专利名称：为控制和优化而联机测量流体特性的方法与过程的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及测量一种流体特性的方法，具体地说，涉及一种作高度精确的流体特性实时测定的方法。
流体特性的实时测定对于提供各类型能量系统的最佳工作状态是至关重要的。例如，现有的用于测定流体的方法，如测蒸汽，通过采用贝蒂-布里奇曼方程或者利用存在计算机存贮器中的流体表(格)已经发现，用贝蒂-布里奇曼方程测定流体特性一般需要脱机技术和高级计算机程序。虽然对于贝蒂-布里奇曼方程利用分布式计算机系统可以联机实现优化过程，但已经发现这种方法费用太大，而且只有蒸汽特性可通过此方法测定，因此对于其他流体还需要附加的方程式。就计算机存贮器中存的流体表而言，这种途径需要大量的存贮而且由此而引起的费用使得该方法不实用。
一种用于测定流体特性的可供选择的途径，使用模拟电子装置以便作流体特性的联机实时测定。已经发现，这种方法产生了大量测量误差而且所用的模拟装置难以维修。在美国专利第4，244，216中公开了另一种对上述模拟途径进行了改进的方法，其中，通过校正系数乘测定流体温度和压力求得流体密度和焓值。这种方法可以很容易扩展到测量熵值。已经发现，如果温度和压力工作范围在通常比较大的情况下，后一种方法则产生不准确的测量。温度和压力变化时，此方法中所利用的校正系数不能补偿这种变化，而且增加了所得测量结果中的出错量。
由于上述，最好是发展一种方法，它能作非常精确的流体特性实时测定。
本发明的目的是通过提供一种以高精确度测定具体流体特性值的方法耒解决与现有技术的方法相关的问题及其它问题。测量待测试流体的温度和压力并将该综合测量安排在由一个温度范围和一个压力范围限定的子区域中。通过所用的子区域确定一个温度校正系数和一个压力校正系数。类似地，确定一个用于被测特性(例如密度)的参考系数。综合系数即综合温度校正系数，压力校正系数和参考系数而确定被测流体特性值。为了改善被测流体的综合测量的精度也可利用一个动态校正系数。
下面是附图的简单说明
图1是一功能逻辑框图，可用于确定一种被测流体的密度。
图2是一个说明被测试流体温度和压力图;该图分成若干子区域，用以改进被测试流体特性的测量结果的精度。
图3是一个用于被测流体的温度校正系数(CF)T对温度的特性曲线图。
图4是一个用于被测流体的压力校正系数(CF)P对压力的特性曲线图。
图5图解说明用于图2中所示子区域1和2的逻辑块与温度校正系数。
图6是一个用于确定一种流体密度的多温度和压力子区域的逻辑框图。
图7是一个图6中所示的子区域逻辑块的逻辑框图。
图8是一个图6中所示的温度校正逻辑块的逻辑框图。
图9是一个图6中所示的参考逻辑块的逻辑框图。
图10是一个图示说明用一动态校正系数得到改进的测量精度的百分误差对温度的特性曲线图。
现参阅附图，这些图表的用途是描述本发明的最佳实施例而不是用耒限制其中所说明的发明，图1是要求测定流体密度的功能逻辑框图。上述密度的测定需要一个温度传感器20和一个压力传感器22它们的输出端分别连接到功能块24和26的输入端。功能块24和26的输出端分别代表用于被测流体温度和压力的校正系数(CF)T和(CF)P。上述的输出作为输入加到放大器28，该放大器的输出端被连接到放大器30作一个输入端。放大器30的另一个输入端是被测试流体的初始密度P0。功能块30的输出由下面的公式表示ρ＝ρ0(CF)T(CF)P(1)式中ρ＝密度(CF)T;(CF)P＝T和P用的校正系数T＝温度P＝压力此外，假定校正系数分别为下式(CF)T＝ρ(T，P0)/ρ0(2)(CF)P＝ρ(T0，P)/ρ0(3)式中(T，P0)＝T变化且P＝P0时的密度值(T0，P)＝P变化且T＝T0时的密度值前述的校正系数可通过函数关系(曲线)加以图解说明。应注意校正系数(CF)T和(CF)P的数值对于P＝P0与T＝T0(参考值)时是1而且在这一情况下通过公式(1)密度为P＝P0校正系数(CF)T和(CF)P的值还可通过流体特性表得出。还应注意到，焓与熵值也能用同一方法被实时测定。
如前面讨论过的，根据温度T与压力P的测量确定流体密度P所需要的逻辑功能被表示在图1中，用于一个单独工作(温度T和压力P)的子区域。对于多温度和压力子区域，通过举例而详尽说明此方法的实施，假定有一种蒸汽其工作区域在350-450℃和4000～6000Kpa范围内。再假设此工作区域可分成限定为1至4四个相等的子区域，如图2所示。流体密度ρ将在此例中计算，由于它有可能产生最大误差。
假定有图2中的“子区域1”，公式(2)和(3)所述的校正系数分别图示于图3和图4。由用于属于子区域1内的温度T和压力P的功能块24和26显示出校正系数的函数关系。应该注意，子区域1用的参考值为T0＝375℃，P0＝4500KPa对于图2中的2至4各子区可乘用同一方法。用于子区域1和2的温度校正系数(CF)1T和(CF)2T分别表示于图(b)中，同时，用于子区域1和2的温度的逻辑表示f′T和f″T分别示于图5(a)中。相应的用于子区域1和2对压力4000-5000Kpa如5000～6000Kpa的压力的逻辑表示f′P和f′P可分别得出。
图6图解说明用于对多温度和多压力子区域作测定密度ρ值的逻辑框图。照此而言，此框图包括一个子区域逻辑块30，一个温度校正逻辑块40，一个参考逻辑块50，一个压力校正逻辑块60和一部分图1中所示的逻辑框图。
如图7中图示的，子区域逻辑块30包含四种逻辑功能两种用于温度，如图5(a)所示，两种用于压力。子区域逻辑块30的输出端每次只有一个被启动，并且该被启动的输出端相应于由被测试流体的温度与压力确定的子区域。该子区域逻辑块30的其他输出端为零。子区域逻辑块30的输出作为温度校正逻辑块40的输入，如图8中所图示，由该温度校正逻辑块产生温度校正系数。逻辑块40里的温度校正系数功能块配制成用以接收由子区域逻辑块30产生的输出信号并产生取决于所用子区的温度校正系数(CF)T的固有值。为了完成上述功能，逻辑块40里的温度校正系数功能(块)受温度传感器20的输出所加的偏压。应注意到，压力校正系数(CF)P在压力校正逻辑块60中以相同的方式确定。
以相同的方式，图9中图示的参考逻辑块50被用耒产生一个以子区域逻辑块30和用于该子区域的流量密度初始值ρ0为基础的参考密度P0。上述三个输出信号(CF)T′，(CF)P和初始流量密度然后被合并成如图6所示并根据公式(1)产生一个处在试验中的流体密度ρ的测定。
通过对公式(1)进行变换形式可以改进流体密度测量结果的精度，这可被看成是“动态校正”，如下所示ρ＝ρ0〔(CF)T(CF)P〕n(4)式中，n是温度T和压力P的函数，根据下式n＝f(P.T) (5)对于一种具体的流体，用于不同的压力P和温度T的值确定n的值并且注意表格值与计算值之间的最小误差。确定上述函数过程中，利用了一种曲线拟合法。通过对蒸汽特性作的试验，已经发现，当n仅是T的函数时可以实现提供理想精度的n值，如下式所示n＝fT(T) (6)这种通过“动态校正”并随n＝fT(T)关系表达的改进精度被图10中的曲线图解说明。
应注意到，通过使用公式(4)的形式而不是图1中公式(1)的形式大大改善了测量精度。
公式(4)用的n值的确定及具体使用细节同前面所述的相似。
上述测定流体特性的方法有许多优点。例如，通过测量区域的大小而确定结果测量的精度，因此精度可被控制。假定有一种蒸汽作为试验中的流体，于50℃的测量温度范围和1mpa的测量压力范围很容易得到0.01%之内的最大误差。总的温度和压力范围不影响结果的精度，是由于通过利用多温度和多压力子区域可以保持相同的温度和压力范围。此外，为了进而减小测量误差，利用上述“动态校正”系数耒调整校正系数的数值。已经发现，用这种校正系数最大测量误差最多可以减小50%。这样，通过用上述动态校正系数可以获得0.005%之内的精度。应该注意到，这样改进精度并没有非常增加费用。
综上所述，上述方法的主要优点在实时流体特性综合测量中提高了精度。这种综合测量精度是对现有技术的方法的重大改进并导致提高产品质量和能源效率。
根据参阅上文本领域的专业人员将作出一定的变更和改进。应该理解，所有这些变更和改进为了简浩和清楚起见而在此被删去，但均属于以下权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种测定流体特性值的方法，其特征是包括以下步骤测量该流体的温度；测量该流体的压力；将所述温度的测定和压力的测定分配到一预定温度和压力子区域；求出一个该流体用的温度校正系数；求出一个该流体用的压力校正系数；求出一被测流体特性的参考值；综合所述温度校正系数、所述压力校正系数和所述参考值以便确定该被测流体特性的值。
2.按权利要求1所述的方法，其特征是，所述温度校正系数通过所述温度和压力子区域确定。
3.按权利要求1所述的方法，其特征是，所述压力校正系数通过所述温度和压力子区域确定。
4.按权利要求1所述的方法，其特征是，所述被测流体特性的参考值通过所述温度和压力子区域确定。
5.按权利要求1所述的方法，其特征是还包括用一动态校正系数改善被测流体特性综合测量的精度的步骤。
全文摘要
一种流体特性的联机测量的方法。该流体可能受到作用的温度范围和压力范围被划分成预定的子区域。以流体实际的温度和压力确定其所用的子区域。该所用子区域提供温度和压力校正系数结合被测流体特性的参考值以确定该流体特性的实际值。
文档编号G01N9/04GK1051789SQ9010733
公开日1991年5月29日 申请日期1990年8月30日 优先权日1989年10月25日
发明者阿兹米·卡亚, 玛润恩·A·克亚斯 申请人:国际自动控制装置金融公司