Улучшенная конфигурация многопараметрического расходомера технологического флюида

Улучшенная конфигурация многопараметрического расходомера технологического флюида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Системы управления в промышленных применениях используются для контроля и управления материальными запасами промышленных и химических процессов и т.п. Обычно система управления выполняет эти функции с использованием полевых устройств, распределенных по ключевым местоположениям в производственном процессе и присоединенных к схеме управления в контрольном пункте посредством контура управления производственным процессом. Термин "полевое устройство" относится к любому устройству, которое работает в распределенной системе управления или технологического контроля, используемой для измерения, управления и контроля производственных процессов. Обычно полевые устройства характеризуются возможностью работать вне помещения длительное время, например в течение ряда лет. Таким образом, полевое устройство может работать в разнообразных экстремальных климатических условиях, включая экстремальные условия по температуре и влажности. Кроме того, полевые устройства могут функционировать при наличии значительной вибрации, например вибрации от соседних механизмов. Кроме того, полевые устройства могут также работать в условиях помех от электромагнитного излучения.

Один пример полевого устройства - многопараметрический расходомер технологического флюида, такой как поставляется с торговым обозначением Model 3051 SMV Multivariable Transmitter by Emerson Process Management of Chanhassen, Minnesota. Многопараметрические расходомеры технологического флюида могут рассчитать массовый расход через дифференциальный генератор для жидкостей и газов. Обычно такой расчет требует измерения дифференциального давления по генератору дифференциального давления, а также измерения статического давления или линейного давления и температуры технологического флюида.

Общее уравнение для расчета расхода через дифференциальный генератор может быть записано как

Q=NC_dEY₁d²√ρh

где

Q - массовый расход (масса/единица времени),

N - коэффициент преобразования единиц (учет вариации единиц),

C_d - коэффициент расхода (безразмерный),

E - коэффициент скорости подвода флюида (безразмерный),

Y₁ - коэффициент расширения газа (безразмерный),

d - канал дифференциального генератора (длина),

ρ - плотность флюида (масса/единица объема),

h - дифференциальное давление (сила/единица площади).

Из всех величин в этом выражении только коэффициент преобразования единиц, который является постоянным, прост для расчета. Другие величины выражаются различными уравнениями, от относительно простых уравнений, до очень сложных. Некоторые из выражений содержат много величин и требуют увеличения чисел до нецелых степеней. Это представляет собой сложную вычислительную операцию.

Желательно иметь расходомер технологического флюида, способный работать совместно, по возможности, со многими типами дифференциальных генераторов. Кроме того, желательно также предоставить расходомер технологического флюида, который выполнен с возможностью измерения расхода разнообразных технологических флюидов при разнообразных эксплуатационных режимах.

Чтобы точно измерить расход технологического флюида, протекающего через дифференциальный генератор, следует не только очень точно измерить дифференциальное давление, статическое или линейное давление и температуру, но требуется существенная информация о самом генераторе дифференциального давления и технологическом флюиде. Кроме того, для специалиста может оказаться затруднительным определить местонахождение и/или экстраполировать к рабочему диапазону часть необходимой информации. Таким образом, предоставление для расходомера технологического флюида необходимой априорной информации может быть чрезвычайно сложным и трудоемким. К счастью, этот процесс значительно облегчается применением программного обеспечения, доступного от Emerson Process Management, поставляемого под торговым обозначением Engineering Assistant. Это программное обеспечение включает в себя базу данных различных параметров относительно обычных генераторов дифференциального давления и технологических флюидов. Таким образом, специалист должен только соединить расходомер технологического флюида с компьютером, управляющим программным обеспечением, и следовать за мастером конфигурации, который запрашивает различные порции информации и автоматически передает информацию о конфигурации расходомера технологического флюида, например о полиномиальных коэффициентах, на расходомер технологического флюида. Одна из сложностей конфигурирования расходомера технологического флюида заключается в том, что данные, вводимые специалистом, а также расчеты, выполняемые программным обеспечением, могут формировать сигналы предупреждения или иначе воздействовать на другие параметры. Например, плотность флюида может быть рассчитана соответственно в установленном по умолчанию рабочем диапазоне, но если специалист указывает, что расходомер технологического флюида должен измерять расход флюида вне этого установленного диапазона, то может оказаться, что плотность флюида нельзя рассчитать с необходимой точностью. Соответственно, программное обеспечение может предупредить пользователя относительно предоставленного рабочего диапазона. Таким образом, хотя процесс представления указаний специалисту при конфигурации расходомера технологического флюида может обычно осуществляться относительно линейным образом, взаимосвязанность различных вводимых данных и возможные предоставляемые предупреждения могут привести к желанию специалиста возвратиться на предшествующий этап, чтобы произвести изменение. Это может привести к запутыванию взаимосвязанности всех данных.

Система и способ, предоставляющие более дружественную для пользователя конфигурацию сложного расходомера технологического флюида, дали бы преимущество при промышленном измерении расхода технологического флюида.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предложен способ предоставления информации о конфигурации для расходомера технологического флюида. Способ включает в себя прием выбора технологического флюида и предоставление, по меньшей мере, одного выбираемого свойства флюида относительно выбранного технологического флюида, и прием, по меньшей мере, одного выбора свойства технологического флюида. Информация относительно первичного элемента также принимается. Поступление сброса относительно выбора технологического флюида, свойства технологического флюида и выбора первичного элемента очищает соответствующую информацию. Информация о конфигурации передается на расходомер технологического флюида исходя из выбора технологического флюида, свойства технологического флюида и информации о первичном элементе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

Фиг.1 изображает схематический вид соединения универсального компьютера с расходомером технологического флюида;

Фиг.2 - блок-схема последовательности операций способа конфигурирования расходомера технологического флюида в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения;

Фиг.3 - блок-схема последовательности операций способа модификации информации о технологическом потоке из расходомера технологического флюида в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций способа модификации конфигурации расходомера технологического флюида в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.5 - схематический вид пользовательского интерфейса на дисплее, используемого с вариантами реализации настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 показан схематический вид расходомера технологического флюида, с которым, в частности, используются варианты реализации настоящего изобретения. Устройство 10 включает в себя электронный модуль 18 и модуль 22 датчика, которые совместно помещаются в расходомере технологического флюида. Электронный модуль 18 предпочтительно также включает в себя порт для приема входного сигнала от резистивного температурного устройства (RTD), предпочтительно 100-омного RTD, который обычно вставляется непосредственно в трубу или в специальный термокарман, который вставлен в трубу, для измерения температуры технологического флюида. Провода от RTD соединяются с одной стороной контактной группы в температурном преобразователе 36. К другой стороне контактной группы присоединяются провода, которые проходят по кабельному каналу 35.

Модуль 22 датчика включает в себя датчик дифференциального давления и датчик абсолютного давления. Датчик дифференциального давления и датчик абсолютного давления предоставляют сигналы давления на формирующую и оцифровывающую схемы, и на линеаризующую и компенсационную схемы. Скомпенсированные, линеаризованные и оцифрованные сигналы предоставляются на электронный модуль 18. Электронный модуль 18 в расходомере 10 технологического флюида предоставляет выходной сигнал, характеризующий технологические условия технологического флюида, протекающего через трубопровод к удаленному местоположению, посредством 4-20 мА двухпроводной петли, предпочтительно образованной с использованием проводящей витой пары, через гибкий трубопровод (не показан). В одном варианте реализации устройство 10 предоставляет сигналы, которые отображают три технологические переменные (температура, статическое давление, и дифференциальное давление) в соответствии с HART® или FOUNDATION™ Fieldbus Standards. Кроме того, в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения расходомер 10 технологического флюида также предоставляет выходной сигнал, характеризующий расход.

На Фиг.1 показан универсальный компьютер 30, работающий в соединении с расходомером 10 технологического флюида по каналу 32. Универсальный компьютер 30 может быть любым подходящим вычислительным устройством, например настольным компьютером, ноутбуком или мобильным устройством. Компьютер 30 включает в себя установленное на нем программное обеспечение, которое облегчает начальную конфигурацию расходомеров технологического флюида. Один вариант такого программного обеспечения поставляется с торговым обозначением Engineering Assistant from Emerson Process Management of Chanhassen, Minnesota. Программное обеспечение Engineering Assistant использует технологический коммуникационный адаптер, например модем HART®, или коммуникационную карту FOUNDATION™ Fieldbus. Адаптер в компьютере 30 формирует технологический канал связи 32, через который специалист может взаимодействовать с расходомером 10 технологического флюида. Устройство 10 представляет собой многопараметрическое полевое устройство, которое способно измерить множество переменных технологического флюида. Предпочтительно, давления измеряются посредством манифольда 34, и температура технологического флюида измеряется посредством температурного преобразователя 36. При наличии подходящего генератора дифференциального давления, например измерительной диафрагмы, давление, измеренное на противоположных сторонах измерительной диафрагмы при протекании через нее технологического флюида, может быть связано с расходом технологического флюида в соответствии с известными методиками.

При установке устройства 10 специалист обычно конфигурирует большое количество параметров расходомера. Эти параметры включают в себя выбор единиц измерения, выбор технологического флюида, контроль свойств флюида и выбор размера и геометрии первичного элемента. Эти различные выборы соответствуют данным, сохраняемым в базе данных, которые дают необходимые коэффициенты для расчета массового расхода флюида при предоставлении на расходомер 10 технологического флюида посредством канала связи 32.

Когда специалист выполняет новую конфигурацию расходомера технологического флюида, используя конфигурацию программного обеспечения Engineering Assistant, все сделанные выборы и введенные данные представляют собой новую информацию. Соответственно, нет такого состояния, к которому специалист желает возвратиться в течение первого прохода через последовательный процесс конфигурации. Однако имеются ситуации, когда пользователь может захотеть аннулировать выбранные параметры и возвратиться к первоначальному состоянию со всеми выборами и введенными сохраненными данными. Ряд таких ситуаций описываются ниже.

Первая ситуация случается во время процесса начальной конфигурации, когда специалист может захотеть вернуться к заполненному меню. Например, специалист может вернуться к меню выбора флюида после выхода из меню свойств флюида, или специалист может захотеть вернуться к меню ввода газового состава при работе с меню выбора первичного элемента. По существу, специалист может захотеть вернуться к более раннему этапу процесса конфигурации.

Другая ситуация случается, когда специалист хочет вернуться к первоначальному состоянию, когда пользователь открывает существующий файл конфигурации расходомера технологического флюида.

Наконец, иная ситуация случается, когда специалист желает возвратиться к более раннему или первоначальному состоянию, когда специалист загрузил конфигурацию из расходомера технологического флюида.

Во всех этих случаях для специалиста желательно иметь возможность делать изменения и экспериментировать с параметрами конфигурации при возможности возврата к первоначальному состоянию, если специалист не выбирает сохранение изменений. Соответственно, варианты реализации настоящего изобретения в целом предоставляют взаимодействие с пользователем, давая интуитивную возможность возврата к более раннему состоянию и/или возможность задать сохранение или контрольную точку данной установки.

На Фиг.2 показана блок-схема последовательности операций способа конфигурирования расходомера технологического флюида в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения. Способ 50 начинается в блоке 52, когда запускается новая программа или инструкция конфигурации устройства. В блоке 54 специалист выбирает технологический флюид, расход которого будет измеряться расходомером технологического флюида. Выбранный флюид может быть технологическим флюидом, который имеет параметры, сохраняемые в базе данных технологического флюида, или он может быть пользовательским технологическим флюидом. В блоке 56 специалисту предоставляется возможность перезагрузить выбор технологического флюида. Если специалист выбирает перезагрузку, управление переходит на блок 58, где информация о выборе технологического флюида очищается и управление возвращается на блок 54, где специалист имеет возможность выбрать технологический флюид. Если специалист не выбирает перезагрузку, управление переходит на блок 60, где свойства флюида относительно флюида, выбранного в блоке 54, могут быть скорректированы. Такие свойства включают в себя, например, сжимаемость газа или другие необходимые параметры. Как только свойства флюида скорректированы или иначе введены, управление переходит к блоку 62, предоставляя специалисту возможность перезагрузить выбор свойств флюида. Если сброс принят, управление переходит к блоку 64, где введенные специалистом свойства флюида очищаются и управление возвращается на блок 60. Если сброс не принят, управление проходит к блоку 66, где выполняется выбор первичного элемента. Выбор первичного элемента может повлечь за собой ввод или же выбор типа и размера первичного элемента, а также модификацию любых других соответствующих параметров относительно первичного элемента. Как только выбор первичного элемента завершен, специалисту предоставляется возможность, в блоке 68, перезагрузить выбор первичного элемента. Если сброс принят, управление переходит на блок 70, где информации о первичном элементе очищается и управление возвращается на блок 66. Если сброс не принят, управление проходит на блок 72, где введенные специалистом данные предоставляются, например, через канал 32, показанный на Фиг.1, на расходомер технологического флюида. Расходомер технологического флюида использует затем информацию, обычно в виде полиномиальных коэффициентов, для расчета расхода технологического флюида. В соответствии с возможным вариантом реализации, если выбор первичного элемента был завершен в блоке 66, специалист может также иметь возможность установить контрольную точку, как показано в блоке 74. Если пользователь желает установить контрольную точку, то вся введенная информация может быть временно сохранена так, что специалист может возвратиться к любому из выбираемых экранов или этапов и произвести модификацию данных. Затем специалист может выбрать сброс модификации, данные возвращаются к сохраненным данным на этапе контрольной точки 76.

На Фиг.3 показан схематический вид способа модификации информации о технологическом флюиде от расходомера технологического флюида в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Способ 80 начинается в блоке 82, где устанавливается информационное соединение с расходомером технологического флюида. Один пример такого информационного соединения показан на Фиг.1 как кабельное соединение 32. Как только соединение установлено, управление проходит к блоку 84, где информация загружается от расходомера технологического флюида на компьютер или другое подходящее устройство. В блоке 86 информация, принятая от расходомера технологического флюида, сохраняется как начальная информация устройства. Затем, в блоке 88, проверка выбора информации о флюиде принимается от специалиста или другого соответствующего лица. Если проверка выбора флюида была принята, специалист имеет возможность произвести сброс, как показано в блоке 90. Если сброс принят, управление проходит к блоку 92, где выбор информации о флюиде переходит от проверенной информации до начальной информации выбора флюида, которая сохраняется в блоке 86. Если сброс не принят, управление проходит к блоку 94, где модификация свойства флюида может быть принята. Если модификация свойства флюида принята, специалисту предоставляется возможность, в блоке 96, при необходимости перезагрузить эту информацию. Если такой сброс происходит, управление проходит к блоку 98, где информация о свойствах флюида возвращается к начальной информации, сохраняемой в блоке 86, и управление возвращается на блок 94. Если сброс не принят, управление проходит к блоку 100, где принимается модификация первичного элемента. Затем, в блоке 102, специалисту предоставляется возможность перезагрузить информацию о первичном элементе. Если такой сброс принят, управление проходит к блоку 104, где модификация первичного элемента отбрасывается, и информация о первичном элементе восстанавливается до сохраненной при прохождении блока 86, и управление возвращается на блок 100. Если сброс не принят, управление проходит к блоку 106, где пересмотренная информация о свойствах флюида загружается в расходомер технологического флюида.

На Фиг.4 показана блок-схема способа модификации файла конфигурации расходомера технологического флюида в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Способ 110 до некоторой степени подобен способу 80. Способ 110 начинается в блоке 112, где существующий файл конфигурации расходомера технологического флюида открывается или получается извне. Тогда управление проходит к блоку 114, где начальная информация устройства от недавно открытого или полученного файла конфигурации сохраняется как начальная информация устройства. Затем, в блоке 116, принимается модификация начальной информации выбора флюида. Как только модификация выбора флюида принята, специалисту предоставляется возможность произвести сброс, как показано в блоке 118. Если сброс принят, управление проходит к блоку 120, где информация выбора флюида переходит от измененной информации до начальной информации выбора флюида, которая была сохранена в блок 114. Если сброс не принят, управление проходит к блоку 122, где может быть принята модификация свойств флюида и/или проверка. Если модификация свойств флюида принята, специалисту предоставляется, в блоке 124, возможность перезагрузить эту информацию. Если такой сброс происходит, управление проходит к блоку 126, где информация о свойствах флюида переходит к начальной информации, сохраненной в блоке 114, и управление возвращается на блок 122. Если сброс не принят, управление проходит к блоку 128, где принимается информация о модификации первичного элемента. Затем, в блоке 130, специалисту предоставляется возможность перезагрузить информацию о первичном элементе. Если такой сброс принят, управление проходит к блоку 132, где модификация первичного элемента отбрасывается, и информация о первичном элементе восстанавливается до сохраненной при прохождении блока 114, и управление возвращается на блок 128. Если сброс не принят, управление проходит к блоку 134, где проверенная информация о свойствах флюида загружается в расходомер технологического флюида.

На Фиг.5 показан схематический вид пользовательского интерфейса, используемого с вариантами реализации настоящего изобретения. Дисплей 200 включает в себя множество вкладок 202, 204, 206, 208, которые предоставляют специалисту возможность ввести или рассматривать данные относительно: Предпочтений, Выбора флюида, Свойств флюида и Выбора Первичного Элемента, соответственно. Как показано на Фиг.5, вкладка 204 была выбрана, предоставляя пользователю возможность выбрать технологический флюид из базы данных. В показанном примере пользователь выбрал газ, более конкретно - газ из базы данных, например воздух. База данных содержит информацию относительно сохраненного газа в базе данных, например, плотность, сжимаемость и так далее. Специалисту также предоставляется возможность на участке 210 ввести исходные условия для выбранного газа. В представленном примере специалист ввел абсолютное исходное давление 14,696 фунтов на квадратный дюйм (psi). Кроме того, специалист ввел исходную температуру 68,00 градусов Фаренгейта. Кроме того, специалисту также предоставлен участок 212 эксплуатационных режимов, что позволяет специалисту вводить номинальное рабочее давление и номинальную рабочую температуру. Система предпочтительно предоставляет предполагаемые диапазоны относительно нормальных рабочих давлений и температур в окнах 214 и 216, соответственно. Дополнительно, хотя система может рекомендовать диапазоны рабочего давления и температуры, специалист также имеет возможность изменять эти значения. Исходя из введенной рабочей температуры и давления, система может произвести предупреждение, указывающее предположительную точность значения расхода технологического флюида, или другой важной переменной, например плотности флюида, исходя из введенных данных. В ответ на такое предупреждение пользователь может захотеть изменить, или же перезагрузить, информацию о выборе флюида. Соответственно, пользовательский интерфейс 200 включает в себя средство сброса, показанное как кнопка 220. Если специалист выбирает кнопку 220 сброса, информация о выборе флюида переходит к предварительно сохраненной информации о выборе флюида, если она имеется, или очистит информацию о выборе флюида, как описано выше в связи с Фиг.2-4. Подобное средство сброса также предоставляется для вкладок 206 и 208.

Одно из преимуществ вариантов реализации настоящего изобретения - возможность вернуться к набору конфигурационных данных. Это также облегчает сравнение множественных наборов конфигурационных данных. Например, можно сравнивать относительную точность различных наборов конфигурационных данных. Конфигурация расхода может быть считана из файла, или из памяти расходомера технологического флюида, и различные параметры могут быть изменены специалистом. Прикладное программное обеспечение, например Engineering Assistant, может обеспечить расчеты или исследование относительно модифицированных параметров так, чтобы пользователь мог увидеть влияние изменений на точность или на другие соответствующие переменные. Если сделанные пользователем изменения не приводят к улучшению, пользователь может просто вернуться к первоначальным конфигурационным данным, используя средство сброса. Это выгодно потому, что в противном случае необходимо было бы ввести первый набор конфигурационных данных, выполнить анализ, записать результаты или сохранить их некоторым соответствующим способом. Затем второй набор конфигурационных данных должен быть введен и проанализирован. Если второй набор не привел бы к лучшей конфигурации, пользователь должен был бы снова ввести первый набор конфигурационных данных. Такой процесс был бы не только затруднительным, но он мог бы приводить к ошибкам оператора.

Хотя настоящее изобретение описано в связи с предпочтительными вариантами реализации, специалисты в данной области техники признают, что возможны замены по форме и в деталях, без отступления от сущности и объема притязаний изобретения.

1. Способ определения информации о конфигурации для расходомера технологического флюида, содержащий этапы, на которых: принимают выбор технологического флюида;предоставляют, по меньшей мере, одно выбираемое свойство флюида относительно выбранного технологического флюида и принимают, по меньшей мере, один выбор свойства технологического флюида;принимают информацию относительно первичного элемента;причем при получении отказа от выполнения выбранной операции относительно выбора технологического флюида, свойства технологического флюида и выбора первичного элемента удаляют соответствующую информацию;предоставляют информацию о конфигурации на расходомер технологического флюида, исходя из выбора технологического флюида, свойства технологического флюида и информации о первичном элементе, ипринимают запрос контрольной точки и временно сохраняют всю введенную информацию.

2. Способ по п.1, в котором способ выполняют на компьютере.

3. Способ по п.1, в котором отказ от выполнения выбранной операции принимают при активации средства отказа от выполнения выбранной операции на пользовательском интерфейсе.

4. Способ по п.1, в котором отказ от выполнения выбранной операции, принятый вслед за контрольной точкой, возвращает информацию отказа от выполнения выбранной операции к временно сохраняемой информации.

5. Способ модификации информации о конфигурации для расходомера технологического флюида, содержащий этапы, на которых:принимают информацию о конфигурации расходомера технологического флюида от расходомера технологического флюида;обеспечивают временное сохранение информации о конфигурации расходомера технологического флюида в качестве начальной информации о конфигурации;принимают модификацию для, по меньшей мере, одного из следующего:информации о выборе технологического флюида, информации о свойстве технологического флюида и информации о первичном элементе;причем при получении отказа от выполнения выбранной операции относительно выбора технологического флюида свойства технологического флюида и выбора первичного элемента обеспечивают возврат модифицированной информации к начальной информации о конфигурации; ипредоставляют модифицированную информацию о конфигурации на расходомер технологического флюида, исходя из модифицированного выбора технологического флюида, свойства технологического флюида и первичной информации об элементе.

6. Способ по п.5, в котором способ выполняют на компьютере.

7. Способ по п.5, в котором отказ от выполнения выбранной операции принимают при активации средства отказа от выполнения выбранной операции на пользовательском интерфейсе.

8. Способ по п.5, в котором дополнительно сравнивают, по меньшей мере, один параметр начальной информации о конфигурации с модификацией.

9. Способ по п.8, в котором отказ от выполнения выбранной операции принимают после сравнения.