 датчика, чтобы поддержать тот же самый массовый расход, поскольку площадь сечения уменьшается от точки 331 к точке 332.

Кроме того, из уравнения Бернулли следует, что полное давление в пределах системы равно сумме динамического давления, гидростатического давления и статического давления. Статическое давление представляет собой термодинамическое давление в точке в пределах флюида, и динамическое давление - это дополнительное давление, определяемое скоростью потока. Гидростатическое давление является дополнительным давлением, вызванным изменением давления при поднятии над опорной плоскостью.

P_total=P_static+P_dynamic+P_hydrostatic (2)

где:

P_dynamic=ρ v²/2 (3)

P_hydrostatic=ρgz (4)

где:

g - ускорение силы тяжести; и

z - величина подъема над опорной плоскостью.

Поэтому, если предполагается, что флюид в пределах системы содержит несжимаемый, невязкий, безвихревой поток, то из уравнения Бернулли следует уравнение (5).

Constant=ρ v²/2+ρgz+P_static (5)

Если изменением давления, обусловленным высотой (гидростатическое давление), пренебречь для расходомерной системы 300 для флюида, что является разумным предположением для большинства систем, то уравнение (5) может быть переписано для точек 331 и 332 следующим образом:

(ρ v²/2+P_static)₃₃₁=(ρ v²/2+P_static)₃₃₂ (6)

В расходомерной системе 300 для флюида, когда флюид перемещается от точки 331 с внешней стороны сборки 10 датчика к точке 332 в пределах сборки 10 датчика, то получается изменение скорости, чтобы сохранить массовый расход. Поэтому, поддерживая соотношение, устанавливаемое уравнением (6), динамическое давление ρv²/2 значительно увеличивается - как квадрат скорости, приводя к снижению статического давления. Когда флюид вытекает из сборки 10 датчика, снова в трубопровод 301 к точке 333, где площадь сечения увеличива