协调流量计的测量子系统的方法和系统的制作方法
【专利说明】协调流量计的测量子系统的方法和系统
[0001]本申请为于2010年11月25日提交、申请号为200980119167.7、发明名称为“协调流量计的测量子系统的方法和系统”的中国专利申请的分案申请。所述母案申请的国际申请日为2009年6月9日，优先权日为2008年7月9日，国际申请号为PCT/US2009/046711。
【背景技术】
[0002]在已从地底取出碳氢化合物之后，经由管道到将流体流(例如原油或天然气)从一个地方传输到另一个地方。希望准确地知道在流中流动的流体量，特别是当流体易主时、或者“密闭输送”时，更要求精确度。超声流量计可用于测量在管道中流动的流体量，并且超声流量计具有足够的精确度以用于密闭输送。
[0003]在高容量天然气管道中，以密闭输送而“易主”的气体的价值每天可达到百万美元或更多。因此，在有些密闭输送情形下，单个表体容纳两个独立的超声流量计。两个仪表在一个仪表失效的情况下实现冗余使用(redundancy)，并且在两个流量计可供使用的情形下，可通过比较两个独立的测量来检验记录的流量的精度。然而，在同一个表体中具有两个独立的超声波流量计会在仪表操作和/或测量中产生困难。
【发明内容】
[0004]根据本发明的实施例，提供了一种流量计，包括:管段，所述管段限定中心通道；第一组四个换能器对，所述第一组四个换能器对机械地耦联至所述管段；第一控制电子设备，所述第一控制电子设备电耦联至所述第一组四个换能器对，所述第一控制电子设备被构造成以多路复用器的方式有选择地启动所述第一组四个换能器对的每个换能器对，并且所述第一控制电子设备被构造成使用仅来自所述第一组四个换能器对的换能器对来确定横跨整个中心通道的第一平均流速；第二组四个换能器对，所述第二组四个换能器对机械地耦联至所述管段；第二控制电子设备，所述第二控制电子设备不同于所述第一控制电子设备，所述第二控制电子设备电耦联至所述第二组四个换能器对，所述第二控制电子设备被构造成以多路复用器的方式有选择地启动所述第二组四个换能器对的每个换能器对，并且所述第二控制电子设备被构造成使用仅来自所述第二组四个换能器对的换能器对来确定横跨整个中心通道的第二平均流速；所述第一和第二控制电子设备被通信地耦联，并且被构造成用于协调它们相应的换能器对的启动。
[0005]根据本发明的另一个实施例，提供了一种方法，包括:操作流量计的第一测量子系统，所述第一测量子系统包括耦联至管段的第一组四个换能器对，并且所述第一测量子系统使用仅来自所述第一组四个换能器对的换能器对来确定横跨所述流量计的整个中心通道的第一平均流速；操作所述流量计的第二测量子系统，所述第二测量子系统包括耦联至所述管段的第二组四个换能器对，并且所述第二测量子系统使用仅来自所述第二组四个换能器对的换能器对来确定横跨所述流量计的整个中心通道的第二平均流速；以及在所述第一与第二测量子系统之间协调换能器对的启动。
【附图说明】
[0006]为了示例性实施例的详细说明，现在将对附图进行参考，其中:
[0007]图1示出根据至少一些实施例的流量计的透视图；
[0008]图2示出根据至少一些实施例的流量计的俯视局部剖视图；
[0009]图3示出根据至少一些实施例的，和相对于第一测量子系统的流量计的的立面端视图；
[0010]图4示出根据至少一些实施例的，和相对于第一测量子系统的流量计的俯视图；
[0011]图5示出根据至少一些实施例的，和相对于第二测量子系统的流量计的立面端视图；
[0012]图6示出根据至少一些实施例的，和相对于第二测量子系统的流量计的俯视图；
[0013]图7示出根据至少一些实施例的流量计的俯视图；
[0014]图8示出根据至少一些实施例的控制电子设备；
[0015]图9示出根据至少一些实施例的控制电子设备；
[0016]图10示出根据至少一些实施例的控制电子设备；
[0017]图11示出根据至少一些实施例的控制电子设备；
[0018]图12示出根据至少一些实施例的控制电子设备；
[0019]图13示出根据至少一些实施例的耦联至流量计算机的控制电子设备；
[0020]图14示出根据至少一些实施例的耦联至计算机网络的控制电子设备；
[0021]图15示出根据至少一些实施例的时序图；
[0022]图16示出根据至少一些实施例的时序图；
[0023]图17示出根据至少一些实施例的时序图；以及
[0024]图18示出根据至少一些实施例的方法。
[0025]注释和命名法
[0026]在整个以下的说明和权利要求中使用某些术语，以指示特定的系统部件。如本领域的技术人员所意识到的，仪表制造公司可通过不同的名称来指示部件。该文件不用于区分在名称上不同，而在功能上相同的部件。
[0027]在以下的讨论中和在权利要求中，术语“包括”和“包含”以无限制的方式使用，并因此应解释成表示“包括，但不局限于...”。此外，术语“耦联”用于表示间接的或直接的连接。因此，如果第一装置耦联至第二装置，则该连接可以是通过直接连接、或经由其他装置和连接的间接连接。
[0028]“管段(spool piece) ”和/或“表体”应指示由单个铸件铣成的部件。通过(例如凸缘连接、焊接)耦联到一起的分离的铸件形成的管段和/或表体不应被认为是用于本发明和权利要求的“管段”或“表体”。
[0029]关于换能器对的“启动”指的是以下情形中的一种或两者:通过换能器对的第一换能器对声信号进行的发射；和通过换能器对的第二换能器对声信号进行的接收。
【具体实施方式】
[0030]以下的讨论涉及本发明的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个是优选的，但公开的实施例不应解释成、或以另外的方式用作限制包括权利要求的本发明的范围。另外，本领域的技术人员将理解的是，以下的说明具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅表示该实施例的示例，而不用于暗示包括权利要求的本发明的范围限于该实施例。此外，在测量碳氢化合物流(例如原油、天然气)的情况下开发各种实施例，并且针对开发背景进行说明；然而，描述的系统和方法等价地适用于任何流体流动(例如低温物质、水)的测量。
[0031]图1图解能够进行冗余(redundant)流量测量的包括足够数量的换能器对的流量计100的透视图。具体地，表体或管段102被构造成被布置在管道的段之间，例如，通过凸缘104将管段102而连接至管道。管段102具有预定的尺寸，并限定被测流体流过的中心通道106。流量计100还包括多个换能器对。在图1的透视图中，图示的八个换能器对中的每个换能器对中仅一个换能器可见。具体地，外壳110中的换能器108与外壳112中的换能器(不可见)配对。同样地，外壳110中其余的换能器与外壳112中的换能器(不可见)配对。类似地，外壳116中的换能器114与外壳118中的换能器(不可见)配对。同样地，外壳116中其余的换能器与外壳118中的换能器(不可见)配对。
[0032]图2图示了图1的系统的俯视局部剖视图。具体地，图2示出的是，图示的换能器对108A和108B沿管段102的长度设置。换能器108A和108B是声学收发器，并且更具体地是超声收发器，意味着它们产生和接收具有大约20千赫以上的频率的声能。声能由每个换能器中的压电元件产生和接收。为了产生声信号，通过正弦信号电刺激压电元件，并且压电元件通过振动响应。压电元件的振动产生声信号，所述声信号穿过在中心通道106中的被测流体而传播至换能器对中对应的换能器。类似地，在被声能(即，声信号及其他噪声信号)到达时，接收的压电元件振动并产生由与仪表相关的电子设备检测、数字化、并分析的电信号。
[0033]在图示的换能器108A与108B之间存在的，与中心线122成角度Θ的路径120有时被称为“弦”或“弦通路”。弦120的长度是换能器108A的面与换能器108B的面之间的距离。流体(例如原油、天然气、液化天然气)沿方向150流动。初始地，下游换能器108B产生声信号，该声信号横跨管段102中的流体传播，然后入射到上游换能器108A上并由该上游换能器108A检测。短时间之后(例如在几毫秒之内)，上游换能器108A产生返回的声信号，该返回的声信号横跨管段102中的流体传播，然后入射到下游换能器108B上并由该下游换能器108B检测。因此，图示的换能器108A和108B通过沿弦路径120的声信号进行“发收”。在操作期间，该序