(57)【要約】  フレアシステムのパージガスを最適化するための方法は、フレアシステム内のフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得することを含む。フレア流体の流量が目標流量と比較されて、フレア流体の流量と目標流量との間の差が取得される。パージガスの流量を補正するように制御バルブが操作され、フレア流体の流量を測定し、フレア流体の流量を目標流量と比較するステップは、パージガスの流量が目標範囲内に入るまで繰り返される。パージガスの流量の値が測定され、制御システムにワイヤレスで送信される。
2019521437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレアシステムのパージガスを最適化するための方法であって、
（ａ）前記フレアシステム内のフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得するステップと、
（ｂ）前記フレア流体の前記流量を目標流量と比較して、前記フレア流体の前記流量と前記目標流量との間の差を取得するステップと、
（ｃ）パージガスの流量を補正するように制御バルブを操作するステップと、
（ｄ）前記パージガスの前記流量が目標範囲内に入るまで、ステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返すステップと、
（ｅ）パージガスの前記流量の値を測定し、パージガスの前記流量の前記値を制御システムにワイヤレスで送信するステップと
を備える、方法。
【請求項２】
前記パージガスの前記流量を補正するように前記制御バルブを操作するステップが、前記制御システムを用いて前記制御バルブを遠隔操作するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フレア流体の前記流量を前記目標流量と比較するステップの前に、前記フレア流体の温度および圧力に基づいて前記フレア流体の前記流量の値を調整するステップをさらに含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フレアシステム内のフレア流体の前記流量を測定するステップが、前記フレアシステムのフレアヘッダに近接するフレア流体の前記流量を測定するステップを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記フレアシステム内のフレア流体の前記流量を測定するステップが、前記フレアシステム内の複数の場所でフレア流体の前記流量を測定するステップを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記測定された流量値を前記制御システムにワイヤレスで送信するステップが、ハイウェイアドレス可能リモートトランスデューサプロトコルに従って、前記測定された流量値を送信するステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
あらかじめ決められた間隔でステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返すステップをさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
オンデマンドでリアルタイムにステップ（ａ）〜（ｅ）を実行するステップをさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記測定された流量値を前記制御システムにワイヤレスで送信するステップが、前記測定された流量値をアクセスポイント経由で送信するステップを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定された流量値を前記制御システムにワイヤレスで送信するステップが、ルータとアクセスポイントのアンテナとの間の５０ｍ〜６００ｍの範囲の距離に前記測定された流量値をワイヤレスで送信するステップを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記フレアシステム内のフレア流体の前記流量を測定するステップの前に、アナログ流量計をウェルドレス作業でワイヤレスロータメータと置き換えるステップをさらに含み、前記フレアシステム内のフレア流体の前記流量を測定するステップが、前記ワイヤレスロータメータでフレア流体の前記流量を測定するステップを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
フレアシステムのパージガスを最適化するための方法であって、
（ａ）前記フレアシステムのフレアヘッダに近接するフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得するステップと、
（ｂ）前記フレア流体の前記流量を目標流量と比較して、フレア流体の前記流量が目標流量範囲内にあるかどうかを判定するステップと、
（ｃ）フレア流体の前記流量が前記目標流量よりも小さい場合は制御バルブを開けるように、フレア流体の前記流量が前記目標流量よりも大きい場合は前記制御バルブを閉じるように、前記制御バルブを操作するステップと、
（ｄ）前記フレア流体の前記流量が前記目標流量範囲内に入るまで、ステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返すステップと
を備える、方法。
【請求項１３】
フレアシステムのパージガスを最適化するためのシステムであって、
前記フレアシステム内に位置し、前記フレアシステム内のフレア流体の流量の測定された流量値を取得するように動作可能なセンサシステムと、
前記測定された流量値を制御システムに送信するように動作可能なトランスミッタであって、前記制御システムが、前記フレア流体の前記流量を目標流量と比較して、前記フレア流体の前記流量と前記目標流量との間の差を取得するように動作可能である、トランスミッタと、
前記フレア流体の前記流量が目標範囲内に入るように、パージガスの流量を補正するように配置された制御バルブと、
パージガスの前記流量の値を測定し、パージガスの前記流量の前記値を前記制御システムにワイヤレスで送信するように配置されたワイヤレス流量計と
を備える、システム。
【請求項１４】
前記制御バルブが、前記制御システムを用いて遠隔制御可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記制御システムが、前記フレア流体の温度および圧力に基づいて、前記フレア流体の前記流量の値を調整するように動作可能である、請求項１３または請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記トランスミッタが、前記フレアシステムのフレアヘッダに近接して配置される、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
追加のトランスミッタをさらに備え、前記追加のトランスミッタが、前記フレアシステム内の複数の離間した場所に配置される、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
ハイウェイアドレス可能リモートトランスデューサプロトコルに従って、前記測定された流量値を前記制御システムにワイヤレスで送信するように動作可能なプロトコル変換器をさらに備える、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記制御システムが、前記測定された流量値をワイヤレスで受信するように動作可能なアクセスポイントをさらに含む、請求項１３から１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
アクセスポイントのアンテナから５０ｍ〜６００ｍの範囲の距離の間隔をおいて配置されたルータをさらに備え、前記ルータが、前記測定された流量値を前記アクセスポイントにワイヤレスで送信するように動作可能である、請求項１９のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、流量計監視および制御アセンブリに関し、より詳細には、ワイヤレスロータメータによるパージガスシステムの最適化に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油精製所および他の石油およびガス処理プラントでは、炭化水素を放出することができるリリーフ装置は、フレアまたはベントネットワークに接続される。フレアまたはベントネットワークは、炭化水素を大気に連続的に放出するフレアまたはベントスタックに行き着く。ベントスタックは炭化水素を燃焼させず、安全な場所で大気にそれらを排出するだけである。したがって、ベントスタックによって放出されるガスフローは、通常小さい。連続的に排出されるガスフローが非常に高いとき、ガスは大気にそれを排出する前に燃焼される必要がある。この消費はフレアスタックにおいて実現される。炭化水素は大気に排出する前にフレアスタックの先端で連続的に燃焼される。
【０００３】
何らかの理由でベントまたはフレアスタックへのガスの流れが停止した場合、フレアスタックならびにベントノックアウトドラムおよびベントネットワークの他の領域に空気が侵入する可能性がある。これは、ベントまたはフレアネットワーク内の空気と炭化水素の爆発性混合物をもたらす可能性があり、壊滅的であり得る。空気がフレアスタックに入った場合、プロセスガスの放出が、制限区域のフレア内に可燃混合物が存在する結果になる可能性がある。この空気およびガスの混合物の発火は、爆発の原因となり、重大な機器の損傷をもたらす可能性がある。加えて、スタック内の酸素濃度がおおよそ６％を超えると、火炎前面の侵入を許す可能性がある。
【０００４】
フレアスタック、ベントノックアウトドラム、フレアネットワークへの空気の侵入、およびそれに続く壊滅的な結果を回避する方法の１つは、小さい流量の炭化水素ガスを連続的にパージすることである。パージガス（またはパージフロー）は、（専用の断続的または緊急のシャットダウンフレアの場合のように）フレアに進むプロセスフローがほとんどまたは全くないプロセスヘッダ内の空気の衝突を防止するために使用される。フレアネットワーク内のこの連続的な炭化水素ガスのパージフローは、ベントノックアウトドラムにいくらかの正の背圧を高めるのに役立つ。この連続的なパージガスフローは、ベントノックアウトドラムおよびベントヘッダ内の小さい正の背圧を維持し、空気を締め出すのを助ける。連続的なパージガスフローの供給源は、フレアスタックからのフレアまたはベントネットワークの最遠端に位置することが重要である。このようにして、すべてのリリーフ源において、一定の正の背圧はフレアネットワーク全体にわたって感じることができる。
【０００５】
ガスプラントでは、総フレア量は、バルブリーク、パージ燃料ガス、リリーフガス、および任意の他のガスの流れに起因する総容積を含むことができる。いくつかの現在のシステムでは、フレアへのパージフローは、アナログタイプで、フィールド読取り可能であり、いかなる他のシステムからも独立したローカルの可変面積流量計によって測定される。そのようなローカルメータは、フィールドオペレータによって毎週点検することができ、金属製の指針で正確に読み取ることが困難であり得、短期間の流量の変動が誤読されるか、または完全に見逃される可能性があり、総パージガス消費量は、せいぜい大まかに推定され得る。フレアコントロールバルブ、プロセスガス、燃料ガス、および不活性ガスをフレアヘッダにリークするリリーフバルブからのリークレートが所望のパージレートを超え、パージガスを追加する必要がないときがあり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
他の現在のシステムは、液体シールまたはフレームアレスタを使用して、フレアスタック、フレアノックアウトドラム、およびフレアネットワークへの侵入を回避する。しかしながら、そのような方法は、フレアスタック内の障害の可能性につながり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示された実施形態は、燃料ガスの流量を監視および制御することにより、過度のフレアを回避し、フレアネットワークシステムへの適切なパージを保証するためのシステムおよび方法を提供する。現在のシステムでは、パージ量が監視されないので、加えられる燃料ガスが最適化されない。パージガスの流量を最適化すると、過度のフレアおよびパージが最小化され、温室効果ガスの放出が制限され、エネルギーおよび燃料の消費が最適化される。
【０００８】
本明細書に開示されたシステムおよび方法では、パージガスの制御は、個別および合計のパージ流量の遠隔測定後に可能である。本明細書に開示された自動制御原理は、フレアラインにおける流量および圧力を最適化して、フレアネットワーク内の必要な正圧を維持することができる。本開示に記載されたワイヤレス流量計は、パイプを切断または溶接する必要なく現在のアナログローカルメータに取って代わるように改良することができ、そのため、そのような交換作業が行われている間に施設での作業を継続することができる。
【０００９】
本開示の一実施形態では、フレアシステムのパージガスを最適化するための方法は、フレアシステム内のフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得することを含む。フレア流体の流量が目標流量と比較されて、フレア流体の流量と目標流量との間の差が取得される。パージガスの流量を補正するように制御バルブが操作され、フレア流体の流量を測定し、フレア流体の流量を目標流量と比較するステップは、パージガスの流量が目標範囲内に入るまで繰り返される。パージガスの流量の値が測定され、制御システムにワイヤレスで送信される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、そのような方法のステップは、あらかじめ決められた間隔で繰り返される。他の実施形態では、そのような方法のステップは、オンデマンドでリアルタイムに実行される。
【００１１】
代替の実施形態では、パージガスの流量を補正するように制御バルブを操作することは、制御システムを用いて制御バルブを遠隔操作することを含むことができる。フレア流体の流量を目標流量と比較する前に、フレア流体の流量の値はフレア流体の温度および圧力に基づいて調整されて、一般に補償流量として知られる流量に達することができる。フレアシステム内のフレア流体の流量を測定することは、フレアシステムのフレアヘッダに近接するフレア流体の流量を測定することを含むことができるか、またはフレアシステム内の複数の場所でフレア流体の流量を測定することを含むことができる。
【００１２】
他の代替の実施形態では、測定された流量値を制御システムにワイヤレスで送信することは、ハイウェイアドレス可能リモートトランスデューサプロトコルに従って、測定された流量値を送信することを含む。測定された流量値を制御システムにワイヤレスで送信することは、測定された流量値をアクセスポイント経由で送信することを含むことができる。測定された流量値を制御システムにワイヤレスで送信することは、ルータとアクセスポイントのアンテナとの間の５０ｍ〜６００ｍの範囲の距離に測定された流量値をワイヤレスで送信することを含むことができる。フレアシステム内のフレア流体の流量を測定する前に、アナログ流量計はウェルドレス作業でワイヤレスロータメータと置き換えることができ、フレアシステム内のフレア流体の流量を測定することは、ワイヤレスロータメータでフレア流体の流量を測定することを含むことができる。
【００１３】
本開示の代替の実施形態では、フレアシステムのパージガスを最適化するための方法は、フレアシステムのフレアヘッダに近接するフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得することを含む。フレア流体の流量が目標流量と比較されて、フレア流体の流量が目標流量範囲内にあるかどうかが判定される。制御バルブは、フレア流体の流量が目標流量よりも小さい場合は制御バルブを開けるように、フレア流体の流量が目標流量よりも大きい場合は制御バルブを閉じるように操作される。フレア流体の流量を測定し、フレア流体を目標流量と比較し、制御バルブを操作するステップは、フレア流体の流量が目標流量範囲内に入るまで繰り返される。
【００１４】
本開示の別の代替の実施形態では、フレアシステムのパージガスを最適化するためのシステムは、フレアシステム内に配置され、フレアシステム内のフレア流体の流量の測定された流量値を取得するように動作可能なセンサシステムを含む。トランスミッタは、測定された流量値を制御システムに送信するように動作可能であり、制御システムは、フレア流体の流量を目標流量と比較して、フレア流体の流量と目標流量との間の差を取得するように動作可能である。制御バルブは、フレア流体の流量が目標範囲内に入るように、パージガスの流量を補正するように配置される。ワイヤレス流量計は、パージガスの流量の値を測定し、パージガスの流量の値を制御システムにワイヤレスで送信するように配置される。
【００１５】
代替の実施形態では、制御バルブは、制御システムを用いて遠隔制御可能であり得る。制御システムは、フレア流体の温度および圧力に基づいて、フレア流体の流量の値を調整するように動作可能であり得る。トランスミッタは、フレアシステムのフレアヘッダに近接して配置することができる。
【００１６】
他の代替の実施形態では、フレアシステム内の複数の離間した場所に追加のトランスミッタを配置することができる。プロトコル変換器は、ハイウェイアドレス可能リモートトランスデューサプロトコルに従って、測定された流量値を制御システムにワイヤレスで送信するように動作可能であり得る。制御システムは、測定された流量値をワイヤレスで受信するように動作可能なアクセスポイントを含むことができる。ルータは、アクセスポイントのアンテナから５０ｍ〜６００ｍの範囲の距離の間隔をおいて配置することができ、ルータは、測定された流量値をアクセスポイントにワイヤレスで送信するように動作可能であり得る。
【００１７】
本開示の実施形態の上述された特徴、態様、および利点、ならびに明らかになる他の特徴、態様、および利点が獲得され、詳細に理解され得るように、上記で簡潔に要約された本開示のより詳細な説明は、本明細書の一部を形成する図面に示されているその実施形態を参照することによって得ることができる。しかしながら、添付の図面は、本開示の好ましい実施形態のみを例示しており、したがって、本開示が他の同等に効果的な実施形態を認めることができるために、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の一実施形態による、フレアシステムのパージガスを最適化するためのシステムの概略図である。
【００１９】
【図２】本開示の一実施形態による、フレアシステムのパージガスを最適化するためのシステムのいくつかの要素の概略図である。
【００２０】
【図３】本開示の一実施形態による、フレアシステムのパージガスを最適化するための方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示の実施形態を示す添付の図面を参照して、以下、本開示の実施形態がより詳細に記載される。しかしながら、本開示のシステムおよび方法は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載する例示された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完璧かつ完全になり、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるために提供される。同様の番号は全体を通して同様の要素を指し、プライム表記は、使用される場合、代替の実施形態または位置内の同様の要素を示す。
【００２２】
以下の説明では、本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、本開示の実施形態がそのような具体的な詳細なしに実施され得ることは、当業者には明らかであろう。その上、大抵の場合、井戸掘削、貯留層試験、井戸仕上げなどに関する詳細は、そのような詳細が本開示の完全な理解を得るために必要であるとはみなされず、当業者の技能の範囲内であるとみなされる限り、省略されている。
【００２３】
図１を見ると、フレアヘッダ１２を有するフレアシステム１０が概略的に示されている。フレアヘッダ１２における状態を特定するために、一連のセンサシステム１４は、フレアヘッダ１２においてパラメータを測定することができる。センサシステム１４は、フレアシステム内のフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得するために使用することができる。図１の例示的なシステムでは、センサシステム１４は、フレアヘッダ１２においてパラメータを感知することと送信することの両方ができる。センサシステム１４のうちの１つは、フレアシステム１０を通るフレア流体の流れの温度を一緒に感知し送信する、温度インジケータ１６および温度トランスミッタ１８を有することができる。センサシステム１４のうちの別の１つは、フレアシステム１０を通るフレア流体の流れの圧力を一緒に感知し送信する、圧力インジケータ２０および圧力トランスミッタ２２を有することができる。
【００２４】
センサシステム１４のうちの別の１つは、フレアシステム１０を通るフレア流体の流れの流量を検出し送信するための流量検出器またはリレー２４および流量トランスミッタ２６を有することができる。流量検出器またはリレー２４は、変換機能または計算機能を含むこともできる。例えば、流量検出器またはリレー２４は、センサシステム１４の他の要素によって感知され、流量検出器またはリレー２４に提供されるフレア流体の温度および圧力に基づいて、フレア流体の流量の値を調整または計算することができる。
【００２５】
流量検出器またはリレー２４は、フローインジケータおよびコントローラ２８に流量、温度および圧力の情報を通信することができる。フローインジケータおよびコントローラ２８は、そのようなデータをスイッチ３０に供給することができる。スイッチ３０は、フレアシステム１０内のパージガスの流量を補正するために制御バルブ３２を操作することができるよう、制御バルブ３２と通信するために使用することができる。制御バルブ３２は、閉鎖バルブが動かない場合にパージフローが中断されないことを保証するために、パージバルブを横切る制限されたオリフィスを有することができる。
【００２６】
情報は、センサシステム１４の要素、フローインジケータおよびコントローラ２８、ならびにスイッチ３０の間でワイヤレス通信によって送信することができる。そのような要素は、分散制御システム（「ＤＣＳ」）などの全体的な制御システム３６（図２）の一部であり得る。代替の実施形態では、通信ワイヤを介して、そのような要素のうちのいくつかまたはすべての間で特定の情報を送信することができる。パージガスの流量を補正するように制御バルブ３２を操作することは、制御システム３６を用いて遠隔で実行することができる。
【００２７】
フレアシステム１０内のパージガスの流量に対する適切な補正を決定するために、フレア流体の流量は、フレア流体の流量と目標流量との間の差を取得するために、目標流量を含む目標範囲と比較することができる。目標流量は、評価されているフレアシステム１０の特定の領域を通るフレア流体の流量の値であり得る。図１の例では、評価されているフレアシステム１０の特定の領域は、フレアヘッダ１２に近接する領域である。そのような実施形態では、フレアシステム内のフレア流体の流量のパラメータは、フレアシステム１０のフレアヘッダ１２に近接して測定されている。代替の実施形態では、フレアシステム内のフレア流体の流量のパラメータは、フレアシステム１０全体にわたって正圧の適切な掃引および分布を保証するために、フレアシステム１０内の複数の場所で測定することができる。
【００２８】
説明のための例を提供するために、目標流量がＸ単位として指定された流量である場合、目標範囲はＸ単位プラスＸのＹ％の上限を有することができ、目標範囲の下限はＸ単位マイナスＸのＹ％であり得る。一例として、目標流量は、０．０２ｍ／ｓ〜０．７５ｍ／ｓの範囲内である可能性があり、いくつかの実施形態では、目標流量は０．１５ｍ／ｓであり得る。容積流量に関しては、目標容積流量は０．０５〜１．０ＭＭＳＣＦＤの範囲内である可能性があり、いくつかの実施形態では、目標容積流量は０．３８ＭＭＳＣＦＤであり得る。目標範囲は目標流量プラスマイナス１〜１０％の上限および下限を有することができ、いくつかの実施形態では、目標範囲は目標流量プラスマイナス１０％の上限および下限を有することができる。この目標流量は、フレアスタックならびにベントノックアウトドラムおよびベントネットワークの他の領域への空気の侵入を防止するために必要な流量であり得る。そのようなフレア流体は、バルブリーク、パージ燃料ガス、リリーフガス、および任意の他のガスの流れから、フレアヘッダ１２への全流量から構成することができる。フレア流体が目標範囲を超えると、供給されているパージガスの量を少なくすることができ、フレア流体が目標範囲よりも小さいとき、供給されているパージガスの量を多くすることができる。フレアヘッダ１２に移動するフレア流体の量は、時々著しく多くなり得ることに留意されたい。一例として、高圧フレアは、最大８４ｍ／ｓの流量で１，７６３ＭＭＳＣＦＤまでの容積を処理するように設計することができる。
【００２９】
監視動作の間、フレア流体の流量を目標範囲と比較することができ、制御バルブ３２は、パージガスの流量が目標範囲内に入るまでフレアシステム１０内のパージガスの流量を補正するように操作することができる。そのような監視動作の間、ならびに他の時間中、ワイヤレス流量計３４は、パージガスの流量の値を測定し、パージガスの流量の値を制御システム３６にワイヤレスで送信するために使用することができる。監視動作および測定動作は、あらかじめ決められた間隔で行うことができるか、またはオンデマンドでリアルタイムに行うことができるか、または連続して行うことができる。フレアシステム１０は、低圧フレア、高圧フレアであり得るか、または低圧フレアと高圧フレアの両方を含むことができる。
【００３０】
図２を見ると、ワイヤレス流量計３４はワイヤレスロータメータであり得る。ワイヤレス流量計３４は、現在のローカルアナログメータの代わりに、現在のフレアシステムに統合されるように設計することができる。ワイヤレス流量計３４は、現在のローカルアナログメータと同じ面間寸法を有することができ、そのため、ワイヤレス流量計３４は、本出願の実施形態のワイヤレス流量計３４を使用してシステムおよび方法を実施するために、いかなるパイプも切断する必要がなく、ワイヤレス流量計３４がウェルドレス作業で炭化水素設備内の現在のアナログメータを置き換えることができる。ワイヤレス流量計３４は、炭化水素設備全体に新しいケーブルを通す必要なく実施することもできる。これにより、有線通信で流量計を使用することと比較して、時間と費用の両方が節約される。
【００３１】
本出願のワイヤレス流量計３４を使用すると、高価なＤＣＳ入力カードの必要性、ならびにすべての流量計の関連する構成時間およびコストも除去される。ワイヤレス流量計３４は、制御システム３６とプラント情報（ＰＩ）システムの両方と遠隔通信することができる。ＰＩシステムのＰＩサーバは、ＤＣＳからリアルタイムデータを収集し、その情報を数年間保存し、その情報は、傾向を見直し、システム分析を実行し、フレアシステム１０を監視し、任意のプロセスの問題をトラブルシューティングするための、パーソナルコンピュータなどのユーザインターフェースにおいて、オペレータによってアクセスおよび使用することができる。ワイヤレス流量計３４を制御システム３６およびＰＩシステムと統合することにより、フレアシステム１０のパージを最適化するために、１日、１週間、１ヶ月、または任意の他の間隔で利用されるパージガスの量の合計値を即座に含めることが可能になる。ワイヤレス流量計３４を制御システム３６およびＰＩシステムと統合することにより、パージガスの合計値が正確に示されることが可能になり、そのような値は日報で提供され得る。各ワイヤレス流量計３４によって取得された個々の測定値、ならびに傾向が提供され得る。そのような報告はリモートワイヤレス通信によって提供されるので、オペレータがシフトごとに各ローカル流量計を訪れて測定値を取得する必要はない。
【００３２】
ワイヤレス流量計３４は、バッテリで電力供給することができる。しかしながら、ワイヤレス流量計３４は、他のワイヤレスデバイスと比較してかなりの電力を消費する可能性がある。したがって、ワイヤレス流量計３４は、バッテリ交換のためにあらかじめオペレータに通知するように構成されたアラームを含むことができる。
【００３３】
図２の実施形態では、フレアシステム１０全体にわたって配置することができる複数のワイヤレス流量計３４が存在する。各ワイヤレス流量計３４は、ハイウェイアドレス可能リモートトランスデューサ（「ＨＡＲＴ」）プロトコル変換器などの、プロトコル変換器３８に関連付けられている。プロトコル変換器３８は、ワイヤレス手段によりルータ４０と遠隔通信することができ、そのため、測定された流量値は、ハイウェイアドレス可能リモートトランスデューサプロトコルに従って、制御システム３６にワイヤレスで送信される。各ワイヤレス流量計３４によって取得された情報をルータ４０に伝達できるように、いくつかのルータ４０を炭化水素施設のまわりに間隔をおいて配置することができる。各ルータ４０は、測定された流量値を制御システム３６に送信するために、アクセスポイント４２とワイヤレスで通信することができる。いくつかの実施形態では、測定された流量値は、ルータ４０とアクセスポイント４２のアンテナとの間の５０ｍ〜６００ｍの範囲の距離をワイヤレスで送信される。
【００３４】
制御システム３６は、制御システム３６の構成要素間のシリアルラインを介して情報を送信するためのＭｏｄｂｕｓ４４をさらに含むことができる。アクセスポイント４２とＭｏｄｂｕｓ４４の両方は、電源４６によって電力供給することができる。アクセスポイント４２とＭｏｄｂｕｓ４４との間でデータを転送するための、イーサネット(登録商標)ケーブルなどの通信ケーブル４８は、アクセスポイント４２とＭｏｄｂｕｓ４４との間を延在することができる。Ｍｏｄｂｕｓ４４は、イーサネット(登録商標)スイッチ５０と有線通信することができ、イーサネット(登録商標)スイッチ５０は、プログラマブルロジックコントローラ５２およびフィールドデバイスシステムインテグレータモジュール５４と有線通信する。フィールドデバイスシステムインテグレータモジュール５４は、通信ケーブルを介してフィールド制御プロセッサ５６と通信する。自動転送スイッチ５８およびＤＣＳ  Ｍｏｄｂｕｓクライアント６０は、フィールド制御プロセッサ５６と通信する。自動転送スイッチ５８は、ワイヤレスまたは有線の方法を介して他の制御システムと通信することができる。
【００３５】
ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレット、または他のタイプの既知のユーザインターフェースなどのユーザインターフェース６２は、オペレータが制御システム３６を介して提供されるデータにアクセスすることができ、フレアおよびパージガスシステムの要素を制御することができるように、イーサネット(登録商標)スイッチ５０と関連付けることができる。イーサネット(登録商標)スイッチ５０からのラップトップアクセスは、デバイスアドレス、Ｍｏｄｂｕｓマッピングリスト、ボーレート、ストップビット、およびパリティビットを構成することなど、ワイヤレス流量計３４を構成するために使用することができる。ラップトップは、バッテリの健全性に関するアラームを設定して、バッテリ交換のためにあらかじめオペレータに通知するために使用することもできる。
【００３６】
図３を見ると、動作の一例では、フレアシステム１０のパージガスを最適化するために、オペレータは、フレアシステム１０のフレアヘッダ１２に近接するフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得することにより、ステップ１００から開始することができる。ステップ１００は、本明細書に記載されたセンサシステム１４を利用して完了させることができる。ステップ１０６において、フレア流体の流量は、フレア流体の流量が目標流量範囲内にあるかどうかを判定するために、目標流量と比較することができる。フレア流体の流量が目標流量範囲内にない場合、ステップ１０８において、フレア流体は、フレア流体の流量が目標流量よりも大きいかどうかを判定するために、目標流量と比較することができる。
【００３７】
フレア流体の流量が目標流量よりも小さく、そのためステップ１０８における答えがいいえである場合、ステップ１１０において、フレアシステム１０内のパージガスの流量を補正し、フレアシステム１０内のパージガスの流量を増加させるために、制御バルブ３２をさらに開けるように操作することができる。フレアシステム１０内のパージガスの流量を増加させた後、フレアシステム１０のフレアヘッダ１２に近接するフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得することにより、ステップ１００から再び始めて、前のステップを繰り返すことができる。
【００３８】
フレア流体の流量が目標流量よりも大きく、そのためステップ１０８における回答がはいである場合、ステップ１１２において、フレアシステム１０内のパージガスの流量を補正し、フレアシステム１０内のパージガスの流量を減少させるために、制御バルブ３２をさらに閉じるように操作することができる。フレアシステム１０内のパージガスの流量を減少させた後、フレアシステム１０のフレアヘッダ１２に近接するフレア流体の流量を測定して、測定された流量値を取得することにより、ステップ１００から再び始めて、前のステップを繰り返すことができる。
【００３９】
そのようなステップは、ステップ１０６において、フレア流体の流量が目標流量と比較され、フレア流体の流量が目標流量の範囲内にあると判定されるときまで繰り返すことができる。そのような場合、ステップ１１４において、ワイヤレス流量計３４は、パージガスの流量の値を測定し、パージガスの流量の値を制御システム３６にワイヤレスで送信するために使用することができる。ステップ１１６において、パージガスの流量の値は、保存、表示、およびそうでない場合オペレータに報告することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ステップ１０６において、フレア流体の流量が目標流量と比較されて、フレア流体の流量が目標流量範囲内にあるかどうかを判定する前に、フレア流体の流量の値は、一般に補償流量として知られている調整された流量値に達するように、最初にフレア流体の温度および圧力に基づいて調整することができる。フレア流体の流量を調整するために使用される温度および圧力の値は、本明細書に記載されたセンサシステム１４を利用して取得することができる。ガス流量測定では、圧力および温度が変化するにつれてガスの密度が変化する。この密度の変化は、測定された流量が補償されていない場合、その精度に影響する可能性がある。
【００４１】
したがって、本明細書に記載された開示の実施形態は、目標を達成し、上述の目的および利点、ならびにその中に固有の他の目的および利点を達成するためによく適合している。本開示の現在好ましい実施形態が本開示の目的のために与えられたが、所望の結果を達成するための手順の詳細には多数の変更が存在する。これらおよび他の同様の修正は、当業者に容易に示唆され、本開示および添付の特許請求の範囲内に包含されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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