用于针对协同布置的流量计的仪表替换的系统技术方案

本公开涉及用于针对协同布置的流量计的仪表替换的系统。该系统用于超声波流量计量。在一个实施例中，一种超声波流量计量系统包括多个超声波流量计。超声波流量计中的每一个包括流量处理器。流量处理器配置成维持多个速率仓，仓中的每一个对应于用于流量计的流速范围。流量处理器还配置成在仓中的每一个之内维持指示通过与仓中的给定一个相关联的流量计中的给定一个的流体流量的过去平均速率的值。流量处理器进一步配置成响应于已出故障的流量计中的一个，基于维持在仓之内的值来确定通过系统的估计的平均流体流速。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及流量计的
，并且具体地涉及用于针对协同布置(co-located)的流量计的仪表替换的系统和方法。
技术介绍
在碳氢化合物已从地底迁移之后，流体流(例如原油、天然气)经由管线从一个地方向另一个地方输送。希望精确地知道在流中流动的流体的量，并且当流体正在换手或“密闭输送”时，要求特别精确。然而，甚至在密闭输送没有发生的地方也希望测量精确度，并且在这些情形下可以使用流量计。超声波流量计是一种类型的流量计，其可以用来测量在管线中流动的流体的量。在超声波流量计中，超声波信号跨越将要测量的流体流来来回回地发送，并且基于超声波信号的各种特性，可以计算流体流量的测量结果。提供改进的流量测量精确度和故障免疫的超声波流量计是所希望的。
技术实现思路
在此公开了当多个协同布置的超声波流量计中的一个已出故障时用于超声波流量计量的系统。在一个实施例中，一种超声波流量计量系统包括多个超声波流量计。超声波流量计中的每一个包括流量处理器。流量处理器配置成维持多个速率仓(velocity bin),仓中的每一个对应于用于流量计的流速范围。流量处理器还配置成在仓中的每一个之内维持指示通过与仓中的给定一个相关联的流量计中的给定一个的流体流量的过去平均速率的值。流量处理器进一步配置成响应于已出故障的流量计中的一个，基于维持在仓之内的值来确定通过系统的估计的平均流体流速。在进一步的实施例中，一种超声波流量计包括用于流体流动的通道、成对的超声波换能器和流量处理器。成对的超声波换能器配置成形成跨越换能器之间的通道的弦路径。流量处理器耦合到超声波换能器，并且配置成基于换能器的输出来测量流过通道的流体流的流速。流量处理器还配置成将测量的流速值与布置成测量流体流的流速的不同流量计交换。流量处理器进一步配置成响应于不同流量计的故障，基于由流量处理器测量的流速和由流量处理器维持的针对不同流量计的流速的历史值，计算估计的流体流的平均流速。附图说明图1示出了根据各种实施例的超声波流量计；图2示出了根据各种实施例的超声波流量计的横截面顶视图；图3示出了根据各种实施例的超声波流量计的端视图；图4示出了根据各种实施例的超声波流量计的换能器对的布置；图5示出了根据各种实施例的包括配置用于仪表替换的成对的协同布置的超声波流量计的流量计量系统；图6示出了根据各种实施例的包括配置用于仪表替换的协同布置的超声波流量计的流量计量系统的框图；以及图7示出了用于根据各种实施例的用于使用协同布置的超声波流量计进行仪表替换的方法的流程图。符号和名称贯穿以下描述和权利要求使用一定的术语来指称具体的系统部件。如本领域技术人员将会意识到的那样，公司可以通过不同的名称来指称部件。本文件并不打算在名称而非功能不同的部件之间进行区分。在以下讨论中和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放的方式来使用，因此应当被解释为指的是“包括但不限于……”。另外，术语“耦合”旨在意味着间接或直接电连接。这样一来，如果第一装置耦合到第二装置，则该连接可以通过直接电连接进行，或者经由其它装置和连接而通过间接电连接进行。进一步，术语“软件”包括能够在处理器上运行的任何可执行代码，而不管用来存储软件的介质。这样一来，存储在存储器(例如非易失性存储器)中并且有时被称为“嵌入式固件”的代码就包括在软件的定义之内。引用“基于”旨在意味着“至少部分地基于”。因此，如果X基于Y，则X可以基于Y和任何数目的其它要素。如在此使用的术语“流率”指的是体积流量的速率。具体实施方式以下描述针对本技术的各种实施例。附图不一定按比例绘制。实施例的一定特征可以比例夸张地示出，或者以某种示意性形式示出，并且为了清楚和简要起见，可以不示出传统元件的某些细节。公开的实施例不应当被解释成或用来限制包括权利要求的本公开的范围。另外，本领域技术人员将会理解的是，以下描述具有广泛的应用，并且对任何实施例的讨论仅指的是该实施例的示例，而非旨在宣告包括权利要求的本公开的范围被限制到该实施例。要充分认识到的是，下面讨论的实施例的不同教导可以单独地或者以任何适当的组合来运用，以产生希望的结果。进一步，在测量碳氢化合物流(例如原油、天然气)的环境中开发了各种实施例，并且描述是从开发的环境中得出的；然而，描述的系统和方法同样地可用于任何流体流(例如低温物质、水等)的测量。图1示出了根据各种实施例的超声波流量计100。超声波流量计100包括仪表主体或管段(spool piece) 102，其限定了中心通道或孔104。管段102被设计和构造以耦合到运送流体(例如天然气)的管线或其它结构(未示出)，使得在管线中流动的流体穿过中心孔104。当流体穿过中心孔104时，超声波流量计100测量流率(因此，流体可以被称为测量流体)。管段102包括法兰106，其便于将管段102耦合到别的结构。在其它实施例中，可以等效地使用用于将管段102耦合到结构的任何适当系统(例如焊接连接)。为了测量管段102之内的流体流量，超声波流量计100包括多个换能器组件。在图1的附图中，五个这样的换能器组件108、110、112、116和120全部或部分可见。如下面进一步将会讨论的那样， 换能器组件是成对的(例如换能器组件108和110)。此外，每个换能器组件电耦合到示意地容纳在机壳中的控制电子设备124。更加具体地，借助于各个线缆126或等效的信号传导组件，每个换能器组件电耦合到控制电子设备124。图2示出了基本上沿着图1的线2-2截取的超声波流量计100的横截面顶视图。管段102具有预定尺寸，并且限定了测量流体所流过的中心孔104。沿着管段102的长度定位示意性成对的换能器组件112和114。换能器112和114是声学收发器，并且更加具体地是超声波收发器。超声波换能器112、114两者都生成并接收具有大约20千赫以上频率的声信号。可以通过每个换能器中的压电元件生成并接收声信号。为了生成声信号，借助于信号(例如正弦信号)电刺激压电元件，并且元件通过振动做出响应。压电元件的振动生成声信号，该声信号穿过测量流体至成对的相应换能器组件。类似地，当被声信号敲击时，接收的压电元件振动并且生成电信号(例如正弦信号)，该电信号由与流量计100相关联的电子设备检测、数字化和分析。也被称为“弦”的路径200以与中心线202成Θ角地存在于示意性的换能器组件112和114之间。弦200的长度是换能器组件112的面和换能器组件114的面之间的距离。点204和206限定了这样的位置，在所述位置处，由换能器组件112和114生成的声信号进入和离开流过管段102的流体(亦即至管段孔的入口)。换能器组件112和114的位置可以通过角度Θ、在换能器组件112和114的面之间测量的第一长度L、对应于点204和206之间轴向距离的第二长度X以及对应于管内径的第三长度“d”来限定。在大多数情况下，在流量计制造期间精确地确定距离d、X和L。诸如天然气之类的测量流体以速度剖面210在方向208上流动。速度矢量212、214、216和218表明，通过管段102的气体速度朝向管段102的中心线202增加。最初，下游换能器组件112生成超声波信号，该超声波信号入射在上游换能器组件114上并从而由其检测。一定时间以后，上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波流量计量系统，其特征在于包括： 多个超声波流量计，所述流量计中的每一个包括： 流量处理器，配置成： 维持多个速率仓，所述仓中的每一个对应于用于所述流量计的流速范围； 在所述仓中的每一个之内，维持指示通过与所述仓中的给定仓相关联的所述流量计中的给定流量计的流体流量的过去平均速率的值；以及 响应于已出故障的流量计中的一个，基于维持在所述仓之内的值来确定通过所述系统的估计的平均流体流速。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格拉哈姆·W·福尔贝斯，克里·D·格罗舍尔，
申请(专利权)人：丹尼尔测量和控制公司，
类型：新型
国别省市：美国;US