[发明专利]用于防止振动计量仪中错误流量测量结果的系统和方法

说明书

技术领域

下面描述的实施例涉及振动计量仪，并且更具体地，涉及用于防止振动计量仪中错误流量测量结果的系统和方法。

背景技术

振动计量仪（诸如例如振动密度计量仪和科里奥利（Coriolis）流量计量仪)通常是已知的并且用于测量管道内材料的质量流量和其它信息。计量仪包括传感器组件和电子系统部分。传感器组件内的材料可以是流动的或静止的。每个类型的传感器可以具有独特的特性，计量仪必须计及这点以便实现最优的性能。

示例性的科里奥利流量计量仪在全部属于J.E.Smith等的US专利4109524、US专利4491025、和Re. 31450中公开。这些流量计量仪具有直的或弧形配置的一个或多个管道。科里奥利质量流量计量仪中的每个管道配置具有一组固有的振动模式，所述振动模式可以是简单的弯曲、扭转、或耦合类型。可以驱动每个管道以优选的模式振动。

材料从传感器入口侧上连接的管路流动到流量计量仪传感器组件中，被导向通过（一个或多个）管道，并通过传感器的出口侧离开传感器。振动材料填充系统的固有的振动模式部分地由管道和在管道内流动的材料的组合的质量限定。

当没有流量通过传感器组件时，施加到（一个或多个）管道的驱动力使沿（一个或多个）管道的所有点以相同的相位或小的“零偏移”振动，小的“零偏移”是在零流量时测量的时间延迟。当材料开始流动通过传感器组件时，科里奥利力使沿（一个或多个）管道的每个点具有不同的相位。例如，传感器入口端处的相位滞后于集中驱动器位置处的相位，而出口处的相位超前于集中驱动器位置处的相位。（一个或多个）管道上的拾取传感器产生代表（一个或多个）管道的移动的正弦信号。对从拾取传感器输出的信号进行处理以确定拾取传感器之间的相位差。两个或更多拾取传感器之间的相位差与流动通过（一个或多个）管道的材料的质量流率成比例。

可以通过将相位差乘以流量校准因子（PCF）来确定材料的质量流率。将流量计量仪的传感器组件安装到管路中之前，通过校准过程来确定PCF。在校准过程中，流体以已知的流率穿过流量管并且计算相位差和流率之间的关系（即PCF）。流量计量仪的传感器组件随后通过将PCF乘以拾取传感器的相位差来确定流率。此外，在确定流率时可以考虑其它的校准因子。

部分地归因于振动计量仪（并且尤其是科里奥利流量计量仪）的高准确度，振动计量仪在广泛的各个工业中已看到了成功。面对对测量结果中准确度和重复性的增加的需求的一个工业是油和气工业。随着与油和气相关联的成本的增加，密闭输送情况要求在测量实际输送的油的数量中的改进。密闭输送情况的示例是装燃料。装燃料涉及存储和输送船用燃料油的实践，船用燃料油已开始称为船用燃料。为了给船加燃料（ship fueling），大量的燃料可以临时存储在驳船或其它容器中以便将燃料从海岸输送到船上。燃料舱可以设置在码头或其它港口设施上，或者可以由驳船或其它补给燃料车辆承载。在装燃料期间，燃料测量通常包括空-满-空的分批（batching）过程，由此允许气体变得夹带在燃料中。在燃料中夹带的气体产生严重的测量困难，因为正在递送的燃料的体积和质量两者都改变了。此外，在该过程的开始和结束，流量计量仪可能被部分地填充有流体而不是完全空的或完全满的。

船用燃料包括相对重的石油衍生物，其用在加热中或大工业和/或船用引擎中。存在可以包括船用燃料的多个燃料等级。船用燃料通常比汽油或柴油更重并且更粘稠。

船用燃料成本代表船的操作成本的主要部分。随着油价格的增加和保护环境努力的增加，出于环境和财务的原因，仔细的燃料管理已变得至关重要。

科里奥利流量计量仪中的改进使得可以获得对即使具有夹带的气体的燃料的更准确的测量结果。然而，每当流量被停止时，例如在当递送燃料的阀门和泵被关闭时的装燃料过程的开始或结束时，可能存在问题。一个原因是由于在振动计量仪的零偏移中的改变。即使在燃料已停止流动通过科里奥利流量计量仪之后，流量管也继续振动。理论上，当通过该管的流量是零时，拾取传感器之间的时间延迟将返回到初始的零偏移值。只要时间延迟返回到初始的零偏移，科里奥利流量计量仪将报告零质量流量。然而，各种因素归因于传感器组件的零偏移并且这些因素中一些在装燃料过程期间或在最后的零位调整过程之后可能改变。