用于仪表校验的振动式流量计和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及振动式流量计和方法，并且更具体地，设及用于仪表校验的振动式流 量计和方法。
【背景技术】
[0002] 振动管道传感器(例如，科里奥利质量流量计和振动密度计）通常通过检测包含流 动材料的振动导管的运动进行操作。可W通过处理从与导管相关联的运动换能器接收的测 量信号来确定与导管中的材料相关联的属性(例如，质量流、密度等)。振动材料填充系统的 振动模式通常受到导管和包含于其中的材料的组合质量、刚性和阻尼特性的影响。
[0003] 典型的双驱动器或多输入多输出（ΜΙΜΟ)科里奥利质量流量计包括一个或多个导 管或流管，其在管线或其它传输系统中内联连接并在系统中运送材料，例如流体、泥浆、乳 液等。每个导管可W被看作具有一组自然振动模式，例如包括：简单弯曲、扭转、径向和禪合 模式。在典型的双驱动器科里奥利质量流测量应用中，在材料流过导管时在一个或多个振 动模式中激发导管，并在沿着导管间隔的点处测量导管的运动。通常由采用周期性方式扰 乱导管的两个致动器(例如，诸如语音线圈型驱动器之类的机电设备）提供激发。可W通过 测量时间延迟或换能器位置处的运动之间的相位差来确定质量流速率。通常采用两个此类 换能器(或拾取（pick-off)传感器)，W便测量一个或多个流动导管的振动响应，并且其通 常位于致动器上游和下游的位置处。两个拾取传感器连接到电子仪器。所述仪器从两个拾 取传感器接收信号并处理信号，W便尤其导出质量流速率测量或密度测量。
[0004] 一个问题是一个或多个导管可能随着时间改变，其中当导管被侵蚀、腐蚀或W其 它方式改变时初始工厂校准可能随着时间改变。因此，导管刚性可能在振动式流量计的寿 命期间从初始表示的性刚性值(或原始测量的刚性值）改变。
[0005] 可W根据W下等式生成质量流速率（m):
(1) 流校准因子（FCF)被要求用于确定流体的质量流速率测量)或密度测量（P)。 (FC巧项包括流校准因子，并通常包括几何常数佑)、杨氏模量巧）W及惯性矩（I)，其中：FCF=G巧*1 似 用于振动式流量计的几何常量（G)是固定的并且不改变。杨氏模量常数巧）类似地不 改变。相反，惯性矩讯可W改变。跟踪惯性矩和振动式流量计的FCF的改变的一种方式 是通过监视流量计导管的刚性和剩余柔性。存在对跟踪FCF中的改变的始终更好方式的增 加的要求，运影响了振动式流量计的基本性能。
[0006] 需要的事物是一种跟踪双驱动器流量计中的FCF从而W改善的精度验证流量计 的性能的技术。
【发明内容】
[0007] 根据本申请的实施例提供一种用于刚性校验的振动式流量计。用于仪表刚性校验 的振动式流量计包括流量计组件，其包括一个或多个流管W及第一和第二拾取传感器；第 一和第二驱动器，其配置成振动所述一个或多个流管；W及仪表电子装置，其禪合到所述第 一和第二拾取传感器并禪合到所述第一和第二驱动器，其中仪表电子装置配置成使用所述 第一和第二驱动器在初级振动模式中振动所述流量计组件，针对所述初级振动模式确定所 述第一和第二驱动器的第一和第二初级模式电流，并且针对所述初级振动模式确定由所述 第一和第二拾取传感器生成的第一和第二初级模式响应电压，使用所述第一和第二初级模 式电流W及所述第一和第二初级模式响应电压生成仪表刚性值，W及使用所述仪表刚性值 验证所述振动式流量计的正确操作。
[0008] 根据本申请的实施例提供一种用于振动式流量计的仪表校验方法的方法。所述 方法包括：使用第一驱动器和至少第二驱动器在初级振动模式中振动振动式流量计的所述 流量计组件；针对所述初级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二初级模式电 流，W及针对所述初级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二初级模式响 应电压；使用所述第一和第二初级模式电流W及所述第一和第二初级模式响应电压生成仪 表刚性值；W及使用所述仪表刚性值来验证所述振动式流量计的正确操作。
[0009] 方而 优选地，所述第一和第二初级模式电流包括命令电流电平。
[0010] 优选地，所述第一和第二初级模式电流包括测量电流电平。
[0011] 优选地，所述第二驱动器与所述第一驱动器不相关。
[0012] 优选地，所述仪表电子装置还配置成：比较所述仪表刚性值与预定的刚性范围，如 果所述仪表刚性值落入在所述预定的刚性范围内则生成针对所述振动式流量计的校验指 示，W及如果所述仪表刚性值没有落入在所述预定的刚性范围内则生成针对所述振动式流 量计的校验失败指示。
[0013] 优选地，所述仪表电子装置还配置成使用所述第一和第二驱动器在次级振动模式 中振动所述流量计组件，针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二 次级模式电流，W及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二 次级模式响应电压，并且使用所述第一和第二初级模式电流W及所述第一和第二初级模式 响应电压或者所述第一和第二次级模式电流W及第一和第二次级模式响应电压中的一个 或两个生成所述仪表刚性值。
[0014] 优选地，所述仪表电子装置还配置成使用所述第一和第二初级模式电流W及所述 第一和第二初级模式响应电压生成仪表剩余柔性值。
[0015] 优选地，所述仪表电子装置还配置成使用所述第一和第二初级模式电流W及所述 第一和第二初级模式响应电压生成仪表剩余柔性值，比较所述仪表剩余柔性值与预定的剩 余柔性范围，并且如果所述仪表剩余柔性值落入在预定的剩余柔性范围内则针对所述振动 式流量计生成校验指示，W及如果所述仪表剩余柔性值未落入在所述预定的剩余柔性范围 内则针对所述振动式流量计生成校验失败指示。
[0016] 优选地，所述仪表电子装置还配置成使用所述第一和第二驱动器在次级振动模式 中振动所述流量计组件，针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二 次级模式电流，W及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二 次级模式响应电压，并且使用所述第一和第二初级模式电流w及所述第一和第二初级模式 响应电压或者所述第一和第二次级模式电流和所述第一和第二次级模式响应电压中的一 个或两个生成仪表剩余柔性值。
[0017] 优选地，第一驱动器电流和第二驱动器电流包括命令电流电平。
[0018] 优选地，第一驱动器电流和第二驱动器电流包括测量电流电平。
[0019] 优选地，所述第一响应电压和第二响应电压包括由所述第一和第二拾取传感器所 量化的实质上最大的响应电压。
[0020] 优选地，所述第二驱动器与所述第一驱动器不相关。
[0021] 优选地，验证所述振动式流量计的正确操作包括：比较仪表刚性值与预定的刚性 范围；如果所述仪表刚性值落入在预定的刚性范围内，则生成针对所述振动式流量计的校 验指示；W及如果所述仪表刚性值没有落入在所述预定的刚性范围内，则生成针对所述振 动式流量计的校验失败指示。
[0022] 优选地，还包括：使用所述第一驱动器和至少第二驱动器在次级振动模式中振动 所述流量计组件；针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二次级模 式电流，W及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二次级模 式响应电压；W及使用所述第一和第二初级模式电流W及所述第一和第二初级模式响应电 压或者所述第一和第二次级模式电流W及第一和第二次级模式响应电压中的一个或两个 来生成所述仪表刚性值。
[0023] 优选地，还包括：使用所述第一和第二初级模式电流W及所述第一和第二初级模 式响应电压来生成仪表剩余柔性值。
[0024] 优选地，还包括：使用所述第一和第二初级模式电流W及所述第一和第二初级模 式响应电压来生成仪表剩余柔性值；比较所述仪表剩余柔性值与预定的剩余柔性范围；如 果所述仪表剩余柔性值落入在所述预定的剩余柔性范围内，则针对所述振动式流量计生成 校验指示；W及如果所述仪表剩余柔性值未落入在所述预定的剩余柔性范围内，则针对所 述振动式流量计生成校验失败指示。
[00巧]优选地，还包括：使用所述第一驱动器和至少第二驱动器在次级振动模式中振动 所述流量计组件；针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二次级模 式电流，W及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二次级模 式响应电压；W及使用所述第一和第二初级模式电流W及所述第一和第二初级模式响应电 压或者所述第一和第二次级模式电流W及所述第一和第二次级模式响应电压中的一个或 两个来生成仪表剩余柔性值。
【附图说明】
[0026] 相同的参考数字表示所有图上相同的元件。附图不一定按照比例。
[0027] 图1示出了根据本发明实施例的用于仪表校验的振动式流量计。
[002引图2示出了根据本发明实施例的用于振动式流量计的仪表校验的仪表电子装置。
[0029] 图3是示出剩余柔性的效果的频率响应的图。
[0030] 图4表示具有弯曲的流管的振动式流量计，其中两个平行的弯曲流管在弯曲模式 中振动。
[0031] 图5表示振动式流量计，其中两个平行的弯曲流管在扭转(或科里奥利）模式中振 动。
[0032] 图6是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图。
[0033] 图7是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图。
[0034] 图8是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图。
【具体实施方式】
[0035] 图1-8和W下描述描绘了特定示例，W教导本领域的技术人员如何制造和使用本 发明的最佳模式。为了教导本发明原理的目的，已经简化或省略了一些传统方面。本领域 技术人员将认识到落入本发明范围内的从运些示例的变化。本领域的技术人员将认识到W 下描述的特征可各种方式组合W形成本发明的多个变化。因此，本发明不被限制到下 面描述的特定示例，而是仅通过权利要求及其等价物进行限制。
[0036] 图1示出了根据本发明实施例的用于仪表校验的振动式流量计5。流量计5包括 流量计组件10和禪合到流量计组件10的仪表电子装置20。流量计组件10响应于加工材 料的质量流速率和密度。仪表电子装置20经由导线100连接到流量计组件10,W通过通信 链路26提供密度、质量流速率和溫度信息，W及其它信息。描述了科里奥利流量计结构，但 是对本领域技术人员显而易见的是本发明还可W作为振动管密度计进行操作。
[0037]流量计组件10包括歧管150和150'、具有凸缘颈110和110'的凸缘103和103'、 平行流管130和130'、第一和第二驱动器18化和180R、W及第一和第二拾取传感器17化 和170R。第一和第二驱动器18化和180R在一个或多个流管130和130'上间隔开。另外， 在一些实施例中，流量计组件10可W包括溫度传感器190。流管130和130'具有两个基 本笔直的入口端管131和131'W及在流管安装块120和120'处朝向彼此会聚的出口端管 134和134'。流管130和130'在沿着其长度的两个对称位置处弯曲，并且贯穿其长度基本 平行。撑杆140和140'用来限定每个流管围绕其振荡的轴W和基本平行的轴W'。
[0038] 流管130和130'的肘管131、131'和134、134'固定地附着到流管安装块120和 120'，并且运些块继而固定地附着到歧管150和150'。运提供了通过流量计组件10的连续 闭合材料路径。
[0039] 当经由入口端104和出口端104'将具有孔102和102'的凸缘103和103'连接 到携带被测量的加工材料的加工线（未示出）中时，材料通过凸缘103中的孔口 101进入仪 表的末端104,并被引导通过歧管150到具有表面121的流管安装块120。在歧管150内， 材料被划分并路由通过流管130和130'。当离开流管130和130'时，加工材料被重