PL206901B1 - Sposób i układ dostarczania płynu do pomiaru przepływu produktu płynnego podczas dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ dostarczania płynu do pomiaru przepływu produktu płynnego podczas dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, a w szczególnoś ci, do uproszczonego ukł adu dostarczania pł ynu, który w zasadzie uniemo ż liwia pomiar wielofazowego przepływu płynu podczas dostarczania płynnego produktu ze źródła do miejsca przeznaczenia.

Znane są układy dostarczania płynu, dostosowane do dostarczania różnych rodzajów płynnych produktów ze źródła do miejsca przeznaczenia. Przykłady takich produktów obejmują produkty naftowe, takie jak płynny gaz ziemny, benzyna, nafta, olej i inne, podobne, produkty. Inne przykłady obejmują środki chemiczne stosowane w rolnictwie, syrop skrobiowy, mleko i glukoza ze skrobi kukurydzianej. Źródłem płynu jest często samochód ciężarowy, wagon kolejowy lub statek morski, zaś miejscem przeznaczenia jest zbiornik magazynowy usytuowany w zakładzie przetwórczym lub porcie. Podobnie, może wystąpić przeciwna sytuacja, w której źródłem płynu jest zbiornik magazynowy, zaś miejscem przeznaczenia jest samochód ciężarowy, wagon kolejowy lub statek morski.

Znane układy dostarczające płyny zwykle zawierają pompę, połączoną ze źródłem, która zapewnia wymagane ciśnienie w celu przemieszczenia płynu przez układ od źródła do miejsca przeznaczenia. Filtr, połączony z pompą, jest stosowany w niektórych, ale nie we wszystkich aplikacjach, w celu zapewnienia filtrowania piasku i innych obcych substancji, które mogą uszkodzić dalsze komponenty takie jak miernik. Miernik jest zwykle objętościowym urządzeniem mierzącym, wyporowym lub turbinowym, które mierzy objętość płynu podczas dostarczania płynu ze źródła do miejsca przeznaczenia.

Problemem w znanych układach dostarczania płynów jest uniemożliwienie pomiaru przepływu powietrza lub pary w płynie podczas dostarczania. Na przykład, kiedy źródło płynu jest prawie całkiem opróżnione, ciśnienie pompy może pokonać napięcie powierzchniowe pozostałego płynu w źródle, powodując pompowanie wielofazowego strumienia powietrza i płynu przez układ dostarczający. Jeśli to nastąpi, miernik objętościowy nie rozróżni strumienia czystego płynu od wielofazowego strumienia płynu, zawierającego zarówno powietrze jak i płyn.

Rozwiązaniem tego problemu jest stosowanie eliminatora ewakuacji powietrza do separacji i usuwania niepożądanego powietrza lub pary z pł ynu przed jego doprowadzeniem do miernika. Eliminator powietrza usuwa przechwycone powietrze przez zmniejszenie prędkości płynu do stosunkowo spokojnego stanu, umożliwiając gromadzenie się płynu w komorze, w eliminatorze powietrza (odpowietrzaczu). Znaczne zmniejszenie prędkości powoduje, że uwięzione pęcherzyki powietrza lub pary wypływają z płynu i gromadzą się w górnej części komory, skąd są usuwane. Eliminator powietrza zapobiega również uszkodzeniu miernika przez uniemożliwienie przepływu dużych ilości powietrza przez miernik. Duże ilości powietrza przepływające przez miernik mogą spowodować zbyt dużą prędkość obrotową układu pomiarowego lub nadmierne zużycie, które kończy się uszkodzeniem miernika.

Pos. 1 ilustruje przykład typowego, znanego dotychczas układu 100' dostarczania płynu. W ukł adzie 100' dostarczania pł ynu, pompa 101', połączona ze ź ródł em 107' pł ynu zapewnia wymagane ciśnienie w celu przemieszczania płynnego produktu 108 przez układ 100 dostarczający ze źródła płynu 107' do miejsca przeznaczenia 110'. Filtr 102', dołączony do pompy 101' zapewnia odfiltrowanie piasku i innej obcej materii, która może uszkodzić dalsze komponenty układu, na przykład miernik 104. Miernik 104 jest zwykle wyporowym lub turbinowym urządzeniem do pomiaru objętościowego, które mierzy objętość płynnego produktu, przechodzącego przez układ 100' dostarczający ze źródła 107' do miejsca przeznaczenia 110'.

Eliminator 103' powietrza usuwa przechwycone powietrze przez zmniejszenie prędkości płynnego produktu 108' do stosunkowo spokojnego stanu przez umożliwienie gromadzenia płynnego produktu 108' w komorze 105' w eliminatorze 103' powietrza. Znaczny spadek prędkości powoduje, że uwięzione pęcherzyki powietrza lub pary wypływają z płynnego produktu 108' i gromadzą się w górnej części komory 105'. Kiedy powietrze lub para przekroczy objętość płynu, zawór pływakowy 106' jest otwierany w celu usunięcia powietrza lub pary z komory 105'. Zależnie od typu dostarczanego płynnego produktu 108', powietrze lub para jest albo odprowadzana do atmosfery, albo do oddzielnego zbiornika magazynowego (nie pokazany). Kiedy powietrze jest usuwane z komory 105', ciśnienie maleje, umożliwiając zwiększenie poziomu płynu i zamknięcie pływakowego zaworu 106'.

Niestety, kilka problemów występuje w obecnych układach dostarczających w wyniku konieczności stosowania eliminatora powietrza. Pierwszy problem z eliminatorem powietrza wynika z całkowitych rozmiarów, wymaganych dla pewnych zastosowań. Na przykład, szybkość separacji w przypadku

PL 206 901 B1 produktów o dużej lepkości, takich jak produkty naftowe oparte na oleju, wskazuje na potrzebę stosowania dużego eliminatora powietrza. Podobnie, produkty o dużej lepkości wymagają dłuższego czasu przetrzymywania w celu separacji powietrza, co powoduje spowolnione dostarczanie płynu i mniej wydajny układ dostarczający.

Drugi problem związany ze stosowaniem eliminatorów polega na tym, że takie produkty jak olej paliwowy, olej do silników wysokoprężnych i nafta, często się pienią podczas przechodzenia przez układ doprowadzający, powodując, że powietrze jest usuwane w postaci pary. Para z takich produktów jest niebezpieczna i nie może być usuwana wprost do atmosfery, wymagany jest zatem oddzielny zbiornik magazynowy do gromadzenia usuwanych par.

Trzecim, ale związanym z poprzednimi problemem z eliminatorami powietrza jest dodatkowy koszt układu dostarczającego, wynikający z dodania eliminatora powietrza i w pewnych przypadkach zbiornika magazynowego na odprowadzaną parę. Na przykład, w układach dostawczych zaprojektowanych dla ciężkich olei, wymagane rozmiary zbiornika są tak duże, że często bardziej ekonomiczne jest unikanie dostawania się powietrza do oleju niż usuwanie go podczas przesyłania. W tym przypadku jednak muszą zostać zapewnione różne dodatkowe i drogie środki zapobiegawcze, które znacznie zwiększają koszt transportu i magazynowania tych produktów.

Znane jest stosowanie przepływomierzy masowych do pomiaru przepływu masy i innych danych o materiałach przepływających przez przewód. Niektóre typy przepływomierzy masy, szczególnie przepływomierze Coriolisa, mogą być użyte w sposób, który zapewnia bezpośredni pomiar gęstości, dostarczający dane o objętości przez podzielenie masy przez gęstość. Patrz, np. opis patentowy nr US 4,872,351, opisujący urządzenie do wyliczania ilości oleju w sieci dostawczej, wykorzystujące przepływomierz Coriolisa do pomiaru gęstości nieznanego płynu wielofazowego. Inny opis patentowy nr US 5,687,100 opisuje gęstościomierz wykorzystujący efekt Coriolisa, który koryguje odczyty gęstości dla efektów związanych z prędkością przepływu masy w przepływomierzu masowym, działającym jako gęstościomierz z drgającą rurą.

Przepływomierze Coriolisa bezpośrednio mierzą prędkość przepływu masy przez przewód. Jak opisano w amerykańskich opisach patentowych nr 4,491,025 (z 1 stycznia 1985 r.) i Re. 31, 450 (z 11 lutego 1982 r.), przepływomierze te mają jedną lub kilka rur przepływowych o konfiguracji prostej lub wygiętej. Każda konfiguracja rury przepływowej w przepływomierzu masowym Coriolisa ma zestaw naturalnych rodzajów drgań, które mogą być typami prostym zginającym, skrętnym lub łączonym. Płyn wpływa do przepływomierza z sąsiedniego rurociągu po stronie wlotowej, jest kierowany przez rurę przepływową i wypływa po stronie wylotowej przepływomierza. Naturalne rodzaje drgań układu wypełnionego płynem są określone częściowo przez połączoną masę rur przepływowych i płynu znajdującego się wewnątrz rur. W każdym przewodzie przepływowym są wymuszane drgania rezonansowe w jednym z tych naturalnych rodzajów drgań .

Kiedy nie występuje przepływ przez przepływomierz, wszystkie punkty wzdłuż rury przepływowej drgają z identyczną fazą. Kiedy płyn zaczyna przepływać, przyspieszenia Coriolisa powodują, że każdy punkt wzdłuż rury przepływowej ma inną fazę. Faza po stronie wlotowej rury przepływowej jest opóźniona w stosunku do fazy układu wymuszającego, podczas gdy faza po stronie wylotowej wyprzedza fazę układu wymuszającego. Można rozmieścić czujniki na rurze przepływowej w celu uzyskania sygnałów sinusoidalnych, reprezentujących ruch rury przepływowej. Różnica faz między dwoma sygnałami czujników jest proporcjonalna do prędkości przepływu masy płynu przez rurę przepływową. Czynnikiem komplikującym w tym pomiarze jest to, że gęstość typowych płynów nie jest stała. Zmiany gęstości powodują zmiany częstotliwości naturalnych rodzajów drgań. Ponieważ układ sterowania przepływomierzem utrzymuje rezonans, częstotliwość drgań jest odpowiednio dostrajana. Prędkość przepływu masy w tej sytuacji jest proporcjonalna do stosunku różnicy fazy do częstotliwości drgań.

Przepływomierz Coriolisa jest przeznaczony do stosowania w środowiskach, w których występuje przepływ wielofazowy. Przepływ wielofazowy jest zdefiniowany jako przepływ zawierający przynajmniej dwa stany materii: stały, ciekły lub gazowy. Przepływomierz jest szczególnie użyteczny w układach wielofazowych, w których występuje gaz i ciecz lub gaz i stan stały. Środowiska te są szczególnie często spotykane w przemyśle naftowym, w którym produkt naftowy jest przesyłany od źródła do miejsca przeznaczenia. Niestety, przepływomierze Coriolisa nie są stosowane w układach dostarczających produkty naftowe, częściowo dlatego, że mierzą one masę, zaś sprzedaż produktów naftowych jest realizowana w jednostkach objętości. Ponadto, chociaż mierniki te mogą funkcjonalnie wykrywać przepływ wielofazowy, nie mogą usuwać gazu lub części stałych ze strumienia, a zatem, eliminator powietrza jest w dalszym ciągu potrzebny.

PL 206 901 B1

Sposób pomiaru przepływu płynnego produktu podczas dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, w którym doprowadza się płynny produkt ze źródła płynu do miejsc przeznaczenia za pomocą pompy, wykrywa się początek wielofazowego przepływu płynu podczas doprowadzania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia za pomocą przepływomierza masowego Coriolisa, zatrzymuje się doprowadzanie płynnego produktu za pomocą pompy w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wytwarza się ciśnienie wsteczne za pomocą zaworu zwrotnego w odpowiedzi na wykrycie przez przepływomierz masowy Coriolisa początku wielofazowego przepływu płynu, kieruje się płynny produkt w pierwszym kierunku do źródła płynu, kiedy wykryty zostanie przepływ wielofazowy i/lub kieruje się płynny produkt w drugim kierunku, kończącym się w miejscu przeznaczenia kiedy wielofazowy przepływ płynu nie zostaje wykryty przy pomocy zaworu recyrkulacyjnego oraz mierzy się za pomocą przepływomierza masowego Coriolisa przepływ płynnego produktu podczas doprowadzania tego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia.

Korzystnie, stosuje się przepływomierz masowy Coriolisa przy pomiarze wartości gęstości płynnego produktu podczas doprowadzania tego płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia i porównuje się zmierzoną wartość gęstości z górną wartością progową gęstości, przy czym wielofazowy przepływ płynu wskazuje się gdy zmierzona wartość gęstości jest większa niż górna wartość progowa gęstości.

Opcjonalnie stosuje się przepływomierz masowy Coriolisa do mierzenia wartości gęstości płynnego produktu podczas doprowadzania tego płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia i porównuje się mierzoną wartość gęstości z górną wartością progową gęstości, przy czym wskazuje się wielofazowy przepływ płynu gdy zmierzona wartość gęstości jest równa górnej wartości progowej gęstości.

Według innej postaci wynalazku mierzy się wartość gęstości płynnego produktu podczas doprowadzania tego płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia i porównuje się mierzoną wartość gęstości z dolną wartością progową gęstości, przy czym wielofazowy przepływ płynu wskazuje się gdy, zmierzona wartość gęstości jest niższa od dolnej wartości progowej gęstości, bądź też opcjonalnie stosuje się przepływomierz masowy Coriolisa do mierzenia wartości gęstości podczas przesyłania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia i porównuje się mierzoną wartość gęstości z dolną wartością progową gęstości, przy czym wskazuje się wielofazowy przepływ płynu gdy zmierzona wartość gęstości jest równa dolnej wartości progowej gęstości.

Układ dostarczania płynu do pomiaru przepływu produktu płynnego ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, zwłaszcza zasadniczo czystego produktu płynnego i zapobiegania pomiarowi wielofazowego przepływu płynu podczas dostarczania tego płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, który to układ zawiera pompę połączoną pomiędzy źródłem płynu a miejscem przeznaczenia, doprowadzającą płynny produkt ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, przepływomierz masowy Coriolisa, połączony pomiędzy pompą a miejscem przeznaczenia, wykrywający początek wielofazowego przepływu płynu podczas doprowadzania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia oraz zawór zwrotny, połączony pomiędzy przepływomierzem masowym Coriolisa a miejscem przeznaczenia, otwierany bądź zamykany pod kontrolą przepływomierza masowego Coriolisa, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera elektryczną ścieżkę komunikacyjną łączącą elektrycznie pompę z przepływomierzem masowym Coriolisa sterującym pompą w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, przerywając doprowadzanie przez pompę płynnego produktu ze źródła do miejsca przeznaczenia, elektryczną ścieżkę komunikacyjną łączącą elektrycznie zawór zwrotny z przepływomierzem masowym Coriolisa sterującym tym zaworem zwrotnym w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, powodując zamknięcie tego zaworu zwrotnego, przy czym przepływomierz masowy Coriolisa jest elementem sterującym pracą pompy i zaworu zwrotnego zapobiegając pomiarowi wielofazowego przepływu przez zatrzymywanie doprowadzania płynnego produktu w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu.

W szczególności zawór zwrotny ma konstrukcję zapewniając ą ciś nienie wsteczne w układzie dostarczania płynu, zaś przepływomierz masowy Coriolisa zawiera elektronikę miernika, elektrycznie połączoną z zaworem recyrkulacyjnym, doprowadzającą pierwszy sygnał wyjściowy do zaworu recyrkulacyjnego w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, wysterowującą zawór recyrkulacyjny do kierowania płynnego produktu w pierwszym kierunku, z powrotem do źródła płynu.

PL 206 901 B1

Opcjonalnie stosowana jest elektronika miernika doprowadzająca drugi sygnał wyjściowy do pompy w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, powodujący przerwanie dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia przez pompę jest elektrycznie połączona z tą pompą.

W korzystnym przykładzie wykonania elektronika miernika doprowadzająca trzeci sygnał wyjściowy do zaworu zwrotnego w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, powodujący wytworzenie przez zawór zwrotny ciśnienia wstecznego w układzie dostarczania płynu jest elektrycznie połączona z zaworem zwrotnym oraz ponadto elektronika miernika zawiera elementy do pomiaru wartości gęstości płynnego produktu, generując przy wartości gęstości większej niż górna wartość progowa gęstości, co najmniej jeden z sygnałów wyjściowych spośród pierwszego, drugiego i trzeciego sygnał u wyjściowego.

Alternatywnie elektronika miernika zawiera elementy do pomiaru wartości gęstości płynnego produktu, generując przy wartości gęstości mniejszej niż dolna wartość progowa gęstości, co najmniej jeden z sygnałów wyjściowych spośród pierwszego, drugiego i trzeciego sygnału wyjściowego, bądź też elektronika miernika zawiera elementy do pomiaru wartości gęstości płynnego produktu, generując przy wartości gęstości równej górnej wartości progowej gęstości, co najmniej jeden pierwszy, drugi względnie trzeci sygnał wyjściowy, zaś w kolejnym przykładzie wykonania elektronika miernika zawiera elementy do pomiaru wartości gęstości płynnego produktu, generując przy wartości gęstości równej dolnej wartości progowej gęstości, co najmniej jeden z sygnałów wyjściowych spośród pierwszego, drugiego i trzeciego.

Korzystne skutki rozwiązania według wynalazku polegają na rozwiązaniu problemów przedstawionych powyżej i wprowadzeniu postępu w tej dziedzinie, przez zapewnienie układu dostarczania płynu, który zawiera przepływomierz masowy Coriolisa bez konieczności stosowania eliminatora powietrza i/lub filtra. W pierwszym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, układ dostarczania płynu zawiera przepływomierz masowy Coriolisa, pompę i zawór recyrkulacyjny. Pompa jest połączona ze źródłem płynu i wlotem przepływomierza masowego Coriolisa. Zawór recyrkulacyjny jest połączony z wylotem przepływomierza masowego Coriolisa, źródłem płynu i miejscem przeznaczenia dla płynu. Zawór recyrkulacyjny działa pod kontrolą miernika, w celu zapobiegania pomiarowi wielofazowego przepływu płynu podczas zalewania układu. Podczas zalewania układu elektronika miernika steruje zaworem recyrkulacyjnym tak, aby kierował wielofazowy strumień płynu, zawierający uwięzione powietrze, z powrotem do źródła płynu dotąd aż zostanie ustalony przepływ w zasadzie czystego płynu. Po ustaleniu przepływu w zasadzie czystego płynu, elektronika miernika ponownie steruje zaworem recyrkulacyjnym w celu kierowania strumienia płynu do miejsca przeznaczenia i rozpoczęcia pomiaru dostarczanego płynu. Pompa również działa pod kontrolą miernika, rozpoczynając i przerywając doprowadzanie płynu przez układ dostarczania płynu. W pewnych przykładach układu dostarczania płynu, może zostać również włączony do układu zawór zwrotny w celu zapobiegania przepływowi wstecznemu płynu przez układ dostarczający, gdy układ ten jest wyłączony. W kontekście tej aplikacji, zalewanie układu jest zdefiniowane jako ustalanie przepływu w zasadzie czystego płynu po wprowadzeniu wielofazowego przepływu płynu. Zalewanie układu jest wymagane za każdym razem, kiedy powietrze dostaje się do układu, co zwykle następuje, kiedy układ nie jest pełny, na przykład podczas wyłączania układu lub kiedy źródło jest opróżnione. Specjalista w danej dziedzinie zauważy, że ten przykład wykonania jest idealny dla takich płynów jak mleko, nafta i benzyna, które mają skłonność do pienienia się podczas doprowadzania lub podczas zalewania układu. W tych środowiskach przepływomierz blokuje pomiar i doprowadzanie płynu do miejsca przeznaczenia dotąd, aż zostanie ustalony przepływ w zasadzie czystego płynu.

W innej odmianie wykonania wedł ug wynalazku, ukł ad dostarczają cy zawiera przepł ywomierz masowy Coriolisa, pompę i zawór zwrotny. Pompa jest połączona ze źródłem płynu i wlotem przepływomierza masowego Coriolisa. Zawór zwrotny jest połączony z wylotem miernika i miejscem przeznaczenia płynu. Pompa działa pod kontrolą miernika, zatrzymując doprowadzanie płynu po wykryciu wielofazowego przepływu płynu przez miernik. Zawór zwrotny również działa pod kontrolą miernika, uniemożliwiając przepływ wsteczny płynu przez układ dostarczający, kiedy układ ten jest wyłączony. Ten przykład wykonania jest idealny dla skroplonych gazów sprężonych, które zmieniają się z cieczy w gaz kiedy źródło jest opróżnione i ciśnienie jest zbliżone do ciśnienia atmosferycznego. Po wykryciu przepływu wielofazowego, przepływomierz masowy Coriolisa wyłącza pompę i zamyka zawór zwrotny, nie pozwalając na pomiar przepływu wielofazowego. Kiedy źródło jest ponownie napełnione, tak że ciśnienie ponownie osiąga wartość potrzebną do utrzymywania płynnego stanu skroplonego, sprężo6

PL 206 901 B1 nego gazu, gaz powraca do stanu skroplonego. Zatem pompa może zostać ponownie uruchomiona, zaś zawór zwrotny otwarty w celu kontynuowania dostarczania skroplonego, sprężonego gazu.

Przepływomierz masowy Coriolisa może być wykorzystywany jako oscylujący gęstościomierz w środowisku przepł ywu wielofazowego, obejmują cego gazy i ciecze, gazy i ciał a stał e lub ciał a stałe i ciecze. Przepływomierz zawiera przynajmniej jedną rurę przepływową i układ napędowy do wymuszania drgań rury przepływowej o częstotliwości podstawowej, odpowiadającej gęstości materiału przepływającego przez rurę przepływową. Elektronika miernika kontroluje drgającą rurę przepływową, wykrywając zmiany gęstości płynnego produktu w celu wykrycia występowania wielofazowego przepływu przez miernik. Podczas pracy miernika, wartość gęstości jest porównywana z wartością progową, gdzie wielofazowy przepływ obejmujący gaz i ciecz jest wskazywany przez mierzoną wartość gęstości, przekraczającą wartość progową. Drugie porównanie może zostać dokonane w stosunku do drugiej wartości progowej, w celu wskazania obecności przepływu wielofazowego, obejmującego gaz i ciał a stał e, ciecz i cia ł a stał e lub ciecz, gaz i ciał a stał e, które mogą posiadać podobny efekt tł umi ą cy jak układy gazu i cieczy. Elektronika miernika reaguje na obecność wielofazowego przepływu w rurze przepływowej i doprowadza sygnały wyjściowe do pompy, zaworu recyrkulacyjnego i zaworu zwrotnego w celu albo zatrzymania doprowadzenia, albo ponownego kierowania dostarczanego płynu do źródła w celu uniknięcia pomiaru i wytworzenia przepływu wielofazowego.

Ważną zaletą układu dostarczającego według wynalazku jest to, że eliminator powietrza nie jest wymagany. Niniejszy układ dostarczający jest skonfigurowany tak, że albo zatrzymuje przepływ produktu płynnego przez układ, albo kieruje przepływ z powrotem do źródła płynu po wykryciu wielofazowego przepływu produktu. Zatem w odmianie wykonania wynalazku, płynny produkt jest kierowany z powrotem do źródła w celu ustalenia przepływu w zasadzie czystego płynu przed dostarczeniem do miejsca przeznaczenia i pomiaru. W innej odmianie wykonania układ dostarczania płynu wstrzymuje doprowadzanie płynu również po wykryciu wielofazowego i przepływu płynu. Kolejną zaletą układu dostarczania według wynalazku jest to, że przepływomierz masowy Coriolisa jest przeznaczony do użycia w dowolnym środowisku, w którym występuje wielofazowy przepływ. Zatem taki układ dostarczania nie wymaga filtra zapobiegającego dostawaniu się piasku i innej obcej materii, które mogą uszkodzić dalsze komponenty. Po wykryciu obcej materii, miernik steruje zaworem recyrkulacyjnym i zaworem zwrotnym, jeś li jest zainstalowany, w celu albo zatrzymania dostarczania pł ynnego produktu, albo skierowania go z powrotem do źródła płynu.

Przedmiot wynalazku w zalecanych przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym pos. 1 przedstawia znany ze stanu techniki dotychczasowy układ dostarczania płynu, dla jaśniejszego uwypuklenia istoty wynalazku, natomiast fig. 2 przedstawia przepływomierz Coriolisa według niniejszego wynalazku, fig. 3 - układ dostarczania płynu według niniejszego wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 4 - algorytm, ilustrujący przykład działania przykładu wykonania z fig. 3 według wynalazku, fig. 5 - układ dostarczania płynu według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania, zaś fig. 6 - algorytm, ilustrujący przykład działania przykładu wykonania z fig. 5 według wynalazku.

Według zalecanego przykładu wykonania wynalazku sposób pomiaru przepływu płynnego produktu podczas dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, i obejmuje etapy: dostarczanie płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, wykrywanie początku wielofazowego przepływu płynu, kiedy płynny produkt jest dostarczany ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, dostarczenie pierwszego sygnału wyjściowego do pompy w celu zatrzymania dostarczania płynnego produktu po wykryciu początku przepływu strumienia wielofazowego i doprowadzenie drugiego sygnału wyjściowego do zaworu zwrotnego w celu zapewniania ciśnienia wstecznego po wykryciu początku wielofazowego przepływu płynu oraz doprowadzenie trzeciego sygnału wyjściowego do zaworu recyrkulacyjnego w celu skierowania płynnego produktu w pierwszym kierunku do źródła płynu kiedy wielofazowy przepływ płynu zostanie wykryty i usuwanie tego trzeciego sygnału z zaworu recyrkulacyjnego w celu skierowania pł ynnego produktu w drugim kierunku koń czą cym się w miejscu przeznaczenia.

Zgodnie z tym sposobem mierzona jest wartość gęstości płynnego produktu, kiedy płynny produkt jest dostarczany ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia i zmierzona wartość gęstości jest porównywana z górną wartością progową gęstości, przy czym wielofazowy przepływ jest wskazywany w ten sposób, że mierzona wartość gęstości jest większa niż górna wartość progowa gę stości.

W innym przykł adzie wykonania sposobu wielofazowy przepł yw jest wskazywany tak, ż e mierzona wartość gęstości jest równa górnej wartości progowej gęstości, bądź też zmierzona wartość

PL 206 901 B1 gęstości jest porównywana z dolną wartością progową gęstości, przy czym wielofazowy przepływ jest wskazywany gdy mierzona wartość gęstości jest mniejsza niż dolna wartość progowej gęstości.

W innym przykł adzie wykonania sposobu wielofazowy przep ł yw jest wskazywany gdy mierzona wartość gęstości jest równa dolnej wartości progowej gęstości.

Układ dostarczania płynu według wynalazku do pomiaru przepływu w zasadzie czystego produktu płynnego i zapobiegający mierzeniu przepływu strumienia wielofazowego podczas dostarczania produktu płynnego ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia w zalecanym przykładzie wykonania obejmuje ogólnie pompę włączoną między źródłem płynu a miejscem przeznaczenia w celu dostarczania produktu płynnego ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, przepływomierz masowy Coriolisa 200 włączony między pompą 221 a miejscem przeznaczenia i skonfigurowany do wykrywania początku przepływu strumienia wielofazowego, kiedy płynny produkt jest dostarczany ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, zawór zwrotny 220, włączony między przepływomierzem masowym Coriolisa a miejscem przeznaczenia i dostosowany do otwierania lub zamykania pod kontrolą przepływomierza masowego Coriolisa, środki wewnątrz przepływomierza masowego Coriolisa, służące do sterowania pompą po wykryciu początku przepływu strumienia wielofazowego, w celu zatrzymania dostarczania przez pompę płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia i środki wewnątrz przepływomierza masowego Coriolisa 200, służące do sterowania zaworem zwrotnym po wykryciu początku przepływu strumienia wielofazowego, w celu zamknięcia zaworu zwrotnego, przy czym środki sterujące pompą i środki sterujące zaworem zwrotnym zapobiegają pomiarowi przepływu strumienia wielofazowego przez zatrzymanie dostarczania produktu płynnego po wykryciu początku przepływu strumienia wielofazowego.

Ponadto w skład układu wchodzi zawór recyrkulacyjny 222, który jest połączony z przepływomierzem masowym Coriolisa, źródłem płynu i miejscem przeznaczenia, jest w zalecanym przykładzie wykonania skonfigurowany tak, że kieruje płynny produkt w pierwszym kierunku, który kończy się w źródle płynu, lub w drugim kierunku, który kończy się w miejscu przeznaczenia, natomiast odpowiednie środki wewnątrz przepływomierza masowego Coriolisa 200 sterują zaworem recyrkulacyjnym 222 w odpowiedzi na wykrycie początku przepływu wielofazowego płynu tak, że zawór recyrkulacyjny kieruje płynny produkt w pierwszym kierunku, przy czym przepływomierz masowy Coriolisa wykorzystuje środki sterowania pompą i środki sterowania zaworem recyrkulacyjnym do uniemożliwiania pomiaru przepływu wielofazowego przez spowodowanie, że zawór recyrkulacyjny kieruje płynny produkt w pierwszym kierunku, z powrotem do źródła płynu.

Zwór zwrotny zgodnie z wynalazkiem jest skonfigurowany i tak, że zapewnia ciśnienie wsteczne w układzie dostarczania płynu. Ponadto elektronika miernika jest elektronicznie połączona z zaworem recyrkulacyjnym w celu dostarczania pierwszego sygnału wyjściowego do zaworu recyrkulacyjnego po wykryciu początku przepływu strumienia wielofazowego, który powoduje, że zawór recyrkulacyjny kieruje płynny produkt w pierwszym kierunku, z powrotem do źródła płynu.

Elektronika miernika jest, korzystnie, elektronicznie połączona również z pompą i jest skonfigurowana tak, że doprowadza drugi sygnał wyjściowy do pompy po wykryciu początku przepływu strumienia wielofazowego, który powoduje, że pompa zatrzymuje dostarczanie płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia.

W przykładzie wykonania wynalazku elektronika miernika jest elektrycznie połączona z zaworem wstecznym i skonfigurowana tak, że dostarcza, korzystnie, trzeci sygnał wyjściowy do zaworu zwrotnego po wykryciu początku przepływu strumienia wielofazowego, który powoduje, że zawór zwrotny wytwarza ciśnienie wsteczne w układzie dostarczania płynu.

Elektronika miernika jest w zalecany sposób skonfigurowana tak, że mierzy wartość gęstości płynnego produktu i jeśli wartość gęstości jest większa niż górna wartość progowa gęstości, doprowadza przynajmniej jeden z sygnałów wyjściowych, wybrany spośród sygnałów wyjściowych pierwszego, drugiego i trzeciego.

W innym przykładzie wykonania układ dostarczania płynu do pomiaru przepływu w zasadzie czystego płynnego produktu i zapobiegania pomiarowi wielofazowego przepływu płynu podczas dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, zawiera pompę 221 włączoną między źródło płynu a miejsce przeznaczenia w celu dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, zawór zwrotny 220, włączony między przepływomierz masowy Coriolisa 200 a miejsce przeznaczenia i skonfigurowany tak, że jest otwierany lub zamykany pod kontrolą przepływomierza masowego Coriolisa, przy czym przepływomierz masowy Coriolisa jest włączony

PL 206 901 B1 między pompą a miejscem przeznaczenia i skonfigurowany do wykrywania początku wielofazowego przepływu płynu, kiedy płynny produkt jest dostarczany ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia.

Ponadto układ posiada środki w przepływomierzu masowym Coriolisa 200 do sterowania pompą 221 w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu w celu spowodowania, że pompa wstrzymuje dostarczanie płynnego produktu ze źródła do miejsca przeznaczenia, środki w przepływomierzu masowym Coriolisa 200 do zamykania zaworu zwrotnego 220 w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu w celu spowodowania zamknięcia zaworu zwrotnego.

Wspomniany przepływomierz masowy Coriolisa 200 zapobiega pomiarowi wielofazowego przepływu płynu przez użycie środków sterujących pompą i środków sterujących zaworem zwrotnym do wstrzymania dostarczania płynnego produktu w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu.

Układ obejmuje także zawór recyrkulacyjny 222, który jest połączony z przepływomierzem masowym Coriolisa 200, ze źródłem płynu i z miejscem przeznaczenia, przy czym wspomniany zawór recyrkulacyjny jest skonfigurowany tak, że kieruje płynny produkt w pierwszym kierunku, który kończy się w źródle płynu, lub w drugim kierunku, który kończy się w miejscu przeznaczenia, zaś przepływomierz masowy Coriolisa 200 zapobiega pomiarowi wielofazowego przepływu przez sterowanie zaworem recyrkulacyjnym na początku wielofazowego przepływu w celu spowodowania, że zawór recyrkulacyjny kieruje przepływ płynu w pierwszym kierunku z powrotem do źródła płynu, a kiedy wielofazowy przepływ płynu nie jest wykrywany - w celu spowodowania, że zawór recyrkulacyjny 222 kieruje przepływ płynu w drugim kierunku do miejsca przeznaczenia.

Elektronika miernika mierzy wartość gęstości płynu i jeśli wartość gęstości jest mniejsza niż dolna wartość progowa gęstości, doprowadza przynajmniej jeden z sygnałów wyjściowych, wybrany spośród sygnałów wyjściowych pierwszego, drugiego i trzeciego, zaś jeśli wartość gęstości jest równa górnej wartości progowej gęstości, doprowadza przynajmniej jeden z sygnałów wyjściowych, wybrany spośród sygnałów wyjściowych pierwszego, drugiego i trzeciego.

Jeśli zmierzona wartość gęstości płynu i jeśli wartość gęstości jest równa dolnej wartości progowej gęstości, elektronika miernika doprowadza przynajmniej jeden z sygnałów wyjściowych, wybrany spośród sygnałów wyjściowych pierwszego, drugiego i trzeciego.

Wynalazek zostanie dalej opisany dokładniej w odniesieniu do towarzyszących rysunków, w których pokazane są przykłady wykonania wynalazku. Specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że wynalazek może zostać wykonany w wielu innych postaciach i przedstawiony opis nie powinien być traktowany jako ograniczony do pokazanych tutaj przykładów wykonania. Przykłady wykonania są przedstawione raczej tak, aby opis ten był szczegółowy i kompletny i w pełni określał zakres wynalazku dla specjalistów w danej dziedzinie. Na rysunkach, te same oznaczenia odsyłające odnoszą się do tych samych elementów w każdym z przykładów wykonania. Ponadto, specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że różne cechy opisane poniżej mogą być łączone, tworząc wiele odmian wynalazku.

Fig. 2 ilustruje przepływomierz masowy Coriolisa 200 stosowany według wynalazku zawierający pompę 221, pierwszy zawór 220 i drugi zawór 222. Przepływomierz masowy Coriolisa 200 zawiera zespół miernika (inaczej zwany zespołem) przepływomierza 201 i elektronikę miernika 202. Elektronika miernika 202 jest połączona z zespołem miernika 201 torami 203, dostarczając torem 204 dane o gęstości, prędkości przepływu masy, objętościowej prędkości przepływu, całkowitym przepływie masy i inne informacje. Elektronika miernika 202 jest również połączona z pompą 221 torem 218 w celu doprowadzania sygnałów wyjściowych, które sterują pompą 221, powodując włączenie lub wyłączenie pompy 221. Na koniec, elektronika miernika 202 jest połączona z zaworem zwrotnym 220 torem 219 i z zaworem 222 torem 223, w celu dostarczania sygnałów wyjściowych, które sterują zaworem 220 zwanym także zaworem zwrotnym 220 i zaworem 222, zwanym także dalej zaworem recyrkulacyjnym 222. Zespół przepływomierza 201 zawiera parę kryz 205 i 206, rury rozgałęźne 207 i rury przepływowe 208 i 209. Układ napędzający 210 i czujniki 211 i 212 są połączone z rurami przepływowymi 208 i 209. Uchwyty usztywniające 213 i 214 służą do ustalenia osi W i W, wokół których oscyluje każda z rur przepływowych 208 i 209.

Kiedy zespół przepływomierza 201 jest umieszczony w układzie rurociągu (nie pokazanym), którym przesyłany jest mierzony płynny produkt, produkt dostaje się do zespołu przepływomierza 201 przez kryzę 206 i przepływa przez rurę rozgałęźną 207. Płynny produkt jest kierowany do rur przepływowych 208 i 209 i płynie przez rury przepływowe 208 i 209 i z powrotem do rury rozgałęźnej 207, gdzie opuszcza zespół przepływomierza 201 przez kryzę 205.

PL 206 901 B1

Rury przepływowe 208 i 209 są wybrane i odpowiednio zamontowane z rurą rozgałęźną 207, tak że mają w zasadzie ten sam rozkład masy, momenty bezwładności i moduły sprężystości wokół osi zginania W-W i W-W odpowiednio. Rury przepływowe 208 i 209 biegną na zewnątrz od rury rozgałęźnej 207 w zasadzie równolegle. Rury przepływowe 208 i 209 są napędzane przez układ napędzający 210 w przeciwnych kierunkach wokół ich odpowiednich osi zginania W i W drganiach określanych jako pierwszy rodzaj drgań zginających zespołu przepływomierza 201. Układ napędzający 210 jest jednym z wielu dobrze znanych układów. Przykładem napędu jest magnes zamontowany na rurze przepływowej 208 i usytuowana naprzeciw niego cewka, zamontowana na rurze przepływowej 209. Przemienny prąd, który płynie przez cewkę, powoduje drgania obu rur przepływowych 208 i 209. Odpowiedni sygnał napędowy jest przykładany do układu napędzającego 210 przez elektronikę miernika 202, torem 215.

Przepływomierz masowy Coriolisa 200 jest skonfigurowany tak, że rozróżnia przepływ w zasadzie czystego produktu od przepływu strumienia wielofazowego przez porównywanie zmian częstotliwości drgań rur przepływowych 208 i 209 przy zmianie gęstości, która występuje, kiedy przepływ w zasadzie czystego produktu zamienia się w przepływ produktu wielofazowego. Kiedy nie ma przepływu przez przepływomierz 200, wszystkie punkty na rurach przepływowych 208 i 209 oscylują z identyczną fazą. Kiedy płyn zaczyna płynąć, przyspieszenia Coriolisa powodują, że każdy punkt na rurach przepływowych 208 i 209 ma inną fazę. Faza rur przepływowych 208 i 209 od strony wlotu jest opóźniona w stosunku do fazy układu napędzającego 210, natomiast faza rur przepływowych 208 i 209 po stronie wylotowej wyprzedza fazę układu napędzającego 210. Czujniki 211 i 212 wytwarzają sygnały sinusoidalne, reprezentujące ruch rur przepływowych 208 i 209. Różnica fazy między sygnałami czujników jest proporcjonalna do prędkości przepływu masy płynu przez rury przepływowe 208 i 209. Zmiany gęstości strumienia płynu powodują zmiany częstotliwości naturalnych rodzajów drgań.

Roboczo, napęd powoduje oscylacje rur przepływowych 208 i 209 z częstotliwością podstawową, odpowiadającą gęstości płynnego produktu, płynącego przez rury przepływowe 208 i 209. Elektronika miernika 202 kontroluje efekt wymuszania drgań rur przepływowych 208 i 209, szukając zmian wartości, które pozwalają określić zmianę gęstości, wskazującą występowanie wielofazowego przepływu przez rury przepływowe 208 i 209. Zmiana gęstości jest porównywana z górną wartością progową, przy czym wielofazowy strumień obejmujący gaz i płyn jest wskazywany przez zmienioną wartość gęstości, przekraczającą górną wartość progową. Drugie porównanie jest dokonywane w odniesieniu do dolnej wartości progowej, w celu wskazania obecności strumienia wielofazowego obejmującego gaz i ciała stałe, ciecz i ciała stałe lub ciecz, gaz i ciała stałe, który posiada podobne efekty tłumiące jak układ gazu i cieczy. Zatem elektronika miernika 202 może wykorzystać jedną lub obie wartości progowe górną i dolną do ustalenia początku przepływu strumienia wielofazowego. Te progowe wartości gęstości są ustalone przez użytkownika lub producenta przepływomierza masowego Coriolisa 200 i są zaprogramowane w elektronice miernika 202. Elektronika miernika 202 reaguje na początek przepływu wielofazowego wysłaniem sygnałów wyjściowych do pompy 221 i zaworów 220 i 222 w celu albo zatrzymania przesyłania płynnego produktu, albo skierowania go z powrotem do źródła płynu.

Elektronika miernika 202 odbiera sygnały prędkości prawej i lewej w torach 216 i 217 odpowiednio. Elektronika miernika 202 wytwarza sygnał napędowy w torze 215, powodując, że układ napędzający 210 wywołuje oscylacje rur przepływowych 208 i 209. Elektronika miernika 202 przetwarza sygnały odnoszące się do prędkości prawej i lewej w celu wyliczenia prędkości przepływu masy. Tor 204 posiada środki wejściowe i wyjściowe, które umożliwiają realizację interfejsu między elektroniką miernika 202 a operatorem. Ponadto, elektronika miernika 202 generuje sygnały wyjściowe torem 218 do pompy 221, torem 223 do zaworu recyrkulacyjnego 222 i torem 219 do zaworu 220. Sygnały wyjściowe są generowane w odpowiedzi na wykrycie przepływu wielofazowego przez elektronikę miernika 202. Sygnały wyjściowe powodują, że pompa 221, zawór recyrkulacyjny 222 i zawór zwrotny 220 albo zatrzymują przepływ płynnego produktu w celu uniemożliwienia pomiaru wielofazowego przepływu produktu, albo kierują przepływ produktu do źródła w celu zapobieżenia dostarczaniu do miejsca przeznaczenia i miejsca pomiaru. Jak będzie widoczne z poniższego opisu, podczas zalewnia, elektronika miernika 202 może powodować, że zwór recyrkulacyjny 222 kieruje przepływ produktu z powrotem do źródła płynu w celu ustalenia przepływu w zasadzie czystego produktu przed dostarczeniem do miejsca przeznaczenia i pomiaru. W innym przykładzie wykonania, elektronika miernika 202 może powodować wyłączenie pompy 221 i zamknięcie zaworu zwrotnego 220 w celu w zasadzie uniemożliwienia dostarczania i pomiaru wielofazowego strumienia produktu.

PL 206 901 B1

Opis fig. 2 jest przedstawiony jedynie jako przykład działania przepływomierza masowego Coriolisa i nie jest przeznaczony do ograniczania zakresu niniejszego wynalazku. Niniejszy wynalazek może być również stosowany w odniesieniu do innych typów przepływomierzy masowych, obejmujących mierniki z pojedynczymi rurami. Ponadto, niniejszy wynalazek może być również stosowany do układów dostarczania płynu, mających liczne pompy i/lub liczne zawory.

Fig. 3 ilustruje zalecany przykład układu dostarczania płynnego produktu według niniejszego wynalazku, mianowicie układu 300 dostarczania płynu. Układ 300 dostarczania płynu obejmuje źródło płynu 301 płynnego produktu 303, pompę 221, przepływomierz masowy Coriolisa 200, zwany dalej również przepływomierzem 200, zawór recyrkulacyjny 222, zawór zwrotny 220 i miejsce przeznaczenia 306 dla płynnego produktu 303. Specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że układ 300 dostarczania płynu może być układem autonomicznym lub może być zamontowany na ruchomym urządzeniu, na przykład pojeździe.

Źródło 301 płynu może być dowolnym źródłem przystosowanym do przechowywania płynnego produktu 303. Na przykład, źródło 301 płynu może być dostosowane do przechowywania ciekłego gazu ziemnego, ropy naftowej, nafty, mleka, benzyny, syropu skrobiowego, glukozy ze skrobi kukurydzianej, rolniczych środków chemicznych, jak również innych produktów płynnych. Podobnie, źródło 301 płynu może być zbiornikiem magazynowym, służącym do przeładowania płynnego produktu 303 do cysterny, wagonu kolejowego lub statku morskiego. W innych przykładach, źródło 301 płynu może być cysterną, wagonem kolejowym lub statkiem morskim, które rozładowują płynny produkt 303 do zbiornika magazynowego. Podobnie, miejsce przeznaczenia 306 może być dowolnym miejscem przeznaczenia dostosowanym do odbierania płynnego produktu 303. Na przykład, miejsce przeznaczenia 306 może być samochodem-cysterną, wagonem kolejowym lub statkiem morskim lub zbiornikiem magazynowym. Pewne przykłady płynnego produktu 303 obejmują bez ograniczeń benzynę, naftę, lekki olej napędowy, produkty do silników wysokoprężnych, ciekły gaz ziemny, ropę naftową, olej do silników wysokoprężnych, olej napędowy, mleko, syrop skrobiowy, glukozę ze skrobi kukurydzianej, rolnicze środki chemiczne lub wiele innych płynnych produktów.

Pompa 221 jest tradycyjną pompą dostosowaną do odbierania sygnałów wyjściowych z przepływomierza 200 i w odpowiedzi na sygnały wyjściowe pompa 221 jest włączana lub wyłączana. W pewnych przykładach wykonania niniejszego wynalazku, przepływomierz 200 może również regulować prędkość, z jaką pompa 221 doprowadza płynny produkt przez układ 300 dostarczania płynu. Pompa 221 może być odśrodkowa lub napędzana silnikiem, zależnie od zastosowanej konstrukcji. Pompa 221 powinna mieć odpowiednie rozmiary w celu zapewnienia maksymalnej prędkości przepływu, która mieści się w przewidywanej przepustowości przepływomierza 200. Specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że pompa 221 i przepływomierz masowy Coriolisa 200, zwany także dalej przepływomierzem 200, mogą mieć różne parametry zależnie od danego płynnego produktu 303. Zawór recyrkulacyjny 222 jest tradycyjnym zaworem recyrkulacyjnym, który jest dostosowany do odbierania sygnałów wyjściowych z przepływomierza 200 i w odpowiedzi na sygnały wyjściowe z przepływomierza 200 kieruje przepływ płynnego produktu 303 do źródła 301 płynu lub do miejsca przeznaczenia 306. Zawór zwrotny 220 jest tradycyjnym zaworem zwrotnym, dostosowanym do odbierania sygnałów wyjściowych z przepływomierza 200 i jest otwierany lub zamykany w odpowiedzi na sygnały wyjściowe w celu zapobiegania wstecznemu przepływowi płynnego produktu 303 w układzie 300 dostarczania płynu.

Źródło 301 płynu, pompa 221, przepływomierz 200, zawór recyrkulacyjny 222, zawór zwrotny 220 i miejsce przeznaczenia 306 są połączone jak przedstawiono na fig. 3 tradycyjnym układem rur. Specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że układ rur jest wybierany zależnie od przesyłanego płynnego produktu 303, a zatem różne układy rur mogą być stosowane, zależnie od konstrukcji. W szczególności, wlot pompy 221 jest połączony ze źródłem 301 płynu przez rury 307, zaś wylot pompy 221 jest połączony z wlotem przepływomierza 200 rurami 308. Wylot przepływomierza 200 jest połączony z zaworem zwrotnym 220 rurami 314. Zawór zwrotny 220 jest połączony z wlotem zaworu recyrkulacyjnego 222 przez rury 309. Zawór recyrkulacyjny 222 zapewnia trójdrożne połączenie między rurami 309 i rurami 310 oraz rurami 311. Rury 310 kończą się w źródle 301 płynu, zaś rury 311 kończą się w miejscu przeznaczenia 306. Korzystnie, zawór recyrkulacyjny 222 zapobiega jednoczesnej dostawie płynnego produktu 303 do miejsca przeznaczenia 306 i do źródła płynu 301.

Przepływomierz masowy Coriolisa 200 jest elektrycznie połączony z pompą 221 torem 218 w celu doprowadzania sygnałów wyjściowych, które sterują pompą 221. Przepływomierz masowy Coriolisa 200 jest również elektrycznie połączony z zaworem zwrotnym 220 torem 219 w celu doproPL 206 901 B1 wadzania sygnałów wyjściowych, które sterują zaworem zwrotnym 220. Na koniec, przepływomierz masowy Coriolisa 200 jest elektrycznie połączony z zaworem recyrkulacyjnym 222 torem 223 w celu doprowadzania sygnałów wyjściowych, które sterują zaworem recyrkulacyjnym 222.

Specjalista w danej dziedzinie zauważy, że układ 300 dostarczania płynu jest idealny dla płynnych produktów, które mają skłonność do pienienia się podczas przesyłania lub do czasu zalania układu 300. W tych środowiskach, przepływomierz 200 nie pozwala na dostarczanie płynu do miejsca przeznaczenia 306 i miejsca pomiaru dotąd, aż zostanie ustalony przepływ w zasadzie czystego płynu. Niektóre przykłady płynnych produktów, które mają skłonność do pienienia się podczas przesyłania, obejmują mleko, naftę i benzynę. Jednakże specjalista w danej dziedzinie zauważy również, że układ 300 dostarczania płynu może być stosowany do dostarczania dowolnego typu płynu między źródłem a miejscem przeznaczenia.

Fig. 4 przedstawia algorytm ilustrujący działanie układu 300 dostarczania płynu według niniejszego wynalazku. Na fig. 4 działanie rozpoczyna się w etapie 400. W etapie 401, pompa 221 jest uruchamiana w celu rozpoczęcia dostarczania płynnego produktu 303 przez układ 300 dostarczania płynu. W etapie 402 zawór recyrkulacyjny 222 jest w położeniu dostarczania płynnego produktu 303 przez układ rur 310 z powrotem do źródła płynu 301. Korzystnie, umożliwia to recyrkulację płynnego produktu z powrotem do źródła płynu 301 podczas zalewania układu lub uruchomienia usuwania powietrza pozostawionego po wcześniejszym użytkowaniu układu 300 dostarczania płynu w celu ustalenia przepływu w zasadzie czystego produktu płynnego 303. W etapie 403 przepływomierz 200 kontroluje wartość gęstości płynnego produktu 303 w celu ustalenia typu przepływu, np. wielofazowego przepływu produktu lub w zasadzie czystego przepływu płynnego produktu 303. Jeśli w etapie 403 wykryty zostanie przepływ w zasadzie czystego produktu, przepływomierz 200 doprowadza sygnał wyjściowy do zaworu recyrkulacyjnego 222, który powoduje przełączenie położenia zaworu recyrkulacyjnego 222 i dostarczanie płynnego produktu 303 do miejsca przeznaczenia 306 w etapie 404. W zasadzie jednocześnie, w etapie 405, przepływomierz 200 rozpoczyna pomiar płynnego produktu 303 dostarczanego do miejsca przeznaczenia 306. Jeśli w etapie 403 zostanie wykryty wielofazowy przepływ płynnego produktu 303, etap 402 jest powtarzany.

Jeśli w etapie 406 żądana ilość płynnego produktu 303 jest dostarczona do miejsca przeznaczenia 306, przepływomierz 200 dostarcza sygnał wyjściowy do zaworu zwrotnego 220, pompy 221 i zaworu recyrkulacyjnego 222. Sygnał wyjściowy wysyłany do pompy 221 powoduje, że pompa 221 jest wyłączana i przerywa doprowadzanie płynnego produktu 303 przez układ 300 dostarczania płynu. Sygnał wyjściowy do zaworu zwrotnego 220 powoduje, że zawór zwrotny 220 jest zamykany w celu uniemożliwienia wstecznego przepływu płynnego produktu 303 w układzie 300 dostarczania płynu. Sygnał wyjściowy przesyłany do zaworu recyrkulacyjnego 222 powoduje przełączenie pozycji zaworu recyrkulacyjnego 222 tak, że płynny produkt 303 ponownie jest doprowadzany do źródła 301 płynu podczas uruchamiania układu. Proces jest kończony w etapie 408.

Fig. 5 ilustruje układ 500 dostarczania ciekłego, sprężonego gazu (LPG). Układy dostarczania LPG, takie jak układ 500 dostarczania LPG, są dostosowane do dostarczania produktów naftowych, które są gazowe przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, ale które są łatwo skraplane przy niewielkim zwiększeniu ciśnienia. Pewne przykłady takich produktów obejmują bez ograniczania tylko do nich: butan, propan, bezwodny amoniak. Specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że układ 500 dostarczania LPG może być układem autonomicznym, lub może zostać zamontowany na ruchomym urządzeniu, na przykład na pojeździe.

Układ 500 dostarczania LPG zawiera źródło 501 LPG 511, pompę 221, przepływomierz masowy Coriolisa 200, zawór zwrotny 220 i miejsce przeznaczenia 504 dla LPG 511. Źródło 501 może być dowolnym źródłem dostosowanym do przechowywania LPG 511. Na przykład źródło 501 może być zbiornikiem magazynowym, z którego LPG 511 jest przeładowywany do samochodu-cysterny, wagonu kolejowego lub statku morskiego. W innych przykładach źródło 501 może być samochodem-cysterną, wagonem kolejowym lub statkiem morskim, z którego LPG 511 jest rozładowywany do miejsca przeznaczenia 504. Podobnie miejsce przeznaczenia 504 może być dowolnym miejscem przeznaczenia skonfigurowanym do odbioru LPG 511. Na przykład, miejsce przeznaczenia 504 może być samochodem-cysterną, wagonem kolejowym, statkiem morskim lub zbiornikiem magazynowym.

Pompa 221 jest tradycyjną pompą skonfigurowaną do odbierania sygnałów wyjściowych z przepływomierza 200. W odpowiedzi na sygnały wyjściowe pompa 221 jest włączana lub wyłączana. W pewnych przykładach wykonania niniejszego wynalazku przepływomierz 200 może również kontrolować prędkość, z jaką pompa 221 dostarcza LPG 511 przez układ 500 dostarczania. Pompa 221

PL 206 901 B1 może być odśrodkowa lub napędzana silnikiem, zależnie od wybranej konstrukcji. Pompa 221 powinna mieć odpowiednie rozmiary, aby zapewnić maksymalną prędkość przepływu, która mieści się w zakresie pomiaru przepływomierza 200. Specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że pompa 221 i przepływomierz 200 mogą mieć różne przepustowości zależnie od ilości LPG 511 przesyłanego przez układ 500 dostarczania LPG. Zawór zwrotny 220 jest tradycyjnym zaworem zwrotnym, dostosowanym do odbierania sygnałów wyjściowych z przepływomierza 200 i jest otwierany lub zamykany w odpowiedzi na sygnały wyjściowe w celu uniemożliwienia wstecznego przepływu LPG 511 w układzie 500 dostarczania LPG.

Źródło 501, pompa 221, przepływomierz 200, zawór zwrotny 220 i miejsce przeznaczenia 504 są połączone jak przedstawiono na fig. 5 tradycyjnymi układami rur, dostosowanymi do przesyłanego LPG 511. W szczególności, wlot pompy 221 jest połączony ze źródłem 501 rurami 502, zaś wylot pompy 221 jest połączony z wlotem przepływomierza 200 rurami 503. Wylot przepływomierza 200 jest połączony z zaworem zwrotnym 220 rurami 512. Zawór zwrotny 220 jest połączony z miejscem przeznaczenia 504 rurami 513.

Przepływomierz 200 jest elektrycznie połączony z pompą 221 torem 218 w celu doprowadzania sygnałów wyjściowych, które sterują pompą 221. Przepływomierz 200 jest również elektrycznie połączony z zaworem zwrotnym 220 torem 219 w celu doprowadzania sygnałów wyjściowych, które sterują zaworem zwrotnym 220.

Korzystnie, układ 500 LPG nie wymaga zaworu recyrkulacyjnego, eliminatora powietrza lub filtra. LPG 511 zwykle nie zawiera pęcherzyków powietrza lub par aż do opróżnienia źródła 501. Kiedy źródło 501 jest opróżnione i ciśnienie w źródle 501 osiąga wartość ciśnienia atmosferycznego, LPG 511 wraca do stanu gazowego. Kiedy ciśnienie w źródle 501 zostanie zwiększone podczas procesu ponownego napełniania, LPG 511 wraca do stanu ciekłego. Korzystnie układ LPG 511 wykrywa przepływ wielofazowy kiedy źródło 501 jest opróżnione i wyłącza pompę 221 oraz zamyka zawór zwrotny 220 w celu uniemożliwienia pomiaru i dostarczania strumienia wielofazowego. Kiedy ciśnienie źródła 501 zostanie zwiększone w procesie ponownego napełniania, układ 500 LPG może wznowić dostarczanie LPG do miejsca przeznaczenia 504.

Fig. 6 przedstawia algorytm ilustrujący działanie układu 500 dostarczania LPG według niniejszego wynalazku. Na fig. 6 działanie układu rozpoczyna się w etapie 600. W etapie 601 pompa 221 jest uruchamiana w celu rozpoczęcia dostarczania LPG 511 przez układ 500 dostarczania. W etapie 602 LPG 511 jest dostarczany ze źródła 501 do miejsca przeznaczenia 504 przez pompę 221, miernik (przepływomierz) 200 i zawór zwrotny 220. W etapie 603 przepływomierz 200 mierzy objętość LPG 511 dostarczanego do miejsca przeznaczenia 504. W etapie 604 przepływomierz 200 kontroluje wartość gęstości LPG 511 w celu określenia typu przepływu, np. wielofazowego przepływu produktu lub przepływu w zasadzie czystego LPG 511. Jeśli w etapie 604 wartość gęstości LPG 511 przekracza górną lub dolną wartość progową gęstości, wskazując wielofazowy przepływ LPG, przetwarzanie jest kontynuowane w etapie 606. W etapie 606 przepływomierz 200 doprowadza sygnał wyjściowy do pompy 221. Sygnał wyjściowy do pompy 221 powoduje wyłączenie pompy 221 i przerwanie dostarczania LPG 511 przez układ 500. W zasadzie jednocześnie, w etapie 606, przepływomierz 200 doprowadza sygnał wyjściowy do zaworu zwrotnego 220. Sygnał wyjściowy do zaworu zwrotnego 220 zamyka zawór zwrotny 220 w celu uniemożliwienia wstecznego przepływu LPG 511 przez układ 500 i proces jest kończony w etapie 607.

Jeśli w etapie 604 nie jest wykrywany wielofazowy przepływ LPG, przetwarzanie jest kontynuowane w etapie 605. Jeśli żądana ilość LPG 511 jest dostarczona do miejsca przeznaczenia 504 w etapie 605, przetwarzanie jest kontynuowane w etapie 606 w celu wyłączenia pompy 221 i zamknięcia zaworu zwrotnego 220, jak opisano powyżej. Jeśli w etapie 605 żądana ilość LPG 511 nie zostanie dostarczona, przetwarzanie jest kontynuowane w etapie 602 i dostarczanie LPG 511 jest kontynuowane.

Specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że korzystne przykłady wykonania opisane powyżej mogą zostać poddane różnym modyfikacjom bez odchodzenia od zakresu i idei wynalazku, w tym z zastosowaniem odpowiednich elementów opisanych wyżej środków technicznych ochrony swoich pełnych praw do wynalazku.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób pomiaru przepływu płynnego produktu podczas dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, w którym doprowadza się płynny produkt ze źródła płynu do miejsc przeznaczenia za pomocą pompy, wykrywa się początek wielofazowego przepływu płynu podczas doprowadzania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia za pomocą przepływomierza masowego Coriolisa, zatrzymuje się doprowadzanie płynnego produktu za pomocą pompy w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, znamienny tym, że wytwarza się ciśnienie wsteczne za pomocą zaworu zwrotnego (220) w odpowiedzi na wykrycie przez przepływomierz masowy Coriolisa (200) początku wielofazowego przepływu płynu, kieruje się płynny produkt (303) w pierwszym kierunku do źródła (301, 501) płynu, kiedy wykryty zostanie przepływ wielofazowy i/lub kieruje się płynny produkt w drugim kierunku kończącym się w miejscu przeznaczenia (306, 504) kiedy wielofazowy przepływ płynu nie zostaje wykryty przy pomocy zaworu recyrkulacyjnego (222) oraz mierzy się za pomocą przepływomierza masowego Coriolisa (200) przepływ płynnego produktu podczas doprowadzania tego produktu ze źródła (301, 501) płynu do miejsca przeznaczenia (306, 504).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się przepływomierz masowy Coriolisa (200) przy pomiarze wartości gęstości płynnego produktu (303) podczas doprowadzania tego płynnego produktu ze źródła (301,501) płynu do miejsca przeznaczenia (306, 504) i porównuje się zmierzoną wartość gęstości z górną wartością progową gęstości, przy czym wielofazowy przepływ płynu wskazuje się gdy zmierzona wartość gęstości jest większa niż górna wartość progowa gęstości.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się przepływomierz masowy Coriolisa (200) do mierzenia wartości gęstości płynnego produktu podczas doprowadzania tego płynnego produktu ze źródła (301, 501) płynu do miejsca przeznaczenia (306, 504) i porównuje się mierzoną wartość gęstości z górną wartością progową gęstości, przy czym wskazuje się wielofazowy przepływ płynu gdy zmierzona wartość gęstości jest równa górnej wartości progowej gęstości.
4. 4. Sposób według jednego z zastrz. 1-3, znamienny tym, że mierzy się wartość gęstości płynnego produktu podczas doprowadzania tego płynnego produktu (303) ze źródła (301, 501) płynu do miejsca przeznaczenia (306, 504) i porównuje się mierzoną wartość gęstości z dolną wartością progową gęstości, przy czym wielofazowy przepływ płynu wskazuje się gdy, zmierzona wartość gęstości jest niższa od dolnej wartości progowej gęstości.
5. 5. Sposób według jednego z zastrz. 1-4, znamienny tym, że stosuje się przepływomierz masowy Coriolisa (200) do mierzenia wartości gęstości podczas przesyłania płynnego produktu (303) ze źródła (301,501) płynu do miejsca przeznaczenia (306, 504) i porównuje się mierzoną wartość gęstości z dolną wartością progową gęstości, przy czym wskazuje się wielofazowy przepływ płynu gdy zmierzona wartość gęstości jest równa dolnej wartości progowej gęstości.
6. 6. Układ dostarczania płynu do pomiaru przepływu produktu płynnego ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, zwłaszcza zasadniczo czystego produktu płynnego i zapobiegania pomiarowi wielofazowego przepływu płynu podczas dostarczania tego płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, który to układ zawiera pompę połączoną pomiędzy źródłem płynu a miejscem przeznaczenia, doprowadzającą płynny produkt ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia, przepływomierz masowy Coriolisa, połączony pomiędzy pompą a miejscem przeznaczenia, wykrywający początek wielofazowego przepływu płynu podczas doprowadzania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia oraz zawór zwrotny, połączony pomiędzy przepływomierzem masowym Coriolisa a miejscem przeznaczenia, otwierany bądź zamykany pod kontrolą przepływomierza masowego Coriolisa, znamienny tym, że zawiera elektryczną ścieżkę komunikacyjną łączącą elektrycznie pompę (221) z przepływomierzem masowym Coriolisa (200) sterującym pompą w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, przerywając doprowadzanie przez pompę (221) płynnego produktu (303) ze źródła (301, 501) do miejsca przeznaczenia (306, 504), elektryczną ścieżkę komunikacyjną łączącą elektrycznie zawór zwrotny (220) z przepływomierzem masowym Coriolisa (200) sterującym tym zaworem zwrotnym (220) w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, powodując zamknięcie tego zaworu zwrotnego (220), przy czym przepływomierz masowy Coriolisa (200) jest elementem sterującym pracą pompy (221) i zaworu zwrotnego (220) zapobiegając pomiarowi wielofazowego przepływu przez zatrzymywanie doprowadzania płynnego produktu w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu.

   PL 206 901 B1
7. 7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że zawór zwrotny (220) ma konstrukcję zapewniającą ciśnienie wsteczne w układzie dostarczania płynu.
8. 8. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że przepływomierz masowy Coriolisa (200) zawiera elektronikę miernika (202), elektrycznie połączoną z zaworem recyrkulacyjnym (222), doprowadzającą pierwszy sygnał wyjściowy do zaworu recyrkulacyjnego (222) w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, wysterowującą zawór recyrkulacyjny (222) do kierowania płynnego produktu w pierwszym kierunku, z powrotem do źródła (301,501) płynu.
9. 9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że elektronika miernika (202) doprowadzająca drugi sygnał wyjściowy do pompy (221) w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, powodujący przerwanie dostarczania płynnego produktu ze źródła płynu do miejsca przeznaczenia (306, 504) przez pompę (221) jest elektrycznie połączona z tą pompą (221).
10. 10. Układ według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że elektronika miernika (202) doprowadzająca trzeci sygnał wyjściowy do zaworu zwrotnego (220) w odpowiedzi na wykrycie początku wielofazowego przepływu płynu, powodujący wytworzenie przez zawór zwrotny ciśnienia wstecznego w układzie dostarczania płynu jest elektrycznie połączona z zaworem zwrotnym (220).
11. 11. Układ według jednego z zastrzeżeń 8-10, znamienny tym, że elektronika miernika (202) zawiera elementy do pomiaru wartości gęstości płynnego produktu (303), generując przy wartości gęstości większej niż górna wartość progowa gęstości, co najmniej jeden z sygnałów wyjściowych spośród pierwszego, drugiego i trzeciego sygnału wyjściowego.
12. 12. Układ według jednego z zastrz. 8-11, znamienny tym, że elektronika miernika (202) zawiera elementy do pomiaru wartości gęstości płynnego produktu (303), generując przy wartości gęstości mniejszej niż dolna wartość progowa gęstości, co najmniej jeden z sygnałów wyjściowych spośród pierwszego, drugiego i trzeciego sygnału wyjściowego.
13. 13. Układ według jednego z zastrz. 8-12, znamienny tym, że elektronika miernika (202) zawiera elementy do pomiaru wartości gęstości płynnego produktu (303), generując przy wartości gęstości równej górnej wartości progowej gęstości, co najmniej jeden pierwszy, drugi względnie trzeci sygnał wyjściowy.
14. 14. Układ według jednego z zastrz. 8-13, znamienny tym, że elektronika miernika (202) zawiera elementy do pomiaru wartości gęstości płynnego produktu (303), generując przy wartości gęstości równej dolnej wartości progowej gęstości, co najmniej jeden z sygnałów wyjściowych spośród pierwszego, drugiego i trzeciego.