[發(fā)明專利]科里奧利質(zhì)量流量計(jì)和運(yùn)行科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080068414.8
• 申請(qǐng)日: 2010-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103052868A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾倫·尤爾·克里斯滕森;托馬斯·比爾魏勒;馬丁·博爾曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類號(hào): G01F25/00
• 分類號(hào): G01F25/00;G01F1/84
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種科里奧利質(zhì)量流量計(jì)以及一種用于運(yùn)行科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的方法。

背景技術(shù)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)通常具有一個(gè)唯一的測(cè)量管或者一定數(shù)量的測(cè)量管，例如一對(duì)測(cè)量管，介質(zhì)流過(guò)這個(gè)或者說(shuō)這些測(cè)量管，應(yīng)該確定該介質(zhì)的質(zhì)量流量。其中，已知了測(cè)量管的不同布置方法和幾何形狀。

例如存在具有一個(gè)唯一的直的測(cè)量管的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，以及具有兩個(gè)彎曲的、相互平行延伸的測(cè)量管的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。后一種以成對(duì)的方式構(gòu)造相同的測(cè)量管是被位于中間區(qū)域的勵(lì)磁裝置所激勵(lì)，以達(dá)到質(zhì)量平衡的目的，從而使其振動(dòng)，以使得它們相對(duì)振動(dòng)，也就是說(shuō)，這兩個(gè)測(cè)量管的振動(dòng)相對(duì)彼此180°相移。其中，由兩個(gè)測(cè)量管構(gòu)成的系統(tǒng)的質(zhì)心的位置基本上保持恒定，并且盡可能對(duì)產(chǎn)生的力進(jìn)行補(bǔ)償。正面的后果是，該振動(dòng)系統(tǒng)幾乎不可能對(duì)外像這樣起作用。在勵(lì)磁裝置的前方或者后方安放振動(dòng)傳感器，在流動(dòng)時(shí)，可以在其輸出信號(hào)之間評(píng)估相位差作為測(cè)量信號(hào)。相位差是由在流動(dòng)時(shí)主導(dǎo)的科里奧利力引起的，并且因此是由質(zhì)量流量引起的。介質(zhì)的密度影響振動(dòng)系統(tǒng)的諧振頻率。于是，除了質(zhì)量流量之外，也還能夠確定流動(dòng)的介質(zhì)的密度。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)被用在測(cè)量各種介質(zhì)的流量的設(shè)備中。測(cè)量管中的沉積，例如由于鈣化、聚合物的硬化、食物殘?jiān)某练e會(huì)影響這些設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確性，更確切地說(shuō)，不僅涉及對(duì)質(zhì)量流量的測(cè)量，還涉及介質(zhì)的密度確定。沉積現(xiàn)象尤其是在具有至少兩個(gè)測(cè)量管的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)中當(dāng)這些測(cè)量管的構(gòu)造不對(duì)稱，以至于流經(jīng)這兩個(gè)測(cè)量管的流量不均勻時(shí)造成問(wèn)題。由此使得總沖量不再是零（當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)管相對(duì)稱時(shí)，在無(wú)沉積的狀態(tài)下，由于質(zhì)量平衡，所以總沖量是零）。在沉積不對(duì)稱的情況下，質(zhì)量流量計(jì)就容易受到外界振動(dòng)的影響，或者自身將振動(dòng)傳遞到裝上凸緣的加工處理管上。流量不對(duì)稱的另一個(gè)問(wèn)題是測(cè)量管被完全堵塞，例如被像介質(zhì)中的水果核這樣的固定的部分完全堵塞。由此使得由質(zhì)量流量計(jì)引起的壓降大幅度上升。敏感的介質(zhì)、例如果醬，就可能因?yàn)樵诖似陂g形成的高壓而不能再利用。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一種科里奧利質(zhì)量流量計(jì)以及一種運(yùn)行這種質(zhì)量流量計(jì)的方法，這使得質(zhì)量流量計(jì)能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的不對(duì)稱流量和/或其它的不對(duì)稱故障進(jìn)行自診斷。

為了實(shí)現(xiàn)該目的，開(kāi)頭所述類型的新型的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)具有權(quán)利要求1的特征部分所述的特征。在從屬權(quán)利要求中描述了多個(gè)有利的改進(jìn)方案，在權(quán)利要求9中描述了一種運(yùn)行科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的方法。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)，即，能夠通過(guò)自診斷來(lái)識(shí)別質(zhì)量流量計(jì)在運(yùn)行期間可能發(fā)生的各種各樣的不對(duì)稱故障。這種故障的例子有：

-兩個(gè)管道的其中一個(gè)管道里有沉積，

-分流器中的管道被堵塞，以及

-由于兩個(gè)管道中的不均勻的沉積而引起的故障，或者

-管道的振動(dòng)能力的不對(duì)稱變化，例如由于裂縫或者破裂。

于是，對(duì)出現(xiàn)的不對(duì)稱流量進(jìn)行自診斷能夠向科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的操作者提供關(guān)于其中使用該儀器的流程的安全性方面的有價(jià)值的指示。

因?yàn)槌藗鹘y(tǒng)的振動(dòng)傳感器之外，還額外地在測(cè)量管上安放加速度傳感器，所以在這種情況下，邁上了功能分離的新道路，使得能夠?yàn)楦鱾€(gè)功能使用最佳的組件。這就是說(shuō)，振動(dòng)傳感器能夠像迄今那樣針對(duì)相位差的測(cè)量實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，而加速度傳感器能夠盡可能好地適應(yīng)其任務(wù)，即，探測(cè)測(cè)量管中的不對(duì)稱性。用僅具有基于磁柱塞線圈的傳統(tǒng)振動(dòng)傳感器的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行的試驗(yàn)顯示，當(dāng)介質(zhì)是水的情況下，兩個(gè)測(cè)量管中的其中一個(gè)被分流器中的軟木塞完全堵塞會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量流量的相對(duì)測(cè)量錯(cuò)誤達(dá)到2%至3%。于是有一個(gè)錯(cuò)誤變量，它明顯高于例如為0.15%的詳細(xì)說(shuō)明的測(cè)量錯(cuò)誤。然而，測(cè)量時(shí)在儀器的評(píng)測(cè)裝置中出現(xiàn)的振動(dòng)信號(hào)，例如振動(dòng)信號(hào)的流通路線、振幅或者差異信號(hào)，不能確定出與無(wú)干擾情況的顯著區(qū)別。因此，幾乎不可能借助傳統(tǒng)振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)來(lái)自診斷故障。相對(duì)地，在使用額外的新型加速度傳感器的情況下，卻能夠?qū)崿F(xiàn)自診斷，并且診斷結(jié)果的可靠性明顯改善。

優(yōu)選地，可以使用那些在MEMS微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)（MEMS-Micro?Electro?Mechanical?System）中或者在壓電信號(hào)生成中實(shí)現(xiàn)的加速度傳感器。在耗費(fèi)特別小的情況下就能夠采用這些加速度傳感器。

在一個(gè)特別有利的實(shí)施例中，在至少一個(gè)測(cè)量管的縱向方向上的自身位置上安放加速度傳感器，振動(dòng)傳感器也固定在這個(gè)位置上。由此能夠避免額外的裝配點(diǎn)，并且能夠?yàn)閮蓚€(gè)組件使用相同的緊固件。