用于确定气体流物质中的液体流份额的仪表电子设备和方法技术

根据本发明专利技术的一个实施例，提供用于确定流过流量计（５）的气体流物质中的液体流份额的仪表电子设备（２０）。该仪表电子设备（２０）包括从流量计（５）接收第一传感器信号和第二传感器信号的接口（２０１）以及与该接口（２０１）通信的处理系统（２０３）。该处理系统（２０３）被配置成：从接口（２０１）接收第一传感器信号和第二传感器信号，使用该第一传感器信号和第二传感器信号来确定气体流物质的基本瞬时流动流密度，将基本瞬时流动流密度与预定气体密度和预定液体密度中的至少一个进行比较，并且根据该比较来确定液体流份额，其中所述预定气体密度表示气体流物质的气体流份额，所述预定液体密度表示液体流份额。

【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确定流过流量计的气体流物质(material)中的液体流份额(fraction)的仪表电子设备和方法。
技术介绍
正如在1985年1月1日颁发给J.E.Smith等人的美国专利No.4,491,025和1982年2月11日颁发给J.E Smith的Re.31,450中所公开的，已知的是使用科里奥利质量流量计来测量流过管线的物质的质量流量和其他信息。这些流量计具有不同结构的一个或多个流管。每个管道结构可以被看作具有一组固有振动模式，所述固有振动模式例如包括单纯弯曲、扭转、径向和耦合模式。在一个典型的科里奥利质量流量测量应用中，当物质流过管道时，以一种或多种振动模式对管道结构进行激励，并且在沿该管道隔开的各个点处测量该管道的运动。 物质填充系统的振动模式由流管以及流管内的物质的组合质量来部分地限定。物质从流量计的入口侧上连接的管线流入该流量计。然后，物质被引导穿过所述一个流管或多个流管，并且离开该流量计至在出口侧上连接的管线。 驱动器对流管施加力。该力使流管振荡。当没有物质流过流量计时，沿流管的所有点以相同的相位振荡。当物质开始流过流管时，科里奥利加速度引起沿流管的各个点相对于沿该流管的其他点具有不同的相位。在流管的入口侧的相位滞后于驱动器，而在出口侧的相位超前于驱动器。将传感器放置在流管上的不同点处以产生正弦信号，所述正弦信号表示在不同点处流管的运动。两个传感器信号之间的相位差与流过所述一个流管或多个流管的物质的质量流速成比例。在一种现有技术的方法中，使用离散傅里叶变换(DFT)或快速傅里叶变换(FFT)来确定传感器信号之间的相位差。使用流管组件的相位差和振动频率响应来获得质量流速。 在一种现有技术的方法中，使用独立的基准信号来确定拾取(pickoff)信号频率，例如通过使用发送给振动驱动器系统的频率。在另一种现有技术的方法中，由拾取传感器所生成的振动响应频率可以通过使该频率在陷波滤波器中居中而被确定，其中现有技术的流量计试图使陷波滤波器的陷波保持在拾取传感器频率处。这种现有技术的技术在静止状态下工作相当良好，其中流量计中的流动物质是均匀的，并且其中所得到的拾取信号频率相对较稳定。然而，当流动物质不均匀时，现有技术的相位测量就会受到影响，例如在流动物质包括含有夹带的液体的气体流物质的两相流中。在这种情况下，现有技术确定的频率会快速波动。在快速和大的频率转变的条件期间，拾取信号有可能移动到滤波器带宽的外部，从而生成不正确的相位和频率测量。这在空-满-空定量中也是一个问题，其中在交替的空和满状态中重复操作流量计。而且，如果传感器的频率快速移动，则解调过程将不能跟上实际或测量的频率，从而引起以不正确的频率解调。应当理解，如果所确定的频率是不正确的或不准确的，则随后导出的密度、体积流速等的值也将是不正确的和不准确的。此外，在随后的流动特性确定中可能结合该误差。 在现有技术中，为了实施陷波滤波器，可以对拾取信号进行数字化和数字化操作。陷波滤波器仅仅接受窄带频率。因此，当目标频率改变时，陷波滤波器可能不能跟踪目标信号一段时间。典型地，数字陷波滤波器实现方式采用1-2秒来跟踪波动的目标信号。由于现有技术为了确定频率所需的时间，因此结果不但是频率和相位确定包含误差，而且是误差测量包含这样一个时间间隔，所述时间间隔超过误差和/或两相流动实际发生期间的时间间隔。 结果是，在流量计中流动物质的两相流动期间，现有技术的流量计不能准确、快速或令人满意地跟踪或确定拾取传感器频率。因此，对相位的确定同样是缓慢且易出错的，因为现有技术使用所确定的拾取频率来导出相位差。因此，在相位确定中结合了在频率确定中的任何误差。结果是在频率确定和相位确定中增加了误差，从而在确定质量流速时导致误差增加。另外，因为使用所确定的频率值来确定密度值(密度近似等于频率的平方分之一)，所以频率确定中的误差被重复或结合在密度确定中。这对于体积流速的确定也适用，其中体积流速等于质量流速除以密度。 如上所述的振动流管设备的一个应用是测量气体流物质的质量流速。一个典型的应用是测量来自井的气体产量，例如天然气。然而，来自井的气体通常不以纯净状态存在，而是包含不同数量的杂质，例如水。因此，气体流物质可能包含气体和液体或液体颗粒的混合物。这种两相流使得产量测量变得困难。另外，在天然气生产中，气体可以通过分离器，该分离器使用乙二醇(或其他干燥液体)来从气体流物质中除去水。然而，这种干燥过程可能导致一些干燥液体变得被夹带在气体流物质中。这被称为液体流份额，其中气体流物质包含一些液体或液体颗粒。对包含液体流份额的气体流物质的测量是有问题的。 一种对包含液体流份额的气体流进行测量的现有技术的方法是测量平均密度。现有技术可以确定密度何时已经脱离基本上纯净的气体流，并且在气体流中夹带可检测到的数量的液体时忽略密度信息。可选择地，现有技术可以使平均流量密度与已知值相关，以便获得平均气体流份额的数量。 然而，这种现有技术的方法具有缺陷。平均气体质量流速在很多设置中不是高度准确的，例如其中液体流份额的数量正在波动。
技术实现思路
通过提供用于确定流过流量计的气体流物质中的液体流份额的仪表电子设备和方法，解决了上面和其他问题，并且实现了在现有技术中的进步。 根据本专利技术的一个实施例，提供用于确定流过流量计的气体流物质中的液体流份额的仪表电子设备。该仪表电子设备包括从该流量计接收第一传感器信号和第二传感器信号的接口以及与该接口通信的处理系统。该处理系统被配置成从接口接收第一传感器信号和第二传感器信号，使用该第一传感器信号和第二传感器信号来确定气体流物质的基本瞬时流动流密度，将基本瞬时流动流密度与预定气体密度和预定液体密度中的至少一个进行比较，并且根据该比较来确定液体流份额，所述预定气体密度表示气体流物质的气体流份额，所述预定液体密度表示液体流份额。 根据本专利技术的一个实施例，提供用于确定流过流量计的气体流物质中的液体流份额的仪表电子设备。该仪表电子设备包括从该流量计接收第一传感器信号和第二传感器信号的接口以及与该接口通信的处理系统。该处理系统被配置成从接口接收第一传感器信号和第二传感器信号，从第一传感器信号生成90度相移，使用该90度相移和第一传感器信号来计算频率响应，使用该频率响应来确定气体流物质的流动流密度，并且根据该流动流密度来确定液体流份额。 根据本专利技术的一个实施例，提供一种用于确定流过流量计的气体流物质中的液体流份额的方法。该方法包括从流量计接收第一传感器信号和第二传感器信号，使用该第一传感器信号和第二传感器信号来确定气体流物质的基本瞬时流动流密度，将基本瞬时流动流密度与预定气体密度和预定液体密度中的至少一个进行比较，并且根据该比较来确定液体流份额，所述预定气体密度表示气体流物质的气体流份额，所述预定液体密度表示液体流份额。 根据本专利技术的一个实施例，提供一种用于确定流过流量计的气体流物质中的液体流份额的方法。该方法包括从流量计接收第一传感器信号和第二传感器信号，从第一传感器信号生成90度相移，使用该90度相移和第一传感器信号来计算频率响应，使用该频率响应来确定气体流物质的流动流密度，以及根据流动流密度来确定液体流份额。 专利技术的多个方面 在仪表本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定流过流量计（５）的气体流物质中的液体流份额的仪表电子设备（２０），该仪表电子设备（２０）包括：　　　　接口（２０１），用于从流量计（５）接收第一传感器信号和第二传感器信号；以及　　　　处理系统（２０３），其与接口（２０１）通信，并且被配置成：从接口（２０１）接收第一传感器信号和第二传感器信号，使用该第一传感器信号和第二传感器信号来确定气体流物质的基本瞬时流动流密度，将基本瞬时流动流密度与预定气体密度和预定液体密度中的至少一个进行比较，并且根据该比较来确定液体流份额，其中所述预定气体密度表示气体流物质的气体流份额，所述预定液体密度表示液体流份额。

【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：GR达菲尔，SM琼斯，AT帕藤，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]