特開 2024-23472 流体の密度測定値を使用する蒸気圧の検証

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024023472

(43)【公開日】2024-02-21

(54)【発明の名称】流体の密度測定値を使用する蒸気圧の検証

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20240214BHJP

   G01N 9/00 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

G01L9/00 C

G01N9/00 D

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023202795

(22)【出願日】2023-11-30

(62)【分割の表示】P 2021559032の分割

【原出願日】2019-04-03

(71)【出願人】

【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】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ワインスタイン， ジョエル

(72)【発明者】

【氏名】モレット， ディヴィッド マルティネス

(57)【要約】      （修正有）

【課題】流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するためのメーター電子機器を提供する。
【解決手段】メーター電子機器は、流体を有するメーターアセンブリに通信可能に結合された処理システムを含み、処理システムは、メーターアセンブリ内の流体の相変化を検出することによって流体の蒸気圧を測定し、メーターアセンブリの共振周波数に基づいて流体の密度を測定し、測定された密度から蒸気圧を導出し、測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較するように構成されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するためのメーター電子機器（２０）であって、
流体を有するメーターアセンブリ（１０）に通信可能に結合された処理システム（２００）を備え、前記処理システム（２００）が、
前記メーターアセンブリ（１０）内の前記流体の相変化を検出することによって前記流体の蒸気圧を測定し、
前記メーターアセンブリ（１０）の共振周波数に基づいて前記流体の密度を測定し、
測定された密度から蒸気圧を導出し、
測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較する、
ように構成されている、
メーター電子機器（２０）。

【請求項2】

前記流体が、炭化水素成分を含む多成分流体である、請求項１に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項3】

前記炭化水素成分が、プロパン、ブタン、およびヘキサンのうちの少なくとも２つを含む、請求項２に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項4】

前記測定された密度から蒸気圧を導出するように構成されている処理システム（２００）が、複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するように構成されている処理システム（２００）を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項5】

前記複数の蒸気圧と前記複数の密度との間の前記予め決定された相関関係を利用するように構成されている前記処理システム（２００）が、前記予め決定された相関関係の間を補間するように構成されている処理システム（２００）を含む、請求項４に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項6】

前記測定された蒸気圧を前記導出された蒸気圧と比較するように構成されている処理システム（２００）が、前記測定された蒸気圧が前記導出された蒸気圧の所定の範囲内にあるか否かを判断するように構成されている処理システム（２００）を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項7】

前記処理システム（２００）が、さらに、駆動ゲインを使用して蒸気圧を測定するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項8】

流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するための方法であって、
メーターアセンブリ内の流体の相変化を検出することによって流体の蒸気圧を測定するステップと、
前記メーターアセンブリの共振周波数に基づいて前記流体の密度を測定するステップと、
前記測定された密度から蒸気圧を導出するステップと、
前記測定された蒸気圧を前記導出された蒸気圧と比較するステップと
を含む方法。

【請求項9】

前記流体が、炭化水素成分を含む多成分流体である、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記炭化水素成分が、プロパン、ブタン、およびヘキサンのうちの少なくとも２つを含
む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記測定された密度から蒸気圧を導出するステップが、複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するステップを含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するステップが、前記予め決定された相関関係の間を補間するステップを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記測定された蒸気圧を前記導出された蒸気圧と比較するステップが、前記測定された蒸気圧が前記導出された蒸気圧の所定の範囲内にあるか否かを判断するステップを含む、請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

さらに、駆動ゲインを使用して蒸気圧を測定するステップを含む、請求項８から１３のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

以下に記載される実施形態は、蒸気圧の測定に関し、より具体的には、流体の密度測定値を使用する蒸気圧の検証に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、振動密度計およびコリオリ流量計などの振動センサーが一般に知られており、流量計内の導管を流れる材料の質量流量および他の情報を測定するために使用される。例示的なコリオリ流量計が、米国特許第４，１０９，５２４号、米国特許第４，４９１，０２５号、および再発行特許第３１，４５０号（すべてＪ．Ｅ．Ｓｍｉｔｈらに帰属）に開示されている。これらの流量計には、直線形状または曲線形状の導管が１つ以上ある。コリオリ質量流量計の各導管形状は、例えば、単純曲げタイプ、捩れタイプ、または結合タイプであり得る一組の固有振動モードを有する。各導管は、好ましいモードで振動するように駆動させることができる。

【0003】

流量計の入口側に接続されたパイプラインから流量計に材料が流れ込み、導管を通って導かれ、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、導管と導管内を流れる材料との結合質量によって部分的に定義される。

【0004】

流量計を通る流れがない場合、導管に加わる駆動力は、導管に沿ったすべての点を同一の位相または小さな「ゼロオフセット」で振動させ、これはゼロ流量で測定される時間遅延である。材料が流量計を流れ始めると、コリオリ力は、導管に沿った各点に異なる位相を持たせる。例えば、流量計の入口端の位相は、中央のドライバー位置の位相より遅れる一方で、出口の位相は、中央のドライバー位置の位相より進む。導管のピックオフにより、導管の動きを表す正弦波信号が生じる。ピックオフから出力された信号は、処理されてピックオフ間の時間遅延を決定する。２つ以上のピックオフ間の時間遅延は、導管を流れる材料の質量流量に比例する。

【0005】

ドライバーに接続されたメーター電子機器は、駆動信号を生成して、ドライバーを動作させ、ピックオフから受信した信号から材料の質量流量および他の特性を決定する。ドライバーは、多くの周知の構成のうちの１つを備えることができるが、磁石および対向駆動コイルは、流量計業界において大成功した。導管を所望の流管の振幅および周波数で振動させるために、交流が駆動コイルに流れる。また、当該技術分野では、ピックオフを、ドライバー構成に非常に類似した磁石構成およびコイル構成として提供することも知られている。しかし、ドライバーは、動きを誘導する電流を受信する一方で、ピックオフは、ドライバーによって提供される動きを使用して電圧を誘導することができる。

【0006】

蒸気圧は、ガソリン、天然ガス液、液化石油ガスなどの揮発性流体の流れと貯蔵を取り扱う用途において重要な特性である。蒸気圧は、取り扱い中に揮発性流体が振る舞う様子を示す指標となり、さらに気泡が生成し、圧力が高まる可能性が高い条件を示す。このように、揮発性流体の蒸気圧測定は、安全性を高め、輸送容器やインフラへの損傷を防止する。例えば、流体の蒸気圧が高すぎると、ポンプ移送動作中の空洞化が生じる可能性がある。さらに、容器またはプロセスラインの蒸気圧は、温度変化により、安全なレベルを超えて潜在的に上昇する可能性がある。したがって、貯蔵および輸送の前に蒸気圧を知ることがしばしば必要とされる。

【0007】

典型的には、サンプルを取り、テストのためにそれらを研究室に取り出して、サンプルから値を決定することによって、蒸気圧が測定される。これは、最終結果の取得における
遅延、研究室を維持するためのコスト、およびサンプルの取り扱いと関連する安全性と法的証拠の脆弱性のため、規制燃料品質基準施行にとって困難な問題を提起する。したがって、プロセス条件下で連続的、リアルタイムベースで、メーターアセンブリ内の流体の蒸気圧を測定できるインライン装置またはインラインシステムが必要である。これは、本実施形態により提供され、当該技術の進歩が達成される。現場測定は、定期的なサンプリングの必要性を不要にし、サンプル収集時と研究室アッセイ時との間の流体特性変化のリスクを完全になくすため、より信頼性が高い。さらに、安全でない状態が直ちに改善され得るため、リアルタイム測定することによって、安全性は改善される。さらに、規制の施行は簡単な現場チェックを介して行われ得、検査と施行の決定は、遅延やプロセス停止がほとんどなく行われ得るため、資金は節約される。これらの利点は、蒸気圧測定値を検証することによって強化され得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第４，１０９，５２４号

【特許文献2】米国特許第４，４９１，０２５号

【特許文献3】再発行特許第３１，４５０号

【発明の概要】

【0009】

流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するためのメーター電子機器が提供される。一実施形態によれば、メーター電子機器は、流体を有するメーターアセンブリに通信可能に結合された処理システムを備えている。処理システムは、メーターアセンブリ内の流体の相変化を検出することによって流体の蒸気圧を測定し、メーターアセンブリの共振周波数に基づいて流体の密度を測定し、測定された密度から蒸気圧を導出し、測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較するように構成されている。

【0010】

流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するための方法が提供される。一実施形態によれば、本方法は、メーターアセンブリ内の流体の相変化を検出することによって流体の蒸気圧を測定するステップと、メーターアセンブリの共振周波数に基づいて流体の密度を測定するステップと、測定された密度から蒸気圧を導出するステップと、測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較するステップとを含む。

【課題を解決するための手段】

【0011】

一態様によれば、流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するためのメーター電子機器（２０）は、流体を有するメーターアセンブリ（１０）に通信可能に結合された処理システム（２００）を備えている。処理システム（２００）は、メーターアセンブリ（１０）内の流体の相変化を検出することによって流体の蒸気圧を測定し、メーターアセンブリ（１０）の共振周波数に基づいて流体の密度を測定し、測定された密度から蒸気圧を導出し、測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較するように構成されている。

【0012】

好ましくは、流体は、炭化水素成分を含む多成分流体である。

【0013】

好ましくは、炭化水素成分は、プロパン、ブタン、およびヘキサンのうちの少なくとも２つを含む。

【0014】

好ましくは、測定された密度から蒸気圧を導出するように構成されている処理システム（２００）は、複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するように構成されている処理システム（２００）を含む。

【0015】

好ましくは、複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するよ
うに構成されている処理システム（２００）は、予め決定された相関関係の間を補間するように構成されている処理システム（２００）を含む。

【0016】

好ましくは、測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較するように構成されている処理システム（２００）は、測定された蒸気圧が導出された蒸気圧の所定の範囲内にあるか否かを判断するように構成されている処理システム（２００）を含む。

【0017】

好ましくは、処理システム（２００）は、さらに、駆動ゲインを使用して蒸気圧を測定するように構成されている。

【0018】

一態様によれば、流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するための方法は、メーターアセンブリ内の流体の相変化を検出することによって流体の蒸気圧を測定するステップと、メーターアセンブリの共振周波数に基づいて流体の密度を測定するステップと、測定された密度から蒸気圧を導出するステップと、測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較するステップとを含む。

【0019】

好ましくは、流体は、炭化水素成分を含む多成分流体である。

【0020】

好ましくは、炭化水素成分は、プロパン、ブタン、およびヘキサンのうちの少なくとも２つを含む。

【0021】

好ましくは、測定された密度から蒸気圧を導出するステップは、複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するステップを含む。

【0022】

好ましくは、複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するステップは、予め決定された相関関係の間を補間するステップを含む。

【0023】

好ましくは、測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較するステップは、測定された蒸気圧が導出された蒸気圧の所定の範囲内にあるか否かを判断するステップを含む。

【0024】

好ましくは、本方法はさらに、駆動ゲインを使用して蒸気圧を測定するステップを含む。

【図面の簡単な説明】

【0025】

同じ参照番号は、すべての図で同じ要素を表している。図は、必ずしも縮尺通りでないことを理解されたい。

【図1】振動計５を示す図である。

【図2】振動計５のメーター電子機器２０のブロック図である。

【図3】駆動ゲインと、蒸気圧計係数を使用して蒸気圧を測定するために使用することができる気液比との関係を示すグラフ３００を示す図である。

【図4】振動計内の流体の静圧を使用して蒸気圧を測定することができる方法を示すグラフ４００を示す図である。

【図5】流体の蒸気圧を測定するためのシステム５００を示す図である。

【図6】多成分流体の蒸気圧を示すグラフ６００を示す図である。

【図7】流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するための方法７００を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１から図７および以下の記載は、流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証する実施形態の最良の形態を作成し使用する方法を当業者に教示するための具体例を示している。
発明の原理を教示する目的で、一部の従来の態様が単純化または省略されている。当業者は、本明細書の範囲に入るこれらの例からの変形例を理解するであろう。当業者は、以下に記載の特徴を種々の方法で組み合わせて、流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証する複数の変形例を形成することができることを理解するであろう。その結果、以下に記載の実施形態は、以下に記載の具体例に限定されず、特許請求の範囲およびそれらの同等物によってのみ限定される。

【0027】

図１は、振動計５を示している。図１に示されるように、振動計５は、メーターアセンブリ１０およびメーター電子機器２０を備えている。メーターアセンブリ１０は、プロセス材料の質量流量および密度に応答する。メーター電子機器２０は、リード線１００を介してメーターアセンブリ１０に接続され、密度、質量流量、経路２６にわたる温度情報および／または他の情報を提供する。

【0028】

メーターアセンブリ１０は、一組のマニホールド１５０および１５０’、フランジネック１１０および１１０’を有するフランジ１０３および１０３’、一組の平行導管１３０および１３０’、ドライバー１８０、測温抵抗体（ＲＴＤ）１９０、および一組のピックオフセンサー１７０ｌおよび１７０ｒを含む。導管１３０および１３０’は、２つの本質的に真っ直ぐな入口脚１３１、１３１’および出口脚１３４、１３４’を有し、これらは、導管取り付け台１２０および１２０’で互いに向けて収束している。導管１３０、１３０’は、それらの長さに沿って２つの対称位置で曲がり、それらの長さ全体にわたって本質的に平行である。ブレースバー１４０および１４０’は、各導管１３０、１３０’が周りで振動する軸ＷおよびＷ’を規定する役割を果たす。導管１３０、１３０’の脚１３１、１３１’および１３４、１３４’は、導管取り付け台１２０および１２０’にしっかりと取り付けられており、これらの台は、同様に、マニホールド１５０および１５０’にしっかりと取り付けられている。これは、メーターアセンブリ１０を通る連続的な閉鎖材料経路を提供する。

【0029】

穴１０２および１０２’を有するフランジ１０３および１０３’が、入口端１０４および出口端１０４’を介して、測定されているプロセス材料を運ぶプロセスライン（図示せず）に接続されると、材料は、フランジ１０３の開口部１０１を通ってメーターの入口端１０４に入り、マニホールド１５０を通って、表面１２１を有する導管取り付け台１２０に導かれる。マニホールド１５０内で、材料は、分割され、導管１３０、１３０’を通って送られる。導管１３０、１３０’を出ると、プロセス材料は、表面１２１’およびマニホールド１５０’を有する取り付け台１２０’内で単一の流れに再結合され、その後、穴１０２’を有するフランジ１０３’によってプロセスライン（図示せず）に接続された出口端１０４’に送られる。

【0030】

導管１３０、１３０’は、各々、曲げ軸Ｗ－ＷおよびＷ’－Ｗ’の周りの実質的に同じ質量分布、慣性モーメントおよびヤング率を有するように選択され、導管取り付け台１２０、１２０’に適切に取り付けられる。これらの曲げ軸は、ブレースバー１４０、１４０’を通る。導管のヤング率が温度とともに変化するため、この変化は、流れおよび密度の計算に影響し、ＲＴＤ１９０は、導管１３０’に取り付けられて、導管１３０’の温度を連続的に測定する。導管１３０’の温度、ひいては、そこを流れる所与の電流に対してＲＴＤ１９０の両端に発生する電圧は、導管１３０’を流れる材料の温度によって左右される。ＲＴＤ１９０の両端に発生する温度依存性電圧は、導管温度のあらゆる変化による導管１３０、１３０’の弾性係数の変化を補償するために、メーター電子機器２０によって周知の方法で使用される。ＲＴＤ１９０は、リード線１９５によってメーター電子機器２０に接続される。

【0031】

導管１３０、１３０’の両方は、それらの各曲げ軸ＷおよびＷ’の周りに、かついわゆ
る流量計の第１の位相外れ曲げモードで、反対方向にドライバー１８０によって駆動される。このドライバー１８０は、導管１３０’に取り付けられた磁石および、導管１３０に取り付けられ、両方の導管１３０、１３０’を振動させるために交流が流れる対向コイルなどの、多くの周知の構成のうちの任意の１つを含んでもよい。適切な駆動信号が、リード線１８５を介して、メーター電子機器２０によってドライバー１８０に印加される。

【0032】

メーター電子機器２０は、リード線１９５上のＲＴＤ温度信号、および各々、左右のセンサー信号１６５ｌ、１６５ｒを運ぶリード線１００上に発生する左右のセンサー信号を受信する。メーター電子機器２０は、ドライバー１８０へのリード線１８５上に発生する駆動信号を生成して導管１３０、１３０’を振動させる。メーター電子機器２０は、左右のセンサー信号およびＲＴＤ信号を処理して、メーターアセンブリ１０を流れる材料の質量流量および密度を計算する。この情報は、他の情報とともに、信号として経路２６にわたってメーター電子機器２０によって適用される。

【0033】

式に従って、質量流量測定値ｍ'を生成することができる：

【0034】

【数1】

【0035】

Δt項は、振動計５を通る質量流量に関連するコリオリ効果による時間遅延などのピッ
クオフセンサー信号間に存在する時間遅延を含む、動作上導出された（すなわち、測定された）時間遅延値を含む。測定されたΔt項は、最終的に、振動計５を流れるとして流動
材料の質量流量を決定する。Δt₀項は、ゼロ流量較正定数における時間遅延を含む。Δｔ₀項は、典型的には、工場で決定され、振動計５にプログラミングされる。流動状態が変
化する場合でも、ゼロ流量Δt₀項の時間遅延は変化しない。流量較正係数ＦＣＦは、振動計５の剛性に比例する。

【0036】

［振動計内の流体の圧力］
定常状態下で非圧縮性の液体を仮定すると、質量がコントロール体積（例えばパイプ）に入口（m'₁）で入る速度は、出口（m'₃）で出る速度に等しい。入口質量流量（m'₁）が
出口質量流量（m'₃）に等しくなければならないというこの原理は、以下の式［２］によ
って示されている。入口から出口へ移動すると、質量流量はパイプに沿った各点で維持される。しかし、入口と出口との中間の流量範囲の減少がある可能性がある。流量範囲のこの減少は、流速が、同じ質量流量を維持し、質量保存の法則に従うために高まること（ｖup）を必要とする。

【0037】

【数2】

【0038】

ここで、
ｍ'は、流体の質量流量であり、
vは、平均流速であり、
ρは、流体の密度であり、
Ａは、総断面積であり、
下付きの１は、入口を示し、
下付きの３は、出口を示し、
下付きの２は、入口と出口との中間を示す。

【0039】

さらに、流動システム内の全圧は、動圧と静圧の両方の合計に等しい：

【0040】

【数3】

【0041】

動圧Ｐ_dynamicは、以下のように定義することができる。

【0042】

【数4】

【0043】

ここで、項ρとｖは式［２］に関して上記に定義されている。

【0044】

Constant、非圧縮性、非粘性、渦無しの流れを仮定すると、ベルヌーイの式は以下のようになる：

【0045】

【数5】

【0046】

ここで、Ｐは静圧を指し、ρｇｚ項は、段差による静水頭圧に相当する。より具体的には、ｇは重力定数、ｚは高さである。圧力降下の粘性部は、ベルヌーイの式の別個の損失項で取り扱うことができる。

【0047】

【数6】

【0048】

ここで、
ｆは、摩擦係数であり、
Ｌは、パイプの長さであり、
Ｄは、パイプの直径である。

【0049】

以下の式［７］は、パイプを移動することに伴う摩擦損失に相当するベルヌーイの式のバージョンである。流体がパイプを移動すると、流体は、エネルギーを消散し、圧力は、パイプの所与の長さにわたって低下する。この圧力損失は、流体からのエネルギーが摩擦損失により消費されたため、回復不能である。したがって、以下の式がこの損失を説明する可能性がある：

【0050】

【数7】

【0051】

この関係は、式［２］を参照して上記の例示的なパイプに適用することができる。流体が入口から入口と出口との中間に移動すると、質量流量を維持するために速度の変化があ
る。したがって、式［７］に示される関係を維持する際に、動圧ρｖ²／２が高まり、静
圧を低下させる。流体が入口と出口との中間から出口に移動すると、同じ原理により静圧が回復する。すなわち、入口と出口との中間から出口に移動すると、流量範囲が増加する。したがって、流速が低下し、初期静圧の一部を回復させる一方で動圧を低下させる。しかし、回復不能な粘性損失のため、出口の静圧はより低くなるであろう。

【0052】

これは、入口と出口との間の静圧が流体の蒸気圧よりも小さくなる一方で、入口と出口の静圧が流体の蒸気圧よりも大きくなる原因となる可能性がある。その結果、入口と出口の静圧は、両方とも流体の蒸気圧よりも大きいが、フラッシングまたはガス放出がパイプ内で依然として生じる可能性がある。さらに、コリオリ流量計などの振動計を、振動計内の１つ以上の導管の直径とは異なる直径を有するパイプラインに挿入してもよい。その結果、振動計内でガス放出が検出されると、パイプライン内で測定される圧力は、振動計内の流体の蒸気圧ではない可能性がある。

【0053】

［メーター電子機器－駆動ゲイン］
図２は、振動計５のメーター電子機器２０のブロック図である。動作中に、振動計５は、質量流量、体積流量、個々の流量成分、質量流量、体積流量、ならびに総流量の測定値または平均値の１つ以上を含み、出力され得る種々の測定値を提供し、これらには、例えば、個々の流量成分の体積流量および質量流量の両方が含まれる。

【0054】

振動計５は、振動応答を生じる。振動応答は、メーター電子機器２０によって受信され、処理されて１つ以上の流体測定値を生成する。値は、監視、記録、記憶、集計および／または出力することができる。メーター電子機器２０は、インターフェース２０１、インターフェース２０１と通信する処理システム２０３、および処理システム２０３と通信する記憶システム２０４を備えている。これらのコンポーネントは分離したブロックとして示されているが、メーター電子機器２０は、一体化されたコンポーネントおよび／または分離したコンポーネントの種々の組合せを備えることができることを理解されたい。

【0055】

インターフェース２０１は、振動計５のメーターアセンブリ１０と通信するように構成されている。インターフェース２０１は、リード線１００（図１参照）に結合し、例えば、ドライバー１８０、ピックオフセンサー１７０ｌおよび１７０ｒ、ならびにＲＴＤ１９０と信号を交換するように構成されてもよい。インターフェース２０１は、外部装置などへの通信経路２６にわたって通信するようにさらに構成されてもよい。

【0056】

処理システム２０３は、あらゆる処理システムを含むことができる。処理システム２０３は、振動計５を動作させるために、記憶されたルーチンを検索し、実行するように構成されている。記憶システム２０４は、流量計ルーチン２０５、弁制御ルーチン２１１、駆動ゲインルーチン２１３、および蒸気圧ルーチン２１５を含むルーチンを記憶することができる。記憶システム２０４は、測定値、受信値、作動値、および他の情報を記憶することができる。いくつかの実施形態では、記憶システムは、質量流量（ｍ）２２１と、密度（ρ）２２５と、密度閾値２２６と、粘度（μ）２２３と、温度（Ｔ）２２４と、圧力２０９と、駆動ゲイン３０６と、駆動ゲイン閾値３０２と、ガス混入閾値２４４と、ガス混入率２４８と、当該技術分野で既知の他の任意の変数とを記憶する。ルーチン２０５、２１１、２１３、２１５は、記載の任意の信号および当該技術分野で既知のそれらの他の変数を含むことができる。他の測定／処理ルーチンが考えられ、明細書および特許請求の範囲の範囲内である。

【0057】

理解できるように、記憶システム２０４には、多かれ少なかれ値が記憶されてもよい。例えば、粘度２２３を使用せずに蒸気圧を測定してもよい。例えば、圧力降下に基づいて粘度を推定するか、流量の関数として摩擦を関連付ける関数を推定する。しかし、粘度２
２３は、摩擦係数を決定するために次に使用することができるレイノルズ数を計算するために使用することができる。レイノルズ数および摩擦係数は、図１を参照して上記の導管１３０、１３０などの導管における粘性圧力降下を決定するために使用することができる。理解できるように、レイノルズ数は必ずしも使用されないことがある。

【0058】

流量計ルーチン２０５は、流体測定値および流量測定値を生成および記憶することができる。これらの値は、実質的に瞬間的な測定値を含むことができ、または、合計値または累積値を含むことができる。例えば、流量計ルーチン２０５は、質量流量測定値を生成し、それを例えば、記憶システム２０４の質量流量記憶装置２２１に記憶することができる。流量計ルーチン２０５は、密度測定値２２５を生成し、例えば、密度記憶装置２２５に記憶することができる。質量流量２２１および密度値２２５は、既に説明され、当該技術分野で知られているように、振動応答から決定される。質量流量測定値および他の測定値は、実質的に瞬間的な値を含むことができ、サンプルを含むことができ、時間間隔にわたる平均値を含むことができ、または時間間隔にわたる累積値を含むことができる。時間間隔は、特定の流体状態、例えば、液体のみの流体状態が検出される時間のブロック、または代替的には、液体および混入ガスを含む流体状態に対応するように選択されてもよい。さらに、他の質量流量および体積流量ならびに関連測定値が考えられ、明細書および特許請求の範囲の範囲内である。

【0059】

駆動ゲイン閾値３０２は、流れ、流れなし、単相／２相の境界（流体相変化が生じる場所）の期間と、ガス混入／混合相流とを識別するために使用されてもよい。同様に、密度測定値２２５に適用された密度閾値２２６は、別々に、または駆動ゲイン３０６と一緒に、ガス混入／混合相流を識別するために使用されてもよい。駆動ゲイン３０６は、例えば、限定されないが、液相およびガス相などの異なる密度の流体の存在に対する振動計５の導管振動の感度のための測定基準として利用されてもよい。

【0060】

本明細書で使用するとき「駆動ゲイン」という用語は、流管を特定の振幅まで駆動させるのに必要な電力量の尺度を指しているが、任意の適切な定義が使用されてもよい。例えば、駆動ゲインという用語は、いくつかの実施形態では、駆動電流、ピックオフ電圧、または流導管１３０、１３０’を特定の振幅で駆動させるために必要な電力量を示す測定または導出された任意の信号を指してもよい。駆動ゲインは、例えば、ノイズレベル、信号の標準偏差、減衰関連測定値、および混合相流を検出するために当該技術分野で既知の他の任意の手段などの駆動ゲインの特性を利用することによって、混合相流を検出するために使用されてもよい。これらの測定基準は、ピックオフセンサー１７０ｌおよび１７０ｒと交差して比較されて混合相流を検出してもよい。

【0061】

［流体の相変化の検出］
図３は、駆動ゲインと、蒸気圧計係数を使用して蒸気圧を測定するために使用することができる気液比との関係を示すグラフ３００を示している。図３に示されるように、グラフ３００は、平均空隙率軸３１０および駆動ゲイン軸３２０を含む。平均空隙率軸３１０および駆動ゲイン軸３２０は、パーセンテージで増加しているが、任意の適切な単位および／または比率が使用されてもよい。

【0062】

グラフ３００は、駆動ゲインと種々の流量に対する気液比との間の関係であるプロット３３０を含む。示されるように、気液比は、プロット３３０の平均空隙率値であるが、ガス体積率（「ＧＶＦ」）またはガス混入率などの任意の適切な気液比が使用されてもよく、体積、断面積などに基づいてもよい。理解できるように、プロット３３０は、種々の流量と関連しているにもかかわらず、類似している。また、約０．２０％の平均空隙率でプロット３３０と交差する駆動ゲイン閾値線３４０が示されており、これは４０％の駆動ゲインに対応する基準平均空隙率３３０ａである可能性がある。約１０％である真の蒸気圧
駆動ゲイン３３２も示されている。真の蒸気圧駆動ゲイン３３２は、流体相変化が生じる静圧を有し、気液比がゼロであるメーターアセンブリ内の流体に対応する。

【0063】

分かるように、プロット３３０は、平均空隙率０．００％から約０．６０％までの範囲にわたって、約１０％の駆動ゲインから約１００％の駆動ゲインに変化する。理解できるように、平均空隙率の比較的小さな変化は、駆動ゲインの有意な変化をもたらす。この比較的小さな変化は、駆動ゲインで蒸気生成の開始を正確に検出できることを保証できる。

【0064】

４０％の駆動ゲインは、平均空隙率０．２０％に対応するとして示されているが、この対応は、あるプロセスに特異的である可能性がある。例えば、４０％の駆動ゲインは、他のプロセス流体および状態の他の平均空隙率に対応する可能性がある。異なる流体は、異なる蒸気圧を有する可能性があるため、流体の蒸気生成は異なる流量で始まる可能性がある。すなわち、比較的低い蒸気圧を有する流体は、より高い流量で蒸発し、比較的高い蒸気圧を有する流体は、より低い流量で蒸発するであろう。

【0065】

また理解できるように、駆動ゲイン閾値線３４０は、代替／他の駆動ゲインであってもよい。しかし、また蒸気生成の開始が正確に検出されることを保証しながら、混入／混合相流の誤検出をなくすために４０％の駆動ゲインを有することは有益であり得る。

【0066】

また、プロット３３０は駆動ゲインを使用しているが、測定された密度など他の信号が使用されてもよい。測定された密度は、流体中の空隙の存在により増減することがある。例えば、測定された密度は、直観に反した方法で、音速効果のために、比較的高い周波数の振動計の空隙により増加することがある。比較的低周波計では、空隙の密度が液体よりも小さいために測定された密度が低下することがある。これらおよび他の信号は、メーターアセンブリ内の蒸気の存在を検出するために単独で、または組み合わせて使用されてもよい。

【0067】

上記のように、０．２０％の平均空隙率値は、４０％の駆動ゲイン値に対応する基準平均空隙率３３０ａであってもよく、これは、駆動ゲイン閾値線３４０が駆動ゲイン軸３２０と交差する場合であってもよい。したがって、測定された駆動ゲインが、上記のメーターアセンブリ１０などのメーターアセンブリ内の流体に対して４０％である場合、流体の平均空隙率は、約０．２０％であり得る。約０．２０％の空隙率は、流体中に存在するガスによる流体の圧力に対応する可能性がある。例えば、約０．２０％の空隙率は、例えば静圧値に対応する可能性がある。

【0068】

駆動ゲイン、または密度などの他の信号と、基準気液比であり得る基準平均空隙率３３０ａとの間の予め決定された関係のために、蒸気圧は、蒸気圧計係数と関連する可能性がある。例えば、流体相変化が検出されるまで、静圧が増減される間、メーターアセンブリを振動させることができる。次に、図４を参照して以下でより詳細に説明されるように、蒸気圧は静圧から測定されてもよい。測定された蒸気圧は、例えば、駆動ゲイン閾値線３４０の静圧に対応する可能性がある。この測定された蒸気圧は、相変化が生じる場所、または単相／２相の境界が遭遇する真の蒸気圧駆動ゲイン３３２に対応するように、蒸気圧計係数によって調整することができる。したがって、流体中のガスの存在は、流体の真の蒸気圧とは異なる静圧で検出されてもよいが、それにもかかわらず、真の蒸気圧が測定される可能性がある。

【0069】

基準平均空隙率３３０ａを例として使用すると、駆動ゲインが４０％に達するまでメーターアセンブリ内の静圧を低下させることができ、これにより、メーターアセンブリ内の流体が０．２０％の平均空隙率を有することが示される。上記の処理システム２０３などの処理システムは、流体が、例えば、４０％の駆動ゲインに対応する静圧よりも比例して
高い静圧で蒸発し始めたと判断することができる。例えば、真の蒸気圧は約１０％の駆動ゲインに関連する可能性がある。理解できるように、静圧の計算に関与する不確実性（例えば、圧力センサーからの誤差、流量測定誤差など）のために、真の蒸気圧は、４０％の駆動ゲインに関連する計算された静圧よりも比例して低くなり得る。真の蒸気圧は、流体相変化が生じる流体の静圧に対応するが、気液比はゼロである。

【0070】

したがって、測定された駆動ゲインは、ガスを検出するために使用することができ、しかしそれでも、高精度の真の蒸気圧をもたらすことができる。より特別には、最初にガス放出が生じ、少数の小さな気泡が存在する瞬間に、駆動ゲインは検出のための駆動ゲイン閾値線３４０を越えて増加しない可能性がある。動圧は、例えば、駆動ゲインが駆動ゲイン閾値線３４０を通過するように、静圧が低下するまで流量を高め続けるポンプによって高められてもよい。用途に応じて、この計算された静圧（例えば、未補正の蒸気圧）は、例えば、流体相変化の検出における遅延の原因となる１ｐｓｉの蒸気圧計係数によって補正（例えば、調整－増減）することができる。すなわち、蒸気圧計係数が決定され、微量のガスを検出するように、ガスが検出される駆動ゲインと真の蒸気圧との差の原因となる駆動ゲインの関数として未補正の蒸気圧測定値に適用することができる。

【0071】

例として図３を参照すると、測定された駆動ゲインの４０％は、メーターアセンブリ内の流体の静圧、すなわち、例えば、真の蒸気圧に関連する駆動ゲインに対応する静圧よりも１ｐｓｉ小さい静圧に対応する可能性がある。したがって、振動計５、またはメーター電子機器２０、または任意の適切な電子機器は、蒸気圧計係数が１ｐｓｉであると判断し、この値を４０％の駆動ゲインに関連する静圧に加算することができる。その結果、振動計５は、流体の相変化を正確に検出することができるため、駆動ゲインを使用して流体の蒸気圧を正確に測定することもできる。

【0072】

しかし、駆動ゲインを使用しない、相変化を検出する他の手段が使用されてもよい。例えば、相変化は、音響測定、Ｘ線ベースの測定、光学測定などによって検出されてもよい。上記の実装の組合せも考慮することができる。例えば、音響および／または光学測定値が垂直に分布するループ内で垂直に延びるバイパスラインは、ガスが最初に抜ける場所を決定するためである。この高さは、以下に説明するように、振動計５内の流体の蒸気圧を計算するために必要な入力を提供するであろう。

【0073】

［振動計における圧力降下］
図４は、振動計内の流体の静圧を使用して蒸気圧を測定することができる方法を示すグラフ４００を示している。図４に示されるように、グラフ４００は、位置軸４１０および静圧軸４２０を含む。位置軸４１０は、なにも特定の長さの単位を用いて示されてなく、インチの単位であり得るが、任意の適切な単位が使用されてもよい。静圧軸４２０は、ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）単位であるが、任意の適切な単位が使用されてもよい。位置軸４１０は、振動計の入口（「ＩＮ」）から出口（「ＯＵＴ」）までの範囲である。

【0074】

したがって、ＩＮからＯＵＴへの位置は、例えば、図１に示されるメーターアセンブリ１０内の流体に対応する可能性がある。この例では、ＩＮからＡの周りまでの領域は、フランジ１０３と導管取り付け台１２０との間のメーターアセンブリ１０の一部に対応する可能性がある。Ａの周りからＧの周りまでの領域は、取り付け台１２０、１２０’間の導管１３０、１３０’に対応する可能性がある。ＧからＯＵＴまでの領域は、取り付け台１２０’からフランジ１０３’までのメーターアセンブリ１０の一部に対応する可能性がある。したがって、メーターアセンブリ１０内の流体（例えば、ＩＮからＯＵＴまでの範囲の位置）は、例えば、メーターアセンブリ１０が挿入されるパイプライン内の流体を含まない可能性がある。メーターアセンブリ１０内の流体は、導管１３０、１３０’内の流体であってもよい。

【0075】

グラフ４００はまた、ゼロ動圧プロット４３０および動圧変化プロット４４０を含む。ゼロ動圧プロット４３０は、動圧の変化を示さない－圧力は、振動計の入口から出口まで直線的に低下すると仮定される。動圧変化プロット４４０は、振動計の１つ以上の導管の直径がパイプラインの直径よりも小さいパイプラインに挿入された振動計内の実際の圧力を表している可能性がある。例示的な振動計５が図１に示されているが、任意の適切な振動計が使用されてもよい。したがって、上記のメーターアセンブリ１０などのメーターアセンブリ内の流体は、動圧の上昇による低下した静圧を有する可能性がある。また、振動計内の流体の蒸気圧を表す蒸気圧線４５０も示されている。

【0076】

動圧変化プロット４４０は、静圧降下部４４０ａと、粘性損失部４４０ｂと、静圧上昇部４４０ｃとを含む。動圧変化プロット４４０は、最小静圧４４０ｄも含む。静圧降下部４４０ａは、振動計のこの部分の動圧の対応する上昇を引き起こす流速の上昇による可能性がある。粘性損失部４４０ｂは、振動計内の１つ以上の導管の一定直径部に対応する可能性がある。したがって、粘性損失部４４０ｂは、流速の上昇を反映しないため、動圧の上昇を反映しない可能性がある。静圧上昇部４４０ｃは、流速の低下によるため、静圧降下部４４０ａ中の静圧低下を回復させる可能性がある。静圧降下部４４０ａおよび静圧上昇部４４０ｃは、メーターアセンブリ内の静圧変化である可能性がある。

【0077】

最小静圧４４０ｄを含む、蒸気圧線４５０より低い動圧変化プロット４４０の一部は、上記のメーターアセンブリ１０などのメーターアセンブリ内の流体において流体相変化が生じる場所（例えば、位置Ｅの周りからわずかに位置Ｇの後まで）に対応する可能性がある。図４で分かるように、最小静圧４４０ｄは、蒸気圧線４５０の下にある。これは、動圧変化プロット４４０が、メーターアセンブリ内の流体の静圧を高めることによって、上向きに移動する可能性があることを示している。しかし、最小静圧４４０ｄが蒸気圧線４５０にかかるまで動圧変化プロット４４０を上に移動するように、静圧を約５ｐｓｉだけ高めると、流体相変化が検出され得る。静圧が高まるため、メーターアセンブリ内の流体中のガスまたは蒸気が液体になることがある。逆に、動圧変化プロット４４０が蒸気圧線４５０の上にあり、最小静圧４４０ｄが蒸気圧線にかかるまで、メーターアセンブリ内の流体の静圧が低下すると、流体相変化は、流体中のガスまたは蒸気の生成であり得る。

【0078】

図４で分かるように、粘性損失部４４０ｂは、位置Ａの約６８ｐｓｉの静圧から位置Ｇの約５５ｐｓｉの静圧に低下する。理解できるように、位置Ｇの約５５ｐｓｉの静圧は、約５８ｐｓｉである蒸気圧線４５０より小さい。その結果、入口および出口の静圧が蒸気圧線４５０より大きいにもかかわらず、振動計内の流体は、依然として勢いよく流れるか、または抜ける可能性がある。

【0079】

したがって、入口および出口の静圧は、流体の蒸気圧に直接対応しない。すなわち、流体の蒸気圧は、パイプライン内の流体の静圧またはメーターアセンブリの外部から直接決定されない可能性がある。メーターアセンブリ１０または、より具体的には、導管１３０、１３０’内の静圧は、例えば、入口および出口の圧力測定値を使用して、振動計５の寸法（例えば、導管１３０、１３０’の直径および長さ）を入力することによって、正確に測定することができる。しかし、蒸気圧を正確に測定するためには、振動計５内の流体の相変化を誘導する必要がある可能性があり、これは振動計５内の流体の静圧を変化させることによって引き起こされる可能性がある。

【0080】

［流体の静圧の変化］
図５は、流体の蒸気圧を測定するためのシステム５００を示している。図５に示されるように、システム５００は、バイパス入口と、パイプライン５０１に結合されているバイパス出口とを含むバイパスである。システム５００は、コリオリ流量計として図示されて
いる振動計５の出口と流体連通しているポンプ５１０と、バイパス出口とを含む。入口圧力センサー５２０は、振動計５の入口およびバイパス入口と流体連通している。出口圧力センサー５３０は、振動計５の出口とポンプ５１０との間に配置され、振動計５の出口の流体の静圧を測定するように構成されている。弁として示されている流量制御装置５４０は、バイパス入口と入口圧力センサー５２０との間に配置されている。

【0081】

ポンプ５１０は、例えば、振動計５内の流体の速度を高めることができる任意の適切なポンプであってもよい。ポンプ５１０は、例えば、可変周波数駆動装置を含んでもよい。可変周波数駆動装置は、ポンプ５１０が、システム５００内の流体の流速を制御することを可能にしてもよい。例えば、可変周波数駆動装置は、振動計５を通る流体の流速を高めることができるが、流速は、任意の適切なポンプによって高めることができる。ポンプ５１０は、流速を高めることによって、振動計５内の流体の動圧を高めることができる。

【0082】

したがって、振動計５内の流体の静圧が低下することがある。例示として、図４を参照すると、ポンプ５１０は、動圧変化プロット４４０を下向きに移動させてもよい。したがって、図４には示されていないが、動圧変化プロット４４０が蒸気圧線４５０の上にあるならば、ポンプ５１０は、動圧変化プロット４４０を下向きに移動させることによってフラッシングまたはガス放出を誘導する可能性がある。同様に、動圧変化プロット４４０を蒸気圧線４５０以上に移動させることによって、流体中のガスまたは蒸気が液体になる可能性がある。

【0083】

入口圧力センサー５２０および出口圧力センサー５３０は、流体の任意の圧力を測定するように構成されている任意の適切な圧力センサーであってもよい。例えば、入口圧力センサー５２０および出口圧力センサー５３０は、システム５００内の流体の静圧を測定してもよい。追加的または代替的に、入口圧力センサー５２０および出口圧力センサー５３０は、システム５００内の流体の全圧を測定してもよい。１例では、流体の動圧は、上記の式［３］に従って、システム５００内の流体の全圧と静圧との間の差を取ることによって決定されてもよい。例えば、入口圧センサー５２０は、振動計５の入口に近接して、または入口において、流体の全圧および静圧を測定してもよい。振動計５内の入口圧力センサー５２０および／またはメーター電子機器２０は、振動計５の入口の動圧を測定してもよい。

【0084】

流量制御装置５４０は、流量制御装置５４０の位置が、部分的閉鎖位置から完全開放位置に移動されると、システム５００内の流体の流速を高めることができる。例えば、振動計５の入口におけるシステム５００の流量制限を減少させることによって、流体の速度は、上記の式［２］に従って上昇する可能性がある。これは、フラッシングまたはガス放出を誘導するように、動圧変化プロット４４０を下に移動させることができる。逆に、流量制御装置５４０は、システム５００内の流体の流速を低下させ、これにより、動圧変化プロット４４０を上に移動させ、これにより、ガスまたは蒸気を凝縮させることができる。

【0085】

流量制御装置５４０が開放されると、流速は高まるが、振動計５の入口の静圧も同様であり、逆もまた同様である。流量制御装置５４０とポンプ５１０の組合せは、好ましくはより低い静圧および、より高い速度を取得するために、流量制御装置５４０を部分的に閉鎖する（例えば、流量制御装置５４０の下流の流れを制限し、圧力を低下させるために）、およびポンプ速度を高める（例えば、流量を高める）ことによって、好ましいプロセス条件を提供することができる。

【0086】

振動計５、またはより具体的には、振動計５内のメーターアセンブリ１０内の流体の静圧は、ポンプ５１０もしくは流量制御装置５４０、または両方の組合せを使用することによって変化させることができるが、上記の静圧を変化させる他の手段が使用されてもよい
。例えば、振動計５の高さｚを変化させてもよい。振動計５内の流体の静圧を低下させるために、高さｚを高くしてもよい。振動計５内の流体の静圧を高めるために、高さｚを低下させてもよい。振動計５の高さｚは、振動計５とパイプライン５０１との間の電動リフト、および振動計５と例えば流量制御装置５４０およびポンプ５１０との間の蛇腹などの任意の適切な手段によって変化させてもよい。他の手段、ならびに種々の手段（例えば、ポンプ５１０、流量制御装置５４０および／または電動リフト）の組合せが使用されてもよい。

【0087】

例えば、バイパスを通る流量が十分であると、必ずしもポンプが使用されなくてもよい。流量制御装置５４０のみが使用されてもよい。流量制御装置５４０は、振動計５の下流などの他の位置に取り付けてもよい。代替的に、ポンプ５１０および／または電動リフトが使用される場所など、流量制御装置５４０が使用されなくてもよい。別の代替例では、メーターをバイパスではなくて本線に取り付けてもよい。追加的または代替的に、単一の圧力センサーのみが使用されてもよい。例えば、出口圧力センサー５３０が使用されてもよい。入口および／または出口圧力センサー５２０、５３０は、代替位置に配置されてもよい。出口圧力センサー５３０およびその位置は、メーターアセンブリ１０内の流体が蒸気圧であると、出口圧力センサー５３０の位置の静圧が、流速に対して実質的に安定し得るため、有益であり得る。すなわち、流速のあらゆる追加上昇も、出口圧力センサー５３０によって測定される静圧の実質的低下を引き起こさないことがある。

【0088】

［密度を使用した蒸気圧の測定］
図６は、多成分流体の蒸気圧を示すグラフ６００を示している。図６に示されるように、多成分流体は、炭化水素を含む。グラフ６００は、液体密度軸６１０および対数蒸気圧軸６２０を含み、これらは各々キログラム毎立方メートル（ｋｇ／ｍ³）および絶対ポン
ド毎平方インチ（ｐｓｉａ）の単位であるが、任意の適切な単位が使用されてもよい。グラフ６００には、炭化水素の密度と蒸気圧の関係を示す密度対圧力プロット６３０も含まれている。密度対圧力プロット６３０は、プロパン密度対圧力プロット６３０ａ、ブタン密度対圧力プロット６３０ｂおよびヘキサン密度対圧力プロット６３０ｃを含むとして示されている。多成分流体の温度は３４℃から４８℃の範囲にある。

【0089】

メーターアセンブリ内の流体が、例えばプロパンおよびブタンなどの２つの成分を含む場合、流体の密度は、２つの成分の密度間にあり得る。この密度を使用して混合物の蒸気圧を測定することができる。例えば、プロパンおよびブタン流体の密度は、補間による蒸気圧と相関があり得る。１例では、線形補間を使用して、密度から混合物の蒸気圧を推定することができる。例として、プロパンおよびブタンを含む多成分流体は、約５００ｋｇ／ｍ³の密度を有し得、これは、約１３０ｐｓｉａの蒸気圧に対応する可能性がある。こ
の蒸気圧は、上記のように、メーターアセンブリ内の相変化を検出することによって測定される蒸気圧を検証するために使用することができる。

【0090】

図６は、３成分のみで単純化された表現であり得ると理解することができる。代替の密度対温度プロットは異なる可能性がある。例えば、原油または加工炭化水素に典型的なより多くの成分および特性を使用することができ、これにより代替の密度対温度プロットが得られる可能性がある。限定ではなく例示として、追加のプロパンを使用する場合、蒸気圧の上昇が観察されることがあるが、他の成分（例えば、原油）が重い場合には、密度は同様であり得る。それでも、例えば密度が高いほど蒸気圧が低くなり、逆もまた同様という一般的な関係が相変わらず成り立つ可能性がある。

【0091】

さらに、代替プロットの傾斜または曲線は、常に一定であるとは限らない。例えば、流体組成が有意に変化しない可能性がある特定の用途では、較正が行われると、以下の例示のように、較正された蒸気圧対密度プロットを使用することができる。

【0092】

図７は、流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するための方法７００を示している。図７に示されるように、方法７００は、ステップ７１０では、メーターアセンブリ内の流体の相変化を検出することによって流体の蒸気圧を測定する。方法７００によって使用されるメーターアセンブリは、上記のメーターアセンブリ１０であってもよいが、任意の適切なメーターアセンブリが使用されてもよい。ステップ７２０では、方法７００は、メーターアセンブリの共振周波数に基づいて流体の密度を測定する。多成分流体などの流体の密度は、例えば、メーターアセンブリの共振周波数を測定し、共振周波数に関連する対応する密度を測定することによって決定することができる。方法７００は、ステップ７３０では、測定された密度から蒸気圧を導出する。ステップ７４０では、方法７００は、測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較する。

【0093】

ステップ７１０では、流体の蒸気圧は、例えば、流体相変化が検出されるまで、メーターアセンブリ１０内の流体の全圧または静圧を変化させることによって測定されてもよい。例えば、流体の静圧は、蒸気がもはや検出されなくなるまで低下する可能性がある。逆に、蒸気が検出されるまで静圧を高くすることができる。流体相変化は、例えば、図３を参照して上記のように、駆動ゲインまたは駆動信号の変化を検出するなど、センサー信号に基づいて任意の適切な手段によって検出されてもよい。

【0094】

駆動ゲインの変化が検出される場合など、流体相変化が検出される場合、振動計５、または振動計５に結合された電子機器は、メーターアセンブリ１０の入口および／または出口の圧力を測定することができる。例えば、図５を参照すると、入口圧力センサー５２０は、メーターアセンブリ１０の入口の流体の静圧を測定してもよく、出口圧力センサー５３０は、メーターアセンブリ１０の出口の流体の静圧を測定してもよい。したがって、入口静圧および／または出口静圧は、流体相変化と関連する可能性がある。

【0095】

入口静圧および出口静圧は、上記の式［７］で使用してメーターアセンブリ内の静圧を決定することができる。例えば、出口圧力はＰ₁、Ｐ₂はメーターアセンブリ内の流体の圧力であり得る。高さ関連用語、ρｇｚ₁およびρｇｚ₂が使用されて、例えば導管形状によるメーターアセンブリ内の流体の高さの変化を説明することができる。例えば、上記のメーターアセンブリ１０の導管などの弓形導管は、段差を有していてもよい。動的速度項（ρｖ₁ ²）／２、（ρｖ₂ ²）／２は、同様に、流体の密度と流量を測定し、導管と導管の出入口に結合されたパイプの寸法を知ることによって値を求めるができる。同様に、粘性圧力降下項、－（ρｖ²）／２ｆＬ／Ｄも決定することができる。

【0096】

ステップ７３０では、蒸気圧の導出は、複数の蒸気圧と密度との間の予め決定された相関関係に基づいてもよい。例えば、図６を参照すると、複数の蒸気圧は、種々の炭化水素の蒸気圧測定値を含む可能性がある。密度は炭化水素の密度であり得る。図６はプロパン、ブタン、およびヘキサンの炭化水素を示しているが、多かれ少なかれ代替炭化水素が使用されてもよい。

【0097】

複数の蒸気圧と密度との間の相関関係は、図６に示されているように、プロパン密度対圧力プロット６３０ａ、ブタン密度対圧力プロット６３０ｂ、およびヘキサン密度対圧力プロット６３０ｃを含む、密度対圧力プロット６３０であってもよい。また、複数の蒸気圧と密度との間の相関関係には、プロパン密度対圧力プロット６３０ａ、ブタン密度対圧力プロット６３０ｂおよび／またはヘキサン密度対圧力プロット６３０ｃの間の数式、データ点などの補間が含まれてもよい。

【0098】

これらの補間は、多成分流体に対する複数の蒸気圧と密度との間の相関関係に対応する可能性がある。例えば、図６を参照すると、プロパン密度対圧力プロット６３０ａとブタ
ン密度対圧力プロット６３０ｂとの間の補間は、５００ｋｇ／ｍ³の密度を約１２０ｐｓ
ｉａの蒸気圧に相関させることができる。この補間は、プロパンおよびブタンの混合物について密度と蒸気圧とを相関させることができる。上記のように、図６に示したものに代替の密度対圧力プロットは、成分の数と濃度に応じて異なる可能性がある。

【0099】

したがって、液体の蒸気圧は温度と組成の関数であり、液体の密度は温度と組成の強い関数であるため、純粋または多成分の液体の蒸気圧はその密度に相関させることができる。これは、選択された炭化水素の蒸気圧を、その液体密度に対してプロットされている図６に示されている。コリオリ流量計からの密度測定値と温度測定値を使用して炭化水素の凡その飽和圧を決定することができる。この相関関係は、蒸気圧の間接的基準として使用することができ、図３から図５を参照して上記の直接的圧力測定値に対する品質チェックとして使用されるであろう。密度と温度が測定されるため、そして標準炭化水素は蒸気圧とそれらの変数との間に一貫した関係を示すため、バイパスライン、ポンプ、弁、圧力測定値、または他の構成要素を必要とせずに、密度を測定するだけで、あらゆる炭化水素について、あらゆる装置で蒸気圧を示す凡その指標となることができる。しかし、個々の成分が流れの間に変化するかどうかに応じて、追加の情報を知る必要があるため、追加の成分を使用する必要がある可能性がある。

【0100】

さらに、特定の用途、流体、およびプロセス状態に適合する較正サービスを提供することができる。較正中、密度（純粋または多成分の液体の）を蒸気圧に相関させることができ、潜在的に圧力測定を行う必要をなくすことができる。中間プラントからの炭化水素液の典型的な組成は、約３０の成分の混合物を含む。密度のみを使用して３０の成分を有する混合物の蒸気圧を測定することは、十分に正確であり得る。例えば、各成分の濃度の予想される変化が最小であると、蒸気圧は十分に正確であり得る。

【0101】

上記は、振動計５、特にメーター電子機器２０、および蒸気圧を検証するために密度を使用する方法７００を説明している。したがって、蒸気圧の精度を保証することができる。密度には、多成分流体の密度が含まれ得る。したがって、蒸気圧が複数の蒸気分圧を含む場合、密度は依然として蒸気圧を検証するために使用されてもよい。さらに、密度は、蒸気圧を測定することもできる振動計５で測定することができるため、蒸気圧は、経路２６にわたって蒸気圧を提供する前に、例えば、メーター電子機器２０内で検証することができる。

【0102】

上記実施形態の詳細な説明は、本明細書の範囲内であると本発明者らが考えるすべての実施形態の網羅的な説明ではない。実際、当業者は、上記の実施形態の特定の要素を種々組み合わせて、または省略してさらなる実施形態を作成することができ、このようなさらなる実施形態は、本明細書の範囲および教示に入ることを認識するであろう。また、上記の実施形態を全体的または部分的に組み合わせて、本明細書の範囲および教示内で追加の実施形態を作成することができることは、当業者に明らかであろう。

【0103】

したがって、本発明の特定の実施形態は、例示の目的で本明細書に記載されているが、関連技術の当業者が認識するように、本発明の範囲内で種々同等の修正が可能である。本明細書で提供される教示は、上記および添付図に示される実施形態だけでなく、流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証する他の方法に適用することができる。したがって、上記の実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するためのメーター電子機器（２０）であって、
流体を有するメーターアセンブリ（１０）に通信可能に結合された処理システム（２００）を備え、前記処理システム（２００）が、
前記メーターアセンブリ（１０）内の前記流体の単相と２相の境界での相変化を検出することによって前記流体の蒸気圧を測定し、
前記メーターアセンブリ（１０）の共振周波数に基づいて前記流体の密度を測定し、
測定された密度から蒸気圧を導出し、
測定された蒸気圧を導出された蒸気圧と比較する、
ように構成されている、
メーター電子機器（２０）。

【請求項2】

前記流体が、炭化水素成分を含む多成分流体である、請求項１に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項3】

前記炭化水素成分が、プロパン、ブタン、およびヘキサンのうちの少なくとも２つを含む、請求項２に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項4】

前記測定された密度から蒸気圧を導出するように構成されている処理システム（２００）が、複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するように構成されている処理システム（２００）を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項5】

前記複数の蒸気圧と前記複数の密度との間の前記予め決定された相関関係を利用するように構成されている前記処理システム（２００）が、前記予め決定された相関関係の間を補間するように構成されている処理システム（２００）を含む、請求項４に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項6】

前記測定された蒸気圧を前記導出された蒸気圧と比較するように構成されている処理システム（２００）が、前記測定された蒸気圧が前記導出された蒸気圧の所定の範囲内にあるか否かを判断するように構成されている処理システム（２００）を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項7】

前記処理システム（２００）が、さらに、駆動ゲインを使用して蒸気圧を測定するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項8】

流体の密度測定値を使用して蒸気圧を検証するための方法であって、
メーターアセンブリ内の流体の単相と２相の境界での相変化を検出することによって流体の蒸気圧を測定するステップと、
前記メーターアセンブリの共振周波数に基づいて前記流体の密度を測定するステップと、
前記測定された密度から蒸気圧を導出するステップと、
前記測定された蒸気圧を前記導出された蒸気圧と比較するステップと
を含む方法。

【請求項9】

前記流体が、炭化水素成分を含む多成分流体である、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記炭化水素成分が、プロパン、ブタン、およびヘキサンのうちの少なくとも２つを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記測定された密度から蒸気圧を導出するステップが、複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するステップを含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記複数の蒸気圧と複数の密度との間の予め決定された相関関係を利用するステップが、前記予め決定された相関関係の間を補間するステップを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記測定された蒸気圧を前記導出された蒸気圧と比較するステップが、前記測定された蒸気圧が前記導出された蒸気圧の所定の範囲内にあるか否かを判断するステップを含む、請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

さらに、駆動ゲインを使用して蒸気圧を測定するステップを含む、請求項８から１３のいずれか一項に記載の方法。

【外国語明細書】