獲得在參考溫度下的流動(dòng)流體粘度的儀表電子設(shè)備和方法
【專利說(shuō)明】獲得在參考溫度下的流動(dòng)流體粘度的儀表電子設(shè)備和方法
[0001]發(fā)明背景
1.
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于獲得流動(dòng)流體粘度的儀表電子設(shè)備和方法，且更具體地涉及用于獲得在預(yù)定參考溫度下的流動(dòng)流體粘度的儀表電子設(shè)備和方法。
[0002]2.問(wèn)題的陳述
振動(dòng)傳感器例如振動(dòng)密度計(jì)和振動(dòng)粘度計(jì)一般通過(guò)檢測(cè)振動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)來(lái)操作，振動(dòng)元件在待測(cè)量的流體材料存在時(shí)振動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)處理從與振動(dòng)元件相關(guān)的運(yùn)動(dòng)換能器接收的測(cè)量信號(hào)來(lái)確定與流體材料相關(guān)的特性例如密度、粘度、溫度等。振動(dòng)元件系統(tǒng)的振動(dòng)模式通常由振動(dòng)元件和流體材料的組合的質(zhì)量、硬度和阻尼特性影響。
[0003]除了直接測(cè)量在處理溫度下的工藝流體的粘度以外，精煉廠應(yīng)用可能需要確定在參考溫度下的粘度的能力，因?yàn)榱黧w粘度可隨著溫度而改變。粘度對(duì)溫度的敏感性對(duì)于一些流體可能高于對(duì)于其它流體。
[0004]已廣泛米用使用Ubbelohde-Walther的插入功能的ASTM D341標(biāo)準(zhǔn)，以用于確定在有限范圍內(nèi)的任何溫度下的石油油料或液態(tài)烴的運(yùn)動(dòng)粘度。ASTM D341方程具有在粘度可在參考溫度下被計(jì)算之前必須找到的兩個(gè)常數(shù)A和B。作為描述溫度粘度行為的數(shù)學(xué)模型，ASTM D341方程特別適合于烴流體或混合物。
[0005]用于計(jì)算參考溫度粘度的一種現(xiàn)有技術(shù)方法使用ASTM D341方程連同包括熱交換器的雙粘度計(jì)。雙粘度計(jì)測(cè)量在兩個(gè)不同的溫度下的工藝流體的粘度，并從而確定常數(shù)A和B。可接著使用該兩個(gè)常數(shù)對(duì)中間溫度計(jì)算粘度。
[0006]然而現(xiàn)有技術(shù)雙粘度計(jì)和熱交換器方法具有缺點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)雙粘度計(jì)和熱交換器方法是復(fù)雜的。熱交換器可能需要額外的空間。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)雙粘度計(jì)和熱交換器方法是昂貴的。在一些應(yīng)用中，雙粘度計(jì)和熱交換器的成本以及安裝成本可能太大而說(shuō)不過(guò)去。
[0008]本發(fā)明的方面
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，用于獲得在預(yù)定參考溫度下的流動(dòng)流體粘度的儀表電子設(shè)備包括:
接口，其配置成交換通信；
存儲(chǔ)系統(tǒng)，其配置成存儲(chǔ)預(yù)定參考溫度、測(cè)量流體粘度、測(cè)量流體溫度、以及在流動(dòng)流體溫度的預(yù)定范圍內(nèi)使溫度與粘度相關(guān)的溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)；以及
處理系統(tǒng)，其耦合到接口和存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中處理系統(tǒng)配置成獲得測(cè)量流體溫度、獲得測(cè)量流體粘度并使用測(cè)量流體粘度和溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)生成參考溫度粘度，其中生成的參考溫度粘度對(duì)應(yīng)于預(yù)定參考溫度。
[0009]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)在流動(dòng)流體溫度的預(yù)定范圍內(nèi)使溫度與兩個(gè)或更多流動(dòng)流體的粘度相關(guān)。
[0010]優(yōu)選地，使用振動(dòng)傳感器來(lái)獲得測(cè)量流體粘度和測(cè)量流體溫度中的一個(gè)或兩個(gè)。
[0011]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)包括多項(xiàng)式方程。
[0012]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)包括預(yù)定多項(xiàng)式階次的多項(xiàng)式方程。
[0013]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)包括被存儲(chǔ)為數(shù)學(xué)方程的關(guān)系表達(dá)式。
[0014]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)包括被存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系表達(dá)式。
[0015]優(yōu)選地，存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)兩個(gè)或更多參考流動(dòng)流體曲線和預(yù)定多項(xiàng)式階次，其中處理系統(tǒng)配置成獲得預(yù)定多項(xiàng)式階次并根據(jù)兩個(gè)或更多參考流動(dòng)流體曲線、測(cè)量流體溫度、預(yù)定參考溫度和預(yù)定多項(xiàng)式階次來(lái)創(chuàng)建溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，獲得在預(yù)定參考溫度下的流動(dòng)流體粘度的方法包括: 獲得測(cè)量流體溫度；
獲得測(cè)量流體粘度；以及
使用測(cè)量流體粘度和在流體溫度的預(yù)定范圍內(nèi)使溫度與粘度相關(guān)的溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)來(lái)生成參考溫度粘度，其中生成的參考溫度粘度對(duì)應(yīng)于預(yù)定參考溫度。
[0017]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)在流動(dòng)流體溫度的預(yù)定范圍內(nèi)使溫度與兩個(gè)或更多流動(dòng)流體的粘度相關(guān)。
[0018]優(yōu)選地，使用振動(dòng)傳感器來(lái)獲得測(cè)量流體粘度和測(cè)量流體溫度中的一個(gè)或兩個(gè)。
[0019]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)包括多項(xiàng)式方程。
[0020]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)包括預(yù)定多項(xiàng)式階次的多項(xiàng)式方程。
[0021]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)包括被存儲(chǔ)為數(shù)學(xué)方程的關(guān)系表達(dá)式。
[0022]優(yōu)選地，溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)包括被存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系表達(dá)式。
[0023]優(yōu)選地，根據(jù)兩個(gè)或更多參考流動(dòng)流體曲線使用曲線擬合來(lái)生成溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)。
[0024]優(yōu)選地，該方法還包括如下的預(yù)備步驟:獲得待使用的預(yù)定多項(xiàng)式階次并根據(jù)兩個(gè)或更多參考流動(dòng)流體曲線、測(cè)量流體溫度、預(yù)定參考溫度和預(yù)定多項(xiàng)式階次來(lái)創(chuàng)建溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)。
[0025]優(yōu)選地，該方法還包括下列預(yù)備步驟:測(cè)量在兩個(gè)或更多溫度下的特定流動(dòng)流體的粘度以創(chuàng)建特定流動(dòng)流體的兩個(gè)或更多溫度-粘度數(shù)據(jù)點(diǎn)，處理兩個(gè)或更多流動(dòng)流體并累積兩個(gè)或更多流動(dòng)流體的多個(gè)溫度-粘度數(shù)據(jù)點(diǎn)以創(chuàng)建兩個(gè)或更多流動(dòng)流體曲線，獲得待使用的預(yù)定多項(xiàng)式階次，以及根據(jù)兩個(gè)或更多參考流動(dòng)流體曲線、測(cè)量流體溫度、預(yù)定參考溫度和預(yù)定多項(xiàng)式階次來(lái)創(chuàng)建溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]相同的參考數(shù)字在所有附圖上表示相同的元件。附圖并不一定按比例。
[0027]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的振動(dòng)傳感器。
[0028]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的振動(dòng)叉?zhèn)鞲衅鳌?br>[0029]圖3是圖2的音叉結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)曲線的圖。
[0030]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于獲得在預(yù)定參考溫度下的流動(dòng)流體粘度的振動(dòng)傳感器的儀表電子設(shè)備。
[0031]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的生成溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
[0032]圖6是可用于生成溫度-粘度關(guān)系數(shù)據(jù)的多個(gè)參考流動(dòng)流體曲線的圖。
[0033]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的獲得在預(yù)定參考溫度下的流動(dòng)流體粘度的方法的流程圖。
[0034]圖8示出在兩個(gè)不同的溫度下的粘度的曲線擬合的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1-8和下面的描述描繪特定的示例以教導(dǎo)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員如何形成和使用本發(fā)明的最佳模式。為了教導(dǎo)創(chuàng)造性原理的目的，一些常規(guī)方面已經(jīng)被簡(jiǎn)化或省略。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的來(lái)自這些示例的變化。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，下面描述的特征可以用各種方式組合以形成本發(fā)明的多個(gè)變化。因此，本發(fā)明不限于下面描述的特定示例，而是僅僅受到權(quán)利要求及其等同物的限制。
[0036]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的振動(dòng)傳感器5。振動(dòng)傳感器5可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)引線100耦合到儀表電子設(shè)備20。振動(dòng)傳感器5和儀表電子設(shè)備20可操作來(lái)提供流體測(cè)量。振動(dòng)傳感器5和儀表電子設(shè)備20可提供流體測(cè)量，其包括包含流動(dòng)或不流動(dòng)流體的流體的流體密度和流體粘度中的一個(gè)或多個(gè)。粘度是液體流動(dòng)的阻力的度量。粘度測(cè)量在工業(yè)工藝控制和OEM應(yīng)用的領(lǐng)域中可包括重要的流體測(cè)量。典型的振動(dòng)粘度儀表根據(jù)振動(dòng)元件原理來(lái)操作。振動(dòng)傳感器5和儀表電子設(shè)備20可另外提供包括流體質(zhì)量流速率、流體體積流速率和/或流體溫度的流體測(cè)量。這個(gè)列表并不是詳盡的，且振動(dòng)傳感器5可測(cè)量或確定其它流體特性。
[0037]流體可包括液體。流體可包括氣體。替代地，流體可包括多相流體，例如包括夾帶氣體、夾帶固體、多個(gè)液體或其組合的液體。
[0038]振動(dòng)傳感器5可安裝在管子或?qū)Ч苤小Ｕ駝?dòng)傳感器5可安裝在罐或容器或用于盛裝流體的結(jié)構(gòu)中。振動(dòng)傳感器5可安裝在歧管或用于引導(dǎo)流體流動(dòng)的類似結(jié)構(gòu)中。
[0039]在一些實(shí)施例中，振動(dòng)傳感器5可包括振動(dòng)叉?zhèn)鞲衅?。替代地，在其它?shí)施例中，振動(dòng)傳感器5可包括振動(dòng)導(dǎo)管傳感器。在一些實(shí)施例中，振動(dòng)傳感器5可包括振動(dòng)密度計(jì)5或振動(dòng)粘度計(jì)5。替代地，振動(dòng)傳感器5可包括科里奧利質(zhì)量流量計(jì)5。
[0040]儀表電子設(shè)備20可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)引線100向振動(dòng)傳感器5提供電功率。儀表電子設(shè)備20可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)引線100控制振動(dòng)傳感器5的操作。例如，儀表電子設(shè)備20可生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)并向振動(dòng)傳感器5供應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中振動(dòng)傳感器5使用驅(qū)動(dòng)信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)部件中生成振動(dòng)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)可控制振動(dòng)振幅。驅(qū)動(dòng)信號(hào)可控制振動(dòng)頻率。驅(qū)動(dòng)信號(hào)可控制振動(dòng)持續(xù)時(shí)間和/或振動(dòng)計(jì)時(shí)。
[0041]儀表電子設(shè)備20可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)引線100從振動(dòng)傳感器5接收一個(gè)或多個(gè)測(cè)量信號(hào)。儀表電子設(shè)備20還可耦合到通信路徑26。儀表電子設(shè)備20可通過(guò)通信路徑26傳遞一個(gè)或多個(gè)測(cè)量信號(hào)。儀表電子設(shè)備20可處理所接收的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量信號(hào)以生成一個(gè)或多個(gè)測(cè)量值，并可通過(guò)通信路徑26傳遞一個(gè)或多個(gè)測(cè)量值。
[0042]此外，儀表電子設(shè)備20可通過(guò)通信路徑26接收信息。儀表電子設(shè)備20可通過(guò)通信路徑26接收命令、更新、操作值或操作值變化和/或編程更新或變化。
[0043]儀表電子設(shè)備20可處理一個(gè)或多個(gè)測(cè)量信號(hào)以確定所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的頻率。頻率可包