具有有效压力线的差压测量组件及用于检测被堵塞有效压力管线的方法
【专利摘要】本发明涉及一种差压测量组件，包括：差压测量换能器(10)用于检测第一介质压力和第二介质压力之间的差值并且提供取决于第一介质压力和第二介质压力之间差值的差压测量信号；第一有效压力管线(25)，连接到差压测量换能器(10)的第一压力入口(12)以把第一介质压力施加到差压测量换能器；第二有效压力管线(26)，连接到差压测量换能器(10)的第二压力入口(13)以把第二介质压力施加到差压测量换能器；至少一个温度传感器(30)用于输出与有效压力管线(25，26)的温度相关的温度信号；以及处理单元(14)用于处理差压测量信号和温度信号；其中处理单元设计成用于基于差压测量信号和温度信号检测温度信号的变化和差压信号之间的明显相关性，以及用于评价明显相关性的检测作为被堵塞有效压力管线的指示。
【专利说明】
具有有效压力线的差压测量组件及用于检测被堵塞有效压力 管线的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种具有有效压力管线的差压测量组件W及用于检测被堵塞有效压 力管线的方法。
【背景技术】
[0002] 具有有效压力管线的差压测量组件尤其用于流量测量或过滤器监控，其中在流动 的方向两条有效压力管线位于有效压力换能器的一上一下，例如孔或文丘里喷嘴，或者过 滤器被连接到介质运载管线W将差压通过介质传递到差压测量组件的差压测量换能器。运 些测量组件的工作可能导致有效压力管线的堵塞，从而负面影响可靠的测量。因此，在较早 阶段测量从而检测有效压力管线堵塞是公知的。
[0003] 欧洲专利EP1840549B1保护一种用于检测有效压力管线堵塞的装置，其中该装置 包括用于检测有效压力管线中静压的时间序列的两个压力传感器和用于检测两条有效压 力管线的压力之间差值的时间序列的差压传感器W及用于根据时间序列和波动的平方和 计算两个静压力和差压的波动的Ξ个计算单元;相关系数计算单元用于确定静压力和差压 的时间序列之间的相关系数，W及评估单元，其基于相关性检测有效压力管线的堵塞W及 标识有效压力管线中的哪一条或几条是堵塞的。
[0004] 虽然上述用于分析波动的进展是如此的有意义，但它仍关系到相当大的努力，因 为除了差压传感器之外还需要两个传感器用于静压力测量。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目标是提供一种更简易的差压测量组件和允许堵塞的有效压力管 线的检测和标识的一种方法。本发明通过根据权利要求1的差压测量组件和根据权利要求6 的方法实现该目标。
[0006] 根据本发明的差压测量组件包括差压测量换能器用于检测第一介质压力和第二 介质压力之间的差值并且提供根据第一介质压力和第二介质压力之间差值而定的差压测 量信号；
[0007] 第一有效压力管线，连接到差压测量换能器的第一压力入口 W把第一介质压力施 加于差压测量换能器；
[000引第二有效压力管线，连接到差压测量换能器的第二压力入口 W把第二介质压力施 加到差压测量换能器；
[0009] 至少一个溫度传感器，用于输出与有效压力管线的溫度相关的溫度信号；W及
[0010] 处理单元，用于处理差压测量信号和溫度信号；
[0011] 其中处理单元设计成用于基于差压测量信号和溫度信号确定溫度信号的变化和 差压信号之间相关性，从而评估发现的相关性作为堵塞有效压力管线的指示。
[0012] 本发明基于运样一种考虑，一种受热膨胀W必须流过形成节流部的堵塞，能够容 纳到差压测量换能器的压力入口和有效压力管线中的堵塞之间。运会导致被堵塞有效压力 管线中压力的增加，从而影响待测差压。
[0013] 本发明的一个进一步改进中，评估单元设计成用于评价一方面是对应于溫度上升 的溫度信号变化和另一方面是差压信号之间的正相关，作为第一有效压力管线中堵塞的指 /J、- 〇
[0014] 本发明的一个进一步改进中，评估单元设计成用于评价一方面是对应于溫度上升 的的溫度信号变化和另一方面是差压信号之间的负相关，作为第二有效压力管线中堵塞的 指示。
[0015] 相应在溫度信号变化等价于溫度下降的情况下相对的方案同样也适用。
[0016] 本发明的一个进一步改进中，评估单元还被设计成用于确定差压测量信号中噪音 或波动的至少一个特征参数，W及用于在检测被堵塞有效压力管线中考虑所述参数。
[0017] 根据本发明的流量测量组件包括根据本发明的差压测量组件，其中第一介质压力 和第二介质压力之间的差值是流量的一种度量，其中评估单元还设计成用于当检测被堵塞 有效压力管线的时候考虑噪音或波动的特征参数和流量或差压测量信号振幅之间的相关 性。
[0018] 本发明进一步设及一种用于监控差压测量组件的方法，差压测量组件具有：差压 测量换能器，用于检测第一介质压力和第二介质压力之间的差值并且提供根据第一介质压 力和第二介质压力之间的差值而定的差压测量信号；第一有效压力管线，连接到差压测量 换能器的第一压力入口 W把第一介质压力施加到差压测量换能器;第二有效压力管线，连 接到差压测量换能器的第二压力入口W把第二介质压力施加到差压测量换能器；W及至少 一个溫度传感器用于输出与有效压力管线的溫度相关的溫度信号，其中根据本发明的方法 包括至少临时检测溫度信号和差压测量信号的时间进展，W及检查溫度信号的变化和差压 信号之间的明显相关性是否存在，其将会被评估从而作为被堵塞有效压力管线的指示。
[0019] 本发明的一个进一步改进中，所述方法进一步包括差压测量信号中噪音或波动的 分析，W及检查所述噪音或波动是否指示被堵塞有效压力管线。
[0020] 本发明的一个进一步改进中，如果噪音或波动指示被堵塞有效压力管线，则信号 通知被堵塞有效压力管线，其中基于溫度信号的变化和差压信号之间的明显相关性而识别 被堵塞有效压力管线。
【附图说明】
[0021] 图1示出的根据本发明的差压测量组件的示例性实施例。
【具体实施方式】
[0022] 图1示出的根据本发明差压测量组件的示范性实施例包括差压测量换能器10,差 压测量换能器10具有传感器模块11和电子模块14,传感器模块11布置在第一高压侧过程适 配器法兰12和第二低压侧过程适配器法兰13之间，电子模块14由传感器模块11保持，为传 感器模块和传感器模块的过程信号供电。该电子模块14通过双线缆16连接到过程控制系统 18,其中双线缆用于电子模块14的通信和供电。双线缆可特别是按照现场总线或者基金会 现场总线或传感器数据公路(HART)标准作为现场总线运行。此类差压测量换能器本身是公 知的并被按照例如
【申请人】的商标Deltabar制造和销售。差压测量装置还包括安装在管线21 中的有效压力换能器20。有效压力换能器包括孔板22、位于孔板22高压侧的第一测压通道 23和位于孔板22低压侧的第二测压通道24。高压侧过程适配器法兰12通过高压侧有效压力 管线25连接到高压侧测压通道23, W及低压侦财程适配器法兰13通过低压侧有效压力管线 26连接到低压侧测压通道24。术语"高压侧"和"低压侧"是指由于流动（图中是从左往右）引 起的压力差，正比于流量的平方并且是例如巧Ij 1 Ok化（10到1 OOmbar)的量级。叠加到该流变 压力差的静压可W是例如O.lMPaUbar)到几十MPa(lOObar)。
[0023] 压力差由传感器模块11的传感器元件检测，其中传感器模块输出取决于所检测到 的压力差的传感器模块信号给电子模块14,其中电子模块14的处理电路基于传感器模块信 号产生代表压力差的差压测量信号，并将它通过双线缆16输出到过程控制系统18。
[0024] 差压测量信号的时间序列和/或差压测量信号中的波动可W存储在电子模块和/ 或过程控制系统的数据存储器中。
[0025] 进一步的，差压测量组件包括用来检测有效压力管线的溫度的溫度传感器30。如 果可W假定多个有效压力管线的溫度大体上相同，那么单独一个溫度传感器就足够了，然 而如果预期是强烈偏离的溫度梯度那么为每条有效压力管线提供一个溫度传感器是有利 的。溫度传感器30连接到电子模块14并向电子模块提供溫度测量信号，溫度测量信号的每 一个代表当前测得的溫度。溫度测量信号的时间序列和它们相应的波动可W存储在测量换 能器和/或控制系统中。
[0026] 基于差压测量信号的时间序列和测量到的溫度值或对应的波动，可W确定有效压 力管线是否堵塞，并且如果堵塞的话，确定是哪一根堵塞。
[0027] 像现有技术公知的一样，有效压力管线的堵塞可通过对差压测量信号的波动或噪 音的分析而检测。基本上本发明能够联系到如下波动分析的任一个：
[0028] 差压测量信号的时间序列就它们的波动或噪音和它们与相应测得的溫度值时间 序列的相关性等方面进行多个小时的评估，例如8-16小时，其中与系统处于基准状态下检 测到的基准数据比较是有利的，特别是在波动或噪音分析中。
[0029] 基本上，必须假定流动介质的压力中的波动或噪音是随着介质的流量增加而增大 的。在一个完整无损的流量测量组件中，运些波动经由两条有效压力管线到达差压测量换 能器，并且在一定程度上在那里互相补偿对方。
[0030] 如果有效压力管线现在堵塞了，运种补偿会随着时间减弱，从而差压测量信号的 波动或噪音增强。运设及特别是频率范围大于IHz的波动，更特别设及大于10化或大于 100化的波动。
[0031] 如果在给定的流速或平均差压下与有效压力管线通杨时采集的基准数据相比，差 压测量信号中的波动增强了，运是基准压力管线的全部或部分堵塞的第一指示。
[0032] 本发明现在有助于防止由于差压测量信号中波动增强导致的有效压力管线堵塞 的故障诊断。
[0033] 在检测到波动增强情况下堵塞的可能性P(V|F+)由下式给出：
[0034] P(V IF+) =P(F+ IV)冲(V)/[P(F+ IV)冲(V)+P(F+ I 打ee)冲（打ee) ] (1)
[0035] 其中：P(F+|V)是在堵塞的情况下增强的波动被检测到的概率，P(V)是有效压力管 线堵塞的概率，P(F+| free)是在自由有效压力管线中波动增强被检测到的概率，W及P (打ee)是有效压力管线仍然通杨的概率。
[0036] 为了说明的目的，如果假定所有有效压力管线故障的2%是由于堵塞，其中堵塞的 有效压力管线导致检测到波动增强的99%的概率，并且如果进一步假定通杨的有效压力管 线导致仅仅4%的可能性发现增强的波动，那么根据公式1得到堵塞的概率只是检测到波动 增强的情况下概率P(V IF+)的Ξ分之一。
[0037] 经营者必须在上述发现的基础上决定工厂是否应该立即停产和整修，运对一个工 厂的经营者来说不是一个愉快的情况，因为Ξ分之二的维护措施是不必要的。
[0038] 通过分析溫度测量信号的变化和差压测量信号之间的相关性，现在给出堵塞检测 的一种独立方法，因为溫度改变和随之发生的介质体积改变导致有效压力管线中的压力改 变，如果介质由于堵塞容纳在有效压力管线中那么就对测得的差压有直接的影响。如果堵 塞还不彻底，由于溫度改变情况下的体积补偿，介质应该流向或离开所产生的堵塞，其起到 节流阀的作用。运也会引起受影响的有效压力管线中压力的改变，其会影响差压测量信号。
[0039] 因此，溫度测量信号的变化和差压测量信号之间的相关性是堵塞的指示，其不依 赖差压测量信号的波动分析。如下文所述，通过组合上述两种分析方法，关于检测到的堵塞 的结论变得更加可靠。
[0040] 溫度测量信号和差压测量信号变化之间检测到相关性的情况下堵塞概率p( VIK) 如下式：
[0041] Ρ(ν|Κ)=Ρ(Κ|ν)冲(ν)/[Ρ(Κ|ν)冲(ν)+Ρ(Κ| 打ee)冲(打ee)] (2)
[0042] 其中：P化|V)是堵塞情况下溫度测量信号的变化和差压测量信号之间的相关性被 检测到的概率;P(V)是有效压力管线堵塞的概率;P化I free)是通杨的有效压力管线中溫度 测量信号的变化和差压测量信号之间的相关性被检测到的概率，W及P(free)是有效压力 管线仍然杨通的概率。
[0043] 为了说明的目的，如果仍然假定所有有效压力管线故障的2%是由于堵塞，其中堵 塞的有效压力管线导致检测到波动增强的90%的概率，并且进一步假定通杨的有效压力管 线导致溫度测量信号的变化和差压测量信号之间的相关性有10%被检测到的概率，那么根 据方程2堵塞的概率只是在溫度测量信号的变化和差压测量信号之间检测到相关性的情况 下P(V|F+)的六分之一。当分开考虑的时候，运个测试比波动测试效果还差。然而，运两种独 立测试的组合会导致检测堵塞可靠性的明显增加。
[0044] 例如，如果假定在第二个测试中为正的结果，那么有效压力管线堵塞WP(V) = l/6 的概率发生。将运个概率P(V) = l/6用作考虑堵塞的独立波动分析的显著性时堵塞概率的 初始概率，那么根据带有相同假设的方程1如下则有：
[0045] P(V IF+) =P(F+ IV)冲(V)/[P(F+ IV)冲(V)+P(F+ I 打ee)冲(打ee)]
[0046] =99%*1/6/[99%*1/6+4% 巧/6]
[0047] 3 5/6
[0048] 通过组合两个测试，检测堵塞的可靠性将会从增加到5/6,即假设的边界条件 有效的话。运是预测方面2.5倍的改进，即使第二个测试假定成甚至比第一个测试还更不可 靠。
[0049] 基于运两个分析，堵塞的指示可W总结如下：
[0050] ?如果高压侧有效压力管线25堵塞了，差压测量信号的波动增强并且差压测量信 号与测得的溫度值变化的相关性趋近+1。
[0051] ?如果低压侧有效压力管线26堵塞了，差压测量信号的波动增强并且差压测量信 号与测得的溫度值变化的相关性趋近-1。
[0052] ?如果两个有效压力管线都是通杨的，可W预期差压测量信号中波动不变并且差 压测量信号与测得的溫度值变化的相关性趋近0。
[0053] ?如果两个有效压力管线都是堵塞的，可W预期差压测量信号中波动下降并且差 压测量信号与测得的溫度值变化的相关性趋近0。
[0054] 在持续的测量操作中，所讨论的两个诊断例程可W针对差压测量信号的波动和溫 度变化与差压测量信号之间相关性两者周期性地执行，其中根据在第一和第二列中规定的 数据，第Ξ列提到的状态被检测到并且发信号通知。
[0化5]
【主权项】
1. 一种差压测量组件，包括： 差压测量换能器（10)，用于检测第一介质压力和第二介质压力之间的差值，并且用于 提供根据第一介质压力和第二介质压力之间的差值而定的差压测量信号； 第一有效压力管线(25)，该第一有效压力管线连接到所述差压测量换能器（10)的第一 压力入口（12)以把所述第一介质压力施加到所述差压测量换能器； 第二有效压力管线(26)，该第二有效压力管线连接到所述差压测量换能器（10)的第二 压力入口（13)以把所述第二介质压力施加到所述差压测量换能器； 至少一个温度传感器(30)，用于输出与所述有效压力管线（25,26)的温度相关的温度 信号；以及 处理单元（14)，用于处理所述差压测量信号和所述温度信号； 其中，所述处理单元设计成用于基于所述差压测量信号和所述温度信号确定所述温度 信号的变化和所述差压信号之间的明显相关性，以及用于评估明显相关性的检测作为被堵 塞有效压力管线的指示。2. 根据权利要求1所述的差压测量装置，其中评估单元设计成用于评价一方面的对应 于温度上升的温度信号变化和另一方面的差压信号之间的正相关，作为所述第一有效压力 管线中堵塞的指示。3. 根据权利要求1或2所述的差压测量装置，其中评估单元设计成用于评价一方面的对 应于温度上升的温度信号变化和另一方面的差压信号之间的负相关，作为第二有效压力管 线中堵塞的指示。4. 根据权利要求1-3中的一个权利要求所述的差压测量装置，其中评估单元还设计成 用于确定差压测量信号中噪音或波动的至少一个特征参数并且在检测被堵塞有效压力管 线中考虑所述参数。5. 流量测量组件，包括根据权利要求2所述的差压测量装置，其中第一介质压力和第二 介质压力之间的差值是流量的度量，其中评估单元还设计成用于当检测被堵塞有效压力管 线的时候考虑噪音或波动的特征参数和流量或差压测量信号的振幅之间的相关性。6. -种用于监测差压测量组件的方法，特别是根据前述权利要求之一所述的差压测量 组件，该差压测量组件具有： 差压测量换能器，用于检测第一介质压力和第二介质压力之间的差值并且提供根据第 一介质压力和第二介质压力之间的差值而定的差压测量信号； 第一有效压力管线，连接到所述差压测量换能器的第一压力入口以把所述第一介质压 力施加到所述差压测量换能器； 第二有效压力管线，连接到所述差压测量换能器的第二压力入口以把所述第二介质压 力施加到所述差压测量换能器；以及 至少一个温度传感器，用于输出与所述有效压力管线温度相关的温度信号； 其中该方法包括： 至少临时检测所述温度信号和所述差压测量信号的时间进展， 检查所述温度信号的变化和所述差压信号之间的明显相关性是否存在，其作为被堵塞 有效压力管线的指示。7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述方法进一步包括所述差压测量信号中噪音或 波动的分析，以及检查所述噪音或波动是否指示被堵塞有效压力管线。8.根据权利要求7所述的方法，其中如果噪音或波动指示被堵塞有效压力管线，则信号 通知被堵塞有效压力管线，其中被堵塞有效压力管线基于所述温度信号的变化和差压信号 之间的明显相关性而被识别。
【文档编号】G01L27/00GK106068447SQ201480050069
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年8月11日 公开号201480050069.3, CN 106068447 A, CN 106068447A, CN 201480050069, CN-A-106068447, CN106068447 A, CN106068447A, CN201480050069, CN201480050069.3, PCT/2014/67175, PCT/EP/14/067175, PCT/EP/14/67175, PCT/EP/2014/067175, PCT/EP/2014/67175, PCT/EP14/067175, PCT/EP14/67175, PCT/EP14067175, PCT/EP1467175, PCT/EP2014/067175, PCT/EP2014/67175, PCT/EP2014067175, PCT/EP201467175
【发明人】达维德·帕罗托
【申请人】恩德莱斯和豪瑟尔两合公司