ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ВИБРАЦИОННОГО ТИПА
MEASURING SYSTEM WITH VIBRATION TYPE TRANSDUCER

Изобретение относится к осуществленной, в частности, в виде компактного измерительного прибора и/или прибора для измерения кориолисова массового расхода, измерительной системе для текучих сред, включающей в себя измерительный преобразователь вибрационного типа, через который в процессе работы, по меньшей мере, периодически, проходит текучая среда и который генерирует колебательные сигналы, на которые воздействует, по меньшей мере, один характеризующий протекающую среду измеряемый параметр, в частности массовый расход, плотность, вязкость и т.д., а также электрически соединенный с измерительным преобразователем и переводящий поданные от измерительного преобразователя колебательные сигналы в измеренные значения электронный преобразователь.
В промышленной технике измерений, в частности, также в связи с регулировкой и контролем автоматизированных технологических процессов для определения характеристических измеренных величин протекающих в рабочей магистрали, к примеру, в трубопроводе, текучих сред, к примеру жидкостей и/или газов, нередко используются такие измерительные системы, которые посредством измерительного преобразователя вибрационного типа и присоединенного к нему, в большинстве случаев установления в отдельном корпусе электронного блока, электронного преобразователя, индуцируют в протекающей среде силы реакции, к примеру, силы Кориолиса, и на основании их, периодически вырабатывают, соответственно, выражающее собой, по меньшей мере, одну измеренную величину, к примеру, норму массового расхода, плотность, вязкость или другой параметр процесса, измеренное значение. Такие - зачастую образованные посредством встроенного измерительного прибора в компактном исполнении, со встроенным измерительным преобразователем, к примеру, измерителем кориолисова массового расхода - измерительные системы известны уже давно и хорошо зарекомендовали себя в промышленном применении. Примеры таких измерительных систем с измерительными преобразователем вибрационного типа или же его отдельными компонентами, описаны, к примеру, в EP-A 317 340, JP-A 8-136311, JP-A 9-015015, US-A 2007/0119264, US-A 2007/0119265, US-A 2007/0151370, US-A 2007/0151371, US-A 2007/0186685, US-A 2008/0034893, US-A 2008/0141789, US-A 46 80 974, US-A 47 38 144, US-A 47 77 833. US-A 48 01 897, US-A 48 23 614, US-A 48 79 911, US-A 50 09 109, US-A 50 24 104, US-A 50 50 439, US-A 52 91 792, US-A 53 59 881, US-A 53 98 554, US-A 54 76 013, US-A 55 31 126, US-A 56 02 345, US-A 56 91 485, US-A 57 34 112, US-A 57 96 010, US-A 57 96 011, US-A 57 96 012, US-A 58 04 741, US-A 58 61 561, US-A 58 69 770, US-A 59 45 609, US-A 59 79 246, US-A 60 47 457, US-A 60 92 429, US-A 6073495, US-A 63 111 36, US-B 62 23 605, US-B 63 30 832, US-B 63 97 685, US-B 65 13 393, US-B 65 57 422, US-B 66 51 513, US-B 66 66 098, US-B 66 91 583, US-B 68 40 109, US-B 68 68 740, US-B 68 83 387, US-B 70 17 424, US-B 70 40 179, US-B 70 73 396, US-B 70 77 014, US-B 70 80 564, US-В 71 34 348, US-B 72 16 550, US-B 72 99 699, US-B 73 05 892, US-B 73 60 451, US-B 73 92 709, US-B 74 06 878, WO-A 00/14 485, WO-A 01/02 816, WO-A 2004/072588, WO-A 2008/013545, WO-A 2008/07 7574, WO-A 95/29386, WO-A 95/16897 или WO-A 99 40 394. Каждый из представленных в них измерительных преобразователей включает в себя, по меньшей мере, одну размещенную в корпусе измерительного преобразователя, в основном, прямую или изогнутую измерительную трубу для проведения текучей среды, в случае необходимости, также предельно быстро или предельно медленно. В процессе работы измерительной системы, по меньшей мере, одна измерительная труба, с целью генерирования колебательных форм, на которые оказывает воздействие протекающая среда, принуждается к колебаниям.
У измерительных преобразователей с двумя измерительными трубами эти трубы в большинстве случаев соединены с рабочей магистралью посредством проходящего между измерительными трубами и присоединительным фланцем со стороны впуска, разделителем потока со стороны впуска, а также посредством проходящего между измерительными трубами и присоединительным фланцем со стороны выпуска разделителем потока со стороны выпуска. У измерительных преобразователей с одной единственной измерительной трубой эта труба соединяется с рабочей магистралью в большинстве случаев посредством входящего со стороны впуска, в основном, прямого соединительного патрубка, а также посредством входящего со стороны выпуска, в основном, прямого соединительного патрубка. Каждый из представленных измерительных преобразователей с одной единственной измерительной трубой включает в себя далее, соответственно, по меньшей мере, один цельный или выполненный составным, к примеру, имеющий форму трубы, кожуха или пластины, противоколебательный контур, который при образовании первой соединительной зоны со стороны впуска присоединен к измерительной трубе, и который при образовании второй соединительной зоны со стороны выпуска присоединен к измерительной трубе, и который в процессе работы находится, в основном, в неподвижном положении или вибрирует с той же частотой, однако, в противофазе по отношению к измерительной трубе. Образованная посредством измерительной трубы и противоколебательного контура внутренняя часть измерительного преобразователя удерживается в большинстве случаев лишь посредством двух соединительных патрубков, через которые измерительная труба в процессе работы сообщается с рабочей магистралью, в защищающем ее корпусе измерительного преобразователя, в частности, таким образом, что возможны колебательные движения внутренней части относительно измерительной трубы. У представленных, к примеру, в US-A 52 91 792, US-A 57 96 010, US-A 59 45 609, US-B 70 77 014, US-A 2007/0119264, WO-A 01 02 816 или же в WO-А 99 40394 измерительных преобразователей с одной единственной, в основном, прямой измерительной трубой, эта труба и противоколебательный контур, что является обычным для традиционных измерительных преобразователей, ориентированы относительно друг друга, в основном, соосно. У имеющих спрос на рынке измерительных преобразователей вышеуказанного типа в большинстве случаев и противоколебательный контур имеет, в основном, форму трубы и осуществлен, в основном, как прямой полый цилиндр, который располагается в измерительном преобразователе таким образом, что измерительная труба, по меньшей мере, частично оказывается закрыта противоколебательным контуром. В качестве материалов для таких противоколебательных контуров, в частности, при использовании титана, тантала или циркония для измерительной трубы, в большинстве случаев используются сравнительно недорогие сорта стали, к примеру конструкционная сталь или автоматная сталь.
В качестве возбуждаемой формы колебаний - так называемого полезного режима - у измерительных преобразователей с изогнутой, к примеру, U-, V- или Z-образно сформированной, измерительной трубой обычно выбирается та форма собственных колебаний, при которой измерительная труба, по меньшей мере, частично на самой низкой естественной резонансной частоте колеблется вокруг воображаемой продольной оси измерительного преобразователя по типу зажатой с одной стороны консоли, вследствие чего в протекающей среде индуцируются зависящие от массового расхода силы Кориолиса. Они, опять же, способствуют тому, что на возбужденные колебания полезного режима, в случае изогнутых измерительных труб, тем самым, по типу вибрирующих консольных колебаний, к тому же, накладываются изгибные колебания той же частоты в соответствии, по меньшей мере, с одной, также естественной, второй формой колебаний, так называемым режимом Кориолиса. У измерительных преобразователей с изогнутой измерительной трубой такие, генерированные силами Кориолиса консольные колебания в режиме Кориолиса обычно соответствуют той форме собственных колебаний, при которой измерительная труба осуществляет также крутильные колебания относительно ориентированной перпендикулярно продольной оси, воображаемой вертикальной оси. У измерительных преобразователей с прямой измерительной трубой, напротив, с целью генерирования зависящих от массового расхода сил Кориолиса, зачастую выбирается такой полезный режим, при котором измерительная труба, по меньшей мере, частично осуществляет изгибные колебания, в основном, в одной единственной воображаемой плоскости колебаний, так что колебания в режиме Кориолиса формируются, соответственно, как осуществляемые в той же плоскости, что и колебания в полезном режиме, изгибные колебания той же частоты. Вследствие наложения полезного режима и режима Кориолиса зарегистрированные посредством сенсорного устройства со стороны впуска и со стороны выпуска колебания вибрирующей измерительной трубы имеют также зависящую от массового расхода измеримую разность фаз. Обычно измерительные трубы таких, используемых, к примеру, в измерителях кориолисового массового расхода, измерительных преобразователей в процессе работы возбуждаются на естественной резонансной частоте в данный момент времени выбранной для полезного режима формы колебаний, в частности, при отрегулированной на постоянную величину амплитуде колебаний. Так как эта резонансная частота зависит, в частности, и от плотности текучей среды в данный момент времени, то посредством обычных измерителей кориолисова массового расхода, наряду с массовым расходом, дополнительно можно измерять и плотность протекающих сред. Далее возможно также, как показано, к примеру, в US-B 66 51 513 или в US-B 70 80 564, посредством измерительных преобразователей вибрационного типа непосредственно измерять вязкость протекающей среды, к примеру, базируясь на необходимой для поддержания колебаний энергии возбуждения или мощности возбуждения, и/или базируясь на затухании колебаний, вследствие рассеивания энергии колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы, в частности, этих колебаний в вышеуказанном полезном режиме. Дополнительно к этому, могут быть определены и другие, выведенные из вышеуказанных первичных измеренных значений нормы массового расхода, плотности и вязкости, измеряемые параметры, как, к примеру, в соответствии с US-B 65 13 393, число Рейнольдса.
Для возбуждения колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы измерительные преобразователи вибрационного типа имеют далее управляемое в процессе работы от генерированного посредством вышеупомянутой управляющей техники и соответствующим образом кондиционированного, электрического сигнала возбуждения, к примеру, отрегулированного тока, устройство возбуждения, которое побуждает измерительную трубу посредством, по меньшей мере, одного в процессе работы пронизываемого током, практически непосредственно воздействующего на измерительную трубу, электромеханического, в частности, электродинамического возбудителя колебаний, к изгибным колебаниям в полезном режиме. Такие измерительные преобразователи включают в себя далее сенсорное устройство, в частности, с электродинамическими датчиками колебаний, по меньшей мере, для выборочной регистрации колебаний со стороны впуска и со стороны выпуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, в частности, ее колебаний в режиме Кориолиса, и для генерирования служащих в качестве колебательных сигналов измерительного преобразователя электрических сигналов датчика, на которые воздействуют регистрируемые параметры процесса, к примеру, массовый расход или плотность. Как описано, к примеру, в US-B 72 16 550, у измерительных преобразователей обсуждаемого типа, в случае необходимости, возбудитель колебаний может использоваться также, по меньшей мере, периодически, в качестве датчика колебаний, и/или датчик колебаний, по меньшей мере, периодически в качестве возбудителя колебаний. Устройство возбуждения измерительных преобразователей обсуждаемого типа имеет обычно, по меньшей мере, один электродинамический, и/или дифференциально воздействующий, по меньшей мере, на одну измерительную трубу и, в случае необходимости, имеющийся противоколебательный контур, или, в случае необходимости, имеющуюся другую измерительную трубу, возбудитель колебаний, в то время как сенсорное устройство включает в себя расположенный со стороны впуска, в большинстве случаев также электродинамический датчик колебаний, а также, по меньшей мере, один, в основном, аналогичный ему по конструкции, расположенный с выпускной стороны, датчик колебаний. Такие электродинамические и/или дифференциальные возбудители колебаний популярных на рынке измерительных преобразователей вибрационного типа образованы посредством катушки электромагнита, через которую, по меньшей мере, периодически проходит ток - зафиксированной у измерительных преобразователей с одной измерительной трубой и с присоединенным к ней противоколебательным контуром, в большинстве случаев, на последнем - а также, посредством погружаемого в нее, служащего в качестве сердечника, как правило, продолговатого, в частности, выполненного в форме стержня, постоянного магнита, который соответствующим образом закреплен на приводимой в движение измерительной трубе. Постоянный магнит и служащая в качестве катушки возбуждения катушка электромагнита обычно ориентированы при этом таким образом, что располагаются, в основном, концентрично друг другу. К тому же, у традиционных измерительных преобразователей устройство возбуждения выполнено обычно таким образом и размещено в измерительном преобразователе так, что оно, в основном, по середине воздействует, по меньшей мере, на одну измерительную трубу. При этом возбудитель колебаний, а, тем самым, и устройство возбуждения, как показано, к примеру, и у предложенных в US-A 57 96 010, US-B 68 40 109, US-B 70 77 014 или в US-B 70 17 424 измерительных преобразователей, в большинстве случаев, по меньшей мере, выборочно закреплены снаружи на измерительной трубе, вдоль воображаемой серединной линии периферии измерительной трубы. В качестве альтернативы образованному посредством действующих по центру и непосредственно на измерительную трубу возбудителей колебаний, устройству возбуждения, как предложено, к примеру, в US-B 65 57 422, US-A 60 92 429 или в US-A 48 23 614, могут быть использованы, к примеру, также образованные посредством двух, зафиксированных не по центру измерительной трубы, а со стороны впуска или со стороны выпуска, возбудителей колебаний, устройства возбуждения, или, как предложено, в частности, в US-B 62 23 605 или в US-A 55 31 126, образованные, к примеру, также посредством действующего между имеющимся, в случае необходимости, привоколебательным контуром и корпусом измерительного преобразователя возбудителя колебаний, устройства возбуждения. У большинства распространенных измерительных преобразователей вибрационного типа датчики колебаний сенсорного устройства, как уже отмечалось ранее, по меньшей мере, в том отношении выполнены, в основном, аналогичными по конструкции, по меньшей мере, одному возбудителю колебаний, так что они работают по такому же принципу. Соответственно этому, и датчики колебаний такого сенсорного устройства в большинстве случаев образованы, соответственно, посредством, по меньшей мере, одного - обычно зафиксированного на, соответственно, имеющемся, противоколебательном контуре - по меньшей мере, периодически пронизываемого изменяющимся магнитным полем и, тем самым, по меньшей мере, периодически нагружаемого индуцированным измеряемым напряжением, а также зафиксированного на измерительной трубе, взаимодействующего, по меньшей мере, с одной катушкой, сердечника с возбуждением от постоянных магнитов, который создает магнитное поле. Каждая из вышеуказанных катушек, к тому же, посредством, по меньшей мере, одной пары электрических соединительных проводов соединена с упомянутым электронным преобразователем встроенного измерительного прибора, которые в большинстве случаев по максимально короткому пути проведены от катушек через противоколебательный контур к корпусу измерительного преобразователя.
Как обсуждается, в частности, в упомянутых ранее US-B 74 Об 878, US-B 73 05 892, US-B 71 34 348, US-B 65 13 393, US-A 58 61 561, US-A 53 59 881 или WO-A 2004/072588, следующим, важным параметром для работы измерительной системы и/или для работы установки, в которую встроена измерительная система, может являться - к примеру, провоцируемое самим измерительным преобразователем и, в этом отношении, измерительной системой - падение давления в потоке или, вследствие этого, падение давления со стороны выпуска измерительного преобразователя, и, не в последнюю очередь, также для случая, когда текучая среда образована двух- или многофазной, к примеру, в виде газожидкостной смеси, и/или когда в процессе работы следует считаться с нежелательной, не в последнюю очередь наносящей ущерб также и структурной целостности измерительного преобразователя, кавитацией, вследствие уровня давления ниже минимального статического давления в текучей среде, и, соответственно, непременно предотвращать ее.
Задача изобретения состоит, поэтому, в создании измерительной системы, улучшенной посредством измерительного преобразователя вибрационного типа таким образом, что имеется возможность максимально заблаговременно и надежно определять возникновение кавитации в протекающей через измерительный преобразователь текучей среде, не в последнюю очередь также с целью подачи сигнала или компенсации повышенной погрешности измерений, и/или с целью подачи сигнала тревоги о спровоцированном посредством измерительного преобразователя, нежелательно сильном падении давления в протекающей через измерительный преобразователь текучей среде, и/или с целью определения повышенного износа измерительного преобразователя, вследствие коррозии от кавитации; и это, в частности, также при дальнейшем, в случае необходимости, также исключительном применении зарекомендовавшей себя в таких измерительных системах измерительной техники, такой, к примеру, как подходящая для этого сенсорная техника для регистрации колебаний или электронные преобразователи, на основе зарекомендовавших себя технологий и конструкций.
Для решения задачи изобретение включает в себя измерительную систему, в частности, компактный измерительный прибор и/или измерительный прибор кориолисова массового расхода, в частности, для протекающих по трубопроводам текучих сред, и эта измерительная система включает в себя измерительный преобразователь вибрационного типа, через который в процессе работы проходит текучая среда, к примеру, жидкость или другой текучий, иногда склонный к кавитации, материал, для выработки соответствующих параметрам текучей среды, в частности, норме массового расхода, плотности и/или вязкости, колебательных сигналов, а также электрички соединенный с измерительным преобразователем электронный преобразователь для управления измерительным преобразователем и для проведения оценки поданных от измерительного преобразователя колебательных сигналов. Измерительный преобразователь имеет, по меньшей мере, одну, к примеру, V-образную, U-образную, Z-образную или прямую измерительную трубу для проведения текучей среды; по меньшей мере, один электромеханический, к примеру, электродинамический возбудитель колебаний для активного возбуждения и/или поддержания вибраций, по меньшей мере, одной измерительной трубы в полезном режиме, к примеру, таким образом, чтобы, по меньшей мере, одна измерительная труба по длине полезных колебаний, по меньшей мере, частично осуществляла изгибные колебания с одной единственной пучностью колебаний, и/или изгибные колебания с присущей данной измерительной трубе в данный момент времени минимальной резонансной частотой изгибных колебаний, и/или изгибные колебания в присущем для данной измерительной трубы естественном режиме изгибных колебаний; а также, в частности, электродинамический первый датчик колебаний для регистрации, в частности, вибрации со стороны впуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, и для выработки выражающего собой, в частности, вибрации со стороны выпуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, и не в последнюю очередь ее изгибных колебаний, первого колебательного сигнала измерительного преобразователя. Электронный преобразователь посредством первого компонента выработанного посредством, по меньшей мере, одного датчика колебаний колебательного сигнала, который выражает собой режим изгибных колебании, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба осуществляет изгибные колебания, по меньшей мере, с одной пучностью колебаний, более чем при изгибных колебаниях в полезном режиме, к примеру, изгибные колебания, по меньшей мере, с двумя пучностями колебаний, генерирует декларированное, к примеру, также как сигнал тревоги сообщение о кавитации, которое, к примеру, визуально и/или с возможностью акустического восприятия сигнализирует о возникновении кавитации в текучей среде.
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения далее предусмотрено, что электронный преобразователь подает, по меньшей мере, один, вызывающий изгибные колебания, по меньшей мере, одной измерительной трубы, возбуждающий сигнал, по меньшей мере, для одного возбудителя колебаний. В соответствии с вариантом усовершенствования данного варианта осуществления изобретения далее предусмотрено, что возбуждающий сигнал - по меньшей мере, однако, доминирующий в отношении мощности сигнала и/или напряжения сигнала, вызывающий изгибные колебания измерительной трубы полезный компонент данного возбуждающего сигнала - имеет частоту сигнала, которая соответствует резонансной частоте изгибных колебания измерительной трубы в данный момент времени, в частности, резонансной частоте режима изгибных колебания первого порядка в данный момент времени, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба по длине полезных колебаний осуществляет изгибные колебания ровно с одной пучностью колебаний, так что, по меньшей мере, одна измерительная труба, возбужденная посредством, по меньшей мере, одного возбудителя колебаний к вибрациям в полезном режиме, по меньшей мере, частично осуществляет изгибные колебания с резонансной частотой в данный момент времени. К примеру, частота возбуждающего сигнала или полезного компонента возбуждающего сигнала может соответствовать резонансной частоте режима изгибных колебания первого порядка в данный момент времени, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба по длине полезных колебаний осуществляет изгибные колебания ровно с одной пучностью колебаний, и первый компонент колебательного сигнала может иметь частоту сигнала, которая больше, чем соответствующая резонансной частоте режима изгибных колебаний первого порядка в данный момент времени, частота возбуждающего сигнала.
В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения далее предусмотрено, что первый компонент колебательного сигнала имеет частоту сигнала, которая соответствует резонансной частоте присущего измерительной трубе естественного режима изгибных колебаний в данный момент времени, в котором измерительная труба осуществляет изгибные колебания ровно с одной пучностью колебаний, более чем при изгибных колебаниях в полезном режиме, в частности, в режиме изгибных колебаний второго порядка, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба по длине полезных колебаний осуществляет изгибные колебания ровно с двумя пучностями колебаний, и/или в возбужденном, вследствие индуцированных в протекающей по вибрирующей в полезном режиме измерительной трубе текучей среде кориолисовых сил, режиме Кориолиса.
В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения далее предусмотрено, что электронный преобразователь генерирует сообщение о кавитации лишь тогда, когда величина напряжения первого компонента колебательного сигнала превышает заданное для этого, в частности, сохраненное в памяти электронного преобразователя и/или изменяемое в процессе работы, предельное значение.
В соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения далее предусмотрено, что электронный преобразователь генерирует сообщение о кавитации также посредством второго компонента колебательного сигнала, который выражает собой режим изгибных колебаний, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба осуществляет изгибные колебания, по меньшей мере, с одной пучностью колебаний, более чем при выраженном посредством первого компонента сигнала режиме изгибных колебаний, в частности, изгибных колебаний, по меньшей мере, с тремя пучностями колебаний. В соответствии с вариантом усовершенствования данного варианта осуществления изобретения далее предусмотрено, что второй компонент колебательного сигнала имеет частоту колебаний, которая соответствует резонансной частоте того режима изгибных колебании третьего порядка в данный момент времени, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба осуществляет изгибные колебания ровно с двумя пучностями колебания, более чем при изгибных колебаниях в полезном режиме  и/или, что электронный преобразователь генерирует сообщение о кавитации лишь тогда, когда величина напряжения второго компонента колебательного сигнала не превышает заданное для этого, к примеру, изменяемое в процессе работы, и/или зависящее от напряжения первого компонента колебательного сигнала в данный момент времени, предельное значение. Предельное значение для величины напряжения первого компонента колебательного сигнала может быть выбрано, к примеру, большим величины напряжения второго компонента колебательного сигнала. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, предельное значение для величины напряжения первого компонента колебательного сигнала и предельное значение для величины напряжения второго компонента колебательного сигнала могут быть выбраны таким образом, что соотношение предельных значений, определенное соотношением предельного значения для величины напряжения первого компонента колебательного сигнала и предельного значения для величины напряжения второго компонента колебательного сигнала, больше единицы. Электронный преобразователь может быть настроен далее с возможностью генерировать сообщение о кавитации лишь тогда, когда соотношение напряжений сигналов, определенное соотношением величины напряжения первого компонента колебательного сигнала и величины напряжения второго компонента колебательного сигнала превышает заданное для данного соотношения напряжений сигналов, в частности, изменяемое в процессе работы, и/или зависящее от напряжения первого компонента колебательного сигнала в данный момент времени, и/или зависящее от напряжения второго компонента колебательного сигнала в данный момент времени, предельное значение.
В соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения предусмотрено далее, что электронный преобразователь генерирует сообщение о кавитации также с использованием сохраненного в памяти предусмотренного, к примеру, в электронном преобразователе, энергозависимого запоминающего устройства измеренного значения давлении, которое выражает собой преобладающее в текучей среде, к примеру, против течения на выпускном конце измерительного преобразователя и/или по течению на впускном конце измерительного преобразователя, измеренное, к примеру, посредством взаимодействующего с электронным преобразователем датчика давления и/или определенное посредством колебательных сигналов измерительного преобразователя и/или статическое, и/или отрегулированное посредством насоса, давление.
В соответствии с шестым вариантом осуществления изобретения далее предусмотрено, что измерительная система имеет далее взаимодействующий в процессе работы с электронным преобразователем датчик давления для регистрации, в частности, против течения на впускном конце измерительного преобразователя или по течению на выпускном конце измерительного преобразователя, преобладающего в проводящем текучую среду трубопроводе, к примеру, статического давления. В соответствии с седьмым вариантом осуществления изобретения далее предусмотрено, что электронный преобразователь подает, по меньшей мере, один вызывающий изгибные колебания, по меньшей мере, одной измерительной трубы сигнал возбуждения, по меньшей мере, для одного возбудителя колебаний и, что электронный преобразователь посредством возбуждающего сигнала и посредством колебательного сигнала генерирует измеренное значение разности давлений, которое выражает собой возникающую между двумя заданными нулевыми точками в проходящей текучей среде разность давлений, к примеру, таким образом, что первая из двух нулевых точек со стороны впуска и/или вторая из двух нулевых точек со стороны выпуска локализованы в измерительном преобразователе. Электронный преобразователь может определить измеренное значение разности давлений при использовании удерживаемого в памяти, в частности, предусмотренного в электронном преобразователе энергозависимого запоминающего устройства и/или генерированного посредством возбуждающего сигнала и/или посредством, по меньшей мере, одного поданного от измерительного датчика колебательного сигнала, измеренного значения числа Рейнольдса, которое выражает собой число Рейнольдса для проходящей через измерительный преобразователь текучей среды, и/или при использовании удерживаемого в памяти, в частности, предусмотренного в электронном преобразователе энергозависимого запоминающего устройства, и/или генерированного в процессе работы посредством возбуждающего сигнала и/или посредством, по меньшей мере, одного из колебательных сигналов, измеренного значения вязкости, которое выражает собой вязкость проходящей через измерительный преобразователь текучей среды, к примеру, таким образом, что электронный преобразователь для определения измеренного значения разности давлений генерирует коэффициент падения давления, который выражает собой зависящее от числа Рейнольдса текучей среды в данный момент времени падение давления через измерительный преобразователь, относительно кинетической энергии проходящей через измерительный преобразователь в данный момент времени текучей среды. Этот седьмой вариант осуществления изобретения в плане усовершенствования предусматривает далее, что электронный преобразователь генерирует сообщение о кавитации при использовании измеренного значения разности давлений. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, электронный преобразователь при использовании измеренного значения разности давлений может также генерировать, к примеру, сигнал тревоги, который сигнализирует о превышении заранее определенного, максимально допустимого понижения статического давления в проходящей через измерительный преобразователь текучей среде, в частности, визуально или с возможностью акустического восприятия, и/или сигнал тревоги, который сигнализирует о спровоцированном посредством измерительного преобразователя, слишком сильном падении давления в текучей среде, к примеру, также визуально или с возможностью акустического восприятия.
Основная идея изобретения состоит в том, чтобы на основании отдельных выбранных спектральных компонентов, по меньшей мере, одного из колебательных сигналов, к примеру, также посредством оценки амплитуд (n) сигналов и/или их относительного положения в спектре частот, определять возникновение, как правило, нежелательной или даже вредной кавитации внутри фактически измеряемой посредством соответствующей измерительной системы текучей среды; и это, соответственно, с учетом некоторого небольшого количества существенных для измерения текучей среды измеренных значений, таких как, плотность, вязкость, норма массового расхода и/или число Рейнольдса, которые и так уже, как правило, имеют место в измерительных системах обсуждаемого типа, и, в частности, также определяются, и/или на основании других, генерированных посредством электронного преобразователя таких измерительных систем рабочих параметров, к примеру, разности фаз между выражающими собой колебания, по меньшей мере, одной измерительной трубы со стороны впуска и со стороны выпуска, колебательными сигналами. Изобретение основывается при этом, не в последнюю очередь, на неожиданной идее о том, что, соответственно, только лишь на основании колебательных сигналов вышеуказанного типа, и тем самым, на основании примененного затем спектрального анализа или выборки в зависимости от частоты отдельных спектральных компонентов этих сигналов, в протекающей среде можно определить возможно возникающую кавитацию с достаточной для подачи сигнала тревоги точностью и надежностью; и это также в пределах очень большого диапазона числа Рейнольдса, то есть как для ламинарного, так и для турбулентного течения. Преимущество изобретения состоит, при этом, в частности, в том, что для определения кавитации/подачи сигнала о кавитации в соответствии с изобретением, можно прибегнуть как к зарекомендовавшим себя в работе, традиционным измерительным преобразователям, так и к зарекомендовавшим себя в работе, традиционным - разумеется, соответствующим образом приведенным в соответствие в отношении использованного для оценки программного обеспечения - измерительным преобразователям.
Изобретение, а также другие предпочтительные варианты осуществления изобретения разъясняются далее более детально на основании примеров осуществления изобретения, которые представлены на чертежах. Одинаковые детали снабжены на всех фигурах одинаковыми ссылочными позициями; для лучшей наглядности или, если это представляется целесообразным, уже обозначенные ранее ссылочные позиции на последующих фигурах опускаются. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения или варианты усовершенствования, в частности, также комбинации ранее лишь отдельно поясненных аспектов изобретения, выявляются далее на основании фигур на чертежах, а также на основании зависимых пунктов формулы изобретения.
На чертежах представлено:
фиг.1 - вариант осуществленной в виде компактного измерительного прибора измерительной системы для протекающих в трубопроводах текучих сред, на различных видах сбоку;
фиг.2 - следующий вариант осуществленной в виде компактного измерительного прибора измерительной системы для протекающих в трубопроводах текучих сред, на различных видах сбоку;
фиг.3 - схематично, по типу блок-схемы, пригодный также для измерительной системы в соответствии с фиг.1a, 1b, 2a, 2b электронный преобразователь с присоединенным к нему измерительным преобразователем вибрационного типа;
фиг.4, 5 - в частичном разрезе и, соответственно, перспективном изображении вариант пригодного, в частности, для измерительной системы в соответствии с фиг.1a, 1b измерительного преобразователя вибрационного типа;
фиг.6, 7 - в частичном разрезе и, соответственно, перспективном изображении следующий вариант пригодного, в частности, для измерительной системы в соответствии с фиг.2a, 2b измерительного преобразователя вибрационного типа;
фиг.8-12 - данные проведенных в связи с изобретением, в частности, также с применением компьютерных моделирующих программ и/или посредством реальных измерительных систем в лаборатории, экспериментальных опытов и, соответственно, выведенные на основании этого, служащие для определения разности давлений в протекающей через измерительный преобразователь вибрационного типа - к примеру, в соответствии с фиг.4, 5 или 6, 7 - текучей среде характеристические кривые; а также
фиг.13 - экспериментально определенные, в частности, также с использованием компьютерных моделирующих программ, профили падения давления в традиционном измерительном преобразователе вибрационного типа.
N
На фиг.1a, 1b или 2a, 2b представлен, соответственно, вариант выполненной с возможностью вставки в рабочий трубопровод, к примеру, трубопровод промышленной установки, образованной, к примеру, посредством расходомера, работающего по принципу Кориолиса, плотномера, вискозиметра или аналогичного прибора, системы для измерения текучих сред, тем самым, жидкостей или паст, которая служит, в основном, для определения кавитации, возникающей в протекающей в рабочем трубопроводе текучей среде, а, в случае необходимости, еще и для измерения и/или контроля, по меньшей мере, одного другого физического параметра текучей среды, к примеру, нормы массового расхода и/или плотности и т.д. Реализованная в данном случае посредством встроенного измерительного прибора компактной конструкции измерительная система включает в себя для этого присоединенный к рабочему трубопроводу через впускной конец #111, а также выпускной конец #112 измерительный преобразователь MW вибрационного типа, и через этот измерительный преобразователь в процессе работы, соответственно, протекает измеряемая текучая среда, к примеру, жидкость, обладающая низкой вязкостью, и/или густая паста, и/или газ, и этот измерительный преобразователь подключен к снабжаемому электроэнергией, в частности, в процессе работы извне через соединительный кабель и/или от внутреннего энергоаккумулятора, электронному преобразователю ME измерительной системы. Этот электронный преобразователь, как схематично показано на фиг.3 в виде блок-схемы, имеет служащую для управления измерительным преобразователем управляющую схему Exc, а также обрабатывающую колебательные сигналы измерительного преобразователя MW, образованную, к примеру, посредством микрокомпьютера и/или в процессе работы взаимодействующую с управляющей схемой Exc, схему µC измерения и обработки сигнала измерительной системы, которая в процессе работы подает представляющее собой, по меньшей мере, один измеренный параметр, к примеру, массовый расход в данный момент времени или суммарный массовый расход, измеренное значение. Управляющая схема Exc и схема µC обработки сигнала, а также другие, служащие для работы измерительной системы компоненты электронного преобразователя ME, к примеру, внутренние схемы NRG энергообеспечения для подачи внутренних питающих напряжений U, и/или служащие для присоединения к вышестоящей системе обработки измеренных значений и/или к полевой шине коммуникационные соединения COM, размещены далее в соответствующем, выполненном, в частности, ударопрочным и/или же взрывобезопасным, и/или герметичным, корпусе 200 электронного блока. Для визуализации полученных внутри измерительной системы измеренных значений и/или, в случае необходимости, генерированных внутри измерительной системы сигналов состояния, к примеру, сигнала наличия ошибки или сигнала тревоги, измерительная система может иметь далее по месту, по меньшей мере, периодически взаимодействующий с электронным преобразователем элемент HMI индикации или управления, к примеру, расположенный в корпусе электронного блока, сзади соответственно предусмотренного в нем окна, дисплей LCD, OLED или TFT, а также соответствующую клавиатуру ввода данных и/или сенсорный экран. В предпочтительном варианте выполненный с возможностью программирования и/или выбора широкого спектра параметров электронный преобразователь ME рассчитан далее таким образом, что в процессе работы встроенного измерительного прибора он может обмениваться с вышестоящей электронной системой обработки данных, к примеру, выполненной с возможностью программирования системой управления (SPS) с запоминающим устройством, с персональным компьютером и/или с рабочей станцией, через систему передачи данных, к примеру, систему полевых шин и/или беспроводным способом по радиосвязи, измеренными и/или другими рабочими параметрами, к примеру, фактическими измеренными значениями или служащими для управления встроенным измерительным прибором регулировочными и/или диагностическими значениями. При этом электронный преобразователь ME может иметь, к примеру, такую внутреннюю схему NRG энергообеспечения, которая в процессе работы питается от предусмотренной в системе обработки данных внешней системы энергообеспечения через вышеуказанную систему полевых шин. В соответствии с вариантом осуществления изобретения электронный преобразователь выполнен с возможностью электрического соединения посредством конфигурированного, к примеру, в виде 4-20 мА токовой петли, двухпроводного соединения 2L, с внешней электронной системой передачи данных и, кроме того, снабжается электроэнергией, а также может передавать измеренные значения на систему обработки данных. В том случае, если измерительная система предусмотрена для подсоединения к системе полевой шины или к другой коммуникационной системе, электронный преобразователь ME может иметь соответствующий коммуникационный интерфейс COM для передачи данных согласно одному из соответствующих промышленных стандартов. Электрическое подсоединение измерительного преобразователя к упомянутому электронному преобразователю может осуществляться посредством соответствующих соединительных проводов, выведенных из корпуса 200 электронного блока, к примеру, через кабельный ввод, и, по меньшей мере, частично проложенных внутри корпуса измерительного преобразователя. Соединительные провода могут быть выполнены при этом, по меньшей мере, частично как электрические, по меньшей мере, частично обвитые электроизоляцией, проводники, к примеру, в виде скрученной пары проводов, плоского ленточного кабеля и/или концентричных кабелей. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, соединительные провода могут быть, по меньшей мере, частично образованы также посредством токопроводящих полосок, в частности, гибкой, в случае необходимости, лакированной токопроводящей пластины, см. также вышеупомянутые US-B 67 11 958 или US-А 53 49 872.
На фиг.4 и 5, или 6 и 7, с целью дальнейшего пояснения изобретения, схематично представлен первый и, соответственно, второй примеры осуществления пригодного для создания измерительной системы измерительного преобразователя MW вибрационного типа. Измерительный преобразователь MW служит, в основном, для создания в протекающей среде, к примеру, в газе и/или в жидкости, механических сил реакции, к примеру, зависящих от массового расхода кориолисовых сил, зависящих от плотности сил инерции и/или от вязкости сил трения, которые могут быть измерены, в частности, зарегистрированы датчиками, и которые воздействуют на измерительный преобразователь. В качестве производных этих сил реакции могут быть измерены, таким образом, к примеру, массовый расход m, плотность ρ и/или вязкость η среды. Каждый измерительный преобразователь включает в себя для этого, соответственно, расположенную в корпусе 100 измерительного преобразователя, собственно и вызывающую физико-электрическое преобразование, по меньшей мере, одного из измеряемых параметров, внутреннюю деталь. В дополнение к функции размещения внутренней детали корпус 100 измерительного преобразователя может служить для того, чтобы удерживать корпус 200 электронного блока встроенного измерительного прибора с размещенной в нем схемой управления и оценки результатов.
Для проведения текучей среды внутренняя деталь измерительного преобразователя включает в себя, по меньшей мере, одну первую - в примере, представленном на фиг.4 и 5, единственную, по меньшей мере, частично изогнутую - измерительную трубу 10, которая длиной полезных колебаний располагается между расположенным со стороны впуска, первым концом 11# измерительной трубы и расположенным со стороны выпуска, вторым концом 12# измерительной трубы, и для образования вышеуказанных сил реакции в процессе работы, по меньшей мере, вдоль своей длины полезных колебаний побуждается к вибрациям и при этом, вибрируя вокруг статического нейтрального положения, дополнительно эластично деформируется. Длина полезных колебаний соответствует при этом длине проходящей внутри просвета, воображаемой центральной линии или же линии, проходящей через центр тяжести (воображаемая соединительная линия, проходящая через центры тяжести всех площадей поперечных сечений измерительной трубы), то есть, в случае изогнутой измерительной трубы прямой длине измерительной трубы 10.
Здесь следует обратить внимание на то, что - несмотря на то, что измерительный преобразователь в примере осуществления изобретения, представленном на фиг.4 и 5, имеет лишь одну единственную изогнутую измерительную трубу и, по меньшей мере, в этом отношении своей механической конструкцией, а также по своему принципу действия сходен с предложенным в US-B 73 60 451 или в US-B 66 66 098 или же с предложенными заявителем к продаже под маркировками «PROMASS H», «PROMASS P» или «PROMASS S» измерительными преобразователями - для реализации изобретения могут служить также, разумеется, и измерительные преобразователи с прямой измерительной трубой, и/или измерительные преобразователи с более чем одной измерительной трубой, к примеру, сравнимыми с представленными в вышеупомянутых документах US-A 60 06 609, US-B 65 13 393, US-B 70 17 424, US-B 68 40 109, US-B 69 20 798, US-A 57 96 011, US-A 57 31 527 или US-A 56 02 345 или, к примеру, с предложенными также заявителем к продаже под маркировками «PROMASS I», «PROMASS M» и, соответственно, «PROMASS E» или «PROMASS F» измерительными преобразователями, соответственно, с двумя параллельными измерительными трубами. В соответствии с этим, измерительный преобразователь может иметь также одну единственную прямую измерительную трубу или, по меньшей мере, две, к примеру, посредством расположенного со стороны впуска разделителя потока и расположенного со стороны выпуска разделителя потока, в случае необходимости, дополнительно также посредством, по меньшей мере, одного расположенного со стороны впуска соединительного элемента и, по меньшей мере, одного расположенного со стороны выпуска соединительного элемента, механически соединенные друг с другом, и/или конструктивно аналогичные друг другу, и/или изогнутые, и/или параллельные друг другу, измерительные трубы для проведения измеряемой текучей среды, которые в процессе работы для выработки колебательных сигналов, по меньшей мере, периодически вибрируют, к примеру, с равной частотой на общей частоте колебаний, однако, в противофазе. В соответствии с вариантом усовершенствования изобретения измерительный преобразователь включает в себя, как, к примеру, схематично представлено на фиг.6 и 7, дополнительно к первой измерительной трубе 10 вторую измерительную трубу 10′, которая при образовании первой соединительной зоны со стороны впуска посредством имеющего, к примеру, форму пластины, первого соединительного элемента и при образовании второй соединительной зоны со стороны выпуска посредством имеющего, к примеру, форму пластины, и/или конструктивно аналогичного первому соединительному элементу, второго соединительного элемента механически соединена с первой измерительной трубой 10. И в этом случае первая соединительная зона определяет, соответственно, расположенный со стороны впуска первый конец 11#, 11′# каждой из двух измерительных труб 10, 10′, а вторая соединительная зона, - соответственно, расположенный со стороны выпуска, второй конец 11#, 12′# каждой из двух измерительных труб 10, 10′. Так как для случая, когда внутренняя деталь образована посредством двух измерительных труб, каждая из двух, в частности, в процессе работы вибрирующих, в основном, в противофазе относительно друг друга и/или параллельных друг другу, и/или в отношении формы и материала конструктивно аналогичных, измерительных труб 10, 10′ служит для проведения измеряемой текучей среды, каждая из двух измерительных труб в соответствии со следующим вариантом осуществления этого второго варианта измерительного преобразователя в соответствии с изобретением входит со стороны впуска, соответственно, в одно из двух, расположенных на расстоянии друг от друга отверстий для прохождения потока служащего для разделения проходящей текучей среды на два парциальных потока первого разделителя 15 потока, а со стороны выпуска, соответственно, в одно их двух, расположенных на расстоянии друг от друга отверстий для прохождения потока служащего для обратного соединения парциальных потоков второго разделителя 16 потока, так что, таким образом, через обе измерительные трубы в процессе работы измерительной системы одновременно и параллельно проходит текучая среда. В представленном на фиг.6 и 7 примере осуществления изобретения разделители потока являются встроенными элементами корпуса измерительного преобразователя в том смысле, что посредством первого разделителя потока образован определяющий впускной конец #111 измерительного преобразователя первый конец корпуса со стороны впуска, а посредством второго разделителя потока образован определяющий выпускной конец #112 измерительного преобразователя второй конец корпуса со стороны выпуска.
Как абсолютно очевидно из совместного обзора фиг.4 и 5 или 6 и 7, по меньшей мере, одна измерительная труба 10 сформирована, соответственно, таким образом, что вышеупомянутая осевая линия, что является абсолютно обычным у измерительных преобразователей рассматриваемого типа, располагается в воображаемой плоскости трубы измерительного преобразователя. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одна измерительная труба 10 в процессе работы побуждается при этом к вибрациям таким образом, что колеблется вокруг оси колебаний, в частности, в режиме изгибных колебаний, которая параллельна или совпадает с якобы соединяющей оба конца 11#, 12# измерительной трубы, воображаемой соединительной осью, и, таким образом, колеблется вокруг своего назначенного статического нейтрального положения. По меньшей мере, одна измерительная труба 10 сформирована далее и помещена в измерительный преобразователь таким образом, что вышеупомянутая соединительная ось, в основном, параллельна якобы соединяющей впускной и выпускной концы измерительного преобразователя воображаемой продольной оси L измерительного преобразователя, а, в случае необходимости, и совпадает с ней.
Изготовленная, по меньшей мере, к примеру, из специальной стали, титана, тантала или циркония, или же из сплава этих материалов, измерительная труба 10 измерительного преобразователя, а, тем самым, и проходящая внутри просвета воображаемая осевая линия измерительной трубы 10, может быть выполнена, к примеру, в основном, U-образной или, как представлено на фиг.4 и 5 или 6 и 7, в основном, V-образной. Так как измерительный преобразователь должен быть использован для большого количества различных применений, в частности, в области промышленной измерительной и автоматизированной техники, предусмотрено далее, что измерительная труба, в зависимости от применения измерительного преобразователя, имеет диаметр в пределах примерно от 1 мм до 100 мм.
Для минимизации действующих на образованную посредством одной единственной измерительной трубы внутреннюю часть возмущающих воздействий, а также для снижения отдаваемой в целом со стороны соответствующего измерительного преобразователя на присоединенный рабочий трубопровод колебательной энергии, внутренняя часть измерительного преобразователя в соответствии с представленным на фиг.4 и 5 примером осуществления изобретения включает в себя далее механически соединенный с - в данном случае единственной изогнутой - измерительной трубой 10, выполненный, к примеру, аналогично измерительной трубе U-образным или V-образным противоколебательный контур 20. Этот контур, как представлено и на фиг.2, располагается в измерительном преобразователе с боковым зазором относительно измерительной трубы 10 и посредством образования - определяющей указанный последним первый конец 11# измерительной трубы - первой соединительной зоны со стороны впуска и образования - определяющей указанный последним второй конец 12# измерительной трубы - второй соединительной зоны со стороны выпуска, соответственно, фиксируется на измерительной трубе 10. Противоколебательный контур 20 - расположенный в данном случае, в основном, параллельно измерительной трубе 10, а, в случае необходимости, соосно ей - изготовлен из совместимого с измерительной трубой металла в отношении параметров теплового расширения, к примеру, из стали, титана или циркония, и может быть осуществлен при этом, к примеру, в форме трубы или же, в основном, в форме кожуха. Как представлено на фиг.2 или же, в частности, предложено также в US-B 73 60451, противоколебательный контур 20 может быть образован, к примеру, посредством расположенных с левой и правой стороны от измерительной трубы 10 пластин, или же посредством расположенных с левой и правой стороны от измерительной трубы 10 глухих труб. В альтернативном варианте противоколебательный контур 20 - как предложено, к примеру, в US-B 66 66 098 - может быть образован также посредством единственной, проходящей сбоку измерительной трубы и параллельной ей, глухой трубы. Как очевидно на основании совместного обзора фиг.2 и 3, противоколебательный контур 20 в представленном здесь примере осуществления изобретения удерживается посредством, по меньшей мере, одного, расположенного со стороны впуска, первого присоединительного элемента 31 на первом конце 11# измерительной трубы, и посредством, по меньшей мере, одного, расположенного со стороны выпуска, в частности, в основном, идентичного присоединительному элементу 31, второго присоединительного элемента 32 на втором конце 12# измерительной трубы. В качестве присоединительных элементов 31, 32 могут служить при этом, к примеру, простые узловые пластины, которые соответствующим образом со стороны впуска и со стороны выпуска, соответственно, закреплены на измерительной трубе 10 и на противоколебательном контуре 20. Далее - как предложено в представленном на фиг.2 и 3 примере осуществления изобретения - образованный посредством расположенных на расстоянии друг от друга в направлении воображаемой продольной оси L измерительного преобразователя узловых пластин совместно с выступающими концами противоколебательного контура 20 со стороны впуска и со стороны выпуска, соответственно, полностью закрытый кожух или, при необходимости, также частично открытая рама могут служить в качестве присоединительного элемента 31 или в качестве присоединительного элемента 32. Как схематично представлено на фиг 2 и 3, измерительная труба 10 далее, через входящий со стороны впуска в области первой соединительной зоны, прямой первый соединительный патрубок 11 и через входящий со стороны выпуска в области второй соединительной зоны, в частности, в основном, идентичный первому соединительному патрубку 11, прямой второй соединительный патрубок 12, присоединена, соответственно, к подводящему или отводящему текучую среду - в данном случае не изображенному - рабочему трубопроводу, причем впускной конец расположенного с впускной стороны соединительного патрубка 11 практически образует впускной конец измерительного преобразователя, а выпускной конец расположенного с выпускной стороны соединительного патрубка 12 практически образует выпускной конец измерительного преобразователя. В предпочтительном варианте измерительная труба 10 может быть осуществлена как единое целое совместно с двумя соединительными патрубками 11, 12, так что для ее изготовления может служить, к примеру, одна единственная трубная заготовка из обычного для таких измерительных преобразователей материала, к примеру, из специальной стали, титана, циркония, тантала или соответствующих сплавов этих материалов. Вместо того, что измерительная труба 10, впускной патрубок 11 и выпускной патрубок 2 образованы, соответственно, посредством сегментов одной единственной, цельной трубы, они, в случае необходимости, могут быть изготовлены, однако, из отдельных, дополнительно соединенных, к примеру, сваренных друг с другом, заготовок. В представленном на фиг.2 и 3 примере осуществления изобретения предусмотрено далее, что оба соединительных патрубка 11, 12 ориентированы относительно друг друга, а также относительно якобы соединяющей обе соединительные зоны 11#, 12#, воображаемой продольной оси L измерительного преобразователя таким образом, что образованная в данном случае посредством противоколебательного контура и измерительной трубы внутренняя часть, со скручиванием обоих соединительных патрубков 11, 12, может колебаться вокруг продольной оси L. Для этого оба соединительных патрубка 11, 12 ориентированы относительно друг друга таким образом, что, в основном, прямые сегменты трубы проходят, в основном, параллельно воображаемой продольной оси L или воображаемой оси изгибных колебаний измерительной трубы, так что сегменты трубы оказываются, в основном, соосными как продольной оси L, так и друг другу. Так как оба соединительных патрубка 11, 12 в представленном здесь примере осуществления изобретения практически по всей своей длине выполнены, в основном, прямыми, то они, соответственно этому, в целом, ориентированы, в основном, соосно друг другу, а также воображаемой продольной оси L. Как очевидно далее на основании фиг.2 и 3, в частности, по сравнению с измерительной трубой 10, жесткий на изгиб и кручение корпус 100 измерительного преобразователя, в частности, жестко закреплен на дальнем относительно первой соединительной зоны впускном конце расположенного со стороны впуска соединительного патрубка 11, а также на дальнем относительно второй соединительной зоны выпускном конце расположенного со стороны выпуска соединительного патрубка 12. Таким образом, общая - в данном случае образованная посредством измерительной трубы 10 и противоколебательного контура 20 - внутренняя часть не только полностью окружена корпусом 100 измерительного преобразователя, но и, вследствие своей собственной массы и упругого действиях обоих соединительных патрубков 11, 12 удерживается в корпусе 100 измерительного преобразователя также с возможностью осуществления колебательных движений.
Для типичного случая, когда измерительный преобразователь MW должен быть разъемным образом смонтирован с выполненным, к примеру, в виде металлического трубопровода, рабочим трубопроводом, со стороны впуска измерительного преобразователя предусмотрен первый присоединительный фланец 13 для подсоединения к подающему текучую среду к измерительному преобразователю проводящему сегменту рабочего трубопровода, а со стороны выпуска предусмотрен второй присоединительный фланец 14 для отводящего текучую среду от измерительного преобразователя проводящего сегмента рабочего трубопровода. Присоединительные фланцы 13, 14 могут быть при этом, что является обычным для измерительных преобразователей описанного типа, также интегрированы с концевой стороны в корпус 100 измерительного преобразователя. В случае, если это необходимо, соединительные патрубки 11, 12 могут быть, однако, впрочем, также непосредственно соединены с рабочим трубопроводом, к примеру, посредством сварки или пайки твердым припоем. В представленном на фиг.2 и 3 примере осуществления изобретения первый присоединительный фланец 13 приформован к расположенному со стороны впуска соединительному патрубку 11, на его впускном конце, а второй присоединительный фланец 14 к расположенному с выпускной стороны соединительному патрубку 12, на его выпускном конце, в то время как в представленном на фиг.4 и 5 примере осуществления изобретения присоединительные фланцы соединены с соответствующими разделителями потока.
exc
exc
exc
Для активного возбуждения механических колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы (или измерительных труб), в частности, на одной или нескольких естественных собственных частотах, каждый из представленных на фиг.4-7 измерительных преобразователей включает в себя далее электромеханическое, в частности, электродинамическое, то есть образованное посредством катушки с втяжным якорем, устройство 40 возбуждения. Это устройство возбуждения - управляемое от подаваемого рабочей схемой электронного преобразователя а, в случае необходимости, в согласовании со схемой измерения и оценки результатов, соответствующим образом обработанного возбуждающего сигнала, к примеру, посредством управляемого тока и/или управляемого напряжения - служит, соответственно, для того, чтобы посредством схемы управления преобразовывать подведенную электрическую энергию возбуждения или мощность E возбуждения в воздействующую, по меньшей мере, на одну измерительную трубу 10, к примеру, в форме импульсов или гармонически, и отклоняющую ее вышеописанным образом, силу F возбуждения. Сила F возбуждения может быть, что является обычным для такого рода измерительных преобразователей, двунаправленной или однонаправленной, и может регулироваться известным специалисту образом, к примеру, посредством схемы регулирования тока и/или напряжения, в отношении амплитуды и, к примеру, посредством пофазного контура регулирования, в отношении частоты. В качестве возбуждающего устройства 40 может служить, к примеру, обычно образованное посредством - к примеру, единственного - воздействующего по середине, то есть в зоне половины длины полезных колебаний на соответствующую измерительную трубу, электродинамического возбудителя 41 колебаний, возбуждающее устройство 40. Возбудитель 41 колебаний, в случае образованной посредством противоколебательного контура и измерительной трубы внутренней части, как пояснено на фиг.4, может быть образован, к примеру, посредством закрепленной на противоколебательном контуре 20 цилиндрической катушки возбуждении, через которую в процессе работы протекает соответствующий ток возбуждения и, тем самым, индуцируется соответствующее магнитное поле, а также посредством, по меньшей мере, частично погружаемого в катушку возбуждения якоря с постоянными магнитами, который снаружи, в частности, по центру, зафиксирован на измерительной трубе 10. Другие - также пригодные для измерительной системы в соответствии с изобретением - возбуждающие устройства для генерирования колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы представлены, к примеру, в упомянутых ранее документах US-A 57 05 754, US-A 55 31 126, US-B 62 23 605, US-B 66 66 098 или US-B 73 60 451.
exc
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одна измерительная труба 10 в процессе работы посредством управляемого от возбуждающего сигнала, и, тем самьм, запитываемого возбуждающего устройства, по меньшей мере, периодически активно возбуждается в полезном режиме, в котором, в частности, преимущественным образом или исключительно осуществляются изгибные колебания вокруг присущего измерительной трубе статического нейтрального положения, и, тем самым, вокруг упомянутой воображаемой оси колебаний, к примеру, преимущественным образом ровно с одной естественной собственной частотой (резонансной частотой) соответствующей или, тем самым, соответственно, образованной внутренней части измерительного преобразователя, к примеру, той, которая соответствует присущему этой измерительной трубе или образованной, тем самым, внутренней части, естественному режиму изгибных колебаний, в котором, по меньшей мере, одна измерительная труба по всей своей длине полезных колебаний имеет пучность колебаний. В частности, далее предусмотрено при этом, что, по меньшей мере, одна измерительная труба 10, что является обычным для такого рода измерительных преобразователей с изогнутой измерительной трубой, посредством возбуждающего устройства побуждается к изгибным колебаниям с частотой f возбуждения таким образом, что она в полезном режиме, колеблясь вокруг упомянутой воображаемой оси колебаний - примерно по типу односторонне зажатого кронштейна - по меньшей мере, частично изгибается в соответствии с одной из своих естественных форм изгибных колебаний. Изгибные колебания измерительной трубы имеют при этом в области, определяющей расположенный с впускной стороны конец 11# измерительной трубы и расположенной с впускной стороны соединительной зоны расположенный с впускной стороны узел колебаний, а в области определяющей расположенный с выпускной стороны конец 12# измерительной трубы и расположенной с выпускной стороны соединительной зоны расположенный с выпускной стороны узел колебаний, так что, тем самым, измерительная труба по своей длине полезных колебаний, в основном, с возможностью свободных колебаний располагается между этими двумя узлами колебаний. В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретении при этом предусмотрено далее выбирать полезный режим таким образом, а именно возбуждать, по меньшей мере, одну измерительную трубу таким образом, чтобы она по длине полезных колебаний, по меньшей мере, частично осуществляла изгибные колебания с одной единственной пучностью колебаний, и/или изгибные колебания на присущей данной измерительной трубе в данный момент времени минимальной резонансной частоте изгибных колебаний или в присущем данной измерительной трубе естественном режиме изгибных колебаний, к примеру, в упомянутом режиме изгибных колебаний.
exc
exc
Предусмотренная в электронном преобразователе схема Exc управления может быть осуществлена для этого, к примеру, как пофазный контур регулирования (PLL), который известным специалисту образом используется для того, чтобы постоянно выравнивать частоту f возбуждения до уровня собственной частоты в данный момент времени желаемого полезного режима. Конструкция и применение таких пофазных контуров регулирования для активного побуждения измерительных труб к колебаниям на механических собственных частотах подробно описаны, к примеру, в US-A48 01 897. Разумеется, могут быть использованы и другие, пригодные для регулировки энергии E возбуждения, известные специалисту, схемы управления, к примеру, также в соответствии с упомянутым ранее известным уровнем техники, к примеру, упомянутыми ранее US-A 47 77 833, US-A 48 01 897, US- A 48 79 911, US-A 50 09 109, US-A 50 24 104, US-A 50 50 439, US-A 58 04 741, US-A 58 69 770, US-A 6073495 или US-A 63 111 36. Далее следует указать в отношении применения таких схем управления для измерительных преобразователей вибрационного типа на поставляемые с измерительными преобразователями серии «PROMASS 83» электронные преобразователи, которые предлагаются заявителем, к примеру, в сочетании с измерительными преобразователями серии «PROMASS E», «PROMASS F», «PROMASS H», «PROMASS I», «PROMASS P» или «PROMASS S». Их схема управления осуществлена, к примеру, соответственно, таким образом, что боковые изгибные колебания в полезном режиме регулируются на постоянную, то есть, существенно зависящую также от плотности ρ, амплитуду.
exc
exc
exc
exc
exc
exc
exc
Для побуждения к колебаниям, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10 возбуждающее устройство 40, как уже было упомянуто, запитывается посредством точно также колеблющегося возбуждающего сигнала регулируемой частоты возбуждения, f, так что через катушку возбуждения - в данном случае единственного воздействующего на измерительную трубу возбудителя колебаний - в процессе работы протекает соответственно регулируемый по своей амплитуде ток i возбуждения, вследствие чего создается необходимое для перемещения измерительной трубы магнитное поле. Сигнал управления или же возбуждающий сигнал, или его ток i возбуждения может быть, к примеру, гармоничным, многочастотным или же прямоугольным. Частота f возбуждения необходимого для поддержания изгибных колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10, тока возбуждения у представленного в примере осуществления изобретения измерительного преобразователя в предпочтительном варианте может быть выбрана или отрегулирована таким образом, что латерально колеблющаяся измерительная труба 10, по меньшей мере, предпочтительно, колеблется в режиме изгибных колебаний (в режиме изгибных колебаний первого порядка), при этом по своей длине полезных колебаний с единственной пучностью колебаний. Таким образом, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения сигнал i возбуждения - по меньшей мере, однако, доминирующий в отношении мощности сигнала и/или напряжения сигнала, вызывающий изгибные колебания измерительной трубы, полезный компонент данного сигнала i возбуждения - генерируется таким образом, что имеет частоту сигнала, которая соответствует резонансной частоте изгибных колебаний измерительной трубы в данный момент времени, к примеру, резонансной частоты режима изгибных колебаний первого порядка в данный момент времени, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба по своей длине полезных колебаний осуществляет изгибные колебания ровно с одной пучностью колебаний, так что, по меньшей мере, одна измерительная труба, будучи возбужденной, по меньшей мере, от одного возбудителя 41 колебаний к вибрациям в полезном режиме, то есть, по меньшей мере, частично осуществляет изгибные колебания с резонансной частотой в данный момент времени. Другими словами, частота возбуждения или же частота полезного режима, f, отрегулирована таким образом, что она максимально точно соответствует собственной частоте изгибных колебаний измерительной трубы 10 в основном режиме изгибных колебаний, и этот режим, по меньшей мере, предпочтительным образом активирован посредством возбуждающего сигнала. При использовании измерительной трубы, изготовленной из специальной стали, в частности, из хастеллоя, с калибром 29 мм, толщиной s стенки примерно 1,5 мм, длиной полезных колебаний примерно 420 мм и видимой длиной, измеренной между обоими концами измерительной трубы, в 350 мм, соответствующая основному режиму изгибных колебаний резонансная частота ее, к примеру, при плотности практически равной нулю, к примеру, при заполненной лишь воздухом измерительной трубе, составила бы примерно 490 Гц.
В представленном на фиг.4 и 5 примере осуществления изобретения посредством образованной измерительной трубой и противоколебательным контуром внутренней части измерительная труба 10 осуществляет активно генерированные посредством возбуждающего устройства изгибные колебания в предпочтительном варианте относительно противоколебательного контура 20, в частности, на общей частоте колебаний, в противофазе по отношению друг к другу. В случае одновременно, к примеру, дифференциально действующего не только на измерительную трубу, но и на противоколебательный контур, устройства возбуждения, и противоколебательный контур 20 в принудительном порядке побуждается при этом к синхронным консольным колебаниям, и, притом, таким образом, что он вибрирует с той же частотой, однако, по меньшей мере, частично вне фазы, в частности, в основном, в противофазе к колеблющейся в полезном режиме измерительной трубе 10. В частности, измерительная труба 10 и противоколебательный контур 20 при этом далее таким образом согласованы друг с другом или таким образом активированы, что в процессе работы, по меньшей мере, периодически и, по меньшей мере, частично, осуществляют одинаковые по частоте, однако, в основном, противофазные, изгибные колебания вокруг продольной оси L. Изгибные колебания могут быть осуществлены при этом таким образом, что имеют одинаковый режимный порядок и, тем самым, по меньшей мере, в условиях спокойной текучей среды, имеют, в основном, одинаковую форму; в другом случае применения двух измерительных труб, они, что является обычным для измерительных преобразователей обсуждаемого типа, посредством действующего, в частности, дифференциально, между обеими измерительными трубами 10, 10′, возбуждающего устройства активно возбуждается таким образом, что в процессе работы, по меньшей мере, периодически осуществляют одинаковые по величине, но противоположные по фазе, изгибные колебания вокруг продольной оси L. Другими словами, обе измерительные трубы 10, 10′ или измерительная труба 10 и противоколебательный контур 20 двигаются тогда, соответственно, по типу колеблющихся навстречу друг другу камертонных зубцов. Для этого случая в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один электромеханический возбудитель колебаний рассчитан для того, чтобы активировать или поддерживать одинаковые по величине, но противоположные по фазе, вибрации первой измерительной трубы и второй измерительной трубы, в частности, изгибные колебания каждой из измерительных труб вокруг якобы соединяющей соответствующий первый конец измерительной трубы и соответствующий второй конец измерительной трубы, воображаемой оси колебаний.
Для предусмотренного случая эксплуатации, когда по рабочему трубопроводу проходит текучая среда и, таким образом, значение массового расхода m отличается от нуля, посредством вибрирующей вышеописанным образом измерительной трубы 10 в протекающей среде индуцируются также силы Кориолиса. Они, в свою очередь, обратным образом воздействуют на измерительную трубу 10 и вызывают, тем самым, ее дополнительную, регистрируемую посредством датчиков, деформацию, и притом, в основном, в соответствии со следующей естественной формой собственных колебаний более высокого режимного порядка, чем полезный режим. Выявление в данный момент времени этого так называемого, перекрывающего активированный полезный режим с той же частотой, режима Кориолиса при этом, в частности, в отношении своей амплитуды, зависит и от массового расхода m в данный момент времени. В качестве режима Кориолиса, что является обычным для такого рода измерительных преобразователей с изогнутой измерительной трубой, может служить, к примеру, форма собственных колебаний антисимметричного режима скручивания, то есть та форма, при которой измерительная труба 10, как уже упоминалось ранее, осуществляет также крутильные колебания вокруг ориентированной перпендикулярно оси изгибных колебаний, воображаемой оси крутильных колебаний, которая якобы разрезает осевую линию измерительной трубы 10 в зоне половины длины волны колебаний.
1
Для регистрации колебаний, в частности, изгибных колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10, к примеру, также этих колебаний в режиме Кориолиса, измерительная труба имеет далее соответствующее сенсорное устройство 50. Оно включает в себя, как схематично представлено на фиг.4-7, расположенный - в данном случае, по меньшей мере, на расстоянии от возбудителя колебаний - по меньшей мере, на одной измерительной трубе 10, к примеру, электродинамический, первый датчик 51 колебаний, который подает выражающий собой вибрации измерительной трубы 10, служащий в качестве первого колебательного сигнала s измерительного преобразователя, колебательный измерительный сигнал, к примеру, соответствующего колебаниям напряжения или соответствующего колебаниям тока.
2
1
2
exc
1
2
exc
exc
В соответствии с вариантом усовершенствования изобретения сенсорное устройство имеет далее расположенный на расстоянии от первого датчика 51 колебаний, по меньшей мере, на одной измерительной трубе, в частности, электродинамический, второй датчик 52 колебаний, который также подает выражающий собой вибрации измерительной трубы 10, служащий в качестве второго колебательного сигнала s измерительного преобразователя, колебательный измерительный сигнал. Длина расположенной между двумя, к примеру, одинаковыми по конструкции, датчиками колебаний, в частности, в основном, вибрирующей в режиме свободных колебаний, зоны соответствующей, по меньшей мере, одной измерительной трубы соответствует при этом измерительной длине соответствующего измерительного преобразователя. Каждый из - в данном случае двух, обычно широкополосных - колебательных сигналов s, s измерительного преобразователя MW имеет при этом соответствующий полезному режиму компонент сигнала с соответствующей частоте f колебаний в данный момент времени вибрирующей в активно возбужденном полезном режиме, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10 частотой сигнала и с зависящим от фактического массового расхода протекающей, по меньшей мере, в одной измерительной трубе 20 текучей среды смещением по фазе относительно генерированного, к примеру, посредством системы ФАПЧ, в зависимости от существующей в устройстве возбуждения между, по меньшей мере, одним из колебательных измерительных сигналов s, s и током возбуждения разности фаз, сигнала i возбуждения. Даже в случае применения широкополосного сигнала i возбуждения, вследствие зачастую очень хорошего качества колебаний измерительного преобразователя MW, можно исходить из того, что соответствующий полезному режиму компонент каждого из колебательных сигналов превышает другой, в частности, соответствующий возможным внешним помехам и/или классифицируемый как помехи, компонент сигнала, и, тем самым, также является доминирующим, по меньшей мере, в диапазоне частот, соответствующем ширине полосы полезного режима.
1
2
1
2
В представленных здесь примерах осуществления изобретения, соответственно, первый датчик 51 колебаний со стороны впуска, а второй датчик 52 колебаний со стороны выпуска располагаются, по меньшей мере, на одной измерительной трубе 10, в частности, на таком же расстоянии, по меньшей мере, от одного возбудителя колебаний или от середины измерительной трубы 10, что и первый датчик колебаний. Что является обычным для такого рода, используемых в образованных как приборы для измерения колиолисова массового расхода измерительных системах, измерительных преобразователей вибрационного типа, первый датчик 51 колебаний и второй датчик 52 колебаний в соответствии с вариантом осуществления изобретения расположены далее в измерительном преобразователе, соответственно, на помещенной в возбудитель 41 колебаний стороне измерительной трубы. Второй датчик 52 колебаний может далее также располагаться в измерительном преобразователе на помещенной в первый датчик 51 колебаний стороне измерительной трубы. Датчики колебаний сенсорного устройства могут быть в предпочтительном варианте осуществлены, к тому же, таким образом, что подают колебательные сигналы одинакового типа, к примеру, соответственно, напряжение сигнала или ток сигнала. В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, как первый датчик колебаний, так и второй датчик колебаний установлены далее в измерительном преобразователе MW, соответственно, таким образом, что каждый из датчиков колебаний, по меньшей мере, предпочтительным образом, регистрирует вибрации, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10. Для описанного выше случая, когда внутренняя часть образована посредством измерительной трубы и соединенного с ней противоколебательного контура, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, как первый датчик колебаний, так и второй датчик колебаний осуществлены таким образом и таким образом установлены в измерительном преобразователе, что каждый из датчиков колебаний предпочтительным образом регистрирует колебания измерительной трубы относительно противоколебательного контура, к примеру, дифференциально, так что, тем самым, как первый колебательный сигнал s, так и второй колебательный сигнал s выражают собой, в частности, одинаковые по величине, но находящиеся в противофазе, колебательные движения, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10 относительно противоколебательного контура 20. Для другого описанного случая, когда внутренняя часть образована посредством двух, в частности, осуществляющих в процессе работы одинаковые по величине, но находящиеся в противофазе колебания, измерительных труб, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения как первый датчик колебаний, так и второй датчик колебаний осуществлены таким образом и таким образом установлены в измерительной трубе, что каждый из датчиков колебаний в предпочтительном варианте, к примеру, дифференциально, регистрирует колебания первой измерительной трубы 10 относительно второй измерительной трубы 10′, так что, тем самым, как первый колебательный сигнал s, так и второй колебательный сигнал s выражают собой, в частности, одинаковые по величине, но находящиеся в противофазе изгибные колебания двух измерительных труб относительно друг друга, в частности, таким образом, что - и это является обычным для традиционных измерительных преобразователей - генерированный посредством первого датчика колебаний первый колебательный сигнал выражает собой вибрации со стороны впуска первой измерительной трубы относительно второй измерительной трубы, а генерированный посредством второго датчика колебаний второй колебательный сигнал выражает собой вибрации с выпускной стороны первой измерительной трубы относительно второй измерительной трубы. В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения предусмотрено далее, что сенсорное устройство имеет ровно два датчика колебаний, то есть дополнительно к первому и второму датчикам колебаний не имеет никаких других датчиков колебаний и, тем самым, в отношении используемых компонентов соответствует традиционным сенсорным устройствам для измерительных преобразователей обсуждаемого типа.
exc
1
2
Подаваемые от сенсорного устройства - в данном случае служащие в качестве первого или второго колебательного сигнала - колебательные измерительные сигналы, которые, соответственно, имеют компонент сигнала с соответствующей частоте колебаний, f, вибрирующей в активно возбужденном полезном режиме в данный момент времени, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10, частотой сигнала, подаются, как показано на фиг.3, на электронный преобразователь ME, и затем на предусмотренную там схему измерения и оценки результатов µC, где они посредством соответствующей схемы FE входа сначала предварительно обрабатываются, в частности, предварительно усиливаются, фильтруются и оцифровываются, чтобы затем они могли быть соответствующим образом оценены. В качестве схемы FE входа, а также в качестве схемы измерения и оценки результатов µC могут быть использованы при этом применяемые в традиционных приборах для измерения кориолисова массового расхода с целью преобразования колебательных сигналов или для определения норм массового расхода и/или суммированных массовых расходов и т.д., уже использованные и утвержденные схемные технологии, к примеру, и технологии в соответствии с упомянутым вначале уровнем техники. В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения схема измерения и оценки результатов µC реализована, в соответствии с этим, также посредством предусмотренного в электронном преобразователе ME, к примеру, реализованного посредством цифрового процессора (DSP) обработки сигналов, микрокомпьютера, и посредством соответствующим образом реализованного и срабатывающего в нем программного кода. Программные коды могут надежно сохраняться, к примеру, в памяти энергонезависимого запоминающего устройства EEPROM микрокомпьютера и при его запуске могут загружаться, к примеру, в память интегрированного в микропроцессор, энергозависимого запоминающего устройства RAM. Пригодными для такого рода применений процессорами являются, к примеру, процессоры типа TMS320VC33, предлагаемые на рынке фирмой Texas Instruments Inc. При этом практически подразумевается то, что колебательные сигналы s, s, как уже пояснено, для обработки в микрокомпьютере должны быть преобразованы посредством соответствующего аналого-цифрового преобразователя A/D электронного преобразователя ME в соответствующие цифровые сигналы, см. для этого, к примеру, упомянутые раннее документы US-B 63 11 136 или US-A 60 73495, или же вышеупомянутый измерительный преобразователь серии «PROMASS 83».
KV
exc
У измерительной системы в соответствии с изобретением электронный преобразователь NE, как уже упоминалось ранее, служит, в частности, и для того, чтобы посредством, по меньшей мере, одного колебательного сигнала генерировать также декларируемый в качестве сигнала тревоги, сигнал X кавитации, который, к примеру, визуально или с возможностью акустического восприятия сигнализирует о возникновении, по меньшей мере, мешающей или нежелательной кавитации в текучей среде. В частности, электронный преобразователь МБ ориентирован на то, чтобы генерировать сообщение о кавитации на основании первого компонента данного колебательного сигнала, которое выражает собой режим изгибных колебаний, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба осуществляет изгибные колебания, по меньшей мере, с одной пучностью колебаний более, чем при изгибных колебаниях в активно возбужденном посредством устройства возбуждения полезном режиме, в случае использования режима изгибных колебаний в качестве полезного режима, то есть изгибных колебаний, по меньшей мере, с двумя пучностями колебаний. К примеру, тем самым, частота возбуждающего сигнала i или его полезный компонент может соответствовать резонансной частоте в данный момент времени упомянутого режима изгибных колебаний первого порядка, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба по своей длине полезных колебаний осуществляет изгибные колебания ровно с одной пучностью колебаний, и первый компонент колебательного сигнала, как представлено на фиг.8, на основании экспериментально определенного спектра возникающей в текучей среде кавитации для колебательного сигнала, имеет частоту сигнала, которая больше, чем соответствующая резонансной частоте режима изгибных колебаний первого порядка в данный момент времени, частоте возбуждающего сигнала, к примеру, резонансной частоты в данный момент времени присущего измерительной трубе естественного режима изгибных колебаний, в котором измерительная труба осуществляет изгибные колебания ровно с одной пучностью колебаний более, чем при изгибных колебаниях в полезном режиме. При последнем из двух, естественном режиме изгибных колебаний речь может идти, таким образом, к примеру, о естественном режиме изгибных колебаний (режим изгибных колебаний второго порядка), в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба по своей длине полезных колебаний осуществляет изгибные колебания ровно с двумя пучностями колебаний, то есть, о режиме Кориолиса. В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения электронный преобразователь ME настроен при этом таким образом, что генерирует сообщение о кавитации, разумеется, лишь тогда, когда значение напряжения сигнала первого компонента колебательного сигнала превышает заданное для этого, к примеру, записанное в память электронного преобразователя и/или в процессе работы изменяемое за счет соответствующего ввода со стороны пользователя, предельное значение THR1.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения электронный преобразователь ME генерирует сообщение о кавитации, к тому же, также посредством второго компонента колебательного сигнала, который выражает собой режим изгибных колебаний, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба осуществляет изгибные колебания, по меньшей мере, с одной пучностью колебаний более, чем при выраженном посредством первого компонента сигнала режиме изгибных колебании, то есть, к примеру, с тремя или более пучностями колебаний. Не в последнюю очередь, для вышеупомянутого случая, когда первый компонент сигнала уже выражает собой изгибные колебания во втором режиме изгибных колебаний, а именно, на его собственной частоте в данный момент времени, второй компонент колебательного сигнала может иметь, к примеру, частоту сигнала, и, таким образом, в качестве второго компонента сигнала может быть использован тот спектральный компонент колебательного сигнала, который соответствует резонансной частоте в данный момент времени того режима изгибных колебании третьего порядка, в котором, по меньшей мере, одна вибрирующая измерительная труба осуществляет изгибные колебания с ровно двумя пучностями колебаний более, чем при изгибных колебаниях в полезном режиме. В частности, при этом предусмотрено или электронный преобразователь ME ориентирован таким образом, что сообщение о кавитации генерируется электронным преобразователем ME лишь тогда, когда значение напряжения второго компонента колебательного сигнала не превышает заданное для этого, к примеру, опять же изменяемое в процессе работы и/или зависящее от напряжения сигнала первого компонента колебательного сигнала в данный момент времени, предельное значение THR2. Для лежащей в основе представленных на фиг.8 характеристик конфигурации измерительного датчика можно было бы констатировать далее, что предельное значение THR1 для напряжения первого компонента колебательного сигнала в предпочтительном варианте, не в последнюю очередь также с целью предотвращения возможных ложных сигналов тревоги, должно быть выбрано таким образом, а, в случае необходимости, также посредством соответствующей периодической адаптации в процессе работы измерительной системы, чтобы оно было, к примеру, более чем вдвое больше значения напряжения второго компонента колебательного сигнала в данный момент времени, или, что предельное значение THR1 для напряжения первого компонента колебательного сигнала и предельное значение THR2 для напряжении второго компонента колебательного сигнала должны быть выбраны таким образом, чтобы соотношение предельных значений, определенное посредством соотношения предельного значения для напряжения первого компонента колебательного сигнала и предельного значения для напряжения второго компонента колебательного сигнала было больше единицы, то есть, к примеру, больше двух. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, электронный преобразователь ME может быть, к примеру, также настроен таким образом, что генерирует сообщение о кавитации лишь тогда, когда соотношение напряжений сигналов, определенное посредством соотношения значения напряжения первого компонента колебательного сигнала и значения напряжения второго компонента колебательного сигнала превышает заданное для данного соотношения напряжений сигналов, к примеру, опять же изменяемое в процессе работы, и/или зависящее от напряжения первого компонента колебательного сигнала в данный момент времени, и/или от напряжения второго компонента колебательного сигнала в данный момент времени, предельное значение. Данное предельное значение для соотношения напряжений сигналов может быть соответствующим образом выбрано опять же больше единицы или больше двух.
p1
Ref
p1
p2
krit
Ref
p2
p1
Так как возникновение кавитации, не в последнюю очередь, может быть обусловлено также самим измерительным преобразователем или провоцируемым, тем самым, в протекающей среде падением давления, электронный преобразователь в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретении настроен на то, чтобы, что предлагается также в собственных, не опубликованных ранее, немецких патентных заявках DE 102010000759.5, DE 102010000760.9 или DE 102010000761.7, посредством первого колебательного сигнала и/или посредством сигнала возбуждения, а также с использованием удерживаемого, к примеру, в памяти предусмотренного в электронном преобразователе энергозависимого запоминающего устройства RAM, первого измеренного значения X давления, которое выражает собой, к примеру, доминирующее в протекающей среде против течения на впускном конце измерительного преобразователя или по течению на выпускном конце измерительного преобразователя, в частности, статическое, первое давление p, генерировать отличное от данного измеренного значения X давления второе измеренное значение X давления, которое выражает собой доминирующее в протекающей среде, статическое второе давление P. Под выражающим собой первое измеренное значение давлением p может пониматься, к примеру, задаваемое посредством транспортирующего текучую среду, соответствующим образом настроенного насоса и/или посредством соответствующим образом настроенного клапана, статическое давление с впускной стороны или с выпускной стороны измерительного преобразователя, в то время как давлением, выраженным через второе измеренное значение X давления, может являться, к примеру, доминирующее внутри протекающей через измерительный преобразователь среды, минимальное, или возникающее по направлению к впускному концу измерительного преобразователя, для измерительной системы в целом классифицируемое как критическое, статическое давление. Первое измеренное значение X давления может быть очень просто определено, в соответствии с этим, посредством того, что, к примеру, в процессе работы от упомянутой вышестоящей системы обработки данных передается на электронный преобразователь, и/или от непосредственно подсоединенного к электронному преобразователю, относящегося к измерительной системе датчика давления передается на нее, и тут же записывается в память упомянутого энергозависимого запоминающего устройства RAM и/или энергонезависимого запоминающего устройства EEPROM.
p1
Поэтому, измерительная система в соответствии с вариантом усовершенствования изобретения включает в себя далее взаимодействующий в процессе работы с электронным преобразователем, к примеру, через непосредственную точечную связь и/или беспроводным способом по радиосвязи, датчик давления для регистрации, к примеру, против направления течения на впускном конце измерительного преобразователя или по направлению течения на выпускном конце измерительного преобразователя, доминирующего в проводящем текучую среду трубопроводе, статического давления. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, измеренное значение X давления может быть определено, однако, также, к примеру, с применением известного, в частности, из упомянутых ранее документов US-B 68 68 740, US-A 57 34 112, US-A 55 76 500, US-A 2008/0034893 или WO-A 95/29386, WO-A 95/16897, способа измерения давления, посредством электронного преобразователя, непосредственно при помощи, по меньшей мере, одного из колебательных сигналов измерительного преобразователя.
p2
p2
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения электронный преобразователь предусмотрен далее для того, чтобы базируясь на определенном втором измеренном значении X давления, контролировать измерительную систему или присоединенную к ней систему трубопроводов на критические для процесса работы состояния, к примеру, масштаб неизбежно провоцируемого самим измерительным преобразователем падения давления в протекающей среде и/или сопровождающий его риск кавитации в протекающей среде, вследствие слишком сильного падения давления. С учетом этого, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения электронный преобразователь рассчитан далее на то, чтобы генерировать сообщение о кавитации также с использованием второго измеренного значения X давления, к примеру, таким образом, что функциональность электронного преобразователя по генерированию сообщения о кавитации активируется лишь при превышении максимально допустимого значения падения давления, то есть, таким образом, сообщение о кавитации может быть генерировано лишь для той ситуации, и/или таким образом, что в случае не достижения максимально допустимого значения падения давления функциональность электронного преобразователя по генерированию сообщения о кавитации деактивируется настолько, что сообщение о кавитации не генерируется, несмотря на то, что первый компонент сигнала сначала обуславливал бы это. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, электронный преобразователь может быть настроен далее на то, чтобы генерировать сигнал тревоги, который надлежащим образом сигнализирует о слишком низком статическом давлении в протекающей среде, и/или о не достижении предварительно определенного, минимального допустимого, статического давления в текучей среде, и/или, к примеру, о только лишь намечающемся возникновении кавитации в текучей среде, к примеру, в окружающей среде измерительной трубы, визуально или с возможностью акустического восприятия. Сигнал тревоги может быть зрительно передан, к примеру, через упомянутый элемент HMI индикации и управления по месту, и/или на слух посредством звукового сигнала, управляемого с помощью измерительной системы.
p2
ΔP
total
Для генерирования второго измеренного значения X давления в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения предусмотрено, что электронный преобразователь с использованием, по меньшей мере, одного, поданного от измерительного преобразователя, колебательного измерительного сигнала, и/или на основании сигнала возбуждения определяет измеренное значение X разности давлений, которое выражает собой определенное течением в измерительном преобразователе падение давления или возникающую между двумя заданными нулевыми точками в протекающей среде разность давлений, к примеру, таким образом, что первая из двух нулевых точек локализована с впускной стороны в измерительном преобразователе, а вторая из двух нулевых точек локализована с выпускной стороны в измерительной преобразователе и, таким образом, определяется уменьшаемая в целом посредством измерительного преобразователя разность давлений, Δp. В качестве альтернативы этому, вторая нулевая точка может быть, однако, размещена таким образом, что настроена, как и следовало ожидать, непосредственно в зоне минимального статического давления в измерительном преобразователе, то есть, в зоне повышенного риска кавитации.
p1
p2
p1
p1
p1
p1
p1
total
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>p</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>p</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>P</mi></mrow></msub></mrow>
На основании измеренного значения разности давлений, а также сохраненного в памяти первого измеренного значение X давления, посредством электронного преобразователя может быть генерировано второе измеренное значение X давления, к примеру, посредством функции:
. Для случая, когда первое измеренное значение X давления выражает собой не точно то давление в текучей среде, которое соответствует одной из двух, лежащих в основе измеренного значения разности давления, нулевых точек, к примеру, потому что подающий измеренное значение X давления датчик давления или подающий измеренное значение X давления насос с управлением удалены от впускного конца измерительного преобразователя, измеренное значение X давления следует, естественно, соответствующим образом пересчитать на нулевую точку, к примеру, посредством соответствующего вычитания или добавления возникающего между соответствующим измеренному значению X давления местом измерения и определенной посредством калибровки измерительной системы нулевой точкой, известного падения давления. Измеренное значение разности давлений может быть использовано далее и для того, чтобы в процессе работы контролировать измерительный преобразователь или его понижающее давление воздействие на поток. Поэтому, электронный преобразователь в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения рассчитан на то, чтобы при использовании измеренного значения разности давлений в случае необходимости генерировать сигнал тревоги, который соответствующим образом сигнализирует о превышении определенного заранее, максимально допустимого понижения статического давления в протекающей через измерительный преобразователь текучей среде, и/или о спровоцированном измерительным преобразователем, слишком сильном падении давления, Δp, в текучей среде, к примеру, по месту визуально или с возможностью акустического восприятия.
ΔP
Re
Re
Re
Само измеренное значение X разности давлений может быть определено, к примеру, в соответствии с описанным в US-B 73 05 892 или US-B 71 34 348, производимым посредством измерительного преобразователя вибрационного типа, способа измерения разности давлений, к примеру, таким образом, что используемое в качестве измеренного значения разности давлений значение падения давления определяется на основании ответа в форме колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы на мультимодальное возбуждение колебаний, а также заложенной в электронный преобразователь физико-математической модели динамики - осуществленной в данном случае в виде прибора для измерения массового расхода - измерительной системы в проходящей через измерительный преобразователь текучей среде. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, и посредством второго колебательного сигнала, а также с учетом определенного для текучей среды числа Рейнольдса, между двумя заданными, локализованными, к примеру, также внутри измерительного преобразователя, нулевыми точками, можно измерять возникающую в текучей среде разность давлений, к примеру, спровоцированное со стороны самого измерительного преобразователя падение давления в текучей среде. Для этого электронный преобразователь генерирует посредством первого и второго измерительных сигналов, а также с применением сохраненного в памяти, к примеру, в энергозависимом запоминающем устройстве RAM, измеренного значения X числа Рейнольдса, которое выражает собой число Рейнольдса, Re, для проходящей в измерительном преобразователе текучей среды. Измеренное значение X числа Рейнольдса может быть, к примеру, в процессе работы генерировано посредством сигнала возбуждения и/или посредством, по меньшей мере, одного из колебательных сигналов, к примеру, в соответствии с одним из описанных в упомянутом ранее документе US-B 65 13 393 способе, непосредственно в электронном преобразователе ME. В альтернативном варианте или в дополнение к этому измеренное значение X числа Рейнольдса, однако, к примеру, также посредством упомянутой электронной системы обработки данных может быть передано на электронный преобразователь ME.
Re
Ekin
2
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения электронный преобразователь определяет измеренное значение разности давлений с использованием измеренного значения X числа Рейнольдса, а также сохраненного в памяти измерительной системы, к примеру, опять же в энергозависимом запоминающем устройстве RAM, измеренного значения X энергии течения, которое выражает собой зависящую от плотности, ρ, и скорости течения, U, проходящей через измерительный преобразователь текучей среды, кинетическую энергию, ρU проходящей через измерительный преобразователь текучей среды. Для этого в электронном преобразователе реализован соответствующий алгоритм расчета, который, базируясь на представленном на фиг.9 уравнении:
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Re</mi></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow></msup><mo stretchy="false">)</mo><mo>⋅</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>E</mi><mi>k</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>ξ</mi></msub></mrow>
2
генерирует измеренное значение разности давлений, где
являются предварительно экспериментально установленными, в частности, в ходе калибровки измерительной системы и/или посредством автоматизированных расчетов, к примеру, посредством расчетов по методу конечных элементов (FEM) или расчетов с использованием кодов численного моделирования динамики текучих сред (CFD), в частности, сохраненными в памяти электронного преобразователя в виде постоянных величин, параметрами измерительной системы, которые, в конечном счете, определяют также соответствующее место лежащих в основе определяемой разности давлений нулевых точек. Образованная посредством этих параметров измерительной системы функция, один из примеров которой, определенный посредством экспериментальных опытов, представлен на фиг.10, представляет собой, так сказать, характеристическую кривую зависимости между действительным в данный момент времени или фактическим числом Re Рейнольдса текучей среды и зависящим от него, соотнесенным с кинетической энергией, ρU, в данный момент времени, проходящей через измерительный преобразователь текучей среды, специфическим падением давления, генерированные внутри электронного преобразователя и обозначенные далее как коэффициенты
падения давления значения функции:
<mrow><msub><mi>X</mi><mi>ξ</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Re</mi></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow></msup></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow>
ΔP
total
ΔP
max
max
max
p2
которой зависят лишь от числа Рейнольдса в данный момент времени. Определяющие характеристическую кривую падения давления параметры
измерительной системы могут быть выбраны, к примеру, таким образом, что первая из нулевых точек локализована в - образованном в данном случае посредством первого конца корпуса измерительного преобразователя - впускном конце #111 измерительного преобразователя и, что вторая из нулевых точек локализована в - образованном в данном случае посредством второго конца корпуса измерительного преобразователя - выпускном конце #112 измерительного преобразователя, так что, тем самым, измеренное значение X разности давлений, в итоге, выражает собой возникающую в текучей среде в целом на участке от впускного конца до выпускного конца разность давлений, Δp, см. фиг.11,12 и 13. Параметры измерительной системы и, тем самым, нулевые точки могут быть, к примеру, выбраны таким образом, что измеренное значение X разности давлений, представленное на фиг.10, непосредственно выражает собой максимальное падение Δp давления, в протекающей внутри измерительного преобразователя текучей среде. Это максимальное падение Δp давления возникает у измерительных преобразователей обсуждаемого типа, также на основании представленных на фиг.13 для измерительных преобразователей обсуждаемого типа профилей потери давления, между образованным посредством первого конца корпуса впускным концом #111 измерительного преобразователя и локализованной в направлении против образованного посредством второго конца корпуса выпускного конца #112 измерительного преобразователя зоной повышенной турбулентности. Для этого случая, когда одна из двух нулевых точек, за счет соответствующего выбора параметров измерительной системы для коэффициентов падения давления или характеристической кривой падения давления, помещена на заранее точно определенное место минимального давления (Δp=Δp) внутри протекающей через измерительный преобразователь текучей среды, второе измеренное значение X давления может быть измерено таким образом, что выражает собой минимальное статическое давление внутри протекающей через измерительный преобразователь текучей среды и, таким образом, в процессе работы измерительной системы без затруднений устанавливается, следует ли внутри измерительного преобразователя или при необходимости также непосредственно в расположенной в направлении против него зоне выхода присоединенного трубопровода принимать в расчет недопустимо низкое статическое давление в протекающей среде.
<mrow><msub><mi>X</mi><mi>ξ</mi></msub></mrow>
С учетом характеристической кривой падения давления или коэффициентов
падения давления, предложенная для определения измеренного значения разности давлений функциональная зависимость может быть далее упрощена до уравнения:
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>X</mi><mi>ζ</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>E</mi><mi>k</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub></mrow>
p2
ΔP
Ekin
Re
1
2
1
2
m
1
2
m
1
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>ϕ</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>ϕ</mi></mrow>
Схема µС измерения и оценки результатов служит далее в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения для того, чтобы с целью определения второго измеренного значения X давления, в частности, и для определения необходимого для этого измеренного значения X разности давлений, и/или необходимого для этого измеренного значения X энергии течения, и/или необходимого для этого измеренного значения X числа Рейнольдса, с использованием поданных от сенсорного устройства 50 колебательных сигналов s, s, к примеру, на основании определенной между генерированными при частично колеблющейся в полезном режиме и в режиме Кориолиса измерительной трубе 10 колебательными сигналами s, s первого и второго датчиков 51, 52 колебаний, разности фаз, периодически определять измеренное значение X массового расхода, который максимально точно выражает собой измеряемые нормы массового расхода m проведенной через измерительный преобразователь текучей среды. Для этого схема измерения и оценки результатов в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения в процессе работы периодически генерирует измеренное значение
разности фаз, которое выражает собой в данный момент времени существующую между первым колебательным сигналом s и вторым колебательным сигналом s разность фаз,
. Расчет измеренного значения X массового расхода может осуществляться с использованием также предварительно сохраненного в электронном преобразователе, выражающего собой частоту колебаний вибраций, к примеру, вышеупомянутых изгибных колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10 в полезном режиме, измеренного значения X частоты, тем самым, к примеру, основанного на известном уравнении:
<mrow><msub><mi>X</mi><mi>m</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mi>m</mi></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>ϕ</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mi>f</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
m
f
f
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>ϕ</mi></mrow></msub></mrow>
где K является предварительно экспериментально определенным, к примеру, в ходе калибровки измерительной системы и/или посредством автоматизированных расчетов, к примеру, в энергонезависимом запоминающем устройстве, в качестве постоянной величины сохраненным в памяти параметром измерительной системы, который соответствующим образом отображает в данном случае зависимость между частным измеренного значения
разности фаз и измеренного значения X частоты и измеряемой нормой массового расхода, m. Само измеренное значение X частоты может быть простым и известным специалисту способом определено, к примеру, на основании генерированных сенсорным устройством колебательных сигналов или же на основании, по меньшей мере, одного питающего устройство возбуждения сигнала возбуждения.
ρ
η
m
ρ
ΔP
Ekin
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения предусмотрено далее, что электронный преобразователь сохраняет, к примеру, в энергозависимом запоминающем устройстве RAM, измеренное значение X плотности, которое выражает собой измеряемую плотность ρ текучей среды в данный момент времени, и/или измеренное значение X вязкости, которое выражает собой вязкость текучей среды в данный момент времени. Базируясь на измеренном значении X массового расхода и на измеренном значении X плотности можно посредством электронного преобразователя установить необходимое для определения измеренного значения X разности давлений измеренное значение X энергии течения, к примеру, посредством преобразования уравнения:
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>E</mi><mi>k</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>E</mi><mi>k</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>X</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mi>ρ</mi></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
m
ΔP
Re
в то время как, при использовании измеренного значения X массового расхода и измеренного значения Xη, вязкости в электронном преобразователе можно легко установить необходимое для определения измеренного значения X разности давлений измеренное значение X числа Рейнольдса, к примеру, на основании уравнения:
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Re</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>Re</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>X</mi><mi>m</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mi>η</mi></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
Ekin
Re
Соответствующие параметры K или K измерительной системы зависят, в основном, от фактического сечения измерительного преобразователя и могут быть заранее без затруднений, к примеру, опять же в ходе калибровки измерительной системы и/или посредством автоматизированных расчетов, экспериментально определены и записаны в электронный преобразователь в виде специфических для данной системы измерения постоянных величин.
ΔP
С учетом вышеупомянутых функциональных взаимосвязей измеренное значение X разности давлений может быть определено также на основании следующих уравнений;
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>X</mi><mi>ξ</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>E</mi><mi>k</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>X</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mi>ρ</mi></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Re</mi></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow></msup><mo stretchy="false">)</mo><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>E</mi><mi>k</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>X</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mi>ρ</mi></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">[</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>Re</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>X</mi><mi>m</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mi>η</mi></msub></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow></msup><mo stretchy="false">]</mo><mo>⋅</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>E</mi><mi>k</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">[</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>Re</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>X</mi><mi>m</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mi>η</mi></msub></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow></msup><mo stretchy="false">]</mo><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>E</mi><mi>k</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>X</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mi>p</mi></msub></mrow></mfrac><mo>.</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ξ</mi><mo>,</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow>
Ekin
Re
2
Вышеуказанные, необходимые для определения измеренного значения разности давлений параметры
измерительной системы и, соответственно, K или K требуемых определенных течений с известными числами Рейнольдса, Re, известной кинетической энергией, pU, и известным характером изменения давления, могут быть достаточно точно и просто реализованы на соответствующих калибровочных устройствах, к примеру, посредством известных в отношении свойств потока калибровочных текучих сред, к примеру, воды, глицерина и т.д., которые посредством соответствующим образом регулируемых насосов подаются, соответственно, к калибруемой измерительной системе в виде подводимого потока. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, необходимые для определения параметров измерительной системы параметры потока, такие как число Рейнольдса, кинетическая энергия, разность давлений и т.д., могут быть определены также, к примеру, посредством измерительной техники системы измерения разности давлений, которая совместно с калибруемой измерительной системой образует одну из предложенных в вышеупомянутом документе US-B 74 06 878 измерительных систем, и на которую с целью гидравлической калибровки подаются потоки с соответствующим образом изменяемыми нормами массового расхода, плотности и вязкости.
ΔP
1
2
При использовании измеренного значения X разности давлений возможно, к тому же, также в процессе работы соответствующим образом корректировать разность фаз между колебательными сигналами s, s, на которую в известной степени также воздействуют режимы давления в текучей среде, или же корректировать частоту колебаний, на которую также оказывается воздействие, с целью повышения точности измерений значения массового расхода и/или плотности.
ρ
Схема измерения и оценки результатов измерительной системы в соответствии с изобретением служит далее в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения для того, чтобы, исходя из частоты колебаний, выраженной посредством измеренного значения Xf частоты в данный момент времени, известным специалисту способом дополнительно генерировать также необходимое для определения измеренного значения разности давлений измеренное значение плотности X, к примеру, на основании уравнения:
<mrow><msub><mi>X</mi><mi>ρ</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ρ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ρ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>X</mi><mi>f</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ρ</mi><mo>,</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>ρ</mi><mo>,</mo><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
f
где
являются предварительно экспериментально определенными, к примеру, сохраненными в памяти энергонезависимого запоминающего устройства RAM, в качестве постоянной величины, параметрами измерительной системы, которые соответствующим образом отображают зависимость между выраженной посредством измеренного значения X частоты частотой колебаний и измеряемой плотностью ρ.
η
В альтернативном варианте или в дополнение к этому, схема оценки результатов, являющейся обычным для встроенных измерительных приборов обсуждаемого типа, в случае необходимости, может использоваться для того, чтобы устанавливать необходимое для определения измеренной разности давлений измеренное значение Х вязкости, см. для этого также вышеупомянутые US-B 72 84 449, US-B 70 17 424, US-B 69 10 366, US-B 68 40 109, US-A 55 76 500 или US-B 66 51 513. Для определения требуемой для установления вязкости энергии возбуждения или мощности возбуждения, или же затухания, подходит при этом, к примеру, подаваемый схемой управления электронного преобразователя возбуждающий сигнал, в частности, амплитуда и частота генерирующей полезный режим составляющей тока, или же амплитуда общего, в случае необходимости, также нормированного на определенную, на основании, по меньшей мере, одного колебательного сигнала амплитуду колебаний, тока возбуждения. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, служащий для регулировки сигнала возбуждения или тока возбуждения, сохраненный в памяти сигнал возбуждения или, к примеру, в случае возбуждении вибраций, по меньшей мере, одной измерительной трубы, посредством тока возбуждения жестко заданной или отрегулированной на постоянную величину амплитуды, по меньшей мере, один из колебательных сигналов, в частности, его амплитуда, может служить, однако, также как мера необходимой для определения измеренного значения вязкости энергии возбуждения или мощности возбуждения, или же затухания.
ΔP
Вышеупомянутые, в частности, служащие, соответственно, также для получения измеренного значения X разности давлений или других, вышеупомянутых измеренных значений, расчетные функции могут быть очень просто реализованы, к примеру, посредством упомянутого выше микрокомпьютера схемы µC оценки результатов или, к примеру, также, соответственно, предусмотренного в нем, цифрового процессора обработки сигналов DSP. Разработка и реализация алгоритмов, соответствующих описанным выше формулам или, к примеру, воспроизводящих также принцип действия упомянутой схемы регулировки амплитуды или частоты для устройства возбуждения, а также их перевод в соответствующим образом исполняемый в электронном преобразователе программный код, известны специалисту и не требуют, поэтому - во всяком случае, в рамках предложенного на рассмотрение изобретения - никаких дополнительных разъяснений. Разумеется, вышеуказанные формулы или другие, реализуемые посредством электронного преобразователя функции измерительной системы, могут быть реализованы в электронном преобразователе ME также без затруднений, полностью или частично, посредством соответствующих, отдельно выполненных и/или гибридных, то есть, комбинированных аналого-цифровых вычислительных схем.