[发明专利]具有多通道流管的振动流量计

说明书

提供了振动计（5）及其用于测量流体的方法。每个振动计包括：多通道流管（300），其包括两个或更多个流体通道（302）；敏感元件（170）；驱动器（180）；和计量器电子器件（20），计量器电子器件配置成以驱动频率ω向驱动器施加驱动信号，并利用敏感元件测量多通道流管的偏转。在示例中，至少一个流体通道具有与运动粘度、反斯托克斯数和驱动频率；声速和驱动速度；或者流管的长度相关的有效直径。在另外的示例中，驱动器可向驱动器施加驱动信号，该驱动信号具有与运动粘度、反斯托克斯数和有效直径；或声速和有效直径成比例的驱动频率。

技术领域

以下描述的示例涉及振动计和用于使用振动计的方法。更特别地，示例涉及包括多通道流管的振动计。

背景技术

振动计（诸如科里奥利质量流量计和振动密度计）通常通过检测包含流动材料的振动流管的运动来操作。与流管中的材料相关的性质（诸如，质量流量、密度等）可以通过处理从与流管相关的运动换能器接收的测量信号来确定。振动计具有笔直或弯曲构型的一个或多个流管的计量器组件。科里奥利质量流量计中的每个流管构型例如具有一组固有振动模式，其可以是简单的弯曲、扭转或耦合类型。每个流管可以被驱动以在优选模式下振荡。当没有流量通过流量计时，向流管施加的驱动力使沿着流管的所有点以相同的相位或以小的“零偏移”振荡，零偏移是在零流量下测量的时间延迟。

当材料开始流过流管时，科里奥利力使沿着流管的每个点具有不同的相位。例如，在流量计的入口端处的相位滞后于居中的驱动器位置处的相位，而在出口处的相位超前于居中的驱动器位置处的相位。流管上的敏感元件产生表示流管的运动的正弦信号。处理从敏感元件输出的信号以确定敏感元件之间的时间延迟。两个或更多个敏感元件之间的时间延迟与流过流管的材料的质量流率成比例。

连接到驱动器的计量器电子器件产生驱动信号以操作驱动器，并且根据从敏感元件接收的信号确定过程材料的质量流率和/或其它性质。驱动器可包括许多公知的装置中的一种；然而，磁体和相对的驱动线圈已经在流量计工业中取得了巨大的成功。交流电流被传递到驱动线圈，以便使流管以期望的流管振幅和频率振动。在本领域中还已知的是，将敏感元件提供为非常类似于驱动器装置的磁体和线圈装置。

液体和湿润气体中夹带的气体是科里奥利流量计的常见应用问题，尤其是在油气生产工业中。当使振动计振动时，在本体流体内部形成的颗粒或气泡/液滴会与本体流体分离。另外，在多相流体和单相气体中发现的声速（VOS）效应会引起进一步的测量误差。流动剖面效应是所有类型的流量计所关心的另一个领域。当雷诺数低时（通常由于流量计中的流体的粘度高），存在与粘度相关的效应，这会降低流量计的灵敏度。具有较小的管长度与管直径之比的较大的计量器会受到更不利的影响。

测量多相流体的挑战的现有解决方案已经结合了从测量结果识别和/或滤除分离误差的方式，并且已经包括：警报处理、信号处理和噪声抑制，以及振动计中的更宽的模式分离。虽然现有的解决方案已经提供了一些改进，但是计量器性能继续受到分离误差的影响。

对VOS效应的挑战的现有解决方案已包括测量过程流体的声速和压力以估计所引起的测量误差。还提出了包括用户输入流体数据的其它方法。然而，包括具有流量计的附加传感器和检测器增加了流量计的复杂性，这是不期望的，并且由用户输入的流体性质数据可能被错误地输入，或者可能随着时间而变化。

对流动剖面效应的挑战的现有解决方案已包括提供具有相对长的流管长度的流量计。虽然这种解决方案已提供了具有较少测量误差的流量计，但是所产生的较大的流量计尺寸不适合于许多过程应用。

因此，存在对一种流管和流量计的需要，考虑到多相、分离、VOS或流动剖面效应，这种流管和流量计可以通过去除误差来源自身来准确地测量流体的流率。这种解决方案可以用多通道流管来实现。

发明内容