特許 6732119 流量計の較正方法及び該方法に関連する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6732119

(24)【登録日】2020年7月9日

(45)【発行日】2020年7月29日

(54)【発明の名称】流量計の較正方法及び該方法に関連する装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 25/00 20060101AFI20200716BHJP

   G01F 1/84 20060101ALI20200716BHJP

【ＦＩ】

   G01F25/00 Q

   G01F1/84

【請求項の数】19

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-518111(P2019-518111)

(86)(22)【出願日】2016年10月4日

(65)【公表番号】特表2019-529934(P2019-529934A)

(43)【公表日】2019年10月17日

(86)【国際出願番号】US2016055340

(87)【国際公開番号】WO2018067128

(87)【国際公開日】20180412

【審査請求日】2019年5月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】500205770

【氏名又は名称】マイクロ モーション インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】パッテン， アンドリュー ティモシー

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１４−５２２９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２６１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２１４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２２１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２００２５９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２５／００

Ｇ０１Ｆ １／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現場での動作中に流量計の正確な動作を自動的に検証する方法であって、
格納システムを含むメータ電子機器を有する流量計を提供するステップと、
流量計を通って非較正プロセス流体を流すステップを含み、
前記メータ電子機器は、
流量計のモデルを検出するステップと、
工場出荷時のゼロ値を格納システムから取得するステップであって、工場出荷時のゼロ値は工場での初期の較正中に決定されるステップと、
検出された流量計のモデルに基づいて格納システムから格納されたゼロドリフト仕様値を検索するステップと、
流量計の現場での動作中にゼロ値を測定するステップと、
現場での動作中のゼロ値を工場出荷時のゼロ値と比較するステップと、
現場での動作中のゼロ値と工場出荷時のゼロ値との間の誤差を計算するステップと、現場での動作中のゼロ値と工場出荷時のゼロ値との間の誤差がゼロドリフト仕様値の範囲内であるかどうかを判定するステップと、
誤差がゼロドリフト仕様値の範囲外の場合は、流量計を較正するステップを実行するように構成される、方法。

【請求項2】

更に少なくとも１つの動作条件値をメータ電子機器に入力するようにユーザに促すステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

少なくとも１つの動作条件は圧力を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

誤差がゼロドリフト仕様値の範囲外の場合に流量計を較正するステップは、更に流量計を較正するようにユーザに促すステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

更に、ユーザに流量計をゼロ調整するように促すステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

流量計を較正するようにユーザに促すステップは、ユーザに圧力補償を起動又は停止するように促すステップを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

工場出荷時のゼロ値がメータ電子機器によって使用されているかどうかを判定するステップを含み、
現場での動作中のゼロ値と工場出荷時のゼロ値とを比較するステップは、工場出荷時のゼロ値がメータ電子機器によって使用されていない場合、現場での動作中のゼロ値と更新されたゼロ値とを比較するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

更にメータ電子機器が格納システムから圧力効果の仕様を検索するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

更に、非較正プロセス流体の密度を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

更に、非較正プロセス流体の流量を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

更に、非較正プロセス流体の温度を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

現場での動作中に流量計の正確な動作を自動的に検証する方法であって、
格納システムを含むメータ電子機器を有する流量計を提供するステップと、
流量計を通って非較正プロセス流体を流すステップを含み、
前記メータ電子機器は、
流量計のモデルを検出するステップと、
検出された流量計のモデルに基づいて格納システムから格納されたガス仕様値を取り出すステップと、
流量計の現場での動作中に圧力値を受け取るステップと、
受け取った圧力値を格納されたガス仕様値と比較するステップと、
受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値外であるかどうかが判定するステップと、
受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値外である場合には圧力補償を作動させるステップと、
受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値内にある場合には圧力補償を作動停止させるステップを実行するように構成される、方法。

【請求項13】

流量計(５)であって、
ドライバ(１０４)によって振動可能な少なくとも１つの導管(１０３Ａ、１０３Ｂ)を含むセンサアセンブリ(１０)と、
少なくとも１つの導管(１０３Ａ、１０３Ｂ)の振動を検出するように動作可能なピックオフセンサ(１０５、１０５’)と、
処理システム(２０)及び格納システム(２０４)を備えるメータ電子機器(２０)とを含み、
前記メータ電子機器(２０)は、
工場での初期の較正中に決定される工場出荷時のゼロ値を格納システムから取得し、
格納システムから格納されたゼロドリフト仕様値を検索し、
流量計の現場での動作中にゼロ値を測定し、
現場での動作中のゼロ値を工場出荷時のゼロ値と比較し、
現場での動作中のゼロ値と工場出荷時のゼロ値との間の誤差がゼロドリフト仕様値の範囲内であるかどうかを判定し、
誤差がゼロドリフト仕様値の範囲外の場合は、流量計を較正するように構成される、流量計(５)。

【請求項14】

メータ電子機器(２０)は、誤差が所定値よりも大きい場合、ユーザに流量計を較正することを促すように構成される、請求項１３に記載の流量計(５)。

【請求項15】

メータ電子機器(２０)は、誤差が所定値よりも大きい場合、流量計(５)を較正するように構成される、請求項１３に記載の流量計(５)。

【請求項16】

メータ電子機器(２０)は、少なくとも１つの動作条件値をメータ電子機器に入力することをユーザに促すように構成される、請求項１３に記載の流量計(５)。

【請求項17】

流量計の較正は流量計をゼロ調整することを含む、請求項１４又は１５に記載の流量計(５)。

【請求項18】

流量計の較正は、圧力補償を起動又は停止することを含む、請求項１４又は１５に記載の流量計(５)。

【請求項19】

少なくとも１つの動作条件値は、流量、温度、圧力、及び密度のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の流量計(５)。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は流量計の分野に関し、特に流量計の較正及び性能検証に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、振動式デンシトメータ及びコリオリ式流量計の如き振動式センサが、一般的に知られており、流量計の導管を流れる物質の質量流量及び他の情報を測定するために用いられている。コリオリ式流量計の代表例が、Ｊ．Ｅ．スミスらに発行されている米国特許第4,109,524号、米国特許第4,491,025号及び再発行特許第31,450号に開示されている。これらの流量計は、直線構造又は曲線構造を有している１つ以上の導管を備えている。コリオリ式質量流量計の各導管構造は、例えば単純曲げモード、ねじれモード又は結合タイプでありうる一組の固有振動モードを有している。各導管を好ましいモードで振動させることができる。

【0003】

流量計の入口側にて接続されたパイプラインから流量計内への物質流れは、導管を通って向けられ、流量計の出口側を通って流量計を出る。振動システムの固有振動モードは部分的に、導管の質量及び導管内を流れる物質の組み合わせ質量によって規定される。

【0004】

流量計に何も流れていないとき、振動力が導管に加えられると、導管に沿った全ての部位が、同一位相で振動するか、又は、小さな「ゼロオフセット」で振動し、該ゼロオフセットはゼロ流量で測定される時間遅れである。流量計に物質が流れ始めると、コリオリの力により、導管に沿った各部位が異なる位相を有する。例えば、流量計の入口端部での位相は中央のドライバの位置の位相より遅れ、然るに流出口での位相は中央のドライバの位置の位相よりも進んでいる。導管上のピックオフは導管の運動を表す正弦波信号を発生する。ピックオフから出力される信号は処理されてピックオフ間の時間遅れを決定する。２つ以上のピックオフ間の時間遅れは、導管を流れる物質の質量流量に比例する。

【0005】

ドライバに接続されているメータ電子機器は、駆動信号を出力してドライバを動作させ、ピックオフから受信する信号から物質の質量流量及び他の特性を決定する。ドライバは、複数の周知の構成のうちの１つの構成を有しうる。しかし、流量計の産業界において、マグネット及びそれに対向する駆動コイルは非常に成功している。交流が、駆動コイルに流され、所望の流れチューブの振幅及び振動数で導管を振動させる。また当該技術分野において、ドライバの構成と極めて同じようにマグネットとコイルとが配置されたピックオフを提供することが知られている。しかし、ドライバが動作を誘発する電流を受け取り、ピックオフがドライバにより提供される運動を用いて電圧を誘発させることができる。ピックオフにより測定される時間遅れの大きさは非常に小さく、ナノセカンド単位で測られることが多い。従って、トランスデューサの出力が非常に正確であることが必要となる。

【0006】

一般的に、コリオリ流量計は最初に較正され得て、ゼロオフセットと共に流量較正係数を生成することができる。流量較正係数には、ピックオフによって測定された時間遅延からゼロオフセットを減じて乗算され、質量流量が生成される。殆どの場合、流量計は最初、一般的には製造業者によって較正されており、その後の較正を必要とすることなく、正確な測定値が得られると想定されている。しかし、工場で予め設定されるデータのほかに、流量計の設定プロセスには、性能を最適化するために実行されるべきいくつかの構成チェックが含まれる。残念ながら、エンドユーザ及び現場サービス技術者は、設定を常に完全にチェックするとは限らない。これは一般に、基礎となる流量計の動作原理に固有の複雑さに加えて、認識された設定の困難さから生じる。流量計の動作を困難にする可能性がある要因には、流量、温度、及び圧力が含まれ、これらのパラメータは一般に設定サイクルの開始時にのみ推定される。これらの推定値が比較的正確であっても、流量計の設定時に正しい情報がユーザには利用できないことがしばしばある。ユーザは通常、流量計を適切にチェックして較正するために、この使用時点でのガイダンスを必要とする。

【0007】

設定時に特定のチェックが行われることがある。これらには圧力補正の有効化、流量計の係数の有効化、及び動作温度での質量流量測定のゼロ調整以下が含まれるが、これらに限定されない。当該技術分野で必要とされているのは、現場サービス技術者の最小限の訓練でこれらのチェックを容易かつ正確に行う方法である。本発明は、この問題及び他の問題を克服し、そして当該分野における進歩が達成される。

【発明の概要】

【0008】

現場での動作中に流量計の正確な動作を自動的に検証する方法が提供される。この方法は、格納システムを含むメータ電子機器を有する流量計を提供するステップを含む。非較正プロセス流体が流量計を通って流れる。メータ電子機器は、流量計のモデルを検出するステップと格納システムから工場出荷時のゼロ値を取り出すステップとを実行するように構成され、工場出荷時のゼロ値は工場での初期の較正中に決定される。メータ電子機器は更に、検出された流量計のモデルに基づいて格納システムから格納されたゼロドリフト仕様値を検索し、流量計の現場での動作中にゼロ値を測定するように構成される。現場での動作ゼロ値は工場のゼロ値と比較され、現場での動作ゼロ値と工場出荷時のゼロ値との間の誤差が計算される。現場での動作ゼロ値と工場出荷時のゼロ値との間の誤差がゼロドリフト仕様値の範囲内であるかどうかが判断され、誤差がゼロドリフト仕様値の範囲外の場合は流量計が較正される。

【0009】

現場での動作中に流量計の正確な動作を自動的に検証する方法が提供される。この方法は、格納システムを含むメータ電子機器を有する流量計を提供するステップを含む。非較正プロセス流体が流量計を通って流れる。メータ電子機器は、流量計のモデルを検出するステップと、検出された流量計のモデルに基づいて格納システムから格納されたガス仕様値を取り出すステップとを実行するように構成される。メータ電子機器はさらに、流量計の現場での動作中に圧力値を受け取り、受け取った圧力値を格納されたガス仕様値と比較するように構成される。受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値外であるかどうかが判定される。受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値外である場合には圧力補償が作動し、受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値内にある場合には圧力補償が作動停止する。

【0010】

流量計が提供される。流量計は、ドライバによって振動可能な少なくとも１つの導管を含むセンサアセンブリと、少なくとも１つの導管の振動を検出するように動作可能なピックオフセンサと、処理システム及び格納システムを備えるメータ電子機器とを含む。メータ電子機器は、格納システムから少なくとも１つの格納された仕様値を検索し、流量計の少なくとも１つの動作条件値を測定するように構成される。少なくとも１つの動作条件値は、少なくとも１つの格納された仕様値と比較され、少なくとも１つの動作条件値と少なくとも１つの格納された仕様値との間の誤差が計算される。

【0011】

発明の態様
一態様に従って、現場での動作中に流量計の正確な動作を自動的に検証する方法が提供される。この方法は、格納システムを含むメータ電子機器を有する流量計を提供するステップと、流量計を通って非較正プロセス流体を流すステップを含み、メータ電子機器は、流量計のモデルを検出するステップと、工場出荷時のゼロ値を格納システムから取得するステップであって、工場出荷時のゼロ値は工場での初期の較正中に決定されるステップと、検出された流量計のモデルに基づいて格納システムから格納されたゼロドリフト仕様を検索するステップと、流量計の現場での動作中にゼロ値を測定するステップと、現場での動作中のゼロ値を工場出荷時のゼロ値と比較するステップと、現場での動作中のゼロ値と工場出荷時のゼロ値との間の誤差を計算するステップと、現場での動作中のゼロ値と工場出荷時のゼロ値との間の誤差がゼロドリフト仕様値の範囲内であるかどうかを判定するステップと、誤差がゼロドリフト仕様値の範囲外の場合は、流量計を較正するステップを実行するように構成される。

【0012】

好ましくは、方法は更に少なくとも１つの動作条件値をメータ電子機器に入力するようにユーザに促すステップを含む。
好ましくは、少なくとも１つの動作条件は圧力を含む。
好ましくは、更に誤差がゼロドリフト仕様値の範囲外の場合に流量計を較正するステップは、流量計を較正するようにユーザに促すステップを含む。
好ましくは、方法は更に、ユーザに流量計をゼロにするように促すステップを含む。

【0013】

好ましくは、流量計を較正するようにユーザに促すステップは、ユーザに圧力補償を起動又は停止するように促すステップを含む。
好ましくは、方法は更に、工場出荷時のゼロ値がメータ電子機器によって使用されているかどうかを判定するステップを含み、現場での動作中のゼロ値と工場出荷時のゼロ値とを比較するステップは、工場出荷時のゼロ値がメータ電子機器によって使用されていない場合、現場での動作中のゼロ値と更新されたゼロ値とを比較するステップを含む。

【0014】

好ましくは、方法は更にメータ電子機器が格納システムから圧力効果の仕様を検索するステップを含む。
好ましくは、方法は更に、非較正プロセス流体の密度を測定するステップを含む。
好ましくは、方法は更に、非較正プロセス流体の流量を測定するステップを含む。
好ましくは、方法は更に、非較正プロセス流体の温度を測定するステップを含む。

【0015】

一態様に従って、現場での動作中に流量計の正確な動作を自動的に検証する方法が提供される。この方法は、格納システムを含むメータ電子機器を有する流量計を提供するステップと、流量計を通って非較正プロセス流体を流すステップを含み、メータ電子機器は、流量計のモデルを検出するステップと、検出された流量計のモデルに基づいて格納システムから格納されたガス仕様を取り出すステップと、流量計の現場での動作中に圧力値を受け取るステップと、受け取った圧力値を格納されたガス仕様値と比較するステップと、受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値外であるかどうかが判定するステップと、受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値外である場合には圧力補償を作動させるステップと、受け取った圧力値と格納されたガス仕様値との間の差が所定の閾値内にある場合には圧力補償を作動停止させるステップを実行するように構成される。

【0016】

一態様に従って、流量計は、ドライバによって振動可能な少なくとも１つの導管を含むセンサアセンブリと、少なくとも１つの導管の振動を検出するように動作可能なピックオフセンサと、処理システム及び格納システムを備えるメータ電子機器とを含み、メータ電子機器は、格納システムから少なくとも１つの格納された仕様値を検索し、流量計の少なくとも１つの動作状態値を測定し、少なくとも１つの動作条件値を少なくとも１つの格納された仕様値と比較し、少なくとも１つの動作条件値と少なくとも１つの格納された仕様値との間の誤差を計算するように構成される。

【0017】

好ましくは、メータ電子機器は、誤差が所定値よりも大きい場合、ユーザに流量計を較正することを促すように構成される。
好ましくは、メータ電子機器は、誤差が所定値よりも大きい場合、流量計を較正するように構成される。
好ましくは、メータ電子機器は、少なくとも１つの動作条件値をメータ電子機器に入力することをユーザに促すように構成される。
好ましくは、流量計の較正は流量計をゼロ調整することを含む。

【0018】

好ましくは、流量計の較正は、圧力補償を起動又は停止することを含む。
好ましくは、少なくとも１つの格納された仕様値は、ゼロドリフト仕様値及び圧力効果の仕様値のうちの少なくとも１つを含む。
好ましくは、少なくとも１つの動作条件は、流量、温度、圧力、及び密度のうちの少なくとも１つを含む。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に従った振動式センサアセンブリを示す。

【図2】実施形態に従ったメータ電子機器を示す。

【図3】実施形態に従った方法におけるステップを示すフローチャートを記載している。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１-図３及び下記の記載には、出願の最良のモードを作成及び利用する方法を当業者に教示するための具体的な実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化又は省略されている。当業者は、これらの実施形態の変形例もまた本発明の技術範囲内に含まれることを理解するだろう。当業者は、下記の記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することもできることを理解するだろう。その結果、出願は下記に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びその他の均等物によってのみ限定される。

【0021】

図１は、コリオリ流量計の形態の流量計５の一例を示し、流量計５は、センサアセンブリ１０と１つ以上のメータ電子機器２０とを備える。１つ以上のメータ電子機器２０は、センサアセンブリ１０に接続される例えば密度、質量流量、体積流量、合計質量流量、温度などの流動材料の特性及び他の情報を測定する。流量計５は、密度計、コリオリ流量計、又は当該技術分野で知られている他の任意の振動計である。

【0022】

センサアセンブリ１０は、一対のフランジ１０１及び１０１'、マニホールド１０２及び１０２'、ならびに導管１０３Ａ及び１０３Ｂを含む。マニホールド１０２、１０２'が導管１０３Ａ、１０３Ｂの両端に固定されている。本実施形態のフランジ１０１、１０１'は、マニホールド１０２、１０２'に固定されている。スペーサ１０６は、この例ではマニホールド１０２と１０２'との間の間隔を維持して導管１０３Ａ及び１０３Ｂ内の望ましくない振動を防止する。導管１０３Ａ及び１０３Ｂは、マニホールドから外向きに大凡平行に延びる。センサアセンブリ１０が流動材料を運ぶパイプラインシステム（図示せず）に挿入されると、流動材料はフランジ１０１を通ってセンサアセンブリ１０に入り、入口マニホールド１０２を通って、流動材料の全量は導管１０３Ａ及び１０３Ｂに入るように向けられ、導管１０３Ａ及び１０３Ｂを通って流れて出口マニホールド１０２'に戻り、そこからフランジ１０１'を通ってセンサアセンブリ１０を出る。

【0023】

センサアセンブリ１０はドライバ１０４を含む。ドライバ１０４は、駆動モードにおいてドライバ１０４が導管１０３Ａ、１０３Ｂを振動させることができる位置で導管１０３Ａ、１０３Ｂに固定されている。特に、ドライバ１０４は、導管１０３Ａに固定された第１のドライバ要素（図示せず）と、導管１０３Ｂに固定された第２のドライバ要素（図示せず）とを含む。ドライバ１０４は、導管１０３Ａに取り付けられた磁石及び導管１０３Ｂに取り付けられた対向コイルなど、多くの周知の構成のうちの１つを備える。

【0024】

本実施形態において、駆動モードは、第１の位相ずれ曲げモードであり、導管１０３Ａ及び１０３Ｂは、夫々実質的に同じ質量分布、慣性モーメント、及び曲げ軸Ｗ−Ｗ及びＷ’−Ｗ周りの弾性率を有する平衡システムを提供するように選択され、入口マニホールド１０２及び出口マニホールド１０２'に適切に取り付けられることが好ましい。
本実施形態において、駆動モードは、第１の位相ずれ曲げモードであり、導管１０３Ａ及び１０３Ｂは、それぞれの曲げ軸Ｗ−Ｗ及びＷ’−Ｗ’の周りに反対方向にドライバ１０４によって駆動される。交流の形態の駆動信号は、例えば経路１１０を介して１つ以上のメータ電子機器２０によって提供され、コイルを通過して両方の導管１０３Ａ、１０３Ｂを振動させることができる。当業者であれば、本発明の範囲内で他の駆動モードを使用できることを理解するであろう。

【0025】

図示のセンサアセンブリ１０は、導管１０３Ａ、１０３Ｂに固定された一対のピックオフ１０５、１０５'を含む。特に、第１のピックオフ要素（図示せず）は導管１０３Ａに配置され、第２のピックオフ要素（図示せず）は導管１０３Ｂに配置されている。記載された実施形態にて、ピックオフ１０５、１０５'は電磁検出器、例えば導管１０３Ａ、１０３Ｂの速度及び位置を表すピックオフ信号を生成するピックオフ磁石及びピックオフコイルであり得る。例えば、ピックオフ１０５、１０５'は、経路１１１、１１１'を介してピックオフ信号を１つ又は複数のメータ電子機器２０に供給する。当業者は、導管１０３Ａ、１０３Ｂの動きが流動材料の特定の特性、例えば導管１０３Ａ、１０３Ｂを通って流れる材料の質量流量及び密度に比例することを理解するであろう。

【0026】

上述のセンサアセンブリ１０が二重の流れ導管の流量計を備えるが、単一の導管の流量計を実施することも十分に本発明の範囲内であることは理解されるべきである。更に、流れ導管１０３Ａ、１０３Ｂは湾曲した流れ導管構成を含むように示されているが、本発明は直線状の流れ導管構成を含む流量計を用いて実施することができる。従って、上記のセンサアセンブリ１０の特定の実施形態は単なる一例であり、本発明の範囲を少しも限定しない。

【0027】

図１に示された例において、１つ又は複数のメータ電子機器２０は、ピックオフ１０５、１０５'からピックオフ信号を受信する。経路２６は、１つ又は複数のメータ電子機器２０がオペレータと通信する(interface)ことを可能にする入力手段及び出力手段を提供する。１つ又は複数のメータ電子機器２０は、例えば、位相差、周波数、時間遅延、密度、質量流量、体積流量、合計質量流量、温度、メータ検証などの流動材料の特性、及び/又はその他の情報を測定する。特に、１つ又は複数のメータ電子機器２０は、例えばピックオフ１０５、１０５'及び１つ又は複数の測温抵抗体（ＲＴＤ）などの温度センサ１０７から１つ又は複数の信号を受信し、この情報を使用して、流動材料の特性を測定する。

【0028】

例えばコリオリ流量計又はデンシトメータなどの振動式センサアセンブリが流動材料の特性を測定する技術はよく理解されている。従って、説明を簡潔にするために詳細な説明は省略する。

【0029】

図２は、発明の実施形態に従ったメータ電子機器２０を示す。メータ電子機器２０はインタフェイス２０１と処理システム２０３を含む。処理システム２０３は格納システム２０４を含む。格納システム２０４は、内部メモリを含んでもよく、あるいは外部メモリを含んでもよい。メータ電子機器２０は、駆動信号２１１を生成し、該駆動信号２１１をドライバ１０４に供給することができる。更に、メータ電子機器２０は、ピックオフ／速度センサ信号、歪み信号、光信号、又は当該技術分野で知られている他の任意の信号などのセンサ信号２１０を流量計５から受信することができる。幾つかの実施形態において、センサ信号２１０はドライバ１０４から受信される。メータ電子機器２０はデンシトメータとして作動し、又はコリオリ流量計として作動することを含む質量流量計として作動する。メータ電子機器２０は他のタイプの振動式センサアセンブリとして作動し、付与される特定例は本発明の範囲を限定すべきでないことは理解されるべきである。メータ電子機器２０はセンサ信号２１０を処理して、流れ導管１０３Ａ、１０３Ｂを通る材料流れの流れ特性を得る。幾つかの実施形態において、メータ電子機器２０は、例えば、１つ又は複数の測温抵抗体（ＲＴＤ）センサ又は他の温度センサ１０７から温度信号２１２を受信する。

【0030】

インタフェイス２０１は、リード線１１０、１１１、１１１'を介して、ドライバ１０４又はピックオフ１０５、１０５'からセンサ信号２１０を受信することができる。インタフェイス２０１は、フォーマット、増幅、バッファリングなどの任意の方法のような、任意の必要な又は所望の信号調整を実行することができる。或いは、信号調整の一部又は全部を処理システム２０３内で実行することができる。更に、インタフェイス２０１は、メータ電子機器２０と外部装置との間の通信を可能にする。インタフェイス２０１は、任意の方法の電子、光、又は無線通信が可能であり得る。

【0031】

一実施形態におけるインタフェイス２０１はデジタイザ２０２を含むことができ、センサ信号はアナログセンサ信号を含む。デジタイザ２０２は、アナログセンサ信号をサンプリングしてデジタル化し、デジタルセンサ信号を生成することができる。デジタイザ２０２はまた、任意の必要なデシメーション(間引き)を実行することができ、デジタルセンサ信号は、必要な信号処理量を減らし、処理時間を減らすために間引きされる。

【0032】

処理システム２０３は、メータ電子機器２０の動作を実行し、センサアセンブリ１０からの流量測定値を処理することができる。処理システム２０３は、動作ルーチン２１５及び較正ルーチン２１６などの１つ又は複数の処理ルーチンを実行することができる。

【0033】

実施形態に従って、メータ電子機器２０は、動作ルーチン２１５の一部として流量計５を通る流量を測定するように構成される。密度、温度、及び他のパラメータもまた測定され得る。一実施形態に従って、メータ電子機器２０はまた、温度信号２１２を測定して格納し、その温度をその温度で捕捉された流量と関連付けることができる。

【0034】

較正ルーチン２１６の例として、メータ電子機器２０は、以下でさらに論じるように、一般的な動作条件を利用し得る。例えば、流量計５のセンサによって導き出された最近の又は現在の動作条件は過去の動作条件と比較されてもよく、そして流量計５は値が変化したこと又は変化しなかったことを確認する。一般的な動作条件は、流量、温度、圧力、密度、圧力効果、及び導出され、測定され、及び/又は入力され得る他の任意のメータ関連値を含み得る。一旦作動すると、流量計は様々なパラメータに関連する性能を評価することができる。これらは、とりわけ、ゼロドリフト対温度、ゼロ安定度、ゼロ安定度の不確実性、ゼロドリフト対温度の仕様、ベースラインの不確実性、及び当該技術分野で公知の他の任意の値を含み得る。予め確立されたガイドライン及び格納システム２０４に格納された仕様に基づいて、メータ電子機器は、メータ電子機器をゼロにすること及び/又は圧力補償を作動させることをユーザに促し得る。

【0035】

処理システム２０３は、汎用コンピュータ、マイクロ処理システム、論理回路、又は他の何らかの汎用又は特注の処理装置を含み得る。処理システム２０３は、複数の処理装置間に分散され得る。処理システム２０３は、格納システム２０４のような任意の方式の一体型又は独立型電子記憶媒体を含むことができる。
処理システム２０３は、とりわけ駆動信号２１１を生成するためにセンサ信号２１０を処理する。図１の流れ導管１０３Ａ、１０３Ｂのように、駆動信号２１１はドライバ１０４に供給されて、関連する流管を振動させる。

【0036】

メータ電子機器２０は、当該技術分野において一般的に知られている様々な他の構成要素及び機能を含み得ることを理解されたい。簡潔にするために、これらの更なる特徴は、説明及び図から省略されている。従って、本発明は、図示され説明された特定の実施形態に限定されるべきではない。

【0037】

図３は、一実施形態による流量計５の較正を実行する方法のステップを示す。まず、メータ電子機器２０が起動される（３１０）。しかし、一実施形態において、外部計算装置をメータ電子機器と通信するように配置することができ、この装置をメータ電子機器２０の代わりに、又はメータ電子機器２０と共に起動することができる。その後、ユーザは通常の動作条件を確立するように促される（３２０）。これは利用可能な選択肢の提示されたリストからでもよいし、あるいはユーザが手動で条件を入力してもよい。一実施形態では、通常の動作条件はメータ電子機器２０又は外部計算装置に事前にプログラムされているので、ユーザは通常の動作条件を確立するように促される必要がない場合がある。関連する実施形態では、通常の動作条件はメータ電子機器２０又は外部計算装置に予めプログラムされており、ユーザは前記通常の動作条件を検証するように促される。さらに別の実施形態では、メータ電子機器２０は動作の履歴を記録することができ、従って通常の動作条件はメータ電子機器に予め記憶されることができる。予め記憶された動作条件は、時間に亘る条件値の平均であり得るか、又は動作条件の１つの測定値であり得る。値は、生の値又は重み付けられた値である。動作条件は、動作流量、動作温度、動作圧力、動作密度、ゼロ温度、圧力補償状態、ゼロドリフト対温度仕様、ゼロ安定性仕様、及び当該技術分野で知られている他の任意のパラメータを含み得るが、これらに限定されない。

【0038】

次に、通常の動作状態に関連する関連パラメータは、システムによって認識される（３３０）。これは、パラメータを入力及び記録すること、及び/又は格納システム２０４及び/又は外部計算装置から格納されたパラメータを読み取ることを含む。次いで、仕様から各パラメータの偏差が決定され得る（３４０）。

【0039】

次に、流量計５が較正される（３５０）。較正ステップ３５０は、流量計５をゼロにするようにユーザに促すことを伴う。これは動作温度で促される。別の実施形態では、メータ電子機器２０又は外部計算装置は自動的に流量計５をゼロにすることができる。自動的にゼロ調整が実行されると、ユーザに通知される。更に、ユーザは、ゼロ調整が行われることを促すことに応答して入力を提供するように要求される。更に、圧力補償は必要に応じて起動又は停止することができる。流量計の係数もこのステップで検証することができる。

【0040】

一般的に、ユーザは製品データシートに従って仕様を入力する必要がある。しかし、一実施形態によれば、メータ電子機器２０又は外部計算装置はそのようなパラメータを内部に格納しているので、外部基準に言及する必要はない。これにより、較正プロセスがスピードアップし、データ入力関連のミスを最小限に抑え/排除する。同様に、メータ電子機器２０又は外部計算装置は動作温度を供給することができ、これもまた較正プロセスをスピードアップし、データ入力関連のミスを最小限に抑え/排除する。更に、流量計５は、瞬時に又は経時的に動作流量を測定し、ユーザが提供した値よりも正確な瞬時値、履歴値、及び/又は平均値又は重み付け値を提供することができる。場合によっては、流量計５は動作圧力を知らず、該動作圧力はユーザによって測定され入力される。しかし、一実施形態によれば、流量計５は測定された動作圧力を提供する。関連した実施形態において、外部の圧力センサはメータ電子機器２０又は外部計算装置と通信して圧力情報を提供する。一実施形態によれば、これら及び/又は他のパラメータを提供することにより、ステップ３５０のように流量計５を較正することができる。

【0041】

実施形態に従って、流量計５の較正/初期構成が示されている。提供されている値は単に例示を目的としており、決して特許請求の範囲及び/又は実施形態の範囲を限定するものではない。この実施形態において、流量計は３０℃、３０bar(30.59kgf/cm^２)で作動しており、１０.９００ｋｇ/hの天然ガスが流量計を通って流れていると仮定する。ユーザは、通常、技術仕様を参照してゼロドリフト仕様を取得し、この例の目的のためには、１℃当たり最大流量の０.０００５％であり、圧力効果は、１bar(1.0197kgf/cm^２)当たり−０．０１２％である。この場合、ユーザは流量計をゼロ調整する必要があるかどうかを決定しなければならない。ユーザがこの評価をするためには、流量計５の仕様を流量単位に変換しなければならない。

【0042】

従って、
1℃あたりの最大流量の％/１００％*質量流量＝調整値 (１)

ゼロドリフト＝調整値*(動作温度−ゼロ温度) (２)

動作誤差＝ゼロドリフト/動作流量*１００％ (３)
である。

【0043】

このようにして、式(１)に従って、0.0005/100%*87,200kg/h=１℃当たり0.24kg/hである。この例では、流量計５は工場にて２０℃でゼロ調整されているので、式(２)に従って、ゼロドリフト＝0.24kg/h*(30-20)=2.4kg/hである。動作流れにおける誤差は、式(３)に従って、故に2.4/10,900*100%=0.02%である。0.02％はゼロドリフトの技術仕様0.35％よりも小さいので、このシナリオでは、流量計をゼロ調整する必要はない。上記の式は例にすぎず、他の式を用いて同じ又は同様の結論に達することができることに留意されたい。

【0044】

同じ実施形態において、ユーザはまた、圧力補償を作動させるべきかどうかを決定する。一実施形態では、以下の式を利用する。
圧力効果＝圧力効果の仕様*動作温度 (４)
式(４)に従って、圧力効果は(１bar当たり、-0.012%)*30=-0.36%であり,これは0.35％の圧力効果ガス仕様よりも大きい。この実施形態において、圧力補償が作動されるべきである。上述したように、流量計５はいかなる入力もなしに自動的に較正することができ、或いはユーザは流量計５を較正するように促される。

【0045】

上記の分析は、一般的に多くの現場サービスの技術者やエンドユーザにはよく理解されていない。その結果、ユーザが不要な作業をする必要がない場合、流量計はしばしばゼロ調整される。圧力補償が有利な場合に圧力補償が作動していない場合は、最適とは言えない性能になる可能性がある。

【0046】

以下の実施形態では、一実施形態に従って、ユーザは計算を行う必要はなく、ユーザは機器の仕様を入手する必要もない。これにより、誤りを起こす傾向が劇的に減少し、処理もスピードアップする。また、提供された値は単に例示目的のためのものであり、決して特許請求の範囲及び／又は実施形態の範囲を限定するものではない。一実施形態によれば、例えば、新しく設置された流量計５の較正状態を決定するために、流量計５は初期状態にて、較正決定を内部で行うために必要とされる情報の殆どを含む。流量計５は、メータ電子機器２０内の全ての仕様を含んでいるので、仕様データを参照する必要はない。流量計５はまた、ゼロドリフトを計算するためにゼロ温度及び動作温度が予めプログラムされている。流量計は、測定への温度の予想される影響が既知又は計算可能になるように動作流量を認識する。幾つかの実施形態では、流量計５は動作圧力を知らないことがあるので、必要であればユーザは動作圧力を入力するように促される。圧力補償が作動している場合、圧力値は既に流量計５内に格納されている。一旦、動作圧力が決定されると、圧力の影響は流量計５によって計算される。他の実施形態にて、流量計５は動作圧力を測定する。これは圧力センサを用いて達成される。圧力センサは流量計５の一部、又は流量計５の外部にある。

【0047】

既知の流量計の仕様は、既知の及び/又は測定された動作条件と比較される。更に、現在の動作条件は過去の動作条件と比較されて、流量計５は値が変化したか否かを検証する。限定されない実施形態にて、流量計５の動作状態が決定される。動作中、流量、温度、圧力、密度、圧力効果、及び他の任意の流量計関連値が導出、測定、及び/又は入力され得る。一旦動作すると、流量計は様々なパラメータに関連する性能を計算することができる。パラメータは、とりわけ、ゼロドリフト対温度、ゼロ安定度、ゼロ安定度の不確実性、ゼロドリフト対温度の仕様、ベースラインの不確実性、及び当該技術分野で公知の他の任意の値を含み得る。事前に設定されたガイドラインに基づいて、流量計は、流量計をゼロにすること及び/又は圧力補償を作動させることをユーザに促してもよい。或いは、流量計５は、圧力補償を自動的に有効化/無効化し、及び/又はゼロ調整を実行することができる。

【0048】

全ての実施形態は、流量計５がオンライン又はオフラインの間に実行される。例えば、評価が行われているときにユーザが流量計を操作することができない用途では、オフラインモードを使用して必要な動作条件を入力することができる。実施形態にて、ユーザインタフェイスは、段階的にゼロ調整又は圧力補償を可能にする設定プロセスをユーザに案内(walk)してもよい。インタフェイスは、テキスト、グラフィック、音声などを含む。本明細書に提示されている質量流量分析に加えて、密度及び/又は体積流量についても同様の分析を実行することができる。

【0049】

上述の実施形態の詳細な記載は、本発明の技術範囲内に含まれるものとして本発明者が考えているすべての実施形態を完全に網羅するものではない。実際、当業者にとって明らかなように、上述の実施形態のうちの一部の構成要素をさまざまに組み合わせて又は除去してさらなる実施形態を作成してもよいし、また、このようなさらなる実施形態も本発明の技術範囲内、教示範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、本発明の技術、教示の範囲に含まれるさらなる実施形態を作成するために、上述の実施形態を全体的に又は部分的に組み合わせてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】