РАСХОДОМЕР И СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ КАБЕЛЯ В КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ РАСХОДОМЕРА
FLOW METRE AND METHOD OF DETECTING CABLE FAULT IN FLOW METRE CABLE NETWORK

Предпосылки изобретения
1. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается расходомера и способа обнаружения повреждения кабеля в кабельной сети расходомера.
2. Изложение проблемы
Вибрирующие чувствительные элементы трубопровода, такие как массовые расходомеры Кориолиса, в типичном случае, работают посредством регистрации движения вибрирующего трубопровода, который содержит текучий материал. Свойства, связанные с материалом в трубопроводе, такие как массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены посредством обработки сигналов измерения, полученных от датчиков движения, связанных с трубопроводом. На виды колебаний вибрирующей заполненной материалом системы обычно воздействуют характеристики комбинированной массы, жесткости и демпфирования трубопровода и материала, содержащегося в нем.
Типичный массовый расходомер Кориолиса содержит один или более трубопроводов, которые соединены линейно в трубопроводе или другой транспортной системе и транспортируют материал, например, жидкости, суспензии и т.п. в системе. Каждый трубопровод может рассматриваться, как имеющий набор собственных видов колебаний, включая, например, простое изгибание, скручивание, радиальное колебание и связанные виды колебаний. В типичном варианте применения для измерения массового расхода по принципу Кориолиса, трубопровод возбуждается одним или более видов колебаний, когда материал протекает по трубопроводу и движение трубопровода измеряется в точках, разнесенных по трубопроводу. Возбуждение, в типичном случае, обеспечивается приводом, например, электромеханическим устройством, таким как катушка линейного электропривода, который возбуждает трубопровод в периодическом режиме. Удельный массовый расход может быть определен посредством измерения временной задержки или разности фаз между движениями в местоположениях датчиков. В типичном случае, используются два таких датчика (или измерительных преобразователя) для измерения колебательной реакции напорного трубопровода или трубопроводов, и, в типичном случае, они расположены в местоположениях перед приводом и после него по ходу потока. Два датчика соединены с электронной контрольно-измерительной аппаратурой кабелями, такими как две независимые пары проводов. Контрольно-измерительная аппаратура принимает сигналы от двух датчиков и обрабатывает сигналы для выведения результатов измерения удельного массового расхода.
Когда напорный трубопровод или трубопроводы расходомера Кориолиса пусты, то разность фаз между двумя сигналами датчика в идеальном случае равна нулю. Напротив, в ходе нормальной работы, поток сквозь расходомер возбуждает разность фаз между двумя сигналами датчиков вследствие эффекта Кориолиса. Разность фаз прямо пропорциональна потоку материалов по трубопроводам. Таким образом, посредством выполнения точного измерения разности сигналов, расходомер точно измеряет удельный массовый расход.
В расходомере Кориолиса, в типичном случае, используются катушки для возбуждения напорного трубопровода (трубопроводов) и измерения получаемых в результате колебаний напорного трубопровода. Во многих случаях, устройство измерения расхода (то есть напорный трубопровод (трубопроводы), датчики и привод) не монтируют как единое целое с передающим электронным оборудованием. Типичный расходомер Кориолиса содержит 9 проводов, связанных в кабель между передающим/измерительным электронным оборудованием и устройством датчика расхода. Кабельная сеть, в типичном случае, содержит 3 провода для резистивного датчика температуры, 2 провода для первого датчика, 2 провода для второго датчика и 2 провода для привода.
Кабельная сеть, в типичном случае, соединяется на месте работ и пользователем. Это может приводить к проблемам в кабельной сети. Пары проводов могут быть заменены местами. Провода могут быть перепутаны. Плохие оконечные соединения или неисправная катушка могут привести к размыканию цепи. Например, если первый датчик подключен в первой ориентации, и второй датчик подключен во второй, противоположной ориентации, то измеренная разность фаз в ходе этапа установки на ноль будет чрезмерно большой. Подобным образом, там, где провода, соединяющиеся с приводом, переключены, ожидаемая фазовая характеристика не будет наблюдаться, и контур обратной связи возбуждающей схемы может приводить реакцию к нулю вместо того, чтобы приводить реакцию к основной частоте.
Другая проблема, которая может возникать, представляет собой разорванный или неподключенный провод между компонентами. Разорванный или неподключенный провод может не быть обнаружен, пока узел не будет приведен в действие. Обнаружение и устранение проблемы в местонахождении пользователя является дорогостоящим и отнимающим много времени. Кроме того, пользователь будет терпеть простой, расходы и срыв работы.
Желательно, чтобы передатчик автоматически определял, правильно ли подключен датчик и если нет, исправлял возникшую проблему. Дополнительно, желательно определять это независимо от изменений процесса.
Сущность изобретения
Измерительное электронное оборудование для обнаружения неисправности в кабельной сети расходомера обеспечено согласно варианту осуществления изобретения. Измерительное электронное оборудование содержит первый и второй датчики и кабельную сеть, подключенную к первому и второму датчикам. Кабельная сеть содержит один или более проводов первого датчика и один или более проводов второго датчика. Измерительное электронное оборудование также содержит устройство подачи сигнала, соединенное с кабельной сетью. Устройство подачи сигнала конфигурировано для генерирования входного сигнала и передачи входного сигнала в кабельную сеть и первому и второму датчикам. Измерительное электронное оборудование также содержит схему преобразования сигнала, соединенную с кабельной сетью. Схема преобразования сигнала конфигурирована для приема, по меньшей мере, одного ответного сигнала от, по меньшей мере, одного из первого и второго датчиков, как реакции на входной сигнал, и определения одного или более из разрыва провода датчика и ошибки в ориентации подключения датчика в одном или обоих из одного или более проводов первого датчика и одного или более проводов второго датчика кабельной сети.
Измерительное электронное оборудование для обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера получено согласно варианту осуществления изобретения. Измерительное электронное оборудование содержит привод, первый и второй датчики и кабельную сеть, подключенную к первому и второму датчикам и к приводу. Измерительное электронное оборудование также содержит возбуждающую схему, соединенную с кабельной сетью и конфигурированную для генерирования сигнала возбуждения и передачи сигнала возбуждения в кабельную сеть и приводу. Измерительное электронное оборудование также содержит схему преобразования сигнала, соединенную с кабельной сетью. Схема преобразования сигнала конфигурирована для приема, по меньшей мере, одного ответного сигнала от, по меньшей мере, одного из первого и второго датчиков в ответ на сигнал возбуждения и определяет одну или более неисправностей в форме разрыва проводов привода и ошибок ориентации подключения привода одним или более проводов привода кабельной сети.
Способ обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера получен согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит сравнение компонента входного сигнала ответного сигнала, принятого от, по меньшей мере, одного из первого датчика и второго датчика, с заданным порогом амплитуды датчика и определение неисправности в форме разрыва провода датчика соответствующего одного или более проводов первого датчика или соответствующего одного или более проводов второго датчика, если компонент входного сигнала не превышает заданный порог амплитуды датчика.
Способ обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера получен согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит сравнение разности фаз между фазой ответа первого датчика ответного сигнала первого датчика и фазой ответа второго датчика ответного сигнала второго датчика с заданным порогом разности фаз датчика. Ответный сигнал первого датчика и ответный сигнал второго датчика принимаются от первого датчика и второго датчика через кабельную сеть. Способ также содержит определение ошибки ориентации подключения датчика, если разность фаз превышает заданный порог разности фаз датчика.
D
Способ обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера получен согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит сравнение напряжения приводного резистора на концах приводного резистора R на выходе возбуждающей схемы с заданным порогом напряжения и определение неисправности в форме разрыва провода привода в одном или более проводов привода, если напряжение приводного резистора не превышает заданный порог напряжения.
Способ обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера получен согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит сравнение разности фаз ответного сигнала с заданным порогом разности фаз привода. Разность фаз ответного сигнала содержит разность между фазой ответного сигнала и фазой сигнала возбуждения. Фаза ответного сигнала получена от, по меньшей мере, одного из первого датчика и второго датчика. Способ также содержит определение ошибки ориентации подключения привода в одном или более проводов привода, если разность фаз ответного сигнала превышает заданный порог разности фаз привода.
Способ обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера получен согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит определение амплитуды ответной вибрации и определение ошибки ориентации подключения привода в одном или более проводов привода, если амплитуда ответной вибрации по существу не следует амплитуде сигнала возбуждения.
Способ обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера получен согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит тестирование одного или более проводов первого датчика и одного или более проводов второго датчика кабельной сети на предмет неисправностей в форме разрыва провода датчика. Один или более проводов первого датчика и один или более проводов второго датчика включены в кабельную сеть и соединяются с первым датчиком и со вторым датчиком, соответственно. Способ также содержит тестирование одного или более проводов первого датчика и одного или более проводов второго датчика на предмет ошибки ориентации подключения датчика, если не обнаружены неисправности в форме разрыва провода датчика в одном или более проводов первого датчика и одном или более проводов второго датчика. Способ также содержит тестирование одного или более проводов привода кабельной сети на предмет неисправности в форме разрыва провода привода. Один или более проводов привода соединяются с приводом. Способ также содержит тестирование одного или более проводов привода на предмет ошибки ориентации подключения привода, если не обнаружены неисправности в форме разрыва провода привода в одном или более проводов привода.
Объекты
Согласно одному объекту измерительного электронного оборудования, схема преобразования сигнала конфигурирована для сравнения компонента входного сигнала, по меньшей мере, одного ответного сигнала с заданным порогом амплитуды датчика и определения неисправности в форме разрыва провода датчика в соответствующем одном или более проводов первого датчика или в соответствующем одном или более проводов второго датчика, если компонент входного сигнала не превышает заданный порог амплитуды датчика.
Согласно другому объекту измерительного электронного оборудования, схема преобразования сигнала принимает ответный сигнал первого датчика и ответный сигнал второго датчика, и схема преобразования сигнала конфигурирована для сравнения разности фаз между фазой ответа первого датчика и фазой ответа второго датчика с заданным порогом разности фаз датчика и определения ошибки ориентации подключения датчика в соответствующем одном или более проводов первого датчика или в соответствующем одном или более проводов второго датчика, если разность фаз превышает заданный порог разности фаз датчиков.
Согласно другому объекту измерительного электронного оборудования, устройство подачи сигнала содержит цифроаналоговый преобразователь, конфигурированный для приема цифровой частотной команды и выдачи частотного входного сигнала, генератор входного сигнала, который принимает частотный входной сигнал от цифроаналогового преобразователя и выдает входной сигнал частоты, заданной частотным входным сигналом, и трансформатор, который передает входной сигнал в кабельную сеть.
Согласно другому объекту измерительного электронного оборудования, схема преобразования сигнала также конфигурирована для инвертирования полученного ответного сигнала от одного датчика, если определено, что существует ошибка ориентации подключения датчика.
D
Согласно другому объекту измерительного электронного оборудования, схема преобразования сигнала конфигурирована для сравнения напряжения приводного резистора на концах приводного резистора R на выходе возбуждающей схемы с заданным порогом напряжения и определения неисправности в форме разрыва провода привода в одном или более проводов привода, если напряжение приводного резистора не превышает заданный порог напряжения.
Согласно другому объекту измерительного электронного оборудования, схема преобразования сигнала конфигурирована для сравнения разности фаз ответного сигнала с заданным порогом разности фаз привода и определения ошибки ориентации подключения привода в одном или более проводов привода, если разность фаз ответного сигнала превышает заданный порог разности фаз привода, причем разность фаз ответного сигнала содержит разность между фазой ответного сигнала и фазой сигнала возбуждения, и фаза ответного сигнала принимается от, по меньшей мере, одного из первого датчика и второго датчика.
Согласно другому объекту измерительного электронного оборудования, измерительное электронное оборудование также конфигурировано для определения амплитуды ответной вибрации и определения ошибки ориентации подключения привода в одном или более проводов привода, если амплитуда ответной вибрации по существу не следует амплитуде сигнала возбуждения.
Согласно другому объекту измерительного электронного оборудования, возбуждающая схема также конфигурирована для инвертирования сигнала возбуждения, если определено, что существует ошибка ориентации подключения привода.
Согласно одному варианту осуществления способа, способ также содержит генерирование предупреждения, если определено существование неисправности в форме разрыва провода датчика.
Согласно другому варианту осуществления способа, сравнение и определение также содержат сравнение первого компонента входного сигнала первого ответного сигнала от первого датчика с заданным порогом амплитуды датчика, определение неисправности в форме разрыва провода первого датчика в одном или более проводов первого датчика, если первый компонент входного сигнала не превышает заданный порог амплитуды датчика, сравнение второго компонента входного сигнала второго ответного сигнала от второго датчика с заданным порогом амплитуды датчика, и определение неисправности в форме разрыва провода второго датчика в одном или более проводов второго датчика, если второй компонент входного сигнала не превышает заданный порог амплитуды датчика.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит генерирование предупреждения, если определено существование ошибки ориентации подключения датчика.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит, после определения, инвертирование полученного ответного сигнала от одного датчика, если определено существование ошибки ориентации подключения датчика.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит генерирование предупреждения, если определено существование неисправности в форме разрыва провода привода.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит генерирование предупреждения, если определено существование ошибки ориентации подключения привода.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит, после определения, инвертирование сигнала возбуждения от возбуждающей схемы, если определено существование ошибки ориентации подключения привода.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит генерирование предупреждения, если определено существование ошибки ориентации подключения привода.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит, после определения, инвертирование сигнала возбуждения от возбуждающей схемы, если определено существование ошибки ориентации подключения привода.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит генерирование предупреждения, если определено существование неисправности в форме разрыва провода в одном или более проводов первого датчика, в одном или более проводов второго датчика или в одном или более проводов привода.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит генерирование предупреждения, если определено существование ошибки ориентации подключения одного или более проводов первого датчика, одного или более проводов второго датчика или одного или более проводов привода.
Согласно другому варианту осуществления способа, проверка одного или более датчиков на предмет повреждений в форме разрыва провода датчика содержит сравнение компонента входного сигнала ответного сигнала, полученного от, по меньшей мере, одного из первого датчика и второго датчика, с заданным порогом амплитуды датчика и определение неисправности в форме разрыва провода датчика в соответствующем одном или более проводов первого датчика или в соответствующем одном или более проводов второго датчика, если компонент входного сигнала не превышает заданный порог амплитуды датчика.
Согласно другому варианту осуществления способа, проверка одного или более проводов первого датчика и одного или более проводов второго датчика на предмет ошибок ориентации подключения датчика содержит сравнение разности фаз между фазой ответа первого датчика ответного сигнала первого датчика и фазой ответа второго датчика ответного сигнала второго датчика с заданным порогом разности фаз датчика, причем ответный сигнал первого датчика и ответный сигнал второго датчика получают от первого датчика и второго датчика через кабельную сеть, и определение ошибки ориентации подключения датчика, если разность фаз превышает заданный порог разности фаз датчика.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит, после проверки на предмет ошибки ориентации подключения датчика, инвертирование ответного сигнала от одного датчика, если определено существование ошибки ориентации подключения датчика.
D
Согласно другому варианту осуществления способа, проверка привода на предмет разрыва проводов содержит сравнение напряжения приводного резистора на концах приводного резистора R на выходе возбуждающей схемы с заданным порогом напряжения и определение неисправности в форме разрыва провода привода в одном или более проводов привода, если напряжение приводного резистора не превышает заданный порог напряжения.
Согласно другому варианту осуществления способа, проверка одного или более проводов привода на предмет ошибки ориентации подключения привода содержит сравнение разности фаз ответного сигнала с заданным порогом разности фаз привода, причем разность фаз ответного сигнала содержит разность между фазой ответного сигнала и фазой сигнала возбуждения, и фазу ответного сигнала получают от, по меньшей мере, одного из первого датчика и второго датчика, и определение ошибки ориентации подключения привода в одном или более проводов привода, если разность фаз ответного сигнала превышает заданный порог разности фаз привода.
Согласно другому варианту осуществления способа, проверка одного или более проводов привода на предмет ошибки ориентации подключения привода содержит определение амплитуды ответной вибрации и определение ошибки ориентации подключения привода в одном или более проводов привода, если амплитуда ответной вибрации по существу не следует амплитуде сигнала возбуждения.
Согласно другому варианту осуществления способа, способ также содержит, после проверки одного или более проводов привода на предмет ошибки ориентации подключения привода, инвертирование сигнала возбуждения от привода, если определено существование ошибки ориентации подключения привода.
Описание чертежей
Фиг.1 - вид расходомера Кориолиса, содержащего расходомерный узел и измерительное электронное оборудование.
Фиг.2 - схема части расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения.
Фиг.3 - блок-схема способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения.
Фиг.4 - блок-схема способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения.
Фиг.5 - блок-схема способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения.
Фиг.6 - блок-схема способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения.
Фиг.7 - блок-схема способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения.
Фиг.8 - вид расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
Фиг. 1-8 и нижеследующее описание показывают конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники, как выполнить и использовать лучший вариант осуществления изобретения. Для изложения принципов изобретения некоторые известные аспекты были упрощены или опущены. Специалистам в данной области техники будут понятны варианты этих примеров, которые входят в объем изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что признаки, описанные ниже, могут быть скомбинированы различными путями для формирования множества вариантов осуществления изобретения. В результате, изобретение ограничено не конкретными описанными ниже примерами, а только пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.
На фиг. 1 показан расходомер 5 Кориолиса, содержащий расходомерный узел 10 и измерительное электронное оборудование 20. Измерительное электронное оборудование 20 соединено с расходомерным узлом 10 проводниками 100 для получения информации о плотности, удельном массовом расходе, объемном расходе, суммарном массовом расходе, температуре и другой информации по каналу 26. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение может использоваться с любым типом расходомера Кориолиса независимо от количества приводов, датчиков, напорных трубопроводов или рабочих режимов колебаний. Описана конструкция расходомера Кориолиса, хотя специалистам в данной области техники понятно, что настоящее изобретение можно осуществить как денситометр на основе вибрирующей трубы без дополнительных измерительных способностей, обеспечиваемых массовым расходомером Кориолиса.
Расходомерный узел 10 включает пару фланцев 101 и 101′, коллекторы 102 и 102′, привод 104, датчики 105-105′ и напорные трубопроводы 103А и 103B. Привод 104 и датчики 105 и 105′ соединены с напорными трубопроводами 103A и 103B.
Фланцы 101 и 101′ прикреплены к коллекторам 102 и 102′. Коллекторы 102 и 102′ прикреплены к противоположным концам распорной детали 106. Распорная деталь 106 поддерживает интервал между коллекторами 102 и 102′ для предотвращения нежеланных вибраций в напорных трубопроводах 103A и 103B. Когда расходомерный узел 10 вставлен в трубопроводную систему (не показана), которая транспортирует измеряемый материал, материал входит в расходомерный узел 10 через фланец 101, проходит через входной коллектор 102, где общее количество материала направляется для входа в напорные трубопроводы 103A и 103B, проходит через напорные трубопроводы 103А и 103B и назад в выходной коллектор 102′, где он выходит из расходомерного узла 10 через фланец 101′.
Напорные трубопроводы 103А и 103B подобраны и пригодным образом соединены с входным коллектором 102 и выходным коллектором 102′ таким образом, что они имеют по существу одинаковые распределение масс, моменты инерции и модули упругости вокруг осей изгиба W-W и W′-W′, соответственно. Напорные трубопроводы проходят наружу от коллекторов по существу параллельно.
Напорные трубопроводы 103A-B возбуждаются приводом 104 в противоположных направлениях вокруг их соответствующих осей изгиба W и W′ и, как названо в первую очередь, вне изгибного режима расходомера. Привод 104 может содержать одно из многих известных устройств, таких как магнит, установленный на напорный трубопровод 103А, и противостоящая катушка, установленная на напорный трубопровод 103B. Переменный ток пропускается через противостоящую катушку, вызывая колебания обоих трубопроводов. Соответствующий сигнал возбуждения направляется измерительным электронным оборудованием 20 через проводник 110 к приводу 104.
Измерительное электронное оборудование 20 принимает сигналы датчика по проводникам 111 и 111′, соответственно. Измерительное электронное оборудование 20 производит сигнал возбуждения в проводнике 110, который вызывает колебания приводом 104 напорных трубопроводов 103А и 103В. Измерительное электронное оборудование 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости от датчиков 105 и 105′ для вычисления удельного массового расхода. Канал 26 образует входное и выходное средство, которое служит средством связи между измерительным электронным оборудованием 20 и оператором. Описание фиг. 1 дано просто как пример действия расходомера и не предназначено для ограничения идеи настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана схема части расходомера 5, соответствующего варианту осуществления изобретения. Расходомер 5 включает первый датчик 201a, второй датчик 201b, привод 204 и измерительное электронное оборудование 20. Измерительное электронное оборудование 20 может работать как измеритель массового расхода или может работать как денситометр, включая работу в качестве расходомера Кориолиса. Измерительное электронное оборудование 20 может включать, среди прочего, возбуждающую схему 220, устройство 203 подачи сигнала и схему 202 преобразования сигнала. Измерительное электронное оборудование 20 соединено с датчиками 201 и с приводом 204 кабельной сетью 205. Кабельная сеть 205 соединяет первый датчик 201а и второй датчик 201b со схемой 202 преобразования сигнала 202 и с устройством 203 подачи сигнала. Кабельная сеть 205 соединяет привод 204 с возбуждающей схемой 220. В одном варианте осуществления изобретения схема 202 преобразования сигнала и устройство 203 подачи сигнала связаны соединением 210.
Кабельная сеть 205 может содержать любую конфигурацию проводов, кабелей, волокон и т.д., которые электрически соединяют первый и второй датчики 201a и 201b со схемой 202 преобразования сигнала. Кабельная сеть 205 в одном варианте осуществления изобретения содержит, по меньшей мере, часть проводников 100, показанных на фиг. 1.
Типичный расходомер содержит 9 проводов, связанных в кабельную сеть 205 между передающим/измерительным электронным оборудованием 20 и расходомерным узлом 10. Кабельная сеть 205, в типичном случае, содержит 3 провода для резистивного датчика температуры, 2 провода для первого датчика, 2 провода для второго датчика и 2 провода для привода.
Измерительное электронное оборудование 20 в одном варианте осуществления изобретения может определять неисправность кабеля в кабельной сети 205 между измерительным электронным оборудованием 20 и датчиками 201a и 201b. Измерительное электронное оборудование 20 в одном варианте осуществления изобретения может определять неисправность кабеля в кабельной сети 205 между измерительным электронным оборудованием 20 и приводом 204.
Возбуждающая схема 220 генерирует сигнал возбуждения и передает сигнал возбуждения приводу 204. Привод 204 возбуждает вибрацию напорных трубопроводов 103А и 103B согласно сигналу возбуждения. Сигнал возбуждения, таким образом, содержит амплитудную характеристику и частотную характеристику. Когда измерительное электронное оборудование 20 обеспечивает привод с замкнутым циклом, разность между сигналом возбуждения и сигналом реакции используется как обратная связь для изменения сигнала возбуждения. Например, разность фаз между сигналом возбуждения и ответным сигналом может содержать обратную связь. В идеальном варианте, при условиях отсутствия потока разность фаз будет по существу равна нулю, если расходомер точно откалиброван.
Возбуждающая схема 220 может генерировать сигнал возбуждения. Сигнал возбуждения в одном варианте осуществления изобретения содержит эксплуатационный сигнал возбуждения, который генерируется возбуждающей схемой 220, при этом сигнал вызывает вибрацию напорного трубопровода (трубопроводов) 103. Полученный в результате ответный сигнал, как реакция на сигнал возбуждения, может быть принят в схеме 202 преобразования сигнала. В альтернативном варианте, сигнал возбуждения может быть генерирован специально для теста на неисправность согласно изобретению.
Устройство 203 подачи сигнала может генерировать входной сигнал и может передавать входной сигнал одному или обоим из первого датчика 201a и второго датчика 201b через кабельную сеть 205. Устройство 203 подачи сигнала может генерировать входной сигнал согласно команде входного сигнала, который может быть принят от схемы 202 преобразования сигнала по линии 210. Входной сигнал может содержать любую желательную частоту или частоты. Входной сигнал может содержать частоты, которые выше, ниже частоты сигнала возбуждения или аналогичны ей.
Схема 202 преобразования сигнала принимает ответные сигналы от обоих датчиков 201a и 201b. Схема 202 преобразования сигнала может обнаруживать и/или обрабатывает ответные сигналы. Схема 202 преобразования сигнала может обрабатывать ответные сигналы для осуществления соответствующих измерений расхода жидкости. Кроме того, схема 202 преобразования сигнала может обрабатывать ответные сигналы для обнаружения неисправностей в кабельной сети 205 согласно вариантам осуществления изобретения.
Ответные сигналы могут генерироваться датчиками 201 согласно нормальной работе расходомера 5. В альтернативном варианте, ответные сигналы могут генерироваться датчиками 201 в ответ на любой вид испытательной вибрации напорных трубопроводов 103. В другом альтернативном варианте ответные сигналы могут генерироваться датчиком 201 в ответ на входной сигнал от устройства 203 подачи сигнала.
Схема 202 преобразования сигнала может определять амплитуду ответного сигнала для каждого датчика. Схема 202 преобразования сигнала может определять разность фаз между ответными сигналами, полученными от первого датчика 201a и второго датчика 201b. Амплитуда и разность фаз может использоваться для определения ошибок ориентации соединений в кабельной сети 205.
В одном варианте осуществления изобретения, измерительное электронное оборудование 20 может включать процессор (не показан) и программу программного обеспечения поиска неисправностей кабеля. Процессор может выполнять программу программного обеспечения поиска неисправностей кабеля и может запускать и контролировать определения неисправности в форме разрыва провода и ошибки ориентации соединений для кабельной сети 205. Процессор и программа программного обеспечения поиска неисправностей кабеля могут инициировать сигналы для датчиков 201a и 201b. Процессор и программа могут получать результаты измерений/данные испытаний неисправностей в форме разрыва провода и ошибки ориентации соединений и могут осуществлять соответствующие определения неисправности. Процессор и программа могут генерировать сигналы предупреждения, если обнаружены проблемы. Кроме того, процессор и программа могут осуществлять способы компенсации, включая инвертирование сигналов или ответных сигналов для компенсации неправильных ориентаций электропроводки. В альтернативном варианте, схема 202 преобразования сигнала, устройство 203 подачи сигнала, возбуждающая схема 220 и процессор могут включать эквивалентную электрическую схему и/или специализированные компоненты схемы, которые выполняют вышеупомянутые операции.
На фиг. 3 показана блок-схема 300 способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения. Согласно этому способу, осуществляется определение неисправности в форме разрыва провода датчика. Контроль неисправности в форме разрыва провода датчика может обнаруживать неисправности в форме разрыва провода, такие как обрыв провода или неподключенный провод в соответствующих проводах датчиков кабельной сети 205.
В ходе этапа 301 входной сигнал передается в один или более проводов датчика кабельной сети 205. В результате, входной сигнал передается, по меньшей мере, одному из первого датчика 201a и второго датчика 201b. Входной сигнал может генерироваться, например, устройством 203 подачи сигнала. Когда входной сигнал генерируется устройством 203 подачи сигнала, схема 202 преобразования сигнала должна по существу одновременно принимать ответные сигналы от обоих датчиков 201a и 201b.
В ходе этапа 302 ответный сигнал сравнивается с заданным порогом амплитуды датчика. Входной сигнал, направленный датчику 201, будет генерировать два различных обратных сигнала в схему 202 преобразования сигнала, но только если провода датчика не разомкнуты. Первый сигнал, то есть компонент входного сигнала является отражением входного сигнала и по существу имеет такую же частоту, как и входной сигнал. Если провода датчика не разомкнуты, то этот компонент входного сигнала должен быть подобен по амплитуде входному сигналу и, таким образом, может сравниваться с пороговым значением. Второй сигнал представляет собой компонент ответного сигнала и отличается по частоте от первоначального входного сигнала в результате эффектов вибрации напорного трубопровода (трубопроводов) 103 и в результате эффектов потока материала в трубопроводе (трубопроводах) 103. Однако этот компонент ответного сигнала может изменяться по амплитуде и может не обнаруживаться в некоторых случаях. Таким образом, в одном варианте осуществления изобретения компонент входного сигнала ответного сигнала используется для сравнения.
В ходе этапа 303, если компонент входного сигнала не превышает заданный порог амплитуды датчика, способ переходит к этапу 304. Здесь определяется, что ответный сигнал не был принят и, что провод соответствующего датчика или разорван, или не подключен. Иначе, если компонент входного сигнала действительно превышает заданный порог амплитуды датчика, то способ переходит к этапу 304. Таким образом, определяется, что ответный сигнал был получен, и что соответствующие провода датчика не повреждены или не отключены.
В ходе этапа 304, поскольку компонент входного сигнала не превысил заданный порог амплитуды датчика, соответствующие провода датчика оцениваются как имеющие повреждение. Впоследствии измерительное электронное оборудование 20 может выполнять другие действия, включая генерирование сигнала предупреждения, который указывает на неисправность в форме разрыва провода.
Вышеупомянутые этапы описаны в контексте одного датчика и одной амплитуды ответного сигнала. Однако следует понимать, что этапы 302-304 могут быть выполнены на основе ответных сигналов от обоих датчиков 201a и 201b.
На фиг. 4 показана блок-схема 400 способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения. Согласно этому способу, осуществляется определение ошибки ориентации подключения датчика.
В ходе этапа 401 принимается ответный сигнал от одного или обоих датчиков через кабельную сеть 205 в ответ на сигнал возбуждения, прилагаемый приводом 204.
В условиях отсутствия потока в расходомере 5, разность фаз между сигналами левого и правого (или первого и второго) датчиков будет по существу равна нулю. В условиях наличия потока фаза сигнала первого датчика будет отличаться от фазы сигнала второго датчика на относительно малую величину согласно удельному массовому расходу материала, текущего сквозь расходомер 5. Однако, если разность фаз между двумя сигналами датчика слишком большая, существует ошибка ориентации подключения.
В ходе этапа 402 разность фаз сравнивается с заданным порогом разности фаз датчика. Разность фаз содержит разность между фазой ответного сигнала и фазой сигнала возбуждения.
В ходе этапа 403, если разность фаз превышает заданный порог разности фаз датчика, способ переходит к этапу 404. Если разность фаз не превышает заданный порог разности фаз датчика, способ переходит к этапу 404.
В ходе этапа 404, поскольку разность фаз превысила заданный порог разности фаз датчика, определяется, что существует ошибка ориентации подключения в соответствующих проводах датчика. Например, два ответных сигнала могут быть приблизительно на 180 градусов не в фазе, с плюсом или минусом относительно малой части разности фаз, вызванной реакцией на текущий материал в трубопроводе (трубопроводах) 103. Как прежде, может создаваться состояние предупреждения, если определена ошибка ориентации подключения. Кроме того, измерительное электронное оборудование 20 может инвертировать все последующие ответные сигналы, полученные от неисправного датчика. Таким образом, неправильная ориентация подключения может быть исправлена.
Вышеупомянутые этапы описаны в контексте одного датчика и одной разности фаз. Однако следует понимать, что этапы 402-404 могут выполняться на основе ответных сигналов от датчиков 201a и 201b.
На фиг. 5 показана блок-схема 500 способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети 205 расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения. Согласно этому способу, определяется неисправность в форме разрыва провода. Тестирование неисправности в форме разрыва провода привода может обнаруживать неисправности в форме разрыва провода, такие как обрыв провода или неправильное подключение провода.
В ходе этапа 501 сигнал возбуждения передается в один или более проводов привода кабельной сети 205 и к приводу 204. Сигнал возбуждения может генерироваться возбуждающей схемой 220, как описано выше. Сигнал возбуждения может содержать сигнал возбуждения нормальной работы или может содержать любой генерируемый сигнал, который пригоден для проверки неисправности в форме разрыва провода.
D
D
Как показано на фиг. 2, возбуждающая схема 220 включает приводной резистор R на выходе. Операционный усилитель 221 соединен с приводным резистором. В одном варианте осуществления изобретения операционный усилитель 221 усиливает напряжение сопротивления приводного резистора R и выдает напряжение приводного резистора. Напряжение приводного резистора может содержать аналоговый сигнал напряжения, которое может сравниваться с заданным порогом напряжения.
D
Как показано на фиг. 5, в ходе этапа 502 напряжение приводного резистора на концах приводного резистора R сравнивается с заданным порогом напряжения. Если напряжение приводного резистора на выходе операционного усилителя 221 превышает заданный порог напряжения, ожидаемый уровень электрического тока проходит через кабельную сеть 205 к приводу 204.
В ходе этапа 503, если напряжение приводного резистора не превышает заданный порог напряжения, способ переходит к этапу 504. Иначе, если напряжение приводного резистора превышает заданный порог напряжения, может быть определено, что состояние разрыва провода не существует и, таким образом, способ переходит к этапу 504.
В ходе этапа 504, поскольку напряжение приводного резистора не превышает заданный порог напряжения, может быть определено, что существует состояние неисправности, вызванной разрывом провода привода, в кабельной сети 205, ведущей к приводу 204. Этот этап может включать генерирование сигнального состояния, как описано выше.
D
В альтернативном варианте, операционный усилитель 221 может содержать сравнивающее устройство, которое сравнивает напряжение на стороне кабельной сети приводного резистора R с напряжением (то есть с заданным порогом напряжения) и генерирует цифровой прямой или ложный выходной сигнал. Цифровой выходной сигнал, таким образом, содержит первый цифровой выходной уровень, если напряжение приводного резистора превышает заданное напряжение, и второй цифровой выходной уровень, если напряжение приводного резистора не превышает заданное напряжение. Сравнение этапа 502, таким образом, может содержать сравнение внутри сравнивающего устройства, в котором заданный порог напряжения содержит входное напряжение в сравнивающее устройство.
На фиг. 6 показана блок-схема 600 способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения. Согласно этому способу, осуществляется определение ошибки ориентации подключения привода.
В ходе этапа 601 возбуждающая схема 220 генерирует сигнал возбуждения и передает сигнал возбуждения приводу 204 через кабельную сеть 205, как описано выше. В результате, привод 204 генерирует физическое возбуждение в напорных трубопроводах 103A и 103B с использованием сигнала возбуждения. Следовательно, схема 202 преобразования сигнала принимает первый и второй ответные сигналы от первого и второго датчиков 201a и 201b через кабельную сеть 205 в ответ на возбуждение вибрации напорных трубопроводов приводом 204.
В ходе этапа 602 сравнивается разность фаз ответного сигнала с заданным порогом разности фаз привода. Разность фаз ответного сигнала содержит разность между фазой ответного сигнала и фазой сигнала возбуждения. Фаза сигнала возбуждения представляет собой фазовую характеристику, заданную для возбуждающей схемы 220, то есть это фаза возбуждения, которой должны достигнуть возбуждающая схема 220 и привод 204. Фактическая фаза реакции должна быть близкой по фазе и будет, в типичном случае, отличаться относительно массового расхода потока материала в напорных трубопроводах 103.
В ходе этапа 603, если разность фаз ответного сигнала превышает заданный порог разности фаз привода, то ошибка ориентации подключения привода определяется в проводах привода, и способ переходит к этапу 604. Иначе, если разность фаз ответного сигнала не превышает заданный порог разности фаз привода, то ориентация соединения привода определяется как правильная, и способ обходит этап 604.
В ходе этапа 604, поскольку разность фаз ответного сигнала превышает заданный порог разности фаз привода, определяется, что существует ошибка ориентации подключения привода в проводах привода. Например, сдвиг фаз может составлять приблизительно 180 градусов, плюс или минус относительно малая часть разности фаз, вызванная реакцией на материал, текущий в напорном трубопроводе (трубопроводах) 103. Как указано выше, может создаваться состояние предупреждения, если определено наличие ошибки ориентации подключения. Кроме того, измерительное электронное оборудование 20 может инвертировать сигнал возбуждения. Например, сигнал возбуждения может быть инвертирован перед тем, как он будет отправлен приводу 204. Таким образом, ошибочная ориентация подключения привода может быть исправлена.
Следует понимать, что как способ, показанный на фиг. 6, так и способ, показанный на фиг. 7, могут использоваться для определения ошибки ориентации подключения привода.
На фиг. 7 показана блок-схема 700 способа обнаружения неисправности кабеля в кабельной сети расходомера, соответствующего варианту осуществления изобретения. Согласно этому способу, осуществляется определение ошибки ориентации подключения привода.
В ходе этапа 701 определяется амплитуда ответной вибрации. Амплитуда ответной вибрации может содержать амплитуду ответного сигнала от любого датчика.
В ходе этапа 702 амплитуда ответной вибрации сравнивается с амплитудой сигнала возбуждения. Сравнение может быть сравнением этих двух амплитуд в одном или более мгновенных моментов времени. В альтернативном варианте, сравнение может представлять собой сравнение усредненных или фильтрованных величин и т.д.
В ходе этапа 703, если амплитуда ответной вибрации по существу следует амплитуде сигнала возбуждения, способ завершается. Если амплитуда ответной вибрации по существу не следует амплитуде сигнала возбуждения, способ переходит к этапу 704.
В ходе этапа 704, поскольку амплитуда ответной вибрации по существу не следует амплитуде сигнала возбуждения, то определяется, что существует ошибка ориентации подключения привода в проводах привода. Как описано выше, может создаваться состояние предупреждения, если определено наличие ошибки ориентации подключения привода. Кроме того, измерительное электронное оборудование 20 может инвертировать сигнал возбуждения. Например, сигнал возбуждения может быть инвертирован перед подачей приводу 204. Таким образом, ошибочная ориентация подключения привода может быть исправлена.
На фиг. 8 показан расходомер 5, соответствующий варианту осуществления изобретения. Компонентам, общим с показанным на фиг. 2, присвоены аналогичные ссылочные позиции. В этом варианте осуществления изобретения, устройство 203 подачи сигнала содержит цифроаналоговый преобразователь 808, генератор 806 входного сигнала и трансформатор 807. Цифроаналоговый преобразователь 808 соединен со схемой 202 преобразования сигнала и с генератором 806 входного сигнала. Генератор 806 входного сигнала также соединен с трансформатором 807.
Цифроаналоговый преобразователь 808 принимает цифровую частотную команду от схемы 202 преобразования сигнала. Цифроаналоговый преобразователь 808 преобразует цифровую частотную команду в частотный входной сигнал в генератор 806 входного сигнала, в котором частотный входной сигнал определяет частоту (одного) входного сигнала, который должен генерироваться. Генератор 806 входного сигнала производит входной сигнал и посылает входной сигнал в первичные обмотки 810 трансформатора 807.
Трансформатор 807 создает первый и второй входные сигналы с помощью расщепленной вторичной обмотки трансформатора, причем вторичные обмотки 811 трансформатора 807 содержат по существу равные пары вторичных обмоток. Таким образом, входной сигнал в первичных обмотках 810 трансформатора 807 преобразуется в первый и второй входные сигналы во вторичных обмотках 811. Эти две вторичные обмотки 811 соединены с кабельной сетью 205 и с первым и вторым датчиками 201a и 201b, причем сигналы могут быть выданы в датчики. Как описано выше, схема 202 преобразования сигнала принимает первый и второй ответные сигналы, которые созданы в результате ввода первого и второго входных сигналов.