特表 2023-532039 温度影響についてコリオリ流量計測定値を補正する方法、システム及び電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-26

(54)【発明の名称】温度影響についてコリオリ流量計測定値を補正する方法、システム及び電子機器

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/84 20060101AFI20230719BHJP

   G01F 1/00 20220101ALI20230719BHJP

【ＦＩ】

G01F1/84

G01F1/00 W

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022580232

(86)(22)【出願日】2020-06-24

(85)【翻訳文提出日】2023-02-15

(86)【国際出願番号】 US2020039301

(87)【国際公開番号】W WO2021262158

(87)【国際公開日】2021-12-30

(81)【指定国・地域】

(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】プルイセン， アールト アール．

(72)【発明者】

【氏名】ガーネット， ロバート バークレイ

(72)【発明者】

【氏名】パッテン， アンドリュー ティモシー

【テーマコード（参考）】

2F030

2F035

【Ｆターム（参考）】

2F030CD15

2F030CD17

2F030CE09

2F035JA02

(57)【要約】

コリオリ流量計（１００）を用いて測定された質量流量値m'を、０℃未満の既知の流体温度tempでの温度影響に対して補正するための手法（３００）、システム（４００）及び電子機器（２０）が提供される。この方法は、既知の流体密度ρrefを受け取ることと、前記既知の流体温度tempを受け取ることと、時間周期Tpを受け取ることと、前記既知の流体密度ρref、前記既知の流体温度temp及び前記時間周期Tpに基づいて密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定することと、温度補正定数k及び前記密度のヤング率温度補正TFy_Dに基づいて質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを決定することと、前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて前記質量流量値m'を補正することとを含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コリオリ流量計（１００）を用いて測定された質量流量値m'を、０℃未満の既知の流体温度tempでの温度影響について補正する方法であって、
既知の流体密度ρrefを受け取ること、
前記既知の流体温度tempを受け取ること、
時間周期Tpを受け取ること、
前記既知の流体密度ρref、前記既知の流体温度temp及び前記時間周期Tpに基づいて密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定すること、
温度補正定数k及び前記密度のヤング率温度補正TFy_Dに基づいて質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを決定すること、
並びに
前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて前記質量流量値m'を補正すること
を含む方法。

【請求項2】

前記時間周期Tpが、測定流体密度ρ_indicに基づいて決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

位相差ΔTを受け取ることをさらに含み、
前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定することは、さらに前記位相差ΔTに基づく、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

流体圧力Pを受け取ることをさらに含み、
前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定することは、さらに前記流体圧力Pに基づく、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

密度の膨張温度補正TFeを決定することをさらに含み、
前記密度のヤング率温度補正TFy_Dが、既知の温度temp_refに基づく前記密度の膨張温度補正TFeに基づいてさらに決定される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記温度補正定数kが０．８から１．２の間である、請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記温度補正定数kが１である、請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量流量値m'を補正することが、
前記質量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量誤差値Error_mを決定することをさらに含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

コリオリ流量計（１００）を用いて測定された質量流量値m'を、０℃未満の既知の流体温度tempにおける温度影響について補正するシステム（４００）であって、
既知の流体密度ρrefを受け取るように構成された流体密度受信モジュール（４０２）、
前記既知の流体温度tempを受け取るように構成された流体温度受信モジュール（４０４）、
時間周期Tpを受け取るように構成された周期決定モジュール（４１０）、
前記既知の流体密度ρref、前記既知の流体温度temp、及び前記時間周期Tpに基づいて密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するように構成された、密度のヤング率温度補正決定モジュール（４１４）、
温度補正定数k及び前記密度のヤング率温度補正TFy_Dに基づいて質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを決定するように構成された、質量流量のヤング率温度補正決定モジュール（４１６）
及び
前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを使用して、前記質量流量値m'を補正するように構成された質量流量補正モジュール（４１８）
を備える、システム。

【請求項10】

前記流体密度受信モジュール（４０２）が、測定流体密度ρ_indicを決定するようにさらに構成され、前記周期決定モジュール（４１０）が、前記測定流体密度ρ_indicに基づいて前記時間周期Tpを決定するようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム（４００）。

【請求項11】

相差ΔTを決定するように構成された位相差決定モジュール（４０８）をさらに備え、
前記密度のヤング率温度補正決定モジュール（４１４）が、前記位相差ΔTに基づいて、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム（４００）。

【請求項12】

測定流体圧力P_indicを決定するように構成された流体圧力決定モジュール（４０６）をさらに備え、
前記密度のヤング率温度補正決定モジュール（４１４）が、前記流体圧力Pに基づいて前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム（４００）。

【請求項13】

既知の温度temp_refに基づいて密度の膨張温度補正TFeを決定するように構成された膨張温度補正モジュール（４１２）をさらに備え、
前記密度のヤング率温度補正モジュール（４１４）が、前記密度の膨張温度補正TFeに基づいて、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するようにさらに構成される、請求項９から１２のいずれかに記載のシステム（４００）。

【請求項14】

前記温度補正定数kが０.８から１.２の間である、請求項９から１３のいずれかに記載のシステム（４００）。

【請求項15】

前記温度補正定数kが１である、請求項９から１４のいずれかに記載のシステム（４００）。

【請求項16】

前記質量流量補正モジュール（４１８）が、前記質量のヤング率温度補正TFy_Mを使用して質量誤差値Error_mを決定するようにさらに構成される、請求項９から１５のいずれかに記載のシステム（４００）。

【請求項17】

コリオリ流量計（１００）のメーターアセンブリ（１０）を用いて測定された質量流量値m'を、０℃未満の既知の流体温度tempでの温度影響について補正するメーター電子機器（２０）であって、システムプロセッサ（２０ｂ）を有し、前記システムプロセッサ（２０ｂ）が、
既知の流体密度ρrefを受け取り、
前記既知の流体温度tempを受け取り、
時間周期Tpを受け取り、
前記既知の流体密度ρref、前記既知の流体温度temp及び前記時間周期Tpに基づいて密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定し、
温度補正定数k及び前記密度のヤング率温度補正TFy_Dに基づいて質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを決定し、
そして
前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて前記質量流量値m'を補正する
ように構成されている、メーター電子機器（２０）。

【請求項18】

前記時間周期Tpが、測定流体密度ρ_indicに基づいて決定される、請求項１７に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項19】

前記システムプロセッサ（２０ｂ）が、位相差ΔTを受け取るようにさらに構成されており、
前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定することが、さらに前記位相差ΔTに基づく、請求項１７に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項20】

前記システムプロセッサ（２０ｂ）が、流体圧力Pを受け取るようにさらに構成されており、
前記密度のヤング率温度補正TFy_Dが、さらに前記流体圧力Pに基づく、請求項１７に記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項21】

前記システムプロセッサ（２０ｂ）が、密度の膨張温度補正TFeを決定するようにさらに構成されており、
前記密度のヤング率温度補正TFy_Dが、既知の温度temp_refに基づく前記密度の膨張温度補正TFeにさらに基づいて決定される、請求項１７から２０のいずれかに記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項22】

前記温度補正定数kが０．８から１．２の間である、請求項１７から２１のいずれかに記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項23】

前記温度補正定数kが１である、請求項１７から２２のいずれかに記載のメーター電子機器（２０）。

【請求項24】

前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量流量値m'を補正することが、
前記質量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量誤差値Error_mを決定することをさらに含む、請求項１７から２３のいずれかに記載のメーター電子機器（２０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、コリオリ流量計に関し、より詳細には、温度影響についてのコリオリ流量計測定値の補正に関する。

【背景技術】

【0002】

コリオリ質量流量計は、質量流量を測定するために、一つ以上の振動管を通って流れる流体によって誘起されるコリオリ力を利用する。図１は、メーターアセンブリ１０及びメーター電子機器２０を含むコリオリ流量計１００の例を示す。メーターアセンブリ１０は、プロセス流体流の変化に応答する。メーター電子機器２０は、リード線１０２を介してメーターアセンブリ１０に接続されており、密度、体積流量、及び質量流量情報を、他の情報に加えて、メーター電子機器インターフェース２６を介してオペレータに提供する。

【0003】

メーターアセンブリ１０は、マニホルド１５０及び１５０’、フランジ１０３及び１０３’、２つの平行流管１３０及び１３０’、ドライバ１８０、並びに速度ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒを含む。流管１３０及び１３０’は、その長さに沿った二つの対称位置で屈曲し、そ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及び１４０’は、各流管がその周りで振動する軸を規定するように働く。

【0004】

フランジ１０３及び１０３’が入口端１０４及び出口端１０４’を介してプロセスライン（図示せず）に接続されると、プロセス流体はフランジ１０３を通って流量計の入口端１０４に入り、マニホルド１５０を通って流れる。マニホルド１５０は、プロセス流体を分割し、流管１３０及び１３０’に通す。プロセス流体は、流管１３０及び１３０’を出ると、マニホルド１５０’によって単一の流れに再結合され、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。

【0005】

両方の流管１３０及び１３０’は、ドライバ１８０によって、流量計の第一位相外れ曲げモードで反対方向に駆動される。ドライバ１８０は、流管１３０’に取り付けられた磁石及び流管１３０に取り付けられ両流管を振動させるために交流を流す対向コイルなどの多くの周知の構成のいずれか一つを備えることができる。適切なドライバ電圧が、メーター電子機器２０によってドライバ１８０に印加される。さらなる実施形態では、コリオリ流量計１００は、他の曲げモードを生成可能な多入力構成を実現する複数のドライバ１８０を備えていてもよい。

【0006】

コリオリ流量計１００は、二重湾曲流管での設計を示しているが、これは限定を意図するものではない。コリオリ流量計１００の他の例は、一つまたは任意の数の流管を含みうることを当業者であれば理解する。当業者であればさらに、他のコリオリ流量計が、直線流管、または任意の他の構成を含みうることを理解するであろう。

【0007】

メーター電子機器２０は、ドライバ１８０に駆動信号を供給し、流管１３０及び１３０’をリード線１０２を介して振動させる。メーター電子機器２０は、リード線１０２を介して速度ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒから左右の速度信号を受信し、これを使用して、メーターアセンブリ１０を通過する流れの質量流量、体積流量、及び/又は密度情報を計算することができる。

【0008】

ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒからの左右の速度信号は、流管にかかるコリオリ力を表すピックオフセンサ１７０Ｌと１７０Ｒとの間の位相差ΔTを決定するために使用される。位相差ΔTは、式１を使用して質量流量値m'を決定するために使用される。

【数1】

【0009】

ここで、流量校正係数FCF と、ゼロオフセットΔT₀は、工場での校正時に決定される。FCFは、一つ以上の流管１３０、１３０’の剛性を捉えたものであり、これは、管を通って流れる流体の質量流量に正比例する。FCFは、環境条件で水をコリオリ質量流量計に流し、表示された質量を基準流量計によって測定された質量と比較することによって決定される。

【0010】

補正は、典型的には、顧客サイトと工場環境条件との間の差異を考慮して、顧客サイトに設置された後のコリオリ流量計１００の質量流量測定値に対して行われる。例えば、温度及び流体圧力の変化は、流管１３０、１３０’の剛性を変化させる可能性があり、これは、流量計の質量流量及び密度の測定に誤差を生じさせる可能性がある。

【0011】

温度０℃より高い質量流量及び密度の測定に必要な温度補正は、温度０℃未満で必要な温度補正とは異なる。温度０℃以上のヤング率による剛性変化について、測定された質量流量値m'に対して行われる補正は、ほぼ線形である。温度０℃未満の場合、質量流量測定値m'に対する補正は、通常多項式でより適切に表される。

【0012】

密度測定の温度補正は、０から５０℃の間の温度での質量流量測定に基づく温度補正と同じではないことが経験的に観察されている。しかし、極低温較正施設で利用可能な流量の制限のため、０℃未満でのヤング率に基づいて流管剛性の変化を特徴付けることは困難であった。これまでのところ、小型の流量計、又は４インチ以下の流管を有する流量計について、温度に基づいて流管の剛性の変化を特徴付けるための経験的データを得ることしかできなかった。

【0013】

氷点下及び極低温でのより精密な質量流量測定が求められている。考えられる一つの用途は、－１６０℃の温度での大量の液化天然ガスの流れである。

【0014】

氷点下及び極低温でコリオリ流量計により、より正確な流体測定を提供することが非常に望まれている。

【発明の概要】

【0015】

コリオリ流量計を用いて測定された質量流量値m'を、０℃未満の既知の流体温度tempでの温度影響に対して補正するための手法が提供される。この方法は、既知の流体密度ρrefを受け取ることと、前記既知の流体温度tempを受け取ることと、時間周期Tpを受け取ることと、前記既知の流体密度ρref、前記既知の流体温度temp及び前記時間周期Tpに基づいて密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定することと、温度補正定数k及び前記密度のヤング率温度補正TFy_Dに基づいて質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを決定することと、前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて前記質量流量値m'を補正することとを含む。

【0016】

コリオリ流量計を用いて測定された質量流量値m'を、０℃未満の既知の流体温度tempにおける温度影響について補正するためのシステムが提供される。前記システムは、既知の流体密度ρrefを受け取るように構成された流体密度受信モジュールと、既知の流体温度tempを受け取るように構成された流体温度受信モジュールと、時間周期Tpを受け取るように構成された周期決定モジュールと、前記既知の流体密度ρref、前記既知の流体温度temp、及び前記時間周期Tpに基づいて密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するように構成された、密度のヤング率温度補正決定モジュールと、温度補正定数k及び前記密度のヤング率温度補正TFy_Dに基づいて質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを決定するように構成された質量流量のヤング率温度補正決定モジュールと、前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを使用して前記質量流量値m'を補正するように構成された質量流量補正モジュールとを含む。

【0017】

コリオリ流量計（１００）のメーターアセンブリ（１０）を用いて測定された質量流量値m'を、０℃未満の既知の流体温度における温度影響のために補正するためのメーター電子機器が提供される。システムプロセッサを備えるメーター電子機器は、既知の流体密度ρrefを受け取り、前記既知の流体温度tempを受け取り、時間周期Tpを受け取り、前記既知の流体密度ρref、前記既知の流体温度temp及び前記時間周期Tpに基づいて密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定し、温度補正定数k及び前記密度のヤング率温度補正TFy_Dに基づいて質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを決定し、そして前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて前記質量流量値m'を補正するように構成されている。

【0018】

［態様］
さらなる態様によれば、前記時間周期Tpは、測定流体密度ρ_indicに基づいて決定されうる。
さらなる態様によれば、本方法は、位相差ΔTを受け取ることをさらに含むことができ、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定することは、さらに前記位相差ΔTに基づいていてもよい。

【0019】

さらなる態様によれば、本方法は、流体圧力Pを受け取ることをさらに含むことができ、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dは、さらに前記流体圧力Pに基づいていてもよい。

【0020】

さらなる態様によれば、本方法は、密度の膨張温度補正TFeを決定することをさらに含むことができ、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dは、既知の温度temp_refに基づく前記密度の膨張温度補正TFeに基づいてさらに決定されてもよい。

【0021】

さらなる態様によれば、前記温度補正定数kは０. ８から１. ２の間でありうる。

【0022】

さらなる態様によれば、前記温度補正定数kは１であってもよい。

【0023】

さらなる態様によれば、前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量流量値m'を補正することは、前記質量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量誤差値Error_mを決定することをさらに含んでいてもよい。

【0024】

さらなる態様によれば、前記流体密度受信モジュールは測定流体密度ρ_indicを決定するようにさらに構成することができ、前記周期決定モジュールは、前記測定流体密度ρ_indicに基づいて前記時間周期Tpを決定するようにさらに構成されていてもよい。

【0025】

さらなる態様によれば、本システムは、位相差ΔTを決定するように構成された位相差決定モジュールをさらに備えることができ、前記密度のヤング率温度補正決定モジュールは、前記位相差ΔTに基づいて前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するようにさらに構成されていてもよい。

【0026】

さらなる態様によれば、本システムは、測定流体圧力P_indicを決定するように構成された流体圧力決定モジュールをさらに備えることができ、前記密度のヤング率温度補正決定モジュールは、前記流体圧力Pに基づいて、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するようにさらに構成されていてもよい。

【0027】

さらなる態様によれば、本システムは、既知の温度temp_refに基づいて密度の膨張温度補正TFeを決定するように構成された膨張温度補正モジュールをさらに含むことができ、前記密度のヤング率温度補正モジュールは、前記密度の膨張温度補正TFeに基づいて前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するようにさらに構成されていてもよい。

【0028】

さらなる態様によれば、温度補正定数kは０. ８から１. ２の間でありうる。

【0029】

さらなる態様によれば、温度補正定数kは１であってもよい。

【0030】

さらなる態様によれば、前記質量流量補正モジュールは、前記質量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量誤差値Error_mを決定するようにさらに構成されていてもよい。

【0031】

さらなる態様によれば、前記時間周期Tpは、測定流体密度ρ_indicに基づいて決定されていてもよい。

【0032】

さらなる態様によれば、前記システムプロセッサは位相差ΔTを受け取るようにさらに構成されていてもよく、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定することは、前記位相差ΔTに基づいていてもよい。

【0033】

さらなる態様によれば、前記システムプロセッサは流体圧力Pを受け取るようにさらに構成されていてもよく、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dは、さらに前記流体圧力Pに基づいていてもよい。

【0034】

さらなる態様によれば、前記システムプロセッサは密度の膨張温度補正TFeを決定するようにさらに構成されていてもよく、前記密度のヤング率温度補正TFy_Dは、既知の温度temp_refに基づく前記密度の膨張温度補正TFeに基づいてさらに決定されていてもよい。

【0035】

さらなる態様によれば、温度補正定数kは０. ８から１. ２の間でありうる。

【0036】

さらなる態様によれば、温度補正定数kは１であってもよい。

【0037】

さらなる態様によれば、前記質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量流量値m'を補正することは、前記質量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて質量誤差値Error_mを決定することをさらに含んでいてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0038】

すべての図面において、同じ参照番号は同じ構成要素を表す。図面は、必ずしも縮尺通りではない。

【図1】図１は、コリオリ流量計１００を示す。

【図2】図２は、一実施形態に係るシステム２００を示す。

【図3】図３は、一実施形態に係る方法３００を示す。

【図4】図４は、一実施形態に係るシステム４００を示す。

【発明を実施するための形態】

【0039】

図２－４及び以下の説明は、本出願の最良の形態をどのように作成し、使用するかを当業者に教示するための特定の例を示す。本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又は省略されている。当業者であれは、本出願の範囲内に入るこれらの実施例からの変形を理解するであろう。当業者であれば、以下に説明する特徴を様々な方法で組み合わせて、本出願の複数の変形となる態様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、本出願は、以下に記載される特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ限定される。

【0040】

図２は、一実施形態に係るシステム２００を示す。システム２００は、コリオリ流量計を使用して測定される質量流量値m'を、０℃未満の流体温度における温度影響について温度補正するために使用できる。例えば、システム２００は、コリオリ流量計での質量流量値m'の測定温度に基づいて、ヤング率、弾性係数、熱膨張、又は圧力効果によるものなどの温度補正を提供するために使用できる。

【0041】

システム２００は、コリオリ流量計１００、メーター電子機器２０、及びプロセス導管２０６を含む。プロセス導管２０６は、コリオリ流量計１００によって測定される流体の流れを運ぶ。

【0042】

メーター電子機器２０は、コリオリ流量計１００のメーターアセンブリ１０で測定された流体の質量流量値m'を生成するために、又はメーターアセンブリ１０を使用して得られた質量流量値m'を補正するために使用されうる。メーター電子機器２０は、メモリ２０ａと、システムプロセッサ２０ｂと、インターフェース２０ｃとを含む。

【0043】

メモリ２０ａは、コンピュータプログラム命令を格納するように構成された、電子的に読み取り可能な媒体又はコンピュータで読み取り可能な媒体を含む。いくつかの例では、メモリ２０ａは、非一時的媒体を含みうる。メモリ２０ａに記憶されたコンピュータプログラム命令は、方法３００に関連して記述されたステップの一部又は全部を実行するか、又はシステム４００のモジュールの一部又は全部を実行することができる。

【0044】

システムプロセッサ２０ｂは、方法３００に関連して記述されたステップの一部又は全部を実行するか、又はシステム４００に関連して記述されたモジュールの一部又は全部を実行するコンピュータ命令を実行するように構成されうる。いくつかの実施形態では、システムプロセッサ２０ｂは、当業者によって理解されるように、単一の、又は任意の複数のプロセッサを含みうる。

【0045】

インターフェース２０ｃは、コリオリ流量計１００のメーターアセンブリ１０と通信するように構成される。インターフェース２０ｃは、例えば、圧力センサ、温度センサ、又は当業者に知られている任意の他のセンサなどの、電子機器２０の外部のデバイスと通信するように構成されうる。

【0046】

いくつかの実施形態では、システム２００は、追加の測定デバイス２０８を備えることができる。いくつかの実施形態では、追加の測定デバイス２０８は、密度計、ガスクロマトグラフ、追加のコリオリメータ、又は当業者に知られている任意の他のタイプの測定デバイスなどの、密度測定を提供できるデバイスを備えうる。いくつか実施形態では、追加の測定デバイス２０８は、図２に示すように、対応するメーター電子機器２０４を含むことができる。メーター電子機器２０４は、メーター電子機器２０と同様に、メモリ２０４ａ、システムプロセッサ２０４ｂ、及びインターフェース２０４ｃを含むことができる。しかし、さらなる実施形態では、追加の測定デバイス２０８は、メーター電子機器２０のインターフェース２０ｃに信号及び情報を直接提供することができる。

【0047】

さらなる実施形態では、システム２００は、サーバ２０２を含むことができる。いくつかの実施形態では、サーバ２０２は、メーター電子機器２０のインターフェース２０ｃ及び／又はメーター電子機器２０４のインターフェース２０４ｃと通信することができる。方法３００に関連して記述されたステップ又はシステム４００に関連して記述されたモジュールの任意の部分は、サーバ２０２上に格納され、又は実行されうる。

【0048】

図３は、一実施形態に係る方法３００を示す。方法３００は、コリオリ流量計を使用して測定された質量流量値m'を、０℃未満の既知の流体温度temp_refでの温度影響について補正するために使用されうる。例えば、方法３００は、コリオリ流量計１００での質量流量値m'の測定温度に基づいて、ヤング率、弾性率、熱膨張率、又は圧力効果の変化に関係する変化を補正するような測定値補正を提供するために使用できる。

【0049】

方法３００は、ステップ３０２から始まる。ステップ３０２において、既知の流体密度ρrefが受け取られる。方法３００はステップ３０４に続く。ステップ３０４において、既知の流体温度tempが受け取られる。既知の流体密度ρref及び既知の流体温度tempは、測定される流体の性質によって、十分な理解がされている。

【0050】

方法３００はステップ３１０に続く。ステップ３１０において、時間周期Tpが受け取られる。時間周期Tpは、振動流管１３０、１３０’の時間周期である。いくつかの実施形態では、時間周期Tpは、例えば、コリオリ流量計１００の左右の速度ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒの一方又は両方を含む、流管１３０、１３０’に接続された振動センサを使用して直接測定することができる。

【0051】

しかしながらステップ３１０のさらなる実施形態では、時間周期Tpは、測定流体密度ρ_indic、位相差ΔT、及び流体圧力Pに基づいて、以下のように間接的に決定することができる。

【0052】

時間周期Tpが間接的に決定される方法では、ステップ３１０は、ステップ３０６及び３０８をさらに含みうる。ステップ３０６において、流体圧力Pが受け取られる。いくつかの実施形態において、流体圧力Pは、プロセス導管２０６においてコリオリ流量計１００のすぐ上流又は下流に配置された圧力変換器で決定された流体圧力を含みうる。しかしながらさらなる実施形態では、流体圧力Pは、コリオリ流量計１００の内部での圧力測定値、又は当業者に知られている任意の他の流体圧力測定値を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、流体圧力Pは、既知の又は推定された流体圧力を含んでいてもよい。

【0053】

ステップ３０８において、位相差ΔTが受け取られる。いくつかの実施形態において、位相差ΔTは、コリオリ流量計１００の速度ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒを用いて決定することができる。しかしながら、さらなる実施形態では、位相差ΔTは、当業者であれば理解できるように、測定された質量流量値m'、FCF、複合温度係数TF、及び流体温度tempを使用して間接的に決定されうる。

【0054】

いくつかの実施形態において、測定流体密度ρ_indicは、密度計を用いて測定することができる。例えば、測定流体密度ρ_indicは、密度計を含むことができるシステム２００の、追加の測定デバイス２０８から受信されうる。さらなる実施形態では、システム２００の追加の測定デバイス２０８は、測定流体密度ρ_indicを提供することができるガスクロマトグラフを含むことができる。

【0055】

コリオリ流量計１００は、通常、工場の条件において２０～３０℃の温度で較正される。多くの場合、コリオリ流量計は、周囲の大気と水などの二つの流体を使用して、各流体の質量流量値m'と測定流体密度ρ_indic値を決定することによって較正される。質量流量値m'及び測定流体密度ρ_indicのこれらの測定値を用いて、それぞれの流体に対して一つの定数である較正定数K_１及びK_２を求めることができる。

【0056】

続いて、０℃の温度及び０bargの圧力に対して有効である較正値C_１及びC_２は、較正定数K_１及びK_２を使用して、式２及び３により計算することができる。較正値C_１は慣性モーメントに比例し、流管１３０、１３０’の流量面積に反比例する。

【数2】

較正値C_２は、流体体積で割った流管１３０、１３０’の材料の質量に比例する。

【数3】

式２及び３において、D_１は流管１３０、１３０’の外径であり、D_２は流管１３０、１３０’の内径である。

【0057】

測定流体密度ρ_indicは、式４を使用して決定できる。

【数4】

式４において、TF_dは、密度の複合温度補正係数である。FDは、当業者であれば理解できるように、流動条件下で測定された流体密度ρ_indicを補正するための定数である。式４において、pcdは密度に対する圧力補正である。

【0058】

式４は、式５に書き換えることができる。

【数5】

いくつかの実施形態では、時間周期二乗Tp^２は、測定流体密度ρ_indic、流体圧力P、及び位相差ΔTに基づいて、式５を使用して決定することができる。しかしながら、さらなる実施形態では、式５のFD*(ΔT)^２*10^-9の項によって表される測定流体密度ρ_indicに対する流れの影響は非常に小さく、したがって無視することができる。密度pcdに対する圧力補正もまた小さくなり得、したがって式５は、pcdをゼロに等しくすることによってさらに単純化することができる。これは、式６で示された簡略化された実施形態を提供しうる。

【数6】

式６によれば、時間周期二乗Tp^２は、測定された流体密度ρ_indicに基づいて決定することができる。

【0059】

方法３００はステップ３１４に続く。ステップ３１４では、密度のヤング率温度補正TFy_Dが決定される。ヤング率は、温度による材料の膨張及び流管の形状の変化の影響、並びに程度は小さいものの圧力による影響を受ける。

【0060】

いくつかの実施形態では、密度のヤング率温度補正TFy_Dは、当業者によく知られた任意の方法を使用して決定することができる。しかしながら、さらなる実施形態では、密度のヤング率温度補正TFy_Dは、既知の流体密度ρref、流体温度temp、及び時間周期Tpに基づいて決定され得る。

【0061】

例えば、既知の流体密度ρrefは、式７による厳密な理論により、ヤング率E(temp,P)に関連付けられる。

【数7】

式７において、FDは密度に対する流れの影響、Lは流管１３０、１３０’の長さ、Doは流管１３０、１３０’の外径、Diは流管１３０、１３０’の内径である。温度tempが０℃で流体圧力Pが０bargの場合、式７は式８のように書き直すことができる。

【数8】

ここで、PF_c1は、流体圧力PF_c1=1+pc_c1*Pに起因するヤング率及び形状変化の組合せを表す圧力係数であり、pc_c1は、定数C₁の圧力係数である。式８において、PF_c2は、圧力PF_c2=1+pc_c2*Pによる流体体積の変化に関連する圧力係数であり、ここで、pc_c2は、定数C₂の圧力係数である。例えば、マイクロモーション流量計モデルＣＭＦ４００の場合、pc_c1は3.45*10^-5、pc_c2は0.99*10^-5、圧力効果は-0.145kg/m³/barである。

【0062】

式８において、TFyはヤング率による温度係数である。極低温では、ヤング率による温度係数TFyは非線形となりうる。例えば、Mr.H.M.Ledweighによって１９８１年３月に書かれた、Journal of Applied Physics「低温でのステンレス鋼弾性定数」において、極低温でのステンレス鋼について式９の多項式が提案されている。

【数9】

式９において、tempは温度を表し、これは、既知の温度又は測定された温度でありうる。ステップ３１４のいくつかの実施形態では、ヤング率による温度係数TFyを決定するために、既知の温度temp_refを使用することができる。

【0063】

式８において、既知の流体密度ρrefは、密度の膨張温度補正であるTFeにさらに依存する。密度の膨張温度補正TFeは、当業者に知られている任意の方法を用いて決定することができる。いくつかの実施形態では、ステップ３１４は、ステップ３１２をさらに含むことができる。ステップ３１２では、密度の膨張温度補正TFeが、流管材料の膨張に関連する実験的データに基づいて決定されうる。

【0064】

いくつかの実施形態において、密度の膨張温度補正TFeは、非線形でありうる。例えば、ウクライナ科学アカデミーによって１９７８年２月に発表された記事「異なる安定性の鉄クロム－ニッケル合金の低温熱膨張」は、極低温での熱膨張に対する温度補正を記述する次の多項式１０を提示している。

【数10】

ステップ３１２のいくつかの実施形態では、既知の温度temp_refが、密度の膨張温度補正TFeを決定するために使用されうる。

【0065】

既知の流体密度ρref、位相差ΔT、流体圧力P、既知の流体温度temp_ref、及び時間周期Tpを用いて、式１１を使って密度のヤング率温度補正TFydを決定することができる。

【数11】

【0066】

流管のヤング率は、流管１３０、１３０’の振動に影響を及ぼすため、質量流量測定値m'及び流体密度測定値ρの両方が、ヤング率の変化によって影響を受ける。管の振動は流管１３０、１３０’の材料特性の関数であり、流管１３０、１３０’は典型的にはスチールで作られている。

【0067】

しかしながら、更なる実施形態では、式１１のFD*(ΔT)²*10^-9の項によって表される流体密度に対する流れの影響は非常に小さく、したがって無視することができる。さらに、C１、PFC１、及びPFC２の圧力係数はまた、密度のヤング率温度補正TFydのわずかな変化を表している可能性がある。流体密度の流動効果FDをゼロに設定し、圧力係数PFC１及びPFC２を１に設定することにより、密度のヤング率温度補正TFydについて式１２で表される簡略化された表現を提供することができる。

【数12】

式１２によると、密度のヤング率温度補正TFydは、既知の流体密度ρref、既知の流体温度temp_ref、及び時間周期Tpのみに基づいて決定され得る。

【0068】

密度のヤング率温度補正TFydが決定されると、方法３００はステップ３１６に進む。ステップ３１６では、式１３で表されるように、質量流量のヤング率温度補正TFy_Mが、密度のヤング率温度補正TFy_Dを乗じた温度補正定数kに基づいて決定される。

【数13】

【0069】

質量流量のヤング率温度補正TFy_Mは、一般に流管内のトルクに関連し、密度のヤング率温度補正TFy_Dは、一般に流管内の曲げに関連する。「Ｕ」字型に成形されたステンレス鋼管を備えた流量計を使用する較正実験室での初期試験では、これらの温度補正は実質的に類似した値であることが示されている。したがって、いくつかの実施形態において、温度補正定数kは１に設定されうる。しかしながら、より高感度な測定、異なる管材料及び／又は異なる管の形状を使用したその後の試験が、質量流量のヤング率温度補正TFy_M及び密度のヤング率温度補正TFy_Dが異なる値であることを明らかにする可能性がある。したがって、他の実施形態では、温度補正定数kは、１以外の任意の数に決定されうる。一つの非限定的な例では、kは０.８から１.２の間の値に設定され得る。

【0070】

質量流量のヤング率温度補正TFy_Mが決定されると、方法３００はステップ３２０に進む。ステップ３２０において、コリオリ流量計１００を用いて式１で決定された質量流量値m'が、質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて補正される。いくつかの実施形態では、質量流量値m'は、当業者に知られている任意の方法によって、質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを使用して補正されてもよい。

【0071】

いくつかの実施形態では、ステップ３２０は、ステップ３１８をさらに備えることができ、ステップ３１８では、質量のヤング率温度補正TFy_Mと、ステップ３１２及び３１６で決定された密度の膨張温度補正TFeとを使用して、質量誤差値Error_mを決定することができる。

【数14】

式１４において、
Qm-zero-calは校正流体による係数校正時に測定されるゼロ流量質量流量、
Qm-calは校正流体による工場校正時に測定される質量流量、
PFm-calは校正時に決定される適用圧力係数、
PFm-operは運転中に決定される適用圧力係数、
PFm-real-operは運転中に決定される実圧力係数、
Errorcal%は校正中に決定される計器誤差、
MFm-calは校正中に決定される質量の計器固有係数、
MFm-operは運転中に決定される質量の計器固有係数、
TFe-calは校正時に決定される密度の膨張温度補正、
Fym-calは校正時に決定される密度の質量温度補正
である。

【0072】

式１４の第一の部分は校正から来ており、０℃及び０bargでの質量誤差値Error_mを反映しており、また、式１４の第二の部分は適用時における運転動作から来ており、０℃及び０bargから運転状態までの誤差値を反映している。しかしながら、実際には、式１４の第一の部分は、第二の部分に対して小さい。そのため、実施形態において、式１４は、式１５に簡略化することができる。

【数15】

【0073】

いくつかの実施形態では、コリオリ流量計１００で測定された質量流量値m'を補正するために、式１６を用いて計器係数MFを決定することができる。

【数16】

【0074】

次に、測定された質量流量値m'に計器係数MFを乗じることによって、補正された質量流量値m'を決定することができる。

【0075】

図４は、システム４００を示す。いくつかの実施形態において、システム４００は、コリオリ流量計１００を使用して測定された質量流量値m'を、０℃未満の流体温度tempでの温度影響について補正するために使用できる。システム４００は、流体密度受信モジュール４０２と、流体温度受信モジュール４０４と、周期決定モジュール４１０と、密度のヤング率温度補正決定モジュール４１４と、質量流量のヤング率温度補正決定モジュール４１６と、質量流量補正モジュール４１８とを備える。いくつかの実施形態において、システム４００は、流体圧力決定モジュール４０６、位相差決定モジュール４０８、及び膨張温度補正モジュール４１２を更に含んでもよい。

【0076】

流体密度受信モジュール４０２は、例えば、既知の流体密度ρrefなどの流体密度ρを決定するように構成される。例えば、流体密度受信モジュール４０２は、上述のステップ３０２を実行することができる。

【0077】

流体温度受信モジュール４０４は、例えば、既知の流体温度tempなどの流体温度tempを決定するように構成される。例えば、流体温度受信モジュール４０４は、上述のステップ３０４を実行することができる。

【0078】

流体圧力決定モジュール４０６は、流体圧力Pを決定するように構成される。例えば、流体圧力決定モジュール４０６は、上述のステップ３０６を実行することができる。

【0079】

位相差決定モジュール４０８は、位相差ΔTを決定するように構成される。例えば、位相差決定モジュール４０８は、上述のステップ３０８を実行することができる。

【0080】

周期決定モジュール４１０は、時間周期Tpを受け取るように構成される。例えば、周期決定モジュール４１０は、上述のステップ３１０を実行することができる。

【0081】

膨張温度補正モジュール４１２は、密度の膨張温度補正TFeを決定するように構成される。例えば、膨張温度補正モジュール４１２は、上述したステップ３１２を実行することができる。

【0082】

密度のヤング率温度補正決定モジュール４１４は、流体密度ρ、流体温度temp、及び時間周期Tpに基づいて、密度のヤング率温度補正TFy_Dを決定するように構成される。例えば、密度のヤング率温度補正決定モジュール４１４は、上述のステップ３１４を実行することができる。

【0083】

質量流量のヤング率温度補正決定モジュール４１６は、温度補正定数kと密度のヤング率温度補正TFy_Dとに基づいて、質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを決定するように構成される。例えば、質量流量のヤング率温度補正決定モジュール４１６は、上述のステップ３１６を実行することができる。

【0084】

質量流量補正モジュール４１８は、質量流量のヤング率温度補正TFy_Mを用いて、質量流量値m'を補正するように構成される。例えば、質量流量補正モジュール４１８は、上述のステップ３１８を実行することができる。

【0085】

重量計を使用した極低温校正設備での液化窒素の試験により、本出願の方法及びシステムが、０.１０％未満の誤差の補正質量流量値m'を提供すると判定された。本出願人によって実施された試験のいくつかは、直径が４インチ以下の流管を有する流量計について、０.０７%及び０.０１%という低い質量流量誤差を提供した。本出願に記載された方法及びシステムは、より大きな流量計サイズ、又は４インチを超える流管径を有する流量計に外挿することができ、より高い流体流量に対して非常に正確な質量流量値m'を提供することができる。

【0086】

本出願によって説明される方法及びシステムは、氷点下及び極低温においてコリオリ流量計で生成される質量流量測定の精度を向上する温度補正を提供する。温度補正は経時的に安定しており、極低温校正設備でのコリオリ流量計の校正は必要ない。

【0087】

上記の例の詳細な説明は、本出願の範囲内にあると本発明者らによって企図されるすべての例の網羅的な説明ではない。実際に、当業者であれば、上記の例の特定の要素が、さらなる例を作成するために様々に組み合わされること又は削除することができ、そのようなさらなる例は、本出願の範囲及び教示の範囲内に入ることを認識するであろう。上記の例は、本出願の範囲及び教示内の追加の例を作成するために、全体的又は部分的に組み合わせられ得ることもまた、当業者には明らかであろう。したがって、本願の範囲は、次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】

【国際調査報告】