專利名稱：用于流動監(jiān)測和控制的系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明的實施方案一般地涉及流動監(jiān)測和控制領域，更特別地涉及在某個范圍的流速上監(jiān)測和/或控制流動。
背景技術：
在半導體制造中，流過制造工具的流體流的準確控制對于襯底上電路的精確制造是關鍵的。為了控制當前半導體制造系統(tǒng)中的流體流，質量流量計確定系統(tǒng)中流的流速，并且如果要調節(jié)流速，質量流控制器相應地打開或關閉閥門。雖然熱質量流量計變得更普遍，但許多當前系統(tǒng)依賴壓差質量流量計。在壓差質量流量計中，兩個壓力傳感器讀出擔當壓力損失誘發(fā)元件的阻塞物兩邊的壓降，該阻塞物具有基于已知的流體動力學原理計算氣體流速的已知區(qū)域。使用計算的氣體流速，質量流控制器可以調節(jié)閥門以增加或減小流速。
依賴阻塞物兩邊的壓差的現(xiàn)有技術系統(tǒng)典型地具有有限的工作范圍。更特別地，在低流速下因為兩個傳感器之間的壓差變得如此小使得與系統(tǒng)噪聲相比難以識別，因此工作范圍經(jīng)常是有限的。因此，例如，即使流控制器物理上能夠控制每秒0-100mL速度下的流，該控制器只能準確地控制具有每秒20-100mL速度的流，因為在每秒20mL以下，兩個壓力傳感器的壓差是難以識別的。
為了將工作范圍延伸至更低流速，在某些現(xiàn)有技術系統(tǒng)中，使用具有更小橫截面積的阻塞物來增加讀出的壓力。雖然這使流量計可以探測更低流速，但利用更限制性的阻塞物對于給定的流供給壓力減小流量計的最大流量，通常是不能令人滿意的解決方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施方案提供減小早先研發(fā)的流監(jiān)測和控制系統(tǒng)及方法的缺點的流監(jiān)測和控制的系統(tǒng)及方法。更特別地，本發(fā)明的實施方案提供能夠使用單個壓力傳感器控制流的流控制設備。在一種工作模式中，流控制設備可以基于從多個壓力傳感器的壓力測量值確定的壓差來控制流。例如，流控制設備可以基于壓力損失元件上游的壓力傳感器和壓力損失元件下游的壓力傳感器的壓力測量值之間的壓差來控制流。在另一種工作模式中，流控制設備可以基于某個壓力傳感器如下游壓力傳感器讀出的壓力來控制流。流控制設備可以在預先確定點在工作模式之間自動切換。在本發(fā)明的一種實施方案中，該預先確定點可以是處于某個壓差。本發(fā)明的另一種實施方案提供僅基于單個壓力傳感器的壓力測量值來控制流的系統(tǒng)。
本發(fā)明的實施方案還可以包括能夠確定是否已發(fā)生可能要求重新校準流控制設備的改變的流控制設備。在本發(fā)明的一種實施方案中，控制器可以監(jiān)測壓力傳感器(例如下游壓力傳感器)的波動。如果波動超過預先確定量，那么控制器可以產(chǎn)生指示必須重新校校準流設備的警報。
本發(fā)明的一種實施方案可以包括流控制設備，它具有入口、與入口流體連通的出口、與入口和出口流體連通的在入口和出口之間的壓力損失元件、位于壓力損失元件上游的用來測量流過流控制設備的流體的第一壓力的壓力傳感器、位于壓力損失元件下游的用來測量流過流控制設備的流體的第二壓力的壓力傳感器，以及連接到第一壓力傳感器和第二壓力傳感器以產(chǎn)生閥門驅動信號的控制器?？刂破骺梢栽诘谝还ぷ髂Ｊ狡陂g基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來產(chǎn)生閥門控制信號?？刂破鬟€可以在第二工作模式期間基于某個壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號?？梢曰陬A定義參數(shù)(例如預置壓差、傳感器之一的預置壓力、某個傳感器的讀數(shù)波動，或其他參數(shù))自動切換工作模式。
本發(fā)明的另一種實施方案可以包括計算機程序產(chǎn)品，它包括存儲在至少一種計算機可讀媒介上的并可由至少一個處理器執(zhí)行的一組計算機指令接收第一壓力的測量值；接收第二壓力的測量值；根據(jù)第一工作模式工作，其中可執(zhí)行計算機指令基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來計算流速；根據(jù)第二工作模式工作，其中可工作計算機指令基于某個壓力傳感器的測量壓力來計算流速；以及基于預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
本發(fā)明的又一種實施方案可以包括測量第一壓力；測量第二壓力；在第一工作模式中基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來產(chǎn)生閥門控制信號；在第二工作模式中基于某個壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號；以及根據(jù)預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
本發(fā)明的又一種實施方案可以包括接收傳感器的壓力測量值、監(jiān)測壓力測量值的波動、將波動與預先確定限制比較以及如果波動大于預先確定限制產(chǎn)生警報的一組可執(zhí)行的計算機指令。
本發(fā)明的又一種實施方案可以包括接收位于壓力損失元件上游的上游傳感器的上游壓力、接收壓力損失元件下游的下游壓力測量值、監(jiān)測閥門的閥門位置、確定測量壓力之間的壓差以及基于測量壓力之間的壓差、閥門位置和閥門分辨率來確定控制分辨率的一組可執(zhí)行的計算機指令。
本發(fā)明的又一種實施方案可以包括監(jiān)測流的方法，它包括測量第一壓力、測量第二壓力；在第一工作模式中，基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來確定流速；在第二工作模式中，基于某個壓力傳感器的測量壓力確定流速；以及根據(jù)預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
本發(fā)明的又一種實施方案可以包括計算機程序產(chǎn)品，它包括存儲在至少一種計算機可讀媒介上的可由至少一個處理器執(zhí)行的一組計算機指令接收第一壓力的測量值；接收第二壓力的測量值；根據(jù)第一工作模式工作，其中可執(zhí)行計算機指令基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來產(chǎn)生閥門控制信號；根據(jù)第二工作模式工作，其中可操作計算機指令基于某個壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號；以及根據(jù)預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
本發(fā)明的又一種實施方案包括流控制設備，它包括入口、與入口流體連通的出口、可以是流體控制設備的唯一壓力傳感器的第一壓力傳感器，以及連接到壓力傳感器的控制器?？刂破骺梢杂脕砘趩蝹€壓力傳感器(即流體控制設備的第一壓力傳感器)的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號。
本發(fā)明的另一種實施方案包括基于單個壓力傳感器的測量值調節(jié)流過流控制設備的流的方法，該方法包括測量第一壓力傳感器的壓力、基于第一壓力傳感器的壓力測量值和一組校準參數(shù)來計算流速，將流速和設定點比較并基于計算流速和設定點的壓差來產(chǎn)生閥門控制信號。
本發(fā)明的又一種實施方案包括計算機程序產(chǎn)品，它包括具有接收第一壓力傳感器的壓力測量值、基于第一壓力傳感器的壓力測量值和一組校準參數(shù)來計算流速、將流速和設定點比較以及基于計算流速和設定點之間的壓差來產(chǎn)生閥門控制信號的可執(zhí)行指令的一組計算機指令。
本發(fā)明的實施方案通過提供更大范圍的流控制提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術流控制設備的一個優(yōu)點。
本發(fā)明的實施方案通過提供低流速下測量流速的更高準確性提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術流控制設備的另一個優(yōu)點。
本發(fā)明的實施方案通過提供監(jiān)測并指出是否需要重新校準或是否已出現(xiàn)誤差提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術流控制設備的又一個優(yōu)點。


可以通過參考下面結合附圖進行的描述來獲得本發(fā)明及其優(yōu)點的更完整理解，附圖中相似參考數(shù)字指示相似特征，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實施方案的流控制設備的示意圖示；圖2是流控制設備一種實施方案的圖示；圖3是控制器一種實施方案的圖示；圖4是控制流的方法的一種實施方案的流程圖；圖5是監(jiān)測壓力傳感器以確定下游系統(tǒng)是否已改變的一種方法的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明另一種實施方案的流控制設備的示意圖示；圖7是使用單個壓力傳感器的流控制設備的圖示；圖8是使用單個壓力傳感器的流控制設備的另一種實施方案的圖示；以及圖9是說明使用單個壓力傳感器的測量值來控制流的一種實施方案的流程圖。
具體實施例方式
在附圖中說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，相似數(shù)字用來指示各個附圖中相似和相應部分。
本發(fā)明的實施方案提供流控制器，它能夠減小或消除與現(xiàn)有技術流控制系統(tǒng)及方法相關的問題。本發(fā)明的一種實施方案包括具有上游和下游壓力傳感器的流控制器。在一種工作模式中，流控制器可以基于上游和下游傳感器的壓力測量值之間的壓差來控制流速。在另一種工作模式中，壓力控制器可以基于某個壓力傳感器如下游壓力傳感器所讀出的壓力來控制流速。流控制器可以包括在工作模式之間自動切換的邏輯。第一工作模式可以與較高流速關聯(lián)，而第二工作模式可以與較低流速關聯(lián)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實施方案的流控制設備30的圖示。流控制設備30可以包括接收流的入口32、將流指引導到流系統(tǒng)的其他部件的出口34、壓力損失元件36(例如節(jié)流板、小直徑管、收窄區(qū)或其他壓力損失元件)、在壓力損失元件36上游的用來測量上游壓力的壓力傳感器38(稱作“上游壓力傳感器”)、在壓力損失元件36下游的用來測量下游壓力的壓力傳感器40(稱作“下游壓力傳感器”)、可包括處理器、存儲器以及確定流體流速和/或產(chǎn)生閥門控制信號的軟件指令的控制器42，以及響應閥門控制信號調節(jié)流體流的閥門44(例如節(jié)流閘門閥、提升閥、蝶形閥、空氣驅動閥或本領域中已知的其他閥門)。
上游壓力傳感器38和下游壓力傳感器40可以是電容類型的、壓電類型的、變換器類型的或本領域中已知的其他壓力傳感器類型。暴露于流過流控制設備30的流體中的上游壓力傳感器38和下游壓力傳感器40的部分可以關于流體呈化學惰性?？赏ㄟ^例如電連接將控制器42連接到上游壓力傳感器38、下游壓力傳感器40和閥門44。閥門可以包括具有部件如微控制器的閥門驅動，以處理閥門控制信號并響應閥門控制信號打開或關閉閥門44。
流體(氣體或液體)可以在入口32進入流控制設備30，流過閥門44和壓力損失元件36，并在出口34流出流控制設備30。上游壓力傳感器38和下游壓力傳感器40可以產(chǎn)生上游壓力信號46和下游壓力信號48，它們可以是分別表示上游壓力傳感器38和下游壓力傳感器40的壓力測量值的數(shù)字或模擬信號。
使用例如存儲在計算機可讀媒介上的軟件指令，控制器42可以基于上游壓力傳感器38和/或下游壓力傳感器40所測量的壓力產(chǎn)生閥門控制信號50來打開或關系閥門44以獲得期望流速。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，控制器42可以確定上游壓力測量值和下游壓力測量值之間的壓差。該壓差可以是上游壓力傳感器38和下游壓力傳感器40的壓力測量值之差的任意表示。例如，壓差可以表示為壓力值(例如100Pa)或具有特定電壓值(例如100mV)的信號，或者表示壓力測量值之差的任何其他格式?？刂破?2可以將壓差和設定點比較，以根據(jù)任意控制方案(例如比例-積分(“PI”)控制方案、比例-積分-微分(“PID”)控制方案，或本領域中已知或開發(fā)的任何其他控制方案)來產(chǎn)生閥門控制信號50?；诳刂菩盘?0，可以打開或關閉閥門44來調節(jié)流速。
基于上游壓力傳感器38和下游壓力傳感器40的測量壓力之間的壓差計算流速可以在較高流速下提供可接受的準確性。但是，當流速降低時，上游壓力傳感器38和下游壓力傳感器40的信噪比可能變得很低，使得難以基于測量壓力的壓差進行準確流速計算。換句話說，在低流速下，壓差可能變得從噪聲中難以識別。為了處理該問題，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，控制器42可以切換成基于單個流傳感器所測量的壓力來計算流速。
控制器42可以基于已知的流體動力學方程和/或在校準期間建立的傳感器讀數(shù)與流速的經(jīng)驗對照基于特定壓力傳感器所讀出的壓力來計算流速。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，流控制設備30可以在安裝時校準以確定安裝流控制設備30的系統(tǒng)中某個傳感器的讀出壓力和流速之間的對應關系。這可以包括對流控制設備30下游部件所引起的影響計算流速的壓力損失而校準流控制設備30。基于該校準，控制器42可以產(chǎn)生響應特定傳感器(例如上游壓力傳感器38或下游壓力傳感器40)的壓力信號產(chǎn)生閥門控制信號50來調節(jié)流體流速。應當注意當控制器42基于特定傳感器的測量值產(chǎn)生控制信號時，另一個傳感器可以處于“關閉”狀態(tài)，或者可以繼續(xù)發(fā)送壓力測量值給控制器42。
在基于壓差計算流速和基于特定壓力傳感器所測量的壓力計算流速之間的切換可以在任意確定點發(fā)生。作為例子，但不作為限制，當壓差變得足夠小、特定傳感器所測量的壓力下降到特定水平以下或者任一個或兩個傳感器的波動超過單個傳感器將提供更準確流的限制時，控制器42可以做出切換。
因此，本發(fā)明的一種實施方案可以包括流控制設備，它包括入口、出口、與入口和出口流體連通的壓力損失元件、上游傳感器、下游傳感器和控制器。上游壓力傳感器可以測量上游壓力，并且下游壓力傳感器可以測量下游壓力。在第一范圍的流速上，控制器可以基于測量壓力的壓差產(chǎn)生閥門控制信號。在第二范圍的流速上，控制器可以基于上游或下游壓力傳感器所測量的壓力產(chǎn)生閥門控制信號。流控制設備還可以包括能夠響應閥門控制信號打開或關閉的閥門。控制器可以在預確定點在第一工作模式(即控制信號基于壓差)和第二工作模式(控制信號基于某個壓力傳感器的壓力)之間自動切換。
圖2是流控制設備30的一種實施方案的圖示。流控制設備30可以包括接收流的入口32、將流引導到流系統(tǒng)的其他部件的出口34、將流體從入口32引導到出口34的流通道35、壓力損失元件36、上游壓力傳感器38、下游壓力傳感器40、產(chǎn)生閥門控制信號的控制器42，以及響應閥門控制信號調節(jié)流體流的閥門44。
控制器42可以從上游壓力傳感器38和下游壓力傳感器40接收表示各個傳感器處的測量壓力的信號。該信號可以是用電壓等級、比特或本領域中已知的任何其他方式表示測量壓力的模擬或數(shù)字信號?？刂破?2可以例如通過產(chǎn)生差信號和/或計算壓差來確定測量壓力之間的壓差。控制器42可以基于壓差或基于從上游和/或下游壓力傳感器接收的壓力信號來產(chǎn)生閥門控制信號。閥門44可以響應接收的閥門控制信號打開或關閉。
圖3是控制器42的一種實施方案的圖示。控制器42可以包括模擬到數(shù)字(A/D)轉換器52，它從上游壓力傳感器和下游壓力傳感器接收信號并將接收的信號轉換成數(shù)字格式。處理器54(例如CPU，ASIC或本領域中已知的其他處理器)可以從A/D轉換器52接收表示測量壓力的數(shù)字值，并計算壓差?；趬翰罨蛘呱嫌位蛳掠蝹鞲衅魅我粋€的測量壓力，處理器54可以產(chǎn)生表示閥門應該打開或關閉多少來調節(jié)流體流的數(shù)字控制信號。A/D轉換器52可以將數(shù)字值轉換成模擬的閥門控制信號并將模擬控制閥門信號發(fā)送到閥門。
處理器54可以通過執(zhí)行軟件程序來產(chǎn)生數(shù)字控制信號，軟件程序可以包括存儲為計算機可讀存儲器58(例如EEPROM、RAM、ROM、閃存、磁盤存儲器、光盤存儲器或本領域中已知的其他計算機可讀存儲器)的可由處理器54訪問的一組計算機指令56的控制算法。在一種工作模式中，控制算法可以使用操作員、校準和/或工廠參數(shù)基于測量壓力之間的壓差來計算數(shù)字控制信號，或者在另一種工作模式中，控制算法可以使用上游或下游壓力傳感器的測量壓力來計算數(shù)字控制信號?？刂扑惴梢栽陬A確定點在第一模式和第二模式之間自動切換。例如，當壓差降低到預確定水平以下時，控制算法可以從第一模式切換到第二模式。處理器54可以在每個周期或基于預先確定方案決定是否在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
控制算法可以使用本領域中已知的任意控制方案包括但不限于PID、具有偏移的改良PID或本領域中已知的其他控制算法來計算某個工作模式的數(shù)字控制信號?；镜牟僮鲃?chuàng)建誤差信號。然后對某個閥門校正誤差信號。通過A/D轉換器52將校正的誤差信號從數(shù)字格式轉換成模擬信號，并且將作為結果的模擬信號發(fā)送到驅動控制閥門到新位置的電壓到電流轉換器。
控制器42可以包括另外的輸入/輸出能力。例如，控制器42可以包括支持管理功能例如更新計算機指令56的串行接口。另外，控制器42可以包括跟其他流控制設備、管理計算機或能夠在網(wǎng)絡上交流的其他設備通信的網(wǎng)絡接口。
計算機指令可以用多種方式實現(xiàn)控制算法。例如，控制信號可以是基于將計算值(例如計算的壓力值、壓差值或計算的流速值)跟設定點比較。作為另一個例子，除了數(shù)字計算測量壓力之間的壓差外，控制器可以使用加法器產(chǎn)生差信號來計算測量壓力之間的壓差。在該情況中，在第一工作模式中，控制信號可以是基于將壓差信號跟設定點比較。在第二工作模式中，控制器可以將壓力信號而不是計算的壓力值和設定點比較。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明一種實施方案的流控制方法的流程圖?？梢杂镁哂袌?zhí)行存儲在計算機可讀媒介上的一組計算機指令(例如軟件程序)的一個或多個處理器的控制器來實現(xiàn)圖4的方法。當產(chǎn)生控制信號時，控制器可以使用多個輸入?yún)?shù)，包括壓差閾值60、預置的流校準參數(shù)62、現(xiàn)場流校準參數(shù)64和設定點66，并且可以基于測量壓力之間的壓差或特定傳感器的壓力來計算流速?？梢詫⑤斎?yún)?shù)存儲在計算機可讀媒介(例如RAM、ROM、磁存儲設備或本領域中已知的其他計算機可讀媒介)上。
壓差閾值60可以用來確定控制器何時在基于讀出壓力之間的壓差產(chǎn)生控制信號或基于某個讀出壓力產(chǎn)生控制信號之間切換。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，可以基于下游壓力、壓差、供給壓力和閥門位置來計算壓差閾值60。當確定壓差閾值60時，流體可以流過流控制設備直到獲得流控制設備的滿量程(即供給壓力)的大約10％的壓差。例如，如果供給壓力是100psi，那么控制器可以調節(jié)閥門直到獲得10psi的壓差。在該點上，可以用控制器測量下游壓力和閥門位置。下游壓力確定系統(tǒng)的“負載”，而閥門位置給出供給壓力和閥門有效剩余范圍的指示。
使用上面的值，可以如下確定流控制設備的控制分辨率Res＝(dP％(valve position％))*valve resolution(psi/step)[等式1]其中，dP％是壓差是流控制設備的供給壓力的百分比，valveposition％是閥門打開的百分比；valve resolution是典型地由閥門制造商確定的某個閥門的分辨率。
如果由[等式1]確定的控制分辨率與期望的控制分辨率值相比不足時，意味著斜面太高，控制器可以調節(jié)閥門來獲得更高的壓差。當由[等1]產(chǎn)生的控制分辨率被認為足夠時，可以選擇相應的壓差作為壓差閾值60。該點用做傳感器的信噪比妨礙準確的壓差讀數(shù)的代理點。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，可以由控制器自動執(zhí)行確定壓差閾值60。應當注意，在本發(fā)明的其他實施方案中，可以用其他方案確定或可以任意地確定壓差閾值60。
現(xiàn)場流校準參數(shù)64可以包括基于流系統(tǒng)中流控制設備的安裝為某個流控制設備計算的參數(shù)?，F(xiàn)場流校準參數(shù)反映在流控制設備下游的設備將影響到流控制設備所讀出壓力的事實。而這對基于壓差計算的流速幾乎沒有影響，它可能顯著影響由某個壓力傳感器計算的流速。因此，可以在安裝之后重新校準流控制設備，以建立對于下游設備的現(xiàn)場流校準參數(shù)64?？梢岳缤ㄟ^手動輸入系統(tǒng)特定值或通過自動軟件控制設備例程來執(zhí)行該現(xiàn)場校準。因為在較低流速下控制器典型地基于特定傳感器的壓力來確定流速，在本發(fā)明的一種實施方案中，可以基于流過流體控制設備的流體的層流來建立校準參數(shù)64。只要流速對應層流，那么對流黏性和下游壓力損失的補償僅要求一個偏移值用做現(xiàn)場流校準參數(shù)64。
預置的流校準參數(shù)62可以包括基于氣體類型、流控制設備設置或其他參數(shù)計算流速的參數(shù)?？梢愿鶕?jù)本領域中已知的任意校準技術來建立預置的流校準參數(shù)62。設定點66表示期望流速?？梢詫⒂嬎愕牧魉俑O定點66比較來確定打開或關閉閥門多少?？梢酝ㄟ^例如遠程計算機、工作員或以本領域中已知的任意方式自動更新設定點66。
在步驟70，控制器可以從上游和下游壓力傳感器接收壓力測量值，并且在步驟72可以計算壓差。在步驟74，控制器可以將計算的壓差跟壓差閾值60比較。如果計算的壓差大于壓差閾值60，那么控制可以進行到步驟76，否則控制可以進行到步驟78。
在步驟76，控制器可以使用預置的流校準參數(shù)62基于測量壓力之間的壓差計算流速?？梢愿鶕?jù)本領域中已知的基于測量壓力的壓差計算流速的任意方案來進行這一步。另一方面，在步驟78，控制器可以使用現(xiàn)場流校準參數(shù)64來確定流速?？梢愿鶕?jù)基于單個壓力計算流速的任意方案來執(zhí)行這一步，包括比較測量壓力跟流速的校準曲線(例如存儲在控制器的存儲器或可由控制器訪問的其他計算機可讀媒介中)。
在步驟80，控制器可以將計算的流速跟設定點比較。如果流速不等于設定點，那么在步驟82控制器可以基于特定傳感器的壓力(例如下游傳感器的測量壓力)來計算誤差增益。相反地，如果流速正好等于設定點，那么控制器可以基于測量壓力之間的壓差來計算誤差增益(步驟84)。在步驟86，控制器可以將誤差增益轉換成模擬閥門控制信號，并將該閥門控制信號發(fā)送給閥門?？梢灾貜筒襟E70-84。
應當注意在步驟74控制器確定是基于測量壓力的壓差還是基于特定傳感器的壓力來計算流速。每次要計算流速時可以進行該確定。在本發(fā)明的另一種實施方案中，可以根據(jù)預確定時間表(例如每30毫秒)進行該確定。在本發(fā)明的該實施方案中，控制器可以在確定是否應當切換到另一個工作模式之前，在預先確定的一段時間內根據(jù)某個工作模式(例如根據(jù)步驟76或步驟78)計算流速。此外，可以用質量流量計來執(zhí)行步驟70-78以確定流速。在該情況中，可以任意地確定壓差閾值60(或其他預置參數(shù))。
如結合圖4所描述的，可以通過在安裝時對下游部件所引起的壓降校準流控制設備并基于從單個傳感器的壓力讀數(shù)來計算流速。如果下游部件改變，那么所需偏移也可以改變。如果在分配過程中安裝新的管道系統(tǒng)、移動流控制單元、下游過濾器變得受限、松動管子移位或發(fā)生任何可能影響傳感器讀數(shù)的其他事件時，這將會發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，控制器使用存儲在可由控制器訪問的計算機可讀媒介中的計算機指令可以監(jiān)測上游和下游傳感器中的一個或兩個以保證傳感器的壓力測量值不會在期望范圍之外波動。例如，如果在分配過程中上游壓力傳感器測量0.75psi而下游壓力傳感器測量0.25psi，那么可以配置控制器如果在分配過程中用下游傳感器控制時下游傳感器讀數(shù)在+/-0.05psi界限之外(0.45至0.55psi的壓差)則產(chǎn)生警報?；趬毫鞲衅鞯牟▌拥木瘓罂梢灾赋鱿到y(tǒng)已改變，要求流控制設備的重新校準，或者指出流控制設備沒有正確地工作。如果控制器不監(jiān)測波動，那么下游傳感器讀數(shù)可能增加到0.5psi(指示控制器后面系統(tǒng)的0.25psi的壓力增加)，導致改變實際流速的降低(例如計算值的50％)。
圖5是說明監(jiān)測過程的一種實施方案的流程圖。在步驟90，控制器可以接收傳感器(例如圖1的下游傳感器)的壓力測量值。在步驟92，控制器可以將當前壓力讀數(shù)和一個或多個先前壓力讀數(shù)比較，以確定壓力傳感器的波動。如果在步驟93確定波動落在預置范圍之外，那么在步驟94控制器可以產(chǎn)生警報。警報可以是電子郵件通知、可聽警報、可視警報或本領域中已知的其他錯誤狀態(tài)通知?？梢匀我獾刂貜筒襟E90-94?？梢栽谀軌驁?zhí)行計算機指令的任意流控制設備中將圖5的監(jiān)測步驟實施為一組計算機指令，并且圖5的監(jiān)測過程不局限于結合圖1-4所描述的提供多個模式流控制的流控制設備。
圖6是流控制設備100的另一種實施方案的圖示。流控制設備100可以包括接收流的入口、將流引導到流系統(tǒng)的其他部件的出口104、壓力損失元件106(例如節(jié)流板、小直徑管、收窄區(qū)或其他壓力損失元件)、壓力損失元件106上游的感測上游壓力的壓力傳感器108(稱作“上游壓力傳感器”)、壓力損失元件106下游的感測下游壓力的壓力傳感器110(稱作“下游壓力傳感器”)、產(chǎn)生閥門控制信號的控制器112，以及響應閥門控制信號調節(jié)流體流的閥門114(例如節(jié)流閘門閥、提升閥、蝶形閥、空氣驅動閥或本領域中已知的其他閥門)。
上游壓力傳感器108和下游壓力傳感器110可以是電容類型的、壓電類型的、轉換器或本領域中已知的其他壓力傳感器類型。控制器112通過例如電連接可以連接到上游壓力傳感器108、下游壓力傳感器110和閥門114。雖然為了簡單沒有顯示，但是在控制器112、上游壓力傳感器108、下游壓力傳感器110和閥門114之間可以有中間邏輯。閥門114還可以包括部件如微控制器，以處理閥門控制信號和響應閥門控制信號打開或關閉閥門。流體控制器設備100可以跟圖1的流體控制設備30同樣地工作，除了流體在流過閥門之前先流過壓力損失元件之外。
應當注意在圖6的實施方案中，因為下游壓力傳感器110在閥門114的上游，下游壓力傳感器110的壓力會因為閥門114的改變而波動。因此，為了確定下游系統(tǒng)是否已改變和是否需要重新校準，可以在閥門114的下游添加第三傳感器。如結合圖5所描述的，控制器可以監(jiān)測第三傳感器的壓力波動，并且如果波動太大則可以產(chǎn)生警報。在另一種實施方案中，可以監(jiān)測閥門位置。如果閥門位置改變大于預先確定量，那么控制器可以產(chǎn)生警報。
圖7是根據(jù)本發(fā)明一種實施方案的流控制設備700的圖示。流控制設備700可以包括接收流的入口702、將流引導到流系統(tǒng)的其他部件的出口704、壓力傳感器708、可包括處理器、存儲器以及用于確定流速和/或產(chǎn)生閥門控制信號的軟件指令的控制器712，以及響應閥門控制信號調節(jié)流體流的閥門714(例如節(jié)流閘門閥、提升閥、蝶形閥、空氣驅動閥或本領域中已知的其他閥門)。
壓力傳感器708可以是電容類型的、壓電類型的、轉換器類型的或本領域中已知的其他壓力傳感器類型。上游壓力傳感器708暴露于流過流控制設備700的流體的部分可以關于流體呈化學惰性?？刂破?12通過例如電連接可以連接到壓力傳感器708和閥門714。閥門可以包括具有部件如微控制器的閥門驅動，以處理閥門控制信號和響應閥門控制信號打開或關閉閥門714。
流體(氣體或液體)可以在入口712進入流控制設備700，流過閥門704，以及在出口704流出流控制設備700。壓力傳感器708可產(chǎn)生表示壓力傳感器708的壓力測量值的數(shù)字或模擬信號壓力信號716。
控制器712基于壓力傳感器708所測量的壓力使用例如存儲在計算機可讀媒介上的軟件指令可以產(chǎn)生打開或關閉閥門714的閥門控制信號720來獲得期望流速。根據(jù)一種實施方案，控制器702可以基于單個流傳感器測量的壓力來計算流速。
控制器712可以基于已知的流體動力學方程和/或校準過程中建立的傳感器讀數(shù)跟流速的經(jīng)驗對照基于某個壓力傳感器所讀出的壓力計算流速。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，可以在安裝時校準流控制設備700以確定安裝流控制設備700的系統(tǒng)中傳感器708的讀出壓力和流速之間的對應關系。這可以包括對流控制設備700下游的部件所引起的影響計算流速的壓力損失校準流控制設備700?；谠撔?，控制器702可以響應特定傳感器(例如傳感器708)的壓力信號產(chǎn)生閥門控制信號720來調節(jié)流體流速。
圖8是流控制設備800的另一種實施方案的圖示。流控制設備800可以包括接收流的入口802、將流引導到流系統(tǒng)的其他部件的出口804、讀出壓力的壓力傳感器810、產(chǎn)生閥門控制信號的控制器812，以及響應閥門控制信號調節(jié)流體流的閥門814(例如節(jié)流閘門閥、提升閥、蝶形閥、空氣驅動閥或本領域中已知的其他閥門)。
壓力傳感器810可以是電容類型的、壓電類型的、轉換器或本領域中已知的其他壓力傳感器類型?？刂破?12通過例如電連接可以連接到壓力傳感器810和閥門814。雖然為了簡單沒有顯示，在控制器812、壓力傳感器810和閥門814之間可以有中間邏輯。閥門814還可以包括部件如微控制器，以處理閥門控制信號和響應閥門控制信號打開或關閉閥門。流體控制設備800類似于圖7的流體控制設備700，除了壓力傳感器位于閥門的下游。
應當注意在圖8的實施方案中，因為壓力傳感器810在閥門814的下游，下游壓力傳感器810的壓力會因為閥門814的改變而波動。因此，為了確定下游系統(tǒng)是否已改變和是否需要重新校準，可以在閥門814的下游添加額外的傳感器。如結合圖5所描述的，控制器可以監(jiān)測該額外傳感器的壓力波動，并且如果波動太大則可以產(chǎn)生警報。在另一種實施方案中，可以監(jiān)測閥門的位置。如果閥門位置改變大于預先確定量，那么控制器可以產(chǎn)生警報。
圖9是說明使用單個傳感器的流控制方法的一種實施方案?？梢杂镁哂袌?zhí)行存儲在計算機可讀媒介上的一組計算機指令(例如軟件程序)的一個或多個處理器的控制器來實施圖9的方法。在產(chǎn)生控制信號時控制器可以使用包括現(xiàn)場流校準參數(shù)904的多個輸入?yún)?shù)?？梢詫⑤斎?yún)?shù)存儲在計算機可讀媒介上(例如RAM、ROM、磁存儲設備或本領域中已知的其他計算機可讀媒介)。
現(xiàn)場流校準參數(shù)904可以包括基于流系統(tǒng)中流控制設備的安裝為該流控制設備計算的參數(shù)?，F(xiàn)場流校準參數(shù)反映流控制設備下游的設備將影響流控制設備讀出的壓力的事實。雖然這對基于壓差計算的流速可以幾乎沒有影響，但它可以顯著地影響從某個壓力傳感器計算的流速。因此，可以在安裝之后重新校準流控制設備，對下游設備建立現(xiàn)場流校準參數(shù)904?？梢酝ㄟ^例如手動輸入系統(tǒng)特定值或通過自動軟件控制設備例程來執(zhí)行現(xiàn)場校準。因為在較低流速下，控制器典型地基于某個傳感器的壓力來確定流速，在本發(fā)明的一種實施方案中可以基于流過流體控制設備的流體的層流來建立參數(shù)904。只要流速對應層流，對流體黏性和下游壓力損失的補償僅需要一個偏移值用做現(xiàn)場流校準參數(shù)904。
在步驟910，控制器可以接收壓力傳感器的壓力測量值。在步驟912，控制器可以使用現(xiàn)場流校準參數(shù)904來確定流速?？梢愿鶕?jù)基于單個壓力計算流速的任意方案來執(zhí)行這一步，包括比較測量壓力和流速的校準曲線(例如存儲在控制器的存儲器或可由控制器訪問的其他計算機可讀媒介中)。
在步驟914，控制器可以將計算的流速跟設定點比較。如果流速不等于設定點，那么在步驟916，控制器可以基于某個傳感器的壓力計算誤差增益。在步驟918，控制器可以將誤差增益轉換成模擬閥門控制信號并將該閥門控制信號發(fā)送給閥門。如果需要或希望，可以任意地重復圖9的步驟。另外，應當注意可以基于PI控制例程、PID控制例程或其他控制例程進行控制。
因此，具有單個壓力傳感器的流控制設備可用跟根據(jù)使用單個傳感器控制流的工作模式而工作的具有多個傳感器的流控制設備相同的方法來控制流。單個壓力傳感器流控制器還可以包括監(jiān)測單個傳感器(或其他傳感器)的壓力測量值的波動或閥門位置的波動的能力，以產(chǎn)生指示下游壓力的改變的警報。
如上所述，通過在安裝時對下游部件所引起的壓降校準流控制設備，可以基于單個傳感器的壓力讀數(shù)來計算流速。如果下游部件改變，那么所需的偏移也會改變。如果在分配過程中安裝新的管道系統(tǒng)、移動流控制單元、下游過濾器變得受限、松動管子移位或發(fā)生可能影響傳感器讀數(shù)的任意其他事件時，這可能發(fā)生。如果下游部件改變，可以對整個系統(tǒng)的改變重新校準流控制單元(即可以更新現(xiàn)場校準參數(shù))。
應當注意，使用單個傳感器的控制的可重復性依賴于下游壓降的可重復性，一般地隨下游壓降增加而增加。如果某個現(xiàn)場配置中下游壓降不足以產(chǎn)生足夠的可重復性，那么可以在壓力傳感器的下游添加額外的管道系統(tǒng)如線圈來增加下游壓降和增加可重復性。
雖然已參考特定實施方案描述本發(fā)明，應當注意實施方案是說明性的，本發(fā)明的范圍不局限于這些實施方案。上面描述的實施方案的許多變化、修改、添加和改進是可能的。這些變化、修改、添加和改進落入在下面權利要求書中詳述的發(fā)明范圍中。
權利要求
1.一種流控制設備，包括入口；與入口流體連通的出口；與入口和出口流體連通的在入口和出口之間的壓力損失元件；位于壓力損失元件上游的用來測量流過流控制設備的流體的第一壓力的第一壓力傳感器；位于壓力損失元件下游的用來測量流過流控制設備的流體的第二壓力的第二壓力傳感器；以及連接到第一壓力傳感器和第二壓力傳感器的控制器，配置該控制器使得根據(jù)第一工作模式工作，其中在第一工作模式期間控制器基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來產(chǎn)生閥門控制信號；根據(jù)第二工作模式工作，其中在第二工作模式期間控制器基于特定壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號；以及根據(jù)預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
2.根據(jù)權利要求1的流控制設備，還包括閥門，它響應閥門控制信號，位于入口和出口之間并連接到控制器。
3.根據(jù)權利要求1的流控制設備，其中在第二工作模式中，控制器基于上游壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號。
4.根據(jù)權利要求1的流控制設備，其中在第二工作模式中，控制器基于下游壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號。
5.根據(jù)權利要求1的流控制設備，其中預定義參數(shù)包括壓差閾值。
6.根據(jù)權利要求5的流控制設備，其中還配置控制器使得確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差大于壓差閾值，那么根據(jù)第一工作模式工作。
7.根據(jù)權利要求5的流控制設備，其中還配置控制器使得確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差小于壓差閾值，那么根據(jù)第二工作模式工作。
8.根據(jù)權利要求5的流控制設備，其中還配置控制器以便基于第一壓力和第二壓力之間的壓差、供給壓力和閥門位置來計算壓差閾值。
9.根據(jù)權利要求1的流控制設備，其中還配置控制器使得監(jiān)測第一或第二傳感器的波動；以及如果波動大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
10.根據(jù)權利要求1的流控制設備，其中還配置控制器使得監(jiān)測閥門的閥門位置改變；以及如果閥門位置改變大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
11.一種計算機程序產(chǎn)品，包括存儲在至少一種計算機可讀媒介上可由至少一個處理器執(zhí)行的一組計算機指令，以便接收第一壓力的測量值；接收第二壓力的測量值；根據(jù)第一工作模式工作，其中計算機指令可執(zhí)行基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來計算流速；根據(jù)第二工作模式工作，其中計算機指令可操作為基于特定壓力傳感器的測量壓力來計算流速；以及根據(jù)預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
12.根據(jù)權利要求11的計算機程序產(chǎn)品，其中在第二工作模式中，這組計算機指令可執(zhí)行基于從下游壓力傳感器接收的第二壓力的測量值來計算流速。
13.根據(jù)權利要求11的計算機程序產(chǎn)品，其中在第二工作模式中，這組計算機指令可執(zhí)行基于從上游壓力傳感器接收的第一壓力的測量值來計算流速。
14.根據(jù)權利要求11的計算機程序產(chǎn)品，其中預定義參數(shù)包括壓差閾值。
15.根據(jù)權利要求14的計算機程序產(chǎn)品，其中可執(zhí)行計算機指令以便確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差大于壓差閾值，那么根據(jù)第一工作模式工作。
16.根據(jù)權利要求14的計算機程序產(chǎn)品，其中可執(zhí)行這組計算機指令以便確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓力閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差小于壓差閾值，那么根據(jù)第二工作模式工作。
17.根據(jù)權利要求14的計算機程序產(chǎn)品，其中這組計算機指令可執(zhí)行基于第一壓力和第二壓力之間的壓差、供給壓力和閥門位置來計算壓差閾值。
18.根據(jù)權利要求11的計算機程序產(chǎn)品，其中還可執(zhí)行這組計算機指令以便監(jiān)測壓力傳感器的波動；以及如果波動大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
19.根據(jù)權利要求11的計算機程序產(chǎn)品，其中還可執(zhí)行這組計算機指令以便監(jiān)測閥門的閥門位置改變；以及如果閥門位置的改變大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
20.一種控制流的方法，包括測量第一壓力；測量第二壓力；在第一工作模式中，基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來產(chǎn)生閥門控制信號；在第二工作模式中，基于特定傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號；以及根據(jù)預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
21.根據(jù)權利要求20的方法，還包括響應閥門控制信號打開或關閉閥門。
22.根據(jù)權利要求20的方法，其中基于特定壓力傳感器的測量壓力產(chǎn)生閥門控制信號包括基于上游壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號。
23.根據(jù)權利要求20的方法，其中基于特定壓力傳感器的測量壓力產(chǎn)生閥門控制信號包括基于下游壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號。
24.根據(jù)權利要求20的方法，其中預定義參數(shù)包括壓差閾值。
25.根據(jù)權利要求24的方法，還包括確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差大于壓差閾值，那么根據(jù)第一工作模式工作。
26.根據(jù)權利要求24的方法，還包括確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差小于壓差閾值，那么根據(jù)第二工作模式工作。
27.根據(jù)權利要求24的方法，還包括基于第一壓力和第二壓力之間的壓差、供給壓力和閥門位置來計算壓差閾值。
28.根據(jù)權利要求20的方法，還包括監(jiān)測第二傳感器的波動；以及如果波動大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
29.根據(jù)權利要求20的方法，還包括監(jiān)測閥門位置的閥門位置改變；以及如果閥門位置改變大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
30.一種計算機程序產(chǎn)品，包括存儲在至少一種計算機可讀媒介上的一組計算機指令，可由至少一個處理器執(zhí)行這組計算機指令，以便接收傳感器的壓力測量值；監(jiān)測壓力測量值的波動；將波動與預先確定的限度比較；如果波動大于預先確定限度則產(chǎn)生警報。
31.根據(jù)權利要求30的計算機程序產(chǎn)品，其中傳感器是壓力損失元件下游的傳感器。
32.根據(jù)權利要求30的計算機程序產(chǎn)品，其中傳感器是閥門下游的傳感器。
33.一種計算機程序產(chǎn)品，包括存儲在至少一種計算機可讀媒介上的一組計算機指令，可由至少一個處理器執(zhí)行這組計算機指令，以便從位于壓力損失元件上游的上游傳感器接收上游壓力；從壓力損失元件的下游接收壓力測量值；監(jiān)測閥門的閥門位置；確定測量壓力之間的壓差；以及基于測量壓力之間的壓差、閥門位置和閥門分辨率確定控制分辨率。
34.根據(jù)權利要求33的計算機程序產(chǎn)品，其中還可執(zhí)行這組計算機指令，以便確定控制分辨率是否是可接受的；如果控制分辨率不可接受，那么產(chǎn)生引起閥門將閥門位置改變到新的閥門位置而建立更大壓差的信號；接收新的上游壓力；接收新的下游壓力；基于新的上游壓力和新的下游壓力確定該更大的壓差；以及基于該更大的壓差、新的閥門位置和閥門分辨率確定新的控制分辨率。
35.根據(jù)權利要求33的計算機程序產(chǎn)品，其中還可執(zhí)行這組計算機指令，以便確定控制分辨率是否是可接受的；如果控制分辨率可接受，那么選擇該壓差作為壓差閾值。
36.根據(jù)權利要求33的計算機程序產(chǎn)品，其中計算機指令還可執(zhí)行基于隨后壓差和壓差閾值的比較在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
37.根據(jù)權利要求33的計算機程序產(chǎn)品，其中通過下述方法還可執(zhí)行這組計算機指令來確定控制分辨率將表示為滿量程壓力的百分比的壓差乘以表示為閥門打開的百分比的閥門位置；以及乘以閥門分辨率。
38.一種方法，包括從傳感器接收壓力測量值；監(jiān)測壓力測量值的波動；將波動和預先確定限度比較；如果波動大于預先確定限度則產(chǎn)生警報。
39.根據(jù)權利要求38的計算機程序產(chǎn)品，其中傳感器是壓力損失元件下游的傳感器。
40.根據(jù)權利要求38的計算機程序產(chǎn)品，其中傳感器是閥門下游的傳感器。
41.一種計算機程序產(chǎn)品，包括存儲在至少一種計算機可讀媒介上可由至少一個處理器執(zhí)行的一組計算機指令，以便接收第一壓力的測量值；接收第二壓力的測量值；根據(jù)第一工作模式工作，其中可執(zhí)行計算機指令基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來產(chǎn)生閥門控制信號；根據(jù)第二工作模式工作，其中可操作計算機指令基于特定壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號；以及根據(jù)預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
42.根據(jù)權利要求41的計算機程序產(chǎn)品，其中在第二工作模式中，這組計算機指令可執(zhí)行基于從下游壓力傳感器接收的第二壓力的測量值來產(chǎn)生閥門控制信號。
43.根據(jù)權利要求41的計算機程序產(chǎn)品，其中在第二工作模式中，這組計算機指令可執(zhí)行基于上游壓力傳感器的第一壓力的測量值來產(chǎn)生閥門控制信號。
44.根據(jù)權利要求41的計算機程序產(chǎn)品，其中預定義參數(shù)包括壓差閾值。
45.根據(jù)權利要求44的計算機程序產(chǎn)品，其中可執(zhí)行計算機指令以便確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差大于壓差閾值，那么根據(jù)第一工作模式工作。
46.根據(jù)權利要求44的計算機程序產(chǎn)品，其中可執(zhí)行這組計算機指令以便確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差小于壓差閾值，那么根據(jù)第二工作模式工作。
47.根據(jù)權利要求13的計算機程序產(chǎn)品，其中這組計算機指令可執(zhí)行基于第一壓力和第二壓力之間的壓差、供給壓力和閥門位置來計算壓差閾值。
48.根據(jù)權利要求41的計算機程序產(chǎn)品，其中還可執(zhí)行這組計算機指令以便監(jiān)測壓力傳感器的波動；以及如果波動大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
49.根據(jù)權利要求41的計算機程序產(chǎn)品，其中還可執(zhí)行這組計算機指令使得監(jiān)測閥門的閥門位置改變；以及如果閥門位置改變大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
50.一種監(jiān)測流的方法，包括測量第一壓力；測量第二壓力；在第一工作模式中，基于第一壓力和第二壓力之間的壓差來確定流速；在第二工作模式中，基于特定壓力傳感器的測量壓力來確定流速；以及根據(jù)預定義參數(shù)在第一工作模式和第二工作模式之間切換。
51.根據(jù)權利要求50的方法，其中基于特定壓力傳感器的測量壓力確定流速包括基于上游壓力傳感器的測量壓力確定流速。
52.根據(jù)權利要求50的方法，其中基于特定壓力傳感器的測量壓力確定流速包括基于下游壓力傳感器的測量壓力確定流速。
53.根據(jù)權利要求50的方法，其中預定義參數(shù)包括壓差閾值。
54.根據(jù)權利要求53的方法，還包括確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差大于壓差閾值，那么根據(jù)第一工作模式工作。
55.根據(jù)權利要求53的方法，還包括確定第一壓力和第二壓力之間的壓差；將壓差和壓差閾值比較；以及如果第一壓力和第二壓力之間的壓差小于壓差閾值，那么根據(jù)第二工作模式工作。
56.一種流控制設備，包括入口；與入口流體連通的出口；測量流過流控制設備的流體的壓力的第一壓力傳感器；以及連接到壓力傳感器的控制器，配置該控制器以便基于單個壓力傳感器的測量壓力來產(chǎn)生閥門控制信號，其中該單個壓力傳感器是第一壓力傳感器。
57.根據(jù)權利要求56的流控制設備，還包括響應閥門控制信號的、位于入口和出口之間并連接到控制器的閥門。
58.根據(jù)權利要求57的流控制設備，其中第一壓力傳感器位于閥門的上游。
59.根據(jù)權利要求57的流控制設備，其中第一壓力傳感器位于閥門的下游。
60.根據(jù)權利要求56的流控制設備，其中還可操作控制器以便接收第一壓力傳感器的壓力測量值；監(jiān)測壓力測量值的波動；將波動和預先確定限度比較；以及如果波動大于預先確定限度則產(chǎn)生警報。
61.根據(jù)權利要求56的流控制設備，其中還可操作控制器以便監(jiān)測閥門的閥門位置改變；以及如果閥門位置的改變大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
62.一種計算機程序產(chǎn)品，用于基于單個壓力傳感器的測量值調節(jié)流過流控制設備的流，該計算機程序產(chǎn)品包括存儲在至少一種計算機可讀媒介上可由至少一個處理器執(zhí)行的一組計算機指令，以便接收第一壓力傳感器的壓力測量值；基于第一壓力傳感器的壓力測量值和一組校準參數(shù)計算流速；將流速和設定點比較；以及基于計算流速和設定點之間的差來產(chǎn)生閥門控制信號。
63.根據(jù)權利要求62的計算機程序產(chǎn)品，其中校準參數(shù)包括現(xiàn)場校準參數(shù)。
64.根據(jù)權利要求62的計算機程序產(chǎn)品，其中這組計算機指令還包括以下可執(zhí)行指令監(jiān)測壓力測量值的波動；將波動和預先確定限度比較；以及如果波動大于預先確定限度則產(chǎn)生警報。
65.根據(jù)權利要求64的計算機程序產(chǎn)品，其中由第一傳感器產(chǎn)生監(jiān)測的壓力測量值。
66.根據(jù)權利要求65的計算機程序產(chǎn)品，其中由另一個壓力傳感器產(chǎn)生監(jiān)測的壓力測量值。
67.根據(jù)權利要求62的計算機程序產(chǎn)品，其中這組計算機指令還包括以下可執(zhí)行指令監(jiān)測閥門的閥門位置改變；以及如果閥門位置的改變大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
68.一種基于單個壓力傳感器的測量值調節(jié)流過流控制設備的流的方法，該方法包括測量第一壓力傳感器的壓力；基于第一壓力傳感器的壓力測量值和一組校準參數(shù)計算流速；將流速和設定點比較；以及基于計算流速和設定點之間的差產(chǎn)生閥門控制信號。
69.根據(jù)權利要求68的方法，還包括通過進行現(xiàn)場校準產(chǎn)生校準參數(shù)。
70.根據(jù)權利要求68的方法，還包括監(jiān)測壓力測量值的波動；將波動和預先確定限度比較；以及如果波動大于預先確定限度則產(chǎn)生警報。
71.根據(jù)權利要求70的方法，其中由第一傳感器產(chǎn)生監(jiān)測的壓力測量值。
72.根據(jù)權利要求70的方法，其中由另一個壓力傳感器產(chǎn)生監(jiān)測的壓力測量值。
73.根據(jù)權利要求68的方法，還包括監(jiān)測閥門的閥門位置改變；以及如果閥門位置的改變大于預先確定量則產(chǎn)生警報。
全文摘要
一種控制設備(30)包括接收流的入口(32)、將流引導到流系統(tǒng)的其他部件的出口(34)、壓力損失元件(36)、壓力損失元件(36)上游的用來測量上游壓力的壓力傳感器(38)、壓力損失元件(36)下游的用來測量下游壓力的壓力傳感器(40)、可包括處理器、存儲器和確定流體流速以產(chǎn)生閥門控制信號的軟件指令的控制器(42)，以及響應閥門控制信號調節(jié)流體流的閥門(44)、蝶形閥、空氣驅動閥。
文檔編號G05D7/06GK1918575SQ200580004625
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月9日 優(yōu)先權日2004年2月12日
發(fā)明者卡瑞格·L·步魯杜爾, 馬爾考·拉維迪爾里, 羅伯特·F·麥克羅克林, 卡爾·J·尼爾梅耶, 徐杰華 申請人:恩特格里公司