[发明专利]具有可互换流动路径的流量计传感器和相关方法

说明书

提供了流量计（5）。流量计（5）具有浸湿组件（200），所述浸湿组件（200）包括一个或更多个导管（208、208'）以及附接到一个或更多个导管（208、208'）的至少一个驱动器磁体（218、218'）。干组件（202）容纳驱动器线圈（224），并且计量电子设备（20）与驱动器线圈（224）电连通。壳体（236）至少部分地覆盖浸湿组件（200）和干组件（202）。干组件（202）可移除地可附接到浸湿组件（200）。当干组件（202）附接到浸湿组件（200）时，驱动器线圈（224）与至少一个驱动器磁体（218、218'）磁性连通，并且驱动器线圈（224）被配置成当干组件（202）附接到浸湿组件（200）时为至少一个驱动器磁体（218、218'）提供振动信号。

技术领域

本发明涉及流量计，并且更特别地涉及具有可互换浸湿部件组的流量计。

背景技术

振动传感器（诸如，例如，振动密度计和科里奥利（Coriolis）流量计）是总体上已知的，并且用于测量涉及流动通过流量计中的导管的材料的质量流量和其它信息。示例性流量计在全部授予J.E. Smith等人的美国专利4,109,524、美国专利4,491,025和Re.31,450中公开。这些流量计具有直或弯曲配置的一个或更多个导管。例如，科里奥利质量流量计中的每个导管配置具有一组自然振动模式，其可为简单弯曲、扭转或联接类型。每个导管可被驱动，以在优选模式下振荡。

一些类型的质量流量计（尤其是科里奥利流量计）能够以执行直接密度测量的方式操作，以通过质量对于密度的商数而提供体积信息。参见例如授予Ruesch的美国专利号4,872,351，用于净油（net oil）计算机，所述净油计算机使用科里奥利流量计，以测量未知多相流体的密度。授予Buttler等人的美国专利号5,687,100教导了科里奥利效应密度计，所述科里奥利效应密度计对于作为振动管密度计操作的质量流量计中的质量流率效应而校正密度读数。

材料在流量计的入口侧上从连接管线流动到流量计中，被引导通过（多个）导管，并且通过流量计的出口侧离开流量计。振动系统的自然振动模式部分地由导管和在导管内流动的材料的组合质量限定。

当不存在有通过流量计的流动时，被施加到（多个）导管的驱动力导致沿着（多个）导管的所有点以相同相位或以小零偏移（其为在零流量下测量的时间延迟）振荡。随着材料开始流动通过流量计，科里奥利力导致沿着（多个）导管的每个点具有不同相位。例如，流量计的入口端部处的相位滞后于居中驱动器位置处的相位，而出口处的相位领先于居中驱动器位置处的相位。（多个）导管上的传感件（pickoff）产生代表（多个）导管的运动的正弦信号。从传感件输出的信号被处理，以确定传感件之间的时间延迟。两个或更多个传感件之间的时间延迟与流动通过（多个）导管的材料的质量流率成正比。

连接到驱动器的计量电子设备生成驱动信号，以操作驱动器，并且还由从传感件接收的信号确定工艺材料的质量流率和/或其它性质。驱动器可包括许多熟知布置中的一个；然而，磁体和相对的驱动线圈在流量计行业中已取得了很大成功。交流电流被传递到驱动线圈，用于在期望的导管振幅和频率下使（多个）导管振动。本领域中还已知的是，将传感件提供为非常类似于驱动器布置的磁体和线圈布置。然而，在驱动器接收诱发运动的电流时，传感件可使用由驱动器提供的运动，以诱发电压。由传感件测量的时间延迟的量级很小；通常以纳秒测量。因此，必要的是，使换能器输出非常准确。

总体上，流量计可被初始校准，并且可生成流量校准因子，连同零偏移。在使用中，流量校准因子可乘以由传感件测量的时间延迟减去零偏移的差，以生成质量流率。在多数情况下，流量计通常由制造商初始校准，并且假定提供准确测量，而不要求后续校准。

振动传感器（包括科里奥利流量计）通常在以下应用中采用：所述应用使浸湿部件（诸如，导管）受到例如危险、有毒或难以完全移除的工艺材料。这使得浸湿部件不可重复用于其它应用。在其中只需要在若干天或几周内（诸如，在填充或分配环境中）测量对于破坏性工艺材料的流量的情况下，对于整个计量计的成本太高，并且因此使用此类计量计可为不实际的。本发明克服了这些和其它问题，并且实现了本领域中的进步。