[发明专利]具有改进的量表零位的科里奥利流量计和方法

说明书

技术领域

本发明涉及科里奥利流量计的量表零位项，并且更特定而言，涉及改进的量表零位项。

背景技术

振动管道传感器，诸如科里奥利质量流量计和振动密度计/比重计（densitometer）通常通过检测容纳流动材料的振动管道的运动而操作。与管道中材料相关联的性质，诸如质量流量、密度和类似参数，可通过处理从与管道相关联的运动换能器所接收到的测量信号来确定。填充有振动材料的系统的振动模式通常受到容纳管道和其中所容纳的材料的组合质量、刚度和阻尼特征的影响。

典型科里奥利质量流量计包括一个或多个管道，管道在管线或其它运输系统中串列(inline)连接且在该系统中输送材料，例如流体、浆料、乳剂和类似物。每个管道可被视作具有一组自然振动模式，包括（例如）简单弯曲、扭转、径向、横向和耦合模式。

在典型科里奥利质量流量测量应用中，当材料通过管道流动时，以一个或多个振动模式激励管道，且在沿着管道间隔开的点处测量管道的运动。激励通常由促动器提供，例如机电装置，诸如音圈型驱动器，其以周期性的方式扰动管道。两个换能器（或拾取传感器）通常用于测量一个或多个流管道的振动响应，且通常位于促动器上游和下游的位置处。质量流率可通过测量在间隔开的换能器位置处的运动之间的时间延迟或相位差来确定，其中时间延迟或相位差由流动材料中的科里奥利力造成。由于管振动造成的移动流体中的方向变化生成了科里奥利力。这些科里奥利力被施加到传感器管上并且在振动运动中产生扰动。这些扰动将造成流管的一端超前并且另一端滞后，造成在超前与滞后振动传感器信号中的相位延迟。

拾取传感器连接到量表电子器件（或其它仪表），量表电子器件从拾取传感器接收信号并且处理信号以便得出质量流率测量等。为了生成质量流率测量，量表电子器件使用振动的驱动频率将所测量的相位延迟转变为时间延迟。通过流管的质量流率与这个时间延迟（）成正比，如下式所给出：

质量流率=（1）

(FCF)项是流量校准因子，其考虑各种量表特征诸如量表刚度、周围温度/环境温度和量表构造和几何形状。然而，在非流动条件下的实际操作中，时间延迟()可包括非零值并且必须在方程式中被补偿以准确地测量流率。 因此，质量流率可以被更好地表示为：

质量流率=(2)

()项是处于非流动条件的时间延迟校正值，也被称作量表零位项。量表零位项()可能由于在驱动器与一个或多个拾取传感器之间的位置、质量和/或阻尼不对称性而生成非流动振动相移。也可能由于拾取传感器与一个或多个流管的驱动模式的模态相互作用而存在量表零位项()。可能由于拾取传感器和驱动器设计而存在量表零位项()。可能由于环境温度和温度变化而存在量表零位项()。

在本领域中熟知的是量表零位项()和量表零位项()的稳定性在很大程度上受到以下因素影响：流管和/或总体上流量表组件的几何不对称性，振动模式之间的耦合，阻尼，和量表安装特征和其它环境条件。

这些因素不仅有助于促成量表零位项()量值，而且也造成量表零位项()随着时间的不稳定性。这继而影响到流量计的准确度，特别是在较高量程（turn down）时。量表量程包括略高于零流量的低流率带，其中测量信号不能与噪音区分，即，流量太低而不能被准确地测量。

由于这些原因，希望保持量表零项()尽可能小。较大量表零位项()在振动流量计中可能造成问题。较大量值的量表零位项()可能与较小量值的量表零位项()相比更不稳定。较大量值的量表零位项()可能需要更频繁的重新调零操作。

重新调零操作将需要使振动流量计停止操作。重新调零操作可能需要技术员手动并且耗时的诊断/调整。例如，当温度变化超过20摄氏度时，流量计的使用者通常需要将流量计重新调零。

尽管在工厂校准过程中补偿了量表零位项（）的温度效果，量表零位项（）通常不可调整。量表零位项()的稳定性不能被调整或补偿。

发明内容

在本发明的一方面，一种科里奥利流量计包括：

流量计组件，其包括一个或多个流管；

驱动器，其耦合/联接到流量计组件并且被配置成使流量计组件振动；

两个或更多个拾取传感器，其耦合/联接到流量计组件并且被配置成从流量计组件生成两个或更多个振动信号；以及

量表电子器件，其耦合/联接到驱动器和两个或更多个拾取传感器，其中量表电子器件被配置成向驱动器提供驱动信号并且从两个或更多个拾取传感器接收所生成的两个或更多个振动信号；