DE60005840T2

DE60005840T2 - Gerät zur durchflussmessung in einem regler

Info

Publication number: DE60005840T2
Application number: DE60005840T
Authority: DE
Inventors: R. Paul ADAMS; E. David WOOLLUMS; B. Jon MILLIKEN
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: AU6055600A; EP1198740B1; JP2003503786A; BR0012034A; CN1371494A; JP2003503785A; AR025185A1; CN1241082C; DE60029326D1; EP1198740A1; CN1237426C; AU5767800A; CA2378100C; CA2378100A1; BR0012029A; DE60005840D1; CA2377540C; US6441744B1; JP4897894B2; CN1371493A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Regler und im speziellen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen von Betriebsparametern an einem Regler und zur Durchflussberechnung. Einschlägiger Stand der Technik ist in den Dokumenten DE 94 04 829 U und US 3 633 416 offenbart.
Bei der Fluidsteuerung in industriellen Prozessen, wie beispielsweise Öl- und Gasrohrleitungssystemen, chemischen Prozessen, etc., ist es oft nötig, den Druck eines Fluides zu verringern und zu steuern. Typischerweise werden für diese Aufgabe Regler verwendet, die eine einstellbare Begrenzung des Durchflusses durch den Regler aufweisen. Der Zweck des Reglers in einer bekannten Anwendung kann in der Steuerung bzw. Regelung der Durchflussrate oder anderer Prozessvariabler liegen, allerdings führt die Begrenzung als ein Nebeneffekt der Durchflussregelungsfunktion an sich schon zu einer Reduzierung des Druckes.
Ein Beispiel ist eine spezielle Anwendung, in der Regler zur Verteilung und Übertragung von Erdgas verwendet werden. Eine Erdgasverteilungsanlage enthält üblicherweise ein Leitungsnetz, das sich von dem Erdgasfeld zu ein oder mehreren Verbrauchern erstreckt. Um größere Mengen Gas zu transportieren, wird das Gas auf erhöhten Druck komprimiert. Sobald sich das Gas dem Verteilungsnetz und schließlich dem Abnehmer nähert, wird der Gasdruck in Druckreduzierungsstationen reduziert. Die Druckreduzierungsstationen verwenden, um den Gasdruck zu reduzieren, typischerweise Regler.
Bei Erdgasverteilungssystemen ist es wichtig, dem Verbraucher ausreichende Mengen an Gas zur Verfügung stellen zu können. Die Kapazität des Systems wird typischerweise vom Systemdruck, der Rohrgröße und den Reglern bestimmt, und oft unter Verwendung eines Simulationsmodells ermittelt. Die Genauigkeit des Modellsystems wird durch die Verwendung von Durchflussdaten an verschiedenen Einlassstellen, Druckreduzierungsstellen und Auslassstellen bestimmt. Die Druckreduzierungsstellen beeinflussen maßgeblich die Kapazität des Gasverteilungssystems, wodurch die genaue Simulation der Druckreduzierungsstellen für das Modellsystem von großer Bedeutung ist. Die Druckreduzierungspunkte jedoch liegen innerhalb des Verteilungssystems und gelten somit nicht als Anschlusspunkte (custody transfer points) (das sind die Punkte, an denen die Steuerung des Gasflusses vom Verteilernetzwerk auf den Abnehmer übergeht). Folglich gibt es typischerweise an den Druckreduzierungsstellen keine Durchflussmessung. Da darüber hinaus die Druckreduzierungsstellen keine Anschlusspunkte sind, ist kein Zusatzaufwand aufgrund hoher Genauigkeit gefordert. In anderen Anwendungsgebieten (beispielsweise industriellen Prozessen, chemischen Prozessen usw.) gibt es bei der Durchflussmessung ähnlich Probleme, wie sie oben in Bezug auf Erdgasverteilung beschrieben sind.
Zusätzlich unterliegen Regler während des Betriebs Fehlfunktionen aufgrund von Verschleiß, was ihre Fähigkeit einschränkt, den Druck entlang einer Rohrleitung zu überwachen. Ein beschädigter Regler kann das Austreten von Fluiden erlauben, wodurch der Fluidverlust steigt und möglicherweise eine Gefahrensituation verursacht wird. Obwohl beschädigte Regler repariert oder ersetzt werden könnten, ist es oft schwer zu entdecken, dass ein Regler versagt hat, und festzustellen, welcher Regler beschädigt ist. Einen Fehler zu entdecken und festzustellen welcher Regler versagt hat, ist in einem typischen Erdgasversorgungssystem noch schwieriger, in dem sich die Rohrleitungen über viele Meilen erstrecken. Folglich ist eine Vorrichtung, die Vorrichtungsstörungen entdeckt und den Fehler lokalisiert, dringend gewünscht.
In Übereinstimmung mit bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Fluiddurchflusses durch einen in einem Fluidkanal angeordneten Druckregler zur Verfügung gestellt, wobei der Druckregler ein im Fluidkanal bewegliches Drosselelement aufweist. Die Erfindung wird durch die unabhängigen Vorrichtungsansprüche 1 und 14 definiert.
Die Vorrichtung beinhaltet einen in Fluidverbindung stromaufwärtsseitig des Drosselelementes angeordneten ersten Drucksensor zum Messen eines stromaufwärtsseitigen Druckes P₁, einen in Fluidverbindung stromabwärtsseitig des Drosselelementes angeordneten zweiten Drucksensor zum Messen eines stromabwärtsseitigen Druckes P₂ und einen Weganzeiger (travel indicator) zum Ermitteln einer Drosselelementposition Y. Ein Prozessor ist mit dem ersten Drucksensor, dem zweiten Drucksensor und dem Weganzeiger verbunden, wobei der Prozessor ein gespeichertes Programm zum Ermitteln einer Durchflussrate F aufweist, basierend auf dem stromaufwärtsseitigen Druck P₁, dem stromabwärtsseitigen Druck P₂ und der Drosselelementposition Y.
In Übereinstimmung mit weiteren Gesichtspunkten vorliegender Erfindung, wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Fluiddurchflusses durch einen in einem Fluidkanal angeordneten Druckregler dargeboten, wobei der Druckregler ein im Fluidkanal bewegliches Drosselelement aufweist. Die Erfindung wird ebenfalls durch den unabhängigen Verfahrensanspruch 16 definiert.
Das Verfahren beinhaltet folgende Schritte:
Erzeugen eines stromaufwärtsseitigen Druckmesswertes P₁ durch das Messen des Fluiddruckes stromaufwärtsseitig des Drosselelementes, Erzeugen eines stromabwärtsseitiges Druckmesswertes P₂ durch das Messen des Fluiddruckes stromabwärtsseitig des Drosselelementes und Erzeugen eines Wegmesswertes Y durch das Ermitteln einer Position des Drosselelementes. Basierend auf dem stromaufwärtsseitigen Druckmesswert P₁, dem stromabwärtsseitigen Druckmesswert P₂ und dem Wegmesswert Y wird ein Fluiddurchflusswert F berechnet.
Die Merkmale dieser Erfindung, welche für neu gehalten werden, sind insbesonders in den abhängigen Ansprüchen genauer dargelegt. Am besten kann die Erfindung unter Bezug der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Abbildungen gleiche Elemente bezeichnen. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Reglers mit einer Durchflussmesseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer zusätzlichen Ausführungsform eines Reglers mit Durchflussmessvorrichtung;
3 eine perspektivische Ansicht der Reglerdurchflussmessvorrichtung;
4 eine geschnittene Seitenansicht der Reglerdurchflussmessvorrichtung in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Erfindung;
5 ein Flussdiagramm, das schematisch einen anwenderdefinierten Grenzbereich einer Alarmroutine darstellt;
6 ein Flussdiagramm, das schematisch eine logische Alarmsubroutine darstellt;
7A–7E Flussdiagramme, die schematisch spezielle Teile der logischen Alarmsubroutine darstellen.
1 zeigt in Übereinstimmung mit der Erfindung eine bevorzugte Ausführungsform eines Fluiddruckreglers, speziell einen Gasdruckregler 10. Der dargestellte Gasdruckregulator 10 enthält eine Gasflussmessvorrichtung, wie sie im folgenden beschrieben werden wird, in der der stromaufwärtsseitige Druck, der stromabwärtsseitige Druck und Öffnungsmesswerte zur Berechnung des Durchflusses und anderer Daten verwendet werden. Es ist selbstverständlich, dass ein Flüssigkeitsdruckregler in Übereinstimmung mit den Grundlagen der Erfindung ebenfalls zur Verfügung gestellt werden kann, da der dargestellte Gasdruckregler lediglich ein Beispiel für einen Fluiddruckregler nach vorliegender Erfindung darstellt.
Der in 1 dargestellte Regler beinhaltet einen Reglerkörper 12, ein Membrangehäuse 14 und ein oberes Gehäuse 16. Innerhalb des Reglerkörpers 12 ist ein Einlass 18 zum Anschluss an eine stromaufwärtsseitige Rohrleitung und ein Auslass 20 zum Anschluss an eine stromabwärtsseitige Rohrleitung vorgesehen. Eine Öffnung 22 im Reglerkörper 12 bildet eine Verbindung zwischen dem Einlass 18 und dem Auslass 20.
Innerhalb des Membrangehäuses 14 ist eine Membran 26 angebracht, die das Gehäuse 14 in einen oberen und unteren Bereich 14a, 14b teilt. Eine Druckfeder 28 ist in der Mitte der Membran 26 befestigt und im unteren Bereich des Membrangehäuses 14b angeordnet, so dass die Membran 26 nach oben gedrückt wird.
Ein Schaft 30 ist an der Membran 26 befestigt und bewegt sich mit dieser. Ein Drosselelement, beispielsweise ein Ventilteller bzw. eine Keilplatte 32, ist an einem unteren Ende des Schaftes 30 befestigt und unter der Öffnung 22 angeordnet. Der Ventilteller 32 ist derart dimensioniert, dass er die Öffnung 22 vollständig verschließt, wodurch die Verbindung zwischen dem Einlass 18 und dem Auslass 20 getrennt wird. Folglich wird erwartet, dass die Druckfeder 28 die Keilplatte 32 nach oben drückt, um die Öffnung 22 zu verschließen. Die Keilplatte 32 weist einen sich ändernden Querschnitt auf, so dass sich bei einer Abwärtsbewegung der Keilplatte 32 der unblockierte (oder offene) Teilbereich der Öffnung 22 allmählich vergrößert. Folglich steht der offene Teilbereich der Öffnung 22 in direktem Zusammenhang mit der Position der Keilplatte 32.
Der Gasdruck in der über der Membran gelegenen Kammer 14a wird gesteuert, um die Keilplatte 32 zwischen der geschlossenen und der offenen Position zu bewegen. Der Druck im oberen Bereich des Gehäuses 14a kann auf unterschiedliche Art und Weise erzeugt werden. Bei vorliegender Ausführungsform wird der Druck im oberen Bereich 14a durch eine Belastungssteuerung (loading pilot) (nicht dargestellt) geregelt. Jedoch kann der Regler 10 auch eine andere Art von Operator, wie beispielsweise eine Entlastungssteuerung (unloading pilot) verwenden, oder der Regler 10 könnte selbstwirkend oder druckbelastet ausgebildet sein, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Eine weitere Alternative zum Steuern des Gasdruckes im oberen Bereich 14a des Membrangehäuses beinhaltet ein erstes Rohr, das sich vom stromaufwärts gelegenen Rohr zu dem oberen Bereich 14a des Membrangehäuses erstreckt, mit einem ersten Magnetschalter zum Steuern des Gasdurchflusses. Es ist weiter ein zweites Rohr vorgesehen, das sich von dem oberen Bereich des Membrangehäuses 14a zu dem stromabwärtsseitigen Rohr erstreckt und darin einen zweiten Magnetschalter aufweist, der den Durchfluss regelt. An die ersten und zweiten Magnetschalter ist ein PC zur Steuerung ihrer Funktion angeschlossen. Um den Druck im oberen Bereich 14a des Membrangehäuses zu erhöhen, wird der erste Magnetschalter geöffnet, um den stromaufwärtsseitigen Druck in den oberen Bereich zu lassen, wodurch die Membran 26 nach unten gedrückt wird, um die Öffnung 22 freizugeben. Durch den zweiten Magnetschalter kann Gas ausgestoßen werden, um dadurch den Druck im oberen Bereich 14a zu reduzieren und die Membran 26 anzuheben, wodurch die Öffnung 22 verschlossen wird. Unabhän gig von der Art der Druckerzeugung und -steuerung wird deutlich, dass ein erhöhter Druck die Membran 26 und die daran befestigte Keilplatte 32 nach unten bewegt, um die Öffnung 22 zu öffnen, während ein verringerter Druck die Öffnung 22 schließt. Diese Anordnung ist lediglich exemplarisch und stellt keine Begrenzung des Rahmens der vorliegenden Erfindung dar, da andere aus dem Stand der Technik bekannte Anordnungen ebenfalls verwendet werden können.
In Übereinstimmung mit bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung sind stromaufwärtsseitig und stromabwärtsseitig des Drosselelementes Drucksensoren zur Messung der Druckpegel P₁, P₂ vorgesehen. Wie in 1 dargestellt, sind die ersten und zweiten Drucksensoren 34, 35 am oberen Gehäuse 16 befestigt. Das Rohr 36 erstreckt sich vom ersten Drucksensor 34 und greift in das stromaufwärtsseitig des Reglereinlasses 18 angeordnete Rohr ein. Zusätzlich erstreckt sich das Rohr 37 vom zweiten Drucksensor 35 und greift in den stromabwärtsseitig angeordneten Reglerauslass 20 ein. Da der erste und der zweite Drucksensor 34, 35 am oberen Gehäuse 16 befestigt sind, übermitteln folglich die Rohre 36, 37 den stromaufwärtsseitigen bzw. den stromabwärtsseitigen Gasdruck an den ersten und zweiten Drucksensor 34, 35. Alternativ können der erste und der zweite Drucksensor 34, 35 mit von dem Drucksensor zum oberen Gehäuse 16 verlaufenden Drähten direkt im stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Rohr angeordnet sein. Um eine Temperaturkorrektur zu ermöglichen, kann, wenn gewünscht, ein Betriebstemperaturgeber 48 im stromaufwärtsseitigen Rohr angeordnet sein, der die Betriebstemperatur misst.
Das obere Gehäuse 16 enthält weiter einen Sensor zum Bestimmen der Ventiltellerbzw. Keilplattenposition. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Schaft 30 an der Keilplatte 32 befestigt und mit der Membran 26 verbunden. Ein Weganzeiger 40, der bevorzugter weise eine Verlängerung des Schaftes 30 ist, erstreckt sich von der Membran in das obere Gehäuse 16, so dass die Position des Weganzeigers 40 mit der Position der Keilplatte 32 in Beziehung steht. Darum beinhaltet der Sensor einen Weganzeiger-Abtastmechanismus, vorzugsweise einen Halleffektsensor. Der Halleffektsensor beinhaltet einen mit einem oberen Ende des Weganzeigers 40 verbundenen Halleffektmagneten 42. Innerhalb des oberen Gehäuses 16 ist zum Abtasten der Position des Halleffektmagneten 42 ein Magnetsensor 44 angeordnet. Beim Erfassen der Position des Magneten 42 können die Position der Keilplatte 42 und somit die offenen Bereiche der Öffnung 22 bestimmt werden. Ein zweiter Weganzeiger (nicht dargestellt) kann mit dem Weganzeiger 40 verknüpft werden, um eine sichtbare Anzeige der Keilplattenbewegung zu ermöglichen. Der zweite Weganzeiger verläuft vom Weganzeiger 40 nach oben und durch das äußere Gehäuse 16, so dass er über die Oberfläche des äußeren Gehäuses 16 herausragt.
Eine andere Möglichkeit zum Messen der Bewegung der Keilplatte 32 ist die Verwendung eines Radarempfängers (nicht dargestellt), der über dem Weganzeiger 40 im oberen Gehäuse 16 angeordnet ist. Der Radarempfänger ermittelt die Position des Weganzeigers 40 und übermittelt ein Signal, das die Weganzeigerposition anzeigt.
Es ist selbstverständlich, dass die Position der Keilplatte 32 zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen mit Magnet 42 und Sensor 44 durch eine Mehrzahl anderer Methoden bestimmt werden kann. Beispielsweise kann ein Lasersensor (nicht dargestellt) entweder im oberen Gehäuse 16 zur Messung der Position des Weganzeigers 40 vorgesehen sein, oder in dem Membrangehäuse 14 zur direkten Messung der Position eines Membranteils 26. Wenn der Lasersensor sich in letzter Position befindet, ist kein Weganzeiger 40 nötig. Darüber hinaus kann ein Ultraschallsensor zur Bestimmung der Keilplattenposition verwendet werden.
Eine in 2 dargestellte weitere Alternative misst den Betriebsdruck im oberen Bereich des Membrangehäuses 14a, um daraus die Keilplattenposition abzuleiten. Es ist klar, dass die Position der Keilplatte 32 sich mit dem im oberen Bereich 14a des Membrangehäuses vorherrschenden Druck verändert. In dieser Ausführungsform ist ein Ladebzw. Belastungsdrucksensor 46 im oberen Gehäuse 16 zur Messung des Drucks im oberen Bereich des Membrangehäuses 14a vorgesehen. Der gemessene Lade- bzw. Belastungsdrucksensor kann dann dafür verwendet werden, die Keilplattenposition zu bestimmen.
Zurückkehrend zur Ausführungsform von 1, stellen der erste und der zweite Drucksensor 34, 35 und der Weganzeiger 44 einen Ausgangswert zur Verfügung, der in ein elektronisches Durchflussbauteil 50 eingegeben wird. Das elektronische Durchfluss-Modul 50 kann integral mit dem Regler, beispielsweise im oberen Gehäuse 16 wie in 1 dargestellt, angeordnet oder entfernt positioniert sein. Der Einlassdruck, der Auslassdruck und die Keilplattenposition werden dazu verwendet, um den Durchfluss durch die veränderbare Öffnung des Reglers 10 zu bestimmen. Für einen laminaren Gasdurchfluss berechnet sich die Durchflussrate unter Verwendung des folgenden Algorithmus:
F = Durchflussrate,
K₁ = absolute Temperaturkonstante,
G = spezifische Dichte des Durchflussmediums,
T = absolute Temperatur des Durchflussmediums,
K₂ = Schaftpositionskonstante,
Y = Schaftposition,
P₁ = absoluter stromaufwärtsseitiger Druck,
K₃ = Formausgleichskonstante, und
P₂ = absoluter stromabwärtsseitiger Druck.
Die Schaftpositions- und die Formausgleichskonstanten K₂, K₃ sind je nach Größe und Art des Reglers unterschiedlich und hängen vor allem von der entsprechenden Randgröße und -form ab. Dem Fachmann wird klar, dass das Produkt von K₂ und Y dem eines traditionellen Durchflusskoeffizienten entspricht. Der oben genannte Algorithmus ist dafür geeignet, laminare Gasdurchflussraten (d. h. P₁ – P₂< 0,5 × P₁) durch lineare metallverkleidete Regler vom Ventiltyp (linear, metal trim valve type regulators) zu berechnen.
Für kritische Gasflußraten wird die Berechnung durch die Streichung der Sinusfunktion modifiziert. Für andere Reglerarten, wie beispielsweise nicht lineare metallverkleidete und elastomerartige Druckregler, kann ein ähnlicher Algorithmus verwendet werden, wobei die Schaftpositionskonstante K₂ zu einer vom Druckabfall ΔP (d. h. die Differenz zwischen den stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Drücken P₁, P₂) und/oder der Ventilschaftposition abhängigen Funktion wird, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Für den Durchfluss von Flüssigkeiten lautet die Formel dann:
F = Durchflussrate,
K₁ = absolute Temperaturkonstante,
G = spezifische Dichte des Durchflussmediums,
T = absolute Temperatur des Durchflussmediums,
K₂ = Schaftpositionskonstante,
Y = Schaftposition,
P₁ = absoluter stromaufwärtsseitiger Druck, und
P₂ = absoluter stromabwärtsseitiger Druck.
Eine ähnliche Berechnung wird in der Ausführungsform nach 2 verwendet, die einen Betriebsdruck im oberen Bereich des Membrangehäuses 14a misst, um daraus auf die Keilplattenbewegung zu schließen. Allerdings ersetzen eine Lastdruckkonstante K₄ und ein Messbetriebsdruck P_L die Schaftpositionskonstante K₂ und die Schaftposition Y. Die Lastdruckkonstante K₄ ist ebenfalls vorrichtungsabhängig und muss für jeden Typ Regler 10 bestimmt werden. Für nicht lineare elastomere Drosselelemente ist die Lastdruckkonstante K₄ eine Funktion von ΔP und P₁.
In der bevorzugten Ausführungsform ist im oberen Gehäuse 16 ebenfalls ein lokales Durchflussanzeigemodul 52 angeordnet. Das lokale Durchflussanzeigemodul 52 beinhaltet einen elektronischen Durchflusszähler, der Gesamtdurchflussinformationen zur Verfügung stellt. Weiter hat das lokale Durchflussanzeigemodul 52 einen Ausgangsanschluss, der den Zugang mit einem mobilen Datenübertragungsgerät erlaubt, um auf den Gesamtdurchfluss zugreifen zu können und den lokalen Durchflusszähler für zukünftige Verwendung zurückzusetzen. Bei der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das lokale Durchflussanzeigemodul 52 eine im oberen Gehäuse 16 enthaltene LCD-Anzeige. Eine auf dem oberen Gehäuse 16 angebrachte Kappe 17 weist ein transparentes Kunststofffenster auf, das den Blick auf die LCD-Anzeige erlaubt.
Ein Datenübertragungsmodul 54 überträgt die Durchflussdaten an eine zusätzliche Datenübertragungseinrichtung 55, wie beispielsweise ein entferntes Endgerät, einen PC oder an eine andere zum Abfragen der Reglersteuerungen befähigte Einrichtung. Das Datenübertragungsmodul 54 kann eine Antenne 53 zum Übertragen der Durchflussinformationen an ein Fernablesesystem (nicht dargestellt) enthalten. Weiter ist ein Stromversorgungsmodul 56 zur Stromversorgung der Durchflussmessvorrichtung vorgesehen. Das Stromversorgungsmodul 56 kann dem gesamten System eine geregelte Spannung zur Verfügung stellen und könnte durch jede bekannte Quelle, wie beispielsweise Solar-, Batterie- und DC- oder AC-Stromversorgungsquellen, gespeist werden.
Es ist klar, dass das elektronische Durchflussmodul 50, das lokale Durchflussanzeigemodul 52, das Datenübertragungsmodul 54 und das Stromversorgungsmodul 56, wie in 1 dargestellt, auch getrennt vorgesehen oder innerhalb des oberen Gehäuses 16 auf einer einzigen Leiterplatte angeordnet sein können.
Die berechnete Durchflussrate durch den Regler 10 kann schnell und leicht unter Verwendung eines separaten Durchflussmessers 58 kalibriert werden. Der Durchflussmesser 58, der von Turbinen- oder einem anderen Typ sein kann, wird zeitweilig in das stromabwärtsseitige Rohr eingebracht, um den aktuellen Durchfluss zu messen. Der Durchflussmesser 58 gibt eine Rückmeldung an ein zusätzliches Datenübertragungsmodul 55 (RTU, PC, etc.) oder direkt an die Hauptleiterplatte. Die Rückmeldung kann zur Erstellung einer auf den beobachteten Durchflussbedingungen basierenden Fehlerfunktion verwendet werden, die dann in die vom Regler 10 durchgeführte Durchflussberechnung eingebracht wird, wodurch genauere Durchflusswerte bereitgestellt werden können.
Eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform einer Reglerdurchflussmessung und einer Diagnosevorrichtung ist in 3 dargestellt und insgesamt mit Ziffer 100 bezeichnet. Wie in 3 dargestellt, hat die Vorrichtung 100 ein zylindrisches Gehäuse 101, das ein erstes Ende 102 zur Verbindung mit einem Regler (nicht dargestellt) aufweist. Wie schon in den vorhergehenden Ausführungsformen, ist der Regler in einem Fluidkanal mit einem stromaufwärtsseitigen Bereich und einem stromabwärtsseitigen Bereich angeordnet. Das zylindrische Gehäuse 101 beinhaltet einen Weganzeiger 103 (4), der mit einer Membran (nicht dargestellt) im Regler verbunden ist. Gemäß der dargestellten Ausführungsform wird zur Erfassung der Position des Weganzeigers 103 ein Halleffektsensor verwendet. Ein Teil 104 des Weganzeigers 103 ist aus magnetischem Material gebildet und weist Polstücke auf. Ein Hallelement 105 (4) ist dazu angeordnet, die magnetischen Materialteile 104 zu erfassen und gemäß der Position des Weganzeigers 103 ein Positionssignal zu generieren.
Ein Gehäuse 106 ist am zylindrischen Grundkörper 102 angebracht. Dieses weist einen ersten Druckanschluss 107, einen zweiten Druckanschluss 108, einen Hilfs-Druckanschluss 109 und einen Hilfs-Anschluss 110 (3) auf. Eine erste Drucksensoranordnung 111 ist in den ersten Druckanschluss 107 eingefügt und ein Rohr (nicht dargestellt) verbindet die Anordnung 111 mit dem stromaufwärtsseitigen Bereich des Fluidkanals. Eine zweite Drucksensoranordnung 114 ist in den zweiten Druckanschluss 108 eingefügt, und ein Rohr (nicht dargestellt) verbindet die Anordnung 114 mit dem stromabwärtsseitigen Bereich des Fluidkanals. Zur Messung eines dritten Druckpunktes kann eine dritte Drucksensoranordnung 115 in den Hilfs-Druckanschluss 109 eingefügt werden. Der dritte Drucksensor 115 kann zur Druckmessung an unterschiedlichen Orten, inklusive im Fluidkanal oder im Regler, zur Feststellung von Verstopfungsbewegung (plug travel) verwendet werden, wie dies oben detailliert unter Bezug auf vorhergehende Ausführungsform beschrieben wurde. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein vierter Druckanschluss 117 zur Messung des atmosphärischen Druckes vorgesehen. Der Hilfs-Anschluss 110 ist dafür vorgesehen, diskrete oder analoge Eingangssignale von einer anderen Vorrichtung, beispielsweise dem in 1 dargestellten Betriebstemperaturgeber 48, zu empfangen. Zusätzlich ist eine I/O-Schnittstelle 112 zum Anschluss eines externen Gerätes zur Verfügung gestellt, wie dies weiter unten detaillierter beschrieben werden wird.
Eine Mehrzahl von Leiterplatten 120a–e sind innerhalb des Gehäuses 105 zur Kontrolle verschiedener Betriebsabläufe der Vorrichtung 100 (5) verteilt. In der dargestellten Ausführungsform kann eine erste (oder Haupt-) Leiterplatte 120 eine Schnittstelle für den ersten, zweiten, dritten Drucksensor und den atmosphärischen Drucksensor und eine Verbindung für den Halleffektsensor 105 enthalten. Eine zweite (oder Datenübertragungs-)Leiterplatte 120b stellt eine Schnittstelle zur Datenübertragung mit externen Vorrichtungen zur Verfügung. Die zweite Leiterplatte 120b kann Anschlüsse für die drahtgebundene Übertragung, wie beispielsweise eine Modemkarte, einen RF232-Datenübertragungstreiber und ein CDPD-Modem enthalten. Zusätzlich oder anstelle dessen kann ein Sende-Empfangsgerät zur drahtlosen Datenübertragung zur Verfügung gestellt sein. Eine dritte (oder Haupt-)Leiterplatte 120c beinhaltet vorzugsweise einen Prozessor, einen Speicher, eine Echtzeituhr und Datenübertragungstreiber für zwei Datenübertragungskanäle. Der Prozessor kann u. a. einen oder mehrere der oben erwähnen Algorithmen zur Berechnung der Durchflussrate enthalten, während der Speicher gewählte Parameter, wie beispielsweise hohe und niedrige Drücke eines jeden Tages speichert. Eine optionale vierte Leiterplatte 120d stellt eine Schnittstelle für eine zusätzliche Datenübertragungseinrichtung 55 zur Verfügung. Eine fünfte (oder Abschluss)Leiterplatte 120e ist ebenfalls vorgesehen und weist einen Stromversorgungsregler, einen Feldabschluss (field termination) (zum Anschluss an die I/O-Vorrichtungen), eine Notstromversorgung und Anschlüsse auf, an die die anderen Leiterplatten 120a–d angeschlossen werden können. Obwohl in der dargestellten Ausführungsform fünf Leiterplatten 120a–e dargestellt sind, ist es selbstverständlich, dass eine einzige Leiterplatte, weniger als fünf Leiterplatten oder mehr als fünf Leiterplatten verwendet werden können, ohne sich aus dem Bereich der Erfindung zu entfernen.
Es ist somit klar, dass die Datenübertragung zwischen der Vorrichtung 100 und einer externen Vorrichtung über ein RF-Modem, Ethernet oder andere ähnliche bekannte Datenübertragungen erfolgt. Der Prozessor ermöglicht es der externen Vorrichtung, Informationen wie beispielsweise Drucksollwerte und Alarmbedingungen in die Vorrichtung 100 einzugeben und im Speicher gespeicherte Daten abzurufen. Die empfangenen Daten können Alarmprotokolle und gespeicherte Betriebsparameter enthalten. Beispielsweise kann die empfangene Information den Verlauf periodisch im Speicher gespeicherter stromaufwärtsseitiger und stromabwärtsseitiger Drücke enthalten, so dass die Vorrichtung 100 die Funktion eines Druckschreibers bietet.
In Übereinstimmung mit bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Prozessor eine Routine zum Erstellen von Alarmsignalen. Ein erster Teil der Routine vergleicht die gemessenen Parameter (das sind der stromaufwärtsseitige Druck, der stromabwärtsseitige Druck und die Wegposition) mit speziellen anwenderdefinierten Grenzwerten, wie dies in 5 schematisch dargestellt ist. Zusätzlich können eine oder mehrere logische Subroutinen ausgeführt werden, die wenigstens zwei der gemessenen Parameter vergleichen und ein auf einem speziellen logischen Vorgang basierendes Alarmsignal erstellen, wie dies beispielsweise schematisch in den 6 und 7A bis 7D dargestellt ist.
Man betrachte zuerst die Schwellenwertalarme, wo eine Überprüfung gestartet wird 150, um festzustellen, ob vom Anwender irgendwelche Grenzwerte eingegeben wurden. Der Druck, die Bewegung, der Durchfluss und die Batteriewerte werden zuerst mit dem vom Anwender eingegebenen Maximalgrenzwerten 151 verglichen. Wenn irgendeiner dieser Werte die maximalen Grenzwerte überschreitet, wird das Datum und die Zeit ausgelesen 152 und ein maximaler Grenzwertalarm protokolliert 153. Danach werden die gemessenen Werte mit den vom Anwender eingegebenen Grenzwerten verglichen 154. Wenn irgendein Wert die Maximalen Grenzwerte überschreitet, wird das Datum und die Zeit ausgelesen 155 und ein entsprechender Grenzwertalarm protokolliert 156. Die Werte werden dann mit vom Anwender eingegebenen unteren Grenzwerten 157 verglichen. Wenn irgendein Wert geringer ist als die vom Anwender eingegebenen Unteren Grenzwerte, wird das Datum und die Zeit ausgelesen 158 und ein entsprechender unterer Grenzwertalarm protokolliert 159. Schließlich werden die Werte mit vom Anwender eingegebenen minimalen Grenzwerten 160 verglichen. Wenn irgendein Werte geringer ist als ein minimaler, wird das Datum und die Zeit ausgelesen 161 und ein entsprechender minimaler Grenzwertalarm protokolliert 162.
Zusätzlich können Grenzwertalarme basierend auf der berechneten Durchflussrate F eingerichtet werden. Beispielsweise kann ein Anwender Grenzwerte für den Momentanund den Gesamtdurchfluss angeben. Wenn die berechnete Durchflussrate F einen dieser Grenzwerte überschreitet, wird ein Alarm ausgelöst. Ein weiterer Alarm kann basierend auf der Schaftbewegung zur Verfügung gestellt werden. Der Anwender kann einen Grenzwert für eine Gesamt-Schaftbewegungsstrecke eingeben und einen Alarm auslösen, wenn die Gesam-Schaftbewegung diesen Grenzwert überschreitet.
Nach dem Überprüfen der vom Anwender eingegebenen Grenzwertalarme können eine oder mehrere Subroutinen ausgeführt werden, um festzustellen, ob irgendwelche logischen Alarmbedingungen existieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jede logische Subroutine in einer einzelnen integrierten logischen Subroutine zusammengefasst, wie dies im wesentlichen in 6 dargestellt ist. Wie aus 6 ersichtlich, beginnt die Subroutine in ihrer Berechnung des Durchflusses 165 durch den Druckregler mit dem Sammeln aller Druck- und Bewegungsdaten. Jeder der gemessenen Parameter wird dann sowohl mit den anderen gemessenen Parametern als auch mit den anwen derdefinierten Sollwerten verglichen. Die logischen Alarme werden für den stromaufwärtsseitigen Druck 166, den stromabwärtsseitigen Druck 176, die Hilfsdruckwerte 168, die Schaftbewegung 169 und die Durchflussrate 170 überwacht. Zusätzliche logische Alarme können ebenfalls für die Rückmeldung von der dritten Drucksensoranordnung und für mit der I/O-Schnittstelle 112 verbundene Zusatzgeräte zur Verfügung gestellt werden. Nach dem Erhalt der jeweiligen Werte eines jeden Parameters werden dann die logischen Alarme geprüft, wie dies weiter unten detaillierter beschrieben wird.
Ein bevorzugter Ablauf der Vorgänge zur Bestimmung logischer Alarme, basierend auf dem stromaufwärtsseitigen Druck (Schritt 166) ist in 7A schematisch dargestellt. Zuerst überprüft die Subroutine, ob ein sich auf den stromaufwärtsseitigen Druck beziehender Wert eingegeben wurde 172. Wenn ein Wert, der sich auf den stromaufwärtsseitigen Druck bezieht, eingegeben wurde, bestimmt die Subroutine, ob der gemessene stromaufwärtsseitige Druck größer als 173, geringer als 174 oder gleich dem 175 vom Anwender eingegebenen Wert sein muss. Für jeden Vergleich (das sind die Schritte 173, 174 und 175) werden, wie in den 7B bis 7D gezeigt, eine Reihe von Zwischenschritten ausgeführt.
Wenn ein Alarm es erfordert, dass der stromaufwärtsseitige Druck größer als ein bestimmter Wert sein muss, sucht die Subroutine zuerst nach einem speziellen stromaufwärtsseitigen Wert, der vom Anwender eingegeben wurde 176 (6B). Wenn der Anwender einen Wert für den stromaufwärtsseitigen Druck eingegeben hat, wird der gemessene stromaufwärtsseitige Druck mit diesem eingegebenen Wert verglichen 177. Wenn der gemessene Wert größer als der eingegebene Wert ist, wird ein „stromaufwärtsseitiger Druck größer als" Flag gesetzt 178. Wenn kein spezieller vom Anwender eingegebener Wert verwendet wird, überprüft die Subroutine, ob der stromabwärtsseitige Druck mit dem stromaufwärtsseitigen Druck verglichen werden soll 179. Wenn dem so ist, stellt die Subroutine fest, ob der stromaufwärtsseitige Druck größer als der stromabwärtsseitige Druck ist 180. Ist dem so, wird das „stromaufwärtsseitiger Druck größer als stromabwärtsseitiger Druck"-Flag gesetzt 181. Wenn der stromabwärtsseitige Druck nicht als ein logischer Alarm verwendet wird, sucht die Subroutine nach einem auf dem Zusatzdruck basierenden logischen Alarmwert 182. Wenn ein Hilfsdruckwert für einen logischen Alarm verwendet wird, überprüft die Subroutine, ob der stromaufwärtsseitige Druck größer ist als der stromabwärtsseitige Druck 183. Wenn ja, wird ein „stromaufwärtsseitiger Druck größer als Hilfsdruck"-Flag gesetzt 184.
Wie in den 7C und 7D dargestellt, führt die Subroutine ähnliche Schritte durch, um festzustellen, ob ein stromaufwärtsseitiger Druck geringer oder gleich einem logischen Alarmwert ist 185–202. Darüber hinaus werden für den stromabwärtsseitigen und den Hilfs-Druckwert Vorgänge durchgeführt, die identisch zu den in den 7B bis 7D gezeigten sind, um festzustellen, ob diese größer, geringer oder gleich den speziellen logischen Alarmwerten sind. Da diese Vorgänge identisch sind, sind eigenständige Flussdiagramme, die diese Schritte verdeutlichen, nicht zur Verfügung gestellt.
Zurückkehrend zu den auf der Bewegung 169 (7A) basierenden logischen Alarmen, ist in 7E ein Flußdiagramm einer logischen Abfolge dargestellt. Demzufolge überprüft die Subroutine zuerst, ob ein logischer Wert für die Wegposition nicht eingegeben wurde (203). Wenn ein Wert für die logische Wegposition eingegeben wurde, bestimmt die Subroutine, ob der gemessene Wert größer als der logische Wert sein muss (204). Wenn der logische Operator größer als der Grenzwert ist, bestimmt die Subroutine, ob die gemessene Wegposition größer als der eingegebene Wert ist (205). Wenn dem so ist, wird das „Weg größer als"-Flag gesetzt (206). Wenn kein „größer als"-Grenzwert für den Weg verwendet wird, überprüft die Subroutine einen „kleiner als"-Grenzwert (207). Wenn ein „kleiner als"-Grenzwert festgestellt wird, bestimmt die Subroutine, ob der gemessene Weg kleiner als der eingegebene Wert ist (208). Wenn dem so ist, wird das „Weg kleiner als"-Flag gesetzt (209). Wenn der „kleiner als"-Wert nicht verwendet wird, überprüft die Subroutine auf einen „ist gleich"-Operatorgrenzwert (210). Wenn ein „ist gleich"-Grenzwert verwendet wird, bestimmt die Subroutine, ob der gemessene Weg dem eingegebenen Wert entspricht (211). Ist dem so, wird das „ist gleich"-Flag gesetzt (212). Eine ähnliche Abfolge von Schritten kann dazu verwendet werden, festzustellen, ob die berechnete Durchflußrate größer als, geringer als oder gleich ein bzw einem logischen Durchflußalarmwertes ist, wie es in Schritt 170 in 6 gefordert wird.
Basierend auf evtl. gesetzten logischen Flags, werden bestimmte logische Alarme, basierend auf einem Vergleich zweier gemessener Parameter, ausgelöst. Beispielsweise kann ein Abschaltproblem-Alarm ausgeführt werden, wenn die Wegposition Null ist und der stromabwärtsseitige Druck ansteigt (der gegenwärtige stromabwärtsseitige Druck ist größer als der unmittelbar vorhergehende gemessene stromabwärtsseitige Druck). Wenn die entsprechenden Betriebsbedingungen existieren, um die entsprechenden logischen Flags zu setzen, wird der Abschaltproblem-Alarm ausgelöst, der darauf hinweist, dass Fluid, möglicherweise in Folge eines Schadens am Drosselelement, durch den Druckregler ausläuft. Ein weiterer logischer Alarm kann ausgeführt werden, wenn der Wegwert größer null ist und das stromabwärtsseitige Drucksignal ansteigt, was auf einen gebrochenen Schaft deutet. Ein anderer logischer Alarm kann auch erzeugt werden, wenn der Wegwert größer null ist und das stromaufwärtsseitige Drucksignal ansteigt, was ebenfalls auf einen gebrochenen Schaft oder ein anderes Reglerproblem hindeutet. Ein weiterer logischer Alarm kann ausgelöst werden, wenn das Wegsignal größer als null ist und der stromabwärtsseitige Druck größer als ein vom Anwender eingegebener stromabwärtsseitiger Druckgrenzwert ist, was auf ein Problem mit der Hilfssteuerung bzw. dem Piloten hinweist, der den Regler steuert. Es können auch andere logische Alarme eingegeben werden, die die unterschiedlichen gemessenen und berechneten Werte berücksichtigen, so dass andere mögliche Reglerprobleme sofort angezeigt werden.
Der dem Prozessor zugeordnete Speicher beinhaltet vorzugsweise ein Alarmprotokoll, das das Datum, die Zeit und den Alarmtyp protokolliert. Auch auf das Alarmprotokoll kann mit einer externen Datenübertragungsvorrichtung zugegriffen werden, um die Alarmprotokolldaten abzurufen. Weiter beinhaltet der Prozessor vorzugsweise eine „report by exception"-Schaltung (RBX), die automatisch alle Alarmzustände an einen entfernt angeordneten Hostcomputer überträgt. Folglich werden mögliche Probleme in der Rohrleitung schnell gemeldet und die entsprechende Komponente oder das beschädigte Gebiet identifiziert.
Obwohl eine Kombination von Reglerdurchflussmessung und einer Diagnosevorrichtung dargestellt und beschrieben wurde, ist es klar, daß eine eigenständige Reglerdurchflussmessvorrichtung oder eine eigenständige Reglerdiagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt werden kann.
Die vorhergehende detaillierte Beschreibung wurde lediglich zum besseren Verständnis gegeben und wirkt in keiner Weise eingrenzend, da Abänderungen einem Fachmann geläufig sein werden.

Claims

Vorrichtung zum Ermitteln eines Fluiddurchflusses durch einen in einem Fluidkanal angeordneten Druckregler (10), wobei der Druckregler ein im Fluidkanal bewegliches Drosselelement (32) aufweist, mit: einem in Fluidverbindung stromaufwärts des Drosselelementes (32) angeordneten ersten Drucksensor (34) zum Messen eines stromaufwärtsseitigen Druckes P₁; einem in Fluidverbindung stromabwärts des Drosselelementes (32) angeordneten zweiten Drucksensor (35) zum Messen eines stromabwärtsseitigen Druckes P₂; einem Weganzeiger (travel indicator) (40, 103) zum Ermitteln einer Drosselelementposition Y; einem Temperatursensor (48) zum Messen einer Temperatur T des Fluids; und einem mit dem ersten Drucksensor (34), dem zweiten Drucksensor (35), dem Weganzeiger (40, 103) und dem Temperatursensor (48) verbundenen Prozessor (120), der ein gespeichertes Programm zum Ermitteln einer Durchflussrate F aufweist, in Übereinstimmung mit der Beziehung
wobei K₁ eine Temperaturkonstante, G eine spezif. Dichte des Fluids und K₂ eine Drosselelementpositionskonstante ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fluidströmung laminar ist und der Durchflussratenalgorithmus mit einer weiteren Funktion multipliziert wird:
wobei K₃ eine Formausgleichskonstante ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Drosselelement (32) ein flexibles Element aufweist und wobei die Konstante K₂ eine Funktion von (P₁ – P₂) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Drosselelement (32) ein nichtlineares Ventileinstellelement aufweist und wobei die Konstante K₂ eine Funktion der Drosselelementposition Y ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Drosselelement (32) ein nichtlineares Ventileinstellelement aufweist und wobei die Konstante K₂ eine Funktion des stromaufwärtsseitigen Druckes P₁, des stromabwärtsseitigen Druckes P₂ und der Drosselelementposition Y ist.
Vorrichtung nach Anspruch wobei der Druckregler (10) eine mit dem Drosselelement (32) verbundene flexible Membran (26) aufweist, und die Vorrichtung einen dritten Drucksensor (115) zum Messen eines Messbetriebsdruckes P_L auf der Membran (26) enthält, wobei das gespeicherte Programm die Durchflussrate F durch das Einsetzen des Messbetriebsdruckes P_L und einer Betriebsdruckkonstante K₄ für die Drosselelementposition Y bzw. die Drosselelementpositionskonstante K₂ berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Drosselelement (32) ein flexibles Element aufweist und die Vorrichtung einen dritten Drucksensor (115) zum Messen eines Messbetriebsdruckes P_L auf diesem flexiblen Element beinhaltet, wobei das gespeicherte Programm die Durchflussrate F durch das Einsetzen des Messbetriebsdruckes P_L und einer Betriebsdruckkonstanten K₄ für die Elementposition Y bzw. die Elementpositionskonstante K₂ berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Betriebsdruckkonstante K₄ eine Funktion des stromaufwärtsseitigen Druckes P₁ minus des stromabwärtsseitigen Druckes P₂ ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Drosselelement (32) ein nichtlineares Ventileinstellelement aufweist und die Vorrichtung einen dritten Drucksensor (115) zum Messen eines Messbetriebsdruckes P_L des nichtlinearen Ventileinstellelementes beinhaltet, wobei das gespeicherte Programm die Durchflussrate F durch das Einsetzen des Messbetriebsdruckes P_L und einer Betriebsdruckkonstante K₄ für die Drosselelementposition Y bzw. die Drosselelementpositionskonstante K₂ berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Betriebsdruckkonstante K₄ eine Funktion des Messbetriebsdruckes P_L ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer an den Prozessor (120) funktional angeschlossenen Speicheranordnung (120c) zum Speichern von digitalen Daten, die den Betrieb des Druckreglers betreffen, und einer an den Prozessor (120) funktional angeschlossenen Datenübertragungsschaltung (120b) zur Übertragung wenigstens einiger gespeicherter digitaler Daten an ein externes Übertragungsmittel.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Weganzeiger (40, 103) einen Hallgeber (halt effect sensor) beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Weganzeiger (40, 103) einen an dem Drosselelement (32) angebrachten Schaft (103) beinhaltet und das gespeicherte Programm die Drosselelementposition Y aus der Messung einer Position des Schaftes (103) ableitet.
Vorrichtung zum Ermitteln eines Fluiddurchflusses durch einen in einem Fluidkanal angeordneten Druckregler (10), wobei der Druckregler (10) ein im Fluidkanal bewegliches Drosselelement (32) aufweist, mit: einem in Fluidverbindung stromaufwärts des Drosselelementes (32) angeordneten ersten Drucksensor (34) zum Messen eines stromaufwärtsseitigen Druckes P₁; einem in Fluidverbindung stromabwärts des Drosselelementes (32) angeordneten zweiten Drucksensor (35) zum Messen eines stromabwärtsseitigen Druckes P₂; einem Weganzeiger (40, 103) zum Ermitteln einer Drosselelementposition Y; einem Temperatursensor (48) zum Messen einer Temperatur T des Fluids; und einem mit dem ersten Drucksensor (34), dem zweiten Drucksensor (35), dem Weganzeiger (40, 103) und dem Temperatursensor (48) verbundenen Prozessor (120), der ein gespeichertes Programm zum Ermitteln einer Durchflussrate F aufweist, in Übereinstimmung mit:
wobei K₁ eine Temperaturkonstante ist, G eine spezif. Dichte des Fluids, und K₂ eine Drosselelementpositionskonstante ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Drosselelement (32) ein nichtlineares Ventileinstellelement aufweist, und die Drosselelementpositionskonstante K₂ eine Funktion der Drosselelementposition Y ist.
Verfahren zum Ermitteln eines Fluiddurchflusses durch einen in einem Fluidkanal angeordneten Druckregler (10), wobei der Druckregler (10) ein in dem Flu idkanal bewegliches Drosselelement (32) aufweist, mit folgenden Schritten: Erzeugen eines stromaufwärtsseitigen Druckmesswertes P₁ durch das Messen des Fluiddruckes stromaufwärtsseitig des Drosselelementes (32); Erzeugen eines stromabwärtsseitigen Druckmesswertes P₂ durch das Messen des Fluiddruckes stromabwärtsseitig des Drosselelementes (32); Erzeugen eines absoluten Temperaturwertes T durch das Messen der Temperatur des Fluids; Erzeugen eines Wegmesswertes Y durch das Ermitteln einer Position des Drosselelement (32); und Berechnen eines Fluiddurchflusswertes F in Übereinstimmung mit:
wobei K₁ eine absolute Temperaturkonstante, G eine spezif. Dichte des Fluids und K₂ eine Schaftpositionskonstante ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Fluidströmung laminar ist, und der Durchflussratenalgorithmus mit einer weiteren Funktion multipliziert wird:
wobei K₃ eine Formausgleichskonstante ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Druckregler (10) ein elastomerartiger Regler ist und die Konstante K₂ eine Funktion von (P₁ – P₂) ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Drosselelement (32) ein nichtlineares Ventileinstellelement aufweist und die Konstante K₂ eine Funktion der Drosselelementposition Y ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Drosselelement (32) ein nichtlineares Ventileinstellelement beinhaltet und die Konstante K₂ eine Funktion des stromaufwärtsseitigen Druckes P₁, des stromabwärtsseitigen Druckes P₂ und der Drosselelementposition Y ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Druckregler (10) eine mit dem Drosselelement (32) verbundene flexible Membran (26) beinhaltet, wobei das Verfahren folgenden weiteren Schritt beinhaltet: Erzeugen eines Messbetriebsdruckes P_L durch das Messen eines Fluiddruckes auf der Membran (26), wobei die Durchflussrate F durch das Einsetzen des Messbetriebsdruckes P_L und einer Betriebsdruckkonstante K₄ für die Drosselelementposition Y bzw. die Drosselelementpositionskonstante K₂ berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Drosselelement (32) ein flexibles Element beinhaltet, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist: Erzeugen eines Messbetriebsdruckes P_L durch das Messen eines Fluiddruckes auf dem flexiblen Element, wobei die Durchflussrate F durch das Einsetzen des Messbetriebsdruckes P_L und einer Betriebsdruckkonstante K₄ für die Drosselelementposition Y bzw. die Drosselelementpositionskonstante K₂ berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Betriebsdruckkonstante K₄ eine Funktion des stromaufwärtsseitigen Druckes P₁ minus dem stromabwärtsseitigen Druck P₂ ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Drosselelement (32) ein nichtlineares Ventileinstellelement beinhaltet, wobei das Verfahren folgenden weiteren Schritt aufweist: Erzeugen eines Messbetriebsdruckes P_L durch das Messen eines Fluiddruckes am nichtlinearen Ventileinstellelement, wobei die Durchflussrate F durch das Einsetzen des Messbetriebsdruckes P_L und einer Betriebsdruckkonstante K₄ für die Drosselelementposition Y bzw. die Drosselelementpositionskonstante K₂ berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Betriebsdruckkonstante K₄ eine Funktion des Messbetriebsdruckes P_L ist.