JP4787618B2 - 流量計型式識別 - Google Patents

Description

本発明は、流量計の型式識別に関するものであり、特に、計器校正値を用いた流量計型式識別に関する。
課題の説明
流量計は、流れている液体の質量流量を測定するために用いられる。多くの型式の流量計が存在し、種々の応用及び流動材料に適応する。例えば、流管ライン・サイズ、管材料、圧力定格、温度定格、精度定格等が異なる毎に、異なる流量計型式／モデルが存在する。それぞれの流量計型式は、最適な性能を達成するために流量計システムが依存しなければならない独自の特性を有し得る。例えば、流量計型式の中には、特定の変位レベルで振動することを流管装置に要求するものがある。別の例においては、或る流量計型式は特別の補償アルゴリズムを求めることができる。

典型的には、流量計は記憶された計器校正値を備える。流量計はこれらの計器校正値を用いて質量流量と密度を正確に測定する。計器校正値は工場におけるようなテスト条件の下での測定から導出された校正値を含む。したがって、それぞれの流量計は独自の校正値を持つことができる。

一つの型式の流量計はコリオリ流量計である。Ｊ．Ｅ．スミス等に対して発行された１９８５年１月１日の米国特許第４４９１０２５号明細書及びＪ．Ｅ．スミスに対して発行された１９８２年２月１１日の米国再発行特許第３１４５０号明細書に開示されているように、パイプラインを流れる材料の質量流量その他の情報を測定するためにコリオリ質量流量計を用いることは公知である。これらの流量計は異なる構成の１つ以上の流管を備えている。それぞれの導管構成は、例えば単純曲げモード、ねじれモード、放射モード、結合モードを含む固有振動モードの組を有するものとみなされる。典型的なコリオリ質量流量計の応用においては、導管構成は材料が導管を流れるときに１つ以上の振動モードで励振され、導管の運動が導管に沿って離れた点において測定される。材料で満たされたシステムの振動モードは流管と流管内の材料との質量の和によって部分的に規定される。流管を材料が流れていないとき、流管に沿う全部の点は同じ位相で振動する。材料が流管内を流れ始めると、コリオリ加速度により、流管に沿う各点は流管に沿う他の点に対して異なる位相を持つようになる。流管の入口側の位相は駆動装置よりも遅れ、出口側の位相は駆動装置よりも進む。流管の異なる点に、その異なる点での流管の運動を表す正弦波信号を生成するセンサが配置される。センサから受け取られた信号の位相差が時間を単位として算出される。センサ信号間の位相差は一つ又は複数の流管内を流れる材料の質量流量に比例する。

材料の質量流量は位相差と流量校正係数（ＦＣＦ）との積によって決定される。流量計をパイプラインに装着する前に、校正プロセスによってＦＣＦが決定される。校正プロセスにおいて、所与の流量で流体が流管内を流され、位相差と流量の間の関係（すなわちＦＣＦ）が算出される。その後、流量計は２つのピックオフ信号の位相差とＦＣＦとの積によって流量を決定する。更に、流量の決定には他の校正係数を考慮に入れてもよい。

多くの流量計の応用は、何等かの通信ネットワーク内で動作している複数の個別の流量計ネットワークを備えている。一般に、流量計ネットワークは、測定された流量データを収集して種々の流量計の動作を制御・調整する流量計監視システムを備える。流量計ネットワークは、サイズ、モデル、年式、電子機器及びソフトウェア・バージョンが違う流量計を含み得る。こうした設定においては、メンテナンスと更新手続きを効率的に且つ適切に実施することができるよう、流量計型式が容易に且つ自動的に識別されることが望ましい。

電子的流量計が初期に開発されたときには、流量計型式の識別と追跡は問題ではなかった。これは、流量計製造会社が少なく、流量計モデルも少なかったからである。その結果、流量計型式のマニュアルでの追跡と記録管理は容易であった。しかし、低コスト、高性能、小専有面積その他の流量計に望ましい特徴を達成しながら、特定の及び種々の応用のための独自の特徴に対して設計することなしに、流量計を設計することは不可能である。その結果、特定の要求や広範な要求に合うよう、流量計型式の数は増大した。

１つの従来の手法は、例えばコード又は識別子を入力することによって流量計監視システムにセンサ・モデル／型式を入力することをユーザーに求める。この手法は、入力する人間が流量計や流量計型式について良く知っている場合には許容可能である。しかし、この従来の手法には欠点がある。この従来の手法は、流量計について少なくとも何等かの知識を持つ入力者に依存し、データを送信機又は監視装置に入力する方法を知っている人間に依存し、コード又は識別子の完全で誤りが無く正確な入力に依存する。

従来の別の手法は、流量計にメモリ・デバイスを含めることである。このメモリは読み出し可能コード又は識別子として流量計型式データを記憶する。遠隔の流量計監視システムはメモリに質問して流量計型式コード又は識別子を取得する。しかし、この従来の手法にも欠点がある。メモリ・デバイスは流量計に対する相当のコスト追加となる。更に、固体メモリのようなメモリ・デバイスは比較的壊れやすいデバイスなので、流量計の高温で振動の多い環境に設けるには適さない。

従来の更に別の手法は、流量計に抵抗を含めることであり、抵抗は遠隔で読み取られる相対的に独自の電圧／電流応答を生成する。抵抗は流量計に容易に一体化することができる安価で頑丈なデバイスである。しかし、この従来の手法にも欠点がある。流量計型式の数が増えると、それぞれの流量計を線引きするために出来るだけ小さな抵抗範囲を使うことが必要になる。このため、抵抗の許容範囲がクリティカルになると、不確定性が生じる。更に、世界規模の流量計型式識別は流量計製造会社間の協調を必要とする。

従来の更に他の手法は、当該流量計の初期振動を含め、その結果として流管に生じた振動周波数を計測することである。次いで、結果として生じた振動周波数は流量計型式と相関される。しかし、この従来の手法にも欠点がある。振動テストを適切に実施することが必要であり、流量計は最適なテスト条件に設定されなければならない。また、テストがもたらすのは、測定された応答振動であるが、これは流量計型式を完全には表示しない。環境条件での振動と共に流量計許容振動は、流量計型式の誤った決定を生じ得る。

解決手段の概要
上記の及び他の課題は、流量計型式識別のためのシステムと方法の提供によって解決され、当該技術分野での進歩が達成される。

本発明の実施の形態にしたがって流量計監視システムが提供される。流量計監視システムは、１つ以上の流量計と通信し、１つ以上の流量計のうちの流量計から計器校正値を受け取るよう構成された通信インタフェースを備える。更に、流量計監視システムは、通信インタフェースと通信し、通信インタフェースから計器校正値を受け取り、計器校正値を既知の計器校正値と相関させて流量計型式を決定する処理システムを備える。

本発明の実施の形態にしたがって、流量計の流量計型式を決定するための流量計型式識別方法が提供される。この方法は、流量計から計器校正値を受け取り、計器校正値を既知の計器校正値と相関させて流量計型式を決定することを備える。

本発明の実施の形態にしたがって、流量計の流量計型式を決定するためのソフトウェア製品が提供される。このソフトウェア製品は、流量計に対する計器校正値を受け取り、計器校正値を既知の計器校正値と相関させて流量計型式を決定するよう処理システムに指令する制御ソフトウェアを備える。更に、ソフトウェア製品は制御ソフトウェアを記憶する記憶システムを備える。

以下に、本発明の態様を記載する。本発明の１つの態様において、計器校正値は流量校正係数（ＦＣＦ）と静止高調波周波数（Ｋ１）とを含む。
本発明の他の特徴において、既知の計器校正値は、特定の流量計型式を特定の組の計器校正値とリンクさせるデータ構造を有する。

本発明の別の特徴において、決定された流量計型式は、流量計の流量計識別子と共にデータ構造に記憶される。
本発明の更に他の特徴において、流量計に対する計器校正値は流量計から受け取られる。

本発明の更に別の特徴において、流量計に対する計器校正値はユーザー・インタフェースを介して受け取られる。
本発明の更に他の特徴において、流量計監視システムは流量計のコンポーネントを含む。

発明の詳細な説明
図１〜図３及び以下の説明は、当業者に対して本発明の最良の形態を如何に製造し使用するかを教示するための特定の例を示している。発明の原理を教示する目的で、従来の特徴は単純化され又は省略されている。当業者には、こうした例からの本発明の範囲内に入る変形を理解されるであろう。以下の例は、簡単にするために２つのモードを用いて表されている。理解されるように、２つよりも多くのモードを用いることができる。当業者は認識するように、発明の種々の変形を形成するよう、以下に説明される特徴を様々に組み合わすことができる。その結果、本発明は、以下に説明する特定の例に限定されるのではなく、請求項とその均等物によってのみ限定される。

図１は、本発明の実施の形態に係る流量計監視システム１００を示している。流量計監視システム１００は個々の流量計、流量計送信機、遠隔ターミナル等を備えることができる。流量計監視システム１００は測定流量データを収集し、１つ以上の各種流量計の動作を制御・調整する。或る実施の形態においては、流量計監視システム１００は例えば１つの実施の形態におけるネットワーク１７０を介して１つ以上の流量計１５０と通信することができる。

流量計１５０は例えばコリオリ流量計を備えることができる。流量計１５０は流量校正係数（ＦＣＦ）１５１や静止高調波周波数（Ｋ１）１５２のような、記憶された計器校正値を含むことができる。ＦＣＦは特定の流量計装置の流管の構成を表す。ＦＣＦは製造期間における流管装置の大きさの変動を含むことができ、また、流管材料の特性の変動に起因する振動応答の変動をも含むことができる。Ｋ１値は、流管装置が空気で満たされ且つ０°Ｃの校正温度で測定したときの流管装置の静止高調波周波数を表す。典型的には、Ｋ１値は周波数又は時間（即ち波期間）を単位とする。他の計器校正値（図示せず）はＫ２値（Ｋ１と同じであるが流管装置に水を入れた場合である）、密度の流量効果に対するＫ３値、温度校正値等を含むことができるが、これに限られる訳ではない。他の計器校正値が考慮され、これは本発明及び請求項の範囲内に含まれる。

１つの実施の形態における流量計監視システム１００は通信インタフェース１０１と処理システム１０２を備えており、ユーザー・インタフェース１３０を備えることができる。流量計監視システム１００は流量計１５０に対する計器校正値を受け取る。流量計監視システム１００は計器校正値を用いて流量計１５０の流量計型式を決定する。

代替の実施の形態においては、流量計監視システム１００は流量計のコンポーネントを備える。即ち、流量計監視システム１００は流量計１５０の一部を備える。したがって、流量計１５０は計器校正値を用いて自己の流量計型式を決定する。更に、流量計１５０は他の流量計から計器校正値を受け取って流量計型式を識別する。

流量計形式は、製造会社、流管装置の精度定格、圧力定格、温度定格、流管装置を形成するのに用いられた材料、及び流量計を形成する管のライン・サイズを含む因子によって決定される。これらの流量計の特徴のそれぞれは流量計型式の決定に影響し又は決定を制御する（図２及びその検討を参照のこと）。

有利なことに、流量計監視システム１００は、例えば、通信インタフェース１０１を介して流量計１５０から計器校正値を取得することで、遠隔的に計器校正値を読むことができる。計器校正値はバス又は通信リンクを介して読むことができ、又は無線リンクを介して読むことができる。計器校正値は何時でも読むことができる。代わりに、ユーザー・インタフェース１３０を介してユーザーが計器校正値を流量計監視システム１００に直接入力することができる。更に代わりに、通信インタフェース１０１を介して他の遠隔の装置から計器校正値を取得することができる。

計器校正値は、動作において、質量流量測定を校正するために流量計１５０の流量計電子装置によって使用される。典型的には、計器校正値はテスト条件下において工場で測定によって取得される。一般に、計器校正値が流量計電子装置に記憶されてから流量計が工場から出荷される。更に、現場でユーザーによって計器校正値を流量計電子装置にプログラムし又は再プログラムすることができる。有利なことに、当該流量計１５０が再構成されても、当該流量計１５０が本発明にしたがって識別されるよう、計器校正値を再プログラムすることができる。典型的には、このプログラミングは流量計に付けられたタグによって容易にされる。タグにはスタンプが押され、エンボス加工され、又は、工場で測定された計器校正値が印刷される。したがって、ユーザーは、流量計の電源断、記憶喪失、再構成等の場合のような必要なときに、正しい校正情報で流量計を再プログラムすることができる。

通信インタフェース１０１は流量計１５０及び他の流量計と通信することができるよう構成され、また、他の流量計ネットワーク装置と通信するために使用される。通信インタフェース１０１は例えば流量計１５０から計器校正値を受け取ることができる。代わりに、通信インタフェース１０１は遠隔のターミナル又は装置から計器校正値を受け取ることができる。

通信インタフェース１０１は任意の型式の通信装置を備えることができる。１つの実施の形態においては、通信インタフェース１０１はネットワーク１７０を介して通信するよう構成されたモデムやネットワーク・カード等を備える。ネットワーク１７０は交換網又はデジタル・パケット網を含む有線ネットワークを備えることができる。別の実施の形態においては、通信インタフェース１０１は例えば無線又は光の送信機又は受信機のような無線通信装置を備える。

処理システム１０２は流量計監視システム１００の動作を実行する。処理システム１０２は通信インタフェース１０１と通信し、通信インタフェース１０１から計器校正値を受け取って計器校正値を既知の計器校正値と相関させ、流量計１５０の流量計型式を決定するよう構成される。処理システム１０２は汎用コンピュータ、マイクロプロセッシング・システム、論理回路、或いは他の汎用の又はカスタマイズされた処理装置を備えることができる。処理システム１０２は複数の処理装置間に分配されてもよい。処理システム１０２は例えば記憶システム１０３のような、任意の様式の一体の又は独立の電子記憶媒体を含むことができる。

記憶システム１０３はＦＣＦ記憶装置１１０、Ｋ１記憶装置１１２、既知の計器校正値１１４及び流量計型式記憶装置１１６を含むことができる。ＦＣＦ記憶装置１１０とＫ１記憶装置１１２は流量計型式識別のために受け取ったＦＣＦ値及びＫ１値を記憶することができる。既知の計器校正値１１４は流量計型式を識別するために用いられる既知の値を記憶するデータ構造を備えることができる（これについては後述する）。例えば、既知の計器校正値１１４はデータ・テーブルを備えることができる。しかし、理解されるように、他のデータ構造を用いて計器校正値を記憶し、相関を取ることができる。流量計監視システム１００は、決定された流量計型式識別を流量計型式記憶装置１１６に記憶することができる。

１つの実施の形態においては、既知の計器校正値は相関テーブル１１４に記憶される。相関テーブル１１４は複数の流量計型式レコードを含む。相関テーブル１１４の流量計型式レコードは、既知の計器校正値の組と、既知の計器校正値の組に対応する流量計型式とを含む。したがって、特定の組の計器校正値の入力に対しては、相関テーブル１１４はその特定の組の計器校正値と一致する独自の流量計型式を出力する。

図２は、幾つかの流量計型式とＦＣＦ値とＫ１値との間の関係を示す図表である。この図表に全部の流量計型式が示されている訳ではないことに注意すべきである。図表から分かるように、それぞれの代表的な流量計型式のＦＣＦ値及びＫ１値は密に群がっている。したがって、当該流量計の計器校正値をこれらの既知のパラメータ及び群と相関させることにより、当該流量計１５０の流量計型式を決定することができる。

図３は、本発明の実施の形態に係る流量計型式識別方法のフローチャート３００である。この流量計型式識別方法は図１の流量計監視システム１００によって実施されることができ、ソフトウェア製品において実施されることができる。ソフトウェア製品は流量計監視システム１００上で実行することができる。ステップ３０１において、識別されるべき流量計に対する計器校正値が受け取られる。既述のように、計器校正値はＦＣＦ値とＫ１値とを含むことができる。計器校正値は、当該流量計１５０から同時に又は以前に受け取られても、ユーザー・インタフェースを介してユーザーから同時に又は以前に受け取られても、遠隔ターミナルから同時に又は以前に受け取られてもよい。

ステップ３０２において、受け取られた計器校正値を、種々の流量計型式を実質的に表す既知の計器校正値と相関させる。相関は、当該流量計１５０の計器校正値を既知の計器校正値と一致させることによって実施することができる。相関は、例えばデータ・テーブルのような或る様式のデータ構造を用いることによって達成され得る。

オプションのステップ３０３において、決定された流量計型式が記憶される。決定された流量計型式は、当該流量計１５０の流量計識別子と共に、或る様式のデータ構造に記憶されることができる。流量計識別子は、当該流量計１５０を識別するのに用いられる、任意の様式のネットワーク・アドレス、流量計番号、流量計製造番号、割り当てられた流量計番号等であり得る。流量計型式は例えばコリオリ流量計型式を含むことができる。

有利なことに、流量計監視システム１００（及び方法）は、ＦＣＦ値とＫ１値とを既知の流量計型式と相関させることによって流量計型式を決定することができる。これらの２つの情報は全部のコリオリ流量計において採用されており、コリオリ流量計を正確に特徴付けるのに充分である。したがって、本発明は、例えば、製造会社、流管装置ライン・サイズ、流管装置材料、流管装置圧力定格、流管装置温度定格、流管装置精度定格を含む、流量計の特徴を決定することができる。

本発明に係る流量計型式識別システム及び方法は、流量計型式を決定するのに計器校正値を用いる点で従来技術と相違する。余計なコードや識別子をユーザーが入力する必要はない。ユーザーは、流量計型式識別を可能にするために何らの余計なステップを実行する必要がない。

本発明に係る流量計型式識別は、所望の利益を得るように、いずれかの実施の形態により実現することができる。流量計型式識別は安価な流量計型式決定を提供する。流量計又は流量計監視システムには、余計なハードウェアが必要でなく、本発明は追加のソフトウェア・ルーチンによって実現されることができる。この流量計型式識別は、追加の信頼性問題を導入することなく、正確で信頼の高い流量計型式識別を提供する。この流量計型式識別は、ユーザー側又はシステム・オペレータ側での追加の動作又は操作を要しない流量計型式識別を提供する。この流量計型式識別は、流量計内の或いは流量計システム又はネットワーク内の固有の情報を用いる流量計型式識別を提供する。更に、この流量計型式識別は、決定された流量計型式が予測した流量計型式と異なる場合に、ユーザーに対してＦＣＦ値又はＫ１値の入力誤りを通知することができる流量計型式識別を提供する。

本発明の実施の形態に係る流量計監視システムを示す図である。 流量計型式とＦＣＦ値とＫ１値との関係を示す図表である。 本発明の実施の形態に係る流量計型式識別方法のフローチャートである。

Claims (29)

1. 流量計監視システムであって、
   １つ以上の流量計と通信し、前記１つ以上の流量計のうちの流量計から計器校正値を受け取るよう構成された通信インタフェース１０１と、
   前記通信インタフェース１０１と通信し、前記通信インタフェース１０１から前記計器校正値を受け取り、前記計器校正値を既知の計器校正値１１４と相関させて流量計型式を決定する処理システム１０２と、
   を具備する流量計監視システム。
2. 前記計器校正値が流量校正係数（ＦＣＦ）を含む、請求項１に記載の流量計監視システム。
3. 前記計器校正値が静止高調波周波数（Ｋ１）を含む、請求項１に記載の流量計監視システム。
4. 前記既知の計器校正値１１４が、特定の流量計型式を特定の組の計器校正値とリンクさせるデータ構造を有する、請求項１に記載の流量計監視システム。
5. 前記処理システム１０２が、決定された流量計型式を流量計の流量計識別子と共にデータ構造に記憶するよう更に構成されている、請求項１に記載の流量計監視システム。
6. 前記流量計に対する前記計器校正値を流量計から受け取る、請求項１に記載の流量計監視システム。
7. 前記流量計に対する前記計器校正値をユーザー・インタフェース１３０から受け取る、請求項１に記載の流量計監視システム。
8. 前記流量計型式がコリオリ流量計型式を含む、請求項１に記載の流量計監視システム。
9. 流量計のコンポーネントを含む、請求項１に記載の流量計監視システム。
10. 流量計の流量計型式を決定するための流量計型式識別方法であって、
    前記流量計から計器校正値を受け取るステップと、
    前記計器校正値を既知の計器校正値と相関させて前記流量計型式を決定するステップと、
    を備える方法。
11. 前記計器校正値が流量校正係数（ＦＣＦ）を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記計器校正値が静止高調波周波数（Ｋ１）を含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記既知の計器校正値１１４が、特定の流量計型式を特定の組の計器校正値とリンクさせるデータ構造を有する、請求項１０に記載の方法。
14. 決定された流量計型式を流量計の流量計識別子と共にデータ構造に記憶するステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。
15. 前記流量計に対する前記計器校正値を流量計から受け取る、請求項１０に記載の方法。
16. 前記流量計に対する前記計器校正値をユーザー・インタフェース１３０から受け取る、請求項１０に記載の方法。
17. 前記相関が流量計監視システムにおいて生じる、請求項１０に記載の方法。
18. 前記流量計型式がコリオリ流量計型式を含む、請求項１０に記載の方法。
19. 流量計のコンポーネントを含む、請求項１０に記載の方法。
20. 流量計の流量計型式を決定するためのソフトウェア製品であって、
    前記流量計に対する計器校正値を受け取り、前記計器校正値を既知の計器校正値１１４と相関させて前記流量計型式を決定するよう処理システムに指令する制御ソフトウェアと、
    前記制御ソフトウェアを記憶する記憶システムと、
    を具備するソフトウェア製品。
21. 前記計器校正値が流量校正係数（ＦＣＦ）を含む、請求項２０に記載のソフトウェア製品。
22. 前記計器校正値が静止高調波周波数（Ｋ１）を含む、請求項２０に記載のソフトウェア製品。
23. 前記既知の計器校正値１１４が、特定の流量計型式を特定の組の計器校正値とリンクさせるデータ構造を有する、請求項２０に記載のソフトウェア製品。
24. 決定された流量計型式を流量計の流量計識別子と共にデータ構造に記憶することを更に備える、請求項２０に記載のソフトウェア製品。
25. 前記流量計に対する前記計器校正値を流量計から受け取る、請求項２０に記載のソフトウェア製品。
26. 前記流量計に対する前記計器校正値をユーザー・インタフェース１３０から受け取る、請求項２０に記載のソフトウェア製品。
27. 前記相関が流量計監視システムにおいて生じる、請求項２０に記載のソフトウェア製品。
28. 前記流量計型式がコリオリ流量計型式を含む、請求項２０に記載のソフトウェア製品。
29. 流量計のコンポーネントを含む、請求項２０に記載のソフトウェア製品。

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