專利名稱：一種流體輸送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體輸送系統(tǒng)，更具體地，涉及一種簡化的流體輸送系統(tǒng)，可基本上防止當流體產(chǎn)品從源點輸送到目的點時對多相液流進行測量。
背景技術(shù)：
流體輸送系統(tǒng)可將各種類型的流體產(chǎn)品從源點輸送到目的點。這些產(chǎn)品的一些實例包括石油產(chǎn)品如液化石油氣、汽油、煤油、油和其它類似產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的其它實例包括農(nóng)藥、玉米糖漿、牛奶和玉米葡糖。源點通常是卡車、鐵路車皮或遠洋輪，而目的點通常是位于加工廠或碼頭的儲罐。反過來也可以，即源點是儲罐，而目的點是卡車、鐵路車皮或遠洋輪。
流體輸送系統(tǒng)一般包括與源點相連的泵，可提供所需要的壓力使流體通過系統(tǒng)從源點移動到目的點。在某些情況下還使用與泵相連的過濾器，對可能損壞下游部件如測量儀的砂礫和其它異物進行過濾。測量儀一般來說是容積式或渦輪式的體積測量裝置，當流體從源點輸送到目的點時測量流體的體積。
流體輸送系統(tǒng)的一個問題是要防止在輸送流體時對其中所夾帶的空氣或蒸氣進行測量。比如，當流體源點排空時，來自泵的壓力會打破剩余流體的表面張力使空氣和流體的多相流泵入輸送系統(tǒng)。當這種情況發(fā)生時，容積式流量計不能把純液流與包括空氣和流體的多相液流區(qū)分開。
對于這個問題的一種解決方法是使用消氣器在流體輸送到測量儀之前分離和除去其中的空氣或蒸氣。消氣器通過將流體速度減小到相對平靜的狀態(tài)，使流體能夠聚積在消氣器的腔室中以除去夾帶的空氣。速度的大幅度減小使夾帶的氣泡或蒸氣從流體上升而聚集在腔室的上部，并從那里排出。消氣器還可以通過防止大量空氣流經(jīng)測量儀，防止對測量儀造成損壞。流經(jīng)測量儀的大量空氣會使測量裝置超速運行或過度磨損，最終導(dǎo)致測量儀產(chǎn)生故障。
令人遺憾的是，現(xiàn)有輸送系統(tǒng)由于必需要用消氣器而帶來一些問題。消氣器的第一個問題是在某些應(yīng)用要求的總體尺寸。舉例來說，高粘度產(chǎn)品如石油產(chǎn)品的分離速率使得必須要用很大的消氣器。同樣，高粘性產(chǎn)品需要有較長的停留時間進行分離，導(dǎo)致流體輸送較慢，輸送系統(tǒng)的效率較低。
消氣器的第二個問題是如燃料油、柴油和煤油這樣的產(chǎn)品在經(jīng)過輸送系統(tǒng)時通常會起泡沫以蒸氣形式排出。這些產(chǎn)品的蒸氣十分有害而不能直接排放到大氣中，因此需要有獨立的儲罐來容納所排出的蒸氣。
與消氣器有關(guān)的第三個問題是，由于消氣器和在某些情況下用于排出蒸氣的儲罐，增加了輸送系統(tǒng)的成本。比如，在專門用于重油的輸送系統(tǒng)中，所需要的儲罐尺寸很大，使得在輸送過程中防止夾帶的空氣進入比將夾帶的空氣除去更為經(jīng)濟。然而，在這種情況下，必須采取各種額外和昂貴的預(yù)防措施，從而使這些產(chǎn)品的運輸和存儲費用大大增加。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道可以使用質(zhì)量流量計來測量管道中流過物質(zhì)的質(zhì)量流量和其它信息。某些類型的質(zhì)量流量計尤其是科里奧利流量計能夠直接進行密度測量并通過質(zhì)量與密度的比值來提供體積測量信息。參見授予Ruesch并轉(zhuǎn)讓給Micro Motion公司的美國專利US4,872,351，其中介紹了使用科里奧利流量計來測量未知多相流體密度的凈油量自動測定儀。在授予巴特勒等人的美國專利US5,687,100中介紹了一種科里奧利效應(yīng)密度計，可校正作為振動管密度計的質(zhì)量流量計中由于質(zhì)量流率效應(yīng)得到的密度讀數(shù)。
科里奧利流量計可直接測量經(jīng)過管道的質(zhì)量流率。如美國專利號4,491,025(于1985年1月1日頒發(fā)給J.E.史密斯等人，以下稱作美國專利No.4,491,025)和美國專利Re.31,450(于1982年2月11目頒發(fā)給J.E.史密斯，以下稱作美國專利Re.31,450)中所公開的，這些流量計包括具有直線或曲線形狀的一根或多根流量計管?？评飱W利質(zhì)量流量計的每種流量計管構(gòu)形都具有一套固有振動方式，可以是簡單彎曲、扭轉(zhuǎn)或耦合型。流體從入口側(cè)的鄰接管道流入流量計中，并被引導(dǎo)通過一根或多根流量計管，然后通過流量計的出口側(cè)離開流量計。充滿振動流體的系統(tǒng)的固有振動方式在某種程度上由流量計管和流量計管中流體的共同質(zhì)量來形成。各流量計管受到驅(qū)動以這些固有方式中的一種進行共振。
當沒有液體流經(jīng)流量計時，沿流量計管的所有點以相同相位振動。當流體開始流動時，科里奧利加速度使得沿流量計管的各個點具有不同的相位。流量計管入口側(cè)的相位落后于驅(qū)動裝置，而流量計管出口側(cè)的相位領(lǐng)先于驅(qū)動裝置。傳感器可以布置在流量計管上以產(chǎn)生代表流量計管運動的正弦信號。兩個傳感器信號之間的相差與通過流量計管的流體的質(zhì)量流率成正比。這種測量方法的復(fù)雜因素在于通常所處理流體的密度會發(fā)生變化。密度變化使固有方式的頻率發(fā)生變化。由于流量計的控制系統(tǒng)維持共振，所以振動頻率跟隨發(fā)生變化。在這種情況下，質(zhì)量流率與相差和振動頻率的比率成正比。
科里奧利流量計可用于有多相流存在的環(huán)境。多相流定義為包括固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)中至少兩種物質(zhì)狀態(tài)的流體。流量計主要用于包括氣態(tài)和液態(tài)，或氣態(tài)和固態(tài)的多相系統(tǒng)。這些環(huán)境在將石油產(chǎn)品從源點輸送到目的點的石油工業(yè)中非常常見。令人遺憾的是，科里奧利流量計并沒有用于石油輸送系統(tǒng)，其部分原因是因為它們測量質(zhì)量而非體積，而石油銷售卻是按體積計算的。另外，雖然這些測量儀從功能上講可以檢測多相流，但是不能從多相流中除去氣態(tài)或固態(tài)，所以還需要有消氣器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種包括科里奧利質(zhì)量流量計而不必設(shè)置消氣器和/或過濾器的流體輸送系統(tǒng)克服了上述問題并使改進了現(xiàn)有技術(shù)。在本發(fā)明的第一個實施例中，所述流體輸送系統(tǒng)包括科里奧利質(zhì)量流量計、泵、和再循環(huán)閥。泵與流體源以及科里奧利質(zhì)量流量計的輸入端相連。再循環(huán)閥與科里奧利質(zhì)量流量計的輸出端、流體源、以及流體目的點相連。再循環(huán)閥在測量儀的控制下工作以防止在系統(tǒng)啟動期間對多相液流進行測量。在系統(tǒng)啟動期間，測量儀電子裝置控制再循環(huán)閥將含有夾帶空氣的多相液流引導(dǎo)回到流體源中，直至形成基本上是純的液流。當形成基本上是純的液流之后，測量儀電子裝置又控制再循環(huán)閥引導(dǎo)液流到達目的點，并開始對所輸送的流體進行測量。泵也在測量儀的控制下工作以起動和停止通過流體輸送系統(tǒng)輸送流體。本流體輸送系統(tǒng)的某些實例還可以包括回壓閥，以防止系統(tǒng)關(guān)閉時流體在輸送系統(tǒng)回流。在本專利申請中，系統(tǒng)啟動定義為在多相液流進入后形成基本上是純的液流。當有空氣進入系統(tǒng)的時候都需要進行系統(tǒng)啟動，這通常發(fā)生在系統(tǒng)未保持充滿的情況下，比如在系統(tǒng)關(guān)掉或源點排空時。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道本實施例適用于牛奶、煤油和汽油這樣的流體，這些流體在輸送過程中或是在系統(tǒng)起動之前會有起泡沫的傾向。在這些環(huán)境下，流量計可防止將流體輸送到目的點和進行測量，直至形成基本上是純的液流。
在本發(fā)明的第二個實施例中，所述輸送系統(tǒng)包括科里奧利質(zhì)量流量計、泵、和回壓閥。泵與流體源以及科里奧利質(zhì)量流量計的輸入端相連?；貕洪y與測量儀的輸出端以及流體目的點相連。泵在測量儀的控制下工作，當檢測到有多相液流經(jīng)過測量儀時可停止輸送流體。回壓閥也在測量儀的控制下工作以防止當系統(tǒng)關(guān)閉時流體通過輸送系統(tǒng)回流。這一實施例適用于液化壓縮氣體，液化壓縮氣體在源點排空而使壓力接近大氣壓力時從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。當檢測到有多相流存在時，科里奧利質(zhì)量流量計關(guān)掉泵并關(guān)閉回壓閥，防止對多相流進行測量。當源點重新裝滿而使壓力回到液化壓縮氣體所需的液態(tài)壓力時，所有氣態(tài)材料變回到液態(tài)。于是，泵又可以重新開動，且回壓閥也打開以繼續(xù)輸送液化壓縮氣體。
科里奧利質(zhì)量流量計能夠在包括氣態(tài)和液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)、或固態(tài)和液態(tài)的多相流環(huán)境中用作振動密度計。流量計包括至少一根流量計管和驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置使流量計管以對應(yīng)于流經(jīng)流量計管的物質(zhì)密度的基頻振動。測量儀電子裝置監(jiān)控一根或多根振動流量計管中流體產(chǎn)品的密度值變化以確定是否有多相流經(jīng)過測量儀。在測量儀工作過程中，將密度值與閾值作比較，當所測得的密度值超過閾值時表示有包括氣態(tài)和液態(tài)的多相流。然后可以與另一個閾值作比較以指示是否有包括氣態(tài)和固態(tài)、液態(tài)和固態(tài)、或者液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)的多相流存在，它們可表現(xiàn)出與包括氣態(tài)和液態(tài)的系統(tǒng)相類似的阻尼效應(yīng)。測量儀電子裝置對流量計管中有多相流存在作出反應(yīng)并提供輸出信號給泵、再循環(huán)閥和回壓閥，使流體輸送停止或者使流體輸送方向改變回到源點以防止測量和輸送多相流。
本輸送系統(tǒng)的第一個優(yōu)點是不需要消氣器。本輸送系統(tǒng)設(shè)計成當檢測到多相產(chǎn)品流時可使經(jīng)過系統(tǒng)的流體產(chǎn)品停止流動或者改變流動方向而回到流體源。因此，在上述第一個實施例中，在將流體產(chǎn)品輸送到目的點并進行測量之前，使流體產(chǎn)品改變方向回到源點以形成基本上是純的液流。在上述第二個實施例中，流體輸送系統(tǒng)在檢測到多相液流時使流體輸送完全停止。本輸送系統(tǒng)的第二個優(yōu)點是科里奧利質(zhì)量流量計可用于有多相流存在的任何環(huán)境中。因此，本輸送系統(tǒng)不需要有過濾器來防止可能損壞下游部件的砂礫和其它異物的侵入。當檢測到異物時，測量儀控制系統(tǒng)的再循環(huán)閥和回壓閥，停止流體產(chǎn)品的輸送或者改變輸送方向而回到流體源。
因此，本發(fā)明的一個方面包括流體輸送系統(tǒng)，可測量基本上是純的流體產(chǎn)品流并可在流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點的過程中防止對多相液流進行測量；泵，連接在流體源和目的點之間，將流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點；科里奧利質(zhì)量流量計，連接在泵和目的點之間，當有流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點時能檢測到多相液流的開始；回壓閥，連接在科里奧利質(zhì)量流量計和目的點之間，能在科里奧利質(zhì)量流量計的控制下打開或關(guān)閉；科里奧利質(zhì)量流量計內(nèi)用來控制泵的裝置，當檢測到多相液流開始時，可使泵停止將流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點；和科里奧利質(zhì)量流量計內(nèi)用來控制回壓閥的裝置，當檢測到多相液流開始時可使回壓閥關(guān)閉，其中科里奧利質(zhì)量流量計使用泵控制裝置和回壓閥控制裝置，當檢測到多相液流的開始時，停止輸送流體產(chǎn)品以防止對多相液流進行測量。
與科里奧利質(zhì)量流量計、流體源、以及目的點相連的再循環(huán)閥最好能沿終止于流體源的第一方向和終止于目的點的第二方向引導(dǎo)流體產(chǎn)品。
在科里奧利質(zhì)量流量計內(nèi)的裝置最好在檢測到多相液流開始時控制再循環(huán)閥，使再循環(huán)閥沿所述第一方向引導(dǎo)流體產(chǎn)品，其中科里奧利質(zhì)量流量計使用泵控制裝置和再循環(huán)閥控制裝置，通過使再循環(huán)閥沿所述第一方向引導(dǎo)流體產(chǎn)品回到流體源，防止對多相液流進行測量。
回壓閥最好設(shè)計成能在流體輸送系統(tǒng)中提供回壓。
測量儀電子裝置最好電連接到再循環(huán)閥并能在檢測到多相液流開始時提供第一輸出信號至再循環(huán)閥，使再循環(huán)閥沿所述第一方向引導(dǎo)流體產(chǎn)品回到流體源。
測量儀電子裝置最好電連接到泵并能在檢測到多相液流開始時提供第二輸出信號至泵，使泵停止將流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點。
測量儀電子裝置最好電連接到回壓閥并能在檢測到多相液流開始時提供第三輸出信號至回壓閥，使回壓閥在流體輸送系統(tǒng)中產(chǎn)生回壓。
測量儀電子裝置最好設(shè)計成能測量流體產(chǎn)品的密度值，而且當該密度值大于上閾值時能提供所述第一、第二和第三輸出信號其中至少一種信號。
測量儀電子裝置最好設(shè)計成能測量流體的密度值，而且當該密度值小于下閾值時能提供所述第一、第二和第三輸出信號其中至少一種信號。
測量儀電子裝置最好設(shè)計成能測量流體產(chǎn)品的密度值，而且當該密度值等于上閾值時能提供所述第一、第二和第三輸出信號其中至少一種信號。
測量儀電子裝置最好設(shè)計成能測量流體產(chǎn)品的密度值，而且當該密度值等于下閾值時能提供所述第一、第二和第三輸出信號其中至少一種信號。
本發(fā)明的另一個方面是一種當流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點的過程中對流體產(chǎn)品流進行測量的方法，包括以下步驟將流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點；當流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點時檢測是否有多相液流開始；當檢測到多相液流開始時提供第一輸出信號至泵以停止輸送流體產(chǎn)品；和當檢測到多相液流開始時提供第二輸出信號至回壓閥以產(chǎn)生回壓。
當流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點時最好測量流體產(chǎn)品的密度值；并將測得的密度值與上閾值作比較，當測得的密度值大于該上閾值表示有多相液流。
當流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點時最好測量流體產(chǎn)品的密度值；并將測得的密度值與上閾值作比較，當測得的密度值等于該上閾值表示有多相液流。
當流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點時最好測量流體產(chǎn)品的密度值；并將測得的密度值與下閾值作比較，當測得的密度值小于該下閾值表示有多相液流。
當流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點時最好測量流體產(chǎn)品的密度值；并將測得的密度值與下閾值作比較，當測得的密度值等于該下閾值表示有多相液流。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的流體輸送系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的科里奧利質(zhì)量流量計；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的流體輸送系統(tǒng)的第一個實施例；圖4是圖3中根據(jù)本發(fā)明的實施例工作過程的流程圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的流體輸送系統(tǒng)的第二個實施例；和圖6是圖5中根據(jù)本發(fā)明的實施例工作過程的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖來更詳細地介紹本發(fā)明，在這些附圖中示出了本發(fā)明的實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道本發(fā)明能夠以許多不同的方式來實施，因而并不限于在此提出的實施例。更確切地說，所提供的這些實施例將使本專利公開的更加全面和完整，從而使本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分了解本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同的數(shù)字表示相同的部件。而且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道將下面介紹的各項特征結(jié)合起來可形成本發(fā)明的許多變型。
現(xiàn)有技術(shù)的輸送系統(tǒng)圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的典型的流體輸送系統(tǒng)100的一個實例。在流體輸送系統(tǒng)100中，與源點107相連的泵101提供所需要的壓力，通過輸送系統(tǒng)100使流體產(chǎn)品108從流體源107移動到目的點110。與泵101相連的過濾器102對可能損壞下游部件如測量儀104的砂礫和其它異物起到過濾作用。測量儀104一般是一種容積式或渦輪式的體積測量裝置，用來測量通過輸送系統(tǒng)100從源點107流到目的點110的流體產(chǎn)品的體積。
消氣器103通過將流體產(chǎn)品108的速度減小到相對平穩(wěn)的狀態(tài)使流體產(chǎn)品108能夠聚積在消氣器103的腔室105中以除去夾帶的空氣。速度的大幅度減小使夾帶的氣泡或蒸氣從流體產(chǎn)品108中上升聚集在腔室105的上部中。當空氣或蒸氣取代流體體積時，浮閥106打開而使空氣或蒸氣從腔室105中排出。取決于所輸送流體產(chǎn)品108的種類，空氣和蒸氣排放到大氣中或是排放到獨立的密閉容器(未示出)。當空氣從腔室105中排出時，壓力釋放使液面上升而關(guān)閉浮閥106。
根據(jù)本發(fā)明的科里奧利流量計圖2示出了包括泵221、第一閥門220和第二閥門222的科里奧利質(zhì)量流量計200?？评飱W利質(zhì)量流量計200包括流量計組件201和測量儀電子裝置202。測量儀電子裝置202經(jīng)由線路203與流量計組件201相連，并通過線路204提供密度、質(zhì)量流率、體積流率、累計質(zhì)量流量和其它信息。測量儀電子裝置202還通過線路218與泵221相連以提供控制泵221打開和關(guān)閉的輸出信號。最后，測量儀電子裝置202通過線路219與閥門220相連以及通過線路223與閥門222相連，提供控制閥門220和閥門222的輸出信號。流量計組件201包括一對法蘭205和206、分流器207以及流量計管208和209。驅(qū)動裝置210以及傳感器211和212連接在流量計管208和209上。支撐條213和214用來確定軸線W和W′，流量計管208和209分別相對于軸線W和W′振動。
當把流量計組件201插入輸送所測量流體產(chǎn)品的管路系統(tǒng)(未示出)中時，流體產(chǎn)品通過法蘭206進入流量計組件201穿過分流器207。流體產(chǎn)品被導(dǎo)入流量計管208和209中，然后流經(jīng)流量計管208和209回到分流器207中，并通過法蘭205離開流量計組件201。
選定流量計管208和209并適當?shù)匕惭b在分流器207上，使其關(guān)于彎曲軸線W-W和W′-W′分別具有基本上一樣的質(zhì)量分布、慣性矩和彈性模數(shù)。流量計管208和209從分流器207上以基本平行的方式向外延伸。用驅(qū)動裝置210沿相反方向驅(qū)動流量計管208和209，使其以流量計組件201的第一非彎折方式相對各自的彎曲軸線W和W′振動。驅(qū)動裝置210是許多熟知的裝置中的一種。驅(qū)動裝置210的一個實例是安裝在流量計管208上的磁鐵和安裝在流量計管209上的反作用線圈。流過反作用線圈的交流電使流量計管208和209產(chǎn)生振動。測量儀電子裝置202通過215將適當?shù)尿?qū)動信號施加到驅(qū)動裝置210上。
科里奧利質(zhì)量流量計200通過將流量計管208和209的振動頻率變化與基本是純的產(chǎn)品流動變成多相產(chǎn)品流動時發(fā)生的密度變化作比較，可以區(qū)分出基本上是純的產(chǎn)品流動和多相液流。當沒有液流流經(jīng)流量計200時，沿流量計管208和209的所有點以相同的相位振動。當流體開始流動時，科里奧利加速度使得沿流量計管208和209的各個點具有不同的相位。流量計管208和209入口側(cè)的相位落后于驅(qū)動裝置210，而流量計管208和209出口側(cè)的相位領(lǐng)先于驅(qū)動裝置210。傳感器211和212產(chǎn)生代表流量計管208和209移動的正弦信號。傳感器信號之間的相差與通過流量計管208和209的流體的質(zhì)量流率成正比。液流的密度變化使固有頻率發(fā)生變化。
在工作時，驅(qū)動裝置210使流量計管208和209以對應(yīng)于流經(jīng)流量計管208和209的流體產(chǎn)品密度的基頻振動。測量儀電子裝置202監(jiān)控振動流量計管208和209的驅(qū)動增益值的變化以確定密度發(fā)生變化，表示有多相流經(jīng)過流量計管208和209。將密度變化與上閾值作比較，當密度變化值超過上閾值時表示有包括氣態(tài)和液態(tài)的多相流。然后可以與下閾值作比較以指示是否有包括氣態(tài)和固態(tài)、液態(tài)和固態(tài)、或者液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)的多相流存在，它們可表現(xiàn)出與氣態(tài)和液態(tài)系統(tǒng)相類似的阻尼效應(yīng)。因此，測量儀電子裝置202可以利用上閾值或下閾值的其中一個或兩個來確定多相產(chǎn)品流的開始。這些密度閾值是由用戶或科里奧利質(zhì)量流量計200的生產(chǎn)商預(yù)先確定并編程輸入到測量儀電子裝置202中的。測量儀電子裝置202對多相流的開始作出反應(yīng)以提供輸出信號給泵221以及閥門220和222，使流體產(chǎn)品的輸送停止或者使輸送方向改變而回到流體源。
測量儀電子裝置202分別從線路216和217上接收左和右速度信號。測量儀電子裝置202在線路215上產(chǎn)生驅(qū)動信號，于是驅(qū)動裝置210使流量計管208和209產(chǎn)生振動。測量儀電子裝置202對左和右速度信號進行處理以計算質(zhì)量流率。線路204提供了可使測量儀電子裝置202與操作人員相互聯(lián)系的輸入輸出手段。此外，測量儀電子裝置202在線路218上產(chǎn)生至泵221的輸出信號、在線路223上產(chǎn)生至閥門222的輸出信號、并在線路219上產(chǎn)生至閥門220的輸出信號。輸出信號是根據(jù)測量儀電子裝置202對多相流的檢測而產(chǎn)生的。輸出信號使泵221、閥門222以及閥門220停止流體產(chǎn)品的流動以防止對多相產(chǎn)品流進行測量，或者使產(chǎn)品流改變方向以防止將產(chǎn)品流輸送到目的點和進行測量。從下面的說明可以知道，在啟動過程中，測量儀電子裝置202可以使閥門222在產(chǎn)品流輸送到目的點和進行測量之前改變產(chǎn)品流的方向使其回到流體源中以形成基本上是純的產(chǎn)品流。在另一個實例中，測量儀電子裝置202可以使泵221關(guān)掉并使閥門220關(guān)閉以完全防止輸送和測量多相產(chǎn)品流。
圖2中的介紹只是作為科里奧利質(zhì)量流量計的一個工作實例，并不打算用來限制本發(fā)明。本發(fā)明同樣適用于其它類型的質(zhì)量流量計，包括單管測量儀。而且，本發(fā)明同樣適用于具有多個泵和/或多個閥門的流體輸送系統(tǒng)。
流體輸送系統(tǒng)圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的流體產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的一個實例，即流體輸送系統(tǒng)300。流體輸送系統(tǒng)300包括流體產(chǎn)品303的流體源301、泵221、科里奧利質(zhì)量流量計200、再循環(huán)閥222、回壓閥220、以及流體產(chǎn)品303的目的點306。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道流體輸送系統(tǒng)300可以是一個獨立系統(tǒng)或者可以安裝在可移動單元如車輛上。
流體源301可以是任何能夠容納流體產(chǎn)品303的源點。比如，流體源301可以設(shè)計成能容納液化石油氣、原油、煤油、牛奶、汽油、玉米糖漿、玉米葡糖、農(nóng)藥以及其它液態(tài)產(chǎn)品。類似地，流體源301可以是將流體產(chǎn)品303卸載到罐車、鐵路車皮或遠洋輪上的儲罐。在其它實例中，流體源301可以是罐車、鐵路車皮或遠洋輪，將流體產(chǎn)品303卸載到儲罐中。同樣地，目的點306可以是任何能接收流體產(chǎn)品303的目的點。比如，目的點306可以是罐車、鐵路車皮、遠洋輪或儲罐。流體產(chǎn)品303的一些實例包括但不限于，汽油、煤油、輕燃料油、柴油產(chǎn)品、液化石油氣、原油、柴油、燃料油、牛奶、玉米糖漿、玉米葡糖、農(nóng)藥、以及許多其它流體產(chǎn)品。
泵221是普通的泵，能從流量計200接收輸出信號并根據(jù)該輸出信號而開動和關(guān)掉。在本發(fā)明的某些實例中，流量計200還可以控制泵221輸送流體產(chǎn)品通過流體輸送系統(tǒng)300的速度。根據(jù)設(shè)計需要，泵221可以是離心式的或是發(fā)動機驅(qū)動的。泵221應(yīng)當具有適當?shù)娜萘恳蕴峁┰诹髁坑?00額定流量范圍內(nèi)的最大流量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道根據(jù)所容納的具體的流體產(chǎn)品303，泵221和流量計200可以具有各種額定容量。再循環(huán)閥222是普通的再循環(huán)閥，能從流量計200接收輸出信號并根據(jù)該輸出信號將流體產(chǎn)品303引導(dǎo)到流體源301或目的點306。回壓閥220是普通的回壓閥，能從流量計200接收輸出信號并根據(jù)該輸出信號打開或關(guān)閉，以防止流體產(chǎn)品303在流體輸送系統(tǒng)300中回流。
如圖3中所示，流體源301、泵221、流量計200、再循環(huán)閥222、回壓閥220、以及目的點306通過普通管道相連。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道管道是根據(jù)所要容納的流體產(chǎn)品303來選定的，因此根據(jù)設(shè)計需要可以選擇各種不同類型的管道。具體地說，泵221的輸入端通過管道307與流體源301相連，而泵221的輸出端通過管道308與流量計200的輸入端相連。流量計200的輸出端通過管道314與回壓閥220相連。回壓閥220通過管道309與再循環(huán)閥222的輸入端相連。再循環(huán)閥222在管道309、310和311之間形成三路的T形連接。管道310終止在流體源301，而管道311終止在目的點306。有利的是，再循環(huán)閥222能夠防止將流體產(chǎn)品303同時輸送到目的點306和流體源301。
科里奧利質(zhì)量流量計200通過線路218電連接到泵221以提供控制泵221的輸出信號。科里奧利質(zhì)量流量計200還通過線路219電連接到回壓閥220以提供控制回壓閥220的輸出信號。最后，科里奧利質(zhì)量流量計200通過線路223電連接到再循環(huán)閥222以提供控制再循環(huán)閥222的輸出信號。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道，流體輸送系統(tǒng)300適用于在輸送過程中或是在系統(tǒng)300啟動時具有產(chǎn)生泡沫傾向的流體產(chǎn)品。在這些環(huán)境下，流量計200可防止在形成基本上是純的液流前將流體輸送到目的點306和進行測量。在輸送過程中有泡沫傾向的流體產(chǎn)品的一些實例包括牛奶、煤油和汽油。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員同樣應(yīng)當知道流體輸送系統(tǒng)300也可應(yīng)用于在源點和目的點之間的任何類型的流體輸送。
流體輸送系統(tǒng)的工作過程圖4是根據(jù)本發(fā)明的流體輸送系統(tǒng)300的工作過程的流程圖。在圖4中，操作從步驟400開始。在步驟401，泵221啟動開始通過流體輸送系統(tǒng)300輸送流體產(chǎn)品303。在步驟402，再循環(huán)閥222處于通過管道310將流體產(chǎn)品303輸送回到流體源301的狀態(tài)。這使得流體產(chǎn)品在系統(tǒng)啟動時能夠再循環(huán)回到流體源301中或是能夠?qū)⑶按问褂昧粝碌目諝鈴牧黧w輸送系統(tǒng)300中沖出以形成基本上是純的流體產(chǎn)品流303。在步驟403，流量計200監(jiān)控流體產(chǎn)品303的密度值以確定流體類型，如多相產(chǎn)品流或基本上純的流體產(chǎn)品303。如果在步驟403檢測到基本上是純的流體，流量計200就會提供輸出信號到再循環(huán)閥222，使再循環(huán)閥222在步驟404改變位置而將流體產(chǎn)品303輸送到目的點306。基本上同時地，在步驟405流量計200開始測量輸送到目的點306的流體產(chǎn)品303。如果在步驟403檢測到流體產(chǎn)品303的多相流，就重復(fù)步驟402。
在步驟406，如果要求數(shù)量的流體產(chǎn)品303輸送到目的點306，流量計200就提供輸出信號給回壓閥220、泵221和再循環(huán)閥222。至泵221的輸出信號使泵221關(guān)掉而停止通過流體輸送系統(tǒng)300輸送流體產(chǎn)品303。至回壓閥220的輸出信號使回壓閥220關(guān)閉以防止流體產(chǎn)品303在流體輸送系統(tǒng)300中回流。至再循環(huán)閥222的輸出信號使再循環(huán)閥222改變位置，因此流體產(chǎn)品303在系統(tǒng)啟動時可重新輸送回到流體源301中。工作過程在步驟408終止。
液態(tài)壓縮氣體輸送系統(tǒng)圖5示出了液態(tài)壓縮氣體(液化石油氣LPG)輸送系統(tǒng)500。液化石油氣輸送系統(tǒng)，如液化石油氣輸送系統(tǒng)500，用來輸送石油產(chǎn)品，這些石油產(chǎn)品在常溫下是氣態(tài)的，但通過施加適度的壓力很容易液化。這些產(chǎn)品的一些實例包括但不限于，丁烷、丙烷和無水氨。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道液化石油氣輸送系統(tǒng)500可以是獨立系統(tǒng)或者可以安裝在移動單元如車輛上。
液化石油氣輸送系統(tǒng)500包括液化石油氣511的源點501、泵221、科里奧利質(zhì)量流量計200、回壓閥220、以及液化石油氣511的目的點504。源點501可以是任何能夠容納液化石油氣511的裝置。比如，源點501可以是將液化石油氣511卸載到罐車、鐵路車皮或遠洋輪上的儲罐。在其它實例中，源點501可以是罐車、鐵路車皮或遠洋輪，可將液化石油氣511卸載到目的點504中。同樣地，目的點504可以是任何能接收液化石油氣511的裝置。比如，目的點504可以是罐車、鐵路車皮、遠洋輪或儲罐。
泵221是普通的泵，能從流量計200接收輸出信號并根據(jù)該輸出信號而開動和關(guān)掉。在本發(fā)明的某些實例中，流量計200還可以控制泵221通過輸送系統(tǒng)500輸送液化石油氣511的速度。根據(jù)設(shè)計需要，泵221可以是離心式的或是發(fā)動機驅(qū)動的。泵221應(yīng)當具有適當?shù)娜萘恳蕴峁┰诹髁坑?00額定流量范圍內(nèi)的最大流量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道根據(jù)液化石油氣輸送系統(tǒng)500中所容納的液化石油氣511的數(shù)量，泵221和流量計200可以具有各種額定容量?；貕洪y220是普通的回壓閥，能從流量計200接收輸出信號并根據(jù)該輸出信號而打開或關(guān)閉，以防止液化石油氣511在液化石油氣輸送系統(tǒng)500中回流。
如圖5所示，源點501、泵221、流量計200、回壓閥220、以及目的點504通過能容納液化石油氣511的普通管道相連。具體地，泵221的輸入端通過管道502與源點501相連，而泵221的輸出端通過管道503與流量計200的輸入端相連。流量計200的輸出端通過管道512與回壓閥220相連?；貕洪y220通過管道513與目的點504相連。
流量計200通過線路218電連接到泵221以提供控制泵221的輸出信號。流量計200還通過線路219電連接到回壓閥220以提供控制回壓閥220的輸出信號。
有利的是，液化石油氣系統(tǒng)500不需要再循環(huán)閥、消氣器或過濾器。在源點501流空之前，液化石油氣511中一般不會夾帶有空氣和蒸氣。當源點501排空而使源點501中的壓力接近大氣壓力時，液化石油氣511變成氣態(tài)。當在灌充過程中對源點501重新加壓時，液化石油氣511變成液態(tài)。當源點501排空時，液化石油氣系統(tǒng)500檢測到多相流并關(guān)掉泵221和關(guān)閉回壓閥220，以防止測量和輸送多相流。當源點501進行灌充過程而重新加壓之后，又可以重新啟動液化石油氣系統(tǒng)500將液化石油氣輸送到目的點504。
液化石油氣(LPG)輸送系統(tǒng)的工作過程圖6是根據(jù)本發(fā)明的液化石油氣輸送系統(tǒng)500的工作過程的流程圖。在圖6中，操作從步驟600開始。在步驟601，泵221啟動開始通過輸送系統(tǒng)500輸送液化石油氣511。在步驟602，液化石油氣511通過泵221、測量儀200以及回壓閥220從源點501輸送到目的點504。在步驟603，流量計200對輸送到目的點504的液化石油氣511的體積進行測量。在步驟604，流量計200監(jiān)控液化石油氣511的密度值以確定流體類型，如多相產(chǎn)品流或基本上純的液化石油氣流511。如果在步驟604中液化石油氣511的密度值超過表示有多相液化石油氣流的上閾值或下閾值，程序繼續(xù)進行到步驟606。在步驟606，流量計200提供輸出信號給泵221。至泵221的輸出信號使泵221關(guān)掉而停止通過系統(tǒng)500輸送液化石油氣511?；旧贤瑫r地，在步驟606，流量計200提供輸出信號至回壓閥220。至回壓閥220的輸出信號使回壓閥220關(guān)閉以防止液化石油氣511通過系統(tǒng)500回流，于是工作過程在步驟607終止。
如果在步驟604未檢測到多相液化石油氣流，程序繼續(xù)進行到步驟605。如果在步驟605將要求數(shù)量的液化石油氣511輸送到目的點504，程序繼續(xù)進行到步驟606關(guān)掉泵221和關(guān)閉回壓閥220，如上面所介紹的那樣。如果在步驟605，要求數(shù)量的液化石油氣511未能輸送來，程序繼續(xù)進行到步驟602而繼續(xù)輸送液化石油氣511。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當認識到在不違背本發(fā)明真正范圍和精神的情況下可以對上述優(yōu)選實施例進行修改。因此，本發(fā)明人在此聲明其將依靠等效原則，保護其在本發(fā)明中的全部權(quán)利。
權(quán)利要求
1.一種流體輸送系統(tǒng)(300)，可測量基本上是純的流體產(chǎn)品并可在流體產(chǎn)品從流體源(301)輸送到目的點(306)的過程中防止對多相液流進行測量，所述流體輸送系統(tǒng)包括泵(221)，連接在所述流體源和所述目的點之間，用來將所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點；科里奧利質(zhì)量流量計(200)，連接在所述泵和所述目的點之間，當有流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點時能檢測到所述多相液流的開始；其特征在于，所述系統(tǒng)還包括回壓閥(220)，連接在所述科里奧利質(zhì)量流量計和所述目的點之間，能在所述科里奧利質(zhì)量流量計的控制下打開或關(guān)閉；在所述科里奧利質(zhì)量流量計內(nèi)控制所述泵的裝置(403)，當檢測到所述多相液流開始時，可使所述泵停止將所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點；和在所述科里奧利質(zhì)量流量計內(nèi)控制所述回壓閥的裝置(407)，當檢測到所述多相液流開始時，可使所述回壓閥關(guān)閉，其中，所述科里奧利質(zhì)量流量計使用所述泵控制裝置和所述回壓閥控制裝置，在檢測到所述多相液流開始時，通過停止輸送所述流體產(chǎn)品防止對所述多相液流進行測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括再循環(huán)閥(222)，與所述科里奧利質(zhì)量流量計、所述流體源、以及所述目的點相連，能沿終止于所述流體源的第一方向和終止于所述目的點的第二方向引導(dǎo)所述流體產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括在所述科里奧利質(zhì)量流量計內(nèi)控制所述再循環(huán)閥的裝置(407)，當檢測到所述多相液流開始時，可使所述再循環(huán)閥沿所述第一方向引導(dǎo)所述流體產(chǎn)品，其中，所述科里奧利質(zhì)量流量計使用所述泵控制裝置和所述再循環(huán)閥控制裝置，通過使所述再循環(huán)閥沿所述第一方向引導(dǎo)所述流體產(chǎn)品回到所述流體源，防止對所述多相液流進行測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述回壓閥能在所述流體輸送系統(tǒng)中提供回壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述科里奧利質(zhì)量流量計還包括測量儀電子裝置(202)，電連接到所述再循環(huán)閥(222)并能在檢測到所述多相液流開始時提供第一輸出信號至所述再循環(huán)閥，使所述再循環(huán)閥沿所述第一方向引導(dǎo)所述流體產(chǎn)品回到所述流體源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量儀電子裝置(202)電連接到所述泵(221)能在檢測到所述多相液流開始時提供第二輸出信號至所述泵，使所述泵停止將所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量儀電子裝置(202)電連接到所述回壓閥(220)能在檢測到所述多相液流開始時提供第三輸出信號至所述回壓閥，使所述回壓閥在所述流體輸送系統(tǒng)中產(chǎn)生回壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量儀電子裝置(202)能測量所述流體產(chǎn)品的密度值，當所述密度值大于上閾值時，能提供所述第一、第二和第三輸出信號其中至少一個信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量儀電子裝置設(shè)計成能測量所述流體的所述密度值，而且當所述密度值小于一下閾值時能提供所述第一、第二和第三輸出信號的其中至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量儀電子裝置(202)能測量所述流體的密度值，而且當所述密度值等于所述上閾值時，能提供所述第一、第二和第三輸出信號其中至少一個信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量儀電子裝置(202)能測量所述流體的密度值，當所述密度值等于所述下閾值時，能提供所述第一、第二和第三輸出信號其中至少一個信號。
12.一種在將流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點的過程中對流體產(chǎn)品進行測量的方法，所述方法包括以下步驟將所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點；當所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點時檢測是否有多相液流開始；所述方法還包括以下步驟當檢測到所述多相液流開始時，提供第一輸出信號至泵以停止輸送所述流體產(chǎn)品；和當檢測到所述多相液流開始時，提供第二輸出信號至回壓閥以產(chǎn)生回壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述檢測多相液流開始的步驟包括當所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點時，測量所述流體產(chǎn)品的密度值；和將測得的密度值與上閾值作比較，其中，當測得的所述密度值大于所述上閾值時表示有多相液流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述檢測多相液流開始的步驟包括當所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點時測量所述流體產(chǎn)品的所述密度值；和將測得的所述密度值與上閾值作比較，當測得的所述密度值等于所述上閾值時表示有所述多相液流。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述檢測多相液流開始的步驟包括當所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點時，測量所述流體產(chǎn)品的所述密度值；和將測得的所述密度值與下閾值作比較，當測得的所述密度值小于所述下閾值時，表示有所述多相液流。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述檢測多相液流開始的步驟包括在將所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點時測量所述流體產(chǎn)品的所述密度值；和將測得的所述密度值與所述下閾值作比較，當測得的所述密度值等于所述下閾值時表示有多相液流。
17.一種流體輸送系統(tǒng)，可測量基本上是純的流體產(chǎn)品并可在流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點的過程中防止對多相液流進行測量，所述流體輸送系統(tǒng)包括泵，連接在所述流體源和所述目的點之間，將所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點；科里奧利質(zhì)量流量計，連接在所述泵和所述目的點之間，當有所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點時，能檢測到所述多相液流的開始；再循環(huán)閥，與所述科里奧利質(zhì)量流量計、所述流體源、以及所述目的點相連，能沿終止于所述流體源的第一方向和終止于所述目的點的第二方向引導(dǎo)所述流體產(chǎn)品；和所述科里奧利質(zhì)量流量計內(nèi)用來控制所述泵的裝置，當檢測到所述多相液流開始時，可使所述泵停止將所述流體產(chǎn)品從所述流體源輸送到所述目的點。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括回壓閥，連接在所述科里奧利質(zhì)量流量計和所述目的點之間，能在所述科里奧利質(zhì)量流量計的控制下打開或關(guān)閉；和所述科里奧利質(zhì)量流量計內(nèi)的裝置，用來在檢測到所述多相液流開始時關(guān)閉所述回壓閥；所述科里奧利質(zhì)量流量計在檢測到所述多相液流開始時，通過操縱所述泵控制裝置和所述回壓閥控制裝置，停止輸送所述流體產(chǎn)品，從而防止對多相液流進行測量。
全文摘要
一種流體輸送系統(tǒng)(300)，包括科里奧利質(zhì)量流量計(200)、泵(221)、再循環(huán)閥(222)和/或回壓閥(220)。所述流體輸送系統(tǒng)不需要消氣器和過濾器就可以防止對多相液流進行測量。科里奧利質(zhì)量流量計測量從流體源輸送到目的點的流體產(chǎn)品的密度值。將測得的密度值與上閾值和下閾值其中至少一個作比較。如果測得的密度值超過所述上閾值或下閾值其中至少一個，流量計就自動關(guān)掉泵并關(guān)閉回壓閥，停止將流體產(chǎn)品從流體源輸送到目的點，從而防止了對多相液流進行測量。
文檔編號G01F1/76GK1500203SQ02807206
公開日2004年5月26日 申請日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者M·J·凱爾蒂, S·M·瓊斯, M J 凱爾蒂, 瓊斯 申請人:微動公司