Устройство и способ для измерения коэффициента положения дросселирующего элемента регулятора давления

Группа изобретений относится к устройствам и способам для измерения рабочих параметров при регулировании параметров текучей среды в системах трубопроводов, химических процессах и т.д. Регулятор давления размещается в канале потока текучей среды и имеет дросселирующий элемент (32), который может перемещаться в канале потока. Бурильная труба (30) прикрепляется к дросселирующему элементу. Устройство включает в себя первый датчик (34) давления для измерения давления выше по течению от дросселирующего элемента, второй датчик (35) давления для измерения давления ниже по течению от дросселирующего элемента, датчик (40) положения для определения положения дросселирующего элемента, расходомер (58), временно размещенный ниже по течению от дросселирующего элемента для считывания измеренного потока текучей среды. Также содержится процессор (50), который включает в себя сохраняемый в памяти алгоритм для определения коррекции коэффициента положения бурильной трубы на основе давления выше по течению, давления ниже по течению и положения дросселирующего элемента, и измеренного значения потока текучей среды. Система и способ также предлагаются для калибровки датчика (48) температуры, связанного с регулятором давления. Технический результат - повышение точности измерения параметров потока текучей среды, обеспечение возможности регулирования давления текучей среды. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Эта заявка представляет собой частичное продолжение заявки на патент США с номером №09,603,474, поданной 23 июня 2000 г., которая, в свою очередь, имеет преимущество согласно параграфу 119(е) 35 свода законов США, предварительной заявки на патент США с номером 60/141,576, поданной 29 июня 1999, раскрытие которой включено здесь в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в основном относится к регуляторам и более конкретно к устройству и способам для измерения рабочих параметров в регуляторе и расчетном потоке.

При регулировании параметров текучей среды в промышленных процессах, таких как системы трубопроводов для нефти или газа, химических процессах и т.д., возникает необходимость в уменьшении и регулировании давления текучей среды. Регуляторы типично используются для таких задач путем обеспечения регулируемого ограничения потока посредством регулятора. Цель регулятора в данном приложении может состоять в том, чтобы регулировать давление, скорость потока или другие переменные процесса, но ограничение, по существу, вызывает уменьшение давления как побочный продукт его функции регулирования потока.

В порядке приведения примера, конкретным приложением, в котором используются регуляторы, является распределение и типично включает в себя сеть трубопроводов, простирающуюся от месторождения природного газа к одному или более потребителям. Для перекачки большого объема газа газ сжимается до повышенного давления. По мере того, как газ приближается к газораспределительной системе и, в конечном счете, к потребителям, давление газа сокращается на станциях снижения давления. Станции снижения давления часто используют регуляторы для снижения давления газа.

Некоторые из таких станций снижения давления могут быть расположены на или в месте передачи функций надзора в системе распределения. Например, станции снижения давления, которые используют регуляторы для сокращения давления газа, могут быть расположены в местоположении потребителя, такого как бытового, коммерческого или промышленного конечного потребителя.

Точность в измерении параметров потока может быть важной в таких местах передачи функций надзора, измерение параметров потока типично осуществляется путем использования одного или более расходомеров. Однако расходомеры могут быть достаточно дорогими для конструирования, установки и эксплуатации, а другие средства для обеспечения точных измерения параметров потока без дополнительных затрат на расходомеры были бы выгодными. Проблемы измерения параметров потока, подобные описанным выше в отношении распределения природного газа, также имеют место в других приложениях регулятора (например, в промышленных процессах, химических процессах и т.д., включающих в себя приложения, которые касаются пара или других типов жидкостей и/или газов).

Сущность изобретения

Согласно изобретению предусмотрено устройство для определения коэффициента положения дросселирующего элемента регулятора давления, размещенное в канале потока текучей среды. Регулятор давления включает в себя дросселирующий элемент, который может перемещаться в канале потока. Это устройство включает в себя первый датчик давления в канале переноса текучей жидкости выше по течению от дросселирующего элемента для измерения давления выше по течению, второй датчик давления в канале переноса текучей жидкости ниже по течению от дросселирующего элемента для измерения давления ниже по течению, датчик движения для определения положения дросселирующего элемента, расходомер, временно размещенный ниже по течению от дросселирующего элемента, процессор, связанный с первым датчиком давления, вторым датчиком давления, датчиком движения и расходомером. Процессор имеет хранящуюся в памяти программу для определения коррекции коэффициента положения бурильной трубы.

Согласно изобретению предлагается также способ определения коэффициента положения дросселирующего элемента регулятора давления, размещенного в канале потока текучей среды. Регулятор давления включает в себя дросселирующий элемент, который может перемещаться в канале потока, и расходомер, временно размещенный ниже по течению от дросселирующего элемента. Способ включает в себя этапы формирования значения Р1 давления выше по течению путем измерения давления текучей среды выше по течению от дросселирующего элемента, формирования значения Р2 давления ниже по течению путем измерения давления текучей среды ниже по течению от дросселирующего элемента, формирования значения параметра Y движения путем определения местоположения дросселирующего элемента, вычисления значения F_c потока текучей среды на основе значения Р1 давления выше по течению, значения Р2 давления ниже по течению и значения параметра Y движения, считывания измеренного значения F_m расхода текучей среды от расходомера и формирования поправочного коэффициента положения бурильной трубы на основе значения параметра Y движения.

Признаки этого изобретения, которые считаются новыми, сформулированы с подробностями в прилагаемой формуле изобретения. Изобретение может быть лучшим образом понято путем ссылки на следующее описание, взятое в сочетании с прилагаемыми чертежами, в которых одинаковые номера ссылок определяют одинаковые элементы на нескольких чертежах и в которых:

фиг.1. представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую регулятор с устройством для измерения параметров потока в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2. представляет схематическую диаграмму дополнительного варианта осуществления регулятора, включающего в себя устройство для измерения параметров потока;

фиг.3 представляет перспективный вид устройства для измерения параметров потока регулятором;

фиг.4 представляет вид сбоку, в поперечном сечении, устройства для измерения параметров потока регулятором в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.5 представляет блок-схему, схематически иллюстрирующую систему калибровки и способ; и

фиг.6 представляет блок-схему, схематически иллюстрирующую систему калибровки температурных измерений и способ.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

фиг.1 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления регулятора давления текучей среды, такого как регулятора 10 давления газа, в соответствии с изобретением. Показанный регулятор 10 давления газа включает в себя устройство для измерения потока газа, как будет описано ниже, при этом давление выше по течению, давление ниже по течению и измерения раскрытости отверстия используются для вычисления параметров потока и получения другой информации. Следует понять, что регулятор давления жидкости или пара также может быть обеспечен в соответствии с принципами изобретения, так как показанный регулятор давления газа является просто одним примером регулятора давления текучей среды в соответствии с изобретением.

Регулятор, показанный на фиг.1, включает в себя корпус 12 регулятора, кожух 14 диафрагмы и верхний кожух 16. В пределах корпуса 12 регулятора обеспечивается впуск 18 для подсоединения к трубопроводу выше по течению и выпуск 20 для подсоединения к трубопроводу ниже по течению. Отверстие 22 внутри корпуса 12 регулятора устанавливает канал между впуском 18 и выпуском 20.

Диафрагма 26 устанавливается внутри кожуха 14 диафрагмы и разделяет кожух 14 диафрагмы на верхний и нижний участки 14а, 14в. Нажимная пружина 28 может быть прикреплена к центру диафрагмы 26 и может быть размещена в нижнем участке кожуха диафрагмы 14в для осуществления наклона диафрагмы 26 в направлении вверх.

Бурильная труба может быть прикреплена к диафрагме 26 и двигаться вместе с ней. Дросселирующий элемент, такой как тарелка 32 клапана, может быть прикреплен к нижнему концу бурильной трубы 30 и размещен ниже, чем отверстие 22. Тарелка 32 клапана может быть позиционирована так, чтобы полностью блокировать отверстие 22, тем самым отключая канал от впуска 18 к выпуску 20. Соответственно будет значимым тот факт, что нажимная пружина 28 может наклонять тарелку 32 клапана в направлении вверх для закрывания отверстия 22 (например, «неработающая закрытая» структура) или альтернативно нажимная пружина 28 может быть сконфигурирована так, чтобы наклонять тарелку 32 клапана в направлении вниз, чтобы открыть отверстие 22 (например, «неработающая открытая» структура). Тарелка 32 клапана может формироваться с варьируемым поперечным сечением так, чтобы когда тарелка 32 диска движется вниз, разблокированная (или открытая) зона отверстия 22 постепенно увеличивается. Как результат открытая зона отверстия 22 непосредственно зависит от положения тарелки 32 клапана.

Давление газа в верхнем участке 14а кожуха 14 диафрагмы может регулироваться для перемещения тарелки 32 клапана между закрытой и открытой позициями. Давление в верхнем участке 14а может обеспечиваться различными способами. В настоящем варианте осуществления давление в верхнем участке 14а регулируется посредством направляющего средства загрузки (не показан). Однако регулятор 10 может быть типа, который использует другой тип оператора, такой как направляющий стержень разгрузки, или регулятор 10 может быть самоуправляемым или загружаемым давлением, или может быть напрямую управляемый регулятор, без выхода за рамки объема настоящего изобретения.

Дополнительная альтернатива для регулирования давления газа в верхнем участке 14а кожуха 14 диафрагмы включает в себя первую трубу, протягивающуюся от трубопровода выше по течению к верхнему участку 14а кожуха 14 диафрагмы, с первым соленоидом, регулирующим поток газа через нее. При этом предусмотрена вторая труба, которая протягивается от верхнего участка 14а кожуха 14 диафрагмы к трубопроводу ниже по течению и имеет второй соленоид, размещенный в ней для регулирования потока через нее. Персональный компьютер может быть соединен с первым и вторым соленоидами для того, чтобы управлять их работой. Для повышения давления в верхнем участке 14а кожуха 14 диафрагмы первый соленоид может быть открыт, чтобы обеспечить давление выше по течению в верхний участок, тем самым приводя в движение диафрагму 26 в направлении вниз для открытия отверстия 22. Газ может выпускаться посредством второго соленоида так, чтобы тем самым уменьшить давление в верхнем участке 14а и поднять диафрагму 26, тем самым закрывая отверстие 22. Независимо от способа обеспечения и регулирования давления будет значимым то, что увеличенное давление двигает диафрагму 26 и прикрепленную тарелку 32 клапана в направлении вниз так, чтобы открыть отверстие 22, в то время как уменьшенное давление закрывает отверстие 22. Эта структура представлена только в качестве примера и не предполагается, что она ограничивает объем защиты настоящего изобретения, так как и другие структуры, хорошо известные из уровня техники, могут также использоваться, например регуляторы, управляемые напрямую.

В соответствии с определенными аспектами настоящего изобретения датчики давления могут обеспечиваться выше по течению и ниже по течению от дросселирующего элемента для измерения уровней Р₁ и Р₂ давления выше по течению и ниже по течению. Как показано на фиг.1, первый и второй датчики 34, 35 давления могут монтироваться на верхнем кожухе 16. Система труб 36 может протягиваться от первого датчика 34 давления к отводу в трубопровод, расположенному выше по течению от впуска 18 регулятора. Дополнительная система труб 37 может протягиваться от второго датчика 35 давления к отводу в трубопровод, расположенному ниже по течению от выпуска 20 регулятора. Соответственно в то время как первый и второй датчики 34, 35 давления могут монтироваться на верхнем кожухе 16, системы труб 36, 37 передают давление газа выше по течению и ниже по течению, соответственно на первый и второй датчики 34, 35 давления. В альтернативном варианте первый и второй датчики 34, 35 давления могут быть расположены непосредственно в трубопроводе выше по течению и ниже по течению с электропроводной линией, протягивающейся от датчиков давления к верхнему кожуху 16. Для обеспечения коррекции температуры, если требуется, датчик 48 температуры процесса в текучей среде располагается в трубопроводе выше по течению, этот датчик осуществляет измерение температуры процесса.

Верхний кожух 16 дополнительно включает в себя датчик для определения положения тарелки клапана. Согласно показанному варианту осуществления бурильная труба 30 прикрепляется к тарелке 32 клапана и подсоединяется к диафрагме 26. Датчик 40 движения, который предпочтительно представляет собой продолжение бурильной трубы 30, может протягиваться от диафрагмы и в верхний кожух 16 так, что положение датчика 40 движения соответствует положению тарелки 32 клапана. Датчик, следовательно, может содержать электромагнитный механизм, чувствительный к движению, предпочтительно датчик на основе эффекта Холла (Hall). Датчик на основе эффекта Холла включает в себя магнит 42 эффекта Холла, который может быть прикреплен к верхнему концу датчика 40 движения. Магнитный датчик 44 может быть размещен внутри верхнего кожуха 16 для определения местоположения магнита 42 эффекта Холла. При определении местоположения магнита 42 местоположение тарелки 32 клапана и, следовательно, открытая зона отверстия 22 могут быть определены. Второй датчик движения (не показан) может быть связан с датчиком 40 движения для обеспечения визуальной индикации движения тарелки клапана. Второй датчик движения может подниматься вверх от датчика 40 движения и через верхний кожух 16 протягиваться выше верхней поверхности верхнего кожуха 16.

Альтернативный вариант для измерения параметров движения тарелки 32 клапана состоит в использовании радарного приемопередатчика (не показан), который может быть размещен выше датчика 40 движения в верхнем кожухе 16. Радарный приемопередатчик выявляет положение датчика 40 движения и передает сигнал, указывающий положение тарелки клапана.

Будет оценен тот факт, что положение тарелки 32 клапана может быть определено рядом различных способов в дополнение к описанным выше вариантам осуществления магнита 42 и датчика 44. Например, лазерный датчик (не показан) может обеспечиваться либо в верхнем кожухе 16 для измерения положения датчика 40 движения или в кожухе 14 диафрагмы для непосредственного измерения положения участка диафрагмы 26. Когда лазерный датчик находится в последнем положении, датчик 40 движения не требуется. Кроме того, ультразвуковой датчик может использоваться для определения положения тарелки клапана.

Согласно дополнительному альтернативному варианту осуществления, показанному на Фиг.2, измеряется давление загрузки в верхнем участке 14а кожуха диафрагмы для определения положения тарелки клапана. Будет оценен тот факт, что положение тарелки 32 клапана изменяется вместе с давлением в верхнем участке 14а кожуха диафрагмы. В этом варианте осуществления датчик 46 давления загрузки обеспечивается в верхнем кожухе 16 для измерения давления в верхнем участке кожуха 14в диафрагмы. Измеренное давление загрузки может затем использоваться для определения положения тарелки клапана.

Как показано в варианте осуществления, представленном на фиг.1, первый и второй датчики 34, 35 давления и датчик 44 движения обеспечивают выходной сигнал, который подается в электронный модуль 50 потока. Электронный модуль 50 потока может быть в целом оснащен регулятором, таким как в верхнем кожухе 16, как показано на фиг.1, или может быть удален. Давление на впуске, давление на выпуске и положение тарелки клапана используются для определения параметров потока через меняющееся отверстие регулятора 10. Для докритичного потока газа скорость потока вычисляется, используя алгоритм:

где F = скорость потока,

K₁ = абсолютная температурная константа,

G = конкретное значение плотности среды потока,

Т = абсолютная температура среды потока,

K₂ = коэффициент положения бурильной трубы,

Y = положение бурильной трубы,

Р₁ = абсолютное давление выше по течению,

K₃ = коэффициент формы триммирования,

Р₂ = абсолютное давление ниже по течению.

Коэффициенты K_2, K₃ положения бурильной трубы и формы триммирования являются характерными для конкретного размера и типа регулятора и главным образом зависят от конкретного размера и формы триммирования. Как оценят специалисты в данной области, произведение K₂ и Y может быть эквивалентным традиционному коэффициенту размерности потока. Выше представленный алгоритм удобен при вычислении скорости потока газа в докритичном состоянии (т.е. Р₁ - Р₂<0,5Р₁) посредством регуляторов клапанного типа с линейным металлическим триммированием.

Для критичных потоков газа вычисление модифицируется путем устранения функции синуса. Для других типов регуляторов, таких как регуляторы с нелинейным металлическим триммированием и регуляторы эластомерного типа, используется подобный алгоритм, однако коэффициент положения бурильной трубы K₂ становится функцией, относящейся к падению ΔР давления (т.е. разности в значениях Р₁, Р₂ давления выше по течению и ниже по течению) и/или к положению клапанной бурильной трубы, как хорошо известно из уровня техники. Для потока текучей среды уравнение принимает вид:

где F = скорость потока,

K₁ = абсолютная температурная константа,

G = конкретное значение плотности среды потока,

Т = абсолютная температура среды потока,

K₂ = коэффициент положения бурильной трубы,

Y = положение бурильной трубы,

Р₁ = абсолютное давление выше по течению,

Р₂ = абсолютное давление ниже по течению.

Подобное вычисление используется в варианте осуществления, показанном на Фиг.2, в котором измеряется давление загрузки в верхнем участке кожуха 14а диафрагмы для определения движения тарелки клапана, за исключением того, что константа K₄ давления загрузки и эталонное давление Р_L загрузки замещают значения коэффициента K₂ положения бурильной трубы и положения Y бурильной трубы. Константа K₄ давления загрузки также определяется конкретным приложением и должна определяться для каждого типа регулятора 10. Для нелинейных эластомерных элементов регулирования расхода с помощью дросселя константа K₄ давления загрузки является функцией значений ΔР и Р_L. Специалист в данной области, конечно, признает, что другие вычисления могут использоваться для вычисления характеристик потока для пара, текучей среды и/или газа.

В предпочтительном варианте осуществления локальный модуль 52 отображения потока может также размещаться внутри верхнего кожуха 16. Локальный модуль 52 отображения потока может включать в себя электронное суммирующее устройство для потока, которое обеспечивает суммирующую информацию о потоке. Локальный модуль 52 отображения потока дополнительно может иметь выходной порт, который обеспечивает доступ посредством переносного устройства связи к суммированным данным о потоке и перезагружает локальное суммирующее устройство для потока для дальнейшего использования. В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления локальный модуль 52 отображения потока включает в себя считывающее устройство в виде жидкокристаллического индикатора (LCD), заключенного внутри верхнего кожуха 16. Крышка 17, прикрепленная к верху верхнего кожуха 16, может иметь окно из прозрачного пластика, которое позволяет считывающему устройству в виде жидкокристаллического индикатора (LCD) быть видимым.

Модуль 54 связи передает данные о потоке на дополнительное устройство 55 связи, такое как дистанционный терминал (RTU), персональный компьютер или любое другое устройство, способное запрашивать информацию о функционировании регулятора. Модуль 54 связи может включать в себя антенну 53 для передачи информации о потоке на дистанционный систему, считывающую данные расходомера (не показана). Блок 56 питания может также обеспечивать энергоснабжение механизма для измерения параметров потока. Блок 56 питания может быть способен обеспечивать регулируемое напряжение для всего устройства и может поставляться любым хорошо известным источником, таким как солнечная батарея, аккумуляторная батарея, и источники питания прямого и переменного тока.

Будет значимо, что электронный модуль 50 потока, локальный модуль 52 отображения потока, модуль 54 связи и блок 56 питания могут обеспечиваться отдельно, как показано на фиг.1, или могут обеспечиваться на единой главной монтажной плате, расположенной внутри верхнего кожуха 16.

Вычисленная скорость потока посредством регулятора 10 может быть быстро и легко откалибрована путем использования отдельного расходомера 58. Расходомер 58, который может быть турбиной или другим типом счетчика, временно монтируется в трубопроводе ниже по течению для измерения действующих параметров потока текучей среды. Расходомер 58 может обеспечивать обратную связь с дополнительным устройством 66 связи (дистанционным терминалом, персональным компьютером и т.д.) или непосредственно с главной монтажной платой. Обратная связь может использоваться для формирования функции ошибки на основе наблюдаемых условий потока, которая затем включается в вычисления параметров потока, выполняемых регулятором 10, тем самым обеспечивая более точные данные о потоке.

Предпочтительный в настоящее время вариант осуществления устройства для измерения параметров потока регулятором и диагностики показан на фиг.3, в целом обозначенный позицией 100. Как показано на фиг.3, устройство 100 включает в себя цилиндрический корпус 101, имеющий первый торец 102, приспособленный для подсоединения к регулятору (не показан). Как в случае предыдущих вариантов осуществления изобретения, регулятор размещается в канале потока текучей среды, имеющем участок, расположенный выше по течению, и участок, расположенный ниже по течению. Цилиндрический корпус 101 включает в себя индикатор 103 движения (фиг.4), который подсоединен к диафрагме (не показана) в регуляторе. Согласно показанному варианту осуществления датчик эффекта Холла может использоваться для определения положения индикатора 103 движения. Участок 104 индикатора 103 движения может быть сформирован из магнитного материала, имеющего полюсные наконечники. Элемент 105 Холла (фиг.4) может располагаться так, чтобы обнаруживать участок 104 магнитного материала и формировать сигнал положения в соответствии с местоположением индикатора 103 движения.

Кожух 16 может быть прикреплен к цилиндрическому корпусу 102 и может иметь первый порт 107 давления, второй порт 108 давления, дополнительный порт 109 давления и дополнительный порт 110 (фиг.3). Первый блок 111 датчика давления может быть вставлен во внутрь первого порта 107 давления, и труба (не показана) может соединять блок 111 датчика давления с участком канала потока, расположенным выше по течению. Второй блок 114 датчика давления может быть вставлен во второй порт 108 давления, и труба (не показана) может соединять второй блок 114 с участком канала потока, расположенным ниже по течению. Третий блок 115 датчика давления может быть вставлен в дополнительный порт 109 давления для проведения измерений на третьей точке измерения давления. Третий блок 115 датчика давления может использоваться для того, чтобы измерять давление на множестве мест, включенных в канал потока или в регуляторе для определения перемещения пробки, как описано более подробно выше, в отношении предыдущего варианта осуществления изобретения. В предпочтительном варианте осуществления изобретения четвертый порт 117 давления может обеспечиваться для проведения измерений атмосферного давления. Дополнительный порт 110 обеспечивается для приема дискретного или аналогового входного сигнала от другого устройства, такого как датчик 48 температуры, показанный на фиг.1. Кроме того, входной/выходной порт 112 обеспечивается для подсоединения к внешнему устройству, как описано более подробно выше.

Множество монтажных плат 120а-е могут размещаться внутри кожуха 105 для управления различными операциями в устройстве 100. В показанном варианте осуществления изобретения первая (или главная) монтажная плата 120а может включать в себя интерфейс для первого, второго, третьего датчиков давления и датчиков атмосферного давления и подключение для датчика 105 эффекта Холла. Вторая (или обеспечивающая связь) монтажная плата 120в может обеспечивать интерфейс для осуществления связи с внешними устройствами. Вторая монтажная плата 120в может включать в себя подключение для проводной передачи, такое как модемная плата, драйвер связи RF232, модем сотовой системы передачи пакетов цифровых данных (CDPD). Кроме того или альтернативно может предусматриваться приемопередатчик для беспроводной связи. Третья (или главная) монтажная плата 120с предпочтительно включает в себя процессор, запоминающее устройство, датчик истинного времени и драйверы связи для двух каналов связи. Процессор может включать в себя среди других элементов один или более алгоритмов, упомянутых выше, для вычисления скорости потока, в то время как запоминающее устройство может сохранять выбранные параметры, такие как высокое и низкое давление для каждого дня. Опциональная четвертая монтажная плата 120d может обеспечивать интерфейс для дополнительного устройства 55 связи. Пятая (или конечная) монтажная плата 120е может также предоставляться, при этом включая в себя регулятор энергоснабжения, выводы для пользователя (для подключения к устройствам ввода/вывода), запасное энергоснабжение и подключения для штепсельных выводов других плат 120а-d. В то время как пять монтажных плат 120а-е показаны в иллюстрируемом варианте осуществления, будет существенным тот факт, что единственная монтажная плата меньше, чем пять монтажных плат, или больше, чем пять монтажных плат, могут использоваться без выхода за объем изобретения.

Существенным является то, что связь между устройством 100 и внешним устройством может осуществляться посредством радиочастотного (RF) модема, сети Enternet или любой другой подходящей линии связи. Процессор обеспечивает для внешних устройств возможность вводить информацию, такую как желательные точки установки давления и тревожные ситуации, в устройство 100 и извлекать данные, хранящиеся в запоминающем устройстве. Извлеченные данные могут включать в себя журнал о тревоге и запомненные рабочие параметры. Например, извлеченная информация может включать в себя предыдущие данные о давлении выше по течению и ниже по течению, запоминаемые периодически в запоминающем устройстве, так что устройство 100 выполняет функцию устройства записи данных о давлении.

Как указывалось выше, вычисленная скорость потока посредством регулятора 10 может быть быстро и легко откалибрована путем использования отдельного расходомера 58. Например, таблица поправок К₂ может быть создана путем использования процедуры, показанной на блок-схеме фиг.5, где K₂ - коэффициент положения бурильной трубы.

Как показано на Фиг.5, в блоке 214, тарелка 32 клапана может устанавливаться в положении, когда она открыта на 1%, путем использования диафрагмы 26 для перемещения тарелки 32 клапана (фиг.1 и 2), магнита 42 эффекта Холла и магнитного датчика 44 (фиг.1) или датчика 46 давления загрузки (фиг.2), для точного размещения тарелки 32 диска.

Дополнительное устройство 55 связи может затем определять уровни давления Р₁, Р₂ выше по течению и ниже по течению, предоставляемые первым и вторым датчиками 34, 35 давления соответственно, как указано в блоке 216. Далее, как указано в блоке 218, расчетная скорость потока может быть определена. Расчетная скорость потока может быть определена путем доступа к алгоритму определения K₂ в зависимости от движения тарелки клапана (например, посредством справочной таблицы или уравнения, сохраняемого в запоминающем устройстве, предоставляющего выходное значение K₂, когда обеспечиваются входные данные относительно движения тарелки клапана).

Затем корректор потока (который может размещаться в дополнительном устройстве 55 связи в форме программного обеспечения, аппаратных средств, программно-аппаратных средств или их комбинации) считывает расчетную скорость потока (в блоке 220), считывает скорость потока, измеренную расходомером 58 (в блоке 222) и получает поправочный коэффициент коэффициента K₂, соответствующий положению тарелки 32 клапана (в блоке 224). Если определено, что тарелка 32 клапана находится не в полностью (100%) открытом положении (на блоке 226), то тарелка 32 клапана передвигается к полностью открытому положению посредством другого 1% пошагового приращения в блоке 228. Затем этапы от блоков 216 до 226 повторяются для успешных пошаговых приращений при движении тарелки клапана (например, от 2% до 100%, с пошаговым приращением 1%) и может быть создана справочная таблица - поправочный коэффициент коэффициента K₂ в зависимости от пошаговых приращений при движении тарелки клапана (или, если требуется, может использоваться подходящий алгоритм, отображаемый соответствующей кривой, для определения уравнения для вычислений поправочного коэффициента коэффициента K₂ как функции движения тарелки клапана). Конечно, меньшее пошаговое приращение в положении тарелки клапана, менее чем 1%, может использоваться, если требуется большая точность, и большее пошаговое приращение в положении тарелки клапана может использоваться, если требуется меньшая точностью.

Кроме того, для получения даже более точных данных о скорости потока может быть выполнена калибровка датчика 48 температуры, как показано на фиг.6. Как показано на фиг.6, в блоке 230 температура регулятора 10 давления газа стабилизируется при самых низких действующих рабочих температурах. Затем в блоке 232 указанная температура выдается датчиком 48 температуры. Поправочный коэффициент температуры вычисляется в блоке 234, например, путем деления действующей рабочей (абсолютной) температуры на указанную (абсолютную) температуру. Затем в блоке 236 температура регулятора 10 давления газа устанавливается на более высокой, постепенно наращиваемой рабочей температуре (величина наращивания может быть, например, 1 градус K или может быть выше или ниже, как требуется). Блок 238 ветвления используется для определения того, была ли превышена самая высокая рабочая температура. Этапы от блока 230 до блока 238 затем повторяются. Справочная таблица поправочных коэффициентов температуры в зависимости от указанных температур может таким образом быть создана.

Предшествующее подробное описание было дано исключительно для ясности понимания, и никакие ограничения не должны следовать из него, так как модификации будут очевидны для специалистов в данной области.

1. Устройство для определения коэффициента положения дросселирующего элемента регулятора давления, размещенного в канале потока текучей среды, причем дросселирующий элемент выполнен с возможностью перемещения в канале потока, при этом устройство содержит:

первый датчик давления в канале текучей среды выше по течению от дросселирующего элемента для измерения давления выше по течению;

второй датчик давления в канале текучей среды ниже по течению от дросселирующего элемента для измерения давления ниже по течению;

датчик изменения положения для определения положения дросселирующего элемента;

расходомер, временно размещенный ниже по течению от дросселирующего элемента для считывания измеренного значения потока текучей среды;

процессор, связанный с первым датчиком давления, вторым датчиком давления, датчиком изменения положения и расходомером, причем процессор имеет сохраняемую в памяти программу для определения коррекции коэффициента положения бурильной трубы на основе давления выше по течению, давления ниже по течению и положения дросселирующего элемента и измеренного значения потока текучей среды.

2. Устройство по п.1, в котором коррекция коэффициента положения бурильной трубы включает вычисление множества поправочных коэффициентов коэффициента положения бурильной трубы для множества положений дросселирующего элемента.

3. Устройство по п.2, в котором поправочный коэффициент коэффициента положения бурильной трубы запоминается в справочной таблице.

4. Устройство по п.1, дополнительно включающее в себя датчик температуры, при этом процессор включает в себя сохраняемую в памяти программу для калибровки датчика температуры.

5. Способ определения коэффициента положения дросселирующего элемента регулятора давления, размещенного в канале потока текучей среды, причем дросселирующий элемент выполнен с возможностью перемещения в канале потока и расходомер временно размещен ниже по течению от дросселирующего элемента, причем способ содержит следующие этапы:

обеспечивают значение P₁ давления выше по течению путем измерения давления текучей среды выше по течению от дросселирующего элемента;

обеспечивают значение Р₂ давления ниже по течению путем измерений давления текучей среды ниже по течению от дросселирующего элемента;

обеспечивают значение параметра Y изменения положения путем определения положения дросселирующего элемента;

вычисляют значение F_c потока текучей среды на основе значения P₁ давления выше по течению, значения P₂ давления ниже по течению и значения параметра Y изменения положения;

считывают измеренное значение F_m потока текучей среды от расходомера и

формируют поправочный коэффициент коэффициента положения бурильной трубы на основе значения параметра Y изменения положения и измеренного значение F_m потока текучей среды.

6. Способ по п.5, дополнительно заключающийся в том, что стабилизируют температуру текучей среды в регуляторе давления; считывают указанную температуру текучей среды; вычисляют поправочный коэффициент температуры.