Устройства и способы определения порога кориолиса

Устройства и способы определения порога кориолиса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройствам расходомера Кориолиса и способам, и в частности к устройствам расходомера Кориолиса и способам для определения операционных порогов для потока многофазной текучей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вибрационные трубопроводные датчики, такие как массовые расходомеры Кориолиса и вибрационные денситометры, обычно функционируют посредством регистрации движения колеблющегося трубопровода, который содержит текущий материал. Свойства, связанные с материалом в трубопроводе, такие как массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены обработкой измерительных сигналов, принятых от преобразователей движения, связанных с трубопроводом. Колебательные моды колеблющейся заполненной материалом системы обычно подвергаются влиянию объединенной массы, жесткостью, и свойствами демпфирования заполненного трубопровода и свойствами содержащегося в нем материала.

Типичный массовый расходомер Кориолиса включает в себя один или несколько трубопроводов (также называемых расходомерными трубками), которые встраиваются в линию магистрального трубопровода или в другую транспортную систему, и пропускают через себя материал в системе, например, текучие среды, шлаки, эмульсии, и т.п.. Каждый трубопровод может рассматриваться как имеющий ряд собственных колебательных мод, включающих в себя, например, простые изгибные, крутильные, радиальные, и моды связанного типа. В обычном применении метода Кориолиса для измерения массового расхода, трубопровод возбуждается на одной или нескольких колебательных модах, когда материал течет через трубопровод, и движение трубопровода измеряется в точках, разнесенных вдоль трубопровода. Возбуждение обычно обеспечивается приводом, например, электромеханическим устройством, таким как привод с линейной обмоткой, который возмущает трубопровод периодическим образом. Массовый расход может быть определен измерением времени задержки или разности фаз между перемещениями в местоположениях преобразователя. Два или несколько таких преобразователей (или тензометрических датчиков) обычно используются для измерения колебательного отклика расходомерных трубопроводов, и обычно располагаются выше и ниже по потоку относительно привода. Аппаратура принимает сигналы от тензометрических датчиков и обрабатывает сигналы для получения измерения массового расхода.

Расходомеры могут использоваться для выполнения измерений массового расхода для самых разнообразных протекающих текучих сред. Одна из областей, в которой потенциально могут использоваться расходомеры Кориолиса - это измерения расхода в нефтяных и газовых скважинах. Продукт таких скважин может содержать многофазный поток, включающий в себя нефть или газ, но также и включающий в себя другие компоненты, включая воду и воздух, например, и/или твердые вещества. Естественно, очень желательно, чтобы измерение расхода было насколько возможно точным, даже для таких многофазных потоков.

Измерители Кориолиса обеспечивают высокую точность для однофазных потоков. Однако, когда расходомер Кориолиса используется для измерения многофазных текучих сред, например, текучих сред, включающих в себя вовлеченный газ, точность измерителя может быть значительно снижена. Это также справедливо для потоков с вовлеченными твердыми веществами и для потоков текучих сред со смешанными фазами, например, когда углеводородные текучие среды содержат воду.

Вовлеченный газ обычно присутствует в виде пузырьков в текущем материале. Размер пузырьков может варьироваться в зависимости от количества имеющегося воздуха, давления протекающего материала, и температуры. Соответственный и существенный источник ошибки возникает в результате нарушения сплошности текучей среды. Нарушение сплошности текучей среды возникает из-за движения газовых пузырьков относительно жидкости в результате колебаний трубопровода. Относительное движение газовых пузырьков в жидкости задается выталкивающей силой, которая подобна силе, заставляющей пузырьки подниматься к поверхности под влиянием гравитации. Однако, в колеблющемся трубопроводе, именно ускорение колеблющегося трубопровода заставляет пузырьки перемещаться с ускорением, большим гравитационного ускорения. Поскольку плотная текучая среда имеет большую массу, чем легкие пузырьки, пузырьки имеют большее ускорение, чем текучая среда в направлении ускорения трубопровода. Вследствие большего ускорения пузырьков, при каждом колебании расходомерного трубопровода, пузырьки двигаются дальше, чем расходомерный трубопровод. Кроме того, движение пузырьков заставляет некоторую часть текучей среды двигаться меньше, чем расходомерный трубопровод. В этом основа проблемы нарушения сплошности. В результате текучая среда, которая имеет меньшую амплитуду колебаний, имеет меньшее ускорение Кориолиса и передает меньшую силу Кориолиса на расходомерный трубопровод, чем это было бы в отсутствии пузырьков. Это приводит к занижаемым расходу и параметрам плотности (отрицательный расход и ошибки измерения плотности), когда присутствует вовлеченный газ. Компенсация нарушения сплошности текучей среды затруднена, поскольку имеется несколько факторов, которые определяют, насколько пузырьки перемещаются относительно текучей среды. Очевидный фактор - это вязкость текучей среды. В очень вязкой текучей среде, пузырьки (или частицы) фактически закрепляются на месте в текучей среде и приводят к небольшим ошибкам определения расхода. На подвижность пузырьков также влияет размер пузырьков. Сопротивление перемещению пузырька пропорционально площади поверхности, тогда как выталкивающая сила пропорциональна объему. Поэтому, очень маленькие пузырьки имеют высокое отношение сопротивления перемещению к выталкивающей силе и имеют тенденцию двигаться вместе с окружающей текучей средой. Маленькие пузырьки впоследствии приводят к малым ошибкам. И наоборот, большие пузырьки имеют тенденцию не двигаться вместе с текучей средой и приводят к большим ошибкам. То же самое справедливо для частиц. Малые частицы имеют тенденцию двигаться вместе с текучей средой и приводят к малым ошибкам.

Разность плотности между текучей средой и газом представляет собой другой фактор, который может давать вклад в погрешность измерений расходомера. Выталкивающая сила пропорциональна разности плотности между текучей средой и газом. Газ высокого давления может иметь достаточно высокую плотность, чтобы влиять на выталкивающую силу и уменьшить эффект нарушения сплошности.

В дополнение к ошибкам измерения, влияние многофазного потока на измерители Кориолиса усиливается демпфированием расходомерного трубопровода, приводя к уменьшению амплитуды колебаний расходомерного трубопровода. Как правило, электронный измеритель компенсирует это уменьшение амплитуды, увеличивая энергию привода, или усиление привода, для поддержания амплитуды. Даже очень малые количества газа могут привести к большому увеличению усиления привода.

Для коррекции ошибок, обусловленных многофазным потоком, используются измеренные для однофазного потока (только жидкость) переменные, включающие в себя плотность, массовый расход, и объемный расход - эти значения обозначаются как опорные значения. Опорные значения используются во время многофазного потока для замены или повышения точности измеряемых переменных. В настоящее время, опорные значения определяются в задаваемой пользователем точке до того, как появятся многофазные условия.

Ранее, усиление привода использовалось для определения того, действительно ли в измерителе имеется многофазный поток. Если усиление привода измерителя оказывается выше некоторого порога, то текучая среда в измерителе рассматривается как многофазный поток, и может быть предпринято корректирующее действие для улучшения точности измеренных значений. В измерителях техники предшествующего уровня используется значение по умолчанию для порога усиления привода. Практически, значение по умолчанию должно быть установлено умеренно высоким, так, чтобы оно работало для большинства применений. Это должно быть сделано по трем причинам: (1) Каждый измеритель Кориолиса имеет различное базовое усиление привода. Именно усиление привода требуется для управления расходомерным трубопроводом в случае исключительно однофазных потоков. Вследствие этого, усиление привода должно быть достаточно большим, чтобы действовать для каждого измерителя. Например, типичное номинальное усиление привода для одного семейства измерителей может быть 2%, тогда как номинальное значение для другого семейства измерителей может быть 20%. Это номинальное значение зависит от многих соображений, включающих в себя силу и конструкцию магнита, конструкцию катушки, и размер/жесткость измерителя; (2) Исключительно жидкие многокомпонентные смеси, составленные из одной или нескольких жидкостей различной плотности, будут иметь тот же самый эффект нарушения сплошности как газовые и жидкие текучие среды, хотя намного меньший. Ошибки, главным образом, незначительны в исключительно жидком многокомпонентном потоке, но могут все же иметься незначительные увеличения усиления привода, которые не должны быть приписаны газу. И снова, порог должен быть достаточно высоким, чтобы не принять исключительно жидкий поток как газовый и жидкий потоки; и (3) Для некоторых применений, может вообще не быть периодов чистой жидкости, на которых основывались бы опорные значения. Однако, часто имеются периоды с основной жидкостью, когда могут существовать только малые следы газа. Порог усиления привода устанавливается достаточно высоким, так, чтобы эти периоды были обработаны как чистая жидкость, чтобы могли быть созданы опорные значения, и периоды с очень высоким содержанием газа могли быть скорректированы. Значение по умолчанию работает для некоторых применений. Однако, для применений, где могут быть только малые количества газа, входящего в измеритель, порог значения по умолчанию может быть слишком высоким. Вследствие спорадического характера усиления привода, и того, что потенциал, который управляет порогом усиления, устанавливается слишком высоким, этот способ не всегда производит опорные значения из периодов с минимальным содержанием газа или вообще без газа. Для применений, где всегда имеется достаточно газа, так, что усиление привода никогда не падает ниже порога, порог значения по умолчанию оказывается слишком низким.

В случаях, где значение порога по умолчанию не является подходящим, оператор должен вручную сконфигурировать расходомер для использования более точного значения. Этот процесс требует, чтобы оператор собирал и осуществлял мониторинг данных от измерителя и вручную установил новое пороговое значение. Если технологические условия изменяются со временем, то этот порог может нуждаться в новой регулировке. Этот процесс требует периодичности и является дорогостоящим. Кроме потраченного впустую времени, имеются также правила техники безопасности, которые иногда препятствуют удобному использованию ноутбука для соединения с измерителями в поле.

В данной области техники сохраняется потребность в вибрационном расходомере, который уменьшает проблемы, связанные с установкой соответствующего порога усиления привода для работы с многофазным потоком. Данные варианты реализации предоставляют способы, используемые для определения идеального порога. Кроме того, эти варианты реализации раскрывают, как часто выводить данные, и как часто пробовать находить соответственные значения данных, таких как опорные значения, например.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом реализации предоставляется способ определения порога усиления привода для вибрационного расходомера. Способ содержит помещение технологической текучей среды в вибрационный расходомер и определение первого предварительно определенного порога усиления привода. Сигнал усиления привода контролируется в течение предварительно определенного периода времени, и в течение этого предварительно определенного периода времени определяются нижние точки в сигнале усиления привода. Второй порог усиления привода определяется на основании достижения предварительно определенного числа случаев нижних точек сигнала усиления привода.

Электронный измеритель для расходомера, выполненный с возможностью приема технологической текучей среды, предоставляется в соответствии с вариантом реализации. Электронный измеритель содержит интерфейс, выполненный с возможностью связи со сборкой датчика расходомера и приема колебательного отклика, и систему обработки, связанную с интерфейсом. Система обработки содержит программу определения порога усиления привода, выполненную с возможностью определения первого предварительно определенного порога усиления привода и мониторинга сигнала усиления привода в течение предварительно определенного периода времени. Нижние точки в сигнале усиления привода определяются в течение предварительно определенного периода времени. Второй порог усиления привода определяется на основании достижения предварительно определенного числа случаев нижних точек сигнала усиления привода.

АСПЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с аспектом, предоставляется способ определения порога усиления привода для вибрационного расходомера. Способ содержит: размещение технологической текучей среды в вибрационном расходомере; определение первого предварительно определенного порога усиления привода; мониторинг сигнала усиления привода в течение предварительно мониторинга времени; определение нижних точек в сигнале усиления привода в течение предварительно определенного периода времени; и определение второго порога усиления привода на основании достижения предварительно определенного числа случаев нижних точек сигнала усиления привода.

Предпочтительно, способ содержит этап замены первого предварительно определенного порога усиления привода вторым предварительно определенным порогом усиления привода.

Предпочтительно, способ содержит этап регистрации, по меньшей мере, одного опорного значения в течение периодов, когда сигнал усиления привода падает ниже первого предварительно определенного порога усиления привода.

Предпочтительно, способ содержит этап усреднения значений сигналов усиления привода, зарегистрированных в течение каждого случая, когда сигнал усиления привода падает ниже первого предварительно определенного порога усиления привода.

Предпочтительно, способ содержит этап регистрации каждого случая, когда сигнал усиления привода падает ниже первого предварительно определенного порога усиления привода, только если сигнал усиления привода падает ниже первого предварительно определенного порога усиления привода для предварительно определенного периода времени.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно опорное значение содержит, по меньшей мере, одно из расхода и плотности технологической текучей среды.

Предпочтительно, предварительно определенный период времени для мониторинга сигнала усиления привода содержит скользящее окно.

Предпочтительно, способ содержит, этап добавления постоянного значения, по меньшей мере, к одному из первого предварительно определенного порога усиления привода и второго предварительно определенного порога усиления привода.

Предпочтительно, способ содержит этап: вычисления сигнала усиления привода, причем , где: Drive Target - заданное значение амплитуды трубопровода; Max(LPO, RPO) - максимум тензометрического напряжения между левым и правым тензометрическими датчиками; и λ - частота колебаний расходомерных трубопроводов.

Предпочтительно, этап замены первого предварительно определенного порога усиления привода вторым предварительно определенным порогом усиления привода содержит демпфирование, так, что первый предварительно определенный порог усиления привода заменяется средним значением для второго предварительно определенного порога усиления привода и предварительно определенного числа предварительно зарегистрированных порогов усиления привода.

Предпочтительно, этап замены первого предварительно определенного порога усиления привода вторым предварительно определенным порогом усиления привода содержит демпфирование, так, что первый предварительно определенный порог усиления привода заменяется минимумом из второго предварительно определенного порога усиления привода и предварительно определенного числа предварительно зарегистрированных порогов усиления привода.

В соответствии с аспектом, предоставляется электронный измеритель для расходомера. Расходомер выполнен с возможностью приема технологической текучей среды, и электронный измеритель содержит интерфейс, выполненный с возможностью связи со сборкой датчика расходомера и приема колебательного отклика. Система обработки, связанная с интерфейсом, содержит программу определения порога усиления привода, выполненную с возможностью: определения первого предварительно определенного порога усиления привода; мониторинга сигнала усиления привода в течение предварительно определенного периода времени; определения нижних точек в сигнале усиления привода в течение предварительно определенного периода времени; и определения второго порога усиления привода на основании достижения предварительно определенного числа случаев нижних точек сигнала усиления привода.

Предпочтительно, программа определения порога усиления привода выполнена с возможностью замены первого предварительно определенного порога усиления привода вторым предварительно определенным порогом усиления привода.

Предпочтительно, программа определения порога усиления привода выполнена с возможностью регистрации, по меньшей мере, одного опорного значения в течение периодов, когда сигнал усиления привода падает ниже первого предварительно определенного порога усиления привода.

Предпочтительно, программа определения порога усиления привода выполнена с возможностью усреднения значений сигналов усиления привода, зарегистрированных в течение каждого случая, когда сигнал усиления привода падает ниже первого предварительно определенного порога усиления привода.

Предпочтительно, программа определения порога усиления привода выполнена с возможностью определения нижних точек в сигнале усиления привода в течение предварительно определенного времени, только если сигнал усиления привода падает ниже первого предварительно определенного порога усиления привода для предварительно определенного периода времени.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно опорное значение содержит, по меньшей мере, одно из расхода и плотности технологической текучей среды.

Предпочтительно, предварительно определенный период времени для мониторинга сигнала усиления привода содержит скользящее окно.

Предпочтительно, программа определения порога усиления привода выполнена с возможностью добавления постоянного значения, по меньшей мере, к одному из первого предварительно определенного порога усиления привода и второго предварительно определенного порога усиления привода.

Предпочтительно, программа определения порога усиления привода выполнена с возможностью вычисления сигнала усиления привода, причем , где: Drive Target - заданное значение амплитуды трубопровода; Max(LPO, RPO) - максимум тензометрического напряжения между левым и правым тензометрическими датчиками; и λ - частота колебаний расходомерных трубопроводов.

Предпочтительно, замена первого предварительно определенного порога усиления привода вторым предварительно определенным порогом усиления привода содержит демпфирование, так, что первый предварительно определенный порог усиления привода заменяется средним значением для второго предварительно определенного порога усиления привода и предварительно определенного числа предварительно зарегистрированных порогов усиления привода.

Предпочтительно, замена первого предварительно определенного порога усиления привода вторым предварительно определенным порогом усиления привода содержит демпфирование, так, что первый предварительно определенный порог усиления привода заменяется минимумом из второго предварительно определенного порога усиления привода и предварительно определенного числа предварительно зарегистрированных порогов усиления привода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает расходомер, содержащий сборку измерителя и электронный измеритель.

Фиг.2 - блок-схема электронного измерителя в соответствии с вариантом реализации изобретения.

Фиг.3 - график определения порога усиления типового привода.

Фиг.4 - график типовой регистрации усиления привода со временем.

Фиг.5 - график типового выполнения расширенного усиления привода.

Фиг.6 - таблица варианта реализации с характерным демпфированием усиления привода.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Чертежи на Фиг.1-6 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант изобретения. С целью пояснения принципов изобретения, некоторые обычные объекты были упрощены или исключены. Специалистам в данной области техники будут очевидны возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается описанными ниже конкретными примерами, но только пп. формулы и их эквивалентами.

На Фиг.1 показан расходомер 5 в соответствии с вариантом реализации. Расходомер 5 содержит сборку 10 датчика и электронный измеритель 20. Электронный измеритель 20 соединяется со сборкой 10 датчика посредством кабельных соединений 100 и выполнен с возможностью предоставления измерений одного или нескольких из плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры, или для предоставления других измерений или для получения другой информации по каналу 26 связи. Расходомер 5 может содержать массовый расходомер Кориолиса. Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что расходомер 5 может содержать расходомер 5 любого типа, независимо от числа приводов, тензометрических датчиков, расходомерных трубопроводов, или задействованной колебательной моды.

Сборка 10 датчика включает в себя пару фланцев 101 и 101', манифольды 102 и 102', привод 104, тензометрические датчики 105 и 105' и расходомерные трубопроводы 103A и 103B. Привод 104 и тензометрические датчики 105 и 105' присоединяются к расходомерным трубопроводам 103A, 103B.

Фланцы 101 и 101' прикреплены к манифольдам 102 и 102'. Манифольды 102 и 102' могут быть прикреплены к противоположным концам проставки 106 в некоторых вариантах реализации. Проставка 106 поддерживает интервал между манифольдами 102 и 102'. Когда сборка 10 датчика вставляется в систему магистрального трубопровода (не показана), которая транспортирует измеряемый технологическая текучая среда, то технологическая текучая среда входит в сборку 10 датчика через фланец 101, проходит через впускной манифольд 102, где весь технологическая текучая среда направляется в трубопроводы 103A и 103B, протекает через трубопроводы 103A и 103B, и назад в выпускной манифольд 102', где он выходит из сборки 10 датчика через фланец 101'.

Технологическая текучая среда может содержать жидкость. Технологическая текучая среда может содержать газ. Технологическая текучая среда может содержать многофазную текучую среду, такой как жидкость, включающая в себя вовлеченные газы и/или вовлеченные твердые вещества. Расходомерные трубопроводы 103A и 103B выбираются и соответственно устанавливаются на впускном манифольде 102 и на выпускном манифольде 102′ так, чтобы иметь по существу то же самое массовое распределение, моменты инерции, и упругие модули вокруг изгибных осей W-W и W′-W′, соответственно. Расходомерные трубопроводы 103A и 103B простираются наружу от манифольдов 102 и 102′ по существу параллельным образом.

Расходомерные трубопроводы 103A и 103B приводятся в движение приводом 104 в противоположных направлениях вокруг соответствующих изгибных осей W и W′ и на так называемой первой несинфазной изгибной моде вибрационного расходомера 5. Привод 104 может содержать одну из многих известных структур, например, магнит, установленный на расходомерном трубопроводе 103A и противостоящую катушку, установленную на расходомерном трубопроводе 103B. Переменный ток проходит через противостоящую катушку, заставляя оба трубопровода колебаться. Подходящий сигнал привода подается электронным измерителем 20 на привод 104 через проводное соединение 110. Другие устройства привода также предполагаются, и также находятся в пределах объема притязаний описания и формулы.

Электронный измеритель 20 принимает сигналы датчика по кабельным соединениям 111 и 111′, соответственно. Электронный измеритель 20 производит сигнал привода и подает его на соединение 110, что заставляет привод 104 возбуждать колебания расходомерных трубопроводов 103A и 103B. Другие устройства датчика также предполагаются, и также находятся в пределах объема притязаний описания и формулы.

Электронный измеритель 20 обрабатывает сигналы левой и правой скорости от тензометрических датчиков 105 и 105′ для вычисления расхода, среди прочего. Канал 26 связи предоставляет входное и выходное средство, которое позволяет электронному измерителю 20 взаимодействовать с оператором или с другими электронными системами. Описание Фиг.1 предоставляется только в качестве примера функционирования расходомера и не предназначено для ограничения принципов настоящего изобретения.

Электронный измеритель 20 в одном варианте реализации выполнен с возможностью возбуждения колебаний расходомерных трубопроводов 103A и 103B. Колебания возбуждаются приводом 104. Электронный измеритель 20 дополнительно принимает образующиеся сигналы колебаний от тензометрических датчиков 105 и 105′. Сигналы колебаний содержат колебательный отклик расходомерных трубопроводов 103A и 103B. Электронный измеритель 20 обрабатывает колебательный отклик и определяет частотный отклик и/или разность фаз. Электронный измеритель 20 обрабатывает колебательный отклик и определяет одно или несколько измерений расхода, включая массовый расход и/или плотность технологической текучей среды. Другие параметры колебательного отклика и/или измерений расхода также предполагаются и находятся в пределах притязаний описания и формулы.

В одном варианте реализации, расходомерные трубопроводы 103A и 103B содержат по существу U-образные расходомерные трубопроводы, как это показано. Альтернативно, в других вариантах реализации, устьевое измерительное устройство может содержать по существу прямые расходомерные трубопроводы. Дополнительные формы и/или конфигурации расходомера также могут использоваться и находятся в пределах притязаний описания и формулы.

На Фиг.2 показана блок-схема электронного измерителя 20 расходомера 5 в соответствии с вариантом реализации. При работе, расходомер 5 предоставляет различные значения измерения, которые могут быть выведены, включая одно или несколько из измеренного или усредненного значения содержания воды, массового расхода, объемного расхода, массового и объемного расхода отдельного компонента, и полного расхода, включая, например, и объемный, и массовый расход.

Расходомер 5 создает колебательный отклик. Колебательный отклик принимается и обрабатывается электронным измерителем 20 для создания одного или нескольких значений измерения текучей среды. Значения могут быть проверены, зарегистрированы, просуммированы, и выведены.

Электронный измеритель 20 включает в себя интерфейс 201, систему 203 обработки, связанную с интерфейсом 201, и систему 204 памяти, связанную с системой 203 обработки. Хотя эти компоненты показаны как отдельные блоки, следует понимать, что электронный измеритель 20 может содержать различные комбинации интегрированных и/или дискретных компонентов.

Интерфейс 201 выполнен с возможностью связи со сборкой 10 датчика расходомера 5. Интерфейс 201 может быть выполнен с возможностью соединения с кабелями100 (см. Фиг.1), и может обмениваться сигналами с приводом 104 и тензометрическими датчиками 105 и 105'. Интерфейс 201 может быть дополнительно выполнен с возможностью связи по каналу 26 связи, например, с внешними устройствами.

Система 203 обработки может содержать любого вида систему обработки. Система 203 обработки выполнена с возможностью извлечения и выполнения сохраняемых программ для управления расходомером 5. Система 204 памяти может хранить программы, включая программу 205 расходомера, программу 209 взвешенной по массе плотности/вязкости, программу 211 взвешенной по массе температуры, программу 213 регистрации вовлеченного газа, и программу 215 определения порога усиления привода. Другие программы измерения/обработки также предполагаются и находятся в пределах объема притязаний описания и формулы. Система 204 памяти может хранить измерения, принятые значения, рабочие значения, и другую информацию. В некоторых вариантах реализации, система памяти хранит, по меньшей мере, одно - массовый расход () 221, плотность (ρ) 304, вязкость (μ) 223, температуру (T) 224, усиление 306 привода, порог 302 усиления привода, порог 244 вовлеченного газа, и доля 248 вовлеченного газа.

Программа 205 расходомера может производить и сохранять количественные параметры текучей среды и измерения расхода. Эти значения могут содержать по существу мгновенные значения измерения или могут содержать суммарные или накопленные значения. Например, программа 205 расходомера может создавать измерения массового расхода и сохранять их в памяти 221 массового расхода системной памяти204, например. Программа 205 расходомера может создавать измерения плотности и сохранять их в памяти 304 плотности, например. Массовый расход и значения плотности определяются из колебательного отклика, как ранее рассмотрено и как известно в данной области техники. Массовый расход и другие измерения могут содержать по существу мгновенное значение, могут содержать выборку, могут содержать усредненное по временному интервалу значение, или могут содержать накопленное значение по интервалу времени. Интервал времени может быть выбран для соответствия блоку времени, в течение которого регистрируются некоторые состояния текучей среды, например, только жидкое состояние текучей среды, или, альтернативно, состояние текучей среды, включающего в себя жидкости и вовлеченный газ. Кроме того, другой массовый расход и соответственные количественные параметры также предполагаются и находятся в пределах объема притязаний описания и формулы.

Способ для определения порога 302 усиления привода варьируется в зависимости от применения. В варианте реализации, свойства и расходы текучей среды предполагаются относительно постоянными во времени ("устойчивые применения"), и предполагается, что нет резких флуктуаций. Следует отметить, что для предоставленных здесь вариантов реализации термин усиление привода, в некоторых вариантах реализации, может относиться к току возбуждения, напряжению тензометрических датчиков, или любому сигналу, измеренному или выведенному, который указывает величину мощности, необходимую для приведения в движение расходомерных трубопроводов 103A, 103B с заданной амплитудой. В соответственных вариантах реализации, термин усиление привода может быть расширен для охвата любого показателя, используемого для регистрации многофазного потока, например, уровней шума, среднеквадратичного отклонения сигналов, измерений, связанных с демпфированием, и любых других средств известных в данной области техники для регистрации многофазного потока. Рабочий пример этого, без ограничения, естественно производящая нефтяная скважина, в которой расход задается подземным давлением скважины. Предполагается, что давление остается достаточно постоянным на коротких периодах времени (<1 дня, например). Искусственные лифтовые шахты, такие как управляемые электрическим скважинным насосом, также относятся к этому применению, поскольку расходы остаются достаточно постоянными. В результате достаточно постоянных условий оказывается необходимой соответственная чувствительность к малым увеличениям усиления привода и к сохранению корректирующего состояния большую часть времени. То есть, для применений, которые известны как имеющие постоянные расходы и плотности, часто желательно интерполировать данные для длинных промежутков времени, с целью получения точных измерений, выполняемых в периоды низкого содержания газа, таким образом, игнорируя большую часть ошибочных измерений, выполняемых между периодами с более высоким содержанием газа.

В этом варианте реализации предполагается, что объемный расход смеси (газ и жидкость) является постоянным, хотя газ присутствует. Поэтому, расход жидкости может быть вычислен на основании следующего уравнения, например, без ограничения:

(1)

Где:

GVF - доля объема газа.

В условиях потока, когда газ отсутствует, объемный расход смеси равен объемному расходу жидкости. Однако, в одном варианте реализации, делается предположение, что объемный расход смеси не изменяется, когда газ присутствует.

В то время, когда усиление привода мало и стабильно, газ не присутствует в магистрали, и можно предполагать, что все измерения точны в пределах нормальных спецификаций расходомера. Много источников текучей среды имеют только неравномерный вовлеченный газ, и в течение часа, или дня, или в другой предварительно определенный период времени, вероятно, что существует интервал времени, когда имеется немного газа или газ отсутствует. В течение этого времени, усиление привода мало и стабильно, и расходу, плотности и любому другому измерению, выполняемому измерителем, можно доверять и выводить его пользователю или регистрировать для статистического анализа. Это может позволить точное определение расходов компонентов в этот период малого усиления привода, например, без ограничения.

Как отмечено выше, когда усиление привода расходомера 5 повышается выше определенного порога, тогда текучая среда в измерителе считается многофазным потоком, и предпринимается корректирующее действие для улучшения точности измеряемых значений. Таким образом, когда усиление привода оказывается выше порога, измеритель работает в корректирующем состоянии. Опорные значения (измеренные переменные, используемые из периода однофазного потока) для плотности, объемного расхода, и массового расхода от периодов малого усиления 306 привода (усиление 306 привода ниже порога 302 усиления привода), поэтому используются в течение корректирующего состояния для замены или улучшения точности измеряемых переменных. Поскольку расходы и плотность могут изменяться со временем, опорные значения должны периодически обновляться; однако для большинства периодов времени, программа 215 определения порога усиления привода может оставаться в корректирующем состоянии и интерполировать даже по малым количествам вовлеченного газа. Приемлемо оставаться в этом корректирующем состоянии в течение многих относительно длительных периодов времени, поскольку альтернатива заключается в допущении больших ошибок, связанных с вовлеченным газом в расходомере 5. Таким образом, более выгодно измерять точные значения, но только иногда, чем часто производить измерения, характеризующиеся большими ошибками. Если порог установлен слишком высоким, то измеряемые значения и опорные значения могут быть основанными на многофазных измерениях, и скорректированные значения для жидкости будут ошибочными.

Если порог усиления прив