获得在参考温度下的流动流体粘度的仪表电子设备和方法
【专利说明】获得在参考温度下的流动流体粘度的仪表电子设备和方法
[0001]发明背景
1.
技术领域
本发明涉及用于获得流动流体粘度的仪表电子设备和方法，且更具体地涉及用于获得在预定参考温度下的流动流体粘度的仪表电子设备和方法。
[0002]2.问题的陈述
振动传感器例如振动密度计和振动粘度计一般通过检测振动元件的运动来操作，振动元件在待测量的流体材料存在时振动。可通过处理从与振动元件相关的运动换能器接收的测量信号来确定与流体材料相关的特性例如密度、粘度、温度等。振动元件系统的振动模式通常由振动元件和流体材料的组合的质量、硬度和阻尼特性影响。
[0003]除了直接测量在处理温度下的工艺流体的粘度以外，精炼厂应用可能需要确定在参考温度下的粘度的能力，因为流体粘度可随着温度而改变。粘度对温度的敏感性对于一些流体可能高于对于其它流体。
[0004]已广泛米用使用Ubbelohde-Walther的插入功能的ASTM D341标准，以用于确定在有限范围内的任何温度下的石油油料或液态烃的运动粘度。ASTM D341方程具有在粘度可在参考温度下被计算之前必须找到的两个常数A和B。作为描述温度粘度行为的数学模型，ASTM D341方程特别适合于烃流体或混合物。
[0005]用于计算参考温度粘度的一种现有技术方法使用ASTM D341方程连同包括热交换器的双粘度计。双粘度计测量在两个不同的温度下的工艺流体的粘度，并从而确定常数A和B。可接着使用该两个常数对中间温度计算粘度。
[0006]然而现有技术双粘度计和热交换器方法具有缺点。现有技术双粘度计和热交换器方法是复杂的。热交换器可能需要额外的空间。
[0007]现有技术双粘度计和热交换器方法是昂贵的。在一些应用中，双粘度计和热交换器的成本以及安装成本可能太大而说不过去。
[0008]本发明的方面
在本发明的一个方面中，用于获得在预定参考温度下的流动流体粘度的仪表电子设备包括:
接口，其配置成交换通信；
存储系统，其配置成存储预定参考温度、测量流体粘度、测量流体温度、以及在流动流体温度的预定范围内使温度与粘度相关的温度-粘度关系数据；以及
处理系统，其耦合到接口和存储系统，其中处理系统配置成获得测量流体温度、获得测量流体粘度并使用测量流体粘度和温度-粘度关系数据生成参考温度粘度，其中生成的参考温度粘度对应于预定参考温度。
[0009]优选地，温度-粘度关系数据在流动流体温度的预定范围内使温度与两个或更多流动流体的粘度相关。
[0010]优选地，使用振动传感器来获得测量流体粘度和测量流体温度中的一个或两个。
[0011]优选地，温度-粘度关系数据包括多项式方程。
[0012]优选地，温度-粘度关系数据包括预定多项式阶次的多项式方程。
[0013]优选地，温度-粘度关系数据包括被存储为数学方程的关系表达式。
[0014]优选地，温度-粘度关系数据包括被存储为数据结构的关系表达式。
[0015]优选地，存储系统存储两个或更多参考流动流体曲线和预定多项式阶次，其中处理系统配置成获得预定多项式阶次并根据两个或更多参考流动流体曲线、测量流体温度、预定参考温度和预定多项式阶次来创建温度-粘度关系数据。
[0016]在本发明的一个方面中，获得在预定参考温度下的流动流体粘度的方法包括: 获得测量流体温度；
获得测量流体粘度；以及
使用测量流体粘度和在流体温度的预定范围内使温度与粘度相关的温度-粘度关系数据来生成参考温度粘度，其中生成的参考温度粘度对应于预定参考温度。
[0017]优选地，温度-粘度关系数据在流动流体温度的预定范围内使温度与两个或更多流动流体的粘度相关。
[0018]优选地，使用振动传感器来获得测量流体粘度和测量流体温度中的一个或两个。
[0019]优选地，温度-粘度关系数据包括多项式方程。
[0020]优选地，温度-粘度关系数据包括预定多项式阶次的多项式方程。
[0021]优选地，温度-粘度关系数据包括被存储为数学方程的关系表达式。
[0022]优选地，温度-粘度关系数据包括被存储为数据结构的关系表达式。
[0023]优选地，根据两个或更多参考流动流体曲线使用曲线拟合来生成温度-粘度关系数据。
[0024]优选地，该方法还包括如下的预备步骤:获得待使用的预定多项式阶次并根据两个或更多参考流动流体曲线、测量流体温度、预定参考温度和预定多项式阶次来创建温度-粘度关系数据。
[0025]优选地，该方法还包括下列预备步骤:测量在两个或更多温度下的特定流动流体的粘度以创建特定流动流体的两个或更多温度-粘度数据点，处理两个或更多流动流体并累积两个或更多流动流体的多个温度-粘度数据点以创建两个或更多流动流体曲线，获得待使用的预定多项式阶次，以及根据两个或更多参考流动流体曲线、测量流体温度、预定参考温度和预定多项式阶次来创建温度-粘度关系数据。
【附图说明】
[0026]相同的参考数字在所有附图上表示相同的元件。附图并不一定按比例。
[0027]图1示出根据本发明的振动传感器。
[0028]图2示出根据本发明的实施例的振动叉传感器。
[0029]图3是图2的音叉结构的频率响应曲线的图。
[0030]图4示出根据本发明的实施例的用于获得在预定参考温度下的流动流体粘度的振动传感器的仪表电子设备。
[0031]图5是根据本发明的实施例的生成温度-粘度关系数据的方法的流程图。
[0032]图6是可用于生成温度-粘度关系数据的多个参考流动流体曲线的图。
[0033]图7是根据本发明的实施例的获得在预定参考温度下的流动流体粘度的方法的流程图。
[0034]图8示出在两个不同的温度下的粘度的曲线拟合的示例。
【具体实施方式】
[0035]图1-8和下面的描述描绘特定的示例以教导本领域中的技术人员如何形成和使用本发明的最佳模式。为了教导创造性原理的目的，一些常规方面已经被简化或省略。本领域中的技术人员将认识到落在本发明的范围内的来自这些示例的变化。本领域中的技术人员将认识到，下面描述的特征可以用各种方式组合以形成本发明的多个变化。因此，本发明不限于下面描述的特定示例，而是仅仅受到权利要求及其等同物的限制。
[0036]图1示出根据本发明的振动传感器5。振动传感器5可通过一个或多个引线100耦合到仪表电子设备20。振动传感器5和仪表电子设备20可操作来提供流体测量。振动传感器5和仪表电子设备20可提供流体测量，其包括包含流动或不流动流体的流体的流体密度和流体粘度中的一个或多个。粘度是液体流动的阻力的度量。粘度测量在工业工艺控制和OEM应用的领域中可包括重要的流体测量。典型的振动粘度仪表根据振动元件原理来操作。振动传感器5和仪表电子设备20可另外提供包括流体质量流速率、流体体积流速率和/或流体温度的流体测量。这个列表并不是详尽的，且振动传感器5可测量或确定其它流体特性。
[0037]流体可包括液体。流体可包括气体。替代地，流体可包括多相流体，例如包括夹带气体、夹带固体、多个液体或其组合的液体。
[0038]振动传感器5可安装在管子或导管中。振动传感器5可安装在罐或容器或用于盛装流体的结构中。振动传感器5可安装在歧管或用于引导流体流动的类似结构中。
[0039]在一些实施例中，振动传感器5可包括振动叉传感器。替代地，在其它实施例中，振动传感器5可包括振动导管传感器。在一些实施例中，振动传感器5可包括振动密度计5或振动粘度计5。替代地，振动传感器5可包括科里奥利质量流量计5。
[0040]仪表电子设备20可经由一个或多个引线100向振动传感器5提供电功率。仪表电子设备20可经由一个或多个引线100控制振动传感器5的操作。例如，仪表电子设备20可生成驱动信号并向振动传感器5供应驱动信号，其中振动传感器5使用驱动信号在一个或多个振动部件中生成振动。驱动信号可控制振动振幅。驱动信号可控制振动频率。驱动信号可控制振动持续时间和/或振动计时。
[0041]仪表电子设备20可经由一个或多个引线100从振动传感器5接收一个或多个测量信号。仪表电子设备20还可耦合到通信路径26。仪表电子设备20可通过通信路径26传递一个或多个测量信号。仪表电子设备20可处理所接收的一个或多个测量信号以生成一个或多个测量值，并可通过通信路径26传递一个或多个测量值。
[0042]此外，仪表电子设备20可通过通信路径26接收信息。仪表电子设备20可通过通信路径26接收命令、更新、操作值或操作值变化和/或编程更新或变化。
[0043]仪表电子设备20可处理一个或多个测量信号以确定所述一个或多个信号的频率。频率可包