[發明專利]振動流量計的平衡系統

有效

• 申請號: 200980159806.2
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN102460083A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: C.B.范克萊夫
• 申請（專利權）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: 彭武;譚祐祥

技術領域

本發明涉及用于振動流量計的平衡系統。

背景技術

諸如比重計和科里奧利流量計這樣的振動流量計用于測量流動物質的特性（例如，密度、質量流率、體積流率、總質量流量、溫度和其它信息）。振動流量計包括一個或多個管道，這些管道可以具有各種形狀（例如，筆直構造、U狀構造或者非規則構造）。

這一個或多個管道具有一組自然振動模態（例如，包括簡單彎曲、扭轉、徑向和耦合模態）。為了確定流動物質的特性的目的，這一個或多個管道由至少一個驅動器在一定諧振頻率處在這些模態之一中進行振動。一個或多個電子器件向至少一個驅動器發送正弦驅動器信號，該至少一個驅動器通常是磁體/線圈組合，且該磁體通常固結于所述管道，且該線圈固結于安裝結構或另一個管道。該驅動器信號使得驅動器在驅動器頻率在驅動器模態中振動這一個或多個管道。例如，驅動器信號可以是發送到線圈的周期性電流。

至少一個檢測器檢測到管道的運動，并且產生代表著振動管道的運動的正弦檢測信號。該檢測器通常是磁體/線圈組合，且該磁體通常固結到一個管道上并且線圈固結到安裝結構或另一個管道上。檢測信號發送到一個或多個電子器件；并且根據公知原理，一個或多個電子器件可以使用檢測信號來確定流動物質的特性、或者調整驅動器信號（如果需要）。

通常，振動流量計設置有兩個振動管道，這兩個振動管道進行彼此相反的振動以便創建起一種固有地平衡的系統。結果，來自每個管道的振動彼此抵消從而防止振動或扭力被傳遞給任何連接結構。類似的是，當使用兩個振動管道時，由于檢測器通常僅僅測量流動管之間的相對運動、并且外部引發的振動趨于對這兩個管進行相同振動，所以安裝結構的振動在流量計中被抵消。然而，存在例如由于壓降或堵塞的問題不希望使用雙管的某些應用。在這樣情況下，可以期望單管系統。

然而，期望的單管系統可以是存在著固有不平衡問題的單管系統。嘗試解決這個問題已包括：使用平衡結構（例如，假管/等效管（dummy?tube）、或者平衡桿）以及使用該平衡結構的運動來對系統進行平衡。然而，由于管的整體質量（包括管內的流體）隨管內的流體的密度的變化而變化，則在消除不平衡問題方面這些技術它們自身的成效有限。

圖1示出了根據現有技術的單管型振動流量計。如所示，該流量計包括包圍著平衡桿102的殼103。平衡桿102是圓筒狀的并且包圍住管道101。殼103具有端部元件104，該端部元件104通過頸部元件105耦合/聯接到輸入和輸出法蘭106。部件107是流量計的入口，部件108是出口。管道101具有輸入端部109，該輸入端部109在部件112（即殼端部104的支撐桿部分）處連接到殼端部104中的開口。支撐桿部分112耦合/聯接到頸部元件105。在右側上，在殼端部104與頸部元件105接合的位置112處，管道101的輸出端110耦合/聯接到殼端部104。

在操作過程中，管道101和平衡桿102通過驅動器（未示出）進行反相振動。利用物質流動，這個例子中的管道101的振動引發管道101中的科里奧利響應，該響應由檢測傳感器（未示出）進行檢測。介于檢測傳感器之間的相移代表著與流動物質有關的信息。速度傳感器的信號輸出施用到電子電路，該電子電路對該信號進行處理以得出與流動物質有關的期望信息（例如，質量流率、密度、粘度，等等）。

振動流量計必需在包括不同密度、溫度和粘度的物質的操作條件的寬范圍內提供準確信息。為了實現這，期望的是流量計在一定的條件范圍內進行穩定操作。為了實現這種穩定性，期望流量計振動與管道和平衡系統進行隔離，這是因為：除了用于確定流動物質的流體特性的科里奧利加速度以外，從外部施加的振動系統的振動（不管是由流量計的振動引發、還是源自例如泵這樣的另一個源）還對流動物質強加附加的加速度。外部振動還對限定著管道的活動長度的節點（沒有經歷運動的區域）進行重新配置或重定位。這種效應難于進行補償并且經歷不可知參數（諸如，計量器所連接著的結構的剛性）。因此，不期望的振動阻止了流量計的用來提供關于流動物質的準確輸出信息的能力。

對于圖1的流量計，該振動系統包括進行反相振動的平衡桿102和管道101。這兩個元件包括動態平衡的系統，其中，平衡桿的端部111與管道101的端部109和110通過殼端部104的支撐桿部分112進行耦合/聯接。由于不同密度的物質的處理可以導致殼和法蘭的振動，所以這不是期望的。因為殼103和法蘭106的振動幅度取決于計量器所連接著的結構的剛硬度，所以能夠在流動測量中引發未知量級的誤差。