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公開番号2025061071
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025002333,2022525202
出願日2025-01-07,2019-11-01
発明の名称振動式センサを用いた改善された超臨界流体の測定
出願人マイクロモーションインコーポレイテッド
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類G01F 1/84 20060101AFI20250403BHJP(測定;試験)
要約【課題】質量流量における音速効果は、音速を計算に入れた質量流量方程式及び関係式を用いて補正する。
【解決手段】流動流体の推定音速を推定するための方法が開示される。本方法は、プロセッサ(210)及びメモリ(220)を有するコンピュータシステム(200)によって実行されるものであって、プロセッサ(210)は、メモリ(220)からの命令を実行し、メモリ(220)にデータを記憶するよう構成され、メモリ(220)はSoS推定モジュール(202)を備える。本方法は、流動流体の推定密度と流動流体の推定音速との推論的関係式に基づいて、SoS推定モジュール(202)により流動流体の推定音速を推定することを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
流動流体の推定音速を推定するための方法であって、前記方法は、プロセッサ（210）
及びメモリ（220）を有するコンピュータシステム（200）によって実行され、前記プロセッサ（210）は、前記メモリ（220）からの命令を実行し、前記メモリ（220）にデータを
格納するように構成され、前記メモリ（220）は、SoS推定モジュール（202）を有し、前
記方法は、
前記流動流体の測定密度と前記流動流体の前記推定音速の推論的関係式に基づいて、前記SoS推定モジュール（202）により前記流動流体の前記推定音速を推定すること、を含む方法。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記流動流体の前記推定音速と前記流動流体の前記密度との前記推論的関係式は、前記流動流体の前記推定音速と、前記流動流体の前記測定密度の平方根との反比例の関係である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記流動流体の前記推定音速と前記流動流体の前記密度との前記推論的関係式は、前記流動流体の圧力をさらに計算に入れるものとし、前記流動流体の前記圧力は、圧力センサ（20）により測定された測定圧力と、密度センサ（10）の決定された剛性から推定した圧力のうち、いずれか1つ又は複数である、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記推論的関係式は、さらに、前記流動流体の前記推定音速と前記流動流体の熱容量比の関係に基づくものであり、前記推論的関係式は、前記流動流体の前記推定音速と、前記熱容量比と前記圧力の積の平方根を前記測定密度の平方根で割った平方根項の関係に基づく、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記熱容量比は、前記流動流体と、その前記流動流体が元である流動流体クラスのうちいずれか1つ又は複数に関連付けられ、前記熱容量比は温度依存及び圧力依存のうちいず
れか1つ又は複数であり、前記熱容量比は、前記測定温度と前記圧力のうちいずれか1つ又は複数と、前記熱容量比と、の対応する所定の関係式に基づいて決定される、請求項4に
記載の方法。
【請求項６】
前記コンピュータシステム（200）は、密度センサ（10）の密度センサ電子計測器（120）であり、前記方法は、
前記密度センサ（10）により測定密度を測定することと、
前記密度センサ（10）により前記流体の前記推定音速を振動式センサ（5）に送信する
ことと、をさらに含む、請求項1～5のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記流動流体の前記測定密度と前記流動流体の前記推定音速との前記推論的関係式において、前記流動流体の圧力を計算に入れる場合、前記密度センサ（10）が決定した密度センサ（10）の要素の測定剛性に基づいて、前記密度センサ電子計測器（120）により流動
流体の推定圧力を推定すること、をさらに含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記コンピュータシステム（200）は、振動式流量センサ（5）の振動式流量センサ電子計測器（110）であり、前記方法は、
前記コンピュータシステム（200）により密度センサ（10）から測定密度を受信するこ
とと、
前記コンピュータシステム（200）により前記流動流体の前記圧力を受信することと、
前記コンピュータシステム（200）により、前記流動流体の前記推定音速に基づいて補
正された質量流量を決定することと、をさらに含む、請求項3～5に記載の方法。
【請求項９】
前記振動式センサ（5）は、
300ヘルツ以上の周波数で振動式センサ（5）振動素子を振動させる、及び
内径が2インチ以上である、
のうちいずれか1つ又は複数であり、
前記密度センサ（10）は、
300ヘルツ未満の周波数で密度センサ（10）振動素子を振動させる、及び
内径が2インチ未満である、
のうちいずれか1つ又は複数である、請求項6～8に記載の方法。
【請求項１０】
前記流動流体は超臨界状態にあり、エチレン、エタン、二酸化炭素、及びアルゴンのうちのいずれか1つ又は複数を含む、請求項1～9に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
以下に説明する実施形態は、質量流量センサに関し、より詳細には、修正した質量流量センサに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
移送にあたり、臨界相及び／又は超臨界相（以下、「超臨界」という）における高温及び／又は高圧条件が最も適している物質がいくつか存在する。エチレンは、物質の一例である。例えば、プラスチック製造工程において原材料としてエチレンを用いる場合、臨界相状態のエチレンを高圧条件下で圧送することが多い。超臨界相のエチレンは気体エチレンよりも高密度であるため、通常、その圧送コストは比較的安価である。エチレンの流量測定を決定することは、典型的には質量流量を決定することである。
【０００３】
特に、超臨界相エチレンは非理想である。つまり、温度及び／又は圧力がわずかにでも変動すると、その密度と音速特性が著しく変化する。したがってコリオリ式流量センサを含め、例えどのような技術を用いたとしても、その流量測定は非常に困難を極める。超臨界相エチレンは、50バール以上の圧力で移送されることが多い。温度は通常、大気温度、例えば20℃程度であるが、多くの場合、パイプラインが地下にあるため、温度は地面の状態に応じて変化する可能性がある。
【０００４】
超臨界の範囲内において、エチレン（及び他の物質）の密度は、圧力及び／又は温度の変化に伴い大きく変動する。例えば、1ポンド／平方インチ（以下、「psi」）の圧力変化が生じると、2キログラム／立方メートル（以下、「kg／m
3
」）の密度変化が生じる可能
性がある。理想気体の場合、変化はそれほど顕著ではなく、例えば、1psiの圧力変化に対する密度変化は0．1kg／m
3
未満である。一般的にコリオリ式流量センサが好まれるのはこの理由によるものである。わずかな圧力変化及び／又は温度変化が密度に大きな変化をもたらすため、密度センサと体積流量センサを組み合わせて質量流量を決定するのは困難である。
【０００５】
エチレン（及び他の物質）は、密度が圧力及び／又は温度変化に伴い変化するのに加え、その音速（以下、「SoS」という）も著しく変化する。例えば、1psiの圧力変化により
生じるSoSの変化は5メートル毎秒（以下、「m／s」で）であるが、理想気体であればSoS
が圧力に左右されることはない。一部のコリオリ式流量センサ、例えば、大型のコリオリ式流量センサはSoS効果の影響を受けやすい。一部の大型のコリオリ式流量センサでは誤
差が大きくなりすぎて、臨界相状態の流体向けの用途に使用する意味がなくなってしまう場合がある。音速効果から生じる誤差は、流管内径が大きなセンサや、高周波数で動作するセンサにおいてより顕著である。流動流体の音速が低いほど、決定される質量流量に生じる音速誤差が大きくなる。例えば、SoSに5m／sの変化を引き起こす可能性がある1psiの変化は、コリオリ式流量センサの測定値に0．03％の変化をもたらすことがある。典型的
なパイプライン内の圧力変動は100psiになることもあり、コリオリ式センサから得られる流量測定値に3％の誤差を生じさせる可能性もある。測定誤差の要件は0．5％未満とされ
ることが一般的である。誤差は0．35％未満でなければならないと明記する仕様も数多く
存在する。
【０００６】
質量流量における音速効果は、音速を計算に入れた質量流量方程式及び関係式を用いて補正することができる。流動流体の音速を使用して質量流量を補正するための方程式や関係式は、従来技術に数多く存在する。一例が米国特許第6，412，355号明細書に記載され
ている。当該特許による質量流量補正方法については本明細書において検討され、参照に
より本明細書に組み込まれる。しかしながら、その質量流量補正方法は単なる例示であり、音速を計算に入れた質量流量補正アルゴリズムには他にも実施形態が存在し、本開示の特徴と共に使用され得ることを理解されたい。このような式及び関係により、音速効果が重要である用途に対する大型コリオリ式流量センサの有用性を高めることができる。
【０００７】
したがって、コリオリ式流量センサにおける音速効果を補正する方法には需要が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
米国特許第6，412，355号明細書
【発明の概要】
【０００９】
流動流体の推定音速を推定する方法の実施形態が開示される。本方法は、プロセッサ（210）及びメモリ（220）を有するコンピュータシステム（200）によって実行されるもの
であって、プロセッサ（210）は、メモリ（220）からの命令を実行し、メモリ（220）に
データを記憶するよう構成され、メモリ（220）はSoS推定モジュール（202）を備える。
本方法は、流動流体の測定密度と流動流体の推定された推定音速との推論的関係式に基づいて、SoS推定モジュール（202）により流動流体の推定音速を推定することを含む。
【００１０】
流動流体の推定音速を推定するための装置の実施形態が開示される。当該装置は、コンピュータシステム（200）を有し、コンピュータシステム（200）は、プロセッサ（210）
及びメモリ（220）を有し、プロセッサ（210）は、メモリ（220）からの命令を実行し、
メモリ（220）にデータを記憶するように構成され、メモリ（220）はSoS推定モジュール
（202）を有する。SoS推定モジュール（202）は、流動流体の測定密度と流動流体の推定
音速との推論的関係式に基づき、SoS推定モジュール（202）により流動流体の推定音速を推定するよう構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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