ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2420-571330RU/081
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ АНОМАЛИЙ В ВИЛОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЯХ
Область техники, к которой относится изобретение
Описанные ниже варианты осуществления относятся к вибродатчикам и, в частности, к определению и идентификации аномалий в вибродатчиках.
Уровень техники
Вибродатчики, такие как вибрационные денситометры и вибрационные вискозиметры, работают, обнаруживая движение вибрационного элемента, который вибрирует в присутствии текучей среды, которую необходимо охарактеризовать. Вибрационный элемент имеет вибрационный отклик, который может иметь параметр вибрационного отклика, такой как резонансная частота или добротность Q. На вибрационный отклик вибрационного элемента обычно влияют совокупные характеристики массы, жесткости и демпфирования вибрационного элемента в сочетании с текучей средой. Свойства, связанные с текучей средой, такие как плотность, вязкость, температура и т.п., могут быть определены путем обработки сигнала вибрации или сигналов, полученных от одного или более первичных преобразователей движения, связанных с вибрационным элементом. Обработка сигнала вибрации может включать в себя определение параметра отклика на вибрацию.
Вибродатчики имеют вибрационный элемент и электронный узел измерителя, соединенный с вибрационным элементом. Вибродатчики включают в себя возбудители для вибрации вибрационного элемента и датчик, который создает сигнал вибрации в ответ на вибрацию. Сигнал вибрации обычно представляет собой непрерывный временной или аналоговый сигнал. Электронный узел измерителя принимает сигнал вибрации и обрабатывает сигнал вибрации для формирования одной или более характеристик текучей среды или измерений текучей среды. Электронный узел измерителя определяет как частоту, так и амплитуду сигнала вибрации. Частота и амплитуда сигнала вибрации могут быть дополнительно обработаны для определения плотности текучей среды.
Вибродатчики выдают сигнал возбуждения возбудителю по замкнутому или разомкнутому контуру. Сигнал возбуждения обычно основан на принятом сигнале вибрации. Схема изменяет или заключает сигнал вибрации или параметры сигнала вибрации в сигнал возбуждения. Например, сигнал возбуждения может быть усиленной, модулированной или иным образом модифицированной версией принятого сигнала вибрации. Таким образом, принятый сигнал вибрации может содержать обратную связь, которая позволяет схеме достичь целевой частоты. Используя обратную связь, схема постепенно изменяет частоту возбуждения и отслеживает сигнал вибрации, пока не будет достигнута заданная частота.
Свойства текучей среды, такие как вязкость и плотность текучей среды, могут быть определены по частотам, на которых разность фаз между сигналом возбуждения и сигналом вибрации составляет, например, 135° и 45°. Эти желаемые разности фаз, обозначаемые как первая нерезонансная разность фаз и вторая нерезонансная разность фаз, могут соответствовать половинной мощности или частотам 3 дБ. Первая нерезонансная частота определяется как частота, на которой первая нерезонансная разность фаз составляет около 135°. Вторая нерезонансная частота определяется как частота, на которой вторая нерезонансная разность фаз составляет около 45°. Измерения плотности, выполненные на второй нерезонансной частоте, могут не зависеть от вязкости текучей среды. Соответственно, измерения плотности, выполненные при второй нерезонансной разности фаз 45°, могут быть более точными, чем измерения плотности, выполненные при других разностях фаз.
Во время работы элементы вилочного виброметра, которые подвергаются воздействию потока текучей среды, могут испытывать сдвиги в эффективности из-за аномальных условий. Например, элементы, которые погружены в поток текучей среды, могут изменяться из-за значительных колебаний плотности и/или вязкости. Это может быть связано с унесенными посторонними частицами или унесенным газом. Элементы, погруженные в текучую среду, также могут обрастать наростами в виде пленки или твердых частиц. Элементы, которые погружены в текучую среду, также могут испытывать эрозию или коррозию из-за физических взаимодействий или химических реакций, соответственно. Кроме того, аномальные показания могут быть характеристикой аномалии производства или установки. Элементы, погруженные в текучую среду, могут включать в себя вибрационный элемент. На этот вибрационный элемент может повлиять любая из этих аномалий, поскольку на измеренные свойства вибрационного элемента и текучих сред влияют аномальные показания датчика. Также неправильная установка или изготовление могут привести к непредсказуемым показаниям.
Существующие измерители и оборудование для мониторинга потока требуют более эффективных средств для определения и идентификации характера неисправности в системе измерителя во время работы системы измерителя. Текущий подход состоит в том, чтобы заметить аномалии в результирующих показаниях и вывести измерители из рабочих условий для проверки измерителей.
Соответственно, существует потребность в определении наличия неисправности и идентификации того, какая неисправность вызывает проблему в вибрационном расходомере.
Сущность изобретения
В варианте осуществления предоставляется способ определения аномалии процесса. Описан вариант осуществления способа определения аномалии процесса в системе потока текучей среды, система, имеющая измеритель с погруженными элементами, погруженными в текучую среду потока текучей среды, способ включает в себя определение с использованием схемы обработки данных измеренной плотности текучей среды в системе потока текучей среды. Способ дополнительно включает в себя определение с использованием схемы обработки данных, испытывает ли система потока текучей среды аномалию плотности, на основе соотношения между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью текучей среды в системе потока текучей среды. Способ дополнительно включает в себя определение с использованием схемы обработки данных измеренной разности фаз колебаний погруженных элементов измерителя. Способ дополнительно включает в себя определение с использованием схемы обработки данных, испытывает ли система потока текучей среды фазовую аномалию, на основе соотношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз колебаний погруженных элементов в потоке текучей среды. Способ дополнительно включает в себя идентификацию аномалии в системе потока текучей среды на основе определения наличия аномалии плотности и определения наличия фазовой аномалии.
В другом варианте осуществления предусмотрена схема обработки данных для определения аномалии. В варианте осуществления схемы обработки данных, которая связана с возможностью обмена данными с электронным узлом измерителя и/или интегрирована в него, измеритель имеет вибрационные элементы, привод для возбуждения колебаний в вибрационных элементах и, по меньшей мере, один датчик для измерения вибраций вибрационных элементов, электронный узел измерителя сконфигурирован для определения измеренной разности фаз и измеренной плотности. Схема обработки данных дополнительно сконфигурирована для определения измеренной плотности текучей среды в системе потока текучей среды, определения того, испытывает ли система потока текучей среды аномалию плотности на основе соотношения между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью текучей среды в система потока текучей среды, определение измеренной разности фаз колебаний вибрационных элементов измерителя, определение с использованием схемы обработки данных, испытывает ли система потока текучей среды фазовую аномалию, на основе соотношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз колебаний вибрационных элементов в потоке текучей среды, и идентификации аномалии системы потока текучей среды на основе определения аномалии плотности и определения фазовой аномалии.
Аспекты
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может включать в себя идентификацию с использованием схемы обработки данных аномалии плотности, указывающей на аномалию захвата газа, при этом соотношение между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью, заключается в том, что измеренная плотность меньше, чем ожидаемая плотность, по меньшей мере, на пороговую разницу плотностей.
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может включать в себя то, что измеренная разность фаз отличается от целевой разности фаз, по меньшей мере, на пороговое отклонение фазы.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя то, что измеренная разность фаз является средней измеренной разностью фаз, а пороговое отклонение фазы представляет собой разность между средней измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя аномалию системы потока текучей среды, идентифицированную как аномалию захвата газа.
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может включать в себя определение того, с использованием схемы обработки данных, может ли быть спутана идентификация аномалии захвата газа с идентификацией аномалии эрозии, путем определения того, может ли одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде разъедать погруженные элементы, на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных, и идентификации, с использованием схемы обработки данных, что идентификация аномалии захвата газа может быть перепутана с аномалией эрозии, если в схеме обработки данных есть данные, указывающие, что одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде, вероятно, разъедает погруженные элементы.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя идентификацию с использованием схемы обработки данных аномалии плотности, указывающей на аномалию нароста, при этом соотношение между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью, заключается в том, что измеренная плотность больше чем ожидаемая плотность, по меньшей мере, на пороговую разницу плотностей.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя определение с использованием схемы обработки данных отношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз путем определения одного или более из того, что измеренные разности фаз отличаются от целевой разности фаз, по меньшей мере, на пороговое отклонение фазы, режима качания, при котором измеренная разность фаз колеблется выше и ниже целевой разности фаз, и триангуляционного режима измеренной разности фаз относительно целевой разности фаз, а также идентификацию с использованием схемы обработки данных фазовой аномалии, указывающей на аномалию нароста.
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может включать в себя то, что один или более из режимов качания и триангуляции определяются как количество последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз выше целевой разности фаз и/или другое количество последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз ниже целевой разности фаз.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя режим триангуляции, определяемый посредством количества последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз, создающих треугольный или круговой шаблон относительно целевой фазы.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя идентификацию, дополнительно содержащую аномалию системы потока текучей среды, идентифицированную как аномалия нароста.
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может включать в себя определение того, с использованием схемы обработки данных, может ли быть спутана идентификация аномалии нароста с идентификацией аномалии коррозии путем определения того, может ли одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде вызывать коррозию погруженных элементов на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных, и идентификации, с использованием схемы обработки данных, что идентификация аномалии нароста может быть перепутана с аномалией коррозии, если в схеме обработки данных есть данные, указывающие что одно или более из протекающей текучей среды и элементов, захваченных в протекающей текучей среде, вероятно, вызовут коррозию погруженных элементов.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя пороговую разницу плотностей, равную 1 кг/м3.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя пороговое отклонение фазы на 0,02°.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя пороговое отклонение фазы на 0,015°.
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может включать в себя реагирование на аномалию с использованием схемы обработки данных посредством одного или более из уведомления пользователя об аномалии захвата газа, указания на измерителе того, что аномалия захвата газа произошла, изменения характеристик текучей среды или потока текучей среды в ответ на аномалию захвата газа и сохранения данных, представляющих аномалию захвата газа.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя изменение характеристик текучей среды или потока текучей среды, дополнительно включающий в себя одно или более из увеличения скорости потока текучей среды и повышения температуры текучей среды в потоке текучей среды.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя измеритель, являющийся одним из вилочного измерителя плотности и вилочного измерителя вязкости.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения соотношения между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью путем определения, что измеренная плотность меньше ожидаемой плотности, по меньшей мере, на пороговую разницу плотностей, и идентификации аномалии плотности, указывающей на аномалию захвата газа.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения соотношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз путем определения, что измеренная разность фаз отличается от целевой разности фаз, по меньшей мере, на пороговое отклонение фазы.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для использования измеренной разности фаз, которая является средней измеренной разностью фаз, а пороговое отклонение фазы представляет собой разность между средней измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз.
Согласно аспекту, схема обработки данных может быть сконфигурирована для идентификации аномалии системы потока текучей среды путем идентификации аномалии системы потока текучей среды как аномалии захвата газа.
Согласно аспекту, схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения, с использованием схемы обработки данных, может ли быть спутана идентификация аномалии захвата газа с идентификацией аномалии эрозии, путем определения того, может ли одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде, разъедать вибрационные элементы, на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных, и идентификации, что идентификация аномалии захвата газа может быть перепутана с аномалией эрозии, если в схеме обработки данных есть данные, указывающие, что одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в протекающей текучей среде, вероятно, разъедает вибрационные элементы.
Согласно аспекту, схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения соотношения между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью путем определения, что измеренная плотность больше ожидаемой плотности, по меньшей мере, на пороговую разность плотностей, и идентификации аномалии плотности, указывающей на аномалию нароста.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения соотношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз путем определения, что одна или более из измеренных разностей фаз отличаются от целевой разности фаз, по меньшей мере, на пороговое отклонение фазы, режима качания, при котором измеренная разность фаз колеблется выше и ниже целевой разности фаз, и режима триангуляции измеренной разности фаз относительно целевой разности фаз, а также идентификации фазовой аномалии, указывающей на аномалию нароста.
В соответствии с аспектом схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения одного или более из режима качания и триангуляции путем обнаружения одних или обоих из ряда последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз выше целевой разности фаз, и других последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз ниже целевой разности фаз.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения режима триангуляции путем идентификации ряда последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз, создающих треугольный или круговой шаблон относительно целевой фазы.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для идентификации аномалии в системе потока текучей среды как аномалии нароста.
Согласно аспекту, схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения того, может ли быть спутана идентификация аномалии нароста с идентификацией аномалии коррозии путем определения того, может ли одно или более текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде, вызвать коррозию вибрационных элементов, на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных, и идентификации, что идентификация аномалии нароста может быть перепутана с аномалией коррозии, если в схеме обработки данных есть данные, указывающие, что одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в протекающей текучей среде, может вызывать коррозию вибрационных элементов.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для использования разности пороговых плотностей в 1 кг/м3.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для использования порогового отклонения фазы в 0,02°.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для использования порогового отклонения фазы в 0,015°.
Согласно аспекту, схема обработки данных может быть сконфигурирована для реагирования на аномалию посредством одного или более из уведомления пользователя об аномалии, указания на измерителе, что аномалия возникла, изменения характеристик текучей среды или потока текучей среды в ответ на аномалию и сохранения данных, представляющих аномалию.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для изменения характеристик текучей среды или потока текучей среды посредством одного или более из увеличения скорости потока текучей среды и повышения температуры текучей среды в потоке текучей среды.
Согласно аспекту измеритель может быть одним из вилочного измерителя плотности и вилочного измерителя вязкости.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя то, что схема обработки данных определяет, что система потока текучей среды не испытывает какой-либо аномалии плотности, но поток текучей среды испытывает, по меньшей мере, одну фазовую аномалию, идентифицированная аномалия является одной или более из аномалии производства и аномалии установки.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя сброс схемы обработки сигнала или установку новой фазовой синхронизации со схемой обработки данных, определение с использованием схемы обработки данных, уменьшается ли режим качания со временем после сброса схемы обработки сигнала или установки новой фазовой синхронизации, если режим качания уменьшается со временем, определения, с использованием схемы обработки сигнала, что фазовая аномалия не является фазовой аномалией, указывающей на аномалию нароста, а является фазовой аномалией, указывающей на аномалию установки.
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может определять одно или более из режима качания и режима триангуляции путем определения количества последовательных циклов измеренной разности фаз выше или ниже ожидаемой разности фаз с увеличивающимися отклонениями максимального цикла измеренной разности фаз от ожидаемой разности фаз с возможным последующим потенциально другим количеством последовательных циклов измеренной разности фаз с уменьшающимися отклонениями максимального цикла от ожидаемой разности фаз.
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может включать в себя то, что режим качания дополнительно определяется посредством соответствия измеренной разности фаз и ожидаемой разности фаз и перехода на другую сторону от ожидаемой разности фаз после определения количества последовательных циклов все больше отклоняющихся, а затем последовательно другого количества циклов последовательно и впоследствии все меньше отклоняющихся от ожидаемой разности фаз.
Согласно аспекту, способ определения аномалии процесса может включать в себя изменение характеристик текучей среды или потока текучей среды, включающее в себя повышение температуры текучей среды, если в схеме обработки данных хранятся данные, указывающие, что нарост имеет точку плавления ниже точки плавления погруженных элементов.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована так, чтобы включать в себя то, что схема обработки данных определяет, что система потока текучей среды не испытывает какой-либо аномалии плотности, но поток текучей среды испытывает, по меньшей мере, одну фазовую аномалию, идентифицированная аномалия является одной или более из аномалии производства и аномалии установки.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для сброса схемы обработки сигнала или установления новой фазовой синхронизации с использованием схемы обработки данных, определения с использованием схемы обработки данных, уменьшается ли режим качания со временем после сброса схемы обработки сигнала или установления новой фазовой синхронизации, если режим качания уменьшается со временем, определения, с использованием схемы обработки данных, что фазовая аномалия не является фазовой аномалией, указывающей на аномалию нароста, а является фазовой аномалией, указывающей на аномалию установки.
Согласно аспекту, схема обработки данных может быть сконфигурирована, чтобы определять одно или более из режима качания и режима триангуляции путем определения количества последовательных циклов измеренной разности фаз выше или ниже ожидаемой разности фаз с увеличивающимися отклонениями максимального цикла измеренной разности фаз от ожидаемой разности фаз с возможным последующим потенциально другим количеством последовательных циклов измеренной разности фаз с уменьшающимися отклонениями максимального цикла от ожидаемой разности фаз.
Согласно аспекту, схема обработки данных может быть сконфигурирована для дополнительного определения режима качания путем соответствия измеренной разности фаз и ожидаемой разности фаз и перехода на другую сторону от ожидаемой разности фаз после определения количества последовательных циклов все больше отклоняющихся, а затем последовательно другого количества циклов последовательно и впоследствии все меньше отклоняющихся от ожидаемой разности фаз.
Согласно аспекту схема обработки данных может изменять характеристики текучей среды или потока текучей среды путем повышения температуры текучей среды, если в схеме обработки данных хранятся данные, указывающие, что нарост имеет точку плавления ниже, чем точка плавления погруженных элементов, при этом температура выше точки плавления нароста.
Согласно аспекту, схема обработки данных может быть составной частью измерителя, при этом измеритель представляет собой специальный элемент обнаружения неисправностей, который не сконфигурирован для предоставления пользователю или внешним устройствам данных, представляющих характеристики текучей среды или потока текучей среды, отличных от данных, представляющих аномалии и/или отклики на аномалии.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя определение, по меньшей мере, одного порогового значения или диапазона для определения аномалии на основе первоначально измеренной плотности текучей среды, когда погруженные элементы впервые погружаются в текучую среду.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована для определения, по меньшей мере, одного порогового значения или диапазона для определения аномалии на основе первоначально измеренной плотности текучей среды, когда погруженные элементы впервые погружаются в текучую среду.
Согласно аспекту способ определения аномалии процесса может включать в себя то, что аномалия идентифицируется, когда измеритель является одним или более из установленного, работающего и не выведенного из эксплуатации.
Согласно аспекту схема обработки данных может быть сконфигурирована так, что аномалия идентифицируется, когда измеритель является одним или более из установленного, работающего и не выведенного из эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Один и тот же ссылочный номер представляет один и тот же элемент на всех чертежах. Должно быть понятно, что чертежи необязательно начерчены в масштабе.
Фиг. 1 показывает вибродатчик, содержащий вибрационный элемент и электронный узел измерителя, соединенный с вибрационным элементом.
Фиг. 2 показывает блок-схему варианта осуществления схемы 132 обработки данных.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 300 определения и идентификации аномалии.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 400 для определения и идентификации аномалии плотности.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 500 определения фазовой аномалии.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 600 определения того, есть ли захваченный газ в системе.
Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 700 определения, есть ли наросты на измерителе.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 800 для определения того, не путают ли аномалию захвата газа с аномалией эрозии.
Фиг. 9 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 900 для определения того, не путают ли аномалию нароста с аномалией коррозии.
Фиг. 10 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 1000 реагирования на обнаружение аномалии.
Фиг. 11a показывает двухосный график 1100a, сравнивающий измерения фазы и плотности в реальном времени с ожидаемыми значениями относительно времени, когда вилочный измеритель плотности работает без аномалий, согласно варианту осуществления.
Фиг. 11b показывает график 1100b отклонения фазы в реальном времени от ожидаемой разности фаз, когда вилочный измеритель плотности работает без аномалий, согласно варианту осуществления.
Фиг. 12a показывает двухосный график 1200a, сравнивающий измерения фазы и плотности в реальном времени с ожидаемыми значениями относительно времени, когда вилочный измеритель плотности работает с аномалией захваченного газа, согласно варианту осуществления.
Фиг. 12b показывает график отклонения фазы в реальном времени от ожидаемой разности фаз, когда вилочный измеритель плотности работает с аномалией захваченного газа, согласно варианту осуществления.
Фиг. 13a показывает двухосный график 1300a, сравнивающий измерения фазы и плотности в реальном времени с ожидаемыми значениями относительно времени, когда вилочный измеритель плотности работает с аномалией нароста, согласно варианту осуществления.
Фиг. 13b показывает график отклонения фазы в реальном времени от ожидаемой разности фаз, когда вилочный измеритель плотности работает с аномалией нароста, согласно варианту осуществления.
Фиг. 14 показывает двухосный график 1400, сравнивающий фазу вилки и фазу вилки в зависимости от времени, когда вилочный измеритель вязкости работает без аномалий, согласно варианту осуществления.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1-14 и в последующем описании показаны конкретные примеры, чтобы научить специалистов в данной области техники создавать и использовать лучший режим вариантов осуществления для определения параметра вибрационной характеристики вибрационного элемента. В целях обучения принципам изобретения некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники поймут вариации из этих примеров, которые попадают в рамки настоящего описания. Специалисты в данной области техники поймут, что описанные ниже признаки могут быть объединены различными способами для формирования множества вариантов определения параметра вибрационной характеристики вибрационного элемента. В результате, варианты осуществления, описанные ниже, не ограничиваются конкретными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.
На фиг. 1 показан вибродатчик 5 измерителя согласно варианту осуществления. Вибродатчик 5 может содержать вибрационный элемент 104 и электронный узел 20 измерителя, при этом вибрационный элемент 104 соединен с электронным узлом 20 измерителя выводом или выводами 100. В некоторых вариантах осуществления вибродатчик 5 может содержать зубцовый вибродатчик или вилочный датчик плотности или вилочный датчик вязкости. Однако возможны и другие вибродатчики, которые входят в объем описания и формулы изобретения. Измеритель может быть измерителем, сконфигурированным для определения характеристик потока текучей среды, и/или может быть специально сконфигурирован для обнаружения аномалий. Рассматривается вариант осуществления, в котором измеритель является исключительно детектором аномалий, в отличие от измерителя для определения других измерений текучей среды, возможно, не сконфигурированным для предоставления пользователю или внешним устройствам данных, представляющих характеристики текучей среды или потока текучей среды, кроме данных, представляющих аномалии и/или отклики по аномалиям.
Вибродатчик 5 может быть, по меньшей мере, частично погружен в текучую среду, которую необходимо охарактеризовать. Текучая среда может содержать жидкость или газ. В качестве альтернативы текучая среда может включать в себя многофазную текучую среду, такую как жидкость, которая включает в себя захваченный газ, захваченные твердые вещества, несколько жидкостей или их комбинации. Некоторые иллюстративные текучие среды включают в себя цементные растворы, нефтепродукты и т.п. Вибродатчик 5 может быть установлен в трубе или канале, резервуаре, контейнере или другом резервуаре с текучей средой. Вибродатчик 5 также может быть установлен в коллекторе или аналогичной конструкции для направления потока текучей среды. Однако возможны и другие монтажные приспособления, которые находятся в пределах объема описания и формулы изобретения.
Вибродатчик 5 обеспечивает измерения текучей среды. Вибродатчик 5 может обеспечивать измерения текучей среды, в том числе одно или более из плотности текучей среды и вязкости текучей среды для текучей среды, включающей в себя текущие или нетекущие текучие среды. Вибродатчик 5 может обеспечивать измерения текучей среды, в том числе массовый расход текучей среды, объемный расход текучей среды, плотность текучей среды, вязкость текучей среды и/или температуру текучей среды. Этот список не является исчерпывающим, и вибродатчик 5 может измерять или определять другие характеристики текучей среды.
Электронный узел 20 измерителя может подавать электроэнергию на вибрационный элемент 104 через вывод или выводы 100. Электронный узел 20 измерителя управляет работой вибрационного элемента 104 через вывод или выводы 100. Например, электронный узел 20 измерителя может генерировать сигнал возбуждения и подавать сгенерированный сигнал возбуждения на вибрационный элемент 104, при этом вибрационный элемент 104 генерирует вибрацию в одном или более вибрационных компонентах, используя сгенерированный сигнал возбуждения. Сгенерированный сигнал возбуждения может управлять амплитудой и частотой колебаний вибрационного элемента 104. Сгенерированный сигнал возбуждения также может управлять продолжительностью колебаний и/или синхронизацией колебаний.
Электронный узел 20 измерителя также может принимать сигнал вибрации или сигналы от вибрационного элемента 104 через вывод или выводы 100. Электронный узел 20 измерителя может обрабатывать сигнал вибрации или сигналы, например, для формирования измерения плотности. Электронный узел 20 измерителя обрабатывает сигнал вибрации или сигналы, принятые от вибрационного элемента 104, для определения частоты сигнала или сигналов. Кроме того, электронный узел 20 измерителя обрабатывает сигнал или сигналы вибрации для определения других характеристик текучей среды, таких как вязкость или разность фаз между сигналами, которые могут быть обработаны, например, для определения расхода текучей среды. Как можно понять, разность фаз обычно измеряется или выражается в пространственных единицах, таких как градусы или радианы, хотя могут использоваться любые подходящие единицы, такие как единицы, основанные на времени. Если используются единицы, основанные на времени, то разность фаз может называться специалистами в данной области техники как временная задержка между сигналом вибрации и сигналом возбуждения. Предполагаются другие характеристики вибрационного отклика и/или измерения текучей среды, которые находятся в пределах объема описания и формулы изобретения.
Электронный узел 20 измерителя соединен с вибрационным элементом 104 валом 115 в показанном варианте осуществления. Вал 115 может иметь любую желаемую длину. Вал 115 может быть, по меньшей мере, частично полым. Провода или другие проводники могут проходить между электронным узлом 20 измерителя и вибрационным элементом 104 через вал 115. Электронный узел 20 измерителя включает в себя компоненты схемы, такие как схема 132 обработки данных, схема 134 приемника, схема 136 интерфейса и схема 138 возбуждения. В показанном варианте осуществления схема 134 приемника и схема 138 возбуждения напрямую соединены с выводами вибрационного элемента 104. В качестве альтернативы, электронный узел 20 измерителя может содержать отдельный компонент или устройство от вибрационного элемента 104, при этом схема 134 приемника и схема 138 возбуждения соединены с вибрационным элементом 104 через вывод или выводы 100.
В показанном варианте осуществления вибрационный элемент 104 вибродатчика 5 содержит конструкцию камертона, в которой вибрационный элемент 104, по меньшей мере, частично погружен в измеряемую текучую среду. Вибрационный элемент 104 включает в себя корпус 105, который может быть прикреплен к другой конструкции, такой как труба, канал, резервуар, приемник, коллектор или любой другой конструкции для обработки текучей среды. Корпус 105 удерживает вибрационный элемент 104, в то время как вибрационный элемент 104 остается, по меньшей мере, частично открытым. Таким образом, вибрационный элемент 104 выполнен с возможностью погружения в текучую среду. Вибродатчик 5 может также иметь датчик 118 температуры для измерения температуры, чтобы предоставлять информацию о температуре для расчетов расхода и обнаружения аномалий.
Вибрационный элемент 104 в показанном варианте осуществления включает в себя первый и второй зубцы 112 и 114, которые выполнены с возможностью, по меньшей мере, частично заходить в текучую среду. Первый и второй зубцы 112 и 114 содержат удлиненные элементы, которые могут иметь любую желаемую форму поперечного сечения. Первый и второй зубцы 112 и 114 могут быть, по меньшей мере, частично гибкими или упругими по своей природе. Вибродатчик 5 дополнительно включает в себя соответствующие первый и второй пьезоэлементы 122 и 124, которые содержат пьезоэлектрические кристаллические элементы. Первый и второй пьезоэлементы 122 и 124 расположены рядом с первым и вторым зубцами 112 и 114 соответственно. Первый и второй пьезоэлементы 122 и 124 сконфигурированы для контакта и механического взаимодействия с первыми и вторыми зубцами 112 и 114 соответственно. Первый и второй пьезоэлементы 122 и 124 также могут считаться погруженными элементами для целей данного описания.
Первый пьезоэлемент 122 контактирует, по меньшей мере, с частью первого зубца 112. Первый пьезоэлемент 122 также электрически связан со схемой 138 возбуждения. Схема 138 возбуждения подает сгенерированный сигнал возбуждения на первый пьезоэлемент 122. Первый пьезоэлемент 122 расширяется и сжимается под воздействием генерируемого сигнала возбуждения. В результате первый пьезоэлемент 122 может попеременно деформировать и смещать первый зубец 112 из стороны в сторону при колебательном движении (см. пунктирные линии), периодически возмущая текучую среду возвратно-поступательным образом. Первый пьезоэлемент 122 также может называться возбудителем 122 для целей данного описания и формулы изобретения. Хотя первый пьезоэлемент 122 показан как примерный пьезовозбудитель 122, любой возбудитель 122, используемый в данной области техники, рассматривается в данном описании.
Второй пьезоэлемент 124 показан соединенным со схемой 134 приемника, которая вырабатывает сигнал вибрации, соответствующий деформациям второго зубца 114 в текучей среде. Перемещение второго зубца 114 вызывает соответствующий электрический сигнал вибрации, который генерируется вторым пьезоэлементом 124. Второй пьезоэлемент 124 передает сигнал вибрации на электронный узел 20 измерителя. Второй пьезоэлемент 124 также может называться датчиком 124 или представлять, по меньшей мере, один датчик 124 для целей данного описания и формулы изобретения. Следует отметить, что, несмотря на то, что показанный вариант осуществления представлен с пьезоэлементом 124, все датчики 124, известные в данной области техники, рассматриваются для целей этого описания.
Электронный узел 20 измерителя включает в себя схему 136 интерфейса. Схема 136 интерфейса может быть сконфигурирована для связи с внешними устройствами. Схема 136 интерфейса передает сигнал или сигналы измерения вибрации и может передавать определенные характеристики текучей среды одному или более внешним устройствам. Электронный узел 20 измерителя может передавать характеристики сигнала вибрации через схему 136 интерфейса, такие как частота сигнала вибрации и амплитуда сигнала вибрации для сигнала вибрации. Электронный узел 20 измерителя может передавать измерения текучей среды через схему 136 интерфейса, такие как, среди прочего, плотность и/или вязкость текучей среды. Предусмотрены другие измерения текучей среды, которые находятся в пределах объема описания и формулы изобретения. Кроме того, схема 136 интерфейса может принимать связь от внешних устройств, в том числе команды и данные, например, для формирования значений измерений. В некоторых вариантах осуществления схема 134 приемника соединена со схемой 138 возбуждения, при этом схема 134 приемника передает сигнал вибрации на схему 138 возбуждения. Любые данные, переданные или принятые схемой 134 приемника и схемой 138 возбуждения или между ними, могут быть дополнительно переданы в схему 132 обработки данных.
Схема 138 возбуждения генерирует сигнал возбуждения для вибрационного элемента 104. Схема 138 возбуждения может изменять характеристики генерируемого сигнала возбуждения. Привод может использоваться схемой 138 возбуждения для формирования сигнала возбуждения и подачи сформированного сигнала возбуждения на вибрационный элемент 104 (например, на первый пьезоэлемент/возбудитель 122). В некоторых вариантах осуществления привод генерирует сигнал возбуждения для достижения целевой разности фаз, начиная с начальной частоты. Привод может работать или не работать на основе обратной связи от сигнала вибрации.
Схема 132 обработки данных представляет собой схему, которая обрабатывает данные, генерируемые и/или принимаемые схемой 134 приемника и схемой 138 возбуждения, и определяет, по меньшей мере, одни из данных характеристик текучей среды и данных аномалий. Схема 132 обработки данных может быть связана с возможностью обмена данными со всеми элементами, ни с одним элементом и/или любой комбинацией элементов в электронном узле 20 измерителя. Схема 132 обработки данных может быть вариантом осуществления схемы 132 обработки данных, представленной на фиг. 2.
Фиг. 2 показывает блок-схему варианта осуществления схемы 132 обработки данных. Схема 132 обработки данных может быть связана с возможностью обмена данными с любым, некоторыми или всеми компонентами электронного узла 20 измерителя. Схема 132 обработки данных может быть вариантом осуществления схемы 132 обработки данных, показанной на фиг. 1. В различных вариантах осуществления схема 132 обработки данных может состоять из специализированных интегральных схем или может иметь дискретный процессор и элементы памяти, элементы процессора для обработки команд и хранения данных в элементах памяти. В различных вариантах осуществления схема 132 обработки данных может быть встроена в электронный узел 20 измерителя или может быть связана с возможностью обмена данными с электронным узлом 20 измерителя. Схема 132 обработки данных может быть сконфигурирована для хранения данных, представляющих параметры, полученные от элементов электронного узла измерителя, и других данных, предварительно установленных и/или полученных от элементов электронного узла измерителя и/или внешних устройств.
Схема 132 обработки данных может иметь процессор 210, память 220 и ввод/вывод 230. Память 220 может хранить и/или может иметь интегральные схемы, представляющие, например, модуль 202 характеристик текучей среды, модуль 204 обнаружения аномалий и модуль 206 реагирования. В различных вариантах осуществления схема 132 обработки данных может иметь другие компьютерные элементы, интегрированные в указанные элементы или в дополнение к указанным компьютерным элементам или для связи с ними, например, шины, другие протоколы связи и т.п.
Процессор 210 является элементом обработки данных. Процессор 210 может быть любым элементом, используемым для обработки, таким как центральный процессор, специализированная интегральная схема, другая интегральная схема, аналоговый контроллер, графический процессор, программируемая вентильная матрица, любая комбинация этих или других общих элементов обработки и/или т.п.
Память 220 представляет собой устройство для электронного хранения. Память 220 может быть любым энергонезависимым носителем данных и может включать в себя одно, некоторые или все из жесткого диска, твердотельного накопителя, энергозависимой памяти, интегральных схем, программируемой пользователем вентильной матрицы, оперативной памяти, постоянной памяти, динамической памяти с произвольным доступом, стираемой программируемой постоянной памяти, электрически стираемой программируемой постоянной памяти и/или т.п. Процессор 210 может выполнять команды и использовать данные, хранящиеся в памяти 220.
Схема 132 обработки данных может быть сконфигурирована для хранения любых данных, которые будут использоваться модулем 202 характеристик текучей среды, модулем 204 обнаружения аномалий и модулем 206 реагирования, и может хранить исторические данные за любой период времени, представляющий любой параметр, полученный или используемый модулем 202 характеристик текучей среды, модулем 204 обнаружения аномалий и/или модулем 206 реагирования в памяти 220. Схема 132 обработки данных может также хранить любые данные, которые представляют определения аномалий, или данные, используемые для определения аномалий, в памяти 220, возможно, с отметками времени, представляющими, когда данные были взяты. Хотя модуль 202 характеристик текучей среды, модуль 204 обнаружения аномалий и модуль 206 реагирования отображаются как три отдельных и дискретных модуля, описание предполагает любое количество (даже один или три, как указано) и множество модулей, работающих совместно для выполнения способов, описанных в этом описании.
Модуль 202 характеристик текучей среды представляет собой модуль, который обрабатывает данные, представляющие показания датчика, снятые с измерителя, и интерпретирует данные, чтобы обеспечить значимые измерения. Этот модуль 202 характеристик текучей среды может быть программой или интегральной схемой, и модуль 202 характеристик текучей среды может сам хранить данные или может хранить данные в запоминающем устройстве 220 схемы 132 обработки данных. Эти данные от измерителя могут быть получены как данные, представляющие физические характеристики, или могут быть данными, представляющими необработанные данные о напряжении и/или токе, которые представляют прямые показания датчика, которые требуют интерпретации для определения лежащего в основе физического значения. Модуль 202 характеристик текучей среды может получать данные, представляющие показания температуры от датчика 118 температуры датчика 5. Модуль 202 характеристик текучей среды может принимать данные, представляющие сигнал возбуждения, или данные, уже преобразованные для представления частоты, с которой вибрационный элемент колеблется, возможно, от первого пьезоэлемента 122 и/или схемы 138 возбуждения. Модуль 202 характеристик текучей среды может принимать данные, представляющие колебательный отклик, или данные, уже преобразованные для представления частоты колебательного отклика, возможно, от второго пьезоэлемента 124 и/или схемы 134 приемника. Модуль 202 характеристик текучей среды может также хранить или управлять памятью в схеме 132 обработки данных для хранения определенных констант и информации о конфигурации измерителя для определения плотности, вязкости, объемного расхода и/или массового расхода потока текучей среды, и модуль данных 202 характеристик текучей среды может быть сконфигурирован для определения плотности, вязкости, объемного расхода и/или массового расхода потока текучей среды. Например, модуль 202 характеристик текучей среды может сохранять или инструктировать схеме 132 обработки данных сохранять данные, представляющие массу или плотность различных компонентов узла измерителя, возможно, даже конкретно зубцов, которые должны быть, по меньшей мере, частично погружены в поток текучей среды. Модуль 202 характеристик текучей среды данных может также сохранять или инструктировать схеме 132 обработки данных сохранять физические конфигурации измерительных элементов, возможно, включающие в себя длину и массу зубцов 112 и 114.
Модуль 202 характеристик текучей среды может использовать эти сохраненные и/или полученные данные для определения плотности и/или вязкости. Плотность может быть определена с учетом массы зубцов 112 и 114, температуры протекающего материала и размеров зубцов 112 и 114 с использованием способов, известных в данной области техники. Вязкость может определяться величиной потерь мощности и соответствующей шириной полосы или временем пролета, наблюдаемым датчиком, с использованием способов, известных в данной области техники. Модуль 202 характеристик текучей среды также может быть сконфигурирован для обнаружения аномалий, аномалий, включающих в себя, например, захват газа, пленку или другое отложение на погруженном элементе, коррозию или эрозию погруженного элемента и/или проблему производства или установки. Модуль 202 характеристик текучей среды может быть выполнен с возможностью сбора и обработки данных и аномалий во время использования виброметра, и/или виброметр, возможно, не нужно будет удалять из потока рабочей текучей среды, чтобы определять и идентифицировать аномалию.
Модуль 202 характеристик текучей среды может быть сконфигурирован для приема или определения измеренной разности фаз. Измеренную разность фаз можно определить путем сравнения данных, представляющих колебания вилочного денситометра или вискозиметра. Например, разность фаз может представлять собой сравнение между данными, представляющими частоту вибрационного отклика, полученными от схемы 134 приемника, и данными, представляющими частоту, с которой возбудитель возбуждает зубцы 112 и 114 вилочного денситометра или вискозиметра, принятую от схемы 138 возбуждения. В качестве альтернативы, разность фаз может представлять собой сравнение между данными, представляющими частоту вибрационного отклика, полученными от схемы 134 приемника, и данными, представляющими частоту, на которой вибрирует первый возбуждаемый зубец 112 вилочного денситометра, принятую от схемы 138 возбуждения. Способы определения измеренной разности фаз хорошо известны в данной области техники. Для целей описания измеренная разность фаз может быть обозначена как фаза в реальном времени или измерение фазы в реальном времени.
Модуль 202 характеристик текучей среды может быть сконфигурирован для работы со схемой 138 возбуждения и схемой 134 приемника для приведения измерителя в действие, чтобы попытаться зафиксироваться на заранее определенной разности фаз, обозначенной целевой разностью фаз. В качестве альтернативы целевая разность фаз может быть обозначена как желаемая разность фаз или целевая синхронизация по фазе. Целевая разность фаз может составлять, например, 45°, 90°, 135° и/или может быть любой разностью фаз в диапазоне от 45° до 135°. Степень отклонения измеренной разности фаз от целевой разности фаз представляет собой фазовую ошибку. Модуль 202 характеристик текучей среды и/или модуль 204 обнаружения аномалий могут быть сконфигурированы для вычисления фазовой ошибки. Фазовая ошибка может быть представлена как величина или может быть представлена как векторная относительная величина, которая характерно ниже (отрицательная) или выше (положительная) целевой разности фаз. Все положительные количественные значения в этом описании могут быть истолкованы как беззнаковые величины, либо как положительные значения, либо и так, и так.
Модуль 204 обнаружения аномалий представляет собой модуль, используемый для обнаружения аномалий в показаниях измерителя, возможно, указывающих на аномалии в измерителе или текучей среде потока текучей среды. Модуль 204 обнаружения аномалий может связываться с модулем 202 характеристик текучей среды, чтобы определять аномалии в измерителе или текучих средах, взаимодействующих с измерителем. Модуль 204 обнаружения аномалий, как обсуждается, пока не будет указано иное, относится к варианту осуществления модуля 204 обнаружения аномалий вилочного измерителя плотности, который использует разность фаз для выполнения определений. Также раскрыт модуль 204 обнаружения аномалий для вилочного измерителя вязкости, который использует параметры вязкости вилок для определения измеренной вилочной фазы плотности вместо фазы в реальном времени вилочного измерителя плотности, но он рассматривается позже с объяснением аналогичного поведения.
Модуль 204 обнаружения аномалий может быть сконфигурирован для использования эталонной или ожидаемой плотности для определения того, что аномалия плотности произошла. Например, модуль 204 обнаружения аномалий может принимать через схему 136 интерфейса и/или сохранять значение ожидаемого значения плотности. В качестве альтернативы, схема 132 обработки данных может иметь хранилище с существующими данными плотности, модуль 204 обнаружения аномалий, возможно, сконфигурирован для автоматического определения ожидаемой плотности на основе измерений и предварительно сохраненных данных или путем приема ожидаемой плотности с помощью предоставленной пользователем команды с указанием вещества или идентификатора для ссылки на плотность в памяти 220 схемы 132 обработки данных. Если измеренное значение плотности отличается от ожидаемого значения плотности, модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что измеритель испытывает аномалию плотности. Модуль 204 обнаружения аномалий может определять аномалию плотности на основе разницы между ожидаемой и измеренной плотностью, превышающей конкретное пороговое значение.
Модуль 204 обнаружения аномалий может быть сконфигурирован для определения аномалии плотности на основе разницы между ожидаемой и измеренной плотностью, превышающей конкретное пороговое значение ниже или выше ожидаемой плотности. Например, если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что измеренная плотность меньше ожидаемой плотности, возможно, дефицит превышает пороговое значение, модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что, вероятно, есть захват газа в системе, аномалия плотности указывает на аномалию захвата газа. Модуль 204 обнаружения аномалий может дополнительно попытаться определить соответствующую фазовую аномалию, чтобы подтвердить, вероятно ли, что в потоке текучей среды присутствует захваченный газ. Если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что измеренная плотность больше ожидаемой плотности, возможно, превышая пороговое значение, модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что, вероятно, на погруженном элементе системы есть нарост, возможно на вибрационном элементе, таком как зубец 112 или 114, аномалия плотности указывает на аномалию нароста. Модуль 204 обнаружения аномалий может дополнительно попытаться определить соответствующую фазовую аномалию, чтобы подтвердить, вероятно ли, что в потоке текучей среды присутствует захваченный газ. Если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что измеренная плотность находится в пределах порогового значения ожидаемой плотности, но модуль 204 обнаружения аномалий обнаруживает фазовую аномалию, модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что измеритель был установлен или изготовлен неправильно. Пороговые значения плотности могут составлять, например, 1 кг/м3, 0,1 кг/м3, 0,5 кг/м3, 2 кг/м3, 8 кг/м3, 5 кг/м3, 10 кг/м3, 10-5 г/см3, или 10-6 г/см3. Другое пороговое значение плотности может быть минимальным значением разрешения измерения плотности измерителя или любым кратным ему значением, например, в 2, 3, 5, 10, 100, 1000, 10000 или 100000 раз больше разрешения. Эти диапазоны предназначены для примера и могут варьироваться от текучей среды к текучей среде и от измерителя к измерителю. Для целей всех вариантов осуществления, раскрытых в этом описании, когда указаны числа, представляющие значения параметров, предполагаются и раскрываются диапазоны между всеми этими числами, а также диапазоны выше и ниже этих чисел.
Модуль 204 обнаружения аномалий может быть сконфигурирован для обнаружения фазовой аномалии. Фазовая аномалия может характеризоваться аномальным поведением измеренной разности фаз относительно целевой разности фаз. Целевую разность фаз также можно назвать ожидаемой разностью фаз. Определенные фазовые аномалии могут быть характерными для конкретных измеренных аномалий. Например, измеренная разность фаз, которая показывает значительное отклонение от целевой разности фаз, может указывать на то, что газ увлекается потоком текучей среды, измеренным измерителем. Значительное отклонение может быть, например, больше (или меньше, если оно отрицательное) порогового значения 0,02°, -0,02°, 0,01°, -0,01°, 0,03°, -0,03°, 1°, -1°, 5°, 10°, -5° и -10°. Значительное отклонение также может быть отклонением, представляющим, например, большее (или меньшее, если оно отрицательное) пороговое значение 0,074%, -0,074%, 0,0148%, -0,0148%, 0,022%, -0,022%, 0,74%, -0,74%, -3%, -3,7%, -6%, -7,4%, 3%, 3,7%, 6% или 7,4% от целевой разности фаз.
Для целей данного описания репрезентативная тенденция может быть кривой, которая представляет поведение серии точек данных во времени или для ряда выборок. Репрезентативная тенденция может быть определена путем взятия, например, среднего значения, медианы, среднего отклонения, стандартного отклонения, скользящего среднего и известных способов определения тенденции значений точек данных. Количество точек данных, необходимых для отображения тенденции, во многом зависит от тестируемой текучей среды. Для более вязких текучих сред может потребоваться больше времени для проявления характеристик текучести, чем для менее вязких текучих сред. Примеры количества выборок, которые могут быть взяты для определения тенденций, могут включать в себя, например, 1, 2, 5, 10, 30, 40, 50, 60, 100, 200, 1000, 5000, 10000 или 10000 выборок. Соответствующее количество времени может использоваться вместо выборок для определения репрезентативной тенденции с частотой выборки, например, 1, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 50, 100, 1000, 10000 или 100000 выборок в секунду. Эти примеры не претендуют на то, чтобы быть исчерпывающими, и стандартные эксперименты с текучей средой могут использоваться для определения количества точек или количества времени, в течение которых лучше всего охарактеризовать тенденцию, подлежащую анализу. Модуль 204 обнаружения аномалий может быть сконфигурирован для вычисления репрезентативной тенденции.
Модуль 204 обнаружения аномалий может дополнительно обнаруживать аномалию плотности, если значения или репрезентативная тенденция измеренной плотности изменяются больше, чем предварительно определенное пороговое значение, от тенденции измеренной плотности. Например, может быть очевидным, что измеренная плотность не является гладкой, а имеет значительные отклонения относительно общей или скользящей средней измеренной плотности. Модуль 204 обнаружения аномалий может обнаруживать аномалию, если есть пример отклонения, которое превышает, например, 0,01%, 0,05%, 0,1%, 0,5% или 1% от общего или скользящего среднего значения плотности. Если данные измерения плотности превышают такие пороговые значения, модуль 204 обнаружения аномалий может быть сконфигурирован для определения вероятности возникновения аномалии захвата газа.
Модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что измеритель испытывает фазовую аномалию, указывающую на фазовую аномалию захвата газа, если значения или характерная тенденция измеренной разности фаз ниже ожидаемой разности фаз на пороговое значение. Пороговое значение снижения может быть, например, средним отклонением фазы в реальном времени относительно ожидаемой разности фаз, например, 0,02°, 0,01°, 0,015°, 0,05°, 0,1°, 0,134°, 0,1°, 0,15° или 0,2° в течение, например, 1 секунды, 10 секунд, 20 секунд, 30 секунд, минуты, 2 минут, 5 минут или 10 минут. Пороговое значение снижения может представлять собой разницу между скользящим средним измерением фазы в реальном времени и целевой разностью фаз, например, значение, превышающее 0,02°, 0,01°, 0,015°, 0,05°, 0,1°, 0,134°, 0,1°, 0,15°, 0,2°, 0,5°, 1° или 2° в течение, например, 1 секунды, 5 секунд, 10 секунд, 20 секунд, 30 секунд, минуты, 2 минут, 5 минут или 10 минут. Отклонения скользящего среднего могут отличаться больше, чем общие средние отклонения, поскольку скользящие средние обычно учитывают меньшее количество точек данных (или, соответственно, более короткие периоды времени), чтобы исследовать локализованные тенденции. Эти диапазоны предназначены для того, чтобы быть примерными и не исчерпывающими, поскольку характеристики могут варьироваться от текучей среды к текучей среды и от измерителя к измерителю.
Модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что измеритель испытывает фазовую аномалию, указывающую на нарост, такую как пленка или другое отложение, по меньшей мере, на одном зубце 112 и/или 114, если репрезентативная тенденция измеренной фазы колеблется выше и ниже целевой разности фаз, даже после того, как прошло достаточно времени для сигнала, чтобы установить последовательную синхронизацию разности фаз. Это можно назвать режимом качания. Фазовые аномалии из-за пленки и других отложений на зубцах 112 и/или 114 может быть труднее обнаружить, чем аномалии захвата газа, поскольку среднее отклонение фазы в реальном времени от целевой фазы относительно невелико. Поведение тенденции измерения фазы в реальном времени, колеблющейся выше и ниже целевой разности фаз, является одним из очевидных признаков того, что на зубцах есть отложения. Величина этих колебаний зависит от измеряемой текучей среды, а также от типа и степени нароста на зубцах 112 и/или 114. Эти колебания могут иметь среднее время, когда тенденция фазы в реальном времени выше и/или ниже целевой разности фаз, например, 0,1 секунды, 0,5 секунды, 1 секунды, 5 секунд, 10 секунд, 20 секунд, 50 секунд, 100 секунд, 500 секунд, 1000 секунд и/или т.п. Следует отметить, что продолжительности фазы в реальном времени, которая выше целевой разности фаз, могут отличаться от продолжительности фазы в реальном времени, которая ниже целевой разности фаз. Эти колебания также можно охарактеризовать наличием количества полных последовательных циклов колебаний измеренной разности фаз выше ожидаемой разности фаз или последовательных циклов колебаний измеренной разности фаз ниже ожидаемой разности фаз, например, 1, 2, 3, 4, 5 , 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50, 100, 1000 циклов качания или большее, чем одно из перечисленных количеств циклов колебаний, или т.п. Колебания могут дополнительно определяться путем определения количества последовательных циклов измеренной разности фаз выше или ниже ожидаемой разности фаз с увеличивающимися отклонениями максимального цикла измеренной разности фаз от ожидаемой разности фаз с последующим потенциально другим количеством последовательных циклов измеренной разности фаз с уменьшающимися отклонениями максимального цикла от ожидаемой разности фаз, за которыми, возможно, следует измеренная разность фаз, соответствующая ожидаемой разности фаз, и переход на другую сторону ожидаемой разности фаз, причем количество циклов может быть любым или больше, например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50, 100, 1000 циклов колебаний.
Качание из-за нароста можно спутать с дефектом установки, при котором один зубец находится ближе к стенкам вмещающего элемента, чем другой зубец. Способ отличить нарост от неправильной установки заключается в сбросе контроллера или в инструктировании его установить новую синхронизацию. Установка новой синхронизации вызывает значительные колебания, когда контроллер пытается принудительно установить синхронизацию. Если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что качание продолжает колебаться после того, как показаниям дается время для установления, например, 0,1 секунды, 0,5 секунды, 1 секунда, 5, секунды, 10 секунд, 20 секунд, 50 секунд, 100 секунд, 500 секунд, 1000 секунд и/или т.п., модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что произошла фазовая аномалия, указывающая на нарост. Если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что качание уменьшается до такой степени, что со временем качания не происходит с момента запуска или восстановления синхронизации, модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что имеется фазовая аномалия, указывающая на аномалию установки.
Несмотря на то, что величина отклонения фазы в реальном времени от целевой разности фаз является менее выраженной для аномалии нароста, чем аномалии захвата газа, модуль 204 обнаружения аномалий может обнаруживать фазовую аномалию, соответствующую аномалии нароста, если отклонение превышает определенное пороговое значение. Например, если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что аномалия плотности, указывающая на нарост, существует, модуль 204 обнаружения аномалий может искать отклонения, которые являются относительно небольшими, но достаточно значительными, чтобы превышать отклонения, которые могут существовать в том же измерителе в той же текучей среды, когда измеритель был впервые представлен и синхронизирован по фазе. Пороговое значение отклонения может составлять, например, 0,01°, 0,015°, 0,02°, 0,021°, 0,022°, 0,023°, 0,025° или 0,026°.
Модуль 204 обнаружения аномалий может также обнаруживать фазовую аномалию, указывающую на аномалию нароста, если фаза в реальном времени и/или тенденция фазы в реальном времени отображает треугольный шаблон, далее обозначаемый как "триангуляция", особенно когда система измерителя сбрасывается и/или пытается сформировать синхронизацию. Если модуль обнаружения аномалий определяет, что выполнено определение аномалии плотности, указывающее на то, что может быть аномалия нароста, измерительная система может перезапуститься или попытаться установить новую синхронизацию. Такой режим триангуляции преувеличивается при попытке синхронизировать разность фаз, если происходит нарост на вибрационных элементах измерителя, например, по меньшей мере, на одном зубце 112 и/или 114. Эту триангуляцию легко отличить от основных пиков и впадин колебаний из-за фазовой синхронизации, потому что большая часть общей колебательной картины превышает или меньше целевой разности фаз, демонстрируя треугольную форму. Кроме того, модуль обнаружения аномалий может быть сконфигурирован для развертывания алгоритмов машинного обучения, например, сверточных сетей, регрессии, долгосрочной краткосрочной памяти (LSTM), интегрированного авторегрессионного скользящего среднего или других алгоритмов машинного обучения для определения обнаружения триангуляции. Кроме того, триангуляция может определяться измеренной фазой для определенного количества последовательных циклов колебаний, превышающей или меньшей целевой разности фаз, как раскрыто в отношении колебаний по фазе. В различных потоках текучей среды и измерителях шаблон может быть скорее круглым, чем треугольным. Триангуляцию можно дополнительно идентифицировать по ряду последовательных колебаний, образующих треугольную или круглую форму относительно целевой разности фаз. Примеры количества последовательных циклов колебания, которые могут использоваться в этом определении, могут быть такими же, как и те, которые раскрыты для определения режима качания.
Аномалии захвата газа и нароста можно спутать с другими аномалиями. Например, аномалия захвата газа может показывать фазовые аномалии и аномалии плотности, аналогичные эрозии зубцов 112 и 114 или других элементов, которые могут быть погружены в поток текучей среды. Модуль 204 обнаружения аномалий может после определения одной или обеих аномалий плотности и/или фазовой аномалий, указывающих на захват газа, попытаться определить, какая аномалия возникает. Например, модуль 204 обнаружения аномалий может запрашивать или хранить данные, представляющие указание на то, что обрабатываемое вещество, вероятно, будет содержать частицы, которые могут разрушить погруженные элементы. Если это так, модуль 204 обнаружения аномалий может указывать на одну или обе из аномалии эрозии и аномалии захвата воздуха. Это может потребовать физического осмотра для определения и выявления аномалии. Если модуль 204 обнаружения аномалий не имеет данных, показывающих, что поток, вероятно, разрушит погруженные элементы, модуль 204 обнаружения аномалий может идентифицировать аномалию захвата воздуха, возможно, с большей достоверностью.
Аномалию нароста можно спутать с аномалией коррозии. Когда погруженные элементы корродируют, может откладываться посторонний слой нароста, соответствующий химическому продукту текучей среды и погруженных элементов. Модуль 204 обнаружения аномалий может после определения одной или обеих аномалий плотности и/или фазовой аномалии, указывающих на нарост, попытаться определить, какая аномалия возникает. Например, модуль 204 обнаружения аномалий может запрашивать или хранить данные, представляющие указание на то, что обрабатываемое вещество, вероятно, является коррозионным и вызывает коррозию погруженных элементов. Если это так, модуль 204 обнаружения аномалий может указывать на одну или обе из аномалии коррозии и аномалии нароста.
Модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что необходимо больше данных, чтобы различать аномалию нароста и аномалию коррозии. Например, модуль 204 обнаружения аномалий может передавать данные, предлагая пользователю или выдавая команду на управление потоком текучей среды для увеличения скорости потока текучей среды. Было показано, что увеличение потока текучей среды удаляет определенные пленочные элементы и восстанавливает номинальную функциональность. После увеличения потока модуль 204 обнаружения аномалий может продолжать работу или может перезагружаться и может проводить новые измерения. Если аномалии устранены, модуль 204 обнаружения аномалий может указывать и/или зарегистрировать наличие аномалии нароста и/или может записать время аномалии. Если модуль 204 обнаружения аномалий отвечал за команду управления текучей средой для увеличения скорости текучей среды, модуль обнаружения аномалий может выдать команду управлению текучей средой, чтобы уменьшить скорость потока текучей среды в ответ на обнаружение того, что аномалия была устранена. Если модуль 204 обнаружения аномалий обнаруживает, что аномалия была устранена, модуль обнаружения аномалии может уведомить пользователя и/или зарегистрировать, что аномалия была устранена, возможно, с отметкой времени. Эти операции уведомления и команд также могут выполняться модулем 206 реагирования независимо или совместно с модулем 204 обнаружения аномалий.
Текущая текучая среда может иметь потенциал для осаждения веществ нароста с температурой плавления ниже, чем у погруженных элементов измерителя. Например, при применении в газовой и нефтяной промышленности на элементах, погруженных в поток текучей среды, обычно есть отложения парафина или другого парафина. Модуль 204 обнаружения аномалий или схема 132 обработки данных могут хранить данные, представляющие, дает ли текучая среда в потоке текучей среды отложения материала, температура плавления которого ниже, чем точка плавления погруженных элементов измерителя. Модуль 204 обнаружения аномалий после определения и идентификации, по меньшей мере, одной аномалии, указывающей на аномалию нароста, может определить, что нарост может расплавиться, на основе данных, сохраненных и/или предоставленных пользователем, которые указывают, что твердое вещество, отложившееся на погруженные элементы, имеет температуру плавления ниже, чем у погруженных элементов. Модуль 204 обнаружения аномалий может, изолированно или совместно с модулем 206 реагирования, уведомлять пользователя о повышении температуры потока текучей среды выше точки плавления твердого вещества, которое, как ожидается, будет откладываться на погруженных элементах, или может управлять текучей средой и управлять температурой для повышения температуры текучей среды в потоке текучей среды. Если измерения фазы в реальном времени и плотности возвращаются к уровням, которые не указывают на аномалии, модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что погруженные элементы измерителя имели нарост вещества, которое можно расплавить, например, парафина или другого воска в природном газе или нефтяной текучей среде. Модуль 204 обнаружения аномалий может независимо или совместно с модулем 206 реагирования уведомить пользователя о том, была ли устранена аномалия, и/или записать идентификацию аномалии (возможно, с меткой времени). Если нагрев не решает проблему, может потребоваться проверка измерителя, и модуль 204 обнаружения аномалий может передавать пользователю или пользовательской системе уведомление о том, что измеритель нуждается в проверке.
Модуль 204 обнаружения аномалий может сравнивать измерения плотности и фазы в реальном времени, тенденции и/или отклонения с историческими показаниями для определения аномалий вместо или в дополнение к сравнению измерений плотности и фазы в реальном времени, тенденций и/или отклонений с текущими измерениями плотности и фазы в реальном времени или ожидаемыми значениями, установленными на заводе. Схема 132 обработки данных может сохранять исторические данные от первого или более раннего использования измерителя в конкретной текучей среде и определять, что измерения фазы в реальном времени отклоняются от ожидаемой разности фаз способом, который отличается от отклонения, первоначально отображаемого, когда измеритель был впервые использован в текучей среде. Схема 132 обработки данных может сохранять такие параметры и отклонения от первого использования измерителя в конкретной текучей среде, чтобы установить идеальные условия и пороговые значения для сравнения текущих измерений плотности и/или фазы в реальном времени и относительного поведения измерения плотности и/или фазы относительно исторически сохраненных поведений. Например, модуль 204 обнаружения аномалий может активироваться, когда измеритель впервые вводится в текучую среду. Схема 132 обработки данных может начать запись и сохранение данных, представляющих данные измерений плотности и фазы реального времени. Модуль 204 обнаружения аномалий может использовать сохраненные данные для определения пороговых значений для нормального поведения, например, путем мониторинга в течение значительного периода времени. Этот период времени может составлять, например, секунду, минуту, десять минут, час, день, неделю, месяц или год. Схема 132 обработки данных может дополнительно хранить эти данные с момента запуска до текущего времени, а модуль 204 обнаружения аномалий может отслеживать изменения в поведении описанных показателей, чтобы определять аномальные показания в измерениях фазы реального времени и плотности для определения и выявления аномалий. Пороговые значения могут представлять собой максимальное или минимальное отклонение от плотности, разности фаз частотных измерений в исторических данных или их проценты, например, 140%, 200%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 150%, 300%, 400%, 500%, 600%, 700%, 800%, 900%, 1000% и т.п. Для разных показателей могут использоваться различные проценты. Например, первый процент исторической точки данных или тенденции может использоваться для определения порогового значения аномалии плотности, в то время как второй процент другой исторической точки данных или тенденции может использоваться для определения порогового значения для фазовой аномалии, указывающей на аномалию эрозии. Предполагаются все комбинации пороговых значений, процентов исторических данных и связанных аномалий. Модуль 204 обнаружения аномалий может также использовать технологии машинного обучения для определения установленного нормального поведения или ожидаемых аномалий. Например, модуль 204 обнаружения аномалий может быть обучен на данных разности фаз, чтобы различать регулярные колебания и качания или триангуляцию. Чтобы облегчить это, модулю 204 обнаружения аномалий могут быть предоставлены данные, представляющие и помеченные как нормальный поток, и данные, представляющие и помеченные как аномальный поток, и которые будут обнаруживать характеристики и тенденции. Примеры этого могут включать в себя определение аномальной разности фаз, колеблющейся вокруг ожидаемых значений, или режим триангуляции. Модуль 204 обнаружения аномалий может также использовать алгоритмы машинного обучения для определения пороговых значений путем подачи данных, помеченных как данные нормального потока, и данных, помеченных как данные аномального потока, возможно, представляющих и помеченных как указывающие на любую из аномалий, описанных в этом описании. Модуль 204 обнаружения аномалий может также хранить предварительно обученные модели или может хранить предварительно обученные модели, которые могут динамически модифицироваться по отношению к конкретным потокам текучей среды с помощью модуля обнаружения аномалий или внешней логической схемы, связанной с возможностью обмена данными с модулем 204 обнаружения аномалий.
Фазовые аномалии, указывающие на захват газа и нарост, можно отличить друг от друга, отыскивая на два разных пороговых значения для фазы в реальном времени. Например, пороговое значение разницы между фазой в реальном времени и целевой разностью фаз для определения аномалии нароста может быть меньше, чем пороговое значение аномалии захвата газа. Если разница между фазой в реальном времени и целевой фазой превышает пороговое значение для идентификации аномалии нароста, но меньше порогового значения для аномалии захвата газа, модуль 204 обнаружения аномалий может идентифицировать фазовую аномалию, указывающую на аномалию нароста. Если разница между фазой в реальном времени и целевой фазой превышает пороговые значения как для аномалии нароста, так и для аномалии захвата газа, модуль 204 обнаружения аномалий может идентифицировать фазовую аномалию, указывающую на аномалию захвата газа.
Если рассматриваемый измеритель представляет собой вилочный измеритель вязкости (в отличие от вилочного измерителя плотности), разность фаз может быть охарактеризована как разность фаз вилок. Вилочные вискозиметры используют частоты вилки для определения плотности текучей среды. Вилочные измерения вязкости колеблются, обычно между низкой и высокой частотой вокруг резонансной частоты, однако фаза вилки, представляющая измерения плотности, идентична фазе в реальном времени в вилочном измерителе плотности. Несмотря на то, что вилочный денситометр использует фазу вилки вместо фазы в реальном времени, тенденции, упомянутые для обнаружения аномалий, могут применяться к измерениям разности фаз в вилочных денситометрах, идентично показаниям измеренной вилочной фазы плотности вилочного вискозиметра. Следовательно, в любом элементе этого описания, в котором сравнение измеренной разности фаз и целевой разности фаз (или различных вариаций синонимов для разности фаз, как упомянуто выше) упоминается в отношении обнаружения и идентификации аномалий (для вилочного измерителя плотности), то же самое может относиться к сравнению измерения разности фаз вилок относительно ожидаемой разности фаз вилок вилочного измерителя вязкости.
Пример описанной аномалии вилочного измерителя плотности, аналогичной аномалии вилочного измерителя вязкости, может быть продемонстрирован путем определения фазовой аномалии, указывающей на захват воздуха. В вилочном измерителе плотности может быть определена фазовая аномалия, указывающая на аномалию захвата воздуха, если разность между измеренной разностью фаз и ожидаемой разностью фаз превышает пороговое значение. Вилочный измеритель вязкости может аналогичным образом обнаруживать фазовую аномалию, указывающую на аномалию захвата воздуха, если разность между разностью фаз вилок (или тенденцией) превышает ожидаемую разность фаз вилок (или тенденцию) на пороговое значение. Независимо от того указано или нет, если в описании упоминается разность фаз, варианты осуществления, в которых измеренная или ожидаемая разность фаз или тенденция разности фаз применяются к вилочному измерителю плотности, также должны рассматриваться с учетом аналогичной измеренной или ожидаемой разности фаз вилок или тенденции разности фаз вилок в вилочном измерителе вязкости. Точно так же любое упоминание фазовой аномалии может быть истолковано как относящееся к вилочному измерителю вязкости и его измерениям разности фаз вилок, и все аналогичные случаи в отношении измеренной разности фаз (и синонимов) для фазовой аномалии в вилочном измерителе вязкости являются предусмотренными описанием.
Модуль 204 обнаружения аномалий может определять наличие фазовой аномалии, но отсутствие соответствующей аномалии плотности. Например, модуль обнаружения аномалии может идентифицировать фазовую аномалию, указывающую на аномалию захвата газа, но не соответствующую аномалию плотности, указывающую на аномалию захвата газа. Эта фазовая аномалия может указывать на производственный дефект или проблему с установкой. Модуль обнаружения аномалий может интерпретировать фазовую аномалию без соответствующей аномалии плотности как проблему изготовления или установки и может уведомить пользователя или пользовательскую систему о проблеме и/или может выдать пользователю указание проверить измеритель.
Если модуль 204 обнаружения аномалий идентифицирует любую аномалию или более одной аномалии, которая указывает на аномалию захвата газа, модуль обнаружения аномалии может определять, что текучая среда имеет захваченный газ. Если модуль 204 обнаружения аномалий идентифицирует любую аномалию или более одной аномалии, которая указывает на аномалию нароста, модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что на погруженном элементе измерителя образовался нарост. Если модуль 204 обнаружения аномалий идентифицирует любую аномалию или более одной аномалии, которая указывает на аномалию коррозии, модуль обнаружения аномалии может определять, что погруженный элемент измерителя подвергся эрозии. Если модуль 204 обнаружения аномалий идентифицирует любую аномалию или более одной аномалии, которая указывает на аномалию коррозии, модуль обнаружения аномалии может определять, что погруженный элемент измерителя подвергся коррозии. Если модуль 204 обнаружения аномалий идентифицирует любую аномалию или более одной аномалии, которая указывает на аномалию установки, модуль обнаружения аномалии может определять, что измеритель был установлен неправильно. Если модуль 204 обнаружения аномалий идентифицирует любую аномалию или более одной аномалии, которая указывает на аномалию производства, модуль обнаружения аномалии может определять, что измеритель был изготовлен неправильно.
Здесь предусмотрены все различные варианты осуществления комбинаций и порядков, в которых обнаружение и идентификация выполняется модулем обнаружения аномалий. Например, модуль 204 обнаружения аномалий может постоянно отслеживать аномалии как плотности, так и фазы. Обнаружение аномалии может повлечь за собой сначала определение и идентификацию аномалии плотности последовательно в качестве предвестника определения и идентификации фазовой аномалии. Обнаружение аномалии может повлечь за собой сначала определение и идентификацию фазовой аномалии последовательно в качестве предвестника определения и идентификации аномалии плотности. Альтернативно или дополнительно, пользователь может инициировать обнаружение аномалии плотности и/или фазы в любом порядке, который пожелает пользователь. Модуль 204 обнаружения аномалий может быть предварительно настроен на обнаружение различных типов аномалий в определенные интервалы времени или в ответ на изменение текучей среды в потоке текучей среды, инициированное либо протоколами автоматического обнаружения, либо инструкцией пользователя. Система может развертывать определенные аномалии, указанные другими аномалиями, в любой комбинации или порядке, и может делать это автоматически, в ответ на другие аномалии и/или в ответ на инструкции пользователя.
Поскольку модуль 204 обнаружения аномалий может использоваться, когда измеритель работает, аномалии могут быть обнаружены, когда измеритель, например, работает или установлен, или аномалии могут быть обнаружены без вывода измерителя из рабочих условий.
Модуль 206 реагирования представляет собой модуль, который реагирует на обнаружение и идентификацию аномалий. Модуль 206 реагирования может передавать уведомления пользователю, хранилищу схемы 132 обработки данных или другому устройству относительно определенных и/или идентифицированных аномалий. Уведомление может быть светодиодным индикатором на измерителе или может отображаться на дисплее на измерителе, или может передавать уведомления на другие внешние устройства, возможно, включающие в себя дисплеи или журналы исторических данных. Примеры уведомлений могут включать в себя отображение, предупреждения, предупреждение, передаваемое в цифровом виде, отправку дискретных выходных данных, например, через ProLink, или уведомления могут передаваться только в ответ на запрос пользователя. В самих уведомлениях могут быть указаны допуски на то, когда пользователь или система должны получить уведомление.
Модуль 206 реагирования может передавать конкретные уведомления, относящиеся к конкретным аномалиям. Модуль 206 реагирования может передавать уведомления, касающиеся, например, одной, любой комбинации или всех аномалий захвата газа, аномалии нароста, аномалии коррозии, аномалии эрозии, аномалии установки или аномалии производства. В варианте осуществления они могут быть обозначены "да" или "нет" (либо 1 или 0) в ответ на данное предупреждение. Конкретные аномалии, указывающие на другие аномалии, также могут передаваться, например, аномалии, указывающие на другие аномалии, или аномалии, которые выявляют другие аномалии.
Модуль 206 реагирования может предпринимать действия в ответ на определения аномалий модулем 204 обнаружения аномалий. Например, в ответ на определение того, что может существовать аномалия нароста, модуль 206 реагирования может увеличивать скорость потока текучей среды и/или повышать температуру потока текучей среды для высушивания и устранения любых наростов на погруженном элементе измерителя. Модуль 206 реагирования может инициировать последовательность очистки или промывки в системе управления потоком в ответ на определение аномалии. Модуль 206 реагирования может открывать клапан в системе потока текучей среды в ответ на обнаружение аномалии. Любые ответные действия, которые были описаны как предпринимаемые модулем 204 обнаружения аномалий, включающие в себя, например, регистрацию, запись, временную метку, передачу или изменение характеристик потока текучей среды по команде, могут выполняться модулем 206 реагирования изолированно или совместно с модулем 204 обнаружения аномалий.
В варианте осуществления модуль 204 обнаружения аномалий может определять наличие аномалии, которую модуль обнаружения не может идентифицировать. В ситуации, когда определено, что аномалия существует, но не указывается на аномалию, модуль 204 обнаружения аномалий сконфигурирован для идентификации или указания на более чем одну аномалию (возможно, по меньшей мере, одна из более чем одной аномалии и другая из более чем одной аномалии несовместимы), модуль 206 реагирования может передавать уведомление о том, что была обнаружена общая, но не идентифицированная аномалия, может передать уведомление о том, что измеритель должен быть проверен, и/или может передавать команды на отключение системы потока, чтобы можно было проверить элемент.
Ввод/вывод 230 представляет собой устройство, используемое для соединения с возможностью обмена данными схемы 132 обработки данных с внешними вычислительными элементами. Ввод/вывод 230 способен подключать схему 132 обработки данных к внешним элементам с использованием известных технологий, например, универсальной последовательной шины, ProLink, последовательной связи, последовательных передовых технологий, элементов связи электронного узла 20 измерителя и/или т.п. Ввод/вывод 230 может иметь коммуникационный соединитель 240. Коммуникационный соединитель 240 используется для соединения схемы обработки данных с компонентами, внешними по отношению к схеме 132 обработки данных, например, с измерителем, датчиком 5, электронным узлом 20 измерителя, внешним вычислительным устройством, дисплеем, сервером, индикатором(ами)) и/или т.п.
Блок-схемы последовательности операций
На фиг. 3-10 показаны блок-схемы последовательности операций вариантов осуществления способов определения, идентификации и/или реагирования на аномальное поведение в измерителях. Способы, раскрытые в блок-схемах последовательности операций, не являются исчерпывающими и просто демонстрируют возможные варианты выполнения шагов и порядков. Способы должны рассматриваться в контексте всего описания, включающего в себя элементы, раскрытые в описаниях фиг. 1-2, измеритель, показанный на фиг. 1-2, и/или схему 132 обработки данных.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 300 определения и идентификации аномалии. Измеритель, упомянутый в способе 300, может быть измерителем с датчиком 5, как показано на фиг. 1-2, хотя любой подходящий измеритель может использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы выполнения этих этапов, раскрытые в этом описании, включающие в себя все возможности схемы 132 обработки данных и ее модулей.
На этапе 302 расходомер подвергается воздействию потока текучей среды для работы и получения данных о текучей среде.
На этапе 304 модуль 202 характеристик текучей среды определяет плотность текучей среды в потоке текучей среды.
На этапе 306 модуль 204 обнаружения аномалий определяет, существует ли аномалия плотности, и идентифицирует аномалию плотности на основе сравнения определенной плотности и ожидаемой плотности. Любые способы обнаружения аномалии плотности, раскрытые в этом описании и/или в отношении модуля 204 обнаружения аномалий, могут использоваться для обнаружения аномалии плотности.
На этапе 308 модуль 202 характеристик текучей среды определяет разность фаз.
На этапе 310 модуль 204 обнаружения аномалий определяет, есть ли фазовая аномалия, и идентифицирует фазовую аномалию на основе определенной разности фаз. Любые способы обнаружения фазовой аномалии, раскрытые в этом описании и/или в отношении модуля 204 обнаружения аномалий, могут использоваться для обнаружения фазовой аномалии.
На этапе 312 модуль 204 обнаружения аномалий определяет, существует ли аномалия, и идентифицирует аномалию на основе определения и идентификации аномалии плотности и/или определения и идентификации фазовой аномалии. На этапе 312 может использоваться любой способ, который учитывает определения и идентификации для определения и идентификации аномалии. В данном описании предусмотрены все комбинации определений и идентификаций.
В варианте осуществления каждый из этапов способа, показанного на фиг. 3, представляет собой отдельный этап. В другом варианте осуществления, хотя они изображены как отдельные этапы на фиг. 3, этапы 302-312 могут не быть отдельными этапами. В других вариантах осуществления способ, показанный на фиг. 3, может не иметь всех вышеперечисленных этапов и/или может иметь другие этапы в дополнение к перечисленным выше или вместо них. Шаги способа, показанного на фиг. 3, могут выполняться в другом порядке. Подмножества шагов, перечисленных выше как часть способа, показанного на фиг. 3, можно использовать для создания собственного способа. Этапы способа 300 могут повторяться в любой комбинации и в любом порядке, например, в непрерывном цикле для поддержания наблюдения.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 400 для определения и идентификации аномалии плотности. Измеритель, упомянутый в способе 400, может быть измерителем с датчиком 5, как показано на фиг. 1-2, хотя любой подходящий измеритель может использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы выполнения этих этапов, раскрытые в этом описании, включающие в себя все возможности схемы 132 обработки данных и ее модулей.
На этапе 402 расходомер подвергается воздействию потока текучей среды для работы и получения данных о текучей среде. Модуль 202 характеристик текучей среды записывает данные, по меньшей мере, включающие в себя данные, представляющие измерение плотности.
На этапе 404 принимается решение относительно того, является ли разница между измерением плотности и ожидаемой плотностью аномальной и представляет ли аномалию плотности. Модуль 204 обнаружения аномалий может быть сконфигурирован для определения аномалии плотности на основе разницы между ожидаемой и измеренной плотностью, превышающей конкретное пороговое значение ниже или выше ожидаемой плотности. Например, если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что измеренная плотность меньше ожидаемой плотности, возможно, дефицит превышает пороговое значение, модуль 204 обнаружения аномалий может определять, что, вероятно, в системе присутствует захват газа. На этом этапе могут использоваться любые способы, описанные в этом описании для определения того, возникает ли аномалия плотности, включающие в себя различные пороговые значения, способы для формирования пороговых значений и сравнения с историческими данными. Если на этапе 404 определяется, что существует аномалия плотности, способ продолжается на этапе 410. Если на этапе 404 определяется, что аномалии плотности нет, способ продолжается на этапе 406.
На этапе 406 выполняется измерение фазы в реальном времени. Измерение фазы в реальном времени проводится для определения того, вызывает ли другая аномалия, такая как аномалия установки или производства, нарушения в измерениях фазы согласно вариантам осуществления, раскрытым в описании. Этап 406 не является необходимым элементом, но может быть полезен, если измерение фазы является аномальным, несмотря на отсутствие аномалии плотности. Шаг 406 продолжается до конца способа.
На этапе 410 модуль 204 обнаружения аномалий идентифицирует аномалию плотности.
На этапе 412 принимается решение относительно того, ниже ли измеренная плотность ожидаемой плотности. Модуль 204 обнаружения аномалий может определять, ниже ли измеренная плотность ожидаемой плотности. В варианте осуществления модуль 204 обнаружения аномалий может быть сконфигурирован так, чтобы иметь разные пороговые значения для плотностей ниже и/или выше ожидаемой плотности, причем пороговые значения указывают на разные явления. Если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что измеренная плотность ниже ожидаемой плотности, возможно, с отклонением более чем на пороговое значение, способ продолжается на этапе 414. Если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что измеренная плотность больше ожидаемой плотности, возможно, с отклонением более чем на пороговое значение, способ продолжается на этапе 420.
На этапе 414 модуль 204 обнаружения аномалий определяет и идентифицирует аномалию плотности, указывающую на аномалию захвата газа.
На этапе 420 модуль 204 обнаружения аномалий определяет и идентифицирует аномалию плотности, указывающую на аномалию нароста.
В варианте осуществления каждый из этапов способа, показанного на фиг. 4, представляет собой отдельный этап. В другом варианте осуществления, хотя они изображены как отдельные этапы на фиг. 4, этапы 402-420 могут не быть отдельными этапами. В других вариантах осуществления способ, показанный на фиг. 4, может не иметь всех вышеперечисленных этапов и/или может иметь другие этапы в дополнение к перечисленным выше или вместо них. Шаги способа, показанного на фиг. 4, могут выполняться в другом порядке. Подмножества шагов, перечисленных выше как часть способа, показанного на фиг. 4, можно использовать для создания собственного способа. Этапы способа 400 могут повторяться в любой комбинации и в любом порядке, например, в непрерывном цикле для поддержания наблюдения.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 500 определения фазовой аномалии. Измеритель, упомянутый в способе 500, может быть измерителем с датчиком 5, как показано на фиг. 1-2, хотя любой подходящий измеритель может использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы выполнения этих этапов, раскрытые в этом описании, включающие в себя все возможности схемы 132 обработки данных и ее модулей.
На этапе 502 измеритель погружается в поток текучей среды для определения данных по текучей среде.
На этапе 504 измеренная разность фаз определяется модулем 202 характеристик текучей среды.
На этапе 506 измеренная разность фаз сравнивается с ожидаемой разностью фаз.
На этапе 508 модуль 204 обнаружения аномалий определяет, является ли разница между измеренной разностью фаз и ожидаемой разностью фаз аномальной. Разница между измеренной разностью фаз и ожидаемой разностью фаз может быть ненормальной, если фазовая аномалия обнаружена модулем 204 обнаружения аномалий. Рассмотрены все способы обнаружения фазовой аномалии, раскрытые в этом описании.
На этапе 510 модуль обнаружения аномалии определяет и/или идентифицирует фазовую аномалию, если модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что разница является ненормальной.
В варианте осуществления каждый из этапов способа, показанного на фиг. 5, представляет собой отдельный этап. В другом варианте осуществления, хотя они изображены как отдельные этапы на фиг. 5, этапы 502-510 могут не быть отдельными этапами. В других вариантах осуществления способ, показанный на фиг. 5, может не иметь всех вышеперечисленных этапов и/или может иметь другие этапы в дополнение к перечисленным выше или вместо них. Шаги способа, показанного на фиг. 5, могут выполняться в другом порядке. Подмножества шагов, перечисленных выше как часть способа, показанного на фиг. 5, можно использовать для создания собственного способа. Этапы способа 500 могут повторяться в любой комбинации и в любом порядке, например, в непрерывном цикле для поддержания наблюдения.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 600 определения того, есть ли захваченный газ в системе. Измеритель, упомянутый в способе 600, может быть измерителем с датчиком 5, как показано на фиг. 1-2, хотя любой подходящий измеритель может использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы выполнения этих этапов, раскрытые в этом описании, включающие в себя все возможности схемы 132 обработки данных и ее модулей.
На этапе 602 вилочный измеритель плотности или вязкости погружается в поток текучей среды и получает данные, представляющие физические характеристики текучей среды в потоке текучей среды, включающие в себя измерение разности фаз, и измеритель, возможно, используя модуль 202 характеристик текучей среды, определяет плотность и измеренную разность фаз.
На этапе 604 вилочный измеритель плотности или вязкости определяет, используя модуль 204 обнаружения аномалий, обнаружена ли аномалия плотности, указывающая на аномалию захвата газа. Все способы, раскрытые в этом описании, предусмотрены для обнаружения аномалии захвата газа.
На этапе 606, если аномалия плотности обнаруживается на этапе 604, вилочный измеритель плотности или вязкости, используя модуль 204 обнаружения аномалий, определяет, обнаружена ли фазовая аномалия, указывающая на аномалию захвата газа. Все способы, раскрытые в этом описании, предусмотрены для обнаружения аномалии захвата газа.
На этапе 608, если вилочный измеритель плотности или вязкости определяет как, по меньшей мере, одну фазовую аномалию, указывающую на захват газа, так и, по меньшей мере, одну аномалию плотности, указывающую на захват газа, модуль 204 обнаружения аномалий определяет и/или идентифицирует аномалию захвата газа.
В варианте осуществления каждый из этапов способа, показанного на фиг. 6, представляет собой отдельный этап. В другом варианте осуществления, хотя они изображены как отдельные этапы на фиг. 6, этапы 602-608 могут не быть отдельными этапами. В других вариантах осуществления способ, показанный на фиг. 6, может не иметь всех вышеперечисленных этапов и/или может иметь другие этапы в дополнение к перечисленным выше или вместо них. Шаги способа, показанного на фиг. 6, могут выполняться в другом порядке. Подмножества шагов, перечисленных выше как часть способа, показанного на фиг. 6, можно использовать для создания собственного способа. Этапы способа 600 могут повторяться в любой комбинации и в любом порядке, например, в непрерывном цикле для поддержания наблюдения.
Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 700 определения, есть ли наросты на измерителе. Измеритель, упомянутый в способе 700, может быть измерителем с датчиком 5, как показано на фиг. 1-2, хотя любой подходящий измеритель может использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы выполнения этих этапов, раскрытые в этом описании, включающие в себя все возможности схемы 132 обработки данных и ее модулей.
На этапе 702 измеритель погружается в поток текучей среды и принимает данные, представляющие физические характеристики текучей среды в потоке текучей среды, включающие в себя измерение разности фаз, и измеритель, используя модуль 202 характеристик текучей среды, определяет плотность и измеренную разность фаз.
На этапе 704 измеритель, используя модуль 204 обнаружения аномалий, определяет, обнаружена ли аномалия плотности, указывающая на аномалию нароста. Все способы, раскрытые в этом описании, предназначены для обнаружения аномалии плотности, указывающей на аномалию нароста.
На этапе 706, если обнаружена аномалия плотности, указывающая на аномалию нароста, модуль 204 обнаружения аномалий определяет, обнаружена ли фазовая аномалия, указывающая на аномалию нароста. Все способы, раскрытые в этом описании, предназначены для обнаружения фазовой аномалии, указывающей на аномалию нароста.
На этапе 708, если вилочный измеритель плотности определяет как, по меньшей мере, одну фазовую аномалию, указывающую на аномалию нароста, так и, по меньшей мере, одну аномалию плотности, указывающую на аномалию нароста, модуль 204 обнаружения аномалий определяет и/или идентифицирует аномалию захвата газа.
В варианте осуществления каждый из этапов способа, показанного на фиг. 7, представляет собой отдельный этап. В другом варианте осуществления, хотя они изображены как отдельные этапы на фиг. 7, этапы 702-708 могут не быть отдельными этапами. В других вариантах осуществления способ, показанный на фиг. 7, может не иметь всех вышеперечисленных этапов и/или может иметь другие этапы в дополнение к перечисленным выше или вместо них. Шаги способа, показанного на фиг. 7, могут выполняться в другом порядке. Подмножества шагов, перечисленных выше как часть способа, показанного на фиг. 7, можно использовать для создания собственного способа. Этапы способа 700 могут повторяться в любой комбинации и в любом порядке, например, в непрерывном цикле для поддержания наблюдения.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 800 для определения того, не путают ли аномалию захвата газа с аномалией эрозии. Измеритель, упомянутый в способе 800, может быть измерителем с датчиком 5, как показано на фиг. 1-2, хотя любой подходящий измеритель может использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы выполнения этих этапов, раскрытые в этом описании, включающие в себя все возможности схемы 132 обработки данных и ее модулей.
На этапе 802 модуль 204 обнаружения аномалий измерителя определяет и идентифицирует наличие, по меньшей мере, одной аномалии плотности и/или, по меньшей мере, одной фазовой аномалии, указывающей на аномалию захвата газа. Определение и идентификация аномалий может быть проведена любым из соответствующих раскрытых способов обнаружения аномалий.
На этапе 804 модуль 204 обнаружения аномалий определяет, хранит ли схема 132 обработки данных данные, представляющие информацию о том, что текучая среда или захваченные элементы в потоке текучей среды, вероятно, разрушают погруженные элементы измерителя.
На этапе 806 модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что обнаруженная аномалия может быть идентифицирована либо как аномалия захвата газа, либо как аномалия эрозии, если есть данные, указывающие на то, что текучая среда может разрушать погруженные элементы. В ответ модуль 206 реагирования может указать и то, и другое, и/или указать, что необходима проверка для определения и идентификации конкретной аномалии.
На этапе 808 модуль 204 обнаружения аномалий определяет и идентифицирует аномалию захвата газа, возможно, с большей достоверностью, если нет данных, указывающих, что поток текучей среды может разрушать погруженные элементы.
В варианте осуществления каждый из этапов способа, показанного на фиг. 8, представляет собой отдельный этап. В другом варианте осуществления, хотя они изображены как отдельные этапы на фиг. 8, этапы 802-808 могут не быть отдельными этапами. В других вариантах осуществления способ, показанный на фиг. 8, может не иметь всех вышеперечисленных этапов и/или может иметь другие этапы в дополнение к перечисленным выше или вместо них. Шаги способа, показанного на фиг. 8, могут выполняться в другом порядке. Подмножества шагов, перечисленных выше как часть способа, показанного на фиг. 8, можно использовать для создания собственного способа. Этапы способа 800 могут повторяться в любой комбинации и в любом порядке, например, в непрерывном цикле для поддержания наблюдения.
Фиг. 9 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 900 для определения того, не путают ли аномалию нароста с аномалией коррозии. Измеритель, упомянутый в способе 900, может быть измерителем с датчиком 5, как показано на фиг. 1-2, хотя любой подходящий измеритель может использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы выполнения этих этапов, раскрытые в этом описании, включающие в себя все возможности схемы 132 обработки данных и ее модулей.
На этапе 902 модуль 204 обнаружения аномалий измерителя определяет и идентифицирует наличие, по меньшей мере, одной аномалии плотности и/или, по меньшей мере, одной фазовой аномалии, указывающей на аномалию нароста. Определение и идентификация аномалий нароста может быть проведена любым из соответствующих раскрытых способов обнаружения аномалий.
На этапе 904 модуль 204 обнаружения аномалий определяет, хранит ли схема 132 обработки данных данные, представляющие информацию о том, что текучая среда или захваченные элементы в потоке текучей среды, вероятно, вызывают коррозию погруженных элементов измерителя.
На этапе 906 модуль 204 обнаружения аномалий определяет, что обнаруженная аномалия может быть идентифицирована либо как нарост, либо как аномалия коррозии, если схема 132 обработки данных имеет данные, представляющие, что текучая среда в потоке является коррозионной. В ответ модуль 206 реагирования может указывать как на аномалии, так и/или указывать, что необходима проверка для определения и идентификации конкретной аномалии.
На этапе 908 модуль 204 обнаружения аномалий определяет и идентифицирует аномалию нароста, если схема 132 обработки данных не имеет данных, представляющих, что текучая среда является коррозионной.
В варианте осуществления каждый из этапов способа, показанного на фиг. 9, представляет собой отдельный этап. В другом варианте осуществления, хотя они изображены как отдельные этапы на фиг. 9, этапы 902-908 могут не быть отдельными этапами. В других вариантах осуществления способ, показанный на фиг. 9, может не иметь всех вышеперечисленных этапов и/или может иметь другие этапы в дополнение к перечисленным выше или вместо них. Шаги способа, показанного на фиг. 9, могут выполняться в другом порядке. Подмножества шагов, перечисленных выше как часть способа, показанного на фиг. 9, можно использовать для создания собственного способа. Этапы способа 900 могут повторяться в любой комбинации и в любом порядке, например, в непрерывном цикле для поддержания наблюдения.
Фиг. 10 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа 1000 реагирования на обнаружение аномалии. Измеритель, упомянутый в способе 1000, может быть измерителем с датчиком 5, как показано на фиг. 1-2, хотя любой подходящий измеритель может использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы выполнения этих этапов, раскрытые в этом описании, включающие в себя все возможности схемы 132 обработки данных и ее модулей.
На этапе 1002 модуль 204 обнаружения аномалий измерителя определяет и/или идентифицирует аномалию. Определение и идентификация аномалии может выполняться любым из способов, описанных в этом описании.
На этапе 1004 модуль 206 реагирования генерирует ответ на аномалию, определенную и/или идентифицированную модулем 204 обнаружения аномалий. Ответ может быть индикацией или отображением или может быть ответом с автоматизированной командой, чтобы повлиять на систему и/или измеряемую текучую среду или поток текучей среды. Предполагаются все ответы, раскрытые в этом описании, и все соответствующие ответы на определения и/или идентификации также предполагаются.
В варианте осуществления каждый из этапов способа, показанного на фиг. 10, представляет собой отдельный этап. В другом варианте осуществления, хотя они изображены как отдельные этапы на фиг. 10, этапы 1002-1004 могут не быть отдельными этапами. В других вариантах осуществления способ, показанный на фиг. 10, может не иметь всех вышеперечисленных этапов и/или может иметь другие этапы в дополнение к перечисленным выше или вместо них. Шаги способа, показанного на фиг. 10, могут выполняться в другом порядке. Подмножества шагов, перечисленных выше как часть способа, показанного на фиг. 10, можно использовать для создания собственного способа. Этапы способа 1000 могут повторяться в любой комбинации и в любом порядке, например, в непрерывном цикле для поддержания наблюдения.
Графики
На фиг. 11а-14 показаны графики, поясняющие аномалии, описанные в описании. Эти графики демонстрируют разницу между нормальным и аномальным поведением в измерителях.
Фиг. 11a показывает двухосный график 1100a, сравнивающий измерения фазы в реальном времени и плотности с ожидаемыми значениями относительно времени, когда вилочный измеритель плотности работает без аномалий, согласно варианту осуществления. График 1100a имеет измерение 1102a фазы в реальном времени, целевую разность 1104a фаз, измеренную плотность 1106, ожидаемую плотность 1108, отклонение 1110 плотности, отклонение 1112a фазы, абсциссу 1114a, представляющую номер выборки, левую ординату 1116a, представляющую плотность в кг/м3, а правую ординату 1118a, представляющую разность фаз в градусах. Можно видеть, что отклонение фазы относительно невелико, а текущая фаза в реальном времени и измеренная плотность обычно соответствуют ожидаемым значениям.
Фиг. 11b показывает график 1100b отклонения фазы в реальном времени от ожидаемой разности фаз, когда вилочный измеритель плотности работает без аномалий, согласно варианту осуществления. График 1100b имеет целевую опорную разность 1104b фаз, измеренное отклонение 1112b фазы, абсциссу 1114b, представляющую номер выборки, и ординату 1118b, представляющую отклонение разности фаз от ожидаемой в градусах. Среднее отклонение 1112b фазы в этом варианте составляет 0,006125°, а значения не превышают 0,02°. Скользящее среднее отклонение 1112a фазы составляет от 0,005° до 0,0125°.
Фиг. 12a показывает двухосный график 1200a, сравнивающий измерения фазы и плотности в реальном времени с ожидаемыми значениями относительно времени, когда вилочный измеритель плотности работает с аномалией захваченного газа, согласно варианту осуществления. График 1200a имеет измерение 1202a фазы в реальном времени, целевую разность 1204a фаз, измеренную плотность 1206, ожидаемую плотность 1208, отклонение 1210 плотности, отклонение 1212a фазы, абсциссу 1214a, представляющую номер выборки, левую ординату 1216a, представляющую плотность в кг/м3, а правую ординату 1218a, представляющую разность фаз в градусах. Отклонение 1210 плотности составляет около 8 кг/м3 при измеренной плотности 1206 ниже ожидаемой плотности 1208. Может быть показано значительное изменение измеренной плотности 1206. Кроме того, отклонение 1212a фазы является большим и заметным, и средняя измеренная разность 1202a фаз ниже ожидаемой разности 1204a фаз. Это снижение указывает на наличие газа или пузырьков вокруг вибрационных элементов, таких как зубцы 112 и 114.
Фиг. 12b показывает график отклонения фазы в реальном времени от ожидаемой разности фаз, когда вилочный измеритель плотности работает с аномалией захваченного газа, согласно варианту осуществления. График 1200b имеет целевую опорную разность 1204b фаз, отклонение 1212b фазы, абсциссу 1214b, представляющую номер выборки, и ординату 1218b, представляющую отклонение разности фаз от ожидаемой в градусах. Среднее отклонение 1212b фазы в этом варианте осуществления составляет -0,134°, а отклонение от целевой опорной разности 1204b фаз более чем на 0,02°, иногда даже -10°. Скользящее среднее отклонения 1212b фазы составляет примерно от 0° до 2°. Это контрольные признаки аномалии процесса. В этом случае газ создает большие пики отклонения в измерении 1202b фазы в реальном времени.
Фиг. 13a показывает двухосный график 1300a, сравнивающий измерения фазы и плотности в реальном времени с ожидаемыми значениями относительно времени, когда вилочный измеритель плотности работает с аномалией нароста, согласно варианту осуществления. График 1300a имеет измерение 1302a фазы в реальном времени, целевую разность 1304a фаз, измеренную плотность 1306, ожидаемую плотность 1308, отклонение 1310 плотности, отклонение 1312a фазы, абсциссу 1314a, представляющую номер выборки, левую ординату 1316a, представляющую плотность в кг/м3, а правую ординату 1318a, представляющую разность фаз в градусах. Отклонение плотности 1310 составляет около 130 кг/м3, при этом измеренная плотность 1306a превышает ожидаемую плотность 1308. Может быть показано незначительное изменение измеренной плотности 1306. Кроме того, отклонение 1312a фазы больше, чем в случае без аномалии, и является заметным, и средняя измеренная разность 1302a фаз качается около ожидаемой разности 1304a фаз. Это качание указывает на наросты на вибрационных элементах, таких как зубцы 112 и 114, и качания становятся более заметными с большим объемом наростов.
Фиг. 13b показывает график отклонения фазы в реальном времени от ожидаемой разности фаз, когда вилочный измеритель плотности работает с аномалией нароста, согласно варианту осуществления. График 1300b имеет целевую опорную разность 1304b фаз, определенную триангуляцию 1306, отклонение 1312b фазы, абсциссу 1314b, представляющую номер выборки, и ординату 1318b, представляющую отклонение разности фаз от ожидаемой в градусах. Среднее отклонение 1312b разности фаз в этом варианте осуществления составляет -0,134°, а отклонение от целевой опорной разности 1304b фаз более чем на 0,02°, в некоторых случаях близко к 0,03°. Скользящее среднее отклонение 1312b фазы составляет примерно от 0° до 0,175°. Они значительны, но шаблон триангуляции измеренной тенденции отклонения 1302b разности фаз в реальном времени относительно целевой разности 1304b фаз является сильным контрольным признаком нароста. Это может быть еще более явным при запуске или синхронизации.
Фиг. 14 показывает двухосевой график 1400, на котором сравнивается фаза в реальном времени вилочного вискозиметра и вилочная фаза относительно количества проб вилочного вискозиметра, работающего без аномалий, согласно варианту осуществления. График 1400 имеет фазу 1402 в реальном времени, представляющую измерения вязкости, фазу 1404 вилки, представляющую измерения плотности, абсциссу 1414, представляющую номер выборки, и ординату 1418, представляющую разность фаз в градусах. Можно видеть, что фаза вилки вискозиметра ведет себя идентично измерению фазы в реальном времени вилочным измерителем плотности, показывая, что отклонения от ожидаемых значений и связанные с ними определения и идентификации аномалий аналогичны.
Подробное описание вышеупомянутых вариантов осуществления не является исчерпывающим описанием всех вариантов осуществления, которые изобретатели рассматривают как находящиеся в пределах объема настоящего описания. Действительно, специалисты в данной области техники поймут, что определенные элементы описанных выше вариантов осуществления могут быть по-разному объединены или исключены для создания дополнительных вариантов осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в объем и идеи настоящего описания. Специалистам в данной области также будет очевидно, что описанные выше варианты осуществления могут быть объединены полностью или частично для создания дополнительных вариантов осуществления в пределах объема и идей настоящего описания. Когда указаны конкретные числа, представляющие значения параметров, предполагаются и раскрываются диапазоны между всеми этими числами, а также диапазоны выше и ниже этих чисел.
Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления описаны в данном документе для иллюстративных целей, различные эквивалентные модификации возможны в пределах объема настоящего описания, что будет понятно специалистам в соответствующей области техники. Представленные здесь идеи могут быть применены к другим способам и устройствам для определения параметра вибрационного отклика вибрационного элемента, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на сопроводительных чертежах. Соответственно, объем описанных выше вариантов осуществления должен определяться из следующей формулы изобретения.
Раскрыт способ определения аномалии в системе потока текучей среды, при этом система имеет измеритель с погруженными элементами, погруженными в текучую среду потока текучей среды. Способ содержит: определение с использованием схемы обработки данных измеренной плотности текучей среды в системе потока текучей среды; определение с использованием схемы обработки данных испытывает ли система потока текучей среды аномалию плотности, на основании соотношения между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью текучей среды в системе потока текучей среды; определение с использованием схемы обработки данных измеренной разности фаз колебаний погруженных элементов измерителя; определение с использованием схемы обработки данных, испытывает ли система потока текучей среды фазовую аномалию, на основе соотношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз колебаний погруженных элементов в поток текучей среды; и идентификацию с использованием схемы обработки данных аномалии в системе потока текучей среды на основе определения наличия аномалии плотности и определения наличия фазовой аномалии, причем аномалию плотности определяют указывающей на аномалию захвата газа, если измеренная плотность меньше ожидаемой плотности, по меньшей мере, на пороговую разницу плотностей, причем если аномалия системы потока текучей среды идентифицирована как представляющая собой аномалию захвата газа, определяют с использованием схемы обработки данных то, можно ли спутать идентификацию аномалии захвата газа с идентификацией аномалии эрозии путем определения того, может ли одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде, разрушать погруженные элементы, на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных; и идентификацию с использованием схемы обработки данных того, что идентификация аномалии захвата газа может быть перепутана с аномалией эрозии, если в схеме обработки данных есть данные, указывающие, что одно или более из текучей среды и элементов, захваченных текучей средой, вероятно, разрушают погруженные элементы. Технический результат - определение наличия неисправности и идентификация того, какая неисправность вызывает проблему в вибрационном расходомере. 2 н. и 43 з.п. ф-лы, 17 ил.
1. Способ определения аномалии в системе потока текучей среды, при этом система содержит измеритель с погруженными элементами, погруженными в текучую среду потока текучей среды, причем способ содержит:
определение с использованием схемы обработки данных измеренной плотности текучей среды в системе потока текучей среды;
определение с использованием схемы обработки данных, испытывает ли система потока текучей среды аномалию плотности, на основании соотношения между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью текучей среды в системе потока текучей среды;
определение с использованием схемы обработки данных измеренной разности фаз колебаний погруженных элементов измерителя;
определение с использованием схемы обработки данных, испытывает ли система потока текучей среды фазовую аномалию, на основе соотношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз колебаний погруженных элементов в поток текучей среды; и
идентификацию с использованием схемы обработки данных аномалии в системе потока текучей среды на основе определения наличия аномалии плотности и определения наличия фазовой аномалии,
причем аномалию плотности определяют указывающей на аномалию захвата газа, если измеренная плотность меньше ожидаемой плотности, по меньшей мере, на пороговую разницу плотностей,
причем если аномалия системы потока текучей среды идентифицирована как представляющая собой аномалию захвата газа, определяют с использованием схемы обработки данных то, можно ли спутать идентификацию аномалии захвата газа с идентификацией аномалии эрозии путем определения того, может ли одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде, разрушать погруженные элементы на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных; и
идентификацию с использованием схемы обработки данных того, что идентификация аномалии захвата газа может быть перепутана с аномалией эрозии, если в схеме обработки данных есть данные, указывающие, что одно или более из текучей среды и элементов, захваченных текучей средой, вероятно, разрушают погруженные элементы.
2. Способ по п. 1, в котором измеренная разность фаз отличается от целевой разности фаз, по меньшей мере, на пороговое отклонение фазы.
3. Способ по п. 2, в котором измеренная разность фаз представляет собой среднюю измеренную разность фаз, а пороговое отклонение фазы представляет собой разность между средней измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз.
4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий:
идентификацию с использованием схемы обработки данных аномалии плотности, указывающей на аномалию нароста,
при этом соотношение между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью состоит в том, что измеренная плотность больше ожидаемой плотности, по меньшей мере, на пороговую разницу плотностей.
5. Способ по п. 4, дополнительно содержащий:
определение с использованием схемы обработки данных соотношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз путем определения одного или более из следующего:
измеренная разность фаз отличается от целевой разности фаз, по меньшей мере, на пороговое отклонение фазы;
режим качания, при котором измеренная разность фаз колеблется выше и ниже целевой разности фаз; и
режим триангуляции измеренной разности фаз относительно целевой разности фаз; и
идентификацию с использованием схемы обработки данных фазовой аномалии, указывающей на аномалию нароста.
6. Способ по п. 5, в котором одно или более из режима качания и режима триангуляции определяется как количество последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз выше целевой разности фаз и/или другого количества последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз ниже целевой разности фаз.
7. Способ по п. 5, в котором режим триангуляции определяется количеством последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз, создающих треугольный или круговой шаблон относительно целевой фазы.
8. Способ по п. 1, в котором идентификация дополнительно содержит аномалию системы потока текучей среды, идентифицированную как аномалия нароста.
9. Способ по пп. 4-8, дополнительно содержащий:
определение с использованием схемы обработки данных того, можно ли спутать идентификацию аномалии нароста с идентификацией аномалии коррозии путем определения того, может ли одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде, вызывать коррозию погруженных элементов на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных; и
идентификацию с использованием схемы обработки данных того, что идентификация аномалии нароста может быть перепутана с аномалией коррозии, если в схеме обработки данных есть данные, указывающие на то, что одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде, вероятно подвергают коррозии погруженные элементы.
10. Способ по пп. 1-9, в котором пороговая разница плотностей составляет 1 кг/м3.
11. Способ по пп. 3 и 5-10, в котором пороговое отклонение фазы составляет 0,02°.
12. Способ по пп. 3 и 5-10, в котором пороговое отклонение фазы составляет 0,015°.
13. Способ по пп. 1-12, дополнительно содержащий:
реагирование на аномалию с использованием схемы обработки данных посредством одного или более из следующего: уведомления пользователя об аномалии захвата газа, указания на измерителе, что возникла аномалия захвата газа, изменения характеристики текучей среды или потока текучей среды в ответ на аномалию захвата газа и сохранение данных, представляющих аномалию захвата газа.
14. Способ по п. 13, в котором изменение характеристик текучей среды или потока текучей среды дополнительно включает в себя одно или более из увеличения скорости потока текучей среды и повышения температуры текучей среды в потоке текучей среды.
15. Способ по пп. 1-14, в котором измеритель представляет собой один из вилочного измерителя плотности и вилочного измерителя вязкости.
16. Схема (132) обработки данных, соединенная с возможностью обмена данными с и/или интегрированная в электронный узел (20) измерителя, измеритель имеет вибрационный элемент (104) с зубцами (112, 114) и возбудитель (122) для возбуждения вибраций в зубцах (112, 114) и, по меньшей мере, один датчик (124) для измерения вибрации зубцов (112, 114), электронный узел (20) измерителя, сконфигурированный для определения измеренной разности фаз и измеренной плотности, схема (132) обработки данных сконфигурирована для того, чтобы:
определять измеренную плотность текучей среды в системе потока текучей среды;
определять, испытывает ли система потока текучей среды аномалию плотности на основании соотношения между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью текучей среды в системе потока текучей среды;
определять измеренную разность фаз колебаний зубцов (112, 114) измерителя;
определять, испытывает ли система потока текучей среды фазовую аномалию на основе соотношения между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз колебаний зубцов (112, 114) в потоке текучей среды; и
идентифицировать аномалию системы потока текучей среды на основе определения аномалии плотности и определения фазовой аномалии идентифицировать аномалию плотности, указывающую на аномалию захвата газа, если измеренная плотность меньше ожидаемой плотности, по меньшей мере, на пороговую разницу плотностей,
определять с помощью схемы обработки данных то, можно ли спутать идентификацию аномалии захвата газа с идентификацией аномалии эрозии, путем определения того, может ли одно или более из текучей среды и элементов, захваченных в текучей среде, разрушать зубцы (112, 114), на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных; и
идентифицировать, что идентификация аномалии захвата газа может быть перепутана с аномалией эрозии, если схема (132) обработки данных имеет данные, указывающие на то, что одно или более из текучей среды и элементов, захваченных текучей средой, вероятно, разрушают зубцы (112, 114).
17. Схема (132) обработки данных по п. 16, дополнительно сконфигурированная для того, чтобы:
определять соотношение между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз, определяя, что измеренная разность фаз отличается от целевой разности фаз, по меньшей мере, на пороговое отклонение фазы.
18. Схема (132) обработки данных по пп. 16-17, в которой измеренная разность фаз представляет собой среднюю измеренную разность фаз, а пороговое отклонение фазы представляет собой разность между средней измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз.
19. Схема (132) обработки данных по п. 16, дополнительно сконфигурированная для того, чтобы:
определять соотношение между измеренной плотностью и ожидаемой плотностью, определяя, что измеренная плотность больше ожидаемой плотности, по меньшей мере, на пороговую разницу плотностей; и
идентифицировать аномалию плотности, указывающую на аномалию нароста.
20. Схема (132) обработки данных по п. 19, дополнительно сконфигурированная для того, чтобы:
определять соотношение между измеренной разностью фаз и целевой разностью фаз путем определения одного или более из следующего:
измеренная разность фаз отличается от целевой разности фаз, по меньшей мере, на пороговое отклонение фазы;
режим качания, при котором измеренная разность фаз колеблется выше и ниже целевой разности фаз; и
режим триангуляции измеренной разности фаз относительно целевой разности фаз; и
идентифицировать фазовую аномалию, указывающую на аномалию нароста.
21. Схема (132) обработки данных по п. 20, в которой один или более из режима качания и режима триангуляции определяются путем обнаружения одного или обоих из количества последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз выше целевой разности фаз и другого из последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз ниже целевой разности фаз.
22. Схема (132) обработки данных по п. 20, в которой режим триангуляции определяется количеством последовательных циклических колебаний измеренной разности фаз, создающих треугольный или круговой шаблон относительно целевой фазы.
23. Схема (132) обработки данных по пп. 16 и 20-22, предназначенная для идентификации аномалии системы потока текучей среды, дополнительно содержащая идентификацию аномалии системы потока текучей среды как аномалии нароста.
24. Схема (132) обработки данных по пп. 19-23, дополнительно сконфигурированная для того, чтобы:
определять, можно ли спутать идентификацию аномалии нароста с идентификацией аномалии коррозии, определяя, может ли одно или более из текучей среды и элементов, захваченных текучей средой, вызывать коррозию зубцов (112, 114), на основе данных, хранящихся в схеме обработки данных; и
идентифицировать, что идентификация аномалии нароста может быть перепутана с аномалией коррозии, если схема (132) обработки данных имеет данные, указывающие на то, что одно или более из протекающей текучей среды и элементов, захваченных в протекающей текучей среде, вероятно вызывают коррозию зубцов (112, 114).
25. Схема (132) обработки данных по пп. 16-24, в которой пороговая разность плотностей составляет 1 кг/м3.
26. Схема (132) обработки данных по пп. 17-18 и 20-25, в которой пороговое фазовое отклонение составляет 0,02°.
27. Схема (132) обработки данных по пп. 17-18 и 20-25, в которой пороговое фазовое отклонение составляет 0,015°.
28. Схема (132) обработки данных по пп. 16-27, дополнительно сконфигурированная для того, чтобы:
реагировать на аномалию посредством одного или более из уведомления пользователя об аномалии, указания на измерителе, что возникла аномалия, изменения характеристик текучей среды или потока текучей среды в ответ на аномалию и сохранения данных, представляющих аномалию.
29. Схема (132) обработки данных по п. 28, в которой изменение характеристик текучей среды или потока текучей среды дополнительно включает в себя одно или более из увеличения скорости потока текучей среды и повышения температуры текучей среды в потоке текучей среды.
30. Схема (132) обработки данных по пп. 16-29, в которой измеритель представляет собой один из вилочного измерителя плотности и вилочного измерителя вязкости.
31. Способ по п. 1, в котором схема обработки данных определяет, что система потока текучей среды не испытывает какой-либо аномалии плотности, но поток текучей среды испытывает, по меньшей мере, одну фазовую аномалию, при этом идентифицированная аномалия является одной или более из аномалии производства и аномалии установки.
32. Способ по п. 6, дополнительно содержащий:
сброс схемы обработки сигнала или установление новой фазовой синхронизации со схемой обработки данных;
определение с использованием схемы обработки данных, уменьшается ли режим качания со временем после сброса схемы обработки сигнала или установления новой фазовой синхронизации;
если режим качания уменьшается со временем определения с использованием схемы обработки сигнала, что фазовая аномалия не является фазовой аномалией, указывающей на аномалию нароста, а является фазовой аномалией, указывающей на аномалию установки.
33. Способ по п. 5, в котором одно или более из режима качания и режима триангуляции определяется путем идентификации количества последовательных циклов измеренной разности фаз выше или ниже ожидаемой разности фаз с увеличением максимальных циклических отклонений измеренной разности фаз от ожидаемой разности фаз, за которой следует потенциально другое количество последовательных циклов измеренной разности фаз с уменьшением максимальных циклических отклонений от ожидаемой разности фаз.
34. Способ по п. 33, в котором режим качания дополнительно определяется измеренной разностью фаз, соответствующей ожидаемой разности фаз, и переходом на другую сторону от ожидаемой разности фаз после определения количества последовательных циклов с возрастающим отклонением, а затем последовательно другого количества циклов последовательно и впоследствии все меньше отклоняющихся от ожидаемой разности фаз.
35. Способ по п. 13, в котором изменение характеристик текучей среды или потока текучей среды включает в себя повышение температуры текучей среды, если в схеме обработки данных хранятся данные, указывающие, что нарост имеет точку плавления ниже, чем точка плавления погруженных элементов.
36. Схема (132) обработки данных по п. 16, в которой схема (132) обработки данных определяет, что система потока текучей среды не испытывает какой-либо аномалии плотности, но поток текучей среды испытывает, по меньшей мере, одну фазовую аномалию, при этом идентифицированная аномалия является одной или более из аномалии производства и аномалии установки.
37. Схема (132) обработки данных по п. 21, причем схема обработки данных дополнительно сконфигурирована для того, чтобы:
сбрасывать схему обработки сигнала или устанавливать новую фазовую синхронизацию со схемой (132) обработки данных;
определять с использованием схемы (132) обработки данных, уменьшается ли режим качания со временем после сброса схемы обработки сигнала или установления новой фазовой синхронизации;
если режим качания уменьшается со временем, определять с использованием схемы (132) обработки данных, что фазовая аномалия не является фазовой аномалией, указывающей на аномалию нароста, а является фазовой аномалией, указывающей на аномалию установки.
38. Схема (132) обработки данных по п. 20, в которой одно или более из режима качания и режима триангуляции определяется путем идентификации количества последовательных циклов измеренной разности фаз выше или ниже ожидаемой разности фаз с увеличением максимальных циклических отклонений измеренной разности фаз от ожидаемой разности фаз, за которыми следует потенциально другое количество последовательных циклов измеренной разности фаз с возможным уменьшением максимальных циклических отклонений от ожидаемой разности фаз.
39. Схема (132) обработки данных по п. 38, в которой режим качания дополнительно определяется измеренной разностью фаз, соответствующей ожидаемой разности фаз и переходом на другую сторону от ожидаемой разности фаз после определения количества последовательных циклов с возрастающим отклонением, а затем последовательного другого количества циклов последовательно и впоследствии все меньше отклоняющихся от ожидаемой разности фаз.
40. Схема (132) обработки данных по п. 28, в которой изменение характеристик текучей среды или потока текучей среды включает в себя повышение температуры текучей среды, если в схеме обработки данных хранятся данные, указывающие, что нарост имеет более низкую температуру плавления, чем температура плавления зубцов (112, 114), при этом температура выше точки плавления нароста.
41. Схема (132) обработки данных по пп. 16-29 и пп. 36-40, в которой схема обработки данных является неотъемлемой частью измерителя, при этом измеритель представляет собой специальный элемент обнаружения неисправностей, который не сконфигурирован для предоставления пользователю или внешнему устройству данных, представляющих характеристики текучей среды или потока текучей среды, кроме данных, представляющих аномалии и/или реакции на аномалии.
42. Способ по пп. 1-15 и 31-35, дополнительно содержащий:
определение посредством схемы обработки данных, по меньшей мере, одного порогового значения или диапазона для определения аномалии на основе первоначально измеренной плотности текучей среды, когда погруженные элементы впервые погружаются в текучую среду.
43. Схема (132) обработки данных по пп. 16-30 и 36-41, дополнительно сконфигурированная для определения, по меньшей мере, одного порогового значения или диапазона для определения аномалии на основе первоначально измеренной плотности текучей среды, когда зубцы (112, 114) впервые погружаются в текучую среду.
44. Способ по пп. 1-15, 31-35 и 42, в котором аномалия идентифицируется, когда измеритель является одним или более из установленного работающего и не выведенного из эксплуатации.
45. Схема (132) обработки данных по пп. 16-30, 36-41 и 43, в которой аномалия идентифицируется, когда измеритель является одним или более из установленного работающего и не выведенного из эксплуатации.
| US 20170343458 A1, 30.11.2017 | |||
| US 20160334316 A1, 17.11.2016 | |||
| JP 11173968 A, 02.07.1999 | |||
| US 20180219556 A1, 02.08.2018. |
