具有上游压力换能器的超声流量计量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及流量计量系统和用于监控流量计量系统的操作的条件监控系统。在一个实施例中，一种流量计量系统包括流量计、第一和第二压力传感器、流量调节器和条件监控器。流量计被配置成测量流过流量计的流体体积。第一压力传感器被设置成靠近流量计以测量靠近流量计的流体压力。流量调节器设置在流量计上游。第二压力传感器设置在流量调节器上游以测量流量调节器上游的流体压力。条件监控器耦接到流量计和各压力传感器，并且被配置成基于第一和第二压力传感器的压力测量结果之间的差来识别流量计量系统的操作中的潜在矛盾。
【专利说明】 具有上游压力换能器的超声流量计量系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2012年10月19日提交的美国临时专利申请第61/716，164号(Attorney Docket N0.1787-27900，M&C201213)的优先权，其整体内容通过引用合并于此。
【技术领域】
[0003]本实用新型涉及流量计量系统和用于监控流量计量系统的操作的条件监控系统。
【背景技术】
[0004]天然气经由管线从一个地方输送到另一个地方。期望精确地了解在管线中流动的气体量，并且特别地在流体被转手或者“密闭传输”时要求精度。然而，即使在密闭传输未能进行的情况下，仍需要测量精度，并且在这些情况下，可以使用流量计。
[0005]超声流量计是一种类型的可用于测量在管线中流动的流体量的流量计。超声流量计具有足以用在密闭传输中的精度。在超声流量计中，跨越待测流体流来回发送声学信号。基于接收到的声学信号的参数，确定流量计中的流体流速。可以根据流速和已知的流量计的横截面积来确定流过流量计的流体体积。
[0006]超声流量计量系统常遇到影响计量系统的校准、精度和/或操作的各种条件。例如，管线中污染物的积累、流量限制和/或操作环境相对于校准环境的差异或变化可以影响流量计精度。因此，需要用于监控与流量计系统操作和精度相关的条件的有效技术。
实用新型内容
[0007]这里公开了用于监控流量计操作的装置和方法。在一个实施例中，一种流量计量系统包括流量计、第一和第二压力传感器、流量调节器和条件监控器。流量计被配置成测量流过流量计的流体体积。第一压力传感器被设置成靠近流量计以测量靠近流量计的流体压力。流量调节器设置在流量计上游。第二压力传感器设置在流量调节器上游以测量流量调节器上游的流体压力。条件监控器耦接到流量计和各压力传感器，并且被配置成基于第一和第二压力传感器的压力测量结果之间的差来识别流量计量系统的操作中的潜在矛盾。在另一实施例中，一种用于监控流量计量系统的操作的方法包括从设置成靠近流量计的第一压力传感器和设置在调节提供给流量计的流体流的流量调节器的上游的第二压力传感器接收压力测量结果。建立第一和第二压力传感器之间的参考压力差。基于参考压力差以及从第一和第二压力传感器接收到的压力测量结果来识别流量计量系统的操作中的潜在矛盾。
[0008]在又一实施例中，一种用于监控流量计量系统的操作的条件监控系统包括参考压力确定引擎和参数检验引擎。参考压力确定引擎被配置成从设置成靠近流量计的第一压力传感器和设置在调节提供给流量计的流体流的流量调节器的上游的第二压力传感器接收压力测量结果。参考压力确定引擎被进一步配置成基于压力测量结果建立第一和第二压力传感器之间的参考压力差。参数检验引擎被配置成基于参考压力差以及从第一和第二压力传感器接收到的压力测量结果来识别流量计量系统的操作中的潜在矛盾。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]为了更详细地描述本实用新型的示例性实施例，现将参照附图，在附图中:
[0010]图1示出了根据各实施例的超声流量计量系统；
[0011]图2示出了根据各实施例的超声流量计的横截面俯视图；
[0012]图3示出了根据各实施例的包括流量调节器上游的压力传感器的超声流量计量系统的不意图；
[0013]图4示出了根据各实施例的条件监控系统的框图；
[0014]图5示出了根据各实施例的条件监控器的基于处理器的实施例的框图；以及
[0015]图6示出了根据各实施例的用于监控超声流量计量系统的条件的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]在以下讨论以及所附权利要求中，术语“包括”和“包含”是以开放方式使用的，并且因此应被解释为意味着“包括，但不限于……”。此外，术语“耦接”旨在意味着间接的或直接的电连接。因此，如果第一设备耦接到第二设备，则该连接可以通过直接电连接或者通过经由其他设备和连接实现的间接电连接。此外，术语“软件”包括能够在处理器上运行的任何可执行代码，而与用于存储软件的介质无关。因此，存储器(例如，非易失性存储器)中存储的代码(有时被称为“嵌入固件”)包括在软件的定义内。记载“基于”旨在意味着“至少部分地基于”。因此，如果X基于Y，则X可以基于Y以及许多其他因素。术语“流体”包括液体和气体。
[0017]以下描述涉及本实用新型的各示例性实施例。附图不一定依比例绘制。为了清楚和简洁起见，实施例的某些特征可能被按比例放大或者以略微示意性的形式示出，并且传统元件的一些细节可能未被示出。所公开的实施例不应被解释为或者另外用于限制包括所附权利要求的本公开的范围。此外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛应用，并且任何实施例的讨论仅作为该实施例的示例，而非旨在宣示包括所附权利要求的本公开的范围限于该实施例。将全面认识到，以下讨论的实施例的不同教导可以被分离地采用或者以任何适当的组合采用以产生期望的结果。此外，在测量碳氢化合物流量(例如，原油、天然气)的背景下开发了各实施例，并且描述遵循该开发背景；然而，所描述的系统和方法同样适用于任何流体流的测量。
[0018]超声流量计量系统包括条件监控器(例如，基于条件的监控系统)以实现计量系统操作和/或系统操作条件的改变的检测，以及引起这些改变的条件的校正。超声计条件监控器是监控超声计和相关联的仪器的操作的系统。条件监控器可以通过执行诸如以下功能的示例性功能来分析计量系统的操作:
[0019]?检测诸如流态、流动对称、旋流、紊流等的流动特性的改变；
[0020]?检测诸如超声信号检测的错误率、增益水平、噪声水平、峰开关检测等的超声诊断结果的改变；
[0021]?使用美国煤气协会(AGA) 10标准的从超声流量计测量的声速与气体组分、压力和温度的比较；
[0022]?测量的温度与从声速得到的温度的比较；
[0023]?从气体组分传感器(例如，气体色谱仪)得到的密度与从声速得到的密度的比较。
[0024]由于流动压力的改变影响通过超声计量产生的流体体积测量结果的精度，因此超声流量计量系统包括靠近流量计的压力传感器以提供流体压力测量结果。定期检验压力传感器的精度以确保计量精度不会受到压力传感器误测量的不利影响。在传统的超声流量计量系统中，通过自重测试器、或者泵和已在认可实验室校准的额外的压力传感器来检验压力传感器的精度。替选地，假设两个压力传感器将不会体验共模故障或漂移，可以将冗余的压力传感器设置成靠近超声流量计。
[0025]本公开的实施例包括流量调节器上游的压力传感器，而非如传统的超声计量系统中的那样的靠近超声流量计(例如，在该超声流量计处或其下游)的额外的压力传感器。这里公开的流量计量系统应用上游的压力传感器提供的压力测量结果来检验靠近流量计的压力传感器的操作并且识别流量调节器的操作中的潜在改变。
[0026]图1示出了根据各实施例的超声流量计量系统100。系统100包括超声流量计101，传感器134、136、138以及条件监控器128。在系统100中，超声流量计101耦接到管道或其他结构132。在一些实施例中，管道132设置在超声流量计101的下游。管道132包括允许传感器134-138接入流过系统100的流体流的开口 144。条件监控器128耦接到传感器134-138以及超声计101。在一些实施例，条件监控器128可以是耦接到超声计101的流量计算机的一部分。在其他实施例中，条件监控器128可以与超声计101的电子装置124集成，或者被实现为分立设备。
[0027]超声流量计101包括仪器本体或短管件102，其限定中心通道或孔。短管件102被设计并构造为耦接到管线或者承载流体(例如，天然气)的其他结构，使得在管线中流动的流体行进通过中心孔。在流体行进通过中心孔时，超声流量计101测量流率(因此，该流体可以被称为被测流体)。短管件102包括凸缘106，其便于将短管件102耦接到另一结构。在其他实施例中，可以等同地使用用于将短管件102耦接到结构的任何适当的系统(例如，焊接连接)。
[0028]为了测量短管件102内的流体流量，超声流量计101包括多个换能器组件。在图1的视图中，以完整或局部视图示出了五个这样的换能器组件108、110、112、116和120。如下文将进一步讨论的，换能器组件是成对的(例如，换能器组件108和110)。此外，每个换能器组件电耦接到控制电子封装124。更具体地，每个换能器组件借助于各自的线缆126或者等同的信号传导组件电耦接到控制电子封装124。
[0029]图2示出了根据各实施例的超声流量计101的横截面俯视图。短管件102具有预定尺寸并且限定被测流体通过其流动的中心孔104。说明性的换能器组件112和114的对沿短管件102的长度安置。换能器112和114是声学收发器，并且更具体地是超声收发器。超声换能器112、114两者均生成并且接收具有约20KHz以上的频率的声学信号。声学信号可以由每个换能器中的压电元件生成并接收。为了生成超声信号，压电元件借助于信号(例如，正弦信号)进行电激励，并且元件通过振动进行响应。对于该对中的相应的换能器组件，压电元件的振动生成声学信号，该声学信号行进通过被测流体。相似地，在被声学信号撞击之后，接收的压电元件振动并且生成电信号(例如，正弦信号)，该电信号被与流量计101相关联的电子装置124检测、数字化并分析。
[0030]还被称为“弦”的路径200以相对中心线202的角度Θ存在于说明性的换能器组件112和114之间。弦200的长度是换能器组件112的面和换能器组件114的面之间的距离。点204和206限定由换能器组件112和114生成的声学信号进入并且离开流过短管件102的流体的位置(S卩，短管件的孔的入口)。换能器组件112和114的位置可以由角度Θ限定，由在换能器组件112和114的面之间的测量的第一长度L、与点204和206之间的轴向距离对应的第二长度X、以及与管道内部直径对应的第三长度d限定。在多数情况下，距离d、X和L是在流量计制造期间精确确定的。诸如天然气的被测流体在方向208上以速度剖面210流动。速度向量212、214、216和218图示了通过短管件102的气体速度朝向短管件102的中心线202增加。
[0031]在最初时，下游的换能器组件112生成入射在上游的换能器组件114上并且因此被其检测的超声信号。此后有时，上游的换能器组件114生成返回的超声信号，其随后入射在下游的换能器组件112上并且被其检测。因此，换能器组件沿弦路径200交换超声信号220或者对其进行“一发一收(pitch and catch)”。在操作期间，该序列可以每分钟进行数千次。
[0032]说明性的换能器组件112和114之间的超声信号220的传送时间部分地取决于超声信号220相对于流体流动的上游还是下游行进。超声信号向下游(即，在与流体流动相同的方向上)行进的传送时间小于其上游(即，对向流体流动)行进时的传送时间。上游和下游传送时间可用于计算沿信号路径的平均速度，以及被测流体中的声速。在给出承载流体的流量计101的横截面测量结果的情况下，中心孔104的面积上的平均速度可用于获得流过短管件102的流体的体积。
[0033]超声流量计可以具有一个或更多个弦。例如,流量计101包括短管件102内的变化的高度处的四个弦路径。可以在每个弦处确定流体的流速以获得弦流速，并且弦流速被组合以确定整个管道上的平均流速。根据平均流速，可以确定在短管件中并且因此在管线中流动的流体量。
[0034]典型地，控制电子装置124使换能器(例如，112,114)激活并且从换能器接收输出信号。控制电子装置124还可以计算每个弦的平均流速，计算流量计的平均流速，计算通过流量计的体积流率，计算通过流体的声速，执行流量计诊断等。体积流率以及诸如流速、声速等的其他测量的和计算的值可以被输出到条件监控器128。如上文提及的，在一些实施例中，条件监控器128可以包括在控制电子装置124中。
[0035]对于给定的弦，弦流速V由下式给出:
/2 T
[0036]V =........τ...........τ..............................⑴.* up * dn
[0037]并且弦声速c由下式给出:
τ τ +Ts
L.I up ' I dn^ v
[0038]�= — '......_..........._...............■( 3 )
* I up I dn
[0039]其中:
[0040]L是路径长度(B卩，上游和下游的换能器之间的面对面的间距)，
[0041]X是L在流动方向上在流量计孔内的L的分量，以及
[0042]Tup和Tdn是通过流体的声能的上游和下游传送时间。
[0043]通过流量计101的平均流速由下式给出:
[0044]⑷
[0045]其中:
[0046]Wi是弦加权因子，
[0047]Vi是测量的弦流速，以及
[0048]在所有弦上进行求和i。
[0049]现在返回图1，传感器134-138测量流体的各个属性或参数，并且可以经由信号传导介质142 (例如，配线)向条件监控器128提供测量结果。传感器134是气体组分传感器，诸如气体色谱仪，其提供指示流过系统100的气体的每个成分的量的信息。传感器136是压力传感器，其提供指示在系统100中流动的流体的压力的信号。传感器138是温度传感器(例如，电阻温度检测器)，其提供指示流过系统100的流体的温度的信号。温度传感器138延伸到管道132的内部通道140中，并且测量传感器138的终点处的流过系统100的流体的温度。因此，温度传感器138被设置成测量特定高度处的流体温度。在图1中，传感器134-138被设置为靠近超声流量计101并且在其下游。在系统100的其他实施例中，可以将一个或更多个传感器134-136设置在短管件102中。
[0050]根据传感器134、136和138分别提供的流体组分、压力和温度信息，可以使用预定的理论值或实验值来计算通过流体流的声速。例如，条件监控器128可以如美国煤气协会报告N0.10“Speed of Sound in Natural Gas and Other Related Hydrocarbons^(AGAlO)中规定的那样计算流体中的声速。条件监控器128的一些实施例可以使用该计算的声速来检验针对流量计101的每个弦测量的声速值。
[0051]相似地，基于由超声流量计101提供的声速测量结果以及由传感器134、136提供的测量结果，条件监控器128可以计算流过超声计量系统100的流体的温度、压力和/或组分。条件监控器128可以基于超声计101提供的测量声速和传感器134-136提供的测量结果，使用AGA10规定的声速计算的反向迭代来计算温度、压力和/或组分。
[0052]图3示出了超声流量计量系统300的示意图。流量计量系统300包括流量计量系统100。如上文说明的，并且如图1中所示，流量计量系统100包括超声流量计101以及安装在超声计101下游的温度传感器138、压力传感器136和气体组分传感器134。系统300的一些实施例包括设置在短管件102中的压力传感器136，而非安装在超声计101下游的压力传感器136，或者除了安装在超声计101下游的压力传感器136之外，还包括设置在短管件102中的压力传感器136。在其他实施例中，温度传感器138和/或压力传感器136可以设置在距流量计101某一距离的下游，使得传感器136、138不会不利地影响通过流量计101的流体流动和流量剖面。
[0053]流量计量系统300还包括流体耦接到超声计101的压力传感器304和流量调节器302。流量调节器302设置在超声计101的上游并且压力传感器304设置在流量调节器302的上游。超声计101和流量调节器302之间的距离可以由流量计101和/或流量调节器302的制造商指定。流量调节器302减少提供给超声计101的流体流中的旋流、紊流等，从而提供流过超声计101的流体流中的完全显现的流量剖面。流量调节器302的一些实施例通过引导流体流通过一连串小孔隙来调节流体流量。流量调节器302的孔隙可能被流体流中的流体污染物阻塞。
[0054]如先前说明的，靠近流量计101的流体的压力和温度被用在用于校正超声计本体横截面积压力和温度的流量计算、针对标准条件的计量体积校正、以及其他计量计算中。如压力传感器136和温度传感器138测量的靠近流量计101的流体压力和流体温度在这里被分别指定为“流量计压力”和“流量计温度”。流量计压力和流量计温度应具有高精度，并且被检验以确保整体计量不确定性不会受到传感器136、138中的误测量的不利影响。
[0055]相似地，如压力传感器304测量的流量调节器302上游的流体压力被称为“调节器压力”。传感器136、304提供的压力测量值被提供给条件监控器128。条件监控器128可以如下确定跨越流量调节器302的压力下降:
[0056]调节器压力下降=调节器压力-流量计压力(I)
[0057]跨越流量调节器302的压力下降取决于雷诺数。因此，条件监控器128可以确定相对于雷诺数或者其他流动特性的压力差分(调节器压力下降)的参考值，其中流体压力和温度保持相对稳定。一旦建立了参考压力差分值，则条件监控器128可以应用参考差分值以基于超过相对于参考的差分压力阈值的当前差分压力来确定是否可能阻塞流量调节器302。条件监控器128可以生成指示已检测到流量调节器302的潜在阻塞的警报。
[0058]条件监控器128还可以计算二次流体流压力，其针对流量计条件来校正调节器压力。二次流体流压力可以被如下计算:
[0059]二次流量计压力=调节器压力-参考差分压力(2 )
[0060]条件监控器128将流量计压力与二次流量计压力比较。在流量计压力和二次流量计压力之间的差超过预定阈值时，条件监控器128可以生成指示应执行压力传感器136、304中的一个或更多个的检验的警报。该阈值可以基于正在执行的计量应用的类型根据建立关于压力测量的可允许的不确定性的本地、国家、国际标准来设定。
[0061]相似地，在一些实施例中，条件监控器128可以基于流量计压力和参考差分压力值来计算二次调节器压力。二次调节器压力可以被如下计算:
[0062]二次调节器压力=流量计压力+参考差分压力(3 )
[0063]并且可以将二次调节器压力将测量的调节器压力比较。如果调节器压力和二次调节器压力之间的差超过预定阈值，则条件监控器128可以生成指示应执行压力传感器136、304中的一个或更多个的检验的警报。该阈值可以基于正在执行的计量应用的类型根据建立关于压力测量的可允许的不确定性的本地、国家、国际标准来设定。
[0064]图4示出了根据各实施例的条件监控器128的框图。条件监控器128包括参数检验引擎402、参考压力确定引擎406和显示引擎404。参数检验弓I擎402从超声计101，传感器134-138、304等获取各种操作参数408的值，并且处理这些参数值以识别可以指示潜在流量测量不准确或者相对预期操作的其他偏差的计量系统300的操作中的改变。参数检验引擎402的实施例可以获取并且处理参数408的值，其中参数408包括施加到用于检测超声信号的超声换能器的增益、流量剖面因子、流动对称、交叉流动、旋流、弦信噪比、压力和温度测量等。
[0065]参考压力确定引擎406计算压力传感器136、304的参考压力差分值414。参考压力差分值可以针对雷诺数或者流过流量计量系统300的流体的速度来确定。参考压力差分值可以被确定为例如相对于雷诺数或速度的初始化间隔上的调节器压力下降的值的平均。参考压力确定引擎406将参考压力差分值414提供给参数检验引擎402。
[0066]条件监控器128的一些实施例包括雷诺数引擎，其在与参数408的值的获取对应的时间计算流过流量计量系统300的流体的雷诺数。如上文说明的，可以参考压力传感器136、304提供的压力测量结果来应用雷诺数。在一些实施例中，条件监控器128可以从不同的系统接收雷诺数。雷诺数引擎可以基于由流量计101和换能器134-138提供的、流过流量计101的流体的测量参数来计算雷诺数。
[0067]参数检验引擎402计算调节器压力下降和二次流量计压力的当前值并且将这些当前值与阈值比较。将调节器压力下降的当前值与基于参考压力差分值414的阈值比较。该阈值限定参考压力差分414和调节器压力下降的当前值之间的可允许的差。该阈值可以基于随时间观察的差的范围、预定的范围值等。
[0068]将流量计压力和二次流量计压力之间的差的当前值与限定当前流量计压力和二次流量计压力之间的最大可允许的差的阈值比较。该阈值可以基于流量计压力和二次流量计压力之间的随时间观察的差的范围、预定的范围值等。
[0069]条件监控器128的一些实施例可以包括关于流量计压力、二次流量计压力和调节器压力下降的分离的警报阈值。在其他实施例中，可以应用单个警报阈值以指示流量调节器302可能阻塞，或者应检验压力传感器136、304。
[0070]流量计压力/ 二次流量计压力和调节器压力下降的阈值限定了每个参数值被视为指示流量计量系统300适当操作的范围。相反，落在由这些阈值限定的范围外部的参数值可以指示流量计量系统300没有适当操作。参数检验引擎402可以基于超过相应的阈值的流量计压力和二次流量计压力、或调节器压力下降和参考压力差分值414之间的差来生成警报410。
[0071]条件监控器128还可以基于例如现场特性来确定在压力传感器136、304之间是否存在系统偏差。条件监控器128可以量化系统偏差并且调整压力传感器136、304提供的测量结果，和/或根据系统偏差调整测量的压力之间的差以改进测量精度。
[0072]显示引擎404生成用于将参数检验引擎402提供的信息呈现给用户的显示。例如，显示引擎404可以生成已通过相应的速度、雷诺数、阈值和这里公开的其他信息触发警报的超声计101的所选择的操作参数的值的显示。显示引擎404可以经由本领域已知的监视器(例如，平板监视器)、打印机或其他显示设备来呈现该显示。
[0073]参数检验引擎402、参考压力确定引擎406、显示引擎404和这里公开的其他引擎的实施例可以包括用于执行这里公开的功能的硬件资源或者硬件和软件资源(即指令)。例如，参数检验引擎402、参考压力确定引擎406和显示引擎404的一些实施例可以被实现为执行从计算机可读存储介质调取的指令的一个或更多个处理器。适用于实现引擎402、404、406的处理器可以包括通用微处理器、数字信号处理器、微控制器、或者能够执行从计算机可读存储介质调取的指令的其他设备。处理器架构通常包括执行单元(例如，定点、浮点、整数等)、存储部(例如，寄存器、存储器等)、指令解码、外围设备(例如，中断控制器、定时器、直接存储器存取控制器等)、输入/输出系统(例如，串行端口、并行端口等)以及各种其他部件和子系统。适用于存储引擎402、404、406的指令的非暂态计算机可读存储介质可以包括诸如随机存取存储器的易失性存储部、非易失性存储部(例如，硬盘驱动器、光学存储设备(例如，CD或DVD)、闪速存储部、只读存储器)或者它们的组合。
[0074]参数检验引擎402、参考压力确定引擎406、显示引擎404以及这里公开的条件监控器128的其它引擎或部分可以被实现为配置成执行这里公开的功能的硬件电路。实施例的硬件或处理器/指令实现方案的选择是基于多种因素的设计选择，诸如成本、实现时间、以及未来并入改变的或额外的功能的能力。
[0075]图5示出了条件监控器128的基于处理器的实施例的框图。图5中所示的条件监控器128的实施例包括处理器500和耦接到处理器500的存储部510。处理器500是如上文所述的指令执行设备。存储部510是如上文所述的计算机可读介质。处理器500调取并执行存储部510中存储的指令，从存储部510读取数据，将数据写到存储部510，并且与其他系统和设备通信。存储部510包括参数检验模块502、参考压力确定模块506和显示模块504，它们分别包括用于实现参数检验引擎402、参考压力确定引擎406和显示引擎404的指令。存储部510还可以包括经处理的或未经处理的参数值512 (例如，换能器增益值、剖面因子值、雷诺数值、警报信息、流量计压力值、调节器压力值等)以及对应于参考压力差分值414、阈值等的参考值508。图5中所示的基于处理器的条件监控器128可以包括为清楚起见已从图5略去的各种其他部件，诸如网络适配器、视频接口、外围接口等。
[0076]图6示出了根据各实施例的用于监控超声流量计量系统300的条件的方法600的流程图。尽管为方便起见依次示出，但是所示出的至少一些动作可以以不同的顺序执行和/或并行执行。此外，一些实施例可以仅执行所不出的一些动作。在一些实施例中，方法600的至少一些操作以及这里描述的其他操作可以被实现为计算机可读介质510中存储并且由处理器500执行的指令。
[0077]在框602中，流体正在流过超声流量计量系统300，并且系统300正在测量流体的体积。条件监控器128从设置成靠近超声流量计101的压力传感器136获取流体压力值。
[0078]在框604中，条件监控器128从设置在流量调节器302上游的压力传感器304获取流体压力值。
[0079]在框606中，条件监控器128确定与传感器136和传感器304测量的压力差对应的参考压力差值。当压力值由传感器136、304测量时，参考压力差值可以相对于流过系统300的流体的速度和/或雷诺数确定。因此，参考压力差值可以表示给定流速或雷诺数情况下的传感器136、306之间的压力测量结果的额定的或预期的差。
[0080]在框608中，条件监控器128建立相对于参考压力差值的阈值。这些阈值指示各个雷诺数、速度等情况下的流量计压力和调节器压力之间的可接受的差的范围。这些阈值可以基于与每个压力差值对应的雷诺数、速度或其他参考参数的情况下被视为额定(预期)的预定范围来确定。
[0081]在框610中，条件监控器128确定在流量调节器302中是否可能存在阻塞。条件监控器128通过将流量计压力和调节器压力之间的当前差值与参考压力差值比较来识别潜在阻塞。参考压力差值可以对应于获取用于计算当前差值的压力值时的流体雷诺数或速度。如果当前差值超过阈值(即，传感器136、302之间的压力差分已增加到超过预定量)，则流量调节器302可能阻塞。条件监控器128可以基于比较结果生成指示流量调节器302可能阻塞的警报。在一些实施例中，警报的生成可以进一步基于与当前差值对应的调节器压力已相对于传感器304提供的线圈压力测量结果增加。
[0082]在框612中，条件监控器128确定靠近超声流量计101的预期流体压力。条件监控器128可以基于压力传感器304在流量调节器302上游测量的压力和根据式(2)计算的参考压力差值来确定预期压力。条件监控器128还可以建立相对于流量计压力的当前值和靠近流量计101的预期流体压力之间的差的阈值。这些阈值指示各个雷诺数、速度等情况下的流量计压力和预期压力之间的可接受的差的范围。这些阈值可以基于与每个流量计压力值对应的雷诺数、速度或其他参考参数的情况下被视为额定(预期)的预定压力差值来确定。
[0083]在框614中，条件监控器128确定压力传感器136、304之一是否故障或者遭遇压力测量错误。条件监控器128通过对流量计压力的当前值和靠近超声流量计101的预期流体压力比较来识别潜在传感器问题。如果流量计压力的当前值和靠近流量计101的预期流体压力之间的差超过阈值，则传感器136、304中的至少一个可能经历问题。条件监控器128可以基于比较结果生成指示关于传感器136、304的潜在问题的警报。
[0084]根据上述可知，本发明的实施例包括但不限于以下技术方案:
[0085]方案1.一种流量计量系统，包括:
[0086]流量计，其被配置成测量流过所述流量计的流体体积；
[0087]第一压力传感器，其被设置成靠近所述流量计以测量靠近所述流量计的流体压力；
[0088]流量调节器，其设置在所述流量计上游；
[0089]第二压力传感器，其设置在所述流量调节器上游以测量所述流量调节器上游的流体压力；以及
[0090]条件监控器，其耦接到所述流量计和各压力传感器，并且被配置成基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的压力测量结果之间的差来识别所述流量计量系统的操作中的潜在矛盾。
[0091]方案2.根据方案I所述的系统，其中所述条件监控器被配置成建立所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的参考压力差。
[0092]方案3.根据方案2所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于相对于流体的雷诺数和速度至少之一的、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的压力测量结果之间的差来建立所述参考压力差。
[0093]方案4.根据方案2所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的压力差超过所述参考压力差预定量以上来生成指示所述流量调节器的阻塞的警报。
[0094]方案5.根据方案4所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于所述第二压力传感器测量的压力的增加来生成所述警报。
[0095]方案6.根据方案2所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于参考压力和所述第二压力传感器测量的压力来计算靠近所述流量计的压力的期望值。
[0096]方案7.根据方案2所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于所述第一压力传感器测量的压力与所述期望值的差大于预定量来生成指示关于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器至少之一的问题的警报。
[0097]方案8.—种用于监控流量计量系统的操作的方法，包括:
[0098]从设置成靠近流量计的第一压力传感器接收压力测量结果；
[0099]从设置在用于调节提供给所述流量计的流体流的流量调节器的上游的第二压力传感器接收压力测量结果；
[0100]建立所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的参考压力差；
[0101]基于所述参考压力差以及从所述第一压力传感器和所述第二压力传感器接收到的压力测量结果来识别所述流量计量系统的操作中的潜在矛盾。
[0102]方案9.根据方案8所述的方法，其中所述建立包括:基于相对于流体流的流体的雷诺数和速度至少之一的、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的压力测量结果之间的差来确定所述参考压力差。
[0103]方案10.根据方案8所述的方法，其中所述识别包括:基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的压力差超过所述参考压力差预定量以上来生成指示所述流量调节器的阻塞的警报。
[0104]方案11.根据方案10所述的方法，其中所述识别包括:基于所述第二压力传感器测量的压力的增加来生成所述警报。
[0105]方案12.根据方案8所述的方法，进一步包括:基于参考压力和所述第二压力传感器测量的压力来计算靠近所述流量计的压力的期望值。
[0106]方案13.根据方案12所述的方法，其中所述识别包括:基于所述第一压力传感器测量的压力与所述期望值的差大于预定量来生成指示关于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器至少之一的问题的警报。
[0107]方案14.一种用于监控流量计量系统的操作的条件监控系统，包括:
[0108]参考压力确定引擎，其被配置成:
[0109]从设置成靠近流量计的第一压力传感器获取压力测量结果；
[0110]从设置在用于调节提供给所述流量计的流体流的流量调节器的上游的第二压力传感器获取压力测量结果；
[0111]基于压力测量结果建立所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的参考压力差；
[0112]参数检验引擎，其被配置成基于参考压力差以及从所述第一压力传感器和所述第二压力传感器接收到的压力测量结果来识别所述流量计量系统的操作中的潜在矛盾。
[0113]方案15.根据方案14所述的系统，其中所述参考压力确定引擎被配置成基于相对于流体流的流体的雷诺数的、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的压力测量结果之间的差来建立所述参考压力差。
[0114]方案16.根据方案15所述的系统，其中所述参考压力确定引擎被配置成基于相对于流体流的速度的、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的压力测量结果之间的差来建立所述参考压力差。
[0115]方案17.根据方案14所述的系统，其中所述参数检验引擎被配置成基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的压力差超过所述参考压力差预定量以上来生成指示所述流量调节器的阻塞的警报。
[0116]方案18.根据方案17所述的系统，其中所述参数检验引擎被配置成基于所述第二压力传感器测量的压力的增加来识别潜在阻塞。
[0117]方案19.根据方案14所述的系统，其中所述参考压力确定引擎被配置成基于参考压力和所述第二压力传感器测量的压力来计算靠近所述流量计的压力的期望值。
[0118]方案20.根据方案19所述的系统，其中所述参数检验引擎被配置成基于所述第一压力传感器测量的压力与所述期望值的差大于预定量来识别关于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器至少之一的潜在问题。
[0119]以上讨论意在本实用新型的原理和各示例性实施例的说明。在全面理解以上公开时，各种变化和修改对于本领域技术人员是显见的。例如，尽管针对超声流量计描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员应理解，实施例同样适用于其他类型的流量计。所附权利要求旨在涵盖所有这些变化和修改。
【权利要求】
1.一种流量计量系统，包括: 流量计，其被配置成测量流过所述流量计的流体体积； 第一压力传感器，其被设置成靠近所述流量计以测量靠近所述流量计的流体压力； 流量调节器，其设置在所述流量计上游； 第二压力传感器，其设置在所述流量调节器上游以测量所述流量调节器上游的流体压力；以及 条件监控器，其耦接到所述流量计和各压力传感器，并且被配置成基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的压力测量结果之间的差来识别所述流量计量系统的操作中的潜在矛盾。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述条件监控器被配置成建立所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的参考压力差。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于相对于流体的雷诺数和速度至少之一的、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的压力测量结果之间的差来建立所述参考压力差。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的压力差超过所述参考压力差预定量以上来生成指示所述流量调节器的阻塞的警报。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于所述第二压力传感器测量的压力的增加来生成所述警报。
6.根据权利要求2所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于参考压力和所述第二压力传感器测量的压力来计算靠近所述流量计的压力的期望值。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述条件监控器被配置成基于所述第一压力传感器测量的压力与所述期望值的差大于预定量来生成指示关于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器至少之一的问题的警报。
【文档编号】G01F25/00GK204115825SQ201320650146
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】拉姆赛·劳森 申请人:丹尼尔测量和控制公司
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