專利名稱：流量計診斷處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
各種實施例可一般地涉及用于測量氣體容量的流量計的診斷裝置和方法。
背景技術(shù)：
諸如天然氣等氣體可通過傳輸和配送線被傳輸、配送、和/或銷售至客戶。 為了例如進行記帳和庫存控制等目的，可在沿這些氣體管線的各個位置安裝氣 體計量系統(tǒng)。氣體計量系統(tǒng)可測量流經(jīng)特定氣體管線的氣體容量。 一些氣體計 量系統(tǒng)包括氣量計和電子或機械容量校正器。
一種類型的氣量計是旋轉(zhuǎn)式氣量計。在一些旋轉(zhuǎn)式氣量計中，流經(jīng)計量計 的氣體致使一組葉輪在圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這種類型的流量計通常被稱為旋轉(zhuǎn)式正位 移流量計。當葉輪轉(zhuǎn)動時，它們測量由葉輪與圓筒之間的區(qū)域固定和確定的氣 體所位移的容量。每次葉輪旋轉(zhuǎn)指示一定容量的氣體己經(jīng)流過流量計。這通常 被稱為由初步流量元件——在該情形下為旋轉(zhuǎn)式正位移流量計——測得的"實 際"容量。天然氣的買賣通常要求將實際容量轉(zhuǎn)換成"標準"容量以慮及由于 變化的氣體壓力和氣體溫度而造成的氣體的收縮或膨脹。 一般而言，這些效應(yīng)
5可由Boyle和Charles定律來描述。為了將實際容量轉(zhuǎn)換成標準容量， 一些氣 體計量系統(tǒng)使用電子容量校正器來校正源自旋轉(zhuǎn)葉輪的實際容量測量以慮及 流量計中氣體的溫度和壓力。
一般而言，流量計的性能不可能隨時間而改善，因為例如氣量計中的軸承 變舊或受損。例如隨著軸承摩擦的增大，旋轉(zhuǎn)式流量型流量計的容量測量準確 度可能因氣體繞葉輪泄露而降低。為了監(jiān)視流量計性能，可在例如安裝流量計 時標識特定流量計的性能標準。在流量計的壽命期間，可將流量計的性能與初 始標準相比較。
一種性能標準涉及跨流量計的壓差(dP)。可定期地采取dP測量以檢查 在安裝后流量計性能的可能退化。在一些權(quán)限下，可由人員以預(yù)定的間隔(例 如，3-5年)執(zhí)行附加dP測試，這些人員攜帶便攜式壓力計到現(xiàn)場以對流量計 進行測試并將結(jié)果與基線性能特性進行比較。雖然dP測試不測量流量計準確 度，但這種測試可指示流量計的工作狀況而無需使用較大和較重的傳輸校準裝 置。操作員可通過向流量計應(yīng)用便攜式壓力計來對現(xiàn)場的流量計執(zhí)行dP測試。 為了在進行壓差測量時保護壓力計不受壓力計瞬變，操作員可在一系列步驟中 打開和關(guān)閉一定數(shù)目的閥門。
可在安裝之前諸如在流量計工廠、在流量計商店環(huán)境、或在現(xiàn)場作出基線 dP性能特性。在現(xiàn)場，可在安裝/試運行期間由安裝人員生成基線dP性能特性， 該安裝人員在圖表上繪制一點以指示在一定流速下測得的壓差?；€dP性能 特性可被調(diào)用以在將來執(zhí)行測試時作比較之用。

發(fā)明內(nèi)容
裝置及相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和方法涉及自動學習基線壓差(dP)特性以通過將聯(lián) 機dP測量與該習得基線dP特性相比較來監(jiān)視現(xiàn)場安裝的氣體流量計的性能。 在示例性實施例中，第一基線dP特性可在第一預(yù)定時段上以第一模式根據(jù)第 一組學習準則來學習，而第二基線dP特性可在第二預(yù)定時段上以第二模式根 據(jù)第二組學習準則來學習。第一時段可以遠比第二時段短。第一組準則可以遠 比第二組準則寬松。在第二模式期間，流量計性能降級可通過對照第一基線dP 特性比較測得dP來診斷。
6在一些實現(xiàn)中，可對照預(yù)定或習得基線dP特性來比較測得dP以確定測得
dP是否超過基線dP特性以上一閾值。若超過了閾值，則系統(tǒng)可自動生成電子
信號以請求對流量計進行修理或更換。在安裝后， 一些實施例關(guān)于時間和/或流 速范圍收集dP數(shù)據(jù)以自動學習安裝狀況下的基線dP特性。
在一些示例中，基本上對測得dP的連續(xù)監(jiān)視可被用來在第二模式的至少 一部分期間更新第一基線dp特性。盡管正被更新，仍可對照測得dp比較第一 基線dP特性以確定測得dP是否超過第一基線dP特性以上一閾值。在一些示 例中， 一旦己使用了閾值數(shù)目的測量來學習第一基線dp特性，可在第一模式
期間通過對照第一基線dP特性比較測得dP來診斷流量計性能降級。
在另一方面，基線dP特性可被分為數(shù)個特性區(qū)段。各特性區(qū)段可以是基 線dP特性的不重疊區(qū)域。在基線dP特性的多個特性區(qū)段當中， 一個區(qū)段可基 于包括流速、管線壓力、流經(jīng)流量計的流體的比重、和/或溫度的各種其他參數(shù) 與測得dP相對應(yīng)。特性區(qū)段可在第一模式和/或第二模式期間學習。特性區(qū)段 可以獨立于基線dP特性的其他區(qū)段來學習。流量計性能降級可通過對照基線 dP特性中測得dP相對應(yīng)的區(qū)段比較該測得dP來診斷。
在另一示例性方面，若測得dP超過基線dP特性以上一閾值，則系統(tǒng)可自 動生成將被發(fā)送給外部元件的電子信號。該電子信號可以是用以致動外部元件 的信號。在一些示例中，該外部元件可以是諸如旁路閥等流體控制元件。在一 些示例中，該外部元件可以是諸如光源等警報元件。在一些示例中，可能存在 多個閾值。外部設(shè)備是否被致動和/或一定程度地致動可取決于測得dP超過這 多個閾值中的哪一個。
其他實施例可在流量狀況處于手動操作控制下時學習安裝狀況下的基線 dP特性。系統(tǒng)可基于例如達到預(yù)定置信度水平而從默認基線dP特性切換到習 得基線dP特性。 一些實施例可基于dP測量時的管線壓力和/或溫度調(diào)整或進 一步完善基線dP特性。 一些實施例還可校正對應(yīng)管線壓力和/或溫度的容量或 流速信號。其他實施例提供一種保護dP傳感器不受管線壓力的瞬變和/或過度 的跨dP傳感器的壓差的影響。
基線特性dP曲線可包括在包括流速、管線壓力、流經(jīng)流量計的流體的比 重、和/或溫度的各種參數(shù)下的一組預(yù)期dP值。示例性系統(tǒng)可關(guān)于從工廠和/或流量計商店獲得的基線dP特性曲線監(jiān)視dP，并隨后切換成相對于在安裝后 使用自表征程序發(fā)展出的習得基線dP曲線來監(jiān)視dP。在各種實施例中，自表 征程序可以是例如使用受主動控制的流速來手動控制的，或者可以通過隨時間
關(guān)于不受控的流速進行dP測量來自動生成。
在其他實施例中，dP換能器的漂移或DP偏移量可使用在檢測到基本零流 速的狀況時操作的程序來基本上移除。 一些實施例可準許在從dP換能器移除 偏移量之后在時間、溫度、和/或壓力限度內(nèi)執(zhí)行dP測量和/或基線dP自表征 操作。例如，在定時器已經(jīng)到期后，可將使用dP測量的性能監(jiān)視掛起直至可 再次執(zhí)行DC偏移量降低程序。
一些實施例可提供一個或多個優(yōu)點。例如，實施例可連續(xù)且自動監(jiān)視流量 計的性能以檢測特定的失敗模式。這可提供對流量計準確度問題的較早和/或勞 動力密集程度較低的標識，由此減少依賴于流量計在其服務(wù)壽命中的準確度的 容量測量誤差和一些財務(wù)事務(wù)(例如，記帳)。 一些實施例可將測量、計算、 和診斷能力與氣量計集成在一起以減小或消除傳輸和附連便攜式測試裝備的 需要。 一些實施例可提供對歷史或其他數(shù)據(jù)的內(nèi)部記錄，這些數(shù)據(jù)可代替紙質(zhì) 圖表和表格，且可被顯示或另外傳送以傳達流量計的狀況。 一些實施例可在操 作過程中自動學習或自表征性能特性而無需操作員介入且與流行的氣體負載 無關(guān)。 一些實施例可自動從出廠默認性能特性切換到在現(xiàn)場習得的習得性能特 性，由此改善dP測試可被用以檢測性能問題的準確度。
各種實施例的其他優(yōu)點可包括保護測試測量設(shè)備不受壓力波動、流量緊 縮、和/或插緊或泄露的軟管或裝置的損壞，且無需操縱閥門來測量壓差。實施 例還可自動對由于時間、溫度、和/或靜態(tài)管線壓力的偏移測量值進行補償。此 外， 一些實施例可使用由流量計中元件因流量而引起的旋轉(zhuǎn)所生成的電能來工 作。
一些實施例還可為現(xiàn)場安裝的流量計提供例如自動且快速地自表征基線 地dP特性的能力，在基線dP特性學習的第二模式期間可對照基線dP特性比 較測得dP以確定流量計的特定失敗模式。相應(yīng)地， 一些實現(xiàn)可在執(zhí)行自診斷 監(jiān)視操作的同時完成初始的第一基線dP特性。
一個或多個實施例的詳情在附圖及以下說明中闡述。其它特征、目的、以及優(yōu)點將可從此說明和附圖中顯見。


圖1示出了用于測量氣體配送系統(tǒng)中氣體流量的容量的壓差的示例性流 量測量系統(tǒng)。
圖2A-2N描繪了用于壓差自表征和監(jiān)視的示例性方法的流程圖。
圖3A-3C是示出了可從測得的流體壓力和流量的組合確定用于計算壓差
的一個或多個系數(shù)的若干方法的示圖。
圖4示出了用于測量包括旁路閥的氣體配送系統(tǒng)中氣體流量的容量的壓
差的示例性流量測量系統(tǒng)。
圖5示出了用于測量包括氣體成分傳感器的氣體配送系統(tǒng)中氣體流量的
容量的壓差的示例流量測量系統(tǒng)。
圖6A和6B示出了壓差關(guān)于流速的示例預(yù)定和習得dP特性的曲線圖。
圖7是示出了流量測量系統(tǒng)的示例學習和診斷過程的流程圖。
圖8是示出了用以確定壓差換能器中的dP測量應(yīng)對照其進行偏置的dP
值的示例dP零偏移過程的流程圖。圖9是示出了使用預(yù)定的dP特性來檢査流量計中是否存在警告和警報狀
況的示例過程的流程圖。
圖10是示出了示例dP特性學習過程的流程圖。
圖11是示出了確定對于流量計是否存在警告或警報狀況的示例診斷過程 的流程圖。
圖12是描繪了在較短時間內(nèi)生成流量計的習得dP特性的示例快速學習過 程的流程圖。
圖13是描繪了創(chuàng)建習得dP特性的示例擴展學習過程的流程圖。 圖14是示出了確定流量計中是否存在鎖住或故障警告狀況的示例警告檢 查程序的流程圖。
圖15是示出了生成警報的示例警報檢查過程的流程圖。
圖16是示出了用以檢索和/或調(diào)節(jié)dP特性的區(qū)段的示例過程的流程圖。
各附圖中的相似的參考標號指示相類似的元素。
具體實施例方式
圖1示出了可測量通過氣體配送或傳輸管線的氣體流量的流量測量系統(tǒng)
100的示例性實施例。流量測量系統(tǒng)100包括氣體流量計102和處理系統(tǒng)104。 當氣體流經(jīng)流量計102時，流量計102使用電信號和氣動信號將測得的參數(shù)信 息傳達至處理系統(tǒng)104。系統(tǒng)104可處理信號以測量由其是流經(jīng)流量計102的 氣體容積。隨著氣體流經(jīng)流量計102,處理系統(tǒng)104可測量跨流量計102的壓 差(dP)。相對于基線dP特性值基本上有所升高的測得dP值可指示諸如軸承 的污染或磨損等性能問題，這些問題可能降低系統(tǒng)100的氣體容量測量準確度。 流量測量系統(tǒng)100的示例在Hairston的提交于2006年2月15日的題為"Flow Meter Performance Monitoring System (流量計性能監(jiān)視系統(tǒng))"的美國專利申 請S/N.ll/355，148中至少參照圖1進行了描述，該申請被轉(zhuǎn)讓給同一受讓人且 其全部內(nèi)容通過引用包括于此。
若處理系統(tǒng)104檢測到dP超過基線dP特性之上的一閾值，則系統(tǒng)104 可自動生成電子消息或信號以請求對流量計102進行維護、維修或更換。該閾 值可基于存儲的地基線dP特性曲線，該曲線可以是在各種管線壓力和/或溫度 下的一組期望dP值。在各種操作模式下，處理系統(tǒng)可使用出廠默認特性dP曲 線或現(xiàn)場使用自表征程序發(fā)展而來的習得dP曲線。
在該示例中，安裝流量計102以測量流經(jīng)氣體管線106的氣體。氣體管線 106可傳輸例如天然氣、氬氣、丁烷、 一氧化碳、二氧化碳、乙垸、氮氣、氧 氣、丙垸、或空氣等氣體。使用用于液體測量的流量元件的類似實施例可同樣 測量跨流量計的dP以指示該液體流量計的性能。流量計102可包括例如旋轉(zhuǎn) 式正位移型流量計、隔膜正位移流量計、或渦輪式流量計。這些流量計類型中 的每一種都具有諸如葉輪、旋轉(zhuǎn)式活塞、隔膜、或葉片等經(jīng)受拖曳的活動測量 元件，且在跨元件的dP上具有相應(yīng)增量。
在一些實現(xiàn)中，dP測量可能受到對于流量計102的特定安裝而言唯一的 變量的影響。例如，連接到氣體管線106的組件(例如，調(diào)節(jié)器、閥門)、流 量計102與附連到氣體管線106的組件之間的距離、海拔、以及其它因素可能 導致流量計102的dP讀數(shù)與所存儲的dP基線不同。在一些實現(xiàn)中，流量計
10102可實現(xiàn)自表征程序以學習對應(yīng)一組或多組操作條件(例如，氣體流量、氣 體壓力、溫度、氣體比重)的一個或多個dP值。
流量計102包括容量傳感器108，后者可檢測例如葉輪的旋轉(zhuǎn)。響應(yīng)于氣 體流經(jīng)流量計102，容量傳感器108可生成電(例如，脈沖)輸出信號，處理 系統(tǒng)104可處理該輸出信號以便于氣體容量測量。在各種實施例中，容量傳感 器108可被發(fā)現(xiàn)于處理系統(tǒng)104中并檢測發(fā)源自流量計102的轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，該 旋轉(zhuǎn)指示例如流量計葉輪所測得的氣體容量。例如葉輪等測量元件的運動可在 流量計102的外殼內(nèi)由一種或多種類型的軸承來支承，諸如滾珠軸承、軸頸軸 承、軸軸承(即，軸向和/或徑向)等。這些軸承的磨損或污染可誘發(fā)對旋轉(zhuǎn)測 量元件的拖曳并因此增大跨元件的dP。
容量傳感器108可包括一種或多種Hall效應(yīng)、感生、光學、近程、Wiegand、 或磁開關(guān)傳感器，這些傳感器根據(jù)例如一對葉輪的旋轉(zhuǎn)生成固定數(shù)目的脈沖。 作為另一示例，容量傳感器108可使用以上所提及的傳感器技術(shù)中的任意一種 來檢測渦輪的旋轉(zhuǎn)。作為另一示例，駐留在處理系統(tǒng)104中的容量傳感器108 可使用以上所提及的傳感器技術(shù)中的任意一種來檢測發(fā)源自流量計102的軸的旋轉(zhuǎn)。
在各種實施例中，流量計102可包括其他元件。在該示例中，流量計102 包括感測流經(jīng)流量計102的氣體的溫度的溫度傳感器110。處理系統(tǒng)104可使 用來自溫度傳感器110的溫度信息根據(jù)Charles定律將實際容量轉(zhuǎn)換成標準容 量。溫度信息還可被用于在將測得的dP信息與例如存儲在處理系統(tǒng)104中的 出廠默認或自表征dP數(shù)據(jù)相比較之前對測得的dP信息進行歸一化。作為另一 示例，測得的溫度可指示測得的dP信息與對應(yīng)于該溫度的出廠默認或自表征 dP數(shù)據(jù)——或者直接或者通過相鄰數(shù)據(jù)點的內(nèi)插——作比較。在其他實施例 中，流量計102可包括管線壓力換能器130和/或具有鄰接限流器元件(170、 172)和限壓閥(174、 176)的壓差換能器。這些元件的功能在稍后進行描述。
在該示例中，流量計102還包括用以將例如旋轉(zhuǎn)葉輪的機械能轉(zhuǎn)換成可臨 時存儲(例如，作為電池或電容器上的電荷)和/或傳遞至系統(tǒng)100中的操作電 路的電能的發(fā)生器112。如此的發(fā)生器可在一些實施例中設(shè)置用來向處理系統(tǒng) 104提供電運行功率。 一些實施例可將發(fā)生器112連同容量傳感器108—起組
11合在單個功能元件或組合件中。發(fā)生器112的實施例在Gutierrez等人提交于 2003年4月21日的題為"Power Generating Meter (功率發(fā)生計)"的共審待批 美國專利申請S/N.10/419，522中至少參照圖l和6進行了描述，該申請被轉(zhuǎn)讓 給同一受讓人且其全部內(nèi)容通過引用包括于此。
為了使用電信號和氣動信號將測得的參數(shù)信息傳達給處理系統(tǒng)104，流量 計102還包括進口壓力端口 114、和出口壓力端口 116、以及用于信息鏈路118 的接口。氣動管線120、 122 (例如，柔性壓力管、導管)可各自在一端使用任 何合適的壓接耦合連接至進口和出口端口 114、 116，其中壓接耦合包括例如焊 接、速斷、或Pete插塞(例如，Pete's Plug⑧型號W100可從德克薩斯麥金尼佩 特森設(shè)備公司(Peterson Equipment Company)購得)。在一些實施例中，可能 不需要氣動管線120、 122，因為流量計104可允許管線壓力換能器130與壓差 換能器132直接連接。
鏈路118可攜帶來自流量計102內(nèi)傳感器的模擬和/或數(shù)字信號。攜帶信 號的手段可包括有線(例如，束線、電纜)和/或無線(射頻、光纖、紅外、藍 牙、蜂窩)數(shù)據(jù)通信和適當?shù)耐ㄐ艆f(xié)議(例如，RS-232、專屬或定制協(xié)議)。 數(shù)據(jù)鏈路118可提供從流量計102通往系統(tǒng)104的單向數(shù)據(jù)流，或者通信可以 是雙向的，其中包括從系統(tǒng)104至流量計102的控制命令。
在一些實施例中，流量計102和系統(tǒng)104可被集成在單個設(shè)備中，這可簡 化或縮短啟動管線和/或數(shù)據(jù)鏈路118。例如，鏈路118可被實現(xiàn)為電路板上的 跡線、或被實現(xiàn)為光信號。在一些實施例中， 一根或同時兩根氣動管線可定位 于包含流量計102和/或處理系統(tǒng)104的封裝或外殼內(nèi)。在其他實施例中，系統(tǒng) 104可與流量計分開且獨立地定位。例如，模擬或數(shù)字無線收發(fā)機可作為接口 連接至鏈路118。在各種實施例中，數(shù)據(jù)鏈路118和氣動管線120、 122中的每 一條可在一端、兩端包括插塞或者也可不包括。氣動管線120、 122可被固定 和/或包括處理系統(tǒng)104的外殼(未示出)內(nèi)的應(yīng)力減緩機構(gòu)。
處理系統(tǒng)104經(jīng)由氣動管線120、 122接收氣動信號。處理系統(tǒng)104處理 氣動信號以確定關(guān)于流量計102中的管線壓力和壓差的信息。在該示例中，氣 動信號在系統(tǒng)104中被經(jīng)由進口壓力端口 114測量流量計102上的進口管線壓 力的管線壓力換能器130、以及被經(jīng)由出口壓力端口 116測量流量計102上的
12進口壓力與出口壓力之間的差的壓差換能器132檢測到。氣動管線120經(jīng)由氣 動管線117從進口壓力端口 114向管線壓力(LP)換能器130提供基本連續(xù)和 無間斷的流體通信。氣動管線120還分岔以提供從進口壓力端口 114到壓差
(dP)換能器130的輸入端口的流體通信。氣動管線122提供從出口壓力端口 116到dP換能器130的第二輸入端口的流體通信。
壓差換能器132可以是例如可從弗吉尼亞漢普頓的測量專家公司
(Measurement Specialties, Inc)購得的型號DP96壓力傳感器。還可從新澤西 莫里森鎮(zhèn)的霍尼韋爾國際公司、和從德國Barleben的感測技術(shù)(Sensotech)購 得其他壓力換能器。
處理系統(tǒng)104還通過鏈路118接收用于監(jiān)視流量計和用于測量容量的數(shù) 據(jù)、功率、和/或控制信號。容量傳感器108輸出可包括指示氣體容量測量的脈 沖。溫度傳感器可輸出例如模擬或數(shù)字信號。發(fā)生器112可輸出經(jīng)調(diào)節(jié)或未經(jīng) 調(diào)節(jié)的電壓或電流，它們可以是AC、 DC (例如，來自經(jīng)整流的AC、或DC 發(fā)生器)。這些信號還可以是高頻、數(shù)字、模擬(例如，正弦、方波、脈沖)、 或其他已編碼信號格式，且可以是適于如接下來將描述的轉(zhuǎn)換至存儲的測量信 息的電、光、或機械形式。
容量、壓力、溫度、電壓、或電流信號可被布置成供信號調(diào)理電路140 和A/D轉(zhuǎn)換器142進行處理。信號調(diào)理電路140可包括模擬放大和/或定標裝 置以修改輸入信號以使其更適于與A/D轉(zhuǎn)換器142接口。信號調(diào)理電路140 還可包括適當或可靠操作所需的常見輔助組件，諸如限制器件(例如，鉗位電 路、電阻分壓器)、保護器件(例如，ESD、電快速瞬變、波動、閃電、反相 電壓)、分立電路元件(例如，二極管、濾波器、扼流圈、MOV、 Transzorb)、 頻率響應(yīng)濾波器(例如，降噪)、信號隔離(共模抑制)、比較器(例如，帶 有或沒有遲滯)、DC或AC耦合、和/或積分器/微分器。容量、壓力、和溫度 信號若為數(shù)字或脈沖形式則可旁路掉信號調(diào)理電路140和A/D轉(zhuǎn)換器142以直 接與處理器152接口。在一些實施例中，A/D轉(zhuǎn)換器142和/或信號調(diào)理電路 140可與處理器152以及諸如非易失性存儲器154、實時時鐘160、及通信164 等一個或多個子系統(tǒng)相集成。在一些實施例中，信號調(diào)理電路140可包括模擬 多路復(fù)用，這允許多個輸入信號之一被數(shù)字地選擇成由A/D轉(zhuǎn)換器142進行處理。在信號調(diào)理之后(若存在信號調(diào)理)，信號的模擬值可被A/D轉(zhuǎn)換器142 采樣和轉(zhuǎn)換成數(shù)字值表示。A/D轉(zhuǎn)換器可包括諸如伴隨模擬多路復(fù)用和/或多個 A/D轉(zhuǎn)換器對一個或多個信號進行采樣和數(shù)字化。
A/D轉(zhuǎn)換器142或者通過信號調(diào)理電路140或者通過直接接口處理管線壓 力換能器130輸出的管線壓力(LP)信號和dP換能器132輸出的dP信號。在 該示例中，A/D轉(zhuǎn)換器142還處理通過鏈路118接收自溫度傳感器110的溫度 (T)信號。在一些實施例中，A/D轉(zhuǎn)換器142還可處理例如來自氣體熱量計、 氣體色譜儀、密度計、或測量氣體成分或用于將測得容量轉(zhuǎn)換成能量單位(即， 英制熱單位克卡)的特性的其它器件的輸入信號。A/D轉(zhuǎn)換器142還可測量來 自發(fā)生器112的輸出電壓、電源144提供的電壓、和/或可被提供作為輸入的電 位計設(shè)置(未示出)。
在一些實施例中，處理系統(tǒng)104可使用由發(fā)生器112產(chǎn)生的電能以向電源 144供電。在其他示例中，處理系統(tǒng)104可使用來自存儲能量(例如，電池)、 外部功率源、燃料電池、太陽能、或這些的組合的電能。
A/D142將表示輸入信號的采樣的數(shù)據(jù)的串行或并行輸出信號輸出到數(shù)字 總線150上?？偩€150耦合至處理器152和非易失性存儲器(NVM) 154。處 理器152可包括執(zhí)行用以實施操作的指令(即，軟件、固件)的一個或多個處 理器件。NVM154可存儲可供處理器152訪問的程序、控制、數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、 出廠校準設(shè)置、基線dP特性值、習得dP值、和/或其他信息。
例如，處理器152可訪問存儲在NVM154中的指令，諸如學習模式代碼 156模塊(參照圖8A-8B詳細討論)和/或運行時代碼模塊158 (參照圖3-6詳 細討論)。學習模式代碼模塊156可包括在由處理器152執(zhí)行時致使處理器152 執(zhí)行自表征基線dP曲線的操作的指令。可在安裝后或響應(yīng)于操作員請求為旋 轉(zhuǎn)式流量計生成自表征的基線dP曲線。運行時代碼模塊158可包括在由處理 器152執(zhí)行時致使處理器152執(zhí)行檢査壓差以評估流量計的性能的操作的指 令。
處理器152和NVM154可被集成在單個器件(例如，ASIC)中，或者在 若干個器件(例如，芯片組)中實現(xiàn)。在一些示例性實施例中，處理器152可 包括微控制器、微處理器、DSP、和/或數(shù)學協(xié)處理器，而NVM可包括ROM、EPROM、 EEPROM、閃存、盤存儲、或這些器件中一個或多個的組合。在一 些實施例中， 一些隨機存取存儲器(RAM)(未示出)可被設(shè)置用于易失性數(shù) 據(jù)存儲(例如，便箋式存儲器)。處理器可包括模擬和/或數(shù)字組件或與其協(xié)同 操作，這些組件包括分立和/或集成器件，例如狀態(tài)機、驅(qū)動器、收發(fā)機、組合 邏輯、時序邏輯、模擬信號處理電路、1/0電路和器件、各種支持電路、和減 這些組件的組合。
在該示例中，處理器152可經(jīng)由總線150操作性地耦合成與實時時鐘 (RTC) 160和顯示設(shè)備162通信。RTC160可提供數(shù)據(jù)/時間戳信息，后者可 被存儲并與在諸如學習基線dP特性等操作過程中收集的數(shù)據(jù)(例如，dP、 LP、 和T)相關(guān)聯(lián)。RTC160可被用于指示旋轉(zhuǎn)式流量計102的測試數(shù)據(jù)上的時間 戳。另外，可根據(jù)由RTC 160監(jiān)視和發(fā)起的可編程調(diào)度來定期地執(zhí)行測試和維 護操作。當需要標識例如氣流狀況、天氣狀況或在收集數(shù)據(jù)時存在的其他事件 時也可訪問數(shù)據(jù)/時間戳信息。時間信息RTC 160還可被用于確定何時開始和/ 或停止用于基線dP曲線的自表征的數(shù)據(jù)收集(例如，在滿一年后停止)，且 還可用作諸如參照圖3進一步詳細描述的DC偏移量縮減功能等功能的時基。
處理器152可向顯示設(shè)備162發(fā)送信息以顯示給用戶。顯示設(shè)備可包括顯 示屏幕(例如，LCD、 LED)、和/或其他視覺指示器。在其他示例中，系統(tǒng) 104還可包括可聽指示器(例如，耦合至語音合成器的揚聲器、信號器、蜂鳴 器)和/或用戶輸入設(shè)備(例如，觸摸屏、小鍵盤、開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)盤、輸入定 點設(shè)備)。
另外，處理器152在該示例中被耦合至通信接口 (COM)端口 164。 COM 端口 164可提供與其他設(shè)備的單向或雙向通信。例如，COM端口 164可提供 下載歷史流和/或dP數(shù)據(jù)、上載默認基線dP特性信息、配置信息、控制命令、 或來自編程器器件的經(jīng)修訂或補充的編程代碼。在另一示例中，COM端口 164 可被用于鏈接至例如下載終端、膝上型設(shè)備、或手持式計算機以發(fā)送收集到的 測量和/或維護請求信號。例如，若處理系統(tǒng)104確定dP超過基線dP特性以 上一閾值，則狀態(tài)信息和/或維護請求可經(jīng)由COM端口 164被傳達給兼容的基 于處理器的設(shè)備。
COM端口 164可包括一個或多個物理接口并使用任何適當?shù)膮f(xié)議，諸如有線(例如，USB、火線、RS-232/422/485、 CAN、 12C、 SPI、以太網(wǎng))、光
(例如，光纖、紅外)、和/或無線(例如，藍牙、CDMA、 TDMA、 EDGE、 AM、 FM、 FSK、 PSK、 QAM、或其他適當?shù)膫鬏敿夹g(shù)和/或協(xié)議)。在一些 實施例中，COM端口 164可包括發(fā)射機、接收機、功率放大器、天線、和/或 調(diào)制解調(diào)器。
在一些實施例中，COM端口 164可包括一個或多個數(shù)字和/或模擬輸入和 /或輸出。例如，COM端口 164可包括觸發(fā)或另外控制諸如警報器、閥門、安 全裝備、尋呼器、或其他可由數(shù)字和/或模擬電信號控制的設(shè)備的輸出。
氣動管線120、 122提供進出流量計102的氣體的壓力狀態(tài)的流體通信。 這樣，氣體的任何壓力瞬變都可被傳達給dP換能器132。壓力瞬變可能是由 例如需求突變、氣體管線106的初始增壓、上游或下游壓力調(diào)節(jié)器操作、或流 量計102中葉輪的鎖住所引起的。
處理系統(tǒng)104包括對dP換能器132的保護系統(tǒng)。保護系統(tǒng)包括介于dP 換能器132的每個輸入端口分別與進口壓力端口 114和出口壓力端口 116之間 的流體通信路徑中的一系列限制器元件170、 172。限制器元件170、 172保護 dP換能器132不受管線壓力的快速壓力瞬變的影響。限制器元件可以是例如 針孔或燒結(jié)金屬型流限制器。由俄亥俄Solon的接頭套管公司(Swagelok Company)制造的減振接頭型號B-4-SA-EG將流量限制在每分鐘0.05升且是 被設(shè)計成保護壓力計元件不受壓力波動破壞的限制器示例。
保護系統(tǒng)還包括壓差限制閥174、 176。在該示例中，示出了兩個反相的 單向閥門。在其他示例中，閥門174、 176的功能可被集成到單個雙向閥門中。 閥門174、 176中的每一個在跨閥門的壓差達到極限時打幵。當閥門打開時， 可充分地釋放壓力以保護dP換能器132遭受大于額定的壓差限度。閥門174、 176可以是例如類似于汽車輪胎上的桿閥的閥門。在其他示例中，閥門可以是 提升閥，且可以是彈簧式的。在一個示例中，閥門174、 176可被布置成將跨 dP換能器132的壓差基本上限制在約+Z-lpsi (磅/平方英尺)內(nèi)。由俄亥俄州 辛辛那提的克里帕德儀器實驗室公司(Clippard Instrument Laboratory)制造的 止回閥型號MCV-1是適用于一些實施例的商用提升閥的示例。
限制元件170、 172的流量特性與限壓閥174、 176的流量特性之間的關(guān)系
16可影響保護系統(tǒng)的效力。例如，若限制元件將流量限制在0.05升/分鐘，且若 限壓閥在0.5 psid (磅/平方英寸壓差)時打開且在0.05升/分鐘時具有0.02 psi 的壓力降，則dP換能器將遇到的最大壓力為0.52psid。若在外部故障狀況(即， 壓力波動)下的壓差導致進口壓力端口 114處的壓力為105psig (磅/平方英寸 表壓)以及出口壓力端口 116處的壓力為5 psig，則將觀測到以下壓力114 與116之間的dP將為100psid。通過限壓閥176將跨dP換能器132的壓力限 制在0.52psid，則其余的100psid將被限制元件(170、 172)均勻分攤。每個 限制元件170、 172將降49.74 psid。使用簡單減法，例如，限制元件170和dP 換能器132的連接處的壓力從105 psig降到55.26 psig。使用加法，限制元件 172和dP換能器132的連接處的壓力從5 psig升至54.74 psig。因此，跨dP換 能器132的壓差可被限制在0.52 psid (55.26 psig減54.74 psig)，從而保護其 免受極端壓力波動。
在一些實施例中，限制元件170、 172和/或限壓閥174、 176中的任意一 個還可被集成到流量計102中。
在各種實施例中，處理系統(tǒng)104的外殼(未示出)可包括例如橡膠、鋁、
合成物、和/或鋼等。
在一些應(yīng)用中，在不同閾值下可能采取不同動作。例如，在具有20%、50%、
和70%三個閾值的系統(tǒng)中，處理系統(tǒng)104可取決于所超過的閾值生成不同的消 息。在低閾值下，可閃爍警告燈。在中級閾值下，可準備好狀態(tài)消息以供將來 維護檢査時下載。在較高閾值之上時，處理系統(tǒng)104可傳送無線消息或通過 WAN傳送消息以請求對流量計的即刻服務(wù)。在這些消息中，處理器152可包 括標識流量計的信息。
經(jīng)由COM端口 164發(fā)送或接收的消息可以是例如基于分組的消息的形 式，或者是數(shù)據(jù)流的形式。在一些實施例中，消息可根據(jù)消息報頭信息在通信 信道上路由，其中報頭信息可被附加在包含例如狀態(tài)、基線特性、和/或收集的 數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)有效載荷上。
可在相對較長的時段(例如，達約2年或更長)上且在較廣范圍的流速、 溫度、和/或管線壓力狀況上發(fā)展自表征(習得)基線曲線。
特性dP的進一步精煉可通過在相鄰dP曲線之間進行內(nèi)插來實現(xiàn)，其中相鄰dP曲線是基于基本在取dP讀數(shù)的同時所存在的測得氣體溫度和/或壓力狀
況。以類似方式，與介于所存儲的駐留在NVM 154中的數(shù)據(jù)點之間的流速百 分比相對應(yīng)的dP讀數(shù)可與使用相鄰數(shù)據(jù)點值計算出的基線值相比較。
可使用其他方法來在本質(zhì)上存儲基線dP特性曲線數(shù)據(jù)，諸如使用數(shù)學地 表示在任意給定流速百分比下的基線曲線的一種或多種算法。在其他實施例 中，可使用多種算法，其中每種算法數(shù)學地表示若干對應(yīng)指定氣體溫度和/或壓 力的基線dP特性曲線中的一條。在另一示例中，單個算法可數(shù)學地將基線dP 特性曲線表示為流速、溫度、比重和/或管線壓力的函數(shù)。
如以下將描述的，在圖2A-2N和7-16中被描述為流程圖的示例方法包括 可由處理系統(tǒng)104 —般地執(zhí)行的操作。方法200和700-1600的操作可作為例 如可被處理器152調(diào)用執(zhí)行的一個或多個子例程、代碼模塊、或?qū)ο笾械闹噶?被存儲在NVM 154中。系統(tǒng)104可包含的其他處理和/或控制元件也可補充或 擴增操作。這些操作的部分或全部可由執(zhí)行確實體現(xiàn)在信號中的指令的一個或 多個處理器來執(zhí)行。處理可使用模擬和/或數(shù)字硬件或技術(shù)——或者單獨或者與 執(zhí)行指令的一個或多個處理器協(xié)作——來實現(xiàn)。
圖2A-2N描繪了用于壓差自表征和監(jiān)視的示例性方法200的流程圖。一 般而言，方法200使用數(shù)學模型來計算dP。在一段時間內(nèi)(例如，l個月、1 年、2年、5年)，方法200使用預(yù)配置的值計算dP，同時方法200定期地使 用測得的物理值(例如，壓力、流量、溫度、氣體比重)計算并更新可被用于 計算dP的一個或多個值。在經(jīng)過該時間段之后，方法200使用計算出的值而 不是預(yù)配置值來進行dP計算。
圖2A是方法200的示例初始化部分的流程圖。配置數(shù)據(jù)的集合被加載202 以供方法200使用。配置數(shù)據(jù)可包括例如流量計類型數(shù)據(jù)、流量計尺寸數(shù)據(jù)、 場所標識符、流速限制、壓力限制、氣體比重、校準數(shù)據(jù)、和/或可用于計算 dP的其他數(shù)據(jù)。方法200的示例初始化部分的其他步驟在特定條件下將內(nèi)部 值設(shè)為零，例如在執(zhí)行該方法的非?？斓臅r間內(nèi)。
圖2B是方法200的示例性流量計性能測試部分的流程圖。在204讀出從 dP換能器獲得的dP值且在206讀出流速(Q)。若流速大于預(yù)定閾值，則方 法200分岔至將參照圖2D描述的一組換能器測試步驟。若流速小于或等于預(yù)定閾值，則執(zhí)行示例dP限度計算。
圖2C是方法200的示例dP限度計算部分的流程圖。在208計算理論dP， 且在210計算高壓故障限度。在212將理論dP與高壓故障限度相比較，且若 理論dP超過高壓故障限度達預(yù)定數(shù)目的周期，則在214設(shè)置高dP故障且在 216設(shè)置數(shù)字警報輸出。在一些實現(xiàn)中，數(shù)字警報輸出可被用來觸發(fā)外部警報 或諸如閘閥或旁路閥等其他裝備。其他計算評估流速是否超過計算出的高dP 警報閾值以及在218高dP警報是否被設(shè)置。
圖2D是示例方法200中用于將壓力換能器消零和設(shè)置警報輸出的部分的 流程圖。評估dP值和流速值，且若值在預(yù)定限度之外達一定數(shù)目的周期，則 設(shè)置dP換能器故障，和/或在222設(shè)置高dP壓力故障。若被選擇，則還在224 設(shè)置警報數(shù)字輸出。
圖2E是示例方法200中用于在學習期過程中計算示例性壓差的部分的流 程圖。在該示例中，在224評估學習期以確定是否已執(zhí)行了預(yù)定數(shù)目的周期。 例如，方法200在224評估是否已經(jīng)執(zhí)行了 75000個周期。在一些實施例中， 可確定基本表示諸如l周、l個月、1年或其他時間長度等時段的周期數(shù)目。 在一些實現(xiàn)中，學習期的持續(xù)時間可以由與實時時鐘相比較的日期來確定。
在一些實現(xiàn)中，學習期的持續(xù)時間可在已檢測到一定數(shù)目的事件之后消 逝，諸如可被用于確定學習期是否己經(jīng)消逝的高和/或低壓力限度、高和/或低 流量限度、高和/或低溫度限度、和/或其他時間或其組合。若學習期還未消逝， 則在226確定用于dP計算的系數(shù)(例如，K)。若學習期已經(jīng)到期，則在學期 階段習得的系數(shù)被檢索并用于計算dP。
圖2F是示例性方法200中用于確定被用于計算在測得狀況的各種組合下 的壓差的系數(shù)值的部分的流程圖。若在228確定流速高于或低于特定速率，且 在230A-230B確定高于或低于特定絕對壓力，則系數(shù)K的四個存儲的習得值 (例如，Kll、 K12、 K21、 K22)之一可在232a-232d被檢索用于計算dP。
在一些實現(xiàn)中，用于確定K的恰當值的方法可能不涉及條件邏輯。例如， 用于計算dP的方程可包括取決于操作條件可能相當?shù)厮p或消零方程中特定 元素的作用的系數(shù)以使得方程中僅保留所選擇的、實際對當前操作條件建模的 部分。雖然所描述的示例顯示方法200利用系數(shù)K的四個存儲值，但也可使用 壓力、流量、溫度、比重、和/或其他值的其他組合來確定應(yīng)使用系數(shù)K的哪 個習得值。例如，流量值的范圍可被分為四個范圍，而壓力值的范圍可被分為 三個范圍，由此定義了 12個壓力和流量的范圍，可從中確定系數(shù)K的12個值。
可以各種組合來使用其他值以構(gòu)建可被用來確定系數(shù)K的值的一維、兩 維、三維、或更高維度的區(qū)域。例如，三個流量值區(qū)域、四個壓力值區(qū)域、六 個溫度值區(qū)域可被用來定義對應(yīng)系數(shù)K的72個值的72個三維區(qū)域。在一些實 現(xiàn)中，區(qū)域可能不是均勻分布。作為示例而非限制， 一些值可例如基于根據(jù)經(jīng) 驗測試數(shù)據(jù)的最優(yōu)化分布成跨越基本線性地、對數(shù)性地、指數(shù)性地、或非線性 地改變的范圍。例如，區(qū)域可被分布成使得系數(shù)K的更多值可在靠近用以計算 dP的壓力、流量、溫度、比重、或其他值的預(yù)期工作值的范圍中獲得。對于 落在預(yù)期工作值之外的范圍，可分布較少的區(qū)域和系數(shù)K的值。在一些實現(xiàn)中， 這樣可以增加對于最常遇到的狀況的dP計算的準確度，同時降低存儲對于不 常遇到的狀況的K值所需的存儲器的量。
在一些實現(xiàn)中， 一個或多個K值可被用于確定將用于計算dP的單個K值。 例如，來自相鄰區(qū)域的兩個或多個K值可被組合(例如，通過求平均、通過加 權(quán)求平均、通過曲線擬合、通過線性回歸)以確定用于計算dP的K值。
圖2G是方法200中用于執(zhí)行示例性壓差計算的部分的流程圖。在234測 量溫度值且在236連同絕對壓力值、流速、比重值、比重補償值、以及系數(shù)K 的值一起被用于計算理論dP值。在238從在236計算出的dP值計算出dP故 障限度。dP值、dP故障限度值、以及流速被用于確定是否要設(shè)置高壓力警報。
圖2H是示例方法200中用于設(shè)置壓差警報的部分的流程圖。所示示例對 照各種流速閾值來測試流速Q(mào)。無論何時只要流速閾值中的一個或多個被超 過，則遞增一個或多個整數(shù)值以存儲每個流速閾值已被超過的次數(shù)。若流速閾 值中的一個或多個被超過預(yù)定次數(shù)以上，則在240a-240c設(shè)置高dP警報。
圖21是示例方法200中用于設(shè)置壓差警報的部分的流程圖。各個流速閾 值已被超過的次數(shù)在242被累加，且若在242經(jīng)累加的值在246被確定為大于 預(yù)定次數(shù)，則在248設(shè)置高dP警報。
圖2J是示例方法200中用于確定被用于在學習期過程中計算壓差的系數(shù)
20值的部分的流程圖。 一般而言，在學習期過程中，系數(shù)K的預(yù)定值被用于計算
dP。 K的值被定期計算(例如，每5秒、每30秒、每分鐘、每5分鐘、每15 分鐘、每60分鐘一次、每天一次、每周一次、每月一次、每季一次)并被用 于更新與計算該K值的工作條件的區(qū)域相對應(yīng)的平均K值。
在一些實現(xiàn)中，計算出的K值可與舊K值取平均并被存儲作為經(jīng)更新的 K值。在各種實施例中，每個數(shù)據(jù)采樣可被均勻地加權(quán)以生成學習期上的平均 K值。在一些實現(xiàn)中，計算出的K值可相對于舊K值加權(quán)并被平均。例如， 特定區(qū)域的K值(例如，K12)可能已經(jīng)被更新了 5000次，所以下一次(5001 次更新)更新K12的值，舊值將被乘以5000、被加到計算出的K值、被除以 5001、且被存儲為新的K12值。在一些實現(xiàn)中，加權(quán)平均或其他統(tǒng)計方法的使 用可防止不尋常的讀數(shù)(例如，不常有的壓力峰值、有害傳感器讀數(shù))過度地 影響正在學習期過程中確定的K值。
圖2K-2N是示例方法200中核實計算出的用于各種壓力和流量狀況的dP 系數(shù)Kll、 K12、 K21、和K22的部分的流程圖。 一般而言，在學習期已經(jīng)消 逝之后，習得K值Kll、 K12、 K21、 K22中的每一個被用于計算dP值和dP 限度值。若計算出的dP值被確定大于或等于dP限度的分數(shù)(例如，dP大于 所示示例中dP限度的75。/。)，則設(shè)置警報以指示該區(qū)域的習得K值無效。一 旦已經(jīng)測試了所有的習得K值，則方法200返回方法200中由圖2B所示的部 分。若K值Kll、 K12、 K21、 K22中的任意值已被確定為無效，則方法200 將繼續(xù)使用K的預(yù)定值。若K的所有習得值都有效，則方法200將使用K的 習得值用于dP的后續(xù)計算。
圖3A-3C是示出了可從測得的流體壓力和流量的組合確定用于計算壓差 的一個或多個系數(shù)的若干實現(xiàn)的示圖。圖3A示出了示例四區(qū)域示圖300。所 繪的實現(xiàn)表示參照圖2A-2N的方法200所述四個系數(shù)K值。例如，示圖300 指示值Kll應(yīng)被用于計算對應(yīng)低流量和低壓力的組合的dP，而值K21可被用 在低流量和高壓力的狀況下。同樣，值K22可被用在高壓力和高流量的狀況下， 而值K12可被用在高流量和低壓力的狀況下。
圖3B示出了示例一維示圖340。在所示示例中，K的值是僅基于流速來 選擇的。例如，值Kll可被用于任意壓力下的低流速，而值K14可被用于任
21意壓力下的高流速。
圖3C示出了示例二維示圖370，其示出可定義任意數(shù)目的區(qū)域以用于存 儲更多數(shù)目的系數(shù)K值。在一些實現(xiàn)中，可使用更多數(shù)目的區(qū)域和存儲的K 值來提供用于計算在給定的操作狀況集下的dP的更高的準確度。
在一些實現(xiàn)中，除流速和壓力之外的其他值的組合可被用來定義區(qū)域和K 值。例如，溫度和氣體比重可被用于計算K值。在一些實現(xiàn)中， 一個或兩個以 上的值可被用于定義K值的多維區(qū)域。例如，流量、壓力、以及溫度可全部被 組合以形成三維的值范圍，其中范圍內(nèi)的每個三維區(qū)域可與K的值相關(guān)聯(lián)。在 另一示例中，流量、壓力、溫度、和比重、或其他值可被組合以形成四維或更 高維度的值范圍，其中范圍內(nèi)的每個區(qū)域可與K的值相關(guān)聯(lián)。
圖4示出了用于測量包括旁路閥402的氣體配送系統(tǒng)中氣體流量的容量的 壓差的示例性流量測量系統(tǒng)400。在一些實施例中，流量測量系統(tǒng)400可以是 流量測量系統(tǒng)100被修改成包括旁路閥和數(shù)字信號導線404。流量測量系統(tǒng)400 的示例在2007年11月13日授予Hairston的美國專利No.7,295,934中參照圖1 和在由Hairston于2007年10月11日提交的美國專利申請S/N.11/870,758中參
照圖1進行了描述。
在一些實現(xiàn)中，旁路閥可被激活以允許氣體旁路掉流量測量系統(tǒng)400。例 如，若確定高dP狀況(例如，圖2C中所示的高dP故障設(shè)置214)，則處理 系統(tǒng)104可設(shè)置通過數(shù)字信號導線404傳導的COM端口 164的數(shù)字輸出以激 活旁路閥402。
在一些實現(xiàn)中，流量計102可被旁路以防止氣體流經(jīng)氣體管線106的中斷。 例如，高dP測量可指示流量計102不正常工作(例如，由于污染或管線中的 特定問題而引起的軸承磨損或干擾)且有可能妨礙氣體流過氣體管線106。通 過檢測到高dP狀況，流量測量系統(tǒng)400可使旁路閥402將不正常工作的流量 計102旁路，由此消除對流經(jīng)氣體管線106的氣體的阻礙。
在一些實施例中，氣體管線106可包括可被數(shù)字信號激活的閘閥。例如， 流量測量系統(tǒng)400可檢測到高流速和壓差，并確定這些狀況可能指示流量計 102中有泄露或下游氣體管線106中有破裂。流量測量系統(tǒng)400可通過激活閘 閥以停止泄露來對測得的流量和壓力讀數(shù)作出反應(yīng)。
22在一些實施例中，可使用數(shù)學模型來表征流量測量系統(tǒng)400中dP與其他 參數(shù)(例如，流速、管線壓力、溫度、比重)之間的關(guān)系。數(shù)學模型可包括可 能與要對其實現(xiàn)該數(shù)學模型的流量計的特定尺寸和類型相關(guān)的系數(shù)。在一些實 施例中，系數(shù)可通過測量在學習期過程中發(fā)生的各種壓力和流速值組合在諸如 約一年的時段上習得。
在一些實施例中，流量測量系統(tǒng)400可在學習期過程中使用默認系數(shù)計算 dP，并在學習期已經(jīng)消逝之后使用習得的系數(shù)計算dP。在一些實施例中，在 學習期結(jié)束時，可將習得系數(shù)與默認值相比較以確定習得值是否應(yīng)被用于計算 dP的后續(xù)值。例如，若在學習期結(jié)束時，習得的系數(shù)值與默認系數(shù)值相差較 大，則可設(shè)置警報以指示習得值可能錯誤。在一些實施例中，若習得值似乎錯 誤，則流量測量系統(tǒng)400可繼續(xù)使用默認系數(shù)值進行dP計算。例如，若在學 習期間流量計102中存在不正常工作，則流量測量系統(tǒng)400可存儲錯誤系數(shù)。
測得的壓力和流量值的組合的范圍可定義系數(shù)值的數(shù)學"表面"。在一些 實施例中，組合值的范圍可被劃分成更小的區(qū)，每個區(qū)可由單個系數(shù)值來表示。 例如，表示區(qū)的系數(shù)值可通過將包括在該區(qū)內(nèi)的所有系數(shù)值進行平均來計算。 在一些實施例中，流速值的范圍可被流速閾值分為兩個范圍，且壓力值的范圍 可被壓力閾值分開。雖然所描述的示例得到四個區(qū)域和四個系數(shù)值(例如，2 個流速范圍乘以2個壓力范圍等于4個區(qū)域)，其他示例可使用其他準則來定 義一個、兩個、三個、四個、五個、或更多范圍，其中每個范圍與代表性的系 數(shù)值相關(guān)聯(lián)。
在一些實現(xiàn)中，測得的壓力和流量值可被用于確定使用習得系數(shù)值中的哪 一個來計算dP?？蓪臏y得的壓力和流量值計算出的dP值與理論dP值相比 較。在一些實施例中，可在測得的dP值與理論dP值相差大于預(yù)定量時設(shè)置警 報。例如，高壓差可導致流量測量系統(tǒng)設(shè)置可視指示器或警報、可聽警報、將 警報傳達給另一設(shè)備、改變輸出、和/或提供對警報狀況的一些其它指示。在一 些實現(xiàn)中，高壓警報可被用來觸發(fā)諸如旁路閥或閘閥等其他閥的打開和/或關(guān) 閉。
在一些實現(xiàn)中，流量測量系統(tǒng)400可檢測到dP測量中相對較小且逐漸的 改變，并設(shè)置高壓警報。例如，所計算的dP測量中的逐漸增大可設(shè)置指示流
23量測量系統(tǒng)400可能需要修理的警報。雖然已經(jīng)描述了高壓故障、高壓警報、
以及故障習得數(shù)據(jù)事件，但在一些實施例中流量處理系統(tǒng)還可設(shè)置其他警報。
例如，流量測量系統(tǒng)400可在壓差換能器似乎己失靈的情況下設(shè)置警報。
圖5示出了配置成測量氣體配送系統(tǒng)中氣體流量的容量的壓差的示例流 量測量系統(tǒng)500。如圖5中所繪的流量測量系統(tǒng)500總體與圖4中所繪的流量 測量系統(tǒng)400相類似，但其包括氣體成分傳感器502以提供關(guān)于可被結(jié)合到基 線dP特性過程中的流體特性的一些信息。在操作中，流量測量系統(tǒng)500可有 利地發(fā)展關(guān)于較廣范圍的氣體成分的改善的dP特性。流量測量系統(tǒng)500的示 例在2007年11月13日授予Hairston的美國專利No.7,295,934中參照圖1和 在由Hairston于2007年IO月11日提交的美國專利申請S/N.11/870,758中參照 圖l進行了描述。
流量測量系統(tǒng)500包括從氣動管線117分岔至氣體成分傳感器502的流體 管線504，從氣體成分傳感器502到處理器152的輸出506，以及用以提供從 進口壓力端口 114和出口壓力端口 116到壓差換能器132的對應(yīng)輸入的流體通 信的受限耦合路徑508、 510。
流量測量系統(tǒng)500還包括進口壓力端口 114與其相附連的進口室，出口壓 力端口 116與其相附連的出口室514，向溫度傳感器110提供與來自進口室512 的溫度相關(guān)的信號的溫度信號探針516，以及向容量傳感器108提供與來自流 量計102的容量相關(guān)的信號的容量信號探針518。進口室512沿氣體管線106 在流量計102的上游定位。出口室514沿氣體管線106在流量計102的下游定 位。
在流量測量系統(tǒng)500中，溫度、管線壓力、比重、壓差、以及容量的測量 分別從溫度傳感器110、管線壓力換能器130、氣體成分傳感器502、壓差換能 器132、以及容量傳感器108被提供到處理器152。處理器152能夠向顯示器 162提供輸出并能夠?qū)⑤敵鎏峁┙o外部設(shè)備輸出520。處理器152還能夠向/從 COM端口 164發(fā)送和接收通信。
流量測量系統(tǒng)500還包括接收來自處理器152的輸入并通過信號導線(例 如，數(shù)字信號導線404)控制外部設(shè)備(例如，旁路閥402)的外部設(shè)備輸出 520、能夠向/從COM端口 164發(fā)送和接收通信的直接或調(diào)制解調(diào)器連接522、
24以及能夠向/從直接或調(diào)制解調(diào)器連接522發(fā)送和接收通信的用戶終端524。
氣體成分傳感器502經(jīng)由氣動管504測量流經(jīng)流量計102的氣體的成分。 來自氣體成分傳感器502的輸出506可被提供給處理器152。來自氣體成分傳 感器502的輸出506可被用于使用數(shù)學模型——或者單獨或者連同其他測得參 數(shù)(例如，流速、管線壓力、溫度)——表征流量計102的dP。在一些實現(xiàn) 中，來自氣體成分傳感器502的輸出506可與比重的測量有關(guān)。在一些實現(xiàn)中， 來自氣體成分傳感器502的輸出506可與氮氣的含量有關(guān)。在一些實現(xiàn)中，來 自氣體成分傳感器502的輸出506可與氣體成分的測量(例如，分子的測量) 有關(guān)。
在一些實現(xiàn)中，氣體成分傳感器502測量比重。 一示例比重傳感器在授予 Homolka (1974年12月24日授權(quán))的美國專利No. 3,855,845中參照圖2進行 了公開。比重將氣體的分子量與在標準溫度和壓力下空氣的分子量相關(guān)聯(lián)。例 如，空氣比重的典型值是1.0，而天然氣比重的典型值為0.6氣體成分傳感器 502的比重測量可被用于使用數(shù)學模型——或者單獨或者連同其他測得參數(shù) (例如，流速、管線壓力、溫度)——表征流量計102的dP。
在一些實現(xiàn)中，氣體成分傳感器502沒有包括在流量測量系統(tǒng)500中。在 如此的實現(xiàn)中，流經(jīng)氣體管線106和流量計102的氣體的比重值可從外部源提 供。例如，流經(jīng)流量計的氣體的比重值可由為氣體管線106供應(yīng)氣體的氣體公 司提供給流量測量系統(tǒng)500。
在流量測量系統(tǒng)500中設(shè)置受限耦合路徑508、 510以代替鄰接的限制器 元件(170、 172)和限壓閥(174、 176)。受限耦合路徑508、 510以及限制 器元件(170、 172)與限壓閥(174、 176)都能保護壓差換能器132不會因管 線壓力的突增和突降而損壞。受限耦合路徑508和510可被用作限制器元件 (170、 172)和限壓閥(174、 176)的替代。
受限耦合路徑508和510可以足夠長以使得受限耦合路徑508和510內(nèi)所 含的氣體為來自流量計的壓力的突變提供保護性緩沖。例如，受限耦合路徑508 和510可以由0.5米長的1/8〃不銹鋼管構(gòu)成。受限耦合路徑508和510的長度 可根據(jù)流量計102的尺寸和類型而改變。在一些示例中，受限耦合路徑可被實 現(xiàn)為具有足夠圈數(shù)的柔性管的巻繞長度以實現(xiàn)流量計102中氣體壓力瞬變的希望衰減。
進口室512和出口室514可為傳感器108、 110、 502以及換能器130、 132 提供對氣體管線106的訪問，從而允許測量氣體管線106內(nèi)的狀況。在一些實 現(xiàn)中，進口室512和出口室514與流量計102 —起定位在外殼中和/或附連到流 量計102。在如此的實現(xiàn)中，進口室512被定位成與流量計102相鄰并在其上 游，而出口室514被定位成與流量計102相鄰且在其下游。氣體管線106可連 接至進口室512，準許從氣體管線106經(jīng)過進口室512、流量計102、以及出口 室514順序地流過。
在一些實現(xiàn)中，進口室512和出口室514與流量計102分開。在如此的實 現(xiàn)中，氣體管線106可連接至流量計102，以準許從氣體管線106流經(jīng)流量計 102。進口室512和出口室514可被安裝在氣體管線106上，其中進口室512 在流量計102的上游側(cè)而出口室在流量計102的下游側(cè)。進口室和出口室512、 514各自可安裝在氣體管線106中的開口上。在如此的實現(xiàn)中，更近的進口室 和出口室512、 514被安裝在流量計102上，經(jīng)由進口室512、 514所釆取的更 準確的測量可診斷流量計102的狀況。
在如此的實現(xiàn)中，進口室和出口室512、 514可被安裝用于準許對流量計 102進行流量計診斷處理，而在之前沒有能力執(zhí)行診斷處理。進口室和出口室 512、 514連同處理系統(tǒng)104—起可在安裝流量計102時或之后安設(shè)。例如，進 口室512和出口室514可在安裝流量計102數(shù)月之后被安設(shè)在氣體管線106上 靠近流量計102處以便為流量計102提供診斷處理。
溫度信號探針516可提供來自位于進口室512中能夠產(chǎn)生溫度信號的傳感 器的信號。所產(chǎn)生的信號可以是數(shù)字或模擬的。在一些實現(xiàn)中，能夠產(chǎn)生溫度 信號的傳感器可以是電阻溫度器件。在一些實現(xiàn)中，能夠產(chǎn)生溫度信號的傳感 器可以是能夠向處理器152傳送數(shù)字和/或模擬信號的半導體型傳感器。
容量信號探針518可提供來自位于流量計102內(nèi)且能夠監(jiān)視流量計102 內(nèi)葉輪的旋轉(zhuǎn)的傳感器的信號。所產(chǎn)生的信號可以是數(shù)字或模擬的。在一些實 現(xiàn)中，傳感器可以是Hall效應(yīng)傳感器。在一些實現(xiàn)中，傳感器可以是Wiegand 傳感器。
類似于圖1和4中所述的鏈路118，溫度信號探針518和容量信號探針520可攜帶分別來自進口室512和流量計102內(nèi)的傳感器的模擬和/或數(shù)字信號。攜 帶信號的手段可包括有線(例如，束線、電纜)和/或無線(射頻、光纖、紅外、 藍牙、蜂窩)數(shù)據(jù)通信和適當?shù)耐ㄐ艆f(xié)議(例如，RS-232、專屬或定制協(xié)議)。 數(shù)據(jù)鏈路118可提供從流量計102通往系統(tǒng)104的單向數(shù)據(jù)流，或者通信可以 是雙向的，其中包括從系統(tǒng)104至流量計102的控制命令。
外部設(shè)備輸出520可通過輸出數(shù)字和/或模擬信號控制處理系統(tǒng)104外部 的設(shè)備。外部設(shè)備輸出520可從處理器152接收關(guān)于信號和/或該信號要被發(fā)送 到的外部設(shè)備的指令。例如，外部設(shè)備輸出520可響應(yīng)于來自處理器152的指 令沿數(shù)字信號導線404向旁路閥402發(fā)送數(shù)字信號以致使旁路閥打開。在一些 實現(xiàn)中，外部設(shè)備輸出520還可從外部設(shè)備接收信號。接收到的信號可指示外 部設(shè)備的狀況(例如，等待指令、服務(wù)中止、旁路閥當前關(guān)閉等)和/或所指令 任務(wù)的狀態(tài)(例如，旁路闊被成功打開)。
指示器或調(diào)制解調(diào)器連接522可經(jīng)由COM端口 164提供處理系統(tǒng)104與 用戶終端524之間的交互。在一些實現(xiàn)中，連接522可以是物理連接移動用戶 終端524的端口。在一些實現(xiàn)中，連接522可以是能夠直接或間接地與用戶終 端524無線通信的無線調(diào)制解調(diào)器。在一些實現(xiàn)中，連接522可以是能夠直接 或間接地與用戶終端524有線通信的有線調(diào)制解調(diào)器。
在一些實現(xiàn)中，用戶終端524可以是作為監(jiān)視站的一部分的計算機終端。 在一些實現(xiàn)中，用戶終端524可以是諸如膝上型計算機或手持式設(shè)備等便攜式 設(shè)備。在一些實現(xiàn)中，用戶終端524可以是服務(wù)器。
在一些實現(xiàn)中，用戶終端524可以能夠監(jiān)視并接收關(guān)于多個流量計102 的通信。在一些實現(xiàn)中，用戶終端524可以能夠查看流量計102的當前和以往 的傳感器和換能器讀數(shù)。在一些實現(xiàn)中，用戶終端524可以能夠查看和/或調(diào)節(jié) 每個流量計的當前模式(例如，學習模式、診斷模式等)。在一些實現(xiàn)中，用 戶終端524可以能夠查看和/或調(diào)節(jié)當前dP特性(例如，用以計算理論dP的 參數(shù)的關(guān)系)以及相關(guān)聯(lián)的正被流量計使用的系數(shù)。在一些實現(xiàn)中，用戶終端 524可以能夠查看和/或調(diào)節(jié)被用于計算理論dP和/或dP閾值的其他系數(shù)(例 如，警報因素、警告因素、最大dP偏移量值、dP偏移量值限度、超速閾值、 學習成功所用的測量次數(shù)、完成學習的時間、所需的溫度范圍等)。在一些實現(xiàn)中，處理系統(tǒng)104可被封閉在與流量計102和/或進口室512 和出口室514相分離的外殼內(nèi)。在如此的實現(xiàn)中，處理系統(tǒng)104可以用另一處 理系統(tǒng)104來替換。在一些實現(xiàn)中，處理系統(tǒng)104可被配置成允許替換處理系 統(tǒng)104內(nèi)的傳感器(例如，容量傳感器108、溫度傳感器110、氣體成分傳感 器502等)和/或換能器(例如，管線壓力換能器130、壓差換能器132)。例 如，處理系統(tǒng)104可被配置成允許已經(jīng)由用戶終端524被通知壓差換能器132 有問題的技術(shù)人員更換壓差換能器132。
在一些實施例中，可使用數(shù)學模型來表征流量測量系統(tǒng)500中dP與一個 或多個其它參數(shù)(例如，流速、管線壓力、溫度、比重)之間的關(guān)系。數(shù)學模 型可包括可能與要對其實現(xiàn)該數(shù)學模型的流量計的特定尺寸和類型相關(guān)的系 數(shù)。數(shù)學模型還可包括用以創(chuàng)建模型的參數(shù)(例如，流速、管線壓力、溫度、 比重)的系數(shù)(在一些實現(xiàn)中，數(shù)學模型可包括多個系數(shù))，其中系數(shù)可與對 其實現(xiàn)數(shù)學模型的流量計的特定尺寸和類型有關(guān)。在一些實施例中，系數(shù)可通 過測量在學習期過程中發(fā)生的各種壓力和流速值組合在諸如約一年的時段上 習得。該學習期可被稱為擴展學習期。
在一些實施例中，流量測量系統(tǒng)500可在學習期使用默認系數(shù)計算dP， 并在學習期已經(jīng)消逝之后使用習得的系數(shù)計算dP。在其它實現(xiàn)中，流量測量 系統(tǒng)500可能沒有可用的默認系數(shù)。在如此的實施例中，流量測量系統(tǒng)500可 進入快速學習期，在其間用以計算dP的系數(shù)在短時間(例如，約1小時、1 天、l周、l個月、3個月)內(nèi)習得。若快速學習成功，則系統(tǒng)500可進入擴展 學習期，在其間，快速學習期中習得的系數(shù)可被用于故障和/或鎖住檢查。
在一些實施例中，快速學習期僅在預(yù)定數(shù)目的測量已被用于創(chuàng)建計算dP 的系數(shù)的情況下可被認為成功。在一些實現(xiàn)中，測量僅在測得溫度在預(yù)定義范 圍內(nèi)和/或壓力與先前讀數(shù)相比沒有大于閾值量的變化(例如，壓力增加或減小 不超過10psi)時才可使用。若快速學習期被認為不成功且默認系數(shù)不可用， 則系統(tǒng)500可通過生成例如可視指示符消息、或經(jīng)由COM端口 164進行傳送 的數(shù)字維護請求消息來指示其不能夠工作。
若快速學習期被使用，則擴展學習期可修改來自快速學習期的dP系數(shù)和/ 或其可獨立于快速學習期系數(shù)創(chuàng)建新的dP系數(shù)。在一些實施例中，在學習期結(jié)束時，可將習得系數(shù)與默認值和/或快速習得值相比較以確定習得值是否應(yīng)被 用于計算dP的后續(xù)值。例如，若在學習期結(jié)束時，習得系數(shù)值與默認值和/或 快速習得值相差較大，則可設(shè)置警報以指示習得值可能錯誤。在一些實施例中，
若習得值似乎錯誤，則流量測量系統(tǒng)500可繼續(xù)使用默認系數(shù)值或快速習得系 數(shù)值進行dP計算。例如，若在學習期間流量計102中存在不正常工作，則流 量測量系統(tǒng)500可存儲錯誤系數(shù)。
測得參數(shù)(例如，壓力、溫度、流速、和比重)的組合的范圍可定義系數(shù) 值的多維數(shù)學"表面"。在一些實施例中，組合值的范圍可被劃分成更小的區(qū) 段，每個區(qū)可由單個系數(shù)值來表示。表示區(qū)段的系數(shù)值可通過將該區(qū)段內(nèi)包括 的所有系數(shù)值做平均來計算。系數(shù)的總數(shù)可以是參數(shù)的數(shù)目以及每個參數(shù)的范 圍數(shù)目的函數(shù)。例如，若存在壓力、溫度、流速、以及氣體成分的兩個范圍， 則總共可有16區(qū)段和16個相對應(yīng)的系數(shù)值(例如，2個流速范圍乘以2個壓 力范圍乘以2個溫度范圍乘以2個氣體成分范圍等于16個區(qū)域)。
在一些實施例中，每個參數(shù)的范圍數(shù)目可以在學習dP系數(shù)期間和/或之后 確定。在如此的實施例中，范圍的確定可基于在學習期所取的讀數(shù)的分布并且 可能有不等大小的分布。在其他實施例中，范圍的數(shù)目可以是預(yù)定的。其他示
例可使用其他準則來為每個參數(shù)定義一個、兩個、三個、四個、五個、10個、 20個或更多的范圍。
在一些實現(xiàn)中，測得的壓力、溫度、流速、和/或氣體成分值可被用于確 定使用習得系數(shù)值中的哪一個來計算理論dP。計算出的理論dP值可與由壓差 換能器132測得的dP值相比較。在一些實施例中，可在測得的dP值與理論 dP值相差大于閾值量時生成警報和/或警告。在一些實施例中，測得的壓差超 過閾值可能導致流量測量系統(tǒng)500設(shè)置可視指示器。在其他實施例中，測得的 壓差超過閾值可能導致流量測量系統(tǒng)500設(shè)置可聽警報。在其他實施例中，測 得的壓差超過閾值可能導致流量測量系統(tǒng)500向另一基于處理器的設(shè)備傳達經(jīng) 數(shù)字編碼的警報消息。在其他實施例中，測得的壓差超過閾值可導致流量測量 系統(tǒng)500在顯示器162上顯示關(guān)于測得的壓差超過閾值的消息。在一些實施例 中，測得的壓差超過閾值可致動外部設(shè)備。例如，外部旁路閥可打開。在另一 示例中，與氣體管線106對齊的閘閥可被關(guān)閉。
29圖6A和6B分別示出了壓差關(guān)于流速的示例預(yù)定和習得dP特性的曲線圖 600和650。曲線圖600和650提供可以習得并在隨后用于在由流量測量系統(tǒng) 100、 400、或500測得的特定參數(shù)空間上進行自診斷監(jiān)視的dP特性的簡化描 繪。壓差關(guān)于流速的預(yù)定和習得dP特性的示例的曲線圖600和650在2007年 11月13日授予Hairston的美國專利No. 7，295，934中參照圖2和7以及在2007 年10月11日由Hairston提交的美國專利申請S/N. 11/870,758中參照圖2和7 進行了描述。
曲線圖600和650中dP特性的描繪通過假設(shè)除流速之外其他可被用于計 算dP的任何參數(shù)(例如，溫度、壓力、比重)都為常數(shù)來簡化。在用以計算 dP的參數(shù)(例如，流速、溫度、壓力、以及比重)中沒有一個為常數(shù)的情況 下，可使用多維曲線圖來描繪dP特性。例如，曲線圖600和650可以是描繪 作為流速、溫度、壓力、以及比重的函數(shù)的dP的多維曲線圖。
圖6A示出了壓差關(guān)于流速的示例dP和閾值的曲線圖600。曲線圖600 上所繪示例特性是預(yù)定dP特性605和習得dP特性610。預(yù)定dP特性605對 應(yīng)于在例如安裝流量測量系統(tǒng)100、 400、或500中任意一者之前確定的特性。 特別地，習得dP特性610對應(yīng)于在快速和/或擴展學習期內(nèi)確定的特性。預(yù)定 dP特性605和習得dP特性610可被存儲在例如NVM 154中。
在一些實現(xiàn)中，預(yù)定dP特性605和習得dP特性610是相同的參數(shù)(例如， 壓力、溫度、流量、比重等)間關(guān)系定義的，但基于系數(shù)值有所差異。例如， 若預(yù)定dP特性605和習得dP特性610兩者都是由等式dP二系數(shù)x壓力x流量2x 比重x溫度"定義的，則dP特性605和習得dP特性610將基于其各自的系數(shù) 值而有所不同。
在其它實現(xiàn)中，預(yù)定dP特性605和習得dP特性610可有不同的測得參數(shù) (例如，壓力、溫度、流量、比重等)間關(guān)系來定義。預(yù)定dP特性605可根 據(jù)氣體定律以及采用相同或類似流量計的實驗室實驗來得出。習得dP特性610 可使用在延長的時段上對氣體管線使用流量計所收集到的流量計數(shù)據(jù)來獲得。 例如，預(yù)定dP特性605可以由等式dP-系數(shù)x壓力x流量、比重x溫度'1定義， 而習得dP特性610可由等式dPz系數(shù)x壓力x流量"x比重x溫度—2定義。
曲線圖600還描繪了預(yù)定dP特性閾值615和習得dP特性閾值620。預(yù)定
30dP特性閾值615對應(yīng)于預(yù)定dP特性605。習得dP特性閾值620對應(yīng)于習得 dP特性610。閾值615和620表示某一水平，在處理系統(tǒng)104分別使用預(yù)定特 性605或習得特性610時，壓差換能器132的dP測量高于該水平將觸發(fā)警報 或警告。在一些實現(xiàn)中，閾值615和620分別被確定為高于特性605和610某 一百分比。在其他實現(xiàn)中，閾值615和620分別被確定為高于特性605和610 一定量。
預(yù)定dP特性605和習得dP特性610——或者單獨或者相協(xié)作地——可在 流量測量系統(tǒng)處于學習模式和/或診斷模式時被用于計算dP。在一個示例中， 當正在創(chuàng)建習得dP特性610時，預(yù)定dP特性605可被用于在學習模式期間計 算dP。在另一示例中，當創(chuàng)建未描繪的另一習得dP特性時，習得dP特性610 可被用于在學習模式期間計算dP。
在一些實現(xiàn)中，預(yù)定dP特性605和習得dP特性610各自可被定義為多個 不相重疊的區(qū)段，以使得每個區(qū)段獨立于其他區(qū)段被定義。dP的計算可被過 濾到測得流速所落入的區(qū)段。例如，若習得dP特性610是由跨測得流速均勻 隔開的四個區(qū)段(0-29、 30-59、 60-89、 90-120)定義的且流速被測為44%, 則計算將被過濾為使用第二區(qū)段。
dP計算向預(yù)定dP特性605和/或習得dP特性610中對應(yīng)于測得流速的區(qū) 段的過濾可類似地擴展到多個測得參數(shù)，如圖3A-3C中的示圖300、 340、和 370所示范的。示圖300、 340、和370示范出如何可基于測得流量和壓力將dP 計算過濾到諸如示圖300中的K^的dP特性區(qū)段。在一些實現(xiàn)中，預(yù)定dP特 性605和習得dP特性610的區(qū)段是基于兩個以上的測得參數(shù)(例如，壓力、 溫度、流量、比重等)。在如此的實現(xiàn)中，相應(yīng)的示圖300、 340、和370可以 是多維的，且可描繪dP計算基于多個測得參數(shù)的范圍向dP特性區(qū)段的多維過 濾。
在示圖600中，若習得dP特性610和習得dP特性閾值620正在被流量測 量系統(tǒng)中的一個所使用且在壓差換能器132中測得的dP超過習得dP特性閾值 620的情況下，則處理器152可導致旁路閥402被打開。例如，若流速和dP 分別被測為80%和4，則可以打開旁路閥402，因為測得dP超過習得dP特性 閾值620 (在80%流速下閾值dP約為2.25)
31曲線圖650描繪基于諸如655a-b等在學習期獲取的多個測量來創(chuàng)建習得 dP特性610。習得dP特性610可被創(chuàng)建為最佳地擬合諸如測量655a-b等在學 習期由流量測量系統(tǒng)獲取的壓差和流速的測量。當正在學習期內(nèi)獲取測量 655a-b時，預(yù)定dP特性605和預(yù)定dP特性閾值615 (未在曲線圖650中示出) 可被用來檢查警報和警告。
在一些實現(xiàn)中，習得dP特性610可通過計算每個測量的系數(shù)值并在隨后 將計算出的系數(shù)值相加到系數(shù)值的平均來以測量655a-b為依據(jù)。若對于習得 dP特性610存在多個區(qū)段，則可將計算出的系數(shù)相加到該測量(例如，655a) 所落在的區(qū)段的系數(shù)平均值。
習得dP特性610的區(qū)段可基于測量655a-b來創(chuàng)建和定義。在一個實現(xiàn)中， 區(qū)段可根據(jù)測量655a-b的分布動態(tài)地定義。例如，若為每6個測量655a-b定 義一個區(qū)段，則習得dP特性610的區(qū)段將近似為0-48%、 49-78%、 79-120%。
在另一實現(xiàn)中，區(qū)段的范圍可以是預(yù)定義的，且一旦已經(jīng)在范圍內(nèi)獲取了 閾值數(shù)目的測量655a-b就可使用習得dP特性610的區(qū)段。例如，若預(yù)定義的 區(qū)段為0-19%、 20-39%、 40-59%、 60-79%、 80-99%、以及100-120%且區(qū)段 內(nèi)測量的閾值數(shù)目為5，則僅有區(qū)段80-99%準備好以供使用，因為它是其范圍 內(nèi)唯一具有至少5個測量655a-b的區(qū)段。在如此的實例中，流量測量系統(tǒng)可使 用正在學習的dP特性610中80-99%的區(qū)段，對于所有其他范圍使用預(yù)定義dP 特性605，并且對于測量數(shù)目小于5的每個區(qū)段繼續(xù)學習。
在一些實現(xiàn)中， 一旦在一區(qū)段的測量數(shù)目已經(jīng)達到測量的預(yù)定閾值數(shù)目， 就會發(fā)生從使用預(yù)定dP特性605到使用正在學習的dP特性610的區(qū)段的轉(zhuǎn)換。 在一些實現(xiàn)中，可以一時間間隔對照測量的閾值數(shù)目來檢査每個區(qū)段的測量 655a-b的數(shù)目以確定習得dP特性610中的哪些區(qū)段準備好以供使用。
圖7是示出了流量測量系統(tǒng)的示例學習和診斷過程700的流程圖。過程 700可被存儲在NVM 154中并且可由處理器152執(zhí)行。過程700通過測量參 數(shù)溫度、壓力、壓差、流速、以及氣體成分在步驟705開始。步驟705的測量 可由溫度傳感器110、容量傳感器108、管線壓力換能器130、壓差換能器132、 和/或氣體成分傳感器502來進行。學習和診斷過程700的示例在2007年11 月13日授予Hairston的美國專利No.7，295,934中參照圖5-6和在由Hairston
32于2007年10月11日提交的美國專利申請S/N.ll/870,758中參照圖5-6進行了 描述。
過程700隨后在步驟710確定流速是否等于0。若流速等于0，則過程700 在步驟715執(zhí)行如圖8中所繪的對測得dP校正的確定程序。繼在步驟715確 定對測得dP值的校正之后，過程700返回到步驟705以測量參數(shù)。若流速不 等于O，則過程700在步驟720校正測得dP值。測得dP值的校正在步驟720 可通過從dP偏移量減去在步驟705中測得的dP來確定。其中dP偏移量可以 在步驟705之前被初始化并在步驟715中進行調(diào)整。在步驟720被用來校正測 得dP的初始dP偏移量可以為O (例如，在步驟720之前未執(zhí)行步驟715)。
在其中氣體流量計為旋轉(zhuǎn)式流量計的實現(xiàn)中，在步驟710確定流速是否等 于0可以通過確定流量計內(nèi)的葉輪組在一時間段內(nèi)是否已經(jīng)旋轉(zhuǎn)——即使是一 次滿旋轉(zhuǎn)的分數(shù)——來執(zhí)行。若葉輪在該時段內(nèi)還未旋轉(zhuǎn)，則過程700確定流 速為0。
在一些實現(xiàn)中，確定葉輪是否已經(jīng)旋轉(zhuǎn)可以使用對于葉輪的每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生 多個磁脈沖的流量計來執(zhí)行，例如包含德雷瑟集成微型校正器系列型號 IMC/W2的流量計。在如此的實現(xiàn)中，若在該時段內(nèi)沒有脈沖被寄存，則過程 700確定流量等于0。例如，使用對于葉輪的每次滿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生6個磁脈沖的流 量計，若在該時段內(nèi)接收到一個脈沖，則過程700將確定流量不等于0。
步驟710可在其間確定葉輪是否已經(jīng)旋轉(zhuǎn)的時段可以被定義為步驟705 前一時刻到步驟705后一時刻的時間。在一些實現(xiàn)中，該時段可以是從在前參 數(shù)測量到后續(xù)參數(shù)測量的時間。例如，若參數(shù)每30秒測量一次且步驟705是 在時刻X執(zhí)行的，則該時段可以為60秒，即從在前參數(shù)測量(X-30秒)到后 續(xù)參數(shù)測量(X+30秒)的時間。
在根據(jù)過程700執(zhí)行的學習和診斷過程中，對是否存在零流量狀況進行持 續(xù)監(jiān)視準許過程700在步驟715調(diào)節(jié)用以校正測得dP的值——無論何時只要 在步驟710存在零流速狀況。測得dP的校正可調(diào)節(jié)共模壓力偏移量，該偏移 量可以被表征為壓差換能器的不準確度。共模壓力偏移量可以是在管線壓力被 同時提供給壓差換能器的兩個輸入時存在的靜態(tài)壓差誤差。理想壓差換能器將 具有等于0的共模壓力偏移量而不論其他參數(shù)(例如，溫度等)如何。共模壓力偏移量可以當流速等于o時在壓差讀數(shù)中分離和檢測出。壓差換
能器的共模壓力偏移量可隨時間改變。為了對流量計102的壽命期內(nèi)變化的共 模壓力偏移量進行補償，過程700準許通過執(zhí)行步驟715——無論何時只要在 步驟710流量等于0——來對校正水平進行動態(tài)調(diào)節(jié)。
例如，壓差換能器測得的平均壓差可約為2-3英寸水柱(inWC)。共模 壓力偏移量可以為1-1.5 inWC。給定共模壓力偏移量可占測得dP的較大百分 比，應(yīng)調(diào)整測得dP以慮及共模壓力偏移量從而確保不產(chǎn)生錯誤警報和/或警告。 盡管應(yīng)考慮關(guān)于所有壓差換能器的共模壓力偏移量，但使用具有更高分辨率的 壓差換能器對于準確確定共模壓力偏移量而言是較優(yōu)的。例如，諸如德雷瑟測 量專業(yè)傳感器DP86-001D和DP86-005D等分別具有0.001或0.0005 inWC的 分辨率的壓差換能器可以充分地準確度確定共模壓力偏移量。
過程700隨后在步驟725確定流速是否大于超速閾值。步驟725可被用于 確定通過流量計的流量是否正以足夠快到損壞和/或降低流量計102的準確度 的速度移動。超速閾值可以是預(yù)定值和/或習得值。若流量大于超速閾值，則過 程700在步驟730產(chǎn)生超速故障警告。在步驟730產(chǎn)生超速故障警告可涉及通 過數(shù)字信號導線404向諸如旁路閥402等流量計外部的流體控制元件發(fā)送電子 消息。在步驟730，過程700返回到步驟705以測量參數(shù)。在一些實現(xiàn)中，過 程700中的氣量計診斷可在步驟730之后結(jié)束。
若在步驟725流量不大于超速閾值，則過程700在步驟735確定是否預(yù)定 dP特性被選擇用于診斷程序。步驟735中引用的預(yù)定dP特性可以是示圖600 和650中描述的預(yù)定dP特性。預(yù)定dP特性的選擇可在步驟705之前的時刻(例 如，默認設(shè)置)發(fā)生，或者可在之后(例如，經(jīng)由COM端口 164的用戶選擇、 處理器在過程執(zhí)行之后的選擇等)發(fā)生。若預(yù)定dP特性被選擇，則過程700 在740執(zhí)行如圖9所繪的預(yù)定dP特性程序。在步驟740之后，過程700返回 到步驟705以測量參數(shù)。
若預(yù)定dP特性未被選擇，則過程700在步驟745確定學習模式是否失敗。 學習模式可以由例如流量測量系統(tǒng)100、 400、或500來進行以創(chuàng)建諸如習得 dP特性610的習得dP特性。若學習模式失敗，則過程700在步驟750確定流 量測量系統(tǒng)是否具有針對流量計102的預(yù)定dP特性，諸如預(yù)定dP特性605。
34若具有預(yù)定dP特性，則過程700在步驟740執(zhí)行預(yù)定dP特性程序。若沒有預(yù) 定dP特性，則過程700結(jié)束——該流量測量系統(tǒng)沒有能力基于流量計102的 dP確定警告和警報。
若學習模式?jīng)]有失敗，則過程700在步驟755確定學習模式是否完成。若 學習模式未完成，則過程700在步驟760執(zhí)行如圖10中所繪的學習模式程序。 在步驟760之后，過程700返回到步驟705以測量參數(shù)。若學習模式完成，則 過程700在步驟765執(zhí)行如圖11中所繪的診斷程序。在步驟765之后，過程 700返回到步驟705以測量參數(shù)。
在一些實現(xiàn)中，過程700在返回到步驟705之后將推遲測量參數(shù)一預(yù)定時 間間隔。例如，在從步驟765返回到步驟705之后，過程700可在測量參數(shù)之 前等待30秒。在步驟705測量參數(shù)之前延遲的時間量可根據(jù)流量測量系統(tǒng)的 當前模式(例如，學習模式)改變。在一些實現(xiàn)中，時間間隔是預(yù)定義的出廠 設(shè)置。在其它實現(xiàn)中，時間間隔是經(jīng)由COM端口 164從流量測量系統(tǒng)100、 400、或500外部的源接收的。在其他實現(xiàn)中，預(yù)定義和/或接收到的時間間隔 可由處理器152進行調(diào)整，該調(diào)整是基于流量測量系統(tǒng)100、 400、或500的當 前操作狀況。
例如，若在一長期時段內(nèi)經(jīng)校正的dP都落在與習得dP特性610的恰當區(qū) 段相對應(yīng)的習得dP特性閾值620內(nèi)，則參數(shù)測量之間的時間間隔可被延長。 相反，若測得dP在dP特性閾值620附近，則測量之間的時間間隔可被縮短。 作為另一示例，時間間隔可基于來自電源144的當前供電來延長或縮短。若檢 測到低電力，則時間間隔可被延長。相反，若檢測到高電力，則時間間隔可被 縮短。
在其它實現(xiàn)中，過程700將無延遲地在步驟705連續(xù)測量參數(shù)。 圖8是示出了對測得dP的校正的示例確定過程800的流程圖，該過程用 以確定壓差換能器中132的dP測量應(yīng)對照其進行偏移的校正值。過程800可 在經(jīng)過流量計102的流量為0時從步驟715執(zhí)行。過程800確定的dP偏移量 值可被用于在步驟720中校正dP值。dP零偏移量過程800的示例在2007年 11月13日授予Hairston的美國專利No.7，295,934中參照圖3和在由Hairston 于2007年10月11日提交的美國專利申請S/N.11/870,758中參照圖3進行了描述。
過程800在步驟805通過確定流量計102是否被設(shè)為允許校正測得dP來 開始。在一些實現(xiàn)中，流量測量系統(tǒng)100、 400、或500最初被配置成不允許校 正測得dP。在其他實現(xiàn)中，流量測量系統(tǒng)100、 400、或500經(jīng)由COM端口 164接收不允許校正測得dP的指令。若不準許流量計102對測得dP進行校正， 則dP偏移量在步驟810被設(shè)為0。在步驟810之后，過程800結(jié)束。
若準許流量計102對測得dP進行校正，則過程800在步驟810確定測得 dP是否大于最大允許dP偏移量。若測得dP不大于最大允許dP偏移量，則在 步驟820測得dP變?yōu)閐P偏移量——即dP偏移量被設(shè)為等于測得dP。在步驟 820之后，過程800結(jié)束。
若測得dP大于最大允許dP偏移量，則過程800在步驟825將最大允許 dP偏移量作為dP偏移量值——即dP偏移量被設(shè)為等于最大允許dP偏移量。 在步驟825之后，過程800在步驟830確定測得dP是否大于在零流量狀況下 的dP值限度。測得dP大于零流量狀況下的dP值限度可指示流量測量系統(tǒng)有 問題。特別地，該問題可能出在壓差換能器132。
在一些實現(xiàn)中，零流量狀況下的dP值限度是存儲在NVM 154中的出廠 預(yù)定值。在其他實現(xiàn)中，零流量狀況下的dP值限度由流量測量系統(tǒng)從外部源 接收。在其他實現(xiàn)中，零流量狀況下的dP值限度可以是流量測量系統(tǒng)習得的 值并且可基于預(yù)定值和/或接收到的值。
若測得dP不大于零流量狀況下的dP值限度，則過程800結(jié)束。若測得 dP大于零流量狀況下的dP值限度，則過程800在步驟835生成dP零故障警 告。警告可指示壓差換能器132具有系統(tǒng)差錯。在步驟835產(chǎn)生dP零故障警 告可涉及通過數(shù)字信號導線404向諸如旁路閥402等流量計外部的流體控制元 件發(fā)送電子消息。在步驟835，過程800結(jié)束。
圖9是示出了使用預(yù)定的dP特性來檢査流量計102中是否存在警告和警 報狀況的示例過程900的流程圖。警告可指示關(guān)于流量計102的可能需要即刻 注意的問題，諸如流量計102鎖住。警報可指示流量計102性能的退化并且可 信號指示流量計102在不遠的將來應(yīng)被更換。過程900可從過程700的步驟740 執(zhí)行。使用預(yù)定dP特性檢查警告和警報狀況的存在與否的過程900的示例在2007年11月13日授予Hairston的美國專利No.7,295,934中參照圖6和在由 Hairston于2007年10月11日提交的美國專利申請S/N.l 1/870,758中參照圖6 進行了描述。
過程900在步驟905通過檢索預(yù)定dP特性中與在步驟705中測得的參數(shù) (例如，壓力、溫度、流量、比重)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段開始。例如，若有預(yù)定dP 特性的16個區(qū)段(例如，每個參數(shù)的范圍被分為兩個區(qū)段，則區(qū)段的總數(shù)等 于24 (區(qū)段數(shù)目a參數(shù)數(shù)目))，則將檢索所有測得參數(shù)落入其中的一個區(qū)段。 在一些實現(xiàn)中，預(yù)定dP特性可能不是由區(qū)段組成。在如此的實現(xiàn)中，檢索整 個dP特性。檢索可涉及檢索dP系數(shù)和/或dP參數(shù)間的關(guān)系(例如，用于基于 參數(shù)計算dP的等式)。
在檢索區(qū)段之后，過程900在步驟910執(zhí)行如圖14所示的警告檢查程序。 接著，過程卯0確定在步驟910執(zhí)行期間是否已生成警告。若已生成警告，則 過程900結(jié)束。生成警告可涉及通過數(shù)字信號導線404發(fā)送電子消息以致動諸 如旁路閥402等流量計外部的流體控制元件。若還未生成警告，則過程900在 步驟920執(zhí)行如圖15所示的警報檢查程序。在執(zhí)行警報檢查程序后，過程900
結(jié)束o
圖10是示出了示例dP特性學習過程1000的流程圖。過程1000可從過程 700的步驟760執(zhí)行。過程1000可體現(xiàn)快速學習模式和擴展學習模式兩者以供 流量測量系統(tǒng)執(zhí)行。過程1000可被存儲在NVM 154中并在處理器152上執(zhí)行。 dP特性學習過程1000的示例在2007年11月13日授予Hairston的美國專利 No.7，295，934中參照圖8A和在由Hairston于2007年10月11日提交的美國專 利申請S/N.11/870,758中參照圖8A進行了描述。
過程1000在步驟1005通過確定是否存在流量計102的預(yù)定dP特性開始。 若沒有諸如預(yù)定dP特性605等流量計102的預(yù)定dP特性，則過程1000在步 驟1010確定快速學習模式是否已經(jīng)成功完成?？焖賹W習模式可在不存在預(yù)定 dP特性時用來為流量計102快速地生成dP特性(例如，在30天的時間段上)。
若快速學習模式還未成功完成，則過程1000在步驟1015確定是否已經(jīng)獲 取了足夠的測量以使得習得dP特性能在快速學習模式期間被用于警告檢查。 在步驟1015，過程1000進入快速學習模式?？焖賹W習模式過程的示例實現(xiàn)在步驟1015-1035中繪出。若己經(jīng)獲取了足夠數(shù)目的測量以使得能夠創(chuàng)建諸如習 得特性610等習得dP特性，則步驟1015準許對流量計102進行警告檢查(步 驟1020-1030)。在步驟1015所要求的測量數(shù)目可以是預(yù)定出廠設(shè)置和/或例 如經(jīng)由COM端口 64從流量測量系統(tǒng)外部的源接收到的設(shè)置。
在一些實現(xiàn)中，步驟1015將獨立地處理習得dP特性的區(qū)段。在如此的實 現(xiàn)中，步驟1015可在針對習得dP特性中與測得參數(shù)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段已經(jīng)有足夠 測量時準許警告檢査。
若還未為流量計102獲取足夠測量，則過程1000將在步驟1035執(zhí)行如圖 12所示的快速學習程序。通過從步驟1015行進到1035，過程1000準許快速 學習模式采集習得dP特性的測量而不進行警告檢查。
若在步驟1015已為流量計102獲取了足夠的測量，則過程1000在步驟 1020檢索dP特性中與測得參數(shù)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段。習得dP特性是由快速學習模 式生成的dP特性。接著，過程1000在步驟1025執(zhí)行如圖14所示的警告檢查 程序。過程1000隨后在步驟1030確定是否已生成警告。若已生成警告，則過 程1000結(jié)束。生成警告可涉及通過數(shù)字信號導線404向諸如旁路閥402等流 量計外部的流體控制元件發(fā)送電子消息。若還未生成警告，則過程1000在步 驟1035執(zhí)行如圖12所示的快速學習程序。繼在步驟1035執(zhí)行快速學習程序 之后，過程1000結(jié)束。
若存在流量計102的預(yù)定dP特性(步驟1005)和/或快速學習模式已經(jīng)成 功完成(步驟1010)，則過程1000可進入擴展學習期(步驟1040-1060)。 擴展學習期可根據(jù)在延長的時段上(例如，12個月)測得的參數(shù)產(chǎn)生諸如習得 特性610的習得dP特性。
在步驟1005，若存在諸如預(yù)定dP特性605等流量計102的預(yù)定dP特性， 則過程1000在步驟1040檢索預(yù)定dP特性中與測得參數(shù)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段。
在步驟1010，若快速學習模式已經(jīng)成功完成，則過程1000在步驟1040 檢索習得dP特性中與測得參數(shù)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段。在步驟1040所用的習得dP特 性是由快速學習模式生成的習得dP特性。
在檢索區(qū)段之后，過程1000在步驟1045執(zhí)行如圖14所示的警告檢查程 序。接著，過程1000在步驟1050確定是否己生成警告。若已生成警告，則過程1000結(jié)束。生成警告可涉及通過數(shù)字信號導線404向諸如旁路閥402等流 量計外部的流體控制元件發(fā)送電子消息。若還未生成警告，則過程1000在步 驟1060執(zhí)行如圖13所示的擴展學習程序。繼在步驟1060執(zhí)行擴展學習程序 之后，過程1000結(jié)束。
在一些實現(xiàn)中，即使預(yù)定dP特性存在也可進行快速學習模式。在如此的 實現(xiàn)中，預(yù)定dP特性可被用于檢査警告和/或警報。在步驟1040，預(yù)定和習得 dP特性可被組合和/或協(xié)同用于執(zhí)行擴展學習模式。
圖11是示出了確定對于流量計102是否存在警告或警報狀況的示例診斷 過程1100的流程圖。過程1100從過程700的步驟765執(zhí)行。過程1100可在 快速或擴展學習模式已經(jīng)成功完成之后使用諸如習得dP特性610的習得dP特 性來執(zhí)行。診斷過程1100的示例在2007年11月13日授予Hairston的美國專 利No.7,295,934中參照圖4和在由Hairston于2007年10月11日提交的美國 專利申請S/N. 11/870,758中參照圖4進行了描述。
過程1100在步驟1105通過檢索習得dP特性中與測得參數(shù)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段 開始。接著，過程1100在步驟1110執(zhí)行如圖14所示的警告檢查程序。隨后， 過程1100在步驟1115確定是否已生成警告。若已生成警告，則過程1100結(jié) 束。生成警告可涉及通過數(shù)字信號導線404向諸如旁路閥402等流量計外部的 流體控制元件發(fā)送電子消息。若還未生成警告，則過程1100在步驟1120執(zhí)行 如圖15所示的警報檢査程序。在步驟1120之后，過程1100結(jié)束。
圖12是描繪在較短時段(例如，30天)上生成諸如習得dP特性610等 流量計102的習得dP特性的示例快速學習過程1200的流程圖，對于流量計 102而言可能沒有預(yù)先存在的dP特性。過程1200可從過程1000的步驟1035 執(zhí)行。過程1200在步驟1205通過確定是否已經(jīng)流逝快速學習時段來開始?？?速學習時段可以是諸如一天、 一周、或一個月的較短時段。
若快速學習時段還未流逝，則過程1200在步驟1210確定測得溫度是否在 所需的溫度范圍內(nèi)。步驟1210可被用于基于所需的溫度范圍來過濾將被用于 創(chuàng)建習得dP特性的測量。若測得溫度在所需范圍之外，則過程1200結(jié)束并且 測得參數(shù)未包括在習得dP特性之中。
若測得溫度在所需范圍內(nèi)，則過程1200在步驟1215確定本測量與先前測量之間的流量的改變是否大于流速的最大容許改變。向上或向下的較大流量改 變可能指示流量計102中的反常狀況。在反常狀況期間的測量包括在習得dP
特性的計算中是不希望的。若流量改變大于最大容許改變，則過程1200結(jié)束 且該測量不被包括在習得dP特性中。
也可向流量計測量應(yīng)用其他過濾技術(shù)。例如，可以僅使用落在所需壓力范 圍和/或比重范圍內(nèi)的測量來創(chuàng)建習得dP特性。
若流量改變不大于最大容許改變，則過程1200在步驟1220基于測得參數(shù) 計算系數(shù)以用于創(chuàng)建學習dP特性。例如，dP特性的系數(shù)可以用以下參數(shù)測量 來計算系數(shù)^dPx溫度)/(壓力x流量、比重)。
繼在步驟1220確定系數(shù)之后，過程1200在步驟1225調(diào)整或創(chuàng)建習得dP 特性中與該測得參數(shù)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段，其中調(diào)整/創(chuàng)建是基于計算出的系數(shù)。若該 區(qū)段已經(jīng)存在則在步驟1225執(zhí)行調(diào)整。若該區(qū)段已不存在則執(zhí)行創(chuàng)建。在一 些實現(xiàn)中，調(diào)整可包括將計算出的系數(shù)與該區(qū)段的其他系數(shù)作平均。
在調(diào)整/創(chuàng)建區(qū)段之后，過程1200在步驟1230遞增區(qū)段和習得dP特性的 計數(shù)器，計數(shù)器指示要考慮的測量的數(shù)目。在遞增計數(shù)器之后，過程1200結(jié) 束。
若快速學習時段已經(jīng)流逝，則過程1200在步驟1235確定區(qū)段和/或習得 dP特性計數(shù)器是否大于最小采樣大小。最小采樣大小可以是用于創(chuàng)建習得dP 特性的最小測量數(shù)目。在一些實現(xiàn)中，步驟1235僅針對習得dP特性執(zhí)行。若 習得dP特性計數(shù)器大于最小采樣大小，則過程1200在步驟1240指示快速學 習模式己經(jīng)成功完成。
在其他實現(xiàn)中，步驟1235通過將每個區(qū)段的計數(shù)器與最小采樣大小相比 較來針對每個區(qū)段執(zhí)行。具有大于最小采樣大小的計數(shù)器的每個區(qū)段可在步驟 1240被指示為已成功完成。在其他實現(xiàn)中，對習得dP特性和習得dP特性的 區(qū)段執(zhí)行步驟1235。繼在步驟1240指示成功之后，過程1200結(jié)束。
若區(qū)段和/或習得dP特性計數(shù)器大于最小采樣大小，則過程1200行進到 步驟1245以確定區(qū)段和/或習得dP特性計數(shù)器是否大于最小置信度指標。最 小置信度指標可以是為了使結(jié)果習得dP特性和/或習得dP特性區(qū)段將有置信 度而在該時段內(nèi)所獲取的最小測量數(shù)目。若區(qū)段和/或習得dP特性計數(shù)器大于最小置信度指標，則過程1200在步 驟1250設(shè)置區(qū)段和/或習得dP特性的置信度水平。在一個實施例中，置信度 水平可以基于計數(shù)器高于最小采樣大小的百分比。在另一實施例中，置信度水 平可以基于與區(qū)段/習得dP特性計數(shù)器的大小相對應(yīng)的預(yù)定置信度水平。
在一些實施例中，置信度水平可被用于確定諸如習得dP閾值620等習得 dP閾值。例如，若在步驟1250為習得dP閾值設(shè)置的置信度水平較低，則結(jié) 果習得dP閾值可能大于(例如，閾值與特性之間的更大差異)在置信度水平 較高的情況下——關(guān)于警告或警報是否被正確觸發(fā)將具有較小的不確定性從 而能夠較優(yōu)地提供更大的誤差余量——所應(yīng)有的值。
在一些實施例中，區(qū)段之間置信度水平的比較可被用于從具有高置信度水 平的區(qū)段外插出具有低置信度水平的區(qū)段的系數(shù)和/或參數(shù)關(guān)聯(lián)。這可被用于填 充區(qū)段之間的間隙。在另一實施例中，置信度水平可被用來指示在快速學習和 /或擴展學習期己經(jīng)到期之后是否應(yīng)對區(qū)段和/或習得dP特性進行補充學習。
繼在步驟1250設(shè)置置信度水平之后，過程1200指示成功針對區(qū)段和/或 dP學習特性完成快速學習模式。在指示成功之后，過程1200結(jié)束。
若區(qū)段和/或習得dP特性計數(shù)器不大于最小置信度指標，則過程1200在 步驟1255指示學習模式失敗?？舍槍α暤胐P特性和/或該習得dP特性的區(qū)段 提供該指示。若區(qū)段到達步驟1255，則過程1200可嘗試通過從習得dP特性 的其他區(qū)段外插出所失敗的區(qū)段來避免指示該區(qū)段已失敗。若外插成功，則在 步驟1240指示成功完成以替代在步驟1255指示學習失敗。繼在步驟1255指 示學習模式失敗之后，過程1200結(jié)束。
圖13是描繪了創(chuàng)建習得dP特性的示例擴展學習過程1300的流程圖。過 程1300可從過程1000的步驟1060執(zhí)行。過程1300在步驟1305通過確定擴 展學習期是否已經(jīng)到期來開始。步驟1305在快速學習期方面類似于步驟1205。 然而，擴展學習期可超過快速學習期。在一些實現(xiàn)中，擴展學習期可超過快速 學習期固定量的時間(例如，擴展學習期比快速學習期長12個月)。在一些 實現(xiàn)中，擴展學習期可超過快速學習期一定系數(shù)(例如，擴展學習期是快速學 習期的兩倍長，擴展學習期是快速學習期的一百倍長)。
例如，若該系數(shù)是12且快速學習期是1個月，則擴展學習期將為12個月。
41該系數(shù)的大小可取決于流量計和/或在快速學習期內(nèi)接收到的測量的質(zhì)量。擴展
學習過程1300的示例在2007年11月13日授予Hairston的美國專利No.7,295,934中參照圖8A和在由Hairston于2007年10月11日提交的美國專利申請S/N. 11/870,758中參照圖8A進行了描述。
若擴展學習時段還未到期，則過程1300在步驟1310確定測得溫度是否在所希望的溫度范圍內(nèi)。類似于步驟1210，步驟1310可用于過濾包括在習得dP特性中的參數(shù)測量。若測得溫度不在所需范圍內(nèi)，則過程1300結(jié)束。
若測得溫度在所需范圍內(nèi)，則過程1300在步驟1315確定當前測量與先前測量之間的流量改變是否大于最大允許改變。類似于步驟1215，步驟1315可用于過濾掉可能在流量計102處于反常情況下時所獲取的測量。若流量改變大于最大允許改變，則過程1300結(jié)束。
若流量改變不大于最大容許改變，則過程1300在步驟1320基于測得參數(shù)計算系數(shù)以用于創(chuàng)建學習dP特性。類似于步驟1220，步驟1320可計算習得dP特性的系數(shù)值、流量計102基于另一參數(shù)的特性的系數(shù)值、和/或參數(shù)間的關(guān)系。
在計算出系數(shù)之后，過程1300在步驟1325檢索習得dP模型中與測得參數(shù)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段。過程1300隨后在步驟1330使用計算出的系數(shù)調(diào)整區(qū)段并保存經(jīng)調(diào)整的區(qū)段。步驟1330中的調(diào)整可類似于參照步驟1225所述的調(diào)整。接著，過程1300在步驟1335遞增區(qū)段和學習dP特性的計數(shù)器。計數(shù)器指示在創(chuàng)建習得dP特性時慮及的測量數(shù)目。繼在步驟1335遞增計數(shù)器之后，過程1300結(jié)束。
若在步驟1305擴展學習時段己經(jīng)到期，則過程1300在步驟1340確定區(qū)段和/或特性計數(shù)器是否大于習得dP特性的最小采樣大小。類似于步驟1235，可單獨為習得dP特性、為習得dP特性的每個區(qū)段、和/或為連同其區(qū)段的習得dP特性確定在步驟1340進行。
若區(qū)段和/或特性計數(shù)器大于最小釆樣大小，則過程1300在步驟1345指示對于區(qū)段和/或習得dP特性而言學習模式是成功的。在一些實現(xiàn)中，步驟1250相類似，步驟1345還可涉及基于計數(shù)器設(shè)置區(qū)段和/或習得dP特性的置信度水平。在步驟1345，過程1300結(jié)束。
42若區(qū)段和/或特性計數(shù)器不大于最小采樣大小，則過程1300在步驟1350指示對于區(qū)段和/或習得dP特性而言學習模式失敗。若在步驟1340確定區(qū)段的計數(shù)器不大于最小采樣大小，則過程1300可從具有超過最小采樣大小的相應(yīng)計數(shù)器的其他區(qū)段外插出該區(qū)段，類似于步驟1255。在步驟1350，過程1300
結(jié)束o
圖14是示出了確定流量計中是否存在鎖住或故障警告狀況的示例警告檢査過程1400的流程圖。警告狀況指示流量計102需要及時維護。鎖住警告狀況可以是這樣一種狀況其中盡管氣體管線106包含原本能流過流量計102——要不是鎖住狀況的話——的氣體，但流量計102具有可忽略的流速。故障警告狀況可以是這樣一種狀況其中盡管仍有流量但流量計102存在問題(例如，葉輪損壞、軸承損壞)需要即刻維護。過程1400可從步驟910、 1025、1045、和1110執(zhí)行。警告檢查過程1400的示例在2007年11月13日授予Hairston的美國專利No.7，295,934中參照圖4和在由Hairston于2007年10月11日提交的美國專利申請S/N. 11/870,758中參照圖4進行了描述。
過程1400在步驟1405通過確定測得流量是否小于流量計102的最小允許流量而開始。若流量小于最小允許流量，則過程1400在步驟1410進入鎖住檢査程序。在步驟1410，過程1400將檢索到的區(qū)段替換為習得/預(yù)定dP特性中使用最小允許流量測得參數(shù)的另一區(qū)段。檢索到的區(qū)段對應(yīng)于在步驟905、1020、 1040、和1105中檢索到的區(qū)段(每個步驟都在執(zhí)行過程1400前一刻分別在步驟910、 1025、 1045、和1110執(zhí)行)。從其生成該檢索出的區(qū)段的dP特性應(yīng)被用于提供替換區(qū)段。使用步驟1405中指定的最小允許流速代替測得流速，步驟1410從恰當?shù)膁P特性檢索替換區(qū)段。
接著，過程1400在步驟1415使用替換區(qū)段和測得參數(shù)計算理論dP。例如，若替換區(qū)段具有系數(shù)C，則區(qū)段的等式為dP-系數(shù)x壓力x流量、比重x溫度"，且將使用的參數(shù)的值為P (測得壓力)、Q (最小允許流量)、SG (測得比重)、以及T (測得溫度)，則理論dP-CxPxQ2xSGxT—1。計算出的理論dP可對應(yīng)于例如沿習得dP特性610表示的值。
過程1400隨后計算鎖住dP閾值。鎖住dP閾值可對應(yīng)于例如沿習得dP特性閾值620表示的值。鎖住dP閾值可以通過將理論dP乘以鎖住因子來確定。在一些實現(xiàn)中，鎖住因子是預(yù)定因子。在其他實現(xiàn)中，鎖住因子是流量測量系統(tǒng)習得的。
接著，過程1400在步驟1425確定壓差換能器132中測得的dP值是否大于鎖住dP閾值。若測得dP不大于鎖住dP閾值，則過程1400結(jié)束。若測得dP大于鎖住dP閾值，則過程1400在步驟1430確定其中測得dP大于鎖住dP閾值的順序測量的數(shù)目是否超過警告大小。若其中測得dP大于鎖住dP閾值的連續(xù)測量的數(shù)目未超過警告大小，則不生成警告且過程1400結(jié)束。若其中測得dP大于鎖住dP閾值的連續(xù)測量的數(shù)目超過警告大小，則在步驟1435已生成鎖住警告。
在生成鎖住警告之后，過程1400在步驟1440確定流量測量系統(tǒng)是否被配置成控制諸如旁路閥402等外部設(shè)備。若流量測量系統(tǒng)被配置成控制外部設(shè)備，則過程1400在步驟1445對外部設(shè)備執(zhí)行控制功能，諸如打開旁路閥402。在執(zhí)行控制功能之后，過程1400結(jié)束。若流量測量系統(tǒng)未被配置成控制外部設(shè)備，則過程1400結(jié)束。
若在步驟1405測得流量不小于最小允許流量，則過程1400使用檢索到的區(qū)段(在步驟905、 1020、 1040、或1105檢索到的來自預(yù)定和/習得dP特性的區(qū)段)和測得參數(shù)計算理論dP，類似于步驟1415。然后，過程1400在步驟1455計算故障dP閾值。類似于步驟1420，故障dP閾值可通過將理論dP乘以故障因子來計算。在一些實現(xiàn)中，故障因子是預(yù)定的。在其他實現(xiàn)中，故障因子是流量測量系統(tǒng)習得的。
在計算出故障dP閾值之后，過程1400在步驟1460確定壓差換能器132中測得的dP是否大于故障dP閾值。若測得dP不大于故障dP閾值，則不生成故障警告且過程1400結(jié)束。若測得dP大于故障dP閾值，則過程1400在步驟1465確定其中測得dP大于故障dP閾值的連續(xù)測量的數(shù)目是否超過警告大小，類似于步驟1430。若連續(xù)測量的數(shù)目不超過警告大小，則不生成故障警告且過程1400結(jié)束。若連續(xù)測量的數(shù)目超過警告大小，則過程1400在步驟1470生成故障警告。繼在步驟1470生成故障警告之后，過程1400結(jié)束。
在一些實現(xiàn)中，過程1400可繼在步驟1470生成故障警告之后執(zhí)行步驟1440和1445。另外，在一些實現(xiàn)中，步驟1435和1470中警告的生成包括在顯示器162中顯示關(guān)于警告的消息。在其他實現(xiàn)中，步驟1435和1470中警告的生成包括將生成的警告?zhèn)鬟_給流量測量系統(tǒng)外部的源。在其他實現(xiàn)中，步驟1435和1470中警告的生成包括通過數(shù)字信號導線404將數(shù)字信號發(fā)送到諸如燈等外部通信元件。在其他實現(xiàn)中，步驟1435和1470中警告的生成包括通過數(shù)字信號導線404將數(shù)字信號發(fā)送到諸如旁路閥402等流量計外部的流體控制元件。
圖15是示出了生成警報的示例警報檢查過程1500的流程圖。警報可對應(yīng)于流量計102性能的退化，雖然其可能不要求即刻維護，但可能需要在不遠的將來對流量計102進行更換和/或維修(例如，維護)。過程1500可從步驟920和1120執(zhí)行。過程1500始于在步驟1505通過使用檢索到的函數(shù)區(qū)段(在步驟905或1105中檢索到)和測得參數(shù)計算理想dP，類似于步驟1415和1450。警報檢査過程1500的示例在2007年11月13日授予Hairston的美國專利No.7,295,934中參照圖4和在由Hairston于2007年10月11日提交的美國專利申請S/N. 11/870,758中參照圖4進行了描述。
類似于步驟1420和1455，過程1500隨后在步驟1510計算警告dP閾值。警報dP閾值可通過將理論dP值乘以警報因子來計算。在一些實現(xiàn)中，警報因子是預(yù)定的。在其他實現(xiàn)中，警報因子是流量測量系統(tǒng)習得的。
在計算出警報dP閾值之后，過程1500在步驟1515確定壓差換能器132中測得的dP是否大于警報dP閾值。若測得dP不大于警報dP閾值，則不生成警報告且過程1500結(jié)束。若測得dP大于警報dP閾值，則過程1500在步驟1520確定其中測得dP大于警報dP閾值的連續(xù)測量的數(shù)目是否超過警報大小，類似于步驟1430和1465。若連續(xù)測量的數(shù)目不超過警報大小，則不生成警報且過程1500結(jié)束。若連續(xù)測量的數(shù)目超過警報大小，則過程1500在步驟1525生成警報。繼在步驟1525生成警報之后，過程1500結(jié)束。
另外，在一些實現(xiàn)中，步驟1525中警報的生成包括在顯示器162中顯示關(guān)于警報的消息。在其他實現(xiàn)中，步驟1525中警報的生成包括將生成的警報傳達給流量測量系統(tǒng)外部的源。在其他實現(xiàn)中，步驟1525中警報的生成包括通過數(shù)字信號導線404將數(shù)字信號發(fā)送到諸如燈等外部通信元件。在其他實現(xiàn)中，步驟1525中警報的生成包括通過數(shù)字信號導線404將數(shù)字信號發(fā)送到諸如旁路閥402等流量計外部的流體控制元件。
圖16是示出了用以檢索和/或調(diào)節(jié)dP特性的區(qū)段的示例過程1600的流程圖。過程1600可在過程700-1500當中執(zhí)行一一無論何時只要檢索或調(diào)整區(qū)段。例如，過程1600可從步驟1325 (檢索區(qū)段)和1330 (調(diào)整區(qū)段)執(zhí)行。過程1600可由處理器152執(zhí)行且可被存儲在NVM 154內(nèi)。
過程1600在步驟1605通過接收檢索或調(diào)整dP特性的區(qū)段的請求而開始。在步驟1605接收到的請求可包括測得參數(shù)和/或dP特性區(qū)段的系數(shù)。接著，過程1600在步驟1610確定該dP特性的各區(qū)段的邊界。過程1600隨后在步驟1615根據(jù)確定的區(qū)段邊界檢索dP特性中與接收到的請求相對應(yīng)的區(qū)段。在檢索到區(qū)段之后，過程1600在步驟1620確定該請求是否要調(diào)整dP特性的該區(qū)段。若請求不要調(diào)整區(qū)段，則過程1600在步驟1625檢索該被檢索到的區(qū)段的計數(shù)器，在步驟1630返回區(qū)段和計數(shù)器，并隨后結(jié)束。
若在步驟1620請求要調(diào)整區(qū)段，則在步驟1640過程1600根據(jù)接收到的dP系數(shù)調(diào)整該被檢索到的區(qū)段以使得該被檢索到的區(qū)段與和其相鄰的區(qū)段之間的交集不超過交集閾值。步驟1640可被用于調(diào)整dP特性的區(qū)段以使得在各區(qū)段之間有光滑過渡。若沒有在相鄰區(qū)段之間的過渡方面對區(qū)段進行調(diào)整，則有可能在區(qū)段過渡任一側(cè)上的相似參數(shù)測量將產(chǎn)生迥異的結(jié)果。例如，在其中沒有關(guān)于相鄰區(qū)段的過渡對區(qū)段進行調(diào)整的系統(tǒng)中，過渡的一側(cè)上的參數(shù)測量可在過程1400和1500中注冊為落在警告和警報dP閾值內(nèi)。然而，該過渡的另一側(cè)上的參數(shù)測量——即使其幾乎與第一測量相同——可能在過程1400中超過警告dP閾值。
在調(diào)整檢索到的區(qū)段之后，過程1600在步驟1645保存經(jīng)調(diào)節(jié)的區(qū)段并遞增該區(qū)段的置信度計數(shù)器。在步驟1645，過程1600結(jié)束。置信度計數(shù)器可對應(yīng)于已被用于生成dP特性的區(qū)段的測量數(shù)目。置信度計數(shù)器可以是區(qū)段在準確地描繪流量計102的dP特性方面的可靠性的量化指標。
在一些實現(xiàn)中，當在步驟1415、 1450、和1505計算理論dP時考慮置信度計數(shù)器。例如，區(qū)段的置信度計數(shù)器可以被表示為百分比(例如，80%)。隨后可通過從習得dP特性(例如，0.8x理論dP)和預(yù)定dP特性(0.2x理論dP)進行加權(quán)和計算來確定理論dP。在計算鎖住dP閾值(步驟1420)、故障dP
46閾值(步驟1455)、和/或警報dP閾值(步驟1510)時還可以類似方式慮及 置信度計數(shù)器。
盡管已參照附圖描述了各實施例，但其它實施例也是可能的。例如，與 dP特性的區(qū)段相關(guān)聯(lián)的系數(shù)值可包括為落在這些區(qū)段的參數(shù)的定義范圍內(nèi)的 測得參數(shù)計算的系數(shù)的平均。對于多維度參數(shù)空間可能例如定義有2、 5、 7、 9、 11、 15、 20、 25、 40、 60、 100、 200、 300、 500、 600、 1000、或更多區(qū)段。 與每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)的是測得參數(shù)間的預(yù)定物理關(guān)系。 一般而言，每個區(qū)段中的 預(yù)定物理關(guān)系將dP定義為計算出的系數(shù)的函數(shù)乘以諸如氣體溫度、管線壓力、 通過流量計的氣體流速、以及氣體比重的預(yù)定函數(shù)。
在一些實施例中，管線壓力換能器可被包括在包括dP傳感器的壓力傳感 器模塊中。例如，兩個壓力傳感器可被用于將進口壓力信號和出口壓力信號提 供給計算壓差的處理器模塊。兩個壓力信號中的一個或這兩者的平均可被用于 測量管線壓力。在一些其它實施例中，單獨的dP傳感器協(xié)同單獨的管線壓力 傳感器一起使用。
鑒于以下說明性示例可理解各種實現(xiàn)。在該示例中，在現(xiàn)場應(yīng)用中安裝的 流量計可能沒有用預(yù)定dP特性編程。在如此的情形中，流量測量系統(tǒng)可被配 置成進入快速學習模式以便生成流量計102的dP特性從而檢查警告和警報。 在該示例中，當流量測量系統(tǒng)處于快速學習模式時，參數(shù)每30秒測量一次。 測得參數(shù)可包括溫度、流速、壓力、壓差、以及可由氣體成分傳感器502測量 的比重。在該示例中，若測得溫度不在所需范圍內(nèi)和/或測得流速變化太過劇烈 從而不能包括在習得dP特性中，則將該測量濾除。在該示例中，未被濾除的 參數(shù)測量隨后被用來生成習得dP特性。
此外在該示例中，測量被用來通過從測得參數(shù)確定系數(shù)來生成習得dP特 性。系數(shù)可使用以下等式計算系數(shù)=^ ><溫度)/(壓力><流量2><比重)。 一旦 在該示例中計算出系數(shù)，則將系數(shù)平均化為習得dP特性中對應(yīng)于該測得參數(shù) 的區(qū)段上的系數(shù)值。習得dP特性可包括多個區(qū)段，其中每個區(qū)段由一定范圍 的參數(shù)值分界。在該示例中，習得dP特性包括由各自被分為兩個不重疊的范 圍的每個參數(shù)定義的16個區(qū)段。在該示例中，16個區(qū)段之一對應(yīng)于測得參數(shù) 值(例如，所有測得參數(shù)都落在一個區(qū)段的邊界內(nèi))。此外在該示例中，計算
47出的系數(shù)被平均化為一個相應(yīng)區(qū)段的系數(shù)值且對應(yīng)于該區(qū)段的計數(shù)器被遞增。 此外該示例中，在每次測量之后，系統(tǒng)檢査是否任意區(qū)段的計數(shù)器超過采 樣大小。 一旦已在該區(qū)段中確定有釆樣大小，則在仍繼續(xù)快速學習模式的同時 當參數(shù)落在該區(qū)段內(nèi)時，系統(tǒng)可使用該區(qū)段來檢查警告。在該示例中，在分配
用于快速學習模式的30天中的IO天之后，16個區(qū)段的IO個已經(jīng)超過測量的 采樣大小數(shù)目。這意味著對于這10個區(qū)段，快速學習模式針對落在這10個區(qū) 段內(nèi)的測量進行警告檢查。然而，對于該示例中落在其他6個區(qū)段內(nèi)的測量， 不進行警告檢査。
此外在該示例中，在30天己經(jīng)到期之后，系統(tǒng)確定快速學習模式成功—— 即用以創(chuàng)建習得dP特性的區(qū)段的測量數(shù)目超過閾值。系統(tǒng)隨后可將具有高計 數(shù)器值的區(qū)段中存儲的系數(shù)值外插至具有低計數(shù)器值的區(qū)段。在此完成之后， 流量測量系統(tǒng)可進入擴展學習模式，其間可以與在快速學習模式期間相同的方 式獲取測量并將其平均化到習得dP特性中。此外，在擴展學習模式期間，習 得dP特性可被用于檢査其所有區(qū)段上的警告。在該示例中，警告檢查根據(jù)各 區(qū)段的相應(yīng)計數(shù)器的值將來自區(qū)段的系數(shù)加權(quán)。具有高計數(shù)器的區(qū)段相比于具 有低計數(shù)器值的區(qū)段可被分配關(guān)于測量的較少誤差余量。
此外在該示例中， 一旦在例如12個月后完成擴展學習期且確定足夠數(shù)目 的測量被用來創(chuàng)建習得dP，則流量測量系統(tǒng)進入診斷模式。該示例中在該診 斷模式下，使用習得dP特性每30秒鐘對流量計檢查一次警告和警報。在該示 例中，流量計通過測量參數(shù)(包括dP)、確定16個習得dP特性區(qū)段中哪一 個與測得參數(shù)(包括測得dP)相對應(yīng)、計算和/或檢索對應(yīng)該區(qū)段的警告和警 報閾值、以及將測得dP與該區(qū)段的閾值相比較來檢查警告和警報。在該示例 中，當測得dP值超過警告或警報閾值中的至少之一時檢測到警告和/或警報。
該示例中當檢測到警告時，系統(tǒng)通過數(shù)字信號導線向旁路閥發(fā)送數(shù)字信號 以指示旁路閥打開。此外，在該示例中，當檢測到警告時，向基于計算機的監(jiān) 視系統(tǒng)傳送電子消息以向技術(shù)人員指示該警告。技術(shù)人員能夠査看參數(shù)測量歷 史、理論dP計算、以及所使用的習得dP特性。根據(jù)此信息，技術(shù)人員能夠確 定警告是否出錯、是否必須更換dP換能器、是否應(yīng)更換處理系統(tǒng)、和/或是否 應(yīng)更換流量計。此外在該示例中，若技術(shù)人員確定警告出錯，則技術(shù)人員可調(diào)整流量計所 用的dP特性。該調(diào)整可涉及調(diào)整定義參數(shù)間關(guān)系的數(shù)學模型(例如，將流速 在用以計算理論dP的等式中的使用從流量"改為流量".5)和/或調(diào)整習得系 數(shù)。技術(shù)人員還可調(diào)整處理系統(tǒng)所用的部分或全部固定系數(shù)，諸如警告和警報 閾值。
在各種實施例中，自適應(yīng)可包括其他特征和能力。例如， 一些系統(tǒng)可以被 實現(xiàn)為計算機系統(tǒng)。例如，各種實現(xiàn)可以在電子電路中、或在計算機硬件、固 件、軟件中、或在它們的組合中實現(xiàn)。裝置可以以確實體現(xiàn)于諸如機器可讀存 儲設(shè)備或數(shù)據(jù)存儲等信息載體中的供可編程處理器執(zhí)行的計算機程序產(chǎn)品實 現(xiàn)，以及方法可由執(zhí)行指令程序以通過操作輸入數(shù)據(jù)并生成輸出來執(zhí)行功能的 可編程處理器來執(zhí)行。軟件可結(jié)合多線程或并行操作以改善系統(tǒng)的吞吐量?？?在可編程系統(tǒng)上執(zhí)行的一個或多個計算機程序可包括耦合至數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)以 從/向其接收和傳送數(shù)據(jù)及指令的至少一個可編程處理器、至少一個輸入設(shè)備、
以及至少一個輸出設(shè)備。計算機程序是可直接或間接在計算機中用來執(zhí)行特定 活動或帶來特定結(jié)果的指令集。計算機程序可以任何形式的編程語言——包括 編譯和解釋語言—編寫，并且可以任何形式被采用，包括作為單機程序或作
為適于在計算環(huán)境中使用的模塊、組件、子例程、或其它單元來采用。
用于執(zhí)行指令程序的適當處理器包括作為示例的通用和專用微處理器兩 者，以及任意種類的計算機的單處理器或多處理器中的一個。 一般而言，處理 器將從只讀存儲器或隨機存取存儲器或兩者中接收指令和數(shù)據(jù)。計算機的元件 包括用于執(zhí)行指令的處理器和用于存儲指令和數(shù)據(jù)的一個或多個存儲器。 一般 而言，計算機還將包括用于存儲數(shù)據(jù)文件的一個或多個海量存儲器件或操作性 地耦合以與其通信；這些器件包括諸如內(nèi)部硬盤和可移動盤等磁盤、磁光盤、 以及光盤。適于確切地體現(xiàn)計算機程序指令和數(shù)據(jù)的存儲器件包括所有形式的 非易失性存儲器，作為示例，包括諸如EPROM、 EEPROM和閃存器件等半導 體存儲器件，諸如內(nèi)部硬盤或可移動盤等磁盤，磁光盤、以及CD-ROM和 DVD-ROM盤。處理器和存儲器可用ASIC (專用集成電路)來補充或納入其 中。
為了提供與用戶的交互，各種實施例可在具有諸如CRT (陰極射線管)或LCD (液晶顯示器)監(jiān)視器等用于向監(jiān)視流量計狀態(tài)的用戶顯示信息的顯示 設(shè)備的計算機上實現(xiàn)。鍵盤和諸如鼠標或軌跡球等定點設(shè)備可被用戶用來向計 算機提供輸入。例如，維修技術(shù)人員可從安裝在設(shè)施中的數(shù)個流量計的每一個 接收狀態(tài)信息，接收到的信息包括顯示在技術(shù)人員所攜帶的手持式顯示設(shè)備上 的流量計自診斷信息。技術(shù)人員可操作該手持式設(shè)備以基于來自每臺流量計關(guān) 于習得基線dP特性的測得dP信息來核實所有流量計都工作良好。
計算機系統(tǒng)可被實現(xiàn)為分布式計算系統(tǒng)，且可包括客戶機和服務(wù)器?？蛻?機和服務(wù)器一般彼此遠離且通常通過網(wǎng)絡(luò)交互?？蛻魴C與服務(wù)器的關(guān)系通過在 各自計算機上運行的計算機程序而引起并彼此具有客戶機-服務(wù)器關(guān)系。例如， 流量計可通過向服務(wù)器傳送關(guān)于流量計狀態(tài)的消息而起到客戶機的作用，該服 務(wù)器使用接收到的消息提供對多臺流量計的狀態(tài)查看。
一些實施例可在計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)，該計算機系統(tǒng)包括諸如數(shù)據(jù)服務(wù)器等 后端組件，或包括諸如應(yīng)用服務(wù)器或因特網(wǎng)服務(wù)器等中間件組件，或者包括諸 如具有圖形用戶界面或因特網(wǎng)瀏覽器的客戶端計算機等前端組件，或者包括它 們的任意組合。該系統(tǒng)的組件可通過模擬或數(shù)字數(shù)據(jù)通信的任意形式或介質(zhì)進 行互連，包括通信網(wǎng)絡(luò)上基于分組的消息。通信網(wǎng)絡(luò)的示例包括例如LAN、 WAN、無線和/或光網(wǎng)絡(luò)，以及構(gòu)成因特網(wǎng)的計算機和網(wǎng)絡(luò)。
在各種示例中，諸如這里所述的尤其用于學習dP特性的系統(tǒng)可使用適當 的通信方法、裝備、和技術(shù)來傳達信息。例如，COM端口 154 (圖1、 4、和5) 可使用點對點通信與外部監(jiān)視服務(wù)器通信，其中消息通過專用物理鏈路(例如， 光纖鏈路、點對點配線、菊花鏈)直接從源傳輸?shù)浇邮辗健Ｆ渌麑嵤├赏ㄟ^ 例如使用全向射頻(RF)信號向所有或基本上所有通過通信網(wǎng)絡(luò)耦合在一起的 設(shè)備廣播來傳輸消息，而其他實施例可傳輸由高度方向性表征的消息，諸如使 用方向性(例如，窄波束)天線發(fā)射的信號或與聚焦光學器件一起使用的紅外 信號。使用恰當接口和協(xié)議的其他實施例也是可能的，作為示例而無意限于例 如RS-232、 RS-422、 RS-485、 802.11a/b/g、 Wi-Fi、以太網(wǎng)、IrDA、 FDDI (光 纖分布式數(shù)據(jù)接口)、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)、或基于頻分、時分或碼分的多路復(fù)用技術(shù)。 一些實現(xiàn)可任選地結(jié)合有諸如用于數(shù)據(jù)完整性的檢索及糾錯(ECC)的特征， 或諸如加密(例如，WEP)和口令保護的安全性手段。己描述了數(shù)個實現(xiàn)。但是，應(yīng)理解的是可作出各種修改。例如，若所公開 技術(shù)的步驟以不同順序執(zhí)行、若所公開系統(tǒng)中的組件以不同方式組合、或若組 件由其他組件更換或補充，則可能實現(xiàn)有利結(jié)果。功能和過程(包括算法)可 以硬件、軟件、或其組合來執(zhí)行，且一些實現(xiàn)可以在不同于本文所述的模塊或 硬件上執(zhí)行。因此，其他實現(xiàn)也是可預(yù)想到的。
權(quán)利要求
1. 一種用于連續(xù)監(jiān)視旋轉(zhuǎn)式氣體流量計的性能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓力傳感器模塊，用于測量旋轉(zhuǎn)式氣體流量計——其包括響應(yīng)于氣體從所述流量計的進口流向所述流量計的出口輸出指示流經(jīng)所述流量計的所述氣體的容量的氣體容量信號的容量輸出端口——中的壓差，所述壓力傳感器模塊包括被置于與所述流量計的所述進口進行流體通信的第一輸入端口、被置于與所述流量計的所述出口進行流體通信的第二輸入端口、以及配置成基于所述第一輸入端口處氣體壓力與所述第二輸入端口處氣體壓力之間的差異生成指示跨所述流量計的測得壓差(dP)的壓差信號；處理器模塊，配置成接收并處理所述氣體容量信號、所述dP信號、以及在所述流量計中測得的至少一個附加參數(shù)以診斷所述流量計的狀態(tài)；數(shù)據(jù)存儲，存儲在由所述處理器執(zhí)行時致使所述處理器模塊執(zhí)行第一組操作以在第一時段上發(fā)展第一基線dP特性的第一指令集，所述第一基線dP特性的發(fā)展基于所述第一時段上的所述dP信號、所述至少一個附加參數(shù)、以及所述氣體容量信號，所述第一組操作包括a)存儲對應(yīng)于在所述第一時段期間測得的所述氣體容量信號、所述dP信號、及所述至少一個附加參數(shù)的值；b)將預(yù)定函數(shù)關(guān)系應(yīng)用于所述在步驟a)中存儲的值以計算系數(shù)；c)基于所計算出的系數(shù)更新定義所述第一基線dP特性的系數(shù)值集；以及d)在所述第一時段期間重復(fù)步驟a)到c)以發(fā)展所述第一基線dP特性；以及，數(shù)據(jù)存儲，存儲在由所述處理器執(zhí)行時致使所述處理器模塊執(zhí)行第二組操作以在第二時段上發(fā)展第二基線dP特性的第二指令集，所述第二基線dP特性的發(fā)展基于所述第一基線dP特性、所述第二時段上的所述dP信號、所述至少一個附加參數(shù)、以及所述氣體容量信號，其中所述第二時段遠長于所述第一時段，所述第二組操作包括e)存儲對應(yīng)于在所述第二時段期間測得的所述氣體容量信號、所述dP信號、及至少一個附加參數(shù)的值；f)將預(yù)定函數(shù)關(guān)系應(yīng)用于所述在步驟e)中存儲的值以計算系數(shù)；g)基于所計算出的系數(shù)更新定義所述第二基線dP特性的系數(shù)值集；以及h)在所述第二時段期間重復(fù)步驟e)到g)以發(fā)展所述第二基線dP特性；以及，i)通過將所述來自步驟b)的預(yù)定函數(shù)關(guān)系應(yīng)用于所述在步驟e)中存儲的對應(yīng)于所述氣體容量信號和所述至少一個附加參數(shù)的值和對應(yīng)于所述在步驟e)中存儲的值的所述第一基線dP特性的系數(shù)來計算預(yù)期dP值；j)將所述存儲在步驟e)中的dP信號與所述在步驟i)中計算出的預(yù)期dP信號相比較；以及，k)在確定所述dP信號超過所計算出的預(yù)期dP值大于預(yù)定量時生成電子通知信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述旋轉(zhuǎn)式氣體流量計，所述旋轉(zhuǎn)式氣體流量計被安裝在現(xiàn)場安裝中并被配置成與所述處理器模塊 電通信以測量流經(jīng)所述流量計的氣體的容量。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括提供所述壓力傳感器 模塊的所述第一輸入端口與所述流量計的所述進口之間的流體通信的第一管 道、和提供所述壓力傳感器模塊的所述第二輸入端口與所述流量計的所述出口 之間的流體通信的第二管道。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二管道的大小 被設(shè)計成基本上衰減掉所述流量計的所述進口或所述出口中的高頻壓力瞬變。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟b)還包括選擇所述將應(yīng) 用的預(yù)定函數(shù)關(guān)系，所述選擇是根據(jù)所述第一基線dP特性中針對包括所述在 步驟a)中存儲的值的測得參數(shù)值范圍定義的部分來作出的。
6. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定函數(shù)關(guān)系將dP定義 為所計算出的系數(shù)的函數(shù)乘以測得的氣體溫度、管線壓力、及通過所述流量計 的氣體流速的預(yù)定函數(shù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定函數(shù)關(guān)系還將dP定 義為所計算出的系數(shù)的函數(shù)乘以測得的氣體溫度、管線壓力、通過所述流量計 的氣體流速、及所述氣體的比重的預(yù)定函數(shù)。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括氣體成分傳感器，其 中所述至少一個附加參數(shù)包括指示由所述氣體成分傳感器測得的所述氣體的 比重的測得值。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括氣體溫度傳感器，其中所述至少一個附加參數(shù)包括指示由所述氣體溫度傳感器測得的所述氣體的 溫度的測得值。
10. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括管線壓力傳感器，其中所述至少一個附加參數(shù)包括指示由所述管線壓力傳感器測得的所述氣體的 壓力的測得值。
11. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器模塊包括 所述管線壓力傳感器。
12. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟c)還包括選擇要在步驟 c)中更新的所述系數(shù)值集中的一個系數(shù)值，所述選擇是根據(jù)所述第一基線dP 特性中針對包括所述在步驟a)中存儲的值的測得參數(shù)值范圍定義的部分來作 出的。
13. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二時段至少比所述第 一時段長十倍。
14. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一時段約為l周。
15. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一時段約為l個月。
16. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于響應(yīng)于所生成的 電子通知信號致動外部設(shè)備的設(shè)備接口 。
17. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外部設(shè)備包括配置成選 擇性地準許氣體流過所述流量計外部的備選路徑的閥門。
18. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)在所述第一時段的 開始缺乏預(yù)定基線dP特性。
全文摘要
流量計診斷處理裝置及相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和方法涉及自動學習基線壓差(dP)特性以通過將聯(lián)機dP測量與該習得基線dP特性相比較來監(jiān)視現(xiàn)場安裝的氣體流量計的性能。在示例性實施例中，第一基線dP特性可在第一預(yù)定時段上以第一模式根據(jù)第一組學習準則來學習，而第二基線dP特性可在第二預(yù)定時段上以第二模式根據(jù)第二組學習準則來學習。第一時段可以遠比第二時段短。第一組準則可以遠比第二組準則寬松。在第二模式期間，流量計性能降級可通過對照第一基線dP特性比較測得dP來診斷。
文檔編號G01F25/00GK101498600SQ200910002839
公開日2009年8月5日 申請日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
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