用于修正流动材料的二相流的夹带（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ）相的振动流量计和方法技术

本发明专利技术提供了一种用于修正流动材料中的二相流的夹带相的振动流量计（１００）。振动流量计（１００）包括流量计组件（１０），流量计组件（１０）包括驱动器（１０４），振动流量计（１００）被配置为生成针对流动材料的振动响应。振动流量计（１００）还包括耦合到流量计组件（１０）并接收振动响应的仪表电子装置（２０）。仪表电子装置（２０）被配置为使用振动响应来生成二相流的测量二相密度，确定流量计组件（１０）的驱动器（１０４）所需的计算驱动功率，并使用二相流的液体成分的液体密度、夹带相成分的夹带相密度、测量二相密度、和计算驱动功率来计算密度补偿系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及振动流量计和方法，更具体而言，涉及用于修正流动 材料的二相流中的夹带相的振动流量计和方法。
技术介绍
诸如Coriolis质量流量计和振动密度计等振动管道传感器通常通 过检测包括流动材料的振动管道的运动来工作。可以通过处理从与管 道相关联的运动传感器接收到的测量信号来确定与诸如质量流量、密 度等与管道中的材料相关的性质。填充振动材料的系统的振动模式一 般受到包含管道和包含在其中的材料的组合质量、硬度和阻尼特性的 影响。典型的Coriolis质量流量计包括在管线或其它运输系统中嵌入式 连接并在该系统中传送例如流体、浆料、乳剂等材料的一个或多个管 道。每个管道可以被视为具有一组自然振动模式，包括例如简单弯曲、 扭转、辐射状以及耦合模式。在典型的Coriolis质量流量测量应用中， 在材料流过管道时在一个或多个振动模式下激励管道，并在沿着该管 道间隔开的点处测量管道的运动。通常由致动器(例如诸如音圈型驱 动器等以周期性的方式干扰管道的机电装置)来提供激励。可以通过 测量传感器位置处的运动之间的时间延迟或相位差来确定质量流速。 通常采用两个此类传感器(或拾取感测器)以便测量流管道(或多个 管道)的振动响应，并且其通常位于致动器的上游和下游位置处。所 述两个拾取感测器通过电缆，诸如通过两对独立的导线而连接到电子 仪器。该仪器从两个拾取感测器接收信号并处理该信号以便导出质量 流速测量。使用流量计来执行很多种流体流的质量流速测量。其中可能能够 使用Coriolis流量计的一个领域是油和气体井的计量。此类井的产物 包括多相流，该多相流包括油或气体、而且还包括其它成分、包括例 如水和空气、和/或固体。非常需要的是即使对于此类多相流，结果得到的计量也尽可能地精确。Coriolis计对于单相流提供高精度。然而，当使用Coriolis流量计 来测量包括夹带气体(的充气流体或流体(乳剂))时，计的精确度 可能显著降低。对于夹带固体(浆料)同样是这样。夹带空气一般作为气泡存在于流动材料中。气泡的尺寸可能根据 存在的空气量、流动材料的压力和温度而改变。性能下降的程度不仅 与总共存在多少气体有关，而且与流中的单个气泡的尺寸有关。气泡 的尺寸影响测量的精确度。一个重要的误差源是流体解耦(decouple)。流体解耦起因于气 泡由于管的振动而相对于液体进行运动。气泡相对于液体的相对运动 由与促使气泡在重力的影响下上升到表面的力类似的浮力来驱动。然 而，在振动管中，促使气泡运动的是振动管的加速度而不是重力加速 度。由于稠密流体比轻气泡更强地抵抗加速度，所以气泡被沿着与管 加速度相同的方向加速。因此气泡比流管运动得更快且更远，且气泡 运动促使某些流体流动得比流管更慢。这是解耦问题的基础。结果， 具有较低振动振幅的流体经历较小的Coriolis加速度并比在没有气泡 的情况下赋予流管更少的Coriolis力。这导致当存在夹带气体时流速 和密度特性被低估(负流量和密度误差)。浆料呈现出类似于解耦的问题。然而，在浆料的情况下，固体颗 粒常常比液体重。在振动管的加速度下，较重的颗粒比液体运动少。 这促使某些液体比振动管运动得多。结果是当存在比液体重的颗粒时 液体被高估(正流量和密度误差)。在这两种情况下，由夹带相与液 体之间的密度差来驱动夹带相的差动运动。如果忽略气体的压缩性， 则可以使用相同的等式来描述夹带空气和颗粒两者的行为。用液体密 度减去夹带相密度对于气体得出正数而对于固体得出负数。浆料的解 耦仅仅是负的。为此，对于乳剂和浆料两者，将可互换地使用术语解井禺。补偿流体解耦已存在困难，因为存在确定气泡相对于液体运动多 少的若干因素。流体粘滞性是一个明显因素。在粘性非常大的流体中， 气泡(或颗粒)被有效地固定在流体中且几乎没有流量误差。对气泡迁移率的另一个影响是气泡尺寸。气泡上的阻力与表面面 积成比例，而浮力与体积成比例。因此，非常小的气泡具有高的阻力9浮力比并趋向于与流体一起运动。小气泡因此引起小误差。相反，大 气泡不会趋向于与流体一起运动且导致大的误差。这也适用于颗粒。 小颗粒趋向于与流体一起运动并引起小误差。流体与气体之间的密度差是另 一 因素。浮力与流体和气体之间的 密度差成比例。高压气体能够具有高到足以影响浮力并降低解耦效应 的密度。另外，大气泡占据更大的体积，导致流动材料的密度的真实 波动。由于气体的压缩性，气泡可能在气体量方面变化，而不一定在 尺寸方面变化。相反，如果压力改变，则气泡尺寸能够相应地改变， 随着压力下降而膨胀或随着压力升高而收缩。这还可能引起流量计的 自然或谐振频率的变化并因此引起实际二相密度的变化。第二级因素也可能对气泡和颗粒迁移率产生影响。高流速流体中的湍流使大气泡和颗粒破碎为小的，因此降低解耦误差。表面活性剂 使气泡的表面张力减小并降低其聚合的趋向。阀门能够通过增加的湍 流来减小气泡尺寸，同时管线弯头能够通过借助于离心力迫使气泡合 在一起来增加气泡尺寸。在本领域中仍然需要一种检测夹带第二相材料的问题等级的振 动流量计。在本领域中仍然需要一种能够在存在夹带第二相材料的情 况下精确地测量流动特'性的振动流量计。在本领域中仍然需要 一 种能 够在夹带第二相材料的不同水平下精确地测量流动特性的振动流量 计。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例提供了 一种用于修正流动材料的二相流中的夹带相的振动流量计。该振动流量计包括包含驱动器的流量计组件，且该振动流量计被配置为生成对流动材料的振动响应。所述振动流量计还包括耦合到流量计组件并接收振动响应的仪表电子装置。该仪表电子装置被配置为使用振动响应来确定所测量的二相流的二相密度，确定流量计组件的驱动器所消耗的计算驱动功率，并使用二相流的液体成分的液体密度、夹带成分的夹带相密度、测量二相密度、 和计算驱动功率来计算密度补偿系数。根据本专利技术的实施例提供了 一种在振动流量计中修正流动材料 的二相流中的夹带相的方法。该方法包括生成所测量的二相流的二相密度，确定振动流量计的驱动器所消耗的计算驱动功率，并使用二相 流的液体成分的液体密度、夹带成分的夹带相密度、测量二相密度、 和计算驱动功率来计算密度补偿系数。根据本专利技术的实施例提供了 一种在振动流量计中修正流动材料 的二相流中的夹带相的方法。该方法包括生成所测量的二相流的二相 密度，确定振动流量计的驱动器所消耗的计算驱动功率，使用二相流 的液体成分的液体密度、夹带成分的夹带相密度、测量二相密度、和 计算驱动功率来计算密度补偿系数，并将密度补偿系数与测量二相密 度相加以提供补偿的二相密度。该方法还包括使用液体密度、夹带成 分的夹带相密度、补偿二相密度、以及振动流量计的功率特性来确定 预测驱动功率。该方法还包括基于预测驱动功率值与计算驱动功率之 间的差来确定振动流量计的流量测量的精确度。本专利技术的方面在振动流量计的一方面，所述仪表电子装置被配置为将驱动电压与驱动电流相乘以便确定计算驱动功率。在振动流量计的另 一方面，所述仪表电子装置被配置为将拾取感测器电压与驱动电流相乘以便确定计算驱动功率。在振动流量计的又一方面，所述仪表电子装置被配置为对等式<formula>formula see original document p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于修正流动材料的二相流的夹带相的振动流量计（１００），包括流量计组件（１０），流量计组件（１０）包括驱动器（１４），振动流量计（１００）被配置为生成针对流动材料的振动响应，并且还包括耦合到流量计组件（１０）并接收振动响应的仪表电子装置（２０），该振动流量计（１００）的特征在于：　　　　仪表电子装置（２０）被配置为使用振动响应来生成二相流的测量二相密度，确定流量计组件（１０）的驱动器（１０４）所需的计算驱动功率，并使用二相流的液体成分的液体密度、夹带成分的夹带相密度、测量二相密度、和计算驱动功率来计算密度补偿系数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：CB范克莱夫，J温斯坦，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]