多流管道流量计的制作方法

专利名称：多流管道流量计的制作方法
多流魏流量计
背景技术：
l.发明领域
本发明涉及--种流量计，尤其更涉及一种多流M流量计。
振;力管道传感器，诸如科里奥利质量流量计和振动式密度计等，典型地通过检测含有流动材料的振动管道的运动躯行。与管道中的材料有关的怜性，诸如质量流量、密度等等，可通过处理从与管道有关的运动传感器接收到的测量信号来测定。充满振动材料的系统的振动模式通常受到容纳管道禾唭中所容纳的材料的组合质量、5艘和阻尼特性的影响。
典型的科里奥利质量流量计包括一个或多个管道，其内嵌连接于管线或其它传输系统中并在系统中传送例如液体、泥浆等材料。每个管道可被看作具有一组含有，例如纯挠、扭转、辐射式和耦合的模式的自然振动模式。在典型的科里奥利质量流量测量应用中，当材料流过管道时，管道以一个或多个振动模式被;繊，且沿着管道以间隔的点观懂管道的运动。典型地，通繊动器提供激励，例如，诸如音圈型驱动器的电动机械装置，其以周期的方式扰动管道。质量流率可通过测量传感器位置处的运动之间的时间延迟或相位差来测定。典型地釆用两个这样传感器(或拾取传感器)以测量流管或流管们的振动响应，且典型地设置它们位于致动器的上游和下游位置。两个拾取传感器通过布线，诸如M两个独立的一对导线，连接于电子仪表。仪表接收来自两个拾取传感器的信号，并处理所述信号，以获得质量流率的测量。
流量计被用于执行对于广泛的各种液体流的质量流率的测量。科里奥利流量计潜在地可应用的一^4页域为燃料的计量和分配，包括代用燃料。由于对过度污染的关注的增长以及进一步由于对有关无铅汽油和其它传统it料的成本和可禾拥性的关注的增长，所述代用燃料市场继续扩大。事实上，许多政府开始潜心于通过颁布立法来 代用燃料的^^ 。
在代用燃料市场中使用科里奥利流量计的时机就是在诸如小汽车和公共汽
8车等的车辆的加油过程中。在现有技术中，个人ffi的加油在汽车加油站^顿
传统的加油泵或使用用于代用燃料的压縮天然气(CNG)分配器来完成。传统
的汽油燃料分配器需要两个单独的且独立的仪表，以使得可同时对两个车辆进
行加油。双仪表jt料分配器可提供两个计量流路。两个计量流路可以以不同的
速率流动。两个流路可以是不同的流动材料(即，例如，两种不同的燃料)并
可具有不同的密度。
然而，用于代用燃料的整个成本和燃料泵的大小必须最小化，以便于该泵
的制造在如此发展的工业中具有竞争力。因此，挑战在于能够开发有成本效益的燃料仪表，其可提供对两个独立流路进行两个同步的燃料流测量。
一种现有技术的方法是在这样的燃料分配器中安装两个分离的流量计。尽管这是一个可行的方法，其具有缺点。两个仪表的设备在作为单个仪表的设备的燃料分配器中占据了双倍的空间。两个仪表的设备可使燃料分配器的仪表花费加倍。两个仪表的设备可能需要使电源加倍。
解决方案和
根据本发明的实施例提供了一种多流管道流量计。多流管道流量计包括传输第一流路的第一流管和一对粘附于第一流管的第一拾取传感器。多流管道流量计进一步包括至少一个传输至少一个附加流路的附加流管，和至少一对粘附于该至少一个附加流管的附加拾取传感器。所述至少一个附加流路独立于第一流路。多流管道流量计进一步包括构造成使第一流管和该至少一个附加流管都振动的共用驱动器，以产生第一振动响应和至少一个附加振动响应。
根据本发明的实施例提供了一种用于多流管道流量计的测量方法。所述方法包括使传输第一流路的第一流管振动和使至少一个附加流管振动。振动由共用驱动器实施。所述方法进一步包括接收第一流管的第一振动响应，接收该至少一个附加流管的至少一个附加振动响应，以及从第一振动响应和至少一个附加振动响应测定第一流路的第一流量特性。
根据本发明的实施例提供了一种用于多流管道流量计的测量方法。所述方法包括使传输第一流路的第一流管振动，和使传输至少一个附加流路的至少一个附加流管振动。振动由共用驱动器实施。该至少一个附加流路独立于第一流路。所述方法进一步包括接收第一流管的第一振动响应，和接收该至少一个附加流管的至少一个附加振动响应。所述方法进一步包括从第一振动响应和至少一个附加振动响应测定第一流路特性，以及从第一振动响应和至少一个附 加振动响应测定至少一个附加流路特性。
根据本发明的实施例提供了一种用于多流管道流量计的校准方法。所述方 法包括使多流管道流量计归零，和使与多流管道流量计保持联系的一个或多个 参考仪表归零。所述方法进一步包括禾U用多流M流量计及利用一个或多个 参考仪表测量流过多流管道流量计的第一流管的第一流量，以及利用多流管道 流量计及利用一个或多个参考仪表测量流过多流管道流量计的至少一个附加流 管的至少一个附加流量。所述方法进一步包括利用第一流量测量结果和至少 一个附加流量测量结果，测定用于多流管道流量计的两个或更多个流量校准因 数(FCF)。
本发明的各个方面
按照所述流量计的一个方面，流量计包括科里奥利流量计。 按照所述流量计的另一个方面，流量计包括振动式密度计。 按照所述流量计的再一个方面，第一流路和至少一个附加流路来源于共用 输入。
按照所述流量计的再一个方面，第一流路来源于第一输入且至少一个附加 流路来源于第二输入。
按照所述流量计的再一个方面，流量计进一步包括仪表电子装置，其构造 成，4魏一流管振动和使至少一个附加流管振动，并且该振动由共用驱动器实 施，接收第一流管的第一振动响应，接收至少一个附加流管的至少一个附加振 动响应，以及根据第一振动响应和至少一个附加振动响应观啶第一流路的第一 流量特性。
按照所述流量计的再一个方面，流量计进一步包括仪表电子装置，其构造 成，使第一流管振动及使至少一个附加流管振动，并且该至少一个附加流管传 输至少一个附加流路，该振动由共用驱动器实施，以及该至少一个附加流路独 立于第一流路，接收第一流管的第一振动响应，接收至少一个附加流管的至少 一个附加振动响应，根据第一振动响应和至少一个附加振动响应观l淀第一流量 特性，以及根据第一振动响应和至少一个附加振动响应测定至少一个附加流路 的第二流量特性。
按照所述流量计的再一个方面，流量计进一步包括仪表电子装置，其构造成，利用第一振动响应和至少一个附加振动响应，以方程式
* =化巧,, -化,)x (1 - rc, x )+FCF12(△、 - Ate12)x (1 - !Tc2 x 7>w2)以及 A2 二(A,22 - Ate22) x (1 _ 7b2 x 7>w2)+FCF21 (A/21 - Ate21) x (1 - 7b, x 、)领!J定
第一流量特性和至少一个附加流量特性，以测定第一流路的第一质量流率) 和第二流路的第二质量流率(A2)。
按照所述流量计的再一个方面，流量计进一步包括仪表电子装置，其构造 成，利用第一振动响应和至少一个附加振动响应，以方程式
* = ! (A/, - ) x (1 -x r附,)+FCF12 (A/2 - Ate2) x (1 - 7b2 x 7>w2)以及
A2 = FCF22(A/2 — Ate2)x(1 — 7b2 x7>t 2)+ FCF2(Af， — A&z)x(1 — 7t, x !T附,)测定第-一 流量特性和至少一个附加流量特性，以测定第一流路的第一质量流率(w)和 第二流路的第二质量流率(、)。
按照所述流量计的再一个方面，流量计进一步包括仪表电子装置，其构造 成，i顿于校准过程的多流管道流量计归零，使与多流管道流量计联系的一个 或多个参考仪表归零，利用多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表测量流 过多流管道流量计的第一流管的第一流量，利用多流管道流量计及利用一个或 多个参考仪表测量流过多流管道流量计的至少一个附加流管的至少一个附加流 量，以及利用第一流量观糧结果和至少一个附加流量测量结果观啶用于多流管 道流量计的两个或多个流量校准因数(FCF)。
按照所述流量计的再一个方面，流量计进一步包括仪表电子装置，其构造 成，利用方程式
测定用于多流管
'舒—A"△4-z200 —(-1)
群1200A"0
—△《-A000 >
舒t00A"△,22-z2-
道流量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
按照所述流量计的再一个方面，流量计进一步包括仪表电子装置，其构造 成，利用方程式
m八
1W
AW
一 二
测定用于多流管道流量计的两个或更
冲流量校准因数(FCF)。
按照所述方法的一个方面，至少一个附加流管具有零流量。 按照所述方法的另一个方面，至少一个附加流管传输至少一个附加流路。按照所述方法的再一个方面，第一流路和至少一个附加流路来源于共用输
入c
按照所述方法的再一个方面，第一流路来源于第一输入以及至少-
流路来源于第二输入。
按照所述方法的再一个方面，至少一个附加流管传输至少一个独立于第一 流路的附加流路，且所述方法进一步包括根据第一振动响应和至少一个附加振 动响应须啶至少一个附加流路的至少一个附加流獻寺性。
按照所述方法的再一个方面，所述测定进一步包括以方程式
* = FCF,, (A/', - Ate,)x (1 _ 7b, x 7>^)+FCF12 (A/12 - A,z12) x (1 - 7b2 x 7>n2) 禾口 A2 = FCF22 (&22 - Afe22) x (1 _ 7b2 x 7>n2)+FCF21 (A/2) - A/z21) x (1 - 7fc' x 7>7 ')的方式利用 第一振动响应和至少一个附加振动响应，以测定第一流路的第一质量流率) 和第二流路的第二质量流率(a2)。
按照所述方法的再一个方面，所述测定进一步包括以方程式
* = FCF,- A z,)x (1 - 7b, x 7>w,)+(A/2 - A/r2)x (1 - 7b2 x 7>n2)以及
*2 =FCF22(A 2 — Ate2)x(l —rc2 xrmJ+FCFjA , —Afez)x(卜7b, x7)w')的方式禾l1
用第一振动响应和至少一个附加振动响应，以测定第一流路的第一质量流率 U)和第二流路的第二质量流率(a2)。
按照所述方法的再一个方面，所述方法进一步包括使用于校准过程的多 流管道流量计归零，使一个或多个与多流管道流量计联系的参考仪表归零，利 用多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表测量流过多流管道流量计的第一 流管的流量，禾拥多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表领懂流过多流管 道流量计的至少一个附加流管的附加流量，以及利用第一流量测量结果和至少 一个附加流量测量结果观啶用于多流髓流量计的两个或更多个流量校准因数 (FCF)。
按照所述方法的再一个方面，所述测定包括利用方程式
l定用于多流管
'FC7V、1 - z,- z200
，1200A々-A
群21A《-^△/22 - 2 200
FCF2200△〈， -一^A,22-
',、
0
0
膨2
道流量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
按照所述方法的再一个方面，所述测定包括利用方程式
附,
舒,,
賤
1W
测定用于多流管道流量计的两个或更
多个流量校准因数(FCF)。按照所述方法的一个方面，第一流路和至少一个附加流路来源于共用输入。 按照所述方法的另一个方面，第一流路来源于第一输入以及至4
-水p
流路来源于第二输入。
按照所述方法的再一个方面，所述测定进一步包括以方程式 —二FO^(A/',- )x(1-7b, x7)w)+化F,2(A/,2 - )x(卜7b2 x7>w2) 禾口
&2 = r:f22 (A/22 -紐22 )x (1 - 7t2 x 7>n2)+fcf21 (A/21 - Afe21 )x (l _ x rm)的方式禾, 第一振动响应和至少一个附加振动响应，以测定第一流路的第一质量流率(哞) 和第二流路的第二质量流率(A2)。
按照所述方法的再一个方面，所述测定进一步包括以方程式 —二FCi^(A/, -AA)x(卜7^ x7)w,)+R:F!2(AZ2 - Ate2)x(l-7b2 x7>w2)以及
A2 =化尸22 (△ - Afe2 )x (卜7b2 x 7>w2)+FCF21 - A/zz )x (1 — 7b' x 7>^ )的方式禾U
用第一振动响应和至少一个附加振动响应，以测定第一流路的第一质量流率 和第二流路的第二质量流率(A2)。
按照所述方法的再一个方面，所述方法进一步包括使用于校准过程的多 流管道流量计归零，使一个或多个与多流管道流量计联系的参考仪表归零，利 用多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表测量流过多流管道流量计的第一 流管的流量，利用多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表测量流过多流管 道流量计的至少一个附加流管的附加流量，以及利用第一流量测量结果和至少 一个附加流量观糧结果测定用于多流魏流量计的两个或更多个流量校准因数 (FCF)。
按照所述方法的再一个方面，所述测定包括利用方程式
<formula>formula see original document page 13</formula>
测定用于多流管
道流量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
按照所述方法的再一个方面，所述测定两个或更多个FCF包括利用方程
式
<formula>formula see original document page 13</formula>测定两个或更多个FCR
按照所述校准方法的一个方面，所述测定包括利用方程式△4_z200 一
舒1200△々- z,0
'舒21A《- 000 >
/^2200《-z,A,22 - z2_朋4
测定用于多流^
道流量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
按照所述校准方法的一个方面，所述测定包括利用方程式
附，
1
TO,
舒、,
丽
「 ，
z幻
测定用于多流管道流量计的两个或更
:水
流量校准因数(FCF)。


图1阐述了一种包括流量计组件和仪表电子装置的流量计。
图2为根据本发明的实施例的多流管道流量计示图。
图3为根据本发明的实施例的用于多流 流量计的观糧方法的流程图。
图4示出了根据本发明的实施例的多流魏流量计。
图5示出了根据本发明的实施例的直管多流tit流量计。
图6示出了根据本发明的实施例的多流管道流量计。
图7示出了根据本发明的实施例的多流，流量计。
图8示出了根据本发明的实施例的处于校准设置的多流 流量计。
图9示出了根据本发明的实施例的处于校准设置的多流管道流量计。
图10为根据本发明的实施例的用于多流管道流量计校准方法的流程图。
图11示出了根据本发明的实施例的校准设置。
图12示出了根据本发明的实施例的多流管道流量计。
本发明的详细说明
图1一12和随后的说明描述了具体的示例，以教导本领域技术人员怎样制 造和使用本发明的最佳模式。为了教导发明的原理，简化或省略了一些常规的 方面。本领域技术人员要理解这些示例的变形也落入本发明的范围内。本领域 技术人员要理解下面所描述的特征可以各种方式结合，以形成本发明的多种变 形。因此，本发明不限于下面所描述的具体示例，而是由权利要求及其等价物 所限定。
图1阐述了包括流量计组件10和仪表电子装置20的流量计5。仪表电子装置20经由导线100连接于流量计组件10，以ffli^各径26提供密度、质量流率、
体积流率、累加的质量流量、温度以及其它信息。本发明可用于任何类型的科 里奥利流量计，而不管驱动器、拾取传感器、流管或振动的操作模式的数量，
^t本领域技术人员来说是显而易见的。另外，要认识到，流量计5可选择地 可包括振动式密度计。
流量计组件10包括一对凸缘101和101，、多支管102和102，、驱动器104、 拾取传繊105—105，以及流管103A和103B。驱动器104和拾取传繊105 和105，连接于流管103A和103B。
凸缘101和IOI，粘附于多支管102和102，。多支管102和102，可粘附于垫 圈106的相对端。垫圈106在多支管102和102'之间保持间隔，以防止流管103A 和103B中的干扰振动。当流量计组件10插入到传送被测量的材料的管道系统 (未示出)时，材料M凸缘101 iaAit入流量计组件10，穿31A口多支管102， 所有的材料在这里都被弓i导进入流管103A和103B，材料流过流管103A和103B 并向后进入出口多支管102'，在此处，材料经由凸缘IOI'离开流量计组件IO。
选择并适当地将流管103A和103B装配到入口多支管102及出口多支管 102'，以使得各自关于弯曲轴W—W和W'—W'具有实际上同样的质量分布、 转动惯量和弹性模量。流管从多支管以基本上平行的方式向外延伸。
流管103A和103B关于它们各自的弯曲轴W和W，以相反的方向由驱动器 104驱动。驱动器104可包括许多众所周知的设备之一，诸如安装于流管103A 的磁fM安装于流管103B的反作用线圈。交流电穿过反作用线圈以使得两个电 路都振荡。适当的驱动信号通过仪表电子装置20经由导线110应用到驱动器 104。
仪表电子装置20分别经由导线m和m'接收传感器信号。仪表电子装置
20经由导线110产生使驱动器104弓胞流管103A和103B振荡的驱动信号。仪 表电子装置20处理来自拾取传麟105和105'的綠右速度信号以计算质量流 率。路径26提供允许仪表电子装置20与操作器或与其它电子系统接口的输入 和输出装置。图1的说明仅仅作为科里奥利流量计运作的示例提供，并不意味 着限定本发明的教导。
图2为根据本发明的实施例的多流管道流量计200的示图。流量计200包 括第一流管201和至少一个附加流管202。两个流管201和202在入口及出口端包括凸缘212。要理解，多流管道流量计200可包括超过两个的流管。但是，为
了清楚的目的，仅仅示出和论述了两个。流量计200可传输流动材料，其含有
第一流路和独立于第一流路的至少一个附加流路。
共用驱动器220位于第一流管201和第二流管202之间，其中流管201和 202都由共用驱动器220振动。由于使用驱动器使至少两个流管振动，在多流管 道流量计200包括多于两个流管的地方，驱动器的数量要比流管的数量少一个。
第一流管201包括设置来检测第一流管201振动的一对第一拾取传 215 和215'。第一拾取传感器215和215'可由任何种类的刚性的支撑结构(未示出) 支撑，其中拾取传感器由支撑结构保持在固定的位置并测量相应流管的振动的 相对运动。第二流管202包括设置来检测第二流管202且也固定于支撑结构(未 示出)的一对第二拾取传感器216和216'。用于拾取传感器215和215'的支撑 结构可与应用于拾取传感器216和216'的支撑结构相同或不同。通过流管201 和202的振动， 一对第一拾取传 215和215'产生用于第一流管201的流量 特性测量结果，且一对第二拾取传感器216和216'产生用于第二流管202的流 量特性测量结果。
来自于一对第一拾取传感器215和215'和来自于一对第二拾取传感器216 和216'的流量特性测量结果由仪表电子装置20 (见图1)接收和处理。仪表电 子装置20可产生与第一流路有关的第一流量测量结果并可产生与第二流量有关 的第二流量测量结果。例如，所述处理可产生质量流率和/或密度测量结果。
可由所述处理产生的另一流量特性为每个流路的粘度值。如果两个流管具 有不同的流动面积，举例来说，多流魏流量计200可构造成测量动态粘滞度 及涂层。其它流量特性也可由所述处理产生且在本说明和权禾腰求的范围内。
第一流路独立于第二流路。因此，第一流路不连接于第二流路或被第二流 路影响，反之亦然。因此，可独立于流过其它管的流量来测量和控制流过每个 流管的流量。
在一个实施例中，第一流路可具有不同于第二流路的流率。在一个实施例 中，第一流路可包含第一流动材料而第二流路可包含第二流动材料。第一流路 可具有第一密度而第二流路可具有第二密度。例如，第一流路可包含第一燃料
而第二流路可包含第二it料。所述燃料可以不同的速率流动。因此，例如，仪 表电子装置20可使用第一和第二流量测量结果，以执行两个独立的计量业务。在一个实施例中，流管201和202含有如所示的实际上为U型的流管。可 替换地，在图5中示出的并在后面论述的实施例中，流管201和202可含有实 际上直线型的流管。然而，也可使用其它形状，并在本说明和权利要求的范围 内。
在一个实施例中，第一流管201具有与第二流管202同样的横截面积。可 替换地，它们可具有不同的横截面积。
图3为根据本发明的实施例的用于多流管道流量计的测量方法的流程图 300。所述方法可用于测量仅仅流过第一流管的流量、测量仅仅流过第二流管的 流量或同时观糧流过第一和第二流管两者的流量。
在步骤301中，第一流管和第二流管由共用驱动器220振动。第一流管可
传输第一流路且第二流管可传输第二流路。在一个实施例中的流管，每个具有 制虫成套的拾取传感器(见图2)。可替换地，在另一个实施例中，流管共用--套拾取传感器(见图4)。
在步骤302中，接收第一流管的第一振动响应。第一振动响应可包括由一 套拾取传感器产生的电信号，其中，所述电信号与第一振动响应相关。第一流 动材料在第一流管中流动。因此，第一振动响应可包括在第一流管中的流动材 料的振动响应。
在步骤303中，接收第二流路的第二振动响应。第二振动响应可包括由一 套拾取传感器产生的信号，其中，所述电信号与第二振动响应有关。因此，第 二振动响应可包括在第二流管中的流动材料的振动响应，或者可包括空的第二 流管的振动响应。
在步骤304中，测定第一流路的第一流量特性。要理解，在此步骤中，可 测定多于一个的第一流量特性。根据第一及至少一个附加振动响应测定第一流 量特性。第一流量特性可包括第一流动材料的质量流率(哞)。另外，根据第一 及至少一个附加振动响应可观啶第一流动材料的密度、粘度等。
在步骤305中，测定至少一个附加流路的第二流量特性。要理解，在此步 骤中可测定至少一个附加流路的多于一个的流量特性。根据第一及至少一个附 加振动响应测定第二流量特性。第二流量特性可包括第二流动材料的质量流率 U2)。另外，根据第一及至少一个附加振动响应可测定第二流动材料的密度、 粘度等。尽管流过每个流管的流量是独立的，但是在一个流管中的质量流量的测量 结果不独立于流过其它管的流量。流过一个管的流量在其它管中激发相位。由 于这种关联，根据本发明在多流管道流量计200中使用新的质量流率方程式。
新的双流管方程式是基于两个流管201和202经历的时间延迟的(即，a/,和
在传统的双管科里奥利流量计中，测量两个流管之间的相位，并计算流量 计入口端拾取点和出口端拾取点之间的相位差。该相位差转换成单一的时间延
迟(A/)，并被用于通过采用方程式
A = FCFx(A/-A/z)*(l-7>r) (1) 来测定流量值(诸如，举例来说，质量流率/w )。
在此方程式中，可用时间延迟(A》的单一的测量结果来测量流量。M 零点的时间延迟(Atz)来校正时间延迟(A"。零点的时间延迟(Atz)包括在 不流动条件下测定的校准因数。
然而，该传统的质量流率方程式不适合多流管道流量计。原因在于，在本 发明的双流管中，流量在两个流管中激发一些相位。甚至当仅在两个流管中的 一个有流量时，这也是确切的。在传统的流量计中，由于共同的流量流过两个
流管，在每个管中激发的相位是一致的。结果，m^:的相位没有作为两个管间
的相位差出现，且也不是计算结果的因数。因此，单一的时间延迟可在现有技 术中使用以测量传统流量计中的流率。
相反，在本发明中，第一和第二流路是独立的。因而，由两个流量激发的 相位可在两个流管之间不同。因此，可不采用基于单一的时间延迟的质量流率 方程式。
即使流量仅在一个流管中出现，多流，流量计200中的流量也在两个流 管201和202中都激发相位。所述两个激发的相位可不同。结果，为了测量流 量，需要来自每个流管的两个时间延迟测量结果。所述流量结果可针对一个或 两个流量。这种观糧结果i钱啲一个说明可用下面的方程式阐明
A, :FC7^(A/', -A&")x(1-x7)w,)+FCF,2(A/,2- Ate2)x(1-7b2 x7>n2) (2) A2 = FCF22(A/22 - A/z22)x(1 - 7b2 x7>w2)+ FCF21 (A/21 - △ )x(1 - 7t' x 7)w') (3)
其中，下标l指示第一流管，以及下标2指示第二流管。由于流过一个流 管的流量在其它流管中激发相位的事实，需要方程式(2)和(3)中的第二项(即，例如，FC&项的"2")。方程式(2)和(3)可在仪表电子装置20中使用， 以测定在两个流管201和202汇总的质量流率。
在下文中，对于式子(A《)的时间MiH值，上标A表示哪个流管正在传 输流量。如果流量在第二流管202中传输，那么时间EiK值为式子(A《)。下 标B表示正在从其接收振动响应的流管。因此，值(A/;)为流量流过第一流管 时，测得的第二流管的时间延迟。可替换地，值(A/2 )为流量流过第二流管202 时，观时寻的第一流管的时间延迟。零上标表示无流量的情况，其中，值(A/,。) 表示第一流管由共用驱动器220在零或无流量情况下振动时，测得的第一流管 201的时间延迟。
然而，可以使用更简单形式的方程式(2)和(3)来测定流量特性。方程 式(2)和(3)不利用任何对称。 一种可能的对称型是在时间延迟中。如果时 间延迟是对称的，即，如果
s A,' (4a)
A/12eA/2 (4b)
s (4c)
△/，，三△/， (4d)
那么方程式(2)禾口 (3)变为
* =凡",(△/, - )x (1 - re, x :Tw) )+FCF12 (A/2 - △ )x (1 - 7b2 x 7)w2) (5 ) A2 = FCF22 (A/2 - A&2 )x (卜!Tc2 x 7>w2) +(△/, - AZzz )x (1 - Tc, x Tot, ) (6 ) T项代表^J^测量结果。7b,项为第一流管的温度，而rm,项为第一流动液 体的温度。同样，7^2项为第二流管的温度，而7)^项为第二流动液体的温度。 (A^)值为用于第一流管的零流量校准值，而(Afe2)值为用于第二流管的零
流量校准值。流量校准因数凡:Fu、 fcf12、 FO^和Fa^为由流量测试测定的 校准系数，且随后用于流量特性校准。
此外，流量校准因数也可为对称的。在这种情形中，方程式(5)和(6) 通过流量校准因数可大约对称，艮卩，FCF^FCF,的事实而进一步简化。方程 式的对称将影响校准过程。
测量流过质量流率的能力可使得测量超出仅仅两个质量流率的附加过程变 量变得可能。例如，如果两个流管具有不同的横截面流量面积，那么流过流率 的比可与动态粘滞度相关。另一个潜在的应用为流管外表面上的涂层测量。这样的流管涂层将在系统中引发不平衡质量，而这个不平衡质量可ffl31两个因而 发生的流管振动响应的幅值的比率检测。这些仅仅是流量计测量两个独立的流 路的切实可行的两个例子。
由方程式(1) 4该的用于现有駄的单个流量科里奥禾附的校准禾將十分 简单。在零点的时间延迟(Atz )在多流管道流ii十200中在零流量条件下测定，
且FCF值以单个流率的测试测定。
从方程式(2)和(3)和(5)和(6)中可看出，类似的策略(在零点测 量(Atz)，及以一个流率每管观赋)将不会对多流髓流量计起作用。
图4示出了根据本发明的实施例的多流管道流量计200。与其它附图共用的 元件共用参考标记。在此实施例中，仅仅一对拾取传感器215和215'设置在第 一和第二流管201和202间。拾取传自对215和215'测量两个流管中的振动， 且^^拾取传感器215和215'提供与两个流管间的时间延迟有关的信号。
图5示出了根据本发明的实施例的直管多流魏流量计200。在此实施例 中，流管201和202基本上是直的。要理解，此实施例的流量计200可包括如
图2中的两套拾取传感器，或者可包括如图4中的一套拾取传感器。
图6中示出了根据本发明的实施例的多流管道流量计200。在此实施例中， 流量计200包括以分流器203形式的共用入口。分流器203连接于第一流管201 和第二流管202两者。在此实施例中，每个流管具有一对有关联的拾取传 215和215'及拾取传感器216和216'，正如先前所讨论的。下游的设备(未示
出)可提供径流调节或流控制。
图7示出了根据本发明的实施例的多流管直流量计200。与图6中一样，此 实施例包括分流器203。然而，在此实施例中仅仅包括一对拾取传麟215和 215'。与图4中一样，拾取传^l对215和215'测量流管201和202的同时振动。
图8示出了根据本发明的实施例的在校准设置260中的多流管道流量计 200。在此实施例中，在其中，多流,流量计200具有单独的入口和单独的出 口，第一和第二参考仪表291和292应用于校准过程。参考仪表291和292为 用于准确地测量流量状况的流量计，其中，在检测的流量计利用从参考仪表291 和292获得的测量结果校准。
第一参考仪表291测量正在流过第一流管201的第一流路并生成)测量结果值。第二参考仪表292测量正在流过第二流管202的第二流路并生成(a2 ) 测量结果值。因此，流过^流管的流量以及相关联的参考仪表分离开并独立 于流过其它流路的流量。另外，可获得其它流量测量结果。
根据本发明的各种实施例，获得的测量结果可用于校准多流管道流量计 200。下面诸如结合图10，论述可能的校准操作。然而，其它的校准技术也可以 考虑，并落入说明书和权利要求的范围。
图9示出了根据本发明的实施例的在校准设置260中的多流管道流量计 200。在此实施例中，在其中，流量计200具有一个入口，第一和第二参考仪表 291和292连接于第一和第二流管201和202的各自的出口 。流过第一和第二流 管201和202的流量可由与两个出口连接的下游的阀或其他设备(未示出)控 制。与前面一样，第一参考仪表291测量正流过第一流管201的第一流路并生 成U,)测量结果值。第二参考仪表292测量正流过第二流管202的第二流路 并生产U2)测量结果值。另外，校准设置260可包括参考仪表293，其测量 流入多流tit流量计200的总质量流率(&)。
图10为根据本发明的实施例的用于多流管道流量计的校准方法的流程图 1000。用于校准的基底方程包括
附，
fc凡 fcf，
12
化f，， 化f22.
(7)
在步骤1001中，将多流，流量计200 (g卩，经受检测的设备，见图8和 9)归零。在此步骤中，尽管没有流量允许流过流量计200，但是流量计200的 两个流管201和202都充满流动材料。使流管201和202在没有流量的条件下 振动，并测定一个或多个流量特性，诸如，剩列来说，第一和第二流管的A/,。和 A《时间Eifi值。
对于步骤IOOI，在其中，流量为零(质量流率&=0)且正在施行零位调整 操作，方程式(7)变为
0
化f，， 化f
22
△《—z，
A"0
(8)
在步骤1002中，参考仪表291和292在零流量^K牛下归零，正如刚才上面 所述。要理解，此步骤可在步骤1001之前或之后执行。
在步骤1003中，仅仅穿过第一流管201产生流量。在流动期间，流量计200 和第一参考仪表291两者都测量第一流量特性。例如，流量计200可记录在流量正流过第一流管201的情况下该第一流管201的时间延迟(A/;)。流量计200 测量在流量流过第一流管201而在第二流管202没有流量的期间的第二流管202 的时间延迟(Ag)。另外，第一参考仪表291测量流过第一流管201的质量流 率(即，其生成7 Z巧值)。对于步骤1003，在其中，流量在第一流管201中生 成，那么方程式(7)变为
附，
附,
TO,
(9)
!A《-2' U卿l
在步骤1004中，穿过第二流管202产生流量。在流动期间，多流管道流量 计200和第二参考仪表292两者测量第二流量特性。例如，流量计200测量在 流量正流过第二流管202的情况下该第二流管202的时间延迟(a《)。流量计 200测量在流量流过第二流管202而在第一流管201没有流量的期间的第一流管 201的时间延迟(a/;)。另外，第二参考仪表292测量流过第二流管202的质量 流率(即，其生成;^《值)。对于步骤1004，在其中，流量在第二流管202中 生成，那么方程式(7)变为
附，
附，
，
舒"
22
(10)
z，」o i矩阵方程式，其可 禾IJ用矩阵求逆求解，如下所示。
"网 (18)
在这里，项^j为[9xl]矩阵，
在这里，项[A"-"为[9x9]矩阵，
以及在这里，项—}为[9><1]矩阵。
在更普遍的项中，对于N流路，基本方程式为附，
F厂F ■ ■ Ff"F
一 2，
一^
(19)
这需要N个校准点，导致A^个方程式和A^个未知量，其可用矩阵求逆来
求解:
(20)
在这里，项^^为[A^1]矩阵， 在这里，项[ArP为[A^XA^]矩阵， 以及在这里，项^^为[A^xl]矩阵。
图11示出了根据本发明的实施例的校准设置1100。校准设置1100可包括 第一和第二阀294a和294b以及单一参考仪表293。可控制第一和第二阀294a 和294b以穿过第一流管210a传输第一流路、以穿过第二流管210b传输第二流 路或以穿过两个流管210a和210b传输合成的流路。
示出的参考仪表293位于三个拾取传感器流量计200之后以及阔294a和 294b之后。然而，正如虚线所示，参考仪表293 (和/或阔294a和294b)可位 于流量计200的上游。
要理解，对于校准设置1100，值/^F,和W巧由参考仪表293在不同时刻产 生。例如，在校准过程期间，穿过第-一流管210a的第一流路由打开第一阀294a 和关闭第二阀294b产生。随后由参考仪表293产生的参考测量结果为T^巧值。 随后，第一阀294a关闭而第二阀294b打开以产生穿过第二流管210b的第二流 量。随后由参考仪表293产生的参考测量结果为朋^值。
图12示出了根据本发明的实施例的多流管道流ii十200。在此实施例中， 齡流管210a-210n包括^^虫的输入212a—212n。然而，所有流管210a-210n汇 合入单一输出213。单独的输入212a—212n的上游可包括阀以控制流过流管 210a-210n的流量。结果，多流管道流量计200可在单一出口 213将多个流路混 合成单一流路。输出流路的单个组分可由多流f^流量计200计量。
在本发明中，对于两个或更多个独立的流路，基本上同时获得流量特性测 量结果。和现有技术不同的是，驱动器使正传输两个或更多个独立的流路的两 个或多个流管振动。和现有技术不同的是，流路可以不同的流率流动。和现有 技术不同的是，流路可具有不同的密度。和现有技术不同的是，流管可具有不 同的横截面积。和现有技术不同的是，本发明的流量计可包括多流管道。和现 有技术不同的是，流量计可共用驱动器，削减至少一个驱动器。有利地，由于元件的共用，流量计的成本将降低。另外，流量计(和完整 的计fi/配给系统)的整体尺寸可减小。另外，共用一共用的驱动器可减小能耗 并使得单一的较小的电子能源可行。
权利要求
1、一种多流管道流量计(200)，其包括传输第一流路的第一流管(201)；粘附于第一流管(201)的一对第一拾取传感器(215，215’)；传输至少一个附加流路的至少一个附加流管(202)，该至少一个附加流路独立于第一流路；粘附于至少一个附加流管(202)的至少一对附加拾取传感器(216，216’)；以及构造成使第一流管(201)和至少一个附加流管(202)都振动，以产生第一振动响应和至少一个附加振动响应的共用驱动器(220)。
2、 根据权利要求1的流量计(200),流量计(200)包括科里奥利流量计。
3、 根据权利要求1的流量计(200)，流量计(200)包括振动式密度计。
4、 根据权利要求1的流量计(200)，第一流路和至少一个附加流路起源于 共用的输入。
5、 根据权利要求l的流量计(200)，第一流路起源于第一输入以及至少一 个附加流路起源于第二输入。
6、 根据权利要求1的流量计(200)，进一步包括仪表电子装置(20)，其 构造成，使第一流管(201)振动及使至少一个附加流管(202)振动，并且该 振动由共用驱动器(220)实施，接收第一流管(201)的第一振动响应，接收 至少一个附加流管(202)的至少一个附加振动响应，以及根据第一振动响应和 至少一个附加振动响应测定第一流路的第一流量特性。
7、 根据权利要求1的流量计(200)，进一步包括仪表电子装置(20)，其 构造成，使该第一流管(201)振动以及使该至少一个附加流管(202)振动， 并且该至少一个附加流管(202)传输至少一个附加流路，该振动由共用驱动器 (220)执行，以及该至少一个附加流路独立于第一流路，接收第一流管(201) 的第一振动响应，接收至少一个附加流管(202)的至少一个附加振动响应，根 据第一振动响应和至少一个附加振动响应测定第一流路的第一流量特性，以及 根据第一振动响应和至少一个附加振动响应测定至少一个附加流路的第二流量 特性。
8、 根据权利要求1的流量计(200)，进一步包括仪表电子装置(20)，其构造成利用第一振动响应和至少一个附加振动响应，以方程式哞=, , — )) x (1 — rq x rm))+FCF12 (AZ12 — A/z12) x (1 — 7b2 x 7>w2) 禾口 A2 = FCF22 (ZW22 - /^22) x (1 - 7b2 x 7>w2)+FCF21 (A/21 - Ate21) x (1 — x T)w,)测定第一流 量特性和至少一个附加流量特性，以测定第一流路的第一质量流率(^)和第 二流路的第二质量流率(A2)。
9、 根据权利要求1的流量计(200)，进一步包括仪表电子装置(20)，其 构造成利用第一振动响应和至少一个附加振动响应，以方程式* = FCF (△/, - Ate, )x (1 - 7b, x r附,)+FCF12 (△〔 - Ate2 )x (1 - rc2 x 7>w2)以及A2 =^0^2(厶/2 _Afe2)x(l-7b2 x7)^2)+FCF2(A/) - A&z)x(l-% x7)^)测定第一流量特性和至少一个附加流量特性，以测定第一流路的第一质量流率和第二流路的第二质量流率(A2)。
10、 根据权禾腰求l的流量计(200)，进一步包括仪表电子装置(20)，其 构造成，使用于校准过程的多流髓流量计(200)归零，使与多流管道流量计 (200)联系的一个或多个参考仪表(291-294)归零，禾,多流魏流量计(200) 及利用一个或多个参考仪表(291-294)测量流过多流管道流量计(200)的第一 流管(201)的第一流量，利用多流f^流量计(200)及利用一个或多个参考 仪表(291-294)测量流过多流管道流量计的至少一个附加流管(202)的至少一 个附加流量，以及利用第一流量测量结果和至少一个附加流量测量结果测定用 于多流管道流量计(200)的两个或多个流量校准因数(FCF)。
11、 根据权利要求10的流量计(200)，进一步包括仪表电子装置(20)， 其构造成，利用方程式测定用于多流^'舒<formula>formula see original document page 3</formula>道流量计(200)的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
12、根据丰又利要求10的流fii十(200)，进一步包括仪表电子装置(20)， 其构造成，利用方程式<formula>formula see original document page 3</formula>.测定用于多流管道流量计(200)的两木或更多个流量校准因数(FCF)c
13、 一种用于多流 流量计的测量方法，其包括使传输第一流路的第一流管振动，以及使至少一个附加流管振动，振动由 共用驱动器实施；接收第一流管的第一振动响应；接收至少一个附加流管的至少一个附加振动响应；以及根据第一振动响应和至少一个附加振动响应观惊第一流路的第一流量特性 特性。
14、 根据权利要求13的方法，其中，至少一个附加流管具有零流量。
15、 权利要求13的方法，其中，至少一个附加流管传输至少一个附加流路。
16、 权利要求13的方法，其中第一流路和至少一个附加流路来源于共用的 输入。
17、 根据权利要求13的方法，其中第一流路来源于第一输入以及至少一个 附加流路来源于第二输入。
18、 根据权利要求13的方法，其中至少一个附加流管传输至少一^H虫立于 第一流路的附加流路，且所述方法进一步包括根据第一振动响应和至少一个附加振动响应观啶至少一个附加流路的至少一个附加流量特性。
19、 根据权利要求13的方法，其中测定进一步包括以方程式 —=FCF,, , - ,) x (卜rc, x r附,)+FCF12 (A/12 _ Afe12) x (1 - 7t2 x 7>w2) 禾口 A2 = FCF22 (A/22 — Afe22 )x (1 — 7b2 x rw2)+FCF21 (A"一A&21 )x (1 — x Tw,)的方式禾ll用 第一振动响应和至少一个附加振动响应，以测定第一流路的第一质量流率) 和第二流路的第二质量流率( )。
20、 根据权利要求13的方法，其中测定进一步包括以方程式 * ^FO^(A/, - A&,)x(1-rc, x7)w,)+R^2(A/2 - Ate2)x(l-7b2 xr附2)以及A2 = FCF22 (A/2 - A/z2 )x (1 - 7b2 x 7>w2)+FCF21 (A/, - A/zz )x (1 _ R x 7)w,)的方式禾U 用第一振动响应和至少一个附加振动响应，以测定第一流路的第一质量流率 (A)和第二流路的第二质量流率(A2)
21、 根据权利要求13的方法，进一步包括 4顿于校准过程的多流髓流量计归零； 使一个或多个与多流管道流量计联系的参考仪表归零； 禾拥多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表观糧流过多流管道流量计的第一流管的流量；禾U用多流管道流量计及禾拥一个或多个参考仪表观懂流过多流管道流量计的至少一个附加流管的附加流量；以及利用第一流量测量结果和至少一个附加流量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
22、 根据权利要求21的方法，其中测定包括利用方程式<formula>formula see original document page 5</formula>道流量计的两个或更多^h流量校准因数(FCF)。
23、 根据权利要求21的方法，其中测定结果测定用于多流管道流<formula>formula see original document page 5</formula>j定用于多流管柳,Az， — z'方程式 、测定用于多流管道流][计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
24、 一种用于多流魏流量计的观糧方法，其包括使传输第一流路的第一流管振动和使传输至少一个附加流路的至少一个附加流管振动，振动由共用驱动器实施，至少一个附加流路独立于第一流路；接收第一流管的第一振动响应； 接收至少一个附加流管的至少一个附加振动响应；根据第一振动响应和至少一个附加振动响应测定第一流路特性；以及 根据第一振动响应和至少一个附加振动响应测定至少一个附加流路特性。
25、 根据权利要求24的方法，其中第一流路和至少一个附加流路来源于共用输入。
26、根据权利要求24的方法，其中第一流路来源于第一输入以及至少--水附加流路来源于第二输入。
27、 根据权利要求24的方法，其中测定进一步包括以方程式 哞=FCF,(A(, - △&,)x (1 — 7b, x :Tw, )+FCF12 (A/12 — Ate12) x (1 — Tc2 x 7>w2) 禾口 A2 = FCF22 (A,22 _ A,z22) x (卜Tc2 x 7>n2)+FCF21 (A - A/z21) x (1 - Zb, x 7)^)的方式禾鹏 第一振动响应和至少一个附加振动响应，以测定第一流路的第一质量流率(芈) 和第二流路的第二质量流率U2)。
28、 根据权利要求24的方法，其中测定进一步包括以方程式 A^a^(A^ -A/;)x(1-7b' x7)^)+化F'2(A/2 _A&2)xO-7b2 xrwj以及A2 =(A,2 - A,z2)x (1 - 7b2 x 7>w2)+FCF21 (△/-Atez)x (1 -化x ^)的方式禾1」用第一振动响应和至少一个附加振动响应，以测定第一流路的第一质量流率 ")和第二流路的第二质量流率(A2)。
29、 根据权利要求24的方法，进一步包括4顿于校准过程的多流,流量计归零；使一个或多个与多流管道流量计联系的参考仪表归零；利用多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表测量流过多流管道流量计的第一流管的流量；利用多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表测量流过多流管道流量计 的至少一个附加流管的附加流量；以及利用第一流量测量结果和至少一个附加流量测量结果测定用于多流管道流量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
30、 根据权利要求29的方法，其中测定包括禾,方程式测定用于多流^<formula>formula see original document page 6</formula>道流量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
31、根据权利要求29的方法，其中测定两个或更多个FCF包括禾拥方程式<formula>formula see original document page 6</formula>观啶两个或更多个FCF。
32、 一种用于多流，流量计的校准方法，所述方法包括 使多流管道流量计归零；使与多流魏流量计联系的一个或多个参考仪表归零；利用多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表测量流过多流管道流量计的第一流管的第一流量；利用多流管道流量计及利用一个或多个参考仪表测量流过多流管道流量计 的至少一个附加流管的第二流量；利用第一流量测量结果和至少一个附加流量测量结果测定用于多流管道流 量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
33、 根据权利要求32的方法，其中测定包括利用方程式<formula>formula see original document page 7</formula>道流量计的两个或更多个流量校准因数(FCF)。
34、根据丰又利要求32的方法，其中测定包括利用方程式<formula>formula see original document page 7</formula>J定用于多流管测定用于多流管道流量计的两个或更多个流量校准因数(FCFX
全文摘要
根据本发明的实施例提供了一种多流管道流量计(200)。多流管道流量计(200)包括传输第一流路的第一流管(201)和一对粘附于第一流管(201)的拾取传感器(215，215’)。多流管道流量计(200)进一步包括至少一个传输至少一个附加流路的附加流管(202)和至少一对粘附于该至少一个附加流管(202)的附加拾取传感器(216，216’)。该至少一个附加流路独立于第一流路。该多流管道流量计(200)进一步包括构造成使第一流管(201)和所述至少一个附加流管(202)都振动的共用驱动器(220)以产生第一振动响应和至少一个附加振动响应。
文档编号G01F25/00GK101529216SQ200680055667
公开日2009年9月9日 申请日期2006年8月24日 优先权日2006年8月24日
发明者A·T·佩滕, C·P·斯塔克, G·T·兰汉, M·J·贝尔 申请人:微动公司