[发明专利]用于测量过程控制流体消耗的系统

说明书

技术领域

本公开内容总体涉及测量由过程控制设备消耗的流体，具体而言，涉及 确定由一控制系统内的具体过程仪表或由整个过程控制回路所消耗的供应 流体的量。

背景技术

过程控制系统通常使用诸如压缩空气或气体之类的流体供应来操作过 程控制系统内的气动过程控制装置。而且，远程操作过程控制系统已知使用 过程介质操作诸如气动仪表的部件以及诸如控制阀致动器之类的气动装置。 气动供应流体在操作过程中被消耗(即，该供应气体的一部分在操作过程中 被耗尽而且未被接受或再循环。根据所控制的过程，这种供应气体消耗在某 些情况下可能存在问题并且花费大。例如，在天然气工业中，一些气动仪表 通过使用天然气作为气动供应源进行操作。这样，诸如天然气之类的高价值 流体的损耗对于操作者可提供相当大的经济动机而检测并精确测量渗漏，并 在可能时限制天然气的消耗或排放。天然气渗漏的环境影响和对超限度消耗 或排放天然气的潜在调控惩罚，形成了测量和限制这些排散的另外的动机。 此外，操作者可能希望测量所消耗的天然气的量，以确定开采权的费用或便 于调整过程控制设备，从而更好地优化在仪表操作过程中的流体消耗。

用于操作过程控制系统的供应流体或气体的总量可分为不同的两类：使 诸如控制阀之类的气动控制装置工作所需的供应流体，和操作气动控制仪表 所消耗或耗费的供应流体。例如，包括控制阀和液位控制器的过程控制系统 中，存在用于致动或移动控制阀的大量供应气体，以及在液位控制器的操作 过程中所消耗的以产生气动信号来致动控制阀的大量供应气体。通常，这两 种值并不是可以清楚地确定，因而只能估计过程控制系统的供应气体消耗。 这样，传统方法并未提供系统中的具体装置的供应气体总消耗的精确估计 值。

测量在过程控制系统内供应气体消耗的一种传统方法是，通过流量计计 量气动仪表的排放气体。这种传统的流量测量技术当排放流量断续或时有时 无时可能很不准确，这是因为，传统流量计的带宽或响应时间太慢而无法记 录流量偏差。传统上，排放气体包括由气动仪表耗费的供应流体量和用于操 作阀的供应气体量，这使得很难在这两种量之间进行单独区别。因此，希望 存在一种可靠的系统和方法，以精确测量过程控制系统内的具体过程控制仪 表或其他装置的供应气体消耗。

发明内容

本发明公开了一种用于精确测量由过程控制系统内的具体过程控制装 置所消耗的供应气体的系统和方法。更好的测量精确度源自对于在过程控制 系统的正常操作模式中过程控制装置的消耗进行测量。通过流体控制系统， 将由一个过程控制装置所消耗的流体量分离于在致动其他过程控制装置时 所消耗的供应气体量。每一部件所消耗的流体量可通过测量具有已知量的容 器内流体的减少而确定，所述容器在其操作过程中将供应气体独立供应到每 一部件。

附图说明

图1是例示过程控制系统的方框图，其中过程控制系统具有主、副流体 供应系统，用于确定过程控制系统的正常操作过程中的流体消耗；

图2是例示过程控制系统的示意图，其中过程控制系统装备有通过本公 开所构想的流体消耗测量系统的另一实施例的示例；

图3是例示过程控制系统的示意图，其中过程控制系统具有本公开所构 想的流体消耗测量系统的实施例；

图4是逻辑流程图，其中描述了图3中的流体消耗测量系统当用于检测 具有比例输出(即节流输出)的装置的流体消耗时的操作步骤；

图5是逻辑流程图，其中描述了图3中的流体消耗测量系统当用于检测 具有离散输出(即“开”或“关”输出)的装置的流体消耗时的操作步骤；

图6是逻辑流程图，其中描述了图3中的流体消耗测量系统当用于检测 过程控制系统的总流体消耗时的操作步骤；

图7是过程控制系统的示意图，其中例示了通过本公开所构想的流体消 耗测量系统的进一步的实施例；

图8是逻辑流程图，其中描述了确定图7中所示的过程控制系统内气动 装置的单独流体消耗的流体消耗测量系统的操作步骤；

图9是例示了与通过本公开所构想的流体消耗测量系统的示例性实施 例相结合的过程控制系统的示意图；以及

图10是描述了图9的流体消耗测量系统的操作步骤的逻辑流程图。

具体实施方式