流量计主安全壳故障检测的制作方法

下面描述的实施方式涉及振动计，并且更具体地，涉及利用应变计介导的主安全壳检测的改进的振动流量计。

背景技术：

1、振动导管传感器、比如科里奥利质量流量计和振动密度计通常通过检测包含流动材料的振动导管的运动来操作。通过处理从与导管相关联的运动传感器接收的测量信号，可以确定与导管中的材料相关联的特性比如质量流量、密度等。振动材料填充系统的振动模式通常受导管及导管中所包含材料的组合质量、刚度和阻尼特性的影响。

2、众所周知，使用振动流量计来测量流动通过管道的材料的质量流量和其他特性。例如，在1985年1月1日授予j.e.smith等人的美国专利no.4,491,025以及1983年11月29日授予j.e.smith的re.31,450中公开了振动式科里奥利流量计。这些流量计具有一个或更多个流体管。科里奥利质量流量计中的每个流体管构型都有一组固有振动模式，固有振动模式可以是简单的弯曲、扭转、径向、侧向或联接类型。每个流体管都被驱动以这些固有模式中的一个固有模式进行共振振荡。振动模式通常受容纳流体的管及管中所包含材料的组合质量、刚度和阻尼特性的影响，因此通常在流量计的初始校准期间使用众所周知的技术确定质量、刚度和阻尼。常见的设计是使两个流管以单一模式形状振动，所述单一模式形状可以描述为这些管的异相弯曲模式。该模式通常被称为“驱动”模式，因为该模式是计量器的驱动线圈有意激发的振动模式。

3、材料从流量计入口侧上所连接的管道流动到流量计中。然后，材料被引导通过一个流体管或多个流体管并且离开流量计至出口侧上所连接的管道。

4、驱动器、比如音圈式驱动器向一个或更多个流体管施加力。该力导致一个或更多个流体管振荡。当没有材料流动通过流量计时，流体管沿线的所有点都会以相同的相位振荡。随着材料开始流动通过流体管，科里奥利加速度会导致流体管沿线的每一点相对于流体管沿线的其他点具有不同的相位。流体管入口侧上的相位滞后于驱动器，而出口侧上的相位领先于该驱动器。在流体管上的两个不同点处安置有传感器，以产生代表流体管在两点处的运动的正弦信号。以时间为单位计算从传感器接收到的两个信号的相位差。

5、两个传感器信号之间的相位差与流动通过一个流体管或多个流体管的材料的质量流量成比例。通过将相位差乘以流量校准因子来确定材料的质量流量。该流量校准因子取决于流体管的材料特性和横截面特性。影响流量校准因子的流体管的主要特性之一是流体管的刚度。在将流量计安装到管道中之前，通过校准过程确定流量校准因子。在校准过程中，流体以给定的流速通过流体管，并且相位差与流速之间的比例得以计算。正如本领域所公知的，流体管的刚度和阻尼特性也在校准过程期间确定。

6、科里奥利流量计的一个优点是，由于振动流体管中没有运动部件，因此测量的质量流量的准确性在很大程度上不受流量计中的运动部件磨损的影响。流速由流体管上两点之间的相位差与流量校准因子相乘来确定。唯一的输入是指示流体管上两点的振荡的来自传感器的正弦信号。相位差是根据正弦信号计算出来的。由于流量校准因子与流体管的材料和横截面特性成比例，因此相位差测量和流量校准因子不受流量计中的运动部件磨损的影响。

7、典型的科里奥利质量流量计包括一个或更多个传感器(或拾取传感器)，这些传感器通常被采用以便于测量一个流动导管或多个流动导管的振动响应，并且通常位于驱动器的上游和下游的位置处。拾取传感器与电子仪器连接。该仪器接收来自两个拾取传感器的信号，并除此之外对这些信号进行处理以得出质量流量测量值等。

8、泄漏的流动导管和歧管是流量计系统中的潜在故障点。自动检测此类泄漏对于排查未按规范执行的系统会是期望的。然而，当泄漏发生在流量计外壳内部时，可能不会立即显现出泄漏已经发生。

9、泄漏检测系统对于关键应用来说大有裨益。直接向系统发出警报允许快速做出响应，以防止对环境、安装现场和/或过程本身造成进一步的损害。

10、从历史上看，此类系统利用流量计外壳内部的压力变送器来检测此类问题。这样的系统有许多缺点。安装通常很复杂。外壳温度波动可能导致可检测到的压力波动，那会错误地导致传感器报告发生泄漏。在安装这样的系统的情况下，监管批准的成本会更高且耗时。结合到标准流量计变送器中并且为压力变送器供电同时还读取科里奥利信号的能力在逻辑上很困难并且通常成本过高。

11、下面描述的实施方式克服了这些问题和其他问题并且实现了本领域的进步。下面描述的实施方式提供了一种采用应变计来检测主安全壳故障的流量计。利用现有的布线使得安装简单、可靠并且比替代方法成本更低。

技术实现思路

1、根据一实施方式，提供了一种流量计，该流量计包括传感器组件和计量器电子设备，该计量器电子设备配置成检测流量计外壳内的安全壳故障。流量计包括一个或更多个流管以及驱动机构，该驱动机构联接至一个或更多个流管并且定向成在一个或更多个流管中引发驱动模式振动。一对拾取传感器联接至一个或更多个流管，并且配置成测量流管的由驱动机构引起的振动响应。至少一个应变计位于外壳内部，所述至少一个应变计配置成检测应变。计量器电子设备与驱动机构以及至少一个应变计连接，并且驱动机构与至少一个应变计串联连接。计量器电子设备配置成测量应变计的电阻，并且将应变计的电阻与基线电阻进行比较，并且其中，计量器电子设备配置成在应变计的电阻与基线电阻相差一预定量的情况下指示主安全壳故障。

2、根据一实施方式，提供了一种用于检测具有传感器组件和计量器电子设备的流量计的外壳内的安全壳故障的方法。该方法包括利用驱动机构使一个或更多个流管中的至少一个流管以驱动模式振动的方式而振动，并且利用一对拾取传感器测量流管的由驱动机构引起的振动响应。外壳内部设置有至少一个应变计。驱动机构和至少一个应变计连接至计量器电子设备，其中，驱动机构和至少一个应变计串联连接。测量应变计的电阻并且将该电阻与基线电阻进行比较。在应变计的电阻与基线电阻之间相差一预定量的情况下，指示安全壳故障。

3、各方面

4、根据一方面，流量计包括传感器组件和计量器电子设备，该计量器电子设备配置成检测流量计外壳内的安全壳故障。该流量计包括一个或更多个流管以及驱动机构，该驱动机构联接至一个或更多个流管并定向成在一个或更多个流管中引发驱动模式振动。一对拾取传感器联接至一个或更多个流管，并且配置成测量流管的由驱动机构引起的振动响应。至少一个应变计位于外壳内部，所述至少一个应变计配置成检测应变。计量器电子设备与驱动机构以及至少一个应变计连接，并且驱动机构和至少一个应变计串联连接。计量器电子设备配置成测量应变计的电阻，并且将应变计的电阻与基线电阻进行比较，并且其中，计量器电子设备配置成在应变计的电阻与基线电阻相差一预定量的情况下指示主安全壳故障。

5、优选地，计量器电子设备配置成在应变计的电阻与基线电阻相差一预定量的情况下触发警报。

6、优选地，至少一个应变计联接至流量计外壳。

7、优选地，至少一个应变计联接至一个或更多个流管。

8、优选地，至少一个应变计联接至撑杆。

9、优选地，来自一个或更多个应变计的信号被叠加到由驱动机构串联电路承载的其他信号上。

10、优选地，驱动机构串联电路包括wheatstone(惠斯通)电桥。

11、根据一方面，提供了一种用于检测具有传感器组件和计量器电子设备的流量计的外壳内的安全壳故障的方法。该方法包括利用驱动机构使一个或更多个流管中的至少一个流管以驱动模式振动的方式而振动，并且利用一对拾取传感器测量流管的由驱动机构引起的振动响应。外壳内部设置有至少一个应变计。驱动机构和至少一个应变计连接至计量器电子设备，其中，驱动机构和至少一个应变计串联连接。测量应变计的电阻并且将该电阻与基线电阻进行比较。在应变计的电阻与基线电阻之间相差一预定量的情况下，指示安全壳故障。

12、优选地，该方法包括在应变计的电阻与基线电阻相差一预定量的情况下触发警报的步骤。

13、优选地，该方法包括将至少一个应变计联接至流量计外壳的步骤。

14、优选地，该方法包括将至少一个应变计联接至一个或更多个流管的步骤。

15、优选地，该方法包括将至少一个应变计联接至撑杆的步骤。

16、优选地，该方法包括将来自一个或更多个应变计的信号叠加到由驱动机构串联电路承载的其他信号上的步骤。

17、优选地，该方法包括在驱动机构串联电路中设置惠斯通电桥的步骤。