Компенсация тепловых напряжений в вибрационном расходомере с изогнутым трубопроводом

Компенсация тепловых напряжений в вибрационном расходомере с изогнутым трубопроводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к вибрационному расходомеру с изогнутым трубопроводом и, более конкретно, к компенсации тепловых напряжений в вибрационном расходомере с изогнутым трубопроводом.

2. Формулировка проблемы

Вибрационные трубопроводные датчики, например, массовые расходомеры Кориолиса и вибрационные денситометры, обычно действуют посредством регистрации движения колеблющегося трубопровода, который содержит текущий материал. Свойства, связанные с материалом в трубопроводе, например, массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены обработкой измерительных сигналов, принятых от преобразователей смещения, связанных с трубопроводом. Колебательные моды колеблющейся и заполненной материалом системы, вообще говоря, определяются суммарной массой, жесткостью и параметрами демпфирования самого трубопровода и содержащегося в нем материала.

Типичный массовый расходомер Кориолиса включает в себя один или несколько трубопроводов, которые присоединяются к линейной трубопроводной магистрали, или другой транспортной системе, и переносят в системе материал, например, флюиды, шламы, эмульсии, и т.п. Каждый трубопровод может характеризоваться набором собственных колебательных мод, включая, например, простые изгибные моды, крутильные моды, радиальные моды, и связанные моды. В обычном применении эффекта Кориолиса для измерения массового расхода, трубопровод возбуждается на одной или нескольких колебательных модах, когда материал течет через трубопровод, и смещение трубопровода измеряется в точках, разнесенных вдоль трубопровода. Возбуждение обычно обеспечивается приводом, например, электромеханическим устройством, например, приводом с индукционной катушкой, который периодически возбуждает трубопровод на звуковых частотах. Массовый расход может быть определен измерением запаздывания, или измерением разности фаз между смещениями в местах расположения преобразователей. Частота колебательного отклика может быть измерена единственным преобразователем, причем частота используется для определения плотности материала в расходомере. Обычно используются два таких преобразователя (или измерительных преобразователя) для измерения колебательного отклика расходомерного трубопровода, или трубопроводов, и обычно они располагаются выше и ниже по течению относительно привода. Два измерительных преобразователя соединяются с измерительной электроникой. Измерительная электроника принимает сигналы от двух измерительных преобразователей и обрабатывает сигналы для получения измерения массового расхода, среди прочего. Вибрационные расходомеры, включающие в себя массовые расходомеры Кориолиса и денситометры, используют, поэтому, один или несколько расходомерных трубопроводов, в которых для измерения флюида возбуждаются колебания.

Вибрационные измерители могут быть использованы с горячими или холодными текущими материалами. Однако, в расходомере возникают тепловые напряжения, когда расходомерный трубопровод, или трубопроводы, имеют температуру, отличную от других частей расходомерной сборки. Например, когда горячий флюид внезапно вводится в холодный расходомер, расходомерный трубопровод может расшириться в длину, но оказывается ограниченным (относительно) холодным кожухом. Эта ситуация известна как тепловой удар. В более общей установившейся ситуации, флюид остается горячим, но окружающая среда оказывается холодной, и в результате, между участками расходомера образуется температурный градиент.

В типичном расходомере тепловое расширение, или сжатие, могут быть ограничены, или предотвращены конструкцией расходомера. При этом, тепловые различия в расходомере создают тепловые напряжения в расходомерном трубопроводе, или трубопроводах. Например, осевое расширение или сжатие трубопровода могут быть ограничены кожухом расходомера.

Патент США № 6327915, автор Van Cleve, раскрывает расходомер Кориолиса с прямым трубопроводом, включающий в себя балансную шину и температурные датчики S1-S4. Отдельный температурный датчик S4 используется для измерения температуры кожуха. Сеть температурных датчиков предоставляет информацию о температуре, которая используется для выполнения компенсации тепловых напряжений, причем изменения температуры приводят к силам сжатия или растяжения в колеблющемся трубопроводе, влияя на резонансную частоту прямого расходомерного трубопровода.

Вибрационный расходомер с прямым трубопроводом, вследствие его формы, не испытывает изгибных напряжений, как это имеет место в расходомере с изогнутым трубопроводом. Вибрационный расходомер с прямым трубопроводом не требует множественных измерений температуры кожуха или измерений температуры кожуха в определенных местоположениях, что может влиять на изгибные напряжения трубопровода.

Известно, что расходомеры Кориолиса, имеющие двойные изогнутые трубопроводы имеют наибольшую точность при измерениях расхода. Они имеют высокую точность и при измерениях плотности, но все же не столь точны, как некоторые производимые в настоящее время денситометры, имеющие единственный прямой трубопровод.

Однако, несмотря на их преимущества, денситометры с прямым трубопроводом имеют и недостатки. Прямые и относительно жесткие расходомерные трубопроводы не могут свободно расширяться или сжиматься вследствие ограничений кожухом и другими составляющими частями. Образующееся тепловое сжатие или растяжение прямого трубопровода вибрационного денситометра изменяет его резонансную частоту. Этот эффект от нагревания или охлаждения, с образующимся ограниченным расширением или сжатием расходомера, называют тепловым напряжением.

В денситометрах с единственным прямым трубопроводом точность измерения отчасти достигается посредством включением сильфонов с обоих концов активного расходомерного трубопровода, причем сильфоны допускают тепловое расширение и сжатие сборки расходомера. Поэтому, сильфоны изолируют расходомерный трубопровод от теплового напряжения, которое в противном случае могло бы изменить частоту расходомерного трубопровода и, таким образом, снизить точность расходомера.

Сильфоны имеют несколько недостатков. Во-первых, они ограничивают номинальное значение давления флюида в расходомере. Во-вторых, они ухудшают возможности расходомера после санитарного обслуживания, если сильфоны захватывают и удерживают текущий материал после остановки потока. В-третьих, сильфоны требуют более дорогостоящей и сложной конструкции, и поэтому имеют более высокую стоимость.

Объекты изобретения

В одном объекте изобретения, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом содержит: датчик Т_Т температуры расходомерного трубопровода, прикрепленный к одному или нескольким изогнутым расходомерным трубопроводам вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, с датчиком Т_Т температуры расходомерного трубопровода, создающим сигнал температуры расходомерного трубопровода;

множество датчиков Т_С температуры кожуха, прикрепленных к одному или нескольким местоположениям кожуха вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, и создающих сигнал температуры кожуха, причем множество сопротивлений датчиков температуры кожуха в одном или нескольких местоположениях на кожухе формируют общее сопротивление датчиков кожуха, связанное со значимостью в температурном отношении одного или нескольких местоположений на кожухе; и

измерительная электроника, сконфигурированная для приема сигнала температуры расходомерного трубопровода, приема сигнала температуры кожуха, и компенсации тепловых напряжений вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, используя сигнал температуры расходомерного трубопровода и сигнал температуры кожуха.

Предпочтительно, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом содержит вибрационный расходомер с единственным изогнутым трубопроводом.

Предпочтительно, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом содержит вибрационный расходомер с двойным изогнутым трубопроводом.

Предпочтительно, по меньшей мере, один датчик Т_С температуры кожуха содержит множественные датчики Т_С температуры кожуха, которые создают показательный для температуры кожуха сигнал.

Предпочтительно, одно или несколько местоположений на кожухе содержат два или несколько местоположений на кожухе, причем множество датчиков Т_С температуры кожуха формируют заданное отношение сопротивлений датчиков кожуха, связанное со значимостью в температурном отношении каждого местоположения на кожухе двух или нескольких местоположений на кожухе.

Предпочтительно, измерительная электроника дополнительно сконфигурирована для компенсации изменения изгибного напряжения изогнутого трубопровода с изменением температуры для вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, с компенсацией, использующей сигнал датчика температуры расходомерного трубопровода и сигнал температуры кожуха.

Предпочтительно, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом включает в себя манифольд и первый датчик Т_С температуры кожуха располагается на кожухе по существу у манифольда.

Предпочтительно, второй датчик Т_С температуры кожуха располагается по существу на кожухе между концами трубопровода.

В одном объекте изобретения, расходомер с изогнутым трубопроводом содержит:

датчик Т_Т температуры расходомерного трубопровода, прикрепленный к одному или нескольким изогнутым расходомерным трубопроводам вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, с датчиком Т_Т температуры расходомерного трубопровода, создающим сигнал температуры расходомерного трубопровода;

множество датчиков Т_С температуры кожуха, прикрепленных в двух или нескольких местоположениях на кожухе вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом и создающих сигнал температуры кожуха, причем множество сопротивлений датчиков температуры кожуха в двух или нескольких местоположениях на кожухе формирует заданное сопротивление датчиков кожуха, связанное со значимостью в температурном отношении двух или нескольких местоположений на кожухе,

измерительная электроника, сконфигурированная для приема сигнала температуры расходомерного трубопровода, приема сигнала температуры кожуха, и компенсации тепловых напряжений вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, используя сигнал температуры расходомерного трубопровода и сигнал температуры кожуха.

Предпочтительно, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом содержит вибрационный расходомер с единственным изогнутым трубопроводом.

Предпочтительно, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом содержит вибрационный расходомер с двойным изогнутым трубопроводом.

Предпочтительно, множественные датчики Т_С температуры кожуха создают показательный для температуры кожуха сигнал.

Предпочтительно, измерительная электроника дополнительно сконфигурирована для компенсации изменения изгибного напряжения изогнутого трубопровода с изменением температуры для вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, с компенсацией, используя сигнал температуры расходомерного трубопровода и сигнал температуры кожуха.

Предпочтительно, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом включает в себя манифольд, и первый датчик Т_С температуры кожуха располагается на кожухе по существу у манифольда.

Предпочтительно, второй датчик Т_С температуры кожуха располагается по существу на кожухе между концами трубопровода.

В одном объекте изобретения, способ компенсации тепловых напряжений в вибрационном расходомере с изогнутым трубопроводом содержит:

измерение температуры расходомерного трубопровода изогнутого расходомерного трубопровода для вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом и создание сигнала температуры расходомерного трубопровода;

измерение температуры кожуха, используя множество датчиков температуры кожуха, прикрепленных к одному или нескольким местоположениям кожуха вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, и создание сигнала температуры кожуха, причем множество сопротивлений датчиков температуры кожуха в одном или нескольких местоположениях на кожухе формирует общее сопротивление датчиков кожуха, связанное со значимостью в температурном отношении одного или нескольких местоположений на кожухе; и

компенсацию тепловых напряжений вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, используя сигнал температуры расходомерного трубопровода и сигнал температуры кожуха.

Предпочтительно, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом содержит вибрационный расходомер с единственным изогнутым трубопроводом.

Предпочтительно, вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом содержит вибрационный расходомер с двойным изогнутым трубопроводом.

Предпочтительно, множество датчиков температуры кожуха создают показательный для температуры кожуха сигнал.

Предпочтительно, одно или несколько местоположений на кожухе содержат два или несколько местоположений на кожухе, причем два или несколько датчиков температуры кожуха формируют заданное отношение сопротивлений датчиков кожуха, связанное со значимостью в температурном отношении каждого местоположения кожуха двух или нескольких местоположениях на кожухе.

Предпочтительно, дополнительно содержится компенсация изменения с температурой изгибных напряжений вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом, с компенсацией, использующей сигнал температуры расходомерного трубопровода и сигнал температуры кожуха.

Описание чертежей

Фиг.1 изображает расходомер Кориолиса, содержащий сборку расходомера и измерительную электронику.

Фиг.2 - график индуцированной тепловыми напряжениями ошибки как зависимость между квадратом периода трубопровода (Γ²) и разностью температур между температурой трубопровода и общей температурой кожуха.

Фиг.3 - вид в разрезе, иллюстрирующий вибрационный расходомер с изогнутым трубопроводом в соответствии с изобретением.

Фиг.4 - сеть датчиков температуры кожуха вибрационного расходомера с изогнутым трубопроводом в соответствии с другим вариантом реализации изобретения.

Фиг.5 - пример вибрационного расходомера с единственным изогнутым трубопроводом, содержащий сборку датчика и балансную структуру.

Подробное описание изобретения

Чертежи на фиг.1-5 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант изобретения. С целью демонстрации 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 изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается описанными ниже конкретными примерами, но только пунктами формулы и их эквивалентами.

На фиг.1 показан расходомер 5 Кориолиса, содержащий сборку 10 и измерительная электроника 20. Сборка 10 расходомера реагирует на массовый расход и плотность технологического материала. Измерительная электроника 20 присоединяется к сборке 10 измерителя с помощью кабельных соединений 100 для предоставления плотности, массового расхода, и информации о температуре по каналу 26, а также для предоставления другой информации, не существенной для данного изобретения. В данном случае описывается структура расходомера Кориолиса, хотя специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано как денситометр с вибрационным трубопроводом, без дополнительных измерительных возможностей, предоставляемых массовым расходомером Кориолиса.

Сборка 10 расходомера включает в себя пару манифольдов 150 и 150', фланцы 103 и 103', имеющие фланцевые горловины 110 и 110', пару параллельных расходомерных трубопроводов 130 и 130', приводной механизм 180, температурный датчик 190, и пару датчиков 170L и 170R скорости. Расходомерные трубопроводы 130 и 130' имеют две по существу прямые впускные ветви 131 и 131' и две выпускные ветви 134 и 134', которые сходятся друг с другом у установочных узлов 120 и 120' расходомерных трубопроводов. Расходомерные трубопроводы 130 и 130' изгибаются в двух симметричных местоположениях вдоль их длины и по существу параллельны по всей их длине. Стягивающие скобы 140 и 140' служат для задания осей W и W', относительно которых колеблется каждый расходомерный трубопровод.

Боковые ветви 131, 131' и 134, 134' расходомерных трубопроводов 130 и 130' прочно прикреплены к манифольдам 150 и 150'. Это обеспечивает для материала непрерывный и замкнутый тракт через сборку 10 расходомера Кориолиса.

Когда фланцы 103 и 103', имеющие отверстия 102 и 102', соединены, через впускной конец 104 и выпускной конец 104' в технологическую линию (не показана), которая переносит измеряемый технологический материал, материал входит в конец 104 расходомера через отверстие 101 во фланце 103 и проходит через манифольд 150, имеющий поверхность 121. Внутри манифольда 150 материал разделяется, и направляется в расходомерные трубопроводы 130 и 130'. При выходе из расходомерных трубопроводов 130 и 130' технологический материал снова объединяется в единственный поток в пределах манифольда 150' и затем направляется на выпускной конец 104', соединенный фланцем 103', имеющим болтовые отверстия 102', с технологической линией (не показана).

Расходомерные трубопроводы 130 и 130' выбираются и соответственно монтируются на установочных узлах 120 и 120' расходомерных трубопроводов так, чтобы иметь по существу то же самое массовое распределение, моменты инерции и модули Юнга относительно изгибных осей W--W и W'--W', соответственно. Эти изгибные оси проходят через стягивающие скобы 140 и 140'. Поскольку модуль Юнга расходомерных трубопроводов изменяется с температурой, и это изменение влияет на вычисление расхода и плотности, на расходомерном трубопроводе 130' устанавливается резистивный температурный детектор (RTD) 190 для непрерывного измерения температуры расходомерного трубопровода. Температура расходомерного трубопровода и, следовательно, напряжение, появляющееся на RTD для данного протекающего через него тока, определяется температурой проходящего через расходомерную трубку материала. Зависящее от температуры напряжение, появляющееся на RTD, используется с известным способом измерительной электроники 20, чтобы компенсировать изменение упругого модуля расходомерных трубопроводов 130 и 130' вследствие любых изменений температуры расходомерных трубопроводов. Датчик RTD соединяется с измерительной электроникой 20 соединительным кабелем 195.

Оба расходомерных трубопровода 130 и 130' приводятся в движение приводом 180 в противоположных направлениях относительно их соответствующих изгибных осей W и W', что соответствует так называемой первой несинфазной изгибной моде расходомера. Этот механизм 180 привода может содержать любую одну из многих известных конфигураций, например, магнит, установленный на расходомерном трубопроводе 130', и противостоящая индукционная катушка, установленная на расходомерном трубопроводе 130 и через которую проходит переменный ток для возбуждения колебаний обоих расходомерных трубопроводов. Соответствующий приводной сигнал подается измерительной электроникой 20 через соединительный кабель 185 на приводной механизм 180.

Измерительная электроника 20 принимает температурный сигнал RTD на соединительном кабеле 195, и левый и правый сигналы скорости, появляющиеся на соединительных кабелях 165L и 165R, соответственно. Измерительная электроника 20 производит приводной сигнал, появляющийся на соединительном кабеле 185 для привода элемента 180 и возбуждения колебаний трубопроводов 130 и 130'. Измерительная электроника 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости и сигнал RTD для расчета массового расхода и плотности материала, проходящего через сборку 10 расходомера. Эта информация, наряду с другой информацией, подается измерительной электроникой 20 по каналу 26 связи. Канал 26 связи предоставляет входное и выходное средство, которое позволяет измерительной электронике 20 взаимодействовать с оператором или с другими электронными системами. Описание на фиг.1 предоставляется исключительно как пример функционирования расходомера Кориолиса и не предназначено для ограничения принципов настоящего изобретения.

В одном варианте реализации, расходомерные трубопроводы 103A и 103B содержат по существу дельтаобразные расходомерные трубопроводы, как это показано. Альтернативно, в других вариантах реализации, расходомерные трубопроводы могут содержать по существу, U-образные изогнутые расходомерные трубопроводы. Другие изогнутые формы расходомера и/или конфигурации могут быть использованы и находятся в рамках описания и формулы.

Расходомеры с изогнутыми трубопроводами не подвержены таким тепловым напряжениям, которые характерны для расходомеров с прямым трубопроводом. Изогнутые расходомерные трубопроводы, вследствие их формы, могут расширяться и сжиматься независимо от их концов. Хотя прямые трубопроводы испытывают большие осевые напряжения, которые сильно влияют на их частоту, изогнутые трубопроводы испытывают изгибные напряжения, которое только незначительно влияют на их частоту. Таким образом, современные расходомеры с изогнутым трубопроводом используют только температуру трубопровода для компенсации смещения модуля Юнга расходомерного трубопровода, и не компенсируют тепловые напряжения.

Однако, некоторые тепловые напряжения могут сохраняться. Чтобы получить измерения плотности с очень высокой точностью, необходимо компенсировать тепловые напряжения в вибрационных расходомерах с изогнутым трубопроводом.

На фиг.2 показан график вызванной тепловыми напряжениями ошибки квадрата периода трубопровода (Γ²) в зависимости от разности температур между температурой трубопровода и общей температурой кожуха. Измеренная частота (f) колебаний представляет собой величину, обратную периоду (Γ) трубопровода и, поэтому, квадрат периода трубопровода (Γ²) пропорционален плотности, где плотность определяется как ρ≅C(Γ²).

Местоположения измерений температуры кожуха являются критическими в том смысле, что они должны точно предсказывать тепловые напряжения в трубопроводе, причем в разнообразных тепловых условиях. На фиг.2 показано, что когда измерения температуры выполняются в соответствующих местоположениях, то имеется линейное соотношение между разностью температуры (между температурой трубопровода и общей температурой кожуха) и измерением трубопроводного периода/плотности.

Измерения температуры кожуха в трех местоположениях использовались для создания данных на графике. Температурные условия расходомера, использованные для получения данных графика, включали в себя тепловой удар, а также и различные установившиеся состояния.

Учитывая линейное соотношение между разностью температур и ошибкой квадрата периода трубопровода (вследствие теплового напряжения), нетрудно определить константу пропорциональности (K) с помощью тепловой калибровки. Затем, расходомер может быть скомпенсирован относительно ошибки из-за тепловых напряжений.

На фиг.3 показан вид в разрезе вибрационного расходомера 5 с изогнутым трубопроводом в соответствии с изобретением. Вибрационный расходомер 5 с изогнутым трубопроводом включает в себя один или несколько изогнутых расходомерных трубопроводов 131, 131', фланцы 101 и 101', и кожух 300. Кожух 300 может заключать в себе все или часть одного или нескольких изогнутых расходомерных трубопроводов 131, 131'. В некоторых вариантах реализации, кожух 300 может быть удаляемым, или может быть постоянно прикрепленным к фланцам 101 и 101'.

Датчик Т_Т 190 температуры расходомерного трубопровода прикреплен к (или находится в тепловом контакте с), одному или нескольким изогнутым расходомерным трубопроводам 131, 131', и связан с измерительной электроникой 20. Датчик Т_Т 190 температуры расходомерного трубопровода создает соответствующий сигнал температуры расходомерного трубопровода. В некоторых вариантах реализации могут быть использованы множественные датчики температуры расходомерного трубопровода. Однако, следует понимать, что трубопроводы почти немедленно приобретают температуру флюида и, таким образом, множественные датчики на расходомерных трубопроводах не необходимы. Число и положение датчиков температуры расходомерного трубопровода могут быть выбраны в соответствии с ожидаемыми условиями и ожидаемыми текущими материалами.

Температура одного или нескольких расходомерных трубопроводов 131, 131' близко следует температуре текущего материала. В результате, единственного датчика T_T 190 температуры расходомерного трубопровода может быть достаточно для регистрации температуры расходомерного трубопровода, или трубопроводов 131, 131'. Однако, из-за расстояния между кожухом 300 и одним или несколькими изогнутыми расходомерными трубопроводами 131, 131', и из-за функции покрытия кожухом 300, тепловой отклик кожуха 300 будет отличаться от теплового отклика одной или нескольких изогнутых расходомерных трубопроводов 131, 131'.

Множество датчиков Т_С 303 температуры кожуха прикреплены к (или находятся в тепловом контакте с) кожуху 300 и связаны с измерительной электроникой 20, например, показаны датчик Т_С 303A температуры кожуха и датчик Т_С 303B температуры кожуха. Множество датчиков Т_С 303 температуры кожуха создают сигнал температуры кожуха для измерительной электроники 20. Число и положение отдельных датчиков Т_С 303 температуры кожуха может быть выбрано в соответствии с ожидаемыми условиями и ожидаемыми текущими материалами. Число и положение отдельных датчиков Т_С 303 температуры кожуха может быть выбрано в соответствии со значимостью положения относительно тепловых напряжений в трубопроводе. Например, температура фланцев не влияет на тепловые напряжения расходомерного трубопровода, или трубопроводов, и, поэтому, может не потребоваться размещение температурного датчика на фланцах. Вместе с тем, манифольд может иметь двойное влияние, как и температуры кожуха, на тепловые напряжения в трубопроводах и, поэтому, к манифольду могут быть прикреплены два температурных датчика, и только единственный датчик температуры кожуха может оказаться необходимым для кожуха вдали от манифольда. Эти три датчика могут быть соединены последовательно, чтобы образовать объединенный сигнал температуры кожуха.

Общая температура кожуха может включать в себя температуру датчиков температуры кожуха на кожухе, манифольдов, балансных шин, или других компонентов вне расходомерного трубопровода расходомера 5. Показательная температура кожуха может быть сформирована, используя методики электрических схем, например, последовательные или параллельные подключения, чтобы создавался единственный измерительный сигнал общей температуры.

Альтернативно, по меньшей мере, один датчик Т_С 303 температуры кожуха может содержать множественные датчики Т_С 303 температуры кожуха, которые создают показательную температуру кожуха. Множество датчиков Т_С 303 температуры кожуха может быть прикреплено в одном или нескольких местоположениях на кожухе, причем множество сопротивлений датчиков температуры кожуха в одном или нескольких местоположениях на кожухе, формирует общее сопротивление датчиков кожуха, связанное со значимостью в температурном отношении одного или нескольких местоположений на кожухе. Альтернативно, одно или несколько местоположений на кожухе содержат два или несколько местоположений на кожухе, причем множество датчиков Т_С 303 температуры кожуха формирует заданное отношение сопротивлений датчиков кожуха, связанное со значимостью в температурном отношении каждого местоположения на кожухе двух или нескольких местоположений на кожухе.

При работе, тепло передается в кожух 300 главным образом через манифольды на концах расходомерных трубопроводов. Изменения температуры в центре кожуха 300 отстают от изменений температуры на концах расходомера 5. Предпочтительно, кожух 300 формируется из материала, имеющего хорошие параметры теплопередачи так, чтобы тепло распространялось через кожух 300 относительно быстро.

Температура кожуха 300 влияет на измерения расходомера не так, как температура одного или нескольких изогнутых расходомерных трубопроводов 131, 131′. Изменение температуры одного или нескольких расходомерных трубопроводов 131, 131′ (без изменения температуры кожуха 300) изменяет частоту колебаний трубопровода. Изменение частоты колебаний возникает и от изменения упругого модуля, и от изменения теплового напряжения.

Единственный датчик температуры расходомерного трубопровода, прежде всего, используется для компенсации изменения модуля упругости с температурой. Вследствие изогнутости одного или нескольких расходомерных трубопроводов 131, 131′, один или несколько расходомерных трубопроводов 131, 131′ могут изогнуться и перенять большую часть относительного расширения или сокращения кожуха с небольшим напряжением трубопровода или изменением частоты. Это так потому, что в ранее изогнутые трубопроводы не требовали компенсации тепловых напряжений. Изменение температуры только кожуха 300 изменяет частоту колебаний посредством изменения теплового напряжения одного или нескольких расходомерных трубопроводов 131, 131'. Изменение частоты может быть относительно небольшим, но даже малое изменение будет негативно влиять на измерение плотности. Компенсация теплового напряжения в расходомере с изогнутым трубопроводом обеспечит более точное измерение плотности.

Измерения температуры также могут быть использованы для компенсации изменения изгибного напряжения изогнутого трубопровода с изменением температуры для вибрационного расходомера 5 с изогнутым трубопроводом. Операция компенсации может использовать сигнал температуры расходомерного трубопровода и сигнал температуры кожуха. Следует понимать, что температурные эффекты будут иметь различное влияние на расходомер с изогнутым трубопроводом.

Множественные датчики Т_С 303A и 303B температуры кожуха могут предоставить лучшую тепловую картину для кожуха 300. Например, кожух 300 на чертеже включает в себя первый датчик Т_С 303A температуры кожуха, расположенный по существу на входном фланце 101, 101′ расходомера, и второй датчик Т_С 303B температуры кожуха может быть расположен по существу в центре на кожухе 300, в местоположении между концами расходомера 5. Множественные датчики температуры кожуха могут быть включены между концами расходомера, если это желательно.

В показанном варианте реализации, вибрационный расходомер 5 с изогнутым трубопроводом включает в себя манифольды 150 и 150'. Первый датчик Т_С 303A температуры кожуха располагается по существу на одном из манифольдов 150 и 150', вблизи расходомерных трубопроводов 131, 131′ в этом варианте реализации. В результате, первый датчик Т_С 303 температуры кожуха оказывается расположенным для быстрого отклика на тепловой удар, случающегося, например, вследствие значительного изменения температуры поступающего потока материала.

В показанном варианте реализации, второй датчик Т_С 303B температуры кожуха располагается на кожухе 300, вообще говоря, на половине расстояния между концами. В результате, второй датчик Т_С 303B температуры кожуха устанавливается так, чтобы определить по существу установившееся температурное состояние в кожухе 300.

Местоположения датчиков Т_С 303 температуры кожуха могут быть уникальными для конкретной модели расходомера. Оптимальные местоположения датчиков Т_С 303 температуры кожуха могут быть найдены с помощью компьютерного моделирования, и/или из полученных опытным путем данных. Если температурная сеть кожуха спроектирована должным образом, когда кожух может включать в себя манифольды, фланцы, собственно кожух, балансные шины, и любые другие не трубопроводные части расходомера, то единственная температура кожуха, которая отображается комбинацией RTD в температурной сети кожуха, наряду с температурой трубопровода, будет иметь по существу известное математическое соотношение с резонансной частотой расходомера. Следовательно, сопротивление оптимально спроектированной резистивной температурной сети датчика будет иметь известное математическое соотношение для теплового эффекта. Различие между температурой трубопровода и температурой кожуха, измеренное датчиками Т_С 303 температуры кожуха, может быть использовано для компенсации расходомера, используя рассматриваемое здесь известное математическое соотношение.

Если в качестве датчиков температуры используются стандартные Резистивные Температурные Устройства (RTD), то число температурных датчиков может быть выбрано так, чтобы сформировать последовательно соединенную сеть температурных датчиков, с числом датчиков температуры кожуха, также выбираемым для достижения отношения сопротивлений датчиков кожуха по тепловой значимости относительно местоположений на кожухе.

Как пример, если температура основания кожуха вдвое важнее температуры верхней части кожуха при использовании измерений температуры для компенсации температуры расходомера, то вдвое больше элементов температурного датчика могут быть прикреплены к основанию кожуха. Как следствие, изменения температуры в основании кожуха будут иметь двойное действие на электрическое сопротивление датчика, если температура изменяется в верхней части кожуха. Изменение сопротивления трех последовательных температурных датчиков затем делится на три, чтобы дать взвешенную среднюю температуру кожуха 300. Множественные температурные датчики также могут быть помещены параллельно, или в других конфигурациях электрической сети, для согласования с тепловой значимостью областей расходомера 5.

Уравнение компенсации может содержать:

Первый компенсационный член (K1*T_tube) соответствует компенсации модуля расходомерного трубопровода, или трубопроводов. Второй компенсационный член (K2*(T_tube-T_case)) соответствует компенсации тепловых напряжений.

Вообще говоря, если трубопроводы 131, 131′ и кожух 300 выполнены из того же самого материала (обычно это так и есть для изогнутых труб), то тепловые напряжения обычно возникают только при наличии разности температур между средней температурой кожуха и температурой трубопровода.

На фиг.4 показана сеть датчиков температуры кожуха вибрационного расходомера 5 с изогнутым трубопроводом в соответствии с другим вариантом реализации изобретения. В этом варианте реализации, вибрационный расходомер 5 с изогнутым трубопроводом включает в себя датчик Т_Т 190 температуры расходомерного трубопровода, первый датчик Т_С 303A температуры кожуха, и второй датчик Т_С 303B температуры кожуха. Однако, второй датчик Т_С 303B температуры кожуха не содержит стандартное значение сопротивления RTD в этом варианте реализации, и вместо этого чертеж иллюстрирует заказной температурный датчик, который формирует желательное отношение тепловой значимости для кожуха 300. Отношение температурной значимости может быть достигнуто, используя температурные датчики, имеющие заданные значения сопротивления.

В показанном примере, первый датчик Т_С 303A температуры кожуха выбран как имеющий сопротивление, которое эквивалентно стандартному RTD, и второй датчик Т_С 303B температуры кожуха выбран как имеющий сопротивление, которое эквивалентно четырем стандартным RTD. Другие значения сопротивления могут быть выбраны, и другие отношения сопротивлений могут быть созданы. Пос