用于防止振動計量儀中錯誤流量測量結果的系統和方法
【專利摘要】提供了一種用于振動計量儀（5）的計量儀電子系統（20）。振動計量儀（5）包括定位在管路（301）內的傳感器組件。傳感器組件（10）與一個或多個流體開關（309）流體連通。所述計量儀電子系統（20）配置為測量流動通過傳感器組件（10）的流體的一個或多個流特性。計量儀電子系統（20）進一步配置為從一個或多個流體開關中的第一流體開關（309）接收指示管路（301）內的流體條件的第一流體開關信號（214）。計量儀電子系統（20）進一步配置為如果流體條件在閾值或閾值帶之外則校正一個或多個流特性。
【專利說明】用于防止振動計量儀中錯誤流量測量結果的系統和方法
【技術領域】
[0001]下面描述的實施例涉及振動計量儀，并且更具體地，涉及用于防止振動計量儀中錯誤流量測量結果的系統和方法。
【背景技術】
[0002]振動計量儀(諸如例如振動密度計量儀和科里奧利(Coriolis)流量計量儀)通常是已知的并且用于測量管道內材料的質量流量和其它信息。計量儀包括傳感器組件和電子系統部分。傳感器組件內的材料可以是流動的或靜止的。每個類型的傳感器可以具有獨特的特性，計量儀必須計及這點以便實現最優的性能。
[0003]示例性的科里奧利流量計量儀在全部屬于J.E.Smith等的US專利4109524、US專利4491025、和Re.31450中公開。這些流量計量儀具有直的或弧形配置的一個或多個管道。科里奧利質量流量計量儀中的每個管道配置具有一組固有的振動模式，所述振動模式可以是簡單的彎曲、扭轉、或耦合類型。可以驅動每個管道以優選的模式振動。
[0004]材料從傳感器入口側上連接的管路流動到流量計量儀傳感器組件中，被導向通過(一個或多個)管道，并通過傳感器的出口側離開傳感器。振動材料填充系統的固有的振動模式部分地由管道和在管道內流動的材料的組合的質量限定。
[0005]當沒有流量通過傳感器組件時，施加到(一個或多個)管道的驅動力使沿(一個或多個)管道的所有點以相同的相位或小的“零偏移”振動，小的“零偏移”是在零流量時測量的時間延遲。當材料開始流動通過傳感器組件時，科里奧利力使沿(一個或多個)管道的每個點具有不同的相位。例如，傳感器入口端處的相位滯后于集中驅動器位置處的相位，而出口處的相位超前于集中驅動器位置處的相位。(一個或多個)管道上的拾取傳感器產生代表(一個或多個)管道的移動的正弦信號。對從拾取傳感器輸出的信號進行處理以確定拾取傳感器之間的相位差。兩個或更多拾取傳感器之間的相位差與流動通過(一個或多個)管道的材料的質量流率成比例。
[0006]可以通過將相位差乘以流量校準因子(PCF)來確定材料的質量流率。將流量計量儀的傳感器組件安裝到管路中之前，通過校準過程來確定PCF。在校準過程中，流體以已知的流率穿過流量管并且計算相位差和流率之間的關系(即PCF)。流量計量儀的傳感器組件隨后通過將PCF乘以拾取傳感器的相位差來確定流率。此外，在確定流率時可以考慮其它的校準因子。
[0007]部分地歸因于振動計量儀(并且尤其是科里奧利流量計量儀)的高準確度，振動計量儀在廣泛的各個工業中已看到了成功。面對對測量結果中準確度和重復性的增加的需求的一個工業是油和氣工業。隨著與油和氣相關聯的成本的增加，密閉輸送情況要求在測量實際輸送的油的數量中的改進。密閉輸送情況的示例是裝燃料。裝燃料涉及存儲和輸送船用燃料油的實踐，船用燃料油已開始稱為船用燃料。為了給船加燃料(ship fueling),大量的燃料可以臨時存儲在駁船或其它容器中以便將燃料從海岸輸送到船上。燃料艙可以設置在碼頭或其它港口設施上，或者可以由駁船或其它補給燃料車輛承載。在裝燃料期間，燃料測量通常包括空-滿-空的分批(batching)過程，由此允許氣體變得夾帶在燃料中。在燃料中夾帶的氣體產生嚴重的測量困難，因為正在遞送的燃料的體積和質量兩者都改變了。此外，在該過程的開始和結束，流量計量儀可能被部分地填充有流體而不是完全空的或完全滿的。
[0008]船用燃料包括相對重的石油衍生物，其用在加熱中或大工業和/或船用引擎中。存在可以包括船用燃料的多個燃料等級。船用燃料通常比汽油或柴油更重并且更粘稠。
[0009]船用燃料成本代表船的操作成本的主要部分。隨著油價格的增加和保護環境努力的增加，出于環境和財務的原因，仔細的燃料管理已變得至關重要。
[0010]科里奧利流量計量儀中的改進使得可以獲得對即使具有夾帶的氣體的燃料的更準確的測量結果。然而，每當流量被停止時，例如在當遞送燃料的閥門和泵被關閉時的裝燃料過程的開始或結束時，可能存在問題。一個原因是由于在振動計量儀的零偏移中的改變。即使在燃料已停止流動通過科里奧利流量計量儀之后，流量管也繼續振動。理論上，當通過該管的流量是零時，拾取傳感器之間的時間延遲將返回到初始的零偏移值。只要時間延遲返回到初始的零偏移，科里奧利流量計量儀將報告零質量流量。然而，各種因素歸因于傳感器組件的零偏移并且這些因素中一些在裝燃料過程期間或在最后的零位調整過程之后可能改變。
[0011]例如，雖然許多科里奧利流量計量儀能夠不管夾帶的氣體而維持準確的測量結果，但是在一些情況中，當通過流量管的流量降到零時，夾帶的氣體可能導致不平衡，該不平衡在振動計量儀的傳感器組件的入口和出口側之間創建不對稱衰減。該不對稱衰減可能引起拾取之間的時間延遲，該時間延遲可能不同于初始的零偏移并且因此可能被解析為真實的流量。如果例如傳感器組件僅被部分地填充有流體，則也可能經歷這個問題。即使在耐受包括夾帶的氣體的燃料的振動計量儀中，在一些情況中可能也期望在閥門和泵已被關閉或切斷之后停止測量通過科里奧利流量計量儀的流量。這是因為由于例如剩余的壓力或重力而在流體控制閥下游繼續流動的、管路內的燃料可能已經在系統中。因此，先前在系統內的燃料不應當被計入裝燃料總量。在閥門和泵關閉的情況下經常協調流量計量儀的累加器是困難的，因為流量計量儀不可以與閥門或泵通信。
[0012]已提出了各種現有技術的方法來處理零流量時與流量管內的摻氣流體相關聯的錯誤讀出。最頻繁使用的方法中的一個是在關斷泵和/或關閉閥門之后立即簡單地讀出累加器值。這個方法背后的構想是在振動計量儀能夠輸出錯誤測量結果之前獲得讀出。然而，這個方法依賴于操作員介入以緊密地監控情況。這個方法還假定讀出累加值的操作員想要計量儀測量適當的分批總量。
[0013]另一方法是增加振動計量儀的低流量截止。低流量截止是這樣的值，其假定低于低流量截止的時間延遲是由零偏移引起的并且因此等于零流量。這個方法的問題是隨著低流量截止值增加，真實的流量值低于低流量截止的可能性增加。因此，這個方法可能導致真實的流量值被強制為零。
[0014]再另一現有技術方法是設置高和低密度限制，以便如果密度從已知的流體密度偏離達大于閾值數量則防止累加。不幸的是，這個方法在實踐中運行得不好，因為夾帶的氣體和固體微粒的存在可能引起正的和負的誤差，正的和負的誤差經常抵消。此外，在裝燃料應用中，當測量的密度低于已知的流體密度(例如如果在分批遞送的部分期間存在5%的氣體體積分數)時，可能實際發生相當大的質量流量。
[0015]因此，這些現有技術方法在大部分情況中是不足夠的。因此，本領域中存在為振動計量儀提供增加的可靠性和準確性的需要。本領域中存在準確地確定振動計量儀應當何時停止累加流量測量結果的需要。解決了這些和其它的問題并且實現了本領域中的進步。
[0016]下面描述的實施例提供了實質上防止振動計量儀中錯誤測量結果的系統和方法。下面描述的實施例提供了接近振動計量儀的一個或多個流體開關。流體開關能夠檢測特定的流條件，諸如接近振動計量儀的流體和/或流體流量的存在以便確定振動計量儀是否應當累加測量結果。
【發明內容】
[0017]提供了根據實施例的流體流量系統。流體流量系統包括管路和第一流體開關，第一流體開關定位在管路內并且確定管路內的一個或多個流體條件。根據實施例，流體流量系統進一步包括振動計量儀，振動計量儀包括:傳感器組件，定位在管路內接近第一流體開關并與第一流體開關流體連通；和計量儀電子系統，與傳感器組件電通信以接收一個或多個傳感器信號來測量一個或多個流特性。根據實施例，流體流量系統進一步包括系統控制器，系統控制器與第一流體開關電通信以及與計量儀電子系統電通信。系統控制器被配置為從計量儀電子系統接收一個或多個測量的流特性并且從第一流體開關接收指示管路內的一個或多個流體條件的第一流體開關信號。系統控制器被進一步配置為如果一個或多個流體條件中的流體條件在閾值或閾值帶之外則校正測量的流特性。
[0018]提供了根據實施例的用于操作振動計量儀的方法。振動計量儀包括計量儀電子系統和定位在管路內并且與一個或多個流體開關流體連通的傳感器組件。根據實施例，方法包括測量流動通過傳感器組件的流體的一個或多個流特性的步驟。根據實施例，方法進一步包括用一個或多個流體開關測量一個或多個流體條件的步驟。根據實施例，如果一個或多個流體條件中的流體條件在閾值或閾值帶之外，則方法校正流動通過所述傳感器組件的流體的一個或多個流特性。
[0019]提供了根據實施例的用于振動計量儀的計量儀電子系統。計量儀電子系統包括定位在管路內并且與一個或多個流體開關流體連通的傳感器組件。根據實施例，計量儀電子系統配置為測量流動通過傳感器組件的流體的一個或多個流特性。根據實施例，計量儀電子系統進一步配置為從一個或多個流體開關中的第一流體開關接收指示管路內的流體條件的第一流體開關信號。根據實施例，計量儀電子系統進一步配置為如果流體條件在閾值或閾值帶之外則校正一個或多個流特性。
[0020]方面
根據一方面，流體流量系統包括:
管路；
第一流體開關，定位在管路內并且確定管路內的一個或多個流體條件；
振動計量儀,包括:
傳感器組件，定位在管路內接近第一流體開關并與第一流體開關流體連通；
計量儀電子系統，與傳感器組件電通信以接收一個或多個傳感器信號來測量一個或多個流特性； 系統控制器，與第一流體開關電通信以及與計量儀電子系統電通信，并且被配置為: 從計量儀電子系統接收一個或多個測量的流特性；
從第一流體開關接收指示管路內的所述一個或多個流體條件的第一流體開關信號；以
及
如果所述一個或多個流體條件中的流體條件在閾值或閾值帶之外，則校正所述測量的流特性。
[0021]優選地，第一流體開關定位在傳感器組件上游。
[0022]優選地，流體流量系統進一步包括定位得接近傳感器組件并且在傳感器組件下游的至少第二流體開關。
[0023]優選地，第一流體開關包括流體水平開關，并且其中第一流體開關信號指示管路內的流體水平在閾值或閾值帶之外。
[0024]優選地，第一流體開關包括流體流量開關，并且其中第一流體開關信號指示通過管路的流體流率在閾值或閾值帶之外。
[0025]優選地，振動計量儀包括科里奧利質量流量計量儀并且所述一個或多個流特性中的流特性包括質量流率。
[0026]優選地，校正測量的流特性包括確定流特性是錯誤的。
[0027]根據另一方面，一種用于操作包括計量儀電子系統和定位在管路內并且與一個或多個流體開關流體連通的傳感器組件的振動計量儀的方法包括下列步驟:
測量流動通過所述傳感器組件的流體的一個或多個流特性；
用所述一個或多個流體開關測量一個或多個流體條件；以及
如果所述一個或多個流體條件中的流體條件在閾值或閾值帶之外，則校正流動通過所述傳感器組件的流體的一個或多個流特性。
[0028]優選地，一個或多個流體開關中的流體開關包括流體水平開關。
[0029]優選地，一個或多個流體條件中的流體條件包括管路內的流體水平。
[0030]優選地，一個或多個流體開關中的流體開關包括流體流量開關。
[0031 ] 優選地，一個或多個流體條件中的流體條件包括管路內的流率。
[0032]優選地，方法進一步包括下述步驟:在所述一個或多個流體條件中的流體條件下降到閾值或閾值帶之外之后，累加所述一個或多個流特性。
[0033]優選地，振動計量儀包括科里奧利流量計量儀。
[0034]優選地，一個或多個流特性中的流特性包括質量流率。
[0035]根據另一個方面，一種用于具有定位在管路內并且與一個或多個流體開關流體連通的傳感器組件的振動計量儀的計量儀電子系統配置為:
測量流動通過所述傳感器組件的流體的一個或多個流特性；
從所述一個或多個流體開關中的第一流體開關接收指示管路內的流體條件的第一流體開關信號；以及
如果所述流體條件在閾值或閾值帶之外，則校正所述一個或多個流特性。
[0036]優選地，所述流體條件包括所述管路內的流體水平。
[0037]優選地，所述流體條件包括所述管路內的流率。
[0038]優選地，計量儀電子系統進一步配置為:在所述一個或多個流體條件下降到閾值或閾值帶之外之后，累加所述一個或多個流特性。
[0039]優選地，所述第一流體開關定位在傳感器組件上游，并且其中所述計量儀電子系統進一步配置為從定位在傳感器組件下游的第二流體開關接收第二流體開關信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]圖1示出了根據實施例的振動計量儀。
[0041]圖2示出了根據實施例的計量儀電子系統。
[0042]圖3示出了根據實施例的流體流量系統。
[0043]圖4示出了根據實施例的處理例程。
【具體實施方式】
[0044]圖1-4和后面的描述描繪了具體的示例以教導本領域技術人員如何制作和使用防止系統的實施例的最佳模式。出于教導發明原理的目的，已簡化或省略了一些常規的方面。本領域技術人員將了解落入本描述范圍內的與這些示例的變型。本領域技術人員將了解下面描述的特征可以以各種方式結合以形成防止系統的多個變型。因此，下面描述的實施例不限制于下面描述的具體的示例，而是僅由權利要求及其等同物限制。
[0045]圖1示出了根據實施例的科里奧利流量計量儀形式的振動計量儀5，其包括傳感器組件10和計量儀電子系統20。傳感器組件10和計量儀電子系統20可以經由導線100電通信。在示出的實施例中傳感器組件10接收流動的流體；然而,振動計量儀的傳感器組件不一定限制為受測流體在其中流動的結構。因此，傳感器組件10可以包括流體不在其中流動的振動密度計量儀的振動部分、超聲流量計量儀的感測部分、磁性體積流量計量儀的感測部分，等。
[0046]在示出的實施例中，計量儀電子系統20連接到傳感器組件10以便測量流動材料的一個或多個特性，諸如例如密度、質量流率、體積流率、累加質量流量、溫度、和其它信息。雖然計量儀電子系統20示出為與單個傳感器組件10通信，但是應當理解的是計量儀電子系統20可以與多個傳感器組件以及多個附加的計量儀電子系統20通信。此外，應當理解的是，雖然振動計量儀5被描述為包括科里奧利流量計量儀，但是振動計量儀5可以正像容易地包括另一類型的振動計量儀，諸如振動密度計量儀、振動體積流量計量儀、或缺少科里奧利流量計量儀所有測量能力的某一其它振動計量儀。因此，本實施例應當不限制于科里奧利流量計量儀。更確切地說，計量儀電子系統20可以與具有流動流體或靜止流體的其它類型的傳感器組件通信。
[0047]傳感器組件10包括一對法蘭101和101’，歧管102和102’，以及管道103A和103B。歧管102、102’固定到管道103A和103B的相對端。科里奧利流量計量儀的法蘭101和101’固定到間隔器106的相反端。間隔器106維持歧管102、102’之間的間隔以防止管道103A和103B中的不期望的振動。管道103A和103B從歧管開始以基本上平行的方式向外延伸。當將傳感器10插到承載流動材料的管路系統(未示出)中時，材料通過法蘭101進入傳感器組件10，穿過材料總量在其處被導向進入管道103AU03B的入口歧管102，流動通過管道103A、103B并且回到材料在其處通過法蘭101’離開傳感器組件10的出口歧管102’中。[0048]傳感器組件10可以包括驅動器104。驅動器104被示出為固定到管道103AU03B的某一位置，例如在該位置處驅動器104能夠在驅動模式中使管道103AU03B振動。驅動器104可以包括多個已知裝置(諸如安裝到管道130A的線圈和安裝在管道103B上的相對磁體)中的一個。交變電流形式的驅動信號可以由計量儀電子系統20諸如例如經由路徑110提供，并且穿過線圈以引起管道103AU03B兩者都繞彎曲軸線W-W和W’ -W’振動。
[0049]傳感器組件10還包括固定到管道103AU03B的一對拾取傳感器105、105’。根據實施例，拾取傳感器105、105’可以是電磁檢測器，例如拾取磁體和拾取線圈，電磁檢測器產生代表管道103AU03B的速度和位置的拾取信號。例如，拾取傳感器105、105’可以經由通路111、111’給計量儀電子系統20供應拾取信號。本領域普通技術人員將了解管道103A、103B的移動與流動材料的特定特性(例如流動通過管道103AU03B的材料的密度和質量流率)成比例。
[0050]根據實施例，計量儀電子系統20從拾取傳感器105、105’接收拾取信號。路徑26能夠提供允許一個或多個計量儀電子系統20與操作員接口的輸入和輸出裝置。計量儀電子系統20可以測量受測流體的一個或多個特性，諸如例如相位差、頻率、時間延遲(相位差除以頻率)、密度、質量流率、體積流率、累加質量流量、溫度、計量儀驗證、和其它信息。
[0051]圖2示出了根據實施例的圖1中概述的計量儀電子系統20。計量儀電子系統20可以包括接口 201和處理系統203。處理系統203可以包括存儲系統204。存儲系統204可以包括如示出的內部存儲器，或者可替換地，可以包括外部存儲器。計量儀電子系統20可以生成驅動信號211并且把驅動器信號211供應給圖1中示出的驅動器104。計量儀電子系統20還可以從傳感器組件10 (諸如從拾取傳感器105、105’)經由圖1中示出的導線111和111’接收傳感器信號210。在一些實施例中，可以從驅動器104接收傳感器信號210。計量儀電子系統20可以操作為密度計量儀或可以操作為流量計量儀，包括操作為科里奧利流量計量儀。應當了解的是，計量儀電子系統20還可以操作為某一其它類型的振動計量儀組件并且提供的具體的示例不應當限制本實施例的范圍。計量儀電子系統20可以處理傳感器信號210以便獲得流動通過管道103AU03B的材料的一個或多個流特性。
[0052]接口 201可以從驅動器104或拾取傳感器105、105’經由導線110、111、111’接收傳感器信號210。接口 201可以執行任何必要的或者期望的信號調節，諸如任何方式的格式化、放大、緩沖等。可替代地，可以在處理系統203中執行一些或全部的信號調節。此外，接口 201可以實現計量儀電子系統20和外部設備之間的通信。接口 201可以能夠有任何方式的電子的、光的、或無線的通信。
[0053]在一個實施例中，接口 201可以包括數字變換器(未示出)，其中傳感器信號210包括模擬傳感器信號。數字變換器能夠采樣并且數字化模擬傳感器信號并且產生數字傳感器信號。數字變換器還可以執行任何需要的抽取，其中數字傳感器信號被抽取以便減少需要的數字處理量以及減少處理時間。
[0054]處理系統203可以指引計量儀電子系統20的操作并且處理來自傳感器10的流量測量結果。處理系統203可以執行為實施一個或多個處理例程而需要的數據處理，以及處理流量測量結果以便產生一個或多個流特性。
[0055]處理系統203可以包括通用計算機、微處理系統、邏輯電路、或某一其它通用的或定制的處理設備。處理系統203可以分布在多個處理設備中。處理系統203可以包括任何方式的一體的或獨立的電子存儲介質，諸如存儲系統204。
[0056]應當理解的是，計量儀電子系統20可以包括本領域中通常已知的各種其它的部件和功能。出于簡潔的目的，從描述和附圖中省略了這些附加的特征。因此，本實施例不應當限制于示出并討論的具體的實施例。
[0057]圖3示出了根據實施例的流體流量系統300。根據實施例，流體流量系統300可以配置為從第一實體將流體輸送到第二實體，即密閉輸送。例如，流體流量系統300可以包括將船用燃料從駁船(第一實體)輸送到船(第二實體)的裝燃料遞送系統。如可以被了解的那樣，在這樣的情況中，期望的是，確定被輸送的燃料的精確數量以及盡可能地確定品質、等級、純度等。還期望的是，測量是自動化的并且免于人類介入。根據另一實施例，在制造設施中流體流量系統300可以包括用于分批過程的流體遞送系統。流體流量系統300例如可以合并到現有的管路301中。應當了解，可以在廣泛的各種應用中利用流體流量系統300并且因此，流體流量系統300被實施到其中的具體的場所決不應當限制本實施例的范圍。此夕卜，雖然在圖3中描述了各種部件，但是本實施例不應當限制為需要所有示出的部件，而是實施例的范圍應當僅由所附的權利要求限制，因為圖示的部件中的一些是可選的。
[0058]根據實施例，流體流量系統300包括管路301。管路301可以包括預先存在的管路，預先存在的管路是較大系統的部分。管路301包括流體入口 301A和流體出口 301B。流體流量系統300可以進一步包括采樣閥門302、流量控制閥門303、壓力傳感器304、和過濾器305。例如可以提供采樣閥門302以獲得對流動通過管路301的流體的周期性采樣。根據實施例，流量控制閥門303可以經由導線306與計量儀電子系統20電通信。流體流量系統300可以進一步包括溫度傳感器307、壓力傳送器308、第一流體開關309、傳感器組件
10、第二流體開關310、和切斷閥門311，所有這些經由如附圖中示出的管路301彼此流體連通。如圖3中示出的，溫度傳感器307、壓力傳送器308、第一和第二流體開關309、310和傳感器組件10可以分別地經由導線312、313、314、315和100與計量儀電子系統20電通信。然而，應當了解，在其它實施例中，各種傳感器和開關可以經由無線接口電通信。
[0059]除了與計量儀電子系統20電通信的各種傳感器，計量儀電子系統20還可以分別地經由導線319、320和321與印票機316、系統控制器317和用戶接口 318電通信。此外，雖然第一和第二流體開關309、310示出為與振動計量儀5的計量儀電子系統20電通信，但是在替代實施例中，第一和第二流體開關309、310可以改為與系統控制器317電通信，如由虛線314’、315’示出的。因此系統控制器317可以包括集中處理系統、通用計算機、或能夠處理從流體開關309、310兩者接收的信號以及來自振動計量儀5的計量儀電子系統20的信號的某一其它類型的通用或定制的處理設備。因此，系統控制器317可以不構成振動計量儀5的部分，而是配置為處理來自振動計量儀5的信號。系統控制器317還可以經由導線322與用戶接口 318電通信。這可以允許用戶根據用戶的偏好或需要來配置系統控制器317。
[0060]在使用中，可以打開流體控制閥門303以允許流體從流體入口 301A流動到流體出口 301B。流體控制閥門303可以例如手動地打開或使用計量儀電子系統20電子地打開。例如可以使用泵(未示出)來使流體流動通過管路301。流體可以包括例如船用燃料、或某一其它類型的流體。流體可以包括液體、夾帶氣體的液體、包括固體顆粒的液體等。因此，流動通過流體流量系統300的具體的流體決不應當限制目前描述的實施例的范圍。[0061]當流體正流動通過系統300時，流體流動通過采樣閥門302、流體控制閥門303、壓力傳感器304和過濾器305。這些部件可以構成第一實體的裝備的部分。例如，這些部件可以構成在裝燃料應用中的銷售者的裝備的部分。然而，在其它實施例中，示出的所有這些部件可以構成單個實體的裝備的部分。
[0062]流體最終流動通過振動計量儀5的傳感器組件10。傳感器組件10可以通過導線100為計量儀電子系統20提供傳感器信號210，計量儀電子系統20基于傳感器信號210可以測量一個或多個流特性，諸如流體密度、質量流率、體積流率、累加質量流量、和累加體積流量。在一些情況中，流體流量系統300可以用作分批類型系統，其中期望質量流量和/或體積流量的累加值。然而，應當了解的是，流體流量系統300不一定實施為分批類型系統。在流體流量系統300不構成分批類型系統的實施例中，一旦流體控制閥門303被打開，計量儀電子系統20就可以開始累加通過傳感器組件10的流量。除了測量通過傳感器組件10的流特性，計量儀電子系統20還可以接收來自溫度傳感器307的溫度信號212以及來自壓力傳送器308的壓力信號213。
[0063]根據實施例，計量儀電子系統20可以進一步接收來自第一流體開關309的第一流體開關信號214。根據示出的實施例，第一流體開關309接近于振動計量儀5的傳感器組件10并且在振動計量儀5的傳感器組件10的上游。因此，第一流體開關信號214可以包括指示傳感器組件10的上游的一個或多個流條件的信號。
[0064]第一流體開關信號214可以指示一個或多個流體條件已下降到閾值水平之外，諸如指示流體水平和/或流體流率在閾值或閾值帶(值的范圍)之外的信號。閾值可以包括例如低流體水平閾值或低流率水平。然而，具體的閾值水平可能依賴于實施的流體開關的具體的類型。根據實施例，第一流體開關309可以包括液體水平開關，諸如Rosemount? 2120液體水平開關。根據實施例，第一流體開關309可以不提供第一流體開關信號214，直到一個或多個流體條件已下降到閾值之外達預先確定數量的時間。在不影響由計量儀電子系統20輸出的測量流特性的情況下，這允許流量中的某一變化。然而，可以使用其它類型的液體水平開關。在第一流體開關309包括液體水平開關的實施例中，發送到計量儀電子系統20的第一流體開關信號214能夠指示管路301內的流體水平是高于還是低于預先確定的水平。例如，在一個實施例中，流體開關309可以放置在管路301內以便開關309能夠檢測管路301內的流體水平是否下降到低于管路301的截面區域的大約％，即管路301是僅％滿。這可以通過將開關插入沿管路301的截面的路線的％來完成。具體的水平僅僅是示例并且決不應當限制本實施例的范圍。例如，如果流量控制閥門303關閉，則管路301內的流體水平可以下降到低于預先確定的水平，并且隨著管路301被排干，管路301內的流體開始變空。管路301內的流體水平還可以在例如分批結束時下降到低于預先確定的水平并且管路301內的余下的流體被排干。
[0065]根據實施例，第一流體開關309被定位得接近傳感器組件10并且與傳感器組件10流體連通，以便當第一流體開關309處的流體水平降到低于預先確定的閾值時通過傳感器組件10的流量減少到近似零。因此，根據實施例，如果如由第一流體開關309檢測到的那樣，管路301內的流體下降到低于預先確定的水平，則計量儀電子系統20可以接收第一流體開關信號214并且確定通過傳感器組件10的流量已減少到低于閾值水平，即零。因此，計量儀電子系統20可以停止累加可能由傳感器組件10檢測到的、錯誤的流量測量結果。然而，傳感器組件10在流量管道103A和103B內仍然可以具有流體。
[0066]根據另一實施例，替代包括流體水平開關，第一流體開關309可以包括流體流量開關，諸如本領域中通常已知的熱流量開關或槳式流量開關。在這個實施例中，由第一流體開關信號214信號通知的流體條件能夠指示通過管路301的流體流率是否已下降到閾值或閾值帶之外。優選地，第一流體開關309將定位得接近傳感器組件10并且與傳感器組件10流體連通，以便如果第一流體開關309確定流率小于閾值水平，則通過傳感器組件10的流率也將小于閾值水平。
[0067]雖然流體流量開關可以用在任何期望的環境(包括裝燃料)中，但是在一些情況中可能更期望的是，使用流體水平開關而不是流體流量開關。在存在下述憂慮的情況中可能尤其是這樣:由于例如流體粘稠度，流體流量開關可能甚至在流量下降到低于閾值水平之后被非故意地卡住打開。因此，一些情況可能更適合用包括流體開關309的流體水平開關。
[0068]根據實施例，如果第一流體開關309確定接近傳感器組件10的管路301內的流體水平或流體流率在預先確定的閾值水平內，則計量儀電子系統20可以繼續測量流特性，諸如累加通過傳感器組件10的流率。例如，第一流體開關309可以確定流體水平高于閾值流體水平或流體流率超過閾值流體流率。相反地，如果第一流體開關309確定接近傳感器組件10的管路301內的流體水平或流體流率下降到預先確定的閾值或閾值帶之外，則第一流體開關309可以信號通知計量儀電子系統校正通過傳感器組件10的流率。該校正可以是例如停止累加和/或停止測量流率。如上面解釋的，即使傳感器組件10檢測到不同于先前確定的零偏移的時間延遲(即傳感器組件10檢測到流體流量)，計量儀電子系統20也可以停止累加通過傳感器組件10的流率。
[0069]如在圖3的實施例中示出的，流體流量系統300可以進一步包括第二流體開關310。第二流體開關310可以定位在例如傳感器組件10的下游。以與第一流體開關309類似的方式，第二流體開關310可以為計量儀電子系統20提供第二流體開關信號215。第二流體開關信號215可以指示接近傳感器組件10并在傳感器組件10下游的管路301內的流體水平或流體流率是否已下降到預先確定的閾值或閾值帶之外。根據實施例，第一和第二流體開關309、310可以與計量儀電子系統20并行地通信以便創建“或(0R)”門的等同物。因此，如下面解釋的，如果開關309、310中的任一個為計量儀電子系統20提供信號，則計量儀電子系統20可以校正測量的流率。
[0070]當流量控制閥門303被打開時，流體應當流動通過管路301并且應當超過第一和第二流體開關309、310的預先確定的水平。因此，第一和第二流體開關信號214、215將允許計量儀電子系統20繼續測量和/或累加流體的流特性。
[0071]然而，在關閉流量控制閥門303、切斷閥門311、或兩者時，通過流體流量系統300的流體流率將降到近似零。在一些實施例中，可以對管路301進行配置以便排干管路301內余下的流體以使管路變空。當管路301內的流體流率和/或流體水平下降到低于預先確定的閾值水平時，第一和/或第二流體開關309、310將發送信號到計量儀電子系統20，指示一個或多個流體條件在預先確定的值或帶之外。在計量儀電子系統20接收到第一和/或第二流體開關信號214、215的情況下，即使由傳感器組件10發送的傳感器信號210指示流體仍然流動通過傳感器組件10，計量儀電子系統20也可以校正傳感器組件10內的流體的測量的流特性。因此，即使流體內夾帶的氣體或部分填充的管道引起傳感器組件10的不對稱衰減，由此導致在傳感器組件10的零偏移中的改變，計量儀電子系統20也將停止累加錯誤的流率。
[0072]如上面提到的，該校正可以停止測量傳感器組件10內的流體的流特性。可替代地，校正可以停止累加已經接收的流特性。另一個替代方案可以是將流特性校正到在接收流體開關信號214之前獲得的值。例如，在接收到指示一個或多個流體條件在預先確定的值或帶之外的流體開關信號214時，測量的密度可以被校正回到在接收流體開關信號214之前的某個時間獲得的密度或者某一其它已知的或存儲的密度。本領域技術人員將容易了解的是，可以在保持在目前描述的實施例的范圍內時做出對流特性的其它的校正。
[0073]一旦計量儀電子系統20停止累加流率，印票機316可以打印具有累加的流率以及由振動計量儀5確定的任何其它期望的流特性的票據。此外，主計算機317可以發送信號到計量儀電子系統20以執行某一其它的測量或者可替代地執行復位以為隨后的測量循環作準備。用戶接口 318還可以允許用戶例如在測量循環期間和之后監控計量儀電子系統20的狀態。
[0074]根據替代實施例，第一和第二流體開關309、310可以直接地與系統控制器317而不是計量儀電子系統20電通信。根據這個替代實施例，計量儀電子系統20可以接收來自傳感器組件10的傳感器信號210并且生成一個或多個流特性。一個或多個流特性可以例如被提供給系統控制器317用于進一步處理。系統控制器317還可以經由導線314’、315’接收第一和第二流體開關信號214、215。以與上面描述的類似的方式，如果系統控制器317接收到指示一個或多個流體條件在閾值或閾值帶之外的第一或第二流體開關信號214、215，則系統控制器317可以校正從計量儀電子系統20進入的流特性。校正可以將進入的信號歸因于零流量，即確定流特性是錯誤的。
[0075]將第一和第二流體開關信號214、215提供給系統控制器317而不是計量儀電子系統20在已經實施振動計量儀5并且已經配置計量儀電子系統20的情況中可以是有優勢的。因此，替代重新配置振動計量儀5的計量儀電子系統20，系統控制器317能夠重新配置為處理第一和第二流體開關信號214、215。
[0076]圖4不出了根據實施例的處理例程400。處理例程400可以例如由計量儀電子系統20執行。處理例程400可以用于例如在分批過程期間通過傳感器組件10的流量已停止之后防止振動計量儀5對測量結果的錯誤累加。處理例程400可以存儲在例如存儲系統204 中。
[0077]處理例程400在步驟401中開始，其中振動計量儀5基于接收的、本領域中一般已知的傳感器信號210測量一個或多個流體流特性，諸如相位差、頻率、時間延遲、密度、質量流率、體積流率、累加質量流量、等。
[0078]在步驟402，計量儀電子系統20確定是否已從第一或第二流體開關309、310接收到信號。如上面解釋的，第一和第二流體開關309、310確定一個或多個流體條件是否已下降到閾值或閾值帶之外。例如，第一或第二流體開關309、310可以確定流體水平已降到低于閾值流體水平。可替代地，開關309、310可以確定流率是否已降到低于閾值流率。在一些實施例中，第一流體開關309可以確定管路301內的流體水平是否已下降到閾值之外而第二流體開關310可以確定管路301內的流率是否已下降到閾值之外。換句話說，第一流體開關309可以包括流體水平開關而第二流體開關310可以包括流體流量開關。[0079]如果計量儀電子系統20已從第一或第二流體開關309、310接收到流體開關信號214,215,則處理例程400進行到步驟403，在步驟403中計量儀電子系統20校正流特性。即使傳感器組件10指示時間延遲不同于零偏移，計量儀電子系統20也可以停止測量流特性。如上面解釋的，這個指示的“測量的”流率可以歸因于在流體內夾帶的氣體、部分填充的流量管道103AU03B、或已改變傳感器組件10的零偏移的某一其它條件。在步驟403之后，處理例程400可以進行到可選步驟404，在步驟404中由印票機316打印指示由振動計量儀5測量的累加值的票據。可替代地，處理例程400可以返回到步驟401以測量進一步的流特性。
[0080]可替代地，如果計量儀電子系統20未從任一流體開關309、310接收到信號，則處理例程400返回到在其中測量進一步流特性的步驟401或者過程結束并且可以打印票據。
[0081]上面描述的實施例公開了用于防止來自振動計量儀5的測量結果的錯誤累加的系統和方法。如果從第一或第二流體開關309、310接收到流體開關信號214、215，系統和方法可以限制計量儀電子系統20測量或者累加測量結果。因此，如果流體條件已下降到閾值或閾值帶之外，則第一和第二流體開關309、310信號通知計量儀電子系統20。例如，如果管路301內的流體水平已下降到低于閾值，則第一和第二流體開關309、310可以信號通知計量儀電子系統20校正一個或多個流特性，諸如停止測量和/或累加系統300內的流體的流特性。在另一個實施例中，如果通過管路301的流體流率已下降到閾值或閾值帶之外，則第一和第二流體開關309、310可以信號通知計量儀電子系統20停止測量和/或累加系統300內的流體的流特性。在任一情況中，流體開關309、310可以信號通知當通過傳感器組件10的實際流率已降到零或至少降到低于閾值時存在的條件。因此，系統300可以減少錯誤測量結果的可能性，所述錯誤測量結果可以歸因于傳感器組件10中的、例如由夾帶的氣體或部分填充的流量管道引起的不平衡。
[0082]上面實施例的詳細描述不是由發明人預期在本描述范圍內的所有實施例的窮舉描述。實際上，本領域技術人員將認識到上面描述的實施例的特定的元件可以多樣地結合或去除以創建進一步的實施例，并且這樣進一步的實施例落入本描述的范圍和教導內。對于本領域普通技術人員來說還將顯而易見的是，在本描述的范圍和教導內，上面描述的實施例可以整體或部分地結合以創建附加的實施例。
[0083]因此，雖然本文中出于說明的目的描述了防止系統的具體實施例和示例，但是在本本描述的范圍內，各種等同的修改是可能的，如相關領域的技術人員將認識到的。本文中提供的教導可以應用到其它振動計量儀系統，并且不僅僅應用到上面描述的和在附圖中示出的實施例。因此，實施例的范圍應當根據所附的權利要求確定。
【權利要求】
1.一種流體流量系統(300)，包括: 管路(301)； 第一流體開關(309)，定位在管路(301)內并且確定管路(301)內的一個或多個流體條件； 振動計量儀(5 ),包括: 傳感器組件(10)，定位在管路(301)內接近第一流體開關(309)并與第一流體開關(309)流體連通；和 計量儀電子系統(20)，與傳感器組件(10)電通信以接收一個或多個傳感器信號(210)并且測量一個或多個流特性； 系統控制器(317)，與第一流體開關(309)電通信以及與計量儀電子系統(20)電通信，并且被配置為: 從計量儀電子系統(20)接收一個或多個測量的流特性； 從第一流體開關(309)接收指示管路(301)內的所述一個或多個流體條件的第一流體開關信號(214);以及 如果所述一個或多個流體條件中的流體條件在閾值或閾值帶之外，則校正所述測量的流特性。
2.根據權利要求1的流體流量系統(300)，其中第一流體開關(309)定位在傳感器組件(10)上游。`
3.根據權利要求2的流體流量系統(300)，進一步包括定位得接近傳感器組件(10)并且在傳感器組件(10)下游的至少第二流體開關(310)。
4.根據權利要求1的流體流量系統(300)，其中第一流體開關(309)包括流體水平開關，并且其中第一流體開關信號(214)指示管路(301)內的流體水平在閾值或閾值帶之外。
5.根據權利要求1的流體流量系統(300)，其中第一流體開關(309)包括流體流量開關，并且其中第一流體開關信號(214)指示通過管路(301)的流體流率在閾值或閾值帶之外。
6.根據權利要求1的流體流量系統(300)，其中振動計量儀(5)包括科里奧利質量流量計量儀并且所述一個或多個流特性中的流特性包括質量流率。
7.根據權利要求1的流體流量系統(300)，其中校正測量的流特性包括確定流特性是錯誤的。
8.一種用于操作振動計量儀的方法，所述振動計量儀包括計量儀電子系統和定位在管路內并且與一個或多個流體開關流體連通的傳感器組件，所述方法包括下列步驟: 測量流動通過所述傳感器組件的流體的一個或多個流特性； 用所述一個或多個流體開關測量一個或多個流體條件；以及 如果所述一個或多個流體條件中的流體條件在閾值或閾值帶之外，則校正流動通過所述傳感器組件的流體的一個或多個流特性。
9.根據權利要求8的方法，其中所述一個或多個流體開關中的流體開關包括流體水平開關。
10.根據權利要求9的方法，其中所述一個或多個流體條件中的流體條件包括管路內的流體水平。
11.根據權利要求8的方法，其中所述一個或多個流體開關中的流體開關包括流體流量開關。
12.根據權利要求11的方法，其中所述一個或多個流體條件中的流體條件包括管路內的流率。
13.根據權利要求8的方法，其中校正的步驟包括確定流特性是錯誤的。
14.根據權利要求13的方法，進一步包括下述步驟:在所述一個或多個流體條件中的流體條件下降到閾值或閾值帶之外之后，累加所述一個或多個流特性。
15.根據權利要求8的方法，其中振動計量儀包括科里奧利流量計量儀。
16.根據權利要求15的方法，其中所述一個或多個流特性中的流特性包括質量流率。
17.一種用于振動計量儀(5)的計量儀電子系統(20)，所述振動計量儀具有定位在管路(301)內并且與一個或多個流體開關(309)流體連通的傳感器組件，所述計量儀電子系統(20)配置為: 測量流動通過所述傳感器組件(10)的流體的一個或多個流特性； 從所述一個或多個流體開關中的第一流體開關(309)接收指示管路(301)內的流體條件的第一流體開關信號(214);以及 如果所述流體條件在閾值或閾值帶之外，則校正所述一個或多個流特性。
18.根據權利要求17的計量儀電子系統(20)，其中所述流體條件包括所述管路內的流體水平。
19.根據權利要求17的計量儀電子系統(20)，其中所述流體條件包括所述管路內的流率。
20.根據權利要求17的計量儀電子系統(20)，其中校正測量的流特性包括確定流特性是錯誤的。
21.根據權利要求20的計量儀電子系統(20)，進一步配置為:在所述一個或多個流體條件下降到閾值或閾值帶之外之后，累加所述一個或多個流特性。
22.根據權利要求17的計量儀電子系統(20)，其中所述第一流體開關(309)定位在傳感器組件(10)上游，并且其中所述計量儀電子系統(20)進一步配置為從定位在傳感器組件(10)下游的第二流體開關(310)接收第二流體開關信號(215)。
【文檔編號】G01F1/84GK103765168SQ201280024697
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年4月27日 優先權日:2011年5月23日
【發明者】J.魏恩施泰因, A.R.普魯伊森, S.M.瓊斯, J.A.霍頓 申請人:微動公司