DE01918944T1 - Korrektur für eine zweiphasenströmung in einem digitalen durchflussmesser - Google Patents

Korrektur für eine zweiphasenströmung in einem digitalen durchflussmesser Download PDF

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Abstract

Durchflußmeßgerät mit:
einem in Schwingung zu versetzenden Kanal,
einem Treiber, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, eine Bewegung zu dem Kanal zu übertragen,
einem Sensor, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, die Bewegung des Kanals aufzunehmen und ein Sensorsignal zu erzeugen, und
einem Steuergerät, das verbunden ist, das Sensorsignal zu empfangen, wobei das Steuergerät betriebsbereit ist,
eine unbearbeitete bzw. grobe Massenflußmessung von dem Sensorsignal zu erzeugen,
einen einphasigen Fließ- bzw. Strömungszustand zu erfassen und die grobe Massenflußmessung unter Verwendung eines ersten Prozesses während des einphasigen Fließzustands durchzuführen, um eine erste Massenflußmessung zu erzeugen, und
einen zweiphasigen Fließzustand zu erfassen und die grobe Massenflußmessung unter Verwendung eines zweiten Prozesses während des zweiphasigen Fließzustands zu korrigieren, um eine zweite Massenflußmessung zu erzeugen.

Claims (55)

  1. Durchflußmeßgerät mit: einem in Schwingung zu versetzenden Kanal, einem Treiber, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, eine Bewegung zu dem Kanal zu übertragen, einem Sensor, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, die Bewegung des Kanals aufzunehmen und ein Sensorsignal zu erzeugen, und einem Steuergerät, das verbunden ist, das Sensorsignal zu empfangen, wobei das Steuergerät betriebsbereit ist, eine unbearbeitete bzw. grobe Massenflußmessung von dem Sensorsignal zu erzeugen, einen einphasigen Fließ- bzw. Strömungszustand zu erfassen und die grobe Massenflußmessung unter Verwendung eines ersten Prozesses während des einphasigen Fließzustands durchzuführen, um eine erste Massenflußmessung zu erzeugen, und einen zweiphasigen Fließzustand zu erfassen und die grobe Massenflußmessung unter Verwendung eines zweiten Prozesses während des zweiphasigen Fließzustands zu korrigieren, um eine zweite Massenflußmessung zu erzeugen.
  2. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem der zweite Prozesse einen Prozessor für ein neuronales Netzwerk umfaßt, um einen Massenflußfehler vorherzusehen und einen Fehlerkorrekturfaktor zu berechnen, der verwendet wird, um die zweite Massenflußmessung zu erzeugen.
  3. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 2, bei dem der Prozessor für ein neuronales Netzwerk zumindest einen Eingabeparameter empfängt und einen Satz von vorbestimmten Koeffizienten auf den Eingabeparameter anwendet.
  4. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 2, bei dem der Prozessor für ein neuronales Netzwerk ein mehrschichtiger Perceptron-Prozessor für ein neuronales Netzwerk ist, der weiterhin aufweist: eine Eingabeschicht zum Empfangen von Eingabeparametern, eine verborgene Schicht mit Verarbeitungsknoten zum Anwenden des Satzes von vorgegebenen Koeffizienten auf die Eingabeparameter, und eine Ausgabeschicht, die einen Ausgabeparameter erzeugt.
  5. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 4, bei dem die Eingabeparameter einen Temperaturparameter, einen Dämpfungsparameter, einen Dichteparameter und einen Parameter für eine scheinbare Flußrate bzw. Fließgeschwindigkeit umfassen.
  6. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 4, das weiterhin ein Trainingmodul aufweist, das mit dem Prozessor für ein neuronales Netzwerk verbunden ist, um einen aktualisierten Satz von Koeffizienten zu berechnen, wenn dieser mit Trainingsdaten versorgt ist.
  7. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 2, bei dem der Prozessor für ein neuronales Netzwerk ein Funktionsnetzwerk einer radialen Basis ist.
  8. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem der zweite Prozeß einen Prozessor aufweist, um einen Parameter für einen Dichteabfall zu analysieren, einen Massenflußfehler vorherzusehen und einen Fehlerkorrekturfaktor zu berechnen, der verwendet wird, um die zweite Massenflußmessung zu erzeugen.
  9. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 8, bei dem der Prozessor eine Bubble-Modell-Routine durchführt, um den Parameter für einen Dichteabfall zu analysieren.
  10. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem die erste Massenflußmessung eine validierte Massenflußmessung ist mit der groben Massenflußmessung und einem Unbestimmtheitsparameter, der durch das Steuergerät berechnet ist.
  11. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem die zweite Massenflußmessung eine validierte Massenflußmessung ist mit einer korrigierten Massenflußmessung, die aus der groben Massenflußmessung erzeugt wird, und einem Unbestimmtheitsparameter, der durch das Steuergerät berechnet ist.
  12. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem das Steuergerät einen Meßstatusparameter erzeugt, der mit der ersten Massenflußmessung in Zusammenhang steht.
  13. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem das Steuergerät einen Meßstatusparameter erzeugt, der mit der zweiten Massenflußmessung in Zusammenhang steht.
  14. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, das weiterhin einen Speicher zum Speichern von Sensorsignaldaten umfaßt, die aus dem Sensorsignal erzeugt werden, wobei das Steuergerät die gespeicherten Sensorsignaldaten verwendet.
  15. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 14, bei dem das Steuergerät ein Modul, das Sensorparameter verarbeitet, aufweist, um die Sensorsignaldaten zu analysieren und Sensorsignalparameter zu erzeugen.
  16. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 15, das weiterhin eine Zustandsmaschine aufweist, die die grobe Massenflußmessung und die Sensorsignalparameter empfängt und den einphasigen Fließzustand und den zweiphasigen Fließzustand erfaßt.
  17. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 15, bei dem das Steuergerät weiterhin einen Ausgabesignalgenerator aufweist, wobei der Ausgabesignalgenerator betriebsbereit ist, die Sensorsignalparameter von dem Modul zu empfangen, das Sensorparameter verarbeitet, und ein Antriebssignal für den Treiber basierend auf den Sensorsignalparametern zu erzeugen.
  18. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem das Steuergerät weiterhin Schaltungen aufweist, um ein Antriebssignal basierend auf dem Sensorsignal zu erzeugen.
  19. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 18, bei dem das Antriebssignal ein digitales Antriebssignal zum Betätigen des Treibers ist.
  20. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 18, bei dem das Antriebssignal ein analoges Antriebssignal zum Betreiben des Treibers ist.
  21. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 18, das weiterhin einen zweiten Sensor aufweist, der mit dem Kanal verbunden ist, wobei der zweite Sensor betriebsbereit ist, die Bewegung des Kanals aufzunehmen und ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, wobei das Steuergerät verbunden ist, um das zweite Sensorsignal zu empfangen und das Antriebssignal basierend auf dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal unter Verwendung einer digitalen Signalverarbeitung zu erzeugen, und eine Messung einer Größe eines Materialflusses durch den Kanal basierend auf dem ersten und dem zweiten Sensorsignal zu erzeugen.
  22. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 21, das weiterhin einen zweiten Treiber aufweist, wobei das Steuergerät unterschiedliche Antriebssignale für die beiden Treiber erzeugt.
  23. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 21, bei dem das Steuergerät die Messung der Größe durch: Abschätzen einer Frequenz des ersten Sensorsignals, Berechnen einer Phasendifferenz unter Verwendung des ersten Sensorsignals, und Erzeugen der Messung unter Verwendung der berechneten Phasendifferenz, erzeugt.
  24. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 23, bei dem das Steuergerät Amplitudendifferenzen in den Sensorsignal durch Einstellen der Amplitude eines der Sensorsignale kompensiert bzw. ausgleicht.
  25. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 23, bei dem das Steuergerät eine Frequenz, Amplitude und Phasenversetzungen für jedes Sensorsignal berechnet und die Phasenversetzungen zu einem Durchschnitt der Frequenzen der Sensorsignale skaliert.
  26. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 23, bei dem das Steuergerät die Phasendifferenz unter Verwendung mehrerer Ansätze berechnet und ein Ergebnis eines der Ansätze als die berechnete basisbezogene Differenz auswählt.
  27. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 21, bei dem das Steuergerät die Sensorsignale kombiniert, um ein kombiniertes Signal zu erzeugen und das Antriebssignal basierend auf dem kombinierten Signal zu erzeugen.
  28. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 27, bei dem das Steuergerät das Antriebssignal durch Anwenden einer Verstärkung auf das kombinierte Signal erzeugt.
  29. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 28, bei dem das Steuergerät das Antriebssignal durch Anwenden einer großen Verstärkung auf das kombinierte Signal erzeugt, um eine Bewegung des Kanals auszulösen, und ein periodisches Signal mit einer Phase und einer Frequenz basierend auf einer Phase und einer Frequenz eines Sensorsignals als das Antriebssignal erzeugt, nachdem die Bewegung ausgelöst wurde.
  30. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, das weiterhin einen zweiten Sensor aufweist, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, die Bewegung des Kanals aufzunehmen, wobei das Steuergerät aufweist: einen ersten Signalprozessor, um die Messung zu erzeugen, einen ersten Analog-Digital-Wandler, der zwischen dem ersten Sensor und dem ersten Signalprozessor verbunden ist, um ein erstes digitales Sensorsignal für den ersten Signalprozessor bereitzustellen, und einen zweiten Analog-Digital-Wandler, der zwischen dem zweiten Sensor und dem ersten Signalprozessor verbunden ist, um ein zweites digitales Sensorsignal für das Steuergerät bereitzustellen.
  31. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 30, bei dem der erste Signalprozessor die digitalen Sensorsignale kombiniert, um ein kombiniertes Signal zu erzeugen, und ein Verstärkungssignal basierend auf dem ersten und dem zweiten digitalen Sensorsignal erzeugt, und das Steuergerät weiterhin einen multiplizierenden Digital-Analog-Wandler aufweist, der verbunden ist, um das kombinierte Signal und das Verstärkungssignal von dem ersten Signalprozessor zu empfangen, um das Antriebssignal als ein Produkt des kombinierten Signals und des Verstärkungssignals zu erzeugen.
  32. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, das weiterhin Schaltungen zum Messen eines Stroms, der dem Treiber zur Verfügung gestellt ist, aufweist.
  33. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem das Steuergerät eine Frequenz des Sensorsignals durch Erfassen von Nulldurchgängen des Sensorsignals und Messen von Abtastungen zwischen Nulldurchgängen bestimmt.
  34. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, das weiterhin eine Verbindung aufweist, um ein System zu steuern, wobei das Steuergerät die Messung und Ergebnisse einer Unbestimmtheitsanalyse an das Steuersystem überträgt.
  35. Durchflußmeßgerät mit: einem in Schwingung zu versetzenden Kanal, einem Treiber, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, eine Bewegung zu dem Kanal zu übertragen, einem Sensor, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, die Bewegung des Kanals aufzunehmen und ein Sensorsignal zu erzeugen, und einem Steuergerät, das verbunden ist, um das Sensorsignal zu empfangen, wobei das Steuergerät betriebsbereit ist: einen einphasigen Fließzustand zu erfassen und das Sensorsignal unter Verwendung eines ersten Prozesses während des einphasigen Fließzustands zu verarbeiten, um eine validierte Massenflußmessung zu erzeugen, und einen zweiphasigen Fließzustand zu erfassen und das Sensorsignal unter Verwendung eines zweiten Prozesses während des zweiphasigen Fließzustands zu verarbeiten, um die validierte Massenflußmessung zu erzeugen.
  36. Digitales Durchflußmeßgerät mit: einem in Schwingung zu versetzenden Kanal, einem Treiber, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, eine Bewegung zu dem Kanal zu übertragen, einem Sensor, der mit dem Kanal verbunden und betriebsbereit ist, die Bewegung des Kanals aufzunehmen und ein Sensorsignal zu erzeugen, und einem Steuergerät, das verbunden ist, um das Sensorsignal zu empfangen und einen einphasigen Fließzustand und einen zweiphasigen Fließzustand zu erfassen, wobei das Steuergerät weiterhin aufweist: ein erstes verarbeitendes Modul, um das Sensorsignal während des einphasigen Fließzustands zu analysieren und eine erste Massenflußmessung zu erzeugen, ein zweites verarbeitendes Modul, um das Sensorsignal während des zweiphasigen Fließzustands zu analysieren und eine zweite Massenflußmessung zu erzeugen, wobei das zweite verarbeitende Modul einen Prozessor für ein neuronales Netzwerk aufweist, um einen Massenflußfehler vorherzusehen und einen Fehlerkorrekturfaktor zu berechnen, der verwendet wird, um die zweite Massenflußmessung zu erzeugen, und Ausgabeschaltungen, um ein Antriebssignal zu erzeugen, um den Treiber zu betätigen.
  37. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 36, bei dem der Prozessor für ein neuronales Netzwerk zumindest einen Eingabeparameter empfängt und einen Satz von vorgegebenen Koeffizienten auf den Eingabeparameter anwendet.
  38. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 37, bei dem der Eingabeparameter einen Satz von Eingabeparametern einschließlich eines Temperaturparameters, eines Dämpfungsparameters, eines Dichteparameters und eines Parameters einer scheinbaren Flußrate umfaßt.
  39. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 36, bei dem das Steuergerät weiterhin einen Speicher zum Speichern von Sensordaten umfaßt, die von dem Sensorsignal erzeugt wer den, wobei das Steuergerät die gespeicherten Sensorsignaldaten verwendet.
  40. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 39, bei dem das Steuergerät ein Modul zum Verarbeiten von Sensorparametern aufweist, um die Sensorsignaldaten zu analysieren und Sensorsignalparameter zu erzeugen.
  41. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 40, das weiterhin eine Zustandsmaschine aufweist, die Sensorsignalparameter empfängt und den einphasigen Fließzustand und den zweiphasigen Fließzustand erfaßt.
  42. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 40, bei dem die Ausgabeschaltungen betriebsbereit sind, um die Sensorsignalparameter von dem Modul zum Verarbeiten der Sensorparameter zu empfangen und das Antriebssignal basierend auf den Sensorsignalparametern zu erzeugen.
  43. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 36, bei dem das Steuergerät weiterhin einen Speicher zum Speichern von Treibersignaldaten umfaßt, die von dem Treiber erzeugt sind, wobei das Steuergerät die Treibersignaldaten verwendet.
  44. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 36, bei dem das Steuergerät weiterhin einen Speicher zum Speichern von Sensorsignaldaten aufweist, die aus dem Sensorsignal und den Treibersignaldaten erzeugt werden, die von dem Treiber erzeugt sind, wobei das Steuergerät die Sensorsignaldaten und die Treibersignaldaten verwendet.
  45. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 36, bei dem das Steuergerät einen Unbestimmtheitsparameter erzeugt, der mit entweder der ersten Massenflußmessung oder der zweiten Massenflußmessung in Zusammenhang steht.
  46. Digitales Durchflußmeßgerät nach Anspruch 45, bei dem das Steuergerät einen Meßstatusparameter erzeugt, der mit entweder der ersten Massenflußmessung oder der zweiten Massenflußmessung in Zusammenhang steht.
  47. Verfahren zum Erzeugen einer Messung einer Größe eines Materials, das durch einen Kanal fließt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Aufnehmen einer Bewegung des Kanals, Erzeugen basierend auf der aufgenommenen Bewegung einer Messung einer Größe eines Materials, das durch den Kanal fließt, Erfassen eines Fließzustands basierend auf der Messung der Größe, wenn der Fließzustand ein einphasiger Fließzustand ist, Anwenden eines ersten Analyseprozesses auf die Messung der Größe unter Verwendung einer digitalen Signalverarbeitung, um ein erstes Meßsignal zu erzeugen, wenn der Fließzustand ein zweiphasiger Fließzustand ist, Anwenden eines zweiten Analyseprozesses auf die Messung der Größe unter Verwendung eines Prozessors für ein neuronales Netzwerk, um einen Massenflußfehler basierend auf der Messung der Größe vorherzusehen, einen Fehlerkorrekturfaktor zu erzeugen, den Fehlerkorrekturfaktor auf die Messung der Größe anzuwenden, um ein zweites Meßsignal zu erzeugen, Erzeugen eines Antriebssignals, um eine Bewegung in dem Kanal basierend auf der Messung der Größe zu übertragen, und Übertragen einer Bewegung auf den Kanal unter Verwendung des Antriebssignals.
  48. Verfahren nach Anspruch 47, bei dem der Schritt des Erzeugens der Messung der Größe weiterhin den Schritt des Speicherns von Sensorsignaldaten in einem Speicher umfaßt.
  49. Verfahren nach Anspruch 48, das weiterhin die Schritte des Wiedererlangens der Sensorsignaldaten aus dem Speicher und des Berechnens von Sensorvariablen aus den Sensorsignaldaten umfaßt.
  50. Verfahren nach Anspruch 49, das weiterhin den Schritt des Berechnens einer Sensorvariablen-Statistik für die Sensorvariablen umfaßt.
  51. Verfahren nach Anspruch 50, bei dem die Variablenstatistik einen Mittelwert, eine Standardabweichung und eine Steigung bzw. einen Verlauf für jede der Sensorvariablen umfaßt.
  52. Verfahren nach Anspruch 47, das weiterhin den Schritt des Durchführens einer Unbestimmtheitsanalyse bei dem ersten Meßsignal und den Schritt des Erzeugens eines Unbestimmthieitsparameters umfaßt, der mit dem ersten Meßsignal in Zusammenhang steht, um ein validiertes Massenflußmeßsignal zu erzeugen.
  53. Verfahren nach Anspruch 52, das weiterhin den Schritt des Erzeugens eines Meßstatusparameters umfaßt, der mit dem validierten Meßsignal in Zusammenhang steht.
  54. Verfahren nach Anspruch 47, das weiterhin die Schritte des Durchführens einer Unbestimmtheitsanalyse bei dem zweiten Meßsignal und des Erzeugens eines Unbestimmtheitsparameters umfaßt, der mit dem zweiten Meßsignal in Zusammenhang steht, um ein validiertes Massenflußmeßsignal zu erzeugen.
  55. Verfahren nach Anspruch 54, das weiterhin den Schritt des Erzeugens eines Meßstatusparameters umfaßt, der mit dem validierten Meßsignal in Zusammenhang steht.
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