СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТВОРНОЙ СПОСОБНОСТИ ТЕКУЧИХ СРЕД
SYSTEM AND METHOD FOR OPERATIONAL DETERMINATION OF THE CALORITY OF FLUID MEDIA

Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления, описанные ниже, относятся к определению свойств потоковых текучих сред, более конкретно, к определению свойств потоковых текучих сред с варьирующимися составами.
Уровень техники
Определение энергосодержания (энергоемкости) потоковой текучей среды динамически в системе, в которой состав текучей среды предположительно должен изменяться, представляет собой сложную проблему. Существующие системы для измерения энергосодержания потоковых текучих сред зачастую являются громоздкими и трудными в развертывании в компоновках, в которых требуются оперативные измерения.
Энергосодержание потоковой текучей среды зачастую затрагивает финансовую ценность потоковой текучей среды, например, в газонефтяных вариантах применения. Общие показатели энергосодержания включают в себя, например, теплотворную способность (в дальнейшем в этом документе, "CV") и индекс Воббе. Показатели энергосодержания, включающие в себя индекс Воббе, могут легко определяться из CV с использованием способов, существующих в данной области техники, так что описание изобретения фокусируется на использовании CV в качестве показателя для энергосодержания. CV может выражаться в единицах килоджоулей на килограмм (т.е. "по массе") либо в единицах килоджоулей на стандартный кубический метр (при базовых условиях в 20°C и в 1,013 бара). Предполагаются другие системы единиц, например, британские тепловые единицы на фунт могут использоваться вместо килоджоулей на килограмм, и британские тепловые единицы на кубический фут могут использоваться вместо килоджоулей на стандартный кубический метр.
Это описание изобретения не ограничено определением CV, и любой другой показатель энергосодержания может определяться или извлекаться из CV. CV может определяться рядом способов. Одно известное уравнение для CV представляет собой уравнение AGA5, представленное в качестве уравнения (1):
(1)
2
2
Здесь, SG является удельной плотностью, %CO представляет собой процентный состав углекислого газа по объему, и %N представляет собой процентный состав азота по объему. Представленное уравнение учитывает большинство главных способствующих источников в виде инертных компонентов, углекислых газов и газообразных азотов, но могут рассматриваться дополнительные вещества в потоковой текучей среде, например, кислород, гелий, моноксид углерода, сероводород, вода (возможно, пар) и водород. Коэффициенты для уравнения AGA5 для этих менее заметных веществ определены и являются общепринятыми в данной области техники, но они опущены для целей краткости. Уравнение (1) дает в результате CV-значения в британских тепловых единицах на кубический фут.
Одна известная система для прямого определения энергосодержания представляет собой сгорание топлива в калориметре и измерение высвобождаемой энергии. Небольшое число существующих систем могут применять эти измерения вживую, и при использовании в оперативных газовых линиях они могут быть опасными. Кроме того, оперативные измерения с подключенными системами по-прежнему страдают от задержек в процессе сжигания и измерения. Некоторые способы должны удалять топливо из линии и использовать в калориметре, который не имеет оперативной подачи из системы. Эти способы страдают от задержек при определении энергосодержания на необходимость ожидать дискретизации, на сжигание и на время для того, чтобы проводить измерения.
Другой способ для определения энергосодержания представляет собой определение состава топлива и затем определение полного значения энергосодержания на основе среднего взвешенного состава теплотворных способностей каждого компонента состава. Этого трудно достигать в оперативном или подключенном режиме, поскольку затруднительно определять состав протекающей текучей среды по мере того, как она протекает. Кроме того, в системе, в которой состав протекающей текучей среды изменяется, должны возникать задержки, ассоциированные с определением состава текучей среды, что нарушает оперативное определение энергосодержания.
Другой набор способов, используемых для определения энергосодержания, представляет собой набор логически выводимых способов. Эти способы имеют преимущество возможности использовать оперативные измерения для того, чтобы логически выводить интересующее значение. Логически выводимые способы, которые существуют, страдают от неточности и/или проблем с определением некоторых рассматриваемых факторов. Например, многие из них требуют знания теплопроводности или теплоемкости. В вариантах применения, в которых состав потоковой текучей среды варьируется во времени, что является общераспространенным в газонефтяных вариантах применения, составы должны определяться, чтобы извлекать оперативные измерения.
Существующие системы также страдают от базирования на непосредственной взаимосвязи между измеренной плотностью и соответствующей определенной CV. При моделировании CV как имеющей непосредственную взаимосвязь с плотностью, можно принимать во внимание, что взаимосвязь имеет элементы, которые, вероятно, демонстрируют обратную взаимосвязь между переменной и CV. Кроме того, многие способы страдают от наличия члена при CV-определении, в котором значения измеренной вязкости умножаются на значения измеренной плотности. Дополнительно, хотя существующие способы типично используют зависимости от температуры для того, чтобы определять измеренное давление и вязкость, способы не учитывают зависимость от температуры и/или давления коэффициентов для членов измеренной плотности и измеренной вязкости. Еще дополнительно, эти зависимые от температуры и/или давления члены не имеют постоянных значений, которые могут быть приписаны определениям для определенных классификаций газов.
Соответственно, существует потребность в системах и способах для быстрого логически выводимого определения энергосодержания из величин, которые могут измеряться вживую.
Сущность изобретения
air
Раскрывается способ для определения логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием и, по меньшей мере, одной измеренной величиной. Логически выводимая взаимосвязь дает в результате логически выведенное энергосодержание. Способ использует компьютер (200), имеющий процессор (210), выполненный с возможностью выполнять команды на основе данных, сохраненных в запоминающем устройстве (220), причем процессор (210) реализует этапы модуля (204) логического вывода, сохраненные в запоминающем устройстве (220), при этом способ содержит этап определения, посредством модуля (204) логического вывода, логически выводимой взаимосвязи посредством анализа взаимосвязи между известными измерениями, по меньшей мере, одного измеренного энергосодержания, по меньшей мере, одной текучей среды и, по меньшей мере, одного соответствующего измеренного значения типа, идентичного типу, по меньшей мере, одной измеренной величины, при этом логически выводимая взаимосвязь имеет член (B) плотности, при этом, по меньшей мере, одна из измеренной величины представляет собой измеренную плотность (ρ), и член (B) плотности имеет обратную плотность (1/ρ), причем член (B) плотности представляет обратную взаимосвязь между плотностью (ρ) и логически выведенным энергосодержанием, и при этом измеренная плотность (ρ) не представляет собой плотность (ρ) воздуха.
air
Раскрывается способ для использования логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием и, по меньшей мере, одной измеренной величиной текучей среды. Предварительно определенная логически выводимая взаимосвязь дает в результате логически выведенное энергосодержание. Способ использует компьютер (200), имеющий процессор (210), выполненный с возможностью выполнять команды на основе данных, сохраненных в запоминающем устройстве (220), причем процессор (210) реализует этапы модуля (204) логического вывода, сохраненные в запоминающем устройстве (220). Способ содержит этапы приема, посредством модуля (204) логического вывода, по меньшей мере, одного измеренного значения типа, по меньшей мере, одной измеренной величины и логического вывода, посредством модуля (204) логического вывода, логически выведенного энергосодержания из логически выводимой взаимосвязи и, по меньшей мере, одной измеренной величины, при этом логически выводимая взаимосвязь имеет член (B) плотности, и одно, по меньшей мере, из одного измеренного значения представляет собой измеренную плотность (ρ), и член (B) плотности имеет обратную плотность (1/ρ), причем член (B) плотности представляет обратную взаимосвязь между измеренной плотностью (ρ) и логически выведенным энергосодержанием, и при этом измеренная плотность (ρ) не представляет собой плотность (ρ) воздуха.
air
Раскрывается оборудование для использования логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием и, по меньшей мере, одной измеренной величиной текучей среды. Логически выводимая взаимосвязь дает в результате логически выведенное энергосодержание. Оборудование имеет компьютер (200), имеющий процессор (210), выполненный с возможностью выполнять команды на основе данных, сохраненных в запоминающем устройстве (220), причем процессор (210) реализует этапы модуля (204) логического вывода, сохраненные в запоминающем устройстве (220), причем модуль (204) логического вывода выполнен с возможностью принимать, по меньшей мере, одно измеренное значение типа, по меньшей мере, одной измеренной величины и логически выводить логически выведенное энергосодержание из логически выводимой взаимосвязи и, по меньшей мере, одной измеренной величины, при этом логически выводимая взаимосвязь имеет член (B) плотности, и одно, по меньшей мере, из одного измеренного значения представляет собой измеренную плотность (ρ), и член (B) плотности имеет обратную плотность (1/ρ), причем член (B) плотности представляет обратную взаимосвязь между измеренной плотностью (ρ) и логически выведенным энергосодержанием, и при этом измеренная плотность (ρ) не представляет собой плотность (ρ) воздуха.
air
Раскрывается оборудование для определения логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием и, по меньшей мере, одной измеренной величиной. Логически выводимая взаимосвязь дает в результате логически выведенное энергосодержание. Оборудование имеет компьютер (200), имеющий процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем процессор (210) выполнен с возможностью выполнять команды на основе данных, сохраненных в запоминающем устройстве (220), причем процессор (210) выполняет модуль (204) логического вывода, сохраненный в запоминающем устройстве (220), причем модуль (204) логического вывода выполнен с возможностью определять логически выводимую взаимосвязь посредством анализа взаимосвязи между известными измерениями, по меньшей мере, одного измеренного энергосодержания, по меньшей мере, одной текучей среды и, по меньшей мере, одного соответствующего измеренного значения типа, идентичного типу, по меньшей мере, одной измеренной величины, при этом логически выводимая взаимосвязь имеет член (B) плотности, при этом, по меньшей мере, одна из измеренной величины представляет собой измеренную плотность (ρ), и член (B) плотности имеет обратную плотность (1/ρ), причем член (B) плотности представляет обратную взаимосвязь между плотностью (ρ) и логически выведенным энергосодержанием, и при этом измеренная плотность (ρ) не представляет собой плотность (ρ) воздуха.
Аспекты
air
Согласно аспекту, раскрывается способ для определения логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием и, по меньшей мере, одной измеренной величиной. Логически выводимая взаимосвязь дает в результате логически выведенное энергосодержание. Способ использует компьютер (200), имеющий процессор (210), выполненный с возможностью выполнять команды на основе данных, сохраненных в запоминающем устройстве (220), причем процессор (210) реализует этапы модуля (204) логического вывода, сохраненные в запоминающем устройстве (220), при этом способ содержит этап определения, посредством модуля (204) логического вывода, логически выводимой взаимосвязи посредством анализа взаимосвязи между известными измерениями, по меньшей мере, одного измеренного энергосодержания, по меньшей мере, одной текучей среды и, по меньшей мере, одного соответствующего измеренного значения типа, идентичного типу, по меньшей мере, одной измеренной величины, при этом логически выводимая взаимосвязь имеет член (B) плотности, при этом, по меньшей мере, одна из измеренной величины представляет собой измеренную плотность (ρ), и член (B) плотности имеет обратную плотность (1/ρ), причем член (B) плотности представляет обратную взаимосвязь между плотностью (ρ) и логически выведенным энергосодержанием, и при этом измеренная плотность (ρ) не представляет собой плотность (ρ) воздуха.
air
Предпочтительно, модуль (204) логического вывода не учитывает ни одно из вязкости (η), удельной плотности и плотности (ρ) воздуха в члене (B) плотности.
Предпочтительно, модуль (204) логического вывода определяет логически выводимую взаимосвязь вообще без учета теплоемкости, теплопроводности, диэлектрической постоянной, показателя преломления, коэффициента термодиффузии, ламинарного сопротивления и турбулентного сопротивления.
Предпочтительно, другая, по меньшей мере, из одной измеренной величины представляет собой измеренную вязкость (η), причем логически выводимая взаимосвязь дополнительно содержит член (A) сдвига и член (C) вязкости, причем член (C) вязкости учитывает измеренную вязкость (η).
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляет собой сумму члена (A) сдвига, члена (B) плотности и члена (C) вязкости.
Предпочтительно, член (C) вязкости имеет вязкость (η), причем член (C) вязкости представляет непосредственную взаимосвязь между вязкостью (η) и логически выведенным энергосодержанием.
1
2
3
Предпочтительно, по меньшей мере, одно измеренное значение дополнительно содержит измеренную температуру (T) и измеренное давление (P), при этом член (A) сдвига содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена сдвига, член (B) плотности содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена плотности, и член (C) вязкости содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена вязкости.
2
Предпочтительно, член (B) плотности представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности, умноженный на обратную плотность (1/ρ).
3
Предпочтительно, член (C) вязкости представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости, умноженный на вязкость (η).
1
Предпочтительно, член (A) сдвига представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига.
Предпочтительно, при этом логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения  η.
1
2
3
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига, коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности и коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости извлекаются с использованием соответствующих констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), ассоциированных, по меньшей мере, с одной текучей средой.
1
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
2
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
3
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига зависит от взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента сдвига (например, a-a) из констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности зависит от взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента плотности (например, b-b) из констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), и коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости зависит от взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента вязкости (например, c-c) из констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d).
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента сдвига (например, a-a) представляется посредством уравнения , взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента плотности (например, b-b) представляется посредством уравнения , и взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента вязкости (например, c-c) представляется посредством уравнения .
4
4
1
4
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь дополнительно содержит член (D) инертных компонентов, причем член инертных компонентов учитывает процентный состав (%CO2) углекислого газа, причем член (D) инертных компонентов имеет коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры (T) и давления (P) члена инертных компонентов, при этом коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов определяется с использованием констант в виде коэффициентов на основе члена инертных компонентов (например, d-d).
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов определяется из взаимосвязи , причем логически выводимая взаимосвязь представляет собой .
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, анализ, посредством модуля (204) логического вывода, дополнительно содержит ассоциирование констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), по меньшей мере, с одним классом текучих сред, элементом которого является одна или более, по меньшей мере, из одной текучей среды.
Предпочтительно, по меньшей мере, один класс текучих сред представляет собой одно или более из топливного газа, природного газа, факельного газа, сжиженного природного газа, биогаза, сланцевого газа и класса текучей среды, ассоциированной с географическим регионом.
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь может отличаться посредством констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d) таким образом, что константы в виде коэффициентов могут использоваться в качестве предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d) при оперативном логически выводимом определении логически выведенного энергосодержания, которое определяется вживую при одновременном проведении оперативных измерений типа, идентичного типу, по меньшей мере, одного измеренного значения.
Предпочтительно, логически выведенное энергосодержание представляет собой логически выведенную теплотворную способность.
air
Согласно аспекту, раскрывается способ для использования логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием и, по меньшей мере, одной измеренной величиной текучей среды. Предварительно определенная логически выводимая взаимосвязь дает в результате логически выведенное энергосодержание. Способ использует компьютер (200), имеющий процессор (210), выполненный с возможностью выполнять команды на основе данных, сохраненных в запоминающем устройстве (220), причем процессор (210) реализует этапы модуля (204) логического вывода, сохраненные в запоминающем устройстве (220). Способ содержит этапы приема, посредством модуля (204) логического вывода, по меньшей мере, одного измеренного значения типа, по меньшей мере, одной измеренной величины и логического вывода, посредством модуля (204) логического вывода, логически выведенного энергосодержания из логически выводимой взаимосвязи и, по меньшей мере, одной измеренной величины, при этом логически выводимая взаимосвязь имеет член (B) плотности, и одно, по меньшей мере, из одного измеренного значения представляет собой измеренную плотность (ρ), и член (B) плотности имеет обратную плотность (1/ρ), причем член (B) плотности представляет обратную взаимосвязь между измеренной плотностью (ρ) и логически выведенным энергосодержанием, и при этом измеренная плотность (ρ) не представляет собой плотность (ρ) воздуха.
air
Предпочтительно, модуль (204) логического вывода не учитывает ни одно из вязкости (η), удельной плотности и плотности (ρ) воздуха в члене (B) плотности.
Предпочтительно, модуль (204) логического вывода логически выводит логически выведенное энергосодержание вообще без учета теплоемкости, теплопроводности, диэлектрической постоянной, показателя преломления, коэффициента термодиффузии, ламинарного сопротивления и турбулентного сопротивления.
Предпочтительно, другое, по меньшей мере, из одного измеренного значения представляет собой измеренную вязкость (η), причем логически выводимая взаимосвязь дополнительно содержит член (A) сдвига и член (C) вязкости, причем член (C) вязкости учитывает измеренную вязкость (η).
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляет собой сумму члена (A) сдвига, члена (B) плотности и члена (C) вязкости.
Предпочтительно, член (C) вязкости имеет вязкость (η), причем член (C) вязкости представляет непосредственную взаимосвязь между вязкостью (η) и логически выведенным энергосодержанием.
1
2
3
Предпочтительно, по меньшей мере, одно измеренное значение дополнительно содержит измеренную температуру (T) и измеренное давление (P), при этом член (A) сдвига содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена сдвига, член (B) плотности содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена плотности, и член (C) вязкости содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена вязкости.
2
Предпочтительно, член (B) плотности представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности, умноженный на обратную плотность (1/ρ).
3
Предпочтительно, член (C) вязкости представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости, умноженный на вязкость (η).
1
Предпочтительно, член (A) сдвига представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига.
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения  η.
1
2
3
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига, коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности и коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости оцениваются с использованием соответствующих предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), ассоциированных с текучей средой.
1
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
2
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
3
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига оценивается посредством модуля (204) логического вывода, с использованием взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента сдвига (например, a-a) из предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности оценивается посредством модуля (204) логического вывода, с использованием взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента плотности (например, b-b) из предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), и коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости оценивается посредством модуля (204) логического вывода, с использованием взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента вязкости (например, c-c) из предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d).
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента сдвига (например, a-a) представляется посредством уравнения , взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента плотности (например, b-b) представляется посредством уравнения , взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента вязкости (например, c-c) представляется посредством уравнения .
4
4
1
4
Предпочтительно, по меньшей мере, одно измеренное значение дополнительно содержит измеренное содержание инертных компонентов, при этом измеренное содержание инертных компонентов представляет собой процентный состав углекислого газа по объему (%CO2), причем логически выводимая взаимосвязь дополнительно имеет член (D) инертных компонентов, причем член (D) инертных компонентов учитывает процентный состав (%CO2) углекислого газа, причем член (D) инертных компонентов имеет коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры (T) и давления (P) члена инертных компонентов, при этом коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов определяется с использованием констант в виде коэффициентов на основе члена инертных компонентов (например, d-d).
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов определяется из взаимосвязи , причем логически выводимая взаимосвязь представляет собой .
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, логический вывод, посредством модуля (204) логического вывода, содержит логический вывод логически выведенного энергосодержания текучей среды с использованием предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), ассоциированных, по меньшей мере, с одним классом текучих сред, элементом которого является одна или более, по меньшей мере, из одной текучей среды.
Предпочтительно, по меньшей мере, один класс текучих сред представляет собой одно или более из топливного газа, природного газа, факельного газа, сжиженного природного газа, биогаза, сланцевого газа и класса текучей среды, ассоциированной с географическим регионом.
Предпочтительно, способ дополнительно содержит этапы измерения, посредством датчика (5) вибраций, по меньшей мере, одного необработанного сигнала данных, в то время как текучая среда взаимодействует с датчиком (5) вибраций, подачи, посредством датчика (5) вибраций, по меньшей мере, одного необработанного сигнала данных в модуль (202) измерений и обработки, посредством модуля (202) измерений, по меньшей мере, одного необработанного сигнала данных, чтобы определять данные, представляющие одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения, при этом прием, посредством модуля (204) логического вывода, содержит прием данных, представляющих одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения из модуля (202) измерений.
Предпочтительно, одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения содержит измеренную плотность (ρ).
Предпочтительно, способ дополнительно содержит измерение, посредством датчика (150) давления, измеренного давления (P), при этом прием, посредством модуля (204) логического вывода, содержит прием измеренного давления (P).
Предпочтительно, одно или более из измеренной температуры (T) и измеренного давления (P) предполагаются согласованными.
Предпочтительно, логически выведенное энергосодержание представляет собой теплотворную способность.
air
Согласно аспекту, раскрывается оборудование для использования логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием и, по меньшей мере, одной измеренной величиной текучей среды. Логически выводимая взаимосвязь дает в результате логически выведенное энергосодержание. Оборудование имеет компьютер (200), имеющий процессор (210), выполненный с возможностью выполнять команды на основе данных, сохраненных в запоминающем устройстве (220), причем процессор (210) реализует этапы модуля (204) логического вывода, сохраненные в запоминающем устройстве (220), причем модуль (204) логического вывода выполнен с возможностью принимать, по меньшей мере, одно измеренное значение типа, по меньшей мере, одной измеренной величины и логически выводить логически выведенное энергосодержание из логически выводимой взаимосвязи и, по меньшей мере, одной измеренной величины, при этом логически выводимая взаимосвязь имеет член (B) плотности, и одно, по меньшей мере, из одного измеренного значения представляет собой измеренную плотность (ρ), и член (B) плотности имеет обратную плотность (1/ρ), причем член (B) плотности представляет обратную взаимосвязь между измеренной плотностью (ρ) и логически выведенным энергосодержанием, и при этом измеренная плотность (ρ) не представляет собой плотность (ρ) воздуха.
air
Предпочтительно, модуль (204) логического вывода не учитывает ни одно из вязкости (η), удельной плотности и плотности (ρ) воздуха в члене (B) плотности.
Предпочтительно, модуль (204) логического вывода логически выводит логически выведенное энергосодержание вообще без учета теплоемкости, теплопроводности, диэлектрической постоянной, показателя преломления, коэффициента термодиффузии, ламинарного сопротивления и турбулентного сопротивления.
Предпочтительно, другое, по меньшей мере, из одного измеренного значения представляет собой измеренную вязкость (η), причем логически выводимая взаимосвязь дополнительно содержит член (A) сдвига и член (C) вязкости, причем член (C) вязкости учитывает измеренную вязкость (η).
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляет собой сумму члена (A) сдвига, члена (B) плотности и члена (C) вязкости.
Предпочтительно, член (C) вязкости имеет вязкость (η), причем член (C) вязкости представляет непосредственную взаимосвязь между вязкостью (η) и логически выведенным энергосодержанием.
1
2
3
Предпочтительно, по меньшей мере, одно измеренное значение дополнительно содержит измеренную температуру (T) и измеренное давление (P), при этом член (A) сдвига содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена сдвига, член (B) плотности содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена плотности, и член (C) вязкости содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена вязкости.
2
Предпочтительно, член (B) плотности представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности, умноженный на обратную плотность (1/ρ).
3
Предпочтительно, член (C) вязкости представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости, умноженный на вязкость (η).
1
Предпочтительно, член (A) сдвига представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига.
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения  η.
1
2
3
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига, коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности и коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости оцениваются с использованием соответствующих предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), ассоциированных с текучей средой.
1
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
2
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
3
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, при этом коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига оценивается посредством модуля (204) логического вывода, с использованием взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента сдвига (например, a-a) из предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности оценивается посредством модуля (204) логического вывода, с использованием взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента плотности (например, b-b) из предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), и коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости оценивается посредством модуля (204) логического вывода, с использованием взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента вязкости (например, c-c) из предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d).
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента сдвига (например, a-a) представляется посредством уравнения , взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента плотности (например, b-b) представляется посредством уравнения , взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной предварительно определенной константой в виде коэффициента вязкости (например, c-c) представляется посредством уравнения .
4
4
1
4
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь дополнительно содержит член (D) инертных компонентов, причем член инертных компонентов учитывает процентный состав (%CO2) углекислого газа, причем член (D) инертных компонентов имеет коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры (T) и давления (P) члена инертных компонентов, при этом коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов определяется с использованием констант в виде коэффициентов на основе члена инертных компонентов (например, d-d).
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов определяется из взаимосвязи , причем логически выводимая взаимосвязь представляет собой .
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, логический вывод, посредством модуля (204) логического вывода, содержит логический вывод логически выведенного энергосодержания текучей среды с использованием предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), ассоциированных, по меньшей мере, с одним классом текучих сред, элементом которого является одна или более, по меньшей мере, из одной текучей среды.
Предпочтительно, по меньшей мере, один класс текучих сред представляет собой одно или более из топливного газа, природного газа, факельного газа, сжиженного природного газа, сланцевого газа, биогаза и класса текучих сред из географического региона.
Предпочтительно, одно или более из измеренной температуры (T) и измеренного давления (P) представляет собой константу, на основе определения, посредством модуля (204) логического вывода, того, что одно или более из измеренной температуры (T) и измеренного давления (P) являются достаточно согласованными при рабочих условиях.
Предпочтительно, оборудование дополнительно содержит модуль (202) измерений, сохраненный в запоминающем устройстве (220), причем модуль измерений выполнен с возможностью принимать, посредством модуля (202) измерений, по меньшей мере, одного необработанного сигнала данных и обрабатывать, посредством модуля (202) измерений, по меньшей мере, один необработанный сигнал данных, чтобы определять данные, представляющие одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения, при этом прием, посредством модуля (204) логического вывода, содержит прием данных, представляющих одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения из модуля (202) измерений.
Предпочтительно, оборудование представляет собой датчик (5) вибраций, причем оборудование выполнено с возможностью взаимодействовать с текучей средой, при этом компьютер (200) представляет собой электронные схемы (20) измерителя, выполненные с возможностью определять одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения на основе измерений, проведенных посредством датчика (5) вибраций.
Предпочтительно, оборудование содержит первый зубец (104a) и второй зубец (104b), которые взаимодействуют с текучей средой, формирователь (102) сигналов управления, который принимает возбуждающий сигнал из компьютера (200) и возбуждает движение в первом зубце (104a) на основе возбуждающего сигнала, датчик (106) отклика, выполненный с возможностью формировать сигнал отклика, представляющий откликающееся движение второго зубца (104b), и передавать сигнал отклика в электронные схемы (20) измерителя, при этом электронные схемы (20) измерителя выполнены с возможностью определять одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения из одного или более из возбуждающего сигнала и сигнала отклика.
Предпочтительно, одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения содержит измеренную плотность (ρ).
Предпочтительно, логически выведенное энергосодержание представляет собой теплотворную способность.
air
Согласно аспекту, раскрывается оборудование для определения логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием и, по меньшей мере, одной измеренной величиной. Логически выводимая взаимосвязь дает в результате логически выведенное энергосодержание. Оборудование имеет компьютер (200), имеющий процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем процессор (210) выполнен с возможностью выполнять команды на основе данных, сохраненных в запоминающем устройстве (220), причем процессор (210) выполняет модуль (204) логического вывода, сохраненный в запоминающем устройстве (220), причем модуль (204) логического вывода выполнен с возможностью определять логически выводимую взаимосвязь посредством анализа взаимосвязи между известными измерениями, по меньшей мере, одного измеренного энергосодержания, по меньшей мере, одной текучей среды и, по меньшей мере, одного соответствующего измеренного значения типа, идентичного типу, по меньшей мере, одной измеренной величины, при этом логически выводимая взаимосвязь имеет член (B) плотности, при этом, по меньшей мере, одна из измеренной величины представляет собой измеренную плотность (ρ), и член (B) плотности имеет обратную плотность (1/ρ), причем член (B) плотности представляет обратную взаимосвязь между плотностью (ρ) и логически выведенным энергосодержанием, и при этом измеренная плотность (ρ) не представляет собой плотность (ρ) воздуха.
air
Предпочтительно, модуль (204) логического вывода не учитывает ни одно из вязкости (η), удельной плотности и плотности (ρ) воздуха в члене (B) плотности.
Предпочтительно, модуль (204) логического вывода определяет логически выводимую взаимосвязь вообще без учета теплоемкости, теплопроводности, диэлектрической постоянной, показателя преломления, коэффициента термодиффузии, ламинарного сопротивления и турбулентного сопротивления.
Предпочтительно, другая, по меньшей мере, из одной измеренной величины представляет собой измеренную вязкость (η), причем логически выводимая взаимосвязь дополнительно содержит член (A) сдвига и член (C) вязкости, причем член (C) вязкости учитывает измеренную вязкость (η).
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляет собой сумму члена (A) сдвига, члена (B) плотности и члена (C) вязкости.
Предпочтительно, член (C) вязкости имеет вязкость (η), причем член (C) вязкости представляет непосредственную взаимосвязь между вязкостью (η) и логически выведенным энергосодержанием.
1
2
3
Предпочтительно, по меньшей мере, одно измеренное значение дополнительно содержит измеренную температуру (T) и измеренное давление (P), при этом член (A) сдвига содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена сдвига, член (B) плотности содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена плотности, и член (C) вязкости содержит соответствующий коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры и давления члена вязкости.
2
Предпочтительно, член (B) плотности представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности, умноженный на обратную плотность (1/ρ).
3
Предпочтительно, член (C) вязкости представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости, умноженный на вязкость (η).
1
Предпочтительно, член (A) сдвига представляет собой коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига.
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения  η.
1
2
3
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига, коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности и коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости извлекаются с использованием соответствующих констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), ассоциированных, по меньшей мере, с одной текучей средой.
1
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
2
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
3
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена сдвига зависит от взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента сдвига (например, a-a) из констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности зависит от взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента плотности (например, b-b) из констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), и коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости зависит от взаимосвязи между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента вязкости (например, c-c) из констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d).
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента сдвига (например, a-a) представляется посредством уравнения , взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента плотности (например, b-b) представляется посредством уравнения , и взаимосвязь между измеренным давлением (P), измеренной температурой (T) и, по меньшей мере, одной константой в виде коэффициента вязкости (например, c-c) представляется посредством уравнения, .
4
4
1
4
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь дополнительно содержит член (D) инертных компонентов, причем член инертных компонентов учитывает процентный состав (%CO2) углекислого газа, причем член (D) инертных компонентов имеет коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры (T) и давления (P) члена инертных компонентов, при этом коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов определяется с использованием констант в виде коэффициентов на основе члена инертных компонентов (например, d-d).
4
Предпочтительно, коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов определяется из взаимосвязи , причем логически выводимая взаимосвязь представляет собой .
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, анализ, посредством модуля (204) логического вывода, дополнительно содержит ассоциирование констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d), по меньшей мере, с одним классом текучих сред, элементом которого является одна или более, по меньшей мере, из одной текучей среды.
Предпочтительно, по меньшей мере, один класс текучих сред представляет собой одно или более из топливного газа, природного газа, факельного газа, сжиженного природного газа, сланцевого газа, биогаза и класса газов, ассоциированных с географическим регионом.
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь может отличаться посредством констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d) таким образом, что константы в виде коэффициентов могут использоваться в качестве предварительно определенных констант в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c, d-d) при оперативном логически выводимом определении логически выведенного энергосодержания, которое определяется вживую при одновременном проведении оперативных измерений типа, идентичного типу, по меньшей мере, одного измеренного значения.
Предпочтительно, оборудование представляет собой датчик (5) вибраций, и компьютер (200) представляет собой электронные схемы (20) измерителя.
Предпочтительно, оборудование определяет одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения, и оборудование предоставляет одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения в модуль (204) логического вывода для использования в логическом выводе логически выведенного энергосодержания.
Предпочтительно, одно или более, по меньшей мере, из одного измеренного значения содержит измеренную плотность (ρ) и измеренную вязкость (η).
Предпочтительно, логически выведенное энергосодержание представляет собой логически выведенную теплотворную способность.
Краткое описание чертежей
Идентичные номера ссылок представляют один элемент на всех чертежах. Следует понимать, что чертежи необязательно должны быть нарисованы в масштабе.
Фиг. 1 показывает блок-схему варианта осуществления системы 100 для определения энергосодержания потоковой текучей среды.
Фиг. 2 показывает блок-схему варианта осуществления компьютера 200.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 300 для использования логически выводимой взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием текучих сред.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 400 для определения логически выводимой взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием потоковой текучей среды.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций другого варианта осуществления способа 500 для определения логически выводимой взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием потоковой текучей среды.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций еще одного другого варианта осуществления способа 600 для определения логически выводимой взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием потоковой текучей среды.
Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 700 для логического вывода энергосодержания из измеренных параметров.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций другого варианта осуществления способа 800 для логического вывода энергосодержания из измеренных параметров.
Фиг. 9 показывает блок-схему последовательности операций еще одного другого варианта осуществления способа 900 для логического вывода энергосодержания из измеренных параметров.
Фиг. 10 показывает график 1000 варианта осуществления сравнения между логически выведенными значениями энергосодержания, извлекаемыми с использованием единиц массы, и энергосодержанием, определенным из прямых способов.
Фиг. 11 показывает график 1100 варианта осуществления ошибки в логически выведенных теплотворных способностях относительно непосредственно определенных теплотворных способностей.
Фиг. 12 показывает график 1200 варианта осуществления сравнения между логически выведенными значениями энергосодержания, логически выведенными в стандартных условиях, и энергосодержанием, определенным из прямых способов.
Фиг. 13 показывает график 1300 варианта осуществления ошибки в логически выведенных теплотворных способностях относительно непосредственно определенных теплотворных способностей.
Подробное описание изобретения
Фиг. 1-13 и нижеприведенное описание иллюстрируют конкретные примеры, чтобы обучать специалистов в данной области техники тому, как осуществлять и использовать оптимальный режим вариантов осуществления систем и способов для определения энергосодержания потоковой текучей среды. Для целей изучения принципов изобретения, некоторые традиционные аспекты упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание варьирования этих примеров, которые попадают в пределы объема настоящего описания. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что признаки, описанные ниже, могут комбинироваться различными способами, чтобы формировать несколько варьирований систем и способов для определения энергосодержания потоковой текучей среды. Как результат, варианты осуществления, описанные ниже, ограничены не конкретными примерами, описанными ниже, а только посредством формулы изобретения и ее эквивалентов.
Фиг. 1 показывает блок-схему варианта осуществления системы 100 для определения энергосодержания потоковой текучей среды. Система может иметь датчик 5 вибраций, датчик 150 давления и поточный трубопровод 160. В этой системе, текучей среде разрешается протекать через поточный трубопровод 160 и измеряться на поверхностях раздела с датчиком 5 вибраций и датчиком 150 давления. Следует принимать во внимание, что потоковая текучая среда может представлять собой нефть, топливный газ или текучую среду на основе природного газа. Например, потоковая текучая среда может представлять собой одно или более из природного газа (причем природный газ представляет собой газ, непосредственно извлекаемый из природного источника), биогаза и топливного газа (причем топливный газ представляет собой искусственно извлеченный газ, извлеченный из нефтепродуктов).
Потоковая текучая среда может состоять из любого числа веществ, например, из одного или более веществ на основе нефти, алканов, горючих веществ, инертных веществ, кислорода и т.п. Вещества на основе нефти могут включать в себя метан, этан, пропан, пропилен, изобутан, бутан и т.п. Горючие вещества могут включать в себя, например, одно или более из водорода, метана, этана, пропана, пропилена, изобутана, бутана, сероводорода и т.п. Инертные вещества могут включать в себя, например, одно или более из углекислого газа, азота, гелия, моноксида углерода, воды и т.п. Наиболее преобладающие инертные вещества могут представлять собой углекислый газ и азот. В варианте осуществления, в то время как текучая среда может иметь некоторый воздух, текучая среда может представлять собой текучую среду, которая не представляет собой полностью или большей частью воздух, так что плотность текучей среды отличается от плотности воздуха. Например, текучая среда может составлять меньше половины воздуха, меньше четверти воздуха, меньше одной десятой воздуха, меньше ни одной десятой воздуха или меньше трех четвертей воздуха по объему.
При определении логически выведенной теплотворной способности, может быть полезным использовать измерения, связанные с потоком текучей среды, например, температуры (T), давления (P), вязкости (η) и плотности (ρ). Любой способ, который существует в данной области техники, предполагается для измерения этих значений, и описание изобретения просто представляет примеры физических датчиков и других компоновок для проведения этих измерений. Требуется логический вывод энергосодержания из измеренных параметров, которые представляют собой типичные элементы в газовой линии, в частности, из параметров, которые не заключают в себе значительное изменение давления (P) или температуры (T) (за рамками того, что необходимо для проведения измерений), отделение дискретных объемов, которые должны тестироваться, или сжигание элементов текучей среды. Типичные измерения для потока текучей среды могут включать в себя, например, одно или более из температуры (T), давления (P), вязкости (η) и плотности (ρ). Реализации, которые измеряют эти параметры, содержатся на существующих линиях потока текучей среды, и в силу этого обеспечивается значительное преимущество, если существующие элементы могут использоваться для того, чтобы логически выводить энергосодержание, например, логический вывод CV-значений. Определения энергосодержания могут выполняться посредством компьютеров 200, таких как электронные схемы 20 измерителя, и могут выполняться без одного или более из добавления компонентов, которые вызывают падения температуры (T) или давления (P), без определения ламинарных сопротивлений, без определения теплоемкости, без определения теплопроводности, без определения эффектов в силу скорости звука (SOS), без определения коэффициента термодиффузии, без определения удельной плотности, без определения проницаемости (диэлектрической постоянной), без определения показателя преломления и т.п. Причина, по которой многие из этих элементов могут игнорироваться при использовании способов, представленных в этом подробном описании, состоит в том, что анализ может учитывать базовые эффекты этих других процедур и параметров.
Датчик 5 вибраций представляет собой датчик, который измеряет свойства потоковой текучей среды. В различных вариантах осуществления, датчик 5 вибраций может представлять собой кориолисов датчик, вилочный измеритель, вилочный плотномер, вилочный вискозиметр и т.п. Датчик 5 вибраций может, по меньшей мере, частично погружаться в текучую среду, которая должна характеризоваться. Текучая среда может содержать жидкость или газ. Альтернативно, текучая среда может содержать многофазную текучую среду, такую как жидкость или газ, которая включает в себя увлеченный газ, увлеченные твердые тела, несколько жидкостей либо комбинации вышеозначенного. Датчик 5 вибраций может монтироваться в трубе или трубопроводе, резервуаре, контейнере или других сосудах для текучей среды. Датчик 5 вибраций также может монтироваться в коллекторе или аналогичной конструкции для направления потока текучей среды. Тем не менее, другие компоновки монтажа предполагаются и находятся в пределах объема описания и формулы изобретения.
Датчик 5 вибраций может иметь электронные схемы 20 измерителя, формирователь 102 сигналов управления, первый зубец 104a, второй зубец 104b, датчик 106 отклика, температурный датчик 108 и линия 26 связи. Датчик 5 вибраций работает с возможностью предоставлять измерения текучих сред. Датчик 5 вибраций может предоставлять измерения текучих сред, включающие в себя, например, одно или более из плотности (ρ) текучей среды, температуры (T) текучей среды, вязкости (η) текучей среды, массового расхода, объемного расхода и давления (P) для текучей среды, включающей в себя протекающие или непротекающие текучие среды. Этот перечень не является исчерпывающим, и датчик 5 вибраций может измерять или определять другие характеристики текучей среды.
Электронные схемы 20 измерителя представляют собой схему обработки, которая обрабатывает необработанные сигнальные данные для проведения измерений и/или обработки с помощью программных модулей. Электронные схемы 20 измерителя могут представлять собой вариант осуществления компьютера 200, показанного на фиг. 2. Электронные схемы 20 измерителя управляют работой формирователя 102 сигналов управления и датчика 106 отклика датчика 5 вибраций и могут предоставлять электрическую мощность в формирователь 102 сигналов управления и датчик 106 отклика. Например, электронные схемы 20 измерителя могут формировать возбуждающий сигнал и предоставлять сформированный возбуждающий сигнал в формирователь 102 сигналов управления, чтобы формировать вибрации в первом зубце 104a. Сформированный возбуждающий сигнал может управлять амплитудой и частотой вибраций первого зубца 104a. Сформированный возбуждающий сигнал также может управлять длительностью вибраций и/или временем вибраций.
Формирователь 102 сигналов управления представляет собой элемент, который возбуждает движения. Первый зубец 104a представляет собой элемент, который вибрирует и взаимодействует с текучей средой. Формирователь 102 сигналов управления может принимать возбуждающие сигналы из электронных схем 20 измерителя, чтобы вызывать вибрацию в первом зубце 104a. Второй зубец 104b представляет собой другой погруженный элемент, который имеет результирующую вибрацию, несинфазную с вибрацией первого зубца 104a. Второй зубец 104b соединяется с датчиком отклика, который измеряет вибрационный отклик второго зубца 104b таким образом, что взаимосвязь между вибрационным откликом второго зубца 104b и сигналом формирователя сигналов управления, применяемым к формирователю 102 сигналов управления, который возбуждает первый зубец 104a, представляет свойства текучей среды. Эти вибрации могут возбуждаться, чтобы обеспечивать возможность проведения измерений потоковой текучей среды и/или потока текучей среды посредством электронных схем 20 измерителя. Температурный датчик 108 представляет собой устройство, которое измеряет температуру. Измерения текучей среды и/или потока текучей среды могут иметь температурные зависимости, так что температурный датчик 108 может предоставлять данные температуры в электронные схемы 20 измерителя для использования в измерениях.
Электронные схемы 20 измерителя могут принимать сигнал или сигналы вибраций из датчика 106 отклика, который обнаруживает движение и/или вибрации второго зубца 104b. В варианте осуществления, электронные схемы 20 измерителя могут возбуждать вибрационный элемент в фазовой синхронизации таким образом, что командный сигнал, предоставленный в формирователь 102 сигналов управления, и сигнал отклика, принимаемый из датчика 106 отклика, имеют фазовую синхронизацию. Электронные схемы 20 измерителя, например, могут обрабатывать сигнал или сигналы вибраций, чтобы формировать измерение плотности (ρ). Электронные схемы 20 измерителя обрабатывают сигнал или сигналы вибраций, принимаемые из датчика 106 отклика, чтобы определять частоту сигнала или сигналов. Дополнительно или помимо этого, электронные схемы 20 измерителя обрабатывают сигнал или сигналы вибраций, чтобы определять другие характеристики текучей среды, такие как вязкость (η). Электронные схемы измерителя, например, также могут определять разность фаз между сигналами, которые могут обрабатываться, чтобы определять расход текучей среды. Можно принимать во внимание, что разность фаз типично измеряется или выражается в пространственных единицах, таких как градусы или радианы, хотя может использоваться любая подходящая единица, такая как временные единицы. Если временные единицы используются, то разность фаз может называться специалистами в данной области техники "временной задержкой" между сигналом вибраций и возбуждающим сигналом. Другие характеристики быстроты вибрационного отклика и/или измерения текучих сред предполагаются и находятся в пределах объема описания и формулы изобретения.
Электронные схемы 20 измерителя могут дополнительно соединяться с линией 26 связи. Электронные схемы 20 измерителя могут передавать сигнал вибраций по линии 26 связи. Электронные схемы 20 измерителя также могут обрабатывать принимаемый сигнал вибраций, чтобы формировать значение или значения измерения, и могут передавать значение или значения измерения по линии 26 связи. Помимо этого, электронные схемы 20 измерителя могут принимать информацию по линии 26 связи. Например, электронные схемы 20 измерителя могут принимать команды, обновления, рабочие значения или изменения рабочих значений и/или программные обновления или изменения по линии 26 связи.
Датчик 5 вибраций может предоставлять возбуждающий сигнал для формирователя сигналов управления с использованием схемы с замкнутым контуром. Возбуждающий сигнал типично основан на принимаемом сигнале вибраций. Схема с замкнутым контуром может модифицировать или включать сигнал вибраций или параметры сигнала вибраций в возбуждающий сигнал. Например, возбуждающий сигнал может представлять собой усиленную, модулированную или в других отношениях модифицированную версию принимаемого сигнала вибраций. Принимаемый сигнал вибраций может в силу этого содержать обратную связь, которая обеспечивает возможность схеме с замкнутым контуром достигать целевой частоты или разности фаз. С использованием обратной связи, схема с замкнутым контуром инкрементно изменяет возбуждающую частоту и отслеживает сигнал вибраций до тех пор, пока целевая фаза не достигается таким образом, что возбуждающая частота и сигнал вибраций имеют фазовую синхронизацию при или около целевой фазы.
Свойства текучей среды, такие как вязкость (η) и плотность (ρ) текучей среды, могут определяться из частот, при которых разность фаз между возбуждающим сигналом и сигналом вибраций составляет 135° и 45°. Эти требуемые разности фаз, обозначаемые в качестве первой нерезонансной разности ϕ1 фаз и второй нерезонансной разности ϕ2 фаз, могут соответствовать половине мощности или частотам в 3 дБ. Первая нерезонансная частота ω1 задается как частота, при которой первая нерезонансная разность ϕ1 фаз составляет 135°. Вторая нерезонансная частота ω2 задается как частота, при которой вторая нерезонансная разность ϕ2 фаз составляет 45°. Измерения плотности (ρ), выполненные на второй нерезонансной частоте ω2, могут быть независимыми от вязкости (η) текучей среды. Соответственно, измерения плотности (ρ), выполненные, если вторая нерезонансная разность ϕ2 фаз составляет 45°, могут быть более точными, чем измерения плотности (ρ), выполненные при других разностях фаз.
В некоторых вариантах осуществления, датчик 5 вибраций может определять только одно из плотности (ρ) и вязкости (η), при этом другая реализация определяет другое из плотности (ρ) и вязкости (η), причем другая реализация возможно представляет собой другой виброметр.
2
В одном варианте осуществления, датчик 5 вибраций может иметь инертный датчик, который измеряет процентный состав инертного вещества, например, процентный состав по объему углекислого газа (%CO2). В другом варианте осуществления, система может принимать значения %CO2 из другого оборудования. %CO может использоваться в логически выводимой взаимосвязи с другими поясненными параметрами.
В альтернативных вариантах осуществления, датчик 5 вибраций может отличаться от датчика 5 вибраций, показанного на фиг. 1. Например, в других вариантах осуществления, датчик 5 вибраций может не представлять собой вилочный измеритель с зубцами. В альтернативных вариантах осуществления, датчик 5 вибраций может представлять собой измеритель плотности газа, который имеет вибрационный цилиндр, а не зубцы. Любой датчик 5 вибраций, который может определять одно или более из плотности (ρ) и вязкости (η), может использоваться.
Датчик 150 давления представляет собой датчик, который определяет давление (P) потоковой текучей среды. Примеры датчика 150 давления могут включать в себя, например, пьезоэлектрические датчики, тензодатчики и т.п. Датчик 150 давления может быть выполнен с возможностью передавать данные, представляющие измерения давления (P), или необработанные данные, которые должны использоваться при определении измерений давления (P), в датчик 5 вибраций, возможно, через линию 26 связи для передачи данных электронных схем 20 измерителя. В варианте осуществления, датчик 150 давления находится в непосредственной близости к датчику 5 вибраций, чтобы обеспечивать то, что измерения температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и вязкости (η) связаны с одной частью потоковой текучей среды во время измерения таким образом, что температура (T), давление (P), плотность (ρ) и вязкость (η) для конкретных частей потока текучей среды измеряется по существу одновременно. Датчик 150 давления может функционально соединяться с одним или более из датчика 5 вибраций и/или электронных схем 20 измерителя через одно или более из линии 26 связи и/или интерфейса 230. В одном варианте осуществления, датчик 150 давления может интегрироваться в виброметр таким образом, что все измерения и определения могут обрабатываться посредством электронных схем 20 измерителя.
Трубопровод 160 представляет собой поточный трубопровод для текучей среды. Датчик 5 вибраций и/или датчик 150 давления могут встраиваться или присоединяться в/к поверхности трубопровода 160 или могут иметь элементы трубопровода, которые должны последовательно соединяться с трубопроводом 160, чтобы разрешать текучей среде, протекающей в трубопроводе 160, взаимодействовать с элементами датчика 5 вибраций и/или датчика 150 давления. В варианте осуществления, трубопровод 160 может представлять собой обводную линию или боковой канал из другого трубопровода, что, возможно, позволяет измерениям затрагивать поток текучей среды в меньшей степени, чем если датчик 5 вибраций и датчик 150 давления взаимодействуют с текучей средой, протекающей в другом трубопроводе.
Фиг. 2 показывает блок-схему варианта осуществления компьютера 200. В варианте осуществления, компьютер 200 может представлять собой электронные схемы измерителя, например, электронные схемы 20 измерителя. В различных вариантах осуществления компьютер 200 может состоять из специализированных интегральных схем или может иметь дискретные процессорные и запоминающие элементы, причем процессорные элементы служат для обработки команд и сохранения данных из/в запоминающих элементах. Компьютер 200 может представлять собой изолированную физическую систему, виртуальную машину и/или может устанавливаться в облачном вычислительном окружении. Компьютер 200 может быть выполнен с возможностью выполнять любые этапы способа, представленные в этом описании, например, любую из процедур и характеристик модуля 204 логического вывода и любые этапы в описании изобретения для определения и/или использования логически выводимой взаимосвязи, например, определения и/или использования констант в виде коэффициентов.
Компьютерная система может иметь процессор 210, запоминающее устройство 220, интерфейс 230 и модуль 240 функциональной связи. Запоминающее устройство 220 может сохранять и/или может иметь интегральные схемы, представляющие, например, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика. В различных вариантах осуществления, компьютерная система 200 может иметь другие компьютерные элементы, интегрированные в заявленные элементы либо дополняющие или поддерживающие связь с заявленными компьютерными элементами, например, шины, другие протоколы связи и т.п.
Процессор 210 представляет собой элемент обработки данных. Процессор 210 может представлять собой любой элемент, используемый для обработки, такой как центральный процессор, специализированная интегральная схема, другая интегральная схема, аналоговый контроллер, графический процессор, программируемая пользователем вентильная матрица, любая комбинация означенного либо другие общие обрабатывающие элементы и т.п. Процессор 210 может иметь кэш-память, чтобы сохранять данные обработки. Процессор 210 может извлекать выгоду из способов в этом подробном описании, поскольку способы могут повышать разрешение вычислений и уменьшать ошибку этих вычислений с использованием представленных изобретаемых процедур.
Запоминающее устройство 220 представляет собой устройство для электронного хранения данных. Запоминающее устройство 220 может представлять собой любой энергонезависимый носитель хранения данных и может включать в себя одно, часть или все из жесткого диска, полупроводникового накопителя, энергозависимого запоминающего устройства, интегральных схем, программируемой пользователем вентильной матрицы, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, динамического оперативного запоминающего устройства, стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства, электрически стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства, кэш-памяти и т.п. Процессор 210 может выполнять команды из и использовать данные, сохраненные в запоминающем устройстве 220.
Компьютерная система 200 может быть выполнена с возможностью сохранять любые данные, которые используются посредством модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 отклика, и может сохранять в течение любого количества времени статистические данные, представляющие любой параметр, принимаемый или используемый посредством модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 отклика, в запоминающем устройстве 220, возможно, с временными метками, представляющими то, когда данные получены или определены. Компьютерная система 200 также может сохранять любые данные, которые представляют определения любых промежуточных элементов в запоминающем устройстве 220. Хотя модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и/или модуль 206 отклика отображаются в качестве трех отдельных и дискретных модулей, описание изобретения предполагает любое число (даже один или три, как указано) и множество модулей, работающих дружно, чтобы выполнять способы, выражаемые в этом подробном описании.
Модуль 202 измерений представляет собой модуль, используемый для того, чтобы принимать данные и определять измерения расхода. Измерения текучих сред могут включать в себя одно или более из плотности (ρ), температуры (T), давления (P) и вязкости (η). Модуль 202 измерений может определять возбуждающие частоты и принимать отклики с данными, которые должны обрабатываться как релевантные измерения. В некоторых вариантах осуществления, модуль 202 измерений может принимать данные из элементов датчика расхода 5 и/или датчик 150 давления. Данные могут поступать в форме необработанных сигнальных данных и/или производных измерений. Например, данные могут приниматься из датчика 150 давления, представляющие необработанные данные или значения давления (P), определенные посредством датчика 150 давления. Эти измерения могут передаваться в модуль 204 логического вывода, чтобы выполнять логически выводимые определения, возможно, логически выводимые определения энергосодержания.
Модуль 204 логического вывода представляет собой модуль, используемый для того, чтобы выполнять логически выводимые определения из измеренных значений. Модуль 204 логического вывода может использоваться для того, чтобы выполнять любое число логически выводимых определений, включающих в себя логически выведенное энергосодержание потоковой текучей среды. Энергосодержание может представляться посредством любого показателя, например, CV и индекса Воббе. Для целей раскрытия сущности в этом подробном описании, CV и энергосодержание могут использоваться взаимозаменяемо, и когда упоминается определение CV, варианты осуществления других показателей энергосодержания предполагаются. Тем не менее, в формуле изобретения, если теплотворная способность (CV) указывается, она относится только, в частности, к теплотворной способности (CV), а не к другим показателям энергосодержания.
В варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может определять параметры для определения логически выводимой взаимосвязи посредством определения констант в виде коэффициентов для коэффициентов, используемых в членах логически выводимой взаимосвязи. Модуль 204 логического вывода может быть таким, что он использует предварительно установленные данные, чтобы определять элементы логически выводимой взаимосвязи, и/или модуль 204 логического вывода может использовать предварительно установленные или предварительно определенные параметры, чтобы логически выводить CV из оперативных измерений. Предварительно определенные параметры могут включать в себя константы в виде коэффициентов. Константы в виде коэффициентов могут быть предназначены для конкретной текучей среды или для конкретного класса текучих сред, например, для одного или более из топливного газа, природного газа, факельного газа, сжиженного природного газа, биогаза и класса текучей среды, ассоциированной с географическим регионом. В варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может определять только параметры логически выводимой взаимосвязи, которые должны использоваться впоследствии или посредством другого устройства, чтобы осуществлять оперативные логические выводы по логически выведенным CV. В другом варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может использовать предварительно определенные константы в виде коэффициентов просто для того, чтобы формировать оперативные логически выведенные CV потока текучей среды. В еще одном другом варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может как определять предварительно определенные константы в виде коэффициентов из существующих ранее данных, так и применять предварительно определенные константы в виде коэффициентов к оперативным измерениям, чтобы осуществлять оперативные логические выводы по логически выведенной CV.
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Модуль 204 логического вывода может осуществлять логические выводы по CV с учетом зависимости от температуры (T) и давления (P) для параметров и их взаимосвязей с CV. Например, CV может определяться с учетом зависимости от температуры (T) и/или давления (P) для плотности (ρ) и вязкости (η). Плотность (ρ) и вязкость (η) могут регулироваться, посредством одного или более из модуля 202 измерений и модуля 204 логического вывода, чтобы учитывать эффекты в силу температуры (T) и давления (P). Модуль 204 логического вывода может выражать взаимосвязь между CV и одним или более из плотности (ρ) и вязкости (η) в качестве взаимосвязи между CV и членами логически выводимой взаимосвязи. Члены логически выводимой взаимосвязи могут включать в себя одно или более из члена (A) сдвига, члена (B) плотности и/или члена (C) вязкости. Взаимосвязь между логически выведенной CV и членами логически выводимой взаимосвязи может заключаться в том, что CV логически выводится в качестве суммы одного или более членов логически выводимой взаимосвязи. Модуль 204 логического вывода может логически выводить CV-значения посредством регулирования параметров, ассоциированных со значениями измерения плотности (ρ) и вязкости (η), например, посредством установления зависимых от температуры (T) и давления (P) коэффициентов для одного или более, по меньшей мере, из одного члена (B) плотности, по меньшей мере, одного члена (C) вязкости и/или, по меньшей мере, одного члена (A) сдвига CV-определения. Модуль 204 логического вывода может определять и/или сохранять константы в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c и/или d-d), используемые для того, чтобы определять зависимые от температуры (T) и/или давления (P) коэффициенты. Эти константы в виде коэффициентов могут зависеть от определенных параметров, например, от одного или более из веществ в потоке текучей среды, класса веществ в потоке текучей среды и т.п. Константы в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c и/или d-d) могут определяться с использованием определенного числа различных составов смеси согласно различным условиям температуры и давления с использованием аналитических технологий, например, регрессии либо вероятностных или статистических способов. Константы в виде коэффициентов (например, a-a, b-b, c-c и/или d-d) могут определяться практически одновременно с использованием этих технологий.
В варианте осуществления, константы в виде коэффициентов могут уже определяться на основе параметров, например, известных элементов потока или классов текучих сред, которым соответствуют константы в виде коэффициентов. В варианте осуществления, в котором константы в виде коэффициентов уже определены, они могут называться "предварительно определенными константами в виде коэффициентов". Модуль 204 логического вывода может логически выводить логически выведенное энергосодержание с использованием предварительно определенных констант в виде коэффициентов, возможно, с использованием предварительно определенных констант в виде коэффициентов, ассоциированных с текучей средой или классом текучих сред, элементом которого является текучая среда. Классы веществ могут включать в себя одно или более из топливного газа, природного газа, факельного газа, сжиженного природного газа, сланцевого газа, биогаза и класса текучей среды, ассоциированной с географическим регионом. Географические регионы могут включать в себя, например, конкретный континент, конкретную страну, конкретный город, конкретный округ и т.п. Например, класс текучих сред может представлять собой природный газ. В другом варианте осуществления, класс текучих сред может представлять собой природный газ из такого региона, как Северная Америка.
Модуль 204 логического вывода может использовать взаимосвязи между одним или более из значений температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и вязкости (η). Одно или более из значений температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и вязкости (η) могут представлять собой измеренные значения, например, измеренные посредством одного или более из датчика 5 вибраций или датчика 150 давления показывают на фиг. 1. В различных вариантах осуществления, модуль 204 логического вывода может допускать определенные значения параметров, поскольку управление процессами обеспечивает согласованность в одном или более из значений температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и вязкости (η). Например, в варианте осуществления, одно или более из давления (P) и температуры (T) могут определяться согласованными в достаточной степени, так что постоянное значение для одного или более из давления (P) и температуры (T) может использоваться вместо измерения.
Модуль 204 логического вывода может логически выводить CV-значение с учетом и/или в силу определения одного или более из члена (B) плотности, члена (C) вязкости и/или члена (A) сдвига. В варианте осуществления, логически выводимая взаимосвязь для того, чтобы логически выводить CV, может быть следующей:
(2)
air
air
air
2
1
4
2
2
Член (B) плотности учитывает эффекты в силу плотности (ρ) потоковой текучей среды в логических выводах по CV. Член (B) плотности может иметь обратную взаимосвязь с CV таким образом, что увеличение члена (B) плотности и/или плотности (ρ) достигает одного или более из уменьшения эффекта, который плотность (ρ) имеет на CV, и снижения CV, логически выведенного из увеличенной плотности (ρ). Член (B) плотности может не учитывать плотность (ρ) чистого или окружающего воздуха отдельно для текучей среды. Кроме того, измеренная плотность (ρ) может не представлять собой измерение плотности (ρ) чистого воздуха. Кроме того, логически выводимая взаимосвязь может не учитывать измерение плотности (ρ) чистого или окружающего воздуха. Член (B) плотности может иметь зависимый от температуры (T) и/или давления (P) коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности, который может определяться и/или применяться динамически, возможно, с использованием извлеченных или предварительно определенных констант, например, констант (b-b) в виде коэффициентов плотности. Член (B) плотности может быть отдельным от члена (C) вязкости таким образом, что член (B) плотности не учитывает вязкость (η) или взаимосвязь между вязкостью (η) и плотностью (ρ). Дополнительно, член (B) плотности может быть таким, что плотность (ρ) ни умножается, ни делится на любую величину, ассоциированную с вязкостью (η). В варианте осуществления, отсутствие зависимости члена (B) плотности от вязкости (η) может выражаться как зависимый от температуры (T) и/или давления (P) коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности и может применяться к плотности (ρ) таким образом, что логически выводимая взаимосвязь (или, возможно, уравнение) может выражаться без зависимого от температуры (T) и/или давления (P) коэффициента (k(P, T)) на основе члена плотности, умноженного или деленного на вязкость (η). В варианте осуществления, член (B) плотности может быть следующим:
(3)
2
1
4
2
В варианте осуществления, зависимый от температуры (T) и/или давления (P) коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности может выражаться как температурно-зависимая взаимосвязь с константами (b-b) в виде коэффициентов плотности. В варианте осуществления, зависимый от температуры (T) и/или давления (P) коэффициент (k(P, T)) на основе члена плотности может выражаться следующим образом:
(4)
3
1
4
Член (C) вязкости учитывает эффекты в силу вязкости (η) потоковой текучей среды в логических выводах по CV. Член (C) вязкости может иметь непосредственную взаимосвязь с CV таким образом, что увеличение вязкости (η) и/или члена (C) вязкости достигает одного или более из увеличения эффекта, который вязкость (η) имеет на CV, и увеличения CV, логически выведенного из увеличенной вязкости (η). Член (C) вязкости может иметь зависимый от температуры (T) и/или давления (P) коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости, который может определяться динамически, возможно, с использованием извлеченных или предварительно определенных констант, например, констант (c-c) в виде коэффициентов вязкости. В варианте осуществления, член (C) вязкости может быть следующим:
η (5)
3
1
4
3
В варианте осуществления, зависимый от температуры (T) и/или давления (P) коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости может выражаться как температурно-зависимая взаимосвязь с константами (c-c) в виде коэффициентов вязкости. В варианте осуществления, зависимый от температуры (T) и/или давления (P) коэффициент (k(P, T)) на основе члена вязкости может выражаться следующим образом:
(6)
1
Член (A) сдвига представляет собой член, который составляет базовое значение для CV. Член (A) сдвига может быть зависимым от температуры (T) и/или давления (P). Член сдвига может быть непосредственно связан с CV, определенным на основе логически выводимой взаимосвязи. Член (A) сдвига может включать в себя, например, коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры (T) и/или давления (P) члена сдвига. В различных вариантах осуществления, член (A) сдвига может представлять собой только коэффициент (фактически, умноженный на значение 1) или может применяться к другим параметрам измерения. В варианте осуществления, член (A) сдвига может быть следующим:
(7)
1
1
4
1
В варианте осуществления, коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры (T) и/или давления (P) члена сдвига может выражаться как температурно-зависимая взаимосвязь с константами (a-a) в виде коэффициентов сдвига. В варианте осуществления, коэффициент (k(P, T)) на основе зависимого от температуры (T) и/или давления (P) члена сдвига может выражаться следующим образом:
(8)
Модуль 204 логического вывода может использовать любую из взаимосвязей, выражаемых в уравнениях (2)-(8), чтобы логически определять CV-значение. В варианте осуществления, уравнения (2), (3), (5) и (7) могут комбинироваться, чтобы формировать вариант осуществления логически выводимой взаимосвязи между CV и обеими из плотности и вязкости, причем вариант осуществления возможно представляет собой:
η (9)
1
2
3
В варианте осуществления, зависимые от температуры (T) и/или давления (P) коэффициенты k(P, T), k(P, T) и k(P, T) могут определяться или использоваться для того, чтобы логически выводить энергосодержание с использованием взаимосвязей, выражаемых в уравнениях. (8), (4) и (6), соответственно.
В варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может определять константы в виде коэффициентов посредством использования известных значений и/или взаимосвязей потоковых текучих сред и выполнения регрессионного анализа. Например, константы в виде коэффициентов могут определяться посредством выполнения регрессионного анализа на основе известных значений одной или более потоковых текучих сред. Известные значения могут включать в себя измеренные CV-значения при конкретных параметрах зависимости, причем параметры зависимости, возможно, включаю в себя одно или более, например, из идентификационных данных и/или класса текучей среды, относительного состава (различных веществ) текучей среды, температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и/или вязкости (η). Параметры зависимости могут выражаться как взаимосвязи или уравнения, которые связывают параметры зависимости вместо или в дополнение к дискретным значениям параметров зависимости. В варианте осуществления, число различных измеренных CV-значений и соответствующих параметров зависимости может классифицироваться посредством классов текучей среды таким образом, что свойства веществ в классе текучей среды могут иметь достаточно аналогичные свойства, чтобы применять один набор констант в виде коэффициентов ко всем текучим средам в классе. Например, классы текучих сред могут включать в себя одно или более из топливного газа, природного газа, факельного газа, сжиженного природного газа и/или биогаза. Модуль 204 логического вывода может выполнять регрессионный анализ CV-значений и соответствующих параметров зависимости для одного или более веществ, характеризуемых в классе, чтобы определять конкретные для класса константы в виде коэффициентов. В варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может сохранять предварительно определенные конкретные для класса и/или конкретные для вещества константы в виде коэффициентов для использования в течение периодов, когда должен логически выводиться CV.
В варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может определять константы в виде коэффициентов. В другом варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может использовать предварительно определенные константы в виде коэффициентов, возможно, идентифицированные посредством ожидаемых веществ в потоке текучей среды или посредством класса. Модуль 204 логического вывода может определять конкретные для класса константы в виде коэффициентов, и/или модуль 204 логического вывода может использовать предварительно определенные конкретные для класса константы в виде коэффициентов.
В варианте осуществления операции модуль 204 логического вывода может использовать константы в виде коэффициентов, чтобы определять логически выведенную CV потоковой текучей среды. Например, CV может определяться логически посредством применения, по меньшей мере, одной взаимосвязи между константами в виде коэффициентов и, по меньшей мере, одного из измеренной температуры (T), измеренного давления (P), измеренной плотности (ρ) и измеренной вязкости (η), например, одной или более взаимосвязей, выражаемых в уравнениях (2)-(13). В других вариантах осуществления, одно или более из давления и температуры может предположительно находиться в пределах диапазона вместо измерения. В различных вариантах осуществления, модуль 204 логического вывода может быть выполнен с возможностью логически выводить CV-значения без одного или более из добавления компонентов, чтобы осуществлять падения температуры (T) или давления (P), определения ламинарных сопротивлений, определения теплоемкости, определения теплопроводности, определения коэффициента термодиффузии, определения удельной плотности и т.п. Модуль 124 логического вывода также может оценивать член (B) плотности без учета вязкости (η) и/или без умножения или деления плотности (ρ) на вязкость (η) в члене (B) плотности.
4
1
4
В другом варианте осуществления, дополнительный член может быть включен в логически выводимую взаимосвязь. Как можно видеть в уравнении AGA5, концентрация инертных компонентов может иметь значительный эффект. В варианте осуществления, система может быть дополнительно выполнена с возможностью измерять процентный состав (возможно, по объему или массе) определенных инертных веществ, например, одного или более из углекислого газа (%CO2) и азота (%N2). В этом варианте осуществления, уравнения (2) и (13) могут расширяться посредством дополнительной суммы члена (D) инертных компонентов. Член (D) инертных компонентов может иметь зависимый от температуры (T) и давления (P) коэффициент (k(P, T)), определенный из констант (d-d) в виде коэффициентов на основе члена инертных компонентов. Член (D) инертных компонентов может принимать форму уравнения (10).
(10)
Например, логически выводимая взаимосвязь может принимать форму уравнения (11).
(11)
В варианте осуществления, уравнение (11) может выражаться как уравнение (12).
(12)
4
Пример выражения для того, чтобы определять коэффициент (k(P, T)) на основе члена инертных компонентов, представляет собой уравнение 13.
(13)
Члены (A, B, C и/или D) могут определяться в любом порядке или могут определяться практически одновременно, с использованием аналитических технологий, например, регрессии либо вероятностных или статистических способов.
Модуль 206 отклика представляет собой модуль, который предпринимает действие в ответ на определения и операции модуля 202 измерений и/или модуля 204 логического вывода. Например, в ответ на определение логически выводимого CV, модуль 206 отклика может передавать данные, представляющие CV, или сохранять данные, представляющие CV, в запоминающем устройстве 220. Модуль 206 отклика может передавать данные, представляющие CV, во внешние компоненты, например, на дисплей или в другое вычислительное устройство. Другие ответные действия, которые могут предприниматься посредством модуля 206 отклика или посредством вычислительных устройств, в которые передает логически выведенную CV модуль 206 отклика, могут включать в себя одно или более, например, из определения цены на основе логически выведенной CV, регулирования газа в распределении (например, добавления пропана, если CV-значение является слишком низким) и/или регулирования контроллера горелки. Другие ответные действия, известные в данной области техники, могут предприниматься посредством модуля 206 отклика и предполагаются посредством этого описания изобретения.
Характеристики модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 отклика предполагаются и отражают способы, которые осуществляются, на представленных блок-схемах последовательности операций способа. Все способы в этом подробном описании предполагаются относительно каждой блок-схемы последовательности операций способа и указываемых порядков, либо, когда указывается то, что порядок не имеет значение, сообщают блок-схемы последовательности операций способа, но все способы и характеристики модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 отклика предполагаются для целей любых этапов на блок-схемах последовательности операций способа и/или формулы изобретения на способ, которые приводятся ниже.
Интерфейс 230 представляет собой устройство ввода-вывода, которое обеспечивает возможность связи между компьютером 200 и внешними элементами. Интерфейс 230 допускает соединение компьютерной системы 200 с внешними элементами с использованием известных технологий, например, универсальной последовательной шины, последовательной связи, последовательного интерфейса ATA и т.п. Интерфейс 230 может иметь модуль 240 функциональной связи. В варианте осуществления, модуль 240 функциональной связи может представлять собой линию 26 связи или может функционально соединяться с линией 26 связи. Внешние элементы, с которыми может соединяться интерфейс 230, включают в себя одно или более из формирователя 102 сигналов управления, датчик 106 отклика, температурного датчика 108 и/или внешнего вычислительного устройства.
Блок-схемы последовательности операций способа
Фиг. 3-9 показывают блок-схемы последовательности операций вариантов осуществления способов для определения и/или использования логически выводимых взаимосвязей, чтобы логически выводить оперативные логически выведенные CV-значения потоковой текучей среды. Способы, раскрытые на блок-схемах последовательности операций способа, являются неисчерпывающими и просто демонстрируют потенциальные варианты осуществления этапов и порядков. Способы предполагаются в контексте всего описания изобретения, включающего в себя элементы, раскрытые в описаниях датчика 5 вибраций, датчика 150 давления, электронных схем 20 измерителя, компьютера 200, модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 отклика, раскрытого на фиг. 1 и 2.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 300 для использования логически выводимой взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием текучих сред. Датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, упоминаемые в способе 300, могут представлять собой датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любые подходящие альтернативы могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики датчика 5 вибраций, датчика 150 давления, трубопровода 160, модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и модуля 206 отклика.
Этап 302 необязательно представляет собой разрешение текучей среде протекать через трубопровод 160. Текучая среда может протекать через трубопровод 160 таким образом, что потоковая текучая среда потока текучей среды взаимодействует с датчиком 5 вибраций и/или датчиком 150 давления.
Этап 304 необязательно представляет собой проведение, посредством модуля 202 измерений, измерений параметров потоковой текучей среды. Эти параметры измерения могут использоваться, возможно, посредством модуля 204 логического вывода, при определении и/или использовании логически выводимой взаимосвязи для того, чтобы определять энергосодержание потоковой текучей среды из параметров измерения. Параметры измерения могут включать в себя одно или более из температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и/или вязкости (η). В варианте осуществления, параметры измерения могут приниматься из другого процесса или ввода, что приводит к тому, что параметры представляют собой предварительно определенные параметры. Эти предварительно определенные параметры измерения могут использоваться с предварительно определенными значениями энергосодержания, определенными в управляемом окружении, с тем чтобы устанавливать взаимосвязи между содержанием газа и предварительно определенными параметрами измерения. В другом варианте осуществления, модуль 202 измерений может определять параметры измерения, возможно, посредством приема вводов из электронных схем 20 измерителя датчика 5 вибраций. Эти параметры измерения могут определяться посредством электронных схем 20 измерителя и/или датчика 150 давления из способов, указанных относительно проведения измерений потоковой текучей среды с использованием датчика 5 вибраций.
Этап 306 необязательно представляет собой определение, посредством модуля 204 логического вывода, логически выводимой взаимосвязи между энергосодержанием и параметрами измерения. Модуль 204 логического вывода может определять логически выводимые взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием с использованием всех без исключения характеристик модуля 204 логического вывода, указанного в этом подробном описании. Например, модуль 204 логического вывода может использовать существующие данные, коррелированные с известными значениями энергосодержания, чтобы проводить регрессию, с тем чтобы определять логически выводимую взаимосвязь, возможно, с использованием элементов взаимосвязей, выражаемых посредством уравнений (2)-(13).
Этап 308 представляет собой логический вывод, посредством модуля 204 логического вывода, логически выведенного энергосодержания потоковой текучей среды из измеренных параметров. Модуль 204 логического вывода может использовать все без исключения взаимосвязи и процедуры, выражаемые как характеристики модуля 204 логического вывода, чтобы логически выводить энергосодержание из измеренных параметров. Например, модуль логического вывода может использовать взаимосвязи, выражаемые посредством уравнений (2)-(13), чтобы логически выводить энергосодержание потоковой текучей среды. Модуль 204 логического вывода может использовать измерения параметров на этапе 304 (либо предоставленные из другого источника) и может использовать взаимосвязи и соответствующие параметры на этапе 306 (либо предоставленные из другого источника) для того, чтобы определять логически выведенное энергосодержание.
Этап 310 необязательно представляет собой отклик, посредством модуля 206 отклика, на определение логически выводимой взаимосвязи и/или логический вывод энергосодержания. Предполагается любой отклик посредством модуля 206 отклика, выражаемый в этом подробном описании. Например, модуль 206 отклика может откликаться посредством одного или более из сохранения или передачи параметров, сохранения или передачи взаимосвязей между параметрами, сохранения или передачи констант в виде коэффициентов, сохранения или передачи логически выведенных значений энергосодержания, определения цены на основе логически выведенной CV, сохранения или передачи цены на основе логически выведенной CV, регулирования газа в распределительной сети (например, добавления пропана, если CV-значение является слишком низким) и/или регулирования контроллера горелки.
В варианте осуществления, каждый из этапов способа, показанных на фиг. 3, представляет собой различный этап. В другом варианте осуществления, хотя проиллюстрированы в качестве различных этапов на фиг. 3, этапы 302-310 могут не представлять собой различные этапы. В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 3, может не иметь все вышеуказанные этапы и/или может иметь другие этапы, помимо или вместо этапов, упомянутых выше. Этапы способа, показанные на фиг. 3, могут выполняться в другом порядке. Поднаборы этапов, упомянутых выше в качестве части способа, показанного на фиг. 3, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этапы способа 300 могут повторяться в любой комбинации и порядке любое число раз, например, непрерывно циклично выполняться, чтобы предоставлять согласованные значения энергосодержания.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 400 для определения логически выводимой взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием потоковой текучей среды. Датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, упоминаемые в способе 300, могут представлять собой датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любые подходящие альтернативы могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики датчика 5 вибраций, датчика 150 давления, трубопровода 160, модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и модуля 206 отклика. В варианте осуществления, этапы способа 400 могут проводиться посредством компьютера 200, который принимает существующие ранее данные, вообще без необходимости проводить измерения посредством элементов, используемых в способе 400.
air
air
air
Этап 402 представляет собой определение, посредством модуля 204 логического вывода, логически выводимой взаимосвязи между энергосодержанием и членом (B) плотности, имеющим обратную плотность (1/ρ). Взаимосвязь может давать в результате логически выведенное энергосодержание. Использование обратной плотности (1/ρ) в члене (B) плотности может предоставлять более согласованные результаты. Член (B) плотности может быть таким, что он может выражаться вообще без взаимосвязи с вязкостью (η). Член (B) плотности может быть таким, что он может выражаться вообще без взаимосвязи с удельной плотностью. Член (B) плотности может не учитывать плотность (ρ) чистого или окружающего воздуха отдельно для текучей среды. Кроме того, измеренная плотность (ρ) может не представлять собой измерение плотности (ρ) чистого воздуха. Кроме того, логически выводимая взаимосвязь может не учитывать измерение плотности (ρ) чистого или окружающего воздуха. Модуль 204 логического вывода может использовать любые характеристики модуля 204 логического вывода, выражаемые в этом подробном описании, с тем чтобы выполнять определение логически выводимой взаимосвязи между энергосодержанием и членом (B) плотности, имеющим обратную плотность. Определение взаимосвязи может давать в результате константы в виде коэффициентов, которые характеризуют взаимосвязь и могут использоваться в качестве предварительно определенных констант в виде коэффициентов при оперативном определении энергосодержания, например, посредством ввода предварительно определенных констант в виде коэффициентов во взаимосвязь, которая связывает оперативные измерения для того, чтобы формировать логически выведенное оперативное значение энергосодержания. Этап 402 может представлять собой вариант осуществления этапа 306.
В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 4, может иметь другие этапы, помимо или вместо этапа, упомянутого выше. Подэтапы этапа, упомянутого выше в качестве части способа, показанного на фиг. 4, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этап способа 400 может повторяться любое число раз, например, чтобы определять энергосодержание для различных потоковых текучих сред и/или классов потоковых текучих сред.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций другого варианта осуществления способа 500 для определения логически выводимой взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием потоковой текучей среды. Датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, упоминаемые в способе 300, могут представлять собой датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любой подходящий модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики датчика 5 вибраций, датчика 150 давления, трубопровода 160, модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и модуля 206 отклика. В варианте осуществления, этапы способа 500 могут проводиться посредством компьютера 200, который принимает существующие ранее данные, вообще без необходимости проводить измерения посредством элементов, используемых в способе 500.
air
air
air
Этап 502 представляет собой определение, посредством модуля 204 логического вывода, взаимосвязи между энергосодержанием и членом (B) плотности, который учитывает плотность (ρ), а не вязкость (η), и дает в результате логически выведенное энергосодержание. Член (B) плотности может быть таким, что он включает плотность (ρ), возможно, посредством обратной плотности (1/ρ) и может выражаться вообще без взаимосвязи с вязкостью (η). Член (B) плотности может быть таким, что он может выражаться вообще без взаимосвязи с удельной плотностью. Член (B) плотности может не учитывать плотность (ρ) чистого или окружающего воздуха отдельно для текучей среды. Кроме того, измеренная плотность (ρ) может не представлять собой измерение плотности (ρ) чистого воздуха. Кроме того, логически выводимая взаимосвязь может не учитывать измерение плотности (ρ) чистого или окружающего воздуха. Модуль 204 логического вывода может использовать любые характеристики модуля 204 логического вывода, выражаемые в этом подробном описании, с тем чтобы выполнять определение взаимосвязи между энергосодержанием и членом (B) плотности, имеющим обратную плотность (1/ρ). Определение взаимосвязи может давать в результате константы в виде коэффициентов, которые характеризуют взаимосвязь и могут использоваться в качестве предварительно определенных констант в виде коэффициентов при оперативном определении энергосодержания, например, посредством ввода предварительно определенных констант в виде коэффициентов во взаимосвязь, которая связывает оперативные измерения для того, чтобы формировать логически выведенное оперативное значение энергосодержания. Этап 502 может представлять собой вариант осуществления этапа 306.
В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 5, может иметь другие этапы, помимо или вместо этапа, упомянутого выше. Подэтапы этапа, упомянутого выше в качестве части способа, показанного на фиг. 5, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этап способа 500 может повторяться любое число раз, например, чтобы определять энергосодержание для различных потоковых текучих сред и/или классов потоковых текучих сред.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций еще одного другого варианта осуществления способа 600 для определения логически выводимой взаимосвязи между измеренными параметрами и энергосодержанием потоковой текучей среды. Датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, упоминаемые в способе 300, могут представлять собой датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любой подходящий модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики датчика 5 вибраций, датчика 150 давления, трубопровода 160, модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и модуля 206 отклика. В варианте осуществления, этапы способа 600 могут проводиться посредством компьютера 200, который принимает существующие ранее данные, вообще без необходимости проводить измерения посредством элементов, используемых в способе 600.
Этап 602 представляет собой прием, посредством модуля 204 логического вывода, данных, представляющих корреляции между измеренным энергосодержанием и соответствующими измеренными параметрами зависимости. Параметры зависимости могут включать в себя одно или более, например, из идентификационных данных и/или класса текучей среды, относительного состава (различных веществ) текучей среды, температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и/или вязкости (η). Все характеристики модуля 204 логического вывода предполагаются для выполнения этапа 602.
Этап 604 представляет собой проведение, посредством модуля 204 логического вывода, анализа для того, чтобы определять логически выводимую взаимосвязь между измеренным энергосодержанием и параметрами зависимости. Взаимосвязь может давать в результате логически выведенное энергосодержание. В варианте осуществления, анализ может представлять собой регрессию. Анализ может выводить относительные члены, которые связывают измеренное энергосодержание с параметрами зависимости. Определение взаимосвязи может давать в результате константы в виде коэффициентов, которые характеризуют взаимосвязь и могут использоваться в качестве предварительно определенных констант в виде коэффициентов при оперативном определении энергосодержания, например, посредством ввода предварительно определенных констант в виде коэффициентов во взаимосвязь, которая связывает оперативные измерения для того, чтобы формировать логически выведенное оперативное значение энергосодержания. Все характеристики модуля 204 логического вывода предполагаются для выполнения этапа 604. Этапы 602 и 604, в комбинации, могут представлять собой вариант осуществления этапа 306.
Этап 606 необязательно представляет собой представляет собой сохранение, посредством модуля 204 логического вывода или модуля 206 отклика, определенных относительных членов, которые должны использоваться для того, чтобы связывать энергосодержание с параметрами зависимости, которые могут определяться посредством оперативного измерения для того, чтобы давать в результате оперативные логически выведенные значения энергосодержания. Все характеристики модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 отклика предполагаются для выполнения этапа 606. В варианте осуществления, модули дополнительно могут передавать логически выведенное значение энергосодержания во внешние устройства. Этап 606 может представлять собой вариант осуществления этапа 310.
В варианте осуществления, каждый из этапов способа, показанных на фиг. 6, представляет собой различный этап. В другом варианте осуществления, хотя проиллюстрированы в качестве различных этапов на фиг. 6, этапы 602-606 могут не представлять собой различные этапы. В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 6, может не иметь все вышеуказанные этапы и/или может иметь другие этапы, помимо или вместо этапов, упомянутых выше. Этапы способа, показанные на фиг. 6, могут выполняться в другом порядке. Поднаборы этапов, упомянутых выше в качестве части способа, показанного на фиг. 6, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этапы способа 600 могут повторяться в любой комбинации и порядке любое число раз, например, чтобы вычислять различные относительные значения для различных потоковых текучих сред и/или классов потоковых текучих сред.
Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 700 для логического вывода энергосодержания из измеренных параметров. Датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, упоминаемые в способе 300, могут представлять собой датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любые подходящие альтернативы могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики датчика 5 вибраций, датчика 150 давления, трубопровода 160, модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и модуля 206 отклика.
air
air
air
Этап 702 представляет собой логический вывод, посредством модуля 204 логического вывода, логически выведенного энергосодержания на основе взаимосвязи между энергосодержанием и членом (B) плотности, имеющим обратную плотность (1/ρ). Взаимосвязь может давать в результате логически выведенное энергосодержание. Использование обратной плотности (1/ρ) в члене (B) плотности может предоставлять более согласованные результаты. Член (B) плотности может быть таким, что он может выражаться вообще без взаимосвязи с вязкостью. Член (B) плотности может не учитывать плотность (ρ) чистого или окружающего воздуха отдельно для текучей среды. Кроме того, измеренная плотность (ρ) может не представлять собой измерение плотности (ρ) чистого воздуха. Кроме того, логически выводимая взаимосвязь может не учитывать измерение плотности (ρ) чистого или окружающего воздуха. Модуль 204 логического вывода может использовать любые характеристики модуля 204 логического вывода, выражаемые в этом подробном описании, с тем чтобы выполнять логический вывод взаимосвязи между энергосодержанием и членом (B) плотности, имеющим обратную плотность. Модуль логического вывода может логически выводить логически выведенное энергосодержание посредством включения предварительно определенных констант в виде коэффициентов во взаимосвязь таким образом, что взаимосвязь может логически выводить логически выведенное энергосодержание на основе измеренных значений и предварительно определенных констант в виде коэффициентов. Этап 702 может представлять собой вариант осуществления этапа 308.
В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 7, может иметь другие этапы, помимо или вместо этапа, упомянутого выше. Поднаборы этапа, упомянутого выше в качестве части способа, показанного на фиг. 7, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этап способа 700 может повторяться любое число раз, например, чтобы определять энергосодержание для различных потоковых текучих сред и/или классов потоковых текучих сред.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций другого варианта осуществления способа 800 для логического вывода энергосодержания из измеренных параметров. Датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, упоминаемые в способе 300, могут представлять собой датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любой подходящий модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики датчика 5 вибраций, датчика 150 давления, трубопровода 160, модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и модуля 206 отклика.
air
air
air
Этап 802 представляет собой логический вывод, посредством модуля 204 логического вывода, логически выведенного энергосодержания на основе логически выводимой взаимосвязи между энергосодержанием и членом (B) плотности, который учитывает плотность (ρ), а не вязкость (η). Логически выводимая взаимосвязь может давать в результате энергосодержание. Член (B) плотности может быть таким, что он включает плотность (ρ), возможно, обратную плотность (1/ρ), и может выражаться вообще без взаимосвязи с вязкостью (η). Член (B) плотности может не учитывать плотность (ρ) чистого или окружающего воздуха отдельно для текучей среды. Кроме того, измеренная плотность (ρ) может не представлять собой измерение плотности (ρ) чистого воздуха. Кроме того, логически выводимая взаимосвязь может не учитывать измерение плотности (ρ) чистого или окружающего воздуха. Модуль 204 логического вывода может логически выводить логически выведенное энергосодержание посредством включения предварительно определенных констант в виде коэффициентов во взаимосвязь таким образом, что взаимосвязь может логически выводить логически выведенное энергосодержание на основе измеренных значений и предварительно определенных констант в виде коэффициентов. Модуль 204 логического вывода может использовать любые характеристики модуля 204 логического вывода, выражаемые в этом подробном описании, с тем чтобы выполнять этап 802. Этап 802 может представлять собой вариант осуществления этапа 308.
В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 8, может иметь другие этапы, помимо или вместо этапа, упомянутого выше. Поднаборы этапа, упомянутого выше в качестве части способа, показанного на фиг. 8, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этап способа 800 может повторяться любое число раз, например, чтобы определять энергосодержание для различных потоковых текучих сред и/или классов потоковых текучих сред.
Фиг. 9 показывает блок-схему последовательности операций еще одного другого варианта осуществления способа 900 для логического вывода энергосодержания из измеренных параметров. Датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, упоминаемые в способе 300, могут представлять собой датчик 5 вибраций, датчик 150 давления, трубопровод 160, модуль 202 измерений, модуль 204 логического вывода и модуль 206 отклика, как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любые подходящие альтернативы могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики датчика 5 вибраций, датчика 150 давления, трубопровода 160, модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и модуля 206 отклика. В варианте осуществления, этапы способа 900 могут проводиться посредством компьютера 200, который принимает существующие ранее данные, вообще без необходимости проводить измерения посредством элементов, используемых в способе 900.
Этап 901 необязательно представляет собой измерение, посредством одного или более из датчика 5 вибраций и датчика 150 давления, температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и/или вязкости (η). Этап 901 может представлять собой вариант осуществления этапа 304. Этап измерения представляет собой этап, на котором текучей среде разрешается взаимодействовать с одним или более из датчика 5 вибраций и датчика 150 давления. В варианте осуществления, текучая среда вводится в трубопровод 160, и текучая среда протекает с возможностью взаимодействовать с одним или более из датчика 5 вибраций и датчика 150 давления. В варианте осуществления, датчик 5 вибраций имеет погруженные элементы, которые могут взаимодействовать непосредственно с текучей средой. Предполагаются все способы для измерения измеримых величин текучей среды, которые ассоциированы с одним или более из датчика 5 вибраций и датчика 150 давления, как раскрыто в этом подробном описании, с тем чтобы осуществлять этап 901.
Этап 902 представляет собой прием, посредством модуля 204 логического вывода, данных, представляющих измеренные параметры зависимости. Параметры зависимости могут включать в себя одно или более, например, из идентификационных данных и/или класса текучей среды, ожидаемого или оцененного относительного состава (различных веществ) текучей среды, температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и/или вязкости (η). В различных вариантах осуществления, датчик 5 вибраций может использоваться для того, чтобы проводить измерения для того, чтобы предоставлять один или более параметров зависимости. Например, датчик 5 вибраций может быть выполнен с возможностью измерять температуру (T), давление (P), плотность (ρ) и/или вязкость (η).
В варианте осуществления, в котором используется отдельный датчик 150 давления, датчик 150 давления может передавать данные, представляющие измерения давления (P) и, возможно, измерения температуры (T) (либо необработанные данные, представляющие сигналы, принимаемые для того, чтобы определять давление (P) и/или измерения температуры (T)), в компьютер 200 (или возможно в электронные схемы 20 измерителя датчика 5 вибраций) для обработки. В этом варианте осуществления, один или более датчиков 5 вибраций могут определять плотность (ρ) и вязкость (η) потоковой текучей среды. Датчик(и) вибраций также может измерять температуру (T). Измерения, проведенные посредством датчика(ов) вибраций, могут передаваться в компьютер 200 (или возможно во внутренние электронные схемы 20 измерителя датчика 5 вибраций). Все характеристики модуля 202 измерений, компьютера 200, датчика 5 вибраций и датчика 150 давления предполагаются для выполнения этапа 902.
В варианте осуществления, пользователь может указывать параметры зависимости, ассоциированные с идентификационными данными веществ, например, идентификационные данные и/или класс текучей среды либо ожидаемый или оцененный относительный состав (различных веществ) текучей среды. Это указание может приниматься посредством компьютера 200 (или электронных схем 20 измерителя).
Этап 904 представляет собой логический вывод, посредством модуля 204 логического вывода, логически выведенного энергосодержания потоковой текучей среды на основе предварительно определенной взаимосвязи между измеренным энергосодержанием и измеренными параметрами зависимости. Предварительно определенная взаимосвязь может сохраняться в компьютере 200 (или в электронных схемах 20 измерителя) и может иметь предварительно определенные относительные члены, которые связывают измеренное энергосодержание с параметрами зависимости. Например, модуль 204 логического вывода может использовать предварительно определенные константы в виде коэффициентов, сохраненные в компьютере 200 (или в электронных схемах 20 измерителя), которые должны вводиться в предварительно определенную взаимосвязь между энергосодержанием и параметрами зависимости, чтобы давать в результате логически выведенное энергосодержание на основе одного или более параметров зависимости. При этом, компьютер 200 (или электронные схемы 20 измерителя) может определять энергосодержание с использованием измерений, обычно применяемых к потокам текучей среды (например, измерений температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и/или вязкости (η)).
В варианте осуществления, предварительно определенная взаимосвязь моделируется посредством уравнений (2)-(13). Все характеристики модуля 204 логического вывода предполагаются для выполнения этапа 904. Этапы 902 и 904, в комбинации, могут представлять собой вариант осуществления этапа 308.
Этап 906 необязательно представляет собой сохранение, посредством модуля 204 логического вывода или модуля 206 отклика, логически выведенного энергосодержания в запоминающем устройстве 220. Все характеристики модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 отклика предполагаются для выполнения этапа 906. Этап 906 может представлять собой вариант осуществления этапа 310.
В варианте осуществления, каждый из этапов способа, показанных на фиг. 9, представляет собой различный этап. В другом варианте осуществления, хотя проиллюстрированы в качестве различных этапов на фиг. 9, этапы 902-906 могут не представлять собой различные этапы. В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 9, может не иметь все вышеуказанные этапы и/или может иметь другие этапы, помимо или вместо этапов, упомянутых выше. Этапы способа, показанные на фиг. 9, могут выполняться в другом порядке. Поднаборы этапов, упомянутых выше в качестве части способа, показанного на фиг. 9, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этапы способа 900 могут повторяться в любой комбинации и порядке любое число раз, например, чтобы вычислять различные относительные значения для различных потоковых текучих сред и/или классов потоковых текучих сред.
Графики
Фиг. 10-13 показывают графики вариантов осуществления сравнений между логически выведенным энергосодержанием, приведенным в описании изобретения, в непосредственно определенным энергосодержанием.
Примерный вариант осуществления логически выводимых способов, выполняемых посредством модуля 202 измерений, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 отклика, может быть показан посредством сначала демонстрации определения значений в логически выводимой взаимосвязи CV и затем использования взаимосвязи для того, чтобы определять логически выведенную CV.
В этом примерном варианте осуществления, представляется тестовый случай. В тестовом случае, 200 текучих сред с различным составов, согласно ISO10723, используются для того, чтобы определять коэффициенты для взаимосвязей, выражаемых в уравнениях (2)-(13). Относительный состав веществ в потоковой текучей среде имеет диапазоны состава, описанные в таблице 1.
Таблица 1. Диапазоны состава
Метан (%)
Азот (%)
Моноксид углерода (%)
Углекислый газ (%)
Этан (%)
Этилен (%)
Пропан (%)
Пропилен (%)
Макс.(%)
99,1
9,9
0,0
9,1
15,4
0,0
7,3
0,0
Мин.(%)
78,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Изобутан (%)
Бутан (%)
Ипептан (%)
Пентан (%)
Гексан
Гептан (%)
Водород (%)
Гелий (%)
Макс.(%)
1,0
2,8
0,6
0,8
0,5
0,0
0,0
0,0
Мин.(%)
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Кислород(%)
Вода (%)
Аргон (%)
Макс.(%)
0,1
0,0
0,0
Мин.(%)
0,0
0,0
0,0
С использованием базы 23 данных NIST Refprop, версия 9.1, свойства этих газов определены в диапазоне давления (P) в 1-3 бара и в диапазоне температуры (T) в 20-30°C. Проведение регрессии для этих данных дает в результате набор констант в виде коэффициентов, которые могут применяться динамически к наборам измеренных параметров, как раскрыто в этом подробном описании. Массовые единицы могут представлять собой килоджоули на килограмм (кДж/кг). Константы в виде коэффициентов, определенные в членах газовых смесей в единицах массы, получаемых в результате в этом тестовом случае, показаны в таблице 2.
Таблица 2. Константы в виде коэффициентов (определяются из единиц массы)
Результаты использования констант в виде коэффициентов, определенных из величин в единицах массы, во взаимосвязях, выражаемых посредством уравнений (2)-(13), применяемых к 200 другим случайным газовым смесям в рамках идентичных параметров, при которых определены константы, демонстрируются на фиг. 10-11. Показатель энергосодержания, используемый в фиг. 10-11, представляет собой теплотворную способность.
Фиг. 10 показывает график 1000 варианта осуществления сравнения между логически выведенными значениями энергосодержания, извлекаемыми с использованием единиц массы, и энергосодержанием, определенным из прямых способов. График 1000 имеет абсциссу 1002, которая представляет непосредственно определенные теплотворные способности в единицах кДж/кг, ординату 1004, которая представляет логически выведенные теплотворные способности в единицах кДж/кг, линию 1006 тренда, которая представляет сравнение логически выведенных теплотворных способностей и определенных теплотворных способностей, и множество точек 1008, которые представляют сравнение логически выведенных теплотворных способностей и определенных теплотворных способностей. Как можно видеть, результаты отслеживаются относительно хорошо. Линия 1006 тренда определяется в качестве . Линия 1006 тренда, которая приближается к наклону в единицу, с отсекаемым отрезком, который составляет меньше одного процента измеренных величин, показывает очень сильную корреляцию. Возведенное в квадрат значение R линии тренда составляет 0,989, что также показывает сильную корреляцию между логически выведенной теплотворной способностью и непосредственно определенной теплотворной способностью.
Фиг. 11 показывает график 1100 варианта осуществления ошибки в логически выведенных теплотворных способностях относительно непосредственно определенных теплотворных способностей. График 1100 имеет абсциссу 1102, которая представляет значение непосредственно определенной теплотворной способности в кДж/кг, ординату 1104, которая представляет процентную ошибку между логически выведенной теплотворной способностью и непосредственно определенной теплотворной способностью, опорную линию 1106 с нулевой ошибкой и множество точек 1108, которые представляют сравнение непосредственно определенных теплотворных способностей с ошибками между логически выведенными теплотворными способностями и непосредственно определенными теплотворными способностями. Результаты дают в результате ошибки со среднеквадратическим отклонением в 0,60%. Из 200 оцененных газов, 5 газов вызывают заметно более высокие ошибки, чем остальные, что предположительно показывает то, что ошибка для логического вывода теплотворной способности для большинства газов должна быть значительно меньше вышеуказанного среднеквадратического отклонения.
3
В другом варианте осуществления, константы в виде коэффициентов могут определяться в единицах килоджоулей на стандартный кубический метр (кДж/стд.м) при базовых условиях в 20°C и в 1,013 бара (в дальнейшем в этом документе, "при стандартных условиях"). Анализ величин в качестве стандартных условий проводится аналогично анализу, применяемому для определений констант в виде коэффициентов в единицах массы. Константы, получаемые в результате посредством этого определения, показаны в таблице 3.
Таблица 3. Константы в виде коэффициентов (определяются при базовых условиях)
Результаты использования констант в виде коэффициентов, определенных из величин при стандартных условиях, во взаимосвязях, выражаемых посредством уравнений (2)-(13), применяемых к 200 другим случайным газовым смесям в рамках идентичных параметров, при которых определены константы, демонстрируются на фиг. 12-13. Показатель энергосодержания, используемый на фиг. 12-13, представляет собой теплотворную способность.
3
3
Фиг. 12 показывает график 1200 варианта осуществления сравнения между логически выведенными значениями энергосодержания, логически выведенными в стандартных условиях, и энергосодержанием, определенным из прямых способов. График 1200 имеет абсциссу 1202, которая представляет непосредственно определенные теплотворные способности в единицах кДж/стд.м, ординату 1204, которая представляет логически выведенные теплотворные способности в единицах кДж/стд.м, линию 1206 тренда, которая представляет сравнение логически выведенных теплотворных способностей и определенных теплотворных способностей, и множество точек 1208, которые представляют сравнение логически выведенных теплотворных способностей и определенных теплотворных способностей. Как можно видеть, результаты отслеживаются относительно хорошо. Линия 1206 тренда определяется в качестве . Линия 1206 тренда, которая приближается к наклону в единицу, показывает очень сильную корреляцию. Возведенное в квадрат значение R линии тренда составляет 0,9847, что также показывает сильную корреляцию между логически выведенной теплотворной способностью и непосредственно определенной теплотворной способностью.
3
Фиг. 13 показывает график 1300 варианта осуществления ошибки в логически выведенных теплотворных способностях относительно непосредственно определенных теплотворных способностей. График 1300 имеет абсциссу 1302, которая представляет значение непосредственно определенной теплотворной способности в кДж/стд.м, ординату 1304, которая представляет процентную ошибку между логически выведенной теплотворной способностью и непосредственно определенной теплотворной способностью, опорную линию 1306 с нулевой ошибкой и множество точек 1308, которые представляют сравнение непосредственно определенных теплотворных способностей с ошибками между логически выведенными теплотворными способностями и непосредственно определенными теплотворными способностями. Результаты дают в результате ошибки со среднеквадратическим отклонением в 0,54%.
Графики 1000-1300 показывают то, что логически выводимые определения теплотворной способности на основе измерений измеренной температуры (T), давления (P), плотности (ρ) и вязкости (η) и с использованием взаимосвязей (например, уравнений (2)-(13)), выражаемых в этом подробном описании, тесно аппроксимируют теплотворные способности, которые непосредственно определяются из традиционных прямых способов, которые требуют оборудования, менее типично применяемое для измерения линий потока текучей среды.
Подробные описания вышеописанных вариантов осуществления не представляют собой полные описания всех вариантов осуществления, предполагаемых авторами изобретения как находящиеся в пределах объема настоящего описания. Фактически, специалисты в данной области техники должны признавать, что определенные элементы вышеописанных вариантов осуществления могут комбинироваться или исключаться различными способами, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в пределы объема и идей настоящего описания. Специалистам в данной области техники также должно быть очевидным, что вышеописанные варианты осуществления могут комбинироваться полностью или частично, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления в пределах объема и идей настоящего описания. Когда конкретные числа, представляющие значения параметров, указываются, диапазоны между всеми этими числами, а также диапазоны выше и диапазоны ниже этих чисел предполагаются и раскрываются.
Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления описываются в данном документе в качестве иллюстрации, различные эквивалентные модификации являются возможными в пределах настоящего описания, как должны признавать специалисты в данной области техники. Идеи, предусмотренные в данном документе, могут применяться к другим способам и оборудованию для логического вывода теплотворных способностей, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на прилагаемых чертежах. Соответственно, объем вариантов осуществления, описанный выше, должен определяться из прилагаемой формулы изобретения.