[發(fā)明專利]包括平衡構(gòu)件的流量計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980159512.X
• 申請日: 2009-05-26
• 公開（公告）號: CN102449441A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G.T.蘭哈姆;C.A.維爾巴赫;A.T.佩滕
• 申請（專利權(quán)）人: 微動公司
• 主分類號: G01F1/84
• 分類號: G01F1/84
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;傅永霄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流量計，并且更具體地涉及包括平衡構(gòu)件的流量計。

背景技術(shù)

眾所周知，使用科里奧利效應(yīng)質(zhì)量流量計來測量流過流量計中的導(dǎo)管的材料的質(zhì)量流量和其他信息。均授予J.E.?Smith等人的美國專利4,109,524、美國專利4,491,025和再頒專利31,450中公開了示例性的科里奧利流量計。這些流量計具有一個或多個直構(gòu)造或彎曲構(gòu)造的導(dǎo)管。科里奧利質(zhì)量流量計中的每個導(dǎo)管構(gòu)造具有一組固有振動模式，其可以是簡單彎曲、扭轉(zhuǎn)或耦合類型。每個導(dǎo)管可被驅(qū)動以按照優(yōu)選模式振動。

從流量計的入口側(cè)上的被連接管線進入流量計的材料流被引導(dǎo)通過（一個或多個）導(dǎo)管，并且通過流量計的出口側(cè)排出流量計。振動的、填充有材料的系統(tǒng)的固有振動模式部分地由導(dǎo)管和在導(dǎo)管內(nèi)流動的材料的組合質(zhì)量來限定。

當流量計中沒有流通過時，施加到（一個或多個）導(dǎo)管的驅(qū)動力導(dǎo)致沿著（一個或多個）導(dǎo)管的所有點都振動并具有相同的相位或者具有小的初始固定相位偏置，這是可以校正的。當材料開始流過流量計時，科里奧利力導(dǎo)致沿著（一個或多個）導(dǎo)管的每個點具有不同的相位。例如，流量計的入口端處的相位落后于中央的驅(qū)動器位置處的相位，而出口端處的相位領(lǐng)先于中央的驅(qū)動器位置處的相位。（一個或多個）導(dǎo)管上的傳感器產(chǎn)生代表（一個或多個）導(dǎo)管的運動的正弦信號。從傳感器輸出的信號被處理以確定傳感器之間的相位差。兩個或更多個傳感器之間的相位差與流過（一個或多個）導(dǎo)管的材料的質(zhì)量流率成比例。

被連接到驅(qū)動器的計量電子器件產(chǎn)生驅(qū)動信號以操作驅(qū)動器并從接收自傳感器的信號來確定材料的質(zhì)量流率和其他性質(zhì)。驅(qū)動器可包括許多公知布置之一，不過在流量計行業(yè)中，磁體和相對的驅(qū)動線圈已經(jīng)獲得了極大的成功。交流電流被傳遞到驅(qū)動線圈，用于使（一個或多個）導(dǎo)管以期望流量管幅度和頻率振動。本領(lǐng)域還已知將傳感器設(shè)置成非常類似于驅(qū)動器布置的磁體和線圈布置。然而，雖然驅(qū)動器接收了導(dǎo)致運動的電流，傳感器可使用由驅(qū)動器提供的運動來產(chǎn)生電壓。

傳感器所測量到的時間延遲的幅度是非常小的，通常被測量在納秒量級。因此，有必要使得換能器輸出非常準確。換能器準確度可能受累于流量計結(jié)構(gòu)中的非線性和不對稱性，或者外部力所引起的運動。例如，具有未平衡部件的科里奧利質(zhì)量流量計可能使其外殼、法蘭和管線以流量計的驅(qū)動頻率振動。該振動干擾了時間延遲信號，干擾的量取決于底座的剛度。由于底座的剛度通常是未知的并且可能隨著時間和溫度變化，所以未平衡部件的效果通常無法被補償并且可顯著地影響流量計性能。可通過使用經(jīng)平衡的流量計設(shè)計并通過使用信號處理技術(shù)來補償不希望的部件運動來降低這些未平衡振動和安裝振動的效果。

典型的雙管科里奧利流量計設(shè)計使用歧管將材料流分成兩股流并且將這兩股材料流送到兩個分離的流量管中。所述兩個管通常在形狀上是對稱的并且彼此平行地安裝。兩個管通常以相同頻率但以相反相位振動。由于所述管是對稱的并且彼此相反地振動，所以振動通常在兩個管結(jié)合的地方平衡抵消。這產(chǎn)生了經(jīng)平衡的流量計（即，在歧管處流量計沒有振動或者振動極小）。流過兩個管的材料的密度變化基本上均等地使得兩個管的質(zhì)量變化，因此，兩個管在寬范圍的材料密度上保持平衡。

例如由于歧管產(chǎn)生的堵塞和/或壓力降的問題，有一些應(yīng)用不希望使用雙管流量計。在這些情況中，常常希望采用單管流量計。單管科里奧利流量計的問題在于它們可能在流體密度變化的情況下變得不平衡。隨著流過流量計的流體密度變化，流量計的質(zhì)心也變化。該不平衡可對于流量計的性能和可靠性產(chǎn)生負面影響。

因此，本領(lǐng)域需要一種能夠在寬范圍的材料密度上保持平衡的單管流量計?，F(xiàn)有技術(shù)中進行了多次嘗試，但沒有哪一種提供了寬范圍流體密度上的令人滿意的結(jié)果。例如，一些單管流量計已經(jīng)包括了分離的抵消平衡桿。雖然這種方案可對于有限流體密度范圍提供可接受的結(jié)果，但是如果驅(qū)動器部件和傳感器部件二者未被連接到該平衡桿，則該方案是不完整的。另一個現(xiàn)有技術(shù)方案是將流量管的振動參考剛性安裝板。盡管這在理想情況中提供了能滿足需要的結(jié)果，但是卻常常難以產(chǎn)生絕對穩(wěn)定的安裝板。因此，被轉(zhuǎn)移到安裝板的外部振動可能負面地影響流量計性能。