CN105698903A - 提供用于仪表校验结果的质量测量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提供用于仪表校验结果的质量测量的方法。一种用于评价质量流率测量结果的***包括流量计和诊断***。诊断***被构造成，执行诊断测试以用于检测可能损害流量计操作的流量计上的物理变化，输出诊断测试的结果，利用与过程状况有关的信息评价诊断测试的可靠性，以及输出对诊断测试的可靠性的指示。

Description

提供用于仪表校验结果的质量测量的方法
技术领域
本申请涉及一种流量计，更具体地涉及用于流量计仪表校验的***和方法。
背景技术
各种流量计被用于测量通过仪表的流体的流率。某些示例包括涡街流量计、磁性流量计、科里奥利流量计及其他流量计。
科里奥利流量计为用于测量流体的质量流率和密度的一种类型的流量计。在传统的科里奥利流量计中，当一个或多个驱动器使管道振动时，流体流过一个或多个管道(更广义地，为流管)。两个或多个传感器沿着流管的不同位置检测流管的运动。与流过振动的流管的流体的加速度相关联的力，产生传感器信号中的相位差。该相位差与通过流管的流体的质量流率相关。因此，质量流率的测量可根据传感器的相位差来获得。流管的谐振频率随着流管中流体的密度而变化。因此，科里奥利流量计也可通过追踪流管的谐振频率提供密度的测量。尽管这些基本的工作原理相当简单，许多复杂的控制和测量技术可被用于改进基本的测量技术以补偿各种因素，诸如温度变化、压力变化、多相流体流动效应以及影响科里奥利流量计工作的许多其他变量。例如，美国专利号6,311,136；6,505,519；6,950,760；7,059,199；7,614,312；7,660,681；7,617,055；和8,751,171，其内容通过引用合并于此，阐释了某些用于改进科里奥利流量计测量和操作的更先进的已知技术。
科里奥利流量计的测量精度部分地取决于仪表是否被适当地校准。典型地，校准数据用于将原始传感器信号转换成质量流量和密度测量结果。该校准数据例如可用于考虑流管的物理特性(例如，刚度，等等)。在某些应用中，流过科里奥利流量计的流体为侵蚀性的、磨蚀性的、腐蚀性的等等。这些流体和/或其他环境条件可使得流管由于磨损或其他破坏而变得损坏。然而，当流管的物理特性变化时，校准数据变得过时，且测量***可产生不准确的测量值。因此，科里奥利流量计上的正常磨损可使得性能恶化。最终，由于磨损的损坏可变的如此严重以使得流量计灾难性地失效。科里奥利流量计的灾难性失效可对使用它的工艺设施产生的实质的和高代价的损坏，尤其在这里它导致对环境释放侵蚀性的、腐蚀性的、有害的材料，或者很难清理。
为了避免灾难性故障并限制测量的不精确性，某些科里奥利流量计配备有仪表校验***。这些***监测流量计的校准精度以校验它是否产生可靠的测量结果。它们典型地输出当前测量结果是否准确的定性指示。例如，美国专利号5,926,096，其内容合并于此作为参考，提供关于可被用于科里奥利流量计的一种类型的仪表校验***的更多细节。其它仪表校验***也被用于科里奥利流量计。类似的仪表校验***被用于与涡街流量计、磁性流量计以及其他流量计相连接。
本发明的发明人在流量计校验***领域作出某些改进，其将在下面被详细描述。
发明内容
本发明的一方面为一种用于评价科里奥利质量流量计的方法，该科里奥利质量流量计具有流管、用于驱动流管的驱动器、一对用于感测流管不同位置的振动响应并提供代表振动响应的信号的传感器、以及构造成基于传感器信号之间的相位差确定流过流管的流体的质量流率的处理器。该方法包括执行诊断测试以用于检测可能损害科里奥利质量流量计操作的流管中的物理变化。诊断测试的结果被输出。利用与过程条件有关的信息来评估诊断测试的可靠性。诊断测试的可靠性指示被输出。
本发明的另一方面为一种用于评价质量流率测量的***。该***包括科里奥利流量计，其包括流管、用于驱动流管的驱动器、以及一对用于感测不同位置流管的振动响应并提供代表振动的传感器信号的传感器。该***具有诊断***，其被构造成执行诊断测试以用于检测可能损害科里奥利质量流量计操作的流管中的物理变化，且输出诊断测试结果。该诊断***还被构造成利用与过程条件相关的信息评价诊断测试的可靠性并输出对诊断测试可靠性的指示。
本发明的另一方面为一种用于评价流率测量的***。该***包括流量计和诊断***。该诊断***被配置成，执行诊断测试以用于检测可能损害流量计操作的流量计中的物理变化并输出诊断测试结果。该诊断***还被构造成利用与过程条件相关的信息评价诊断测试的可靠性并输出对诊断测试的可靠性的指示。
其他方面及特征部分是显而易见的，部分在下文中指出。
附图说明
图1为科里奥利流量计的一个实施例的立体图；
图2为一个分布式控制***实施例中的科里奥利流量计的示意图；
图3为另一个分布式控制***实施例中的科里奥利流量计的示意图；
图4为另一个分布式控制***实施例中的科里奥利流量计的示意图；
图5为阐释一个适于科里奥利流量计的仪表校验***的实施例的操作的流程图；
图6为阐释由仪表校验***进行的诊断测试的一个实施例的流程图；
图7A为阐释对称振动模式的科里奥利流量计的流管的一个实施例的示意顶视图；
图7B为阐释反对称的振动模式的图7A中的流管的示意顶视图；
图8为阐释由仪表校验***进行的诊断测试的另一个实施例的流程图；
图9为阐释由仪表校验***进行的诊断测试的另一个实施例的流程图；
图10为阐释由仪表校验***进行的诊断测试的另一个实施例的流程图；
图11为阐释由仪表校验***进行的另一诊断测试的另一个实施例的流程图。
在全部附图中，相应的参考标记指示相应的部件。
具体实施方式
参考图1和2，科里奥利流量计的实施例大体由参考标记10指示。在所阐释的实施例中，流量计10包括流管15，其包括一对管道18，20。流量计10在上游和下游法兰12处流体连通于管线(未示出)。流体穿过(串联的)管道18，20中的每一个流入流量计10的入口，并从流量计的出口输出。图1中的管道18，20中的每一个具有直线部分26，其与其他管道的直线部分设置在相同的平面。管道18，20还具有环形构造。其他构造的管道(例如，直线管构造、U形构造，等等)也是可能的。
如图1中所阐释的，流量计10具有一对驱动器46a，46b，其定位成驱动流管15的振荡，但是在本发明的范围内，仅仅利用单个驱动器来驱动流管的振荡是可能的。传感器48a，48b被定位于流管上的不同位置，以用于检测不同位置处流管的移动。例如，在图1中，传感器48a，48b被定位在环管18，20的直线部分26的相对端部。传感器48a，48b被构造成输出指示管道18，20的移动的信号。在图1中，传感器48a，48b被定位在管道18，20之间，并适于在各个传感器的位置处检测一个管道相对于另一个管道的移动。如图2中所阐释的，流量计10还包括定位成测量流管15中的流体的温度的温度传感器52，和定位成测量流管的温度的另一个温度传感器53。图2中的流量计10还包括压力传感器56，其定位成测量流管15内部的流体压力。尽管图2将温度传感器52，53和压力传感器56描述为流量计10的元件，可理解，流体温度传感器和压力传感器52，56可为单独的设备，并且可被安装成邻近于流量计的将流体传送到或者离开流量计的管线中。
参考图2，流量计10具有控制及测量***50，其接收来自于传感器48a，48b的信号。控制及测量***50适于包括处理器，其被构造成基于传感器信号48a，48b之间的相位差确定流过流管15的流体的质量流率。该处理器适于进一步被构造成确定流体的密度(例如，利用与流管15的谐振频率的相关性)。如在图2中所阐释的，控制及测量***50还接收来自于温度传感器52，53的信号。该处理器适于利用来自于温度传感器52和53的温度数据以及来自于压力传感器56的压力数据对质量流率测量结果和密度测量结果进行补偿。除了质量流率和流体密度之外，流量计10还适于被构造成利用从传感器48a，48b、温度传感器52及53、以及压力传感器56中的一个或多个所接收的信号来计算流管15中的流体的含气率和/或粘度。流量计10，且更具体地，控制及测量***50适于被构造成将测量结果(例如，质量流率、密度、和/或气体含气率的测量结果)发送给分布式控制***54，以用于控制受分布式控制***控制的过程或设备。
控制及测量***50还适于被构造成产生驱动信号，其被提供给驱动器46a，46b以驱动流管15的振动。例如，控制及测量***50适于基于来自于运动传感器48a，48b的信号确定适当的驱动信号。而且，流量计10被构造成在驱动流管15时在多个控制状态之间切换。例如，控制及测量***50适于在以下控制状态中工作：当从静止状态开始流管15的振动的第一控制状态，当在穿过流管的单相流体流动期间维持流管15的振荡时的第二状态，以及当控制及测量***50检测到流管15中的多相流的出现时(诸如液态流中的气化或气体流中的凝结时)的第三控制状态。在每个上述控制状态中，控制及测量***50可采用不同的算法来产生驱动信号，且驱动信号可具有不同的特性。上述列出的这些控制状态之外的或与其不同的其他控制状态也可被使用，而不脱离本发明的范围。
控制及测量***50适于被构造成接收和/或记录与驱动器46a，46b相关联的数据(例如，与施加到驱动器以维持流管15振荡的能量相关的数据)。控制及测量***50还适于被构造成接收来自于分布式控制***54的信息(例如，关于分布式控制***中的事件的数据，或者与连接到分布式控制***的设备相关联的数据)。如图2中所阐释的，控制及测量***50包括诊断***60以执行对流量计的诊断测试。除了在流量计上进行诊断测试之外，诊断***还适于评价诊断测试的可靠性。例如，当流量计被在或近期曾在不同控制状态之间切换时，诊断测试的可靠性可能是较不可靠的。同样的，当流量计工作在快速变化的状态下时，诊断测试可能是较不可靠的。尽管诊断***60为在图2中流量控制及测量***50的组件，要理解，诊断***60的部分或全部可包括分布式控制***54的处理器(例如，如在图3中所阐释的)。同样的，如在图4中所阐释的，诊断***60的一部分被包含在流量计控制及测量***50中，同时，诊断***的另一部分存在于分布式控制***54中。进一步地，诊断***可在流量计10和分布式控制***54外部的处理器(例如，手持现场单元，等等)上运行，而不脱离本发明的范围。
诊断***60被构造成执行用于评价科里奥利质量流量计10的方法。图5中阐释了这种方法的一个实施例，通常以500指示。在步骤502，诊断***60执行诊断测试以用于检测流管15中的物理变化，其可能损害科里奥利质量流量计10的操作。如下面所更详细讨论的，各种诊断测试可被用于检测具有损害流量计10的操作的风险的变化。例如，诊断测试可被设计成检测由流过流管15的流体所引起的磨损或其他物理效应。例如，当磨蚀性过程流体流过流管时，可引起流管内表面上的腐蚀。腐蚀削弱了流管并降低了它的刚度。流管15的刚度中的变化降低了流量计10的测量精度(例如，通过改变流量计的振动特性偏离用于流量计校准的流管的振动特性)，且削弱流管的结构代表了灾难性的失效风险。在其他应用中，流过流管的流体包含石蜡或能够沉积在流管15的内部表面上的其他成分。由于材料沉积在流管15上，它的振动特性可能改变，并由此测量精度可被降低。可能出现的另一个问题为流管15中的微观裂缝的形成(例如，由于疲劳)。因此，诊断***60适于被构造成进行能够检测流管15是否已发生一个或多个这些类型的变化的诊断测试。下面更详细描述了几个用于检测这些问题的适当技术，但是要理解，任何用于检测流管15中的物理变化的诊断测试可被使用，而不脱离本发明的范围。
在步骤504，诊断***60输出来自于步骤502中执行的诊断测试的结果。步骤504中输出的结果的形式可改变。例如，该结果适于在科里奥利流量计10的本地显示器上输出。可替换的或另外地，该结果可输出到分布式控制***54。其他的显示设备和***也可被用于输出该结果而不脱离本发明的范围。此外，步骤504中输出的结果的内容可改变。例如，该结果适于定性指示流管15是否已发生物理上变化以致流量计10的操作被损害，和/或定量报告步骤502的诊断测试中所使用的被测参数。本领域技术人员会理解，步骤504中输出的结果可包括附加的或不同的内容，而不脱离本发明的范围。
在步骤506，诊断***60评价步骤502中执行的诊断测试的可靠性。如下面将要更详细讨论的，诊断***60适于被构造成利用与可影响流量计10操作的过程状况相关的信息，评价诊断测试的可靠性。某些过程条件影响步骤502中所执行的诊断测试的可靠性。如在图2-4中所示出的，诊断***60从驱动器46a，46b、传感器48a，48b、温度传感器52及53，压力传感器56以及分布式控制***54中的一个或多个接收包含与过程条件有关的信息的数据。来自于附加的和/或不同的源的包含与过程条件有关的信息的数据，也可被提供给诊断***60，而不脱离本发明的范围。因此，步骤502中执行的诊断测试的可靠性在步骤506中利用诊断***可获得的与过程条件有关的信息来评价。在步骤508，诊断***输出对诊断测试可靠性的指示，其代表步骤506中执行的评价的结果。用户可采用评价的输出结果来确定是否需要采取校正行为。
图6中阐释了适当的诊断测试方法600的一个实施例。该诊断测试600基于监测流管15中的两个谐振频率的比率的变化。诊断测试600在步骤602开始，其中，诊断***60以第一振动模式驱动流管15。在步骤604，诊断***60感测流管15对第一振动模式的第一振动响应。在步骤606，诊断***60以第二振动模式驱动流管15，其不同于步骤602的第一振动模式。在步骤608，诊断***60感测流管15对第二振动模式的第二振动响应。诊断***60根据在步骤604和608中分别感测的频率响应，确定第一和第二振动模式的谐振频率。尽管其在图6中以单个步骤610的形式阐释，要理解，谐振频率可被在两个单独的步骤以及以各种不同的顺序处理。诊断***60随后计算第一振动响应的谐振频率与第二振动响应的谐振频率的比率。如果谐振频率的比率显著变化(例如，相对于上一次诊断测试或初始评估)，这可指示问题。
流管15在步骤602和606被驱动的特定振动模式可包括任何两个不同的振动模式，其促使流管在两个不同的谐振频率处振动。例如，如在图7A和7B中所示的，第一振动模式适于为流管15的对称振动模式，而第二振动模式适于为流管的反对称振动模式。控制及测量***50适于发送彼此同相的信号给驱动器46a，46b，以便以对称模式驱动流管15，以及发送彼此不同相的信号给驱动器，以便以反对称模式驱动流管。如图7A中所阐释的，在对称模式中，环管18，20的直线部分26同时在相对端部朝向彼此并随后远离彼此运动。如在图7B中所示的，在反对称振动模式中，流管的每个环管18，20的直线部分被驱动以围绕它的垂直平分线P旋转。当被以反对称振动模式驱动时，环管18，20的每一个中的直线部分26扫出领结的形状。应注意到，在图1中所阐释的实施例中，反对称模式为在流量计10的工作期间用于测量目的所采用的模式。因此，诊断测试600仅仅需要流量计10的正常工作中的简短中断，来以用于测试600的步骤606的对称模式驱动流管15。因此，所有其他步骤602，604，608，610及612可在流量计10的正常工作期间在后台运行。
流管15在对称和反对称振动模式具有不同的谐振频率。反对称与对称驱动模式之间的谐振频率的比率上的变化可指示流管15的物理特性已变化。同样的，任何其他第一与第二振动模式之间的谐振频率的比率上的变化，在特定条件下，可指示流管15的物理特性已变化。图1中所阐释的科里奥利流量计在流量计的正常工作期间采用反对称振动模式来获得测量结果，应注意到，其他的科里奥利流量计在流量计的正常工作期间采用对称振动模式来获得测量结果。图6中所阐释的诊断测试600大体是有用的，但是该结果可能是不可信的，特别是在特定条件下。
参考图8，用于监测流管15的物理特性中的变化的另一个适当的诊断测试800，监测来自于传感器的信号的频谱。在步骤802，诊断***60接收来自于传感器48a，48b的传感器信号。步骤802可包括接收来自于传感器48a及48b的信号中的一个或两个。而且，步骤802可包括直接接收来自于传感器48的信号，或接收已被以某种方式(例如，组合、通过抗混叠滤波器滤波，等等)预处理过的信号。在步骤804，来自于传感器48a，48b其中一个的至少一个信号被供给到带通滤波器，其过滤频率低于提供给驱动器46的驱动信号的频率的信号组分。信号的较高频噪声部分被传递到噪声水平检测器，其中，在步骤806，检测信号的频谱的噪声部分中的能量的量。适当地，诊断***60执行步骤802-806，同时流管15被以正常振动模式连续驱动以获得测量结果。在步骤808，诊断***60监测频谱的噪声部分中的能量的量随时间的变化。例如，在一个实施例中，诊断***60将所测得的频谱的噪声部分中的能量与预定的阈值相比较。当频谱的噪声部分中的能量的量超过阈值时，诊断***60适当地输出流管的物理特性已变化的指示。可替换地或另外地，在该方法800中，诊断***60将所测得的能量与先前测得的能量的量相比较。当频谱的噪声部分中的能量的量变化超过阈值量时，诊断***60被构造成输出流管15的物理特性已变化的指示。
参考图9，通过考虑流管15的衰减特性来执行适当的诊断测试900的另一个示例。在步骤902中，流管15被以振动模式驱动，其可为它的正常振动模式(例如，在进行质量流量和/或密度测量时用于维持流管振动的振动模式)或不同于它的正常操作模式的第二振动模式。在任意一种情形中，在步骤904，流管被以谐振频率驱动，直到驱动信号被中断，允许流管的振动衰减。在步骤906，诊断***60监测流管的振动衰减。基于衰减信号，流管的衰减特性可被随着时间监测。例如，衰减信号可适于用于测量流管15的机械Q值。在特定测试900期间测得的机械Q值可被与预定的阈值或先前的机械Q值测量结果相比较，以确定流管15的物理特性是否已变化。
图10中阐释了诊断测试1000的另一个适当示例。在该测试1000中，监测流管15的机械Q值而不用中断驱动信号。相反地，功率计被用于监测在流量计10的正常工作期间供给到驱动器46a，46b的能量。来自于功率计的能量测量结果被诊断***60用来确定流管15的物理特性是否已变化。在特定条件下，维持流管15的振动所需要能量的增加或减少指示流管的物理状况的变化。因此，通过监测供给到驱动器46a，46b的能量中的变化，可检测流管15的物理状况上的变化。在步骤1002，流管15被以它的正常振动模式驱动。在步骤1004，诊断***60测量被供给到驱动器46a，46b中的一个或两个的能量。能量的量可为能量的瞬时量，或者它可为能量的平均量(例如，在特定时间间隔上的多个瞬时量的平均)。在步骤1006中把该能量的量与阈值能量的量相比较，和/或与一个或多个先前测得的能量的量相比较，以评估流管15的物理状况是否已变化。
参考图11，在诊断测试1100的另一个实施例中，诊断***60计算流管15的刚度，以检测影响刚度的流管结构变化。例如，流管15的刚度适于通过监测它对多个并发振动输入(例如，添加到谐振频率驱动信号的非谐振频率声调)的响应来计算。然而，可另外或替换采用其他的计算及监测流管15刚度上变化的方法，而不脱离本发明的范围。如上所述，流管15典型地被以它的谐振频率驱动，以在流量计10的正常操作期间维持振动来获得测量结果。如在图11中所阐释的，在步骤1102，两个或更多个非谐振声调被适当地添加到供给到驱动器46a，46b中的至少一个的驱动信号。例如，相应成对的非谐振声调适于，在频谱上的共振频率之上和之下以相等的间隔相等地间隔开的频率，被适当的添加到驱动信号。非谐振声调促使流管15的非谐振振动响应。在步骤1104，通过分析来自于传感器48a，48b的信号来感测和监测流管15的非谐振和谐振振动响应。基于所感测的流管的非谐振和谐振振动响应，在步骤1106采用频率响应函数来求解流管的刚度。本领域技术人员会理解，流管15的振动响应例如可被模型化为刚度、质量及阻尼参数的频率响应函数。在所阐释的实施例中，诊断***60具有与流管15在多个不同声调处的振动输入及振动响应有关的信息。利用该信息，诊断***求解流管的频率响应函数来得到刚度。所计算的刚度值在步骤1108被与阈值相比较以评估流管15是否具有结构变化。阈值刚度值可为预定的，或者可基于一个或多个预先计算出的刚度值。
诊断测试600，800，900，1000和1100仅仅为可在评价科里奥利流量计500的方法的步骤502中执行诊断测试的类型的示例。其他诊断测试也可被使用而不会脱离本发明的范围。而且，尽管参考特定的科里奥利质量流量计10描述了所阐述的诊断测试600，800，900，1000，和1100，要理解，可利用许多其他不同类型的科里奥利流量计而不脱离本发明的范围。
再次参考图5，特定的过程状况不利地影响步骤502的诊断测试的可靠性。相应的，在步骤506，诊断***60利用与一个或多个过程状况相关的信息评价诊断测试的可靠性。例如，诊断***60适于采用与至少一个下述过程状况相关的信息来评价步骤502中所执行的诊断测试的可靠性：供给一个或多个驱动器46a，46b的能量的量，流管15的振动响应的频率，流管的阻尼特性，流体的温度，流管的温度，流体的含气率，流体的质量流率，流体的粘度，流体的密度，流体的压力，流管的控制状态，以及与分布式控制***54相关联的事件。如下面所更详细讨论的，与上述列出的各个过程状况相关的信息可指示诊断测试是不可靠的。
诊断***60适于利用一个或多个显示器(例如，分布式控制***54的工作站、流量计10的本地显示器，手持设备上，等等)上所显示的三个指示中的一个来适当地输出步骤506的评价结果的指示。例如，当诊断***60确定步骤502中执行的诊断测试的可靠性较低时，它适当地在显示器上显示第一指示(即，低可靠性指示)。当诊断***60确定步骤502中所执行的诊断测试的可靠性为中等时，在步骤508，它在显示器上显示第二指示(即，中等可靠性指示)。当诊断***60确定步骤502中所执行的诊断测试的可靠性较高时，在步骤508它在显示器上显示第三指示(即，高可靠性指示)。可利用任何适当的内容(例如，颜色编码的显示对象、数值表示、符号、定性项、说明性图像，等等)来显示低、中和高指示中的每一个。而且，步骤506中所执行的评价的结果可以其他方式输出而不脱离本发明的范围。例如，可考虑，在特定的实施例中可采用多于三个或少于三个的指示器。如果需要，可设置指示器，以使得至少一个指示器被用于区分低可靠性和高可靠性的诊断测试结果。然而，可期望以置信区间的形式作为替代输出可靠性的指示。
存在许多方式，使得诊断***60能够评价特定诊断测试多个结果的可靠性。例如，诊断***60适于被构造成利用与驱动流管15的振荡所需要的能量的量相关的信息来评价方法500的步骤502中所执行的诊断测试的可靠性(图5的步骤506)。例如，诊断***60适于被构造成检测供给到驱动器46a，46b中的一个或两个的能量的量上的变化来评价诊断测试的可靠性。供给到驱动器以使流管15振荡的能量的量上的较大改变可指示该结果不可靠。例如，供给到驱动器的能量上的较大改变指示快速变化的(且在某些情形下为不正常的)工作状况(例如，停顿、初始化、次级驱动模式、多相流的***响应，等等)的出现。某些诊断测试(例如，上述的测试800和1000)被设计成至少部分地在流量计10的正常工作期间完成。因此，通过检测驱动信号中的能量的量上的改变，可识别出，使特定诊断测试的可靠性减小的非正常工作状况。
例如，诊断***60适于在两个不同时间(例如，正好在诊断测试执行之前和之后)测量供给到驱动器46a，46b中的一个或多个的能量的量。诊断***60随后计算能量的量上的变化(例如，以百分比变化的形式)。可替换地或另外地，诊断***可对供给到一个或多个驱动器的能量的量进行多次测量，并计算测量结果的标准偏差。用于驱动流管15的功率的变化量和/或标准偏差可被用于表征特定诊断测试的可靠性的水平。例如，如果与诊断测试相关联的百分比变化小于大约100％，那么诊断***60适于确定可靠性较高并输出可靠性高的指示(例如，上述的第三指示)。如果百分比变化处于大约100％和大约200％之间，那么诊断***60确定可靠性处于中等范围，并输出可靠性为中的指示(例如，上述的第二指示)。如果百分比变化超过大约200％，那么诊断***适于确定可靠性较低，并输出可靠性低的指示(例如，上述的第一指示)。对于标准偏差可建立类似的范围。诊断***60可被构造成使用多种多变量分析中的任一个，以基于两个或更多个变量来表征诊断测试的可靠性。
可替换地或另外地，诊断***60适于被构造成采用与流管15的振动响应的频率相关的信息来评价方法500的步骤502中所执行的诊断测试的可靠性(图5的步骤506)。流管15的振动响应的频率上的改变有时可指示该结果不可靠。流管15的振动响应上的改变指示非正常流动状态的出现(例如，多相流，等等)。因此，通过检测振动响应的频率上的改变，可识别出使特定诊断测试的可靠性降低的非正常流动状态。
适当地，诊断***60将两个不同时间(例如，正好在诊断测试被执行之前和之后)流管的振动响应特征化。例如，谐振频率可被用作振动响应的特征化特征。诊断***60随后计算与诊断测试相关联的流管15的振动响应上的变化(例如，谐振频率上的变化百分比)。可替换地或另外地，诊断***60可将多个不同时间的频率响应特征化，并计算与多个时间中的每一个处的频率响应相关的标准偏差(例如，谐振频率的标准偏差)。与频率响应相关联的频率响应和/或标准偏差上的变化的量可被用于表征该测试的可靠性。例如，如果与诊断测试相关联的谐振频率上的百分比变化处于0％与大约1％之间，那么，诊断***60适于确定可靠性较高，并输出可靠性高的指示(例如，上述的第三指示)。如果百分比变化处于大约1％与大约2％之间，那么，诊断***60适于确定该测试的可靠性处于中等范围，并输出可靠性为中的指示(例如，上述的第二指示)。如果百分比变化超过大约2％，那么，诊断***60适于确定可靠性较低，并输出可靠性低的指示(例如，上述的第一指示)。
诊断***60适于在与特定诊断测试相关联的时间内确定流管的振动响应的谐振频率，并将该谐振频率与一组频率值相比较，该组频率值参考流管15振动的中位频率确定，或者另外地或可替换地参考本文所讨论的用于评估诊断测试的可靠性的其他选项来限定。例如，如果所测得的与诊断测试相关联的振动频率位于中位值的大约1％内，该诊断***适于确定可靠性较高，并输出可靠性高的指示。如果所测得的振动频率与中位值相差大约1％到大约2％之间，该诊断***适于确定可靠性处于中等范围，并输出可靠性为中的指示。以及如果所测得的振动频率与振动的中位频率相差大于2％，该诊断***适于确定可靠性较低，并输出可靠性低的指示。
而且，替换或附加于本文所描述的其他可选方式，诊断***60适于被构造成监测来自于温度传感器52和53中的一个或两个的温度信号，以评估诊断测试的可靠性。温度变化可影响流管15的许多物理特性。因此，处于正常工作范围之外的温度可导致不可靠的诊断测试结果。例如，诊断***60适于采用在诊断测试正执行时，或紧接在该测试之前或之后，从受监测的温度信号确定的测得温度值。所测得的温度值被与以中位值为中心的一组阈值，或所期望的温度值或温度范围相比较。例如，如果所测得的温度处于中位值，或所期望的值或范围值的大约20％之内，诊断***60适于确定可靠性较高，并输出可靠性高的指示。如果测得的温度值与中位值，或所期望的温度值或范围相差在大约20％和30％之间，诊断***60适于确定可靠性处于中等范围，并输出可靠性为中的指示。以及如果测得的温度超过中位值，或所期望的温度值或范围大约30％，诊断***适于确定可靠性较低，并输出可靠性低的指示。
所描述的用于基于在执行诊断测试期间或之前所测得的温度值评价诊断测试的可靠性的技术，另外地或者可替换地，也可被用于基于其他变量评价该可靠性，该其他变量例如包括流体的质量流率、粘度、压力和/或密度。对于这些参数中的任一个的相对于正常工作状况的较大偏差可能不利地影响诊断测试的可靠性。
如另一个示例所示，诊断***60适于通过在诊断测试时测量含气率来评价步骤502中所执行的诊断测试的可靠性。科里奥利流量计有时被期望主要遇到单相液体流状态。较高含气率的出现为非正常流动状态，其可能影响流量计的工作和/或流管的振动响应。因此，诊断***60适于被构造成从控制及测量***50接收含气率的测量结果，并采用含气率的测量结果来评估诊断测试的可靠性。例如，如果含气率的测量结果处于0与大约1％之间，诊断***60适于确定可靠性较高，并输出诊断测试的可靠性高的指示。如果含气率的测量结果处于大约1％与大约5％之间，诊断***60适于确定可靠性处于中等范围，并输出诊断测试的可靠性为中的指示。以及如果含气率的测量结果高于大约5％，诊断***60适于确定可靠性较低，并输出诊断测试的可靠性低的指示。
附加地或可替换地，诊断***60可被构造成将它的诊断测试的可靠性评价基于流量计10的内部状况，诸如它的控制状态。如上面所讨论的，所阐释的流量计10(图2)包括控制及测量***50，其被构造成在不同时间和/或响应于不同事件或情况，工作于多个控制状态。例如，如果在执行步骤506中，诊断***60确定控制及测量***当前正或最近曾(关于步骤502的诊断测试的执行)工作在非正常控制状态，诊断***60可输出低可靠性的指示。类似地，诊断***可被构造成，如果它最近曾在不同控制状态之间变化，就输出低可靠性的指示。
附加地或可替换地，诊断***60可被构造成，利用来自于分布式控制***54的信息，作为诊断测试的可靠性评价的基础。例如，诊断***可接收发生在分布式控制***中的控制事件的指示，并基于对该事件的时间上的接近度来评价诊断测试的可靠性。可被用于评估可靠性的分布式控制***中的相关事件的某些示例，非限定性地包括，初始化上游泵，打开或关闭上游或下游阀，初始化流体加热元件，或任何其他可影响流量计10操作的事件。取决于受分布式控制***54所控制的过程的特性和特征，可能影响流量计10的特定事件可显著改变。诊断***60可被构造成与分布式控制***54相通信，以确定任何这些事件是否已发生，并在步骤502的诊断测试在发生相关事件之后的预定时间量之内运行时，输出低可靠性的指示。
再一次，本文所描述的变量的任意组合可被用于，通过限定用于表征诊断测试的可靠性的多维标准，来评价诊断测试的可靠性。本文未明确提及的其他变量也可被在评价诊断测试的可靠性时考虑。例如，可考虑，在某些实施例中，诊断***基于多个变量评价诊断测试的可靠性，以及诊断***60被构造成为多个过程状况中的每一个分配加权分数，并计算加权平均分数以便评估诊断测试的可靠性。加权的平均分数被用于提供可靠性的指示。如另一个示例中所示的，各种不同的可靠性类别(例如，高、中和低)可被限定于与任何期望组合的变量相关联的多维空间中，且诊断***60被构造成通过识别哪个所限定的类别同与特定诊断测试相关联的变量值相应，来评价可靠性。在另一个示例中，诊断***60被构造成监测多个变量，并识别所检测的一组变量的值中的哪些与可靠性的最低指示相关联。可靠性的最低指示被用作步骤508的输出。其他的将多过程变量考虑在内的方法也可被采用，而不脱离本发明的范围。
上面讨论了用于评价诊断测试可靠性的方法的几个示例。在这些示例中的某些中，特定的数值被提供用作与特定的可靠性水平相应的值或值的范围的示例。应意识到，科里奥利流量计的构造为显著可变的。因此，上述的值应被看作为例证性的，而不是以限定的方式。也可能，流量计的终端用户可设置或改变与特定的可靠性水平相应的参数来基于它们自己的经验满足它们的需求。
在上面科里奥利流量计的上下文所详细阐释的原理和方法可被应用于其他类型的流量计，而不脱离本发明的范围。例如，流量计可为涡街流量计、磁流量计或者任何其他类型的流量计。诊断***可利用任何可能影响诊断测试的任何过程状况来评价诊断测试的可靠性。例如，诊断***可通过评价一个或多个过程状况来评价诊断测试的可靠性，以评估流量计是否正工作在相对稳定状态的环境，或者是否正工作在由流体特性上的突然变化成影响流量计的工作的其他因素所表征的较不稳定状态。
已经详细描述了本发明，不脱离附属的权利要求中所限定的本发明的范围，作出变形或改变是可能的，这是显而易见的。
在介绍本发明的元件或其优选实施例时，冠词“一”、“该”和“所述”意欲为具有一个或多个元件。属于“包括”、“包含”和“具有”意欲为包括在内，且意欲为存在除了所列出的元件之外的附加元件。鉴于上述内容，获得本发明的几个方面及其他可实现的有利结果是可预料的。
由于在上述***、装置和方法进行的各种变化不会脱离本发明的范围，意欲为将包含在上述说明中的以及附图中示出的所有事件解释为例证性的而非限定的方式。

Claims (32)

1.一种用于评价科里奥利质量流量计的方法，该科里奥利质量流量计具有流管、用于驱动流管的驱动器、用于在不同位置处感测流管的振动响应并提供代表振动响应的信号的一对传感器、以及被配置为基于传感器信号之间的相位差确定流过流管的流体的质量流率的处理器，该方法包括：
执行诊断测试，以用于检测可能损害科里奥利质量流量计操作的流管中的物理变化；
输出诊断测试的结果；
利用与过程状况有关的信息评价诊断测试的可靠性；以及
输出对诊断测试的可靠性的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该评价包括利用与下面过程状况中的至少一种有关的信息：供给到驱动器的能量的量、流管的振动响应的频率、流体的阻尼特性、流体的温度、流管的温度、流体的含气率、流体的质量流率、流体的粘度、流体的密度、流体的压力、流管的控制状态、以及分布式控制***中的事件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，该评价包括利用与供给到驱动器的能量的量有关的信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，该评价包括检测供给到驱动器的能量的量上的变化。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，该评价包括利用与流管的振动响应的频率有关的信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，该评价包括检测流管的振动响应的频率上的变化。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述执行诊断测试包括：
以第一振动模式驱动流管；
感测流管对第一振动模式的第一振动响应；
以第二振动模式驱动流管；
感测流管对第二振动模式的第二振动响应；
确定第一振动响应和第二振动响应的谐振频率；以及
计算第一振动响应的谐振频率与第二振动响应的谐振频率的比率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，第一振动模式包括对称模式。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，第二振动模式包括反对称模式。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述执行诊断测试包括检测驱动流管时来自于传感器的信号的频谱的噪声部分中的能量的量，并监测频谱的噪声部分中的能量的量随时间的变化。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述执行诊断测试包括，在停止向驱动器提供能量之后，监测来自于传感器的信号，以检测信号的衰减特性。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述执行诊断测试包括，计算流管的刚度以检测流管上影响刚度的任何结构变化。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述计算流管的刚度包括，利用传感器感测流管的至少三个振动响应，所述至少三个振动响应中的一个振动响应是对流管在流管的大致谐振频率处的振动的响应，而所述至少三个振动响应中的其他振动响应是对流管在流管的非谐振频率处的振动的响应。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输出对诊断测试的可靠性的指示包括，当可靠性低时在显示器上显示第一指示，在可靠性为中时显示第二指示，以及在可靠性高时显示第三指示，第一、第二和第三指示彼此不同。
15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：利用诊断测试来检测流管的侵蚀、流管的腐蚀和流管的疲劳中的至少一种。
16.一种用于评价质量流率测量结果的***，该***包括：
科里奥利流量计，其包括：
流管；
用于驱动流管的驱动器；以及
一对传感器，用于在不同位置处感测流管的振动响应，并提供代表振动的传感器信号；以及
诊断***，被配置为：
执行诊断测试以用于检测流管上可能损害科里奥利质量流量计的工作的物理变化；
输出诊断测试的结果；
利用与过程状况有关的信息评价诊断测试的可靠性；以及
输出对诊断测试的可靠性的指示。
17.根据权利要求16所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为，使用与下面的过程状况中的至少一种有关的信息来评价诊断测试的可靠性：供给到驱动器的能量的量，流管的振动响应的频率，流管的阻尼特性，流体的温度，流管的温度，流体的含气率，流体的质量流率，流体的粘度，流体的密度，流体的压力，流管的控制状态，以及分布式控制***中的事件。
18.根据权利要求17所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为，利用与供给到驱动器的能量的量有关的信息，来评价诊断测试的可靠性。
19.根据权利要求18所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为，检测供给到驱动器的能量的量上的变化，以评价诊断测试的可靠性。
20.根据权利要求17所述的用于评阶质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为，利用与流管的振动响应的频率有关的信息，来评价诊断测试的可靠性。
21.根据权利要求20所述的用于评阶质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为，检测流管的振动响应的频率上的变化以评价诊断测试的可靠性。
22.根据权利要求16所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为：
以第一驱动模式驱动流管；
感测流管对第一振动模式的第一振动响应；
以第二驱动模式驱动流管；
感测流管对第二振动模式的第二振动响应；
确定第一振动响应和第二振动响应的谐振频率；以及
计算第一振动响应的谐振频率与第二振动响应的谐振频率的比率。
23.根据权利要求22所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，第一振动模式包括时称模式。
24.根据权利要求22所述的用于评阶质量流率测量结果的***，其中，第二振动模式包括反对称模式。
25.根据权利要求16所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***被构造成：检测驱动流管时来自于传感器的信号的频谱的噪声部分中的能量的量，以及监测频谱的噪声部分中的能量的量随时间的变化。
26.根据权利要求16所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为在停止向驱动器提供能量之后，监测来自于传感器的信号以检测该信号的衰减特性。
27.根据权利要求16所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为计算流管的刚度，以检测流管上影响刚度的任何结构变化。
28.根据权利要求27所述的用于评阶质量流率测量结果的***，其中，该传感器感测流管的至少三个振动响应，所述至少三个振动响应中的其中一个振动响应是对流管在流管的大致谐振频率处的振动的响应，而所述至少三个振动响应中的其他振动响应是对流管在流管的非谐振频率处的振动的响应。
29.根据权利要求16所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***进一步被配置为，在可靠性为低时，在显示器上显示第一指示，在可靠性为中等时，显示第二指示，以及在可靠性为高时，显示第三指示，第一指示、第二指示以及第三指示彼此不同。
30.根据权利要求16所述的用于评价质量流率测量结果的***，其中，诊断***被配置为，检测流管的侵蚀、流管的腐蚀以及流管的疲劳中的至少一种。
31.一种用于评价质量流率测量结果的***，该***包括：
流量计；以及
诊断***，其被配置为：
执行诊断测试，以用于检测流量计中可能损害流量计操作的物理变化；
输出诊断测试的结果；
利用与过程状况相关的信息评价诊断测试的可靠性；以及
输出对诊断测试的可靠性的指示。
32.如权利要求31所述的***，其中，流量计选自由科里奥利流量计、涡街流量计及磁流量计组成的组。
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