BRPI0722146A2 - Medidor de fluxo vibratório, e, método para determinar uma temperatura de fluido derivada... - Google Patents
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Description
I "MEDIDOR DE FLUXO VIBRATÓRIO, E, MÉTODO PARA DETERMINAR UMA TEMPERATURA DE FLUIDO DERIVADA Tf.deriv DE UM MATERIAL FLUIDO EM UM MEDIDOR DE FLUXO VIBRATÓRIO"
Antecedentes da Invenção
I. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um medidor de fluxo vibratório e método, e mais particularmente, a um medidor de fluxo vibratório e método para determinar uma temperatura de fluido de um material fluido.
2. Descrição do Problema
Sensores de condutos vibrantes, tais como medidores de fluxo mássico Coriolis e densitômetros vibrantes, tipicamente operam detectando movimento de um conduto vibrante que contém um material fluente. Propriedades associadas com o material no conduto, tais como fluxo mássico, 15 densidade e semelhantes, podem ser determinadas processando sinais de medição recebidos a partir de transdutores de movimento associados com o conduto. Os modos de vibração do sistema cheio com material vibrante geralmente são afetados pelas características combinadas de massa, rigidez e amortecimento do conduto de contenção e o material contido no mesmo.
Um medidor de fluxo mássico Coriolis típico inclui um ou mais
condutos que são conectados em linha em um duto ou outro sistema de transporte e transporta material, por exemplo, fluidos, pastas fluidas e semelhantes, no sistema. Cada conduto pode ser visto como tendo um conjunto de modos de vibração naturais, incluindo por exemplo, modos de flexão 25 simples, torsional, radial, e acoplados. Em uma aplicação típica de medição de fluxo mássico Coriolis, um conduto é agitado um ou mais modos de vibração à medida que um material flui através do conduto, e movimento do conduto é medido em pontos espaçados ao longo do conduto. Excitação é tipicamente provida por um acionador, por exemplo, um dispositivo eletromecânico, tal como um acionador de tipo bobina de voz, que perturba o conduto em uma maneira periódica. Taxa de fluxo mássico pode ser determinada medindo atraso de tempo ou diferenças de fase entre movimentos nos locais de 5 transdutor. Dois de tais transdutores (ou sensores de desvio) são tipicamente empregados a fim de medir uma resposta vibracional do conduto ou condutos de fluxo, e estão tipicamente localizados em posições a montante e a jusante do acionador. Os dois sensores de desvio são conectados a instrumentação eletrônica por cabeamento, tal como por dois pares independentes de fios. A 10 instrumentação recebe sinais a partir dos dois sensores de desvio e processa os sinais a fim de derivar uma medição de taxa de fluxo mássico.
Medidores de fluxo vibratório, tais como medidores Coriolis e densitômetros vibratórios, medem o fluxo mássico e densidade através da influência que estas propriedades de fluido têm em um conduto de fluxo 15 vibrante ou condutos de fluxo. No entanto, vibração de conduto de fluxo é também influenciada por outras variáveis, e a influência destas variáveis deve ser compensada no medidor.
Uma variável que é conhecida como afetando a precisão de medição é temperatura. Temperatura afeta o material e propriedades 20 dimensionais do conduto de fluxo (ou condutos). Como um resultado, a temperatura do material fluido impacta a vibração de fluido. Além disso, o medidor alcançará a temperatura do material fluido com tempo, em que as propriedades operacionais mudarão com a mudança em temperatura.
A temperatura de interesse é a temperatura do conduto de fluxo vibrante. No entanto, para fluidos com elevada capacidade térmica, essa temperatura é, para todos os propósitos práticos, igual à temperatura do fluido.
A medição da temperatura do sensor de fluxo não é uma tarefa trivial. Uma questão é a montagem de um sensor de temperatura. Uma montagem incorreta do sensor de temperatura abaixa a transferência de calor através do medidor e resulta em erros de medição de temperatura. Outra questão é se uma temperatura do medidor reflete precisamente a temperatura do material fluido. Dependendo da capacidade de transferência térmica do 5 medidor, a temperatura ambiente, e uma diferença de temperatura entre o material fluido e o medidor, por exemplo, a temperatura do medidor retardará a temperatura real do material fluido. Além disso, o revestimento do interior do medidor de fluxo afetará as propriedades de transferência térmica.
Sumário da Invenção Um medidor de fluxo vibratório para determinar uma temperatura
de fluido derivada Tf-deriv de um material fluido é provido de acordo com a invenção. O medidor de fluxo vibratório compreende um conjunto de medidor de fluxo incluindo um ou mais condutos de fluxo, um sensor de temperatura do medidor configurado para medir uma temperatura do medidor Tm, um sensor 15 de temperatura ambiente para medir uma temperatura ambiente Ta, e eletrônica de medidor acoplada ao sensor de temperatura do medidor e ao sensor de temperatura ambiente. A eletrônica de medidor é configurada para receber a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta e determinar uma temperatura de fluido derivada Tf^eriv do material fluido no medidor de fluxo 20 vibratório usando a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta.
Um método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-deriv de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório é provido de acordo com a invenção. O método compreende medir uma temperatura do medidor Tm, medir uma temperatura ambiente Ta, e determinar uma 25 temperatura de fluido derivada Tf.deriv do material fluido no medidor de fluxo vibratório usando a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta.
Um método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-deriv de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório é provido de acordo com a invenção. O método compreende medir uma temperatura do medidor Tm, medir uma temperatura ambiente Ta, determinar uma temperatura de fluido derivada Tf.deriv do material fluido no medidor de fluxo vibratório usando a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta, e 5 determinar uma ou mais características de fluxo do material fluido usando a temperatura de fluido.
Um método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-deriv de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório é provido de acordo com a invenção. O método compreende medir uma temperatura do 10 medidor Tm, medir uma temperatura ambiente Ta, e medir uma temperatura de fluido medida Tf_med. O método ainda compreende determinar uma temperatura de fluido derivada Tf.deriv do material fluido no medidor de fluxo vibratório usando a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta e determinar um nível de revestimento dentro de um ou mais condutos de fluxo do medidor 15 de fluxo vibratório usando uma diferença entre a temperatura de fluido medida Tf-med e a temperatura de fluido derivada Tf.deriv·
Aspectos da Invenção
Em um aspecto do medidor de fluxo vibratório, determinar uma temperatura de fluido derivada ΤΜβπν ainda compreende empregar a equação (T -TC)
Tf.deriv =——com Ce compreendendo um coeficiente de erro de (1— Ce)
temperatura.
Em outro aspecto do medidor de fluxo vibratório, os dispositivos eletrônicos de medidor são ainda configurados para usar a temperatura de fluido derivada Tf.deriv para determinar uma ou mais características de fluxo do material fluido.
Em um outro aspecto do medidor de fluxo vibratório, os dispositivos eletrônicos são ainda configurados para usar a temperatura de fluido derivada Tf.deriv para compensar rigidez do conduto de fluxo.
Em ainda outro aspecto do medidor de fluxo vibratório, o medidor de fluxo vibratório ainda compreende uma sensor de temperatura de fluido configurado para medir uma temperatura medida de fluido T f.med do material 5 fluido, com a eletrônica do medidor sendo configurada para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-deriv do material fluido no medidor de fluxo vibratório usando a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta e determinar um nível de revestimento dentro de um ou mais condutos de fluxo do medidor de fluxo vibratório usando uma diferença entre a temperatura de 10 fluido medida Tf.med e a temperatura de fluido derivada ΤΜβπν·
Em ainda outro aspecto do medidor de fluxo vibratório, os dispositivos eletrônicos do medidor são ainda configurados para determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo Terro = |Tf_med - Tf.deriv|, comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré- 15 determinado, e gerar uma indicação de revestimento se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
Em ainda outro aspecto do medidor de fluxo vibratório, os dispositivos eletrônicos do medidor são ainda configurados para determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo Terro = |Tf.med - Tf.deriv|, 20 comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré- determinado, e gerar uma indicação de esterilização no local (SIP) e/ou limpeza no local (CIP) se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar
de revestimento pré-determinado.
Em um aspecto do método, determinar uma temperatura de fluido
(T -TC)
derivada Tf_deriV ainda compreende empregar a equação Tf„deriV = —-
(1 — Ce)
com Ce compreendendo um coeficiente de erro de temperatura.
Em outro aspecto do método, o método ainda compreende usar a temperatura de fluido derivada Tf_deriv para determinar uma ou mais características de fluxo do material fluido.
Em ainda outro aspecto do método, o método ainda compreende usar a temperatura de fluido derivada Tf.deriv para compensar uma rigidez do conduto de fluxo.
Em ainda outro aspecto do método, o método ainda compreende medir uma temperatura de fluido Tf.med, determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo Terro = |Tf.med - Tf.deriv|, comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado, e gerar 10 uma indicação de revestimento se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
Em ainda outro aspecto do método, o método ainda compreende medir uma temperatura de fluido medida Tf.med, determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo Terro = |Tf.med - Tf_derjV|, comparar o fator de 15 erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado, e gerar uma indicação de esterilização no local (SIP) e/ou limpeza no local (CIP) se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré- determinado.
Descrição dos Desenhos Figura 1 mostra um medidor de fluxo vibratório compreendendo
um conjunto de medidor de fluxo e eletrônica de medidor.
Figura 2 mostra o medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da invenção.
Figura 3 é um gráfico de erro de temperatura do medidor de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção.
Figura 4 é um fluxograma de um método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf.deriv de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da invenção. Figura 5 mostra o medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da invenção.
Figura 6 é um fluxograma de um método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-deriv de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da invenção.
Descrição Detalhada da Invenção
Figuras 1-6 e a seguinte descrição descrevem exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Visando ensinar princípios inventivos, alguns aspectos 10 convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações daqueles exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica irão notar que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de vários modos para formar variações múltiplas da invenção. Como resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos 15 descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.
Figura 1 mostra um medidor de fluxo vibratório 5 compreendendo um conjunto de medidor de fluxo IOe eletrônica de medidor 20. A eletrônica de medidor 20 é conectada ao conjunto de medidor 10 através de fios condutores 100 e é configurada para prover medições de uma ou mais de uma 20 informação de densidade, taxa de fluxo mássico, taxa de fluxo de volume, fluxo mássico totalizado, temperatura, e outras informações sobre a seqüência de comunicação 26. Deve ser evidente para os versados na técnica que a presente invenção pode ser usada em qualquer tipo de medidor de fluxo mássico Coriolis indiferente do número de acionadores, sensores de desvio, 25 condutos de fluxo, ou o modo de operação de vibração. Em adição, deve ser reconhecido que o medidor de fluxo 5 pode alternativamente compreender um densitômetro vibratório.
O conjunto de medidor de fluxo 10 inclui um par de flanges IOle 101', distribuidores 102 e 102', um acionador 104, sensores de desvio 105 e 105', e condutos de fluxo 103A e 103B. O acionador 104 e os sensores de desvio 105 e 105' são conectados aos condutos de fluxo 103A e 103B.
Em uma forma de realização, os condutos de fluxo 103A e 103B 5 compreendem condutos de fluxo substancialmente em formato de U, como mostrado. Alternativamente, em outras formas de realização, os condutos de fluxo podem compreender condutos de fluxo substancialmente retos. No entanto, outros formatos podem ser usados, e estão dentro do escopo da descrição e reivindicações.
Os flanges 101 e 101' são fixados aos distribuidores 102 e 102'.
Os distribuidores 102 e 102' podem ser fixados às extremidades opostas de um espaçador 106. O espaçador 106 mantém o espaçamento entre os distribuidores 102 e 102' a fim de prevenir vibrações indesejadas nos condutos de fluxo 103A e 103B. Quando o conjunto de medidor de fluxo 10 é inserido 15 em um sistema de conduto (não mostrado) que transporta o material fluido sendo medido, o material fluido entra no conjunto de medidor de fluxo 10 através do flange 101, passa através do distribuidor de entrada 102 onde a quantidade total de material fluido é direcionada para entrar nos condutos de fluxo 103A e 103B, flui através dos condutos de fluxo 103A e 103B e de volta 20 ao distribuidor de saída 102', onde sai do conjunto de medidor 10 através do flange 101'.
Os condutos de fluxo 103A e 103B são selecionados e apropriadamente montados ao distribuidor de entrada 102 e ao distribuidor de saída 102' de modo a ter substancialmente a mesma distribuição de massa, 25 momentos de inércia, e módulos elásticos em tomo os eixos de flexão W--W e W--W1 respectivamente. Os condutos de fluxo 103A e 103B estendem-se exteriormente a partir dos distribuidores 102 e 102’ em um modo essencialmente paralelo. Os condutos de fluxo 103A e 103B são acionados pelo acionador 104 em direções opostas sobre os respectivos eixos de flexão W e W' e no que é chamado o primeiro modo de flexão fora de fase do medidor de fluxo 5. O acionador 104 pode compreender uma de muitas disposições bem conhecidas, 5 tal como um imã montado no conduto de fluxo 103A e uma bobina oposta montada no conduto de fluxo 103B. Uma corrente alternada é passada através da bobina oposta para levar ambos os condutos a oscilarem. Um sinal de comando apropriado é aplicado pela eletrônica de medidor 20 no acionador 104 através do fío condutor 110.
A eletrônica de medidor 20 recebe sinais de sensor nos fios
condutores 111 e 111', respectivamente. A eletrônica de medidor 20 produz um sinal de comando no fio condutor 110 que leva o acionador 104 a oscilar os condutos de fluxo 103A e 103B. A eletrônica de medidor 20 processa os sinais de velocidade à esquerda e à direita dos sensores de desvio 105 e 105' a 15 fim de computar uma taxa de fluxo mássico. O trajeto de comunicação 26 provê meios de entrada e de saída que permitem à eletrônica de medidor 20 fazer uma interface com um operador ou com outros sistemas eletrônicos. A descrição de Figura 1 é apresentada apenas como um exemplo da operação de um medidor de fluxo Coriolis ou densitômetro e não é destinada a limitar os 20 ensinamentos da presente invenção.
Figura 2 mostra o medidor de fluxo vibratório 5 de acordo com uma forma de realização da invenção. O medidor de fluxo vibratório 5 inclui o conjunto de medidor de fluxo 10, a eletrônica de medidor 20, um sensor de temperatura do medidor 204, e um sensor de temperatura ambiente 208. O 25 sensor de temperatura do medidor 204 e o sensor de temperatura ambiente 208 podem ser acoplados à eletrônica de medidor 20 em algumas realizações.
O sensor de temperatura do medidor 204 é acoplado ao conjunto de medidor de fluxo 10. O sensor de temperatura do medidor 204 pode medir uma temperatura de uma fração de medidor e assim pode medir uma temperatura do medidor Tm. Em algumas realizações, o sensor de temperatura do medidor 204 pode estar posicionado em qualquer lugar apropriado no conjunto de medidor de fluxo 10, incluindo em um conduto de fluxo 103A ou 103B ou pode estar posicionado em um distribuidor 102 ou 102’, por exemplo.
O sensor de temperatura ambiente 208 está posicionado distante de e fora de contato com o conjunto de medidor de fluxo 10. Em algumas formas de realização, o sensor de temperatura ambiente 208 é montado em uma caixa do medidor de fluxo 5. No entanto, deve ser entendido que o sensor 10 de temperatura ambiente 208 pode ser montado em qualquer local apropriado. O sensor de temperatura ambiente 208 mede uma temperatura ambiente Ta, tal como uma temperatura de ar, por exemplo. O sensor de temperatura ambiente 208 pode estar próximo ou distante da eletrônica de medidor 20.
A temperatura ambiente não deve ser estritamente uma temperatura ambiente verdadeira. Como alternativa, a temperatura ambiente Ta pode compreender uma medição de temperatura que é fortemente correlacionada à temperatura ambiente, como uma temperatura da caixa, uma temperatura de passagem direta, etc.
A eletrônica de medidor 20 é configurada para receber a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta e determinar uma temperatura de fluido derivada ΤΜβΓίν do material fluido no medidor de fluxo vibratório 5 usando a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta.
Um benefício é que um usuário de medidor de fluxo pode desejar conhecer a temperatura de fluido derivada Tf.deriV e não a temperatura do medidor Tm. Alternativamente, o usuário pode querer conhecer ambas variáveis.
Em algumas formas de realização, determinar uma temperatura de fluido derivada Tf.deriv ainda compreende empregar a equação: χ _ (Tm-TaCe) /IX
Tf-deriv - (1_^) U
onde Ce compreende um coeficiente de erro de temperatura de calibração. O coeficiente de erro de temperatura de calibração Ce é tipicamente determinado para um medidor de fluxo em um processo de calibração de fábrica, onde a temperatura ambiente Ta e a temperatura de fluido medida Tf. med são precisamente medidas.
Figura 3 é um gráfico de erro de temperatura do medidor de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção. O erro de temperatura é grafado como uma função de temperatura do medidor menos a temperatura de 10 fluido derivada (Tm - Tf.deriv) versus a temperatura de fluido derivada Tf_deriv menos temperatura ambiente (Tf- Ta). O gráfico mostra que a temperatura de fluido derivada Tf.deriv está linearmente relacionada com a temperatura do medidor Tm quando a temperatura ambiente Ta é considerada.
O gráfico pode ser expressado em forma de fórmula como:
Tm = Tf.deriv(l- Ce) + Ta Ce (2)
onde Tm é a temperatura do medidor medida, Tf_deriV é a temperatura de fluido derivada, Ta é a temperatura ambiente medida, e Ce é o coeficiente de erro de temperatura de calibração. A equação (1) acima pode ser derivada da equação (2).
Referindo-se novamente à Figura 2, em algumas formas de
realização, a eletrônica de medidor 20 é ainda configurada para usar a temperatura de fluido derivada Tf.deriv para determinar uma ou mais características de fluxo do material fluido. Por exemplo, uma taxa de fluxo mássico (m) e uma densidade (p) de um material fluido podem ser 25 determinadas usando a temperatura de fluido derivada Tf.deriv como um valor de entrada. Além disso, em algumas formas de realização, a eletrônica de medidor 20 é ainda configurada para usar a temperatura de fluido derivada Tf. deriv para compensar uma rigidez do conduto de fluxo.
Para um conjunto de condições do medidor de fluxo, (por exemplo, para uma particular temperatura, montagens, cargas externas, etc.) a taxa de fluxo mássico é linearmente proporcional ao atraso de tempo (At) entre os sensores de desvio. Esta relação é dada na equação (3) abaixo.
m = FCF -(At- zero) (3 )
O termo FCF é proporcionalmente constante e comumente referido como o fator de calibração de fluxo. O valor zero é uma equivalência de fluxo zero derivada empiricamente.
O FCF é primariamente dependente da rigidez e da geometria dos
condutos de fluxo do medidor de fluxo. A geometria inclui aspectos tais como os locais onde as duas medições de fase ou tempo são feitas. A rigidez é dependente das propriedades de material de conduto de fluxo bem como da geometria dos condutos de fluxo 103A e 103B. Para um medidor de fluxo 15 particular, o valor FCF e o valor zero são encontrados através de um processo de calibração realizado com um fluido de calibração fluindo nas duas taxas conhecidas de fluxo mássico e em uma temperatura de calibração específica.
Se a rigidez ou geometria do medidor de fluxo muda durante operação, após o tempo de calibração inicial, então o FCF também irá mudar. 20 Por exemplo, um aumento na temperatura de operação a um nível acima da temperatura de calibração pode resultar em uma mudança na rigidez do medidor de fluxo. Para assegurar uma medição precisa de fluxo mássico, requer-se que o valor FCF e o valor zero permaneçam quase constantes. Isto pode ser muito difícil de alcançar. Alternativamente, uma medição de fluxo 25 mássico precisa requer que seja empregado um método robusto de computação para mudanças nos valores FCF e/ou zero.
O medidor de fluxo de técnica anterior é tipicamente calibrado em uma temperatura de referência específica (T0). No entanto, em uso o medidor de fluxo é frequentemente operado em temperaturas que são diferentes da temperatura de referência.
Sabe-se que o modulo de elasticidade varia com temperatura. Como um resultado, na técnica anterior as equações de fluxo mássico e de 5 densidade foram aumentadas para computar este efeito no módulo de elasticidade. A forma típica da equação de fluxo mássico de técnica anterior, incluindo compensação de temperatura para o módulo de elasticidade (E) ou módulo de Young, é dada na equação (4) abaixo.
m = FCF - (E) - (At - zero) (4)
O termo E = (1 -φ-ΑΤ) de modulo de Young define como o FCF varia correspondendo a uma mudança na temperatura do medidor de fluxo a partir da temperatura de referência (T0), onde (ΔΤ) compreende (Tf- T0).
A curva da função acima, φ, é tipicamente determinada através de experimentação para um projeto particular de medidor de fluxo ou família de 15 medidor de fluxo. O termo (φ) pode ser tratado como se fosse essencialmente o mesmo que a curva do módulo de elasticidade (E) com temperatura. No entanto, o módulo de elasticidade não é sempre linear sobre a faixa completa de temperaturas em que se opera um medidor de fluxo. Para computar esta não linearidade, polinômios de ordem superior foram empregados para melhor 20 compensar esta mudança, tal como equação (5) abaixo.
rh=FCF-(\-φλ · ΔΓ - φ2 ■AT2-φ3-ATi-φ4- AT4)-(At - zero) (5)
O termo de polinômio de ordem superior (1 - φχ ■ AT - φ2 ■ AT2 . . .) define como o FCF varia com uma mudança na temperatura de medidor de fluxo. Assim, a temperatura de fluido derivada Tf.deriv pode ser usada para 25 compensar medições de taxa de fluxo mássico e para assegurar que as medições de taxa de fluxo mássico sejam altamente precisas. Além disso, a temperatura de fluido derivada Tf.deriv pode ser usada para compensar uma característica de rigidez de conduto de fluxo. Um medidor de fluxo Coriolis também pode medir a densidade (pf) de um fluido de processo dentro da armação de vibração de referência. O período de vibração, elevado ao quadrado, é linearmente proporcional à massa do sistema de vibração dividido por sua rigidez. Para uma condição particular 5 dos condutos de fluxo, a rigidez e massa são constantes e a densidade (pf) de fluido é linearmente proporcional ao período ao quadrado. Esta relação é dada na equação (6) abaixo.
Pf=CrK2-C2 (6)
O termo Ci é uma constante de proporcionalidade e o termo C2 é uma equivalência. Os coeficientes Q e C2 são dependentes da rigidez dos condutos de fluxo e da massa e o volume de fluido dentro do medidor de fluxo. Os coeficientes Ci e C2 são determinados calibrando-se o medidor de fluxo usando dois fluidos de densidade conhecida.
A computação de densidade pode também ser compensada para temperatura. A forma típica da equação de densidade, incluindo compensação de temperatura para o módulo de elasticidade, é dada na equação (7) abaixo.
Pf=CrK2-(φ)-C2 (7)
O termo (φ) define como o período de conduto de fluxo ao quadrado varia com uma mudança na temperatura de fluido Tf a partir da temperatura de 20 referência (T0), como previamente discutido (isto é, Tf - T0). A inclinação da função (φ) é tipicamente determinada através de experimentação para um projeto particular de medidor de fluxo ou família de medidor de fluxo. Deve ser notado que funções de ordem superior podem ser usadas para refinar o efeito de temperatura sobre o processo de compensação de temperatura de 25 densidade. O termo (φ) pode ser tratado como se fosse igual que a curva de módulo de elasticidade com temperatura.
De modo benéfico, a utilização da temperatura de fluido derivada Tf-deriv para compensação minimiza erros nas medições de fluxo mássico e densidade. As medições de fluxo mássico e densidade são melhoradas usando a temperatura de fluido derivada Tf.derjV ao invés de usar a temperatura do medidor Tm. Compensações usando a temperatura de fluido derivada Tf_deriv serão mais precisas sobre condições ambientes variantes que a temperatura do medidor Tm.
Figura 4 é um fluxograma 400 de um método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf.deriv de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da invenção. Na etapa 401, a temperatura do medidor de fluxo é medida a fim de obter uma temperatura do medidor Tm.
Na etapa 402, uma temperatura ambiente Ta é medida, como previamente discutido.
Na etapa 403, a temperatura de fluido derivada Tf_deriv é determinada a partir da temperatura do medidor Tm e da temperatura ambiente Ta, como previamente discutido.
Na etapa 404, uma ou mais características de fluxo são determinadas usando a temperatura de fluido derivada Tf_deriv, como previamente discutido.
Figura 5 mostra o medidor de fluxo vibratório 5 de acordo com 20 uma forma de realização da invenção. Componentes em comum com outras formas de realização compartilham números de referência. Nesta forma de realização, o medidor de fluxo 5 ainda inclui um sensor de temperatura de fluido 210. O sensor de temperatura de fluido 210 pode incluir um elemento de sensor 209 que se estende pelo menos parcialmente no conduto de fluxo 9 e 25 detecta uma temperatura do material fluido no conduto de fluxo 9. O medidor de fluxo 5 portanto gera uma temperatura medida de fluido, em adição à temperatura do medidor Tm e temperatura ambiente Ta e a temperatura de fluido derivada Tf.deriv resultante, como previamente discutido. A eletrônica de medidor 20 pode ainda incluir um limiar de revestimento pré-determinado armazenado ou conhecido.
Um fator de erro de temperatura Terro pode ser gerado a partir da temperatura de fluido medida Tf.med e a temperatura de fluido derivada Tf.deriv,
onde Terro = | Tf_med - Tf_deriv|. O fator de erro de temperatura Terro pode subsequentemente ser usado para determinar um revestimento dentro do conduto de fluxo ou condutos de fluxo.
O fator de erro de temperatura Terro reflete uma diferença substancialmente instantânea entre a temperatura de fluido medida Tf.med e a 10 temperatura de fluido derivada Tf_derjv. A temperatura de fluido derivada Tf.deriv retardará mudanças na temperatura de fluido medida Tf.med. Com vantagem, o fator de erro de temperatura Terro pode ser usado para determinar e quantificar este atraso. O atraso é de interesse porque o atraso pode ser usado para detectar uma mudança de transferência térmica no medidor de fluxo 5, tal como devido 15 ao revestimento, por exemplo.
Revestimento compreende uma aderência e acúmulo do material fluido para as superfícies internas do medidor de fluxo 5. Revestimento pode resultar em uma taxa de fluxo reduzida, mudança em características de fluxo, degradação de medições de fluxo, e outros problemas, tais como incapacidade 20 para drenar e/ou limpar o medidor de fluxo 5. Revestimento, portanto, é indesejável no medidor de fluxo 5.
Métodos de técnica anterior para detectar revestimento incluem processos tais como gerar uma medição de erro de densidade, e determinar um nível de amortecimento de conduto de fluxo, etc. Infelizmente, métodos de técnica anterior para detectar revestimento se baseiam em conhecimento adicional do fluido de processo.
Revestimento irá depositar uma barreira termicamente isolante entre o fluido de processo e o conduto de fluxo. Como um resultado do isolamento térmico, o fator de erro de temperatura Terro não será mais correto e se desviará significantemente da operação ideal e valor zero ideal. Revestimento pode, portanto, ser determinado através de uma comparação da temperatura de fluido derivada Tf.deriv para a temperatura real de fluido medida Tf.med, tal como produzida pelo sensor de temperatura de fluido 210 (ver Figura
6 e o texto acompanhante abaixo). Esta comparação pode ser feita na eletrônica de medidor 20. Alternativamente, a comparação pode ser feita por um dispositivo externo.
Figura 6 é um fluxograma 600 de um método para determinar uma temperatura de fluido derivada ΤΜβπν de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da invenção. Na etapa 601, a temperatura do medidor de fluxo é medida, como previamente discutido.
Na etapa 602, uma temperatura ambiente Ta é medida, como previamente discutido.
Na etapa 603, uma temperatura de fluido é medida a fim de produzir a temperatura de fluido medida Tf_med. A temperatura de fluido de medição Tf.med pode ser medida em qualquer ponto no ou próximo ao medidor de fluxo 5 e pode ser medida através de qualquer modo de dispositivo ou processo de medição de temperatura.
Na etapa 604, a temperatura de fluido derivada Tf.deriv é determinada a partir da temperatura do medidor Tm e da temperatura ambiente Ta, como previamente discutido.
Na etapa 605, uma ou mais características de fluxo são determinadas usando a temperatura de fluido derivada Tf.deriv, como previamente discutido.
Na etapa 606, um nível de revestimento é determinado em um conduto de fluxo (ou condutos de fluxo) do medidor de fluxo 5. O nível de revestimento é determinado usando a temperatura de fluido medida Tf.med, como comparada à temperatura de fluido derivada TfIderiv a partir da etapa 604, acima. Um fator de erro de temperatura Terro é computado entre temperaturas medidas e computadas de fluido, onde Terro = I Tf.med - Tf_deriv|. O fator de erro 5 de temperatura Terro é comparado a um limiar de revestimento pre- determinado. Se o fator de erro de temperatura Terro não excede o limiar de revestimento pré-determinado, então é determinado que o revestimento não existe no conduto de fluxo ou condutos de fluxo. Se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado, então é 10 determinado que o revestimento ocorreu no conduto de fluxo ou condutos de fluxo.
Uma determinação de revestimento pode resultar na geração de algum modo de indicação de revestimento. A indicação de revestimento pode incluir gerar algum modo de alarme ou outra indicação. A indicação de 15 revestimento pode resultar em qualquer modo necessário de operação de limpeza, incluindo induzir um processo de SIP/CIP para o conduto de fluxo ou condutos de fluxo, onde apropriado.
Na etapa 607, uma indicação de sucesso de esterilização no local (SIP) e/ou limpeza no local (CIP) é gerada se a indicação de revestimento não é gerada. De outra forma, se a indicação de revestimento é gerada, então a indicação de sucesso de SIP/CIP pode não ser gerada.
A indicação de sucesso de SIP/CIP indica o sucesso de um processo de SIP/CIP. Se uma indicação de sucesso de SIP/CIP foi gerada, então um processo de SIP ou CIP pode ser determinado como não sendo 25 necessário, onde nenhum processo de SIP ou CIP foi realizado. Onde um processo de SIP ou CIP já foi realizado, então um processo de SIP ou CIP pode ser determinado como tendo falhado se a indicação de sucesso de SIP/CIP não é gerada.
Claims (24)
1. Medidor de fluxo vibratório (5) para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-deriv de um material fluido, caracterizado pelo fato de compreender: um conjunto de medidor de fluxo (10) incluindo um ou mais condutos de fluxo (103); um sensor de temperatura do medidor (204) configurado para medir uma temperatura do medidor Tm; um sensor de temperatura ambiente (208) para medir uma temperatura ambiente Ta; e eletrônica de medidor (20) acoplada ao sensor de temperatura do medidor (204) e ao sensor de temperatura ambiente (208) e configurada para receber a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta e determinar uma temperatura de fluido derivada ΤΜβπν do material fluido no medidor de 15 fluxo vibratório (5) usando a temperatura do medidor Tm e temperatura ambiente Ta.
2. Medidor de fluxo vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação da temperatura de fluido derivada ΤΜβπν ainda compreende empregar a equação Tf.deriv = ——T°Cg^, (1 — Ce) com Ce compreendendo um coeficiente de erro de temperatura.
3. Medidor de fluxo vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a eletrônica de medidor (20) é ainda configurada para usar a temperatura de fluido derivada Tf.deriv para determinar uma ou mais características de fluxo do material fluido.
4. Medidor de fluxo vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a eletrônica de medidor (20) é ainda configurada para usar a temperatura de fluido derivada Tf_deriv para compensar uma rigidez de conduto de fluxo.
5. Medidor de fluxo vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender um sensor de temperatura de fluido (210) configurado para medir uma temperatura de fluido Tf.me(j do material fluido, com a eletrônica de medidor (20) sendo configurada para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-deriv do material fluido no medidor de fluxo vibratório usando a temperatura do medidor Ttn e a temperatura ambiente Ta, e determinar um nível de revestimento dentro de um ou mais condutos de fluxo do medidor de fluxo vibratório usando uma 10 diferença entre a temperatura de fluido medida Tf.med e a temperatura de fluido derivada Tf_derjv.
6. Medidor de fluxo vibratório (5) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a eletrônica de medidor (20) é ainda configurada para determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo Terro = | Tf.med - TfLderivI, comparar o fator de erro de temperatura Terro para um limiar de revestimento pré-determinado, e gerar uma indicação de revestimento se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
7. Medidor de fluxo vibratório (5) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a eletrônica de medidor (20) é ainda configurada para determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo Terro = |Tf.med - Tf_deriv|, comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado, e gerar uma indicação de esterilização no local (SIP) e/ou limpeza no local (CIP) se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
8. Método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf. deriv de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório, o método caracterizado pelo fato de compreender: medir uma temperatura do medidor Tm; medir uma temperatura ambiente Ta; e determinar uma temperatura de fluido derivada Tf.deriv do material fluido no medidor de fluxo vibratório usando a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a determinação da temperatura de fluido derivada Tf.deriv ainda compreende empregar a equação Tf.deriv = ^^ , com Ce compreendendo um coeficiente de erro de temperatura.
10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender usar a temperatura de fluido derivada Tf.deriv para determinar uma ou mais características de fluxo do material fluido.
11. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender usar a temperatura de fluido derivada Tf.deriv para compensar uma rigidez de conduto de fluxo.
12. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender: medir uma temperatura de fluido medida Tf.med; determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo Terro = |Tf_med - Tf.derivl; comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado; e gerar uma indicação de revestimento se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
13. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender: medir uma temperatura de fluido medida Tf.med; determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo <formula>formula see original document page 23</formula> derivl? comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado; e 5 gerar uma indicação de esterilização no local (SIP) e/ou limpeza no local (CIP) se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
14. Método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-deriv de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório, o método caracterizado pelo fato de compreender: medir uma temperatura do medidor Tm; medir uma temperatura ambiente Ta; determinar uma temperatura de fluido derivada Tf.deriv do material fluido no medidor de fluxo vibratório usando a temperatura do medidor Tmea 15 temperatura ambiente Ta; e determinar uma ou mais características de fluxo do material fluido usando a temperatura de fluido.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a determinação da temperatura de fluido derivada Tf.deriv ainda (T -TC) compreende empregar a equação Tf. <formula>formula see original document page 23</formula> , com Ce compreendendo um coeficiente de erro de temperatura.
16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de ainda compreender usar a temperatura de fluido derivada Tf_deriv para compensar uma rigidez de conduto de fluxo.
17. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de ainda compreender: medir uma temperatura de fluido medida Tf.med; determinar um fator de erro de temperatura Ten-O compreendendo Terro |Tf-med " Tf_derjv|, comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado; e gerar uma indicação de revestimento se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
18. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de ainda compreender: medir uma temperatura de fluido medida Tf_med; determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo Terro ~ |Tf-med " Tf_derjv|, comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado; e gerar uma indicação de esterilização no local (SIP) e/ou limpeza no local (CIP) se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
19. Método para determinar uma temperatura de fluido derivada Tf-derív de um material fluido em um medidor de fluxo vibratório, o método caracterizado pelo fato de compreender: medir uma temperatura do medidor medida Tm; medir uma temperatura ambiente Ta; medir uma temperatura de fluido Tf.med; determinar uma temperatura de fluido derivada Tf.deriv do material fluido no medidor de fluxo vibratório usando a temperatura do medidor Tm e a temperatura ambiente Ta; e determinar um nível de revestimento dentro de um ou mais condutos de fluxo do medidor de fluxo vibratório usando uma diferença entre a temperatura de fluido medida Tf„med e a temperatura de fluido derivada Tf.deriv.
20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a determinação da temperatura de fluido derivada Tf.deriv ainda compreende empregar a equação Tf.deriv =(Tm-TaCe) com Ce compreendendo um coeficiente de erro de temperatura.
21. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de ainda compreender usar a temperatura de fluido derivada Tf.deriv para determinar uma ou mais características de fluxo do material fluido.
22. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de ainda compreender usar a temperatura de fluido derivada Tf_deriv para compensar a rigidez de conduto de fluxo.
23. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a determinação do nível de revestimento ainda compreende: determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado; e gerar uma indicação de revestimento se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
24. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de ainda compreender: determinar um fator de erro de temperatura Terro compreendendo comparar o fator de erro de temperatura Terro a um limiar de revestimento pré-determinado; e gerar uma indicação de esterilização no local (SIP) e/ou limpeza no local (CIP) se o fator de erro de temperatura Terro excede o limiar de revestimento pré-determinado.
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