СИСТЕМА И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОСОДЕРЖАНИЯ ПОТОКОВОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В ГАЗООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ Российский патент 2023 года по МПК G01N33/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления, описанные ниже, относятся к определениям энергосодержания, более конкретно, к логически выводимым определениям энергосодержания.

Уровень техники

Сжиженный природный газ (в дальнейшем в этом документе, "LNG") становится все более важным топливом, поскольку высокое энергосодержание обеспечивает его эффективность для транспортировки. LNG представляет собой природный газ, который обрабатывается и сжижается посредством охлаждения до низкой температуры. Пример типичных условий транспортировки представляют собой примерно при температуре приблизительно в -162°C и приблизительно при 126,3 килопаскалей (в абсолютном выражении). Состав LNG значительно отличается в зависимости от источника и на основе обработки, применяемой к LNG. Типичные составы могут включать в себя азот, метан, этан, пропан и углеводороды высшего порядка (с четырьмя или более углеродов в цепочке). Вследствие варьирования состава, затруднительно знать энергосодержание и свойства горения различных LNG-смесей при доставке. LNG-состав может значительно влиять на значение LNG-смесей, и необходимо оценивать LNG-содержание перед покупкой.

Существующая практика для определения энергосодержания выдаваемого LNG заключается в том, чтобы измерять объем LNG и вычислять среднюю плотность и среднюю теплотворную способность из анализа состава из газового хроматографа. Общее используемое уравнение представляет собой уравнение (1):

(1)

В уравнении (1), V_LNG является объемом LNG, измеряемым в цистернах LNG-танкера, δ_LNG является плотностью LNG, вычисленной на основе хроматографического анализа и температуры LNG, и H_LNG является средней массовой высшей теплотворной способностью (GCV) LNG, вычисленной через хроматографический анализ LNG.

Как можно видеть, существующие системы требуют использования хроматографов для того, чтобы определять относительный состав газов. Газовые хроматографы требуют значительного времени для того, чтобы выполнять определения, поскольку процесс дискретизации и анализа является медленным. Дополнительно, хроматография является дорогой и не может выполняться в реальном времени. В течение времени, которое требуется для того, чтобы анализировать выборку, состав протекающего LNG может резко изменяться, что приводит к непрактичности хроматографических определений для целей определения энергосодержания оцениваемого LNG. Типичные LNG и другие измерения в жидкостной линии включают в себя более простые параметры, такие как плотность, вязкость, давление и скорость звука (в дальнейшем в этом документе, "SOS"). Измерение этих параметров является более практичным онлайн. Тем не менее, эти измерения не представляют собой прямые измерения энергосодержания. Логически выводимые определения представляют собой логически выводимые определения, в которых отсутствует прямая взаимосвязь между измеряемым параметрами и вычисляемой переменной относительно измеренных параметров. Если типичные измерения текучих сред, проводимые при линейных условиях, могут применяться к логически выводимым взаимосвязям, чтобы логически выводить энергосодержание, результирующие логические выводы могут извлекать выгоду из большей частоты дискретизации и новизны. Процесс также должен иметь преимущества в силу исключения затратных процедур дискретизации и хроматографии.

Соответственно, имеется потребность в системах, которые используют логически выводимые взаимосвязи с типичными LNG-измерениями для того, чтобы определять живые значения энергосодержания.

Сущность изобретения

Раскрываются варианты осуществления способов для логического вывода энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии. Способ может осуществляться посредством компьютерной системы (200), имеющей процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем запоминающее устройство (220) имеет модуль (204) логического вывода, при этом способ содержит логический вывод, посредством модуля (204) логического вывода, логически выведенного энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии из логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии, по меньшей мере, с одним измерением, проведенным для потоковой текучей среды в жидком состоянии.

Раскрываются варианты осуществления оборудования для логического вывода энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии. Оборудование имеет компьютерную систему (200), причем компьютерная система (200) имеет процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем запоминающее устройство (220) имеет модуль (204) логического вывода, причем модуль (204) логического вывода выполнен с возможностью логически выводить логически выведенное энергосодержание потоковой текучей среды в газообразном состоянии из логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии, по меньшей мере, с одним измерением, проведенным для потоковой текучей среды в жидком состоянии.

Аспекты

Согласно аспекту, раскрывается способ для логического вывода энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии. Способ может осуществляться посредством компьютерной системы (200), имеющей процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем запоминающее устройство (220) имеет модуль (204) логического вывода, при этом способ содержит логический вывод, посредством модуля (204) логического вывода, логически выведенного энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии из логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии, по меньшей мере, с одним измерением, проведенным для потоковой текучей среды в жидком состоянии.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно измерение содержит измеренную плотность.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно измерение дополнительно содержит одно или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука.

Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляет собой сумму членов, при этом каждый член имеет одно или более из одного, по меньшей мере, из одного измерения и одного значения высшего порядка одного, по меньшей мере, из одного измерения.

Предпочтительно, каждый член имеет коэффициент, который соответствует члену.

Предпочтительно, каждый коэффициент является температурно-зависимым, при этом температурная зависимость каждого коэффициента имеет, по меньшей мере, одну конкретную для члена константу в виде коэффициента.

Предпочтительно, взаимосвязь имеет, по меньшей мере, пять членов, по меньшей мере, пять членов содержат член сдвига, член измеренной плотности, имеющий измеренную плотность, член плотности высшего порядка, имеющий значение высшего порядка измеренной плотности, по меньшей мере, один из члена измеренной вязкости и члена скорости звука, соответственно, имеющий одно или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука, и, по меньшей мере, один из члена вязкости высшего порядка или члена скорости звука высшего порядка, соответственно, имеющий одно или более из значения высшего порядка одного или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука.

Предпочтительно, потоковая текучая среда представляет собой природную газовую смесь.

Предпочтительно, энергосодержание представляет собой одно из метанового числа, нижнего предела воспламеняемости, индекса Воббе, высшей теплотворности и низшей теплотворности.

Предпочтительно, компьютерная система (200) представляет собой электронные схемы (110) измерителя датчика (102) вибраций, причем датчик (102) вибраций измеряет одно или более, по меньшей мере, из одного измерения.

Согласно аспекту, раскрывается оборудование для логического вывода энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии. Оборудование имеет компьютерную систему (200), причем компьютерная система (200) имеет процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем запоминающее устройство (220) имеет модуль (204) логического вывода, причем модуль (204) логического вывода выполнен с возможностью логически выводить логически выведенное энергосодержание потоковой текучей среды в газообразном состоянии из логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии, по меньшей мере, с одним измерением, проведенным для потоковой текучей среды в жидком состоянии.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно измерение содержит измеренную плотность.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно измерение дополнительно содержит одно или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука.

Предпочтительно, логически выводимая взаимосвязь представляет собой сумму членов, при этом каждый член имеет одно или более из одного, по меньшей мере, из одного измерения и одного значения высшего порядка одного, по меньшей мере, из одного измерения.

Предпочтительно, каждый член имеет коэффициент, который соответствует члену.

Предпочтительно, каждый коэффициент является температурно-зависимым, при этом температурная зависимость каждого коэффициента имеет, по меньшей мере, одну конкретную для члена константу в виде коэффициента.

Предпочтительно, взаимосвязь имеет, по меньшей мере, пять членов, причем, по меньшей мере, пять членов содержат член сдвига, член измеренной плотности, имеющий измеренную плотность, член плотности высшего порядка, имеющий значение высшего порядка измеренной плотности, по меньшей мере, один из члена измеренной вязкости и члена скорости звука, соответственно, имеющий одно или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука, и, по меньшей мере, один из члена вязкости высшего порядка или члена скорости звука высшего порядка, соответственно, имеющий одно или более из значения высшего порядка одного или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука.

Предпочтительно, потоковая текучая среда представляет собой природную газовую смесь.

Предпочтительно, энергосодержание представляет собой одно из метанового числа, нижнего предела воспламеняемости, индекса Воббе, высшей теплотворности и низшей теплотворности.

Предпочтительно, оборудование представляет собой датчик (102) вибраций, при этом компьютерная система (200) представляет собой электронные схемы (110) измерителя датчика (102) вибраций, причем датчик (102) вибраций измеряет одно или более, по меньшей мере, из одного измерения.

Краткое описание чертежей

Идентичные номера ссылок представляют один элемент на всех чертежах. Следует понимать, что чертежи необязательно должны быть нарисованы в масштабе.

Фиг. 1 показывает блок-схему варианта осуществления измерительной системы потоковой текучей среды.

Фиг. 2 показывает блок-схему варианта осуществления компьютерной системы 200.

Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа варианта осуществления способа 300 для логического вывода энергосодержания.

Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа варианта осуществления способа 400 для логического вывода энергосодержания.

Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа варианта осуществления способа 500 для логического вывода энергосодержания.

Фиг. 6 показывает график 600 соответствия между измеренными значениями индекса Воббе и логически выведенными значениями индекса Воббе, логически выведенными из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи.

Фиг. 7 показывает график 700 соответствия между измеренными метановыми числами и логически выведенными метановыми числами, логически выведенными из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи.

Фиг. 8 показывает график 800 соответствия между измеренным нижним пределом воспламеняемости и логически выведенным нижним пределом воспламеняемости, логически выведенным из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи.

Фиг. 9 показывает график 900 соответствия между измеренной высшей теплотворностью и логически выведенной высшей теплотворностью, логически выведенной из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи.

Фиг. 10 показывает график 1000 соответствия между измеренной низшей теплотворностью и логически выведенной низшей теплотворностью, логически выведенной из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1-10 и нижеприведенное описание иллюстрируют конкретные примеры для того, чтобы обучать специалистов в данной области техники касательно того, как осуществлять и использовать оптимальный режим вариантов осуществления логического вывода энергосодержания. Для целей изучения принципов изобретения, некоторые традиционные аспекты упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание варьирования этих примеров, которые попадают в пределы объема настоящего описания. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что признаки, описанные ниже, могут комбинироваться различными способами, чтобы формировать несколько варьирований логических выводов энергосодержания. Как результат, варианты осуществления, описанные ниже, ограничены не конкретными примерами, описанными ниже, а только посредством формулы изобретения и ее эквивалентов.

При обособлении типа текучей среды конкретными классами, например, природными газовыми смесями, можно видеть, что простые взаимосвязи между типично измеренными величинами в компоновках потока текучей среды могут использоваться для того, чтобы логически выводить энергосодержание текучих сред. Это является полностью истинным, если измерения и логически выводимая взаимосвязь определяются на основе величин в жидком состоянии для того, чтобы логически выводить энергосодержание в газообразном состоянии. Когда термины "логически выводить" или "логический вывод" используются в глагольной форме, следует понимать, что это означает необходимость определять с использованием логически выводимых ассоциирований, например, с использованием логически выводимых взаимосвязей. Этот логический вывод может осуществляться вообще без прямых измерений тепловых показателей, например, теплопроводности, теплоемкости и коэффициента термодиффузии. Дополнительно, логический вывод может осуществляться без учета других традиционных факторов для определения энергосодержания, таких как проницаемость, ламинарные сопротивления, турбулентные сопротивления и показатель преломления. Кроме того, логический вывод может осуществляться без искусственного формирования падений температуры и/или давления в измерительном оборудовании за пределами этих падений температуры и давления, ассоциированных с типичными взаимодействиями устройства измерения расхода с текучей средой.

Поскольку эти взаимосвязи являются относительно простыми для конкретных классов газов, например, природных газовых смесей, логически выводимые взаимосвязи могут представляться как линейные комбинации простых измерений в жидком состоянии с ассоциированными коэффициентами. Например, логически выводимая взаимосвязь может быть настолько простой, что она просто учитывает измерение(я) текучей среды в жидком состоянии, возможно, при линейных условиях. Взаимосвязь может включать соответствующий коэффициент для измерения текучей среды в жидком состоянии. В варианте осуществления, соответствующий коэффициент может иметь температурно-зависимую взаимосвязь таким образом, что соответствующий коэффициент варьируется в зависимости от измеренной температуры текучей среды в жидком состоянии. В варианте осуществления, каждое из измеренных значений жидкости в состоянии текучей среды (кроме, потенциально, температуры), которые используются в логически выводимой взаимосвязи, может иметь различный соответствующий температурно-зависимый коэффициент. Следует отметить, что несмотря на смесь, называемую "природным газом", природные газовые смеси в жидком (т.е. LNG) и в газообразном состояниях предполагаются при использовании термина "природный газ". Следует отметить, что описание изобретения не ограничено природными газовыми смесями и может применяться к другим классам текучей среды с энергосодержанием, которая может находиться в жидком и газообразном состояниях.

Логически выводимая взаимосвязь дополнительно может иметь член (A) сдвига, который служит в качестве взаимосвязи опорных значений для энергосодержания. Член сдвига также может быть температурно-зависимым (K₁(T)). В варианте осуществления, одно из измеренных значений текучей среды в жидком состоянии представляет собой измеренную плотность текучей среды в жидком состоянии. Измеренная плотность может представлять собой элемент члена (B) плотности логически выводимой взаимосвязи. Член (B) плотности может представлять собой произведение измеренной плотности и соответствующего коэффициента для измеренной плотности. В варианте осуществления, взаимосвязь может представлять собой сумму члена сдвига и члена плотности.

В другом варианте осуществления, измеренные значения текучей среды в жидком состоянии дополнительно могут включать в себя измеренную скорость звука текучей среды в жидком состоянии. Взаимосвязь дополнительно может учитывать измеренную скорость звука. Например, взаимосвязь дополнительно может иметь член скорости звука, который включает измеренную скорость звука. В этом варианте осуществления, член скорости звука может представлять собой измеренную скорость звука, умноженную на соответствующий коэффициент, который соответствует скорости звука. В варианте осуществления, взаимосвязь может представлять собой сумму члена сдвига, члена плотности и члена скорости звука. В еще других вариантах осуществления, скорость звука может заменяться на измерение вязкости. Например, взаимосвязь может иметь член вязкости, который включает измеренную вязкость. В этом варианте осуществления, член вязкости может представлять собой измеренную вязкость, умноженную на соответствующий коэффициент, который соответствует измеренной вязкости. В варианте осуществления, взаимосвязь может представлять собой сумму члена сдвига, члена плотности и члена вязкости.

Взаимосвязи, в которые включается одна измеренная величина текучей среды в жидком состоянии, которая не представляет собой измеренную температуру, могут принимать форму уравнения (2)

(2)

В уравнении (2), IEC_Gas является логически выведенным значением энергосодержания текучей среды в газообразной форме. A является членом сдвига. B является членом плотности, как показано здесь, но следует принимать во внимание, что другие измеренные члены могут использоваться вместо этого в уравнении (2).

Во всех вариантах осуществления, член (A) сдвига может выражаться как константа или может выражаться как температурно-зависимая величина (K₁(T)), возможно, имеющая простую взаимосвязь с температурой, как показано в уравнении (3):

(3)

Член (B) плотности может выражаться как произведение измеренной плотности (ρ_liquid) текучей среды в жидком состоянии с коэффициентом, который соответствует измеренной плотности (K₂), как показано в уравнении (4):

(4)

В варианте осуществления, коэффициент, который соответствует измеренной плотности (K₂), может быть температурно-зависимым коэффициентом (K₂(T)) таким образом, что уравнение (4) становится уравнением (5).

(5)

В варианте осуществления, уравнение (2) может принимать форму уравнения (6)

(6)

Следует принимать во внимание, что варианты осуществления, в которых некоторые или все коэффициенты и член сдвига представляют собой константы и не варьируются в зависимости от температуры.

В варианте осуществления, в котором более одной измеренной величины текучей среды в жидком состоянии (более одной измеренной величины, не включающей в себя измеренную температуру в членах, но имеющей коэффициенты потенциально в зависимости от температуры) используются в логически выводимой взаимосвязи, логически выводимая взаимосвязь может принимать форму уравнения (7):

(7)

Член (A) сдвига и член (B) плотности могут быть такими, как выражается в уравнениях (3)-(6). В варианте осуществления, в котором скорость звука текучей среды в жидком состоянии представляет собой одно из более одной измеренной величины, используемой в логически выводимой взаимосвязи, взаимосвязь может иметь член (C) скорости звука, как показано в уравнении (7).

Член (C) скорости звука может выражаться как произведение измеренной скорости (SOS_liquid) звука текучей среды в жидком состоянии с коэффициентом, который соответствует измеренной скорости (K₃) звука, как показано в уравнении (8):

(8)

В варианте осуществления, коэффициент, который соответствует измеренной скорости (K₃) звука, может быть температурно-зависимым коэффициентом (K₃(T)) таким образом, что уравнение (8) становится уравнением (9).

(9)

В варианте осуществления, взаимосвязь, выражаемая в уравнении (7), может выражаться как уравнение (10).

(10)

В различных вариантах осуществления, в которых более одной измеренной величины текучей среды в жидком состоянии (более одной измеренной величины, не включающей в себя измеренную температуру в членах, но имеющей коэффициенты потенциально в зависимости от температуры), измерение вязкости текучей среды в жидком состоянии может использоваться вместо или в дополнение к скорости звука. В этом варианте осуществления, член (D) вязкости может использоваться помимо или вместо члена (C) скорости звука.

Член (D) вязкости может выражаться как произведение измеренной вязкости (η_liquid) текучей среды в жидком состоянии с коэффициентом, который соответствует измеренной вязкости (K₄), как показано в уравнении (11):

(11)

В варианте осуществления, коэффициент, который соответствует измеренной вязкости (K₄), может быть температурно-зависимым коэффициентом (K₄(T)) таким образом, что уравнение (11) становится уравнением (12).

(12)

В варианте осуществления, логически выводимая взаимосвязь может представлять собой сумму, которая включает член (D) вязкости, с членом (B) плотности и членом (A) сдвига, но не с членом (C) скорости звука, как показано в уравнении (13):

(13)

В варианте осуществления, взаимосвязь уравнения (13) может выражаться как уравнение (14).

(14)

В еще одном другом варианте осуществления, все из члена (A) сдвига, члена (B) плотности, члена (C) скорости звука и члена (D) вязкости могут учитываться в логически выводимой взаимосвязи. Например, логически выводимая взаимосвязь может представлять собой сумму члена (A) сдвига, члена (B) плотности, члена (C) скорости звука и члена (D) вязкости, как показано в уравнении (15).

(15)

В варианте осуществления, взаимосвязь уравнения (13) может выражаться как уравнение (16).

(16)

Логически выводимая взаимосвязь дополнительно может учитывать любое число членов (в дальнейшем в этом документе, "члены высшего порядка") с экспоненциалами в квадрате или высшего порядка используемых измеренных параметров (в дальнейшем в этом документе, "измерений высшего порядка"), например, с экспоненциалами в квадрате или высшего порядка одного или более из измеренной плотности текучей среды в жидком состоянии, измеренной скорости звука текучей среды в жидком состоянии и вязкости текучей среды в жидком состоянии. Логически выводимая взаимосвязь может иметь соответствующие коэффициенты для каждого из измерений высшего порядка. Соответствующие коэффициенты измерений высшего порядка могут иметь температурные зависимости. Измерения высшего порядка могут представляться в логически выводимых взаимосвязях в членах высшего порядка. В различных вариантах осуществления, члены высшего порядка могут представлять собой произведения каждого измерения высшего порядка и каждого соответствующего коэффициента. Один или более членов высшего порядка могут быть включены в логически выводимые взаимосвязи в качестве дополнительных сумм, например, дополнительных сумм членов высшего порядка, которые должны добавляться в правую сторону любых из уравнений (2), (6), (7), (10), (13), (14), (15) и (16).

В варианте осуществления, логически выводимая взаимосвязь может быть квадратической в определенных членах и может принимать форму уравнения (17):

(17)

В уравнении, (17) K₅(T) и K₆(T) являются температурно-зависимыми коэффициентами для значений измерения плотности в квадрате и вязкости в квадрате, соответственно. Предполагается альтернативный вариант осуществления, в котором коэффициенты являются константами, которые не варьируются в зависимости от температуры (т.е. K₁-K₆ являются константами). Это предоставляет квадратические взаимосвязи между каждым из плотности и вязкости с логически выведенным энергосодержанием газа.

В варианте осуществления, каждый из членов логически выводимой взаимосвязи может иметь только одно из измеренного значения и измеренного значения высшего порядка.

Температурная зависимость одного или более температурно-зависимых коэффициентов (например, K₁(T), K₂(T), K₃(T), K₄(T), K₅(T) и/или K₆(T)) может определяться посредством любого числа взаимосвязей. Например, взаимосвязь между коэффициентом и температурой может быть линейной, причем вариант осуществления этого показывается в уравнении (18):

(18)

В уравнении (18), G и H представляют собой константы (в дальнейшем в этом документе, "константы в виде коэффициентов"), которые могут определяться посредством средства анализа, например, регрессии, для нескольких различных газовых смесей в различных диапазонах температур. Каждый член может иметь температурно-зависимый коэффициент, и каждая температурная зависимость коэффициента может иметь, по меньшей мере, одну конкретную для члена константу в виде коэффициента (например, G и/или H может могут конкретными для члена константами в виде коэффициента для примерного "x-ого" члена в уравнении (19)). Подстрочный индекс "x" должен просто обозначать то, что взаимосвязь коэффициента, описанная в уравнении (18), является общей для любого соответствующего значения измерения (или значения измерения высшего порядка, например, измеренной плотности в квадрате) в логически выводимой взаимосвязи. "Элементы взаимосвязи" могут включать в себя один или более коэффициентов и констант в виде коэффициентов. Для целей описания изобретения, если структура логически выводимой взаимосвязи определяется, структура, например, формы одно или более уравнений (2)-(19), логически выводимая взаимосвязь может отличаться посредством этой структуры и элементов взаимосвязи.

В другом варианте осуществления, температурная зависимость одного или более температурно-зависимых коэффициентов (например, K₁(T), K₂(T), K₃(T), K₄(T), K₅(T) и/или K₆(T)) может определяться посредством квадратической взаимосвязи с температурой, причем вариант осуществления этого показывается в уравнении (19):

(19)

В уравнении (19), G, H и I могут быть константами, которые могут определяться посредством средства анализа, например, регрессии, для нескольких различных газовых смесей в различных диапазонах температур. С другой стороны, подстрочный индекс "x" должен просто обозначать то, что взаимосвязь коэффициента, описанная в уравнении (19), является общей для любого соответствующего значения измерения (или значения измерения высшего порядка) в логически выводимой взаимосвязи. Каждый из температурно-зависимых коэффициентов (например, K₁(T), K₂(T), K₃(T), K₄(T), K₅(T) и/или K₆(T)) может иметь различные значения одного или более из G, H и I и/или может иметь полиномы различного порядка в температуре для каждого из коэффициентов таким образом, что используется большее или меньше количество коэффициентов. Одна или более взаимосвязей, выражаемых в уравнениях (2)-(19), могут использоваться для того, чтобы логически выводить значения одного или более из MN, LFL, WI, GHV и NHV из типичных измерений, проводимых при линейных условиях.

Примеры этих реализаций показаны на фиг. 6-10 и в их соответствующих описаниях.

Следует принимать во внимание, что варианты осуществления, в которых некоторые или все коэффициенты и член сдвига представляют собой константы и не варьируются в зависимости от температуры.

Фиг. 1 показывает блок-схему варианта осуществления измерительной системы потоковой текучей среды. Система 100 имеет датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука и необязательный дополнительный датчик 199 вибраций. Следует принимать во внимание, что может использоваться любая система с датчиком 102 вибраций, например, кориолисов расходомер, вилочный плотномер, вилочный вискозиметр и т.п. То же применимо к необязательному датчику 106 вибраций. В различных вариантах осуществления, несколько датчиков 102 вибраций идентичных или различных типов могут использоваться последовательно для того, чтобы определять измерения, которые должны использоваться при логически выводимых определениях энергосодержания.

Датчик 102 и/или 199 вибраций может использоваться для того, чтобы предоставлять типичные измерения потоковой текучей среды и/или потока текучей среды текучей среды, которая взаимодействует с датчиком вибраций. Типичные измерения, предоставленные посредством датчиков 102 и/или 199 вибраций, могут включать в себя, например, одно или более из плотности, вязкости, скорости звука, массового расхода и объемного расхода текучей среды в жидком состоянии. Датчик 102 вибраций и необязательный дополнительный датчик 199 вибраций могут представлять собой различные типы датчиков вибраций таким образом, что они конструируются по-разному и/или могут предоставлять различные измерения относительно друг друга. Например, датчик 102 вибраций может представлять собой вилочный измеритель вязкости, и необязательный дополнительный датчик 199 вибраций может представлять собой кориолисовый датчик расхода. Это является просто примерным, и предполагаются все варьирования потенциальных датчиков 102 расхода и/либо комбинации датчиков 102 расхода и необязательных дополнительных датчиков 199 расхода.

Датчик 102 и/или 199 вибраций может монтироваться в трубе или трубопроводе, цистерне, контейнере или других сосудах для текучей среды. Датчик 102 и/или 199 вибраций также может монтироваться в коллекторе или аналогичной конструкции для направления потока текучей среды. Тем не менее, другие компоновки монтажа предполагаются и находятся в пределах объема описания и формулы изобретения.

В варианте осуществления, датчик 102 и/или 199 вибраций может представлять собой вилочный измеритель, например, вилочный измеритель вязкости или вилочный измеритель плотности. Датчик 102 и/или 199 вибраций может иметь электронные схемы 110 измерителя, формирователь 103 сигналов управления, первый зубец 104a, второй зубец 104b, датчик 105 отклика, температурный датчик 108 и линию 26 связи. Датчик 102 вибраций работает с возможностью предоставлять измерения текучих сред. Датчик 102 вибраций может предоставлять измерения текучих сред, включающие в себя, например, одно или более из плотности (ρ) текучей среды, температуры (T) текучей среды, вязкости (η) текучей среды, массового расхода, объемного расхода и давления (P) для текучей среды, включающей в себя протекающие или непротекающие текучие среды. Этот перечень не является исчерпывающим, и датчик 102 и/или 199 вибраций может измерять или определять другие характеристики текучей среды.

Электронные схемы 110 измерителя представляют собой схему обработки, которая обрабатывает необработанные сигнальные данные для проведения измерений и/или обработки с помощью программных модулей. Электронные схемы 110 измерителя могут представлять собой вариант осуществления компьютера 200, показанного на фиг. 2. Электронные схемы 110 измерителя управляют работой формирователя 103 сигналов управления и датчика 105 отклика датчика 102 вибраций и могут предоставлять электрическую мощность в формирователь 103 сигналов управления и датчик 105 отклика. Например, электронные схемы 110 измерителя могут формировать возбуждающий сигнал и предоставлять сформированный возбуждающий сигнал в формирователь 103 сигналов управления, чтобы формировать вибрации в первом зубце 104a.

Первый зубец 104a представляет собой погруженный элемент датчика 102 вибраций. Сформированный возбуждающий сигнал может управлять амплитудой и частотой вибраций первого зубца 104a. Сформированный возбуждающий сигнал также может управлять длительностью вибраций и/или временем вибраций. Следует отметить, что электронные схемы 110 измерителя могут представлять несколько компонентов и продуктов, которые используются совместно, но могут продаваться отдельно. Например, электронные схемы 110 измерителя могут содержать электронные схемы измерителя и электронные схемы других функционально соединенных элементов, например, передающего устройства или другого устройства, использование которого требует измерителя и его электронных схем.

Формирователь 103 сигналов управления представляет собой элемент, который возбуждает движения. Первый зубец 104a представляет собой элемент, который вибрирует и взаимодействует с текучей средой. Формирователь 103 сигналов управления может принимать возбуждающие сигналы из электронных схем 110 измерителя, чтобы вызывать вибрацию в первом зубце 104a. Второй зубец 104b является другим погруженным элементом, который имеет результирующую вибрацию, возможно, возбужденную посредством вибрации первого зубца 104a. Второй зубец 104b соединяется с датчиком отклика, который измеряет вибрационный отклик второго зубца 104b таким образом, что взаимосвязь между вибрационным откликом второго зубца 104b и сигналом формирователя сигналов управления, применяемым к формирователю 103 сигналов управления, который возбуждает первый зубец 104a, представляет свойства текучей среды. Эти вибрации могут возбуждаться, чтобы обеспечивать возможность проведения измерений потоковой текучей среды и/или потока текучей среды посредством электронных схем 110 измерителя. Температурный датчик 108 представляет собой устройство, которое измеряет температуру. Измерения текучей среды и/или потока текучей среды могут иметь температурные зависимости, так что температурный датчик 108 может предоставлять данные температуры в электронные схемы 110 измерителя для использования в измерениях.

Электронные схемы 110 измерителя могут принимать сигнал или сигналы вибраций из датчика 105 отклика, который обнаруживает движение и/или вибрации второго зубца 104b. В варианте осуществления, электронные схемы 110 измерителя могут возбуждать вибрационный элемент в фазовой синхронизации таким образом, что командный сигнал, предоставленный в формирователь 103 сигналов управления, и сигнал отклика, принимаемый из датчика 105 отклика, имеют фазовую синхронизацию. Электронные схемы 110 измерителя, например, могут обрабатывать сигнал или сигналы вибраций, чтобы формировать измерение плотности (ρ). Электронные схемы 110 измерителя обрабатывают сигнал или сигналы вибраций, принимаемые из датчика 105 отклика, чтобы определять частоту сигнала или сигналов. Дополнительно или помимо этого, электронные схемы 110 измерителя обрабатывают сигнал или сигналы вибраций, чтобы определять другие характеристики текучей среды, такие как вязкость (η). В альтернативных вариантах осуществления, электронные схемы 110 измерителя, например, также могут определять разность фаз между восходящими и нисходящими сигналами, которые могут обрабатываться, чтобы определять расход текучей среды. Можно принимать во внимание, что разность фаз типично измеряется или выражается в пространственных единицах, таких как градусы или радианы, хотя может использоваться любая подходящая единица, такая как временные единицы. Если временные единицы используются, то разность фаз может называться специалистами в данной области техники "временной задержкой" между сигналом вибраций и возбуждающим сигналом. Другие характеристики быстроты вибрационного отклика и/или измерения текучих сред предполагаются и находятся в пределах объема описания и формулы изобретения.

Электронные схемы 110 измерителя дополнительно могут соединяться с линией 26 связи. Электронные схемы 110 измерителя могут передавать сигнал вибраций по линии 26 связи. Электронные схемы 110 измерителя также могут обрабатывать принимаемый сигнал вибраций, чтобы формировать значение или значения измерения и могут передавать значение или значения измерения по линии 26 связи. Помимо этого, электронные схемы 110 измерителя могут принимать информацию по линии 26 связи. Например, электронные схемы 110 измерителя могут принимать команды, обновления, рабочие значения или изменения рабочих значений и/или программные обновления или переключать линию 26 связи. В различных вариантах осуществления, линия 26 связи может представлять собой вариант осуществления или функционально соединяться с модулем 240 функциональной связи.

Датчик 102 и/или 199 вибраций может предоставлять возбуждающий сигнал для формирователя 103 сигналов управления с использованием схемы с замкнутым контуром. Возбуждающий сигнал типично основан на принимаемом сигнале вибраций. Схема с замкнутым контуром может модифицировать или включать сигнал вибраций или параметры сигнала вибраций в возбуждающий сигнал. Например, возбуждающий сигнал может представлять собой усиленную, модулированную или в других отношениях модифицированную версию принимаемого сигнала вибраций. Принимаемый сигнал вибраций может в силу этого содержать обратную связь, которая обеспечивает возможность схеме с замкнутым контуром достигать целевой частоты или разности фаз. С использованием обратной связи, схема с замкнутым контуром инкрементно изменяет возбуждающую частоту и отслеживает сигнал вибраций до тех пор, пока целевая фаза не достигается таким образом, что возбуждающая частота и сигнал вибраций имеют фазовую синхронизацию при или около целевой фазы.

Свойства текучей среды, такие как вязкость (η) и плотность (ρ) текучей среды, могут определяться из частот, при которых разность фаз между возбуждающим сигналом и сигналом вибраций составляет 135° и 45°. Эти требуемые разности фаз, обозначаемые в качестве первой нерезонансной разности ϕ1 фаз и второй нерезонансной разности ϕ2 фаз, могут соответствовать половине мощности или частотам в 3 дБ. Первая нерезонансная частота ω1 задается как частота, при которой первая нерезонансная разность ϕ1 фаз составляет 135°. Вторая нерезонансная частота ω2 задается как частота, при которой вторая нерезонансная разность ϕ2 фаз составляет 45°. Измерения плотности (ρ), выполненные на второй нерезонансной частоте ω2, могут быть независимыми от вязкости (η) текучей среды. Соответственно, измерения плотности (ρ), выполненные, если вторая нерезонансная разность ϕ2 фаз составляет 45°, могут быть более точными, чем измерения плотности (ρ), выполненные при других разностях фаз.

В некоторых вариантах осуществления, датчик 102 вибраций может определять только одно из плотности (ρ) и вязкости (η), при этом другая реализация определяет другое из плотности (ρ) и вязкости (η), причем другая реализация возможно представляет собой другой виброметр.

Предполагаются различные варианты осуществления датчика 102 вибраций, и вариант осуществления, показанный на фиг. 1, служит просто для примерных целей. Любой датчик 102 вибраций может использоваться, например, описанный вилочный измеритель или кориолисов датчик расхода.

Необязательный датчик 106 скорости звука представляет собой датчик, который определяет скорость звука текучей среды. Необязательный датчик 106 скорости звука может определять скорость звука текучей среды в жидком состоянии для того, чтобы определять энергосодержание текучей среды в газообразном состоянии. Необязательный датчик 106 скорости звука может передавать звук, с использованием звукового передающего устройства, через жидкую текучую среду, которая должна измеряться, и принимать, с помощью акустического датчика, отклик. Скорость звука затем может определяться на основе времени перехода и расстояния между звуковым передающим устройством и акустическим датчиком. Они представляют собой просто примеры, и предполагаются другие способы измерения скорости звука посредством необязательного датчика 106 скорости звука.

Хотя не проиллюстрировано, один или более датчиков 102 и/или 199 вибраций могут представлять собой кориолисовый датчик расхода. Кориолисовы датчики расхода могут определять разности фаз в измеренных колебаниях вследствие кориолисовых сил, чтобы определять массовый расход и/или плотность текучей среды, возможно, текучей среды в жидком состоянии и/или текучей среды в газообразном состоянии. В варианте осуществления, ни один из датчика 102 вибраций и необязательного дополнительного датчика 199 вибраций не представляет собой вилочные измерители (так что датчик 102 вибраций, показанный на фиг. 1, отличается от датчика 102 вибраций этого варианта осуществления). В другом варианте осуществления, датчик 102 вибраций может представлять собой измеритель плотности газа, который основывается на вибрации. Способы, которыми датчик(и) вибраций 102 и/или 199 и необязательные датчики 106 скорости звука измеряют и определяют измеренные величины, являются общепринятыми в данной области техники, и дополнительное раскрытие сущности опускается для краткости.

Компьютерная система, например, электронные схемы 110 измерителя датчика 102 вибраций, может быть выполнена с возможностью использовать одно или более типичных измерений потоковой текучей среды и/или потока текучей среды, чтобы логически выводить значение показателя энергосодержания для текучей среды в газообразном состоянии, например, с использованием любой из взаимосвязей, выражаемых в уравнениях (2)-(19) и в других примерах, изучаемых в этом описании изобретения.

Примеры типичных показателей энергосодержания включают в себя метановое число (в дальнейшем в этом документе, "MN"), нижний предел воспламеняемости (в дальнейшем в этом документе, "LFL"), индекс Воббе (в дальнейшем в этом документе, "WI"), высшую теплотворность (в дальнейшем в этом документе, "GHV") и низшую теплотворность (в дальнейшем в этом документе, "NHV"). В вариантах осуществления, раскрытых в этом подробном описании, логически выведенное энергосодержание может представлять собой одно или более из MN, LFL, WI, GHV и NHV.

MN представляет собой измерение энергосодержания, которое может представлять потенциал удара текучей среды при воспламенении. Он описывает вероятность того, что топливо должно неуправляемо воспламеняться. Вариант осуществления взаимосвязи для того, чтобы находить MN, показывается в уравнении (20):

(20)

В уравнении (19), MN является метановым числом, и является атомным соотношением водорода и углерода (например, для метана составляет четыре для метана, который имеет четыре водорода и один углерод). Чтобы определять его непосредственно, следует знать состав текучей смеси, то, что сложно определять при линейных условиях.

LFL представляет собой измерение энергосодержания, которое представляет минимальный состав газа в смеси с воздухом, в котором должно возникать сгорание. Вариант осуществления взаимосвязи для того, чтобы находить LFL, показывается в уравнении (21):

(21)

В уравнении (21), LFL является нижним пределом воспламеняемости, i является индексом, ссылающимся на каждый компонент смеси, x_i является относительной пропорцией компонента i, и LFL_i является нижним пределом воспламеняемости компонента i. Способы с использованием этой взаимосвязи ограничены необходимостью знать состав. Состав может быть затруднительно определять при линейных условиях.

WI является энергетическим показателем, который представляет взаимозаменяемость топливных газов. WI является теплотворной способностью относительно корня удельной плотности. Уравнение (22) показывает вариант осуществления взаимосвязи для определения WI:

(22)

В уравнении (22), WI является индексом Воббе, C_V является теплотворной способностью, и SG является удельной плотностью текучей среды. С другой стороны, традиционные измерения для определения теплотворной способности требуют знания относительного состава смечи и требуют определения состава. Определения состава могут быть непрактичными при определении или логическом выводе живых измерений при линейных условиях.

GHV и NHV представляют собой теплотворности, зачастую называемые "теплотворными способностями" Различие между GHV и NHV заключается в том, что NHV уменьшается на количество тепла, которое должно получаться в результате конденсации любого водяного пара в смеси. Вариант осуществления способа для определения GHV показывается в уравнении (23):

(23)

В уравнении (23), GHV_V является высшей теплотворностью (в единицах объема), %CO₂ является составом углекислого газа смеси по объему, и %N₂ является составом азота смеси по объему. Уравнение (23) представляет собой взаимосвязь уравнения AGA5 в объемных единицах. Следует отметить, что показаны только члены для углекислого газа и азота, но большее число элементов существует в уравнении для других веществ, которые опускаются для краткости. В некоторых системах, уравнение (23) дает в результате теплотворную способность в BTU на кубический фут при давлении на 14,73 фунтов на квадратный дюйм и 60°F.

Также может использоваться единица массы, эквивалентная для уравнения AGA5. Вариант осуществления эквивалентной единицы массы показывается в уравнении (23A):

(23A)

В уравнении (23A), GHV_M является высшей теплотворностью (в единицах массы), M_C является составом углекислого газа по массе, M_N является состав азота по массе, и SG является удельной плотностью.

Чтобы получать NHV, можно использовать результирующий GHV из уравнений (23) или (23A) и вычитать из него тепло конденсации любого водяного пара смеси. С другой стороны, означенное должно требовать определения состава. Определения состава могут быть непрактичными при определении или логическом выводе живых измерений при линейных условиях.

В варианте осуществления, в котором логически выводимая взаимосвязь не зависит от скорости звука текучей среды в жидком состоянии, один виброметр 102, возможно, вилочный измеритель вязкости (в дальнейшем в этом документе, "FVM") может использоваться для того, чтобы определять логически выведенное энергосодержание текучей среды в газообразном состоянии на основе измерений, проведенных для текучей среды в жидком состоянии. Измерения, проведенные посредством FVM, могут включать в себя измеренную плотность и измеренную вязкость. Эти измеренные величины, заданные для текучей среды в жидком состоянии, могут использоваться для того, чтобы логически выводить энергосодержание текучей среды в газообразном состоянии. В варианте осуществления, в котором используется FVM (например, датчик 102 вибраций), отдельный кориолисов датчик расхода (например, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций) по-прежнему может использоваться для того, чтобы определять массовый расход текучей среды в жидком состоянии. Когда как массовый расход, так и энергосодержание определяются посредством любой из систем, раскрытых в этом подробном описании, системы дополнительно могут извлекать из массового расхода и энергосодержания текучей среды в жидком состоянии энергетическую скорость потока текучей среды таким образом, что поток текучей среды в жидком состоянии измеряется при энергии, которую протекающая текучая среда может предоставлять в газообразном состоянии в единицу времени.

В другом варианте осуществления, логически выводимая взаимосвязь действительно зависит от измеренной скорости звука текучей среды в жидком состоянии. В этом варианте осуществления, необязательный датчик 106 скорости звука может использоваться для того, чтобы определять скорость звука текучей среды в жидком состоянии. В варианте осуществления, в котором используется скорость звука текучей среды в жидком состоянии и используется плотность текучей среды в жидком состоянии, измерения скорости звука текучей среды в жидком состоянии, определенном посредством необязательного датчика 106 скорости звука, могут передаваться в другой компьютер, возможно, в электронные схемы измерителя датчика 102 и/или 199 вибраций, чтобы логически выводить энергосодержание текучей среды в газообразном состоянии на другом компьютере. В этом варианте осуществления, одно или более из плотности и вязкости текучей среды в жидком состоянии может определяться посредством датчика 102 и/или 199 вибраций и использоваться с передаваемым измерением скорости звука текучей среды в жидком состоянии для того, чтобы логически выводить энергосодержание текучей среды в газообразном состоянии.

Предусматриваются дополнительные варианты осуществления, в которых несколько датчиков 102 и/или 199 вибраций используются для того, чтобы измерять одно или более из массового расхода, плотности и вязкости текучей среды в жидком состоянии, и/или необязательный датчик 106 скорости звука используется для того, чтобы измерять скорость звука текучей среды в жидком состоянии. Все комбинации потенциальных аппаратных и программных компоновок на основе типов раскрытых датчиков и измерений, потенциально используемых в логическом выводе энергосодержания, предполагаются посредством этого описания изобретения.

Фиг. 2 показывает блок-схему варианта осуществления компьютерной системы 200. В варианте осуществления, компьютерная система 200 может представлять собой электронные схемы измерителя, например, электронные схемы 110 измерителя. В различных вариантах осуществления компьютерная система 200 может состоять из специализированных интегральных схем или может иметь дискретные процессорные и запоминающие элементы, причем процессорные элементы служат для обработки команд и сохранения данных из/в запоминающих элементах. Компьютерная система 200 может представлять собой изолированную физическую систему, виртуальную машину и/или может устанавливаться в облачном вычислительном окружении. Компьютерная система 200 может быть выполнена с возможностью выполнять любые этапы способа, представленные в этом описании, и может выполнять все функции, ассоциированные с раскрытыми модулями.

Компьютерная система может иметь процессор 210, запоминающее устройство 220, интерфейс 230 и модуль 240 функциональной связи. Запоминающее устройство 220 может сохранять и/или может иметь интегральные схемы, представляющие, например, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений. В различных вариантах осуществления, компьютерная система 200 может иметь другие компьютерные элементы, интегрированные в заявленные элементы либо дополняющие или поддерживающие связь с заявленными компьютерными элементами, например, шины, другие протоколы связи и т.п.

Процессор 210 представляет собой элемент обработки данных. Процессор 210 может представлять собой любой элемент, используемый для обработки, такой как центральный процессор, специализированная интегральная схема, другая интегральная схема, аналоговый контроллер, графический процессор, программируемая пользователем вентильная матрица, любая комбинация означенного либо другие общие обрабатывающие элементы и т.п. Процессор 210 может иметь кэш-память, чтобы сохранять данные обработки. Процессор 210 может извлекать выгоду из способов в этом подробном описании, поскольку способы могут повышать разрешение вычислений и уменьшать ошибку этих вычислений с использованием представленных изобретаемых структур.

Запоминающее устройство 220 представляет собой устройство для электронного хранения данных. Запоминающее устройство 220 может представлять собой любой энергонезависимый носитель хранения данных и может включать в себя одно, часть или все из жесткого диска, полупроводникового накопителя, энергозависимого запоминающего устройства, интегральных схем, программируемой пользователем вентильной матрицы, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, динамического оперативного запоминающего устройства, стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства, электрически стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства, кэш-памяти и т.п. Процессор 210 может выполнять команды из и использовать данные, сохраненные в запоминающем устройстве 220.

Компьютерная система 200 может быть выполнена с возможностью сохранять любые данные, которые используются посредством модуля 202 анализа, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 измерений, и может сохранять в течение любого количества времени статистические данные, представляющие любой параметр, принимаемый или используемый посредством модуля 202 анализа, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 измерений, в запоминающем устройстве 220, возможно, с временными метками, представляющими то, когда данные получены или определены. Компьютерная система 200 также может сохранять любые данные, которые представляют определения любых промежуточных элементов в запоминающем устройстве 220. Хотя модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и/или модуль 206 измерений отображаются в качестве трех отдельных и дискретных модулей, описание изобретения предполагает любое число (даже один или три, как указано) и множество модулей, работающих совместно, чтобы осуществлять способы, выражаемые в подробном описании.

Модуль 202 анализа представляет собой программный модуль, который определяет логически выводимую взаимосвязь между энергосодержанием текучей среды в газообразном состоянии и параметрами текучей среды, измеряемыми в то время, когда текучая среда находится в жидком состоянии. Модуль 202 анализа может использовать любые способы и уравнения, раскрытые в этом подробном описании, чтобы определять логически выводимую взаимосвязь, например, способы, раскрытые в описании по фиг. 1 и в уравнениях (2)-(19). Модуль анализа может определять, с использованием процедуры оценки, например, регрессии или алгоритма машинного обучения, логически выводимую взаимосвязь с использованием существующих данных. Например, анализ может выполняться для различных взаимосвязей, которые включают различные измеренные параметры текучей среды в жидком состоянии и обеспечивают схождение результирующего логически выведенного энергосодержания к известному, измеренному энергосодержанию текучей среды в газообразном состоянии. Например, модуль 202 анализа может принимать данные, представляющие одно или более из измеренной плотности текучей среды в жидком состоянии, измеренной скорости звука текучей среды в жидком состоянии и/или измеренной вязкости текучей среды в жидком состоянии, и соответствующие измеренные значения энергосодержания идентичной текучей среды в газообразном состоянии, и определять значения элементов логически выводимой взаимосвязи в логически выводимой взаимосвязи, которые связывают измеренные параметры текучей среды в жидком состоянии со значениями измеренного энергосодержания идентичной текучей среды в газообразном состоянии. В различных вариантах осуществления, логически выводимая взаимосвязь должна иметь элементы, которые являются температурно-зависимыми таким образом, что определение логически выводимой взаимосвязи, посредством модуля 202 анализа, также требует приема значений измеренной температуры текучей среды в жидком состоянии, причем измеренная температура, возможно, получается одновременно или практически одновременно с другими измеренными значениями. Элементы логически выводимой взаимосвязи могут включать в себя измеренные параметры, более высокие уровни мощности измеренных параметров, коэффициенты (возможно, соответствующие коэффициенты, которые соответствуют одному или более измеренных параметров или более высоких уровней мощности измеренных параметров), температурные зависимости различных коэффициентов и т.п. Логически выводимая взаимосвязь может описываться посредством одного или более уравнений (2)-(19), и модуль анализа может использовать одну или более взаимосвязей, выражаемых в уравнениях (2)-(19), чтобы определять логически выводимую взаимосвязь. Модуль 202 анализа дополнительно может использовать уравнения с членами высшего порядка значений измерения (например, квадратичными членами), чтобы определять логически выводимую взаимосвязь, как рассматривается в этом подробном описании.

Модуль 202 анализа может использовать только некоторые измеренные значения, чтобы определять логически выводимую взаимосвязь. Например, в варианте осуществления, модуль 202 анализа может принимать значение измеренной величины текучей среды в жидком состоянии для того, чтобы определять член, который соответствует измеренной величине (например, A, B, C и/или D). Модуль 202 анализа может включать измерения температуры текучей среды в жидком состоянии для того, чтобы устанавливать температурную зависимость коэффициентов и, возможно, члена (A) сдвига. В этом варианте осуществления, модуль 202 анализа может определять соответствующий коэффициент, который соответствует значению измеренной величины, и умножать значение измеренной величины на соответствующий коэффициент, который соответствует значению измеренной величины, чтобы формировать член, который соответствует значению измеренной величины. Модуль 202 анализа может проводить процедуру оценки, чтобы определять коэффициент, который соответствует измеренному значению с использованием значения измеренной величины текучей среды в жидком состоянии и измеренного энергосодержания текучей среды в газообразном состоянии. В варианте осуществления, соответствующий коэффициент и/или член сдвига являются температурно-зависимыми таким образом, что соответствующий коэффициент и/или член сдвига не являются константой. В этом варианте осуществления, модуль 202 анализа может определять, посредством процедуры оценки, взаимосвязь между измеренной температурой текучей среды в жидком состоянии и соответствующим коэффициентом и/или членом сдвига.

Модуль 202 анализа может использовать различные логически выводимые взаимосвязи для каждого из типов логически выведенного энергосодержания, в зависимости от которого измерения и члены подходят для каждого из типов логически выведенного энергосодержания. Например, одно или более из измеренной плотности, измеренной температуры, измеренной вязкости, измеренной скорости звука, значений высшего порядка измерений и т.п. могут использоваться в логически выводимой взаимосвязи. Измерение одной или более измеренных величин, используемых при определении элементов логически выводимой взаимосвязи (например, констант в виде коэффициентов), может быть выполнено посредством системы 100 с использованием компьютерной системы 200, и/или компьютерная система 200 может принимать измеренные данные из источников, которые имеют уже определенные измерения и соответствующие значения измеренного энергосодержания.

Модуль 202 анализа может определять или принимать от пользователя логически выводимую взаимосвязь с элементами, например, структуру логически выводимой взаимосвязи (например, взаимосвязи, выражаемые посредством уравнений (2)-(19)) и с элементам взаимосвязи (например, с коэффициентами, константами в виде коэффициентов и зависимыми от температуры и/или давления взаимосвязями, чтобы определять коэффициенты, потенциально отражаемые во взаимосвязях, выражаемых в уравнениях (2)-(19)). Коэффициенты и/или константы в виде коэффициентов уравнений и/или элементов, используемых для того, чтобы определять коэффициенты, могут определяться посредством модуля 202 анализа, например, с использованием регрессии или другой статистической или вероятностной технологии. Структура логически выводимой взаимосвязи может определяться посредством модуля 202 анализа (например, может определять наилучшую взаимосвязь для каждого показателя энергосодержания) или может предоставляться пользователем или электронных схем 110 измерителя. Результирующие элементы логически выводимой взаимосвязи могут быть ассоциированы посредством модуля 202 анализа с одним или более из определяемого энергетического показателя, потоковой текучей среды и класса потоковых текучих сред, элемент которого представляет собой потоковая текучая среда. Данные относительно одного или более из энергетического показателя, типа текучих сред и класса текучих сред могут предоставляться пользователем или могут определяться и/или идентифицироваться посредством модуля 202 анализа. Результирующая логически выводимая взаимосвязь, элементы взаимосвязи и ассоциирования данных с ними могут сохраняться в компьютерной системе 200, которая определяет логически выводимую взаимосвязь с модулем 202 анализа, или могут передаваться в другую компьютерную систему 200, возможно, в электронные схемы 110 измерителя датчика 102 вибраций (или в непосредственно соединенные аппаратные средства).

Модуль 204 логического вывода использует логически выводимую взаимосвязь, имеющую предварительно определенные элементы (например, предварительно определенные взаимосвязи между членами и/или предварительно определенными константами в виде коэффициентов), чтобы логически выводить логически выведенные значения энергосодержания. Сохраненная логически выводимая взаимосвязь может иметь предварительно определенные и/или предварительно сохраненные элементы, например, структуру логически выводимой взаимосвязи (например, взаимосвязи, выражаемые посредством уравнений (2)-(19)) и элементов взаимосвязи (например, коэффициентов, констант в виде коэффициентов и зависимых от температуры и/или давления взаимосвязей, чтобы определять коэффициенты, потенциально отражаемые во взаимосвязях, выражаемых в уравнениях (2)-(19)). Коэффициенты уравнений и/или элементы, используемые для того, чтобы определять коэффициенты, могут предварительно определяться и предварительно сохраняться в компьютерной системе 200 (или в непосредственно соединенных аппаратных средствах). Элементы логически выводимой взаимосвязи могут быть ассоциированы посредством данных с одним или более из определяемого энергетического показателя, потоковой текучей среды и класса потоковых текучих сред, элемент которого представляет собой потоковая текучая среда. Данные относительно одного или более из энергетического показателя, типа текучих сред и класса текучих сред могут предоставляться пользователем или могут определяться и/или идентифицироваться посредством модуля 204 логического вывода. Ассоциирования данных могут гарантировать то, что модуль 204 логического вывода использует наилучшие элементы логически выводимой взаимосвязи и показатель энергосодержания для конкретного варианта применения. Модуль 204 логического вывода может извлекать, из запоминающего устройства 220, соответствующие элементы взаимосвязи для конкретной потоковой текучей среды и варианта применения. Из этого, модуль 204 логического вывода может оценивать логически выводимую взаимосвязь для того, чтобы определять энергосодержание текучей среды в газообразном состоянии из измерений, проведенных для текучей среды в жидком состоянии.

В варианте осуществления, следует принимать во внимание, что определение элементов логически выводимой взаимосвязи (например, предварительно определенных взаимосвязей между членами и/или предварительно определенными константами в виде коэффициентов) может проводиться посредством первой системы, и предварительно определенные элементы, определенные в этой первой системе, могут использоваться в живых логических выводах энергосодержания во второй системе. В этом варианте осуществления, компьютерная система 200 для первой системы может иметь одно или более из модуля 202 анализа и модуля 206 измерений, но не иметь модуль 204 логического вывода. В этом варианте осуществления, компьютерная система 200 для второй системы может иметь одно или более из модуля 204 логического вывода и модуля 206 измерений, но не иметь модуль 202 анализа.

В другом варианте осуществления, компьютерная система 200 может использоваться для того, чтобы как определять элементы логически выводимой взаимосвязи (например, предварительно определенные взаимосвязи между членами и предварительно определенными константами в виде коэффициентов), так и развертывать логически выводимую взаимосвязь для того, чтобы логически выводить значения энергосодержания из живых измерений при линейных условиях. В этом варианте осуществления, компьютерная система 200 может иметь одно или более из модуля 202 анализа, модуля 204 логического вывода и модуля 206 измерений.

Модуль 206 измерений представляет собой программный модуль, который принимает необработанные данные из датчиков и обрабатывает необработанные данные, чтобы определять измерения потоковой текучей среды и/или потока текучей среды. Потоковая текучая среда и/или измерения потоковой текучей среды могут включать в себя одно или более из измеренной плотности, давления, вязкости, скорости звука, температуры, массового расхода и т.п. В различных вариантах осуществления, различные аппаратные элементы могут быть включены в систему. Каждый из различных аппаратных элементов в системе 100 может иметь различные варианты осуществления модуля 206 измерений. Например, датчик 102 вибраций может измерять одно или более из плотности и вязкости, с использованием варианта осуществления модуля 206 измерений. Необязательный датчик 106 скорости звука может измерять скорость звука потоковой текучей среды с использованием собственного варианта осуществления модуля 206 измерений. Необязательный дополнительный датчик 199 вибраций может определять массовый и/или объемный расход потоковой текучей среды с использованием собственного варианта осуществления модуля 206 измерений.

Характеристики модуля 202 анализа, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 измерений предполагаются и отражают способы, которые осуществляются, на представленных блок-схемах последовательности операций способа. Все способы в этом подробном описании предполагаются относительно каждой блок-схемы последовательности операций способа и указываемых порядков, либо, когда указывается то, что порядок не имеет значение, сообщают блок-схемы последовательности операций способа, но все способы и характеристики модуля 202 анализа, модуля 204 логического вывода и модуля 206 измерений предполагаются для целей всех пунктов формулы изобретения на способ, которые приводятся в этом описании.

Кроме того, в вариантах осуществления, в которых компьютерная система 200 представляет собой электронные схемы 110 измерителя, электронные схемы 110 измерителя могут содержать определенное число функционально соединенных элементов. Аппаратные средства, которые взаимодействуют, чтобы формировать когезионную компьютерную систему 200, которая представляет собой электронные схемы 110 измерителя, могут иметь различные компоненты, например, традиционную матрицу электронных схем измерителя, функционально соединенную с соответствующим и/или совместимым передающим устройством. В варианте осуществления, электронные схемы 110 измерителя могут иметь, по меньшей мере, некоторые элементы своего процессора 210 в выполненных как единое целое элементах электронных схем измерителя датчика 102 вибраций и, по меньшей мере, некоторые элементы запоминающего устройства 220 в передающем устройстве, соединенном с датчиком 102 вибраций.

Интерфейс 230 представляет собой устройство ввода-вывода, используемое для того, чтобы функционально соединять компьютерную систему 200 данных с внешними вычислительными элементами. Интерфейс 230 допускает соединение компьютерной системы 200 с внешними элементами, с использованием известных технологий, причем внешние элементы включают в себя, например, универсальную последовательную шину, технологию Prolink, последовательную связь, последовательные интерфейсы ATA, HPC-соединения, технологию Gigabit Ethernet, технологию Infiniband и т.п. Интерфейс 230 может иметь модуль 240 функциональной связи. Модуль 240 функциональной связи используется для того, чтобы соединять компьютерную систему 200 с компонентами, внешними по отношению компьютерной системы 200, например, с внешними вычислительными устройствами, либо для упрощения передачи данных между одним или более датчика 102 вибраций, необязательного датчика 106 скорости звука и необязательного дополнительного датчика 199 вибраций. В варианте осуществления, в котором компьютерная система 200 представляет собой электронные схемы 110 измерителя, состоящие из нескольких совместимых и потенциально соединяемых с возможностью отделения элементов (например, традиционных электронных схем измерителя датчика 102 вибраций и передающего устройства), модуль 240 функциональной связи может функционально соединять элементы. В варианте осуществления, модуль 240 функциональной связи может представлять собой вариант осуществления линии 26 связи.

Блок-схемы последовательности операций способа

Фиг. 3-5 показывают блок-схемы последовательности операций способа вариантов осуществления способов для логического вывода и использования энергосодержания. Способы, раскрытые на блок-схемах последовательности операций способа, являются неисчерпывающими и просто демонстрируют потенциальные варианты осуществления этапов и порядков. Способы должны истолковываться в контексте всего описания изобретения, в том числе в контексте элементов, раскрытых в описаниях по фиг. 1 и 2, системы 100 и компьютерной системы 200, раскрытых на фиг. 1 и 2, модуля 202 анализа, модуля 204 логического вывода и/или модуля 206 измерений.

Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа варианта осуществления способа 300 для логического вывода энергосодержания. Система 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерная система 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые или неявно используемые в способе 300, могут представлять собой систему 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерную систему 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые в способе 300, как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любая подходящая система 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерная система 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые или неявно используемые в способе 300, могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики системы 100.

Этап 302 логически выводит, посредством модуля 204 логического вывода, логически выведенное энергосодержание текучей среды в газообразном состоянии из логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием текучей среды в газообразном состоянии, по меньшей мере, с одним измерением, проведенным для текучей среды в жидком состоянии. Этап 302 может проводиться посредством модуля 204 логического вывода датчика 102 вибраций и/или необязательного дополнительного датчика 199 вибраций. Логический вывод может быть основан на взаимосвязях, выражаемых в одном или более уравнений (2)-(19). Значения входных параметров для логического вывода могут предоставляться посредством одного или более из датчика 102 вибраций, необязательного датчика 106 скорости звука и необязательного дополнительного датчика 199 вибраций.

В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 3, может иметь другие этапы, помимо или вместо этапа, упомянутого выше. Поднаборы этапа, упомянутого выше в качестве части способа, показанного на фиг. 3, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этап способа 300 может повторяться в любой комбинации и порядке любое число раз, например, непрерывно циклично выполняться для того, чтобы предоставлять живые или непрерывные логически выведенные значения энергосодержания при линейных условиях.

Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа варианта осуществления способа 400 для логического вывода энергосодержания. Система 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерная система 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые или неявно используемые в способе 400, могут представлять собой систему 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерную систему 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые в способе 400, как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любая подходящая система 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерная система 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые или неявно используемые в способе 400, могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики системы 100. Способ 400 может представлять собой вариант осуществления этапа 302, и этап 302 может представлять собой вариант осуществления способа 400.

Этап 402 принимает, посредством модуля 204 логического вывода, измеренные значения релевантных входных параметров текучей среды в жидком состоянии. В варианте осуществления, релевантные входные параметры могут представлять собой одно или более из плотности, вязкости, температуры, давления и скорости звука. В варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может сохраняться в датчике 102 вибраций. Датчик 102 вибраций может использовать собственный модуль 206 измерений, чтобы измерять величины, например, одно или более из плотности, вязкости и температуры потоковой текучей среды. Датчик 102 вибраций может принимать измеренную скорость звука из необязательного датчика 106 скорости звука, если вариант осуществления логически выводимой взаимосвязи предписывает использование величины скорости звука. В варианте осуществления, датчик 102 вибраций необязательно может принимать массовый расход из необязательного дополнительного датчика 199 вибраций.

Этап 404 загружает, посредством модуля 204 логического вывода, логически выводимую взаимосвязь между измерениями, проведенными для потоковой текучей среды в жидком состоянии, и логически выведенным энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии. Логически выводимая взаимосвязь, сохраненная в электронных схемах 110 измерителя, может иметь предварительно определенные и/или предварительно сохраненные элементы, например, структуру логически выводимой взаимосвязи (например, взаимосвязи, выражаемые посредством уравнений (2)-(19)) и элементов взаимосвязи (например, коэффициентов, констант в виде коэффициентов и зависимых от температуры и/или давления взаимосвязей, чтобы определять коэффициенты, потенциально отражаемые во взаимосвязях, выражаемых в уравнениях (2)-(19)). Коэффициенты уравнений и/или элементы, используемые для того, чтобы определять коэффициенты, могут предварительно определяться и предварительно сохраняться в электронных схемах 110 измерителя датчика 102 вибраций (или в непосредственно соединенных аппаратных средствах). Один или более из этих логически выводимых элементов могут определяться в ранее осуществленном способе, например, в варианте осуществления способа 500, как показано на фиг. 5. Эти элементы могут устанавливаться в другой компьютерной системе с модулем 202 анализа. Эти коэффициенты, структуры и/или элементы могут быть конкретными для одного или более из потоковой текучей среды или класса текучих сред, элемент которого представляет собой потоковая текучая среда, например, посредством компьютерной системы 200, имеющей сохраненные данные, которые представляют ассоциирование, по меньшей мере, между одним из коэффициентов, констант в виде коэффициентов, структур и/или элементов и одним или более из потоковой текучей среды и класса, элемент которого представляет собой потоковая текучая среда. Загрузка может влечь за собой указание, пользователем, текучей среды или класса текучих сред, элемент которого представляет собой потоковая текучая среда, и загрузку ассоциированных данных, представляющих логически выводимую взаимосвязь. Например, логически выводимая взаимосвязь может быть ассоциирована с природными газовыми смесями, которые должны использоваться в логических выводах энергосодержания природной газовой смеси. В альтернативном варианте осуществления, датчик 102 вибраций может представлять собой измеритель определенного назначения для конкретной текучей среды или класса текучих сред с логически выводимой взаимосвязью, загруженной для конкретной текучей среды. В еще одном другом варианте осуществления, электронные схемы 110 измерителя могут динамически идентифицировать потоковую текучую среду и применять соответствующую логически выводимую взаимосвязь, ассоциированную с одним или более из идентифицированной потоковой текучей среды, класса текучих сред, элемент которого представляет собой потоковая текучая среда, и показателя энергосодержания, который должен использоваться для конкретного варианта применения.

Этап 406 логически выводит, посредством модуля 204 логического вывода, логически выведенное энергосодержание потоковой текучей среды в газообразном состоянии на основе измерений потоковой текучей среды в жидком состоянии. Логический вывод может использовать логически выводимую взаимосвязь, например, предварительно сохраненную и/или предварительно определенную взаимосвязь. Логически выводимая взаимосвязь может быть основана на одной или более взаимосвязей, показанных в уравнениях (2)-(19). Модуль 204 логического вывода может использовать любую из характеристик модуля 204 логического вывода, изученных в этом подробном описании, с тем чтобы выполнять логический вывод этапа 406. Этап 406 может представлять собой вариант осуществления этапа 302 и/или способа 300.

Этап 408 необязательно представляет собой логический вывод, посредством модуля 204 логического вывода, логически выведенного расхода энергосодержания. Аналогично массовому или объемному расходу, расход энергосодержания может определяться посредством определения энергосодержания с основой (причем основа типично представляет собой одно или более из массы или объема) и его применения к расходу в основе. Например, если основа представляет собой массу, может логически выводиться энергосодержание, которое основано на единице массы, и это логически выведенное энергосодержание на единицу массы может применяться к измеренному массовому расходу, чтобы давать в результате логически выведенный расход энергосодержания.

В варианте осуществления, каждый из этапов способа, показанных на фиг. 4, представляет собой различный этап. В другом варианте осуществления, хотя проиллюстрированы в качестве различных этапов на фиг. 4, этапы 402-408 могут не представлять собой различные этапы. В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 4, может не иметь все вышеуказанные этапы и/или может иметь другие этапы, помимо или вместо этапов, упомянутых выше. Этапы способа, показанные на фиг. 4, могут выполняться в другом порядке. Поднаборы этапов, упомянутых выше в качестве части способа, показанного на фиг. 4, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этапы способа 400 могут повторяться в любой комбинации и порядке любое число раз, например, непрерывно циклично выполняться для того, чтобы предоставлять живые или непрерывные логически выведенные значения энергосодержания при линейных условиях.

Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа варианта осуществления способа 500 для логического вывода энергосодержания. Система 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерная система 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые или неявно используемые в способе 500, могут представлять собой систему 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерную систему 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые в способе 500, как раскрыто на фиг. 1 и 2, хотя любая подходящая система 100, датчик 102 вибраций, необязательный датчик 106 скорости звука, необязательный дополнительный датчик 199 вибраций, компьютерная система 200, модуль 202 анализа, модуль 204 логического вывода и модуль 206 измерений, упоминаемые или неявно используемые в способе 500, могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления. Предполагаются все способы для выполнения этих этапов, раскрытых в этом подробном описании, включающие в себя все характеристики системы 100.

Этап 502 принимает, посредством модуля 202 анализа, измеренные значения релевантных входных параметров. В варианте осуществления, релевантные входные параметры могут представлять собой одно или более из плотности, вязкости, температуры, давления, энергосодержания (возможно, текучей среды в газообразном состоянии) и скорости звука. В варианте осуществления, модуль 204 логического вывода может сохраняться в датчике 102 вибраций. Датчик 102 вибраций может использовать собственный модуль 206 измерений, чтобы измерять величины, например, одно или более из плотности, вязкости и температуры потоковой текучей среды. Датчик 102 вибраций может принимать измеренную скорость звука из необязательного датчика 106 скорости звука, если вариант осуществления логически выводимой взаимосвязи предписывает использование величины скорости звука.

Этап 504 принимает или определяет, посредством модуля 202 анализа, структуру логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии и принимаемыми измерениями потоковой текучей среды в жидком состоянии. Модуль 202 анализа может сохранять предоставляемую пользователем предпочитаемую структуру для логически выводимой взаимосвязи, или модуль 202 анализа может оптимизировать и определять наилучшую структуру для логически выводимой взаимосвязи посредством опробования множества различных структур логически выводимых взаимосвязей и определения того, какая из них является наилучшей, на основе сравнения результатов (возможно, посредством проведения этого способа многократно с различными потоковыми текучими средами для определения оптимальной структуры взаимосвязей, конкретных для потоковой текучей среды или класса текучей среды, которой потоковая текучая среда является элементом). Примерные структуры логически выводимой взаимосвязи показаны в уравнениях (2)-(19).

Этап 506 определяет, посредством модуля 202 анализа, из принимаемых измерений и принимаемой или определенной структуры, элементы взаимосвязи. Эти элементы взаимосвязи могут включать в себя коэффициенты и константы в виде коэффициентов взаимосвязей, выражаемых посредством взаимосвязей, представленных посредством одного или более уравнений (2)-(19). Эти элементы взаимосвязи могут быть конкретными для потоковой текучей среды или для класса текучих сред, элемент которого представляет собой потоковая текучая среда либо к которому иным образом относится потоковая текучая среда. Этап 506 может представлять собой суть определения логически выводимой взаимосвязи. Определенная логически выводимая взаимосвязь может отличаться посредством структуры и элементов взаимосвязи, возможно, для данной текучей среды. Этап 506 может использовать регрессию или другую технологию анализа, проводимого для структуры, в которую вводятся измеренные значения. Анализ может использоваться для того, чтобы определять элементы взаимосвязи, которые лучше всего обеспечивают возможность логически выводимой взаимосвязи, имеющей выбранную структуру, с использованием измеренных значений вводов, чтобы обеспечивать схождение вывода логически выведенного энергосодержания посредством логически выводимой взаимосвязи с измеренным энергосодержанием текучей среды в газообразном состоянии, которое соответствует фактическому вводу измеренных значений. Посредством схождения измеренного энергосодержания текучей среды в газообразном состоянии с логически выведенным энергосодержанием, сформированным посредством логически выводимой взаимосвязи на основе измерений, проведенных для текучей среды в жидком состоянии, могут определяться элементы взаимосвязи, которые могут использоваться в последующих логических выводах энергосодержания.

Этап 508 представляет собой необязательное ассоциирование, посредством модуля 202 анализа, определенных элементов взаимосвязи и/или структуры с потоковой текучей средой. Дополнительные ассоциирования могут включаться, например, ассоциирования со взаимосвязями для используемого показателя энергосодержания. Ассоциирования могут сохраняться в компьютерной системе 200 таким образом, что элементы взаимосвязи и/или структура ассоциированы с одним или более из потоковой текучей среды, класса текучих сред, элемент которого представляет собой потоковая текучая среда либо к которому относится потоковая текучая среда, и/или конкретного используемого показателя энергосодержания. Данные, представляющие одно или более из элементов взаимосвязи и структуры, могут сохраняться и/или ассоциироваться с данными, идентифицирующими одно или более из потоковой текучей среды, ассоциированного класса текучих сред или используемого энергетического показателя. Ассоциирование может сохраняться в запоминающем устройстве 220.

Этап 510 представляет собой необязательную передачу, посредством модуля 202 анализа, данных, представляющих одно или более из структуры, элементов взаимосвязи и ассоциирований, в другую компьютерную систему 200. Другая компьютерная система 200 может представляет собой компьютерную систему, которая не имеет модуля 202 анализа. Другая компьютерная система 200 может представляет собой электронные схемы 110 измерителя датчика 102 вибраций. Другая компьютерная система 200 может использовать эти данные в качестве предварительно определенных и/или предварительно сохраненных данных, чтобы осуществлять логические выводы энергосодержания потоковой текучей среды, возможно, даже их живые логические выводы.

В варианте осуществления, каждый из этапов способа, показанных на фиг. 5, представляет собой различный этап. В другом варианте осуществления, хотя проиллюстрированы в качестве различных этапов на фиг. 5, этапы 502-510 могут не представлять собой различные этапы. В других вариантах осуществления, способ, показанный на фиг. 5, может не иметь все вышеуказанные этапы и/или может иметь другие этапы, помимо или вместо этапов, упомянутых выше. Этапы способа, показанные на фиг. 5, могут выполняться в другом порядке. Поднаборы этапов, упомянутых выше в качестве части способа, показанного на фиг. 5, могут использоваться для того, чтобы формировать собственный способ. Этапы способа 500 могут повторяться в любой комбинации и порядке любое число раз, например, непрерывно циклично выполняться для того, чтобы предоставлять живые или непрерывные логически выведенные значения энергосодержания при линейных условиях.

Графики

Фиг. 6-10 показывают графики, поясняющие варианты осуществления логически выводимых взаимосвязей для логических выводов энергосодержания, приведенных в описании изобретения. Эти графики демонстрируют эффективность логического вывода энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии на основе измерений потоковой текучей среды в жидком состоянии.

Природные газовые смеси типично преимущественно состоят из метана с меньшими релевантными величинами одного или более из этана и пропана. Другие нефтяные вещества, такие как углеводороды высшего порядка и другие вещества, могут присутствовать в меньшей степени. Природный газ типично состоит из метана от 80% до 99%, с диапазонами содержания этана, варьирующимися от 1% до 14%. Поскольку составы имеют эти относительно согласованные взаимосвязи, логически выводимые взаимосвязи могут быть основаны на измерениях, которые проводятся в жидкой фазе.

Температура и плотность для базовых алканов в жидком состоянии могут иметь фактически линейную взаимосвязь. Взаимосвязь между вязкостью и температурой и базовыми алканами может иметь более квадратический характер. Логически выводимая взаимосвязь может использовать эти корреляции для того, чтобы логически выводить энергосодержание потоковой текучей среды с использованием измерений потоковой текучей среды, которые лучше ассоциированы с относительным составом потоковой текучей среды, чем непосредственно извлеченные тепловые свойства каждого компонента. Для всех графиков, коэффициенты логически выводимых взаимосвязей предположительно имеют температурную зависимость второго порядка, как показано в уравнении (19). Следует принимать во внимание, что несмотря на варианты осуществления с использованием температурной зависимости второго порядка, предполагаются варианты осуществления, в которых коэффициенты являются постоянными значениями или имеют температурные зависимости различных порядков. Рассматриваются варианты осуществления, в которых коэффициенты также являются зависимыми от давления; тем не менее, эффекты давления могут быть небольшими вследствие проведения измерений для жидкости, которая с большой вероятностью является практически сжимаемой.

Фиг. 6 показывает график 600 соответствия между измеренными значениями индекса Воббе и логически выведенными значениями индекса Воббе, логически выведенными из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи. График 600 имеет множество точек 602 данных, представляющих относительные значения логически выведенного и измеренного индекса Воббе, линию 604 тренда, абсциссу 610, представляющую измеренный индекс Воббе потоковой текучей среды, и ординату 620, представляющую логически выведенный индекс Воббе потоковой текучей среды, логически выведенный с использованием логически выводимой взаимосвязи.

Вариант осуществления логически выводимой взаимосвязи представляет собой разновидность уравнения (17), причем логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения (24):

(24)

В уравнении (24), WI_Gas является индексом Воббе потоковой текучей среды в газообразном состоянии, значения K (т.е. K₁(T), K₂(T), K₅(T), K₄(T), K₆(T)) являются коэффициентами (температурно-зависимыми в этом варианте осуществления), ρ_liquid является плотностью потоковой текучей среды в жидком состоянии, и η_liquid является вязкостью потоковой текучей среды в жидком состоянии. Здесь можно видеть, что соответствие является превосходным с коэффициентом определения (значением R²) в 0,996.

Фиг. 7 показывает график 700 соответствия между измеренными метановыми числами и логически выведенными метановыми числами, логически выведенными из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи. График 700 имеет множество точек 702 данных, представляющих относительные значения логически выведенного и измеренного метанового числа, линию 704 тренда, абсциссу 710, представляющую измеренное метановое число потоковой текучей среды, и ординату 720, представляющую логически выведенное метановое число потоковой текучей среды, логически выведенное с использованием логически выводимой взаимосвязи.

Вариант осуществления логически выводимой взаимосвязи представляет собой разновидность уравнения (17), причем логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения (25):

(25)

В уравнении (25), MN_Gas является метановым числом потоковой текучей среды в газообразном состоянии, значения K (т.е. K₁(T), K₂(T), K₅(T), K₄(T), K₆(T)) являются коэффициентами (температурно-зависимыми в этом варианте осуществления), ρ_liquid является плотностью потоковой текучей среды в жидком состоянии, и η_liquid является вязкостью потоковой текучей среды в жидком состоянии. Здесь можно видеть, что соответствие является превосходным с коэффициентом определения (значением R²) в 0,994.

Фиг. 8 показывает график 800 соответствия между измеренным нижним пределом воспламеняемости и логически выведенным нижним пределом воспламеняемости, логически выведенным из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи. График 800 имеет множество точек 802 данных, представляющих относительные значения логически выведенного и измеренного нижнего предела воспламеняемости, линию 804 тренда, абсциссу 810, представляющую измеренный нижний предел воспламеняемости потоковой текучей среды, и ординату 820, представляющую логически выведенный нижний предел воспламеняемости потоковой текучей среды, логически выведенный с использованием логически выводимой взаимосвязи.

Вариант осуществления логически выводимой взаимосвязи представляет собой разновидность уравнения (17), причем логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения (26):

(26)

В уравнении (26), LFL_Gas является нижним пределом воспламеняемости потоковой текучей среды в газообразном состоянии, значения K (т.е. K₁(T), K₂(T), K₅(T), K₄(T), K₆(T)) являются коэффициентами (температурно-зависимыми в этом варианте осуществления), ρ_liquid является плотностью потоковой текучей среды в жидком состоянии, и η_liquid является вязкостью потоковой текучей среды в жидком состоянии. Здесь можно видеть, что соответствие является превосходным с коэффициентом определения (значением R²) в 0,978.

Фиг. 9 показывает график 900 соответствия между измеренной высшей теплотворностью и логически выведенной высшей теплотворностью, логически выведенной из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи. График 900 имеет множество точек 902 данных, представляющих относительные значения логически выведенной и измеренной высшей теплотворности, линию 904 тренда, абсциссу 910, представляющую измеренную высшую теплотворность потоковой текучей среды, и ординату 920, представляющую логически выведенную высшую теплотворность потоковой текучей среды, логически выведенную с использованием логически выводимой взаимосвязи.

Вариант осуществления логически выводимой взаимосвязи представляет собой разновидность уравнения (17), причем логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения (27):

(27)

В уравнении (27), GNV_Gas является высшей теплотворностью потоковой текучей среды в газообразном состоянии, значения K (т.е. K₁(T), K₂(T), K₅(T), K₄(T), K₆(T)) являются коэффициентами (температурно-зависимыми в этом варианте осуществления), ρ_liquid является плотностью потоковой текучей среды в жидком состоянии, и η_liquid является вязкостью потоковой текучей среды в жидком состоянии. Здесь можно видеть, что соответствие является превосходным с коэффициентом определения (значением R²) в 0,997.

Фиг. 10 показывает график 1000 соответствия между измеренной низшей теплотворностью и логически выведенной низшей теплотворностью, логически выведенной из варианта осуществления логически выводимой взаимосвязи. График 1000 имеет множество точек 1002 данных, представляющих относительные значения логически выведенной и измеренной низшей теплотворности, линию 1004 тренда, абсциссу 1010, представляющую измеренную низшую теплотворность потоковой текучей среды, и ординату 1020, представляющую логически выведенную низшую теплотворность потоковой текучей среды, логически выведенную с использованием логически выводимой взаимосвязи.

Вариант осуществления логически выводимой взаимосвязи представляет собой разновидность уравнения (17), причем логически выводимая взаимосвязь представляется посредством уравнения (28):

(28)

В уравнении (28), NHV_Gas является низшей теплотворностью потоковой текучей среды в газообразном состоянии, значения K (т.е. K₁(T), K₂(T), K₅(T), K₄(T), K₆(T)) являются коэффициентами (температурно-зависимыми в этом варианте осуществления), ρ_liquid является плотностью потоковой текучей среды в жидком состоянии, и η_liquid является вязкостью потоковой текучей среды в жидком состоянии. Здесь можно видеть, что соответствие является превосходным с коэффициентом определения (значением R²) в 0,997.

Подробные описания вышеописанных вариантов осуществления не представляют собой полные описания всех вариантов осуществления, предполагаемых авторами изобретения как находящиеся в пределах объема настоящего описания. Фактически, специалисты в данной области техники должны признавать, что определенные элементы вышеописанных вариантов осуществления могут комбинироваться или исключаться различными способами, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в пределы объема и идей настоящего описания. Специалистам в данной области техники также должно быть очевидным, что вышеописанные варианты осуществления могут комбинироваться полностью или частично, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления в пределах объема и идей настоящего описания. Когда конкретные числа, представляющие значения параметров, указываются, диапазоны между всеми этими числами, а также диапазоны выше и диапазоны ниже этих чисел предполагаются и раскрываются.

Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления описываются в данном документе в качестве иллюстрации, различные эквивалентные модификации являются возможными в пределах объема настоящего описания, как должны признавать специалисты в данной области техники. Идеи, предусмотренные в данном документе могут применяться к другим способам и оборудованию для логического вывода теплотворной способности текучей среды в газообразном состоянии из измерений, проведенных для текучей среды в жидком состоянии, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на прилагаемых чертежах. Соответственно, объем вариантов осуществления, описанный выше, должен определяться из прилагаемой формулы изобретения.

Раскрываются способ и система определения энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии. Способ определения энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии, содержащий этап, на котором логически выводят, посредством модуля (204) логического вывода, энергосодержание потоковой текучей среды в газообразном состоянии из логически выводимой взаимосвязи между энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии, по меньшей мере, с одним измерением, проведенным для потоковой текучей среды в жидком состоянии, причем по меньшей мере одно измерение содержит измеренную плотность и энергосодержание представляет собой энергию текучей среды при сгорании. Способ осуществляют посредством компьютерной системы (200), имеющей процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем запоминающее устройство (220) имеет модуль (204) логического вывода. Технический результат – возможность точного определения энергосодержания среды в газообразном состоянии в режиме онлайн. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ определения энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии посредством компьютерной системы (200), имеющей процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем запоминающее устройство (220) имеет модуль (204) логического вывода, при этом способ содержит этап, на котором логически выводят, посредством модуля (204) логического вывода, энергосодержание потоковой текучей среды в газообразном состоянии из логически выводимой взаимосвязи между энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии, по меньшей мере, с одним измерением, проведенным для потоковой текучей среды в жидком состоянии, причем, по меньшей мере, одно измерение содержит измеренную плотность и энергосодержание представляет собой энергию текучей среды при сгорании.

2. Способ по п. 1, в котором, по меньшей мере, одно измерение дополнительно содержит одно или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука.

3. Способ по пп. 1, 2, в котором логически выводимая взаимосвязь представляет собой сумму членов, при этом каждый член имеет одно или более из одного, по меньшей мере, из одного измерения и одного значения высшего порядка одного, по меньшей мере, из одного измерения.

4. Способ по п. 3, в котором каждый член имеет коэффициент, который соответствует члену.

5. Способ по п. 4, в котором каждый коэффициент является температурно-зависимым, при этом температурная зависимость каждого коэффициента имеет, по меньшей мере, одну конкретную для члена константу в виде коэффициента.

6. Способ, по п. 5, в котором взаимосвязь имеет, по меньшей мере, пять членов, причем, по меньшей мере, пять членов содержат:

- член сдвига;

- член измеренной плотности, имеющий измеренную плотность;

- член плотности высшего порядка, имеющий значение высшего порядка измеренной плотности;

- по меньшей мере, один из члена измеренной вязкости и члена скорости звука, соответственно, имеющий одно или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука; и

- по меньшей мере, один из члена вязкости высшего порядка или члена скорости звука высшего порядка, соответственно, имеющий одно или более из значения высшего порядка одного или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука.

7. Способ по пп. 1-6, в котором энергосодержание также представляет собой одно из метанового числа, нижнего предела воспламеняемости, индекса Воббе, высшей теплотворности и низшей теплотворности, и потоковая текучая среда представляет собой природную газовую смесь.

8. Способ по пп. 1-7, в котором компьютерная система (200) представляет собой электронные схемы (110) измерителя датчика (102) вибраций, содержащего кориолисов расходомер, вилочный плотномер, вилочный вискозиметр, причем датчик (102) вибраций измеряет плотность.

9. Оборудование для определения энергосодержания потоковой текучей среды в газообразном состоянии, причем оборудование имеет компьютерную систему (200), причем компьютерная система (200) имеет процессор (210) и запоминающее устройство (220), причем запоминающее устройство (220) имеет модуль (204) логического вывода, причем модуль (204) логического вывода выполнен с возможностью логически выводить энергосодержание потоковой текучей среды в газообразном состоянии из логически выводимой взаимосвязи между логически выведенным энергосодержанием потоковой текучей среды в газообразном состоянии, по меньшей мере, с одним измерением, проведенным для потоковой текучей среды в жидком состоянии, причем, по меньшей мере, одно измерение содержит измеренную плотность и энергосодержание представляет собой энергию текучей среды при сгорании.

10. Оборудование по п. 9, в котором, по меньшей мере, одно измерение дополнительно содержит одно или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука.

11. Оборудование по пп. 9, 10, в котором логически выводимая взаимосвязь представляет собой сумму членов, при этом каждый член имеет одно или более из одного, по меньшей мере, из одного измерения и одного значения высшего порядка одного, по меньшей мере, из одного измерения, причем каждый член имеет коэффициент, который соответствует члену.

12. Оборудование по п. 11, в котором каждый коэффициент является температурно-зависимым, при этом температурная зависимость каждого коэффициента имеет, по меньшей мере, одну конкретную для члена константу в виде коэффициента.

13. Оборудование по п. 12, в котором взаимосвязь имеет, по меньшей мере, пять членов, причем, по меньшей мере, пять членов содержат:

- член сдвига;

- член измеренной плотности, имеющий измеренную плотность;

- член плотности высшего порядка, имеющий значение высшего порядка измеренной плотности;

- по меньшей мере, один из члена измеренной вязкости и члена скорости звука, соответственно, имеющий одно или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука; и

- по меньшей мере, один из члена вязкости высшего порядка или члена скорости звука высшего порядка, соответственно, имеющий одно или более из значения высшего порядка одного или более из измеренной вязкости и измеренной скорости звука.

14. Оборудование по пп. 9-13, в котором энергосодержание дополнительно также представляет собой одно из метанового числа, нижнего предела воспламеняемости, индекса Воббе, высшей теплотворности и низшей теплотворности, и потоковая текучая среда представляет собой природную газовую смесь.

15. Оборудование по пп. 9-14, при этом оборудование представляет собой датчик (102) вибраций, кориолисов расходомер, вилочный плотномер, вилочный вискозиметр, при этом компьютерная система (200) представляет собой электронные схемы (110) измерителя вибрационного датчика расхода (102), причем датчик (102) вибраций измеряет плотность.