DE112004000269T5

DE112004000269T5 - Mehrphasen-Coriolis-Durchflussmessgerät

Info

Publication number: DE112004000269T5
Application number: DE112004000269T
Authority: DE
Inventors: Wade Wrentham Mattar; Manus P. Henry; Mihaela D. Duta; Michael S. Tombs
Original assignee: Invensys Systems Inc
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-02-11
Also published as: US20080046203A1; US7207229B2; US8109152B2; DE112004000269B4; CN102589628B; WO2004072588A3; US20060161366A1; US20050081643A1; WO2004072588A2; CN102589628A; US7726203B2; MXPA05008505A; US20110016984A1; BRPI0407379B1; BRPI0407379A; US7059199B2

Abstract

Durchflußmeßgerät, aufweisend,
ein schwingfähiges Strömungsrohr;
einen Treiber, der an das Strömungsrohr angeschlossen ist und dazu betriebsfähig ist, dem Strömungsrohr eine Bewegung zu verleihen;
einen Sensor, der an das Strömungsrohr angeschlossen ist und dazu betriebsfähig ist, die Bewegung des Strömungsrohrs abzufühlen und ein Sensorsignal zu erzeugen; und
eine Steuerung bzw. Regelung, die angeschlossen ist, um das Sensorsignal zu erhalten, und dazu betriebsfähig ist, einen ersten Durchfluß einer ersten Phase in bzw. innerhalb einem zweiphasigen Fluß durch das Strömungsrohr zu bestimmen, und einen zweiten Durchfluß einer zweiten Phase in bzw. innerhalb des zweiphasigen Flusses zu bestimmen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Beschreibung betrifft Durchflußmeßgeräte.

Durchflußmeßgeräte stellen Informationen über Materialien bereit, die durch eine Rohrleitung oder ein Strömungsrohr übertragen werden. Zum Beispiel stellen Mengendurchflußmeßgeräte eine Angabe über die Menge des Materials, das durch eine Rohrleitung übertragen wird, bereit. In der gleichen Weise stellen Dichtedurchflußmeßgeräte, oder Densitometer, eine Angabe der Dichte des Materials, das durch eine Rohrleitung fließt, bereit. Mengendurchflußmeßgeräte können auch eine Angabe der Dichte des Materials und daher eine Angabe des Volumenstroms bereitstellen.

Zum Beispiel beruhen Mengendurchflußmeßgeräte vom Coriolis-Typ auf dem Coriolis-Effekt, bei dem Material, das durch eine Rohrleitung fließt, eine sich radial fortbewegende Menge wird, die durch eine Coriolis-Kraft beeinflußt wird und daher eine Beschleunigung erfährt. Viele Mengendurchflußmeßgeräte vom Coriolis-Typ bewirken eine Coriolis-Kraft durch sinusförmiges Oszillieren einer Rohrleitung um eine rechtwinkelig zur Länge der Rohrleitung liegende Schwenkachse. In solchen Mengendurchflußmeßgeräten wird die Coriolis-Reaktionskraft, die durch die sich fortbewegende Fluid menge erfahren wird, zur Rohrleitung selbst übertragen und als eine Ablenkung oder Versetzung der Rohrleitung in der Richtung des Coriolis-Kraftvektors in der Ebene der Drehung offenbart.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Nach einem allgemeinen Gesichtspunkt umfaßt ein Durchflußmeßgerät ein schwingfähiges Strömungsrohr, einen Treiber, der an das Strömungsrohr angeschlossen ist und dazu betriebsfähig ist, dem Strömungsrohr eine Bewegung zu verleihen, einen Sensor, der an das Strömungsrohr angeschlossen ist und dazu betriebsfähig ist, die Bewegung des Strömungsrohrs abzufühlen und ein Sensorsignal zu erzeugen, und eine Steuerung bzw. Regelung, die angeschlossen ist, um das Sensorsignal zu erhalten, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, einen ersten Durchfluß bzw. eine erste Durchflussrate einer ersten Phase in einen zweiphasigen Fluß durch das Strömungsrohr zu bestimmen, und einen zweiten Durchfluß bzw. eine zweite Durchflussrate einer zweiten Phase im Strömungsrohr zu bestimmen.

Ausführungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Zum Beispiel kann die erste Phase ein Gas umfassen, und kann die zweite Phase eine Flüssigkeit umfassen.

Die Steuerung bzw. Regelung kann dazu betriebsfähig sein, eine durch das Durchflußmeßgerät festgestellte scheinbare Dichte des zweiphasigen Flusses hereinzunehmen und eine korrigierte Dichte des zweiphasigen Flusses auszugeben. Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, die scheinbare Dichte auf Basis einer theoretischen Beziehung zwischen der scheinbaren Dichte und der korrigierten Dichte, oder auf Basis einer empirischen Beziehung zwischen der scheinbaren Dichte und der korrigierten Dichte (wie etwa, zum Beispiel, einer Tabelle, die Beziehungen zwischen der scheinbaren Dichte und der korrigierten Dichte speichert) zu korrigieren.

Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, einen durch das Durchflußmeßgerät festgestellten scheinbaren Mengen- bzw. Massendurchfluß bzw. -durchflußrate des zweiphasigen Flusses hereinzunehmen bzw. aufzunehmen und einen korrigierten Mengen- bzw. Massendurchfluß des zweiphasigen Flusses auszugeben. Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, den scheinbaren Mengen- bzw. Massendurchfluß auf Basis einer theoretischen oder empirischen Beziehung, wie etwa einer tabellarischen Beziehung, zwischen dem scheinbaren Mengendurchfluß und dem korrigierten Mengendurchfluß zu korrigieren.

Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, einen durch das Durchflußmeßgerät festgestellten scheinbaren Anteil der ersten Phase des zweiphasigen Flusses, welcher eine Menge der ersten Phase im zweiphasigen Fluß definiert, hereinzunehmen bzw. aufzunehen und einen korrigierten Anteil der ersten Phase des zweiphasigen Flusses auszugeben. Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, einen Anteil der ersten Phase des zweiphasigen Flusses, der durch einen außerhalb des Durchflußmeßgeräts befindlichen Phasenanteilsensor festgestellt wird, hereinzunehmen bzw. aufzunehen.

Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, den ersten Durchfluß bzw. Durchflußrate und den zweiten Durchfluß bzw. Durchflußrate auf Basis von korrigierten Werte für eine festgestellte Dichte und einen festgestellten Mengendurchfluß des zweiphasigen Flusses zu bestimmen. Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, den ersten Durchfluß und den zweiten Durchfluß auf Basis eines korrigierten Werts für einen festgestellten Anteil der ersten Phase, der eine Menge der ersten Phase im zweiphasigen Fluß definiert, zu bestimmen. Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, den ersten Durchfluß und den zweiten Durchfluß auf Basis der Dichten der ersten Phase bzw. der zweiten Phase zu bestimmen.

Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, auf Basis des ersten Durchflusses bzw. des zweiten Durchflusses eine erste Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit der ersten Phase und eine zweite Leerrohrgeschwindigkeit der zweiten Phase zu bestimmen. Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, auf Basis der ersten Leerrohrgeschwindigkeit und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit ein Flußregime bzw. Durchflussbetriebszustand bzw. -Regime des zweiphasigen Flusses zu bestimmen. Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, auf Basis einer Durchschnittsgeschwindigkeit der ersten Phase und einer Durchschnittsgeschwindigkeit der zweiten Phase eine Schlupfgeschwindigkeit zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase zu bestimmen. Die Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, auf Basis der ersten und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit, des bestimmten Flußregimes, oder der Schlupfgeschwindigkeit Korrekturen für den ersten Durchfluß und den zweiten Durchfluß bereitzustellen und dadurch einen korrigierten ersten Durchfluß und einen korrigierten zweiten Durchfluß zu erhalten.

Nach einem anderen allgemeinen Gesichtspunkt umfaßt ein Verfahren das Bestimmen einer Rohdichte bzw. scheinbaren Dichte eines zweiphasigen Flusses durch ein Strömungsrohr, wobei der zweiphasige Fluß eine erste Phase und eine zweite Phase enthält, das Bestimmen eines Rohmengendurchflusses bzw. -durchflußrate des zweiphasigen Flusses, und das Bestimmen eines ersten Mengendurchflusses bzw. – durchflußrate der ersten Phase auf Basis der Rohdichte bzw. scheinbare Dichte und des Rohmengendurchflusses.

Ausführungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Zum Beispiel kann auf Basis der Rohdichte bzw. scheinbare Dichte und des Rohmengendurchflusses ein zweiter Mengendurchfluß der zweiten Phase bestimmt werden. Beim Bestimmen der Rohmenge kann eine scheinbare Rohdichte des zweiphasigen Flusses bestimmt werden, und kann die scheinbare Rohdichte korrigiert werden, um die Rohdichte zu erhalten.

Beim Korrigieren der scheinbaren Rohdichte kann die scheinbare Rohdichte in eine theoretische Beziehung eingegeben werden, die die scheinbare Rohdichte mit einer korrigierten Rohdichte in Zusammenhang bringt, oder kann sie in eine empirische Beziehung eingegeben werden, die die scheinbare Rohdichte mit einer korrigierten Rohdichte in Zusammenhang bringt.

Beim Korrigieren der scheinbaren Rohdichte kann eine erste Dichte der ersten Phase eingegeben werden. Ein Anteil der ersten Phase des zweiphasigen Flusses kann auf Basis der Rohdichte, der ersten Dichte der ersten Phase und einer zweiten Dichte der zweiten Phase bestimmt werden. Beim Bestimmen des ersten Mengendurchflusses der ersten Phase kann der erste Mengendurchfluß auf Basis des Anteils der ersten Phase und der ersten Dichte bestimmt werden.

Eine erste Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmgeschwindigkeit der ersten Phase und eine zweite Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmgeschwindigkeit der zweiten Phase kann auf Basis des ersten Mengendurchflusses bzw. des zweiten Mengendurchflusses bestimmt werden. Ein Flußregime des zweiphasigen Flusses kann auf Basis der ersten Leerrohrgeschwindigkeit und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit bestimmt werden. Eine Schlupfgeschwindigkeit zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase kann auf Basis einer Durchschnittsgeschwindigkeit der ersten Phase und einer Durchschnittsgeschwindigkeit der zweiten Phase bestimmt werden. Auf Basis der ersten und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit, des bestimmten Flußregimes, oder der Schlupfgeschwindigkeit können Korrekturen für den ersten Durchfluß und den zweiten Durchfluß bereitgestellt werden.

Die erste Phase kann ein Gas umfassen, und die zweite Phase kann eine Flüssigkeit umfassen.

Nach einem anderen allgemeinen Gesichtspunkt umfaßt eine Durchflußmeßgerätsteuerung ein Dichtekorrektursystem, das dazu betriebsfähig ist, eine scheinbare Dichte eines zweiphasigen Flusses hereinzunehmen und eine korrigierte Dichte des zweiphasigen Flusses auszugeben, wobei der zweiphasige Fluß eine erste Phase und eine zweite Phase enthält, ein Mengendurchflußkorrektursystem, das dazu betriebsfähig ist, einen scheinbaren Mengendurchfluß des zweiphasigen Flusses hereinzunehmen und einen korrigierten Mengendurchfluß des zweiphasigen Flusses auszugeben, und ein Flußbestandteil mengendurchflußbestimmungssystem bzw. ein Bestimmungssystem für eine Durchflusskomponente einer Masse- bzw. Mengendurchflussrate, das dazu betriebsfähig ist, auf Basis der korrigierten Dichte und des korrigierten Mengendurchflusses einen ersten Mengendurchfluß der ersten Phase zu bestimmen.

Ausführungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Zum Beispiel kann das Flußbestandteilmengendurchflußbestimmungssystem dazu betriebsfähig sein, auf Basis der korrigierten Dichte und des korrigierten Mengendurchflusses einen zweiten Mengendurchfluß zu bestimmen.

Die erste Phase kann eine Flüssigkeit umfassen, und die zweite Phase kann ein Gas umfassen. Es kann ein Phasenanteilbestimmungssystem enthalten sein, das dazu betriebsfähig ist, einen korrigierten Phasenanteil des zweiphasigen Flusses zu bestimmen, wobei das Flußbestandteilmengendurchflußbestimmungssystem dazu betriebsfähig sein kann, auf Basis des korrigierten Phasenanteils den ersten Durchfluß und den zweiten Durchfluß zu bestimmen. Das Phasenanteilbestimmungssystem kann ein Hohlraumanteilbestimmungssystem sein, das eine Menge des Gases im zweiphasigen Fluß bestimmt.

Es kann ein Leerrohrgeschwindigkeits- bzw. Anströmungsgeschwindigkeitsbestimmungssystem enthalten sein, das dazu betriebsfähig ist, eine erste Leerrohrgeschwindigkeit der ersten Phase und eine zweite Leerrohrgeschwindigkeit der zweiten Phase zu bestimmen. Die Durchflußmeßgerätsteuerung kann ein System zur Bestimmung des Flußregimes enthalten, das dazu betriebsfähig ist, ein Flußregime des zweiphasigen Flusses zu bestimmen.

Das System zur Bestimmung des Flußregimes bzw. Durchfluss-Betriebszustands bzw. -Regimes kann ferner dazu betriebfähig sein, eine Phasenschlupfgeschwindigkeit in Bezug auf eine Durchschnittsgeschwindigkeit der ersten Phase und eine Durchschnittsgeschwindigkeit der zweiten Phase zu bestimmen. Das Flußbestandteilmengendurchflußbestimmungssystem kann dazu betriebsfähig sein, auf Basis der ersten und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit, des Flußregimes, oder der Phasenschlupfgeschwindigkeit die Bestimmung des ersten Mengendurchflusses und des zweiten Mengendurchflusses zu verbessern.

Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungen werden in den beiliegenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung bekannt gemacht. Andere Merkmale werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen, und aus den Ansprüchen offensichtlich werden.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Darstellung eines Coriolis-Durchflußmeßgeräts, das ein gebogenes Strömungsrohr verwendet.
1B ist eine Darstellung eines Coriolis-Durchflußmeßgeräts, das ein gerades Strömungsrohr verwendet.
2 ist ein Blockdiagramm eines Coriolis-Durchflußmeßgeräts.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb des Coriolis-Durchflußmeßgeräts von 2 veranschaulicht.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das Techniken zum Bestimmen der Durchflüsse der Flüssigkeit und des Gases für einen zweiphasigen Fluß veranschaulicht.
5A und 5B sind Diagramme, die einen Prozentfehler in einer Messung eines Hohlraumanteils bzw. eines Flüssigkeitsanteils veranschaulichen.
6 ist ein Diagramm, das einen Mengendurchflußfehler als eine Funktion eines Abfalls der Dichte für ein Strömungsrohr, das eine bestimmte Ausrichtung aufweist, und über einen gewählten Durchflußbereich hinweg veranschaulicht.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das Techniken zum Korrigieren von Dichtemessungen veranschaulicht.
8 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem scheinbaren Abfall der Dichte und einem scheinbaren Mengendurchfluß des zweiphasigen Flusses zeigt.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das Techniken zum Bestimmen von Hohlraumanteilmessungen veranschaulicht.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das Techniken zum Bestimmen von korrigierten Mengendurchflußmessungen veranschaulicht.
11 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem scheinbaren Mengendurchfluß und einem korrigierten Abfall der Dichte des zweiphasigen Stroms zeigt.
12 bis 14 sind Diagramme, die Beispiele für Dichtekorrekturen für eine Anzahl von Strömungsrohren zeigen.
15 bis 20 sind Diagramme, die Beispiele für Mengendurchflußkorrekturen für eine Anzahl von Strömungsrohren zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Arten von Durchflußmeßgeräten beinhalten digitale Durchflußmeßgeräte. Zum Beispiel offenbart die US-Patentschrift Nr. 6,311,136, die hiermit verweisend aufgenommen wird, die Verwendung eines digitalen Durchflußmeßgeräts und der im Zusammenhang stehenden Technologie einschließlich von Signalverarbeitungs- und Meßtechniken. Diese digitalen Durchflußmeßgeräte können in ihren Messungen bei nur wenig oder unwesentlichem Rauschen sehr genau sein, und können fähig sein, am Treiberschaltungssystem zum Antreiben der Rohrleitung einen weiten Bereich von positiven und negativen Verstärkungen zu ermöglichen. Diese digitalen Durchflußmeßgeräte sind daher in einer Vielfalt von Einstellungen vorteilhaft. Zum Beispiel offenbart die allgemein übertragene US-Patentschrift Nr. 6,505,519, die verweisend aufgenommen wird, die Verwendung eines weiten Verstärkungsbereichs und/oder die Verwendung einer negativen Verstärkung, um sogar während schwieriger Bedingungen wie etwa einem zweiphasigen Fluß (z.B. einem Durchfluß, der ein Gemisch aus Flüssigkeit und Gas enthält) ein Anhalten zu verhindern und die Steuerung des Strömungsrohrs genauer auszuüben.
Obwohl digitale Durchflußmeßgeräte nachstehend unter Bezugnahme auf, zum Beispiel, 1 und 2 im Besonderen be sprochen werden, sollte sich verstehen, daß es auch analoge Durchflußmeßgeräte gibt. Obwohl derartige analoge Durchflußmeßgeräte für die typischen Unzulänglichkeiten von analogen Schaltungssystemen anfällig sein können, z.B. Messungen mit geringer Genauigkeit und hohem Rauschen im Verhältnis zu digitalen Durchflußmeßgeräten, können sie ebenfalls mit den verschiedenen Techniken und Ausführungen, die hierin besprochen sind, kompatibel sein. Daher wird der Ausdruck "Durchflußmeßgerät" oder "Meßgerät" in der folgenden Besprechung verwendet, um sich auf jede beliebige Art von Vorrichtung und/oder System zu beziehen, wobei ein Coriolis-Durchflußmeßgerätesystem verschiedene Steuersysteme und damit zusammenhängende Elemente verwendet, um einen Mengendurchfluß, eine Dichte, und/oder andere Parameter von Material(ien) zu messen, das (die) sich durch ein Strömungsrohr oder eine andere Rohrleitung bewegt (bewegen).
1A ist eine Darstellung eines digitalen Durchflußmeßgeräts, das ein gebogenes Strömungsrohr 102 verwendet. Im Besonderen kann das gebogene Strömungsrohr 102 verwendet werden, um wie oben erwähnt eine oder mehrere physikalische Eigenschaften zum Beispiel eines (sich fortbewegenden) Fluids zu messen. In 1A tauscht ein digitaler Sender 104 Sensor- und Antriebssignale mit dem gebogenen Strömungsrohr 102 aus, um sowohl eine Oszillation des gebogenen Strömungsrohrs 102 abzufühlen als auch die Oszillation des gebogenen Strömungsrohrs 102 entsprechend anzutreiben. Durch schnelles und genaues Bestimmen der Sensor- und Antriebssignale sorgt der wie oben erwähnte digitale Sender 104 für einen schnellen und genauen Betrieb des gebogenen Strömungsrohrs 102. Beispiele des digitalen Senders 104, der mit einem gebogenen Strömungsrohr verwendet wird, sind zum Beispiel in der allgemein übertragenen US-Patentschrift Nr. 6,311,136 bereitgestellt.
1B ist eine Darstellung eines digitalen Durchflußmeßgeräts, das ein gerades Strömungsrohr 106 verwendet. Genauer wirkt das gerade Strömungsrohr 106 in 1B mit dem digitalen Sender 104 zusammen. Ein derartiges gerades Strömungsrohr 106 ist auf einer konzeptuellen Ebene ähnlich wie das gebogene Strömungsrohr 102 tätig und weist in Bezug auf das gebogene Strömungsrohr 102 verschiedene Vorteile/Nachteile auf. Zum Beispiel kann das gerade Strömungsrohr 106 einfach aufgrund der Geometrie seines Aufbaus leichter als das gebogene Strömungsrohr 102 (vollständig) zu füllen und zu entleeren sein. Im Betrieb kann das gebogene Strömungsrohr 102 bei einer Frequenz von, zum Beispiel, 50 bis 110 Hz tätig sein, während das gerade Strömungsrohr 106 bei einer Frequenz von, zum Beispiel, 300 bis 1.000 Hz tätig sein kann. Das gebogene Strömungsrohr 102 steht für Strömungsrohre, die eine Vielfalt von Durchmessern aufweisen und in mehreren Ausrichtungen wie etwa, zum Beispiel, einer senkrechten oder einer waagerechten Ausrichtung betrieben werden können.
Unter Bezugnahme auf 2 umfaßt ein digitales Mengendurchflußmeßgerät 200 den digitalen Sender 104, einen oder mehrere Bewegungssensoren 205, einen oder mehrere Treiber 210, ein Strömungsrohr 215 (das auch als eine Rohrleitung bezeichnet werden kann und entweder für das gebogene Strömungsrohr 102, das gerade Strömungsrohr 106, oder irgendeine andere Art von Strömungsrohr stehen kann), und einen Temperatursensor 220. Der digitale Sender 104 kann unter Verwendung eines oder mehrerer aus, zum Beispiel, einem Prozessor, einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer feldprogrammierbaren Gatteranordnung (FPGA), einem ASIC, anderen programmierbaren logischen oder Gatteranordnungen, oder programmierbarer Logik mit einem Prozessorkern ausgeführt sein. Es sollte sich verstehen, daß, wie im Dokument 6,311,136 beschrieben ist, zugehörige Digital-Analog-Wander enthalten sein können, um die Treiber zu betreiben, während Analog-Digital-Wandler verwendet werden können, um Sensorsignale von den Sensoren 205 zur Verwendung durch den digitalen Sender 104 umzuwandeln.
Der digitale Sender 104 erzeugt auf Basis zumindest von Signalen, die von den Bewegungssensoren 205 erhalten werden, eine Messung zum Beispiel der Dichte und/oder des Mengendurchflusses eines Materials, das durch das Strömungsrohr 215 fließt. Der digitale Sender 104 steuert auch die Treiber 210, um im Strömungsrohr 215 eine Bewegung zu bewirken. Diese Bewegung wird durch die Bewegungssensoren 205 abgefühlt.
Dichtemessungen des Materials, das durch das Strömungsrohr fließt, stehen, zum Beispiel, mit der Frequenz der Bewegung des Strömungsrohrs 215, die durch eine von den Treibern 210 gelieferte Antriebskraft im Strömungsrohr 215 bewirkt wird, und/oder mit der Temperatur des Strömungsrohrs 215 in Zusammenhang. In der gleichen Weise steht der Mengendurchfluß durch das Strömungsrohr 215 mit der Phase und der Frequenz der Bewegung des Strömungsrohrs 215 wie auch mit der Temperatur des Strömungsrohrs 215 in Zusammenhang.
Die Temperatur im Strömungsrohr 215, die unter Verwendung des Temperatursensors 220 gemessen wird, beeinflußt bestimmte Eigenschaften des Strömungsrohrs wie etwa seine Steifigkeit und seine Abmessungen. Der digitale Sender 104 kann diese Temperaturauswirkungen ausgleichen. Außerdem steht in 2 ein Drucksensor 225 mit dem Sender 104 in Kommunikation und ist er an das Strömungsrohr 215 angeschlossen, um dazu betriebsfähig zu sein, einen Druck eines Materials, das durch das Strömungsrohr 215 fließt, abzufühlen.
Es sollte sich verstehen, daß sowohl der Druck des Fluids, das das Strömungsrohr 215 betritt, als auch der Druckabfall über erhebliche Punkte des Strömungsrohrs Anzeiger für bestimmte Durchflußbedingungen sein können. und obwohl externe Temperatursensoren verwendet werden können, um die Fluidtemperatur zu messen, können derartige Sensoren zusätzlich zu einem internen Durchflußmeßgerätsensor verwendet werden, welcher dazu gestaltet ist, eine repräsentative Temperatur für Durchflußmeßgerätekalibrierungen zu messen. Außerdem verwenden einige Durchflußmeßgeräte mehrere Temperatursensoren zum Zweck des Korrigierens der Messungen hinsichtlich einer Auswirkung der Differenztemperatur zwischen dem Prozeßfluid und der Umgebung (z.B. einer Gehäusetemperatur eines Gehäuses des Strömungsrohrs). Wie nachstehend ausführlicher besprochen ist die Berechnung der tatsächlichen Dichten einer Flüssigkeit und eines Gases in einem zweiphasigen Fluß auf Basis vordefinierter Formeln eine mögliche Verwendung für die Messungen der Einlaßfluidtemperatur und des Drucks.
Eine Flüssigkeitsanteilsonde 230 verweist auf eine Vorrichtung zum Messen eines Volumenanteils einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, wenn eine Flüssigkeit im Strömungsrohr 215 Wasser und ein anderes Fluid, wie etwa Öl, enthält. Natürlich kann eine derartige Sonde, oder können ähnliche Sonden, verwendet werden, um den Volumenanteil eines anderen Fluids als Wasser zu messen, falls eine derartige Messung bevorzugt wird, oder falls die Flüssigkeit kein Wasser enthält. In der nachstehenden Beschreibung wird eine gemessene Flüssigkeit zu Beispielszwecken allgemein als Wasser angenommen, so daß die Flüssigkeitsanteilsonde 230 im Allgemeinen als Wasseranteilsonde 230 oder als Wasserfraktionssonde 230 bezeichnet wird.
Ein Hohlraumanteilsensor 235 mißt einen Prozentsatz eines Materials im Strömungsrohr 215, das sich in Gasform befindet. Zum Beispiel kann Wasser, das durch das Strömungsrohr 215 fließt, Luft, vielleicht in der Form von Bläschen, enthalten. Ein derartiger Zustand, bei dem das Material, das durch das Strömungsrohr 215 fließt, mehr als ein Material enthält, wird im Allgemeinen als "zweiphasiger Fluß" bezeichnet. Im Besonderen kann sich der Ausdruck "zweiphasiger Fluß" auf eine Flüssigkeit und ein Gas beziehen; doch kann sich "zweiphasiger Fluß" auch auf andere Kombinationen von Materialien wie etwa zwei Flüssigkeiten (z.B. Öl und Wasser) beziehen.
Es gibt verschiedenste Techniken, um den Gashohlraumänteil in einem zweiphasigen Fluß aus Flüssigkeit und Gas zu messen, die in 2 allgemein durch den Hohlraumanteilsensor 235 dargestellt sind. Zum Beispiel gibt es verschiedenste Sensoren oder Sonden, die in den Durchfluß eingesetzt werden können, um einen Gashohlraumanteil zu bestimmen. Als anderes Beispiel kann unter Berufung auf den Umstand, daß sich Gas im Allgemeinen mit einer höheren Geschwindigkeit als (eine) Flüssigkeit(en) durch eine Beschränkung bewegt, ein Venturi-Rohr (d.h., ein Rohr mit einer beschränkten Einschnürung, das durch Messung von Differenzdrücken, die an der Einschnürung erzeugt werden, während das Fluid das Rohr durchquert, Fluiddrücke und Geschwindigkeiten bestimmt) verwendet werden, um einen Druckgradienten zu bestimmen und dadurch eine Bestimmung des Gashohlraumanteils zu gestatten. Messungen von Gashohlraumanteilen können auch unter Verwendung von Einrichtungen erhalten werden, die sich völlig außerhalb des Strömungsrohrs befinden. Zum Beispiel können Sonarmessungen angestellt werden, um den Gashohlraumanteil zu bestimmen. Als ein bestimmtes Beispiel eines derartigen, auf einem Sonar beruhenden Systems kann das SONARtrac^TM-Gashohlraumanteilüberwachungssystem, das von der CiDRA Corporation, Wallingford, Connecticut, hergestellt wird, verwendet werden.
In dieser Beschreibung wird eine Menge von Gas in einem fließenden Fluid, die durch den Hohlraumanteilsensor gemessen wird oder auf eine andere Weise bestimmt wird, als Hohlraumanteil oder α bezeichnet, und ist sie als α = Volumen des Gases/Gesamtvolumen = Volumen des Gases/(Volumen der Flüssigkeit + Volumen des Gases) definiert. Demgemäß ist eine Menge, die hierin als der Flüssigkeitsanteil bezeichnet wird, als 1 – α definiert.
In vielen Anwendungen, bei denen Mengendurchflußmessungen benötigt werden, kann der Hohlraumanteil des Durchflusses so hoch wie 20, 30, 40 % oder höher sein. Doch sogar bei sehr kleinen Hohlraumanteilen von 0,5 % wird die grundlegende Theorie hinter dem Coriolis-Durchflußmeßgerät weniger anwendbar.
Darüber hinaus kann ein Vorhandensein von Gas im Fluidfluß auch eine Messung einer Dichte des Fluidflusses beeinflussen und im Allgemeinen eine niedrigere Ablesung der Dichtemessung verursachen. Das heißt, es sollte sich verstehen, daß eine Dichte ρ_Flüssigkeit einer Flüssigkeit, die allein durch ein Strömungsrohr fließt, höher als eine tatsächliche Dichte ρ_echt eines zweiphasigen Flusses, der die Flüssigkeit und ein Gas enthält, sein wird, da eine Dichte des Gases (z.B. Luft) im zweiphasigen Fluß im Allgemeinen niedriger als eine Dichte der Flüssigkeit (z.B. Wasser) sein wird. Mit anderen Worten gibt es eine Dichteverringerung, wenn Gas zu einem Flüssigkeitsstrom hinzugefügt wird, der vorher nur die Flüssigkeit enthielt.
Abgesehen von dieser physikalischen Erscheinung kann ein Coriolis-Meßgerät, das einen zweiphasigen Fluidfluß mißt, der ein Gas enthält, eine Dichteablesung ρ_scheinbar ausgeben, die eine scheinbare Messung der Rohdichte des zweiphasigen Flusses (z.B. des Wassers und der Luft in kombinierter Form) ist. Diese Rohmessung ρ_scheinbar wird im Allgemeinen anders (niedriger) als die tatsächliche Rohdichte ρ_echt des zweiphasigen Flusses sein. Zum Beispiel kann die Resonanzfrequenz, die durch das Durchflußmeßgerät verwendet wird, aufgrund der relativen Bewegung des Gases im Fluidfluß künstlich hoch sein, was eine niedrige Ablesung der Dichtemessung verursachen würde. Es sollte sich verstehen, daß viele herkömmliche Durchflußmeßgeräte des Stands der Technik diesem Problem gleichgültig gegenüberstanden, da die meisten derartigen Coriolis-Meßgeräte bei sogar geringsten Mengen an Hohlraumanteilen bei der Fortführung ihres Betriebs versagten (z.B. anhielten oder ungenaue Messungen ausgaben).
Die US-Patentschrift Nr. 6,505,519, die oben verweisend aufgenommen wurde, offenbart, daß eine derartige Abweichung von ρ_scheinbar (z. B. eine angezeigte Grob- oder Rohdichtemes sung eines zweiphasigen Flusses, die durch ein Coriolis-Durchflußmeßgerät ausgegeben wird) von ρ_echt (d.h. einer tatsächlichen Grob- oder Rohdichte des zweiphasigen Flusses) durch eine Vielfalt von Techniken charakterisiert werden kann. Als Ergebnis kann ein gemessener Wert (scheinbar korrigiert werden, um eine tatsächliche Rohdichte ρ_korrigiert zu erhalten, die, zumindest ungefähr, ρ_echt gleich ist.
In einer etwas ähnlichen Weise kann ein angezeigter Grob- oder Rohmengendurchfluß MF_scheinbar (d.h., ein Mengendurchfluß des gesamten zweiphasigen Flusses), der durch ein Coriolis-Durchflußmeßgerät gemessen wird, um ein vorhersagbares oder charakterisierbares Ausmaß von einem tatsächlichen Rohmengendurchfluß MF_echt verschieden sein. Es sollte sich verstehen, daß die Korrekturtechniken für den korrigierten Rohmengendurchfluß MF_echt von den Techniken zum Korrigieren der Dichte verschieden sein können. Beispielsweise sind verschiedenste Techniken zum Korrigieren eines gemessenen Werts MF_scheinbar, um einen tatsächlichen Wert MF_echt (oder, zumindest, MF_korrigiert) zu erhalten, in der US-Patentschrift Nr. 6,505,519 besprochen.
Beispiele ausführlicher Techniken zum Korrigieren von ρ_scheinbar und MF_scheinbar werden nachstehend ausführlicher besprochen. Allgemein gesprochen, aber unter Bezugnahme auf 2, ist der digitale Sender 104 so dargestellt, daß er ein Dichtekorrektursystem 240, das über einen Zugriff auf eine Dichtekorrekturdatenbank 245 verfügt, und ein Mengendurchflußkorrektursystem 250, das über einen Zugriff auf eine Mengendurchflußkorrekturdatenbank 255 verfügt, aufweist. Wie nachstehend ausführlicher besprochen können die Datenbanken 245 und 255 zum Beispiel Korrekturalgorithmen, die theoretisch abgeleitet oder empirisch erhalten wurden, und/oder Korrekturtabellen, die für einen gegebenen Satz von Eingangsparametern korrigierte Dichte- oder Mengendurchflußwerte bereitstellen, enthalten. Die Datenbanken 245 und 255 können auch eine Vielfalt von anderen Arten von Informationen speichern, die beim Durchführen der Korrekturen der Dichte und des Mengendurchflusses nützlich sein können. Zum Beispiel kann die Dichtekorrekturdatenbank eine Anzahl von Dichten ρ_Flüssigkeit speichern, die bestimmten Flüssigkeiten (z.B. Wasser oder Öl) entsprechen.
Ferner ist in 2 ein Hohlraumanteilbestimmungs/korrektursystem 260 dazu betriebsfähig, einen Hohlraumanteil eines zweiphasigen Flusses, der eine Flüssigkeit und ein Gas enthält, zu bestimmen. In einer Ausführung kann das Hohlraumanteilbestimmungs/korrektursystem 260 zum Beispiel aus der korrigierten Dichte ρ_echt einen tatsächlichen Hohlraumanteil α_echt bestimmen. In einer anderen Ausführung kann das Hohlraumanteilbestimmungs/korrektursystem 260 eine scheinbare oder angezeigte Hohlraumanteilmessung, die durch den Hohlraumanteilsensor 235 erhalten wurde, hereinnehmen und diese Messung ähnlich den oben angeführten Dichte- und Mengendurchflußmessungen auf Basis einer Fehlercharakterisierung korrigieren. In einer anderen Ausführung kann der Hohlraumanteilsensor 235 dazu betriebsfähig sein, einen tatsächlichen Hohlraumanteil α_echt direkt zu messen, in welchem Fall das Hohlraumanteilbestimmungs/korrektursystem 260 einfach diese Messung hereinnimmt.
Sobald die Faktoren von ρ_echt, MF_echt und α_echt bestimmt sind, und vielleicht in Verbindung mit anderen bekannten oder feststellbaren Größen, ist ein Flußbestandteilmengendurch flußbestimmungssystem 235 tätig, um gleichzeitig einen Mengendurchfluß für den Bestandteil der Flüssigkeitsphase und einen Mengendurchfluß für den Bestandteil der Gasphase zu bestimmen. Das heißt, der Sender 104 ist dazu betriebsfähig, im Gegensatz zu einem bloßen Bestimmen des Rohdurchflusses des kombinierten oder gesamten zweiphasigen Flusses MF_echt einzelne Durchflüsse MF_Flüssigkeit und MF_Gas der Flußbestandteile zu bestimmen. Obwohl, wie gerade erwähnt wurde, derartige Messungen gleichzeitig bestimmt und/oder ausgegeben werden können, können sie auch gesondert oder unabhängig voneinander bestimmt werden.
Sobald die Bestandteildurchflüsse MF_Flüssigkeit und MF_Gas in der oben allgemein umrissenen Weise bestimmt sind, können diese anfänglichen Bestimmungen durch einen Vorgang, der sich auf Leerrohrgeschwindigkeiten der Flußbestandteile, Schlupfgeschwindigkeiten zwischen den Bestandteilen, und/oder ein identifiziertes Flußregime des Flusses stützt, verbessert werden. Auf diese Weise können verbesserte Werte für die Durchflüsse MF_Flüssigkeit und MF_Gas erhalten werden, oder können sie im Verlauf der Zeit erhalten werden, während sich diese Durchflüsse verändern.
Leerrohrgeschwindigkeiten werden hierin als jene Geschwindigkeiten bezeichnet, die vorhanden sein würden, wenn sich der gleiche Mengendurchfluß einer gegebenen Phase als eine einzelne Phase durch das Strömungsrohr 215 fortbewegen würde. Ein Leerrohrgeschwindigkeitsbestimmungs/korrektursystem 270 ist im Sender 104 enthalten, um, zum Beispiel, eine scheinbare oder korrigierte Leerrohrgeschwindigkeit eines Gases oder einer Flüssigkeit im zweiphasigen Fluß zu bestimmen.
Schlupfgeschwindigkeiten beziehen sich auf einen Zustand, in dem eine Gas- und eine Flüssigkeitsphase in einem zweiphasigen Fluß unterschiedliche Durchschnittsgeschwindigkeiten aufweisen. Das heißt, eine Durchschnittsgeschwindigkeit eines Gases AV_Gas unterscheidet sich von einer Durchschnittsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit AV_Flüssigkeit. Als solches kann ein Phasenschlupf S als S = AV_Gas/AV_Flüssigkeit definiert werden.
Ein Flußregime ist ein Ausdruck, der sich auf eine Charakterisierung jener Weise bezieht, in der die beiden Phasen in Bezug zueinander und/oder zum Strömungsrohr 215 durch das Strömungsrohr 215 fließen, und kann, zumindest teilweise, in Form der gerade bestimmten Leerrohrgeschwindigkeiten ausgedrückt werden. Zum Beispiel ist ein Flußregime als das "Bläschenregime" bekannt, wobei Gas als Bläschen in eine Flüssigkeit geladen ist. Als anderes Beispiel bezieht sich das "Schrotregime" auf eine Serie von Flüssigkeitskugeln" oder "-schrot", die durch verhältnismäßig große Gastaschen getrennt sind. Zum Beispiel kann das Gas in einem Schrotflußregime in einem senkrechten Fluß beinahe eine gesamte Querschnittfläche des Strömungsrohrs 215 einnehmen, so daß der sich ergebende Fluß zwischen Zusammensetzungen mit viel Flüssigkeit und solchen mit viel Gas abwechselt. Es ist bekannt, daß es andere Flußregime gibt und daß sie bestimmte definierte Eigenschaften aufweisen, einschließlich, zum Beispiel, des ringförmigen Flußregimes, des zerstreuten Flußregimes, und des Schaumflußregimes, und anderer.
Es ist bekannt, daß das Vorhandensein eines besonderen Flußregimes durch eine Vielfalt von Faktoren einschließlich, zum Beispiel, eines Gashohlraumanteils im Fluidfluß, einer Ausrichtung des Strömungsrohrs 215 (z.B. senkrecht oder waagerecht, eines Durchmessers des Strömungsrohrs 215, den im zweiphasigen Fluß enthaltenen Materialien, und den Geschwindigkeiten (und relativen Geschwindigkeiten) der Materialien im zweiphasigen Fluß abhängt. Abhängig von diesen und anderen Faktoren kann ein besonderer Fluidfluß über einen gegebenen Zeitraum zwischen mehreren Flußregimen übergehen.
Informationen über den Phasenschlupf können zumindest teilweise aus der Kenntnis des Flußregimes bestimmt werden. Zum Beispiel kann im Blasenflußregime, vorausgesetzt, daß die Blasen gleichmäßig verteilt sind, wenig relative Bewegung zwischen den Phasen vorhanden sein. Wo sich die Blasen sammeln und kombinieren, um eine weniger gleichmäßige Verteilung der Gasphase zu bilden, kann es zwischen den Phasen zu etwas Schlupf kommen, wobei das Gas dazu neigt, durch die Flüssigphase zu schneiden.
In 2 ist ein Flußregimebestimmungssystem 275 enthalten, das Zugriff auf eine Datenbank 280 von Flußregimeplänen aufweist. Auf diese Weise können Informationen über ein bestehendes Flußregime einschließlich Phasenschlupfinformationen erhalten und gespeichert werden, und darauf zur Verwendung beim gleichzeitigen Bestimmen des Flüssigkeits- und des Gasmengendurchflusses in einem zweiphasigen Fluß zugegriffen werden.
In 2 sollte sich verstehen, daß die verschiedenen Bestandteile des digitalen Senders 104 miteinander in Kommunikation stehen, obwohl Kommunikationsverbindungen der Klarheit wegen nicht ausdrücklich veranschaulicht sind. Es sollte sich ferner verstehen, daß herkömmliche Bestandteile des digitalen Senders 104 in 2 nicht veranschaulicht sind, aber angenommen wird, daß sie im digitalen Sender 104 vorhanden oder für diesen zugreifbar sind. Zum Beispiel wird der digitale Sender 104 typischerweise (Roh)dichte- und Mengendurchflußmeßsysteme wie auch ein Antriebsschaltungssystem zum Antreiben des/der Treiber(s) 210 enthalten.
3 ist ein Ablaufdiagramm 300, das einen Betrieb des Coriolis-Durchflußmeßgeräts 200 von 2 veranschaulicht. Im Besonderen veranschaulicht 3 Techniken, durch die das Durchflußmeßgerät 200 von 2 dazu betriebsfähig ist, gleichzeitig einen Flüssigkeits- und einen Gasdurchfluß MF_Flüssigkeit und MF_Gas für einen zweiphasigen Fluß zu bestimmen.
In 3 wird bestimmt, daß im Strömungsrohr 215 ein zweiphasiger Gas/Flüssigkeitsfluß vorhanden ist (302). Dies kann zum Beispiel während der Gestaltung des Mengendurchflußmeßgeräts/Densitometers für einen Gas/Flüssigkeitsfluß durch eine Bedienungsperson durchgeführt werden. Als anderes Beispiel kann diese Bestimmung durch Verwenden eines Merkmals des Coriolis-Meßgeräts, um das Bestehen des Zustands eines zweiphasigen Gas-Flüssigkeits-Flusses festzustellen, automatisch durchgeführt werden. Für den letzteren Fall sind derartige Techniken zum Beispiel in der US-Patentschrift Nr. 6,311,136 und in der US-Patentschrift Nr. 6,505,519, die oben verweisend aufgenommen wurden, ausführlicher beschrieben.
Sobald das Vorhandensein des zweiphasigen Flusses festgestellt ist, wird durch das Dichtekorrektursystem 240 unter Verwendung der Dichtekorrekturdatenbank 245 des Senders 104 eine korrigierte Rohdichte ρ_echt erstellt (304). Das heißt, eine angezeigte Dichte ρ_scheinbar wird korrigiert, um ρ_echt zu erhalten. Techniken für die Durchführung dieser Korrektur werden nachstehend ausführlicher besprochen.
Sobald ρ_echt bestimmt ist, kann durch das Hohlraumanteilbestimmungs/korrektursystem 260 ein korrigierter Hohlraumanteil α_echt bestimmt werden (306). Außerdem wird durch das Mengendurchflußkorrektursystem 250 ein korrigierter Rohmengendurchfluß MF_echt bestimmt (308). Wie bei der Dichte werden Techniken zum Erhalt des korrigierten Hohlraumanteils α_echt und des korrigierten Mengendurchflusses MF_echt nächstehend ausführlicher besprochen.
In 3 sollte sich aus dem Ablaufdiagramm 300 verstehen, daß die Bestimmungen von ρ_echt, α_echt und MF_echt in einer Anzahl von Abfolgen vor sich gehen kann. Zum Beispiel wird in einer Ausführung der korrigierte Hohlraumanteil α_echt auf Basis der vorher berechneten korrigierten Dichte ρ_echt bestimmt, wonach der korrigierte Mengendurchfluß MF_echt auf Basis von α_echt bestimmt wird. In einer anderen Ausführung können α_echt und ρ_echt unabhängig voneinander berechnet werden, und/oder können ρ_echt und MF_echt unabhängig voneinander berechnet werden.
Sobald die korrigierte Dichte ρ_echt, der korrigierte Hohlraumanteil α_echt, und der korrigierte Mengendurchfluß MF_echt bekannt sind, werden durch das Flußbestandteilmengendurchflußbestimmungssystem 265 die Mengendurchflüsse des Gas- und des Flüssigkeitsbestandteils bestimmt (310). Techniken zum Bestimmen der Durchflüsse des Flüssigkeits- und des Gasbestandteils werden nachstehend unter Bezugnahme auf 4 ausführlicher besprochen.
Sobald sie bestimmt sind, können die Durchflüsse des Flüssigkeits- und des Gasbestandteils zur Verwendung durch eine Bedienungsperson des Durchflußmeßgeräts ausgegeben oder angezeigt werden (312). Auf diese Weise werden der Bedienungsperson, vielleicht gleichzeitig, Informationen sowohl über den Flüssigkeitsmengendurchfluß MF_Flüssigkeit als auch über den Gasmengendurchfluß MF_Gas eines zweiphasigen Flusses bereitgestellt.
In manchen Fällen kann diese Bestimmung ausreichend sein (314), in welchem Fall das Ausgeben der Durchflüsse des Flüssigkeits- und des Gasbestandteils den Prozeßablauf beenden. Doch in anderen Ausführungen kann die Bestimmung der einzelnen Bestandteildurchflüsse durch Einbeziehen von Informationen über, zum Beispiel, die Leerrohrgeschwindigkeiten des Gas- und des Flüssigkeitsbestandteils, des (der) Flußregime(s) des Flusses, und des Phasenschlupfs, falls ein solcher vorhanden ist, zwischen den Bestandteilen verbessert werden.
Im Besonderen werden die Leerrohrgeschwindigkeiten des Gases und der Flüssigkeit, SV_Gas und SV_Flüssigkeit wie folgt bestimmt. Die Leerrohrgeschwindigkeit SV_Gas des Gases ist als SVGas = MFGas/(ρGas·AT) Gleichung 1definiert, wobei die Größe A_T eine Querschnittfläche des Strömungsrohrs 215 darstellt, die an einem Punkt genommen werden kann, an dem ein Hohlraumanteil gemessen wird. In der gleichen Weise ist eine Leerrohrgeschwindigkeit SV_Flüssigkeit der Flüssigkeit als SVFlüssigkeit = MFFlüssigkeit/(ρFlüssigkeit*AT) Gleichung 2definiert.
Wie in Gleichung 1 und 2 gezeigt stützt sich die Bestimmung der Leerrohrgeschwindigkeiten in diesem Zusammenhang auf die frühere Bestimmung von MF_Gas und MF_Flüssigkeit. Aus der obigen Beschreibung und aus 3 sollte sich verstehen, daß MF_Gas und MF_Flüssigkeit korrigierte oder echte Mengendurchflüsse MF_Gas ^echt und MF_Flüssigkeit ^echt darstellen, da diese Faktoren auf Basis von ρ_echt, α_echt und MF_echt berechnet werden. Als Ergebnis stellen die Leerrohrgeschwindigkeiten SV_Gas und SV_Flüssigkeit korrigierte Werte SV_Gas ^echt und SV_Flüssigkeit ^echt dar. Ferner beziehen sich die Dichtewerte ρ_Gas und ρ_Flüssigkeit wie oben erwähnt auf bekannte Dichten der fraglichen Flüssigkeit und des fraglichen Gases, die in der Dichtekorrekturdatenbank 245 gespeichert sein können. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf Techniken zum Berechnen der korrigierten Dichte ρ_echt ausführlicher besprochen wird, können die Dichtewerte ρ_Gas und ρ_Flüssigkeit als eine Funktion einer bestehenden Temperatur oder eines bestehenden Drucks bekannt sein, wie diese durch den Temperatursensor 220 und den Drucksensor 225 festgestellt werden.
Unter Verwendung der Leerrohrgeschwindigkeiten und anderer bekannter oder berechneter Faktoren, von denen einige in der Flußregimeplandatenbank 280 gespeichert sein können, kann durch das Flußregimebestimmungs/korrektursystem 275 ein einschlägiges Flußregime und/oder ein einschlägiger Phasenschlupf bestimmt werden (318). Sobald die Leerrohrgeschwindigkeiten, das Flußregime, und der Phasenschlupf bekannt sind, können an der korrigierten Rohdichte ρ_echt, dem korrigierten Mengendurchfluß MF_echt und/oder dem korrigierten Hohlraumanteil α_echt weitere Korrekturen vorgenommen werden. Auf diese Weise können, wie in 3 veranschaulicht ist, die Bestandteildurchflüsse MF_Gas und MF_Flüssigkeit bestimmt werden.
Das (die) Flußregime in einem zweiphasigen Flüssigkeit/Gasfluß kann (können) durch Konturen in einem Diagramm beschrieben werden, das die Leerrohrgeschwindigkeit der Flüssigkeit in Bezug auf die Leerrohrgeschwindigkeit des Gases darstellt. Wie gerade beschrieben kann eine Verbesserung der Bestimmungen von ρ_echt, α_echt und/oder MF_echt erhalten werden, indem zuerst ein ungefährer Wert der Durchflüsse der Flüssigkeit und des Gases erstellt wird und dann ein ausführlicheres Modell für das identifizierte Flußregime angewendet wird. Zum Beispiel besteht bei verhältnismäßig niedrigem Gashohlraumanteil GVF und verhältnismäßig hohem Fluß ein Flußregime, in dem sich das durchlüftete Fluid als ein homogenes Fluid mit nur wenig oder keinen Fehlern sowohl bei der Dichte als auch beim Mengendurchfluß verhält. Dies kann trotz eines deutlichen Abfalls der beobachteten Dichte einfach durch Beobachtung der Antriebsverstärkung, die in einer derartigen Einstellung nur wenig oder keinen Anstieg zeigt, als homogener Fluß festgestellt werden, der keine Korrektur benötigt.
4 ist ein Ablaufdiagramm 400, das Techniken zum Bestimmen der Durchflüsse MF_Flüssigkeit und MF_Gas für einen zweiphasigen Fluß veranschaulicht. Das heißt, das Ablaufdia gramm 400 stellt allgemein ein Beispiel für Techniken zum Bestimmen der Durchflüsse für die Flüssigkeit und das Gas (310) dar, wie dies oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde.
In 4 beginnt die Bestimmung der Durchflüsse für die Flüssigkeit und das Gas (310) mit dem Eingeben der Faktoren für die korrigierte Dichte, den Hohlraumanteil und den Mengendurchfluß, ρ_echt, α_echt und MF_echt (402). In einem ersten Vorgang (404) werden die Durchflüsse für die Flüssigkeit und das Gas unter Verwendung von Gleichung 3 und 4 bestimmt (406): MFGas = αecht (ρGas/ρecht)(MFecht) Gleichung 3 MFFlüssigkeit = (1 – αecht)(ρFlüssigkeit/ρecht)(MFecht) Gleichung 4
Gleichung 3 und 4 nehmen an, daß zwischen der Flüssigkeitsphase und der Gasphase keine Schlupfgeschwindigkeit (d.h., kein Phasenschlupf) besteht (d.h., die Durchschnittsgeschwindigkeit der Gasphase, AV_Gas, und die Durchschnittsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsphase, AV_Flüssigkeit, gleich sind). Diese Annahme steht in Einklang mit der Tatsache, daß im ersten Vorgang die Leerrohrgeschwindigkeiten und Flußregime (und daher der Phasenschlupf) nicht bestimmt wurden.
Im zweiten Vorgang und danach (404) wird, vielleicht durch das Flußregimebestimmungs/korrektursystem 275, eine Bestimmung vorgenommen, ob ein Phasenschlupf vorhanden ist (408). Wenn nicht, werden erneut die Gleichungen 3 und 4 verwendet (406) oder endet der Vorgang.
Wenn ein Phasenschlupf vorhanden ist (408), der oben als S = AV_Gas/AV_Flüssigkeit definiert wurde, werden unter Verwendung der Querschnittfläche des Strömungsrohrs 215, A_T, die auch in der Berechung der Leerrohrgeschwindigkeiten in Gleichung 1 und 2 verwendet wurde, die Glieder MF_Gas und MF_Flüssigkeit berechnet (410). Unter Verwendung der gerade gegebenen Definition des Schlupfs S ergibt sich MFGas = ρGas(αechtAT)(AVGas) = ρGas(αechtAT)(S)(AVFlüssigkeit) Gleichung 5 MFFlüssigkeit = ρFlüssigkeit((1 – αecht)AT)(AVFlüssigkeit) Gleichung 6
Da MF_echt = MF_Gas + MF_Flüssigkeit ist, können die Gleichungen 5 und 6 für AV_Flüssigkeit gelöst werden, um Gleichung 7 zu erhalten: AVFlüssigkeit = MFecht/(AT)(ρGasαechtS + ρFlüssigkeit(1 – αecht))) Gleichung 7
Als Ergebnis werden die Durchflüsse der Flüssigkeit und des Gases unter Verwendung von Gleichung 8 und 9 bestimmt (406) MFFlüssigkeit = [ρFlüssigkeit(1 – αecht)/(ρGasαechtS + ρFlüssigkeit(1 – αecht))][MFecht] Gleichung 8 MFGas = MFecht – MFFlüssigkeit Gleichung 9
Wie oben beschrieben bildet Gas, das in eine Flüssigkeit geladen ist, einen zweiphasigen Fluß. Messungen eines derartigen zweiphasigen Flusses mit einem Coriolis-Durchfluß meßgerät führen zu angezeigten Parametern ρ_scheinbar, α_scheinbar und MF_scheinbar für die Dichte, den Hohlraumanteil bzw. den Mengendurchfluß des zweiphasigen Flusses. Aufgrund der Natur des zweiphasigen Flusses in Bezug auf einen Betrieb des Coriolis-Durchflußmeßgeräts sind diese angezeigten Werte um einen vorhersagbaren Faktor unrichtig. Als Ergebnis können die angezeigten Parameter korrigiert werden, um tatsächliche Parameter ρ_echt, α_echt und MF_echt zu erhalten. Diese tatsächlichen, korrigierten Werte können wiederum verwendet werden, um gleichzeitig die einzelnen Durchflüsse der beiden Bestandteile (Gas und Flüssigkeit) zu bestimmen.
5A und 5B sind Diagramme, die einen Prozentfehler bei einer Messung des Hohlraumanteils bzw. des Flüssigkeitsanteils veranschaulichen. In 5A ist der Prozentfehler ein Dichteprozentfehler, der von verschiedenen Gestaltungs- und Betriebsparametern abhängt und sich im Allgemeinen auf die Abweichung der scheinbaren (angezeigten) Dichte von der echten kombinierten Dichte, die in Anbetracht des Prozentsatzes (%) an Gas in der Flüssigkeit erwartet würde, bezieht.
In 5B ist der echte Flüssigkeitsanteil in Bezug auf den angezeigten Flüssigkeitsanteil veranschaulicht. 5B zeigt die Ergebnisse, für die einschlägige Durchflußmeßgerätegestaltung, von mehreren Leitungsgrößen und Durchflüssen. Allgemeiner kann die funktionale Beziehung komplexer sein und sowohl von der Leitungsgröße als auch vom Durchfluß abhängen. In 5B ist eine einfache polynomische Passung gezeigt, die verwendet werden kann, um den scheinbaren Flüssigkeitsanteil zu korrigieren.
Es können andere grafische Darstellungstechniken verwendet werden, zum Beispiel kann der echte Hohlraumanteil in Bezug auf den angezeigten Hohlraumanteil dargestellt werden. Zum Beispiel ist 6 ein Diagramm, das einen Mengendurchflußfehler als eine Funktion eines Abfalls der Dichte für ein Strömungsrohr mit einer bestimmen Ausrichtung und über einen ausgewählten Durchflußbereich zeigt.
7 ist ein Ablaufdiagramm 700, das Techniken zum Korrigieren von Dichtemessungen (304 in 3) veranschaulicht. In 7 beginnt der Vorgang mit einer Eingabe der Art des verwendeten Strömungsrohrs 215 (702), die zum Beispiel enthalten kann, ob da Strömungsrohr 215 gebogen oder gerade ist, wie auch andere einschlägige Tatsachen wie etwa eine Größe oder eine Ausrichtung des Strömungsrohrs 215 enthalten kann.
Als nächstes wird eine gasfreie Dichte der Flüssigkeit, ρ_Flüssigkeit bestimmt (704). Diese Größe kann in der (den) folgenden Berechnung(en) wie auch bei der Sicherstellung, daß andere Faktoren, die die Dichtemessung ρ_scheinbar beeinflussen können, wie etwa die Temperatur, nicht als Hohlraumanteilsauswirkungen interpretiert werden, nützlich sein. In einer Ausführung kann der Benutzer die Flüssigkeitsdichte ρ_Flüssigkeit zusammen mit einer Temperaturabhängigkeit der Dichte direkt eingeben. In einer anderen Ausführung können bekannte Fluida (und ihre Temperaturabhängigkeiten) in der Dichtekorrekturdatenbank 245 gespeichert sein, in welchem Fall der Benutzer ein Fluid mit seiner Bezeichnung eingeben kann. In noch einer anderen Ausführung kann das Durchflußmeßgerät 200 die Flüssigkeitsdichte während einer Zeit eines einphasigen Flüssigkeitsstroms be stimmen und diesen Wert für eine zukünftige Verwendung speichern.
Ein angezeigter Mengendurchfluß MF_scheinbar wird vom Coriolis-Meßgerät abgelesen (706), und dann wird eine angezeigte Dichte ρ_scheinbar vom Coriolis-Meßgerät abgelesen (708). Als nächstes wendet das Dichtekorrektursystem 240 entweder eine theoretische, algorithmische (710) oder eine empirische, tabellarische Korrektur (712) an, um die echte Dichte ρ_echt des Gas/Flüssigkeitsgemischs zu bestimmen. Die Größe ρ_echt kann dann als die korrigierte Dichte ausgegeben werden (714).
Eine algorithmische Dichtekorrektur (710) kann auf Basis der Kenntnis erfolgen, daß die angezeigte Dichte dann, wenn es aus dem normalen Betrieb eines Coriolis-Meßgeräts bei dessen Verwendung zur Messung der Dichte keine Wirkung des zweiphasigen Flusses gäbe, um ein Ausmaß abfallen würde, das aus der den Hohlraumanteil beschreibenden Gleichung abgeleitet wird, die oben hinsichtlich des Volumendurchflusses angegeben ist und hier hinsichtlich der Dichte als Gleichung 10 wiederholt wird: α(%) = [(ρscheinbar – ρFlüssigkeit)/(ρGas – ρFlüssigkeit)] × 100 Gleichung 10
Dies kann verwendet werden, um eine Größe "Abfall der Dichte", oder Δρ, zu definieren, wie in Gleichung 11 gezeigt ist. Δρ = (ρscheinbar – ρFlüssigkeit) = α(%) × (ρGas – ρFlüssigkeit)/100 Gleichung 11
Man beachte, daß Gleichung 11 die Größe Δρ als positiv zeigt, doch könnte diese Größe einfach durch Multiplizieren der rechten Seite der Gleichung mit –1 als ein negativer Abfall gezeigt werden, was zu Gleichung 12 führt: Δρ = (ρFlüssigkeit – ρscheinbar) = α(%) × (ρFlüssigkeit – ρGas)/100 Gleichung 12
Die Größe ρ_Gas kann verglichen mit ρ_Flüssigkeit klein sein, in welchem Fall Gleichung 12 zu Gleichung 13 vereinfacht werden kann: Δρ = (ρFlüssigkeit – ρscheinbar) = α(%) × ρFlüssigkeit Gleichung 13
Wie oben umfassend besprochen werden Dichtemessungen durch ein Coriolis-Meßgerät oder jedwedes schwingende Densitometer vom Meßgerät im Allgemeinen zu gering angegeben und benötigen sie eine Korrektur. Demgemäß können Gleichung 12 und 13 unter einem zweiphasigen Fluß somit verwendet werden, um die folgenden zwei Größen zu definieren: einen korrigierten oder echten Abfall der Dichte, Δρ_echt, und einen angezeigten oder scheinbaren Abfall der Dichte, Δpscheinbar. Unter Verwendung von Gleichung 13 als Beispiel führt dies zu Gleichung 14 und 15: Δρecht = (ρFlüssigkeit – ρecht) = α(%) × ρFlüssigkeit/100 Gleichung 14 Δρscheinbar = (ρFlüssigkeit – ρscheinbar) = α(%) × ρFlüssigkeit/100 Gleichung 15
Es kann eine Beziehung zwischen Δρ_echt und Δρ_scheinbar und dem scheinbaren Mengendurchfluß, MF_scheinbar, wie auch anderen Parametern wie etwa, zum Beispiel, der Antriebsverstärkung, dem Sensorgleichgewicht, der Temperatur, dem Phasenregime usw. abgeleitet oder empirisch bestimmt werden. Diese Beziehung kann wie gezeigt als Δρ_echt = f(MF_scheinbar, Antriebsverstärkung, Sensorgleichgewicht, Temperatur, Phasenregime, und/oder andere Faktoren) ausgedrückt werden.
Als Ergebnis kann die Beziehung im Allgemeinen für jedes Strömungsrohr in jeder Einstellung abgeleitet oder zumindest bewiesen werden. Für ein Modellströmungsrohr, das als Foxboro/Invensys CRFS10-Modellströmungsrohr bekannt ist und hierin so bezeichnet wird, wurde empirisch bestimmt, daß die obige funktionale Beziehung für manche Bedingungen so vereinfacht werden kann, daß sie nur eine Funktion Δρ_scheinbar mit der in Gleichung 16 gezeigten Form ist:
Das Erzwingen der Bedingung, daß beide Seiten von Gleichung 16 null sind, wenn es keine Beziehung des scheinbaren Dichteabfalls gibt, führt zu Gleichung 17:
M hängt im Allgemeinen von der Komplexität der empirischen Beziehung ab, kann aber in vielen Fällen so klein wie 2 (quadratisch) oder 3 (kubisch) sein.
Sobald der echte Abfall der Dichte bestimmt ist, ist es durch erneutes Durcharbeiten der obigen Gleichungen einfach, die echte Gemischdichte ρ_echt wie auch den echten Flüssigkeits- bzw. Gas(hohlraum)anteil abzuleiten (letzteres wird unter Bezugnahme auf 9 ausführlicher besprochen).
Eine tabellarische Korrektur für die Dichte (712) kann verwendet werden, wenn zum Beispiel eine funktionale Beziehung zu komplex oder unbequem anzuwenden ist. In solchen Fällen kann die Kenntnis der Größen Δρ_scheinbar und ΔMF_scheinbar Verwendet werden, um durch Einsetzen einer Tabelle, die die Form einer Tabelle 800 von 8 aufweist, Δρ_echt zu bestimmen.
Die Tabelle 800 kann zum Beispiel eine tabellarische Nachschlagetabelle sein, die zum Beispiel in der Datenbank 245, oder zur Verwendung über mehrere Anwendungen der Tabelle in einem anderen Speicher gespeichert sein kann. Zusätzlich kann die Tabelle während eines Initialisierungsvorgangs bestückt werden, um für eine einzelne Anwendung der Tabelle in der Datenbank 245 gespeichert zu werden.
Es sollte sich verstehen, daß entweder eines oder beides aus der algorithmischen Form und der tabellarischen Form erweitert werden kann, um mehrere Maße wie etwa, zum Beispiel, die Verstärkung, die Temperatur, das Gleichgewicht, oder das Flußregime zu enthalten. Die algorithmische oder die tabellarische Korrektur kann auch erweitert werden, um andere Oberflächenpassungstechniken wie etwa, zum Beispiel, das neuronale Netzwerk, radikale Basisfunktionen, Elemen tarwellenanalysen oder die Hauptbestandteilanalyse zu enthalten.
Als Ergebnis sollte sich verstehen, daß derartige Erweiterungen im Kontext von 3 während des darin beschriebenen Ansatzes ausgeführt werden können. Zum Beispiel kann während eines ersten Vorgangs die Dichte wie oben beschrieben bestimmt werden. Dann kann während eines zweiten Vorgangs, wenn ein Flußregime identifiziert wurde, die Dichte unter Verwendung der Flußregimeinformationen weiter korrigiert werden.
9 ist ein Ablaufdiagramm 900, das Techniken zum Bestimmen von Hohlraumanteilsmessungen (306 in 3) veranschaulicht. In 9 beginnt der Vorgang mit einem Eingeben der vorher bestimmten Flüssigkeits- und Roh(korrigiert) dichten, ρ_Flüssigkeit und ρ_echt (902).
Dann wird eine Dichte des Gases, ρ_Gas, bestimmt (904). Wie bei der Flüssigkeitsdichte ρ_Flüssigkeit gibt es mehrere Techniken zum Bestimmen von ρ_Gas. Zum Beispiel kann ρ_Gas einfach als die Dichte von Luft angenommen werden, die sich im Allgemeinen bei einem bekannten Druck befindet, oder kann sie eine tatsächlich bekannte Dichte des besonderen fraglichen Gases sein. Als anderes Beispiel kann diese bekannte Dichte ρ_Gas einer der obigen Faktoren (d.h., die bekannte Dichte von Luft oder des bestimmten Gases) bei einem tatsächlichen oder berechneten Druck sein, wie er durch den Drucksensor 225 festgestellt wird, und/oder bei einer tatsächlichen oder berechneten Temperatur sein, wie sie durch den Temperatursensor 220 festgestellt wird. Die Temperatur und der Druck können, wie in 2 gezeigt, unter Verwendung ex terner Einrichtungen einschließlich des Temperatursensors 220 und/oder des Drucksensors 225 überwacht werden.
Ferner kann bekannt sein, daß das Gas bestimmte Eigenschaften in Bezug auf Faktoren einschließlich des Drucks, der Temperatur, oder der Verdichtbarkeit aufweist. Diese Eigenschaften können zusammen mit einer Identifikation des Gases eingegeben werden und verwendet werden, um die gegenwärtige Gasdichte ρ_Gas zu bestimmen. Wie bei der (den) Flüssigkeit(en) können im Speicher mehrere Gase gespeichert sein, vielleicht zusammen mit den gerade beschriebenen Eigenschaften, damit ein Benutzer einfach durch namentliches Auswählen des Gases aus einer Liste auf Dichteeigenschaften eines bestimmten Gases zugreifen kann.
Sobald die Faktoren ρ_Flüssigkeit und ρ_Gas bekannt sind, sollte aus Gleichung 10 klar sein, daß der Hohlraumanteil α_echt leicht bestimmt werden kann (906). Dann kann, falls nötig, der Flüssigkeitsanteil einfach durch Berechnen von 1 – α_echt bestimmt werden (908).
Obwohl die obige Besprechung Techniken zum Bestimmen des Hohlraumanteils α_echt auf Basis der Dichte bietet, sollte sich verstehen, daß der Hohlraumanteil durch andere Techniken bestimmt werden kann. Zum Beispiel kann ein angezeigter Hohlraumanteil α_scheinbar direkt durch das Coriolis-Durchflußmeßgerät, vielleicht in Verbindung mit anderen Hohlraumanteilbestimmungssystemen (durch den Hohlraumanteilsensor 235 von 2 vertreten), bestimmt werden und dann auf Basis von empirischen oder abgeleiteten Gleichungen korrigiert werden, um α_echt zu erhalten. In anderen Ausführungen können derartige externe Hohlraumanteilbestimmungs systeme verwendet werden, um eine direkte Messung von α_echt bereitzustellen.
10 ist ein Ablaufdiagramm 1000, das Techniken zum Bestimmen von korrigierten Mengendurchflußmessungen (308 in 3) veranschaulicht. In 10 nimmt das Mengendurchflußkorrektursystem 250 zuerst den vorher berechneten korrigierten Abfall der Dichte Δρ_echt herein (1002), und nimmt es dann einen gemessenen, scheinbaren Mengendurchfluß MF_scheinbar herein (1004).
Das Mengendurchflußkorrektursystem 250 wendet entweder eine tabellarische (1006) oder eine algorithmische Korrektur (1008) an, um den echten Mengendurchfluß MF_echt des Gas/Flüssigkeitsgemischs zu bestimmen. Die Größe MF_echt kann dann als der korrigierte Mengendurchfluß ausgegeben werden (1010).
Beim Anwenden der tabellarischen Korrektur für den Mengendurchfluß (1006) kann die Kenntnis der Größen Δρ_echt und ΔMF_echt verwendet werden, um durch Einsetzen einer Tabelle, die die Form einer Tabelle 1100 von 11 aufweist, MF_echt zu bestimmen.
Die Tabelle 1100 kann so wie die Tabelle 800 zum Beispiel eine Nachschlagetabelle sein, die, zum Beispiel, in der Datenbank 245 oder zur Verwendung über mehrere Anwendungen der Tabelle in einem anderen Speicher gespeichert sein kann. Zusätzlich kann die Tabelle während eines Initialisierungsvorgangs bestückt werden, um für eine einzelne Anwendung der Tabelle in der Datenbank 255 gespeichert zu werden.
Normalisierte Werte MF_{norm_scheinb} und MF_{norm_echt} können anstelle der oben gezeigten tatsächlichen verwendet werden, um mehr als eine Größe eines Coriolis-Durchflußmeßgeräts abzudecken. Außerdem können die Einträge in Form der Korrektur sein, wobei die Korrektur durch Gleichung 18 definiert ist: ΔMF = MFecht – MFscheinbar Gleichung 18
Die Werte in Gleichung 18 sollten als entweder tatsächliche oder normalisierte Werte darstellend verstanden werden.
In einem algorithmischen Ansatz kann die Korrektur für den Mengendurchfluß wie bei der Dichte durch eine theoretische oder eine empirische funktionale Beziehung ausgeführt sein, die im Allgemeinen als in der Form von ΔMF = f(MF_scheinbar, Hohlraumanteil, Antriebsverstärkung, Sensorgleichgeweicht, Temperatur, Phasenregime, und/oder andere Faktoren) seiend verstanden wird.
Für manche Fälle kann die sich die Funktion einfach zu einem Polynom wie zum Beispiel dem in Gleichung 19 gezeigten Polynom vereinfachen:
Für manche Sätze von Bedingungen kann die funktionale Beziehung wie in Gleichung 20 gezeigt eine Kombination aus einem polynomischen und einem exponentiellen Ausdruck sein:
In Gleichung 20 ist d = Δρ_echt und m = f(MF_scheinbar).
In einer Ausführung kann m in Gleichung 20 durch die scheinbare Leerrohrflüssigkeitsgeschwindigkeit SV_Flüssigkeit ersetzt werden, die wie oben beschrieben durch Gleichung 2 als SV_Flüssigkeit = MF_Flüssigkeit/(ρ_Flüssigkeit·A_T) gegeben ist. In diesem Fall sind ρ_Flüssigkeit und der Strömungsrohrquerschnitt A_T bekannte oder eingegebene Parameter, die unter Verwendung zum Beispiel der integrierten Temperaturmeßvorrichtung 220 der digitalen Steuerung/des digitalen Senders 104 einer Echtzeitkorrektur hinsichtlich der Temperatur unterzogen werden können.
Es sollte sich verstehen, daß wie bei der oben besprochenen Dichtekorrektur entweder eines oder beides aus der algorithmischen Form und der tabellarischen Form erweitert werden kann, um mehrere Maße wie etwa, zum Beispiel, die Verstärkung, die Temperatur, das Gleichgewicht, oder das Flußregime zu enthalten. Die algorithmische oder die tabellarische Korrektur kann auch erweitert werden, um andere Oberflächenpassungstechniken wie etwa, zum Beispiel, das neuronale Netzwerk, radiale Basisfunktionen, Elementarwellenanalysen oder die Hauptbestandteilanalyse zu enthalten.
Als Ergebnis sollte sich verstehen, daß derartige Erweiterungen im Kontext von 3 während des darin beschriebe nen Ansatzes ausgeführt werden können. Zum Beispiel kann während eines ersten Vorgangs der Mengendurchfluß wie oben beschrieben bestimmt werden. Dann kann während eines zweiten Vorgangs, wenn ein Flußregime identifiziert wurde, der Mengendurchfluß unter Verwendung der Flußregimeinformationen weiter korrigiert werden.
Alle der obigen funktionalen Beziehungen für den Mengendurchfluß können unter Verwendung des Gasanteils (α) oder des Flüssigkeitsanteils (100 – α) anstelle des Abfalls der Dichte neuformuliert werden, wie in der Tabelle 1100 von 11 gezeigt ist. und obwohl die oben beschriebenen Verfahren von der Kenntnis des korrigierten Dichteabfalls Δρ_echt abhängen, sollte sich verstehen, daß andere Techniken verwendet werden können, um einen angezeigten Mengendurchfluß zu korrigieren. Zum Beispiel sind verschiedenste Techniken zum Korrigieren von Mengendurchflußmessungen eines zweiphasigen Flusses in der US-Patentschrift Nr. 6,505,519 besprochen, die oben verweisend aufgenommen wurde.
Nachdem die Korrekturen der Dichte, des Hohlraumanteils und des Mengendurchflusses zum Zweck, zum Beispiel, der gleichzeitigen Berechnung einzelner Flußbestandteil(phasen)durchflüsse in einem zweiphasigen Fluß oben allgemein besprochen wurden, bieten die nachstehende Besprechung und die entsprechenden Figuren bestimmte Beispiele für Ausführungen dieser Techniken.
12 bis 14 sind Diagramme, die Beispiele für Dichtekorrekturen für eine Anzahl von Strömungsrohren zeigen. Im Besonderen beruhen die Beispiele auf Daten, die von drei senkrechten Wasserströmungsrohren erhalten wurden, wobei die Strömungsrohre einen Durchmesser von 1/2 Zoll, 3/4 Zoll und 1 Zoll aufwiesen.
Genauer wurden die 1/2-Zoll-Daten bei einem Durchfluß von 0,15 kg/sek und einem Durchfluß von 0,30 kg/sek genommen; die 3/4-Zoll-Daten bei einem Durchfluß von 0,50 kg/sek und einem Durchfluß von 1,00 kg/sek genommen; und die 1-Zoll Daten bei einem Durchfluß von 0,50 kg/sek, einem Durchfluß von 0,90 kg/sek, und einem Durchfluß von 1,20 kg/sek genommen. 12 veranschaulicht einen Fehler, e_d, der scheinbaren Dichte des Fluid-Gas-Gemischs (des zweiphasigen Flusses) in Bezug auf den echten Abfall der Dichte des Fluid-Gas-Gemischs, Δρ_echt:
wobei, wie oben, ρ_Flüssigkeit die Dichte der gasfreien Flüssigkeit ist, ρ_echt die echte Dichte des Flüssigkeit-Gas-Gemischs ist, und ρ_scheinbar die scheinbare oder angezeigte Dichte des Flüssigkeit-Gas-Gemischs ist.
In 12 wird die Korrektur hinsichtlich des scheinbaren Abfalls der Gemischdichte, Δρ_scheinbar, wie in Gleichung 23 gezeigt durchgeführt:
In 12 wurde sowohl der scheinbare als auch der echte Abfall der Dichte des Gemischs beim Anpassen der Daten durch Dividieren durch 100 auf Werte zwischen 0 und 1 normalisiert, wobei diese Normalisierung dazu bestimmt ist, die numerische Stabilität des Optimierungsalgorithmus sicherzustellen. Mit anderen Worten handelt es sich beim normalisierten scheinbaren bzw. echten Abfall der Gemischdichte wie in Gleichung 24 gezeigt um den anstatt als ein Prozentsatz vielmehr als ein Verhältnis der Flüssigkeitsdichte ρ_Flüssigkeit definierten scheinbaren bzw. echten Abfall der Gemischdichte:
Die auf Gleichung 17 beruhende Modellformen stellt Gleichung 25 bereit:
In diesem Fall lauten die Koeffizienten a₁ = – 0,51097664273685, a₂ = 1,26939674868129, und a₃ = 0,24072693119420. 13A und 13B veranschaulichen, wie gezeigt, das Modell mit den experimentellen Daten und den Restfehlern. 14A und 14B geben die gleichen Informationen, doch mit jedem Durchfluß gesondert dargestellt.
Zusammengefaßt wird die Korrektur des Abfalls der Dichte im Sender 104 durch Berechnen des scheinbaren Abfalls der Dichte Δρ_scheinbar unter Verwendung des Werts für die scheinbare Dichte ρ_scheinbar und der Flüssigkeitsdichte ρ_Flüssigkeit durchgeführt. Der Wert des scheinbaren Abfalls der Dichte wird normalisiert, um
zu erhalten, so daß, wie oben erklärt, der Abfall der Dichte anstatt als ein Prozentsatz vielmehr als ein Verhältnis berechnet wird. Das (die) Dichtekorrekturmodell(e) kann (können) dann angewendet werden, um den normalisierten korrigierten Abfall der Gemischdichte Δρ normalisiert / echt zu erhalten. Schließlich wird dieser Wert entnormalisiert, um den korrigierten Abfall der Dichte Δρ_echt = 100·Δρ normalisiert / echt zu erhalten. Natürlich ist die letzte Berechnung nicht notwendig, wenn der korrigierte Abfall der Gemischdichte Δρ_echt anstatt als ein Prozentsatz vielmehr als ein Verhältnis des echten Werts definiert ist.
15 bis 20 sind Diagramme, die Beispiele für Mengendurchflußkorrekturen für eine Anzahl von Strömungsrohren zeigen. Im Besonderen beruhen die Beispiele auf Daten, die von drei senkrechten Wasserströmungsrohren erhalten wurden, wobei die Strömungsrohre einen Durchmesser von 1/2 Zoll, 3/4 Zoll und 1 Zoll aufwiesen. Genauer wurden die 1/2-Zoll-Daten bei einem Durchfluß von 0,15 kg/sek und einem Durchfluß von 0,30 kg/sek genommen; die 3/4-Zoll-Daten bei einem Durchfluß von 0,50 kg/sek und einem Durchfluß von 1,00 kg/sek genommen; und die 1-Zoll Daten bei achtzehn Durchflüssen zwischen 0,30 kg/sek und 3,0 kg/sek genommen, wobei der maximale Abfall der Dichte ungefähr 30 % betrug.
15A und 15B veranschaulichen scheinbare Mengendurchflußfehler für die Daten, die verwendet wurden, um das Modell in Bezug auf den korrigierten Abfall der Gemischdichte Δρ_echt und die normalisierte Leerrohrfluidgeschwindigkeit anzupassen; d.h., die scheinbaren Mengendurchflußfehlerkurven pro Flußleitung zusammen mit einer Streudarstellung des scheinbaren Mengendurchflußfehlers in Bezug auf den korrigierten Abfall der Dichte Δρ_echt und die wie in Gleichung 26 gezeigte normalisierte echte Leerrohrfluidgeschwindigkeit ν_n.
wobei m_t der echte Fluidmengendurchfluß, d.h., der Wert des unabhängig gemessenen Mengendurchflusses ist, ρ_Flüssigkeit die Flüssigkeitsdichte ist, A_T die Strömungsrohrquerschnittfläche ist, und ν_max der höchste Wert für die Leerrohrfluidgeschwindigkeit (hier als 12 betrachtet) ist, so daß ν_m.das Verhältnis der echten Leerrohrfluidgeschwindigkeit vom gesamten Bereich des Strömungsrohrs 215 angibt. In diesen Beispielen sind sowohl der Abfall der Gemischdichte als auch die Leerrohrfluidgeschwindigkeit vor der Anpassung an das Modell zwischen 0 und 1 normalisiert, um eine numerische Stabilität für den Modelloptimierungsalgorithmus sicherzustellen.
16 veranschaulicht scheinbare Mengendurchflußfehler in Bezug auf den korrigierten Abfall der Gemischdichte und die normalisierte scheinbare Leerrohrfluidgeschwindigkeit mit Sicherheitsgrenzen für den Korrekturmodus. Das heißt, 16 gibt die Streudarstellung der scheinbaren Mengendurchflußfehler in Bezug auf den korrigierten Abfall der Dichte und, dieses Mal, die normalisierte scheinbare Leerrohrfluidgeschwindigkeit
wobei m der scheinbare Fluidmengendurch fluß (d.h., wie durch den Sender 104 gemessen) ist. Über die Darstellung sind die Grenzen gelegt, die den sicheren Bereich für das Modell definieren, d.h., den Bereich, für den erwartet wird, daß das Modell eine Genauigkeit ergibt, die jener für die Datenanpassung ähnlich ist. Unter Verwendung dieser Nomenklatur ist der scheinbare Mengendurchflußfehler e durch
gegeben.
Die Modellformel für diese Situation ist als Gleichung 27 gezeigt:
ist, wobei in Gleichung 27 und 28 dd_cn der normalisierte korrigierte Abfall der Gemischdichte ist, und ν_n die norma lisierte scheinbare Leerrohrgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist.
In diesem Fall lauten die Koeffizienten a₁ = – 4,78998578570465, a₂ = 4,20395000016874, a₃ = – 5,93683498873342, a₄ = 12,03484566235777, a₅ = – 7,70049487145105, a₆ = 0,69537907794202, a₇ = – 0,52153213037389, a₈ = 0,36423791515369, und a₉ = 0,16674339233364.
17 veranschaulicht ein Streudiagramm für die Modellreste zusammen mit der Modellformel und Koeffizienten; d.h., zeigt Modellreste in Bezug auf den korrigierten Abfall der Gemischdichte und die normalisierte echte Fluidgeschwindigkeit. 18A bis 18D und 19A bis 19D geben die Modellrestfehler für den gesamten Datensatz an, der verwendet wird, um das Modell bzw. die tatsächlichen Daten allein anzugeben. Schließlich veranschaulichen 20A und 20B die Modelloberfläche sowohl interpolierend als auch extrapolierend außerhalb des sicheren Passungsbereichs. Aus 16, 20A, und 20B sollten die Grenzen für den scheinbaren Mengendurchfluß (Leerrohrflüssigkeitsgeschwindigkeit) und des Abfalls der Dichte verstanden werden.
Zusammenfassend wird die Mengendurchflußkorrektur im Sender 104 in diesem Beispiel durch Berechnen eines scheinbaren Abfalls der Dichte, seiner Korrektur unter Verwendung des (der) oben beschriebenen Verfahren(s), und Normalisieren des sich ergebenden Werts durch Dividieren durch 100 (oder Verwenden des erhaltenen normalisierten korrigierten Abfalls der Dichte aus dem Dichtemodell) unternommen. Dann wird eine normalisierte Leerrohrfluidgeschwindigkeit ν_n berechnet, und wird das Modell angewendet, um eine Schätzung des normalisierten Mengendurchflußfehlers e_n zu erhalten, wobei dieser Wert den Fehler des scheinbaren Mengendurchflusses als ein Verhältnis des echten Mengendurchflusses angibt. Der erhaltene Wert kann durch Multiplizieren mit 100 entnormalisiert werden, um dadurch den Mengendurchflußfehler als einen Prozentsatz des echten Mengendurchflusses zu erhalten. Schließlich kann der scheinbare Mengendurchfluß mit dem entnormalisierten Mengendurchflußfehler
korrigiert werden.
Wie man verstehen wird, weist die obige Beschreibung einen weiten Bereich von Anwendungen auf, um die Meß- und Korrekturgenauigkeit eines Coriolis-Meßgeräts während zweiphasiger Flußbedingungen zu verbessern. Im Besonderen sind die oben beschriebenen Techniken besonders bei Meßanwendungen nützlich, bei denen der Mengendurchfluß der Flüssigkeitsphase und der Mengendurchfluß der Gasphase bis zu einem hohen Grad an Genauigkeit gemessen und/oder korrigiert werden muß. Eine beispielhafte Anwendung ist die Messung des Mengendurchflusses der Flüssigkeitsphase und die Messung des Mengendurchflusses der Gasphase in Öl- und Gasherstellungsumgebungen.
Die obige Besprechung wurde im Kontext des digitalen Durchflußmeßgeräts von 2 geboten. Es sollte sich jedoch verstehen, daß jedes beliebige schwingende oder oszillierende Densitometer oder Durchflußmeßgerät, analog oder digital, das fähig ist, einen mehrphasigen Fluß zu messen, der zu einem bestimmten Prozentsatz eine Gasphase enthält, verwendet werden kann. Das heißt, einige Durchflußmeßgeräte sind nur fähig, Prozeßfluida, die eine Gasphase enthalten, zu messen, wenn diese Gasphase auf einen kleinen Prozent satz des gesamten Prozeßfluids wie etwa, zum Beispiel, weniger als 5 % beschränkt ist. Andere Durchflußmeßgeräte, wie etwa das (die) oben angeführte(n) digitale(n) Durchflußmeßgerät(e), sind sogar dann betriebsfähig, wenn der Gashohlraumanteil 40 % oder mehr erreicht.
Viele der oben angegebenen Gleichungen und Berechnungen sind hinsichtlich der Dichte, des Mengendurchflusses, und/oder des Hohlraumanteils angegeben. Es sollte sich jedoch verstehen, daß unter Verwendung von Abänderungen dieser Parameter die gleichen oder ähnliche Ergebnisse erreicht werden können. Zum Beispiel kann anstelle des Mengendurchflusses ein Volumendurchfluß verwendet werden. Zusätzlich kann anstelle des Hohlraumanteils der Flüssigkeitsanteil verwendet werden.
Es wurde eine Anzahl von Ausführungen beschrieben. Dennoch wird sich verstehen, daß verschiedenste Abwandlungen vorgenommen werden können. Demgemäß liegen andere Ausführungen innerhalb des Umfangs der nachstehenden Ansprüche.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Durchflußmeßgerät (200) offenbart. Das Durchflußmeßgerät (200) umfaßt ein schwingfähiges Strömungsrohr (215) und einen an das Strömungsrohr (215) angeschlossenen Treiber (210) auf, der dazu betriebsfähig ist, dem Strömungsrohr (215) eine Bewegung zu verleihen. Ein Sensor (205) ist an das Strömungsrohr (215) angeschlossen und ist dazu betriebsfähig, die Bewegung des Strömungsrohrs (215) abzufühlen und ein Sensorsignal zu erzeugen. Eine Steuerung (104) ist angeschlossen, um das Sensorsignal zu erhalten. Die Steuerung (104) ist dazu betriebsfähig einen ersten Durchfluß einer ersten Phase in einem zweiphasigen Fluß durch das Strömungsrohr zu bestimmen, und einen zweiten Durchfluß einer zweiten Phase im zweiphasigen Fluß zu bestimmen.

Claims

Durchflußmeßgerät, aufweisend, ein schwingfähiges Strömungsrohr; einen Treiber, der an das Strömungsrohr angeschlossen ist und dazu betriebsfähig ist, dem Strömungsrohr eine Bewegung zu verleihen; einen Sensor, der an das Strömungsrohr angeschlossen ist und dazu betriebsfähig ist, die Bewegung des Strömungsrohrs abzufühlen und ein Sensorsignal zu erzeugen; und eine Steuerung bzw. Regelung, die angeschlossen ist, um das Sensorsignal zu erhalten, und dazu betriebsfähig ist, einen ersten Durchfluß einer ersten Phase in bzw. innerhalb einem zweiphasigen Fluß durch das Strömungsrohr zu bestimmen, und einen zweiten Durchfluß einer zweiten Phase in bzw. innerhalb des zweiphasigen Flusses zu bestimmen.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die erste Phase ein Gas umfaßt und die zweite Phase eine Flüssigkeit umfaßt.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, eine durch das Durchflußmeßgerät festgestellte scheinbare Dichte des zweiphasigen Flusses aufzunehmen und eine korrigierte Dichte des zweiphasigen Flusses auszugeben.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 3, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, die scheinbare Dichte auf Basis einer theoretischen Beziehung zwischen der scheinbaren Dichte und der korrigierten Dichte zu korrigieren.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 3, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, die scheinbare Dichte auf Basis einer empirischen Beziehung zwischen der scheinbaren Dichte und der korrigierten Dichte zu korrigieren.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 3, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, die scheinbare Dichte auf Basis einer Tabelle, die Beziehungen zwischen der scheinbaren Dichte und der korrigierten Dichte speichert, zu korrigieren.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, einen durch das Durchflußmeßgerät festgestellten scheinbaren Mengendurchfluß des zweiphasigen Flusses aufzunehmen und einen korrigierten Mengendurchfluß des zweiphasigen Flusses auszugeben.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 7, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, die scheinbare Massen- bzw. Mengendurchflußrate auf Basis einer theoretischen Beziehung zwischen der scheinbaren Massen- bzw. Mengendurchflußrate und dem korrigierten Mengendurchfluß zu korrigieren.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 7, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, den scheinbaren Mengendurchfluß auf Basis einer empirischen Beziehung zwischen dem scheinbaren Mengendurchfluß und dem korrigierten Mengendurchfluß zu korrigieren.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, einen durch das Durchflußmeßgerät festgestellten scheinbaren Anteil der ersten Phase des zweiphasigen Flusses, der eine Menge der ersten Phase im zweiphasigen Fluß definiert, aufzunehmen und einen korrigierten Anteil der ersten Phase des zweiphasigen Flusses auszugeben.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, einen Anteil der ersten Phase des zweiphasigen Flusses, der durch einen außerhalb des Durchflußmeßgeräts befindlichen Phasenanteilsensor festgestellt wird, aufzunehmen.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, die erste Durchflußrate und die zweite Durchflußrate auf Basis von korrigierten Werten für eine festgestellte Dichte und eine festgestellte Mengendurchflußrate des zweiphasigen Flusses zu bestimmen.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 12, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, die erste Durchflußrate und die zweite Durchflußrate auf Basis eines korrigierten Werts für einen festgestellten Anteil der ersten Phase, der eine Menge der ersten Phase im zweiphasigen Fluß definiert, zu bestimmen.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, die erste Durchflußrate und die zweite Durchflußrate auf Basis der Dichten der ersten Phase bzw. der zweiten Phase zu bestimmen.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, auf Basis der ersten Durchflußrate bzw. der zweiten Durchflußrate eine erste Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit der ersten Phase und eine zweite Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit der zweiten Phase zu bestimmen.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 15, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, auf Basis der ersten Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit einen Durchfluss-Betriebszustand bzw. -Regime des zweiphasigen Flusses zu bestimmen.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 16, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, auf Basis einer Durchschnittsgeschwindigkeit der ersten Phase und einer Durchschnittsgeschwindigkeit der zweiten Phase eine Schlupfgeschwindigkeit zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase zu bestimmen.
Durchflußmeßgerät nach Anspruch 17, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, auf Basis der ersten und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit, des bestimmten Durchfluss-Betriebszustands oder der Schlupfgeschwindigkeit, Korrekturen für die erste Durchflußrate und die zweite Durchflußrate bereitzustellen, um dadurch eine korrigierte erste Durchflußrate und eine korrigierte zweite Durchflußrate zu erhalten.
Verfahren, aufweisend: Bestimmen einer Rohdichte bzw: scheinbaren Dichte eines zweiphasigen Durchflusses durch ein Strömungsrohr, wobei der zweiphasige Fluß eine erste Phase und eine zweite Phase enthält; Bestimmen einer Rohmassendurchflußrate des zweiphasigen Flusses; und Bestimmen einer ersten Massendurchflußrate der ersten Phase auf Basis der Rohdichte bzw. scheinbaren Dichte und der Rohmassendurchflußrate.
Verfahren nach Anspruch 19, umfassend das Bestimmen einer zweiten Massendurchflußrate der zweiten Phase auf Basis der Rohdichte und der Rohmassendurchflußrate.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Bestimmen der Rohdichte Folgendes umfaßt: Bestimmen einer scheinbaren Rohdichte des zweiphasigen Flusses; und Korrigieren der scheinbaren Rohdichte, um die Rohdichte zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Korrigieren der scheinbaren Rohdichte das Eingeben der scheinbaren Rohdichte in eine theoretische Beziehung umfaßt, die die scheinbare Rohdichte mit einer korrigierten Roh dichte in Zusammenhang bringt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Korrigieren der scheinbaren Rohdichte das Eingeben der scheinbaren Rohdichte in eine empirische Beziehung umfaßt, die die scheinbare Rohdichte mit einer korrigierten Rohdichte in Zusammenhang bringt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Korrigieren der scheinbaren Rohdichte das Eingeben einer ersten Dichte der ersten Phase umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 24, umfassend das Bestimmen eines Anteils der ersten Phase des zweiphasigen Flusses auf Basis der Rohdichte, der ersten Dichte der ersten Phase und einer zweiten Dichte der zweiten Phase.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Bestimmen der ersten Massendurchflußrate der ersten Phase das Bestimmen der ersten Massendurchflußrate auf Basis des Anteils der ersten Phase und der ersten Dichte umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 20, umfassend das Bestimmen einer ersten Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit der ersten Phase und einer zweiten Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit der zweiten Phase auf Basis der ersten Massendurchflußrate bzw. der zweiten Massendurchflußrate.
Verfahren nach Anspruch 27, umfassend das Bestimmen eines Durchfluss-Betriebszustands bzw. -Regimes des zweiphasigen Flusses auf Basis der ersten Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 28, umfassend das Bestimmen einer Schlupfgeschwindigkeit zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase auf Basis einer Durchschnittsgeschwindigkeit der ersten Phase und einer Durchschnittsgeschwindigkeit der zweiten Phase.
Verfahren nach Anspruch 29, umfassend das Bereitstellen von Korrekturen für die erste Durchflußrate und die zweite Durchflußrate auf Basis der ersten und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit, des bestimmten Durchfluss-Betriebszustands oder der Schlupfgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die erste Phase ein Gas enthält und die zweite Phase eine Flüssigkeit enthält.
Durchflußmeßgerätsteuerung bzw. -regelung, aufweisend ein Dichtekorrektursystem, das dazu betriebsfähig ist, eine scheinbare Dichte eines zweiphasigen Flusses aufzunehmen und eine korrigierte Dichte des zweiphasigen Flusses auszugeben, wobei der zweiphasige Fluß eine erste Phase und eine zweite Phase enthält; ein Massendurchflußratenkorrektursystem, das dazu betriebsfähig ist, eine scheinbare Massendurchflußrate des zweiphasigen Flusses aufzunehmen und eine korrigierte Massendurchflußrate des zweiphasigen Flusses auszugeben; und ein Bestimmungssystem einer Durchflusskomponente einer Massendurchflussrate, das dazu betriebsfähig ist, auf Basis der korrigierten Dichte und der korrigierten Massendurchflußrate eine ersten Massendurchflußrate der ersten Phase zu bestimmen.
Durchflußmeßgerätsteuerung nach Anspruch 32, wobei das Bestimmungssystem einer Durchflusskomponente einer Massendurchflussrate dazu betriebsfähig ist, auf Basis der korrigierten Dichte und des korrigierten Mengendurchflusses einen zweiten Mengendurchfluß der zweiten Phase zu bestimmen.
Durchflußmeßgerätsteuerung nach Anspruch 33, wobei die erste Phase eine Flüssigkeit enthält und die zweite Phase ein Gas enthält.
Durchflußmeßgerätsteuerung nach Anspruch 34, umfassend ein Phasenanteilsbestimmungssystem, das dazu betriebsfähig ist, um einen korrigierten Phasenanteil des zweiphasigen Flusses zu bestimmen, wobei das Bestimmungssystem einer Durchflusskomponente einer Massendurchflussrate dazu betriebsfähig ist, den ersten Mengendurchfluß und den zweiten Mengendurchfluß auf Basis des korrigierten Phasenanteils zu bestimmen.
Durchflußmeßgerätsteuerung nach Anspruch 35, wobei das Phasenanteilsbestimmungssystem ein Hohlraum- bzw. Fehlstellenanteilsbestimmungssystem ist, das eine Menge des Gases im zweiphasigen Fluß bestimmt.
Durchflußmeßgerätsteuerung nach Anspruch 34, umfassend ein Leerrohrgeschwindigkeitsbestimmungssystem bzw. Anströmungsgeschwindigkeitsbestimmungssystem, das dazu betriebsfähig ist, eine erste Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit der ersten Phase und eine zweite Leerrohrgeschwindigkeit bzw. Anströmungsgeschwindigkeit der zweiten Phase zu bestimmen.
Durchflußmeßgerätsteuerung nach Anspruch 37, wobei die Durchflußmeßgerätsteuerung ein Durchfluss-Betriebszustands-Bestimmungssystem umfaßt, das dazu betriebsfähig ist, einen Durchfluss-Betriebszustand bzw. -Regime des zweiphasigen Flusses zu bestimmen.
Durchflußmeßgerätsteuerung nach Anspruch 38, wobei das Durchfluss-Betriebszustands-Bestimmungssystem ferner dazu betriebsfähig ist, eine Phasenschlupfgeschwindigkeit in Bezug auf eine Durchschnittsgeschwindigkeit der ersten Phase und eine Durchschnittsgeschwindigkeit der zweiten Phase zu bestimmen.
Durchflußmeßgerätsteuerung nach Anspruch 39, wobei das Bestimmungssystem einer Durchflusskomponente einer Massendurchflussrate dazu betriebsfähig ist, die Bestimmung der ersten Massendurchflußrate und der zweiten Massendurchflußrate auf Basis der ersten und der zweiten Leerrohrgeschwindigkeit bzw Anströmungsgeschwindigkeit, des Durchfluss-Betriebszustands oder der Phasenschlupfgeschwindigkeit zu verbessern.