(57)【要約】  プロセスコントロールシステム内の特定のプロセスコントロールコンポーネントによって消費される供給ガスを正確に測定するためのシステムおよび方法が開示されている。測定精度の向上は、該プロセスコントロールシステムの正常動作モードで該プロセスコントロールコンポーネントの消費を測定することによって導出される。１つのプロセスコントロールコンポーネントによって使用される流体量は流体コントロールシステムによって、他のプロセスコントロールコンポーネントを起動する際に使用される供給ガス量と分離される。各コンポーネントによって使用される流体量は、この動作中に各コンポーネントに供給ガスを独立して供給する既知量を有する容器内の流体の減少を測定することによって判断可能である。【選択図】図１０
2009524052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスコントロールシステムを操作するのに使用される流体の量を判断するためのシステムであって、
前記プロセスコントロールシステムに動作可能に結合されている流体コントロールシステムと、
流体コントロールシステムに動作可能に結合されているコントロール流体供給とを備えており、
前記流体コントロールシステムが流体を前記コントロール流体供給から前記プロセスコントロールシステムに向けて、正常動作モードの前記プロセスコントロールシステム内で使用される流体の量を判断するシステム。
【請求項２】
使用された流体の量が、前記コントロール流体供給内の流体の絶対測定値または差分測定値の一方に比例する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記流体コントロールシステムが少なくとも１つのソレノイドバルブを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記流体コントロールシステムがさらに複数のソレノイドバルブおよび少なくとも１つの圧力送信機を備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記流体コントロールシステムがさらに少なくとも１つの調整制限および少なくとも１つのチェックバルブを備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記流体コントロールシステムが通信コントロールデバイスに動作可能に結合されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記通信コントロールデバイスが、少なくとも１つのプロセッサと、メモリと離散コントロール回路とをさらに備える電子コントローラを備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
コントロールシステムのプロセスコントロールデバイスを操作するのに使用される流体の量を判断するためのプロセスであって、
プロセスコントロール機器および少なくとも１つのプロセスコントロールデバイスを有するコントロールシステムを提供するステップと、
前記プロセスコントロール機器と選択的に連通している流体源を提供するステップと、
前記プロセスコントロール機器からの出口圧力を測定し、かつ前記測定された出口圧力に対応する測定圧力信号を通信するための前記プロセスコントロール機器の出口における圧力を測定する手段を提供するステップと、
前記流体源の初期圧力を判断するステップと、
前記流体を前記プロセスコントロールデバイスに供給するステップと、
前記コントロールシステムを所定の期間操作するステップと、
前記所定の期間後前記流体源からの前記流体の圧力を判断するステップと、
前記所定の期間後の前記流体源からの前記流体の前記圧力と前記初期圧力の差に対応する信号と、前記初期圧力に対応する第１の信号と、前記所定の期間後の前記流体源からの前記流体の前記圧力に対応する第２の信号のうちの少なくとも１つをプロセッサに通信するステップと、
前記圧力送信機信号を前記プロセッサに通信するステップと、
前記所定の期間に前記流体源から除去された前記流体の圧力に対応する値と、前記圧力送信機によって測定された前記コントローラからの前記出口圧力に対応する値の差を算出するステップと、を備えるプロセス。
【請求項９】
前記所定の期間後に前記流体源からの前記流体の量を判断するステップが、前記流体源の出口と連通しているさらなる圧力送信機を提供するステップを含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記プロセスコントロールデバイスに供給された前記流体が、前記プロセス機器に供給された流体とは異なる組成を有する、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記流体が窒素および圧縮空気からなる群のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記プロセス機器に供給された前記流体が天然ガスを含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記プロセス機器に流体を供給するステップが、前記流体を前記プロセスコントロール機器に提供するステップと、前記流体を前記コントローラから前記プロセス機器にさらに提供するステップとを含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記プロセスコントロールデバイスに流体を供給するステップが、前記プロセスコントロール機器の入口と連通している、前記流体とは異なる機器ガスの供給を提供するステップを含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１５】
少なくとも１つの流体コントロールデバイスおよびプロセスコントロール機器を含むプロセスコントロールシステムのコントロールで使用される供給流体の量を測定するためのシステムであって、
第１の流体供給と、
所定の容積および圧力の第２の流体供給と、
前記プロセスコントロールシステムと選択的に流体連通して前記第１または前記第２の流体供給のうちの少なくとも一方を配置する手段と、
前記第１または前記第２の流体供給のうちの少なくとも一方の圧力の変化を測定する手段であって、前記第２の流体供給の圧力の変化が、前記流体コントロールデバイスまたは前記プロセスコントロール機器のうちの少なくとも一方を操作するのに使用される供給流体の量に比例する手段とを備えるシステム。
【請求項１６】
前記プロセスコントロールシステムと選択的に流体連通して前記第１または前記第２の流体供給のうちの少なくとも一方を配置する前記手段が、通信コントロールデバイスに動作可能に結合されている複数のソレノイドバルブを備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記通信コントロールデバイスが、少なくとも１つのプロセッサ、メモリ、離散コントロール回路をさらに備える電子コントローラを備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記電子コントローラが、前記第１または前記第２の流体供給のうちの少なくとも一方の圧力の変化を測定する前記手段と連通している、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
圧力の変化を測定する前記手段が少なくとも１つの圧力送信機を備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの通信コントロールデバイスが圧力スイッチを備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記電子コントローラが、少なくとも１つの正常動作モード、テストモードおよび少なくとも１つの診断モードを含む複数の動作モードを提供する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
コントロールシステムのプロセスコントロールデバイスによって使用される動作流体の量を測定するためのシステムであって、
コントローラおよび少なくとも１つのプロセスコントロールデバイスを含むコントロールシステムと、
前記少なくとも１つのプロセスコントロールデバイスと選択的に連通している前記動作流体の供給と、
前記コントローラへの入口と連通している、所定の圧力のガス量を含有する流体源と、
前記流体源の出口と連通している第１の圧力送信機と、
前記コントローラの出口と連通している第２の圧力送信機とを備えるシステム。
【請求項２３】
前記コントローラによって使用される前記動作流体の量を判断するためのプロセッサをさらに備えており、前記プロセッサが、
前記動作流体の前記所定の圧力に対応する信号を受信するステップと、
前記第１の圧力送信機から前記動作流体の圧力に対応する第１の圧力送信機信号を受信するステップと、
前記第２の圧力送信機から前記動作流体の圧力に対応する第２の圧力送信機信号を受信するステップと、
前記第１の圧力送信機信号に対応する第１の値と前記第２の圧力送信機信号に対応する第２の値の差を、前記動作流体の前記所定の圧力に対応する初期値と前記第１の値の差から減算するステップとを備える請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記コントローラの上流にあり、かつ前記流体源および前記動作流体供給と交互に連通している第１の選択起動ソレノイドと、
前記動作流体供給の下流にあり、かつ前記第１のソレノイドの下流にある第２の選択起動ソレノイドと、
前記プロセスコントロールデバイスの上流にあり、かつ前記コントローラの前記出口および前記第２のソレノイドと交互に連通している第３の選択起動ソレノイドとをさらに備える、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１のソレノイドにエネルギー付与して、前記第２および第３のソレノイドのエネルギー付与を解除すると、前記プロセスコントロールデバイスに供給された全動作流体が前記流体源から出てくる、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
モバイルステーションを備える、コントロールプロセスのプロセスコントロールデバイスによる動作流体の消費を測定するためのシステムであって、
前記モバイルステーションが
一定容積を有する流体源と、
初期圧力の動作流体で前記流体源を充填するように動作可能な圧縮器と、
前記モバイルステーションが用いられるコントロールシステムのコントローラの入口と選択的に係合するための接続と、
前記モバイルステーションが用いられるコントローラの出口と選択的に係合するための圧力送信機と、
前記コントロールプロセスのコントローラと流体連通して前記流体源を選択的に配置するための少なくとも１つのソレノイドバルブとを含むシステム。
【請求項２７】
多量の流体を有する容器から動作流体が供給される流体消費システムのコンポーネントを操作するのに必要な流体消費を測定するための方法であって、
前記容器内の動作流体の第１の圧力を判断するステップと、
前記流体消費システムを所定の期間操作するステップと、
前記所定の期間後の前記容器内の供給ガスの第２の圧力を判断するステップと、
前記第１の圧力と前記第２の圧力の差を算出するステップと、
前記コンポーネントを起動するのに消費されるガス量を測定するステップとを備える方法。
【請求項２８】
複数のコントロールシステムにおける複数のプロセスコントロールデバイスによる流体供給の消費を測定するためのシステムであって、
各々が一定容積を有する複数の流体源と、
前記流体源の各々の出口と関連した圧力送信機と、
各々が前記流体源のうちの１つと流体連通しており、かつ前記流体源のうちの前記１つと複数のコントロールシステムのうちの１つのコントローラの間の流体連通を選択的に可能にするように適合されている複数の第１のソレノイドバルブとを備えるシステム。
【請求項２９】
前記複数の流体源が線形配列で配置される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記複数の流体源がアレイに配置される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記複数の流体源が相互に直列に接続される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記複数の流体源が並列に接続される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記複数の流体源、前記圧力送信機および前記複数の第１のソレノイドバルブが少なくとも１つのモバイルサポートプラットフォームに提供される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
少なくとも１つの初期流体圧力値と、一定容積を有する流体源の出口と関連した圧力送信機から通信された最終流体圧力値とを受信するように適合された電子テストコントローラであって、前記初期流体圧力がテストの開始時の前記流体源内の流体圧力に対応し、前記最終流体圧力が前記テストの終了時の前記流体源内の流体圧力に対応する電子テストコントローラと、
前記初期圧力値を記憶するための前記電子テストコントローラと関連した書き込みメモリと、
前記電子テストコントローラと関連したプロセッサとを備えているプロセスコントロールデバイスの流体消費をテストするためのシステムであって、
前記電子テストコントローラが、前記流体源と流体連通している少なくとも１つの第１のソレノイドバルブに選択的にエネルギー付与するように適合されており、前記第１のソレノイドバルブのエネルギー付与時に前記流体源とコントロールシステムのレベルコントローラ間の流体連通を可能にするシステム。
【請求項３５】
前記電子テストコントローラがさらに、それぞれ前記テストの開始および終了時の前記流体源内の流体の温度に対応する初期および最終温度値を受信するように適合されており、また前記プロセッサが、前記初期および最終の圧力値と初期および最終の温度値とに基づいて前記テストの終了時に前記流体源から消費された流体量を算出するように適合されている、請求項３４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、プロセスコントロール機器による流体消費の測定に関し、より具体的には、コントロールシステム内の特定のプロセス機器、またはプロセスコントロールループ全体によって使用される供給流体量の判断に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセスコントロールシステムは通常、圧縮空気やガスなどの流体供給を使用して、プロセスコントロールシステム内の空気圧プロセスコントロールコンポーネントを操作する。遠隔位置で動作するプロセスコントロールシステムはまた、プロセス媒体を使用して空気圧機器などのコンポーネントやコントロールバルブアクチュエータなどの空気圧デバイスを操作するものとして知られている。空気圧供給流体は動作中に消費される（つまり、供給ガスの一部が動作中に排出され、捕捉やリサイクルされない）。制御されているプロセスに応じて、この供給ガスの排出は特定の例においては問題があり、かつ高価である場合がある。例えば、天然ガス産業において、一部の空気圧機器は、空気圧供給源として天然ガスを使用して動作する。従って、天然ガスのような高価な流体の損失はかなりの経済的モチベーションをオペレータにもたらす可能性があり、漏洩を検出および正確に測定し、また可能ならば、天然ガスの消費や漏洩を制限する。天然ガス漏洩の環境的影響、および天然ガスの消費や放出レベルの制限超過に対する潜在的な規制上のペナルティは、これらの放出を測定および制限するさらなる動機付けをもたらす。さらに、オペレータは、機器の動作中の流体消費をさらに最適化するために、消費される天然ガスの量を測定して、鉱業権の収支を定量化したり、プロセスコントロール機器のチューニングを容易にしたりしようと試みる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プロセスコントロールシステムを操作するのに使用される供給流体やガスの総量は２つの個別カテゴリ、すなわち、コントロールバルブなどの空気圧コントロールデバイスを操作するのに必要な供給流体と、空気圧コントロール機器を操作するのに消費または使用される供給流体に分割可能である。例えば、コントロールバルブおよびレベルコントローラを備えるプロセスコントロールシステムにおいては、コントロールバルブを起動または移動させるのに使用される多量の供給ガスと、空気圧信号を生成してコントロールバルブを起動させるためのレベルコントローラの動作中に消費される多量の供給ガスがある。通常、これら２つの値は明確には識別できず、それゆえプロセスコントロールシステムの供給ガス消費は概算される。従って、従来の方法は、システムにおける特定のデバイスの供給ガス消費総量の正確な推定を提供することはない。
【０００４】
プロセスコントロールシステム内の供給ガス消費を測定するための従来の方法の１つは、流量計を介して空気圧機器の排出ガスをルーティングさせることである。この従来の流量測定技術は、従来の流量計の帯域幅や応答時間は極めて低速で流れのずれを記録できないため、排出流が断続的または散発的である場合は極めて不正確であるおそれがある。加えて、排出ガスは、空気圧機器によって使用される供給流体量と、バルブを操作するのに使用される供給ガス量とを含んでいるので、２つの量の区別を極めて困難にする。従って、プロセスコントロールシステム内の特定のプロセスコントロール機器や他のデバイスの供給ガス消費を正確に測定するための確実なシステムおよび方法があることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
プロセスコントロールシステム内の特定のプロセスコントロールコンポーネントによって消費される供給ガスを正確に測定するためのシステムおよび方法が開示されている。測定精度の向上は、該プロセスコントロールシステムの正常動作モードで該プロセスコントロールコンポーネントの消費を測定することから導出される。１つのプロセスコントロールコンポーネントによって使用される流体量は、他のプロセスコントロールコンポーネントを起動させる際に使用される供給ガス量から流体コントロールシステムによって分離される。各コンポーネントによって使用される流体量は、動作中に各コンポーネントに供給ガスを独立して供給する既知量を有する容器内の流体の減少を測定することによって判断可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本開示のために、本明細書で使用する用語「流体」は、コントロールシステム内の空気圧機器や空気圧デバイスに電源投入するために使用されるガス状媒体のことをいう。コントロール流体供給によって提供される流体タイプは、通常の機器の流体供給によって提供される流体タイプと同じであってもよく、異なる流体であってもよい。例えば、コントロール流体供給によって供給された流体は、天然ガス、窒素または圧縮空気であってもよく、機器流体供給によって供給された流体は、コントロール流体供給によって供給された流体と同じであってもよく、あるいは上記３つの流体のような適合性のある別の流体であってもよい。例えば天然ガスとは対照的に空気圧コンポーネントを操作するために圧縮空気や窒素を使用することによって、コントロール流体供給がプロセス媒体でない場合に、正常動作時にガス消費量を変換して実際の消費を反映することが容易にできる点が当業者によって理解されるはずである。ユーザは、既知のガス補正係数を使用して流体特性の差を考慮すればよい。加えて、本開示において、用語「起動される」は、所定の流量制御状態に特定の流体コントロールコンポーネントを配置することをいう。例えば、正常閉鎖バルブは、この関連コントロール信号がバルブに閉鎖状態から非閉鎖状態に移動するように命令する場合に起動される。種々のタイプのコントロール信号（つまり、＋／−極性）は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく流れ状態を起動／起動解除または変更するために流体コントロールコンポーネントに適用可能である点を当業者は認識する。
【０００７】
図１に示されかつ後述されているシステムのブロック図は、正常動作モードのプロセスコントロールシステム４の流体消費を測定するための、本開示によって想定されている例示的実施形態を図示している。より具体的には、プロセスコントロールデバイス５やプロセスコントロール機器９などのプロセスコントロールシステム４におけるコンポーネントの流体消費は個別に測定可能である。一般的に標準立方フィート毎時（ＳＣＦＨ）で測定される、プロセスコントロールシステム４を操作するための供給ガス量を判断するには、正常動作時にプロセスコントロールコンポーネントの各々によって消費される供給ガス量を定量化することが有用である。本開示において、通常の流体供給８と、既知の容積を有するコントロール流体供給２は、流体コントロールシステム６と流体連通して配置される。流体コントロールシステム６は、コントロールバルブ（図示せず）およびアクチュエータ（図示せず）を含むコントロールバルブアセンブリなどのプロセスコントロールデバイス５に動作可能に結合されている少なくとも１つのプロセスコントロール機器９を備えるプロセスコントロールシステム４とさらに連通している。コントロール流体供給２を流体コントロールシステム６を介してプロセスコントロールシステム４に選択的に接続して、プロセスコントロールシステム４を正常動作モードで操作することによって、コントロール流体供給２の流体の圧力または容積いずれかの変化は、プロセスコントロールシステム４を操作するのに使用される流体量に直接関連している点が当業者によって理解可能である。つまり、コントロール流体供給における流体の圧力または容積の変化は、既知量から生じる絶対測定値や、初期量および最終量から生じる相対測定値から判断可能である。さらに流体コントロールシステム６は、プロセスコントロール機器９やプロセスコントロールデバイス５などのプロセスコントロールシステム４のコンポーネントをコントロール流体供給２に選択的に接続して、プロセスコントロールシステム４の正常動作中に消費される流体量を個別に判断することが理解されよう。流体消費測定システムに関するより詳細な説明は図２に図示されている。
【０００８】
図２に図示されている実施形態では、レベルコントローラなどのプロセスコントロール機器１１２が、アクチュエータ１２８に接続されているコントロールバルブ１１６を備えるプロセスコントロールデバイス１１４と流体連通して示されている。さらに、タンク１２２などのコントロール流体供給１２０と機器流体供給１１８は、流体コントロールシステム１３０を介してプロセスコントロール機器１１２と選択的に流体連通して設けられている。流体コントロールシステム１３０は、圧力スイッチ１３６と、３つのソレノイドバルブ１３８、１４４、１４８と、２つのチェックバルブ１５０、１５２と、２つの制限１４０、１４２とを含んでいる。流体コントロールシステム１３０を操作することによって、機器流体供給１１８およびコントロール流体供給１２０は、いずれか一方のコンポーネントの正常動作時に消費される流体量を判断するために、プロセスコントロールデバイス１１４およびプロセスコントロール機器１１２と流体連通して選択的に配置可能である点を当業者は認識可能である。
【０００９】
より具体的には、流体コントロールシステム１３０のソレノイドバルブ１３８、１４４、１４８は当業界で既知の３ポートの二重入口ソレノイドバルブである。各ソレノイドバルブを起動および起動解除することによって、この出力は、２つの入力のいずれか一方に選択的に接続可能である。従って、本実施形態および上記実施形態では、上記流体コントロールシステム内の流体経路は人間オペレータや電子インタフェース回路によって操作されて、コントロール流体供給を分離または接続して、流体消費測定を実行することができることを認識できる。例えば、本実施形態では、電力スイッチ（図示せず）によってソレノイドバルブ１３８を起動させることによって、コントロール流体供給１２０はプロセスコントロール機器１１２に直接接続されており、天然ガスであってもよい機器供給１１８はプロセスコントロール機器１１２から接続解除されているが、残りのソレノイドバルブ１４４、１４８が起動解除されているならばプロセスコントロールデバイスに接続されたままであってもよい。
【００１０】
一般的に、本例示的実施形態の消費測定を実行する場合に、流体は、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯのＥｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔの一事業部であるＦｉｓｈｅｒ（登録商標）によって製造されたタイプ１３６７高圧機器供給調整システムなどの非排出調整圧力レギュレータ１３２から流体コントロールシステム１３０を流れる。レギュレータ１３２はコントロール流体供給１２０と直列、かつこの下流に設けられており、この下流圧力が、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯのＥｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔの一事業部であるＦｉｓｈｅｒ（登録商標）によって製造されたタイプ６７レギュレータなどの供給ガスレギュレータ１３１によって制御されている正常供給ガス１１８の圧力に実質的に等しくなるようにコントロールバルブアセンブリ１１４およびプロセスコントロール機器１１２で流体供給圧力を制御する。加えて、圧力ゲージなどの第１の圧力トランスデューサ１２６と、リモート温度検出器（ＲＴＤ）などの温度トランスデューサ１８０がコントロール流体供給１２０と流体連通して設けられており、消費測定時に圧力および温度のパラメータを記録する。消費測定時のタンク１２２内の温度および圧力条件の正確な判断は流体消費算出の精度を改良することが認識可能である。
【００１１】
当業者は、本実施形態において、流体コントロールシステム１３０の操作が手動で実行可能であるだけでなく、テストパラメータの記録もまた手動で実行可能である点をさらに認識することができる。つまり、機器およびデバイスソレノイドバルブ１３８、１４４は、人間オペレータによって各ソレノイドバルブ１３８、１４４に切り換えられた電源によって起動および起動解除可能である。さらに、温度トランスデューサ１８０と圧力トランスデューサ１２６および１６６は当業界で既知の従来の温度センサおよび圧力ゲージであってもよく、温度および圧力の読み取りは、消費算出について手動で記録可能である。
【００１２】
上記のように、本実施形態によって消費測定を実行するために、機器ソレノイドバルブ１３８は、プロセスコントロール機器１１２の流体源をタンク１２２のコントロール流体供給１２０に切り換えるように起動される。動作時にプロセスコントロール機器１１２によって消費される流体を算出するために、タンク１２２内の流体の圧力低下は、プロセスコントロール機器１１２によってプロセスコントロールデバイス１１４の動作中に測定されなければならない。消費測定を実行する際のシステムの正常動作を模倣するために、１つ以上の調整圧力スイッチおよび１つ以上の調整流れ制限からなるシステムが提供される。これらの調整圧力スイッチおよび調整流れ制限は、流体消費測定システム１１０をチューニングして、プロセスコントロールデバイス１１４を直接操作するプロセスコントロール機器１１２の正常な動的性能を模倣するために使用される。つまり、流体消費測定において、プロセスコントロール機器１１２の出力はプロセスコントロールデバイス１１４から接続解除されている。従って、流体消費測定システム１１０は、プロセスコントロールシステムの変化に応答して、消費測定時の正常動作を維持するために流体コントロールシステム１３０を使用している。この特徴についてはより詳細に後述する。
【００１３】
従って、第１のソレノイドバルブ１３８が、流体がコントロール流体供給１２０によってコントローラ１１２に供給される位置に起動される（あるいは他の方法で設定または調整される）場合にテストが開始される。消費測定の開始時に、タンク１２２内の初期圧力が測定され、第１の圧力送信機１２６によって人間オペレータまたはプロセッサ（図示せず）に通信されて、記録される。データはレポートに記録され、プロセッサと関連したメモリ内に記憶可能である。上記のように、本実施形態では、テストを開始および制御するための電子テストコントローラがない。本実施形態では、プロセッサはテストを監視して、もし接続されていればプロセッサと圧力／温度圧力送信機間の電子通信によってテストパラメータを収集するのみである。
【００１４】
テストが継続すると、第２のソレノイドバルブ１４４は、流体が機器流体供給１１８によってコントロールバルブ１１６と、コントロールバルブ１１６と動作可能に連通しているアクチュエータ１２８とに供給される位置に起動される。圧力スイッチ１３６は本実施形態の制御機能を提供する。つまり、プロセスコントロール機器１１２からの出力圧力信号が圧力スイッチ１３６の事前設定値または設定ポイントからずれている場合、圧力スイッチ１３６は電子信号を生成して、供給ソレノイド１４８を起動させて、コントロールバルブアセンブリ１１４への流体共有を操作して、テスト中の正常動作を維持する。流体コントロールシステム１３０は、調整流れ制限を流れ経路に提供することによって、正常動作モードのプロセスコントロールシステムの動力を模倣することによって正常な動作特性を維持する。つまり、当業者は、プロセスコントロールシステムが、消費測定精度を保証するように維持されなければならない具体的な動的特徴を有することを認識する。
【００１５】
調整流れ制限１４０、１４２はテストオペレータを設備に設け、テストシステムの動力を調整して、動作中のプロセスコントロールシステムの等しい動力に対処する点がさらに理解される。従って、調整流れ制限１４０、１４２は、機器流体供給１１８と流体連通して設けられ、プロセスコントロール機器１１２が消費測定について接続解除された場合にプロセスコントロールデバイス１１４を駆動する。
【００１６】
加えて、第１の一方向チェックバルブ１５０は、流れ制限１４０を介する逆流を防止するために流れ制限１４０の一方の入口に設けられてもよく、また第２の一方向チェックバルブ１５２は、流れ制限１４２を介する逆流を防止するために流れ制限１４２の一方の出口に設けられてもよい。従って、テスト実行中、プロセスコントロールシステムは動作を維持する。所定の期間後にテストが終了したとオペレータが判断すると、第１の圧力送信機１２６は最終タンク圧力を検出し、温度送信機１８０は最終タンク温度データを検出する。圧力、温度および経過時間データは記録される。消費を算出するために、プロセッサによって実行されるアルゴリズムはタンク１２２の最終タンク圧力をタンク１２２の初期圧力から減算し、これは、タンク１２２内の圧力低下を判断するために、記録されている温度データによって補償された温度であってもよい。
【００１７】
この算出されたタンク１２２内の圧力低下は、所定の圧力／容積相関を使用して、所定の期間中コントローラによって消費されたタンクからの流体量を判断するように変換される。流体測定はタンク１２２内の圧力低下に基づいているため、プロセスコントロールシステム１１０内の漏洩もまた捕捉されることになる。測定値は最悪の結果の反映であり、コントロールバルブ１１６における漏洩、ならびにプロセスコントロールシステム１１１内のチューブ、パイプまたは他の配管における漏洩の主要原因となる。これは、コントローラ１１２の排出を測定するのに好ましく、システム漏洩は放出測定では検出されない。当業者は、流体消費測定システムはまた自動化可能である点を認識できる。
【００１８】
図３に示されているシステムを参照すると、本開示によって想定されている別の例が示されている。流体消費測定システム２１０は、流体コントロールシステム２３０によって制御されているコントロール流体供給２２０および機器流体供給２１８から構成される。例示的実施形態において、図示のプロセスコントロールシステムは、レベルコントローラなどの少なくとも１つのプロセスコントロール機器２１２と、アクチュエータ２２８およびコントロールバルブ２１６を備える、コントロールバルブアセンブリなどのプロセスコントロールデバイス２１４とを含んでいる。正常動作において、プロセスコントロールデバイス２１４はプロセスコントロール機器２１２からの空気圧コマンド信号に応答して、コントロールバルブ２１６を介する流れを制御する。普通、これは、プロセスコントローラ（図示せず）からプロセスコントロール機器２１２への入力信号に応答して加圧流体や供給ガスのソースを制御してコントロールバルブ２１６を起動させることによって達成される。本実施形態では、供給ガスの一次ソースは、図示のように、供給ガスレギュレータ２３１を介して略一定の圧力で供給されている機器流体供給２１８を介している。流体消費を判断するために、機器流体供給２１８は、タンク２２２や他の容器に提供されている流体などのコントロール流体供給２２０によって一時的に置換される。システムによって消費または使用される供給ガスを識別よび定量化するために代替流体源を使用することについてより詳細に後述する。より具体的には、図３に描かれているシステムは、比例的、つまり略連続スロットル出力、または離散、つまり「オン」または「オフ」あるいは略断続的出力のいずれかを有する空気圧デバイスの流体消費を測定するために使用可能である。
【００１９】
図示のように、タンク２２２などのコントロール流体供給２２０が、少なくともプロセスコントロール機器２１２と選択的に流体連通して設けられる。タンク２２２は、上述のタイプ１３６７などの非排出調整圧力レギュレータ２３２を介してプロセスコントロール機器２１２と流体連通している。図２に示されている実施形態と同様に、レギュレータ２３２は、下流圧力が供給ガスレギュレータ２３１の下流の機器供給ガス２１８の圧力と実質的に等しくなるようにコントロールバルブアセンブリ２１４で流体供給圧力を制御するために、コントロール流体供給２２０と直列に、かつこの下流またはこの出口に設けられている。流体圧力および流体温度などの制御された流体テストパラメータは、コントロール流体供給２２０と流体連通している第１の圧力送信機２２６および温度送信機２８０によって検出される。
【００２０】
本開示によって想定されているように、温度送信機２８０はコントロール流体供給２２０内の流体の平均温度を示すデータを提供する。温度送信機によって検出された平均温度読み取りは、所与の時間にコントロール流体供給２２０内の流体量を算出する際に使用可能である。第１の圧力送信機２２６は、タンク２２２内の流体圧力に関する圧力データを提供する。
【００２１】
本実施形態において、２つの入口を有する３ポートバルブなどの流体コントロールシステム２３０における第１のソレノイドバルブ２３８はプロセスコントロール機器２１２への流体源の選択的コントロールを提供する。第１のソレノイドバルブ２３８はレギュレータ２３２の出口に位置決めされており、またレギュレータ２３２を介して機器流体供給２１８およびタンク２２２と流体連通している。起動されると、第１のソレノイドバルブ２３８は、天然ガス供給などの機器流体供給２１８からタンク２２２のコントロール流体供給２２０にプロセスコントロール機器２１２への流体源を切り換える。流体コントロールシステム２３０は、流体消費測定時にプロセスコントロール機器２１２からの出力信号を測定するための、プロセスコントロール機器２１２の出力と連通している第２の圧力送信機２７６を含んでいる。流体コントロールシステム２３０はまた、プロセスコントロール機器２１２の出力と流体連通している、第１のソレノイドバルブ２３８と略類似の第２のソレノイドバルブ２４４を含んでおり、第３の圧力送信機２６６は第２のソレノイドバルブ２４４の出力に提供されている。
【００２２】
流体コントロールシステム２３０のこれらのコンポーネントが起動される場合、第２のソレノイドバルブ２４４は流体源をプロセスコントロール機器２１２の出力から機器流体供給２１８に切り換えることによって、プロセスコントロール機器２１２をプロセスコントロールデバイス２１４から接続解除して、機器供給ガスをデバイス供給ガスから分離して、プロセスコントロールループの動作中に消費される流体の正確な区別を可能にする。消費測定時の正常動作を再現するためには、流体コントロールシステム２３０は、プロセスコントロール機器２１２からのコントロール信号を模倣するアクチュエータに空気圧コントロール信号を供給しなければならない。このコントロール信号は、４つのソレノイドバルブ２０４、２０５、２０６、２０８および電流／圧力（「Ｉ／Ｐ」）トランスデューサ２０９から形成された流体ブリッジ回路を介して流体コントロールシステム内で再生される。流体ブリッジ回路は、より詳細に後述されるように、スロットルまたは離散プロセスコントロールデバイスのいずれかと流体消費測定システム２１０を併用可能にする流体回路を作製する。つまり、流体ブリッジ回路は、供給ガスレギュレータ２３１の出口と第２のソレノイドバルブ２４４の入口との間に位置決めされている選択可能な流体流れ経路を作製する。
【００２３】
本実施形態はさらに、流体消費測定システム２１０を操作するために圧力送信機２２６、２６６、２７６と、ソレノイドバルブ２３８、２４４、２０４、２０５、２０６、２０８と、電流／圧力トランスデューサ２１２と温度送信機２８０とに結合されている、関連プロセッサと、メモリと、離散入力および出力とを有するプログラマブル論理コントローラなどの電子テストコントローラ２１１を含んでいる。後述のように、電子テストコントローラ１１は流体コントロールシステム２３０の複数の動作モードを提供可能である。例えば、正常動作モードでは、電子テストコントローラ２１１は流体コントロールシステム２３０を操作して、直接プロセスコントロールデバイス２１４の制御でプロセスコントロール機器２１２の空気圧コントロール信号を配置する。別のモード、流体消費測定モードでは、電子テストコントローラ２１２は流体コントロールシステムを操作してプロセスコントロール機器２１２の出力をコントロールバルブアセンブリ２１４から接続解除し、電子テストコントローラ２１１は流体コントロールシステム２３０を介してプロセスコントロールデバイス２１４のコントロールを想定して、プロセスコントロール機器２１２を分離して、流体消費を判断する。加えて、電子テストコントローラ２１１は、診断目的でプロセスコントロールシステムの正常動作モードを特徴化したり、診断モードでテストシステム内の欠陥を判断したりするために流体コントロールシステムの圧力送信機２２６、２６６、２７６からの信号を使用してもよい。
【００２４】
図４のフローチャートを参照すると、フローチャートで説明されている論理は、流体消費測定システム２１０が、流体消費測定を実行するスロットルデバイスとして動作するプロセスコントロール機器２１２と併用される様子を説明している。テストの開始時に、第１、第２、第４、第５および第６のソレノイドバルブ２３８、２４４、２０５、２０８、２０６が起動されて、第３のソレノイドバルブ２０４が起動解除されて、正常な機器流体供給２１８を電流／圧力トランスデューサ２０９を介して第２のソレノイドバルブ２４４にルーティングする。流体テスト消費システム２１０がスロットルタイプまたは連続出力のプロセスコントロール機器と併用される場合に、電流／圧力トランスデューサ２０９は略連続コントロール信号をプロセスコントロールデバイス２１４に提供して、プロセスコントロール機器２１２の出力を模倣することによってプロセスコントロールシステムの正常動作モードを複製する。流体コントロールシステム２３０の第５のソレノイドバルブ２０５はＩ／Ｐ２１２の出力が動作中に第３のソレノイドバルブ２０４を通過するのを阻止することによって、電流／圧力ループを介して流体の流れを方向付け、コントロールバルブアセンブリ２１４を起動することが理解されるはずである。従って、上記のように流体コントロールシステム２３０を操作することによって、流体消費測定システム２１０は、プロセスコントロールシステムの正常動作時にプロセスコントロール機器２１２によって消費される流体の正確な区別を可能にするように分離されているプロセスコントロール機器２１２およびプロセスコントロールデバイス２１４への流体源を有している。
【００２５】
図４に続くと、消費測定の次のステップは、初期のタンク圧力および温度が第１の圧力送信機２２６および温度送信機２８０によって検出されて、電子テストコントローラ２１１に通信されることを必要とする。初期のタンク圧力および温度データは、例えば電子テストコントローラ２１１におけるプロセッサと関連したメモリにデータを記憶することによって記録可能である。流体消費測定の開始時間もまた、例えば、流体消費測定が開始した日時をプロセッサと関連したメモリに記憶することによって記録される。
【００２６】
消費測定が動作を継続すると、プロセスコントロール機器２１２からの出力信号は第２の圧力送信機２７６によって検出されて、電子テストコントローラ２１１に通信される。加えて、第３の圧力送信機２６６は第２のソレノイドバルブ２４４の出口で流体圧力を検出し、この圧力に対応するデータを電子テストコントローラ２１１に通信する。当業者は、図４に示されている条件テストおよび反復ループは、電子テストコントローラが、プロセスコントロールデバイス２１４ともはや直接連通していないプロセスコントロール機器２１２によって流体消費測定時にプロセスコントロールデバイス２１４の閉ループコントロールを実行していることを示している点を認識することができる。つまり、電子テストコントローラ２１１は、第２の圧力送信機２７６から受信されたデータを第３の圧力送信機２６６から受信されたデータと閉ループ的に繰り返し比較して、消費測定を制御する。
【００２７】
例えば、消費測定時のプロセスコントロールデバイス２１４のコントロールを維持するために、電子テストコントローラ２１１は、第２の圧力送信機２７６によって検出された圧力（つまり、プロセスコントロール機器２１２の出力での流体圧力）と、第３の圧力送信機２６６によって検出された圧力（つまり、第２のソレノイドバルブ２４４の出口での流体圧力）の差があるか否かを判断し、電流／圧力トランスデューサ２０９を介して供給された空気圧コントロール信号に対する補正や調整がなされるべきである。従って、差やエラーが検出される場合、電子テストコントローラ２１１は電流／圧力トランスデューサ２１２に送信された電子信号を調整して、プロセスコントロール機器２１２の消費を測定する際のバルブ２１６の動作を維持する。次のステップにおいて、電子テストコントローラ２１１は、消費測定が依然として実行中（つまり、テストステータス「オン」）であるか否かを含めて、電子テストコントローラ２１１の所定の期間が満了したか否かを判断するチェックを実行する。テストが依然として実行中の場合、プロセッサは再度、第２および第３の圧力送信機２６６、２６７から受信されたデータを比較して、プロセスのコントロールを継続する。このアクションは、所定の期間が満了し、かつ電子テストコントローラ２１１が消費測定を完了するまで継続する。
【００２８】
電子テストコントローラ２１１が、テストが完了した（つまり、テストステータス＝「オフ」）と判断すると、ソレノイドバルブ２３８、２４４、２０４、２０５、２０６および２０８のすべてが起動解除される。このアクションはプロセスコントロール機器２１２と直接連通して正常な機器供給２１８を配置し、またプロセスコントロール機器２１２の出力はプロセスコントロールデバイス２１４に直接接続されている。これらの接続は正常動作モードにプロセスコントロールシステムを配置し、また流体消費測定システム２１０はプロセスコントロールループから効果的に接続解除される。消費測定を完了するためには、第１の圧力送信機２２６は最終タンク圧力を検出し、温度送信機２８０は最終タンク温度を検出し、両測定値は通信されて、テストの終了時間に伴って電子テストコントローラ２１１によって記録される。
【００２９】
テストが完了すると、電子テストコントローラ２１１は、初期および最終のタンク圧力に基づいたプロセスコントロール機器２１２の流体消費と、消費測定中に収集された供給ガスの温度に基づいた追加補正によるテストの経過時間とを算出する。測定の精度を高めるために、消費算出は、プロセスコントロール機器２１２の出力と、第２の圧力送信機２７６と、ソレノイドバルブ２４４と、これらの間に接続されている導管またはチューブの間のガス量を示している。ソレノイドバルブ経路、チューブおよび圧力送信機経路の容積は、所定かつ略一定であり、算術的減算によって消費算出から除去される。消費測定時に、ソレノイドバルブ２４４は起動されて、プロセスコントロール機器２１２とアクチュエータ２２８間の流体経路を閉じて、この接続を効果的に「デッドヘディングする」ことによって、バルブ２１６の実際の動作中にプロセスコントロール機器２１２によって消費されたガスの量を判断するための測定時にアクチュエータの瞬間容積を算出する必要を排除することができることを当業者は認識可能である。
【００３０】
同時動作診断モードでは、第２の圧力送信機２７６および／または第３の圧力送信機２６６がテストシステム２１０の性能を示すために使用可能である点がさらに認識されるはずである。例えば、第３の圧力送信機２６６からの信号は、流体消費測定システム２１０の空気圧機器のいずれかの閉塞や不具合を示すための欠陥信号として使用可能である。加えて、第２の圧力送信機２７６からの信号は、欠陥信号として第３の圧力送信機２６６からの信号と別個にまたはこれと関連して使用可能である。独立信号の例示的使用は、テスト中のプロセスコントロール機器２１２の欠陥ステータスを示す時間ベース測定によって信号を処理するステップを含んでもよい。第２の圧力送信機２７６からの信号はまた、流体消費測定システム２１０内の２つの圧力送信機間の流れ経路の分離による流体消費測定システム２１０内の欠陥を隔離するために、第３の圧力送信機２６６からの信号と関連して使用されてもよい。最も重要なことは、圧力送信機２２６、２６６および２７６の圧力信号の連続監視と、ソレノイド２３８、２４４、２０４、２０５、２０６および２０８のデフォルトステータスによって電子テストコントローラ２１１は、テストシステム故障の場合の消費測定を中断して、プロセスコントロールループを、プロセスコントロールシステム動作を混乱させることなく正常動作モードに戻すことができる。
【００３１】
図５に進み、また図３を参照すると、離散（つまり、「オン」または「オフ」）出力を有するプロセスコントロール機器による流体消費を測定するためのコントロール論理が図示されている。第１のステップにおいて、流体コントロールシステム２３０の第１のソレノイドバルブ２３８および第２のソレノイドバルブ２４４が起動されて、残りのソレノイドバルブ２０４、２０５、２０６および２０８は起動解除されて、電流／圧力デバイス２１０を流体経路から除去することによって、第３のソレノイドバルブ２０４の入口以外に機器流体供給２１８を向けることができる。離散出力を有するプロセスコントロール機器の消費測定時に、プロセスコントロールデバイス２１４は供給ガスへの断続的接続によって制御されることが理解されるはずである。
【００３２】
テストの開始時に、初期タンク圧力データ、初期タンク温度データ、初期つまり開始時間が電子テストコントローラ２１１に通信される。加えて、サイクルカウンターが電子テストコントローラ２１１のコントロールループ内で実現されてもよい。サイクルカウンタは、空気圧コントロール機器が流体消費測定の動作中に実行するサイクル数、（例えば、流体が、レベルをコントロール中のタンクから排除される場合に）例えばレベルコントローラを含むプロセスコントロールシステムにおける「ダンプ」サイクル総数を示すことができる点が理解可能である。このデータによってテストオペレータは、異なるタイプの空気圧コントロールデバイスの消費データを比較する際に有用でありうるテスト期間で流体消費算出を正規化する（つまり、ダンプサイクルごとに消費される流体量を判断する）ことができる。従って、サイクルカウンターは各テストの開始時にゼロにされる（つまり、ゼロに設定される）。
【００３３】
次に、第２の圧力送信機２７６によって検出され、かつ電子テストコントローラ２１１に通信されたプロセスコントロール機器２１２の出口での流体圧力に対応するデータが、所定のコントロール圧力、例えば１６ｐｓｉに対応する値と比較される。テスト中のプロセスコントロールシステムのコントロールを維持するために、電子テストコントローラ２１１は条件付きテストを実行して、プロセスコントロール機器２１２の出口の流体圧力が所定の圧力からずれているか否かを判断する。例えば、検出された圧力が閾値より低い場合、第３のソレノイドバルブ２０４が、所定の期間、例えば２．１秒間起動されて、アクチュエータ圧力をアクチュエータ２２８に供給してバルブコントロール要素（図示せず）を移動させる。例えば１６ｐｓｉｇの所定の圧力および所定の期間つまり滞留時間は好ましくは、上記のように電子コントローラ２１１によって特徴付けられるようなプロセスコントロール機器２１２の正常動作を模倣するように選択される。次のステップにおいて、サイクルカウンタは１カウントインクリメントされる。プロセッサは次いで消費測定が依然として実行中であるか否かを確認するチェックを実行して、テストが依然として実行中であれば、電子テストコントローラ２１１は、プロセスコントロール機器２１２の出口の流体圧力に対応する第２の圧力送信機２７６によって送信されたデータを所定の圧力と繰り返し比較し、かつ圧力信号コマンドを発行してテストが完了するまでコントロールを維持することによって、コントロールループの実行を継続する。
【００３４】
消費測定の終了時に、全ソレノイドバルブ２３８、２４４、２０４、２０５、２０６および２０８は起動解除されて、プロセスコントロール機器２１２がプロセスコントロールデバイス２１２に直接接続され、かつ機器供給２１８がプロセスコントロールシステムに接続されているプロセスコントロールシステムの正常動作に戻る。最終タンク圧力、最終タンク温度、サイクルカウントおよび消費測定の終了時間は電子テストコントローラ２１１によって記録される。電子テストコントローラ２１１は次いで初期および最終のタンク圧力、テストの経過時間および温度データを使用して、プロセスコントロール機器２１２による流体消費を算出する。例えば、プロセスコントロールシステムの所定期間の正常動作後、タンク２２２の最終測定圧力がタンク２２２の初期圧力から減算されて、タンク２２２内の圧力低下を判断する。所定時間の圧力低下は、タンクから使用されるか、プロセスコントロールコンポーネントの動作中に消費される総流体に略比例的であることが理解される。記録されている温度データは、前の消費算出に基づいて圧力測定を調整するために使用される。引き続き、電子テストコントローラ２１１内のプロセッサは総流体消費を算出可能であり、またテストの経過時間を算出して、テストレポートなどの使用可能なフォーマットのデータを提供する。
【００３５】
流体測定はタンク２２２内の圧力低下に基づいているため、プロセスコントロールシステム２１０内の漏洩は捕捉されることになる。測定性能は最悪の場合の結果を反映しており、コントロールバルブ２１６の漏洩、ならびにプロセスコントロールシステム２１０内のチューブ、パイプまたは他の配管における漏洩の原因となる。これはプロセスコントロール機器２１２の排出を測定するのに好ましく、この場合任意のシステム漏洩は放出測定では未検出である。上記のように、図３の流体消費測定システムの実施形態の種々のソレノイドバルブを操作することによって、コントロールループ内の特定の空気圧デバイスの消費を測定可能である。加えて、ソレノイドバルブの動作シーケンスを交互にすることによってコントロールループ全体の消費測定を提供することができる。図６は、プロセスコントロール機器２１２およびプロセスコントロールデバイス２１４の全消費を測定するために、図３に示されている流体消費測定システムの実行時に電子テストコントローラ２１１によって使用される動作論理を図示するために使用される。
【００３６】
従って、総流体消費測定の開始時に、第１のソレノイドバルブ２３８が起動されて、残りのソレノイドバルブ２４４、２０４、２０５、２０６および２０８は起動解除されて、これは、正常動作モードを模倣する（つまり、空気圧コントロール機器２１２からの出力がアクチュエータ２２８と直接流体連通している）テストモードで、流体圧力を供給タンク２２２からプロセスコントロール機器２１２を介してプロセスコントロールデバイス２１４に向ける。少なくとも１つの初期タンク圧力読み取りが第１の圧力送信機２２６によって電子テストコントローラ２１１に通信される。温度送信機２８０はタンク２２２内の初期温度を検出して、この初期温度データはまたプロセッサに送信される。初期タンク圧力および温度データは、例えばプロセッサと関連したメモリにデータを記憶することによって記録される。流体消費測定の経過時間もまた、プロセッサと関連したメモリに記録される。最終的に、ソレノイドバルブ２３８、２４４、２０４、２０５、２０６、２０８のすべては起動解除されて、プロセスコントロールシステムを正常動作モードに戻す。
【００３７】
最終タンク圧力読み取りは、上記のように、第１の圧力送信機２２６によって電子テストコントローラ２１１に通信される。加えて、温度送信機２８０からの最終測定値が電子テストコントローラ２１１に通信される。最終タンク圧力、温度データ、全流体消費測定の経過時間は再び、プロセッサと関連したメモリにデータを記憶することによって記録される。上述のように、温度データに関して、全消費測定時間に対する圧力の変化は、空気圧コントロール機器２１２およびコントロールバルブアセンブリ２１４によって消費される全供給ガスの測定値を提供する。
【００３８】
流体消費測定システム２１０は完全または実質的に内蔵型であってもよい点がさらに認識可能である。コントロールバルブ２１６およびアクチュエータ２２８などのコントロールバルブアセンブリ２１４と、プロセスコントロール機器２１２と機器流体供給２１８はすべて静止しており、また流体消費測定システム２１０はモバイルテストシステムであってもよい。つまり、流体消費測定システム２１０は、例えばプロセスコントロールプラント内の良好な場所や特定の位置でプロセスコントロールシステムの位置に容易に移送可能なコンパクトなポータブル配列でパッケージされてもよい。流体消費測定システムの移送を容易にするために、このような機器はモバイルトレイラ、パレットまたはスキッド（図示せず）で配置されてもよい。モバイル用途では、コントロール流体供給２２０および流体コントロールシステム２３０は、圧縮器（図示せず）を操作してタンク２２２を充填したり、システムの電子機器に電源投入し、および／またはソレノイドバルブ２３８、２４４、２０４、２０５、２０６、２０８に電源投入するために使用される１つ以上のバッテリを再充電したりするために、プロセスコントロールシステムの位置に容易に移送されて発電機や他の代替電源によって電源投入可能なコンパクトなポータブル配列でパッケージされてもよい。代替的に、タンク２２２は、例えばガソリン駆動発電機によって電源投入された圧縮器によって圧縮空気を充填されてもよい。
【００３９】
本明細書に開示されている種々の実施形態は、コントローラおよびコントロールバルブを有するプロセスコントロールシステムの流体消費や放出を測定することに制限されない。本明細書に開示されているシステムおよび方法は、多数の流体操作フィールドデバイスの流体消費を測定するために使用可能である。例えば、コントローラに加えて、本明細書に開示されているシステムおよび方法は、空気圧操作ポンプ、トランスデューサおよびスイッチなどのガス消費を測定するために用いられることが可能である。
【００４０】
本開示によって想定されているシステムおよび方法はまた、複数のデバイスの消費を同時に測定するように構成されてもよい。例えば、多数のタンクや他の容器は、正常動作時の個別流体消費を測定するために、プロセスコントロールシステムにおけるデバイスごとに設けられてもよい。複数のデバイス向けの流体消費測定システムは特に好都合であることもある。例えば、異なる動作モードまたは異なるチューニングパラメータによるデバイスの各々のコントロール流体供給の相対的消費を監視することによって、全プロセスの消費が判断可能である。流体消費測定システムのこのような実現は、プロセスコントロールループチューニングがプロセスコントロールシステム内のガス消費を最小化できるデータを提供可能である。
【００４１】
より具体的には、図７および図８はこのようなシステムを図示しており、またコントロールバルブアセンブリ３１４および「オン−オフ」プロセスコントロールデバイス３１２から構成されるプロセスコントロールシステムの全空気圧コンポーネントの個別流体消費を正確に測定するためのコントロール論理について説明している。図７において、流体消費測定システム３１０は、２つのタンク３２２Ａ、３２２Ｂから供給された２つのコントロール流体供給３２０Ａ、３２０Ｂを内蔵するものとして示されている。本実施形態では、コントロール流体供給３２０Ａ、３２０Ｂの出口圧力は、それぞれタンク３２２Ａ、３２２Ｂの出力において直列接続で設けられている非排出調整圧力レギュレータ３３２Ａ、３３２Ｂによって別個に制御される。上記のように、圧力レギュレータ３３２Ａ、３３２Ｂは、出力圧力が、プロセスコントロールループに供給ガスを提供するために一般的に使用される供給ガスレギュレータ３３１における機器供給ガス３１８の圧力に実質的に等しいことを保証する。
【００４２】
本実施形態はまた、上記のようにテストパラメータを記録して、正常動作モードで消費された流体を算出するために、各コントロール流体供給３２０Ａ、３２０Ｂと直接連通している圧力送信機３２６Ａ、３２６Ｂおよび温度送信機３８０Ａ、３８０Ｂを含んでいる。加えて、二重入口を有する３ポートバルブなどの２つの供給ソレノイドバルブ３３８Ａ、３３８Ｂは各コントロール流体供給３２０Ａ、３２０Ｂおよび機器流体供給３１８をそれぞれプロセスコントロールデバイス３１２およびコントロールバルブアセンブリ３１４と選択的に連通して配置して、プロセスコントロールシステムにおける各コンポーネントへの流体供給源を制御する。
【００４３】
別の３ポートの二重位置バルブである第３のソレノイドバルブ３４４の入口はプロセスコントロール機器３１２の出口と流体連通して設けられており、プロセスコントロール機器３１２からプロセスコントロールデバイス３１４に空気圧出口信号を向ける。流体消費測定時に、第３のソレノイドバルブ３４４はプロセスコントロール機器３１２の出力信号をプロセスコントロールデバイス３１４から接続解除する。従って、起動されると、第３のソレノイドバルブ３４４は、流体がプロセスコントロール機器３１２の出口からコントロールバルブアセンブリ３１４に供給される位置から、流体が第２の代替流体供給３２０Ｂからコントロールバルブアセンブリ３１４に間接的に供給される位置に切り換わる。
【００４４】
上記のように、電子テストコントローラ３１１は正常動作モード時に圧力送信機３７６からの出力信号を記録し、より詳細に後述されるように残りの流体コントロールシステム３３０を介してアクチュエータへの供給圧力をコントロールして、テスト時のプロセスコントロールループの正常動作を模倣する。流体消費測定システムの不具合の場合、全流体コントロールシステムは、ソレノイドバルブのすべてが起動解除状態にあり、機器流体供給３１８およびプロセスコントロール機器３１２を正常動作のためにプロセスコントロールデバイス３１４と直接連通させて配置するデフォルトモードを再開する。図７に示されているように、電子テストコントローラ３１１は、流体消費測定システム３１０を操作するために、圧力送信機３２６、３６６、３７６、ソレノイドバルブ３３８Ａ、３３８Ｂ、３０４、３４４および温度送信機３８０Ａ、３８０Ｂに動作可能に結合されている。
【００４５】
上記と同様に、電子テストコントローラ３１１は複数の動作モードを提供可能である。例えば、正常動作モードでは、プロセスコントロール機器３１２は空気圧コントロール信号をコントロールバルブアセンブリ３１４に直接提供する。テストモードでは、電子テストコントローラ３１１は圧力送信機３７６を介してプロセスコントロール機器３１２からコントロール信号を検出して、プロセスコントロール機器３１２とは別個の流れ経路を介してプロセスコントロールデバイスに空気圧コントロール信号を供給することができる。電子テストコントローラ３１１は、プロセスコントロールシステムの正常動作モードを特徴付けるため、またはテストシステム内の欠陥を判断する診断目的で、複数の圧力送信機３２６、３６６、３７６からの信号を使用してもよい。例えば、正常動作モード時に、プロセスコントロール機器３１２に固有のコントロール信号は特定の空気圧出力信号をプロセスコントロールデバイス３１４に提供する。このデータは記録されて、流体供給消費のプロセスコントロールループを最適にチューニングするために使用されてもよい。代替的に、予想値とのずれはプロセスコントロールシステムまたは流体消費測定システム３１０いずれかの欠陥を示すこともある。
【００４６】
図８を参照すると、コントロールバルブアセンブリ３１４と、離散（つまり、「オン」または「オフ」）出口を有するプロセスコントロールデバイス３１２とを備えるプロセスコントロールシステムによる流体消費を測定するための流体消費測定システム３１０のコントロール論理が図示されている。第１のステップにおいて、供給ソレノイドバルブ３３８Ａ、３３８Ｂおよび出口ソレノイドバルブ３４４は起動されて、コントロールソレノイドバルブ３０４は起動解除されることによって、コントロール流体供給３２０Ａ、３２０Ｂをそれぞれプロセスコントロールデバイス３１２およびコントロールバルブアセンブリ３１４に向けることができる。
【００４７】
圧力送信機３２６Ａ、３２６Ｂからの初期タンク圧力データ、温度送信機３８０Ａ、３８０Ｂによって検出された初期タンク温度データ、および消費測定の開始時間はすべて、上記のように電子テストコントローラ３１１によって記録される。また、サイクルカウンタは、テスト中の「ダンプ」サイクル総数をカウントするために電子テストコントローラ３１１内で実現可能である。カウンタは一般的にテスト開始時に「ゼロにされ」、テストが完了するまでテストの各サイクルによってインクリメントされる。
【００４８】
流体消費測定は、「オン−オフ」プロセスコントロール機器について図２および図４に示されている実施形態と略類似の方法で開始する。つまり、電子テストコントローラ３１１のコントロールによって、デバイス圧力送信機３６６によって検出されたコントロール圧力は所定の期間に対し所定の圧力閾値（つまり、１６ｐｓｉｇ）と比較される。閾値を超えていれば、コントロールアクションは実行されず、サイクルカウンタがインクリメントされてテストの実行は継続する。出力圧力が閾値未満の場合、デバイスソレノイド３０４は起動されて、デバイスコントロール流体供給３２０Ｂからの流体が所定の期間供給されて、調整を施したり補正アクションを実行したりする。テストが動作を継続すると、電子テストコントローラ３１１は、必要ならば流体コントロールシステム３３０を介して反復圧力信号補正を実行して、第２の代替供給３２０Ｂからの独立供給によってコントロールバルブアセンブリを制御する。
【００４９】
消費測定が完了するまでこのプロセスは継続する。消費測定の終了時に、すべてのソレノイドバルブ３３８Ａ、３３８Ｂ、３４４および３０４は起動解除される、最終タンク圧力および最終タンク温度は記録されて、消費測定の終了時間も記録される。またカウンタのカウントまたは累積値が記録される。電子テストコントローラ１１は次いで初期および最終のタンク圧力および温度データを使用して、上記のようにプロセスコントロール機器３０２およびコントロールバルブアセンブリ３１４による流体消費を算出する。
【００５０】
本明細書に開示されている種々の実施形態は、コントローラおよびコントロールバルブを有するプロセスコントロールシステムの流体消費や放出を測定することに制限されない。本明細書に開示されているシステムおよび方法は、多数の流体操作フィールドデバイスの流体消費を測定するために使用可能である。例えば、コントローラに加えて、本明細書に開示されているシステムおよび方法は、空気圧操作ポンプ、トランスデューサおよびスイッチなどのガス消費を測定するために用いられてもよい。
【００５１】
図９を参照すると、本開示によって想定されている別の実施形態が、グリコールポンプなどの空気圧コントロールデバイス４１２の流体消費を測定するために適用可能な流体消費測定システム４１０を図示している。本実施形態において、タンク４２２などのコントロール流体供給４２０は、上記のタイプの個別の３ポートの二重位置ソレノイドバルブ４３８から構成される流体コントロールシステム４３０を介して空気圧コントロールデバイス４１２と選択的に連通して設けられる。ソレノイドバルブ４３８は上記のようにマニュアルスイッチで起動されてもよく、あるいは電子テストコントローラ（図示せず）に接続されてもよい。流体消費測定システムのこの簡略化バージョンはまた、上記のようにコントロール流体供給４２０の出力において直列に調整圧力レギュレータ４３２を設け、コントロール流体供給の下流圧力を調整して、機器供給レギュレータ４３１からの機器流体供給４１８の調整圧力に一致する。加えて、従来の圧力および温度送信機４２６および４８０はコントロール流体供給に接続されて、消費測定の終了時にタンク４２２の流体の残りの容積を算出するのに必要なテストパラメータを記録する。
【００５２】
図１０のフローチャートのコントロール論理で図示されているように、消費測定の開始時に、ソレノイドバルブ４３８は起動されることによって、空気圧デバイス４１２への流体源を機器流体供給４１８からコントロール流体供給４２０に切り換えることができる。コントロール流体供給４２０の出口に設けられている圧力送信機４２６はタンク４２２内の流体の初期圧力を検出および送信し、温度送信機４８０は、テストが開始すると、タンク４２２内の初期温度を検出する。
【００５３】
初期温度および初期圧力のデータは、例えば電子テストコントローラと関連したメモリにデータを記憶することによって、電子テストコントローラの一部であるプロセッサ（図示せず）に送信されて、記録されてもよい。流体消費測定の開始時間もまた、例えば電子テストコントローラと関連したメモリにテストの開始日時を記憶することによって記録される。
【００５４】
消費測定は、正常動作モードで動作する空気圧デバイス４１２によって所望の期間動作することが可能になる。消費測定の終了時に、ソレノイドバルブ４３８は起動解除されることによって、空気圧デバイス４１２への流体源をコントロール流体供給４２０から機器流体供給４１８に切り換えて戻すことができる。最終圧力および温度データは圧力送信機４２６から収集されて、温度送信機４８０はプロセッサに通信されてもよい。最終タンク圧力および温度のデータならびに消費測定の終了時間は、例えば電子テストコントローラと関連したメモリへの記憶によって記録されてもよい。初期および最終の流体測定値およびテストの経過時間を使用して、空気圧デバイスの流体消費は算出されて、使用可能なフォーマット、例えばテストレポートで提供されてもよい。
【００５５】
コントロール流体供給のタンクや他の容器内の流体量を判断するための代替方法は本開示の範囲内であるとみなされる。例えば、本開示の譲受人であるＦｉｓｈｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ  ＬＬＣに譲渡され、かつ（他の特許出願を参照してさらに組み込んでいない程度で）参照して本明細書に組み込まれている同時係属の米国特許出願第１０／５４５，１１７号は、容器内の圧力を所定の圧力にするのに必要な時間に基づいて容器内の流体量を判断するためのシステムおよび方法を開示している。
【００５６】
この特許出願に開示されているシステムおよび方法は、コントローラおよび／またはプロセスコントロールシステム全体の流体消費を導出するのに所定の期間に消費される代替流体の量を判断するための本明細書に開示されている他の方法と関連して、これに代わってまたはこれに加えて１回以上用いられてもよい。当業者は、プロセスコントロールデバイスがレベルコントローラや位置コントローラなどのコントローラを含むがこれらに制限されず、またポンプ、容積ブースタ、トランスデューサあるいはスイッチなどの他の空気圧機器を含んでもよい点を認識する。
【００５７】
本明細書に開示されているシステムおよび方法の種々の修正および追加は本開示の趣旨および範囲から逸脱することなくなされてもよい。従って、この説明は、例証としてのみ、かつ添付の請求項の範囲を制限しないように用いられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、プロセスコントロールシステムの正常動作中の流体消費を判断するための一次および二次流体供給システムを具備するプロセスコントロールシステムを図示するブロック図である。
【図２】図２は、本開示によって想定されている流体消費測定システムの別の実施形態の一例を備えるプロセスコントロールシステムを図示する概略図である。
【図３】図３は、本開示によって想定されている流体消費測定システムの実施形態を具備するプロセスコントロールシステムを図示する概略図である。
【図４】図４は、比例的、つまりスロットル出力を有するデバイスによる流体消費のテストで使用される場合の、図３の流体消費測定システムの動作ステップを説明する論理フローチャートである。
【図５】図５は、離散、つまり「オン」または「オフ」出力を有するデバイスによる流体消費のテストで使用される場合の、図３の流体消費測定システムの動作ステップを説明する論理フローチャートである。
【図６】図６は、プロセスコントロールシステムによる総流体消費のテストで使用される場合の、図３の流体消費測定システムの動作ステップを説明する論理フローチャートである。
【図７】図７は、本開示によって想定されている流体消費測定システムのさらなる例を図示するプロセスコントロールシステムの概略図である。
【図８】図８は、図７に示されているプロセスコントロールシステム内の空気圧コンポーネントの個別流体消費を判断するための流体消費測定システムの動作ステップを説明する論理フローチャートである。
【図９】図９は、本開示によって想定されている流体消費測定システムの例示的実施形態と組み合わされたプロセスコントロールシステムを図示する概略図である。
【図１０】図１０は、図９の流体消費測定システムの動作ステップを説明する論理フローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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