(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動式流量計の摩擦補償用計測電子機器（２０）であって、
振動式流量計（５）の流量計組立体（１０）と通信し、振動応答を受信するように構成されているインターフェース（２０１）と、
前記インターフェース（２０１）と接続され、前記振動応答を用いて流体の質量流量（ｍ）を測定するように構成されている処理システム（２０３）と、を備え、
前記処理システム（２０３）は、前記質量流量（ｍ）、流体密度（ρ）および流積（Ａ）を用いて流体速度（Ｖ）を求め、該流体速度（Ｖ）、前記密度（ρ）および圧力損失（ΔΡ）を用いて摩擦係数（ｆ）を求め、該摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数を求めるように構成されていることを特徴とする計測電子機器（２０）
【請求項２】
当該計測電子機器（２０）が、前記流体密度（ρ）を受信することを特徴とする請求項１に記載の計測電子機器（２０）。
【請求項３】
前記振動式流量計（５）が、前記流体密度（ρ）を測定することを特徴とする請求項１に記載の計測電子機器（２０）。
【請求項４】
当該計測電子機器（２０）が、前記圧力損失（ΔΡ）を受信することを特徴とする請求項１に記載の計測電子機器（２０）。
【請求項５】
前記振動式流量計（５）が、前記圧力損失（ΔΡ）を測定することを特徴とする請求項１に記載の計測電子機器（２０）。
【請求項６】
前記処理システム（２０３）は、摩擦補償済み質量流量（ｍｃｏｍｐ）を求めるようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１に記載の計測電子機器（２０）。
【請求項７】
前記処理システム（２０３）は、摩擦補償済み体積流量（ｖｃｏｍｐ）を求めるようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１に記載の計測電子機器（２０）。
【請求項８】
前記補償係数を求めることには、前記摩擦係数（ｆ）を実験的に導出されたデータと相関させることを含むことを特徴とする請求項１に記載の計測電子機器（２０）。
【請求項９】
振動式流量計の摩擦補償方法であって、
振動式流量計を用いて流体の質量流量（ｍ）を測定するステップを含んでおり、
前記方法が、
前記質量流量（ｍ）、流体密度（ρ）および流積（Ａ）を用いて流体速度（Ｖ）を求めるステップと、
前記流体速度（Ｖ）、前記密度（ρ）および圧力損失（ΔΡ）を用いて摩擦係数（ｆ）を求めるステップと、
前記摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数を求めるステップと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記振動式流量計が備える計測電子機器が、前記流体密度（ρ）を受信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記振動式流量計が、前記流体密度（ρ）を測定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記振動式流量計が備える計測電子機器が、前記圧力損失（ΔΡ）を受信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記振動式流量計が、前記圧力損失（ΔΡ）を測定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
摩擦補償済み質量流量（ｍｃｏｍｐ）を求めるステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
摩擦補償済み体積流量（ｖｃｏｍｐ）を求めるステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記補償係数を求めるステップには、摩擦係数（ｆ）を実験的に導出されたデータと相関させるステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
振動式流量計の摩擦補償方法であって、
振動式流量計を用いて流体の質量流量（ｍ）を測定するステップと、該振動式流量計を用いて流体密度（ρ）を測定するステップと、を含んでおり、
前記方法が、
前記質量流量（ｍ）、前記流体密度（ρ）および流積（Ａ）を用いて流体速度（Ｖ）を求めるステップと、
前記流体速度（Ｖ）、前記密度（ρ）および圧力損失（ΔΡ）を用いて摩擦係数（ｆ）を求めるステップと、
前記摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数を求めるステップと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記振動式流量計が備える計測電子機器が、前記圧力損失（ΔΡ）を受信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記振動式流量計が、前記圧力損失（ΔΡ）を測定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
摩擦補償済み質量流量（ｍｃｏｍｐ）を求めるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
摩擦補償済み体積流量（ｖｃｏｍｐ）を求めるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記補償係数を求めるステップには、前記摩擦係数（ｆ）を、実験的に導出されたデータと相関させるステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動式流量計に関するものであり、とくに振動式流量計の摩擦補償に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ質量流量計および振動式密度計などの振動式導管センサは、概して流動物質を収容した振動する導管の動きを検知するように機能している。例えば、質量流量、密度などの導管内の物質に関する特性については、この導管に接続されているトランスデューサの動きから受信した測定信号を処理することにより測定することができる。通常、物質が充填された系を振動させる振動モードは、収容している導管および当該導管に収容されている物質の質量、剛性、および減衰特性値から影響を受ける。
【０００３】
典型的なコリオリ質量流量計は、管路または他の移送システムと直列に接続され、例えば、システム内の流体、スラリー、エマルジョンなどの物質を移送する、一以上の導管を有している。例えば、各導管は、単純曲げモード、ねじれモード、ラジアルモード、および結合モード含む、一組の固有振動モードを有しているものとみなすことができる。コリオリ質量流量測定の典型的な用途においては、物質が導管を流れるに伴って該導管が一以上の振動モードで励振されており、この導管の運動を、該導管に沿って間隔を開けて配置された複数地点で測定する。通常、励振は、導管を周期的に摂動（perturbs）させる音声コイルタイプのドライバーなどの電気機械デバイスのようなアクチュエータによって与えられる。トランスデューサの位置それぞれでの運動と運動との間における測定時間の遅延または位相差を測定することによって質量流量を求めることができる。通常、このような２つのトランスデューサ（すなわち、ピックオフセンサ）が、１以上の流管での振動応答を測定するために用いられており、アクチュエータの上流側と下流側とに配置されている。そして、これら２つのピックオフセンサは、電子計装装置に接続されている。この電子計装装置は、２つのピックオフセンサから信号を受信し、特に、質量流量測定値を導出するためにこれらの信号を処理する。したがって、コリオリ質量流量計および密度計を含む振動式流量計には、流体を測定するために振動される１つ以上の流管が用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
振動式流量計の精度および性能は、流体流量の変化、液体成分の変化、温度、ならびに他の要因など、さまざまな要因による影響を受けうる。従来技術において一般に考慮しない要因としては、流体の流れと流量計の１つ以上の導管の壁との間で生じる摩擦がある。つまり、境界層における流れの影響を含む摩擦の影響により乱流が発生しうる。そして、摩擦の影響とその結果として生じる乱流は流量の測定値に対して悪い影響を及ぼす恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る１つの態様では、振動式流量計の摩擦補償用計測電子機器は、振動式流量計の流量計組立体と通信し、振動応答を受信するように構成されているインターフェースと、インターフェースと接続され、振動応答を用いて流体の質量流量（ｍ）を測定するように構成されている処理システムとを備えており、該処理システムは、質量流量（ｍ）、流体密度（ρ）、および流積（Ａ）を用いて流体速度（Ｖ）を求め、流体速度（Ｖ）および圧力損失（ΔΡ）を用いて摩擦係数（ｆ）を求め、摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数を求めるように構成されている。
【０００６】
好ましくは、計測電子機器が、流体密度（ρ）を受信してもよい。
【０００７】
好ましくは、振動式流量計が、流体密度（ρ）を測定してもよい。
【０００８】
好ましくは、計測電子機器が、圧力損失（ΔΡ）を受信してもよい。
【０００９】
好ましくは、振動式流量計が、圧力損失（ΔΡ）を測定してもよい。
【００１０】
好ましくは、処理システムは、摩擦補償済み質量流量（ｍｃｏｍｐ）を求めるようにさらに構成されていてもよい。
【００１１】
好ましくは、処理システムは、摩擦補償済み体積流量（ｖｃｏｍｐ）を求めるようにさらに構成されていてもよい。
【００１２】
好ましくは、補償係数を求めることには、摩擦係数（ｆ）を、実験的に導出されたデータと相関させることを含んでもよい。
【００１３】
また、本発明に係る１つの態様では、振動式流量計の摩擦補償方法では、振動式流量計を用いて流体の質量流量（ｍ）を測定するステップを含んでおり、さらに質量流量（ｍ）、流体密度（ρ）および流積（Ａ）を用いて流体速度（Ｖ）を求めるステップと、流体速度（Ｖ）および圧力損失（ΔΡ）を用いて摩擦係数（ｆ）を求めるステップと、流体摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数を求めるステップとを含む。
【００１４】
好ましくは、前記振動式流量計が備える計測電子機器が、流体密度（ρ）を受信してもよい。
【００１５】
好ましくは、前記振動式流量計が、流体密度（ρ）を測定してもよい。
【００１６】
好ましくは、前記振動式流量計が備える計測電子機器が、圧力損失（ΔＰ）を受信してもよい。
【００１７】
好ましくは、振動式流量計が、圧力損失（ΔＰ）を測定してもよい。
【００１８】
好ましくは、摩擦補償済み質量流量（ｍｃｏｍｐ）を求めるステップをさらに含んでいてもよい。
【００１９】
好ましくは、摩擦補償済み体積流量（ｖｃｏｍｐ）を求めることをさらに含んでいてもよい。
【００２０】
好ましくは、補償係数を求めるステップには、摩擦係数（ｆ）を、実験的に導出されたデータと相関させるステップを含んでいてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る１つの態様では、振動式流量計の摩擦補償方法では、振動式流量計を用いて流体の質量流量（ｍ）を測定するステップと、振動式流量計を用いて流体密度（ρ）を測定するステップと、質量流量（ｍ）、流体密度（ρ）、および流積（Ａ）を用いて流体速度（Ｖ）を求めるステップと、前記流体速度（Ｖ）および圧力損失（ΔΡ）を用いて摩擦係数（ｆ）を求めるステップと、 前記摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数を求めるステップとを含む。
【００２２】
好ましくは、前記振動式流量計が備える計測電子機器が、圧力損失（ΔＰ）を受信してもよい。
【００２３】
好ましくは、前記振動式流量計が圧力損失（ΔΡ）を測定してもよい。
【００２４】
好ましくは、摩擦補償済み質量流量（ｍｃｏｍｐ）を求めるステップをさらに含んでいてもよい。
【００２５】
好ましくは、摩擦補償済み体積流量（ｖｃｏｍｐ）を求めるステップをさらに含んでいてもよい。
【００２６】
好ましくは、補償係数を求めるステップには、摩擦係数（ｆ）を、実験的に導出されたデータと相関させるステップを含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る振動式流量計を示す図である。
【図２】幅広い炭化水素の流体について求められた体積誤差（体積流量誤差）と摩擦係数（ｆ）とを示すグラフである。
【図３】得られた流量計の摩擦係数（ｆ）から体積誤差係数を求めるために用いることができる近似曲線以外は図２と同一となるグラフである。
【図４】補償後に得られた流量誤差を示すグラフである。
【図５】本発明に係る振動式流量計が備える計測電子機器を示すブロック図である。
【図６】本発明に従って流体流量を測定するための摩擦補償方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１〜図６および以下の記載には、本発明を最良のモードで実施および利用する方法を当業者に教示するための具体的な実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されているものもある。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例もまた本発明の技術範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、以下の記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することもできる。したがって、本発明は、以下の記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるものである。
【００２９】
図１には、本発明に係る振動式流量計５が示されている。振動式流量計５は、流量計組立体（流量計アセンブリ）１０と、計測電子機器２０とを備えている。計測電子機器２０は、リード線１００を通じて流量計組立体１０へ接続されており、密度、質量流量、体積流量、合計した質量流量、温度、ないし他の測定値もしくは情報のうち、少なくとも一つ以上の測定結果を、通信経路２６を通じて提供するように構成されている。当業者にとって明らかなように、振動式流量計は、ドライバー、ピックオフセンサ、流管、または振動の動作モードなど、それらを備える個数にかかわらず、いかなる振動式流量計であってもよい。また、振動式流量計５は、コリオリ質量流量計を備えていてもよい。それに加えて、振動式流量計５が振動式密度計を備える構成であってもよい。
【００３０】
流量計組立体１０は、一対のフランジ１０１、１０１’と、マニホルド１０２、１０２’と、ドライバー１０４と、ピックオフセンサ１０５、１０５’と、流管１０３Ａ、１０３Ｂとを備えている。ドライバー１０４およびピックオフセンサ１０５、１０５’は、流管１０３Ａ、１０３Ｂに接続されている。
【００３１】
フランジ１０１、１０１’は、マニホルド１０２、１０２’に固定されている。実施形態によっては、マニホルド１０２、１０２’は、スペーサ１０６の両端に固定されてもよい。スペーサ１０６は、管路内で作用する力が流管１０３Ａ、１０３Ｂにまで伝達されることのないように、マニホルド１０２とマニホルド１０２’との間の間隔を維持している。測定される流体を運ぶ管路（図示せず）の中に流量計組立体１０が挿入されると、流体がフランジ１０１を通って流量計組立体１０の中に流入し、流入口マニホルド１０２を通り、ここで流体の全量が流管１０３Ａ、１０３Ｂの中へ流れ込む。さらに流体は、流管１０３Ａ、１０３Ｂを流れ、流出口マニホルド１０２’の中へ流れ込み、ここでフランジ１０１’から計測組立体１０の外へと流出する。
【００３２】
流体は液体であってもよい。また、流体はガスであってもよい。また、流体は、同伴ガスおよび／または同伴固体（entrained solids）を含有する液体などの多相流体であってもよい。
【００３３】
流管１０３Ａ、１０３Ｂは、各曲げ軸線Ｗ−Ｗ、Ｗ’−Ｗ’の周りで、実質的に同一の質量分布、慣性モーメント、および弾性モジュールを有するように選択され、流入口マニホルド１０２および流出口マニホルド１０２’に適切に取り付けられる。そして、流管１０３Ａ、１０３Ｂは、マニホルド１０２、１０２’から外側に向けてほぼ並行した態様で延出している。
【００３４】
流管１０３Ａ、１０３Ｂは、各曲げ軸線Ｗ、Ｗ’の周りで、反対方向にドライバー１０４により駆動させられており、いわゆる、振動式流量計５のいわゆる第一の逆位相曲げモードである。ドライバー１０４は、たとえばマグネットを流管１０３Ａに取り付け、それと対をなすコイル（an opposing coil）を流管１０３Ｂに取り付けた公知の構成のうちの一つであってもよい。つまり、この対をなすコイルに交流を流して両方の導管を振動させる。そして、計測電子機器２０により、適切なドライブ信号が、リード線１１０を通じてドライバー１０４へ印加される。他のドライバデバイスも考えられており、本明細書および請求項の技術範囲に含まれる。
【００３５】
計測電子機器２０は、リード線１１１およびリード線１１１’からそれぞれセンサ信号を受信するように構成されている。計測電子機器２０は、リード線１１０に駆動信号を生じさせ、この信号により、ドライバー１０４は流管１０３Ａ、１０３Ｂを振動させる。他のセンサデバイスも考えられており、それらもまた本明細書および請求項の技術範囲に含まれる。
【００３６】
計測電子機器２０は、特に、ピックオフセンサ１０５、１０５’からの左側速度信号および右側速度信号を処理し、流量などを計算する。また、通信経路２６は、計測電子機器２０が操作者または他の電子装置とインターフェースを取れるようにするための入力手段および出力手段を提供するものである。図１の記載では、振動式流量計５の動作は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００３７】
また、ある実施形態における計測電子機器２０は、流管１０３Ａ、１０３Ｂを振動させるように構成されている。振動はドライバー１０４によって引き起こされる。また、計測電子機器２０は、ピックオフセンサ１０５、１０５’から生じる振動信号をさらに受信する。振動信号は、流管１０３Ａ、１０３Ｂの振動応答を含んでいる。計測電子機器２０は、この振動応答を処理して、応答周波数および／または位相差を求める。また、計測電子機器２０は、振動応答を処理して、流体の質量流量および／または密度を含む１以上の流量測定値を得る。なお、他の振動応答特性および／または他の流量測定値も検討されうるものであり、それらもまた本明細書および請求項の技術範囲に含まれる。
【００３８】
また、ある実施形態では、流管１０３Ａおよび１０３Ｂは、図示されているような略Ｕ字形状の流管である。しかしながらそれに代えて、他の実施形態では、流管は略直線状の流管であってもよい。また、さらなる流量計の形状および／または構成を用いてもよく、それらもまた本明細書および請求項の範囲に含まれる。
【００３９】
図には、圧力センサも示されていなければまたは圧力センサタップも示されていないが、いうまでもなく、いくつかの実施形態では、振動式流量計５が、この振動式流量計５を実質的には越えた位置での圧力損失を測定するための圧力センサを備える。もしくはそのような構成に代えて、計測電子機器２０は、他の装置、あるいは操作者または技術者を含む外部ソースから圧力値（すなわち、圧力損失値（ΔΡ））を受信するように構成されてもよい。また、他の代替案では、振動式流量計５は、たとえば測定された周波数および位相シフトを用いて圧力損失（ΔΡ）を直接測定する構成であってもよい。例えば、振動式流量計に、現在の譲受人たちによって共有されている米国特許第７，５９７，００８号および同第５，７３４，１１２号に記載されているような圧力決定手法を用いることができる。
【００４０】
通常、損失水頭（ｈｌ）は、導管長に従う非圧縮性流体の圧力損失、もしくは、流体取扱いシステムの構成部材を越えた際の非圧縮性流体の圧力損失として定義される。振動式流量計の測定性能に関しては、計測器を越えた際の損失水頭（または流量計を含む既知の管路部分に沿った損失水頭）を測定することができ、それに続いて導管壁に沿った物理的な摩擦に起因する質量流量損失および／または体積流量損失に対して、流量測定値が補償されれば改善することができる。いくつかの実施形態では、摩擦係数をダルシーワイスバッハ（Ｄａｒｃｙ−Ｗｅｉｓｂａｃｈ）の式から計算しており、質量流量誤差および体積流量誤差と予想通りの相関が見出されている。誤差を補償することができるので、より正確な測定値をもたらすことができる。
【００４１】
ダルシーワイスバッハの式は、パイプまたは導管の長さ（ｌ）に従った損失水頭（ｈｌ）を実験的に定量化するために長い間、用いられてきている。ダルシーワイスバッハの式は以下の通りである：
【００４２】
【数１】
0005422750.tif 000002
【００４３】
ここで、（ｆ）項は摩擦係数であり、（ｌ）項はパイプの長さであり、（Ｄ）項はパイプの直径であり、（Ｖ）項は平均速度であり、（ｇ）項は重力定数である。
【００４４】
いうまでもなく、損失水頭（ｈｌ）を他の方法で求めることもできる。例えば、損失水頭（ｈｌ）を測定可能な量と結びつけることができる。すなわち損失水頭（ｈｌ）を以下の式で圧力損失（ΔΡ）と結びつけることができる。
【００４５】
【数２】
0005422750.tif 000003
【００４６】
（ΔＰ）項は計測器または上述の管路部分を越えた際の圧力損失であり、（γ）項は、流体の密度に重力定数を乗算させることにより求められる流体の比重である（たとえば、γ＝ρｇ）。
【００４７】
摩擦係数（ｆ）に関しては、真っ直ぐなパイプに従った流れについての実験データから経験的に求めることができる。摩擦係数（ｆ）に関しては、たとえば流管の材料、流管の粗さ、流体のタイプ、流体圧力、および／または流体温度を含むさまざまな条件またはそれらの条件の組み合わせについて経験的に求めることができる。なお、他の条件も検討されうるものであり、それらもまた本明細書および請求項の技術範囲に含まれる。
【００４８】
流量計の形状は、単なる真っ直ぐなパイプよりも非常に複雑なものとなることがあるが、特定の計測に関して、摩擦係数（ｆ）と圧力損失（ΔＰ）との間には一意的な関係が存在することが知られている。特定の計測器の形状は変わるものではないので、動作時において予期される流体のすべての条件について摩擦係数（ｆ）を損失水頭（ｈｌ）に関連づける実験データを求めておくことができる。それゆえ、摩擦係数（ｆ）を振動式流量計および流動物質の運転条件と関連づけすることができる。
【００４９】
また、ダルシーワイスバッハの式は以下のように変形することができる：
【００５０】
【数３】
0005422750.tif 000004
【００５１】
このような形態を有する式では、式（２）をこの新たな変形式（３）に代入することで、損失水頭（ｈｌ）項を除去することができる。そうすることにより、測定可能なまたは既知の数のみを用いて摩擦係数（ｆ）の解を求めることができるようになる。
【００５２】
【数４】
0005422750.tif 000005
【００５３】
いうまでもなく、測定値を得て、その結果としての摩擦係数（ｆ）を演算するために、式（４）を単純化してもよいし、あるいは修正してもよい。
【００５４】
計測器の導管または管路の直径（Ｄ）および長さ（ｌ）は通常前もって知られている。コリオリ質量流量計および密度計などの振動式流量計は、一般的に質量流量、密度および温度を測定するように構成されている。圧力損失（ΔＰ）は、独立して測定されるようになっていてもよいし、または振動式流量計によって測定されるようになっていてもよい（以下に記載）。質量流量（ｍ）は、流管について以下の式のように定義されている：
【００５５】
【数５】
0005422750.tif 000006
【００５６】
この式で、（ρ）項は流体密度であり、（Ａ）項は流量計内部の流積であり、（Ｖ）項は平均流体速度である。そして、平均速度（Ｖ）は次の式から求めることができる：
【００５７】
【数６】
0005422750.tif 000007
【００５８】
上述した実施形態での式は、管路の直径を使用する場合に適用できる。流管の直径がＡの算出のために用いられる場合、質量流量項（ｍ）を２で除算することが必要となる。なお、用いる流積によっては、式（６）を別の式に変形したり、修正したりする必要がある。
【００５９】
流積（Ａ）は、流管の断面積であり、流管内の速度を導き出す。圧力損失は計測器を越えた際のものであり、この計測器にはマニホルドフランジと、管路のいくつかの小断面とが含まれている。そして、摩擦係数を計算するために、流管の速度を計測器全体で生じる圧力損失とともに用いる。これは、単一の流管に対して同等の圧力損失を計算することも含む。また、この計算は、流管の直径に代えてマニホルド流入口の直径を用いて行ってもよい。また、内側の流積は、流管Ｄ、マニホルドＤ、管路の直径など複数のさまざまな方法で求めることができる、これらの値は、単なるスカラー値であり、修正の有効性に影響を与えるものではない。
【００６０】
図２には、幅広い炭化水素流体について求められた摩擦係数（ｆ）と体積誤差（すなわち、体積流量誤差）とに関するグラフが示されている。体積誤差と摩擦係数（ｆ）との間の関係を単一の曲線によって表わすことができることがグラフから理解することができる。場合によっては、対数近似曲線が非常に良好に働く場合もある。このグラフは、動作中に求められた摩擦係数（ｆ）から体積誤差係数を得るために用いられうる。次いで、この体積誤差係数を測定された体積流量測定値に適用して体積流量測定値を修正または改良させることができる。
【００６１】
このグラフを生成するために、非常に軽質ナフサからまさに重油（ＦＯ）に至るまで広範囲の炭化水素が用いられている。このデータを得るために、単一型の流量計が用いられている。いうまでもなく、摩擦係数（ｆ）を質量誤差（すなわち、質量流量誤差）と相関させる同様のグラフ（または、他のデータ構造）が形成されてもよい。
【００６２】
図３には、得られた流量計の摩擦係数（ｆ）から体積誤差係数を求めるために用いることができる近似曲線以外は、図２と同一となるグラフが示されている。このような曲線は、求められた摩擦係数（ｆ）から補償係数を簡単にかつ効率的に得ることができるようにするため、式、テーブル、または他の表現などのデータ構造内に格納されるようになっていてもよい。このグラフは、特定の計測器に対する流体の摩擦係数（ｆ）が約０．０４未満（水平軸上）である場合には、誤差を補償する必要がないことを示している。つまり、誤差が、そのしきい値を下回る場合、基準システムの不確実性が約＋／−０．２％であることを考慮すれば、無視できる、および／または決定的ではないものとする。
【００６３】
図４には、補償後に得られた摩擦係数（ｆ）を示すグラフである。補償の結果、体積誤差が＋／−０．２％程度となっている。このことにより、補償されていないデータと比較して性能が一桁向上したことになる。
【００６４】
図５は、本発明に係る振動式流量計５が備える計測電子機器２０を示すブロック図である。計測電子機器２０は振動式流量計５の摩擦補償を行なうように構成されている。摩擦補償により、流体と振動式流量計５の導管内面との間の摩擦によってもたらされる誤差を補償することができるようになる。
【００６５】
振動式流量計５は、流体の流れについての質量流量および／または体積流量、あるいは他の流体特性を測定することができる。そして、これらの流体特性を、監視し、記録し、合計することができる。さらに、測定値を摩擦に関して補償することができる。そして、例えば、摩擦補償済み質量流量および体積流量の結果を、生成し、格納し、および／または外部デバイスに伝達させることができる。
【００６６】
計測電子機器２０は、インターフェース２０１と、インターフェース２０１と通信可能な処理システム２０３と、処理システム２０３と通信可能な格納システム２０４とを有している。そして、これらの構成部材は、個々のブロックとして示されている。しかしながら、いうまでもなく、計測電子機器２０は、一体化された構成部材および／または別個の構成部材をさまざまに組み合わせたものから構成されていてもよい。
【００６７】
インターフェース２０１は、振動式流量計５の流量計組立体１０と通信するように構成されている。インターフェース２０１は、リード線１００と接合されており、ドライバー１０４およびピックオフセンサ１０５、１０５’と信号を交換するように構成されてもよい（図３を参照）。また、インターフェース２０１は、通信路２６を介して、外部デバイスなどと通信するようにさらに構成されていてもよい。
【００６８】
処理システム２０３はいかなる処理システムであってもよい。処理システム２０３は、振動式流量計５を動作させるために、格納されているルーチンを検索し、実行するように構成されている。格納システム２０４は、流量計ルーチン２１０および摩擦係数ルーチン２１２を含むルーチンを格納することができる。他の測定ルーチンおよび／または処理ルーチンも予期される範囲のものであり、それらもまた本明細書および請求項の技術範囲に含まれる。
【００６９】
格納システム２０４では、流量計ルーチン２１０および摩擦係数ルーチン２１２を含む操作ルーチンを格納する。そして、流量計ルーチン２１０は、振動式流量計５を稼動させ、たとえば質量流量および／または体積流量の測定値を含む測定値データを生成する。いくつか実施形態では、摩擦係数ルーチン２１２は、摩擦係数（ｆ）を求め、この摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数を求める。さらにまた、いくつかの実施形態では、摩擦係数ルーチン２１２は、流量計の測定値に摩擦補償を行ない、摩擦補償された流量計測定結果を求める。
【００７０】
格納システム２０４は、測定値、受信値、動作値、および他の情報を格納する。いくつかの実施形態では、格納システム２０４は、質量流量（ｍ）２１４、密度（ρ）２１５、体積流量（ｖ）２１６、圧力損失（ΔＰ）２１７、および流体速度（Ｖ）２１８を格納するようになっている。
【００７１】
また、格納システム２０４は、求められた摩擦係数（ｆ）２３０および求められた補償係数２３１を含む、求められた値を格納することができる。
【００７２】
格納システム２０４は、定数、既知の値、動作値、データ構造、および他の事項を格納することができる。いくつかの実施形態では、格納システム２０４は、補償係数発生器２１３、導管長さ２２１、導管直径２２２、および重力定数２２３を格納する。
【００７３】
動作時、計測電子機器２０は、振動式流量計（５）を用いて、すなわち流量計組立体（１０）を振動させて生じる振動応答を処理することによって、流体の質量流量（ｍ）を測定するように構成されている。計測電子機器２０は、質量流量（ｍ）、流体密度（ρ）、および流積（Ａ）を用いて流体速度（Ｖ）求めるように構成されている。上述のように、この測定は、方程式（６）を用いて行なうことができる。計測電子機器２０は、流体速度（Ｖ）および圧力損失（ΔΡ）を用いて流体摩擦係数（ｆ）を求めるように構成されている。上述のように、この測定は式（４）を用いて行なうことができる。計測電子機器２０は、摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数を求めるように構成されている。それに代えて、計測電子機器２０は、流体質量流量（ｍ）の測定に加え、さらに流体密度（ρ）を測定するように構成されてもよい。
【００７４】
いくつかの実施形態では、測定された流量の特性のみから流体速度を求めることができる。また、他の実施形態では、（後述するが）測定された流量の特性と既知の値／受信値とを組み合わせたものから流体速度を求めてもよい。
【００７５】
図６は、本発明に従って摩擦補償する流体流量測定方法を示すフローチャート６００である。ステップ６０１では、振動式流量計が１つ以上の流量の特性を測定するために用いられる。この１つ以上の流量の特性には、少なくとも、振動式流量計を流れる流体の質量流量（ｍ）が含まれる。それに加えて、振動式流量計を用いて、例えば、体積流量（ｖ）、流体密度（ρ）、圧力、および温度を含む他の流体流量または流量の特性を測定してもよい。また、いくつかの実施形態では、振動式流量計は、圧力損失（ΔΡ）を、測定または得ることができる。
【００７６】
ステップ６０２では、流体速度（Ｖ）は、流体の流量に対して求められる。流体速度（Ｖ）は、測定された質量流量（ｍ）、流体密度（ρ）、および振動式流量計の流積（Ａ）を用いて求められている。いくつかの実施形態では、流体速度（Ｖ）は、平均流体速度であってもよい。
【００７７】
操作者または技術者、あるいは他のデバイスまたは計測器から受信した、振動式流量計内に格納されている値などと同様に、流体密度（ρ）は、振動式流量計が備える計測電子機器で受信されてもよい。あるいは、流体密度（ρ）は、振動式流量計によって測定されてもよい。
【００７８】
ステップ６０３では、摩擦係数（ｆ）を、流体速度（Ｖ）と、振動式流量計を越えた際の圧力損失（ΔΡ）とを用いて求める。なお、いくつかの実施形態では、上述のように、摩擦係数（ｆ）が、流体速度（Ｖ）、測定された圧力損失（ΔΡ）、ならびに既知の物理的大きさおよび／または定数を用いて求めることができる。また、いくつかの実施形態では、上述のように、摩擦係数（ｆ）が、ダルシーワイスバッハの式、すなわち式（４）を用いて求めることができる。
【００７９】
操作者もしくは技術者、あるいは他のデバイスまたは計測器から受信した、振動式流量計内に格納されている値などと同様に、圧力損失（ΔΡ）は、振動式流量計が備える計測電子機器で受信されてもよい。あるいは、圧力損失（ΔＰ）は、流量計の略流入口および略流出口に設けられ、計測電子機器２０と接続されている複数の圧力センサを用いて、振動式流量計により測定されてもよい。振動式流量計を超えた際の圧力損失（ΔΡ）は、流入口圧力および流出口圧力を用いて導出または求めることができる。しかし他の方法では、圧力損失（ΔΡ）を、振動式流量計が流管振動信号を処理することによって直接測定してもよい。いくつかの実施形態では、振動式流量計が、既知の流動物質の密度を求めることにより計測器を越えた際の圧力損失を導出または求めるように構成されていてもよい。
【００８０】
ステップ６０４では、摩擦係数（ｆ）を用いて補償係数が求められる。補償係数とは摩擦損失に起因する流量誤差を表わしたものである。これを求めるということは、実験により求められたデータと摩擦係数（ｆ）とを相関させることである。実験的に導出されたデータは、流体、流量計および／または他の要因に固有なものとなる。補償係数は、適切なデータ構造を有する補償係数生成器に摩擦係数（ｆ）を入力することにより求める。
【００８１】
いくつかの実施形態では、適切なデータ構造から、所定の流量計に関する誤差の値を検索するために、摩擦係数（ｆ）を用いることができる。例えば、このデータ構造には、質量流量誤差を摩擦係数（ｆ）に関連付ける、あるいは体積流量誤差を摩擦係数（ｆ）に関連付ける、事前に求めたグラフ、テーブル、曲線、または式などが含まれる。いくつかの実施形態では、質量流量誤差対摩擦係数（ｆ）のデータのみが必要とされ、体積流量誤差は質量流量誤差から求められるようになっていてもよい。これにより、質量流量データに加えて、体積流量誤差対摩擦係数（ｆ）データをさらに用意する必要性を排除することができる。
【００８２】
摩擦係数を用いて、温度測定値および／または粘度測定値を補償することもできる。つまり、摩擦係数は、境界層の測定単位であり、境界層は壁への流体の伝熱特性の主要因である。したがって、温度測定は摩擦による（すなわち境界層による）影響を受けている。
【００８３】
ステップ６０５では、振動式流量計の流量測定値が補償係数を用いて補償される。補償係数は、たとえば図３の曲線から得られる値を含んでいる。なお、この曲線は、数式として表されている。Ｘ座標の形で摩擦係数（ｆ）がこの曲線の式に入力されると、グラフのＹ座標に見られるような補正係数が得られることとなる。これにより得られる補償係数は＋符号を持つ補償項である場合もあれば、または−の符号を持つ補償項である場合もある。そして、質量流量を補償係数によって修正することにより、摩擦補償済みの質量流量（ｍｃｏｍｐ）を求めることができる。
【００８４】
求められた補償係数を用いて、摩擦補償済み体積流量（ｖｃｏｍｐ）も同様に補償されてもよい。あるいは、摩擦補償済み質量流量（ｍｃｏｍｐ）を流体密度（ρ）で除算することによって摩擦補償済み体積流量（ｖｃｏｍｐ）を導出してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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