用于处理用于流量计中的多相流动材料的传感器信号的流量计电子器件和方法技术

本发明专利技术的实施例提供一种用于处理用于流量计（５）的多相流动材料的传感器信号的流量计电子器件（２０）。流量计电子器件（２０）包括接收用于多相流动材料的第一传感器信号（２１０）和第二传感器信号（２１１）的接口（２０１）和处理系统（２０３），处理系统（２０３）从接口（２０１）接收第一传感器信号（２１０）和第二传感器信号（２１１），从第一传感器信号（２１０）产生第一９０度相移（２１３），从第二传感器信号（２１１）产生第二９０度相移（２１４），利用第一９０度相移（２１３）或第二９０度相移（２１４）中的一个计算频率（２２１），利用第一９０度相移（２１３）或第二９０度相移（２１４）中的一个或多个计算相差（２２０），计算用于多相流动材料的质量流量（２２３）、密度（２２４）或体积流量（２２５）中的一个或多个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于处理用于流量计中的多相流动材料的传感器信号的流量计 电子^l件和方法。技术背景已知利用科里奥利质量流量计测量流过管道的材料的质量流量，密度和体积流量以及其它信息，如于1985年1月1日颁发给J.E.Smith等人的U.S.专利 No.4,491，025和于1982年2月11日颁发给J.E.Smith的Re.31,450中所公开的。 这些流量计具有不同结构的一个或多个流管。每一个管道结构可以被视为具有 一组固有振动模式，该模式包括例如简单的弯曲，扭转，径向和耦合模式。在 典型的科里奥利质量流量测量应用中，当材料流过管道时，以一个或多个振动 模式 管道结构，并且在沿着管道相距间隔的点处测量管道的运动。通过流管和流管中材料的组合质量可部分地确定材料填充系统的振动模 式。材料从流量计的入口侧上的相连管道流进流量计。该材料然后被导引通过 一个流管或多个流管，并且离开流量计至在出口侧上相连的魏。驱动器向流管施加压力。该压力引起流管振动。当没有材料流过流量计时， 沿着流管的全部点以相同的相位振动。当材料开始流过流管时，科里奥利加速 度弓胞沿着流管的每一个点具有关于沿着流管的其它点不同的相位。流管的入 口侧上的相位滞后于驱动器，而出口侧上的相位领先于驱动器。在流管上的不 同点处布置传感器，以便产生表示不同点处流管的运动的正弦信号。两个传感 器信号之间的相差成比例于流过一个流管或多个流管的材料的质量流量。在现 有技术的方法中，离散傅立叶变换(DFT)或快速傅里叶变换(FFT)用于确定 传感器信号之间的相差。该相差和流管装置的振荡频率响应用于获得质量流量。在J见有技术的方法中，独立的参考信号用于确定拾取信号频率，比如it31 禾佣被发送至振动驱动器系统的频率。在另一方法中，锁相环(PLL)用于锁定 拾取或参考信号的频率至驱动频率。在另一现有技术方法中，iiil集中于陷波滤波器中的频率可以确定拾取传感器产生的振动响应频率，其中现有技术流量 计试图在拾取传感器频率处保持陷波滤波器的陷波。在流量计中的流动材料是 均匀的并且得到的拾取信号频率相对稳定的场合下，这些现有技术在静止条件 下相当好地工作。然而，当流动材料不均匀时，比如在流动材料包括液体和固 体或者在液体流动材料中存在气泡这样的两相流中，5见有技术的相位测量受损坏。在这种情况中，现有技术确定的频率可以快速i也波动。在快速和大的频率过渡的条件过程中，对于拾取信号，可能在滤波器带宽之外移动，获得不精确 的相位和频率测量。在空-满-空配料中这也是问题，在这种情况中，在交替空和 满的条件下重复操作流量计。此外，如果传感器的频率快速移动，解调过程将 不能够跟上实际或测量频率，弓胞不正确频率处的解调。可以理解，如果确定 的频率是不正确或不精确的，然后基本上得到的密度l直，体积流量值等也将是 不正确或不精确的。此外，在随后的流动特性确定中误差被混合。在现有技术中，拾取信号可被数字化和数字处理，从而执行陷波滤波。该 陷波滤波器仅接收窄带频率。因此，当目标频率改变时，在一个时间段内，陷 波滤波器不鼬多卿宗目标信号。典型地，数字陷波滤波执行花费l-2秒对波动目 标信号跟踪。由于用于确定频率现有技术需要的时间，该结果是不仅频率和 相位确定包含误差，而且误差测量包括舰在其过程中实际出现误差和/或两相 流的时间间隔的时间间隔。这是由于陷波滤波执行的相对缓'慢的响应。结果是在流量计中的流动材料处于两相流过程中，现有技术流量计不能精确、快速或令人满意i舰艮踪或确定拾取传感器频率。因此，当现有技术利用确定的拾取频率驱动相差时，相位确定同样缓慢和容易产生误差。因此，在相位 确定中混合频率确定中的误差。结果是频率确定中和相位确定中增大的误差， 导致质量流量的确定中误差增大。此外，由于确定的频率值用于确定密度f直(密 度近似等于一除以平方频率)，在密度确定中重复或混合频率确定中的误差。当 体积流量等于质量流量除以密度时，对于体积流量的确定这也是真实的。在典型的油井中，井输出通常不仅包括油，而且包括井输出流中变化量的 水和天然气。该油井输出因此典型地包括多相流体流。结果，井流常常被供给 进入分离器装置。该分离器装置从井流析取一个或多个成分。该分离器装置可 以包括两相分离器，或者可以包括三相分离器。两相分离器典型地从多相流析 取携带气体。两相分离器的输出可以包括气体输出和没有携带气体的两相液体。例如，在井流包括油，水和天然气的情况中，然后两相分离器液体输出可以包 括两相油和7jC流。三相分离器可以分出携带气体，并且也可以分离7jC和油。然而，分离器不完全分离流成分。例如，析取气体可以包括小量的剩余液体。这通常被称作汽中带水(canyover)或汽中带水液体(liquid canyover)，当典型地高于液体出口地物理定位分离器的气体出口时。此外，三相分离器的油 输出(或者两相分离器的油和水输出)可以仍包括小量的携带气体。这被称作 水中带汽(canyunder)或水中带汽气体(gascanyunder)，当典型地低于气体出 口地物理定位分离器的液傲水出口时。依据现有技术的分离器输出的测量包括利用某一类型的流量计观糧每一个 分离器输出流。该测量假定在分离器的气体输出中存在可以忽略的汽中带水液 体，并且假定在油冰输出中存在可以忽略的水中带汽气体。进行该假定，因为 在现有技术中，携带气体和/或液体不能被基本上瞬时确定，并因此不能被精确 确定。然而，汽中带水和水中带汽是典型存在的，导致现有技术井产品测量中 显著的不精确度。舰组合气体和液体现有技术测量混合该不精确度。
技术实现思路
通过用于处理用于流量计中的多相流动材料的传感器信号的电子器件和方 法的提供解决了上面和其它问题，并且实现了现有技术的进步。依据本专利技术的实施例提供用于处理用于流量计中的多相流动材料的传感器 信号的电子器件。该流量计电子器件包括用于接收用于多相流动材料的第一传 感器信号和第二传^l信号的接口，以及与接口通信的处理系统。该处理系统 被布置成从接口接收第一传感器信号和第二传感ll信号，从第一传感器i言号产 生第一90度相移，并且从第二传 信号产生第二90度相移，禾,第一90度 相移麟二 90度相移的一个来计算频率，禾佣第一 90度相移和第二 90度相移 的一个或多个计算相差，并且计算用于多相流动材料的质量流量，密度或体积 流量的一个或多个。依据本专利技术的实施例提供用于处理用于流量计中的多相流动材料的传自 信号的方法。该方法包括接收用于多相流动材料的第一传感器信号和第二传感 器信号，并从第一传感器信号产生第一90度相移，并且从第二传麟信号产生 第二 90度相移。该方法进一步包括利用第一 90度相移和第二 90度相移的一个 来计算频率。该方法进一步包括利用第一 90度相移和第二 90度相移的一个或多个计算相差。该方法进一步包括计算用于多相流动材料的质量流量，密度或 体积流量的一个或多个。依据本专利技术的实施例提供用于处理用于流量计中的多相流动材料的传自 信号的方法。该方法包括接收用于多相流动材料的第一传感器信号和第二传感器信号，并从第一传 信号产生第一90度相移，并且从第二传繊信号产生 第二 90度相移。该方法进一步包括利用第一 9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理用于流量计（５）中的多相流动材料的传感器信号的流量计电子器件（２０），包括：　　　　接口（２０１），用于接收用于多相流动材料的第一传感器信号（２１０）和第二传感器信号（２１１）；以及　　　　与接口（２０１）通信的处理系统（２０３），其被布置成从接口（２０１）接收第一传感器信号（２１０）和第二传感器信号（２１１），从第一传感器信号（２１０）产生第一９０度相移（２１３），并且从第二传感器信号（２１１）产生第二９０度相移（２１４），利用第一９０度相移（２１３）或第二９０度相移（２１４）中的一个来计算频率（２２１），利用第一９０度相移（２１３）或第二９０度相移（２１４）中的一个或多个来计算相差（２２０），并且计算用于多相流动材料的质量流量（２２３）、密度（２２４）或体积流量（２２５）中的一个或多个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ贝尔，CB麦卡纳利，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]