NL9201198A - SENSOR FOR DETECTING GASEOUS LIQUID FLOW PATTERNS. - Google Patents
SENSOR FOR DETECTING GASEOUS LIQUID FLOW PATTERNS. Download PDFInfo
- Publication number
- NL9201198A NL9201198A NL9201198A NL9201198A NL9201198A NL 9201198 A NL9201198 A NL 9201198A NL 9201198 A NL9201198 A NL 9201198A NL 9201198 A NL9201198 A NL 9201198A NL 9201198 A NL9201198 A NL 9201198A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- sensor
- sensor element
- fluid
- sensor according
- tube
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
- G01D5/2013—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
- G01D5/2033—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils controlling the saturation of a magnetic circuit by means of a movable element, e.g. a magnet
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/28—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by drag-force, e.g. vane type or impact flowmeter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/0006—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances
- G01P13/0026—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances by using deflection of baffle-plates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/0006—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances
- G01P13/0073—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances by using vibrations generated by the fluid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
Sensor voor het detecteren van gasvormige-vloeibare stromingspatronenSensor for detecting gaseous-liquid flow patterns
De onderhavige uitvinding betreft een sensor voor het detecteren van uiteenlopende eigenschappen van een in een buis stromend fluïdum. De sensor volgens de onderhavige uitvinding is bijzonder bruikbaar bij het meten van de eigenschappen van een fluïdum, zoals door een pijpleiding stromende olie.The present invention relates to a sensor for detecting various properties of a fluid flowing in a tube. The sensor of the present invention is particularly useful in measuring the properties of a fluid, such as oil flowing through a pipeline.
Uit putten gewonnen olie omvat typisch eén twee-fase-fluïdum, dat een gasfase en een vloeibare fase omvat. Een van de belangrijkste variabelen, die in een pijpleiding voor produkten uit olieputten moet worden gedetecteerd en geregeld, is het aandeel gas in de ruwe olie. Als gevolg hiervan, wordt een verscheidenheid van verschillende werkwijzen en inrichtingen gebruikt voor het detecteren van de aanwezigheid van gas in de stromende olie.Well-extracted oil typically comprises a two-phase fluid, which comprises a gas phase and a liquid phase. One of the main variables to be detected and controlled in a pipeline for oil well products is the proportion of gas in the crude oil. As a result, a variety of different methods and devices are used to detect the presence of gas in the flowing oil.
Een van de bekende technieken voor het detecteren van de stroming van twee-fase-fluïda is het meten van veranderingen in de elektrische weerstand van de twee-fase-stroming, die wordt gecontroleerd. De inrichting, die wordt gebruikt om deze veranderingen te meten, heeft in het algemeen een sensordeel, dat een paar elektroden omvat, waarop een vooraf bepaald voltage is aangebracht. Wanneer het sensordeel is ondergedompeld in een vloeibare fase van de stroming, heeft de weerstand tussen de twee elektroden een specifieke waarde, die is gerelateerd aan de soort vloeistof, die wordt gecontroleerd. Als, echter, het sensordeel in een gasfase van de stroming is, zijn de twee elektroden substantieel geïsoleerd aangezien de weerstand een extreem hoge waarde heeft. Er zijn verscheidene nadelen, die gepaard gaan met deze werkwijze. Bijvoorbeeld, deze techniek is ineffektief bij niet-geleidende vloeistoffen zoals olie. Verder is er een wezenlijk gevaar dat in geleidende vloeistoffen een chemische reactie zal plaatsvinden tengevolge van de elektrische stroom door de aangebrachte spanning.One of the known techniques for detecting the flow of two-phase fluids is to measure changes in the electrical resistance of the two-phase flow, which is monitored. The device used to measure these changes generally has a sensor portion that includes a pair of electrodes on which a predetermined voltage is applied. When the sensor part is immersed in a liquid phase of the flow, the resistance between the two electrodes has a specific value, which is related to the type of liquid being monitored. However, if the sensor part is in a gas phase of the flow, the two electrodes are substantially insulated since the resistance has an extremely high value. There are several drawbacks associated with this method. For example, this technique is ineffective on non-conductive liquids such as oil. Furthermore, there is a substantial danger that in conductive liquids a chemical reaction will take place due to the electric current through the applied voltage.
US-A-4.286.208 van French et al., toont een detector voor het detecteren van het scheidingsvlak van twee fluïda op een speciaal niveau. De scheidingsvlakdetector omvat een circuit voor het detecteren van de aanwezigheid van ten minste twee fluïda om een scheidingsvlakniveau daartussen vast te stellen. Het detectiecircuit brengt een uitgangssignaal voort met een variabele pulsbreedte, die wordt bepaald door de soort fluïdum, die aanwezig is. De detector omvat verder ten minste één circuit voor het voortbrengen van een referentiesignaal met een vooraf bepaalde pulsbreedte, en middelen om de pulsbreedte van het uitgangssignaal van het detec- tiecircuit te vergelijken met de vooraf bepaalde pulsbreedte van het referentiesignaal. Er wordt een uitgangssignaal voortgebracht, dat een indicatie is voor het aanwezig zijn van hetzij een eerste fluïdum hetzij een tweede fluïdum. Het detectiecircuit maakt gebruikt van een of meer capacitieve sensorinrichtingen, die capacitief een reeks van elektrische pulsen overbrengen. De elektrische pulsen worden veranderd als een elektrisch geleidende vloeistof, die geaard is, tot dicht bij elke capacitieve sensorinrichting wordt bewogen. De verandering van de elektrische pulsen wordt door het detectiecircuit omgezet in een uitgangssignaal met uiteenlopende pulsbreedtes. Voor elke extra capacitieve sensorinrichting, die is opgenomen in het detectiecircuit, omvat de detector voor het fluï-dumscheidingsvlak een sensor voor het voortbrengen van extra referentie-signalen, waarvan elk een verschillende vooraf bepaalde pulsbreedte heeft en extra middelen om elk referentiesignaal van het referentiecircuit te vergelijken met het uitgangssignaal van het detectiecircuit. Op deze wijze, detecteert, de detecteert de detector -van French et al. welke van twee fluïda aanwezig is.US-A-4,286,208 of French et al., Shows a detector for detecting the interface of two fluids at a special level. The interface detector includes a circuit for detecting the presence of at least two fluids to determine an interface level therebetween. The detection circuit produces an output signal with a variable pulse width, which is determined by the type of fluid present. The detector further includes at least one circuit for producing a reference signal of a predetermined pulse width, and means for comparing the pulse width of the output signal of the detection circuit with the predetermined pulse width of the reference signal. An output is produced which is indicative of the presence of either a first fluid or a second fluid. The detection circuit uses one or more capacitive sensor devices, which capacitively transmit a series of electrical pulses. The electrical pulses are changed as an electrically conductive liquid, which is grounded, is moved close to any capacitive sensor device. The change of the electrical pulses is converted by the detection circuit into an output signal with varying pulse widths. For each additional capacitive sensor device included in the detection circuit, the fluid interface detector includes a sensor for generating additional reference signals, each of which has a different predetermined pulse width, and additional means for each reference signal of the reference circuit. compare with the output signal of the detection circuit. In this manner, the detector detects - from French et al. Which of two fluids is present.
Een andere techniek voor het detecteren van de stroming van gasvor-mige-vloeibare, twee-fase-fluïda maakt gebruik van het meten van veranderingen in de lichtintensiteit. Bij deze techniek, omvat de inrichting typisch een in een U-vorm gebogen optische vezel. Een gedeelte van de uit vezels bestaande beschermende bekleding wordt verwijderd. Het ontblote gedeelte wordt dan gebruikt als een sensordeel, dat in de twee-fase-stroom wordt geplaatst. Als het sensordeel in de vloeibare fase is, neemt de lichtintensiteit van het andere einde van de optische vezel af, omdat een deel van het licht in de vloeistof blijft (waarbij het verschil tussen de brekingsindices van de vloeistof en de vezel zeer klein is). Als het sensordeel in de gasfase is, wordt het licht geheel gereflecteerd en is de uitgangsintensiteit wezenlijk hetzelfde als de ingang. Het is gebleken dat deze techniek ineffektief is bij aanwezigheid van kleine belletjes en bij de aanwezigheid van zeer viskeuze vloeistoffen zoals ruwe olie.Another technique for detecting the flow of gaseous-liquid, two-phase fluids uses the measurement of changes in light intensity. In this technique, the device typically includes a U-shape curved optical fiber. Part of the fiber protective coating is removed. The exposed portion is then used as a sensor portion, which is placed in the two-phase current. When the sensor part is in the liquid phase, the light intensity of the other end of the optical fiber decreases, because some of the light remains in the liquid (the difference between the refractive indices of the liquid and the fiber being very small). When the sensor part is in the gas phase, the light is fully reflected and the output intensity is essentially the same as the input. This technique has been found to be ineffective in the presence of small bubbles and in the presence of highly viscous liquids such as crude oil.
US-A-4.5l6.432 van Hironage et al. toont een inrichting voor het meten van een gasvormige-vloeibare, twee-fase-stroom, welke gebruik maakt van een optische vezel, die loodrecht op de stromingsrichting is aangebracht. Eén van de gebreken van de inrichting, die wordt gebruikt door Hironaga et al., is dat residuen accumuleren op de optische vensters en derhalve de vensters voortdurend moeten worden schoongemaakt.US-A-4,516,432 to Hironage et al. Discloses an apparatus for measuring a gaseous-liquid, two-phase flow using an optical fiber disposed perpendicular to the flow direction. One of the drawbacks of the device used by Hironaga et al. Is that residues accumulate on the optical windows and therefore the windows have to be cleaned continuously.
Eén van de problemen samengaand met pijpleidingen voor produkten uit oliebronnen is dat grote schade kan worden aangebracht aan zuigers in zuigerpompen, als er een onevenredige hoeveelheid gas ten opzichte van vloeistof is in het door de pijpleiding stromende fluïdum. Dus, er is een behoefte aan een verbeterde sensor, die in het bijzonder bruikbaar is bij het controleren van de stroom door pijpleidingen voor produkten uit oliebronnen, waarbij de stroom een niet-geleidende vloeistof zoals olie en een gasvormige fase omvat. Het is gewenst dat de sensor kan worden geregeld vanaf een op afstand gelegen supervisie-inrichting, zodat men in staat is om beginnende storingen in oliebronnen te detecteren, voordat zich wezenlijk gevaar voordoet.One of the problems associated with pipelines for oil well products is that major damage can be done to pistons in piston pumps if there is a disproportionate amount of gas to liquid in the fluid flowing through the pipeline. Thus, there is a need for an improved sensor, which is particularly useful in controlling the flow of pipelines for oil well products, the flow comprising a non-conductive liquid such as oil and a gaseous phase. It is desirable that the sensor be controllable from a remote supervision device so that one is able to detect incipient failures in oil wells before material danger arises.
Derhalve is het een doel van de onderhavige uitvinding om een sensor te verschaffen, die de stroom van een gasvormig-vloeibaar fluïdum door een pijpleiding voor produkten uit oliebronnen kan detecteren.Therefore, it is an object of the present invention to provide a sensor capable of detecting the flow of a gaseous liquid fluid through a pipeline for oil well products.
Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om een sensor, zoals hierboven, die door een pijpleiding stromende vloeistoffen van verschillende viscositeit identificeert, als het volume van de door de pijpleiding stromende vloeistof in hoofdzaak constant wordt gehouden.It is a further object of the present invention to provide a sensor, as above, that identifies fluids of different viscosity flowing through a pipeline, if the volume of the fluid flowing through the pipeline is kept substantially constant.
Het is nog een verder doel van de onderhavige uitvinding om een sensor te verschaffen, die ook kan worden gebruikt als een eenvoudige stromingsdetector en als een stromingsmeter in het geval van door een pijpleiding stromende homogene fluïda.It is a still further object of the present invention to provide a sensor, which can also be used as a simple flow detector and as a flow meter in the case of homogeneous fluids flowing through a pipeline.
Het is nog een ander doel van de onderhavige uitvinding om een sensor, zoals hierboven, te verschaffen, die middelen verschaft om de stroming van een gasvormig-vloeibaar, twee-fase-fluïdum te detecteren.It is yet another object of the present invention to provide a sensor, as above, which provides means to detect the flow of a gaseous-liquid, two-phase fluid.
Deze en andere doelen en voordelen zullen duidelijker worden uit de verderop volgende beschrijving en tekeningen.These and other objects and advantages will become more apparent from the description and drawings below.
De voorgaande doelen en voordelen worden verkregen met de sensor volgens de onderhavige uitvinding. De sensor omvat een beweegbaar sensor-element, dat in een buis is aangebracht, en dat ten minste gedeeltelijk is ondergedompeld in het door de buis of pijpleiding stromende fluïdum, middelen voor het detecteren van de beweging van het sensorelement als gevolg van enige verplaatsing tengevolge van de stroming van fluïdum, en middelen voor het genereren van een elektrisch signaal, dat in zake op de gedetecteerde beweging van het sensorelement representatief is voor het gedetecteerde fluïdum. Bij een voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding, omvat het sensorelement een uit een niet-magnetisch materiaal gevormde staaf, die in een behuizingsconstructie is ondersteund voor oscillerende beweging. Het sensorelement omvat verder een kopdeel, dat is vastgemaakt aan één eind van de staaf, welk deel is gevormd uit een mag netisch materiaal zoals een ferromagnetisch materiaal of een permanente magneet. Het kopdeel wordt uit zijn neutrale stand verplaatst als fluïdum het sensorelement treft. Twee elektrische spoelen zijn aangebracht in een huis voor het genereren van een magnetisch veld. Door veranderingen van het magnetische veld tengevolge van verplaatsing van hét magnetische kopdeel te controleren, kan men uiteenlopende eigenschappen van de flu-idumstroming in de pijpleiding bepalen. Bijvoorbeeld, als de stroming van fluïdum door de pijpleiding homogeen is, dat wil zeggen gasvormig of vloeibaar, kan men de sensor gebruiken om de stroomsnelheid te meten. Alternatief, kan de sensor worden gebruikt om slechts de aanwezigheid of de afwezigheid van stroming in de pijpleiding te detecteren. Nog verder, als het fluïdum met een constante snelheid stroomt en als er twee componenten met significant verschillende viscositeiten zijn, kan men met de sensor volgens de onderhavige uitvinding variaties in de verhoudingen van de twee componenten van het fluïdum detecteren.The foregoing objects and advantages are obtained with the sensor of the present invention. The sensor includes a movable sensor element, which is mounted in a tube and is at least partially immersed in the fluid flowing through the tube or pipeline, means for detecting the movement of the sensor element due to any displacement due to the flow of fluid, and means for generating an electrical signal representative of the detected fluid in respect of the detected movement of the sensor element. In a preferred embodiment of the present invention, the sensor element comprises a bar formed of a non-magnetic material supported in a housing construction for oscillatory motion. The sensor element further includes a head portion attached to one end of the rod, which portion is formed from a magnetic material such as a ferromagnetic material or a permanent magnet. The head portion is displaced from its neutral position when fluid strikes the sensor element. Two electric coils are mounted in a housing for generating a magnetic field. By controlling changes of the magnetic field due to displacement of the magnetic head portion, it is possible to determine various properties of the fluid flow in the pipeline. For example, if the flow of fluid through the pipeline is homogeneous, i.e. gaseous or liquid, the sensor can be used to measure the flow rate. Alternatively, the sensor can be used to detect only the presence or absence of flow in the pipeline. Still further, if the fluid flows at a constant rate and if there are two components with significantly different viscosities, the sensor of the present invention can detect variations in the proportions of the two components of the fluid.
Verdere details over de' sensor kunnen worden verkregen uit de volgende beschrijving aan de hand van de bijgevoegde tekeningen, waarin fig. 1 een gedeeltelijk dwarsdoorsnede-aanzicht van een pijpleiding toont, die is voorzien van de sensor volgens de onderhavige uitvinding, fig. 2 een gedeeltelijk langsdoorsnede-aanzicht van een pijpleiding is, die is voorzien van een sensor volgens de onderhavige uitvinding, fig. 3 een gedeeltelijk doorsnede-aanzicht van voren is van de sensor volgens de onderhavige uitvinding, fig. 4 een doorsnede-aanzicht van de zijkant van de sensor volgens de onderhavige uitvinding is, en fig. 5 een in delen uiteengenomen aanzicht van de sensor volgens de onderhavige uitvinding is.Further details about the sensor can be obtained from the following description with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a partial cross-sectional view of a pipeline equipped with the sensor of the present invention, Fig. 2 a partial longitudinal sectional view of a pipeline equipped with a sensor of the present invention, FIG. 3 is a partial front sectional view of the sensor of the present invention, FIG. 4 is a side sectional view of the sensor of the present invention, and Fig. 5 is a fragmentary view of the sensor of the present invention.
In de figuren zijn soortgelijke elementen aangegeven met soortgelijke verwijzingsnummers.In the figures, like elements are indicated with like reference numbers.
Verwijzend naar de bijgaande tekeningen, en in het bijzonder figuren 1 tot en met 5» omvat de sensor 10 van de onderhavige uitvinding een hulsgedeelte 12 in een behuizingsgedeelte 14. Het hulsgedeelte 12 is aangebracht op het uitwendige oppervlak daarvan met schroefdraden 16 om de sensor 10 in een fitting 18, die is aangebracht op een buis 12, aan te brengen, zodat behuizing lk in de buis 20 uitsteekt. Elke geschikte schroefdraad kan worden gebruikt voor huls 12 en fitting 18 zoals, bijvoorbeeld, een NPT-draad.Referring to the accompanying drawings, and in particular Figures 1 to 5, the sensor 10 of the present invention includes a sleeve portion 12 in a housing portion 14. The sleeve portion 12 is mounted on the exterior surface thereof with threads 16 about the sensor 10 in a fitting 18, which is mounted on a tube 12, so that housing 1k protrudes into tube 20. Any suitable threads can be used for sleeve 12 and fitting 18 such as, for example, an NPT thread.
Het behuizingsgedeelte 14 van sensor 10 heeft daarop bevestigd een sensorelement 22 in de vorm van een sensorplaat. De sensorplaat 22 is op een geschikte manier, zoals puntlassen of dergelijke, vastgemaakt op de bodemwand 24 van de behuizing 14, en is, zoals duidelijker kan worden gezien in fig. 3. aangebracht op wand 24 halverwege zijwanden 26 en 28 van behuizing 14. De sensorplaat 22 is dus bevestigd in de behuizing l4, zodat hij oscillerend kan bewegen tussen een neutrale positie in een verscheidenheid van meetposities bij de stroming van een medium in de buis, die contact maakt met de sensorplaat 22.The housing portion 14 of sensor 10 has a sensor element 22 mounted thereon in the form of a sensor plate. The sensor plate 22 is suitably attached, such as spot welding or the like, to the bottom wall 24 of the housing 14, and, as can be seen more clearly in Fig. 3, is mounted on wall 24 midway side walls 26 and 28 of housing 14. Thus, the sensor plate 22 is mounted in the housing 14 so that it can oscillate between a neutral position in a variety of measurement positions with the flow of a medium in the tube, which contacts the sensor plate 22.
Volgens de onderhavige uitvinding is de sensorplaat 22 bij voorkeur gevormd van een niet-magnetisch materiaal, zoals roestvast staal of dergelijke. Volgens de onderhavige uitvinding, is het einde van de sensorplaat 22 tegenover dat einde, dat is vastgemaakt aan behuizing 14, voorzien van een daaraan bevestigd deel 30· Het deel 30 is gevormd van een magnetisch materiaal zoals een ferromagnetisch materiaal of kan, als alternatief, in de vorm van een permanente magneet zijn.According to the present invention, the sensor plate 22 is preferably formed from a non-magnetic material, such as stainless steel or the like. According to the present invention, the end of the sensor plate 22 opposite that end, which is attached to housing 14, is provided with a part 30 attached thereto. The part 30 is formed of a magnetic material such as a ferromagnetic material or, alternatively, in the form of a permanent magnet.
Zoals het best kan worden gezien in figuren 3 en 5. zijn behuizing l4 en overeenkomstig sensorplaat 22 bevestigd aan de huls 12 door middel van schroeven 32. De sensorplaat 22, die is vastgemaakt aan bodemwand 24 van behuizing 14, kan elke gewenste dikte hebben, afhankelijk van de hieraan verschafte stijfheid en een breedte, die afhangt van de viscositeit van het fluïdum, dat wordt gecontroleerd in de buis. Bijvoorbeeld, als het fluïdum een zeer viskeuze ruwe olie is, dan is een smalle plaat geschikt; echter, als het fluïdum een lage viscositeit heeft, is een bredere plaat gewenst, teneinde meetbare buiging van de sensorplaat 22 te verschaffen. Zoals blijkt uit de tekeningen, wordt de sensorplaat 22 zodanig in de behuizing ondersteund, dat zijn breedte in hoofdzaak loodrecht op de stromingsrichting van het fluïdum in de pijpleiding is. Zoals hierboven opgemerkt, is de gevoeligheid van de sensorplaat 22 met betrekking tot de stroom in de pijpleiding direkt gerelateerd aan de breedte van de plaat. Bovendien, is het gewenst om een relatief brede plaat te gebruiken in het geval dat het volume van het door de buis stromende fluïdum klein is.As best seen in Figures 3 and 5, housing 14 and corresponding sensor plate 22 are attached to the sleeve 12 by screws 32. The sensor plate 22, which is attached to bottom wall 24 of housing 14, may have any desired thickness, depending on the stiffness provided and a width depending on the viscosity of the fluid being controlled in the tube. For example, if the fluid is a very viscous crude oil, a narrow plate is suitable; however, if the fluid has a low viscosity, a wider plate is desired to provide measurable bending of the sensor plate 22. As shown in the drawings, the sensor plate 22 is supported in the housing such that its width is substantially perpendicular to the flow direction of the fluid in the pipeline. As noted above, the sensitivity of the sensor plate 22 to the flow in the pipeline is directly related to the width of the plate. In addition, it is desirable to use a relatively wide plate in case the volume of the fluid flowing through the tube is small.
Huls 12 van de sensor 10 is voorzien van een paar boorgaten 34, die een paar elektrische spoelen 36a en 36b opnemen. De spoelen 36a en 36b en huls 12 zijn gescheiden van het fluïdum in leiding 20 en kopdeel 30 op sensorplaat 22 door middel van afdichting 38, die tegen huls 12 en spoelen 36a en 36b wordt gehouden door middel van moer 40. Afdichting 38 verhindert fluïdum uit de pijpleiding binnen te gaan in de huls 12 en contact te maken met elektrische spoelen 36a en 36b. De afdichting 38 is bij voorkeur in de vorm van een plaat van roestvast staal met een dikte in het bereik van ongeveer 0,1 tot ongeveer 2,0 mm.Sleeve 12 of the sensor 10 includes a pair of boreholes 34, which receive a pair of electrical coils 36a and 36b. The coils 36a and 36b and sleeve 12 are separated from the fluid in conduit 20 and head portion 30 on sensor plate 22 by seal 38, which is held against sleeve 12 and coils 36a and 36b by nut 40. Seal 38 prevents fluid from escaping enter the pipeline into the sleeve 12 and contact electrical coils 36a and 36b. The seal 38 is preferably in the form of a stainless steel sheet with a thickness ranging from about 0.1 to about 2.0 mm.
Volgens de onderhavige uitvinding, worden de elektrische spoelen 36a en 36b gebruikt om een magnetisch veldenpaar te genereren. De gegenereerde magnetische velden worden beurtelings gebruikt om de plaats van het magnetische kopdeel 30 op sensorplaat 22 te bepalen. De elektrische spoelen 36a en 36b zijn bij voorkeur verbonden in een halve brugconfiguratie en zijn bovendien verbonden met een standaard commercieel verkrijgbaar elektrisch schakelsysteem voor het versterken en bewerken van signalen van de spoelen met betrekking tot de verplaatsing van het kopdeel en een controletoestand van de stroom in de pijpleiding. Een typisch verkrijgbaar commercieel elektronisch schakelsysteem is bruikbaar bij de sensor volgens de onderhavige uitvinding. Het schakelsysteem wordt gebruikt om de door de spoelen 36a en 36b gegenereerde elektrische signalen te versterken en bewerken en produceert een uitgangssignaal voor gebruik door een instrument zoals een registreerinrichting. Het commercieel verkrijgbare circuit genereert typisch een uitgangssignaal in het standaardbereik van ongeveer 4 tot 20 mA.According to the present invention, the electric coils 36a and 36b are used to generate a magnetic field pair. The generated magnetic fields are used in turn to determine the location of the magnetic head portion 30 on sensor plate 22. The electric coils 36a and 36b are preferably connected in a half-bridge configuration and are additionally connected to a standard commercially available electric switching system for amplifying and processing signals of the coils with respect to the displacement of the head part and a control state of the current in the pipeline. A typically available commercial electronic switching system is useful with the sensor of the present invention. The switching system is used to amplify and process the electrical signals generated by the coils 36a and 36b and produces an output signal for use by an instrument such as a recorder. The commercially available circuit typically generates an output signal in the standard range of about 4 to 20 mA.
Zoals eerder besproken< kan de sensor 10 volgens de onderhavige uitvinding worden gebruikt om een verscheidenheid van op de stroom door de buis 20 betrekking hebbende parameters te controleren. Bijvoorbeeld, hij kan worden gebruikt om de hoeveelheid gas in de door de buis stromende olie te meten. Het zal duidelijk zijn dat als het door de pijpleiding stromende fluïdum een vloeistof zoals ruwe olie is, de viscositeit van de vloeistof relatief hoog is. Derhalve, als het fluïdum de sensorplaat 22 treft, wordt een kracht teweeggebracht, die veroorzaakt dat de plaat beweegt om een draaipunt, dat wordt gecreëerd door het scharnierpunt van de plaat 22 aan behuizing l4. Beweging van de plaat vanuit zijn neutrale positie verplaatst het einde, dat het magnetische kopdeel 30 omvat. Verplaatsing van het kopdeel 30 veroorzaakt beurtelings een verandering in het door elke spoel, 36a en 36b, gegenereerde magnetische veld, welke verandering kan worden gemeten. De gemeten verandering wordt dan bewerkt door het commerciële circuit om een uitgangssignaal te genereren, dat representatief is voor het door de buis stromende fluïdum.As discussed previously, the sensor 10 of the present invention can be used to monitor a variety of parameters related to the flow through the tube 20. For example, it can be used to measure the amount of gas in the oil flowing through the tube. It will be understood that if the fluid flowing through the pipeline is a liquid such as crude oil, the viscosity of the liquid is relatively high. Therefore, when the fluid strikes the sensor plate 22, a force is caused to cause the plate to move about a pivot created by the pivot point of the plate 22 to housing 14. Movement of the plate from its neutral position displaces the end, which includes the magnetic head portion 30. Displacement of the head portion 30 alternately causes a change in the magnetic field generated by each coil, 36a and 36b, which change can be measured. The measured change is then processed by the commercial circuit to generate an output signal representative of the fluid flowing through the tube.
Als het door de buis stromende fluïdum gas is, zal in hoofdzaak geen verandering in de door de spoelen voortgebrachte magnetische velden zijn, hetgeen resulteert in géén elektronisch signaal. De afwezigheid van enige verandering in het magnetische veld, is tengevolge van de relatief lage viscositeit van het door de pijpleiding stromende gas en de afwezigheid van enige significante doorbuiging van de sensorplaat.If the fluid flowing through the tube is gas, there will be substantially no change in the magnetic fields generated by the coils, resulting in no electronic signal. The absence of any change in the magnetic field is due to the relatively low viscosity of the gas flowing through the pipeline and the absence of any significant deflection of the sensor plate.
Als het door de pijpleiding stromende fluïdum een twee-fase, gasvor-mig-vloeibaar fluïdum is, zal doorbuiging van de plaat 22 plaatsvinden, die een elektrisch signaal zal produceren, dat zal toenemen met een toename van de vloeibare fase en overeenkomstig de toegenomen doorbuiging van plaat 22.If the fluid flowing through the pipeline is a two-phase, gaseous-liquid fluid, deflection of the plate 22 will occur, which will produce an electrical signal, which will increase with an increase in the liquid phase and in accordance with the increased deflection. from plate 22.
De sensor volgens de onderhavige uitvinding kan worden gebruikt als een meter voor het controleren van fluïda met substantieel verschillende viscositeiten. Men kan de sensorplaat 22 calibreren, zodat zijn uitgangssignaal kan worden gebruikt om het verhoudingsmengsel van twee door de pijpleiding stromende vloeistoffen te bepalen. Bijvoorbeeld, de sensor volgens de onderhavige uitvinding zou kunnen worden gebruikt om de verhouding van door een pijpleiding stromend water en olie te bepalen, aangezien de viscositeiten van deze twee vloeistoffen substantieel van elkaar verschillen. Een ander voordeel van de sensor volgens de onderhavige uitvinding is dat hij kan worden gebruikt om alleen de aanwezigheid of afwezigheid van stroom in de pijpleiding 2 te detecteren. Als er geen stroom in de pijpleiding is, blijft de sensorplaat 22 in zijn neutrale stand; echter, als er een stroom in de pijpleiding is, zal de sensorplaat bewegen en een signaal genereren, dat aangeeft dat er een stroom fluïdüm door de pijpleiding is.The sensor of the present invention can be used as a meter for monitoring fluids of substantially different viscosities. The sensor plate 22 can be calibrated so that its output signal can be used to determine the ratio mixture of two liquids flowing through the pipeline. For example, the sensor of the present invention could be used to determine the ratio of water and oil flowing through a pipeline, since the viscosities of these two liquids are substantially different from each other. Another advantage of the sensor of the present invention is that it can be used to detect only the presence or absence of flow in the pipeline 2. When there is no power in the pipeline, the sensor plate 22 remains in its neutral position; however, if there is a flow in the pipeline, the sensor plate will move and generate a signal indicating that there is a flow of fluid through the pipeline.
De sensor volgens de onderhavige uitvinding kan ook worden gebruikt als een stromingsmeter voor homogene vloeistoffen. In dit geval, kan de sensor worden gecalibreerd zodat zijn uitgangssignaal de stroomsnelheid van het fluïdum door de pijpleiding weergeeft. Dit is mogelijk, omdat het uitgangssignaal proportioneel is met de snelheid van het door de pijpleiding stromende fluïdum. Natuurlijk zal men in dit geval een sensor moeten aanbrengen om de temperatuur van het fluïdum in de pijpleiding te meten, aangezien deze parameter de calibratie van de sensorplaat 22 beïnvloedt.The sensor of the present invention can also be used as a flow meter for homogeneous liquids. In this case, the sensor can be calibrated so that its output signal reflects the flow rate of the fluid through the pipeline. This is possible because the output signal is proportional to the velocity of the fluid flowing through the pipeline. Of course, in this case, one will have to provide a sensor to measure the temperature of the fluid in the pipeline, since this parameter affects the calibration of the sensor plate 22.
Hoewel wordt geprefereerd de plaat 22 uit roestvast staal te vormen, is het ook mogelijk om hem uit andere materialen te vormen. Met name, in het geval van olie met veel zand, dat in staat is om een afschuringsef-fekt te veroorzaken, is het mogelijk om een keramisch materiaal te substitueren voor het roestvaste staal. Het gebruikte keramische materiaal moet, natuurlijk, zeer slijtvast zijn met betrekking tot het zand in de oliestroom.Although it is preferred to form the sheet 22 from stainless steel, it is also possible to mold it from other materials. In particular, in the case of oil with a lot of sand, which is able to cause an abrasion effect, it is possible to substitute a ceramic material for the stainless steel. The ceramic material used must, of course, be very durable with respect to the sand in the oil flow.
Zoals blijkt uit de vóórgaande beschrijving, wordt een sensor verschaft, die kan worden gebruikt om uiteenlopende parameters van een door een pijpleiding stromend fluïdum te controleren. De sensor heeft het voordeel dat hij relatief eenvoudig van constructie is. Hij heeft ook het voordeel, dat hij gemakkelijk kan worden vervangen, als de sensor gebrekkig mocht worden. Om de sensor te vervangen, hoeft men slechts de behuizing van de pijpleiding af te schroeven en het te vervangen door een ander sensorelement in een andere behuizing.As shown in the foregoing description, a sensor is provided which can be used to monitor various parameters of a fluid flowing through a pipeline. The sensor has the advantage that it is relatively simple in construction. It also has the advantage of being easy to replace if the sensor becomes defective. To replace the sensor, simply unscrew the housing from the pipeline and replace it with another sensor element in a different housing.
De sensor volgens de onderhavige uitvinding heeft verder het voordeel, dat zijn gevoeligheid aanzienlijk kan worden vergroot door een plaat te gebruiken met een breedte, die specifiek is uitgekozen met het oog op het door de pijpleiding passerende fluïdum.The sensor of the present invention has the further advantage that its sensitivity can be greatly increased by using a plate with a width specifically selected in view of the fluid passing through the pipeline.
Het is duidelijk dat er volgens de onderhavige uitvinding een sensor wordt verschaft voor het detecteren van de aanwezigheid van stroom in pijpleidingen voor olieprodukten, die geheel voldoet aan de hiervoor uiteengezette doelen, middelen en voordelen. Hoewel de uitvinding is beschreven in samenhang met specifieke uitvoeringsvormen hiervan, zal het duidelijk zijn dat in het licht van de voorgaande beschrijving vele alternatieven, wijzigingen en variaties voor de hand zullen liggen voor hen die bedreven in de techniek zijn. Dienovereenkomstig, is het bedoeld al dergelijke alternatieven, wijzigingen en variaties te omvatten als vallende binnen de geest en reikwijdte van de bijgevoegde conclusies.Obviously, according to the present invention, there is provided a sensor for detecting the presence of flow in oil product pipelines which fully meets the purposes, means and advantages set forth above. While the invention has been described in connection with specific embodiments thereof, it will be understood that in light of the foregoing description, many alternatives, modifications and variations will be obvious to those skilled in the art. Accordingly, it is intended to include all such alternatives, modifications and variations as are within the spirit and scope of the appended claims.
Claims (16)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US72548991A | 1991-07-03 | 1991-07-03 | |
| US72548991 | 1991-07-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL9201198A true NL9201198A (en) | 1993-02-01 |
Family
ID=24914774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL9201198A NL9201198A (en) | 1991-07-03 | 1992-07-03 | SENSOR FOR DETECTING GASEOUS LIQUID FLOW PATTERNS. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2068950A1 (en) |
| DE (1) | DE4220440A1 (en) |
| FR (1) | FR2678730A1 (en) |
| GB (1) | GB2257789A (en) |
| MX (1) | MX9202561A (en) |
| NL (1) | NL9201198A (en) |
| NO (1) | NO921888L (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19704499C2 (en) * | 1997-02-06 | 2000-10-05 | Rossendorf Forschzent | Device for measuring local flow velocities in gases and liquids |
| GB0407423D0 (en) * | 2004-04-01 | 2004-05-05 | Wrc Plc | Flow detector |
| NO2230489T3 (en) * | 2009-03-21 | 2018-02-10 | ||
| DE102010024690A1 (en) | 2010-06-23 | 2011-12-29 | Mahle International Gmbh | Fluid flow measuring device, valve device and measuring method |
| CN114509368B (en) * | 2021-12-24 | 2024-06-11 | 安吉科广新材料科技有限公司 | Output detection device and method for optical cement coating |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1434165A (en) * | 1974-03-15 | 1976-05-05 | Tokyo Keiso Kk | Flow meter |
| DE2434864A1 (en) * | 1974-07-19 | 1976-02-05 | Siemens Ag | FLOW METER WITH A MAGNETIC FIELD DEPENDENT RESISTANCE ARRANGEMENT |
| DE2752141A1 (en) * | 1977-11-22 | 1979-05-23 | Siemens Ag | Flowmeter with magnetic field sensitive resistor - has permanent magnet with non-magnetic cover plate, magnetising two field plates |
| US4286208A (en) * | 1980-01-07 | 1981-08-25 | Emhart Industries, Inc. | Fluid interface detector |
| DE3141879A1 (en) * | 1981-10-22 | 1983-05-05 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Device for measuring flow velocities of fluid media |
| JPS58122431A (en) * | 1982-01-16 | 1983-07-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Measuring method of flow rate of powder and granule |
| US4516432A (en) * | 1983-10-13 | 1985-05-14 | Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd. | Apparatus for measuring two-phase flow |
| US4596442A (en) * | 1983-12-19 | 1986-06-24 | Fiberdynamic, Inc. | Fiberoptic flow indicator system |
| EP0239703B1 (en) * | 1986-01-07 | 1991-06-05 | THORN EMI plc | Force-sensitive flow sensor |
| US4774680B1 (en) * | 1986-09-19 | 1993-10-12 | Agar Corporation Ltd. | Method and apparatus for net oil measurement |
| DD257294A1 (en) * | 1987-01-21 | 1988-06-08 | Seefahrt Inghochschule | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE FLOW OF DELIVERY IN PARTICULAR IN PIPES |
| JPH0713574B2 (en) * | 1987-11-30 | 1995-02-15 | ドクトル・ジーベルト・ウント・キユーン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフトウング・ウント・コンパニー コマンデイートゲゼルシャフト | Device for monitoring liquid or gaseous medium in pipelines |
| DE8804848U1 (en) * | 1987-11-30 | 1988-06-23 | Dr. Siebert & Kühn GmbH & Co. KG, 3504 Kaufungen | Device for monitoring the flow of liquid or gaseous media |
| DE3929082A1 (en) * | 1988-12-09 | 1990-06-13 | Teves Gmbh Alfred | ACCELERATION SENSOR WITH SINGLE-SIDED CLAMP |
-
1992
- 1992-05-13 NO NO92921888A patent/NO921888L/en unknown
- 1992-05-15 GB GB9210407A patent/GB2257789A/en not_active Withdrawn
- 1992-05-19 CA CA002068950A patent/CA2068950A1/en not_active Abandoned
- 1992-05-29 MX MX9202561A patent/MX9202561A/en unknown
- 1992-06-12 FR FR9207086A patent/FR2678730A1/en active Pending
- 1992-06-23 DE DE4220440A patent/DE4220440A1/en not_active Withdrawn
- 1992-07-03 NL NL9201198A patent/NL9201198A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX9202561A (en) | 1993-01-01 |
| GB2257789A (en) | 1993-01-20 |
| NO921888L (en) | 1993-01-04 |
| CA2068950A1 (en) | 1993-01-04 |
| FR2678730A1 (en) | 1993-01-08 |
| NO921888D0 (en) | 1992-05-13 |
| DE4220440A1 (en) | 1993-01-07 |
| GB9210407D0 (en) | 1992-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100216646B1 (en) | Electronic flow meter | |
| US7546212B2 (en) | Method and device for operating a flow meter | |
| US7827870B2 (en) | Meter | |
| JPH0127379B2 (en) | ||
| Herringe et al. | Detection of instantaneous phase changes in gas-liquid mixtures | |
| GB2348963A (en) | Testing of electromagnetic flowmeters | |
| JP2013506134A (en) | Fluid measurement using near-field microwaves | |
| Das et al. | Electrical impedance method for flow regime identification in vertical upward gas-liquid two-phase flow | |
| NL9201198A (en) | SENSOR FOR DETECTING GASEOUS LIQUID FLOW PATTERNS. | |
| US20070185667A1 (en) | Electromagnetic Flow Meter | |
| CA1059337A (en) | Measurement and control of fluid flow | |
| EP4165378B1 (en) | Flow meter for measuring flow velocity in oil continuous flows | |
| CN105937925B (en) | Electromagnetic Flowmeter | |
| JP2004512519A (en) | Method and apparatus for monitoring systems and processes using electromagnetic sensors | |
| DE102015122292A1 (en) | Field device for determining a process variable of a medium | |
| US12320685B2 (en) | Apparatus for use in measuring a property of a fluid and method | |
| US6639403B2 (en) | System and method for sensing magnetic fields based on movement | |
| KR100467314B1 (en) | Electromagnetic Flowmeter | |
| CN1479888A (en) | Method and apparatus for system and/or process monitoring | |
| US3290585A (en) | Magnetic flow meter system with override control | |
| RU2335741C1 (en) | Vibrating liquid level indicator | |
| RU2193758C2 (en) | Test and calibration procedure of electromagnetic flowmeters | |
| RU2112217C1 (en) | Vortex flowmeter | |
| US3416369A (en) | Fluid velocity measuring device | |
| Ezzouine et al. | Liquid level detection system with a labview based pc using an electromagnetic displacement sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1A | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |