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KR102762239B1 - 유동계 변수를 정정하는 방법 - Google Patents

유동계 변수를 정정하는 방법 Download PDF

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KR102762239B1
KR102762239B1 KR1020227029510A KR20227029510A KR102762239B1 KR 102762239 B1 KR102762239 B1 KR 102762239B1 KR 1020227029510 A KR1020227029510 A KR 1020227029510A KR 20227029510 A KR20227029510 A KR 20227029510A KR 102762239 B1 KR102762239 B1 KR 102762239B1
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flow variable
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마크 앨런 버틀러
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마이크로 모우션, 인코포레이티드
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Abstract

코리올리 유동계(202) 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법은, 코리올리 유동계(202)의 제1 단부(212a) 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관(208a)에 위치된 제1 압력 센서(204)로 측정된 제1 외부 압력(503)을 수신하는 단계, 코리올리 유동계(202)의 제1 단부(212a)와 대향하는 제2 단부(212b) 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관(208b) 내의 제2 외부 압력(505)을 결정하는 단계, 제1 외부 압력(503) 및 제2 외부 압력(505)에 기반하여, 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하는 단계, 유동 변수(509)를 수신하는 단계, 및 추정 내부 유동계 압력(507), 압력 보상 팩터(510) 및 유동 변수(509)에 기반하여, 정정된 유동 변수(512)를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

유동계 변수를 정정하는 방법
아래에서 설명되는 실시예들은, 측정된 코리올리 유동계 변수들을 정정하는 방법들에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 내부 압력의 변화들에 의해 유발되는, 측정에 대한 영향에 대해, 측정된 코리올리 유동계 변수를 정정하기 위한 방법들에 관한 것이다.
코리올리 유동계들은 질량 유량, 밀도, 체적 유량, 및 프로세스 유체에 대한 다른 정보를 측정하는 데 사용될 수 있다.
도 1은, 계량기 조립체(10) 및 계량기 전자장치(20)를 포함하는 예시적인 코리올리 유동계(100)를 도시한다. 계량기 조립체(10)는 프로세스 유체 유동의 변화들에 응답한다. 계량기 전자장치(20)는 리드(lead)들(102)을 통해 계량기 조립체(10)에 연결되며, 다른 정보 이외에도, 계량기 전자장치 인터페이스(26)를 통해 조작자들에게 밀도, 체적 유량 및 질량 유량 정보를 제공한다.
계량기 조립체(10)는 매니폴드들(150 및 150'), 플랜지들(103 및 103'), 평행 유동 튜브들(130 및 130'), 구동기(180), 및 속도 픽-오프(pick-off) 센서들(170L 및 170R)을 포함한다. 유동 튜브들(130 및 130')은 이들의 길이를 따라 2 개의 대칭적인 위치들에서 구부러지고, 이들의 길이 전체에 걸쳐 본질적으로 평행하다. 브레이스 바들(140 및 140')은 축을 정의하는 역할을 하며, 이 축을 중심으로, 각각의 유동 튜브가 오실레이팅(oscillate)한다.
플랜지들(103 및 103')이 입구 단부(104) 및 배출 단부(104')를 통해 프로세스 라인(미도시)에 연결되는 경우, 프로세스 유체는 플랜지(103)를 통해 계량기의 입구 단부(104)에 진입하고, 매니폴드(150)를 통해 안내된다. 매니폴드(150)는 유동 튜브들(130 및 130')을 통해 프로세스 유체를 분할하고 라우팅한다. 유동 튜브들(130 및 130')을 빠져나가자마자, 프로세스 유체는 매니폴드(150')에 의해 단일 스트림으로 재결합되고, 플랜지(103')에 의해 프로세스 라인(미도시)에 연결된 출구 단부(104')로 라우팅된다.
유동 튜브들(130 및 130') 둘 모두는 유동계의 제1 이상 굽힘 모드(out-of-phase bending mode)에서 반대 방향으로 구동기(180)에 의해 구동된다. 이러한 구동기(180)는, 유동 튜브(130')에 장착된 자석 및 유동 튜브(130)에 장착된 대향 코일과 같은 많은 잘 알려진 배열체(arrangement)들 중 임의의 배열체를 포함할 수 있고, 이를 통해, 유동 튜브들 둘 모두를 진동시키기 위해 교류 전류가 통과된다. 계량기 전자장치(20)에 의해 적절한 구동기 전압이 구동기(180)에 인가된다.
계량기 전자장치(20)는 구동기(180)에 구동 신호를 제공하여 리드들(102)을 통해 유동 튜브들(130 및 130')을 진동시킨다. 계량기 전자장치(20)는, 계량기 조립체(10)를 통과하는 유동에 대한 질량 유량, 체적률, 및/또는 밀도 정보를 컴퓨팅하기 위해, 속도 픽-오프 센서들(170L 및 170R)로부터 리드들(102)을 통해 좌측 및 우측 속도 신호들을 수신한다.
일부 유동계 애플리케이션들에서, 예컨대 오일 및 가스 생산에서, 높은 정도의 계량기 정확도가 요구된다. 그러나, 상이한 내부 라인 압력들은 상이한 유동 튜브 강성도(stiffness)들에 대응할 수 있으며, 유동 튜브 강성도는 계량기 유동 튜브들의 고유 주파수 및 코리올리 힘들에 대한 감도에 영향을 미친다. 따라서, 일부 코리올리 계량기 설계들은 계량기 유동 튜브들의 진동 특징들에 대한 내부 라인 압력의 영향으로 인해 유동 및/또는 밀도 측정들에서 바이어스를 경험한다.
유동 튜브의 벽들이 유동 및 밀도 측정들에 필요한 감도를 달성하기 위해 얇은 경향이 있기 때문에, 유동 튜브들 내의 압력을 측정하기 위해 압력 탭(tap)을 포함하는 것은 실현가능하지 않다. 따라서, 종래 기술의 계량기들의 일부 조작자들은 연결 프로세스 도관 내의 프로세스 유체의 압력을 측정하기 위해 유동계 외부에 압력 측정 탭을 제공한다. 일반적으로, 조작자들은 점성 저항(viscous drag)을 회피하기 위해 이들 압력 탭들을 유동계의 상류에 포지셔닝한다. 대안적으로, 일부 조작자들은, 프로세스 제어가 시스템 내의 라인 압력에 영향을 미치기 때문에, 프로세스 제어에 대한 합리적인 경험 및 지식에 기반하여 고정 라인 압력을 가정한다.
측정된 상류 라인 압력 또는 가정된 라인 압력을 사용하여, 종래 기술의 계량기들은 외부에서 측정된 압력에 기반하여 유동계 측정들에 압력 보상 팩터를 적용하여, 계량기 강성도의 변화들을 정정한다. 라인 압력 대 압력으로 인한 강성도의 변화에 대해 요구되는 측정 정정의 비(ratio)를 표현하는 압력 보상 계수는 공장에서의 타입 시험을 통해 결정된다. 일반적으로, 압력 보상 계수는 유동계의 특정 모델에 대해 또는 유사한 크기 및 설계의 모든 계량기들에 대해 결정되는 보편적인 계수이다.
그러나, 유동계 외부의 그리고 계량기 유동 튜브들 내의 압력에는 실질적인 차이들이 있을 수 있다. 외부 압력 탭과 유동 튜브 사이의 압력의 차이가 한 시점에 정확하게 알려지더라도, 압력 차동(pressure differential)의 추가적인 불확실성이 발생하여, 부가적인 유동 가변 측정 에러들을 초래할 수 있다. 예컨대, 유체에 대한 베르누이(Bernoulli) 효과들은, 단면적 및 속도가 유동 튜브들 내에서 대 프로세스 도관에 있는 유동 튜브들 외부에서 상이하다면, 유동계 외부의 압력에 비해 계량기 유동 튜브들 내부의 압력이 증가 또는 감소되게 할 수 있다. 외부 압력 탭과 유동계 튜브들 사이의 압력의 차이는 또한, 예컨대 유동계 내의 코팅들의 축적으로 인해 타입 시험 후에 변화할 수 있다. 유동계를 통한 유동을 증가시키는 것은 압력 탭과 유동 튜브들의 내부 사이에서 추가적인 압력 손실들을 유발할 수 있다. 시험 중인 프로세스 유체의 점도를 증가시키는 것은 압력 탭과 유동 튜브들의 내부 사이에 추가적인 압력 손실을 유발할 수 있다. 유동 튜브들의 내부와 유동계 외부 사이의 압력의 이들 차이들은 유동계 측정들에 에러들을 도입할 수 있다.
일부 경우들에서, 설치 조건들은 교정 타입 시험 동안 압력 탭 위치와 동일한 계량기 측(즉, 상류 또는 하류)에 압력 탭이 설치되는 것을 허용하지 않는다. 그러한 경우들에서, 유동 튜브 강성도의 변화를 정정하는 데 사용되는 압력이 훨씬 덜 정확하게 알려질 것이기 때문에, 유동계 측정들에서 추가적인 불확실성이 있을 것이다. 이 문제는 또한, 유동 방향이 계량기를 통해 순방향 및 역방향으로 교번할 때 압력 탭의 상류 또는 하류 위치가 교번할 양방향 유동 설비들에 적용된다.
필요한 것은 내부 압력의 변화들에 기인하는 강성도의 변화들에 대해 유동계 측정을 정정하기 위한 더욱 정확한 방법이다.
제1 실시예에서, 코리올리 유동계 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수를 정정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 코리올리 유동계의 제1 단부 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관에 위치된 제1 압력 센서로 측정된 제1 외부 압력을 수신하는 단계를 포함한다. 방법은, 코리올리 유동계의 제1 단부와 대향하는 제2 단부 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관 내의 제2 외부 압력을 결정하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력에 기반하여, 추정 내부 유동계 압력을 결정하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 유동 변수를 수신하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 추정 내부 유동계 압력, 압력 보상 팩터 및 유동 변수에 기반하여, 정정된 유동 변수를 생성하는 단계를 더 포함한다.
제2 실시예에서, 코리올리 유동계 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수를 정정하기 위한 전자장치가 제공된다. 전자장치는, 제1 압력 센서로부터 제1 외부 압력을 수신하기 위한 인터페이스, 및 인터페이스와 통신하는 프로세싱 시스템을 포함하며, 프로세싱 시스템은, 코리올리 유동계의 제1 단부 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관에 위치된 제1 압력 센서로 측정된 제1 외부 압력을 수신하고, 코리올리 유동계의 제1 단부와 대향하는 제2 단부 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관 내의 제2 외부 압력을 결정하고, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력에 기반하여 추정 내부 유동계 압력을 결정하고, 유동 변수를 수신하고, 그리고 추정 내부 유동계 압력, 압력 보상 팩터 및 유동 변수에 기반하여, 정정된 유동 변수를 생성하도록 구성된다.
제3 실시예에서, 코리올리 유동계 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템이 제공된다. 시스템은, 코리올리 유동계의 제1 단부 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관에 위치된 제1 압력 센서로부터 제1 외부 압력을 수신하도록 구성된 제1 압력 수신 모듈, 코리올리 유동계의 제1 단부와 대향하는 제2 단부 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관 내의 제2 외부 압력을 결정하기 위한 제2 압력 수신 모듈, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력에 기반하여 추정 내부 유동계 압력을 결정하도록 구성된 내부 유동계 압력 추정 모듈, 유동 변수를 수신하도록 구성된 유동 변수 수신 모듈, 및 추정 내부 유동계 압력, 압력 보상 팩터 및 유동 변수에 기반하여, 정정된 유동 변수를 생성하도록 구성된 유동 변수 정정 모듈을 포함한다.
양상들
추가적인 양상에 따르면, 제2 외부 압력을 결정하는 것은 압력 손실 계수, 유체 속도, 유체 점도 및 밀도에 기반할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 제2 외부 압력을 결정하는 것은, 제2 프로세스 도관에 위치된 제2 압력 센서로부터 제2 외부 압력 측정을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력에 기반하여 추정 내부 유동계 압력을 결정하는 것은, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력을 평균하는 것을 더 포함할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 추정 내부 압력을 결정하는 것은 추가로, 프로세스 도관의 단면적, 프로세스 도관의 직경, 코리올리 유동계의 유동 튜브의 단면적, 측정된 밀도(ρ) 및 측정된 유량(M)에 기반할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 압력 보상 팩터는 유동 튜브들 내부의 압력과 상관될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 유동 변수는 질량 유동, 체적 유동 또는 밀도 중 적어도 하나일 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 추정 내부 유동계 압력을 결정하는 것은 추가로, 유동계 방향에 기반할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 프로세싱 시스템은 추가로, 압력 손실 계수, 유체 속도, 유체 점도 및 밀도에 기반하여 제2 외부 압력을 결정하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 프로세싱 시스템은 추가로, 제2 프로세스 도관에 위치된 제2 압력 센서로부터 제2 외부 압력 측정을 수신함으로써 제2 외부 압력을 결정하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 프로세싱 시스템은 추가로, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력을 평균함으로써 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력에 기반하여 추정 내부 유동계 압력을 결정하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 프로세싱 시스템은 추가로, 프로세스 도관의 단면적, 프로세스 도관의 직경, 코리올리 유동계의 유동 튜브의 단면적, 측정된 밀도(ρ) 및 측정된 유량(M)에 기반하여 추정 내부 압력을 결정하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 압력 보상 팩터는 유동 튜브들 내부의 압력과 상관될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 유동 변수는 질량 유동, 체적 유동 또는 밀도 중 적어도 하나일 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 추정 내부 유동계 압력을 결정하는 것은 추가로, 유동계 방향에 기반할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 제2 압력 수신 모듈은 추가로, 압력 손실 계수, 유체 속도, 유체 점도 및 밀도에 기반하여 제2 외부 압력을 결정하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 제2 압력 수신 모듈은 추가로, 제2 프로세스 도관에 위치된 제2 압력 센서로부터 제2 외부 압력 측정을 수신하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 내부 유동계 압력 추정 모듈은 추가로, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력을 평균하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 내부 유동계 압력 추정 모듈은 추가로, 프로세스 도관의 단면적, 프로세스 도관의 직경, 코리올리 유동계의 유동 튜브의 단면적, 측정된 밀도(ρ) 및 측정된 유량(M)에 기반하여 추정 내부 압력을 결정하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 압력 보상 팩터는 유동 튜브들 내부의 압력과 상관될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 유동 변수는 질량 유동, 체적 유동 또는 밀도 중 적어도 하나일 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 내부 유동계 압력 추정 모듈은 추가로, 유동계 방향에 기반하여 추정 내부 유동계 압력을 결정하도록 구성될 수 있다.
동일한 참조 번호는 모든 도면들 상에서 동일한 엘리먼트를 표현한다. 도면들이 반드시 실척대로인 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 실시예에 따른 유동계(100)를 도시한다.
도 2는 실시예에 따른 유동계 시스템(200)을 도시한다.
도 3은 실시예에 따른 방법(300)을 도시한다.
도 4는 실시예에 따른 전자장치(400)를 도시한다.
도 5는 실시예에 따른 시스템(500)을 도시한다.
도 2 내지 도 5, 및 다음의 설명은 본 출원의 최상의 모드를 만들고 사용하는 방법을 당업자들에게 교시하기 위한 특정 예들을 나타낸다. 본 발명의 원리들을 교시할 목적으로, 일부 통상적인 양상들은 단순화되거나 생략되었다. 당업자들은 본 출원의 범위 내에 속하는 이들 예들로부터의 변형들을 인식할 것이다. 당업자들은 아래에서 설명되는 특징들이 다양한 방식들로 결합되어 본 출원의 다수의 변형들을 형성할 수 있음을 인식할 것이다. 그 결과, 본 출원은 아래에서 설명되는 특정 예들로 제한되는 것이 아니라, 청구항들 및 그들의 등가물들에 의해서만 제한된다.
도 2는 실시예에 따른 유동계 시스템(200)을 도시한다. 유동계 시스템(200)은 코리올리 유동계 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수를 정정하는 데 사용될 수 있다. 유동계 시스템(200)은 코리올리 유동계(202), 제1 압력 센서(204), 제1 프로세스 도관(208a), 제2 프로세스 도관(208b), 및 전자장치(210)를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 코리올리 유동계(202)는 코리올리 유동계 센서(100)와 유사할 수 있다. 그러나, 추가적인 실시예들에서, 코리올리 유동계(202) 센서는 상이한 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 당업자들에 의해 이해될 바와 같이, 코리올리 유동계(202)는 직선형 또는 곡선형인 하나 이상의 유동 튜브들을 포함할 수 있다.
도 2에서, 프로세스 유체는 제1 프로세스 도관(208a) 및 제2 프로세스 도관(208b)을 통해 코리올리 유동계(202)에 진입하고 이를 빠져나간다. 도시된 실시예에서, 제1 프로세스 도관(208a)은 제1 단부(212a)에서 유체 입구와 연관되고, 제2 프로세스 도관(208b)은 코리올리 유동계(202)의 제2 단부(212b)에서 유체 출구와 연관된다. 그러나, 이는 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 실시예들에서, 제2 프로세스 도관(208b) 및 제2 단부(212b)는 입구와 연관될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 유동계 시스템(200)은 양방향일 수 있으며, 이는, 제1 단부(212a) 및 제2 단부(212b) 각각이 교번적으로 입구 또는 출구로서의 역할을 할 수 있음을 의미한다.
실시예들에서, 제1 압력 센서(204)는, 저항성, 용량성, 압전, 광학, 또는 MEMS 압력 센서 또는 트랜스듀서(그러나, 이에 제한되지 않음)를 포함하는 임의의 타입의 센서를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 유동계 시스템(200)은 전자장치(210)를 더 포함할 수 있다. 전자장치(210)는 코리올리 유동계(202) 내의 내부 압력에 기반하여 유동 변수를 정정하는 데 사용될 수 있다. 실시예들에서, 전자장치(210)는 정정된 유동 변수를 조작자에게 제공할 수 있다.
전자장치(210)는 제1 압력 센서(204), 그리고 코리올리 유동계(202)와 연관된 계량기 조립체(10) 또는 계량기 전자장치(20)와 통신한다. 추가적인 실시예들에서, 전자장치(210)는 추가로, 제2 압력 센서(206)와 통신할 수 있다. 실시예들에서, 전자장치(210)는 정정된 유동 변수 정보를 조작자에게 제공하기 위한 추가적인 인터페이스를 제공할 수 있다.
실시예들에서, 유동계 시스템(200)은 코리올리 유동계(202)와 연관된 계량기 전자장치(20) 및 전자장치(210) 둘 모두를 포함할 수 있다. 대안적으로, 전자장치(210)는 유동계 시스템(200)에 대한 유일한 전자장치를 포함할 수 있으며, 이는 전자장치(210)가 추가로, 코리올리 유동계(202)에 대해 위의 계량기 전자장치(20)와 관련하여 설명된 기능들을 제공한다는 것을 의미한다.
추가적인 실시예들에서, 유동계 시스템(200)은 제2 압력 센서(206)를 포함할 수 있다. 제2 압력 센서(206)는 제1 압력 센서(204)와 동일한 타입 또는 제1 압력 센서(204)와 상이한 타입일 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 방법(300)을 도시한다. 방법(300)은 코리올리 유동계 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수를 정정하는 데 사용될 수 있다. 실시예들에서, 방법(300)은 전자장치(210)에 의해 실행될 수 있다. 실시예들에서, 유동 변수는 질량 유동, 체적 유동 또는 밀도 측정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
방법(300)은 단계(302)로 시작한다. 단계(302)에서, 코리올리 유동계의 제1 단부 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관에 위치된 제1 압력 센서로 측정된 제1 외부 압력이 수신된다. 예컨대, 제1 단부(212a)에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관(208a) 내의 프로세스 유체의 압력을 표시하는 신호가 제1 압력 센서(204)로부터 수신될 수 있다.
방법(300)은 단계(304)로 계속된다. 단계(304)에서, 코리올리 유동계의 제1 단부와 대향하는 제2 단부 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관 내의 제2 외부 압력이 결정된다.
실시예들에서, 제2 외부 압력을 결정하는 것은, 유체 속도, 밀도 및 점도 이외에도, 계량기의 특징인 하나 이상의 압력 손실 계수들에 기반할 수 있다. 도관의 섹션을 가로지르는 점성 유동들에 의해 경험되는 압력 강하를 유발하는 물리학은 유체 역학에 대한 여러 고전적인 개론 교과서들에서 설명된다. 하나 이상의 압력 손실 계수들은 코리올리 유동계, 예컨대 코리올리 유동계(202)의 적어도 섹션에 걸친 압력 손실을 특징짓는다. 실시예들에서, 압력 손실 계수들 중 하나 이상은, 공장에서 측정되거나 컴퓨테이셔널 모델(computational model)에 기반하여 결정된 하나 이상의 미리 결정된 값들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 압력 손실 계수들은 파이프 마찰, 및/또는 유동계, 이를테면 매니폴드들(150, 150'), 플랜지들(103, 103'), 유동 튜브들(130, 130)에 있는 굽힘부들의 물리적 특징들 또는 당업자들에게 알려진 임의의 다른 물리적 특징으로 인한 손실들을 표현할 수 있다. 유체 속도는 코리올리 유동계(202)로 측정된 질량 유량 및 밀도, 및 유동 튜브(130, 130')의 단면적에 기반하여 결정될 수 있다. 압력 손실 계수 및 유체 속도를 이용하여, 다르시-바이스바흐 방정식(Darcy-Weisbach equation) 또는 당업자들에게 알려진 임의의 다른 방법을 사용하여 제2 외부 압력을 결정하는 것이 가능하다.
실시예들에서, 유체 점도는 유동계 시스템(200) 외부에서 측정되어 전자장치(210)에 송신될 수 있거나, 또는 유체 점도는 알려진 프로세스 유체에 기반하여 조작자에 의해 입력될 수 있다. 밀도는 코리올리 유동계(202)에 의해 측정될 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 제2 외부 압력을 결정하는 것은, 제2 프로세스 도관에 위치된 제2 외부 압력 측정을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 압력 센서(206)를 포함하는 유동계 시스템(200)의 실시예들에서, 제2 압력 센서(206)를 사용하여 제2 외부 압력을 결정하는 것이 가능할 수 있다.
방법(300)은 단계(306)로 계속된다. 단계(306)에서, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력에 기반하여 추정 내부 유동계 압력이 결정된다.
실시예들에서, 추정 내부 유동계 압력을 결정하는 것은 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력을 평균하는 것을 포함한다. 예컨대, 추정 내부 유동계 압력 은 방정식 1A를 통해 결정될 수 있다:
. (방정식 1A)
방정식 1A에서, 는 제1 외부 압력을 포함할 수 있고, 는 제2 외부 압력을 포함할 수 있다. 는 제1 외부 압력과 제2 외부 압력 사이의 압력 손실을 표현하며, 이는 실시예들에서, 코리올리 유동계(202)에 걸친, 또는 코리올리 유동계(202) 그리고 제1 프로세스 도관(208a) 및 제2 프로세스 도관(208b)의 부분들에 걸친 압력 손실을 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 제1 외부 압력 및 제2 외부 압력에 기반하여 추정 내부 유동계 압력을 결정하는 것은, 추정 내부 유동계 압력에서 베르누이 효과를 고려(accounting for)하는 것을 더 포함할 수 있다. 추정 내부 유동계 압력에서 베르누이 효과를 고려하는 것은, 프로세스 도관의 단면적, 프로세스 도관의 직경, 코리올리 유동계의 유동 튜브의 단면적, 측정된 밀도(ρ) 및 측정된 질량 유량(M)에 기반하여 추정 내부 압력을 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.
실시예들에서, 방정식 2는, 추가적인 추정 내부 유동계 압력 을 제공하기 위해, 방정식 1A에서 설명된 추정 내부 유동계 압력 또는 아래의 방정식 1B에서 설명되는 추정 내부 유동계 압력 을 포함할 수 있는 추정 내부 유동계 압력 을 추가로 정정하는 데 사용될 수 있다:
. (방정식 2)
방정식 2에서, 는 베르누이 효과에 대한 정정 후의 유동 튜브들(130, 130') 내의 추정 압력을 표현하고, 는 코리올리 유동계(202)에 의해 측정된 프로세스 유체의 밀도를 표현하고, vpipe는 제1 압력 센서(204)가 위치된 제1 프로세스 도관(208a) 내의 프로세스 유체의 속도를 표현하며, vmeter는 유동 튜브들(130, 130') 내의 프로세스 유체의 속도를 표현한다. 방정식 3은 제1 프로세스 도관(208a) 내의 프로세스 유체의 속도(vpipe)를 제공한다:
(방정식 3)
방정식 3에서, M은 코리올리 유동계(202)에 의해 측정된 질량 유량이고, Apipe는 제1 프로세스 도관(208a)의 단면적이며, d는 제1 프로세스 도관(208a)의 직경이다. 방정식 4는 유동 튜브들(130, 130') 내의 프로세스 유체의 속도(vmeter)를 제공한다:
(방정식 4)
방정식 4에서, Ameter는 코리올리 유동계(202)의 유동 튜브들(130, 130')의 결합된 단면적이다.
실시예들에서, 추정 내부 유동계 압력 및 추가적인 추정 내부 유동계 압력 은 계량기 강성도의 변화들에 대한 유동계 변수의 더 정확한 정정을 가능하게 할 수 있다.
유동계 시스템(200)의 실시예들에서, 코리올리 유동계(202)는, 제2 프로세스 도관(208b)에서 하류에 제2 압력 센서(206)가 위치되는 설치들, 및 압력 센서들(204 및/또는 206)은 유동 방향이 순방향과 역방향 사이에서 교번할 때 교번적으로 상류에 또는 하류에 위치되도록, 양방향 유동 측정을 위해 계량기가 사용되는 설치들 모두를 지원할 수 있다. 따라서, 추정 내부 유동계 압력을 결정하는 것은 추가로, 유동계 방향에 기반할 수 있다. 단계(306)의 추가적인 실시예들에서, 양방향 유동 동안 유동 방향이 반전될 때, 는 제2 프로세스 도관(208b) 내부의 압력을 포함할 수 있고, 는 제1 프로세스 도관(208a) 내부의 압력을 포함할 수 있다. 단지 하나의 압력 송신기만이 이용가능하고 이 압력 송신기가 하류 포지션에 있게 되는 그러한 실시예들에서, 방정식 1A는 대안적인 형태를 취할 수 있다:
. (방정식 1B)
방법(300)은 단계(308)로 계속된다. 단계(308)에서, 유동 변수가 수신된다. 실시예들에서, 유동 변수는 코리올리 유동계(202)로 측정된 프로세스 유체의 밀도, 질량 유동 또는 체적 유동을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 유동 변수는 코리올리 유동계(202)와 연관된 계량기 전자장치(20)로부터 수신될 수 있거나, 유동 변수는 전자장치(210)로부터의 전자 저장소로부터 판독될 수 있거나, 또는 유동 변수는 코리올리 유동계(202)의 계량기 조립체(10)로부터 수신된 원시 픽-오프 센서 데이터를 사용하여 결정될 수 있다.
방법(300)은 단계(310)로 계속된다. 단계(310)에서, 추정 내부 유동계 압력, 압력 보상 팩터 및 유동 변수에 기반하여, 정정된 유동 변수가 생성된다. 정정된 유동 변수는 유동 튜브들 내의 압력의 변화에 대해 정정된 측정 유동 변수를 표현한다.
압력 보상 계수는 유동계 내의 압력을 유동 튜브 강성도의 변화에 대한 측정 정정과 관련시킨다. 실시예들에서, 압력 보상 팩터는 유동계 공장에서의 타입 시험 동안 결정될 수 있다. 압력 보상 팩터는 특정 모델의 유동계, 유사한 크기 및 설계를 포함하는 유동계 모델들의 일군, 또는 단일 유동계와 관련될 수 있다.
실시예들에서, 정정된 유동 변수는, 압력 보상 팩터를 내부 유동계 압력과 곱함으로써 결정될 수 있다. 예컨대, 방정식 5가 사용될 수 있다:
(방정식 5)
여기서, 는 정정된 유동 변수이고, 는 측정된 유동 변수이고, 는 위에서 설명된 또는 에 대응하는 추정 내부 유동계 압력이고, 은 계량기가 기준 표준에 대해 마지막 교정된 시간에서의 내부 압력으로서 기록된 압력이며, 그리고 K는 압력 보상 팩터이다.
실시예들에서, 압력 보상 팩터(K)는 타입 시험 동안 유동 튜브들 내부의 압력과 상관될 수 있다. 이는 제1 압력 센서(204)의 포지션과 상관된 압력 보상 팩터(K)를 사용하는 선행 기술의 방법들에 비해 압력에 대한 유동 변수의 개선된 정정을 제공할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 전자장치(400)를 도시한다. 전자장치(400)는 프로세싱 시스템(402), 저장 시스템(404) 및 인터페이스(406)를 포함한다. 전자장치(400)는 코리올리 유동계 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수를 정정하는 데 사용될 수 있다.
프로세싱 시스템(402)은, 전자장치(400) 상에서 실행될 때, 도 3 및 도 5와 관련하여 설명된 방법들 중 일부 또는 전부를 수행하는 컴퓨터 명령들을 실행하도록 구성될 수 있다. 실시예들에서, 프로세싱 시스템(402)은, 당업자들에 의해 이해될 바와 같이, 단일의 또는 임의의 다수의 프로세서들을 포함할 수 있다.
저장 시스템(404)은 컴퓨터 프로그램 명령들을 저장하도록 구성된 전자적으로 판독가능한 매체 또는 컴퓨터 판독가능한 매체일 수 있다. 예들에서, 저장 시스템(404)은 비-일시적인 매체를 포함할 수 있다. 저장된 컴퓨터 프로그램 명령들은, 프로세싱 시스템(402) 상에서 실행될 때, 도 3 및 도 5와 관련하여 설명된 방법들 중 일부 또는 전부를 수행할 수 있다.
예들에서, 프로세싱 시스템(402) 및 저장 시스템(404)은 시스템 온 칩(system on a chip)과 같은 커스텀 칩셋(custom chipset)에 통합될 수 있다.
예들에서, 도 3 및 도 5와 관련하여 설명된 방법들의 부분들은 전자장치(400) 외부에 저장되거나 실행될 수 있다. 예컨대, 도 3 내지 도 5와 관련하여 설명된 방법들의 일부는 인터넷을 통해 서버와 클라우드 저장 설비의 조합 상에서 저장되거나 실행될 수 있다.
인터페이스(406)는 전자장치(400) 외부의 디바이스들과 통신하도록 구성될 수 있다. 전자장치(400)는 인터페이스(406)를 통해 제1 압력 센서(204)와 통신할 수 있다. 인터페이스(406)는 추가로, 코리올리 유동계(202) 내부의 계량기 전자장치(20) 또는 외부 제어실 컴퓨터와 통신할 수 있다.
실시예들에서, 전자장치(400)는 계량기 전자장치(20)를 포함할 수 있다. 그러나, 추가적인 실시예들에서, 전자장치(400)는 계량기 전자장치(20)와 통신하는 별개의 전자장치를 포함할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 유동계 정정 시스템(500)을 도시한다. 유동계 정정 시스템(500)은 유동계 시스템(200) 내의 코리올리 유동계(202) 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수를 정정하는 데 사용될 수 있다.
유동계 정정 시스템(500)은 제1 압력 수신 모듈(502)을 포함한다. 제1 압력 수신 모듈(502)은 코리올리 유동계(202)의 제1 단부(212a) 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관(208a)에 위치된 제1 압력 센서(204)로부터 제1 외부 압력(503)을 수신하도록 구성된다. 실시예들에서, 압력 수신 모듈(502)은, 위에서 설명된 바와 같이, 방법(300)의 단계(302)를 실행할 수 있다.
유동계 정정 시스템(500)은 제2 압력 수신 모듈(504)을 더 포함한다. 제2 압력 수신 모듈(504)은 코리올리 유동계(202)의 제1 단부(212a)와 대향하는 제2 단부(212b) 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관(208b) 내의 제2 외부 압력(505)을 결정하도록 구성된다. 실시예들에서, 제2 압력 수신 모듈(504)은, 위에서 설명된 바와 같이, 방법(300)의 단계(304)를 실행할 수 있다.
유동계 정정 시스템(500)은 내부 유동계 압력 추정 모듈(506)을 더 포함한다. 내부 유동계 압력 추정 모듈(506)은 제1 외부 압력(503) 및 제2 외부 압력(505)에 기반하여 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하도록 구성된다. 실시예들에서, 내부 유동계 압력 추정 모듈(506)은 위에서 설명된 방법(300)의 단계(306) 또는 그 임의의 변형들을 실행할 수 있다.
유동계 정정 시스템(500)은 유동 변수 수신 모듈(508)을 더 포함한다. 유동 변수 수신 모듈(508)은 유동 변수(509)를 수신하도록 구성된다. 실시예들에서, 유동 변수 수신 모듈(508)은, 위에서 설명된 바와 같이, 방법(300)의 단계(308)를 실행할 수 있다.
유동계 정정 시스템(500)은 유동 변수 정정 모듈(511)을 더 포함한다. 유동 변수 정정 모듈(511)은, 추정 내부 유동계 압력(507), 압력 보상 팩터(510) 및 유동 변수(509)에 기반하여, 정정된 유동 변수(512)를 생성하도록 구성된다. 실시예들에서, 유동 변수 정정 모듈(511)은, 위에서 설명된 바와 같이, 단계(310)를 실행할 수 있다.
위의 실시예들의 상세한 설명들은 본 설명의 범위 내에 있는 것으로 본 발명자들에 의해 고려되는 모든 실시예들의 포괄적인 설명들은 아니다. 실제로, 당업자들은, 위에서 설명된 실시예들의 특정 엘리먼트들이 추가적인 실시예들을 생성하기 위해 다양하게 조합되거나 제거될 수 있고, 그러한 추가적인 실시예들이 본 설명의 범위 및 교시들 내에 속한다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 위에서 설명된 실시예들의 범위는 다음의 청구항들로부터 결정되어야 한다.

Claims (24)

  1. 코리올리 유동계(202) 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법으로서,
    상기 코리올리 유동계(202)의 제1 단부(212a) 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관(208a)에 위치된 제1 압력 센서(204)로 측정된 제1 외부 압력(503)을 수신하는 단계;
    상기 코리올리 유동계(202)의 상기 제1 단부(212a)와 대향하는 제2 단부(212b) 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관(208b) 내의 제2 외부 압력(505)을 결정하는 단계 ― 상기 제2 외부 압력(505)은 압력 손실 계수, 유체 속도, 유체 점도 및 밀도에 기반하여 결정됨 ―;
    상기 제1 외부 압력(503) 및 상기 제2 외부 압력(505)에 기반하여 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하는 단계;
    상기 유동 변수(509)를 수신하는 단계; 및
    상기 추정 내부 유동계 압력(507), 압력 보상 팩터(510) 및 상기 유동 변수(509)에 기반하여, 정정된 유동 변수(512)를 생성하는 단계
    를 포함하는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 외부 압력(505)을 결정하는 단계는, 상기 제2 프로세스 도관(208b)에 위치된 제2 압력 센서(206)로부터 제2 외부 압력 측정을 수신하는 단계를 더 포함하는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 외부 압력(503) 및 상기 제2 외부 압력(505)에 기반하여 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하는 단계는, 상기 제1 외부 압력(503) 및 상기 제2 외부 압력(505)을 평균하는 단계를 더 포함하는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 추정 내부 압력을 결정하는 단계는 추가로, 프로세스 도관의 단면적, 상기 프로세스 도관의 직경, 상기 코리올리 유동계(202)의 유동 튜브의 단면적, 측정된 밀도(ρ) 및 측정된 유량(M)에 기반하는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 압력 보상 팩터(510)는 유동 튜브들 내부의 압력과 상관되는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 유동 변수(509)는 질량 유동, 체적 유동 또는 밀도 중 적어도 하나인, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하는 단계는 추가로 유동계 방향에 기반하는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 방법.
  8. 코리올리 유동계(202) 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수(509)를 정정하기 위한 전자장치로서,
    상기 전자장치는, 제1 압력 센서(204)로부터 제1 외부 압력(503)을 수신하기 위한 인터페이스, 및 상기 인터페이스와 통신하는 프로세싱 시스템을 포함하며,
    상기 프로세싱 시스템은,
    상기 코리올리 유동계(202)의 제1 단부(212a) 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관(208a)에 위치된 제1 압력 센서(204)로 측정된 제1 외부 압력(503)을 수신하고;
    상기 코리올리 유동계(202)의 상기 제1 단부(212a)와 대향하는 제2 단부(212b) 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관(208b) 내의 제2 외부 압력(505)을 결정하고 ― 상기 제2 외부 압력(505)은 압력 손실 계수, 유체 속도, 유체 점도 및 밀도에 기반하여 결정됨 ―;
    상기 제1 외부 압력(503) 및 상기 제2 외부 압력(505)에 기반하여 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하고;
    상기 유동 변수(509)를 수신하고; 그리고
    상기 추정 내부 유동계 압력(507), 압력 보상 팩터(510) 및 상기 유동 변수(509)에 기반하여, 정정된 유동 변수(512)를 생성하도록 구성되는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 전자장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은 추가로, 상기 제2 프로세스 도관(208b)에 위치된 제2 압력 센서(206)로부터 제2 외부 압력 측정을 수신함으로써 상기 제2 외부 압력(505)을 결정하도록 구성되는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 전자장치.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은 추가로, 상기 제1 외부 압력(503) 및 상기 제2 외부 압력(505)을 평균함으로써, 상기 제1 외부 압력(503) 및 상기 제2 외부 압력(505)에 기반하여 상기 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하도록 구성되는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 전자장치.
  11. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은 추가로, 프로세스 도관의 단면적, 상기 프로세스 도관의 직경, 상기 코리올리 유동계(202)의 유동 튜브의 단면적, 측정된 밀도(ρ) 및 측정된 유량(M)에 기반하여 상기 추정 내부 압력을 결정하도록 구성되는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 전자장치.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 압력 보상 팩터(510)는 유동 튜브들 내부의 압력과 상관되는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 전자장치.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 유동 변수(509)는 질량 유동, 체적 유동 또는 밀도 중 적어도 하나인, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 전자장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하는 것은 추가로 유동계 방향에 기반하는, 유동 변수(509)를 정정하기 위한 전자장치.
  15. 코리올리 유동계(202) 내부의 내부 압력에 기반하여 유동 변수(509)를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템으로서,
    상기 코리올리 유동계(202)의 제1 단부(212a) 상에 포지셔닝된 제1 프로세스 도관(208a)에 위치된 제1 압력 센서(204)로부터 제1 외부 압력(503)을 수신하도록 구성된 제1 압력 수신 모듈;
    상기 코리올리 유동계(202)의 상기 제1 단부(212a)와 대향하는 제2 단부(212b) 상에 포지셔닝된 제2 프로세스 도관(208b) 내의 제2 외부 압력(505)을 결정하기 위한 제2 압력 수신 모듈 ― 상기 제2 외부 압력(505)은 압력 손실 계수, 유체 속도, 유체 점도 및 밀도에 기반하여 결정됨 ―;
    상기 제1 외부 압력(503) 및 상기 제2 외부 압력(505)에 기반하여 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하도록 구성된 내부 유동계 압력 추정 모듈;
    유동 변수(509)를 수신하도록 구성된 유동 변수 수신 모듈; 및
    상기 추정 내부 유동계 압력(507), 압력 보상 팩터(510) 및 상기 유동 변수(509)에 기반하여, 정정된 유동 변수(512)를 생성하도록 구성된 유동 변수 정정 모듈
    을 포함하는, 유동 변수(509)를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 압력 수신 모듈은 추가로, 상기 제2 프로세스 도관(208b)에 위치된 제2 압력 센서(206)로부터 제2 외부 압력 측정을 수신하도록 구성되는, 유동 변수(509)를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템.
  17. 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 내부 유동계 압력 추정 모듈은 추가로, 상기 제1 외부 압력(503) 및 상기 제2 외부 압력(505)을 평균하도록 구성되는, 유동 변수(509)를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템.
  18. 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 내부 유동계 압력 추정 모듈은 추가로, 프로세스 도관의 단면적, 상기 프로세스 도관의 직경, 상기 코리올리 유동계(202)의 유동 튜브의 단면적, 측정된 밀도(ρ) 및 측정된 유량(M)에 기반하여 상기 추정 내부 압력을 결정하도록 구성되는, 유동 변수(509)를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템.
  19. 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 압력 보상 팩터(510)는 유동 튜브들 내부의 압력과 상관되는, 유동 변수(509)를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 유동 변수(509)는 질량 유동, 체적 유동 또는 밀도 중 적어도 하나인, 유동 변수(509)를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 내부 유동계 압력 추정 모듈은 추가로, 유동계 방향에 기반하여 상기 추정 내부 유동계 압력(507)을 결정하도록 구성되는, 유동 변수(509)를 정정하도록 구성된 유동계 정정 시스템.
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