CN1513110A - 流量计检验装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种在操作条件下现场检验流量计的流量计检验装置和方法，其包括一对通过导管(7)串联在一起的标准Coriolis质量流量计(2、3)，该导管将第一流量计(2)的流体出口(23)连接到第二流量计(3)的流体入口(32)。带有阀的供应导管(4)连接在第一流量计(2)的流体入口(22)上，并且带有阀的流体返回导管(8)连接在第二流量计(3)的流体出口(33)上。这些供应和返回导管(4和8)使得该装置连接在含有将要检验的流量计的流体管线上，从而流体管线内的流体顺序流过将要检验的流量计和检验装置的两个流量计(2、3)。该装置包括操作用来将第二流量计(3)用作校核将要检验的流量计的精度的主流量计并将第一流量计(2)用作主流量计(3)的校核流量计的控制装置。

Description

流量计检验装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于在实际操作条件下现场检验流量计的流量计检验装置和方法。
背景技术
该装置主要用来检验质量流量计，特别是Coriolis质量流量计，但可以用来校核任何放置在流体通常流动的操作位置上并具有测量内部或外部流体性能的流量计的精度。这种流量计包括比重计、粘度计和容量流量计以及质量流量计。
Coriolis质量流量计已为人所知，并且在例如美国专利No.4444059和4422338的多个专利中披露，其中所有专利描述了使用振动管产生与质量流量相关的Coriolis效应质量流量计。美国专利No.4491009描述一种根据Coriolis质量流量计的振动管比重计。Coriolis效应质量流量计测量密度的能力可通过将密度值简单分成质量流量值来确定容积流量。还公知的是Coriolis效应流量计可作为粘度计操作。
Coriolis质量流量计现在经常用于特别是LPG(液化石油气)和其他碳氢化合物的许多不同种类的流体的气体密闭输送和计量的操作。对于这些应用，通常确定0.5％或甚至0.1％的流量计精度，需要对流量计进行周期性的检验，以便确保流量计提供流量计特定的精度要求范围内的流量测量数据，如果不是以上情况，重新设定流量计的校正系数。该校正系数是流量计用来将流量计产生的电子信号转换成质量、容积或其他所需参数的直接测量值的系数。Coriolis流量计是线性流量计，其中流量校正系数相对于流量是恒定值。
检验方法通常包括从操作中拆卸流量计以便输送到进行清理、修复流量计(如果需要)的测试设备中，并经过测试测量。通常这涉及到使用重量分流器系统，使得具有精确已知的内部或外部流体性能(例如温度、密度、速度和容积)的标准流体流过将要测试的流量计。将要测试的流量计对于流体进行流量测量，并且这些测量与已知的流体性能交叉校核。
但是，使用重量分流器系统测试流量计相对费时，并且成本高，该系统本身占据相当大的空间。通过按照随后用来校正其他测试中的流量计的重量分析标准校正非常精确的流量计(即标准流量计)可以减少所花费时间、空间和金钱。对于测试，标准的流量计与测试中的流量计串联以便同时进行流量测量。对于相同的流体容积，来自测试中的流量计的测量数据和来自标准流量计的测量信息一起进行计算以便提供或确认用于测试中的流量计的流量校正系数。计量工业通常要求标准流量计输出的误差至少小于测试中的流量计的精度要求的3倍。因此，流量精度设定在0.1％的测试流量计需要精度至少为0.033％的标准流量计以便于检验和校正目的。
如上所述，大多数当前采用的检验方法涉及到从操作的流体管线上拆卸将要测试的流量计。但是如果能够现场检验流量计将具有特别的优势，这是由于可以自动补偿影响流量计重复性精度和性能的操作条件，该操作条件例如是流量计上的机械应力、管道构形、流动变化、流体压力和环境温度变化以及流体组分。一种公知的现场检验方法涉及使用称为“紧凑校准器”的装置，但它是容积装置，并且需要测量流体密度以便确认质量流量测量的附加装置。该装置还相当大并且成本高。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种用于在操作条件下现场检验流量计的流量计检验装置，该装置操作简单并且相对紧凑、成本低。
为此，本发明提供一种流量计检验装置，该装置包括已经校正到预定精度要求的第一和第二标准Coriolis质量流量计、连接第一流量计的流体出口和第二流量计的流体入口以便串联所述流量计的装置、分别连接在第一流量计的流体入口和第二流量计的流体出口上使得该装置连接到含有将要检验的流量计的流体管线上从而流体管线内的流体将顺序流过将要检验的所述流量计以及检验装置的所述第一和第二流量计的供应和返回导管、用于连接到所述第一和第二流量计以及所述的将要检验的流量计上以便从中接收流量测量信号的控制装置，所述控制装置可进行操作以便使用所述第一和第二流量计之一作为校核将要检验的流量计的精度的主流量计并且使用所述第一和第二流量计的另一个作为所述主流量计的校核流量计。
最好是，该第一和第二流量计大致相同，并且该装置将用来校正就其公称流量范围而言尺寸相同的流量计，该公称流量范围与检验装置的第一和第二标准流量计已经校正到预定精度的流量范围相对应。例如，具有10～40kg/分钟的最佳流量范围和0.1％精度要求的操作流量计需要如下的检验装置，在该装置中第一和第二流量计同样具有10～40kg/分钟的最佳流量范围，但是该第一和第二流量计已经校正到小于将要测试的流量计的特定精度的误差。通常，如果该装置用来检验具有0.1％精度要求的流量计时，检验装置的标准流量计可以校正到大约0.03％或者更小的误差是可以接受的。
使用中，如果含有将要检验的流量计的流体管线已经与带阀的检验装置连接件配合时，每当对于流体管线上的流量计进行检验时，本发明的检验装置的供应和返回导管将简单地连接在检验装置连接件上。检验装置连接件之间的流体管线内的关断阀接着关闭，使得流体管线内流动的流体顺序流过检验装置的第一和第二流量计并绕过关断阀。
最好包括中央处理单元的控制装置接着操作以便从测试中的流量计以及从检验装置的第一和第二流量计接收一系列流量测量信号，并且该处理单元从这些信号计算用于三个流量计的每个流量计的流量测量值。最好是，该处理单元可以操作接收和处理检验装置的流量计和将要测试的流量计在相同时间间隔内同时提供的流量测量信号，使得该测量在相同条件下进行。这可避免系统中例如压力波动的变化所产生不相同测量的可能性。
控制装置接着将来自管线流量计的流量测量数据和来自检验装置的主流量计的流量测量数据进行比较，并且如果在可接受的预定误差范围内该值相同时，该装置指示出流体管线中的流量计的精度已经确认。如果测量值位于可接受的预定误差范围以外时，该装置例如在打印机或显示屏上指示流体管线的流量计的校正系数应该重新设定到控制装置确定的指示值上。如果需要，操作者接着在流量计发送器内重新设定校正系数。
控制装置还将来自主流量计的流量测量值和来自校核流量计的值进行比较，并且如果它们不对应于预定误差范围，将给出指示。
最好是，本发明的检验装置将包括为控制装置提供流过该装置的流体的温度和压力测量值的温度和压力传感器。这将使得该装置从来自流量计的质量流量测量值中获得密度测量值，并且如果流体管线内的流量计是例如正位移流量计或孔板流量计的容积流量计，则计算容积流量测量值。
最好是第一流量计的流体出口通过中间导管连接在第二流量计的流体入口上，并且温度和压力传感器安装在该中间导管上。
最好是检验装置的第一和第二流量计将安装在共同的底部上，并且每个供应和返回导管设置各自关断阀。这使得保持在该装置内的流体在完成检验之后在该装置从流体管线上拆卸时保持在该装置中，并减少流体溢出或损耗。关断阀将通常手动操作，但是如果需要，在控制装置的控制下，可以进行电气操作。
附图说明
现在将通过实例并参考附图说明本发明流量计检验装置的一个实施例，附图中：
图1表示该装置的透视图；以及
图2表示连接在流体管线上以便检验流体管线中使用的流量计的装置的示意图。
具体实施方式
图1所示的流量计检验装置的实施例包括支承底部1，两个相同的标准Coriolis质量流量计2、3并排安装在该底部上。所使用的流量计的尺寸(公称流量范围)将取决于需要通过该装置检验的操作流量计的尺寸。在所示实施例中，每个流量计2、3包括由Micro Motion Inc制造的ELITE(TM)传感器(例如型号CMF200具有725kg/分钟的公称流量范围)和对来自传感器的输出信号做出响应以便提供流过该传感器的质量流量的精确测量值的发送器26、36(未在图1示出)。可以是同样通过Micro Motion Inc.制造的ELITE型号RFT9739的发送器的发送器可直接安装在传感器壳体上或可分开设置以便远程安装并提供适当的电缆连接在传感器上。
每个流量计传感器21、31包括位于安装杆24、34相对端部上的流体入口22、32和流体出口23、33和一对平行的U形流管(未示出)，该流管容纳在保护性的U形壳体25、35中，并且进入入口22、32的流体通过该流管流到出口23、33。用于在共振频率下振动流管以便响应来自发送器的信号的驱动器(未示出)以及响应流管的振动以便提供输出信号到发送器上的敏感元件(未示出)也容纳在每个流量计传感器的壳体25、35中。
同样如图1所示，第一流量计传感器21的流体入口22通过螺栓接合的凸缘连接在其入口端部设置有手动操作的关断阀5和连接凸缘6的流体供应管道4上。第一流量计传感器21的流体出口23通过螺栓接合的凸缘连接到S形中间导管7的一端上，S形中间导管7的另一端也通过螺栓接合的凸缘连接在第二流量计传感器31的流体入口32上。第二流量计传感器31的流体出口33通过螺栓接合的凸缘连接在返回导管8上，该返回导管8与手动操作关断阀9配合并且其出口端上的凸缘连接件10位于支承底部1之上的供应管道4的入口端的高度上。
两个流量计2、3通过螺栓接合的安装支架11、12安装在支承底部1上，或以其他方式固定在底部1上，支架11固定在支承导管4上，并且支架12固定在中间导管7和返回导管9上。
该装置还包括安装在中间导管7上以便将与流过该装置的压力和温度相关的信息传递到两个流量计2、3的发送器26、36上的传统压力和温度传感器13、14。作为选择，压力和温度传感器13、14可安装在返回导管8上。
该实施例的检验装置可用来检验操作流量计，该流量计具有大致与该装置的每个流量计2、3的流量范围相同(或在其范围内)的公称流量范围(在此例中是0～725kg/分钟)。由于使用中的ELITE CFM200流量计具有±0.1％的精度，要求检验装置的流量计2、3是标准的流量计，其最好具有按照ISO5168标准确定的0.03％的精度(误差)。标准流量计可按照重量分析分流器系统进行校正，并且0.03％的误差等级意味着该标准流量计将与校正装置95％匹配。
该检验装置还包括以CPU或计算机(未在图1中示出)为形式的单独的控制装置，以便连接到该装置的两个流量计的发送器上以及连接到将要检验的操作流量计的发送器上。
图2是表示如何现场使用检验装置以便对于流量计40进行检验同时将其保持在流体管线41中使用的示意图。如图所示，检验装置的入口和出口端6、10连接在操作流量计40下游并位于流体管线41内的截断-泄放阀的相对侧上的流体管线41的分支42、43上，如果需要，该装置可连接在操作流量计的上游。流体管线还设置靠近操作流量计40以便将流体温度和压力的信息提供给操作流量计40的发送器47的压力和温度传感器45、46和用于控制流过流体管线的流量的流量控制阀48。该检验装置的控制计算机49连接在操作流量计40的发送器47上以及连接在使用装置的两个标准流量计2、3的发送器26、36。另外，控制计算机49连接在截断-泄放阀44、流体控制阀48和打印机或其他输出装置50上。
为了在操作流量计40上进行检验，流量控制阀48通过控制计算机49调整以便使得流过使用在的流量计40的流体流量在该检验装置的标准流量计2和3的最佳精度范围内，并且截断-泄放阀44闭合。同时，与检验装置连接的关断阀5和6开启使得流过流体管线41的流体在流过检验中的流量计40之后顺序流过检验装置的流量计2和3。控制计算机49控制检验装置流量计2、3和操作流量计40的发送器26、36、47，使其每个同时测量流体流量，并且此流量信息输送到控制计算机49以便处理。该处理涉及通过可重复性校核软件进行主要计量，由此检验装置的流量计3用作检验操作流量计40的主流量计，并且检验装置的流量计2用作确认主流量计读取准确的校核流量计。控制计算机49接着通过输出装置50指示操作流量计的精度是否准确，或者需要通过调整输入其发送器47的校正系数来校正。
如果测试中的操作流量计40构造成用于质量流量测量，主计量使用如下公式确定操作流量计40的质量流量计校正系数：
MFm＝MFmasterMmaster/Mmeter
其中MFmaster＝由主流量计3测量的质量；以及
Mmeter＝由测试中的操作流量计40测量的质量。
由主流量计3和操作流量计40测量的质量通过计数来自流量计发送器的脉冲并将脉冲的数量除以流量计的K系数来确定。由于Coriolis流量计是非常线性的流量测量装置，通常不使用用于主流量计的流量计校正系数。相反，对于主流量计进行校正以便提供尽可能接近1.0000流量计校正系数的相应的极度线性的输出。
所进行的检验首先应该足够长以便确保积累有足够多的脉冲，从而减少脉冲计数中的误差(通常每个流量计应该积累最少量的脉冲数为10000个)，并且其次从流量计提供重复的输出。检验的持续时间不应小于1分钟，但是通常从1分钟到2分钟的检验时间是足够的。最好是，应该进行至少三个分开的检验。
对于校正过程，测试中的操作流量计与校核流量计比较以便给出值MF1＝MFtest/MFcheck，并且主流量计与校核流量计比较以便给出值MF2＝MFmaster/MFcheck。测试流量计与主流量计的比较可接着进行计算，以便给出值MF3＝MF1/MF2＝MFtest/MFmaster。
如果只有一个流量计的流量计校正参数变化，其他两个流量计的参数保持相同(例如1.0000)。因此，值MF1、MF2和MF3将同样是1.0000。
如果MF1＝1.0000，那么MFtest和MFcheck都是1.0000，并且主流量计改变。如果MF2＝1.0000，那么MFmaster和MFcheck都是1.0000，并且测试流量计改变。如果MF3＝1.0000，那么MFtest和MFmaster都是1.0000，并且校核流量计改变。
这些结果在以下表格中得到总结，其中MFA是测试中操作流量计的流量计校正参数，MFB是校核流量计的流量计校正参数并且MFC是主流量计的流量计校正参数。
  MFA   MFB   MFC    MF1＝MFA/MFB   MF2＝MFC/MFB   MF3＝MF1/MF2  调整
没有流量计变化
  1.0000   1.000   1.0000    1.0000   1.0000   1.0000  出色
一个流量计变化
  1.0015   1.0000   1.0000    1.0015   1.0000   1.0015  MFA＝MF1＝1.0015
  1.0000   1.0015   1.0000    0.9985   0.9985   1.0000  MFB＝1/MF1＝1.0015
  1.0000   1.0000   1.0015    1.0000   1.0015   0.9985  MFC＝MF2＝1.0015
  0.9985   1.0000   1.0000    0.9985   1.0000   0.9985  MFA＝MF1＝0.9985
  1.0000   0.9985   1.0000    1.0015   1.0015   1.0000  MFB＝1/MF1＝0.9985
  1.0000   1.0000   0.9985    1.0000   0.9985   1.0015  MFC＝MF2＝0.9985
  所有流量计变化  测试流量计

Claims (9)

1.一种在操作条件下现场检验流量计的流量计检验装置，其包括：已经校正到预定精度要求的第一和第二标准Coriolis质量流量计、连接第一流量计的流体出口和第二流量计的流体入口以便串联所述流量计的装置、分别连接在第一流量计的流体入口和第二流量计的流体出口上使得该装置连接到含有将要检验的流量计的流体管线上从而流体管线内的流体将顺序流过将要检验的所述流量计的供应和返回导管、用于连接到所述第一和第二流量计以及所述将要检验的流量计上以便从中接收流量测量信号的控制装置，所述控制装置可进行操作以便使用所述第一和第二流量计之一作为校核将要检验的流量计的精度的主流量计并且使用所述第一和第二流量计的另一个作为所述主流量计的校核流量计。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一和第二流量计大致相同。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，每个第一和第二流量计的精度校正到大约0.03％或更小的误差上。
4.如上述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，该第一和第二流量计安装在公共底部上。
5.如上述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，其还包括为控制装置提供流过该装置的流体的温度和压力测量值的温度和压力传感器。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该第一流量计的流体出口通过中间导管连接在第二流量计的流体入口上，并且该温度和压力传感器安装在所述中间导管上。
7.如上述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，每个供应和返回导管包括关断阀。
8.如上述权利要求任一项所述装置，其特征在于，该控制装置包括可进行操作以便接收和处理由主流量计、校核流量计以及将要检验的流量计在相同时间间隔内同时提供的流量测量信号的中央处理单元。
9.一种在操作条件下使用上述权利要求任一项所述的检验装置现场检验流体管线中的流量计的方法，该方法包括：将检验装置的供应和返回导管连接到将要检验的流量计的上游或下游流体管线上并位于流体管线内的关断阀的相对侧上，闭合关断阀，使得流体管线中的流体顺序流过将要检验的流量计以及检验装置的第一和第二流量计中，从每个流量计中获得流体流量的测量值，将通过将要检验的流量计测量的流量与检验装置的第一和第二流量计之一测量的流量进行比较，以便校核将要检验的流量计的精度，并且将检验装置的第一和第二流量计的另一个流量计测量的流量与所述一个流量计测量的流量进行比较，从而确认所述一个流量计的精度。
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