專利名稱：流量計檢驗裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在實際操作條件下現(xiàn)場檢驗流量計的流量計檢驗裝置和方法。
背景技術(shù)：
該裝置主要用來檢驗質(zhì)量流量計，特別是Coriolis質(zhì)量流量計，但可以用來校核任何放置在流體通常流動的操作位置上并具有測量內(nèi)部或外部流體性能的流量計的精度。這種流量計包括比重計、粘度計和容量流量計以及質(zhì)量流量計。
Coriolis質(zhì)量流量計已為人所知，并且在例如美國專利No.4444059和4422338的多個專利中披露，其中所有專利描述了使用振動管產(chǎn)生與質(zhì)量流量相關(guān)的Coriolis效應(yīng)質(zhì)量流量計。美國專利No.4491009描述一種根據(jù)Coriolis質(zhì)量流量計的振動管比重計。Coriolis效應(yīng)質(zhì)量流量計測量密度的能力可通過將密度值簡單分成質(zhì)量流量值來確定容積流量。還公知的是Coriolis效應(yīng)流量計可作為粘度計操作。
Coriolis質(zhì)量流量計現(xiàn)在經(jīng)常用于特別是LPG(液化石油氣)和其他碳氫化合物的許多不同種類的流體的氣體密閉輸送和計量的操作。對于這些應(yīng)用，通常確定0.5％或甚至0.1％的流量計精度，需要對流量計進行周期性的檢驗，以便確保流量計提供流量計特定的精度要求范圍內(nèi)的流量測量數(shù)據(jù)，如果不是以上情況，重新設(shè)定流量計的校正系數(shù)。該校正系數(shù)是流量計用來將流量計產(chǎn)生的電子信號轉(zhuǎn)換成質(zhì)量、容積或其他所需參數(shù)的直接測量值的系數(shù)。Coriolis流量計是線性流量計，其中流量校正系數(shù)相對于流量是恒定值。
檢驗方法通常包括從操作中拆卸流量計以便輸送到進行清理、修復(fù)流量計(如果需要)的測試設(shè)備中，并經(jīng)過測試測量。通常這涉及到使用重量分流器系統(tǒng)，使得具有精確已知的內(nèi)部或外部流體性能(例如溫度、密度、速度和容積)的標(biāo)準流體流過將要測試的流量計。將要測試的流量計對于流體進行流量測量，并且這些測量與已知的流體性能交叉校核。
但是，使用重量分流器系統(tǒng)測試流量計相對費時，并且成本高，該系統(tǒng)本身占據(jù)相當(dāng)大的空間。通過按照隨后用來校正其他測試中的流量計的重量分析標(biāo)準校正非常精確的流量計(即標(biāo)準流量計)可以減少所花費時間、空間和金錢。對于測試，標(biāo)準的流量計與測試中的流量計串聯(lián)以便同時進行流量測量。對于相同的流體容積，來自測試中的流量計的測量數(shù)據(jù)和來自標(biāo)準流量計的測量信息一起進行計算以便提供或確認用于測試中的流量計的流量校正系數(shù)。計量工業(yè)通常要求標(biāo)準流量計輸出的誤差至少小于測試中的流量計的精度要求的3倍。因此，流量精度設(shè)定在0.1％的測試流量計需要精度至少為0.033％的標(biāo)準流量計以便于檢驗和校正目的。
如上所述，大多數(shù)當(dāng)前采用的檢驗方法涉及到從操作的流體管線上拆卸將要測試的流量計。但是如果能夠現(xiàn)場檢驗流量計將具有特別的優(yōu)勢，這是由于可以自動補償影響流量計重復(fù)性精度和性能的操作條件，該操作條件例如是流量計上的機械應(yīng)力、管道構(gòu)形、流動變化、流體壓力和環(huán)境溫度變化以及流體組分。一種公知的現(xiàn)場檢驗方法涉及使用稱為“緊湊校準器”的裝置，但它是容積裝置，并且需要測量流體密度以便確認質(zhì)量流量測量的附加裝置。該裝置還相當(dāng)大并且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于在操作條件下現(xiàn)場檢驗流量計的流量計檢驗裝置，該裝置操作簡單并且相對緊湊、成本低。
為此，本發(fā)明提供一種流量計檢驗裝置，該裝置包括已經(jīng)校正到預(yù)定精度要求的第一和第二標(biāo)準Coriolis質(zhì)量流量計、連接第一流量計的流體出口和第二流量計的流體入口以便串聯(lián)所述流量計的裝置、分別連接在第一流量計的流體入口和第二流量計的流體出口上使得該裝置連接到含有將要檢驗的流量計的流體管線上從而流體管線內(nèi)的流體將順序流過將要檢驗的所述流量計以及檢驗裝置的所述第一和第二流量計的供應(yīng)和返回導(dǎo)管、用于連接到所述第一和第二流量計以及所述的將要檢驗的流量計上以便從中接收流量測量信號的控制裝置，所述控制裝置可進行操作以便使用所述第一和第二流量計之一作為校核將要檢驗的流量計的精度的主流量計并且使用所述第一和第二流量計的另一個作為所述主流量計的校核流量計。
最好是，該第一和第二流量計大致相同，并且該裝置將用來校正就其公稱流量范圍而言尺寸相同的流量計，該公稱流量范圍與檢驗裝置的第一和第二標(biāo)準流量計已經(jīng)校正到預(yù)定精度的流量范圍相對應(yīng)。例如，具有10～40kg/分鐘的最佳流量范圍和0.1％精度要求的操作流量計需要如下的檢驗裝置，在該裝置中第一和第二流量計同樣具有10～40kg/分鐘的最佳流量范圍，但是該第一和第二流量計已經(jīng)校正到小于將要測試的流量計的特定精度的誤差。通常，如果該裝置用來檢驗具有0.1％精度要求的流量計時，檢驗裝置的標(biāo)準流量計可以校正到大約0.03％或者更小的誤差是可以接受的。
使用中，如果含有將要檢驗的流量計的流體管線已經(jīng)與帶閥的檢驗裝置連接件配合時，每當(dāng)對于流體管線上的流量計進行檢驗時，本發(fā)明的檢驗裝置的供應(yīng)和返回導(dǎo)管將簡單地連接在檢驗裝置連接件上。檢驗裝置連接件之間的流體管線內(nèi)的關(guān)斷閥接著關(guān)閉，使得流體管線內(nèi)流動的流體順序流過檢驗裝置的第一和第二流量計并繞過關(guān)斷閥。
最好包括中央處理單元的控制裝置接著操作以便從測試中的流量計以及從檢驗裝置的第一和第二流量計接收一系列流量測量信號，并且該處理單元從這些信號計算用于三個流量計的每個流量計的流量測量值。最好是，該處理單元可以操作接收和處理檢驗裝置的流量計和將要測試的流量計在相同時間間隔內(nèi)同時提供的流量測量信號，使得該測量在相同條件下進行。這可避免系統(tǒng)中例如壓力波動的變化所產(chǎn)生不相同測量的可能性。
控制裝置接著將來自管線流量計的流量測量數(shù)據(jù)和來自檢驗裝置的主流量計的流量測量數(shù)據(jù)進行比較，并且如果在可接受的預(yù)定誤差范圍內(nèi)該值相同時，該裝置指示出流體管線中的流量計的精度已經(jīng)確認。如果測量值位于可接受的預(yù)定誤差范圍以外時，該裝置例如在打印機或顯示屏上指示流體管線的流量計的校正系數(shù)應(yīng)該重新設(shè)定到控制裝置確定的指示值上。如果需要，操作者接著在流量計發(fā)送器內(nèi)重新設(shè)定校正系數(shù)。
控制裝置還將來自主流量計的流量測量值和來自校核流量計的值進行比較，并且如果它們不對應(yīng)于預(yù)定誤差范圍，將給出指示。
最好是，本發(fā)明的檢驗裝置將包括為控制裝置提供流過該裝置的流體的溫度和壓力測量值的溫度和壓力傳感器。這將使得該裝置從來自流量計的質(zhì)量流量測量值中獲得密度測量值，并且如果流體管線內(nèi)的流量計是例如正位移流量計或孔板流量計的容積流量計，則計算容積流量測量值。
最好是第一流量計的流體出口通過中間導(dǎo)管連接在第二流量計的流體入口上，并且溫度和壓力傳感器安裝在該中間導(dǎo)管上。
最好是檢驗裝置的第一和第二流量計將安裝在共同的底部上，并且每個供應(yīng)和返回導(dǎo)管設(shè)置各自關(guān)斷閥。這使得保持在該裝置內(nèi)的流體在完成檢驗之后在該裝置從流體管線上拆卸時保持在該裝置中，并減少流體溢出或損耗。關(guān)斷閥將通常手動操作，但是如果需要，在控制裝置的控制下，可以進行電氣操作。


現(xiàn)在將通過實例并參考

本發(fā)明流量計檢驗裝置的一個實施例，附圖中圖1表示該裝置的透視圖；以及圖2表示連接在流體管線上以便檢驗流體管線中使用的流量計的裝置的示意圖。
具體實施例方式
圖1所示的流量計檢驗裝置的實施例包括支承底部1，兩個相同的標(biāo)準Coriolis質(zhì)量流量計2、3并排安裝在該底部上。所使用的流量計的尺寸(公稱流量范圍)將取決于需要通過該裝置檢驗的操作流量計的尺寸。在所示實施例中，每個流量計2、3包括由Micro Motion Inc制造的ELITE(TM)傳感器(例如型號CMF200具有725kg/分鐘的公稱流量范圍)和對來自傳感器的輸出信號做出響應(yīng)以便提供流過該傳感器的質(zhì)量流量的精確測量值的發(fā)送器26、36(未在圖1示出)?？梢允峭瑯油ㄟ^Micro Motion Inc.制造的ELITE型號RFT9739的發(fā)送器的發(fā)送器可直接安裝在傳感器殼體上或可分開設(shè)置以便遠程安裝并提供適當(dāng)?shù)碾娎|連接在傳感器上。
每個流量計傳感器21、31包括位于安裝桿24、34相對端部上的流體入口22、32和流體出口23、33和一對平行的U形流管(未示出)，該流管容納在保護性的U形殼體25、35中，并且進入入口22、32的流體通過該流管流到出口23、33。用于在共振頻率下振動流管以便響應(yīng)來自發(fā)送器的信號的驅(qū)動器(未示出)以及響應(yīng)流管的振動以便提供輸出信號到發(fā)送器上的敏感元件(未示出)也容納在每個流量計傳感器的殼體25、35中。
同樣如圖1所示，第一流量計傳感器21的流體入口22通過螺栓接合的凸緣連接在其入口端部設(shè)置有手動操作的關(guān)斷閥5和連接凸緣6的流體供應(yīng)管道4上。第一流量計傳感器21的流體出口23通過螺栓接合的凸緣連接到S形中間導(dǎo)管7的一端上，S形中間導(dǎo)管7的另一端也通過螺栓接合的凸緣連接在第二流量計傳感器31的流體入口32上。第二流量計傳感器31的流體出口33通過螺栓接合的凸緣連接在返回導(dǎo)管8上，該返回導(dǎo)管8與手動操作關(guān)斷閥9配合并且其出口端上的凸緣連接件10位于支承底部1之上的供應(yīng)管道4的入口端的高度上。
兩個流量計2、3通過螺栓接合的安裝支架11、12安裝在支承底部1上，或以其他方式固定在底部1上，支架11固定在支承導(dǎo)管4上，并且支架12固定在中間導(dǎo)管7和返回導(dǎo)管9上。
該裝置還包括安裝在中間導(dǎo)管7上以便將與流過該裝置的壓力和溫度相關(guān)的信息傳遞到兩個流量計2、3的發(fā)送器26、36上的傳統(tǒng)壓力和溫度傳感器13、14。作為選擇，壓力和溫度傳感器13、14可安裝在返回導(dǎo)管8上。
該實施例的檢驗裝置可用來檢驗操作流量計，該流量計具有大致與該裝置的每個流量計2、3的流量范圍相同(或在其范圍內(nèi))的公稱流量范圍(在此例中是0～725kg/分鐘)。由于使用中的ELITE CFM200流量計具有±0.1％的精度，要求檢驗裝置的流量計2、3是標(biāo)準的流量計，其最好具有按照ISO5168標(biāo)準確定的0.03％的精度(誤差)。標(biāo)準流量計可按照重量分析分流器系統(tǒng)進行校正，并且0.03％的誤差等級意味著該標(biāo)準流量計將與校正裝置95％匹配。
該檢驗裝置還包括以CPU或計算機(未在圖1中示出)為形式的單獨的控制裝置，以便連接到該裝置的兩個流量計的發(fā)送器上以及連接到將要檢驗的操作流量計的發(fā)送器上。
圖2是表示如何現(xiàn)場使用檢驗裝置以便對于流量計40進行檢驗同時將其保持在流體管線41中使用的示意圖。如圖所示，檢驗裝置的入口和出口端6、10連接在操作流量計40下游并位于流體管線41內(nèi)的截斷-泄放閥的相對側(cè)上的流體管線41的分支42、43上，如果需要，該裝置可連接在操作流量計的上游。流體管線還設(shè)置靠近操作流量計40以便將流體溫度和壓力的信息提供給操作流量計40的發(fā)送器47的壓力和溫度傳感器45、46和用于控制流過流體管線的流量的流量控制閥48。該檢驗裝置的控制計算機49連接在操作流量計40的發(fā)送器47上以及連接在使用裝置的兩個標(biāo)準流量計2、3的發(fā)送器26、36。另外，控制計算機49連接在截斷-泄放閥44、流體控制閥48和打印機或其他輸出裝置50上。
為了在操作流量計40上進行檢驗，流量控制閥48通過控制計算機49調(diào)整以便使得流過使用在的流量計40的流體流量在該檢驗裝置的標(biāo)準流量計2和3的最佳精度范圍內(nèi)，并且截斷-泄放閥44閉合。同時，與檢驗裝置連接的關(guān)斷閥5和6開啟使得流過流體管線41的流體在流過檢驗中的流量計40之后順序流過檢驗裝置的流量計2和3?？刂朴嬎銠C49控制檢驗裝置流量計2、3和操作流量計40的發(fā)送器26、36、47，使其每個同時測量流體流量，并且此流量信息輸送到控制計算機49以便處理。該處理涉及通過可重復(fù)性校核軟件進行主要計量，由此檢驗裝置的流量計3用作檢驗操作流量計40的主流量計，并且檢驗裝置的流量計2用作確認主流量計讀取準確的校核流量計。控制計算機49接著通過輸出裝置50指示操作流量計的精度是否準確，或者需要通過調(diào)整輸入其發(fā)送器47的校正系數(shù)來校正。
如果測試中的操作流量計40構(gòu)造成用于質(zhì)量流量測量，主計量使用如下公式確定操作流量計40的質(zhì)量流量計校正系數(shù)MFm＝MFmasterMmaster/Mmeter其中MFmaster＝由主流量計3測量的質(zhì)量；以及Mmeter＝由測試中的操作流量計40測量的質(zhì)量。
由主流量計3和操作流量計40測量的質(zhì)量通過計數(shù)來自流量計發(fā)送器的脈沖并將脈沖的數(shù)量除以流量計的K系數(shù)來確定。由于Coriolis流量計是非常線性的流量測量裝置，通常不使用用于主流量計的流量計校正系數(shù)。相反，對于主流量計進行校正以便提供盡可能接近1.0000流量計校正系數(shù)的相應(yīng)的極度線性的輸出。
所進行的檢驗首先應(yīng)該足夠長以便確保積累有足夠多的脈沖，從而減少脈沖計數(shù)中的誤差(通常每個流量計應(yīng)該積累最少量的脈沖數(shù)為10000個)，并且其次從流量計提供重復(fù)的輸出。檢驗的持續(xù)時間不應(yīng)小于1分鐘，但是通常從1分鐘到2分鐘的檢驗時間是足夠的。最好是，應(yīng)該進行至少三個分開的檢驗。
對于校正過程，測試中的操作流量計與校核流量計比較以便給出值MF1＝MFtest/MFcheck，并且主流量計與校核流量計比較以便給出值MF2＝MFmaster/MFcheck。測試流量計與主流量計的比較可接著進行計算，以便給出值MF3＝MF1/MF2＝MFtest/MFmaster。
如果只有一個流量計的流量計校正參數(shù)變化，其他兩個流量計的參數(shù)保持相同(例如1.0000)。因此，值MF1、MF2和MF3將同樣是1.0000。
如果MF1＝1.0000，那么MFtest和MFcheck都是1.0000，并且主流量計改變。如果MF2＝1.0000，那么MFmaster和MFcheck都是1.0000，并且測試流量計改變。如果MF3＝1.0000，那么MFtest和MFmaster都是1.0000，并且校核流量計改變。
這些結(jié)果在以下表格中得到總結(jié)，其中MFA是測試中操作流量計的流量計校正參數(shù)，MFB是校核流量計的流量計校正參數(shù)并且MFC是主流量計的流量計校正參數(shù)。

權(quán)利要求
1.一種在操作條件下現(xiàn)場檢驗流量計的流量計檢驗裝置，其包括已經(jīng)校正到預(yù)定精度要求的第一和第二標(biāo)準Coriolis質(zhì)量流量計、連接第一流量計的流體出口和第二流量計的流體入口以便串聯(lián)所述流量計的裝置、分別連接在第一流量計的流體入口和第二流量計的流體出口上使得該裝置連接到含有將要檢驗的流量計的流體管線上從而流體管線內(nèi)的流體將順序流過將要檢驗的所述流量計的供應(yīng)和返回導(dǎo)管、用于連接到所述第一和第二流量計以及所述將要檢驗的流量計上以便從中接收流量測量信號的控制裝置，所述控制裝置可進行操作以便使用所述第一和第二流量計之一作為校核將要檢驗的流量計的精度的主流量計并且使用所述第一和第二流量計的另一個作為所述主流量計的校核流量計。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該第一和第二流量計大致相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，每個第一和第二流量計的精度校正到大約0.03％或更小的誤差上。
4.如上述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，該第一和第二流量計安裝在公共底部上。
5.如上述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，其還包括為控制裝置提供流過該裝置的流體的溫度和壓力測量值的溫度和壓力傳感器。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該第一流量計的流體出口通過中間導(dǎo)管連接在第二流量計的流體入口上，并且該溫度和壓力傳感器安裝在所述中間導(dǎo)管上。
7.如上述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，每個供應(yīng)和返回導(dǎo)管包括關(guān)斷閥。
8.如上述權(quán)利要求任一項所述裝置，其特征在于，該控制裝置包括可進行操作以便接收和處理由主流量計、校核流量計以及將要檢驗的流量計在相同時間間隔內(nèi)同時提供的流量測量信號的中央處理單元。
9.一種在操作條件下使用上述權(quán)利要求任一項所述的檢驗裝置現(xiàn)場檢驗流體管線中的流量計的方法，該方法包括將檢驗裝置的供應(yīng)和返回導(dǎo)管連接到將要檢驗的流量計的上游或下游流體管線上并位于流體管線內(nèi)的關(guān)斷閥的相對側(cè)上，閉合關(guān)斷閥，使得流體管線中的流體順序流過將要檢驗的流量計以及檢驗裝置的第一和第二流量計中，從每個流量計中獲得流體流量的測量值，將通過將要檢驗的流量計測量的流量與檢驗裝置的第一和第二流量計之一測量的流量進行比較，以便校核將要檢驗的流量計的精度，并且將檢驗裝置的第一和第二流量計的另一個流量計測量的流量與所述一個流量計測量的流量進行比較，從而確認所述一個流量計的精度。
全文摘要
一種在操作條件下現(xiàn)場檢驗流量計的流量計檢驗裝置和方法，其包括一對通過導(dǎo)管(7)串聯(lián)在一起的標(biāo)準Coriolis質(zhì)量流量計(2、3)，該導(dǎo)管將第一流量計(2)的流體出口(23)連接到第二流量計(3)的流體入口(32)。帶有閥的供應(yīng)導(dǎo)管(4)連接在第一流量計(2)的流體入口(22)上，并且?guī)в虚y的流體返回導(dǎo)管(8)連接在第二流量計(3)的流體出口(33)上。這些供應(yīng)和返回導(dǎo)管(4和8)使得該裝置連接在含有將要檢驗的流量計的流體管線上，從而流體管線內(nèi)的流體順序流過將要檢驗的流量計和檢驗裝置的兩個流量計(2、3)。該裝置包括操作用來將第二流量計(3)用作校核將要檢驗的流量計的精度的主流量計并將第一流量計(2)用作主流量計(3)的校核流量計的控制裝置。
文檔編號G01F1/84GK1513110SQ02810916
公開日2004年7月14日 申請日期2002年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者M·安東尼杰維克, M 安東尼杰維克 申請人:微動公司