CN1237426C - 调整器诊断系统和方法 - Google Patents

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Abstract

揭示一种通过调整器执行诊断的装置，压力调整器设置在流体流量通道中并具有一个在流量通道中可移动的节流元件(32)。杆(30)附着于节流元件。装置包括：测量节流元件的上游的压力的第一压力传感器(34)、测量节流元件的下游的压力的第二压力传感器(35)和确定节流元件位置的行程传感器(44)。提供一个处理器，它包括根据测得的压力和行程值确定流量速率的存储算法以及基于测得的操作参数产生逻辑报警的报警例行程序。

Description

调整器诊断系统和方法
                      相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119(e)主张1999年6月29日提交的美国临时专利申请号60/141,576的权益，该申请的揭示内容在此通过参考引入。
                            发明领域
本发明一般涉及调整器，尤其涉及在调整器上执行诊断的装置和方法。
                            发明背景
在在工业过程的流体的控制中，如石油和气体管道系统，化学过程等，经常需要降低并控制流体的压力。调整器通常被用作这些任务，通过调整器提供可调节的流量限制。调整器在特定应用中的作用可以是控制流量速率或者其他过程变量，但是，作为其流量控制功能的副产品，这种限制固有地包括压力降低。
举例来说，使用调整器的某一特定应用是天然气的分配和传输。天然气分配系统典型地包括从天然气油田延伸一个或多个消费者的管道网络。为了传送大量的气体，将气体压缩到升高的压力。由于气体接近分配管道网和最终消费者，气体的压力在减压站被降低。减压站典型地使用调整器来降低气体压力。
对于天然气分配系统而言重要的是能够向消费者提供充足的气体量。这种系统的通过能力典型地是由系统压力、管道尺寸和调整器确定的，系统通过能力通常是利用模拟模型来评价的。系统模型的准确性是利用各个输入点、减压点和输出点处的流量数据确定的。减压点显著地影响到气体分配系统的通过能力，因此对系统模型而言重要的是准确地模拟这些减压点。然而，这些减压点在分配系统内，因此不被认为监视传递点(即气体流量的控制从分配系统切换到消费者的点)。结果，典型地在减压点上不提供流量测量。此外，由于减压点不是监视传递点，不需要高准确度的附加成本。在其他调整器应用(例如工业处理、化学处理等)中也存在类似于以上针对天然气分配所描述的流量测量问题。
另外，由于工作期间的磨损，调整器会出故障，由此降低控制管道线的压力的能力。受损的调整器会允许流体漏泄，由此增加流体浪费并可能造成有害状况。虽然可以修复或替换受损的调整器，但是常常难以检测调整器何时已经出故障以及确定哪个调整器损坏。检测故障和确定哪个调整器已出故障在天然气传递系统中是更加困难的，这里管道线可能有几英里长。于是，非常需要一种检测装置故障和识别故障位置的装置。
                           发明概要
按照本发明的一些特定方面，提供一种测量压力调整器的至少一个工作参数并基于所述工作参数获得诊断数据的装置，压力调整器设置在流体流量通道中并有一个在流量通道中可移动的节流元件。所述装置包括第一压力传感器，它提供指示流体在第一点处压力的信号；以及一个处理器，它用于接收第一压力信号并按照逻辑子程序产生报警信号。
按照本发明的一些附加方面，提供一种测量压力调整器的工作参数并基于所述工作参数获得诊断数据的装置，压力调整器设置在流体流量通道中并有一个在流量通道中可移动的节流元件。所述装置包括：在节流元件的流体连通上游中的第一压力传感器，它提供上游压力信号；在节流元件的流体连通下游中的第二压力传感器，它提供下游压力信号；以及用于确定节流元件的位置并产生行程信号的行程指示器。提供一个用于接收第一压力信号、第二压力信号和行程信号的处理器，它包括一个例行程序，用于比较第一压力、第二压力和行程信号中至少两个，并根据逻辑子程序产生一报警信号。在所述装置中，所述存储器每天至少一次存储所测上游压力和下游压力的值。按照本发明的又一些方面，提供一种对定位在流体流量通道中的压力调整器进行诊断的方法，所述压力调整器有一个在流量通道中可移动的节流元件。所述方法包括步骤：产生指示流体在第一点处压力的第一压力信号；以及按照逻辑子程序根据第一压力信号产生一报警信号。
按照本发明再一些方面，提供一种对定位在流体流量通道中的压力调整器执行诊断的方法，所述压力调整器有一个在流量通道中可移动的节流元件。所述方法包括步骤：通过测量节流元件的上游的流体压力，产生上游压力值；通过测量节流元件的下游的流体压力，产生下游压力值；以及通过确定节流元件的位置，产生行程值。比较上游压力、下游压力和行程值中至少两个，并根据逻辑子程序产生一报警信号。
根据本发明的第一方面，提供一种测量压力调整器的至少一个工作参数并基于所述工作参数获得诊断数据的装置，所述压力调整器设置在流体流量通道中并有一个在流量通道中可移动的节流元件，所述装置包括：在所述节流元件的流体连通上游中的第一压力传感器，用于提供第一压力信号在所述节流元件的流体连通下游中的第二压力传感器，用于提供第二压力信号；以及基于第一和第二压力信号中的至少一个按照逻辑子程序产生报警的处理器，该处理器包括一个存储器，该存储器具有已存储的逻辑值和与报警条件对应的已存储逻辑报警标志设定，其中，所述逻辑子程序将所述第一和第二压力信号中的至少一个与所述已存储的逻辑值进行比较，以产生一系列操作条件标志，且其中，当该系列的操作条件标志与已存储的逻辑报警标志设定匹配时，所述逻辑子程序产生一个报警。
根据本发明的第二方面，提供一种对定位在流体流量通道中的压力调整器进行诊断的方法，所述压力调整器有一个在流量通道中可移动的节流元件，所述方法包括以下步骤：产生第一压力信号，它指示所述节流元件的流体上游的压力；产生第二压力信号，它指示所述节流元件的流体下游的压力；以及按照逻辑子程序根据第一压力信号和第二压力信号中的至少一个产生一报警信号，其中，所述逻辑子程序将所述第一和第二压力信号中的至少一个与所述已存储的逻辑值进行比较，以产生一系列操作条件标志，且其中，当该系列的操作条件标志与已存储的逻辑报警标志设定匹配时，所述逻辑子程序产生一个报警。
                            附图简述
所附权利要求书中的具体细节规定了本发明的特征，相信这些特征是新颖的。通过参考以下的描述并结合附图，可以更好地理解本发明，在整个附图中，相似的参考标号在几幅图中表示相似的部件。其中
图1是一示意图，表明带有本发明流量测量装置的调整器。
图2是加入流量测量装置的调整器的另一实施例的示意图。
图3是调整器流量测量装置的透视图。
图4是按照本发明的技术的调整器流量测量装置的侧视图(截面)。
图5是一流程图，示意性地说明报警流程的用户规定的限制部分。
图6是一流程图，示意性地说明逻辑报警子流程。
图7A-7E是流程图，示意性地说明逻辑报警子流程的特定部分。
                     较佳实施例的详细描述
图1示出按照本发明的流体压力调整器(如气体压力调整器10)的一个较佳实施例。所说明的气体压力调整器10包括流量测量装置，将如下所述，其中上游压力、下游压力和节流口测量结果被用于计算流量或其他信息。应当理解，按照本发明的原理也可以提供液体压力调整器，因为所说明的气体压力调整器仅仅是按照本发明的流体压力调整器的一个例子。
图1所示的调整器包括调整器机体12，隔膜外壳14和上部外壳16，在调整器机体12中，设置有与上游管道连接的入口18和与下游管道连接的出口20。调整器机体12内的节流孔22建立入口18与出口20之间的联系。
隔膜26安装在隔膜外壳14内并将外壳14分为上下部分14a，14b。压力弹簧28附着在隔膜26的中心并设置在隔膜外壳的下部分14b中，以向上的方向偏置隔膜26。
将杆30附着于隔膜26并与其一起移动。将诸如阀盘32的节流元件附着于杆30的底端并设置在节流孔22之下。阀盘32的大小完全阻断节流孔22，由此切断从入口18到出口20的联系。于是，将会明白，压力弹簧28以向上的方向偏置阀盘32，以使节流孔22闭合。阀盘32形成具有可变的截面，以致于当阀盘32向下移动到，节流孔22的未阻断(或打开)面积逐步增大。结果，节流孔22的开口面积与阀盘32的位置直接有关。
控制在隔膜14a的上部腔体中的气体压力，以使阀盘32在闭合与打开位置之间移动。在外壳14a上部中的压力可以以许多不同的方式提供。在本实施例中，上部14a中的压力是通过一加载调节装置(未示出)控制的。然而，调整器10可以是使用不同类型操作器的类型，如卸载调节装置，或者调整器10可以是自身操作的压力加载，而不脱离本发明的范围。
控制隔膜外壳上部14a内的气体压力的再一种包括从上游管道到隔膜外壳上部14a的第一管，有一个控制气体流过的第一螺线管，还设置一个第二管，从隔膜外壳上部14a到下游管道，并有一个设置在其中的控制气体流过的第二螺线管。将PC连接到第一和第二螺线管，以控制其操作。为了增大隔膜外壳上部14a内的压力，打开第一螺线管，让上游压力进入到上部中，由此迫使隔膜向下，以打开节流孔22。通过第二螺线管可以排放气体，由此降低上游部分14a内的压力并使隔膜26升高，从而关闭节流孔22。无论提供和控制压力的方式是什么，将会理解，增大的压力使隔膜26和所附的阀盘32向下移动，以打开节流孔22，而降低的压力则关闭节流孔。这种配置仅仅是作为例子给出的，而不希望限制本发明的范围，也可以采用本领域公知的其他配置。
按照本发明的一些特定方面，在节流元件的上游和下游设置压力传感器，测量上游和下游压力水平P1、P2。正如图1所表明的，将第一和第二压力传感器34、35安装到上部外壳16。管道36从第一压力传感器34延伸到进入位于调整器入口18的上游的管道的开孔。另一管道37从第二压力传感器35延伸到进入位于调整器出口20的下游的管道的开孔。于是，虽然第一和第二压力传感器34、35安装在上部外壳16上，但是管道36、37将上游和下游压力分别传送到第一和第二压力传感器34、35。另一方面，第一和第二压力传感器34、35可以直接位于上游和下游管道中，用引线从压力传感器接到上部外壳16。如果需要，为了提供温度校正，将过程流体温度发射器48位于上游管道中，测量过程温度。
上部外壳16进一步包括一个确定阀盘位置的传感器。按照所说明的实施例，将杆30附着于阀盘32并连接到隔膜26。行程指示器40(较佳地是杆30的延伸)从隔膜延伸到上部外壳16内，以致于行程指示器40的位置对应于阀盘32的位置。因此，传感器包括一个指示器行程感测机构，较佳地是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器包括附着于行程指示器40的上端的霍尔效应磁铁42。在上部外壳16内设置一个磁铁传感器44，感测霍尔效应磁铁42的位置。通过检测磁铁42的位置，阀盘32的位置和节流孔22的开口面积可以被确定。可以将第二个行程指示器(未示出)与行程指示器40连接，以提供阀盘行程的视觉指示。第二行程指示器从行程指示器40向上行走并通过上部外壳16延伸到上部外壳16的顶面之上。
测量阀盘32行程的另一种方法是采用设置在上部外壳16内行程指示器40之上的雷达收发机(未示出)。雷达收发机检测行程指示器40的位置并发送指示该行程指示器位置的信号。
将会理解，除了上述的磁铁42和传感器44实施例外，阀盘32的位置可以用多种不同方式确定，例如，可以将激光传感器(未示出)或是设置在上部外壳16中，以测量行程指示器40的位置，或是设置在隔膜外壳14中，以直接测量一部分隔膜26的位置。当激光传感器位于后者的位置中时，便不需要行程指示器40。另外，可以采用超声传感器来确定阀盘位置。
图2示出的又一个不同方法是测量隔膜外壳上部14a中加载压力，以推断阀盘位置。将会理解，阀盘32的位置随隔膜外壳上部14a中的压力而变化。在这个实施例中，加载压力传感器46设置在上部外壳16，用于测量隔膜外壳上部14a处的压力。然后测得的加载压力可以用于确定阀盘位置。
回到图1的实施例，第一和第二压力传感器34、35和行程传感器44提供输出，将所述输出馈送到电子流量模块50。电子流量模块50可以与调整器一体化地提供，如图1中所示的在上部外壳16中，或者可以被远程定位。入口压力、出口压力和阀盘位置被用于确定通过调整器10的可变节流孔的流量。对于亚临界气体流量，利用算式计算流量速率：
F = K 1 G * T * K 2 * Y * P 1 * sin K 3 P 1 - P 2 P 1
这里：
F＝流量速率
K1＝绝对温度常数
G＝流量媒体的比重
T＝流量媒体的绝对温度
K2＝杆位置常数
Y＝杆位置
P1＝绝对上游压力
K3＝修整形状常数
P2＝绝对下游温度
杆位置和修整形状常数K2、K3对调整器的特定尺寸和类型是规定的，主要取决于特定修整尺寸和形状。正如本领域专业技术人员将理解的，K2与Y的乘积可以等于传统流量校正系数。以上算式适合于计算通过线性、金属修整阀类型调整器的亚临界(即P1-P2＜0.5P1)气体流量速率。
对于临界气体流量，通过消除正弦函数而修改计算式。对于其他类型的调整器，如非线性金属修整和弹性型式调整器，采用类似的算式，然而，杆位置常数K2变为与压力降ΔP(即上游与下游压力P1、P2之间的差)和/或阀盘位置有关的函数，
F = K 1 G * T * K 2 * Y * P 1 - P 2
这里：
F＝流量速率
K1＝绝对温度常数
G＝流量媒体的比重
T＝流量媒体的绝对温度
K2＝杆位置常数
Y＝杆位置
P1＝绝对上游压力
P2＝绝对下游温度
在图2的实施例中采用类似的计算，它测量隔膜外壳14a的上部中的加载压力，以推导出阀盘行程，不同的是用加载压力常数K4和量规加载压力PL替代杆位置常数K2和杆位置Y值。加载压力常数K4也是应用特有的，必须针对每种类型的调整器10而确定。对于非线性弹性节流构件，加载压力常数K4是ΔP和PL的函数。
在本较佳实施例中，在上部外壳16中还设置一个局部流量观察模块52。该局部流量观察模块52包括一个电子流量加法器，它提供总加的流量信息。局部流量观察模块52进一步包括一个输出端，它允许通过手持通信设备访问该总加流量并使局部流量加法器复位以供将来使用。在当前的较佳实施例中，局部流量观察模块52包括封闭在上部外壳16内的LCD读出。附着于上部外壳16顶部的盖帽有一个透明的塑料窗口，允许观看LCD读出。
通信模块54将流量数据发送到辅助通信设备55，如远程终端单元(RTU)、PC或能够询问调整器控制的任何其他装置。通信模块54可以包括天线53，用于将流量信息发送到遥测计读出系统(图中未示出)。还提供一个功率模块56，用于对流量测量机构供电。功率模块56能够为整个装置提供经调整的电压，它可以由任何众所周知功率源供给，如太阳能、电池、直流或交流电源。
应当理解，电子流量模块50、局部流量观察模块52、通信模块54和功率模块56可以分别地提供，如图1所示，或者可以设置在位于上部外壳16内的一个单个主电路板上。
利用一个单独的流量计58可以快速和容易地标定通过调整器10的计算出的流量速率。流量计58可以是涡轮或其他类型的流量计，它被临时插入到下游管道线中，以测量实际流体流量。流量计58将反馈提供给辅助通信设备55(RTU、PC等)或者直接提供给主电路板。反馈可以被用于根据观察到的流量条件产生一差错函数，然后将其加入到由调整器10执行的流量计算中，由此提供更准确的流量数据。
图3示出调整器流量测量和诊断装置的一个当前较佳实施例，以参考标号100总体表示。正如图3所示，装置100包括圆柱体101，具有适合于连接到调整器(未示出)的第一端102。与以前的实施例一样，调整器设置在具有上游部分和下游部分的流体流量通道中。圆柱体101将行程指示器103(图4)封闭在内，行程指示器被连接至调整器内的隔膜(未示出)。按照所说明的实施例，采用霍尔效应传感器来检测行程指示器103的位置。行程指示器103的部分104由具有磁极件的磁性材料性形成。对霍尔元件(105)(图4)定位，以检测磁性材料部分104并按照行程指示器103的位置产生一个位置信号。
将外壳106附着于圆柱体102，它具有第一压力端口107、第二压力端口108、辅助压力端口109和辅助端口110(图3)。将第一压力传感器组件111插入到第一压力端口107内，管子(未示出)连接组件111到流量通道的上游部分。将第二压力传感器组件114插入到第二压力端口108内，管子(未示出)连接第二组件114到流量通道的下游部分。可以将第三压力传感器组件115插入到辅助压力端口109内，用于测量第三压力点。第三压力传感器115可以用于测量不同位置上的压力，包括流量通道内或者调整器中的压力，以推导出插塞行程，正如以上针对以前实施例更详细地描述的。在一个较佳实施例中，提供一个第四压力端口117，用于测量大气压力。提供辅助端口110，用于接收来自另一装置，如图1中所示的温度发送器48的离散或模拟输入。另外，提供一个I/O端口112，用于连接到外部设备，正如以下更详细地描述的。
在外壳105内设置多个电路板120a-e，用于控制装置100的各种操作(图5)。在所说明的实施例中，第一(或主)电路板120a可以包括第一、第二、第三压力传感器和大气压力传感器的接口、以及霍尔效应传感器105的连接。第二(或通信)电路板120b提供与外部设备通信的接口。第二电路板120b可以包括有线传输的连接，如调制解调器卡、RF232通信驱动器和CDPD调制解调器。另外或者另一方面，可以提供一个收发器作无线通信。第三(或主)电路板120c较佳地包括处理器、存储器、实时时钟、和两个通信信道的通信驱动器。处理器可以包括其中的一个或多个以上注明的算法，用于计算流量速率，同时存储器可以存储所选的参数，如每天的高压和低压。任选的第四电路板120d提供用于辅助通信设备55的接口。还可以提供一个第五(或终端)电路板120e，具有电源调整器、油田终端(用于连接到I/O设备)、备用电源、和其他电路板120a-d可以插入到其中的连接。虽然在所说明的实施例中示出五个电路板120a-e，将会明白，可以采用单个电路板、少于5个的电路板或者多于5个的电路板，而不偏离本发明的范围。
因此，将会明白，装置100与外部设备之间的通信可以是RF调制解调器、以太网或其他已知的通信。处理器允许外部设备把诸如所需的压力设定点和报警条件的信息输入到装置100中，以及检索存储在存储器中的数据。检索的数据可以包括报警记录和已存储的操作参数。例如，检索的信息可以包括周期性地存储在存储器中的上游和下游压力的历史，以至于装置100提供压力记录器的功能。
按照本发明的这些特定方面，处理器包括产生报警信号的例行程序。例行程序的第一部分比较测得的参数(即上游压力、下游压力、和行程位置)与特定的用户指定极限，正如图5中示意性地说明的。另外，可以运行一个或多个逻辑子程序，所述程序比较测得的参数中的至少两个并基于特定逻辑运算产生一个报警信号，图6和7A-7D示意性地示出了其例子。
首先转到电平报警，启动检查150，以确定用户是否已输入任何电平极限。首先将压力、行程、流量和电池值与用户输入的高-高值极限比较151。如果任何值超过该高-高极限，读出日期和时间152，并记录相应的高-高报警153。接着，将测得的值与用户输入的高极限作比较154。如果任何值超过该高极限，读出日期和时间155，并记录相应的高报警156。然后，将值与用户输入的低极限作比较157。如果任何值低于该低极限，读出日期和时间158，并记录相应的低报警159。最后，将值与用户输入的低-低极限作比较160。如果任何值低于该低-低极限，读出日期和时间161，并记录相应的低-低报警162。
基于计算出的流量速率F可以设定另外的极限报警。例如，用户可以输入瞬时和累积流量的极限。当算出的流量速率F超过这些极限中任何一个时，触发一个报警。基于杆行程可以提供再一个报警。用户可以输入累积的杆行程距离的极限并当累积的杆行程超过此极限时触发一个维修保养报警。
在检查了用户输入的极限报警后，可以运行一个或多个逻辑子程序，以确定是否存在任何逻辑报警条件。在本较佳实施例中，将每个逻辑子程序合并到一个单个集成逻辑子程序中，正如图6中一般地说明的。正如图6所示，在计算通过压力调整器的流量165中通过采集所有的压力和行程数据，子程序开始。然后，将每个测得的参数与其他测得的参数和任何输入规定的设定点二者作比较。监测上游压力166、下游压力167、辅助压力168、杆行程169和流量速率170的逻辑报警。对来自第三压力传感器组件和连接至I/O连接112的辅助设备的反馈，还可以提供附加的逻辑报警。在获得了每个参数的相对值后，然后检查逻辑报警，正如以下更详细地描述的。
图7A示意性地示出了基于上游压力(步骤166)确定逻辑报警的较佳的一系列操作。首先，子程序检查关于上游压力的输入值172。如果输入的值是关于上游压力，子程序确定测得的上游压力是否必须大于173、小于174、或等于175用户输入的值。对于每个相对比较(即步骤173、174和175)，正如图7B-7D中所说明的执行一系列的分步骤。
如果报警需要上游压力大于某一特定值，子程序首先检查由用户输入的特定上游压力值176(图7B)。如果用户已经输入上游压力的值，将测得的上游压力与此输入值作比较177。如果测得的值大于输入值，设定上游压力大于标志178。如果没有使用特定的用户输入值，子程序检查，看是否将下游压力与上游压力作比较179。如果是，子程序确定上游压力是否大于下游压力180。如果是，设定上游压力大于下游压力标志181。如果下游压力未被用作逻辑报警，接着子程序基于辅助压力183检查逻辑报警值。如果辅助压力被用作逻辑报警，子程序检查上游压力大于下游压力183。如果是，设定上游压力大于辅助压力标志184。
正如图7C和7D所示，子程序执行类似步骤，以确定上游压力是否小于或等于逻辑报警值185-202。另外，对于下游和辅助压力执行等同于图7B-7D中所示的操作，以确定它们是否大于、小于或等于规定的逻辑报警值。由于这些操作是相同的，不提供说明这些步骤的单独流程图。
转回到基于行程的逻辑报警169(图7A)，图7E中示出了一系列逻辑流程图。相应地，子程序首先检查是否还未输入行程位置逻辑值。如果已经输入行程位置逻辑值，那么子程序确定测得的值是否必须大于此逻辑值204。如果逻辑算符大于极限，那么子程序确定测得的行走位置是否大于输入值205。如果是，设定行程大于标志206。如果对于行程没有使用“大于”极限，那么子程序检查“小于”极限。如果检测了“小于”极限，那么子程序确定测得的行程是否小于输入值208。如果是，设定行程小于标志209。如果未使用“小于”值，那么子程序检查“等于”算符极限210。如果使用“等于”极限，那么子程序确定测得的行程是否等于输入值211。如果是，设定行程等于标志212。可以使用类似的一系列步骤来确定计算出的流量速率是否大于、小于或等于逻辑流量报警值，正如在图6的步骤170要求的。
基于可以设定的逻辑标志，可以根据两个测得的参数的比较触发特定逻辑报警。例如，当行程位置等于0并且下游压力在增大(目前下游压力大于之前刚测得的下游压力)时，可以设定阻断问题报警。当存在适当可操作条件以设定相应的逻辑标志时，触发阻断问题报警，这可以指示，由于对节流元件的损伤，流体通过压力调整器可能正在漏泄。当行程值大于0并且下游电压信号正在减小时可以产生另一逻辑报警，这可能指示杆断裂。当行程值大于0并且上游电压信号正在增大时可以产生又一逻辑报警，这可能指示杆断裂或者与调整器有关的其他问题。当行程信号大于0并且下游电压信号大于用户输入的下游电压极限时可以触发再一个逻辑报警，这可能指示与控制调整器的调节装置的有关的问题。可以输入其他逻辑报警，这考虑了各种测得的和算出的值，从而可以立即指示与调整器有关的其他潜在问题。
与处理器相关联的存储器较佳地包括跟踪报警日期、时间和类型的报警记录。报警记录通过外部通信设备是可访问的，允许检索报警历史。此外，处理器较佳地包括例外报告(RBX)电路，它自动地把任何报警条件传送到远程位置的主计算机。相应地，快速地报告管道线上的潜在问题，以及识别特定部件或受损区域。
虽然已经示出并描述了一种组合的调整器流量测量和诊断装置，但是将会明白，按照本发明可以提供一个单独的调整器流量测量装置或一个单独的调整器诊断装置。
给出的以上详细描述仅仅是为了清楚地理解，而不应当理解为不必要限制，因为对于本领域专业技术人员而言各种改进是显然的。

Claims (42)

1.一种测量压力调整器的至少一个工作参数并基于所述工作参数获得诊断数据的装置，所述压力调整器设置在流体流量通道中并有一个在流量通道中可移动的节流元件，其特征在于所述装置包括：
在所述节流元件的流体连通上游中的第一压力传感器，用于提供第一压力信号在所述节流元件的流体连通下游中的第二压力传感器，用于提供第二压力信号；以及
基于第一和第二压力信号中的至少一个按照逻辑子程序产生报警的处理器，该处理器包括一个存储器，该存储器具有已存储的逻辑值和与报警条件对应的已存储逻辑报警标志设定，其中，所述逻辑子程序将所述第一和第二压力信号中的至少一个与所述已存储的逻辑值进行比较，以产生一系列操作条件标志，且其中，当该系列的操作条件标志与已存储的逻辑报警标志设定匹配时，所述逻辑子程序产生一个报警。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包含至少一个已存储的压力值，并且所述的逻辑子程序比较第一压力信号与该已存储的压力值，以产生所述系列的操作条件标志。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个用户输入的上游压力极限，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个与一个上游高压力极限报警对应的上游压力大于标志，其中，所述的逻辑子程序将所述第一压力信号与所述用户输入的上游压力极限进行比较以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述的上游压力大于标志时，所述的逻辑子程序产生所述的上游高压力极限报警。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个用户输入的下游压力极限，并且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个与一个下游高压力报警对应的下游压力大于标志，其中，所述逻辑子程序将所述第二压力信号与用户输入的下游压力极限进行比较以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述下游大于标志时，所述逻辑子程序产生所述的下游高压力极限报警。
5.如权利要求1所述的装置，进一步包括一个用于确定节流元件的位置并产生行程信号的行程指示器，其中所述逻辑子程序基于第一压力、第二压力和行程信号中的至少一个产生报警条件。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个下游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程等于零的标志和一个对应阻断报警的下游压力增大标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号与所述行程值进行比较，将所述下游压力信号与所述下游压力值进行比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程等于零的标志和所述下游压力增大标志时所述逻辑子程序产生所述的阻断报警。
7.如权利要求5所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个下游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与杆断裂报警对应的下游压力减小标志，其中所述逻辑子程序将所述行程信号与所述行程值进行比较，将所述下游压力信号与所述下游压力值进行比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括该行程大于零标志和下游压力减小标志时，所述逻辑子程序产生该杆断裂报警。
8.如权利要求5所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个上游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与杆断裂报警对应的上游压力增大标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号和所述行程值进行比较，将所述上游压力信号和所述上游压力值比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程大于零标志和所述上游压力增大标志时，所述逻辑子程序产生杆断裂报警。
9.如权利要求5所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个用户输入的下游压力极限，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与调节装置报警对应的下游压力大于标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号和所述行程值进行比较，将所述下游压力信号和所述用户输入的下游压力极限比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程大于零标志和所述下游压力大于标志时，所述逻辑子程序产生调节装置报警。
10.如权利要求5所述的装置，其中所述处理器进一步包括一个基于第一压力信号、第二压力信号和行程信号确定所测流量速率F的已存储程序。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个用户输入的流量速率极限，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个与流量速率极限报警对应的流量速率大于标志，其中，所述逻辑子程序将所测流量速率与用户输入的流量速率极限进行比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述流量速率大于标志时，所述逻辑子程序产生流量速率极限报警。
12.如权利要求5所述的装置，其中所述行程指示器包括一个行程传感器。
13.如权利要求5所述的装置，其中所述行程指示器包括一个用于推导杆位置的加载压力传感器。
14.如权利要求1所述的装置，进一步包括一个用于确定节流元件位置并产生行程信号的行程指示器，其中所述处理器还接收所述的行程信号，且所述逻辑子程序比较所述上游压力、下游压力和行程信号中的至少两个，以产生报警。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个下游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程等于零的标志和一个对应阻断报警的下游压力增大标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号与所述行程值进行比较，将所述下游压力信号与所述下游压力值进行比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程等于零的标志和所述下游压力增大标志时所述逻辑子程序产生所述的阻断报警。
16.如权利要求14所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个下游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与杆断裂报警对应的下游压力减小标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号和所述行程值进行比较，将所述下游压力信号和所述下游压力值比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程大于零标志和所述下游压力减小标志时，所述逻辑子程序产生杆断裂报警。
17.如权利要求14所述的装置，进一步包括一个用于产生辅助压力信号的第三压力传感器，其中所述逻辑子程序基于辅助压力信号、和上游压力、下游压力和行程信号中至少一个而产生一报警。
18.如权利要求14所述的装置，进一步包括一个适合于电连接到外部设备的辅助I/O连接，其中所述逻辑子程序基于由外部设备产生的辅助信号产生一报警。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述外部设备是一个温度发送器。
20.如权利要求14所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个上游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与杆断裂报警对应的上游压力增大标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号和所述行程值进行比较，将所述上游压力信号和所述上游压力值比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程大于零标志和所述上游压力增大标志时，所述逻辑子程序产生杆断裂报警。
21.如权利要求14所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个用户输入的下游压力极限，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与调节装置报警对应的下游压力大于标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号和所述行程值进行比较，将所述下游压力信号和所述用户输入的下游压力极限比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程大于零标志和所述下游压力大于标志时，所述逻辑子程序产生调节装置报警。
22.如权利要求14所述的装置，其中所述处理器包括一个存储程序，用于根据上游压力信号、下游压力信号和行程信号确定所测流量速率F。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述已存储的逻辑值包括一个用户输入的流量速率极限，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个与流量速率极限报警对应的流量速率大于标志，其中，所述逻辑子程序将所测流量速率与用户输入的流量速率极限进行比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述流量速率大于标志时，所述逻辑子程序产生流量速率极限报警。
24.如权利要求22所述的装置，其中所述处理器按照下式计算所测流量速率F：
F = K 1 G * T * K 2 * Y * P 1 * sin K 3 P 1 - P 2 P 1
这里：
P1＝上游压力
P2＝下游压力
Y＝杆位置
K1＝绝对温度常数
G＝流体的比重
T＝流体的绝对温度
K2＝杆位置常数
K3＝修整形状常数。
25.如权利要求14所述的装置，进一步包括适合于接收用户设定点并将报警信号和所选工作参数传送到外部通信设备的通信电路，该所选工作参数包括上游压力信号、下游压力信号和行程信号。
26.如权利要求25所述的装置，其中，所述存储器适合于存储报警信号和工作参数。
27.如权利要求25所述的装置，其中所述存储器每天至少一次存储所测上游压力和下游压力的值。
28.如权利要求14所述的装置，其中所述行程指示器包括一个行程传感器。
29.如权利要求14所述的装置，其中所述行程指示器包括一个用于推导杆位置的加载压力传感器。
30.一种对定位在流体流量通道中的压力调整器进行诊断的方法，所述压力调整器有一个在流量通道中可移动的节流元件，其特征在于所述方法包括以下步骤：
产生第一压力信号，它指示所述节流元件的流体上游的压力；产生第二压力信号，它指示所述节流元件的流体下游的压力；以及
按照逻辑子程序根据第一压力信号和第二压力信号中的至少一个产生一报警信号，其中，所述逻辑子程序将所述第一和第二压力信号中的至少一个与所述已存储的逻辑值进行比较，以产生一系列操作条件标志，且其中，当该系列的操作条件标志与已存储的逻辑报警标志设定匹配时，所述逻辑子程序产生一个报警。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述已存储的逻辑值包括至少一个所存储的压力值，且逻辑子程序比较第一压力信号与已存储的压力值，以产生所述系列的操作条件标志。
32.如权利要求30所述的方法，其中所述已存储的逻辑值包括一个用户输入的上游压力极限，并且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个与一个上游高压力极限报警对应的上游压力大于标志，其中，所述逻辑子程序将所述第一压力信号与用户输入的上游压力极限进行比较以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述上游大于标志时，所述逻辑子程序产生所述的上游高压力极限报警。
33.如权利要求30所述的方法，其中所述已存储的逻辑值包括一个用户输入的下游压力极限，并且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个与一个下游高压力报警对应的下游压力大于标志，其中，所述逻辑子程序将所述第二压力信号与用户输入的下游压力极限进行比较以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述下游大于标志时，所述逻辑子程序产生所述的下游高压力极限报警。
34.如权利要求30所述的方法，进一步包括产生指示节流元件位置的行程信号的步骤，其中所述逻辑子程序基于第一压力、第二压力和行程信号中的至少一个产生报警条件。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个下游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程等于零的标志和一个对应阻断报警的下游压力增大标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号与所述行程值进行比较，将所述下游压力信号与所述下游压力值进行比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程等于零的标志和所述下游压力增大标志时所述逻辑子程序产生所述的阻断报警。
36.如权利要求34所述的方法，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个下游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与杆断裂报警对应的下游压力减小标志，其中所述逻辑子程序将所述行程信号与所述行程值进行比较，将所述下游压力信号与所述下游压力值进行比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括该行程大于零标志和下游压力减小标志时，所述逻辑子程序产生该杆断裂报警。
37.如权利要求34所述的方法，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个上游压力值，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与杆断裂报警对应的上游压力增大标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号和所述行程值进行比较，将所述上游压力信号和所述上游压力值比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程大于零标志和所述上游压力增大标志时，所述逻辑子程序产生杆断裂报警。
38.如权利要求34所述的方法，其中所述已存储的逻辑值包括一个行程值和一个用户输入的下游压力极限，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个行程大于零标志和一个与调节装置报警对应的下游压力大于标志，其中，所述逻辑子程序将所述行程信号和所述行程值进行比较，将所述下游压力信号和所述用户输入的下游压力极限比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述行程大于零标志和所述下游压力大于标志时，所述逻辑子程序产生调节装置报警。
39.如权利要求34所述的方法，其中进一步包括一个基于第一压力信号、第二压力信号和行程信号确定流量速率F的步骤。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述已存储的逻辑值包括一个用户输入的流量速率极限，且所述已存储的逻辑报警标志设定包括一个设定，该设定具有一个与流量速率极限报警对应的流量速率大于标志，其中，所述逻辑子程序将所测流量速率与用户输入的流量速率极限进行比较，以产生所述系列的操作条件标志，且当所述系列的操作条件标志包括所述流量速率大于标志时，所述逻辑子程序产生流量速率极限报警。
41.如权利要求34所述的方法，其中所述行程指示器包括一个行程传感器。
42.如权利要求34所述的方法，其中所述行程指示器包括一个用于推导杆位置的加载压力传感器。
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