ВИБРАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, А ТАКЖЕ ПОТОЧНЫЙ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С УКАЗАННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
VIBRATORY SENSOR, AND FLOW MONITORING AND METERING INSTRUMENT WITH SAID SENSOR

Изобретение относится к вибрационному измерительному преобразователю для измерения проходящей по трубопроводу текучей среды, в частности газа, жидкости, порошка или других текучих материалов, в частности, для измерения плотности и/или массового расхода, а также, в частности, суммарного за интервал времени массового расхода носителя, протекающей в трубопроводе, по меньшей мере, временно, с интенсивностью расхода более 2200 т/ч, в частности, более 2500 т/ч. Кроме того, изобретение относится к поточному контрольно-измерительному прибору с таким преобразователем.
В технологии процесса измерений и автоматизации для измерения физических параметров, таких как массовый расход, плотность и/или вязкость, текущих в трубопроводах носителя часто используются такие поточные контрольно-измерительные приборы, которые посредством вибрационного преобразователя, сквозь который протекает носитель, и подключенной к нему измерительной и операционной схемы вызывают в носителе реактивные силы, такие как связанные с массовым расходом Кориолисовые силы, связанные с плотностью среды силы инерции и/или связанные с вязкостью среды силы трения и т.д., и генерируют производный от них измерительный сигнал, характеризующий соответствующий массовый расход, соответствующую вязкость и/или соответствующую плотность носителя. Подобные преобразователи, в частности, выполненные как Кориолисов преобразователь массового расхода или Кориолисов преобразователь массового расхода и плотности подробно и в деталях описаны, например, в ЕР-А 1001254, ЕР-А 553939, US-A 4793191, US-A 2002/0157479, US-A 2006/0150750, US-A 2007/0151368, US-A 5370002, US-A 5796011, US-B 6308580, US-B 6415668, US-B 6711958, US-B 6920798, US-B 7134347, US-B 7392709, или в WO-A 03/027616.
Каждый преобразователь имеет корпус преобразователя, в котором на стороне входа расположен первый торец корпуса, сформированный, по меньшей мере, частично, имеющим ровно два расположенных с интервалом друг от друга круговые цилиндрические или конические порты потока первым делителем потока, и на стороне выхода второй торец корпуса, сформированный вторым делителем потока, имеющим, по крайней мере, частично ровно два расположенных с интервалом друг от друга порта потока. У некоторых, раскрытых в US-A 5796011, US-B 7350421, или US-A 2007/0151368 преобразователей корпус датчика имеет толстостенный трубчатый сегмент круговой цилиндрической формы, образующий, по меньшей мере, один средний сегмент корпуса преобразователя.
Кроме этого, для, по меньшей мере, временно текущего носителя каждый преобразователь включает ровно по две гидродинамические параллельно подключенные измерительные трубки из металла, в частности, из стали или титана, которые размещаются внутри корпуса преобразователя и закреплены в нем, с возможностью вибрировать за счет вышеупомянутых делителей потока. Первая из двух, как правило, конструктивно идентичных и проходящих параллельно друг к другу измерительных трубок вставлена на стороне входа первым торцом измерительной трубки в первый порт потока первого делителя потока на стороне входа и на стороне выхода вторым торцом измерительной трубки в первый порт потока второго делителя потока на стороне выхода, а вторая измерительная трубка вставлена на стороне входа первым торцом измерительной трубки во второй порт потока первого делителя потока и на стороне выхода вторым торцом измерительной трубки во второй порт потока второго делителя потока на стороне выхода. Каждый делитель потока имеет, кроме этого, по одному фланцу с уплотнительной поверхностью для герметичного подключения преобразователя к подводящему среду к преобразователю или к отводящему среду от преобразователя трубчатому сегменту трубопровода.
Измерительные трубки для создания указанных реактивных сил приводятся в вибрацию посредством предназначенной для производства или поддержания механических колебаний, в частности, изгибных колебаний измерительных трубок в так называемом приводном или рабочем режиме конфигурацией возбудителей. Колебания в рабочем режиме, как правило, в частности, при использовании измерительного преобразователя в виде Кориолисового преобразователя массового расхода и/или плотности, по меньшей мере, частично, выполняются как продольные изгибные колебания, на которые в случае протекания среды в измерительных трубках и, как следствие, индуцированных в среде сил Кориолиса накладываются дополнительные колебания такой же частоты в так называемом Кориолисовом режиме. Конфигурация возбудителей, как правило, электродинамическая, в случае использования прямых измерительных трубок выполняется таким образом, что обе измерительные трубки в рабочем режиме, по меньшей мере, частично, в частности, также главным образом, приводятся в противофазные изгибные колебания в общей плоскости колебаний дифференцировано, т.е. путем воздействия возбудительных сил одновременно вдоль одной общей линии, но в противоположных направлениях.
Для фиксации вибраций измерительных трубок, в частности вызванных конфигурацией возбудителей изгибных колебаний, и для генерирования характеризующих вибрации сигналов измерения колебаний измерительные преобразователи имеют по одному сенсорному контуру, как правило, также электродинамическому, реагирующему на относительные движения измерительных трубок. Как правило, сенсорный контур состоит из одного датчика колебаний на стороне входа, фиксирующего колебания измерительных трубок дифференцировано, т.е. только относительные колебания измерительных трубок, и одного фиксирующего колебания измерительных трубок дифференцировано датчика колебаний на стороне выхода. Каждый из, как правило, конструктивно идентичных, датчиков колебаний состоит из одного закрепленного на первой измерительной трубке постоянного магнита и одной цилиндрической катушки, закрепленной на второй измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле.
Во время работы указанная внутренняя часть измерительного преобразователя, включающая две измерительные трубки и закрепленные на них возбудительный и сенсорный контуры, приводится с помощью электромеханического возбудительного контура в механические колебания, по меньшей мере, временно в рабочем режиме, по меньшей мере, на одной доминирующей рабочей частоте колебаний. В качестве частоты колебаний в рабочем режиме выбирается, как правило, естественная текущая резонансная частота внутренней части, которая, в свою очередь, зависит, по сути, как от размеров, формы и материала измерительных трубок, так и от текущей плотности носителя; при известных обстоятельствах эта рабочая частота колебаний может существенным образом зависеть от текущей вязкости носителя. Вследствие изменяющейся плотности измеряемого носителя и/или вследствие произведенной во время работы замены носителя рабочая частота колебаний измерительного преобразователя может естественным образом меняться в пределах тарированного и, тем самым, заданного диапазона рабочих частот, имеющего, соответственно, заданную нижнюю и заданную верхнюю пограничную частоту.
Для определения свободной колебательной длины измерительных трубок и вытекающей из этого юстировки диапазона рабочих частот измерительные преобразователи вышеописанного типа часто включают также, по меньшей мере, один стыковочный элемент на стороне входа для создания на стороне входа колебательных узлов противофазных вибраций, в частности, изгибных колебаний, в обеих измерительных трубках, закрепленный с интервалом между двумя делителями потока на обеих измерительных трубках, а также, по меньшей мере, один стыковочный элемент на стороне выхода для создания на стороне выхода колебательных узлов противофазных вибраций, в частности, изгибных колебаний, измерительных трубок, закрепленный с интервалом между двумя делителями потока и стыковочным элементом со стороны входа на обеих измерительных трубках. В случае прямых измерительных трубок минимальное расстояние между стыковочными элементами на стороне входа и на стороне выхода - насколько они относятся к внутренней части - соответствует свободной длине колебания измерительных трубок. С помощью стыковочных элементов можно кроме этого, воздействовать на качество колебаний внутренней части, а также на чувствительность измерительного преобразователя путем предоставления минимальной свободной длины колебаний для минимально необходимой чувствительности измерительного преобразователя.
Развитие в области вибрационных измерительных преобразователей достигло сейчас такого уровня, что современные измерительные преобразователи указанного типа могут удовлетворять наивысшим требованиям по точности и воспроизводимости результатов измерений в широчайшем спектре применения измерительной техники для объемного расхода. Такие измерительные преобразователи используются на практике для измерения интенсивности массового расхода в пределах от нескольких г/ч (грамм в час) до нескольких т/ч (тонн в час) при давлении до 100 бар для жидкостей или даже свыше 300 бар для газов. Достигаемая при этом точность измерений составляет, как правило, 99,9% от фактического значения или выше, т.е. с погрешностью 0,1%, причем нижняя граница гарантированного диапазона измерения может составлять примерно 1% конечного значения диапазона измерения. Вследствие широкой сферы возможностей применения промышленные измерительные преобразователи вибрационного типа предлагаются с номинальными диаметрами (соответствует калибру подключаемого к измерительному преобразователю трубопровода или калибру измерительного преобразователя, замеренного на фланце подключения) в диапазоне от 1 мм до 250 мм и специфицированными при максимальной номинальной интенсивности массового расхода 2200 т/ч на соответствующие потери давления менее 1 бар. Калибр измерительных трубок в этом случае находится в диапазоне от 80 мм до 100 мм.
Несмотря на то что в настоящее время измерительные преобразователи предлагаются для применения в трубопроводах с очень высокой интенсивностью массового расхода и связанным с этим очень большим калибром намного более 100 мм, значительный интерес представляет применение измерительных преобразователей высокой точности и с малыми потерями давления для трубопроводов с еще большим калибром, примерно 300 мм и более, или с интенсивностью массового расхода 2500 т/ч и более, например, для применения в нефтехимической промышленности или в транспортировки и грузооборота нефти, природного газа, топлива и т.д. Это обуславливает наряду с масштабным расширение известной из уровня техники, в частности из EP-A 1 001 254, EP-A 553939, US-A 4793191, US-A 2002/0157479, US-A 2007/0151368, US-A 5370002, US-A 5796011, US-B 6308580, US-B 6711958, US-B 7134347, US-B 7350421 или WO-A 03/027616, и хорошо зарекомендовавшей себя концепции измерительных преобразователей также и то, что связанные, в частности, с необходимыми свойствами колебаний, необходимой допустимой нагрузкой и с максимально разрешенными потерями давления геометрические размеры, в частности, соответствующая расстоянию между уплотнительными плоскостями монтажная длина и, в случае изогнутых измерительных трубок, максимальный поперечный размер измерительного преобразователя, чрезвычайно увеличатся. При этом неизбежно увеличится и собственная масса измерительного преобразователя, причем обычные измерительные преобразователи большого диаметра уже имеют собственный вес примерно 400 кг. Исследования, проведенные для измерительных преобразователей с двумя изогнутыми измерительными трубками, как например в US-B 7350421 или US-A 5796011, в отношении подгонки их размеров к еще более крупным диаметрам, выявили, например, то, что при номинальном диаметре более 300 мм собственный вес увеличенного в размерах обычного измерительного преобразователя составит намного более 500 кг, соответственно монтажная длина составит более 3000 мм, а максимальный поперечный размер более 1000 мм.
Таким образом, промышленные, серийно производимые измерительные преобразователи обычного типа и из обычных материалов с номинальным диаметром более 300 мм в обозримом будущем вряд ли будут технически возможны и экономически оправданы.
Исходя из вышеуказанного уровня техники, задачей изобретения является измерительный преобразователь с высокой чувствительностью и доброкачественностью колебаний, который и при высокой интенсивности массового расхода более 2200 т/ч имеет малую потерю давления менее 1 бар и максимально возможную компактность при большом номинальном диаметре более 250 мм.
Для решения задачи изобретение включает измерительный преобразователь вибрационного типа для фиксации, по меньшей мере, одного физического параметра измерения содержащейся в трубопроводе текучего носителя, в частности, газа, жидкости, порошка или другого текучего материала, и/или для образования Кориолисовых сил, служащих для фиксации интенсивности массового расхода находящейся в трубопроводе текучей среды, в частности, газа, жидкости, порошка или другого текучего материала. Измерительный преобразователь включает согласно формуле изобретения корпус преобразователя, например, по сути, трубообразный и/или с внешней стороны круглоцилиндрический, образующий со стороны входа первый торец корпуса, образованный первым делителем потока со стороны входа, имеющим строго четыре расположенных на расстоянии друг от друга, например, круглоцилиндрических, конусообразных или конических порта потока, и со стороны выхода второй торец корпуса, образованный вторым делителем потока со стороны выхода, имеющим строго четыре расположенных на расстоянии друг от друга, например, круглоцилиндрических, конусообразных или конических порта потока. Кроме этого, измерительный преобразователь согласно формуле изобретения включает точно четыре прямых измерительных трубки для провода текучей среды, подключенные к, например, конструктивно идентичным делителям потока при условии образования гидротехнически параллельно включенных контуров потока, в частности, закрепленных с возможностью колебания с помощью указанных делителей потока в корпусе преобразователя и/или конструктивно идентичных и/или, по меньшей мере, попарно параллельных друг другу. Из четырех измерительных трубок первая, в частности, кругдоцилиндрическая измерительная трубка первым концом со стороны входа вставлена в первый порт потока первого делителя потока и со стороны выхода вторым концом - в первый порт потока второго делителя потока, вторая, в частности, круглоцилиндрическая измерительная трубка первым концом со стороны входа вставлена во второй порт потока первого делителя потока и со стороны выхода вторым концом - во второй порт потока второго делителя потока, третья измерительная трубка первым концом со стороны входа вставлена в третий порт потока первого делителя потока и со стороны выхода вторым концом - в третий порт потока второго делителя потока, а четвертая, в частности, круглоцилиндрическая измерительная трубка первым концом со стороны входа вставлена в четвертый порт потока первого делителя потока и со стороны выхода вторым концом - в четвертый порт потока второго делителя потока. Далее измерительный преобразователь включает согласно формуле изобретения электромеханический возбудительный контур, образованный, например, электродинамическими возбудителями колебаний, для производства и/или поддержания механических колебаний, например, изгибных колебаний, четырех измерительных трубок, причем возбудительный контур выполнена таким образом, что первая и вторая измерительные трубки приводятся в рабочем режиме в противофазные изгибные колебания в совместно предназначенной для этого первой плоскости колебаний, а третья и четвертая измерительные трубки в рабочем режиме приводятся в противофазные изгибные колебания в совместно предназначенной для этого второй плоскости колебаний, по сути, в частности, параллельной первой.
Согласно первому усовершенствованному варианту изобретения измерительный преобразователь включает также, в частности, пластинчатый, первый стыковочный элемент первого типа, закрепленный на стороне входа, по меньшей мере, на первой и на второй измерительной трубке с интервалом, как от первого, так и от второго делителя потока и предназначенный для создания колебательных узлов на стороне входе, по меньшей мере, для вибраций, в частности, изгибных колебаний, первой измерительной трубки и для противофазных вибраций, в частности, изгибных колебаний второй измерительной трубки, а также, в частности, пластинчатый и/или конструктивно идентичный и/или параллельный первому второй стыковочный элемент первого типа, предназначенный для создания колебательных узлов на стороне выхода, по меньшей мере, для вибраций, в частности, изгибных колебаний первой измерительной трубки и противофазных вибраций, в частности, изгибных колебаний второй измерительной трубки, закрепленный на стороне выхода, по меньшей мере, на первой и на второй измерительной трубке с интервалом, как от первого, так и от второго делителя потока, а также от первого стыковочного элемента.
Согласно первому варианту выполнения первого усовершенствованного варианта изобретения предусмотрено также, что все четыре измерительных трубки механически соединены друг с другом посредством первого стыковочного элемента первого типа и второго стыковочного элемента первого типа.
Согласно второму варианту выполнения первого усовершенствованного варианта изобретения предусмотрено также, что первый стыковочный элемент первого типа выполнен пластинчатым, в частности, таким образом, что он имеет прямоугольную, квадратную, круглую, крестообразную или Н-образную основную поверхность.
Согласно третьему варианту выполнения первого усовершенствованного варианта изобретения предусмотрено также, что второй стыковочный элемент первого типа выполнен пластинчатым, в частности, таким образом, что он имеет прямоугольную, квадратную, круглую, крестообразную или Н-образную основную поверхность.
Согласно четвертому варианту выполнения первого усовершенствованного варианта изобретения предусмотрено также, что первый стыковочный элемент первого типа закреплен также на третьей и на четвертой измерительных трубках и второй стыковочный элемент первого типа закреплен также на третьей и на четвертой измерительных трубках.
Согласно пятому варианту выполнения первого усовершенствованного варианта изобретения предусмотрено также, что центр тяжести первого стыковочного элемента первого типа расположен на расстоянии от центра тяжести измерительного преобразователя, равном, по сути, расстоянию центра тяжести второго стыковочного элемента первого типа от указанного центра тяжести измерительного преобразователя.
18x
Согласно шестому варианту выполнения первого усовершенствованного варианта изобретения измерительный преобразователь выполнен таким образом, что свободная длина колебаний L первой измерительной трубки, в частности, каждой из измерительных трубок, соответствует минимальному расстоянию между первым стыковочным элементом первого типа и вторым стыковочным элементом первого типа и составляет менее 2500 мм, в частности, менее 2000 мм и/или более 800 мм. Измерительный преобразователь выполнен, в частности, таким образом, что каждая из четырех измерительных трубок, в частности, равнокалиберных и/или равнодлинных, имеет калибр более 60 мм, в частности, более 80 мм, в частности, таким образом, что соотношение калибра и длины колебаний измерительного преобразователя, определяемое отношением калибра первой измерительной трубки к свободной длине колебаний первой измерительной трубки, составляет более 0.07, в частности, более 0.09 и/или менее 0.15.
В дополнение к первому усовершенствованному варианту выполнения изобретения предусмотрено также, что измерительный преобразователь включает также, например, пластинчатый, третий стыковочный элемент первого типа, закрепленный на стороне входа, по меньшей мере, на третьей и на четвертой измерительной трубке с интервалом, как от первого, так и от второго делителя потока и предназначенный для создания колебательных узлов на стороне входа, по меньшей мере, для вибраций, в частности, изгибных колебаний, третьей измерительной трубки и для противофазных вибраций, в частности, изгибных колебаний четвертой измерительной трубки, а также, в частности, пластинчатый четвертый стыковочный элемент первого типа, предназначенный для создания колебательных узлов на стороне выхода, по меньшей мере, для вибраций, в частности, изгибных колебаний третьей измерительной трубки и противофазных вибраций, в частности, изгибных колебаний четвертой измерительной трубки, закрепленный на стороне выхода, по меньшей мере, на третьей и на четвертой измерительной трубке с интервалом, как от первого, так и от второго делителя потока, а также от третьего стыковочного элемента первого типа. Для этого все четыре измерительных трубки могут быть механически соединены друг с другом посредством третьего стыковочного элемента первого типа и четвертого стыковочного элемента первого типа.
Согласно второму усовершенствованному варианту выполнения изобретения измерительный преобразователь включает также, например, пластинчатый или прямолинейный первый стыковочный элемент второго типа, предназначенный для синхронизации вибраций, в частности, изгибных колебаний первой измерительной трубки и равных по частоте вибраций, в частности, изгибных колебаний третьей измерительной трубки и закрепленный с интервалом от первого стыковочного элемента первого типа и второго стыковочного элемента первого типа на первой и на третьей измерительной трубках, но не на какой другой из измерительных трубок, а также, например, пластинчатый или прямолинейный второй стыковочный элемент второго типа, предназначенный для синхронизации вибраций, в частности, изгибных колебаний второй измерительной трубки и равных по частоте вибраций, в частности, изгибных колебаний четвертой измерительной трубки и закрепленный с интервалом от первого стыковочного элемента первого типа и второго стыковочного элемента первого типа, а также от первого стыковочного элемента второго типа на второй и на четвертой измерительной трубках, но не на какой другой из измерительных трубок, в частности, таким образом, что первый и второй стыковочные элементы второго типа расположены в измерительном преобразователе напротив друг друга. В дополнение к этому измерительный преобразователь может также включать, например, пластинчатый или прямолинейный третий стыковочный элемент второго типа, предназначенный для синхронизации вибраций, в частности, изгибных колебаний первой измерительной трубки и равных по частоте вибраций, в частности, изгибных колебаний третьей измерительной трубки и закрепленный с интервалом от первого стыковочного элемента второго типа на первой и на третьей измерительной трубках, но не на какой другой из измерительных трубок, а также, например, пластинчатый или прямолинейный четвертый стыковочный элемент второго типа, предназначенный для синхронизации вибраций, в частности, изгибных колебаний второй измерительной трубки и равных по частоте вибраций, в частности, изгибных колебаний четвертой измерительной трубки и закрепленный с интервалом от второго стыковочного элемента второго типа и третьего стыковочного элемента второго типа на второй и на четвертой измерительной трубках, но не на какой другой из измерительных трубок, в частности, таким образом, что третий и четвертый стыковочные элементы второго типа расположены в измерительном преобразователе напротив друг друга.
Кроме этого, измерительный преобразователь может также включать, например, пластинчатый или прямолинейный пятый стыковочный элемент второго типа, предназначенный для синхронизации вибраций, в частности, изгибных колебаний первой измерительной трубки и равных по частоте вибраций, в частности, изгибных колебаний третьей измерительной трубки и закрепленный с интервалом от первого и третьего стыковочного элемента второго типа на первой и на третьей измерительной трубках, но не на какой другой из измерительных трубок, а также, например, пластинчатый или прямолинейный шестой стыковочный элемент второго типа, предназначенный для синхронизации вибраций, в частности, изгибных колебаний второй измерительной трубки и равных по частоте вибраций, в частности, изгибных второго, четвертого и пятого стыковочного элемента второго типа на второй и на четвертой измерительной трубках, но не на какой другой из измерительных трубок, в частности, таким образом, что пятый и шестой стыковочные элементы второго типа расположены в измерительном преобразователе напротив друг друга.
Согласно первому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что каждая из четырех измерительных трубок, в частности, равнокалиберных и/или равнодлинных, имеет калибр более 60 мм, в частности, более 80 мм.
Согласно второму варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что первый делитель потока имеет фланец с массой, в частности, более 50 кг для подключения измерительного преобразователя к трубчатому сегменту трубопровода, предназначенного для подвода носителя к измерительному преобразователю, а второй делитель потока имеет фланец с массой, в частности, более 50 кг для подключения измерительного преобразователя к трубчатому сегменту трубопровода, предназначенного для отвода носителя из измерительного преобразователя. Для усовершенствования этого варианта выполнения изобретения каждый фланец имеет по одной уплотнительной поверхности для герметичного соединения измерительного преобразователя с соответствующим трубчатым сегментом трубопровода, причем расстояние между уплотнительными поверхностями обоих фланцев зависит от монтажной длины измерительного преобразователя и составляет, в частности, более 1200 мм и/или менее 3000 мм. Измерительный преобразователь выполнен кроме этого,, в частности, таким образом, что длина первой измерительной трубки, соответствующая минимальному расстоянию между первым портом потока первого делителя потока и первым портом потока второго делителя потока, выбрана таким образом, что соотношение длины измерительной трубки и монтажной длины измерительного преобразователя, определяемое отношением длины первой измерительной трубки к монтажной длине измерительного преобразователя составляет более 0.7, в частности, более 0.8 и/или менее 0.95, и/или что соотношение калибра и монтажной длины измерительного преобразователя, определяемое отношением калибра первой измерительной трубки к монтажной длине измерительного преобразователя, составляет более 0.02, в частности, более 0.05 и/или менее 0.09.
Альтернативно или в дополнение к этому измерительный преобразователь выполнен таким образом, что соотношение номинального диаметра и монтажной длины измерительного преобразователя, определяемое отношением номинального диаметра измерительного преобразователя к монтажной длине измерительного преобразователя составляет менее 0.3, в частности, менее 0.2 и/или более 0.1, причем номинальный диаметр соответствует калибру трубопровода, в который должен встраиваться измерительный преобразователь.
Согласно третьему варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что длина первой измерительной трубки, соответствующая минимальному расстоянию между первым портом потока первого делителя потока и первым портом потока второго делителя потока, составляет более 1000 мм, в частности, более 1200 мм и/или менее 2000 мм.
Согласно четвертому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что каждая из четырех, в частности, равнокалиберных измерительных трубок расположена таким образом, что минимальный боковой зазор между каждой из четырех, в частности, равонодлинных измерительных трубок и боковой стенкой корпуса измерительного преобразователя больше нуля, в частности, больше 3 мм и/или больше чем двойная толщина соответствующей стенки трубки, и/или что каждый минимальный боковой зазор между двумя соседними измерительными трубками больше чем сумма соответствующих толщин стенок трубок.
Согласно пятому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что каждый из портов потока расположен таким образом, что минимальный боковой зазор между каждым портом потока и боковой стенкой корпуса измерительного преобразователя больше нуля, в частности, больше 3 мм и/или больше двойной минимальной толщины стенок измерительных трубок, и/или что минимальный боковой зазор между портами потока больше 3 мм и/или больше чем двойная толщина стенок измерительных трубок.
Согласно третьему усовершенствованному варианту выполнения изобретения измерительный преобразователь включает также множество кольцеобразных, в частности, конструктивно идентичных ребер жесткости для повышения доброкачественности колебаний измерительных трубок, каждое из которых расположено точно на одной из измерительных трубок таким образом, что оно обхватывает ее вдоль одной из линий окружности. Согласно третьему усовершенствованному варианту выполнения изобретения на каждой измерительной трубке в измерительном преобразователе расположены, по меньшей мере, четыре кольцеобразные, например, конструктивно идентичные, ребра жесткости, в частности, таким образом, что два соседних ребра на одной и той же измерительной трубке имеют интервал, который составляет, по меньшей мере, 70% внешнего диаметра соответствующей измерительной трубки, но не более 150% того же диаметра, например, в пределах от 80 до 120% указанного диаметра трубки.
Согласно четвертому усовершенствованному варианту выполнения изобретения измерительный преобразователь включает также сенсорный контур, например, электродинамический и/или состоящий из конструктивно идентичных датчиков колебаний, реагирующую на вибрации, в частности на изгибные колебания измерительных трубок, вызванные возбудительным контуром, для производства сигналов измерения колебаний, определяющих вибрации, в частности изгибные колебания измерительных трубок. Согласно первому варианту выполнения четвертого усовершенствованного варианта выполнения изобретения также предусмотрено, что сенсорный контур состоит из первого датчика колебаний со стороны входа, в частности, электродинамического и/или выборочно фиксирующего колебания первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки, а также из второго датчика колебаний со стороны выхода, в частности, электродинамического и/или выборочно фиксирующего колебания первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки, в частности, таким образом, что измерительная длина измерительного преобразователя, соответствующая минимальному зазору между первым и вторым датчиком колебаний, составляет более 500 мм, в частности, более 600 мм и/или менее 1200 мм, и/или что соотношение калибра и измерительной длины измерительного преобразователя, определяемое отношением калибра первой измерительной трубки к измерительной длине измерительного преобразователя составляет более 0.05, в частности, более 0.09. Кроме этого, первый датчик колебаний может состоять из закрепленного на первой измерительной трубке постоянного магнита и цилиндрической катушки, закрепленной на второй измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле, а второй датчик колебаний из закрепленного на первой измерительной трубке постоянного магнита и цилиндрической катушки, закрепленной на второй измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле.
Согласно второму варианту выполнения четвертого усовершенствованного варианта выполнения изобретения также предусмотрено, что сенсорный контур состоит из первого датчика колебаний со стороны входа, в частности, электродинамического и/или выборочно фиксирующего колебания первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки, из второго датчика колебаний со стороны выхода, в частности, электродинамического и/или выборочно фиксирующего колебания первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки, из третьего датчика колебаний со стороны входа, в частности, электродинамического и/или выборочно фиксирующего колебания третьей измерительной трубки относительно четвертой измерительной трубки, в частности, таким образом, что измерительная длина измерительного преобразователя, соответствующая минимальному зазору между первым и вторым датчиком колебаний, составляет более 500 мм, в частности, более 600 мм и/или менее 1200 мм, и/или что соотношение калибра и измерительной длины измерительного преобразователя, определяемое отношением калибра первой измерительной трубки к измерительной длине измерительного преобразователя составляет более 0.05, в частности, более 0.09. Для этого предпочтительно первый и третий датчик колебаний могут быть последовательно электрически подключены таким образом, что общий сигнал измерения колебаний будет отображать общие колебания со стороны входа первой и третьей измерительной трубки относительно второй и четвертой измерительной трубки, и/или второй и четвертый датчик колебаний могут быть последовательно электрически подключены таким образом, что общий сигнал измерения колебаний будет отображать общие колебания со стороны выхода первой и третьей измерительной трубки относительно второй и четвертой измерительной трубки. Альтернативно или в дополнение к этому первый датчик колебаний может состоять из закрепленного на первой измерительной трубке постоянного магнита и цилиндрической катушки, закрепленной на второй измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле, а второй датчик колебаний из закрепленного на первой измерительной трубке постоянного магнита и цилиндрической катушки, закрепленной на второй измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле, и/или третий датчик колебаний может состоять из закрепленного на третьей измерительной трубке постоянного магнита и цилиндрической катушки, закрепленной на четвертой измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле, а четвертый датчик колебаний из закрепленного на третьей измерительной трубке постоянного магнита и цилиндрической катушки, закрепленной на четвертой измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле.
Согласно шестому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что соотношение массы собственного веса всего измерительного преобразователя к собственному весу первой измерительной трубки больше 10, в частности, больше 15 и меньше 25.
18
Согласно седьмому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что собственный вес M первой измерительной трубки, в частности, каждой измерительной трубки больше 20 кг, в частности, больше 30 кг и/или меньше 50 кг.
Согласно восьмому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что собственный вес измерительного преобразователя больше 200 кг, в частности, больше 300 кг.
Согласно девятому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что номинальный расчетный диаметр измерительного преобразователя, соответствующий калибру трубопровода, в который должен быть вмонтирован измерительный преобразователь, составляет более 100 мм, в частности, более 300 мм. Предпочтительно измерительный преобразователь выполнен таким образом, что соотношение массы и расчетного диаметра измерительного преобразователя, определяемое отношением собственного веса измерительного преобразователя к номинальному расчетному диаметру измерительного преобразователя меньше чем 2 кг/мм, в частности, меньше чем 1 кг/мм и/или больше 0.5 кг/мм.
Согласно десятому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что первая и вторая измерительные трубки, по меньшей мере, относительно материала, из которого состоит стенка каждой трубки, и/или относительно геометрических размеров трубки, в частности, длины трубки, толщины стенки трубки, внешнего диаметра трубки и/или калибра трубки конструктивно идентичны.
Согласно одиннадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что третья и четвертая измерительные трубки, по меньшей мере, относительно материала, из которого состоит стенка каждой трубки, и/или относительно геометрических размеров трубки, в частности, длины трубки, толщины стенки трубки, внешнего диаметра трубки и/или калибра трубки конструктивно идентичны.
Согласно двенадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что четыре измерительных трубки относительно материала, из которого состоит стенка каждой трубки, и/или относительно геометрических размеров трубки, в частности, длины трубки, толщины стенки трубки, внешнего диаметра трубки и/или калибра трубки конструктивно идентичны. Преимуществом может являться то, что альтернативно этому как третья, так и четвертая измерительная трубка относительно геометрических размеров трубки, в частности, длины трубки, толщины стенки трубки, внешнего диаметра трубки и/или калибра трубки будут отличаться от первой и от второй измерительных трубок.
Согласно тринадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что материал, из которого, по меньшей мере, частично состоят стенки четырех измерительных трубок, является титаном и/или цирконием, и/или дуплексной сталью, и/или супердуплексной сталью.
Согласно четырнадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что корпус измерительного преобразователя, делители потока, стенки измерительных трубок соответственно состоят, например, из нержавеющей стали.
Согласно пятнадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что минимальная резонансная частота изгибных колебаний, по меньшей мере, первой и второй измерительной рубки, по сути, одинакова и минимальная резонансная частота изгибных колебаний третьей и четвертой измерительной трубки, по сути, одинакова. При этом минимальные резонансные частоты изгибных колебаний всех четырех измерительных трубок могут быть, по сути, одинаковыми или же только попарно одинаковыми.
Согласно шестнадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что четыре порта потока первого делителя потока расположены таким образом, что центры тяжести плоскостей поперечного сечения, в частности, круглой формы портов потока первого делителя потока образуют углы мнимого квадрата, причем названные плоскости поперечного сечения находятся в общей мнимой, расположенной вертикально относительно продольной оси, в частности, параллельной главной оси потока измерительного преобразователя плоскости сечения.
Согласно семнадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что четыре порта потока второго делителя потока расположены таким образом, что центры тяжести плоскостей поперечного сечения, в частности, круглой формы портов потока первого делителя потока образуют углы мнимого квадрата, причем названные плоскости поперечного сечения находятся в общей мнимой, расположенной вертикально относительно продольной оси, в частности, параллельной главной оси потока измерительного преобразователя плоскости сечения второго делителя потока.
Согласно восемнадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что конфигурация возбудителей образована первого возбудителя колебаний, в частности, электродинамического и\или выборочно возбуждающего колебания первой измерительной трубки относительно второй измерительной трубки. В частности, согласно первому усовершенствованному варианту выполнения восемнадцатого варианта выполнения изобретения конфигурация возбудителей образована вторым возбудителем колебаний, например, электродинамическим и/или выборочно возбуждающим колебания третьей измерительной трубки относительно четвертой измерительной трубки. При этом далее предусмотрено, что первый и второй возбудители колебаний подключены электрически последовательно таким образом, что общий пусковой сигнал возбуждает общие колебания первой и третьей измерительной трубки относительно второй и четвертой измерительных трубок. Возбудители колебаний конфигурации возбудителей могут состоять, например, из закрепленного на первой измерительной трубке постоянного магнита и цилиндрической катушки, закрепленной на второй измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле, причем второй возбудитель колебаний может состоять из закрепленного на третьей измерительной трубке постоянного магнита и цилиндрической катушки, закрепленной на четвертой измерительной трубке и пропускающей через себя его магнитное поле.
Согласно второму усовершенствованному варианту выполнения восемнадцатого варианта выполнения изобретения измерительный преобразователь включает далее первое пластинчатое ребро жесткости, закрепленное на первой и третьей измерительной трубке, причем на сегментах между первым возбудителем колебаний и первым делителем потока первой или третьей измерительной трубки, и предназначенное для настройки резонансной частоты изгибных колебаний первой и третьей измерительной трубки в третьей плоскости колебаний, лежащей, по сути, перпендикулярно первой и/или второй плоскости колебаний; второе пластинчатое ребро жесткости, закрепленное на второй и четвертой измерительной трубке, причем на сегментах между первым возбудителем колебаний и первым делителем потока второй или четвертой измерительной трубки, и предназначенное для настройки резонансной частоты изгибных колебаний второй и четвертой измерительной трубки в четвертой плоскости колебаний, лежащей, по сути, перпендикулярно первой и/или второй плоскости колебаний; третье пластинчатое ребро жесткости, закрепленное на первой и третьей измерительной трубке, причем на сегментах между первым возбудителем колебаний и вторым делителем потока первой или третьей измерительной трубки, и предназначенное для настройки резонансной частоты изгибных колебаний первой и третьей измерительной трубки в третьей плоскости колебаний; а также четвертой пластинчатое ребро жесткости, закрепленное на второй и четвертой измерительной трубке, причем на сегментах между первым возбудителем колебаний и вторым делителем потока первой или третьей измерительной трубки, и предназначенное для настройки резонансной частоты изгибных колебаний второй и четвертой измерительной трубки в четвертой плоскости колебаний.
Пластинчатые ребра жесткости при конфигурации датчиков, состоящей из первого датчика колебаний со стороны входа и второго датчика колебаний со стороны выхода, могут, например, располагаться в измерительном преобразователе таким образом, что первое пластинчатое ребро жесткости закреплено на сегменте первой измерительной трубки между первым датчиком колебаний и первым делителем потока вдоль одной из ее прямых боковых сторон, ближайшей к третьей измерительной трубке, а также на сегменте третьей измерительной трубки между первым датчиком колебаний и первым делителем потока вдоль одной из ее прямых боковых сторон, ближайшей к первой измерительной трубке; второе пластинчатое ребро жесткости закреплено на сегменте второй измерительной трубки между первым датчиком колебаний и первым делителем потока вдоль одной из ее прямых боковых сторон, ближайшей к четвертой измерительной трубке, а также на сегменте четвертой измерительной трубки между первым датчиком колебаний и первым делителем потока вдоль одной из ее прямых боковых сторон, ближайшей ко второй измерительной трубке; третье пластинчатое ребро жесткости закреплено на сегменте первой измерительной трубки между вторым датчиком колебаний и вторым делителем потока вдоль одной из ее прямых боковых сторон, ближайшей к третьей измерительной трубке, а также на сегменте третьей измерительной трубки между вторым датчиком колебаний и вторым делителем потока вдоль одной из ее прямых боковых сторон, ближайшей к первой измерительной трубке; четвертое пластинчатое ребро жесткости закреплено на сегменте второй измерительной трубки между вторым датчиком колебаний и вторым делителем потока вдоль одной из ее прямых боковых сторон, ближайшей к четвертой измерительной трубке, а также на сегменте четвертой измерительной трубки между вторым датчиком колебаний и вторым делителем потока вдоль одной из ее прямых боковых сторон, ближайшей ко второй измерительной трубке. Следует учесть, что каждое из четырех, например, конструктивно идентичных друг другу пластинчатых ребер жесткости выполнено и размещено в измерительном преобразователе таким образом, что оно имеет высоту, соответствующую минимальному расстоянию между боковыми линиями двух измерительных трубок, вдоль которых оно закреплено, и которая более чем вполовину меньше измеренной по указанным боковым линиям указанного пластинчатого ребра жесткости. Дополнительно каждое из четырех пластинчатых ребер жесткости выполнено таким образом, что длина каждого пластинчатого ребра жесткости больше, в частности более чем в два раза, ширины указанного пластинчатого ребра жесткости.
Согласно девятнадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что средний сегмент корпуса преобразователя выполнен из прямой, например круглоцилиндрической, трубы.
Согласно двадцатому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что корпус преобразователя выполнен в основном трубообразным, например круглоцилиндрическим. Для этого также предусмотрено, что корпус преобразователя имеет максимальный внутренний диаметр больше 150 мм, в частности больше 250 мм, в частности таким образом, что соотношение внутреннего диаметра корпуса к внутреннему диаметру измерительной трубки у измерительного преобразователя, определяемое соотношением максимального внутреннего диаметра корпуса к калибру первой измерительной трубки, выдерживается больше 3, в частности больше 4 и/или меньше 5 и/или соотношение внутреннего диаметра корпуса к номинальному диаметру у измерительного преобразователя, определяемое соотношением максимального внутреннего диаметра корпуса к номинальной ширине измерительного преобразователя, меньше 1,5, в частности меньше 1,2 и/или больше 0,9, причем номинальный диаметр соответствует калибру трубопровода, в котором необходимо установить измерительный преобразователь. Соотношение внутреннего диаметра корпуса к номинальной ширине у измерительного преобразователя может при этом быть преимущественно равным, например, одному.
Кроме этого, изобретение включает поточный контрольно-измерительный прибор (КИП) для измерения плотности и/или массового расхода, в частности суммарного за определенный промежуток времени общего массового расхода протекающего по трубопроводу, по меньшей мере, временно, носителя с массовым расходом более 2200 т/ч, в частности газа, жидкости, порошка или другого текучего материала, который (поточный контрольно-измерительный прибор) выполнен в частности как компактный прибор, включает так называемый измерительный преобразователь, а также соединенный с измерительным преобразователем электрически, в частности и неподвижно механически, измерительный электронный блок КИП.
Основная идея изобретения состоит в замене применения в обычных измерительных преобразователях большого номинального диаметра двух параллельных проточных измерительных трубок на четыре параллельно-проточных прямых измерительные трубки, и таким образом, с одной стороны, оптимально использовать ограниченное пространство, с другой стороны, обеспечить приемлемую потерю давления в широком диапазоне, особенно при очень высоких долях массового расхода свыше 2200 т/ч. Кроме этого,, определяемое общим поперечным сечением четырех измерительных трубок действительное поперечное проточное сечение внутренней части по сравнению с обычными измерительными преобразователями только с двумя измерительными трубками с аналогичными номинальным диаметром и собственной массой можно легко увеличить более чем на 20%.
Преимущество измерительного преобразователя согласно изобретению состоит кроме этого, в том, что могут применяться или незначительно усовершенствоваться преимущественно основные концепции конструкции, касающиеся применяемых материалов, технологии соединения, производственных процессов и т.д., тем самым производственные издержки в основном сравнимы с такими же у обычных измерительных преобразователей. Таким образом, еще одно преимущество изобретения состоит в том, что появляется возможность создания на только сравнительно компактных измерительных преобразователей вибрационного типа с большим номинальным диаметром более 150 мм, в частности более 250 мм, с удобными в пользовании геометрическими размерами и собственной массой, но и их экономически целесообразного применения.
Измерительный преобразователь согласно изобретению предназначен в первую очередь для измерения текучих носителей в трубопроводе калибра более 150 мм, в частности 300 мм и более. Кроме этого, измерительный преобразователь пригоден и для измерения массовых расходов потока более, по меньшей мере, временно, 2200 т/ч, в частности, по меньшей мере, временно более 2400 т/ч, как это встречается, например, в случаях с нефтью, природным газом и другими нефтехимическими материалами.
Изобретение и предпочтительные варианты его выполнения подробно представлены на примере фигур чертежей. Одни и те же детали обозначены на всех фигурах одинаковыми ссылочными позициями для наглядности в последующих фигурах уже указанные ссылки не обозначаются. Другие предпочтительные варианты выполнения или усовершенствования, в частности комбинации раскрытых по отдельности аспектов изобретения, следуют из фигур чертежей и из зависимых пунктов формулы.
На чертежах представлено следующее:
фиг.1, 2 - вид сбоку поточного КИП, например Кориолисового измерительного преобразователя расхода/плотности/вязкости;
фиг.3a, b - две различных боковых проекции поточного КИП по фиг.1;
фиг.4 - вид сбоку измерительного преобразователя вибрационного типа, встроенного в поточный КИП по фиг.1;
фиг.5a, b - два различных вида сбоку измерительного преобразователя вибрационного типа по фиг.4;
фиг.6a, b - два различных вида сбоку внутренней части измерительного преобразователя по фиг.4;
фиг.7 - вид сбоку усовершенствованного измерительного преобразователя по фиг.4, встроенного в поточный КИП по фиг.1;
фиг.8а, b - два вида сбоку измерительного преобразователя по фиг.7.
На фиг.1, 2 схематично показан поточный КИП, например Кориолисовый измерительный преобразователь массового расхода и/или плотности, служащий для регистрации массового расхода и индикации отображающего его фактического показателя массового расхода носителя в трубопроводе, не изображенном по причине наглядности. Носителем может быть практически любой текучий материал, например порошок, жидкость, газ, пар или т.п. Альтернативно или дополнительно поточный КИП 1 может при необходимости применяться и для измерения плотности p и/или вязкости η носителя. В частности, поточный КИП предусмотрен для измерения таких носителей, как нефть, природный газ или другие нефтехимические материалы, в трубопроводе калибра более 250 мм, в частности 300 мм и более. В первую очередь поточный КИП предназначен для измерения текучих носителей в.н. типа с долей массового расхода более 2200 т/ч, в частности более 2500 т/ч.
Для этих целей поточный КИП 1 включает измерительный преобразователь вибрационного типа 11, в котором протекает измеряемый носитель, а также электронный измерительный блок КИП 12, электрически соединенный с измерительным преобразователем 11 и изображенный не детально, а только схематично как блок коммутации. Электронный блок КИП выполнен преимущественно таким образом, что он может в рабочем режиме КИП обмениваться измерительными и/или другими рабочими параметрами с главным блоком обработки данных, например с программируемым контроллером управления, ПК и/или рабочей станцией, т.е. с системой передачи данных, например по проводам, с системой полевых шин, и/или без проводов по радио. Кроме этого, электронный блок КИП 12 выполнен таким образом, что он может запитываться от внешнего источника энергии, например через систему полевых шин. Если предусмотрено соединение поточного КИП 1 с системой полевых шин или другой коммутационной системой, то электронный блок КИП 12, в частности программируемый, имеет для этого соответствующий коммутационный интерфейс для передачи данных, например для передачи измерительных данных на программируемый контроллер управления или главную систему управления процессом.
На фиг.4, 5a, 5b, 6a, 6b, 7, 8a, 8b показаны в различных видах варианты выполнения поточного КИП 1, в частности измерительного преобразователя 11 вибрационного типа в виде кориолисового измерительного преобразователя массового расхода, плотности и/или вязкости, установленного в не изображенном по причине наглядности трубопроводе с подлежащим измерению носителем, например порошком, жидкостью, газом или паром. Измерительный преобразователь 11 предназначен для производства в протекающем носителе механических реактивных сил, в частности зависящих от массового расхода Кориолисовых сил, зависящих от плотности носителя инерционных сил и/или зависящих от вязкости носителя сил трения, которые можно измерить, в частности зафиксировать через датчики, и которые действуют с обратной силой на измерительный преобразователь. На основе этих, характерных для носителя реактивных сил посредством электронного блока КИП можно замерять в соответствии с применяемыми методами оценки известным для специалиста способом, например массовый расход, плотность и/или вязкость носителя.
1
1
Измерительный преобразователь 11 включает служащий, в том числе как несущая конструкция главным образом трубообразный, снаружи круглоцилиндрический корпус преобразователя 7, в котором расположены и защищены от внешних воздействий другие компоненты измерительного преобразователя 11. В изображенном варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, средний сегмент корпуса преобразователя 7 сформирован из прямой, в частности круглоцилиндрической, трубы, таким образом, для изготовления корпуса преобразователя можно использовать, например, экономичные сварные или литые стандартные трубы, например из стального литья или кованой стали.
1
1
1
2
1
2
1A
1B
1C
1D
2A
2B
2C
2D
Первый торец корпуса преобразователя 7 со стороны входа образован первым делителем потока 20 со стороны входа, а второй торец корпуса преобразователя 7 со стороны выхода образован вторым делителем потока 20 со стороны выхода. Каждый из двух делителей потока 20, 20, выполненных как встроенные составные части корпуса, имеет точно четыре расположенных на расстоянии друг от друга порта потока 20, 20, 20, 20 или 20, 20, 20, 20, например круглоцилиндрических или конусообразных, или в виде внутреннего конуса.
1
2
1
2
1
2
1A
2A
1A
2A
11
Кроме этого, каждый делитель потока 20, 20, выполненный, например из стали, имеет по одному выполненному, например, из стали фланцу 6 или 6 для подключения измерительного преобразователя 11 к сегменту подводящего носитель трубопровода или к сегменту отводящего носитель трубопровода соответственно. Каждый из двух фланцев 6, 6 имеет согласно варианту выполнения изобретения массу более 50 кг, в частности более 60 кг и/или менее 100 кг. Для плотного, в частности герметичного соединения измерительного преобразователя с соответствующим сегментом трубы трубопровода каждый фланец имеет также по одной соответствующей, по возможности плоской уплотнительной поверхности 6 или 6. Расстояние между обеими уплотнительными поверхностями 6, 6 обоих фланцев определяет практически тем самым монтажную длину измерительного преобразователя 11. Фланцы выполнены, в частности относительно внутреннего диаметра, соответствующей уплотнительной поверхности и размещения соответствующих соединительных болтов в отверстиях фланцев согласно предусмотренному для измерительного преобразователя 11 номинальному диаметру D, соответствующему калибру трубопровода, в котором применяется измерительный преобразователь, а также, при необходимости, действующим промышленным стандартам.
11
1
2
1
2
11
11
11
11
11
Из-за необходимого для измерительного преобразователя большого номинального диаметра эта монтажная длина L согласно варианту выполнения изобретения составляет более 1200 мм. Также предусмотрено, что монтажная длина измерительного преобразователя 11 должна быть максимально короткой, в частности меньше 3000 мм. Фланцы 6, 6 могут быть расположены, как показано на фиг.4 и как это принято для подобных измерительных преобразователей, максимально близко к портам потока делителей потока 20, 20 для создания максимально короткого приточно-отточного промежутка в делителях потока и, тем самым, для обеспечения максимально малой монтажной длины L измерительного преобразователя, в частности менее 3000 мм. Для максимально компактного измерительного преобразователя с необходимой высокой долей массового расхода более 2200 т/ч согласно другому варианту выполнения изобретения монтажная длина и номинальный диаметр рассчитаны соответственно таким образом, что соотношение номинального диаметра к монтажной длине D/ L измерительного преобразователя, определяемое соотношением номинального диаметра Dизмерительного преобразователя к монтажной длине L измерительного преобразователя, меньше 0,3, в частности меньше 0,2 и/или больше 0,1.
В другом варианте выполнения измерительного преобразователя корпус преобразователя включает средний сегмент, выполненный, главным образом, в форме трубы. Далее предусмотрено, что корпус преобразователя рассчитан таким образом, что соотношение внутреннего диаметра корпуса к номинальному диаметру измерительного преобразователя, определяемое соотношением максимального внутреннего диаметра корпуса к номинальному диаметру преобразователя, хотя и больше 0,9, но меньше чем 1,5, по возможности меньше 1,2.
В показанном варианте выполнения изобретения со стороны входа или со стороны выхода к среднему сегменту также присоединены оконечные сегменты в форме трубы. В показанном варианте выполнения, при котором средний сегмент и оба оконечных сегмента, а также соединенные с соответствующим фланцем делители потока в приточной или отточной зоне имеют одинаковый внутренний диаметр, корпус измерительного преобразователя преимущественно может быть выполнен из цельной, например литой или кованой трубы, на торцах которой заформованы или приварены фланцы и делители потока образованы пластинами, приваренными орбитально и/или посредством лазера к внутренним стенкам, в частности на определенном расстоянии от фланцев, и имеющими порты потока. В частности, когда соотношение внутреннего диаметра корпуса к номинальному диаметру измерительного преобразователя выбрано равным единице, корпус преобразователя может быть выполнен, например, из соответствующей подключаемому трубопроводу по калибру, толщине стенок и материалу, а также по допустимому рабочему давлению соответственно подобранной трубы, соответствующей по длине выбранной длине измерительных трубок. Для упрощения транспортировки измерительного преобразователя или всего, образованного им поточного КИП может быть предусмотрена транспортная проушина, закрепленная снаружи со стороны входа и со стороны выхода на корпусе преобразователя, например, как это предложено в документе US-B 07350421.
1
2
3
4
1
2
3
4
181
182
183
184
Для прохождения, по меньшей мере, временно, по трубопроводу и измерительному преобразователю текучего носителя измерительный преобразователь согласно изобретению включает строго четыре измерительных трубки 18, 18, 18, 18, закрепленные в корпусе преобразователя 10 с возможность колебания, в частности параллельных друг другу и/или с одинаковой длиной, каждая из которых в рабочем режиме коммуницирует с трубопроводом и может вибрировать, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, в одном колебательном режиме, необходимом для фиксации физических измерительных параметров, в эффективном режиме. В частности, в качестве эффективного режима для каждой измерительной трубки 18, 18, 18, 18 подходит естественный основной режим изгибных колебаний, который при минимальной резонансной частоте изгибных колебаний f, f, f или f имеет строго одну пучность колебаний.
1
1A
1
2A
2
2
1B
1
2B
2
3
1C
1
2C
2
4
1D
1
2D
2
1
2
3
4
1
2
1
2
3
4
1
2
1
Из четырех измерительных трубок, в данном случае, в основном круглоцилиндрических, равных по длине и параллельных друг другу, а также среднему сегменту трубы корпуса измерительного преобразователя, первая измерительная трубка 18 первым торцом со стороны входа заходит в первый порт потока 20 первого делителя потока 20, а вторым торцом измерительной трубки со стороны выхода заходит в первый порт потока 20 второго делителя потока 20; вторая измерительная трубка 18 первым торцом со стороны входа заходит во второй порт потока 20 первого делителя потока 20, а вторым торцом измерительной трубки со стороны выхода заходит во второй порт потока 20 второго делителя потока 20; третья измерительная трубка 18 первым торцом со стороны входа заходит в первый порт потока 20 первого делителя потока 20, а вторым торцом измерительной трубки со стороны выхода заходит в третий порт потока 20второго делителя потока 20; четвертая измерительная трубка 18 первым торцом со стороны входа заходит в четвертый порт потока 20 первого делителя потока 20, а вторым торцом измерительной трубки со стороны выхода заходит в четвертый порт потока 20 второго делителя потока 20. Четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18подключены тем самым к, в частности конструктивно одинаковым, делителям потока 20, 20, образуя гидравлически параллельно подключенные контуры с возможностью вибрирования, в частности совершения изгибных колебаний, измерительных трубок относительно друг друга и относительно корпуса преобразователя. Также предусмотрено закрепление четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18 строго посредством в.н. делителей потока 20, 20 в корпусе преобразователя 7.
1
2
3
4
1
1
1
2
3
4
1
1
1
Измерительные трубки 18, 18, 18, 18 или образованная ими внутренняя часть измерительного преобразователя 11, как это показано на фиг.1, 2 и 4 и является нормой для подобных измерительных преобразователей, практически полностью защищены корпусом преобразователя 7 Корпус преобразователя 7 является, таким образом, не только несущей конструкцией или креплением для измерительных трубок 18, 18, 18, 18, но и защитой трубок и других компонентов, размещенных в измерительном преобразователе, от внешних воздействий, например, пыли или водяных брызг. Корпус преобразователя 7 может быть также выполнен и иметь такие габариты, что при возможных повреждениях одной или нескольких измерительных трубок, например, при образовании трещин или разрывов, вытекающий носитель может полностью задерживаться внутри корпуса преобразователя 7 максимально долго до достижения необходимого максимального превышения давления, причем такое критическое положение, как это указано и в документе US-B 7392709, может быть зафиксировано и сигнализировано посредством соответствующих датчиков давления и/или выдаваемых электронным блоком КИП в рабочем режиме рабочих параметров. В качестве материала для корпуса преобразователя 7 могут применяться специальные сорта стали, например строительная сталь или н/ж сталь, или же другие подходящие или, как правило, подходящие для этого высокопрочные материалы.
1
2
3
4
181
182
1
2
183
184
Согласно одному из вариантов выполнения изобретения четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18 могут быть выполнены и смонтированы в измерительном преобразователе 11 таким образом, что, по меньшей мере, минимальные резонансные частоты изгибных колебаний f f первой и второй измерительных трубок 18, 18 являются в основном равными и, по меньшей мере, минимальные резонансные частоты изгибных колебаний f f являются по существу равными.
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
Согласно другому варианту выполнения изобретения, по меньшей мере, первая и вторая измерительные трубки 18, 18 выполнены конструктивно идентично относительно материала стенок трубок и/или геометрических размеров трубок, в частности, длины трубок, толщины стенок, наружного диаметра и/или калибра. Также, по меньшей мере, третья и четвертая измерительные трубки 18, 18 выполнены конструктивно идентично относительно материала стенок трубок и/или геометрических размеров трубок, в частности, длины трубок, толщины стенок, наружного диаметра и/или калибра, т.е. четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18, по меньшей мере, попарно выполнены конструктивно идентично. Согласно другому варианту выполнения изобретения также предусмотрено, что третья и четвертая измерительные трубки выполнены таким образом, что обе трубки относительно соответствующих геометрических размеров, в частности длины, толщины стенок, наружного диаметра и/или калибра трубок, отличаются от первой и от второй измерительной трубки, в частности тем, что минимальные резонансные частоты изгибных колебаний четырех измерительных трубок попарно идентичны. Образованное таким образом нарушение симметрии четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18 может целенаправленно согласовать, кроме прочего, чувствительность, характер колебаний, в частности собственные механические частоты и/или поперечную чувствительность к определяющим первичное измерение параметров помех, в частности распределение температуры или давления, наполнение носителя посторонними материалами и т.д., двух отличных друг от друга пар измерительных трубок 18, 18 или 18, 18 и тем самым обеспечить улучшение показателей диагностики измерительного преобразователя в рабочем режиме. Конечно, четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18, могут быть, при необходимости, выполнены конструктивно идентично относительно материала стенок трубок и/или геометрических размеров трубок, в частности, длины трубок, толщины стенок, наружного диаметра и/или калибра, в частности таким образом, что в результате минимальные резонансные частоты изгибных колебаний всех четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18 по существу равны.
1
2
3
4
1
1
2
1
2
3
4
В качестве материала для стенок трубок в первую очередь годится титан, цирконий и тантал. Кроме этого, материалом для четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18 может служить практически любой другой, используемый, как правило, для этих целей или, по меньшей мере, подходящий материал, в частности, материал с максимально малым термическим коэффициентом растяжения и максимально высоким пределом текучести. Поэтому для основного применения в промышленной измерительной технике, в частности в нефтехимической промышленности, подходят измерительные трубки из н/ж стали, например их дуплексной или супердуплексной стали, отвечающие требованиям механической прочности, химической устойчивости, а также термического воздействия. Таким образом, корпус преобразователя 7, делители потока 20, 20 и измерительные трубки 18, 18, 18, 18 изготовлены в первую очередь из стали с соответствующими высокими характеристиками, что является преимуществом относительно материальных и производственных затрат, а также повышает тепловые расширительные характеристики измерительного преобразователя 11 в рабочем режиме.
1
2
3
1
2
3
4
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения порты потока первого делителя потока 20 расположены таким образом, что виртуальные плоскостные центры тяжести находятся относительно общей, виртуальной, перпендикулярной продольной оси преобразователя, в частности параллельной главной оси потока преобразователя, плоскости - в данном случае круглой - сечения первого делителя потока, в плоскостях поперечного сечения портов потока первого делителя потока и образуют вершинами своих углов виртуальный квадрат. Порты потока второго делителя потока 20 также расположены таким образом, что относящиеся к плоскостям - в данном случае также круглым - поперечного сечения портов потока второго делителя потока 20 виртуальные плоскостные центры тяжести образуют виртуальный квадрат, причем в.н. плоскости поперечного сечения находятся в общей, виртуальной, перпендикулярной продольной оси преобразователя, в частности параллельной главной оси потока преобразователя, плоскости сечение второго делителя потока. В результате этого огибающая четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18 образует практически прямое квадратоподобное тело с квадратной основной плоскостью, обладающей четырехзначной симметрией, что может минимизировать необходимым для компактности измерительного преобразователя 11 образом необходимое внутреннее пространство преобразователя, образованного четырьмя измерительными трубками.
1
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
Согласно другому варианту выполнения изобретения каждая измерительная трубка расположена в измерительном преобразователе таким образом, что минимальное боковое расстояние между каждой из четырех, в частности равных по длине, измерительных трубок и боковой стенкой корпуса преобразователя больше нуля, в частности больше 3 мм и/или больше двойной толщины стенки каждой трубки или, что минимальное боковое расстояние между двумя соседними измерительными трубками больше 3 мм и/или больше суммы толщин их стенок. Соответственно каждый порт потока расположен таким образом, что минимально боковое расстояние между каждым портом потока и стенкой корпуса преобразователя 7 больше нуля, в частности больше 3 мм и/или больше двойной наименьшей толщины стенок измерительных трубок 18, 18, 18, 18 или, что минимальное боковое расстояние между портами потока больше 3 мм и/или больше двойной наименьшей толщины стенок измерительных трубок 18, 18, 18, 18. Для этого по другому варианту выполнения изобретения четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18и корпус измерительного преобразователя 7 рассчитаны по своим взаимно соотнесенным габаритам таким образом, что соотношение внутреннего диаметра корпуса преобразователя к внутреннему диаметру измерительной трубки, определяемое соотношением максимального внутреннего диаметра корпуса к калибру, по меньшей мере, первой измерительной трубки больше 3, в частности больше 4 и/или меньше 5.
1
2
3
4
1
2
3
4
ехс
exc
exc
Как указывалось выше, необходимые для измерения реактивные силы в измеряемом носителе возникают в измерительном преобразователе за счет колебаний измерительных трубок 18, 18, 18, 18 в сигнальном режиме. Для этого измерительный преобразователь включает конфигурацию возбудителей, воздействующую, по меньшей мере, одним электромеханическим, например, электродинамическим, возбудителем колебаний на измерительные трубки 18, 18, 18, 18, которая предназначена для того, чтобы возбуждать или поддерживать, по меньшей мере, временно, рабочие сигнальные колебания в каждой измерительной трубке, необходимые для конкретных измерений, в частности, изгибные колебания, в так называемом сигнальном режиме с достаточно высокой амплитудой колебаний, необходимой для возникновения и фиксации в.н. реактивных сил в носителе. Возбудитель колебаний, по меньшей мере, один, предназначен в первую очередь для преобразования электрической мощности возбудителя Р, питаемой соответствующим блоком измерения и управления, например, кориолисового счетчика массового расхода, в, например, пульсирующие или гармонические силы возбуждения F, воздействующие на измерительные трубки максимально одновременно, равномерно, но с обратной последовательностью. Силы возбуждения F могут известным для специалиста способом, например посредством предусмотренного в электронном блоке измерения и управления схемы регулировки электрического напряжения юстироваться в отношении амплитуды и, например, посредством также предусмотренного в электронном блоке измерения и управления фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), см., например, US-A 4801897 или US-B 6311136.
1
2
3
4
2
1
2
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
1
2
1
3
4
2
1
Возбуждаемые в сигнальном режиме в измерительных трубках колебания индуцируют в протекающем по ним носителе Кориолисовые силы, которые вызывают дополнительные деформации измерительных трубок, соответствующие более высокому колебательному режиму, так называемому Кориолисовому режиму. Например, в измерительных трубках 18, 18, 18, 18 в рабочем режиме могут возбуждаться закрепленной на них электромеханической конфигурацией возбудителей колебаний изгибные колебания, в частности на фактической механической собственной частоте образованной четырьмя измерительными трубками XZ внутренней части, при которых трубки, по меньшей мере, большей частью колеблются в соответствующей плоскости колебаний в горизонтальной направлении и, как показано на фиг.3а, 3b или 6а, 6b, попарно в общей плоскости колебаний XZ или XZ по сущности противофазно друг другу. Это происходит, в частности, таким образом, что одновременные вибрации каждой измерительной трубки 18, 18, 18, 18 в рабочем режиме, по меньшей мере, временно и/или, по меньшей мере, частично выполняются в виде изгибных колебаний вокруг виртуальной продольной оси измерительных трубок, соединяющей первый и соответствующий второй торец соответствующей измерительной трубки, причем четыре продольных оси измерительных трубок 18, 18, 18, 18 согласно данному варианту выполнения изобретения проходят в равной степени параллельно друг другу аналогично измерительным трубкам 18, 18, в одной плоскости и по сущности параллельно виртуальной продольной оси измерительного преобразователя, виртуально соединяющей оба делителя потока и проходящей через центр тяжести массы измерительного преобразователя. Другими словами измерительные трубки измерительного преобразователя вибрационного типа могут соответственно, по меньшей мере, частично совершать в режиме изгибных колебаний колебания по типу двусторонне закрепленной струны. В соответствии с этим по другому варианту выполнения изобретения в первой и второй измерительной трубке 18, 18 вызываются соответственно изгибные колебания, лежащие в общей первой плоскости колебаний XZ и соответственно образующиеся в одной плоскости. Также предусмотрены противофазные колебания третьей и четвертой измерительной трубки 18, 18 в равной степени в одной общей плоскости колебаний XZ, в частности, по сущности параллельной первой плоскости колебаний XZ, см. фиг.6а, 6b.
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
3
2
4
Согласно одному из вариантов выполнения изобретения в измерительных трубках 18, 18, 18, 18 посредством возбудительного контура 5 в рабочем режиме, по меньшей мере, частично, в частности, большей частью, вызываются изгибные колебания с частотой изгибных колебаний, равной мгновенной механической резонансной частоте окружающей четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18 внутренней части или, по меньшей мере, примерно равной такой собственной или резонансной частоте. Мгновенные механические резонансные частоты изгибных колебаний зависят, как известно, в первую очередь от размеров, формы и материала измерительных трубок 18, 18, 18, 18 и от мгновенной плотности протекающего по ним носителя и могут изменяться в рабочем режиме измерительного преобразователя в пределах диапазона частот, равного почти нескольким килогерцам. При возбуждении в измерительных трубках резонансной частоты изгибных колебаний можно, с одной стороны, определить по мгновенно возбужденной частоте колебаний среднюю плотность протекающего по четырем измерительным трубкам носителя, а с другой стороны, таким образом можно минимизировать мгновенно необходимую для поддержания колебаний в сигнальном режиме электрическую мощность. В частности, четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18 при возбуждении от возбудительного контура также, по меньшей мере, временно, колеблются с в сущности одинаковой частотой колебаний, в частности, с общей естественной механической собственной частотой внутренней части. Кроме этого, предусмотрено возбуждение колеблющихся с в сущности равной частотой измерительных трубок 18, 18, 18, 18 таким образом, что, по меньшей мере, при непротекании носителя первая и третья измерительные трубки 18, 18 совершают колебания, в сущности, синхронно друг другу, т.е. в сущности одинаковые по форме колебания, с в сущности одинаковой фазой и примерно равной амплитудой. Аналогично этому в данном варианте выполнения изобретения втора и четвертая измерительные трубки 18, 18 также совершают колебания, в сущности, синхронно друг с другом.
1
2
1
3
4
1
2
1
1
2
Возбудительный контур по одному из вариантов выполнения изобретения выполнен таким образом, что первая 18 и вторая 18 измерительные трубки в рабочем режиме приводятся в противофазные изгибные колебания в общей первой плоскости колебаний XZ, а третья 18 и четвертая 18 измерительные трубки в рабочем режиме приводятся в противофазные изгибные колебания в общей, в частности параллельной первой XZ плоскости колебаний, второй XZ плоскости колебаний. Согласно другому варианту выполнения изобретения возбудительный контур 5 образован первым возбудителем колебаний 5, в частности, электродинамическим и/или дифференцированно возбуждающим колебания первой измерительной трубки 18 относительно второй измерительной трубки 18.
1
1
2
3
4
1
2
1
3
4
1
3
2
4
Также предусмотрено, что первый возбудитель колебаний 5 является возбудителем колебаний электродинамического типа и воздействует, по меньшей мере, на две из измерительных трубок 18, 18, 18, 18 одновременно, в частности дифференцированно. Для этого первый возбудитель колебаний 5 образован закрепленным на первой измерительной трубке постоянным магнитом и закрепленной на второй измерительной трубке цилиндрической катушкой, через которую проходит его магнитное поле, в частности по типу плунжерного катушечного контура, в котором цилиндрическая катушка размещена соосно с постоянным магнитом, выполненным как подвижный втяжной якорь внутри катушки. По усовершенствованному варианту выполнения изобретения возбудительный контур включает также второй возбудитель колебаний 5, в частности, электродинамический и/или идентичный первому возбудителю колебаний 5 и/или дифференцированно возбуждающий колебания третьей измерительной трубки 18 относительно четвертой измерительной трубки 18. Оба возбудителя колебаний могут подключаться преимущественно электрически последовательно, в частности, таким образом, что общий пусковой сигнал возбуждает общие колебания первой и третьей измерительных трубок 18, 18 относительно второй и четвертой измерительных трубок 18, 18. По другому варианту выполнения изобретения второй возбудитель колебаний образован закрепленным на третьей измерительной трубке постоянным магнитом и закрепленной на четвертой измерительной трубке цилиндрической катушкой, через которую проходит его магнитное поле.
1
1
2
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
Как показано на фиг.4 первый возбудитель колебаний 5 расположен над первой и второй измерительными трубками 18, 18, и, тем самым, над общим центром тяжести всех четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18, находящимся в виртуальной плоскости поперечного сечения образованной четырьмя измерительными трубками внутренней части. Вследствие расположения, по меньшей мере, одного возбудителя колебаний возбудительного контура 5 за пределами в.н. общего центра тяжести четырех измерительных трубок можно дополнительно к изгибным колебаниям преимущественным способом, в частности, одновременно или прерывисто возбуждать торсионные колебания. Это может вызвать в находящемся в данный момент в соответствующей измерительной трубке 18, 18, 18 или 18 носителе в значительной мере зависящие в первую очередь от вязкости силы трения или тангенциальные силы, которые, в свою очередь, воздействуют обратно на колебания измерительных трубок 18, 18, 18 или 18, гасят их и могут быть измерены. На основе этого можно по поступающему в возбудительный контур 5 пусковому сигналу, в частности, по его силе тока, определить вязкость носителя в измерительном преобразователе.
Необходимо также отметить, что независимо от соосного воздействия возбудителей колебаний приведенного в этом варианте выполнения изобретения возбудительного контура на измерительные трубки могут применяться альтернативно или в дополнение, чаще как на входе, так и на выходе, возбудители колебаний для воздействия на соответствующие измерительные трубки, как в предложенных в US-A 4823614, US-A 4831885 или US-A 2003/0070495 возбудительных контурах.
1
2
3
4
Как показано на фиг.2 и 4 и в соответствии с типом рассматриваемых измерительных преобразователей, в измерительном преобразователе 11 предусмотрен реагирующий, в частности на входе и выходе, на вибрации, в частности на вызванные возбудительным контуром 5 изгибные колебания, измерительных трубок 18, 18, 18 или 18, например электродинамические, сенсорный контур 19 для производства вибраций, в частности изгибных колебаний, представляющих сигналы измерения колебаний измерительных трубок, на которые относительно, например, частоты, амплитуды сигнала и/или длины фазы по отношению друг к другу и/или к пусковому сигналу воздействуют фиксируемые измерительные параметры, например доля массового расхода и/или плотность или вязкость носителя.
1
1
2
2
1
2
1
2
3
4
1
2
1
3
3
4
4
3
4
1
3
1
3
2
4
2
4
2
4
1
3
2
4
Согласно одному из вариантов выполнения изобретения контур сенсоров образован на стороне выхода первым датчиком колебаний 19, в частности электродинамическим и/или фиксирующим дифференцированно, по меньшей мере, колебания первой измерительной трубки 18 относительно второй измерительной трубки 18, а также вторым датчиком колебаний 19, в частности электродинамическим и/или фиксирующим дифференцирование, по меньшей мере, колебания первой измерительной трубки 18 относительно второй измерительной трубки 18, которые, реагируя на движения соответственно измерительных трубок 18, 18, 18, 18, в частности на их горизонтальные смещения и/или деформации, выдают первый или второй сигнал измерения колебаний, в частности, таким образом, что, по меньшей мере, два сигнала измерения колебаний от сенсорного контура 19 имеют противонаправленный сдвиг по фазе, соответствующий или зависящий от мгновенной доли массового расхода протекающего носителя, а также имеющие частоту сигнала, зависящую от мгновенной плотности носителя в измерительных трубках. Оба, например идентичных, датчика колебаний 19, 19 могут быть размещены в соответствии с типом рассматриваемых измерительных преобразователей в сущности равноудалено от первого возбудителя колебаний 5 в измерительном преобразователе 11. Кроме этого, датчики колебаний сенсорного контура 19 могут выполняться, по меньшей мере, по принципу действия идентично, по меньшей мере, одному возбудителю колебаний возбудительного контура 5, например являться также электродинамическими, по одному из вариантов выполнения изобретения контур сенсоров 19 образован на стороне выхода третьим датчиком колебаний 19, в частности электродинамическим и/или фиксирующим дифференцированно, по меньшей мере, колебания третьей измерительной трубки 18относительно четвертой измерительной трубки 18, а также четвертым датчиком колебаний 19, в частности электродинамическим и/или фиксирующим дифференцированно, по меньшей мере, колебания третьей измерительной трубки 18относительно четвертой измерительной трубки 18. Для дальнейшего улучшения качества сигнала и для упрощения принимающего сигналы измерения электронного блока КИП 12 первый и третий датчики колебаний 19, 19 могут подключаться электрически последовательно, например таким образом, что общий сигнал измерения колебаний характеризует общие колебания со стороны входа первой и третьей измерительных трубок 18, 18 относительно второй и четвертой измерительной трубки 18, 18. Альтернативно или в дополнение второй и четвертый датчики колебаний 19, 19 могут подключаться электрически последовательно таким образом, что общий сигнал измерения колебаний обоих датчиков колебаний 19, 19 характеризуют общие колебания со стороны выхода первой и третьей измерительных трубок 18, 18 относительно второй и четвертой измерительной трубки 18, 18.
1
2
3
4
В вышеуказанном случае, когда, в частности идентичные, датчики колебаний сенсорного контура 19 должны дифференицально и электродинамически фиксировать колебания измерительных трубок, первый датчик колебаний 19 предназначен для фиксации колебаний на входе закрепленным на первой измерительной трубке постоянным магнитом и закрепленной на второй измерительной трубке также для фиксации колебаний на входе цилиндрической катушкой, через которую проходит его магнитное поле, а второй датчик колебаний 19 предназначен для фиксации колебаний на выходе закрепленным на первой измерительной трубке постоянным магнитом и закрепленной на второй измерительной трубке также для фиксации колебаний на выходе цилиндрической катушкой, через которую проходит его магнитное поле. В той же мере при необходимости может быть сформирован предусмотренный третий датчик колебаний 19 закрепленным на третьей измерительной трубке постоянным магнитом и закрепленной на третьей измерительной трубке цилиндрической катушкой, через которую проходит его магнитное поле, а при необходимости и четвертый датчик колебаний 19 может быть образован закрепленным на третьей измерительной трубке постоянным магнитом и закрепленной на четвертой измерительной трубке цилиндрической катушкой, через которую проходит его магнитное поле.
Также необходимо отметить, что несмотря на то что в варианте выполнения изобретения речь идет о датчиках колебаний сенсорного контура 19 электродинамического типа, т.е. образованных закрепленной на одной из измерительных трубок цилиндрической магнитной катушкой и закрепленным на противоположной измерительной трубке соответственно постоянным магнитом, погружаемым в эту катушку, могут применяться и другие известные для специалиста, например оптоэлектронные, датчики колебаний для образования сенсорного контура. Кроме этого, по стандарту рассматриваемых измерительных преобразователей в них в дополнение к датчикам колебаний могут применяться другие, в частности, фиксирующие вспомогательные параметры или величины возмущения, датчики, например датчики ускорения, давления и/или температурные, посредством которых можно путем чувствительности к поперечным колебаниям или внешних возмущений контролировать и при необходимости компенсировать эффективность работы измерительного преобразователя и/или изменения чувствительности преобразователя относительно основных фиксируемых параметров измерения, в частности, доли массового расхода и/или плотности.
19
1
2
Для обеспечение максимальной чувствительности измерительного преобразователя к массовому расходу по другому варианту выполнения изобретения измерительные трубки расположены в преобразователе таким образом, что расчетная длина Lизмерительного преобразователя, соответствующая минимальному расстоянию между первым датчиком колебаний 19 и вторым датчиком колебаний 19 составляет более 500 мм, в частности, более 600 мм.
Контур возбудителей 5 и сенсорный контур 19 по стандарту подобных измерительных преобразователей соответствующим способом соединены с предусмотренной в электронном блоке КИП измерительной и эксплуатационной схемой, например соответствующими кабельными соединениями. Измерительная и эксплуатационная схема, с одной стороны, производит, регулируемый, например, по току возбуждения и/или напряжению возбуждения, сигнал пуска контура возбудителей 5, а с другой стороны принимает сигналы измерения колебаний от контура датчиков 19 и генерирует необходимые параметры измерения, характеризующие, например, суммарную долю массового расхода, плотность и/или вязкость измеряемого носителя, и которые, при необходимости, могут индицироваться на месте и/или передаваться и соответственно затем обрабатываться на главную для потокового измерительного преобразователя систему обработки данных в форме цифровых измерительных параметров. Применение дифференциально действующих возбудителей колебаний или датчиков колебаний в указанной внутренней части имеет также то преимущество, что для функционирования измерительного преобразователя согласно изобретению могут применяться и широкораспространенные электронные измерительные и эксплуатационные системы, которые, например, широко применяются в обычных Кориолисовых измерительных приборах для измерения массового расхода и плотности.
2
1
2
Электронный блок КИП 12, включая измерительную и эксплуатационную схему, можно легко разместить в отдельном корпусе электронного блока 7, удаленного от измерительного преобразователя, или (см. фиг.1) закрепить для создания целого компактного прибора непосредственно на измерительном преобразователе 1, например, снаружи корпуса преобразователя 7. Согласно указанному варианту выполнения изобретения на корпусе преобразователя установлен гильзообразный переходник для крепежа корпуса электронного блока 7. В переходнике может быть также установлен выполненный, например, литьем из стекла и/или пластика герметичный и/или несжимающийся проходной изолятор для электрической соединительной проводки между измерительным преобразователем 11, в частности, размещенным в нем возбудителями колебаний и датчиками, и электронным блоком КИП 12.
1
2
3
4
18
1
2
3
4
18
1
2
3
4
18
18
1A
1
2А
1
1
2
3
4
18
Как это неоднократно указывалось выше, потоковый КИП и, тем самым, измерительный преобразователь 11 предусмотрены в первую очередь для измерения и высоких массовых расходов более 2200 т/ч в трубопроводе большого калибра, т.е. более 250 мм. В этой связи по одному из вариантов выполнения изобретения номинальный диметр измерительного преобразователя 11, соответствующий, как указывалось выше, калибру трубопровода, в котором устанавливается измерительный преобразователь 11, должен составлять более 100 мм, но быть, в частности, более 300 мм. Также по одному из вариантов выполнения изобретения предусмотрено, что каждая из измерительных трубок 18, 18, 18, 18 имеет соответствующий их внутреннему диаметру калибр D, составляющий более 60 мм. В частности, измерительные трубки 18, 18, 18, 18 выполнены таким образом, что каждая из них имеет калибр D более 80 мм. Альтернативно или в дополнение к этому измерительные трубки 18, 18, 18, 18 по одному из вариантов выполнения изобретения рассчитаны таким образом, что каждая имеет расчетную длину трубки L не менее 1000 мм. Расчетная длина трубки Lсоответствует в этом варианте выполнения изобретения минимальному расстоянию между первым портом потока 20 первого делителя потока 20 и первым портом потока 20 второго делителя потока 20. В частности, измерительные трубки 18, 18, 18, 18 рассчитаны при этом таким образом, что их расчетная длина L больше 1200 мм.
1
2
3
4
1
2
3
4
В соответствии с этим, по меньшей мере, в указанном варианте измерительные трубки 18, 18, 18, 18 выполнены из стали, имеют обычно толщину стенок более 1 мм и массу не менее 20 кг, в частности более 30 кг. Также соблюдается тенденция удержания собственной массы каждой отдельной из измерительных трубок 18, 18, 18, 18 менее 50 кг.
1
2
3
4
1
2
3
4
18
18
1
2
3
4
11
11
18
11
18
В связи с тем, что каждая из измерительных трубок 18, 18, 18, 18 в измерительном преобразователе согласно изобретению весит намного больше 20 кг и может иметь среднюю вместительность 10 л и более, включающая измерительные трубки 18, 18, 18, 18 внутренняя часть, по меньшей мере с протекающим в ней носителе с высокой плотностью, может достигать общей массы более 80 кг. В первую очередь при применении измерительных трубок с большими калибром D, толщиной стенок и расчетной длиной L масса образованной измерительными трубками 18, 18, 18, 18 внутренней части может легко достигать более 100 кг или, по меньшей мере, с носителем, например нефтью или водой, более 120 кг. Поэтому собственная масса Мц измерительного преобразователя суммарно составляет намного больше 200 кг, при номинальном диаметре D намного более 250 мм даже более 300 кг. Поэтому в измерительном преобразователе согласно изобретению массовое соотношение М/M, т.е. отношении собственной массы М всего измерительного преобразователя к собственной массе M первой измерительной трубки может в среднем больше 10, в частности, больше 15.
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
18
Чтобы при названных больших собственных массах М измерительного преобразователя максимально оптимально использовать применяемые для них материалы и максимально эффективно применять, в частности, часто очень дорогие материалы, по одному из вариантов выполнения изобретения необходимо рассчитывать номинальный диаметр D измерительного преобразователя 11 в соответствии с его собственной массой М таким образом, чтобы соотношение массы к номинальному диаметру М/Dизмерительного преобразователя 11, определяемое отношением собственной массы Мизмерительного преобразователя 11 к номинальному диаметру D измерительного преобразователя было ниже 2 кг/мм, в частности, максимально ниже 1 кг/мм. Для обеспечения достаточно высокой стабильности работы измерительного преобразователя 11 соотношение массы к номинальному диаметру М/D измерительного преобразователя 11, по меньшей мере, при применении обычных материалов должно быть максимально выше 0, 5 кг/мм. Кроме этого, по одному из вариантов выполнения изобретения необходимо, чтобы соотношение масс М/M было меньше 25.
11
18
11
18
11
1
2
3
4
11
18
11
11
Для создания максимально компактного измерительного преобразователя с достаточно высоким качеством колебаний и максимально низкой потерей давления согласно одному из вариантов выполнения изобретения измерительные трубки в соответствии с монтажной длиной L измерительного преобразователя 11 должны иметь такие параметры, чтобы соотношение калибра к монтажной длине D/L измерительного преобразователя, определяемое отношением калибра D, по меньшей мере, первой измерительной трубки к монтажной длине L измерительного преобразователя 11 составляло более 0,02, в частности более 0,05 и/или менее 0,09. Альтернативно или в дополнение к этому измерительные трубки 18, 18, 18, 18 относительно монтажной длины L измерительного преобразователя должны иметь такие размеры, чтобы соотношение длины измерительной трубки к монтажной длине L/L измерительного преобразователя, определяемое отношением длины, по меньшей мере, первой, измерительной трубки к монтажной длине L измерительного преобразователя было больше 0,7, в частности, более 0,8 и/или менее 0,95.
1
2
3
4
При необходимости возможно или, по меньшей мере, потенциально возможно снизить производимые в корпусе преобразователя вибрирующими, в частности, сделанными способом крупноразмерными измерительными трубками со стороны входа или со стороны выхода механические напряжения и/или вибрации, например, соединением друг с другом четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18, по меньшей мере, попарно, по меньшей мере, попарно со стороны входа и выхода т.н. служащими узловыми фасонками стыковочными элементами (далее стыковочные элементы первого типа). Кроме этого, такими стыковочными элементами первого типа можно за счет их размеров и/или мест размещения на измерительных трубках суммарно целенаправленно воздействовать на механические собственные частоты колебаний измерительных трубок и, тем самым, на механические собственные частоты внутренней части, образованной четырьмя измерительными трубками и закрепленными на них компонентами измерительного преобразователя, а также на характер ее колебаний.
1
2
3
4
Служащие узловыми фасонками стыковочные элементы первого типа могут быть, например, тонкими, в частности, выполненными из того же материала, как и измерительные трубки, пластинами или дисками, которые имеют в соответствии с числом и размерами стыкуемых между собой измерительных трубок отверстия, при необходимости расшлицованные внутри, зажимаются на соответствующих измерительных трубках 18, 18, 18, 18 и, при необходимости, затем неразъемно соединяются с соответствующими измерительными трубками жесткой пайкой или сваркой.
1
2
1
2
1
2
1
1
2
1
3
4
1
2
3
4
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
1
2
1
2
В соответствии с этим измерительный преобразователь по одному из вариантов выполнения изобретения включает первый стыковочный элемент первого типа 24 для образования колебательных узлов со стороны входа, по меньшей мере, вибраций, в частности, изгибных колебаний первой измерительной трубки и для противофазных им вибраций, в частности изгибных колебаний, второй измерительной трубки, закреплен на расстоянии, как от первого делителя потока, так и от второго делителя потока со стороны входа, по меньшей мере, на первой измерительной трубке и на второй измерительной трубке, а также идентичный первому стыковочному элементу второй стыковочный элемент первого типа 24 для образования колебательных узлов со стороны входа, по меньшей мере, вибраций, в частности, изгибных колебаний первой измерительной трубки 18 и для противофазных им вибраций, в частности изгибных колебаний, второй измерительной трубки 18, закреплен на расстоянии как от первого делителя потока 20, так и от второго делителя потока 20, а также от первого стыковочного элемента 24 со стороны входа, по меньшей мере, на первой измерительной трубке 18 и на второй измерительной трубке 18. Как ясно показано на фиг.4 или 5а, 5b, первый стыковочный элемент первого типа 24 для образования колебательных узлов со стороны входа, по меньшей мере, вибраций, в частности, изгибных колебаний третьей измерительной трубки 18 и для противофазных им вибраций, в частности изгибных колебаний, четвертой измерительной трубки 18, закреплен на расстоянии как от первого делителя потока 20, так и от второго делителя потока 20 со стороны входа также на третьей измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18, а второй стыковочный элемент первого типа 24 для образования колебательных узлов со стороны входа, по меньшей мере, вибраций, в частности, изгибных колебаний третьей измерительной трубки 18 и для противофазных им вибраций, в частности изгибных колебаний, четвертой измерительной трубки 18, закреплен на расстоянии как от первого делителя потока 20, так и от второго делителя потока 20 со стороны входа также на третьей измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18, так что все четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18 механически соединены между собой первым стыковочным элементом первого типа 24 и вторым стыковочным элементом первого типа 24. Каждый из указанных, в частности идентичных, стыковочных элементов 24, 24 первого типа по одному из вариантов выполнения изобретения выполнен в виде пластины, в частности таким образом, что, как это изображено на всех фигурах, имеет скорее прямоугольную или квадратную форму основной поверхности или же круглую, овальную, крестовидную форму, или, как предложено, например, в US-A 2006/0283264, Н-образную основную поверхность. Кроме этого, оба стыковочных элемента 24, 24 ориентированы, в сущности, параллельны друг другу.
1
2
1
2
1
2
3
4
Как показано на фиг.4 или 5а, 5b, оба стыковочных элемента выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, что центр тяжести массы первого стыковочного элемента 24 первого типа находится на расстоянии от центра тяжести массы измерительного преобразователя 11, равном, в сущности, расстоянию центра тяжести массы второго стыковочного элемента 24 первого типа от названного центра тяжести массы измерительного преобразователя 11, в частности, оба стыковочных элемента 24, 24 в итоге расположены симметрично одной из измерительных трубок 18, 18, 18, 18 в центре общей виртуальной плоскости поперечного сечения.
1
2
3
4
3
3
4
1
2
3
4
3
4
3
4
1
2
3
3
4
Для дальнейшего повышения степени свободы при оптимизации характера колебаний образованной четырьмя измерительными трубками 18, 18, 18, 18 внутренней части измерительный преобразователь 11 также включает согласно усовершенствованному варианту выполнения изобретения третий стыковочный элемент 24 первого типа, который, закреплен для образования колебательных узлов со стороны входа, по меньшей мере, вибраций, в частности, изгибных колебаний третьей измерительной трубки 18 и для противофазных им вибраций, в частности изгибных колебаний, четвертой измерительной трубки 18 на расстоянии как от первого делителя потока 20, так и от второго делителя потока 20 со стороны входа на третьей измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18. Кроме этого, измерительный преобразователь 11 включает в данном усовершенствованном варианте выполнения изобретения, в частности, идентичный третьему стыковочному элементу 24 первого типа четвертый стыковочный элемент 24 первого типа, который закреплен для образования колебательных узлов со стороны входа, по меньшей мере, вибраций, в частности, изгибных колебаний третьей измерительной трубки 18 и для противофазных им вибраций, в частности изгибных колебаний, четвертой измерительной трубки 18 на расстоянии как от первого делителя потока 20, так и от второго делителя потока 20, а также от третьего стыковочного элемента 24 первого типа со стороны входа на третьей измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18.
3
4
3
4
Каждый из указанных, в частности идентичных, стыковочных элементов 24, 24 первого типа согласно одному из вариантов выполнения изобретения выполнен также в форме пластины, в частности, таким образом, что имеет скорее прямоугольную или квадратную форму основной поверхности или же круглую, овальную, крестовидную форму, или Н-образную основную поверхность. Кроме этого, оба стыковочных элемента 24, 24 ориентированы, в сущности, параллельны друг другу.
3
1
2
1
1
2
4
1
2
3
4
3
4
Как показано на фиг.4, 5а, 5b, третий стыковочный элемент первого типа 24 закреплен на расстоянии как от первого делителя потока 20, так и от второго делителя потока 20, а также от первого стыковочного элемента 24 первого типа со стороны входа также на первой измерительной трубке 18 и на второй измерительной трубке 18, а четвертый стыковочный элемент первого типа 24 закреплен на расстоянии как от первого делителя потока, так и от второго делителя потока, а также от второго стыковочного элемента со стороны выхода на первой измерительной трубке и на второй измерительной трубке, так что все четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18 механически соединены между собой третьим стыковочным элементом 24 первого типа и четвертым стыковочном элементом 24 первого типа.
3
4
3
4
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
3
1
2
Как показано на фиг.4, 5а, 5b, третий и четвертый стыковочные элементы 24, 24 выполнены и размещены в измерительном преобразователе таким образом, что центр тяжести массы третьего стыковочного элемента 24 первого типа находится на расстоянии от центра тяжести массы измерительного преобразователя, равном, в сущности, расстоянию центра тяжести массы четвертого стыковочного элемента 24 первого типа от названного центра тяжести массы измерительного преобразователя, в частности, оба стыковочных элемента 24, 24 в итоге расположены симметрично одной из измерительных трубок 18, 18, 18, 18 в центре общей виртуальной плоскости поперечного сечения. Кроме этого, согласно одному из вариантов выполнения изобретения, четыре стыковочных элемента 24, 24, 24, 24 первого типа размещены в измерительном преобразователе таким образом, что расстояние между центром тяжести массы третьего стыковочного элемента 24 первого типа и центром тяжести массы измерительного преобразователя больше расстояния между центром тяжести массы первого стыковочного элемента 24 первого типа и названным центром тяжести массы измерительного преобразователя и больше расстояния между центром тяжести второго стыковочного элемента 24 первого типа и названным центром тяжести массы измерительного преобразователя.
1
2
18x
1
2
3
4
1
2
3
4
18x
Как показано на фиг.4, 5а и 5b, минимальное расстояние между ближайшим к центру тяжести массы измерительного преобразователя 11 со стороны входа, закрепленном на соответствующей измерительной трубке стыковочным элементом первого типа, в частности первым стыковочным элементом 24 первого типа, и ближайшим к центру тяжести массы измерительного преобразователя со стороны выхода, закрепленном на соответствующей измерительной трубке стыковочным элементом первого типа, в частности вторым стыковочным элементом 24 первого типа, определяет соответственно свободную длину колебаний L этой измерительной трубки, причем согласно другому варианту выполнения изобретения стыковочные элементы первого типа расположены в измерительном преобразователе таким образом, что в итоге свободная длина колебаний каждой из измерительных трубок 18, 18, 18, 18 меньше 2500 мм, в частности меньше 2000 мм и/или больше 800 мм. Альтернативно или в дополнение к этому также предусмотрено, что все четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18 имеют одинаковую свободную длину колебаний L.
Кроме этого, для дальнейшего упрощения и повышения точности юстировки характера колебаний измерительного преобразователя явным преимуществом является то, что измерительный преобразователь включает, как предложено, например, в US-A 2006/0150750, кроме этого, другие стыковочные элементы вышеуказанного типа для создания колебательных узлов вибраций со стороны входа или выхода, в частности изгибных колебаний, первой измерительной трубки и противофазных им вибраций, в частности изгибных колебаний, второй измерительной трубки или вибраций, в частности изгибных колебаний, третьей измерительной трубки и противофазных им вибраций, в частности изгибных колебаний, четвертой измерительной трубки, т.е., например, в сумме 6 или 8 таких стыковочных элементов первого типа.
1
2
3
4
18
18x
18
18x
1
2
3
4
11
18
11
11
Для создания максимально компактного измерительного преобразователя с достаточно высокими качеством колебаний и чувствительностью при максимально низкой потере давления согласно одному из вариантов выполнения изобретения измерительные трубки 18, 18, 18, 18 в соответствии с указанной свободной длиной колебаний должны иметь такие параметры, чтобы соотношение калибра к свободной длине колебаний D/L измерительного преобразователя, определяемое отношением калибра D первой измерительной трубки к свободной длине колебаний L первой измерительной трубки составляло более 0,07, в частности более 0,09 и/или менее 0,15. Альтернативно или в дополнение к этому по одному из вариантов выполнения изобретения измерительные трубки 18, 18, 18, 18 относительно монтажной длины L измерительного преобразователя должны иметь такие размеры, чтобы соотношение длины колебаний к монтажной длине L/L измерительного преобразователя, определяемое отношением свободной дли колебаний первой измерительной трубки к монтажной длине Lизмерительного преобразователя было больше 0,55, в частности, более 0,6 и/или менее 0,9.
Согласно одному из вариантов выполнения изобретения датчики колебаний размещены в измерительном преобразователе в соответствии со свободной длиной колебаний таким образом, что соотношение расчетной длины и длины колебаний измерительного преобразователя, определяемое отношением указанной расчетной длины измерительного преобразователя к свободной длине колебаний первой измерительной трубки составляет более 0,6, в частности более 0,65 и/или менее 0,95.
18
19
18
19
19
Для создания максимально компактного измерительного преобразователя с максимальной чувствительностью к массовому расходу согласно одному из вариантов выполнения изобретения датчики колебаний в соответствии с монтажной длиной измерительного преобразователя размещены в нем таким образом, чтобы соотношение расчетной длины и монтажной длины измерительного преобразователя, определяемое отношением расчетной длины к монтажной длине измерительного преобразователя составляло более 0,3, в частности более 0,4. Альтернативно или в дополнение к этому датчики колебаний размещены в измерительном преобразователе относительно измерительных трубок таким образом, чтобы соотношение длины калибра и расчетной длины D/L измерительного преобразователя, определяемое отношением калибра D первой измерительной трубки к расчетной длине L измерительного преобразователя было больше 0,05, в частности, более 0,09. Кроме этого, по одному из вариантов выполнения изобретения расчетная длина L составляет менее 1200 мм.
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
3
2
4
Согласно одному из вариантов выполнения изобретения кроме этого, предусмотрена соответствующая взаимная попарная синхронизация по длине фаз измерительных трубок 18, 18, 18, 18 в рабочем режиме, т.е. синхронизация колебаний всех четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18 таким образом, чтобы измерительные трубки колебались строго попарно не в фазах. Преимущественно характер колебаний образованной четырьмя измерительными трубками 18, 18, 18, 18 и контурами возбудителей и датчиков колебаний внутренней части и управляющие контуром возбудителей пусковые сигналы согласовываются взаимно таким образом, что, по меньшей мере, возбуждаемые в рабочем режиме колебания четырех измерительных трубок 18, 18, 18, 18 образованы таким образом, что первая и вторая измерительные трубки 18, 18 совершают колебания, в сущности, противофазно друг другу, т.е. с противонаправленным сдвигом по фазе примерно на 180° и также третья и четвертая измерительные трубки 18, 18 совершают колебания, в сущности, противофазно друг другу, а первая и третья измерительные трубки 18, 18 совершают колебания, в сущности, равнофазно друг другу и вторая и четвертая измерительные трубки 18, 18 совершают колебания, в сущности, равнофазно друг другу.
1
1
3
1
2
1
3
1
3
2
2
4
1
2
1
2
4
2
4
1
2
В этой связи измерительный преобразователь по одному из вариантов выполнения изобретения включает кроме этого,, в частности пластинчатый или стержневой, первый стыковочный элемент второго типа 25, закрепленный для синхронизации равночастотных вибраций, в частности изгибных колебаний, первой измерительной трубки 18 и равночастотных им вибраций, в частности изгибных колебаний, третей измерительной трубки 18 на расстоянии как от первого стыковочного элемента 24 первого типа, так и от второго стыковочного элемента 24 первого типа на первой измерительной трубке 18 и на третьей измерительной трубке 18, но не на какой другой из измерительных трубок, т.е. строго только на первой измерительной трубке 18 и на третьей измерительной трубке 18. Кроме этого, измерительный преобразователь, по меньшей мере в этом варианте выполнения изобретения, включает, по меньшей мере один, в частности пластинчатый или стержневой второй стыковочный элемент второго типа 25, закрепленный для синхронизации равночастотных вибраций, в частности изгибных колебаний, второй измерительной трубки 18 и равночастотных им вибраций, в частности изгибных колебаний, четвертой измерительной трубки 18 на расстоянии как от первого стыковочного элемента 24 первого типа, так и от второго стыковочного элемента 24 первого типа, а также от первого стыковочного элемента 25 второго типа на второй измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18, но не на какой другой из измерительных трубок, т.е. строго только на второй измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18. Как изображено на фиг.4, 5а и 5b, первый и второй стыковочные элементы 25, 25 второго типа расположены в измерительном преобразователе 11 по возможности друг против друга.
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
Преимущество механической состыковки измерительных трубок вышеуказанным способом состоит в том числе в том, что четыре измерительные трубки 18, 18, 18, 18 сокращаются до двух комбинаций измерительных трубок, каждая из которых эффективна в качестве колебательной системы и работает практически как одна единая измерительная трубка, так как производимые возбудительным контуром 5 возбудительные силы вследствие механической состыковки действуют как между первой и второй измерительными трубками 18, 18, так и в равной степени между третьей и четвертой измерительными трубками 18, 18, а также вызываемые для измерения протекающего носителя реактивные силы могут предаваться обратно, соответственно совместно, на датчики колебаний сенсорного контура 5. Кроме этого, возможные различия между отдельными измерительными трубками 18, 18, 18, 18 по их номинальному характеру колебаний, например вследствие неравномерности потока, различного распределения температуры и/или плотности и т.д. можно компенсировать простым способом. Применение стыковочных элементов второго типа имеет также преимущество, состоящее в том, что каждая из двух образованных очень простым способом комбинаций измерительных трубок действует практически как одна измерительная трубка не только на возбудительный контур, но и в равной степени на сенсорный контур 19 и, тем самым, на измерительную и эксплуатационную схему электронного блока КИП 12, а измерительный преобразователь 11 имеет тем самым с точки зрения измерительной и эксплуатационной схемы только две измерительных трубки, совершающих колебания друг против друга. Вследствие этого можно использовать для первичной обработки и возможной оцифровки сигналов измерения колебаний надежные технологии обработки сигналов и надежные, в частности двухканальные, т.е. обрабатывающие сигналы измерения колебаний только от двух датчиков колебаний измерительные схемы из области измерения Кориолисовых массового расхода или плотности. В равной степени можно использовать для известной специалисту запускающей возбудительный контур эксплуатационной схемы, в частности одноканальные, т.е. поставляющие строго один пусковой сигнал на возбудительный контур, пусковые схемы. При необходимости сигналы измерения колебаний, поступающие от двух или более датчиков колебаний, могут предварительно обрабатываться и соответственно оцифровываться и по отдельности в каждом из самостоятельных измерительных каналов; в равной степени при необходимости можно управлять имеющимися двумя или более датчиками колебаний по отдельности.
1
2
3
4
Согласно одному из вариантов выполнения изобретения измерительные трубки 18, 18, 18, 18 и соединяющие их между собой стыковочные элементы могут быть поэтому также сформированы и механически состыкованы друг с другом стыковочными элементами двух типов, при необходимости дополнительно и стыковочными элементами первого типа таким образом, что образованная первой и третьей измерительными трубками комбинация измерительных трубок и образованная второй и четвертой измерительными трубками комбинация измерительных трубок имеют, в сущности, одинаковые механические собственные частоты.
1
1
3
1
2
1
3
2
2
4
1
2
2
4
В указанном варианте выполнения изобретения первый стыковочный элемент 25второго типа закреплен на первой или третьей измерительной трубке 18, 18 на расстоянии, равным 50% минимального расстояния между первым стыковочным элементом 24 первого типа и вторым стыковочным элементом 24 первого типа, т.е. равным половине свободной длины колебаний первой или третьей измерительной трубки 18, 18. Кроме этого,, и второй стыковочный элемент 25 второго типа закреплен соответствующим способом на второй и четвертой измерительной трубке 18, 18 на расстоянии, равном 50% минимального расстояния между первым стыковочным элементом 24 первого типа и вторым стыковочным элементом 24 первого типа, т.е. равным половине свободной длины колебаний второй или четвертой измерительной трубки 18, 18.
1
2
1
2
1
1
3
1
4
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
3
4
1
1
1
2
Преимущественным способом стыковочные элементы второго типа могут дополнительно служить и креплением компонентов возбудительного контура 5. Поэтому согласно одному из вариантов выполнения изобретения предусмотрено, что каждый из, в частности идентичных, возбудителей колебаний 5, 5 частично закреплен на каждом из двух стыковочных элементах второго типа, в частности на первом и втором стыковочном элементе 25, 25. Таким образом, очень эффективным и одновременно очень простым способом можно обеспечить то, что генерируемая возбудителем колебаний 5 сила возбуждения, по меньшей мере преимущественно синхронная, действует на, в частности и равнофазные друг другу, изгибные колебания первой и третьей измерительных трубок 18, 18 или второй и четвертой измерительных трубок 18, 18. Например, в случае электродинамических возбудителей колебаний соответствующая цилиндрическая катушка может быть закреплена на первом стыковочном элементе и соответствующий постоянный магнит на противоположном втором стыковочном элементе второго типа. В указанном варианте с имеющим два возбудителя колебаний 5, 5 возбудительным контуром 5 как первый 5, так и второй возбудитель колебаний 5 могут быть закреплены каждый на первом и втором стыковочном элементе второго типа 25, 25, например и таким образом, что, как показано на фиг.4 или 5а, минимальное расстояние между первым и вторым возбудителями колебаний 5, 5 более чем в два раза превосходит наружный диаметр измерительных трубок 18, 18, 18, 18, по меньшей мере первой измерительной трубки 18. Это обеспечивает как оптимальное использование внутреннего пространства корпуса преобразователя 7, так и простой монтаж возбудителей колебаний 5, 5.
3
1
3
1
1
1
3
1
3
4
2
4
2
4
2
4
Предпочтительно, измерительный преобразователь включает также пластинчатый или стержневой третий стыковочный элемент 25 второго типа, закрепленный для синхронизации равночастотных вибраций, в частности изгибных колебаний, первой измерительной трубки 18 и равночастотных им вибраций, в частности изгибных колебаний, третьей измерительной трубки 18 на расстоянии как от первого стыковочного элемента 24 первого типа, так и от первого стыковочного элемента 25 второго типа на первой измерительной трубке 18 и на третьей измерительной трубке 18, но не на какой другой из измерительных трубок, т.е. строго только на первой измерительной трубке 18 и на третьей измерительной трубке 18, а также, в частности пластинчатый или стержневой четвертый стыковочный элемент 25 второго типа, закрепленный для синхронизации равночастотных вибраций, в частности изгибных колебаний, второй измерительной трубки 18 и равночастотных им вибраций, в частности изгибных колебаний, четвертой измерительной трубки 18 на расстоянии как от первого стыковочного элемента первого типа, так и от второго и третьего стыковочного элемента второго типа на второй измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18, но не на какой другой из измерительных трубок, т.е. строго только на второй измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18. Третий и четвертый стыковочные элементы второго типа, как изображено на фиг.4, 5а и 5b, расположены преимущественно друг против друга в измерительном преобразователе 11.
5
1
3
1
3
1
3
6
2
4
2
4
5
6
Кроме этого, измерительный преобразователь 11 включает согласно одному из вариантов выполнения изобретения пластинчатый или стержневой пятый стыковочный элемент 25 второго типа, закрепленный для синхронизации равночастотных вибраций, в частности изгибных колебаний, первой измерительной трубки 18 и равночастотных им вибраций, в частности изгибных колебаний, третьей измерительной трубки 18 на расстоянии как от первого и второго стыковочного элемента первого типа, так и от первого и третьего стыковочного элемента второго типа на первой измерительной трубке 18 и на третьей измерительной трубке 18, но не на какой другой из измерительных трубок, т.е. строго только на первой измерительной трубке 18 и на третьей измерительной трубке 18, а также, в частности пластинчатый или стержневой шестой стыковочный элемент 25 второго типа, закрепленный для синхронизации равночастотных вибраций, в частности изгибных колебаний, второй измерительной трубки и равночастотных им вибраций, в частности изгибных колебаний, четвертой измерительной трубки на расстоянии как от первого и второго стыковочного элемента первого типа, так и от второго, четвертого и пятого стыковочного элемента второго типа на второй измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18, но не на какой другой из измерительных трубок, т.е. строго только на второй измерительной трубке 18 и на четвертой измерительной трубке 18. Пятый и шестой стыковочные элементы 25, 25второго типа также расположены преимущественно друг против друга в измерительном преобразователе 11.
1
3
4
2
5
6
1
1
3
2
4
2
1
3
2
4
1
2
1
2
3
4
1
3
1
3
1
2
4
2
4
1
1
Кроме этого, преимуществом может быть использование стыковочных элементов второго типа дополнительно также для крепления компонентов возбудительного контура. Поэтому согласно одному из вариантов выполнения изобретения предусмотрено, что со стороны входа первый возбудитель колебаний 19 частично закреплен на третьем и четвертом стыковочном элементе 25, 25. второго типа. Кроме этого, второй возбудитель колебаний 19 соответствующим образом закреплен на пятом и шестом стыковочном элементе 25, 25 второго типа. Таким образом, очень эффективным и одновременно очень простым способом можно обеспечить то, что генерируемый первым возбудителем колебаний 5 сигнал измерения колебаний, по меньшей мере, преимущественно синхронный, определяет, в частности и равнофазные друг другу, изгибные колебания первой и третьей измерительных трубок 18, 18 со стороны входа относительно, в частности и равнофазных друг другу, изгибных колебаний второй и четвертой измерительных трубок 18, 18 или что генерируемый вторым датчиком колебаний 19 в рабочем режиме сигнал измерения колебаний определяет, по меньшей мере, преимущественно синхронный, определяет, в частности и равнофазные друг другу, изгибные колебания первой и третьей измерительных трубок 18, 18 со стороны входа относительно, в частности и равнофазных друг другу, изгибных колебаний второй и четвертой измерительных трубок 18, 18. Например, в случае электродинамических датчиков колебаний цилиндрическая катушка первого датчика колебаний 19 может быть закреплена на третьем стыковочном элементе второго типа, а соответствующий постоянный магнит или на противоположном четвертом стыковочном элементе второго типа или что цилиндрическая катушка второго датчика колебаний 19 может быть закреплена на пятом стыковочном элементе второго типа, а соответствующий постоянный магнит на противоположном шестом стыковочном элементе второго типа. В указанном случае с образованным четырьмя датчиками колебаний 19, 19, 19, 19 сенсорным контуром 19 согласно одному из вариантов выполнения изобретения как первый 19, так и третий датчик колебаний 19 могут быть закреплены каждый частично на третьем и четвертом стыковочном элементе второго типа, в частности таким образом, что, как изображено на фиг.4, 5 и 5b, минимальное расстояние между первым и третьим датчиками колебаний 19, 19 более чем в два раза превосходит наружный диаметр первой измерительной трубки 18. Соответствующим образом второй датчик колебаний 19 и четвертый датчик колебаний 19 могут быть также закреплены каждый на пятом и шестом стыковочном элементе второго типа, в частности таким образом, что, как показано на фиг.4, 5 и 5b, минимальное расстояние между вторым и четвертым датчиками колебаний 19, 19 более чем в два раза превосходит наружный диаметр первой измерительной трубки 18, что обеспечивает как оптимальное использование внутреннего пространства корпуса преобразователя 7, так и простой монтаж датчиков колебаний сенсорного контура 19. Поэтому согласно одному из вариантов выполнения изобретения каждый из, в частности идентичных, датчиков колебаний сенсорного контура 19 закреплен на двух противоположных друг другу стыковочных элементах второго типа.
11
18x
1
2
3
4
1A
2А
3A
4A
1
2
3
4
1
2
3
4
1A
1B
1C
1D
2A
2B
2C
2D
3A
3B
3C
3D
4А
4B
4C
4D
1A
2A
3A
4А
Для дальнейшего повышения качества колебаний внутренней части при минимальной монтажной длине L измерительного преобразователя 11 или минимальной свободной длине колебаний L измерительных трубок 18, 18, 18 или 18 измерительный преобразователь предпочтительно включает несколько кольцеобразных, в частности идентичных, элементов жесткости 22,..22,..22,..22, каждый из которых закреплен строго на одной из измерительных трубок 18, 18, 18, 18 таким образом, что он охватывает ее вдоль одной, в частности проходящей циркулярно, виртуальной линии окружности, для сравнения см. US-B 6920798. В первую очередь для этого также предусмотрено, что на каждой из измерительных трубок 18, 18, 18 или 18, размещены, по меньшей мере, четыре, в частности идентичные элементы жесткости 22, 22, 22, 22 или 22, 22, 22, 22, или 22, 22, 22, 22, или 22, 22, 22, 22. Элементы жесткости 22, 22, 22, 22 размещены в измерительном преобразователе 11 преимущественно таким образом, что два соседних элемента жесткости размещены на одной и той же измерительной трубке на расстоянии друг от друга, которое составляет минимум 70%, но максимум 150% наружного диаметра указанной измерительной трубки.
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
1
2
1
2
3
4
1
2
1
2
Особенно выгодным оказался интервал между соседними элементами жесткости, составляющий от 80% до 120% наружного диаметра одной из соответствующих измерительных трубок 18, 18, 18 или 18. Альтернативно или в дополнение к этому для повышения характеристик колебаний внутренней части и, тем самым, для повышения точности измерений измерительного преобразователя предусмотрено, как это схематично показано на фиг.7, 8а, 8b, что измерительный преобразователь включает также пластинчатые элементы жесткости 26, 26, 26, 26 для юстировки естественных собственных частот изгибных колебаний измерительных трубок 18, 18, 18 или 18 и в плоскостях колебаний YZ, Y, которые в сущности, как показано на фиг.3а, 3b, перпендикулярны плоскостям колебаний XZ, XZ. Например, идентичные друг другу элементы жесткости выполнены при этом и соединены каждый с измерительными трубками, в частности таким образом, что в результате этого, по меньшей мере, резонансные частоты изгибных колебаний измерительных трубок 18, 18, 18 или 18 в возбуждаемом в плоскостях колебаний XZ, XZ рабочем режиме постоянно ниже естественных собственных частот изгибных колебаний измерительных трубок, совершаемых в том же рабочем режиме, но в, в частности вторичных, плоскостях колебаний YZ, YZ. Таким простым и одновременно очень эффективным способом можно добиться в отношении соответствующих резонансных частот измерительных трубок существенной калибровки режимов изгибных колебаний измерительных трубок в перпендикулярных друг другу, в частности первичной и вторичной, плоскостях колебаний внутренней части или измерительных трубок.
1
1
3
1
3
1
1
2
1
3
1
3
1
1
Для этого согласно одному из вариантов выполнения изобретения измерительный преобразователь включает, как показано на фиг.7, 8а, 8b, первый пластинчатый элемент жесткости 26, закрепленный на первой 18 и на третьей измерительной трубке 18 для калибровки одной или нескольких резонансных частот изгибных колебаний первой 18 и третьей измерительной трубки 18 в третьей плоскости колебаний YZ в частности вторичной, в сущности перпендикулярной каждой из плоскостей колебаний XZ или XZ, в частности первичных, а именно на каждом из сегментов 18', 18' первой или третьей измерительной трубки 18, 18 между первым возбудителем колебаний 5 и первым делителем потока 20.
2
2
4
2
4
2
1
2
i
2
4
2
4
1
1
3
1
3
1
3
1
1
3
1
3
1
2
4
2
4
2
4
2
2
4
2
4
1
2
1
2
1
1
1
3
3
4
3
2
3
4
1
3
1
1
3
4
2
2
Измерительный преобразователь, предпочтительно, включает второй пластинчатый элемент жесткости 26, закрепленный на второй 18 и на четвертой измерительной трубке 18 для калибровки одной или нескольких резонансных частот изгибных колебаний второй 18 и четвертой измерительной трубки 18 в четвертой плоскости колебаний YZ в частности вторичной, в сущности перпендикулярной плоскостям колебаний XZ или XZ, в частности первичным, а также, в частности параллельной и третьей плоскости колебаний YZ, в частности вторичной, а именно на каждом из сегментов 18', 18' второй или четвертой измерительной трубки 18, 18 между первым возбудителем колебаний 5 и первым делителем потока 20. Кроме этого, измерительный преобразователь включает третий пластинчатый элемент жесткости 26, закрепленный на первой 18 и на третьей измерительной трубке 18 для калибровки резонансных частот первой 18 и третьей измерительной трубки 18 в третьей плоскости колебаний YZ, а именно на каждом из сегментов 18", 18" первой или третьей измерительной трубки 18, 18 между первым возбудителем колебаний 5 и вторым делителем потока 20, а также четвертый пластинчатый элемент жесткости 26, закрепленный на второй 18 и на четвертой измерительной трубке 18 для калибровки резонансных частот второй 18 и четвертой измерительной трубки 18 в четвертой плоскости колебаний YZ, также именно на каждом из сегментов 18", 18" второй или четвертой измерительной трубки 18, 18 между первым возбудителем колебаний 5 и вторым делителем потока 20. При этом первый и второй пластинчатые элементы жесткости 26, 26 могут, например, находиться каждый между первым датчиком колебаний 19 и первым делителем потока 20, в частности между первым и третьим стыковочными элементами 24, 24 первого типа, а третий и четвертый пластинчатые элементы жесткости 26, 26 каждый между вторым датчиком колебаний 19 и вторым делителем потока 20, в частности, между вторым и четвертым стыковочными элементами 24, 24 первого типа. Пластинчатые элементы жесткости могут, например, располагаться в измерительном преобразователе и таким образом, что, как показано на фиг.7, 8а, 8b, первый и второй пластинчатые элементы жесткости 26, 26 расположены каждый между первым стыковочным элементом 24 первого типа и первым датчиком колебаний 19, а третий и четвертый пластинчатые элементы жесткости 26, 26 - каждый между вторым стыковочным элементом 24 первого типа и вторым датчиком колебаний 19.
1
1
1
1
3
1
1
3
3
2
1
1
2
4
2
4
3
2
2
1
3
1
3
4
2
2
2
4
2
4
1
2
3
4
1
3
2
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
Пластинчатые элементы жесткости могут соединяться с соответствующими измерительными трубками пайкой или сваркой. При этом элементы жесткости могут, например, соединяться с измерительными трубками таким образом, что, как это показано на фиг.7, 8а, 8b, первый пластинчатый элемент жесткости 26 закреплен на расположенном между первым датчиком колебаний 19 и первым делителем потока 20 сегменте 18' первой измерительной трубки вдоль одной из ее прямых боковых линий, в частности ближайшей к третьей измерительной трубке 18, а также на расположенном между первым датчиком колебаний 19 и первым делителем потока 20 сегменте 18' третьей измерительной трубки 18 вдоль одной из ее прямых боковых линий, в частности ближайшей к первой измерительной трубке. Аналогичным образом второй пластинчатый элемент жесткости 26 закреплен на соответственно расположенных между первым датчиком колебаний 19 и первым делителем потока 20 сегментах 18' или 18 второй и четвертой измерительных трубок 18, 18, третий пластинчатый элемент жесткости 26 закреплен на соответственно расположенных между вторым датчиком колебаний 19 и вторым делителем потока 20 сегментах 18", 18" первой и третьей измерительных трубок 18, 18, а четвертый пластинчатый элемент жесткости 26 закреплен на соответственно расположенных между вторым датчиком колебаний 19 и вторым делителем потока 20сегментах 18", 18" второй и четвертой измерительных трубок 18, 18, а именно вдоль одной из прямых боковых линий соответствующей измерительной трубки. Кроме этого, для достижения достаточной калибровки резонансных частот каждый из четырех пластинчатых элементов жесткости 26, 26, 26, 26 согласно одному из вариантов выполнения изобретения выполнен и размещен в измерительном преобразователе таким образом, что его высота соответствует минимальному расстоянию между боковыми линиями соответствующей пары измерительных трубок 18, 18 или 18, 18, на которых он закреплен, и что эта высота меньше измеренной в направлении боковых линий длины соответствующего элемента жесткости 26, 26, 26, 26, например, таким образом, что эта высота меньше 50%, в частности меньше 30% указанной длины. Кроме этого, преимущество состоит в том, что каждый из четырех пластинчатых элементов жесткости 26, 26, 26, 26 выполнен также таким образом, что длина каждого пластинчатого элемента больше, например, в два раза, в частности в 5 раз, чем замеренная перпендикулярно длине и высоте соответствующая ширина пластинчатых элементов 26, 26, 26, 26. Альтернативно для крепления на соответственно ближайших боковых линиях элементы жесткости могут быть выполнены и соединены с измерительными трубками, например, в частности, с сохранением указанного соотношения высоты-ширины-длины таким образом, что каждый из элементов жесткости контактирует с соответствующей парой измерительных трубок в сущности по касательной, например, вдоль самой дольней снаружи или вдоль самой дальней внутри боковой линии каждой измерительной трубки.
Применение четырех, а не как это было ранее двух параллельно протекаемых измерительных трубок обеспечивает возможность экономически выгодного производства измерительных преобразователей указанного типа и для высоких долей массового расхода или с большими номинальными диаметрами более 250 мм, с одной стороны, с точностью измерений выше 99,8% при приемлемой потере давления около 1 бар или менее и, с другой стороны, с ограничением монтажной массы и собственной массы таких измерительных преобразователей в пределах, делающих экономически целесообразными их производство, транспортировку, монтаж и эксплуатацию. В частности, при реализации раскрытых выше, усовершенствующих изобретение мероприятий - по отдельности или в комбинации - измерительные преобразователи указанного типа могут быть выполнены и рассчитаны таким образом, что массовая характеристика измерительного преобразователя, определяемая соотношением собственной массы преобразователя и общей массы образованной четырьмя измерительными трубками и закрепленными на них возбудительными и сенсорными контурами, а также другими, закрепленными на них при необходимости и определяющими характер их колебаний компонентами преобразователя внутренней части, может быть просто меньше 3, в частности меньше 2,5.