專利名稱：用于測量過程控制流體消耗的系統(tǒng)的制作方法
用于測量過程控制流體消耗的系統(tǒng)
本申請是申請日為2006年12月8日、申請?zhí)枮?00680051477. 6且發(fā)明名稱為 “用于測量過程控制流體消耗的系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。技術(shù)領(lǐng)域
本公開內(nèi)容總體涉及測量由過程控制設(shè)備消耗的流體，具體而言，涉及確定由一控制系統(tǒng)內(nèi)的具體過程儀表或由整個過程控制回路所消耗的供應(yīng)流體的量。
背景技術(shù)：
過程控制系統(tǒng)通常使用諸如壓縮空氣或氣體之類的流體供應(yīng)來操作過程控制系統(tǒng)內(nèi)的氣動過程控制裝置。而且，遠(yuǎn)程操作過程控制系統(tǒng)已知使用過程介質(zhì)操作諸如氣動儀表的部件以及諸如控制閥致動器之類的氣動裝置。氣動供應(yīng)流體在操作過程中被消耗 (即，該供應(yīng)氣體的一部分在操作過程中被耗盡而且未被接受或再循環(huán)。根據(jù)所控制的過程，這種供應(yīng)氣體消耗在某些情況下可能存在問題并且花費(fèi)大。例如，在天然氣工業(yè)中，一些氣動儀表通過使用天然氣作為氣動供應(yīng)源進(jìn)行操作。這樣，諸如天然氣之類的高價值流體的損耗對于操作者可提供相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)動機(jī)而檢測并精確測量滲漏，并在可能時限制天然氣的消耗或排放。天然氣滲漏的環(huán)境影響和對超限度消耗或排放天然氣的潛在調(diào)控懲罰，形成了測量和限制這些排散的另外的動機(jī)。此外，操作者可能希望測量所消耗的天然氣的量，以確定開采權(quán)的費(fèi)用或便于調(diào)整過程控制設(shè)備，從而更好地優(yōu)化在儀表操作過程中的流體消耗。
用于操作過程控制系統(tǒng)的供應(yīng)流體或氣體的總量可分為不同的兩類使諸如控制閥之類的氣動控制裝置工作所需的供應(yīng)流體，和操作氣動控制儀表所消耗或耗費(fèi)的供應(yīng)流體。例如，包括控制閥和液位控制器的過程控制系統(tǒng)中，存在用于致動或移動控制閥的大量供應(yīng)氣體，以及在液位控制器的操作過程中所消耗的以產(chǎn)生氣動信號來致動控制閥的大量供應(yīng)氣體。通常，這兩種值并不是可以清楚地確定，因而只能估計(jì)過程控制系統(tǒng)的供應(yīng)氣體消耗。這樣，傳統(tǒng)方法并未提供系統(tǒng)中的具體裝置的供應(yīng)氣體總消耗的精確估計(jì)值。
測量在過程控制系統(tǒng)內(nèi)供應(yīng)氣體消耗的一種傳統(tǒng)方法是，通過流量計(jì)計(jì)量氣動儀表的排放氣體。這種傳統(tǒng)的流量測量技術(shù)當(dāng)排放流量斷續(xù)或時有時無時可能很不準(zhǔn)確，這是因?yàn)?，傳統(tǒng)流量計(jì)的帶寬或響應(yīng)時間太慢而無法記錄流量偏差。傳統(tǒng)上，排放氣體包括由氣動儀表耗費(fèi)的供應(yīng)流體量和用于操作閥的供應(yīng)氣體量，這使得很難在這兩種量之間進(jìn)行單獨(dú)區(qū)別。因此，希望存在一種可靠的系統(tǒng)和方法，以精確測量過程控制系統(tǒng)內(nèi)的具體過程控制儀表或其他裝置的供應(yīng)氣體消耗。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于精確測量由過程控制系統(tǒng)內(nèi)的具體過程控制裝置所消耗的供應(yīng)氣體的系統(tǒng)和方法。更好的測量精確度源自對于在過程控制系統(tǒng)的正常操作模式中過程控制裝置的消耗進(jìn)行測量。通過流體控制系統(tǒng)，將由一個過程控制裝置所消耗的流體CN 102928023 A書明說2/12 頁量分離于在致動其他過程控制裝置時所消耗的供應(yīng)氣體量。每一部件所消耗的流體量可通過測量具有已知量的容器內(nèi)流體的減少而確定，所述容器在其操作過程中將供應(yīng)氣體獨(dú)立供應(yīng)到每一部件。


圖I是例示過程控制系統(tǒng)的方框圖，其中過程控制系統(tǒng)具有主、副流體供應(yīng)系統(tǒng)， 用于確定過程控制系統(tǒng)的正常操作過程中的流體消耗；
圖2是例示過程控制系統(tǒng)的示意圖，其中過程控制系統(tǒng)裝備有通過本公開所構(gòu)想的流體消耗測量系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示例；
圖3是例示過程控制系統(tǒng)的示意圖，其中過程控制系統(tǒng)具有本公開所構(gòu)想的流體消耗測量系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖4是邏輯流程圖，其中描述了圖3中的流體消耗測量系統(tǒng)當(dāng)用于檢測具有比例輸出(即節(jié)流輸出)的裝置的流體消耗時的操作步驟；
圖5是邏輯流程圖，其中描述了圖3中的流體消耗測量系統(tǒng)當(dāng)用于檢測具有離散輸出(即“開”或“關(guān)”輸出)的裝置的流體消耗時的操作步驟；
圖6是邏輯流程圖，其中描述了圖3中的流體消耗測量系統(tǒng)當(dāng)用于檢測過程控制系統(tǒng)的 總流體消耗時的操作步驟；
圖7是過程控制系統(tǒng)的示意圖，其中例示了通過本公開所構(gòu)想的流體消耗測量系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例；
圖8是邏輯流程圖，其中描述了確定圖7中所示的過程控制系統(tǒng)內(nèi)氣動裝置的單獨(dú)流體消耗的流體消耗測量系統(tǒng)的操作步驟；
圖9是例示了與通過本公開所構(gòu)想的流體消耗測量系統(tǒng)的示例性實(shí)施例相結(jié)合的過程控制系統(tǒng)的示意圖；以及
圖10是描述了圖9的流體消耗測量系統(tǒng)的操作步驟的邏輯流程圖。
具體實(shí)施方式
為了實(shí)現(xiàn)本公開的目的，在此使用的術(shù)語“流體”表示用于控制系統(tǒng)內(nèi)動力氣動儀表或氣動裝置的氣態(tài)介質(zhì)。由受控流體供應(yīng)源提供的流體類型可與由正常儀表流體供應(yīng)提供的流體類型相同，或可為不同流體。例如，由受控流體供應(yīng)源的流體可為天然氣、氮?dú)饣驂嚎s空氣，由儀表流體供應(yīng)的流體可為與由受控流體供應(yīng)源的流體相同的流體，或者例如上述三種流體的一些其他相容流體。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，當(dāng)受控流體供應(yīng)源不是過程介質(zhì)，例如使用天然氣不相容的壓縮空氣或氮?dú)鈦聿僮鳉鈩友b置時，可易于將氣體消耗量轉(zhuǎn)化為反映在正常操作過程中的實(shí)際消耗。用戶將僅需要使用已知的氣體修正系數(shù)來說明流體性能差異。此外，在本公開中，術(shù)語“激活”表示將具體流體控制裝置設(shè)置在預(yù)定流動控制狀態(tài)。例如，常閉閥當(dāng)其相關(guān)的控制信號來命令該閥從關(guān)閉狀態(tài)移動到非關(guān)閉狀態(tài)時被激活。本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到的是，在不背離本公開的精神和范圍的情況下， 不同的控制信號類型(即，+ / —極)可應(yīng)用于流體控制裝置以激活/關(guān)斷或改變流動狀態(tài)。
如圖I中所示的系統(tǒng)的方框圖，如下所述，例示了通過本公開所構(gòu)想的示例性實(shí)施例，用于測量過程控制系統(tǒng)4在正常操作模式下的流體消耗。具體而言，過程控制系統(tǒng)44中的部件(例如過程控制裝置5或過程控制儀表9)的流體消耗可單獨(dú)測量。為了確定操作過程控制系統(tǒng)4的供應(yīng)氣體量，其通常以每小時標(biāo)準(zhǔn)立方英尺(SCFH)測量，確定在正常操作過程中由所述過程控制裝置中的每一個消耗的供應(yīng)氣體量是有用的。在本公開中，正常流體供應(yīng)源8和具有已知容量的受控流體供應(yīng)源2被設(shè)置為與流體控制系統(tǒng)6流體連通。 流體控制系統(tǒng)6進(jìn)一步與過程控制系統(tǒng)4連通，過程控制系統(tǒng)4至少包括可操作地連接到過程控制裝置5的過程控制儀表9，過程控制裝置5例如為包括控制閥(未示出)和致動器 (未示出)的控制閥組件。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的是，通過選擇性地將受控流體供應(yīng)源2經(jīng)由流體控制系統(tǒng)6連接到過程控制系統(tǒng)4、并以正常操作模式操作過程控制系統(tǒng) 4，在受控流體供應(yīng)源2中流體的壓力或體積的任何變化與操作過程控制系統(tǒng)4的流體量直接相關(guān)。也就是說，受控流體供應(yīng)源中流體的壓力或體積的變化可通過由已知量所得的絕對測量或通過由初始量和最終量所得的相對測量而確定?？蛇M(jìn)一步認(rèn)識到的是，流體控制系統(tǒng)6可選擇性地將過程控制系統(tǒng)4的部件，例如過程控制儀表9或過程控制裝置5，連接到受控流體供應(yīng)源2，以單獨(dú)確定在過程控制系統(tǒng)4的正常操作過程中所消耗的流體量。流體消耗測量系統(tǒng)的更詳細(xì)的說明如圖2中所示。
在如圖2中所示實(shí)施例中，過程控制儀表112，例如液位控制器，顯示為與過程控制裝置114流體連通，過程控制裝置114包括連接到致動器128的控制閥116。進(jìn)一步地， 例如罐122之類的受控流體供應(yīng)源120和儀表流體供應(yīng)118被設(shè)置為選擇性地通過流體控制系統(tǒng)130與過程控制儀表112流體連通。流體控制系統(tǒng)130包括壓力開關(guān)136，三個電磁閥138、144、148，兩個止回閥150、152，和兩個限制器140、142。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的是，通過操作流體控制系統(tǒng)130，儀表流體供應(yīng)118和受控流體供應(yīng)源120可選擇性地被設(shè)置為與過程控制裝置114和過程控制儀表112流體連通，以確定在任一組件的正常操作過程中消耗的流體量。
具體而言，流體控制系統(tǒng)130的電磁閥138、144、148為現(xiàn)有技術(shù)中已知的三端口、 雙入口的電磁閥。通過激活和關(guān)斷每一電磁閥，其輸出可選擇性地連接到兩個輸入中的任一個。因此，在本實(shí)施例和前述實(shí)施例中，可理解的是，所述流體控制系統(tǒng)內(nèi)的流體路徑可通過操作人員或電子接口電路操作，以隔斷或路徑受控流體供應(yīng)源，從而執(zhí)行流體消耗測量。例如，在本實(shí)施例中，通過利用電源開關(guān)(未示出)激活的電磁閥138，受控流體供應(yīng)源 120直接連接到過程控制儀表112，并且，儀表供應(yīng)118 (其可以是天然氣)與過程控制儀表 112斷開連接，如果其余的電磁閥144、148關(guān)斷，儀表供應(yīng)18仍保持連接到過程控制裝置。
通常，當(dāng)在本示例性實(shí)施例中執(zhí)行消耗測量時，流體從無流失可調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器 132流過流體控制系統(tǒng)130，壓力調(diào)節(jié)器132例如為，由密蘇里州圣路易斯的愛默生過程控制有限公司的分部費(fèi)舍爾(Fisher")制造的1367型高壓儀表供應(yīng)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)。調(diào)節(jié)器132 串聯(lián)設(shè)置并處于受控流體供應(yīng)源120的下游，以控制在控制閥組件114和過程控制儀表112 處的流體供應(yīng)壓力，使得其下游壓力基本等于正常供應(yīng)氣體118的由供應(yīng)氣體調(diào)節(jié)器131 控制的壓力，供應(yīng)氣體調(diào)節(jié)器131例如為，由密蘇里州圣路易斯的愛默生過程控制有限公司的分部費(fèi)舍爾制造的67型調(diào)節(jié)器。另外，諸如壓力計(jì)之類的第一壓力傳感器126和諸如遠(yuǎn)程溫度傳感器(RTD)之類的溫度傳感器180被設(shè)置為與受控流體供應(yīng)源120流體連通， 以記錄在消耗測量過程中的壓力和溫度參數(shù)。可認(rèn)識到的是，在消耗測量過程中精確確定罐122內(nèi)的溫度和壓力條件，提高了流體消耗計(jì)算的精確度。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可進(jìn)一步認(rèn)識到的是，在本實(shí)施例中，不僅可能實(shí)現(xiàn)手動操作流體控制系統(tǒng)130，而且可實(shí)現(xiàn)手動記錄檢測參數(shù)。也就是說，通過操作人員切換每一電磁閥138、144的電源，可激活和關(guān)斷儀表和裝置的電磁閥138、144。進(jìn)一步地，溫度傳感器 180和壓力傳感器126和166可為現(xiàn)有技術(shù)中已知的傳統(tǒng)的溫度傳感器和壓力計(jì)，并且，溫度和壓力讀數(shù)可手動記錄用于消耗計(jì)算。
如前所述，為了通過本實(shí)施例進(jìn)行消耗測量，儀表電磁閥138被激活以將過程控制儀表112的流體源切換到罐122的受控流體供應(yīng)源120。為了計(jì)算過程控制儀表112在操作過程中消耗的流體，必須在通過過程控制儀器112操作過程控制裝置114的過程中測量罐122內(nèi)的流體壓力降低。為了在執(zhí)行消耗測量時模擬正常的系統(tǒng)操作，提供了具有一個或多個可調(diào)節(jié)壓力開關(guān)和一個或多個可調(diào)節(jié)流動限制器的系統(tǒng)。這些可調(diào)節(jié)壓力開關(guān)和可調(diào)節(jié)流動限制器用于調(diào)整流體消耗測量系統(tǒng)110，以模擬直接操作過程控制裝置114的過程控制儀表112的正常動態(tài)性能。也就是說，在流體消耗測量中，過程控制儀表112的輸出與過程控制裝置114斷開連接。因此，流體消耗測量系統(tǒng)110利用流體控制系統(tǒng)130響應(yīng)過程控制系統(tǒng)的變化，從而在消耗測量過程中保持 正常操作。該特征將在下文中更詳細(xì)地說明。
因此，當(dāng)?shù)谝浑姶砰y138被激活(或以其他方式設(shè)置或調(diào)節(jié))至使流體由受控流體供應(yīng)源120供應(yīng)到控制器112的位置時，檢測初始。當(dāng)消耗測量開始時，罐122內(nèi)的初始壓力被測量，并由第一壓力傳送器126發(fā)送到操作人員或處理器(未示出)，并進(jìn)行記錄。數(shù)據(jù)可記錄在報(bào)告中或存儲在與處理器關(guān)聯(lián)的存儲器內(nèi)。如前所述，在本實(shí)施例中，不存在電子檢測控制器來初始化并控制該檢測。在此實(shí)施例中，處理器僅監(jiān)測所述檢測，并在連接有效時通過處理器與壓力和溫度傳送器之間的電子通訊收集檢測參數(shù)。
隨著檢測繼續(xù)，第二電磁閥144被激活至使流體由儀表流體供應(yīng)118供應(yīng)到控制閥116和與控制閥106可操作連通的致動器128的位置。壓力開關(guān)136提供本實(shí)施例的控制功能。也就是說，當(dāng)來自過程控制儀表112的輸出壓力信號偏離壓力開關(guān)136的預(yù)設(shè)值或設(shè)定值時，壓力開關(guān)136產(chǎn)生用于致動供應(yīng)電磁閥148的電信號，以操作至控制閥組件 114的流體供應(yīng)，從而在檢測過程中保持正常操作。流體控制系統(tǒng)130通過在流動路徑中提供可調(diào)節(jié)流動限制器而模擬正常操作模式下的過程控制系統(tǒng)的動態(tài)，從而保持正常操作特性。也就是說，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到的是，過程控制系統(tǒng)將具有必須保持以確保消耗測量精確度的具體動態(tài)特性。
可進(jìn)一步理解的是，可調(diào)節(jié)流動限制器140、142為檢測人員提供便利，以調(diào)節(jié)檢測系統(tǒng)的動態(tài)，以對應(yīng)于操作過程中過程控制系統(tǒng)的等同動態(tài)。因此，可調(diào)節(jié)流動限制器 140、142被設(shè)置為與儀表流體供應(yīng)118流體連通，并當(dāng)過程控制儀表112為了消耗測量已被斷開連接時驅(qū)動過程控制裝置114。
另外，第一單向止回閥150可被設(shè)置在流動限制器140之一的入口處，以防止通過流動限制器140的回流，第二單向止回閥152可被設(shè)置在流動限制器142之一的出口處，以防止通過流動限制器142的回流。從而，當(dāng)檢測進(jìn)行時，過程控制系統(tǒng)保持操作。如果在預(yù)定時間段之后，操作者確定檢測已經(jīng)完成，則第一壓力傳送器126檢測最終的罐壓力，并且，溫度傳感器180檢測最終的罐溫度數(shù)據(jù)。記錄壓力、溫度和經(jīng)歷時間數(shù)據(jù)。為了計(jì)算消耗，由處理器執(zhí)行的算法從罐122的初始壓力中減去罐122的最終罐壓力，并可通過所記錄的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而確定罐122內(nèi)的壓力降低。
這種計(jì)算出的罐122內(nèi)的壓力降低通過利用預(yù)定的壓力一體積的相關(guān)性而轉(zhuǎn)化， 從而確定在預(yù)定時間段中控制器消耗的罐中的流體量。由于流體測量基于罐122內(nèi)的壓力損耗，因此，還將獲取過程控制系統(tǒng)110內(nèi)的任何滲漏?？紤]到控制閥116中的滲漏以及過程控制系統(tǒng)111內(nèi)的管、管線或其他管道中的滲漏，測得的性能是最壞情況的結(jié)果的反映。 這樣，優(yōu)選的是，測量控制器112的排放，其中，在排放測量中將檢測不到任何系統(tǒng)滲漏。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的是，流體消耗測量系統(tǒng)也可自動化。
轉(zhuǎn)向圖3中所示的系統(tǒng)，其中顯示了通過本公開所構(gòu)想的另一實(shí)施例。流體消耗測量系統(tǒng)210包括由流體控制系統(tǒng)230控制的受控流體供應(yīng)源220和儀表流體供應(yīng)218。在示例性實(shí)施例中，所示過程控制系統(tǒng)至少包括例如液位控制器之類的過程控制儀表212， 和諸如控制閥組件之類的包括致動器228和控制閥216的過程控制裝置214。在正常操作中，過程控制裝置214響應(yīng)于來自過程控制儀表212的氣動命令信號，以控制通過控制閥 216的流動。通常，這通過響應(yīng)從過程控制器(未示出)至過程控制儀表212的輸入信號，控制用于致動控制閥216的壓縮流體源或供應(yīng)氣體而實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，供應(yīng)氣體的主源顯示為通過儀表流體供應(yīng)218，并以基本恒定的壓力通過供應(yīng)氣體調(diào)節(jié)器231而供應(yīng)。為了確定流體消耗，儀表流體供應(yīng)218暫時由受控流體供應(yīng)源220替代，例如，在罐222或其他容器中提供的流體。將在下文中更詳細(xì)地描述使用可替代流體源來確認(rèn)和定量系統(tǒng)所消耗或使用的供應(yīng)氣體。具體而言，圖3中所示系統(tǒng)可用于測量氣動裝置的流體消耗，所述氣動裝置具有比例的(即基本連續(xù)的)節(jié)流輸出或具有離散的(即“開”或“關(guān)”或基本斷續(xù)的) 輸出。
如圖所示，受控流體供應(yīng)源220，例如罐222，被設(shè)置為選擇性地至少與過程控制儀表212流體連通。罐222通過如為前述的1367型的無流失可調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器232與過程控制儀表212流體連通。類似于圖2中描述的實(shí)施例，調(diào)節(jié)器232串聯(lián)設(shè)置，并處于受控流體供應(yīng)源220下游或其出口處，以控制在控制閥組件214處的流體供應(yīng)壓力，使得下游壓力基本等于儀表供應(yīng)氣體218在供應(yīng)氣體調(diào)節(jié)器231下游的壓力。受控流體的檢測參數(shù)， 例如流體壓力和流體溫度，通過與受控流體供應(yīng)源220流體連通的第一壓力傳送器226和溫度傳送器280檢測。
如本公開所構(gòu)想的，溫度傳送器280提供數(shù)據(jù)，以指示受控流體供應(yīng)源220內(nèi)的流體的平均溫度。由溫度傳送器檢測到的平均溫度讀數(shù)，可用于計(jì)算在任何給定時間在受控流體供應(yīng)源220內(nèi)的流體量。第一壓力傳送器226提供與罐222內(nèi)流體壓力相關(guān)的壓力數(shù)據(jù)。
在本實(shí)施例中，流體控制系統(tǒng)230中的第一電磁閥238，例如具有雙入口的三端口閥，提供選擇性控制通向過程控制儀表212的流體源。第一電磁閥238位于調(diào)節(jié)器232的出口處，并通過調(diào)節(jié)器232與儀表流體供應(yīng)218和罐222流體連通。第一電磁閥238在激活時將通向過程控制儀表212的流體源從儀表流體供應(yīng)218 (例如天然氣供應(yīng))切換到罐 222的受控流體供應(yīng)源220。流體控制系統(tǒng)230包括第二壓力傳送器276，其與過程控制儀表212的輸出連通，從而在流體消耗測量過程中測量過程控制儀表212的輸出信號。流體控制系統(tǒng)230還包括第二電磁閥244，其基本類似于第一電磁閥238并與過程控制儀表212 的輸出流體連通，并且，第三壓力傳送器266設(shè)置在第二電磁閥244的輸出處。
當(dāng)流體控制系統(tǒng)230的這些部件激活時，第二電磁閥244將流體源從過程控制儀表212的輸出切換到儀表流體供應(yīng)218，從而使過程控制儀表212與過程控制裝置214斷開連接，以將儀表供應(yīng)氣體隔離于裝置供應(yīng)氣體，從而允許對在過程控制回路的操作過程中所消耗的流體進(jìn)行精確區(qū)分。為了在消耗測量過程中再現(xiàn)正常操作，流體控制系統(tǒng)230 必須將氣動控制信號供應(yīng)到致動器，該氣動控制信號模擬來自過程控制儀表212的控制信號。這種控制信號通過流體橋接電路而在流體控制系統(tǒng)內(nèi)再現(xiàn)，所述流體橋接電路由四個電磁閥204、205、206、208和電流-壓力(“Ι/P”)轉(zhuǎn)換器209形成。流體橋接電路產(chǎn)生流體電路，其允許流體消耗測量系統(tǒng)210與節(jié)流的或分立的過程控制裝置一起使用，這將在下文中更詳細(xì)地說明。也就是說，流體橋接電路形成位于供應(yīng)氣體調(diào)節(jié)器231的出口與第二電磁閥244的入口之間的可選擇流體流動路徑。
本實(shí)施例進(jìn)一步包括例如可編程邏輯控制器的電子檢測控制器211，其具有相關(guān)的處理器、存儲器以及離散的輸入和輸出，并連接到壓力傳送器226、266、276、電磁閥238、 244、204、205、206、208、電流一壓力轉(zhuǎn)換器209和溫度傳送器280，以操作流體消耗測量系統(tǒng)210。如下所述，電子檢測控制器211可以提供流體控制系統(tǒng)230的多種操作模式。例如，在正常操作模式下，電子檢測控制器211操作流體控制系統(tǒng)230，以設(shè)置直接控制過程控制裝置214的過程控制儀表212的氣動控制信號。在另一模式下，即在流體消耗測量模式下，電子檢測控制器211操作流體控制系統(tǒng)，以將過程控制儀表212與控制閥組件214斷開連接，并且，電子檢測控制器211通過流體控制系統(tǒng)230對過程控制裝置214進(jìn)行控制， 以隔離過程控制儀表212，從而確定流體消耗。另外，電子檢測控制器211可利用來自流體控制系統(tǒng)的壓力傳送器226、266、276的信號,從而表征過程控制系統(tǒng)的正常操作模式以用于診斷目的，或在診斷模式下確定檢測系統(tǒng)內(nèi)的問題。
轉(zhuǎn)向圖4中的流程圖，此流程圖中描述的邏輯說明了，流體消耗測量系統(tǒng)210如何與用作節(jié)流裝置的過程控制儀表212結(jié)合使用以進(jìn)行流體消耗測量。在測量開始時，第一、 第二、第四、第五和第六電磁閥238、244、205、208、206被激活，而第三電磁閥204關(guān)斷，以將正常儀表流體供應(yīng)218通過電流一壓力轉(zhuǎn)換器209路由到第二電磁閥244。當(dāng)流體檢測消耗系統(tǒng)210與節(jié)流型或連續(xù)輸出的過程控制儀表一起使用時，電流一壓力轉(zhuǎn)換器209將基本連續(xù)的控制信號提供到過程控制裝置214，以通過模擬過程控制儀表212的輸出而復(fù)制過程控制系統(tǒng)的正常操作模式。應(yīng)理解的是，流體控制系統(tǒng)230的第五電磁閥205在操作過程中阻止I/P212的出口通過第三電磁閥204，從而引導(dǎo)流體流動通過電流一壓力回路來致動控制閥組件214。從而，通過如前所述地操作流體控制系統(tǒng)230，流體消耗測量系統(tǒng)210 具有通向過程控制儀表212和隔離的過程控制裝置214的流體源，從而允許對于在過程控制系統(tǒng)的正常操作過程中由過程控制儀表212消耗的流體進(jìn)行精確區(qū)分。
繼續(xù)圖4，消耗測量的下一步驟需要通過第一壓力傳送器226和溫度傳送器280 檢測初始的罐壓力和溫度，并將其發(fā)送到電子檢測控制器211?？捎涗洺跏嫉墓迚毫蜏囟葦?shù)據(jù)，例如通過將數(shù)據(jù)存儲在與電子檢測控制器211中的處理器關(guān)聯(lián)的存儲器中進(jìn)行記錄。流體消耗測量的開始時間也被記錄，例如通過將流體消耗測量開始的時間和數(shù)據(jù)也存儲在與所述處理器關(guān)聯(lián)的存儲器中進(jìn)行記錄。
隨著消耗測量繼續(xù)操作，來自過程控制儀表212的輸出信號由第二壓力傳送器 276檢測測并被發(fā)送到電子檢測控制器211。另外，第三壓力傳送器266檢測第二電磁閥244的出口處的流體壓力，并將與此壓力所對應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到電子檢測控制器211。本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到的是，圖4中描述的條件檢驗(yàn)和迭代循環(huán)顯示，電子檢測控制器在流體消耗測量過程中正在執(zhí)行過程控制裝置214的閉環(huán)控制，其中過程控制儀表212不再與過程控制裝置214直接連通。也就是說，電子檢測控制器211以閉環(huán)方式重復(fù)比較從第二壓力傳送器276接收的數(shù)據(jù)和從第三壓力傳送器266接收的數(shù)據(jù)，以控制消耗測量。
例如，為了在消耗測量過程中保持對過程控制裝置214的控制，電子檢測控制器 211確定在由第二壓力傳送器276檢測到的壓力(即，在過程控制儀表212的輸出處的流體壓力)與由第三壓力傳送器266檢測到的壓力(即，在第二電磁閥244的出口處的流體壓力)之間是否存在差異，是否應(yīng)對通過電流一壓力轉(zhuǎn)換器209供應(yīng)的氣動控制信號進(jìn)行校正或調(diào)節(jié)。從而，如果檢測到差異或誤差，則電子檢測控制器211調(diào)節(jié)被發(fā)送至電流一壓力轉(zhuǎn)換器212的電信號，從而在測量過程控制儀表212的消耗同時保持閥216的操作。在下一步驟，電子檢測控制器211進(jìn)行檢查，以確定電子檢測控制器211的預(yù)定時間是否已經(jīng)期滿，以指示消耗測量是否仍在進(jìn)行(即，檢測狀態(tài)為“on”)。如果檢測仍在執(zhí)行，則處理器再次比較從第二傳送器266和第三壓力傳送器276接收的數(shù)據(jù)，以繼續(xù)控制所述過程。這種操作繼續(xù)進(jìn)行，直到預(yù)定時間期滿，則電子檢測控制器211完成消耗測量。
當(dāng)電子檢測控制器211確定了檢測完成(即，檢測狀態(tài)為“off”)時，所有電磁閥 238、244、204、205、206和208關(guān)斷。這一操作將正常儀表供應(yīng)218設(shè)置為與過程控制儀表 212直接連通，并且，過程控制儀表212的輸出直接連接到過程控制裝置214。這些連接使過程控制系統(tǒng)設(shè)置為處于正常操作模式，并且，流體消耗測量系統(tǒng)210與過程控制回路有效斷開連接。為了完成消耗測量，第一壓力傳送器226檢測最終的罐壓力，溫度傳送器280 檢測最終的罐溫度，并發(fā)送這兩個測量值并將其與檢測的結(jié)束時間一起由電子檢測控制器 211記錄。
當(dāng)完成檢測時，根據(jù)初始和最終的罐壓力、檢測經(jīng)歷的時間、以及基于消耗測量過程中所收集供應(yīng)氣體的溫度的另外校正，電子檢測控制器211計(jì)算過程控制儀表212的流體消耗。為了提高測量精確度，消耗計(jì)算考慮到了處于過程控制儀表212的輸出、第二壓力傳送器276、電磁閥244、以及連接在其間的導(dǎo)管或管路之間的氣體量。預(yù)定的且基本恒定的電磁閥通路、管路、和壓力傳送器通路的體積，通過算術(shù)減法從消耗計(jì)算中去除。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的是，在消耗測量過程中，電磁閥244被激活以關(guān)閉過程控制儀表 212與致動器228之間的流體通路，并有效“滑封”所述連接，因而不需要計(jì)算致動器在測量過程中的即時體積，從而確定在閥216的實(shí)際操作過程中過程控制儀表212消耗的氣體量。
應(yīng)進(jìn)一步認(rèn)識到的是，在同時進(jìn)行的操作診斷模式中，第二壓力傳送器276和/或第三壓力傳送器266可用于指示檢測系統(tǒng)210的性能。例如，來自第三壓力傳送器266的信號可用作錯誤信號，以指示流體消耗測量系統(tǒng)210的任何氣動儀表的阻塞或故障。此外， 來自第二壓力傳送器276的信號可獨(dú)立使用，或結(jié)合來自第三壓力傳送器266的信號使用而作為錯誤信號。獨(dú)立信號的示例性使用可包括通過基于時間的測量處理所述信號，以指示被檢測的過程控制儀表212的錯誤狀態(tài)。來自第二壓力傳送器276的信號也可結(jié)合來自第三壓力傳送器266的信號使用，從而由于流體消耗測量系統(tǒng)210內(nèi)的兩個壓力傳送器之間的流動路徑的分離所致的流體消耗測量系統(tǒng)210內(nèi)的故障隔離。最重要的是，連續(xù)監(jiān)測壓力傳送器226、266和276的壓力信號以及電磁閥238、244、204、205、206和208的默認(rèn)狀態(tài)，這允許電子檢測控制器211在檢測系統(tǒng)故障的情況下中止消耗測量，并使過程控制回路返回至正常操作模式，而不中斷過程控制系統(tǒng)操作。
轉(zhuǎn)向圖5并參見圖3，其中例示了用于測量具有離散(S卩“開”或“關(guān)”)輸出的過程控制儀表的流體消耗的控制邏輯。在第一步驟，流體控制系統(tǒng)230的第一電磁閥238和第二電磁閥244被激活，而其余的電磁閥204、205、206和208關(guān)斷，從而將電流一壓力裝置210 從流體路徑中移除，由此專門將儀表流體供應(yīng)210引導(dǎo)至第三電磁閥204的入口。應(yīng)理解的是，在具有離散輸出的過程控制儀表的消耗測量過程中，過程控制裝置214通過間歇連接到供應(yīng)氣體而進(jìn)行控制。
在檢測開始時，初始罐壓力數(shù)據(jù)、初始罐溫度數(shù)據(jù)、初始或開始時間被發(fā)送到電子檢測控制器211。另外，循環(huán)計(jì)數(shù)器可在電子檢測控制器211內(nèi)的控制回路中實(shí)現(xiàn)?？衫斫獾氖?，循環(huán)計(jì)數(shù)器可指示氣動控制儀表的循環(huán)數(shù)，例如在包括液位控制器的過程控制系統(tǒng)中的“泄放”循環(huán)總數(shù)(例如，當(dāng)流體從液位受控的罐中排出時)，在流體消耗測量操作過程中執(zhí)行。此數(shù)據(jù)將允許檢測操作者標(biāo)準(zhǔn)化在檢測過程中的流體消耗計(jì)算，這可用于比較不同類型的氣動控制裝置的消耗數(shù)據(jù)(即，確定每一泄放循環(huán)所消耗的流體量)。因此，循環(huán)計(jì)數(shù)器在每次檢測開始時歸零(即，設(shè)置為零)。
緊接著，對應(yīng)于過程控制儀表212的出口處流體壓力、由第二壓力傳送器276檢測、并發(fā)送到電子檢測控制器211的數(shù)據(jù)，與對應(yīng)于例如16psi之類的預(yù)定控制壓力的值相比。為了在檢測過程中保持對過程控制系統(tǒng)的控制，電子檢測控制器211進(jìn)行條件檢驗(yàn)，以確定過程控制儀表211出口處的流體壓力是否已偏離預(yù)定壓力。例如，如果檢測到的壓力低于閾值，則第三電磁閥204被激活以預(yù)定時間段，例如2. I秒，從而向致動器228供應(yīng)致動器壓力來移動閥控制元件(未示出)。預(yù)定壓力例如為16psig，預(yù)定時間段或停留時間優(yōu)選地被選擇為，模擬如前所述的由電子控制器211表征的過程控制儀表211的正常操作。 在下一步驟，循環(huán)計(jì)數(shù)逐次遞增。處理器然后進(jìn)行檢查，以確認(rèn)消耗測量是否仍在進(jìn)行，如果檢測仍在進(jìn)行，則電子檢測控制器211繼續(xù)進(jìn)行控制回路，即重復(fù)比較由第二壓力傳送器276發(fā)送的且對應(yīng)于過程控制儀表211出口處的流體壓力的數(shù)據(jù)與預(yù)定壓力，并發(fā)出壓力信號命令以保持控制，直到檢測完成。
當(dāng)消耗測量結(jié)束時，所有電磁閥238、244、204、205、206和208關(guān)斷，以返回到過程控制系統(tǒng)的正常操作，其中，過程控制儀表212直接連接到過程控制裝置212，儀表供應(yīng)218 連接到過程控制系統(tǒng)。最終的罐壓力、最終的罐溫度、循環(huán)計(jì)數(shù)、以及消耗測量的結(jié)束時間， 由電子檢測控制器211記錄。然后，電子檢測控制器211利用初始的和最終的罐壓力、檢測的經(jīng)歷時間和溫度數(shù)據(jù)，來計(jì)算過程控制儀表212的流體消耗。例如，在過程控制系統(tǒng)的正常操作的預(yù)定時間段之后，罐222的最終測得壓力從罐222的初始壓力中減去，以確定罐 222內(nèi)的壓力降低。應(yīng)理解的是，在在固定時間段上的壓力降低，與從罐中耗費(fèi)的或在過程控制裝置的操作過程中消耗的總流體基本成比例。記錄的溫度數(shù)據(jù)用于根據(jù)之前的消耗計(jì)算調(diào)節(jié)壓力測量值。隨后，電子檢測控制器211內(nèi)的處理器可計(jì)算總流體消耗，計(jì)算檢測經(jīng)歷時間，并提供可用形式的數(shù)據(jù)，例如，以檢測報(bào)告形式的數(shù)據(jù)。
由于流體測量基于罐222內(nèi)的壓力損耗，因此，將獲取過程控制系統(tǒng)210內(nèi)的任何滲漏?？紤]到控制閥216中的滲漏以及過程控制系統(tǒng)210內(nèi)的管、管路或其他管道中的滲漏，測得的性能是最壞情況結(jié)果的反映。這樣，優(yōu)選的是，測量控制儀表212的排放，其中，在排放測量中將檢測不到任何系統(tǒng)滲漏。如前所述，通過操作圖3的流體消耗測量系統(tǒng)210 的實(shí)施例中的不同電磁閥，可測量在控制回路內(nèi)的具體氣動裝置的消耗。另外，電磁閥的交替操作順序可提供整個控制回路的消耗測量。圖6用于例示圖3所示的流體消耗測量系統(tǒng)的操作中由電子檢測控制器211所利用的操作邏輯，用于測量過程控制儀表212和過程控制裝置214的總消耗。
相應(yīng)地，在總流體消耗測量開始時，第一電磁閥238被激活，而其余電磁閥244、 204、205、206和208關(guān)斷，這樣，在模擬正常操作模式(即，來自氣動控制儀表212的輸出與致動器228直接流體連通)的檢測模式中，將來自供應(yīng)罐222的流體壓力通過過程控制儀表 212引導(dǎo)到過程控制裝置214。至少一個初始罐壓力讀數(shù)由第一壓力傳送器226發(fā)送到電子檢測控制器211。溫度傳送器280檢測罐222內(nèi)的初始溫度，并且，此初始溫度數(shù)據(jù)也發(fā)送到處理器。初始的罐壓力和溫度數(shù)據(jù)被記錄，例如通過將此數(shù)據(jù)存儲在與處理器相關(guān)的存儲器中進(jìn)行記錄。流體消耗測量的經(jīng)歷時間也記錄在與處理器相關(guān)的存儲器中。最后， 所有電磁閥238、244、204、205、206和208關(guān)斷，從而使過程控制系統(tǒng)返回到正常操作模式。
最終的罐壓力讀數(shù)如前所述地通過第一壓力傳送器226發(fā)送到電子檢測控制器 211。此外，來自溫度傳送器280的最終測量值發(fā)送到電子檢測控制器211。最終的罐壓力、 溫度數(shù)據(jù)、總流體消耗測量的經(jīng)歷時間，通過將數(shù)據(jù)存儲在與處理器相關(guān)的存儲器中再次記錄。如前所述，相對于總消耗測量時間的壓力變化，考慮到溫度數(shù)據(jù)，提供了由氣動控制儀表212和控制閥組件214消耗的總供應(yīng)氣體的測量。
可進(jìn)一步認(rèn)識到的是，流體消耗測量系統(tǒng)210可完全或基本上獨(dú)立。諸如控制閥 216和致動器228之類的控制閥組件214、過程控制儀表212和儀表流體供應(yīng)218均可為固定的，而流體消耗測量系統(tǒng)210可為移動檢測系統(tǒng)。也就是說，流體消耗測量系統(tǒng)210可封裝在緊湊便攜式裝置中，該裝置可易于運(yùn)輸?shù)竭^程控制系統(tǒng)的地點(diǎn)，例如，過程控制工廠內(nèi)的適合地點(diǎn)或具體位置。為了便于流體消耗測量系統(tǒng)的運(yùn)輸，這樣的設(shè)備可配置在移動拖車、集裝架或滑行裝置(未示出)上。在移動應(yīng)用中，受控流體供應(yīng)源220和流體受控系統(tǒng) 230可被封裝在緊湊便攜式裝置中，該裝置可易于運(yùn)輸?shù)竭^程控制系統(tǒng)的地點(diǎn)，并通過發(fā)電機(jī)或其他可替代電源提供動力，從而操作壓縮機(jī)(未示出)，以填充罐222或?qū)τ糜跒橄到y(tǒng)的電子裝置提供動力的一個或多個電池再充電，和/或?yàn)殡姶砰y238、244、204、205、206和208 提供動力?？商娲?，罐222可通過具有動力的壓縮機(jī)(例如由汽油發(fā)電機(jī)提供動力)填充以壓縮空氣。
在此公開的不同實(shí)施例并不僅限于測量具有控制器和控制閥的過程控制系統(tǒng)的流體消耗或排放。在此公開的系統(tǒng)和方法可用于測量多種流體操作的現(xiàn)場設(shè)備的流體消耗。例如，除了控制器以外，在此描述的系統(tǒng)和方法可用于測量氣動操作的泵、轉(zhuǎn)換器、開關(guān)等的氣體消耗。
通過本公開所構(gòu)想的系統(tǒng)和方法也可被設(shè)置為同時測量多個裝置的消耗。例如， 多個罐或其他容器可設(shè)置用于過程控制系統(tǒng)中的每一裝置，以在正常操作過程中測量單獨(dú)的流體消耗。用于多個裝置的流體消耗測量系統(tǒng)可證實(shí)特別有利。例如，通過監(jiān)測在不同操作模式下或在不同調(diào)整參數(shù)下的每一個裝置的受控流體供應(yīng)源的相對消耗，可確定整個過程的消耗。這樣流體消耗測量系統(tǒng)的實(shí)施可提供數(shù)據(jù)，以允許過程控制回路調(diào)整，從而最小化過程控制系統(tǒng)內(nèi)的氣體消耗。
具體而言，圖7和圖8例示了這樣的系統(tǒng)，并描述了精確測量過程控制系統(tǒng)的所有氣動裝置的單獨(dú)流體消耗的控制邏輯，其中過程控制系統(tǒng)包括控制閥組件314和“開一關(guān)” 過程控制裝置312。在圖7中，流體消耗測量系統(tǒng)310顯示為包括通過兩個罐322A、322B供應(yīng)的兩個受控流體供應(yīng)源320A、320B。在本實(shí)施例中，受控流體供應(yīng)源320A、320B的出口壓力由分別通過串聯(lián)連接到罐322A、322B的輸出處的無流失可調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器332A、332B單獨(dú)控制。如前所述，壓力調(diào)節(jié)器332A、332B確保輸出壓力基本等于在通常用于將供應(yīng)氣體提供到過程控制回路的供應(yīng)氣體調(diào)節(jié)器331處的儀表供應(yīng)氣體318的壓力。
本實(shí)施例還包括與每一受控流體供應(yīng)源320A、320B直接連通的壓力傳送器326A、 326B和溫度傳送器380A、380B，用于如前所述地記錄檢測參數(shù)，從而計(jì)算正常操作模式中所消耗的流體。另外，諸如具有雙入口的三端口閥之類的兩個供應(yīng)電磁閥338A、338B將每一受控流體供應(yīng)源320A、320B和儀表流體供應(yīng)318設(shè)置為與過程控制裝置312和控制閥組件314分別選擇性連通，從而控制通向過程控制系統(tǒng)中的每一部件的流體供應(yīng)源。
第三電磁閥344為另一三端口三通閥，其入口被設(shè)置為與過程控制儀表312的出口流體連通，以將氣動出口信號從過程控制儀表312引導(dǎo)到過程控制裝置314。在流體消耗測量過程中，第三電磁閥344將過程控制儀表312輸出信號與過程控制裝置314斷開連接。從而，當(dāng)?shù)谌姶砰y344被激活時，其從使流體由過程控制儀表312的出口供應(yīng)到控制閥組件314的位置，切換到使流體由第二備用流體供應(yīng)320B間接供應(yīng)到控制閥組件314的位置。
如前所述，電子檢測控制器311記錄在正常操作模式中來自壓力傳送器376的輸出信號，并通過其余流體控制系統(tǒng)330控制通向致動器的供應(yīng)壓力(這將在下文中更詳細(xì)地描述)，以模擬在檢測過程中過程控制回路的正常操作。在流體消耗測量系統(tǒng)失效的情況下，整個流體控制系統(tǒng)將恢復(fù)默認(rèn)模式，其中，所有電磁閥呈現(xiàn)關(guān)斷狀態(tài)，以將儀表流體供應(yīng)318和過程控制儀表312設(shè)置為與過程控制裝置314直接連通，以進(jìn)行正常操作。如圖7 中所示，電子檢測控制器311可操作地連接到壓力傳送器326、366、376，電磁閥338A、338B、 304,344,以及溫度傳送器380A、380B，以操作流體消耗測量系統(tǒng)310。
類似于如上所述，電子檢測控制器311可提供多種操作模式。例如，在正常操作模式下，過程控制儀表312將氣動控制信號直接提供到控制閥組件314。在檢測模式下，電子檢測控制器311可通過壓力傳送器376檢測來自過程控制儀表312的控制信號，并將此氣動控制信號通過獨(dú)立于過程控制儀表312的流動路徑供應(yīng)到過程控制裝置。電子檢測控制器311可利用來自多個壓力傳送器326、366、376的信號,來表征過程控制系統(tǒng)的正常操作模式，或用于診斷目的而確定檢測系統(tǒng)內(nèi)的故障。例如，在正常操作模式中，提供到過程控制儀表312的具體控制信號將具體氣動輸出信號提供到過程控制裝置314。此數(shù)據(jù)可記錄， 并用于最優(yōu)調(diào)整用于流體供應(yīng)消耗的過程控制回路。可替代地，從期望值的偏離可指示過程控制系統(tǒng)或流體消耗測量系統(tǒng)310的故障。
轉(zhuǎn)向圖8，其中例示了流體消耗測量系統(tǒng)310的控制邏輯，其用于測量過程控制系統(tǒng)的流體消耗，其中過程控制系統(tǒng)包括控制閥組件314和具有離散(即“開”和“關(guān)”)輸出的過程控制裝置312。在第一步驟，供應(yīng)電磁閥338A、338B和出口電磁閥344被激活，而控制電磁閥304關(guān)斷，從而將受控流體供應(yīng)源320A、320B分別引導(dǎo)至過程控制裝置312和控制閥組件314。
來自壓力傳送器326A、326B的初始罐壓力數(shù)據(jù)、通過溫度傳送器380A、380B檢測的初始罐溫度數(shù)據(jù)、和消耗測量的開始時間，均如前所述地由電子檢測控制器311記錄。再次地，循環(huán)計(jì)數(shù)器可在電子檢測控制器311內(nèi)實(shí)現(xiàn)，以對檢測過程中“泄放”循環(huán)的總數(shù)計(jì)數(shù)。該計(jì)數(shù)器在檢測開始時通?！皻w零”，并隨著每次檢測循環(huán)而遞增，直到檢測完成。
流體消耗測量以基本類似于圖2和圖4中所述用于“開一關(guān)”過程控制儀表的實(shí)施例的方式開始。也就是說，在電子檢測控制器311的控制下，由裝置壓力傳送器366檢測的控制壓力在預(yù)定時間段中與預(yù)定壓力閾值(即16psig)相比。如果已經(jīng)超過所述閾值，則不采取控制動作，循環(huán)計(jì)器數(shù)遞增，且檢測繼續(xù)進(jìn)行。如果輸出壓力低于所述閾值，則裝置電磁閥304被激活，來自裝置受控流體供應(yīng)源320B的流體供應(yīng)預(yù)定時間段，以進(jìn)行調(diào)節(jié)或采取校正措施。隨著檢測繼續(xù)進(jìn)行，電子檢測控制器311根據(jù)需要通過流體控制系統(tǒng)330進(jìn)行重復(fù)的壓力信號校正，以通過來自第二備用供應(yīng)320B的獨(dú)立供應(yīng)來控制所述控制閥組件。
這過程繼續(xù)，直到消耗測量完成。當(dāng)消耗測量結(jié)束時，所有電磁閥338A、338B、344 和304關(guān)斷。記錄最終的罐壓力和最終的罐溫度，并且記錄消耗測量結(jié)束時間。再次地，記錄計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)或累積值。然后，電子檢測控制器311利用最初的和最終的罐壓力以及溫度數(shù)據(jù)來計(jì)算過程控制儀表302和控制閥組件314的流體消耗，如前所述。在此公開的不同實(shí)施例并不僅限于測量具有控制器和控制閥的過程控制系統(tǒng)的流體消耗或排放。在此公開的系統(tǒng)和方法可用于測量多個流體操作的現(xiàn)場設(shè)備的流體消耗。例如，除了控制器以外，在此描述的系統(tǒng)和方法可用于測量氣動操作的泵、轉(zhuǎn)換器、開關(guān)等的氣體消耗。
轉(zhuǎn)向圖9，通過本公開所構(gòu)想的另一實(shí)施例例示了流體消耗測量系統(tǒng)410，其可適用于測量諸如甘醇泵之類的氣動控制裝置412的流體消耗。在本實(shí)施例中，諸如罐422之類的受控流體供應(yīng)源420被設(shè)置為通過流體控制系統(tǒng)430與氣動控制裝置412選擇性地連通，其中流體控制系統(tǒng)430包括如前所述類型的單獨(dú)的三端口、三通電磁閥438。電磁閥438 可如前所述地通過手動開關(guān)激活，或連接到電子檢測控制器(未示出)。這種流體消耗測量系統(tǒng)的簡化形式，提供了如前所述的在受控流體供應(yīng)源420的輸出處串聯(lián)的可調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器432，用于調(diào)整受控流體供應(yīng)源的下游壓力，以匹配來自儀表供應(yīng)調(diào)節(jié)器431的儀表流體供應(yīng)418的調(diào)整后壓力。另外，傳統(tǒng)的壓力和溫度傳送器426和480連接到受控流體供應(yīng)源，以記錄所必需的檢測參數(shù)，從而在消耗測量結(jié)束時計(jì)算罐422中流體剩余量。
如在圖10的流程圖的控制邏輯中所示，當(dāng)消耗測量初始時，電磁閥438激活，以將通向氣動裝置412的流體源從儀表流體供應(yīng)418切換到受控流體供應(yīng)源420。壓力傳送器 426設(shè)置在受控流體供應(yīng)源420的出口處，并檢測和發(fā)送在罐422內(nèi)的初始流體壓力，溫度傳送器480在檢測開始時檢測在罐422內(nèi)的初始溫度。
初始溫度和初始壓力數(shù)據(jù)發(fā)送到作為電子檢測控制器一部分的處理器(未示出)， 并被記錄，例如通過將該數(shù)據(jù)存儲在與電子檢測控制器相關(guān)的存儲器中進(jìn)行記錄。還記錄流體消耗測量的開始時間，例如通過將檢測開始的日期和時間存儲在與電子檢測控制器相關(guān)的存儲器中進(jìn)行記錄。
通過在正常操作模式下操作的氣動裝置412，消耗測量允許進(jìn)行所希望的時間段。 在消耗測量結(jié)束時，電磁閥438關(guān)斷，由此將通向氣動裝置412的流體源從受控流體供應(yīng)源 420切換回到儀表流體供應(yīng)418。通過壓力傳送器426和溫度傳送器480收集的最終的壓力和溫度數(shù)據(jù)可發(fā)送到處理器?？捎涗涀罱K的壓力和溫度數(shù)據(jù)以及消耗測量的結(jié)束時間， 例如通過存儲在與電子檢測控制器相關(guān)的存儲器中進(jìn)行記錄。利用初始的和最終的流體測量值以及檢測的經(jīng)歷時間，氣動裝置的流體消耗可被計(jì)算出，并以諸如檢測報(bào)告形式之類的可用形式提供。
用于確定受控流體供應(yīng)源的罐或其他容器內(nèi)的流體量的可替代方法，也被視為在本公開的范圍內(nèi)。例如，共同未決的美國專利申請10/545，117已經(jīng)受讓給本公開的受讓人費(fèi)舍爾控制產(chǎn)品有限公司，該申請通過引用在此并入本文(從而使其不再通過引用包含其他專利申請)，其中公開了一種系統(tǒng)和方法，用于根據(jù)將容器內(nèi)的壓力驅(qū)動至預(yù)定壓力所需時間來確定容器內(nèi)流體量。
在上述專利申請中公開的系統(tǒng)和方法可相對于在此描述的其他方法結(jié)合、替代或補(bǔ)充使用，以確定在預(yù)定時間段中消耗的替代流體量，從而得出控制器和/或整個過程控制系統(tǒng)的流體消耗。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的是，過程控制裝置包括，但不僅限于， 諸如液位控制器或位置控制器之類的控制器，而且還可包括任何其他氣動儀表，例如，泵、 體積放大器、轉(zhuǎn)換器或開關(guān)。
在不背離本公開的精神和范圍的情況下，對于在此描述的系統(tǒng)和方法可進(jìn)行各種修改和添加。因此，以上描述僅用于示例，而不是以另外的方式限制所附權(quán)利要求書的范 圍。
權(quán)利要求
1.一種用于確定操作過程控制系統(tǒng)所消耗的流體量的系統(tǒng)，包括流體控制系統(tǒng)，其可操作地連接到所述過程控制系統(tǒng)；以及受控流體供應(yīng)源，其可操作地連接到所述流體控制系統(tǒng)，其中，所述流體控制系統(tǒng)將來自所述受控流體供應(yīng)源的流體引導(dǎo)至所述過程控制系統(tǒng)，以確定所述過程控制系統(tǒng)在正常操作模式下消耗的流體量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述消耗的流體量與所述受控流體供應(yīng)源內(nèi)的流體的絕對測量或差動測量中的一個成比例。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述流體控制系統(tǒng)至少包括電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述流體控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個電磁閥和至少一個壓力傳送器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述流體控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個可調(diào)節(jié)限制器和至少一個止回閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述流體控制系統(tǒng)可操作地連接到通信控制裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述通信控制裝置包括電子控制器，所述電子控制器進(jìn)一步至少包括處理器、存儲器和分立控制電路。
8 一種用于測量操作流體消耗系統(tǒng)的部件所需的流體消耗的方法，其中操作流體從具有一定量流體的容器供應(yīng)到所述流體消耗系統(tǒng)，所述方法包括確定所述容器內(nèi)操作流體的第一壓力；操作所述流體消耗系統(tǒng)以預(yù)定時間長度；在所述預(yù)定時間長度之后，確定所述容器內(nèi)供應(yīng)氣體的第二壓力；計(jì)算所述第一壓力與所述第二壓力之差；測量致動所述部件所消耗的氣體量。
9.一種用于測量多個控制系統(tǒng)中的多個過程控制裝置的供應(yīng)流體消耗的系統(tǒng)，包括 多個流體源，所述流體源中的每一個具有恒定體積；壓力傳送器，其與所述流體源的每一個的出口關(guān)聯(lián)；多個第一電磁閥，所述第一電磁閥中的每一個與所述流體源中的一個流體連通，并適于選擇性地允許在所述流體源中的所述一個與多個控制系統(tǒng)中的一個的控制器之間的流體連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述多個流體源以線性排列方式設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述多個流體源以陣列方式設(shè)置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述多個流體源相互串聯(lián)連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述多個流體源并聯(lián)連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述多個流體源、所述壓力傳送器和所述多個第一電磁閥被設(shè)置在至少一個可移動支撐平臺上。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于精確測量過程控制系統(tǒng)內(nèi)的具體過程控制裝置所消耗供應(yīng)氣體的系統(tǒng)和方法。通過測量在過程控制系統(tǒng)正常操作模式下過程控制裝置的消耗而得到更高的測量精確度。由一個過程控制裝置消耗的流體量被流體控制系統(tǒng)分離于致動其他過程控制裝置所消耗的供應(yīng)氣體量。通過在其操作過程中測量具有已知量并將供應(yīng)氣體獨(dú)立供應(yīng)到每一部件的容器內(nèi)的流體減少，可確定每一部件所消耗的流體量。
文檔編號G01F1/00GK102928023SQ20121037468
公開日2013年2月13日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者邁克爾·肯·洛弗爾, 卡特·B·卡特賴特 申請人:費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國際有限公司