(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの流量計を有する、流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法であって、
流体を、供給側流量計及び戻り側流量計を有する閉ループ内で、流体が実質的に消費されないように再循環させるステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計内の流体の流れを測定するステップと、
流体流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較するステップと、
供給側流量計と戻り側流量計の間の流体流れ測定値における相違に基づいて第1の差分ゼロ値を決定するステップと、
第1の温度センサ信号値を受け取るステップと、
第1の差分ゼロ値を第1の温度センサ信号値に関連付けるステップと、
第1の温度センサ信号値に関連付けられた第1の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップと、
供給側流量計と戻り側流量計の間に配設されたエンジンを、流体が消費されるように作動させるステップと、
エンジン流体消費量方程式を用いて流体流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較することによって、エンジン流体消費量を算出するステップと、
メータ電子装置内の温度センサ信号に関連付けられた差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップと、
作動温度について補正され、調整された流体消費量測定値を出力するステップとを含む、流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項２】
複数の差分ゼロ値が、第1の温度センサ信号値に対して、各々異なる時間点において決定され、記憶され、第1の温度センサ信号値に関連付けられる、請求項１に記載の流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項３】
複数の差分ゼロ値を平均化して平均化された複数の差分ゼロ値を算出するステップと、
平均化された複数の差分ゼロ値を第1の温度センサ信号値に関連付けるステップと、
第1の温度センサ信号値に関連付けられた、平均化された複数の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む、請求項２に記載の流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項４】
統計的分析を複数の差分ゼロ値に適用するステップと、
外れ差分ゼロ値を破棄するステップとを含む、請求項３に記載の流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項５】
エンジンが作動している間、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから温度センサ信号値を受け取るステップと、
エンジンが作動している間、供給側流量計及び戻り側流量計内の流体の流れを測定するステップとを含む、請求項１に記載の流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項６】
供給側流量計及び戻り側流量計内の第2の流体の流れを測定するステップと、
第2の流体流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較し、供給側流量計と戻り側流量計の間の流体流れ測定値における相違に基づいて第2の差分ゼロ値を決定するステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから第2の温度センサ信号値を受け取るステップと、
第2の差分ゼロ値を第2の温度センサ信号に関連付けるステップと、
第2の温度センサ信号値に関連付けられた第2の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む、請求項１に記載の流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項７】
エンジンが作動している間、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから温度センサ信号値を受け取るステップと、
エンジンが作動している間、供給側流量計及び戻り側流量計内の流体の流れを測定するステップと、
エンジンが作動している間に、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから受け取られた温度センサ信号値が、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値に関連付けられた閾値内にある場合、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値に関連付けられた差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップと、
エンジンが作動している間に、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから受け取られた温度センサ信号値が、メータ電子装置内の第2の温度センサ信号値に関連付けられた閾値内にある場合、メータ電子装置内の第2の温度センサ信号値に関連付けられた差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップとを含む、請求項５に記載の流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項８】
エンジンが作動している間に、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから受け取られた温度センサ信号値が、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値とメータ電子装置内の第2の温度センサ信号値の間にある場合、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値及び第2の温度センサ信号値から導出された補間差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップを含む、請求項７に記載の流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項９】
エンジンが作動している間に、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから受け取られた温度センサ信号値が、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値及びメータ電子装置内の第2の温度センサ信号値の範囲外にある場合、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値及び第2の温度センサ信号値から導出された外挿差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップを含む、請求項７に記載の流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法。
【請求項１０】
エンジンと、異なる燃料を各々が含むように構成された少なくとも２つの燃料タンクと、少なくとも供給側流量計及び戻り側流量計とを有する、複数燃料システムを作動させるための方法であって、
エンジンが作動していない間、第1の燃料タイプを閉ループ内で、燃料が実質的に消費されないように再循環させるステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計内の第1の燃料の流れを測定するステップと、
第1の燃料流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較し、供給側流量計と戻り側流量計の間の燃料流れ測定値における相違に基づいて第1の差分ゼロ値を決定するステップと、
第1の温度センサ信号値を受け取るステップと、
第1の差分ゼロ値を第1の温度センサ信号値及び第1の燃料タイプに関連付けるステップと、
第1の温度センサ信号値及び第1の燃料タイプに関連付けられた第1の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップと、
エンジンが作動していない間、第2の燃料タイプを閉ループ内で、燃料が実質的に消費されないように再循環させるステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計内の第2の燃料の流れを測定するステップと、
第2の燃料流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較し、供給側流量計と戻り側流量計の間の燃料流れ測定値における相違に基づいて第2の差分ゼロ値を決定するステップと、第2の温度センサ信号値を受け取るステップと、
第2の差分ゼロ値を第2の温度センサ信号値及び第2の燃料タイプに関連付けるステップと、
第2の温度センサ信号値及び第2の燃料タイプに関連付けられた第2の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む、複数燃料システムを作動させるための方法。
【請求項１１】
第1の燃料タイプを使用してエンジンを作動させるステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つの第1の作動温度を測定するステップと、
第1の作動温度及び第1の燃料タイプに対応する第1の差分ゼロ値を取り出すステップと、
第1の差分ゼロ値を  第1の作動温度及び第1の燃料タイプについて補正され、調整された流体消費量測定値に適用するステップとを含む、請求項１０に記載の複数燃料システムを作動させるための方法。
【請求項１２】
エンジン作動のために燃料タイプを切り替えるステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つの第2の作動温度を測定するステップと、
第2の作動温度及び第2の燃料タイプに対応する第2の差分ゼロ値を取り出すステップと、
第2の差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップと、
第2の作動温度及び第2の燃料タイプについて補正された、エンジン流体消費量方程式を用いて算出された調整された流体消費量測定値を出力するステップとを含む、請求項１１に記載の複数燃料システムを作動させるための方法。
【請求項１３】
エンジン(208)を有する閉ループシステム(200)に連結された、処理システム(303)を含む流量計(214、216)用のメータ電子装置(20)であって、
エンジンが作動していない間、供給側流量計(214)及び戻り側流量計(216)の両方からセンサ信号(310)を受け取り、
受け取られたセンサ信号(310)に基づいて供給側流量計(214)と戻り側流量計(216)の間の差分ゼロオフセットを決定し、
供給側流量計(214)または戻り側流量計(216)の少なくとも１つの温度を決定し、
差分ゼロオフセットを温度に関連付け、温度に関連付けられた差分ゼロオフセットをメータ電子装置(20)内に記憶し、
前記処理システム(303)は、供給側流量計(214)または戻り側流量計(216)の少なくとも１つの第1の作動温度を決定し、
第1の作動温度を、メータ電子装置(20)内に記憶された１つまたは複数の前の温度と比較し、
前に決定されたゼロオフセットが第1の作動温度に関連付けられる場合、第1の作動温度に関連付けられたゼロオフセットをエンジン燃料消費量を決定するための算出に適用するように構成される、メータ電子装置(20)。
【請求項１４】
前記処理システム(303)は、供給側流量計(214)または戻り側流量計(216)の少なくとも１つの第2の作動温度を決定し、
第2の作動温度を、メータ電子装置(20)内に記憶された１つまたは複数の前の温度と比較し、
前に決定されたゼロオフセットが第2の作動温度に関連付けられる場合、第2の作動温度に関連付けられたゼロオフセットをエンジン燃料消費量を決定するための算出に適用するように構成される、請求項１３に記載の流量計(214、216)用のメータ電子装置(20)。
【請求項１５】
前記処理システム(303)は、供給側流量計(214)または戻り側流量計(216)の少なくとも１つの複数のそれぞれの温度に関連付けられた複数の差分ゼロオフセットを記憶し、
測定された作動温度が、複数のそれぞれの温度の少なくとも２つの間にある場合、補間ゼロオフセットを算出し、
測定された作動温度に関連付けられた補間ゼロオフセットをエンジン燃料消費量を決定するための算出に適用するように構成される、請求項１３に記載の流量計(214、216)用のメータ電子装置(20)。
【請求項１６】
前記処理システム(303)は、供給側流量計(214)または戻り側流量計(216)の少なくとも１つの複数のそれぞれの温度に関連付けられた複数の差分ゼロオフセットを記憶し、
測定された作動温度が、複数のそれぞれの温度を超える場合、外挿ゼロオフセットを算出し、
測定された作動温度に関連付けられた外挿ゼロオフセットをエンジン燃料消費量を決定するための算出に適用するように構成される、請求項１３に記載の流量計(214、216)用のメータ電子装置(20)。
【請求項１７】
前記処理システム(303)は、作動温度に対応するために、それぞれの記憶された温度に関連付けられた複数の記憶されたゼロオフセット値間で切り替えるように構成された、請求項１４に記載の流量計(214、216)用のメータ電子装置(20)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量計に関し、より詳細には振動型流量計のゼロオフセットにおける変化を決定するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば振動型密度計及びコリオリ流量計などの振動型センサが、一般的によく知られており、流量計内の導管を流れ抜ける物質の質量流量及び他の情報を測定するために使用される。例示的なコリオリ流量計は、すべてJ.E.Smithらの、米国特許第4,109,524号明細書、米国特許第4,491,025号明細書、及び再発行特許第31,450号明細書に開示されている。これらの流量計は、直線構成または湾曲構成の１つまたは複数の導管を有する。例えば、コリオリ質量流量計内の各々の導管構成は、単純曲げ、ねじり、または結合されたタイプになり得る自然の振動モードの組を有する。各々の導管は、好ましいモードにおいて振動するように駆動させられ得る。
【０００３】
物質は、流量計の入口側に連結された配管から流量計に流入し、導管（複数可）を通るように向けられて流量計の出口側を通って流量計を出る。振動型システムの自然な振動モードは、導管及び導管内を流れる物質の組み合わされた質量によって部分的に規定される。
【０００４】
流量計内に流れが存在しないとき、導管（複数可）にかけられた駆動力は、導管（複数可）に沿ったすべての地点を同一位相、または流れがゼロのときに測定される時間遅延である小さい「ゼロオフセット」で振動させる。物質が流量計内を流れ始めると、コリオリ力は導管（複数可）に沿った各々の地点に異なる位相を持たせる。例えば、流量計の入り口端部における位相は、中央のドライバ位置にある位相より遅れ、出口にある位相は中央のドライバ位置にある位相より進む。導管（複数可）上のピックオフは、導管（複数可）の動作を表す正弦波信号を生み出す。ピックオフからの信号出力は、ピックオフ間の時間遅延を決定するように処理される。２つまたはそれ以上のピックオフ間の時間遅延は、導管（複数可）を流れ抜ける物質の質量流量に比例する。
【０００５】
ドライバに連結されたメータ電子装置は、駆動信号を生成してドライバを作動させ、ピックオフから受け取られた信号から物質の質量流量及び他の特性を決定する。ドライバは、多くのよく知られている構成の１つを備えることができるが、磁石及び対向する駆動コイルが、流量計業界において大きな成功を収めている。交流電流が、所望の流れチューブ振幅及び周波数において導管（複数可）を振動させるために駆動コイルに流される。当技術分野では、ドライバ配置に非常に類似する磁石及びコイル配置のようなピックオフを提供することも知られている。しかし、ドライバが動作を誘発する電流を受け取り、ピックオフは、ドライバによってもたらされた動作を使用して電圧を誘発することができる。ピックオフによって測定された時間遅延の大きさは非常に小さく、しばしばナノ秒で測定される。従って、変換器出力が非常に正確であることが必要である。
【０００６】
一般に、コリオリ流量計は、初期に較正され、ゼロオフセットと共に流れ較正係数が生成され得る。使用時、流れ較正係数は、ピックオフによって測定された時間遅延からゼロオフセットを引いたものと掛け合わせることによって質量流量を生成することができる。ほとんどの状況では、流量計は、初期に、通常は製造者によって較正され、その後の較正を必要せずに正確な測定値を提供するものと仮定される。加えて、従来技術の手法は、設置後に流れを止め、弁を閉じ、従ってメータに諸プロセス条件においてゼロ流量基準を与えることによって、ユーザが流量計をゼロ較正することを伴う。
【０００７】
上記で述べたように、コリオリ流量計を含む多くの振動センサでは、ゼロオフセットが存在する可能性があり、従来技術の手法は初期にこれを補正する。この初期に決定されたゼロオフセットは、限定された状況では測定値を適切に補正することができるが、ゼロオフセットは、多様な作動条件における変化、主に温度の変化により経時的に変化することがあり、その結果補正は部分的なものとなる。しかし、圧力、流体密度、センサ装着条件などを含む他の作動条件もまた、ゼロオフセットに影響し得る。さらに、ゼロオフセットは、メータごとに異なる割合で変化し得る。これは、２つ以上のメータが、同じ流体の流れが測定されている場合にメータの各々が同じように読み取るように直列に連結される状況では、特に関心対象になり得る。
【０００８】
海運産業用途では、航海船は、しばしば燃料切り替えスキームを使用し、それによって船用エンジンは、種々のタイプの燃料（またはその混合物）で作動する。通常、重質燃料油（HFO)及び船用ディーゼル油（MDO)または船用燃料油（MFO)が、使用される燃料である。燃料源が切り替えられたとき、約120〜150℃の間のHFO作動温度は、MDO/MFOに対して約30〜50℃の作動温度に変更される。２つの作動温度間には約50℃の温度差が存在するため、温度によって誘発されるゼロドリフト問題が起こる。
従って、当技術分野では、作動温度が変化する振動型センサのゼロオフセットにおける変化を決定し補償するための方法が必要とされている。本発明は、この及び他の問題を克服し、当技術分野における進歩が達成される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
少なくとも２つの流量計を有する、流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法が、一実施形態によって提供される。本実施形態は、
流体を、供給側流量計及び戻り側流量計を有する閉ループ内で、流体が実質的に消費されないように再循環させるステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計内の流体の流れを測定するステップと、
流体流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較するステップと、
供給側流量計と戻り側流量計の間の流体流れ測定値における相違に基づいて第1の差分ゼロ値を決定するステップと、
第1の温度センサ信号値を受け取るステップと、
第1の差分ゼロ値を第1の温度センサ信号値に関連付けるステップと、
第1の温度センサ信号値に関連付けられた第1の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む。
【００１０】
エンジンと、異なる燃料を各々が含むように構成された少なくとも２つの燃料タンクと、少なくとも供給側流量計及び戻り側流量計とを有する、複数燃料システムを作動させるための方法が、一実施形態によって提供される。本実施形態は、
エンジンが作動していない間、第1の燃料タイプを閉ループ内で、燃料が実質的に消費されないように再循環させるステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計内の第1の燃料の流れを測定するステップと、
第1の燃料流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較し、供給側流量計と戻り側流量計の間の燃料流れ測定値における相違に基づいて第1の差分ゼロ値を決定するステップと、
第1の温度センサ信号値を受け取るステップと、
第1の差分ゼロ値を第1の温度センサ信号値及び第1の燃料タイプに関連付けるステップと、
第1の温度センサ信号値及び第1の燃料タイプに関連付けられた第1の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップと、
エンジンが作動していない間、第2の燃料タイプを閉ループ内で、燃料が実質的に消費されないように再循環させるステップと、
供給側流量計及び戻り側流量計内の第2の燃料の流れを測定するステップと、
第2の燃料流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較し、供給側流量計と戻り側流量計の間の燃料流れ測定値における相違に基づいて第2の差分ゼロ値を決定するステップと、
第2の温度センサ信号値を受け取るステップと、
第2の差分ゼロ値を第2の温度センサ信号値及び第2の燃料タイプに関連付けるステップと、
第2の温度センサ信号値及び第2の燃料タイプに関連付けられた第2の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む。
【００１１】
エンジンを有するシステムに連結された、処理システムを含む流量計用のメータ電子装置が、一実施形態によって提供される。この実施形態によれば、メータ電子装置は、
エンジンが作動していない間、供給側流量計及び戻り側流量計の両方からセンサ信号を受け取り、
受け取られたセンサ信号に基づいて供給側流量計と戻り側流量計の間の差分ゼロオフセットを決定し、
供給側流量計または戻り側流量計の少なくとも１つの温度を決定し、
差分ゼロオフセットを温度に関連付け、
温度に関連付けられた差分ゼロオフセットをメータ電子装置内に計億するように構成される。
【００１２】
態様
一態様によれば、少なくとも２つの流量計を有する、流体を消費するように構成されたシステムを作動させるための方法が、提供される。本態様は、流体を、供給側流量計及び戻り側流量計を有する閉ループ内で、流体が実質的に消費されないように再循環させるステップと、供給側流量計及び戻り側流量計内の流体の流れを測定するステップと、流体流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較するステップと、供給側流量計と戻り側流量計の間の流体流れ測定値における相違に基づいて第1の差分ゼロ値を決定するステップと、第1の温度センサ信号値を受け取るステップと、第1の差分ゼロ値を第1の温度センサ信号値に関連付けるステップと、第1の温度センサ信号値に関連付けられた第1の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む。
【００１３】
好ましくは、複数の差分ゼロ値が、第1の温度センサ信号値に対して、各々異なる時間点において決定され、記憶され、第1の温度センサ信号値に関連付けられる。
好ましくは、本態様は、複数の差分ゼロ値を平均化して平均化された複数の差分ゼロ値を算出するステップと、平均化された複数の差分ゼロ値を第1の温度センサ信号値に関連付けるステップと、第1の温度センサ信号値に関連付けられた、平均化された複数の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む。
好ましくは、本態様は、統計的分析を複数の差分ゼロ値に適用するステップと、外れ差分ゼロ値を破棄するステップとを含む。
【００１４】
好ましくは、本態様は、供給側流量計と戻り側流量計の間に配設されたエンジンを、流体が消費されるように作動させるステップと、エンジンが作動している間、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから温度センサ信号値を受け取るステップと、エンジンが作動している間、供給側流量計及び戻り側流量計内の流体の流れを測定するステップと、エンジン流体消費量方程式を用いて流体流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較することによって、エンジン流体消費量を算出するステップと、メータ電子装置内の温度センサ信号に関連付けられた差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップと、作動温度に対して補正された、調整された流体消費量測定値を出力するステップとを含む。
【００１５】
好ましくは、本態様は、供給側流量計及び戻り側流量計内の第2の流体の流れを測定するステップと、第2の流体流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較し、供給側流量計と戻り側流量計の間の流体流れ測定値における相違に基づいて第2の差分ゼロ値を決定するステップと、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから第2の温度センサ信号値を受け取るステップと、第2の差分ゼロ値を第2の温度センサ信号に関連付けるステップと、第2の温度センサ信号値に関連付けられた第2の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む。
【００１６】
好ましくは、本態様は、供給側流量計と戻り側流量計の間に配設されたエンジンを、流体が消費されるように作動させるステップと、エンジンが作動している間、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから温度センサ信号値を受け取るステップと、エンジンが作動している間、供給側流量計及び戻り側流量計内の流体の流れを測定するステップと、エンジン流体消費量方程式を用いて流体流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較することによって、エンジン流体消費量を算出するステップと、エンジンが作動している間に供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから受け取られた温度センサ信号値が、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値に関連付けられた閾値内にある場合、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値に関連付けられた差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップと、エンジンが作動している間に供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから受け取られた温度センサ信号値が、メータ電子装置内の第2の温度センサ信号値に関連付けられた閾値内にある場合、メータ電子装置内の第2の温度センサ信号値に関連付けられた差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップと、作動温度に対して補正された、調整された流体消費量測定値を出力するステップとを含む。
【００１７】
好ましくは、態様は、エンジンが作動している間に供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから受け取られた温度センサ信号値が、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値とメータ電子装置内の第2の温度センサ信号値の間にある場合、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値及び第2の温度センサ信号値から導出された補間差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップを含む。
【００１８】
好ましくは、態様は、エンジンが作動している間に供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つから受け取られた温度センサ信号値が、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値及びメータ電子装置内の第2の温度センサ信号値の範囲外にある場合、メータ電子装置内の第1の温度センサ信号値及び第2の温度センサ信号値から導出された外挿差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップを含む。
【００１９】
一態様によれば、エンジンと、異なる燃料を各々が含むように構成された少なくとも２つの燃料タンクと、少なくとも供給側流量計及び戻り側流量計とを有する、複数燃料システムを作動させるための方法が、提供される。方法は、エンジンが作動していない間、第1の燃料タイプを閉ループ内で、燃料が実質的に消費されないように再循環させるステップと、供給側流量計及び戻り側流量計内の第1の燃料の流れを測定するステップと、第1の燃料流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較し、供給側流量計と戻り側流量計の間の燃料流れ測定値における相違に基づいて第1の差分ゼロ値を決定するステップと、第1の温度センサ信号値を受け取るステップと、第1の差分ゼロ値を第1の温度センサ信号値及び第1の燃料タイプに関連付けるステップと、第1の温度センサ信号値及び第1の燃料タイプに関連付けられた第1の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップと、エンジンが作動していない間、第2の燃料タイプを閉ループ内で、燃料が実質的に消費されないように再循環させるステップと、供給側流量計及び戻り側流量計内の第2の燃料の流れを測定するステップと、第2の燃料流れ測定値を供給側流量計と戻り側流量計の間で比較し、供給側流量計と戻り側流量計の間の燃料流れ測定値における相違に基づいて第2の差分ゼロ値を決定するステップと、第2の温度センサ信号値を受け取るステップと、第2の差分ゼロ値を第2の温度センサ信号値及び第2の燃料タイプに関連付けるステップと、第2の温度センサ信号値及び第2の燃料タイプに関連付けられた第2の差分ゼロ値をメータ電子装置内に記憶するステップとを含む。
【００２０】
好ましくは、本態様は、第1の燃料タイプを使用してエンジンを作動させるステップと、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つの第1の作動温度を測定するステップと、第1の作動温度及び第1の燃料タイプに対応する第1の差分ゼロ値を取り出すステップと、第1の差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップと、第1の作動温度及び第1の燃料タイプに対して補正された、エンジン流体消費量方程式を用いて算出された調整された流体消費量測定値を出力するステップとを含む。
【００２１】
好ましくは、本態様は、エンジン作動のために燃料タイプを切り替えるステップと、供給側流量計及び戻り側流量計の少なくとも１つの第2の作動温度を測定するステップと、第2の作動温度及び第2の燃料タイプに対応する第2の差分ゼロ値を取り出すステップと、第2の差分ゼロ値をエンジン流体消費量方程式に適用するステップと、第2の作動温度及び第2の燃料タイプに対して補正された、エンジン流体消費量方程式を用いて算出された調整された流体消費量測定値を出力するステップとを含む。
【００２２】
一態様によれば、エンジンを有するシステムに連結された、処理システムを含む流量計用のメータ電子装置が、提供される。メータ電子装置は、エンジンが作動していない間、供給側流量計及び戻り側流量計の両方からセンサ信号を受け取り、受け取られたセンサ信号に基づいて供給側流量計と戻り側流量計の間の差分ゼロオフセットを決定し、供給側流量計または戻り側流量計の少なくとも１つの温度を決定し、差分ゼロオフセットを温度に関連付け、温度に関連付けられた差分ゼロオフセットをメータ電子装置内に記憶するように構成される。
【００２３】
好ましくは、処理システムは、供給側流量計または戻り側流量計の少なくとも１つの第1の作動温度を決定し、第1の作動温度を、メータ電子装置内に記憶された１つまたは複数の前の温度と比較し、前に決定されたゼロオフセットが第1の作動温度に関連付けられる場合、第1の作動温度に関連付けられたゼロオフセットをエンジン燃料消費量を決定するための算出に適用するように構成される。
【００２４】
好ましくは、処理システムは、供給側流量計または戻り側流量計の少なくとも１つの第2の作動温度を決定し、第2の作動温度を、メータ電子装置内に記憶された１つまたは複数の前の温度と比較し、前に決定されたゼロオフセットが第2の作動温度に関連付けられる場合、第2の作動温度に関連付けられたゼロオフセットをエンジン燃料消費量を決定するための算出に適用するように構成される。
【００２５】
好ましくは、処理システムは、供給側流量計または戻り側流量計の少なくとも１つの複数のそれぞれの温度に関連付けられた複数の差分ゼロオフセットを記憶し、測定された作動温度が、複数のそれぞれの温度の少なくとも２つの間にある場合、補間ゼロオフセットを算出し、測定された作動温度に関連付けられた補間ゼロオフセットをエンジン燃料消費量を決定するための算出に適用するように構成される。
【００２６】
好ましくは、処理システムは、供給側流量計または戻り側流量計の少なくとも１つの複数のそれぞれの温度に関連付けられた複数の差分ゼロオフセットを記憶し、測定された作動温度が、複数のそれぞれの温度を超える場合、外挿ゼロオフセットを算出し、測定された作動温度に関連付けられた外挿ゼロオフセットをエンジン燃料消費量を決定するための算出に適用するように構成される。
好ましくは、処理システムは、作動温度に対応するために、それぞれの記憶された温度に関連付けられた複数の記憶されたゼロオフセット値間で切り替えるように構成される。
【００２７】
一態様によれば、流量計を作動させるための方法が、提供される。方法は、第1のゼロオフセット値を第1の温度センサ信号値に関連付けるステップと、第1の温度センサ信号値に関連付けられた第1のゼロオフセット値をメータ電子装置内に記憶するステップと、第2のゼロオフセット値を第2の温度センサ信号値に関連付けるステップと、第2の温度センサ信号値に関連付けられた第2のゼロオフセットをメータ電子装置内に記憶するステップとを含む。
【００２８】
好ましくは、流量計を作動させるための方法は、流量計の作動温度を測定するステップと、作動温度を少なくとも第1のゼロオフセット値及び第2のゼロオフセット値と比較するステップと、作動温度に対応して最も近似し記憶されたゼロオフセット値を取り出すステップと、作動温度に対応して最も近似し記憶されたゼロオフセット値を作動ルーチンに適用するステップと、作動温度に対して補正された、調整された流量計測定値を出力するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による振動型センサ組立体を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による燃料システムを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるメータ電子装置を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による差分ゼロルーチンを説明する流れ図である。
【図５】本発明の一実施形態による別の差分ゼロルーチンを説明する流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態によるさらに別の差分ゼロルーチンを説明する流れ図である。
【図７】本発明の一実施形態による作動ルーチンを説明する流れ図である。
【図８】本発明の一実施形態による流量計作動を説明する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１〜図８及び以下の説明は、特有の例をあげてどのようにして本発明の最良の形態を作製し、使用するかを当業者に教示する。本発明の原理を教示するために、一部の従来の態様は簡易化されまたは省略されている。当業者は、本発明の範囲内に入る、これらの例からの変形形態を理解するであろう。当業者は、以下に説明する特徴をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形形態を形成することができることを理解するであろう。その結果、本発明は、以下に説明する特有の例に限定されず、特許請求の範囲及びその等価物のみによって限定される。
【００３１】
図１は、センサ組立体10と、１つまたは複数のメータ電子装置20とを備えるコリオリ流量計の形態の流量計5の例を示す。１つまたは複数のメータ電子装置20は、センサ組立体10に連結されて、例えば、密度、質量流量、体積流量、総質量流量、温度、及び他の情報などの流れる物質の特徴を測定する。
【００３２】
センサ組立体10は、一対のフランジ101及び101’と、マニホールド102及び102’と、導管103A及び103Bとを含む。マニホールド102、102’は、導管103A、103Bの両端に固着される。この例のフランジ101及び101’は、マニホールド102及び102’に固着される。この例のマニホールド102及び102’は、スペーサ106の両端に固着される。スペーサ106は、この例ではマニホールド102と102’の間に空間を維持して、導管103A及び103B内の望ましくない振動を防止する。導管103A及び103Bは、本質的に平行な形でマニホールドから外方向に延びる。センサ組立体10が、流れる物質を担持する配管システム（図示せず）内に挿入されたとき、物質は、フランジ101を通ってセンサ組立体10に入り、物質の総量が導管103A及び103Bに入るように向けられる入り口マニホールド102を通過し、導管103A及び103Bを流れ抜け、出口マニホールド102’内に戻り、ここで物質は、フランジ101’を通ってセンサ組立体10を出る。
【００３３】
センサ組立体10は、ドライバ104を含む。ドライバ104は、これが駆動モードにおいて導管103A、103Bを振動させることができる位置で導管103A及び103Bに固着される。より具体的には、ドライバ104は、導管103Aに固着された第1のドライバ構成要素（図示せず）と、導管103Bに固着された第2のドライバ構成要素（図示せず）とを含む。ドライバ104は、導管103Aに装着された磁石及び導管103Bに装着された対向するコイルなどの多くのよく知られている配置の１つを備えることができる。
【００３４】
この例では、駆動モードは、第1の位相ずれ曲がりモードであり、導管103A及び導管103Bは、ほぼ同じ質量分布、慣性モーメント、及び曲がり軸W-W及びW’-W’周りの弾性係数それぞれを有する均衡システムを提供するように、好ましくは選択され、適切に入り口マニホールド102及び出口マニホールド102’に装着される。駆動モードが第1の位相ずれ曲がりモードであるこの例では、導管103A及び103Bは、ドライバ104によって、そのそれぞれの曲がり軸W-W及びW'-W'周りで相対方向に駆動される。交流電流の形態の駆動信号が、例えば通路110などを介して、１つまたは複数のメータ電子装置20によって提供され、コイルを通過して導管103A、103Bの両方を振動させることができる。当業者は、他の駆動モードが、本発明の範囲内で使用されてよいことを理解するであろう。
【００３５】
図示するセンサ組立体10は、導管103A、103Bに固着された一対のピックオフ105、105’を含む。より具体的には、第1のピックオフ構成要素（図示せず）は、導管103A上に位置づけられ、第2のピックオフ構成要素（図示せず）は、導管103B上に位置付けられる。示される実施形態では、ピックオフ105、105’は、導管103A,103Bの速度及び位置を表すピックオフ信号を生み出す、例えば、ピックオフ磁石及びピックオフコイルである電磁検出器でよい。例えば、ピックオフ105、105’は、ピックオフ信号を経路111、111’を介して１つまたは複数のメータ電子装置に供給することができる。当業者は、導管103A、103Bの動作が、流れる物質の特定の特徴、例えば導管103A、103Bを流れ抜ける物質の質量流量及び密度に比例することを理解するであろう。
【００３６】
上記で説明したセンサ組立体10は、二重流れ導管流量計を備えるが、単一導管流量計を実装することも本発明の範囲内に十分入ることを理解されたい。さらに、流れ導管103A、103Bは、湾曲した流れ導管構成として示されているが、本発明は、直線流れ導管構成を備える流量計によって実施されてよい。従って、上記で説明したセンサ組立体10の特定の実施形態は、単に一例であり、本発明の範囲をいかなる形においても限定してはならない。
【００３７】
図１に示す例では、１つまたは複数のメータ電子装置20は、ピックオフ105、105’からピックオフ信号を受け取る。経路26は、１つまたは複数のメータ電子装置20がオペレータとインターフェース接続することを可能にする入力及び出力手段を提供する。１つまたは複数のメータ電子装置20は、例えば、位相差、周波数、時間遅延、密度、密度、質量流量、体積流量、総質量流量、温度、メータ検証及び他の情報などの流れる物質の特徴を測定する。より具体的には、１つまたは複数のメータ電子装置20は、１つまたは複数の信号を、例えばピックオフ105、105’及び抵抗温度デバイス（RTD)などの１つまたは複数の温度センサ107から受け取り、この情報を使用して流れる物質の特徴を測定する。
例えばコリオリ流量計または密度計などの振動型センサ組立体が、流れる物質の特徴を測定する技術は、よく理解されており、従って詳細な論議は、この説明を簡潔にするために省略される。
【００３８】
上記で簡潔に論じたように、コリオリ流量計などのセンサ組立体に関連付けられた１つの問題は、流体流れがゼロのときのピックオフ105、105’の測定された時間遅延である、ゼロオフセットの存在である。ゼロオフセットが、流量及びさまざまな他の流れ測定値を算出するときに考慮に入れられない場合、流れ測定値は、通常、誤差を含む。ゼロオフセットを補償するための通常の従来技術の手法は、初期の較正プロセス中、初期のゼロオフセット（Δt0）を測定することであり、通常、これは、弁を閉じ、ゼロの流れ基準状態をもたらすことを伴う。そのような較正プロセスは、当技術分野において一般的に知られており、詳細な論議は、説明を簡潔にするために省略される。作動中、初期のゼロオフセットが決定された後、流れ測定値は、方程式(１)に従って、初期のゼロオフセットを測定された時間差から引くことによって補正される。
【数１】
0006580121.tif 000002
式中
【数Ａ】
0006580121.tif 000003
は、質量流量であり、
FCFは、流れ較正係数であり、
Δtmeasuredは、測定された時間遅延であり、
Δt0は、初期のゼロオフセットである。
【００３９】
方程式(１)は、例として提供されるに過ぎず、本発明の範囲をいかなる方法においても限定してはならないことを理解されたい。方程式(１)は、質量流量を算出するために提供されるが、さまざまな他の流量測定値が、ゼロオフセットによって影響され、従ってこれも補正され得ることも理解されたい。
【００４０】
この手法は、作動条件が、初期の較正及びゼロオフセットΔt0の決定中に存在するものとほぼ同じである状況において満足のいく結果を提供することができるが、多くの状況では、使用中の作動条件は、較正中に存在する作動条件とはかなり異なる。条件の変化の結果、振動型流量計は、ゼロオフセットにおいてドリフトに遭遇し得る。これらの問題は、MDO及びHFOなどの大きく異なる作動温度を必要とする燃料を使用する海運用途において特に顕著である。換言すれば、ゼロオフセットは、初期に算出されたゼロオフセットΔt0から変化し得る。ゼロオフセットにおけるドリフトは、センサのパフォーマンスに深刻に影響し、その結果不正確な測定値を生じさせる。これは、従来技術では、作動中に測定された時間差を補償するために使用されるゼロオフセットが、ゼロオフセットにおける変化を考慮することなく初期に算出されたゼロオフセットのみを含んでいたためである。他の従来技術の手法は、センサを手動で再較正することを必要としていた。通常、再較正は、センサを通る流れを止めてセンサを再度ゼロにすることを必要とし、これは、海運燃料システム用途にとって全般的に実用的ではない。また、流れが止められて従来技術のゼロ較正を実行するとき、メータの温度は、周囲温度が流体温度とは異なる場合に急速に変化し得る。これは、信頼性に欠けるゼロ較正を生じさせ得る。
【００４１】
図２は、一実施形態による燃料システム200を示す。システム200は、通常の海運燃料システムとして示されているが、燃料は、一例にすぎず、システム200は他の流体にも同様に適用可能であることを理解されたい。従って、燃料の使用は、本発明の範囲を限定するべきではない。燃料は、メインタンク202、204内に貯蔵される。一実施形態の１つの例では、HFOが、第1のメインタンク202内に貯蔵され、MDOが、第2のメインタンク204内に貯蔵される。メインタンク202、204は、燃料ライン203及び205それぞれを通ってデイタンク206内に送られる。デイタンク206は、通常、安全及び汚染の目的で限定された量の燃料を貯蔵するようにサイズ設定される。デイタンク206は、船のエンジンルームなどの領域内に貯蔵される燃料が多すぎないようにして、火事または爆発のリスクを最小限に抑える。火事が起こった場合、使用可能な燃料が限定されることで、火事関連の事故の深刻度を低く抑える。追加的に、デイタンク206は、エンジン208に供給されたが、それによって利用されなかった燃料を受け取り、従って戻り燃料は、別の燃料ライン207を通ってデイタンクに戻される。システム200は、１つの燃料出口222及び２つの流量計214、216のみを示しているが、一部の実施形態では、複数の燃料出口及び3つ以上の流量計が存在することを理解されたい。
【００４２】
作動中、燃料は、通常、デイタンク206からエンジン208または他の燃料消費デバイスに再循環され、消費されなかった燃料はすべて、閉ループにおいてデイタンク206に流れて戻る。デイタンク206内の燃料が少なくなる場合、メインタンク202、204からの燃料がデイタンク206を補充する。ポンプ210は、燃料をデイタンク206からエンジン208に圧送し、戻すために必要な動作を提供する。インライン予熱器212は、燃料を、エンジン208によって利用されている燃料に対して理想である温度まで加熱する。例えば、HFOの作動温度は、通常、約120〜150℃の間であり、一方でMDO/MFOは、理想的には、約30〜50℃である。特定の燃料に適切な温度は、燃料の粘性を制御し、理想的な範囲に保つことを可能にする。燃料の運動粘性は、特定の温度における流動性の尺度である。燃料の粘性は、温度が増大すると共に低下するため、燃料がエンジンの燃料噴射機（図示せず）を離れる瞬間の粘性は、最適な燃料スプレパターンを作り出すためにエンジン製造者によって定められた範囲内にならなければならない。仕様から逸脱する粘性は、燃焼不良、パワー損失、及び潜在的な堆積物形成を招く。予熱器212は、使用されている特定の燃料に対して正しく設定されたとき、最適な粘性を得ることを可能にする。
【００４３】
質量流量などの流れパラメータを測定するために、例えば、インライン流量計が使用される。供給側流量計214がエンジン208の上流側に位置し、一方で戻り側流量計216が、エンジン208の下流側に位置する。エンジン208は、共通の燃料レールシステム（図示せず）内でエンジンに提供された燃料すべてを使用しないため、余剰の燃料は、デイタンク206及び閉ループ回路218を通って再循環される。従って、単一の流量計は、特にエンジン燃料消費量に関連して正確な流れ測定値を提供せず、従って供給側214及び戻り側216の流量計（それぞれエンジン208の上流側及び下流側）の両方を必要とする。一実施形態によれば、流量計214、216によって測定された流量における相違は、エンジン208によって消費されている燃料の流量にほぼ等しい。従って、流量計214、216間の測定された流量における相違は、図2に示す構成に類似するほとんどの用途において関心対象の値である。しかし、共通のレール燃料システムは、一例としてのみの役割を果たし、特許請求される発明の範囲を限定しないことに留意されたい。燃料が戻される、及び/または再循環される他の燃料システムが、企図される。
【００４４】
複数の流量計214、216が使用されるため、上記の説明及び方程式(１)において記載したように、各メータがゼロオフセットを正確に設定することは、正確性にとって不可欠なことである。さらにより重要なことは、両方のメータ214、216が、互いに関連して設定されたゼロ点を有するように調整されることであり、これは差分ゼロと称される。例えば、消費がない状態（すなわち、エンジン208がオフであり、燃料は閉ループ回路218内で両方の流量計214、216を通って圧送される）では、流量計は、理論上ゼロ消費状態を示さなければならない。差分ゼロオフセットは、２つまたはそれ以上の流量計間の差分誤差と組み合わされた流量計の初期のゼロオフセットを含む。差分ゼロオフセットは、関心対象の流量計及び基準流量計を通るほぼ等しい流量を生成するために必要とされ得る。換言すれば、上記の方程式(１)を参照することにより、同じ流体流量が、較正される流量計及び基準流量計を流れ抜ける場合、２つの流量計は、各々の流量計に対して方程式(１)を使用して２つの質量流量を生成することができる。基準流量計の質量流量が、較正されるメータの質量流量に等しいことが仮定される場合、較正される流量計の差分ゼロオフセットが、算出され得る。この方法は、較正される流量計に対して、基準流量を反映する新たなゼロオフセットを見い出す。この新たなゼロオフセットが、本質的に差分オフセットである。これは、方程式(２)〜(４)に示される。
【数２】
0006580121.tif 000004
【数３】
0006580121.tif 000005
式中、
【数Ｂ】
0006580121.tif 000006
は、基準質量流量であり、
【数Ｃ】
0006580121.tif 000007
は、較正される流量計の質量流量であり、
Δt0Cは、較正される流量計の初期のゼロオフセットであり、
ΔtEは、差分誤差であり、
Δtcは、較正される流量計の測定された時間遅延であり、
FCFCは、較正される流量計の流れ較正係数である。
【００４５】
方程式(３)は、さらに、較正される流量計のゼロオフセット及び差分誤差を組み合わせることによって簡単にすることができる。その結果が、差分ゼロオフセットを規定する方程式であり、これは方程式(４)に示される。
【数４】
0006580121.tif 000008
式中、
ΔtDは、差分ゼロオフセットである。
従って、特定の関心対象の流量計オフセットは、これが、ゼロ流量を基準とする意味での絶対ゼロオフセットではなく、ゼロオフセットは、これが２つの流量計214、216間の相違を考慮に入れるという点で差分ゼロオフセットを含む。この差分オフセットが特徴付けられ、解消されたとき、この流量計の対の示差測定法のパフォーマンスは、大きく改良される。方程式(４)は、流れ較正係数または初期のゼロオフセット値などの特定の値が一定のままであると仮定することにより、多くの方法においてさらに簡単にすることができることを理解されたい。従って、方程式(４)の特定の形態は、本発明の範囲を限定するべきではない。
【００４６】
システム200の構成では、圧力降下が非常に小さくなるように、すなわち流量計のサイズに対して流量を比較的少なくするように流量計をサイズ設定することが望ましい。そのような少ない流量では、ピックオフ間の時間遅延もまた、比較的小さくなる。測定された時間遅延がゼロオフセットに非常に近い状態では、流量計のゼロオフセットは、メータの精度に深刻な影響を与え得る。システム200内のゼロオフセットに対する感度が増大するため、ゼロオフセットの小さなドリフトもシステム全体に悪影響を及ぼし得ることは容易に理解できる。
【００４７】
測定値における相違が関心対象の値であるため、個々の流量計214、216の絶対ゼロオフセットは、測定値を補正するために必要とされない。例として、戻り側流量計216は、供給側流量計214に対する基準となり得る。従って、ゼロオフセットが差分ゼロオフセットを含む実施形態では、流量計の１つは、基準流量計と考えられ、このとき他の流量計のゼロオフセットは、基準メータと合致するように較正されている。従って、差分ゼロオフセットは、少なくとも方程式(３)を使用して算出され得る。
二重燃料システム内の作動温度が幅広い範囲にあることを考慮すると、より優れたレベルの精度を達成するために、システム200の実施形態では、差分オフセットを作動温度の範囲にわたって特徴付けすることが必要である。
【００４８】
図３は、本発明の一実施形態によるメータ電子装置20を示す。メータ電子装置20は、インターフェース301及び処理システム303を含むことができる。処理システム303は、記憶システム304を含むことができる。記憶システム304は、内部メモリを備えることができ、または代替的には、外部メモリを備えることができる。メータ電子装置20は、駆動信号311を生成し、駆動信号311をドライバ104に供給することができる。加えて、メータ電子装置20は、流量計214、216から、ピックオフ/速度センサ信号、ひずみ信号、光学信号、または当技術分野で知られている任意の他の信号などのセンサ信号310を受け取ることができる。一部の実施形態では、センサ信号310は、ドライバ104から受け取られ得る。メータ電子装置20は、密度計として作動することができ、またはコリオリ流量計として作動することを含んで、質量流量計として作動することができる。メータ電子装置20はまた、他のタイプの振動型センサ組立体として作動することもでき、提供される特定の例は、本発明の範囲を限定すべきではないことを理解されたい。メータ電子装置20は、流れ導管103A、103Bを流れ抜ける物質の流れ特徴を得るために、センサ信号310を処理することができる。一部の実施形態では、メータ電子装置20は、例えば、１つまたは複数のRTDセンサまたは他の温度センサ107から温度信号312を受け取ることができる。
【００４９】
インターフェース301は、センサ信号310をドライバ104またはピックオフ105、105’から、リード線110、111、111’を介して受け取ることができる。インターフェース301は、任意のやり方の初期化、増幅、バッファリングなどの任意の必要なまたは所望の信号調整を実行することができる。代替的には、信号調整の一部またはすべてが、処理システム303内で実行され得る。加えて、インターフェース301は、メータ電子装置20と外部デバイスの間の通信を可能にすることができる。インターフェース301は、任意のやり方の電子通信、光学通信、または無線通信を可能にすることができる。
【００５０】
１つの実施形態のインターフェース301は、デジタイザ302を含むことができ、ここではセンサ信号はアナログセンサ信号を含む。デジタイザ302は、アナログセンサ信号をサンプリングし、デジタル化し、デジタルセンサ信号を生み出すことができる。デジタイザ302はまた、任意の必要とされる間引きを実行することもでき、ここではデジタルセンサ信号は、必要とされる信号処理量を低減し、処理時間を低減するために間引かれる。
【００５１】
処理システム303は、メータ電子装置20の作動を導き、センサ組立体10からの流れ測定値を処理することができる。処理システム303は、流量計のゼロオフセットにおけるドリフトを補償する１つまたは複数の流れ測定値を生み出すために、ゼロ消費量捕捉ルーチン313、差分ゼロルーチン314、一般作動ルーチン315、及び燃料タイプ信号ルーチン316などの１つまたは複数の処理ルーチンを実行し、それによって、流れ測定値を処理することができる。
【００５２】
一実施形態によれば、メータ電子装置20は、ゼロ消費量捕捉ルーチン313の一部として供給側流量計214及び戻り側流量計216を通る流れを測定するように構成され得る。これは、エンジン208が、作動していないが、燃料が閉ループ回路218を通過しているときに行われる。一実施形態によれば、メータ電子装置20はまた、温度信号312を測定し、記憶し、この温度を、その温度で捕捉された流量に関連付けることもできる。
【００５３】
ゼロ消費量捕捉ルーチン313の一例として、システム200は、各々がメータ電子装置20を有する（または共有する）、供給側流量計214及び戻り側流量計216を含むことができる。メータ電子装置は、共有されない場合、相互接続220を介して互いに通信することができる。戻り側流量計216は、例えば、作動ルーチン315の一部として、差分質量流量または差分質量流量総量などの消費量出力を生成することができる。作動ルーチン315の１つの実施形態では、戻り流量は、供給流量から引かれ、それによって消費量測定値を提供する。メータ電子装置20は、２つの絶対流れ信号を引いて差分出力を生み出し、メータ間の任意のあらゆる信号処理遅延を考慮する。
【００５４】
ゼロ消費量捕捉ルーチン313は、エンジン208がオフであり、燃料が閉ループ回路218内を進行しているときに感知する。この場合、温度信号312は保存され、ゼロ消費流量における相違もまた保存され、差分ゼロルーチン314の一部として算出される。差分ゼロは、これがメータ間の温度影響を軽減するため、２つのメータ間で実行される差分流れ算出を改善する。これは、作動の前にゼロ化手順を行う必要性を解消する。実施例において、エンジンがオフである場合、両方の流量計214、216を通る流れ、例の目的で1000kg/hrが依然として存在する。メータはいずれも、おそらく正確には1000kg/hrと読み取らない。その代わり、１つは999kg/hrと読み取り、他は1001kg/hrと読み取り、そのためユーザは、エンジンがオフであるときに2kg/hr消費量（または生成）測定値を見いだす。2kg/hrのこの誤差は、長期の作動にわたって、大きな差違に結びつく。従って、特定の温度において、2kg/hrの差分ゼロが、メータ電子装置に保存され、一般作動ルーチン315においてあらゆる流量計測値の補正値として利用される。
【００５５】
処理システム303は、汎用コンピュータ、マイクロ処理システム、論理回路、または何らかの他の汎用またはカスタマイズ処理デバイスを備えることができる。処理システム303は、複数の処理デバイス間に分散され得る。処理システム303は、記憶システム304などの任意の形の一体的または独立した電子記憶媒体を含むことができる。
【００５６】
処理システム303は、とりわけ、駆動信号311を生成するためにセンサ信号310を処理する。駆動信号311は、図１の流れチューブ103A、103Bなどの関連する流れチューブ（複数可）を振動させるためにドライバ104に供給される。
【００５７】
メータ電子装置20は、当技術分野で一般的に知られているさまざまな他の構成要素及び機能を含むことができることを理解されたい。これらの追加の機能は、簡潔にする目的で本説明及び図から省略される。従って、本発明は、図示し、論じる特有の実施形態に限定されるべきではない。
【００５８】
処理システム303は、例えば、質量流量または体積流量などのさまざまな流れ特徴を生成するため、振動型流量計のゼロオフセット、より具体的には振動型流量計のゼロオフセットにおける変化またはドリフトにより、誤差が、生成された流量に関連付けられ得る。ゼロオフセットは、通常、上記で説明したように初期に算出されるが、ゼロオフセットは、１つまたは複数の作動条件、特に振動型流量計の温度における変化を含む、いくつかの要因により、この初期に算出された値から外れる可能性がある。温度における変化は、流体温度における変化、周囲温度における変化、またはその両方の変化によるものになり得る。システム200では、予熱器212は、主に、流量計214、216が受ける流体の温度に関与する。温度における変化は、おそらく初期のゼロオフセットの決定中のセンサの基準または較正温度T0からずれる。一実施形態によれば、メータ電子装置20は、以下でさらに説明するように差分ゼロルーチン314を実施することができる。
【００５９】
図４は、ゼロ消費量捕捉ルーチン313及び/または差分ゼロルーチン314などの実行されるルーチンの実施形態を示す流れ図である。システム200は、ある時点において、閉ループゼロ消費状態400において実行する。そのような状態では、供給側流量計214及び戻り側流量計216の各々は、流体流れに遭遇するが、エンジン208または他の燃料消費デバイスは作動していない。従って、燃料は消費されておらず、流量計214、216の間の測定された流れは、同じであるべきである。流量計214、216を通る流れが、次いで、ステップ402において測定され、流量計214、216の少なくとも１つの温度もまた、ステップ404において測定される。ステップ402では、受け取られたセンサ信号は、供給側流量計214によって決定された第1の流量及び戻り側流量計216によって決定された第2の流量を決定するように処理され得る。第1及び第2の流量は、例えば、方程式(１)を使用して決定され得る。受け取られるセンサ信号は、通常作動中、例えば、流体が流量計214、216を流れ抜けている間に受け取られ得る。センサ信号は、時間遅延、位相差、周波数、温度などを含むことができる。センサ信号は、１つまたは複数の作動条件を決定するように処理され得る。１つまたは複数の現在の作動条件は、温度、流体密度、圧力、または駆動ゲインなどを含むことができる。
【００６０】
温度は、ステップ404において受け取られたセンサ信号を処理することによって決定され得る。代替的には、１つまたは複数の作動条件は、外部温度センサ（図示せず）などの外部入力値から決定され得る。温度は、例えば、RTDを使用して決定され得る。温度は、例えば、流量計温度またはメータ電子装置温度に対応することができる。本発明の一実施形態によれば、温度は、流量計214、216間でほぼ同じであると仮定される。本発明の別の実施形態によれば、流量計214、216間の温度における相違は、ほぼ一定のままであることが仮定される。１つの実施形態では、各々の流量計214、216は、別個の温度センサを備える。１つの実施形態では、別個の温度が、各々の流量計214、216に対して決定され、温度は、算出の目的で平均化される。１つの実施形態では、別個の温度が、各々の流量計214、216に対して決定され、測定された各々の温度は、メータ電子装置20内に入力される。１つの実施形態では、別個の温度が、各々の流量計214、216に対して決定され、単一の温度が、算出の目的で使用される。
【００６１】
１つまたは複数のセンサ信号が、流量計214、216から受け取られ得る。センサ信号は、例えば、供給側流量計214のピックオフ105、105’によって受け取られ得る。図２などのように、複数の流量計が存在するため、ピックオフ信号は、流体が流量計214、216を流れるとき、その両方から受け取られ得る。上記で説明したのと同じまたは類似の方程式を使用することにより、差分ゼロ値が、ステップ406において算出され、これは、ステップ408においてメータ電子装置20内に記憶される。差分ゼロ値及び対応する温度は、例えば、ルックアップテーブル、グラフ、方程式などを含む多様な形態で記憶されてよく、電子装置20、ローカルハードウェア、ソフトウェア、または遠隔ハードウェア/算出デバイス（図示せず）に記憶されてよい。
【００６２】
本発明の一実施形態によれば、差分ゼロオフセットは、例えば、方程式(２)〜(４)を使用して決定され得る。本発明の一実施形態によれば、決定されたゼロオフセットは、初期に決定されたゼロオフセットを含むことができる。これは、例えば、図4〜6のルーチンが、振動型流量計の初期の較正の一部として実施される場合に当てはまり得る。本発明の別の実施形態によれば、決定されたゼロオフセットは、その後決定されたゼロオフセットを含むことができる。その後定された差分ゼロオフセットは、初期に決定されたゼロオフセットとは異なり得る。これは、特に、例えば、作動条件が、初期のゼロオフセットが決定されたときの作動条件とは異なる状況に当てはまり得る。
【００６３】
図５もまた、ゼロ消費量捕捉ルーチン313及び/または差分ゼロルーチン314などの実行されるルーチンの実施形態を示す流れ図である。説明する他の実施形態のように、システム200は、ステップ400において、ある時点で、閉ループゼロ消費状態で実行する。そのような状態では、供給側流量計214及び戻り側流量計216の各々は、流体流れに遭遇するが、エンジン208または他の燃料消費デバイスは作動していない。従って、燃料は消費されておらず、流量計214、216の間の測定された流れは、同じであるべきである。流量計214、216を通る流れが、次いで、ステップ402において測定され、流量計214、216の少なくとも１つの温度もまた、ステップ404において測定される。上記で説明したのと同じまたは類似の方程式を使用することにより、差分ゼロ値は、ステップ500において、測定された温度に基づいて算出される。差分ゼロ値は、ステップ504においてメータ電子装置20内に記憶され、ステップ508において、測定された温度に関連付けられる。複数の差分ゼロが所与の温度に対して測定される場合、複数の値は、ステップ506において平均差分ゼロを生成するように平均化される。平均化された差分ゼロは、次いで、ステップ508において所与の温度に関連付けられ、メータ電子装置20内に記録される。
【００６４】
図６は、ルーチンの関連する実施形態を示す流れ図である。説明する他の実施形態のように、システム200は、ステップ400において、ある時点で、閉ループゼロ消費状態で実行する。そのような状態では、供給側流量計214及び戻り側流量計216の各々は、流体流れに遭遇するが、エンジン208または他の燃料消費デバイスは作動していない。従って、燃料は消費されておらず、流量計214、216の間の測定された流れは、同じであるべきである。流量計214、216を通る流れが、次いで、ステップ402において測定され、流量計214、216の少なくとも１つの温度もまた、ステップ404において測定される。上記で説明したのと同じまたは類似の方程式を使用することにより、差分ゼロ値は、ステップ500において、測定された温度に基づいて算出される。差分ゼロ値は、メータ電子装置20内に記憶され、ステップ502において測定された温度に関連付けられる。所与の測定された温度に対する複数の差分ゼロが記憶される場合、当技術分野において知られている統計的分析が、ステップ600において、任意の外れ値の存在を決定し、これを破棄するために複数の差分ゼロに適用される。外れ値は、所与の温度に対して測定された他の差分ゼロの大部分から大きく異なる差分ゼロである。これらの値は、存在する全体的なデータ傾向範囲外であり、不正確さの源である。そのような統計的分析は、例えば、限定的ではないが、平均値、中央値、標準偏差、相関係数、ショウブネットの規準（Chauvenet's criterion）、ディクソンQ検定（Dixon's Q test）、外れ値に対するグラブス検定（Grubb's test for outliers）、四分位分析（interquartile analyses）、マハラノビス距離算出（Mahalanobis distance calculations）、修正トンプソンt検定（Modified Thompson Tau test）、パーシーの規準（Pierce's criterion）及び当技術分野で知られている任意の他の統計的検定を含む。破棄されなかった複数の差分ゼロ値に対して、平均が、ステップ602において算出される。この平均は、次いで、ステップ604においてメータ電子装置内に記憶される。そのような統計的分析は、ゼロ消費量捕捉ルーチン313及び/または差分ゼロルーチン314の一部にもなり得る。
【００６５】
有利には、２つまたはそれ以上のメータ間の差分ゼロオフセットを補償することは、作動の条件ベースのゼロ相違を補償するだけでなく、例えば、設置影響によるメータ間のあらゆる絶対ゼロオフセット相違を取り除く。さらに、差分ゼロオフセットは、関心対象の流量計及び基準流量計を流れ抜ける流体がほぼ同じ流体流量を有する限り、流量計を通る流量がゼロであるときに必ずしも決定される必要はない。従って、差分ゼロオフセットは、例えば、エンジンがオフであるときはいつでも決定され得る。しかし、これは、測定された流量間の相違は、ゼロオフセットにおける変化によるものであり、流れ較正係数における変化などの他の要因に帰属するものではないことを仮定する。図４〜図６のルーチンは、製造者によって、またはセンサを取り付けた後にユーザによって実行され得る。また、図４〜図６のルーチンは、２つまたはそれ以上の流量計214、216を通る流量が、ゼロの流体流量を含んで、ほぼ同じであるときに実施され得る。
【００６６】
図４〜図６によって例示するルーチンは、エンジンなどの流体消費デバイスがオフであるときに実行され得る。他の実施形態では、ルーチンは、閉ループ作動中などの、流量計214、216によって測定された流量が同じ測定値を含むと予想されるときに実行され得る。従って、流量計214、216を通る流れが、必ずしもゼロ流れを含まず、多くの実施形態では、図４〜図６によって例示するルーチン中、ゼロ流れを含まないことを理解されたい。
本発明の一実施形態によれば、差分ゼロ消費量捕捉ルーチン313は、振動型流量計の初期の較正の後に実行されてよく、または振動型流量計の初期の較正の一部を構成することができる。ゼロ消費量捕捉ルーチン313は、振動型流量計のゼロオフセットと、振動型流量計の１つまたは複数の作動条件との間の相関を生成するために使用され得る。ゼロオフセットは、上記で説明したように、絶対ゼロオフセットまたは差分ゼロオフセットを含むことができる。
【００６７】
差分ゼロオフセットが、特定の温度に関連付けられた後、測定された作動温度は、適切なゼロオフセットを決定し、流れ決定方程式に適用するために、メータ電子装置20内に記憶されたそのゼロオフセットに関連付けられた温度と比較され得る。本発明の一実施形態によれば、補正された差分ゼロオフセットは、さまざまな流れ特徴のより正確な決定をもたらすことができ、それにより、メータ電子装置20は、補正された流れ測定値/特徴を出力することができる。１つの実施形態では、補正された差分ゼロオフセットは、エンジン燃料消費量のより正確な決定を提供することができる。
【００６８】
本発明の一実施形態によれば、図４〜図６によって例示するルーチンによって決定されたゼロオフセットは、図7に例示するルーチンによって示されるように、通常作動中に使用されて差分ゼロを決定することができる。より具体的には、ゼロオフセットは、供給側流量計214と、戻り側流量計216などの少なくとも第2の流量計との間の測定された作動温度に基づいて差分ゼロオフセットを決定するために使用され得る。
【００６９】
さらに別の実施形態では、図７に示すように、システム200は、ステップ700において流体が消費されるように作動され、一般作動ルーチン315の実施形態を含むことができる。１つの実施形態では、エンジン208は、少なくとも２つの流量計214、216間に配設され、消費される流体は、エンジン208用の燃料である。２つの流量計214、216を通る流体の流れは、ステップ702において測定され、同じようにして流量計の少なくとも１つの温度は、ステップ704において測定される。メータ電子装置20は、ステップ706において、流量計214、216の少なくとも１つによって測定された、測定された温度に対応する記憶された差分ゼロ値が存在するかどうかを決定する。記憶された差分ゼロ値が、流量計214、216の少なくとも１つの温度に関連付けられる場合、この差分ゼロ値は、ステップ708において流量計算出に適用される。エンジン燃料消費の速度が、次いで、ステップ710において、任意の知られている流体消費量方程式を使用して流体流れ測定値を供給側流量計214と戻り側流量計216の間で比較することによって算出される。適切な記憶された差分ゼロ値を適用することによって補正された、調整されたエンジン流体消費量が、次いで、ステップ712において出力される。しかし、流量計214、216の少なくとも１つによって測定された、温度に対応する記憶された差分ゼロ値が存在しない場合706、少なくとも２つの最も近い記憶された差分値が、ステップ714において特定される。理論上の差分ゼロ値が、次いでステップ716において、測定された温度に対応する最も近い記憶された差分値の少なくとも２つを利用して補間または外挿によって算出される。この論理上の差分ゼロは、次いで、ステップ718において流量計算出に適用される。上記のように、次いで、エンジン燃料消費の速度が、任意の知られている流体消費量方程式を使用して流体流れ測定値を供給側流量計214と戻り側流量計216の間で比較することによって算出される710。適切な記憶された差分ゼロ値を適用することによって補正された、調整されたエンジン流体消費量が、次いで、出力される712。多くの状況において、正確な測定された作動条件は、相関値として記憶されなくてもよいことを理解されたい。例えば、測定された作動条件が20℃の温度を含み、記憶されたゼロオフセットが、10℃及び30℃の温度の対応するゼロオフセット値を有している場合、適切な差分ゼロオフセット値は、２つの利用可能な温度から補間され得る。
【００７０】
差分ゼロルーチン314は、２つまたはそれ以上の流量計間の差分ゼロオフセットを較正するように実行され得る。従って、差分ゼロルーチン314は、必ずしも流量計を、正確な絶対質量流量を読み取るように較正しなくてもよく、流量計は、２つ間の差分読み取り値が正確であるように較正され得る。例として、試験器または類似のデバイスによって決定された、供給側流量計214を通る真の流量が2000kg/時間であり、戻り側流量計216を通過する流体の流量が、1000kg/時間を含む場合、1000kg/時間に等しい、供給側流量計214と戻り側流量計216の間の相違を有することが望ましい。しかし、多くの実施形態では、供給側流量計214が2020kg/時間の流量を測定する場合、戻り側流量計216が1020kg/時間を読み取るように較正される限り、受け入れられ得る。従って、各メータを通る絶対流量は正確でないことがあるが、差分読み取り値は正確であり、または少なくとも受け入れられる誤差範囲内にある。上記で述べた値は例にすぎず、本発明の範囲をいかなる方法においても限定すべきでないことを理解されたい。
【００７１】
有利には、差分ゼロオフセットは、記憶されたオフセット関連値及び測定された作動条件を使用して生成され得る。差分ゼロオフセットは、振動型流量計を再ゼロ化する必要なく決定され得る。差分ゼロオフセットは、流体の流れを停止させる必要なく決定され得る。そうではなく、差分ゼロオフセットは、測定された作動温度と記憶された差分ゼロオフセット関連値を比較するだけで決定され得る。
一部の実施形態では、燃料タイプ信号316が、メータ電子装置20に提供される。各燃料タイプは、メータ電子装置内に記憶された別個の関連付けられた差分ゼロオフセット及び関連付けられた温度を有することができる。
【００７２】
一部の実施形態では、決定された作動温度は、較正中存在した作動条件と同じでよく、またはその相違閾値内にあってよい。従って、一部の実施形態では、測定された作動温度は、初期の較正作動条件及び関連付けられたゼロオフセットと比較され得る。相違が、相違閾値未満である場合、差分ゼロルーチンは、差分ゼロオフセットを取り出すことを試みなくてよく、初期に較正されたゼロオフセットを使用することができる。
より多くの差分ゼロ値が、さまざまな時間点において及びさまざまな作動温度において決定されるので、流体消費量測定値がより正確になることが、容易に理解され得る。
【００７３】
複数のゼロオフセットが、単一流量計用途に関して、複数の温度それぞれに対して記憶され得ることもまた、理解され得る。流量計は、しばしば、温度のある範囲内で作動することが必要とされるため、メータのゼロは、作動温度が変化するときにドリフトし得る。従って、種々のゼロオフセットが、種々の温度に対して算出され、保存され、メータ電子装置20内に記憶され得る。例えば、メータが、30℃において初期に捕捉されたゼロオフセットを有し、次いで60℃において作動される場合、メータは、所望より正確性が低い流量を報告し得る。しかし、メータ電子装置20が、60℃温度点に対して捕捉されたまたは事前設定されたゼロオフセットを適用した場合、流量計の正確性は向上する。そのような場合、１つまたは複数のセンサ信号が、流量計214、216から受け取られ得る。上記で説明したのと同じまたは類似の方程式を使用して、単一メータのゼロオフセット値が、決定され、メータ電子装置20内に記憶され得る。ゼロオフセット値は、メータ電子装置20内にこれもまた記憶され得る対応する温度に関連付けられる。
【００７４】
本発明の一実施形態によれば、ゼロオフセットは、初期に決定されたゼロオフセットを含むことができる。これは、例えば、ルーチンが、流量計の初期の較正の一部として実施される場合に当てはまり得る。本発明の別の実施形態によれば、ゼロオフセットは、その後決定されたゼロオフセットを含むことができる。その後決定されたゼロオフセットは、初期に決定されたゼロオフセットとは異なり得る。これは、特に、例えば、作動条件が、初期のゼロオフセットが決定されたときの作動条件とは異なる状況に当てはまり得る。その後に決定されたゼロオフセットは、作動条件の変化によって必要性が生じたときにユーザによって記録され得る。
【００７５】
一実施形態として企図された流量計を作動させるための方法の１つの例が、図８に示される。ステップ800において、第1のゼロオフセット値が、第1の温度センサ信号値に関連付けられる。ステップ802において、第1のゼロオフセット値は、第1の温度センサ信号値に関連付けられ、メータ電子装置20内に記憶される。例えば、ルックアップテーブル、グラフ、方程式などを含む多様な形態が、メータ電子装置20、ローカルハードウェア、ソフトウェア、または遠隔ハードウェア/算出デバイス（図示せず）内に記憶され得る。第2のゼロオフセット値が、ステップ804において第2の温度センサ信号値に関連付けられ、ステップ806においてメータ電子装置20内に記憶される。ステップ808において、流量計の作動温度が、測定される。温度は、センサ信号を処理することによって決定され得る。代替的には、温度は、外部温度センサ（図示せず）などの外部入力値から決定され得る。温度は、例えば、RTDを使用して決定され得る。温度は、例えば、流量計温度またはメータ電子装置温度に対応することができる。作動温度は、ステップ810において、少なくとも第1のゼロオフセット値及び第2のゼロオフセット値と比較される。２つの温度関連ゼロオフセットのみが、簡単にするために記載されているが、多くの温度における多くのゼロオフセットが企図される。追加的に、複数のゼロオフセットが、特定の温度に対して算出されてよく、統計的分析が、これらの複数の測定値に適用されて、特定の温度に対してより正確なゼロオフセットを反映することができる。一例は、限定的ではないが、単純平均算出である。ステップ812において、作動温度に対応して最も近似し記憶されたゼロオフセット値が、取り出される。作動温度に対応して最も近似し取り出された、記憶されたゼロオフセットは、ステップ814において作動ルーチンに適用され、作動温度に対して補正された、調整された流量計測定値は、ステップ816において出力される。
【００７６】
上記の本発明は、コリオリ流量計のような振動型流量計の差分ゼロオフセットにて生じる変化を決定し補償する種々の方法を提供する。上記の種々の実施形態は、流量計、特にコリオリ流量計を指向しているが、本発明はコリオリ流量計に限定されず、ここに記載された方法は他のタイプの流量計、又はコリオリ流量計の幾つかの測定能力を欠く他の振動型センサにも用いられることは理解されるべきである。
【００７７】
上記の実施形態の詳細な記述は、本発明の範囲内にある発明者らによって熟考された全ての実施形態の完全な記述ではない。実際に当業者は、さらに実施形態を作成するために上記実施形態のある要素が種々に組み合わせられるかもしれないし除去されるかもしれないことを認識している、そしてそのような、さらなる実施形態は現在の記述の範囲及び開示の範囲内にある。本発明の範囲及び開示内にある追加の実施形態を作成するために、上記実施形態の全部或いは一部が組み合わせられるかもしれないことも当業者には明白である。
【００７８】
従って、本発明の特定の実施形態が説明の目的のためにここに記述されているが、当業者が認識するように、様々な等価な修正は本願の範囲内で可能である。ここに提供される開示は、他の振動型センサに適用可能であり、上記に記載され添付の図面に示された実施形態だけではない。従って、上記の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【図１】
0006580121.tif 000009
【図２】
0006580121.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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