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CN114424062A - 用于流体能量含量的实时确定的系统和方法 - Google Patents

用于流体能量含量的实时确定的系统和方法 Download PDF

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CN114424062A
CN114424062A CN201980100188.8A CN201980100188A CN114424062A CN 114424062 A CN114424062 A CN 114424062A CN 201980100188 A CN201980100188 A CN 201980100188A CN 114424062 A CN114424062 A CN 114424062A
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Abstract

公开了一种用于确定推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的方法。推断关系产生推断的能量含量。该方法使用计算机(200)，该计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，处理器(210)实施存储在存储器(220)中的推断模块(204)的步骤，该方法包括以下步骤：由推断模块(204)通过分析至少一种流体的至少一个测量的能量含量的已知测量结果与和至少一个测量的量相同类型的至少一个对应的测量值之间的关系来确定推断关系，其中，推断关系具有密度项(B)，其中，至少一个测量的量中的一个测量的量是测量的密度(ρ)并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。

Description

用于流体能量含量的实时确定的系统和方法
技术领域
以下描述的实施方式涉及确定流动流体的特性，更具体地，涉及确定具有不同组成的流动流体的特性。
背景技术
在流体的组成预期会改变的系统中动态地确定流动流体的能量含量是具有挑战性的问题。用于测量流动流体的能量含量的现有系统通常是笨重的并且难以在需要实时测量的环境中部署。
例如，在气和油应用中，流动流体的能量含量通常会影响流动流体的财务价值。能量含量的常见度量包括例如热值(Calorific Value)(在下文中称为“CV”)和沃泊指数(Wobbe index)。可以使用本领域现有的方法根据CV容易地确定包括沃泊指数的能量含量度量，因此本说明书强调使用CV作为能量含量的度量。CV可以以千焦/千克为单位(即“按质量计”)或千焦/标准立方米(在20℃和1.013巴(bar)的基本条件下)为单位来表示。考虑其他单位制，例如，可以使用英制热单位/磅来代替千焦/千克，并且可以使用英制热单位/立方英尺来代替千焦/标准立方米。
本说明书不限于CV的确定，并且可以根据CV确定或得到任何其他能量含量度量。CV可以以多种方式确定。一个已知的用于CV的等式是AGA5等式，表示为等式(1)：
CV＝[(1571.5×SG)+144]-(25.318×％CO2+16.639×％N2) (1)
这里，SG是比重，％CO2是按体积计的二氧化碳组成百分比，并且％N2是按体积计的氮气组成百分比。所给出的等式考虑了最主要的惰性贡献者——二氧化碳和氮气，但是可以考虑流动流体中的其他物质，例如氧气、氦气、一氧化碳、硫化氢、水(可能是蒸气)和氢气。针对这些不太突出的物质的AGA 5等式的系数已经被确定并且在本领域中是得到确认的，但是为了简洁起见，省略了这些系数。等式(1)产生以英制热单位/立方英尺为单位的CV值。
一种用于能量含量的直接确定的已知系统是在热量计中燃烧燃料并测量释放的能量。几乎没有现有系统可以实时应用这些测量，并且如果在现场气体管线中使用，则可能是危险的。此外，利用管线式系统的实时测量在燃烧和测量的过程中仍然经受延迟。一些方法将使燃料从管线中移除并在不具有来自系统的实时馈送的热量计中使用。这些方法由于必须等待采样、燃烧和进行测量的时间而在能量含量的确定中经受延迟。
用于确定能量含量的另一方法是确定燃料的组成，并且然后基于组成的每个组分的热值的组成加权平均值来确定总能量含量值。这难以实时或在线实现，因为难以在流体流动时确定正流动的流体的组成。此外，在正流动的流体的组成改变的系统中，将存在与确定流体组成相关联的延迟，从而阻碍实时能量含量确定。
用于确定能量含量的另一组方法是一组推断方法。这些方法具有能够使用实时测量来推断感兴趣的值的益处。现有的推断方法在确定所考虑的一些因素方面经受不准确性和/或问题。例如，许多需要知道热导率或热容。在流动流体的组成随时间变化的应用中，如在气和油应用中常见的，需要确定组成以便得到实时测量结果。
现有系统还经受对测量的密度与对应的已确定CV之间的直接关系的依赖。在将CV建模为与密度具有直接关系时，可以理解，该关系具有看起来示出变量与CV之间的反比关系的元素。此外，许多方法在CV确定中经受具有其中测量的粘度值与测量的密度值相乘的项。此外，虽然现有方法通常使用温度依赖性来确定测量的压力和粘度，但是这些方法没有考虑测量的密度项和测量的粘度项的系数的温度和/或压力依赖性。此外，这些依赖于温度和/或压力的项不具有恒定值，其可能归因于针对某些类别的气体的确定。
因此，需要用于根据可以被实时测量的量快速推断确定能量含量的系统和方法。
发明内容
公开了一种用于确定推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的方法。推断关系产生推断的能量含量。该方法使用计算机(200)，该计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，处理器(210)实施存储在存储器(220)中的推断模块(204)的步骤，该方法包括以下步骤：由推断模块(204)通过分析至少一种流体的至少一个测量的能量含量的已知测量结果与和至少一个测量的量相同类型的至少一个对应的测量值之间的关系来确定推断关系，其中，推断关系具有密度项(B)，其中，至少一个测量的量中的一个测量的量是测量的密度(ρ)并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
公开了一种用于使用流体的推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的方法。预定的推断关系产生推断的能量含量。该方法使用计算机(200)，该计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，处理器(210)实施存储在存储器(220)中的推断模块(204)的步骤。该方法包括以下步骤：由推断模块(204)接收至少一个测量的量的类型的至少一个测量值；以及由推断模块(204)根据推断关系和至少一个测量的量来推断推断的能量含量，其中，推断关系具有密度项(B)并且至少一个测量值中的一个测量值是测量的密度(ρ)，并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示测量的密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
公开了一种用于使用流体的推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的装置。推断关系产生推断的能量含量。该装置具有计算机(200)，该计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，处理器(210)实施存储在存储器(220)中的推断模块(204)的步骤，推断模块(204)被配置成：接收至少一个测量的量的类型的至少一个测量值；以及根据推断关系和至少一个测量的量来推断推断的能量含量，其中，推断关系具有密度项(B)并且至少一个测量值中的一个测量值是测量的密度(ρ)，并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示测量的密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
公开了一种用于确定推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的装置。推断关系产生推断的能量含量。该装置具有计算机(200)，该计算机(200)具有处理器(210)和存储器(220)，处理器(210)被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令，处理器(210)执行存储在存储器(220)中的推断模块(204)，推断模块(204)被配置成：通过分析至少一种流体的至少一个测量的能量含量的已知测量结果与和至少一个测量的量相同类型的至少一个对应的测量值之间的关系来确定推断关系，其中，推断关系具有密度项(B)，其中，至少一个测量的量中的一个测量的量是测量的密度(ρ)并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
各方面
根据一个方面，公开了一种用于确定推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的方法。推断关系产生推断的能量含量。该方法使用计算机(200)，该计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，处理器(210)实施存储在存储器(220)中的推断模块(204)的步骤，该方法包括以下步骤：由推断模块(204)通过分析至少一种流体的至少一个测量的能量含量的已知测量结果与和至少一个测量的量相同类型的至少一个对应的测量值之间的关系来确定推断关系，其中，推断关系具有密度项(B)，其中，至少一个测量的量中的一个测量的量是测量的密度(ρ)并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
优选地，推断模块(204)在密度项(B)中没有考虑粘度(η)、比重和空气密度(ρair)中的任何一个。
优选地，推断模块(204)在不考虑热容、热导率、介电常数、折射率、热扩散率、层流阻力和湍流阻力中的任何一个的情况下确定推断关系。
优选地，至少一个测量的量中的另一测量的量是测量的粘度(η)，推断关系还包括偏移项(A)和粘度项(C)，粘度项(C)考虑测量的粘度(η)。
优选地，推断关系是偏移项(A)、密度项(B)和粘度项(C)的总和。
优选地，粘度项(C)具有粘度(η)，粘度项(C)表示粘度(η)与推断的能量含量之间的直接关系。
优选地，至少一个测量值还包括测量的温度(T)和测量的压力(P)，其中，偏移项(A)包括对应的依赖于温度和压力的偏移项系数(k1(P,T))，密度项(B)包括对应的依赖于温度和压力的密度项系数(k2(P,T))，并且粘度项(C)包括对应的依赖于温度和压力的粘度项系数(k3(P，T))。
优选地，密度项(B)是密度项系数(k2(P，T))乘以逆密度(1/ρ)。
优选地，粘度项(C)是粘度项系数(k3(P，T))乘以粘度(η)。
优选地，偏移项(A)是偏移项系数(k1(P，T))。
优选地，其中，推断关系由等式
Figure BDA0003535280990000051
表示。
优选地，使用与至少一种流体相关联的对应的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)得到偏移项系数(k1(P，T))、密度项系数(k2(P，T))和粘度项系数(k3(P，T))。
优选地，偏移项系数(k1(P，T))依赖于测量的压力(P)、测量的温度(T)与系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系，密度项系数(k2(P，T))依赖于测量的压力(P)、测量的温度(T)与系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系，并且粘度项系数(k3(P，T))依赖于测量的压力(P)、测量的温度(T)与系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系。
优选地，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系由等式k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P表示，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系由等式k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P表示，并且测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系由等式k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P表示。
优选地，推断关系还包括惰性项(D)，惰性项考虑二氧化碳的百分比组成(％CO2)，惰性项(D)具有依赖于温度(T)和压力(P)的惰性项系数(k4(P，T))，其中，惰性项系数(k4(P，T))使用惰性项系数常数(例如，d1-d4)来确定。
优选地，惰性项系数(k4(P，T))根据关系k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P来确定，推断关系是
Figure BDA0003535280990000061
优选地，由推断模块(204)进行的分析还包括将系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)与至少一类流体相关联，至少一种流体中的一种或更多种流体是所述至少一类流体的成员。
优选地，至少一类流体是燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、沼气、页岩气和与地理区域相关联的一类流体中的一种或更多种。
优选地，推断关系可以由系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)表征，使得系数常数可以在推断的能量含量的实时推断确定中被用作预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)，推断的能量含量是在进行与至少一个测量值相同类型的实时测量时实时确定的。
优选地，推断的能量含量是推断的热值。
根据一个方面，公开了一种用于使用流体的推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的方法。预定的推断关系产生推断的能量含量。该方法使用计算机(200)，该计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，处理器(210)实施存储在存储器(220)中的推断模块(204)的步骤。该方法包括以下步骤：由推断模块(204)接收至少一个测量的量的类型的至少一个测量值；以及由推断模块(204)根据推断关系和至少一个测量的量来推断推断的能量含量，其中，推断关系具有密度项(B)并且至少一个测量值中的一个测量值是测量的密度(ρ)，并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示测量的密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
优选地，推断模块(204)在密度项(B)中没有考虑粘度(η)、比重和空气密度(ρair)中的任何一个。
优选地，推断模块(204)在不考虑热容、热导率、介电常数、折射率、热扩散率、层流阻力和湍流阻力中的任何一个的情况下推断推断的能量含量。
优选地，至少一个测量值中的另一测量值是测量的粘度(η)，推断关系还包括偏移项(A)和粘度项(C)，粘度项(C)考虑测量的粘度(η)。
优选地，推断关系是偏移项(A)、密度项(B)和粘度项(C)的总和。
优选地，粘度项(C)具有粘度(η)，粘度项(C)表示粘度(η)与推断的能量含量之间的直接关系。
优选地，至少一个测量值还包括测量的温度(T)和测量的压力(P)，其中，偏移项(A)包括对应的依赖于温度和压力的偏移项系数(k1(P，T))，密度项(B)包括对应的依赖于温度和压力的密度项系数(k2(P，T))，并且粘度项(C)包括对应的依赖于温度和压力的粘度项系数(k3(P，T))。
优选地，密度项(B)是密度项系数(k2(P，T))乘以逆密度(1/ρ)。
优选地，粘度项(C)是粘度项系数(k3(P，T))乘以粘度(η)。
优选地，偏移项(A)是偏移项系数(k1(P，T))。
优选地，推断关系由等式
Figure BDA0003535280990000071
表示。
优选地，使用与流体相关联的对应的预定系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)来评估偏移项系数(k1(P，T))、密度项系数(k2(P，T))和粘度项系数(k3(P，T))。
优选地，由推断模块(204)使用测量的压力(P)、测量的温度(T)与预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系来评估偏移项系数(k1(P，T))，由推断模块(204)使用测量的压力(P)、测量的温度(T)与预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系来评估密度项系数(k2(P，T))，并且由推断模块(204)使用测量的压力(P)、测量的温度(T)与预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系来评估粘度项系数(k3(P，T))。
优选地，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个预定的偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系由等式k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P表示，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个预定的密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系由等式k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P表示，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个预定的粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系由等式k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P表示。
优选地，至少一个测量值还包括测量的惰性含量，其中，测量的惰性含量是按体积计的二氧化碳的百分比组成(％CO2)，推断关系还具有惰性项(D)，惰性项(D)考虑二氧化碳的百分比组成(％CO2)，惰性项(D)具有依赖于温度(T)和压力(P)的惰性项系数(k4(P，T))，其中，惰性项系数(k4(P，T))使用惰性项系数常数(例如，d1-d4)来确定。
优选地，惰性项系数(k4(P，T))根据关系k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P来确定，推断关系是
Figure BDA0003535280990000081
优选地，由推断模块(204)进行的推断包括使用与至少一类流体相关联的预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)来推断流体的推断的能量含量，至少一种流体中的一种或更多种流体是至少一类流体的成员。
优选地，至少一类流体是燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、沼气、页岩气和与地理区域相关联的一类流体中的一种或更多种。
优选地，该方法还包括以下步骤：在流体与振动传感器(5)相互作用时，由振动传感器(5)测量至少一个原始数据信号；由振动传感器(5)将至少一个原始数据信号提供给测量模块(202)；以及由测量模块(202)处理至少一个原始数据信号，以确定表示至少一个测量值中的一个或更多个测量值的数据，其中，由推断模块(204)进行的接收包括从测量模块(202)接收表示至少一个测量值中的一个或更多个测量值的数据。
优选地，至少一个测量值中的一个或更多个测量值包括测量的密度(p)。
优选地，该方法还包括由压力传感器(150)测量测量的压力(P)，其中，由推断模块(204)进行的接收包括接收测量的压力(P)。
优选地，测量的温度(T)和测量的压力(P)中的一者或更多者被假定为一致。
优选地，推断的能量含量是热值。
根据一个方面，公开了一种用于使用流体的推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的装置。推断关系产生推断的能量含量。该装置具有计算机(200)，该计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，处理器(210)实施存储在存储器(220)中的推断模块(204)的步骤，推断模块(204)被配置成：接收至少一个测量的量的类型的至少一个测量值；以及根据推断关系和至少一个测量的量来推断推断的能量含量，其中，推断关系具有密度项(B)并且至少一个测量值中的一个测量值是测量的密度(ρ)，并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示测量的密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
优选地，推断模块(204)在密度项(B)中没有考虑粘度(η)、比重和空气密度(ρair)中的任何一个。
优选地，推断模块(204)在不考虑热容、热导率、介电常数、折射率、热扩散率、层流阻力和湍流阻力中的任何一个的情况下推断推断的能量含量。
优选地，至少一个测量值中的另一测量值是测量的粘度(η)，推断关系还包括偏移项(A)和粘度项(C)，粘度项(C)考虑测量的粘度(η)。
优选地，推断关系是偏移项(A)、密度项(B)和粘度项(C)的总和。
优选地，粘度项(C)具有粘度(η)，粘度项(C)表示粘度(η)与推断的能量含量之间的直接关系。
优选地，至少一个测量值还包括测量的温度(T)和测量的压力(P)，其中，偏移项(A)包括对应的依赖于温度和压力的偏移项系数(k1(P,T))，密度项(B)包括对应的依赖于温度和压力的密度项系数(k2(P,T))，并且粘度项(C)包括对应的依赖于温度和压力的粘度项系数(k3(P,T))。
优选地，密度项(B)是密度项系数(k2(P,T))乘以逆密度(1/ρ)。
优选地，粘度项(C)是粘度项系数(k3(P,T))乘以粘度(η)。
优选地，偏移项(A)是偏移项系数(k1(P,T))。
优选地，推断关系由等式
Figure BDA0003535280990000091
表示。
优选地，使用与流体相关联的对应的预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)来评估偏移项系数(k1(P,T))、密度项系数(k2(P,T))和粘度项系数(k3(P,T))。
优选地，其中，由推断模块(204)使用测量的压力(P)、测量的温度(T)与预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系来评估偏移项系数(k1(P，T))，由推断模块(204)使用测量的压力(P)、测量的温度(T)与预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系来评估密度项系数(k2(P，T))，并且由推断模块(204)使用测量的压力(P)、测量的温度(T)与预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系来评估粘度项系数(k3(P，T))。
优选地，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个预定的偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系由等式k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P表示，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个预定的密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系由等式k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P表示，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个预定的粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系由等式k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P表示。
优选地，推断关系还包括惰性项(D)，惰性项考虑二氧化碳的百分比组成(％CO2)，惰性项(D)具有依赖于温度(T)和压力(P)的惰性项系数(k4(P，T))，其中，惰性项系数(k4(P，T))使用惰性项系数常数(例如，d1-d4)来确定。
优选地，惰性项系数(k4(P，T))是根据关系k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P确定的，推断关系是
Figure BDA0003535280990000101
优选地，由推断模块(204)进行的推断包括使用与至少一类流体相关联的预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)来推断流体的推断的能量含量，至少一种流体中的一种或更多种流体是至少一类流体的成员。
优选地，至少一类流体是燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、页岩气、沼气和来自地理区域的一类流体中的一种或更多种。
优选地，基于由推断模块(204)确定测量的温度(T)和测量的压力(P)中的一者或更多者在操作条件下足够一致，测量的温度(T)和测量的压力(P)中的一者或更多者是常数。
优选地，该装置还包括存储在存储器(220)中的测量模块(202)，测量模块被配置成：由测量模块(202)接收至少一个原始数据信号；以及由测量模块(202)处理至少一个原始数据信号，以确定表示至少一个测量值中的一个或更多个测量值的数据，其中，由推断模块(204)进行的接收包括从测量模块(202)接收表示至少一个测量值中的一个或更多个测量值的数据。
优选地，该装置是振动传感器(5)，该装置被配置成与流体相互作用，其中，计算机(200)是计量电子装置(20)，该计量电子装置(20)被配置成基于由振动传感器(5)进行的测量来确定至少一个测量值中的一个或更多个测量值。
优选地，该装置包括：与流体相互作用的第一齿(104a)和第二齿(104b)；驱动器(102)，其从计算机(200)接收驱动信号，并基于驱动信号驱动第一齿(104a)的运动；响应传感器(106)，其被配置成生成表示第二齿(104b)的响应运动的响应信号，并将响应信号发送至计量电子装置(20)；其中，计量电子装置(20)被配置成根据驱动信号和响应信号中的一者或更多者来确定至少一个测量值中的一个或更多个测量值。
优选地，至少一个测量值中的一个或更多个测量值包括测量的密度(ρ)。
优选地，推断的能量含量是热值。
根据一个方面，公开了一种用于确定推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的装置。推断关系产生推断的能量含量。该装置具有计算机(200)，该计算机(200)具有处理器(210)和存储器(220)，处理器(210)被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令，处理器(210)执行存储在存储器(220)中的推断模块(204)，推断模块(204)被配置成：通过分析至少一种流体的至少一个测量的能量含量的已知测量结果与和至少一个测量的量相同类型的至少一个对应的测量值之间的关系来确定推断关系，其中，推断关系具有密度项(B)，其中，至少一个测量的量中的一个测量的量是测量的密度(ρ)并且密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，密度项(B)表示密度(ρ)与推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
优选地，推断模块(204)在密度项(B)中没有考虑粘度(η)、比重和空气密度(ρair)中的任何一个。
优选地，推断模块(204)在不考虑热容、热导率、介电常数、折射率、热扩散率、层流阻力和湍流阻力中的任何一个的情况下确定推断关系。
优选地，至少一个测量的量中的另一测量的量是测量的粘度(η)，推断关系还包括偏移项(A)和粘度项(C)，粘度项(C)考虑测量的粘度(η)。
优选地，推断关系是偏移项(A)、密度项(B)和粘度项(C)的总和。
优选地，粘度项(C)具有粘度(η)，粘度项(C)表示粘度(η)与推断的能量含量之间的直接关系。
优选地，至少一个测量的值还包括测量的温度(T)和测量的压力(P)，其中，偏移项(A)包括对应的依赖于温度和压力的偏移项系数(k1(P,T))，密度项(B)包括对应的依赖于温度和压力的密度项系数(k2(P,T))，并且粘度项(C)包括对应的依赖于温度和压力的粘度项系数(k3(P,T))。
优选地，密度项(B)是密度项系数(k2(P,T))乘以逆密度(1/ρ)。
优选地，粘度项(C)是粘度项系数(k3(P,T))乘以粘度(η)。
优选地，偏移项(A)是偏移项系数(k1(P,T))。
优选地，推断关系由等式
Figure BDA0003535280990000121
表示。
优选地，使用与至少一种流体相关联的对应的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)得到偏移项系数(k1(P,T))、密度项系数(k2(P,T))和粘度项系数(k3(P,T))。
优选地，偏移项系数(k1(P,T))依赖于测量的压力(P)、测量的温度(T)与系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系，密度项系数(k2(P,T))依赖于测量的压力(P)、测量的温度(T)与系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系，并且粘度项系数(k3(P,T))依赖于测量的压力(P)、测量的温度(T)与系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系。
优选地，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系由等式k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P表示，测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系由等式k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P表示，并且测量的压力(P)、测量的温度(T)与至少一个粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系由等式k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P表示。
优选地，推断关系还包括惰性项(D)，惰性项考虑二氧化碳的百分比组成(％CO2)，惰性项(D)具有依赖于温度(T)和压力(P)的惰性项系数(k4(P，T))，其中，惰性项系数(k4(P，T))使用惰性项系数常数(例如，d1-d4)来确定。
优选地，惰性项系数(k4(P，T))根据关k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P来确定，推断关系是
Figure BDA0003535280990000131
优选地，由推断模块(204)进行的分析还包括将系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)与至少一类流体相关联，至少一种流体中的一种或更多种流体是至少一类流体的成员。
优选地，至少一类流体是燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、页岩气、沼气和与地理区域相关联的一类气体中的一种或更多种。
优选地，推断关系可以由系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)表征，使得系数常数可以在推断的能量含量的实时推断确定中被用作预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)，该推断的能量含量是在进行与至少一个测量值相同类型的实时测量时实时确定的。
优选地，该装置是振动传感器(5)，并且计算机(200)是计量电子装置(20)。
优选地，该装置确定至少一个测量值中的一个或更多个测量值，并且该装置将至少一个测量值中的一个或更多个测量值提供给推断模块(204)，以在对推断的能量含量的推断中使用。
优选地，至少一个测量值中的一个或更多个测量值包括测量的密度(ρ)和测量的粘度(η)。
优选地，推断的能量含量是推断的热值。
附图说明
在所有附图上相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，附图不一定按比例绘制。
图1示出了用于确定流动流体的能量含量的系统100的实施方式的框图。
图2示出了计算机200的实施方式的框图。
图3示出了用于使用测量的参数与流体能量含量之间的推断关系的方法300的实施方式的流程图。
图4示出了用于确定测量的参数与流动流体能量含量之间的推断关系的方法400的实施方式的流程图。
图5示出了用于确定测量的参数与流动流体能量含量之间的推断关系的方法500的另一实施方式的流程图。
图6示出了用于确定测量的参数与流动流体能量含量之间的推断关系的方法600的又一实施方式的流程图。
图7示出了用于根据测量的参数推断能量含量的方法700的实施方式的流程图。
图8示出了用于根据测量的参数推断能量含量的方法800的另一实施方式的流程图。
图9示出了用于根据测量的参数推断能量含量的方法900的又一实施方式的流程图。
图10示出了使用质量单位得到的推断的能量含量值与根据直接方法确定的能量含量之间的比较的实施方式的图表1000。
图11示出了推断的热值相对于直接确定的热值的误差的实施方式的图表1100。
图12示出了在标准条件下推断的推断的能量含量值与根据直接方法确定的能量含量之间的比较的实施方式的图表1200。
图13示出了推断的热值相对于直接确定的热值的误差的实施方式的图表1300。
具体实施方式
图1至图13和以下说明书描述了具体示例，以教导本领域技术人员如何制造和使用用于流动流体的能量含量的确定的系统和方法的实施方式的最佳模式。出于教导发明原理的目的，简化或省略了一些常规的方面。本领域技术人员将理解落入本说明书的范围内的这些示例的变型。本领域技术人员将理解，下面描述的特征可以以各种方式组合以形成用于流动流体的能量含量的确定的系统和方法的多种变型。因此，下面描述的实施方式不限于下面描述的具体示例，而仅由权利要求及其等同方案限定。
图1示出了用于确定流动流体的能量含量的系统100的实施方式的框图。系统可以具有振动传感器5、压力传感器150和流动导管160。在该系统中，使得流体能够流过流动导管160并且在与振动传感器5和压力传感器150的接合处被测量。应当理解，流动流体可以是石油、燃料气或天然气流体。例如，流动流体可以是天然气(天然气是直接来源于自然资源的气体)、沼气和燃料气(燃料气是从石油产品中提取的人工提取气体)中的一种或更多种。
流动流体可以包括任何数目的物质，例如石油基物质、烷烃、可燃物质、惰性物质、氧气等中的一种或更多种。石油基物质可以包括甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷、丁烷等。可燃物质可以包括例如氢气、甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷、丁烷、硫化氢等中的一种或更多种。惰性物质可以包括例如二氧化碳、氮气、氦气、一氧化碳、水等中的一种或更多种。最普遍的惰性物质可能是二氧化碳和氮气。在实施方式中，虽然流体可以具有一些空气，但是流体可以是并非全部或大部分是空气的流体，使得流体的密度不同于空气的密度。例如，按体积计，流体可以少于一半的空气、少于四分之一的空气、少于十分之一的空气、少于不到十分之一的空气或少于四分之三的空气。
在确定推断的热值时，使用与流体流有关的测量例如温度(T)、压力(P)、粘度(η)和密度(ρ)可能是有用的。本领域中现有的任何方法都被考虑用于测量这些值，并且本说明书仅仅给出用于进行这些测量的物理传感器和其他装置的示例。根据作为气体管线中的典型元素的测量参数——尤其是不涉及显著改变压力(P)或温度(T)(超出进行测量所必需的)、分离要测试的离散体积或燃烧流体元素的那些参数——推断能量含量是可取的。针对流体流的典型测量可以包括例如温度(T)、压力(P)、粘度(η)和密度(ρ)中的一种或更多种。测量这些参数的工具可以在现有的流体流动管线上找到，并且因此，如果可以使用现有的元素来推断能量含量例如CV值推断，则这是显著的优点。能量含量确定可以由计算机200例如计量电子装置20进行，并且可以在无需添加引起温度(T)或压力(P)降的组分、无需确定层流阻力、无需确定热容、无需确定热导率、无需确定声速(SOS)效应、无需确定热扩散率、无需确定比重、无需确定电容率(介电常数)、无需确定折射率等中的一个或更多个的情况下进行。在使用本说明中提出的方法时这些元素中的许多元素可以被忽略的原因是：分析可以考虑那些其他过程和参数的潜在影响。
振动传感器5是测量流动流体的特性的传感器。在各种实施方式中，振动传感器5可以是科里奥利(Coriolis)传感器、叉式计量器、叉式密度计、叉式粘度计等。振动传感器5可以至少部分地浸入待表征的流体中。流体可以包括液体或气体。可替选地，流体可以包括多相流体，例如包括夹带气、夹带固体、多种液体或其组合的液体或气体。振动传感器5可以安装在管道或导管、罐、容器或其他流体器皿中。振动传感器5也可以安装在用于引导流体流动的歧管或类似结构中。然而，其他安装布置是可想到的，并且在说明书和权利要求书的范围内。
振动传感器5可以具有计量电子装置20、驱动器102、第一齿104a、第二齿104b、响应传感器106、温度传感器108和通信链路26。振动传感器5操作以提供流体测量。振动传感器5可以提供流体测量，包括例如流体(包括流动流体或非流动流体)的流体密度(ρ)、流体温度(T)、流体粘度(η)、质量流率、体积流率和压力(P)中的一个或更多个。该列表并非详尽的，并且振动传感器5可以测量或确定其他流体特征。
计量电子装置20是处理原始信号数据以进行测量和/或处理编程模块的处理电路。计量电子装置20可以是图2中所示的计算机200的实施方式。计量电子装置20控制振动传感器5的驱动器102和响应传感器106的操作，并且可以向驱动器102和响应传感器106提供电力。例如，计量电子装置20可以生成驱动信号并将所生成的驱动信号提供给驱动器102以产生第一齿104a的振动。所生成的驱动信号可以控制第一齿104a的振动幅度和频率。所生成的驱动信号还可以控制振动持续时间和/或振动定时。
驱动器102是驱动运动的元件。第一齿104a是被振动并与流体相互作用的元件。驱动器102可以从计量电子装置20接收驱动信号以使第一齿104a振动。第二齿104b是另一浸没元件，其具有与第一齿104a的振动异相的所得振动。第二齿104b耦接至测量第二齿104b的振动响应的响应传感器，使得第二齿104b的振动响应与施加至驱动第一齿104a的驱动器102的驱动器信号之间的关系表示流体的特性。可以驱动这些振动以允许由计量电子装置20确定流动流体和/或流体流动测量。温度传感器108是测量温度的设备。流体和/或流体流动测量可能具有温度依赖性，因此温度传感器108可以向计量电子装置20提供温度数据以在测量中使用。
计量电子装置20可以从检测第二齿104b的运动和/或振动的响应传感器106接收一个或多个振动信号。在实施方式中，计量电子装置20可以以锁相(phase lock)方式驱动振动元件，使得提供给驱动器102的命令信号和从响应传感器106接收的响应信号被锁相。例如，计量电子装置20可以处理一个或多个振动信号以生成密度(ρ)测量。计量电子装置20处理从响应传感器106接收的一个或多个振动信号，以确定一个或多个信号的频率。此外或另外，计量电子装置20处理一个或多个振动信号以确定流体的其他特征，例如粘度(η)。例如，计量电子装置还可以确定信号之间的相位差，该相位差可以被处理以确定流体流速。如可以理解的，相位差通常以诸如度或弧度的空间单位来测量或表示，但是可以采用任何合适的单位例如基于时间的单位。如果采用基于时间的单位，则本领域技术人员可以将相位差称为振动信号与驱动信号之间的时间延迟。其他振动响应特征和/或流体测量是可想到的，并且在说明书和权利要求的范围内。
计量电子装置20还可以耦接至通信链路26。计量电子装置20可以通过通信链路26传送振动信号。计量电子装置20还可以处理接收到的振动信号以生成一个或多个测量值，并且可以通过通信链路26传送一个或多个测量值。另外，计量电子装置20可以通过通信链路26接收信息。例如，计量电子装置20可以通过通信链路26接收命令、更新、操作值或操作值改变、和/或编程更新或改变。
振动传感器5可以使用闭环电路为驱动器提供驱动信号。驱动信号通常基于所接收的振动信号。闭环电路可以修改振动信号或振动信号的参数或者将振动信号或振动信号的参数合并到驱动信号中。例如，驱动信号可以是所接收的振动信号的经放大、调制或以其它方式修改的版本。因此，所接收的振动信号可以包括使得闭环电路能够实现目标频率或相位差的反馈。使用反馈，闭环电路递增地改变驱动频率并监测振动信号，直到达到目标相位，使得驱动频率和振动信号被锁相在目标相位处或目标相位附近。
流体特性例如流体的粘度(η)和密度(ρ)可以根据其中驱动信号与振动信号之间的相位差为135°和45°的频率来确定。被表示为第一非谐振相位差φ1和第二非谐振相位差φ2的这些期望的相位差可以对应于半功率频率或3dB频率。第一非谐振频率ω1被限定为其中第一非谐振相位差φ1为135°的频率。第二非谐振频率ω2被限定为其中第二非谐振相位差φ2为45°的频率。在第二非谐振频率ω2处进行的密度(ρ)测量可以独立于流体粘度(η)。因此，在第二非谐振相位差φ2为45°处进行的密度(ρ)测量可以比在其他相位差处进行的密度(ρ)测量更准确。
在一些实施方式中，振动传感器5可以仅确定密度(ρ)和粘度(η)中的一个，其中另一工具确定密度(ρ)和粘度(η)中的另一个，另一工具可能是不同的振动计。
在一个实施方式中，振动传感器5可以具有惰性传感器，该惰性传感器测量惰性物质的百分比组成，例如二氧化碳的按体积计的百分比组成(％CO2)。在另一实施方式中，系统可以从不同的装置接收％CO2值。％CO2可以与所讨论的其他参数用于推断关系中。
在替选实施方式中，振动传感器5可以与图1中所示的振动传感器5不同。例如，在其他实施方式中，振动传感器5可以不是具有齿的叉式计量器。在替选实施方式中，振动传感器5可以是具有振动筒而不是齿的气体密度计。可以使用可以确定密度(ρ)和粘度(η)中的一个或更多个的任何振动传感器5。
压力传感器150是确定流动流体的压力(P)的传感器。压力传感器150的示例可以包括例如压电传感器、应变计等。压力传感器150可以被配置成将表示压力(P)测量的数据或要用于确定压力(P)测量的原始数据发送至振动传感器5，可能通过计量电子装置20的数据链路26发送至振动传感器5。在实施方式中，压力传感器150非常靠近振动传感器5，以便确保在测量时温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和粘度(η)的测量与流动流体的单个部分相关，使得针对流体流的特定部分的温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和粘度(η)基本上被同时测量。压力传感器150可以经由通信链路26和/或接口230中的一个或更多个通信地耦接至振动传感器5和/或计量电子装置20中的一个或更多个。在一个实施方式中，压力传感器150可以被集成到振动计中，使得任何测量和确定可以由计量电子装置20处理。
导管160是流体流动导管。振动传感器5和/或压力传感器150可以嵌入或附接至导管160的表面，或者可以具有要与导管160串联连接的导管元件，以便使得在导管160中流动的流体能够与振动传感器5和/或压力传感器150的元件相互作用。在实施方式中，导管160可以是来自不同导管的旁通管线或侧通道，与振动传感器5和压力传感器150与在不同导管中流动的流体相互作用的情况相比，可能使得测量能够更小地影响流体流动。
图2示出了计算机200的实施方式的框图。在实施方式中，计算机200可以是计量电子装置，例如计量电子装置20。在各种实施方式中，计算机200可以包括专用集成电路，或可以具有分立的处理器元件和存储器元件，处理器元件用于处理来自存储器元件的命令并将数据存储在存储器元件上。计算机200可以是隔离的物理系统、虚拟机，和/或可以建立在云计算环境中。计算机200可以被配置成实现本说明书中给出的任何方法步骤(例如，推断模块204的任何过程和能力)，以及说明书中用于确定和/或使用推断关系的任何步骤(例如，确定和/或使用系数常数)。
计算机系统可以具有处理器210、存储器220、接口230和通信耦接器240。存储器220可以存储和/或可以具有表示例如测量模块202、推断模块204和响应模块206的集成电路。在各种实施方式中，计算机系统200可以具有集成到所述元件中或除了所述计算机元件之外或与所述计算机元件通信的其他计算机元件，例如总线、其他通信协议等。
处理器210是数据处理元件。处理器210可以是用于处理的任何元件，例如中央处理单元、专用集成电路、其他集成电路、模拟控制器、图形处理单元、现场可编程门阵列、这些或其他常见处理元件的任何组合等。处理器210可以具有用于存储处理数据的高速缓冲存储器。处理器210可以受益于本说明书中的方法，因为这些方法可以使用所提出的创造性过程来提高计算的分辨率并减少那些计算的误差。
存储器220是用于电子存储的设备。存储器220可以是任何非暂态存储介质，并且可以包括硬盘驱动器、固态驱动器、易失性存储器、集成电路、现场可编程门阵列、随机存取存储器、只读存储器、动态随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器、高速缓冲存储器等中的一个、一些或全部。处理器210可以执行来自存储器220的命令并利用存储在存储器220中的数据。
计算机系统200可以被配置成存储将由测量模块202、推断模块204和/或响应模块206使用的任何数据，并且可以在存储器220中存储表示由测量模块202、推断模块204和/或响应模块206接收或使用的任何参数的在任何时间量内的历史数据，可能具有表示数据何时被获取或确定的时间戳。计算机系统200还可以在存储器220中存储表示任何中间体的确定的任何数据。虽然测量模块202、推断模块204和/或响应模块206被显示为三个单独且分立的模块，但是本说明书想到任何数目(甚至如所指定的一个或三个)和种类的模块协同工作以实现本说明书中表达的方法。
测量模块202是用于接收数据和确定流动测量的模块。流体测量可以包括密度(ρ)、温度(T)、压力(P)和粘度(η)中的一个或更多个。测量模块202可以确定驱动频率并且接收要被处理成相关测量结果的数据响应。在一些实施方式中，测量模块202可以从流量传感器5和/或压力传感器150的元件接收数据。数据可以以原始信号数据和/或推导的测量结果的形式出现。例如，可以从压力传感器150接收表示原始数据或由压力传感器150确定的压力(P)值的数据。可以将这些测量结果发送至推断模块204以便进行推断确定，可能是能量含量的推断确定。
推断模块204是用于根据测量值进行推断确定的模块。推断模块204可以用于进行任何数目的推断确定，包括流动流体的推断的能量含量。能量含量可以用任何度量例如CV和沃泊指数表示。出于本说明书中的公开内容的目的，CV和能量含量可以互换使用，并且在提及CV的确定时，可以想到其他能量含量度量的实施方式。然而，在权利要求中，如果指定了热值(CV)，则其仅具体指热值(CV)而不是其他能量含量度量。
在实施方式中，推断模块204可以通过确定在推断关系的项中使用的系数的系数常数来确定用于确定推断关系的参数。推断模块204可以使得其使用预先建立的数据来确定推断关系的元素，和/或推断模块204可以使用预先建立的或预定的参数来根据实时测量推断CV。预定的参数可以包括系数常数。系数常数可以针对特定的流体或针对特定类别的流体，例如燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、沼气和与地理区域相关联的一类流体中的一种或更多种。在实施方式中，推断模块204可以仅确定推断关系的参数，所述推断关系的参数稍后将被使用或由另一设备使用来进行实时推断的CV推断。在另一实施方式中，推断模块204可以简单地使用预定的系数常数来生成流体流的实时推断的CV。在又一实施方式中，推断模块204既可以根据预先存在的数据确定预定的系数常数，又可以将预定的系数常数应用于实时测量以对推断的CV进行实时推断。
推断模块204可以通过考虑参数的温度(T)和压力(P)依赖性以及它们与CV的关系来进行CV推断。例如，可以通过考虑密度(ρ)和粘度(η)的温度(T)和/或压力(P)依赖性来确定CV。可以通过测量模块202和推断模块204中的一个或更多个模块来调整密度(ρ)和粘度(η)，以考虑温度(T)和压力(P)的影响。推断模块204可以将CV与密度(ρ)和粘度(η)中的一个或更多个之间的关系表示为CV与推断关系项之间的关系。推断关系项可以包括偏移项(A)、密度项(B)和/或粘度项(C)中的一个或更多个。推断的CV与推断关系项之间的关系可以是：CV被推断为推断关系项中的一个或更多个项的总和。推断模块204可以通过调整与密度(ρ)和粘度(η)测量值相关联的参数——例如，通过针对CV确定的至少一个密度项(B)、至少一个粘度项(C)和/或至少一个偏移项(A)中的一个或更多个项建立依赖于温度(T)和压力(P)的系数——来推断CV值。推断模块204可以确定和/或存储用于确定依赖于温度(T)和/或压力(P)的系数的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4和/或d1-d4)。这些系数常数可以依赖于某些参数，例如流体流中的物质中的一种或更多种物质、流体流中的一类物质等。可以使用分析技术(例如，回归方法或概率方法或统计方法)在不同的温度和压力条件下使用多种不同的混合物组成来确定系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4和/或d1-d4)。可以使用这些技术基本上同时确定系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4和/或d1-d4)。
在实施方式中，可能已经基于参数确定了系数常数，所述参数例如是系数常数所对应的流或流体的类别的已知元素。在已经确定了系数常数的实施方式中，系数常数可以被称为预定的系数常数。推断模块204可以使用预定的系数常数——可能使用与流体或流体是其成员的一类流体相关联的预定的系数常数——来推断推断的能量含量。物质的类别可以包括燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、页岩气、沼气和与地理区域相关联的一类流体中的一种或更多种。地理区域可以包括例如特定的洲、特定的国家、特定的城市、特定的县等。例如，流体的类别可以是天然气。在另一实施方式中，流体的类别可以是来自诸如北美的区域的天然气。
推断模块204可以使用温度(T)值、压力(P)值、密度(ρ)值和粘度(η)值中的一个或更多个值之间的关系。温度(T)值、压力(P)值、密度(ρ)值和粘度(η)值中的一个或更多个值可以是例如由图1中所示的振动传感器5或压力传感器150中的一个或更多个测量的测量值。在各种实施方式中，推断模块204可能能够假定某些参数值，因为过程控制允许温度(T)值、压力(P)值、密度(ρ值)和粘度(η)值中的一个或更多个值的一致性。例如，在实施方式中，压力(P)和温度(T)中的一个或更多个可以被确定为足够一致，使得可以使用针对压力(P)和温度(T)中的一个或更多个的恒定值来代替测量。
推断模块204可以通过考虑和/或确定密度项(B)、粘度项(C)和/或偏移项(A)中的一个或更多个项来推断CV值。在实施方式中，用于推断CV的推断关系可以是：
CV＝A+B+C (2)
密度项(B)考虑了流动流体对CV推断的密度(ρ)影响。密度项(B)可以与CV具有反比关系，使得密度项(B)和/或密度(ρ)中的一个或更多个的增加会降低密度(ρ)对CV的影响并且减小根据增加的密度(ρ)推断的CV。密度项(B)可能未单独考虑流体的纯空气或环境空气的密度(ρair)。此外，测量的密度(ρ)可能不是纯空气的密度(ρair)的测量结果。此外，推断关系可能未考虑纯空气或环境空气的密度(ρair)的测量结果。密度项(B)可以具有依赖于温度(T)和/或压力(P)的密度项系数(k2(P，T))，该密度项系数(k2(P，T))可以被动态地确定和/或应用，可能使用得到的或预定的常数例如密度系数常数(b1-b4)被动态地确定和/或应用。密度项(B)可以与粘度项(C)分开，使得密度项(B)不考虑粘度(η)或粘度(η)与密度(ρ)之间的关系。此外，密度项(B)可以使得密度(ρ)既不乘以也不除以与粘度(η)相关联的任何量。在实施方式中，密度项(B)对粘度(η)缺乏依赖性可以被表示为依赖于温度(T)和/或压力(P)的密度项系数(k2(P，T))，并且可以被应用于密度(ρ)，使得可以在不将依赖于温度(T)和/或压力(P)的密度项系数(k2(P，T))乘以或除以粘度(η)的情况下表示推断关系(或，可能是等式)。在实施方式中，密度项(B)可以是：
Figure BDA0003535280990000221
在实施方式中，依赖于温度(T)和/或压力(P)的密度项系数(k2(P，T))可以通过密度系数常数(b1-b4)被表示为依赖于温度的关系。在实施方式中，依赖于温度(T)和/或压力(P)的密度项系数(k2(P，T))可以被表示为：
k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P (4)
粘度项(C)考虑流动流体对CV推断的粘度(η)影响。粘度项(C)可以与CV具有直接关系，使得粘度(η)和/或粘度项(C)中的一个或更多个的增加会增加粘度(η)对CV的影响并且增加根据增加的粘度(η)推断的CV。粘度项(C)可以具有依赖于温度(T)和/或压力(P)的粘度项系数(k3(P，T))，该粘度项系数(k3(P，T))可以被动态地确定，可能使用得到的或预定的常数例如粘度系数常数(c1-c4)被动态地确定。在实施方式中，粘度项(C)可以是：
C＝k3(P，T)×η (5)
在实施方式中，依赖于温度(T)和/或压力(P)的粘度项系数(k3(P，T))可以通过粘度系数常数(c1-c4)被表示为依赖于温度的关系。在实施方式中，依赖于温度(T)和/或压力(P)的粘度项系数(k3(P，T))可以被表示为：
k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P (6)
偏移项(A)是作为CV的基线值的项。偏移项(A)可以依赖于温度(T)和/或压力(P)。偏移项可以与基于推断关系确定的CV直接相关。偏移项(A)可以包括例如依赖于温度(T)和/或压力(P)的偏移项系数(k1(P，T))。在不同的实施方式中，偏移项(A)可以仅是系数(基本上，乘以值1)或可以被应用于其他测量参数。在实施方式中，偏移项(A)可以是：
A＝k1(P，T) (7)
在实施方式中，依赖于温度(T)和/或压力(P)的偏移项系数(k1(P，T))可以通过偏移系数常数(a1-a4)被表示为依赖于温度的关系。在实施方式中，依赖于温度(T)和/或压力(P)的偏移项系数(k1(P，T))可以被表示为：
k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P (8)
推断模块204可以使用等式(2)至等式(8)中表示的关系中的任何关系来推断性地确定CV值。在实施方式中，可以组合等式(2)、(3)、(5)和(7)以形成CV与密度和粘度两者之间的推断关系的实施方式，该实施方式可能是：
Figure BDA0003535280990000231
在实施方式中，依赖于温度(T)和/或压力(P)的系数k1(P,T)、k2(P,T)和k3(P,T)可以被确定成或用于分别使用等式(8)、(4)和(6)中表示的关系来推断能量含量。
在实施方式中，推断模块204可以通过使用流动流体的已知值和/或关系并执行回归分析来确定系数常数。例如，可以通过基于一种或更多种流动流体的已知值执行回归分析来确定系数常数。已知值可以包括在特定依赖参数下测量的CV值，依赖参数可能包括例如流体的身份和/或类别、流体的(不同物质的)相对组成、温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和/或粘度(η)中的一个或更多个。代替依赖参数的离散值或除了依赖参数的离散值之外，依赖参数还可以被表示为与依赖参数相关的关系或等式。在实施方式中，多个不同的测量的CV值和对应的依赖参数可以按流体的类别进行分类，使得流体的类别中的物质的特性可以具有足够相似的特性，以将一组系数常数应用于该类别中的流体中的所有流体。例如，流体的类别可以包括燃料气、天然气、火炬气、液化天然气和/或沼气中的一种或更多种。推断模块204可以针对以类别为特征的物质中的一种或更多种物质对CV值和对应的依赖参数运行回归分析，以便确定特定于类别的系数常数。在实施方式中，推断模块204可以存储预定的特定于类别的和/或特定于物质的系数常数，以在要推断CV的时段期间使用。
在实施方式中，推断模块204可以确定系数常数。在另一实施方式中，推断模块204可以使用预定的系数常数，这些系数常数可能由预期的流体流物质或类别来识别。推断模块204可以确定特定于类别的系数常数和/或推断模块204可以使用预定的特定于类别的系数常数。
在操作的实施方式中，推断模块204可以使用系数常数来确定流动流体的推断的CV。例如，可以通过应用系数常数与测量的温度(T)、测量的压力(P)、测量的密度(ρ)和测量的粘度(η)中的至少一个之间的至少一个关系——例如，等式(2)至等式(13)中表示的关系中的一个或更多个关系——来推断性地确定CV。在其他实施方式中，压力和温度中的一个或更多个可以被假定或被假定在一定范围内，而不是被测量。在各种实施方式中，推断模块204可以被配置成在无需添加影响温度(T)或压力(P)降的组分、无需确定层流阻力、无需确定热容、无需确定热导率、无需确定热扩散率、无需确定比重等中的一个或更多个的情况下推断CV值。推断模块124还可以在密度项(B)中不考虑粘度(η)和/或不将密度(ρ)乘以或除以粘度(η)的情况下评估密度项(B)。
在另一实施方式中，可以将其他项合并到推断关系中。如在AGA 5等式中可以看出，惰性浓度可以具有显著影响。在实施方式中，系统还可以被配置成测量某些惰性物质的百分比组成(可能按体积计或按质量计)，例如二氧化碳(％CO2)和氮气(％N2)中的一个或更多个。在该实施方式中，等式(2)和等式(13)可以通过惰性项(D)的进一步添加来扩充。惰性项(D)可以具有根据惰性项系数常数(d1-d4)确定的依赖于温度(T)和压力(P)的系数(k4(P，T))。惰性项(D)可以采用等式(10)的形式。
D＝k4(P，T)×％CO2 (10)
例如，推断关系可以采用等式(11)的形式。
CV＝A+B+C+D (11)
在实施方式中，等式(11)可以被表示为等式(12)。
Figure BDA0003535280990000251
用于确定惰性项系数(k4(P，T))的表达式的示例是等式(13)。
k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P (13)
使用分析技术(例如，回归方法或概率方法或统计方法)可以以任何顺序确定或可以基本上同时确定项(A、B、C和/或D)。
响应模块206是响应于测量模块202和/或推断模块204的确定和操作而采取动作的模块。例如，响应于推断CV的确定，响应模块206可以将表示CV的数据发送至存储器220或将表示CV的数据存储在存储器220中。响应模块206可以将表示CV的数据发送至外部部件，例如显示器或其他计算设备。可以由响应模块206或由响应模块206向其发送推断的CV的计算设备采取的其他响应动作可以包括例如基于推断的CV确定价格、调节分配中的气体(例如，如果CV值太低，则添加丙烷)和/或调节燃烧器控制中的一个或更多个。本领域中已知的其他响应动作可以由响应模块206采取并且被本说明书考虑。
测量模块202、推断模块204和/或响应模块206的能力被考虑并且反映了在所呈现的流程图中执行的方法。本说明书中的所有方法都是针对每个流程图和指定的顺序来考虑的，或者在指定顺序无关紧要时，通知流程图，但是测量模块202、推断模块204和/或响应模块206的所有方法和能力都是出于流程图和/或所附方法权利要求中的任何步骤的目的来考虑的。
接口230是实现计算机200与外部元件之间的通信的输入/输出设备。接口230能够使用已知技术(例如，通用串行总线、串行通信、串行高级技术附件等)将计算机系统200连接至外部元件。接口230可以具有通信耦接器240。在实施方式中，通信耦接器240可以是通信链路26或可以通信地耦接至通信链路26。可以与接口230可以耦接的外部元件包括驱动器102、响应传感器106、温度传感器108和/或外部计算设备中的一个或更多个。
流程图
图3至图9示出了用于确定和/或使用推断关系来推断流动流体的实时推断的CV值的方法的实施方式的流程图。流程图中公开的方法并非详尽的，而是仅仅展示了步骤和顺序的潜在实施方式。在整个说明书的上下文中考虑这些方法，包括在对图1和图2中公开的振动传感器5、压力传感器150、计量电子装置20、计算机200、测量模块202、推断模块204和/或响应模块206的描述中所公开的元素。
图3示出了用于使用测量的参数与流体能量含量之间的推断关系的方法300的实施方式的流程图。在方法300中提及的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206可以是如图1和图2中所公开的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206，但是在替选实施方式中可以采用任何合适的替选方案。考虑用于实现本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206的能力中的所有能力。
步骤302是可选地使得流体能够流过导管160。流体可以流过导管160，使得流体流的流动流体与振动传感器5和/或压力传感器150相互作用。
步骤304是可选地由测量模块202测量流动流体的参数的测量结果。这些测量参数在确定和/或使用推断关系以根据测量参数确定流动流体的能量含量中使用，可能被推断模块204使用。测量参数可以包括温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和/或粘度(η)中的一个或更多个。在实施方式中，可以从另一处理或输入接收测量参数，使这些参数为预定的参数。这些预定的测量参数可以与在受控环境中确定的预定的能量含量值一起使用，以建立气体含量与预定的测量参数之间的关系。在另一实施方式中，测量模块202可以确定测量参数，可能通过接收来自振动传感器5的计量电子装置20的输入来确定测量参数。可能已经由计量电子装置20和/或压力传感器150根据关于使用振动传感器5进行流动流体的测量所陈述的方法确定了这些测量参数。
步骤306是可选地由推断模块204确定能量含量与测量参数之间的推断关系。推断模块204可以使用在本说明书中所陈述的推断模块204的任何和所有能力来确定测量的参数与能量含量之间的推断关系。例如，推断模块204可以使用与已知能量含量值相关的现有数据，以便进行回归来确定推断关系，可能使用由等式(2)至等式(13)表示的关系的元素。
步骤308是由推断模块204根据测量的参数推断流动流体的推断的能量含量。推断模块204可以使用被表示为推断模块204的能力的任何和所有关系和过程，以便根据测量的参数推断能量含量。例如，推断模块可以使用由等式(2)至等式(13)表示的关系来推断流动流体的能量含量。推断模块204可以使用步骤304中的(或从另一源提供的)参数的测量结果并且可以使用步骤306中的(或从另一源提供的)关系和对应参数来确定推断的能量含量。
步骤310是可选地由响应模块206对推断关系的确定和/或能量含量的推断进行响应。可以想到在本说明书中表示的响应模块206的任何响应。例如，响应模块206可以通过存储或发送参数、存储或发送参数之间的关系、存储或发送系数常数、存储或发送推断的能量含量值、基于推断的CV确定价格、存储或发送基于推断的CV的价格、调节分配网络中的气体(例如，如果CV值太低，则添加丙烷)和/或调节燃烧器控制中的一个或更多个来进行响应。
在实施方式中，图3中所示的方法的步骤中的每个步骤是不同的步骤。在另一实施方式中，虽然在图3中被描绘为不同的步骤，但是步骤302至步骤310可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图3中所示的方法可以不具有以上步骤中的所有步骤和/或可以具有除了以上列出的步骤之外或代替以上列出的步骤的其他步骤。图3中所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上作为图3中所示的方法的一部分列出的步骤的子集可以用于形成它们自己的方法。方法300的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以便提供一致的能量含量值。
图4示出了用于确定测量的参数与流动流体能量含量之间的推断关系的方法400的实施方式的流程图。在方法300中提及的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206可以是如图1和图2中所公开的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206，但是在替选实施方式中可以采用任何合适的替选方案。考虑用于实现本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206的能力中的所有能力。在实施方式中，方法400的步骤可以由计算机200执行，该计算机200接收预先存在的数据，而不需要由方法400中使用的元件进行任何测量。
步骤402是由推断模块204确定能量含量与具有逆密度(1/ρ)的密度项(B)之间的推断关系。该关系可以产生推断的能量含量。在密度项(B)中使用逆密度(1/ρ)可以提供更一致的结果。密度项(B)可以使得其可以被表示为与粘度(η)没有任何关系。密度项(B)可以使得其可以被表示为与比重没有任何关系。密度项(B)可能未单独考虑流体的纯空气或环境空气的密度(ρair)。此外，测量的密度(ρ)可能不是纯空气的密度(ρair)的测量结果。此外，推断关系可能未考虑纯空气或环境空气的密度(ρair)的测量结果。推断模块204可以使用本说明书中表示的推断模块204的任何能力来实现能量含量与具有逆密度的密度项(B)之间的推断关系的确定。关系的确定可以产生系数常数，所述系数常数表征该关系并且可以在实时能量含量确定中被用作预定的系数常数，例如，通过将预定的系数常数输入至与实时测量相关的关系中，以生成推断的实时能量含量值。步骤402可以是步骤306的实施方式。
在其他实施方式中，图4中所示的方法可以具有除了以上列出的步骤之外或代替以上列出的步骤的其他步骤。以上作为图4中所示的方法的一部分列出的步骤的子集可以用于形成它们自己的方法。例如，方法400的步骤可以重复任意次数以确定不同流动流体和/或不同类别的流动流体的能量含量。
图5示出了用于确定测量的参数与流动流体能量含量之间的推断关系的方法500的另一实施方式的流程图。在方法300中提及的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206可以是如图1和图2中所公开的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206，但是在替选实施方式中可以采用任何合适的测量模块202、推断模块204和响应模块206。考虑用于实现本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206的能力中的所有能力。在实施方式中，方法500的步骤可以由计算机200执行，该计算机200接收预先存在的数据，而不需要由方法500中使用的元件进行任何测量。
步骤502是由推断模块204确定能量含量与密度项(B)之间的关系，该密度项(B)考虑密度(ρ)并且不考虑粘度(η)，并且该关系产生推断的能量含量。密度项(B)可以使得其包含密度(ρ)，可能是逆密度(1/ρ)，并且可以被表示为与粘度(η)没有任何关系。密度项(B)可以使得其可以被表示为与比重没有任何关系。密度项(B)可能未单独考虑流体的纯空气或环境空气的密度(ρair)。此外，测量的密度(ρ)可能不是纯空气的密度(ρair)的测量结果。此外，推断关系可能未考虑纯空气或环境空气的密度(ρair)的测量结果。推断模块204可以使用本说明书中表示的推断模块204的任何能力来实现能量含量与具有逆密度(1/ρ)的密度项(B)之间的关系的确定。该关系的确定可以产生系数常数，所述系数常数表征该关系并且可以在实时能量含量确定中被用作预定的系数常数，例如，通过将预定的系数常数输入至与实时测量相关的关系中，以生成推断的实时能量含量值。步骤502可以是步骤306的实施方式。
在其他实施方式中，图5中所示的方法可以具有除了以上列出的步骤之外或代替以上列出的步骤的其他步骤。以上作为图5中所示的方法的一部分列出的步骤的子集可以用于形成它们自己的方法。例如，方法500的步骤可以重复任意次数，以确定不同流动流体和/或不同类别的流动流体的能量含量。
图6示出了用于确定测量的参数与流动流体能量含量之间的推断关系的方法600的又一实施方式的流程图。在方法300中提及的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206可以是如图1和图2中所公开的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206，但是在替选实施方式中可以采用任何合适的测量模块202、推断模块204和响应模块206。考虑用于实现本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206的能力中的所有能力。在实施方式中，方法600的步骤可以由计算机200执行，该计算机200接收预先存在的数据，而不需要由方法600中使用的元件进行任何测量。
步骤602是由推断模块204接收表示测量的能量含量与对应的测量的依赖参数之间的相关性的数据。依赖参数可以包括例如流体的身份和/或类别、流体的(不同物质的)相对组成、温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和/或粘度(η)中的一个或更多个。推断模块204的所有能力被考虑用于执行步骤602。
步骤604是由推断模块204进行分析以确定测量的能量含量与依赖参数之间的推断关系。该关系可以产生推断的能量含量。在实施方式中，分析可以是回归。该分析可以输出将测量的能量含量与依赖参数相关联的相关项。该关系的确定可以产生系数常数，所述系数常数表征该关系并且可以在实时能量含量确定中被用作预定的系数常数，例如，通过将预定的系数常数输入至与实时测量相关的关系中，以生成推断的实时能量含量值。推断模块204的所有能力被考虑用于执行步骤604。步骤602和步骤604结合起来可以是步骤306的实施方式。
步骤606是可选地由推断模块204或响应模块206存储所确定的相关项，所确定的相关项将用于将能量含量与可以通过实时测量确定的依赖参数相关联以产生实时推断的能量含量值。推断模块204和/或响应模块206的所有能力被考虑用于执行步骤606。在实施方式中，模块还可以将推断的能量含量值发送至外部设备。步骤606可以是步骤310的实施方式。
在实施方式中，图6中所示的方法的步骤中的每个步骤是不同的步骤。在另一实施方式中，虽然在图6中被描绘为不同的步骤，但是步骤602至步骤606可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图6中所示的方法可以不具有以上步骤中的所有步骤和/或可以具有除了以上列出的步骤之外或代替以上列出的步骤的其他步骤。图6中所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上作为图6中所示的方法的一部分列出的步骤的子集可以用于形成它们自己的方法。例如，方法600的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，以计算对于不同的流动流体和/或不同类别的流动流体的不同的相关值。
图7示出了用于根据测量的参数推断能量含量的方法700的实施方式的流程图。在方法300中提及的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206可以是如图1和图2中所公开的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206，但是在替选实施方式中可以采用任何合适的替选方案。考虑用于实现本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206的能力中的所有能力。
步骤702是由推断模块204基于能量含量与具有逆密度(1/ρ)的密度项(B)之间的关系来推断推断的能量含量。该关系可以产生推断的能量含量。在密度项(B)中使用逆密度(1/ρ)可以提供更一致的结果。密度项(B)可以使得其可以被表示为与粘度没有任何关系。密度项(B)可能未单独考虑流体的纯空气或环境空气的密度(ρair)。此外，测量的密度(ρ)可能不是纯空气的密度(ρair)的测量结果。此外，推断关系可能未考虑纯空气或环境空气的密度(ρair)的测量结果。推断模块204可以使用本说明书中表示的推断模块204的任何能力来实现对能量含量与具有逆密度的密度项(B)之间的关系的推断。推断模块可以通过将预定的系数常数并入关系中来推断推断的能量含量，使得该关系可以基于测量值和预定的系数常数来推断推断的能量含量。步骤702可以是步骤308的实施方式。
在其他实施方式中，图7中所示的方法可以具有除了以上列出的步骤之外的或代替以上列出的步骤的其他步骤。以上作为图7中所示的方法的一部分列出的步骤的子集可以用于形成它们自己的方法。例如，方法700的步骤可以重复任意次数，以确定不同流动流体和/或不同类别的流动流体的能量含量。
图8示出了用于根据测量的参数推断能量含量的方法800的另一实施方式的流程图。在方法300中提及的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206可以是如图1和图2中所公开的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206，但是在替选实施方式中可以采用任何合适的测量模块202、推断模块204和响应模块206。考虑用于实现本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206的能力中的所有能力。
步骤802是由推断模块204基于能量含量与密度项(B)之间的推断关系来推断推断的能量含量，该密度项(B)考虑密度(ρ)并且不考虑粘度(η)。推断关系可以产生能量含量。密度项(B)可以使得其包含密度(ρ)，可能包含逆密度(1/ρ)，并且可以被表示为与粘度(η)没有任何关系。密度项(B)可能未单独考虑流体的纯空气或环境空气的密度(ρair)。此外，测量的密度(ρ)可能不是纯空气的密度(ρair)的测量结果。此外，推断关系可能未考虑纯空气或环境空气的密度(ρair)的测量结果。推断模块204可以通过将预定的系数常数并入关系中来推断推断的能量含量，使得该关系可以基于测量值和预定的系数常数来推断推断的能量含量。推断模块204可以使用本说明书中表示的推断模块204的任何能力来实现步骤802。步骤802可以是步骤308的实施方式。
在其他实施方式中，图8中所示的方法可以具有除了以上列出的步骤之外或代替以上列出的步骤的其他步骤。以上作为图8中所示的方法的一部分列出的步骤的子集可以用于形成它们自己的方法。例如，方法800的步骤可以重复任意次数，以确定不同流动流体和/或不同类别的流动流体的能量含量。
图9示出了用于根据测量的参数推断能量含量的方法900的又一实施方式的流程图。在方法300中提及的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206可以是如图1和图2中所公开的振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206，但是在替选实施方式中可以采用任何合适的替选方案。考虑用于实现本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括振动传感器5、压力传感器150、导管160、测量模块202、推断模块204和响应模块206的能力中的所有能力。在实施方式中，方法900的步骤可以由计算机200执行，该计算机200接收预先存在的数据，而不需要由方法900中使用的元件进行任何测量。
步骤901是可选地通过振动传感器5和压力传感器150中的一个或更多个测量温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和/或粘度(η)。步骤901可以是步骤304的实施方式。测量步骤是使得流体能够与振动传感器5和压力传感器150中的一个或更多个相互作用的步骤。在实施方式中，将流体引入导管160，并且流体流动以与振动传感器5和压力传感器150中的一个或更多个相互作用。在实施方式中，振动传感器5具有可以直接与流体相互作用的浸没元件。可以想到如在说明书中公开的用于测量与振动传感器5和压力传感器150中的一个或更多个相关联的流体的可测量的量的所有方法以实现步骤901。
步骤902是由推断模块204接收表示所测量的依赖参数的数据。依赖参数可以包括例如流体的身份和/或类别、流体的(不同物质的)预期或估计的相对组成、温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和/或粘度(η)中的一个或更多个。在各种实施方式中，振动传感器5可以用于进行测量以提供依赖参数中的一个或更多个依赖参数。例如，振动传感器5可以被配置成测量温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和/或粘度(η)。
在使用单独的压力传感器150的实施方式中，压力传感器150可以将表示压力(P)测量以及可能表示温度(T)测量的数据(或者表示被接收以确定压力(P)和/或温度(T)测量的信号的原始数据)发送至计算机200(或可能是振动传感器5的计量电子装置20)以进行处理。在该实施方式中，一个或更多个振动传感器5可以确定流动流体的密度(ρ)和粘度(η)。振动传感器也可以测量温度(T)。可以将由振动传感器进行的测量发送至计算机200(或可能发送至振动传感器5的内部计量电子装置20)。测量模块202、计算机200、振动传感器5和压力传感器150的所有能力都被考虑用于执行步骤902。
在实施方式中，用户可以指定与物质的身份相关联的依赖参数，例如，流体的身份和/或类别或者流体的(不同物质的)预期或估计的相对组成。可以由计算机200(或计量电子装置20)接收该规范。
步骤904是由推断模块204基于测量的能量含量与测量的依赖参数之间的预定关系来推断流动流体的推断的能量含量。预定关系可以存储在计算机200(或计量电子装置20)中，并且可以具有将测量的能量含量与依赖参数相关联的预定的相关项。例如，推断模块204可以使用存储在计算机200(或计量电子装置20)中的预定的系数常数，以将其输入至能量含量与依赖参数之间的预定关系中以基于依赖参数中的一个或更多个依赖参数产生推断的能量含量。在这样做时，计算机200(或计量电子装置20)可以使用通常应用于流体流的测量(例如温度(T)、压力(P)、密度(ρ)和/或粘度(η)的测量)来确定能量含量。
在实施方式中，预定的关系由等式(2)至等式(13)建模。推断模块204的所有能力被考虑用于执行步骤904。步骤902和步骤904结合起来可以是步骤308的实施方式。
步骤906是可选地由推断模块204或响应模块206将推断的能量含量存储在存储器220中。推断模块204和/或响应模块206的所有能力都被考虑用于执行步骤906。步骤906可以是步骤310的实施方式。
在实施方式中，图9中所示的方法的步骤中的每个步骤是不同的步骤。在另一实施方式中，虽然在图9中被描绘为不同的步骤，但是步骤902至步骤906可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图9中所示的方法可以不具有以上步骤中的所有步骤和/或可以具有除了以上列出的步骤之外或代替以上列出的步骤的其他步骤。图9中所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上作为图9中所示的方法的一部分列出的步骤的子集可以用于形成它们自己的方法。例如，方法900的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，以计算针对不同的流动流体和/或不同类别的流动流体的不同的相关值。
图表
图10至图13示出了在说明书中描述的推断的能量含量与直接确定的能量含量之间的比较的实施方式的图表。
由测量模块202、推断模块204和/或响应模块206执行的推断方法的示例性实施方式可以通过首先示出CV推断关系中的值的确定并且然后示出使用该关系确定推断的CV来示出。
在该示例性实施方式中，给出了测试用例。在测试用例中，根据ISO10723，使用200种具有不同组成的流体来确定等式(2)至等式(13)中表示的关系的系数。流动流体内物质的相对组成具有表1中描述的组成范围。
表1：组成范围
Figure BDA0003535280990000341
使用NIST Refprop数据库23版本9.1，在1巴至3巴的压力(P)范围和20℃至30℃的温度(T)范围内确定这些气体的特性。对该数据进行回归产生一组系数常数，这些系数常数可以被动态地应用于如本说明书中所公开的测量参数组。基于质量的单位可以是千焦/千克(kJ/kg)。在表2中示出了该测试用例中产生的以质量单位计的关于气体混合物确定的系数常数。
表2：系数常数(由质量单位确定)
a<sub>1</sub> 1.2564E+05 b<sub>1</sub> 3.6445E+02 c<sub>1</sub> -9.8455E+03
a<sub>2</sub> 2.6929E+02 b<sub>2</sub> -6.8230E-01 c<sub>2</sub> 9.2347E+00
a<sub>3</sub> 7.9910E+02 b<sub>3</sub> 2.0611E+04 c<sub>3</sub> -4.1046E+01
a<sub>4</sub> -3.8362E-01 b<sub>4</sub> -1.0474E+02 c<sub>4</sub> 7.4090E-02
在图10至图11中可以看到在由等式(2)至等式(13)表示的关系中使用由质量单位量确定的系数常数的结果，所述关系在与确定常数的参数相同的参数内应用于200种其他随机气体混合物。图10至图11中使用的能量含量度量是热值。
图10示出了使用质量单位得到的推断的能量含量值与根据直接方法确定的能量含量之间的比较的实施方式的图表1000。图表1000具有表示以kJ/kg为单位的直接确定的热值的横坐标1002、表示以kJ/kg为单位的推断的热值的纵坐标1004、表示推断的热值与确定的热值的比较的趋势线1006、以及表示推断的热值与确定的热值的比较的多个点1008。如可以看出的，结果跟踪相对较好。趋势线1006被确定为(推断的CV)＝(直接确定的CV)×1.0065-347.3。截距小于所测量的量的1％、具有接近于1的斜率的趋势线1006示出了非常强的相关性。趋势线的R平方值为.989，也示出了推断的热值与直接确定的热值之间的强相关性。
图11示出了推断的热值相对于直接确定的热值的误差的实施方式的图表1100。图表1100具有表示以kJ/kg为单位的直接确定的热值的值的横坐标1102、表示推断的热值与直接确定的热值之间的百分比误差的纵坐标1104、零误差参考1106、以及表示推断的热值与直接确定的热值之间的误差和直接确定的热值的比较的多个点1108。结果产生标准偏差为0.60％的误差。在所评估的200种气体中，5种气体给出了比其余气体明显更高的误差，表明用于推断大多数气体的热值的误差将显著小于前述标准偏差。
在另一实施方式中，可以在20℃和1.013巴的基本条件(在下文中称为“标准条件”)下以千焦/标准立方米(kJ/stdm3)为单位来确定系数常数。与应用于质量单位系数常数确定的分析类似地进行标准条件下的量的分析。通过该确定产生的常数如表3所示。
表3：系数常数(在基本条件下确定)
a<sub>1</sub> 1.3390E+05 b<sub>1</sub> 1.4427E+02 c<sub>1</sub> -7.7621E+03
a<sub>2</sub> 2.1595E+02 b<sub>2</sub> 6.5259E-01 c<sub>2</sub> 6.9745E+00
a<sub>3</sub> 2.1112E+02 b<sub>3</sub> 1.0602E+04 c<sub>3</sub> -6.5626E+00
a<sub>4</sub> 3.1515E+00 b<sub>4</sub> 5.3557E+00 c<sub>4</sub> -2.1600E-01
在图12至图13中可以看到在由等式(2)至等式(13)表示的关系中使用根据标准条件量确定的系数常数的结果，所述关系在与确定常数的参数相同的参数内应用于200种其他随机气体混合物。图12至图13中使用的能量含量度量是热值。
图12示出了在标准条件下推断的推断的能量含量值与根据直接方法确定的能量含量之间的比较的实施方式的图表1200。图表1200具有表示以kJ/stdm3为单位的直接确定的热值的横坐标1202、表示以kJ/stdm3为单位的推断的热值的纵坐标1204、表示推断的热值与确定的热值的比较的趋势线1206、以及表示推断的热值与确定的热值的比较的多个点1208。如可以看出的，结果跟踪相对较好。趋势线1206被确定为(推断的CV)＝(直接确定的CV)×.981+626.17。具有接近于1的斜率的趋势线1206示出了非常强的相关性。趋势线的R平方值为.9847，也示出了推断的热值与直接确定的热值之间的强相关性。
图13示出了推断的热值相对于直接确定的热值的误差的实施方式的图表1300。图表1300具有表示以kJ/stdm3为单位的直接确定的热值的值的横坐标1302、表示推断的热值与直接确定的热值之间的百分比误差的纵坐标1304、零误差参考1306、以及表示推断的热值与直接确定的热值之间的误差和直接确定的热值的比较的多个点1308。结果产生标准偏差为0.54％的误差。
图表1000至图表1300示出了基于测量的温度(T)、压力(P)、密度(ρ)以及粘度(η)测量结果并使用本说明书中表示的这些关系(例如，等式(2)至等式(13))的热值的推断确定非常接近根据传统的直接方法直接确定的热值，所述传统的直接方法需要不太常见的测量流体流动管线的装备。
以上实施方式的详细描述不是由发明人想到的在本说明书的范围内的所有实施方式的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到，上述实施方式的某些元素可以被不同地组合或消除以产生其他实施方式，并且这样的其他实施方式落入本说明书的范围和教导内。对于本领域普通技术人员还将明显的是，上述实施方式可以整体或部分地组合以产生在本说明书的范围和教导内的附加实施方式。在指定表示参数值的特定数字时，所有这些数字之间的范围以及这些数字以上的范围和这些数字以下的范围被考虑和公开。
因此，尽管在本文中出于说明性目的描述了特定实施方式，但是如相关领域技术人员将认识到的，在本说明书的范围内可以进行各种等效修改。本文提供的教导可以应用于用于推断热值的其他方法和装置，而不是仅仅应用于上面所描述的和附图中所示的实施方式。因此，上面所描述的实施方式的范围应当由所附权利要求确定。

Claims (90)

1.一种用于确定推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的方法，所述推断关系产生推断的能量含量，所述方法使用计算机(200)，所述计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，所述处理器(210)实施存储在所述存储器(220)中的推断模块(204)的步骤，所述方法包括：
由所述推断模块(204)通过分析至少一种流体的至少一个测量的能量含量的已知测量结果与和所述至少一个测量的量相同类型的至少一个对应的测量值之间的关系来确定所述推断关系，
其中，所述推断关系具有密度项(B)，其中，所述至少一个测量的量中的一个测量的量是测量的密度(ρ)并且所述密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，所述密度项(B)表示密度(ρ)与所述推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，所述测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述推断模块(204)在所述密度项(B)中没有考虑粘度(η)、比重和所述空气密度(ρair)中的任何一个。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其中，所述推断模块(204)在不考虑热容、热导率、介电常数、折射率、热扩散率、层流阻力和湍流阻力中的任何一个的情况下确定所述推断关系。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其中，所述至少一个测量的量中的另一测量的量是测量的粘度(η)，所述推断关系还包括偏移项(A)和粘度项(C)，所述粘度项(C)考虑所述测量的粘度(η)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述推断关系是所述偏移项(A)、所述密度项(B)和所述粘度项(C)的总和。
6.根据权利要求3至5所述的方法，其中，所述粘度项(C)具有粘度(η)，所述粘度项(C)表示粘度(η)与所述推断的能量含量之间的直接关系。
7.根据权利要求3至6所述的方法，其中，所述至少一个测量值还包括测量的温度(T)和测量的压力(P)，其中，所述偏移项(A)包括对应的依赖于温度和压力的偏移项系数(k1(P,T))，所述密度项(B)包括对应的依赖于温度和压力的密度项系数(k2(P,T))，并且所述粘度项(C)包括对应的依赖于温度和压力的粘度项系数(k3(P,T))。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述密度项(B)是所述密度项系数(k2(P,T))乘以所述逆密度(1/ρ)。
9.根据权利要求7和8所述的方法，其中，所述粘度项(C)是所述粘度项系数(k3(P,T))乘以所述粘度(η)。
10.根据权利要求7至9所述的方法，其中，所述偏移项(A)是所述偏移项系数(k1(P,T))。
11.根据权利要求7至10所述的方法，其中，所述推断关系由等式
Figure FDA0003535280980000021
表示。
12.根据权利要求7至11所述的方法，其中，使用与所述至少一种流体相关联的对应的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)得到所述偏移项系数(k1(P,T))、所述密度项系数(k2(P,T))和所述粘度项系数(k3(P,T))。
13.根据权利要求7至12所述的方法，其中，所述偏移项系数(k1(P,T))依赖于所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系，所述密度项系数(k2(P,T))依赖于所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系，并且所述粘度项系数(k3(P,T))依赖于所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系由等式k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P表示，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系由等式k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P表示，并且所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系由等式k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P表示。
15.根据权利要求1至4所述的方法，所述推断关系还包括惰性项(D)，所述惰性项考虑二氧化碳的百分比组成(％CO2)，所述惰性项(D)具有依赖于温度(T)和压力(P)的惰性项系数(k4(P,T))，其中，所述惰性项系数(k4(P,T))使用惰性项系数常数(例如，d1-d4)来确定。
16.根据权利要求15所述的方法，所述惰性项系数(k4(P,T))根据关系k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P来确定，所述推断关系是
Figure FDA0003535280980000031
17.根据权利要求11至16所述的方法，其中，由所述推断模块(204)进行的所述分析还包括将所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)与至少一类流体相关联，所述至少一种流体中的一种或更多种流体是所述至少一类流体的成员。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述至少一类流体是燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、沼气、页岩气和与地理区域相关联的一类流体中的一种或更多种。
19.根据权利要求13至18所述的方法，其中，所述推断关系能够由所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)表征，使得所述系数常数能够在推断的能量含量的实时推断确定中被用作预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)，所述推断的能量含量是在进行与所述至少一个测量值相同类型的实时测量时实时确定的。
20.根据权利要求1至19所述的方法，其中，所述推断的能量含量是推断的热值。
21.一种用于使用流体的推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的方法，预定的推断关系产生推断的能量含量，所述方法使用计算机(200)，所述计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，所述处理器(210)实施存储在所述存储器(220)中的推断模块(204)的步骤，所述方法包括：
由所述推断模块(204)接收所述至少一个测量的量的类型的至少一个测量值；以及
由所述推断模块(204)根据所述推断关系和所述至少一个测量的量来推断所述推断的能量含量，
其中，所述推断关系具有密度项(B)并且所述至少一个测量值中的一个测量值是测量的密度(ρ)，并且所述密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，所述密度项(B)表示所述测量的密度(ρ)与所述推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，所述测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述推断模块(204)在所述密度项(B)中没有考虑粘度(η)、比重和所述空气密度(ρair)中的任何一个。
23.根据权利要求21和22所述的方法，其中，所述推断模块(204)在不考虑热容、热导率、介电常数、折射率、热扩散率、层流阻力和湍流阻力中的任何一个的情况下推断所述推断的能量含量。
24.根据权利要求21至23所述的方法，其中，所述至少一个测量值中的另一测量值是测量的粘度(η)，所述推断关系还包括偏移项(A)和粘度项(C)，所述粘度项(C)考虑所述测量的粘度(η)。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述推断关系是所述偏移项(A)、所述密度项(B)和所述粘度项(C)的总和。
26.根据权利要求24和25所述的方法，其中，所述粘度项(C)具有粘度(η)，所述粘度项(C)表示粘度(η)与所述推断的能量含量之间的直接关系。
27.根据权利要求24至26所述的方法，其中，所述至少一个测量值还包括测量的温度(T)和测量的压力(P)，其中，所述偏移项(A)包括对应的依赖于温度和压力的偏移项系数(k1(P,T))，所述密度项(B)包括对应的依赖于温度和压力的密度项系数(k2(P,T))，并且所述粘度项(C)包括对应的依赖于温度和压力的粘度项系数(k3(P,T))。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述密度项(B)是所述密度项系数(k2(P,T))乘以所述逆密度(1/ρ)。
29.根据权利要求27和28所述的方法，其中，所述粘度项(C)是所述粘度项系数(k3(P,T))乘以所述粘度(η)。
30.根据权利要求27至29所述的方法，其中，所述偏移项(A)是所述偏移项系数(k1(P,T))。
31.根据权利要求27至30所述的方法，其中，所述推断关系由等式
Figure FDA0003535280980000051
表示。
32.根据权利要求27至31所述的方法，其中，使用与所述流体相关联的对应的预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)来评估所述偏移项系数(k1(P,T))、所述密度项系数(k2(P,T))和所述粘度项系数(k3(P,T))。
33.根据权利要求27至32所述的方法，其中，由所述推断模块(204)使用所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系来评估所述偏移项系数(k1(P,T))，由所述推断模块(204)使用所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系来评估所述密度项系数(k2(P,T))，并且由所述推断模块(204)使用所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系来评估所述粘度项系数(k3(P,T))。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个预定的偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系由等式k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P表示，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个预定的密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系由等式k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P表示，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个预定的粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系由等式k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P表示。
35.根据权利要求21至24所述的方法，所述至少一个测量值还包括测量的惰性含量，其中，所述测量的惰性含量是按体积计的二氧化碳的百分比组成(％CO2)，所述推断关系还具有惰性项(D)，所述惰性项(D)考虑所述二氧化碳的百分比组成(％CO2)，所述惰性项(D)具有依赖于温度(T)和压力(P)的惰性项系数(k4(P,T))，其中，所述惰性项系数(k4(P,T))使用惰性项系数常数(例如，d1-d4)来确定。
36.根据权利要求15所述的方法，所述惰性项系数(k4(P,T))根据关系k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P来确定，所述推断关系是
Figure FDA0003535280980000061
37.根据权利要求32至36所述的方法，其中，由所述推断模块(204)进行的所述推断包括使用与至少一类流体相关联的预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)来推断所述流体的所述推断的能量含量，所述至少一种流体中的一种或更多种流体是所述至少一类流体的成员。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述至少一类流体是燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、沼气、页岩气和与地理区域相关联的一类流体中的一种或更多种。
39.根据权利要求21至38所述的方法，还包括：
在所述流体与振动传感器(5)相互作用时，由所述振动传感器(5)测量至少一个原始数据信号；
由所述振动传感器(5)将所述至少一个原始数据信号提供给测量模块(202)；
由所述测量模块(202)处理所述至少一个原始数据信号，以确定表示所述至少一个测量值中的一个或更多个测量值的数据；
其中，由所述推断模块(204)进行的所述接收包括从所述测量模块(202)接收表示所述至少一个测量值中的一个或更多个测量值的所述数据。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述至少一个测量值中的所述一个或更多个测量值包括所述测量的密度(ρ)。
41.根据权利要求28至40所述的方法，还包括由压力传感器(150)测量所述测量的压力(P)，其中，由所述推断模块(204)进行的所述接收包括接收所述测量的压力(P)。
42.根据权利要求21至41所述的方法，其中，所述测量的温度(T)和所述测量的压力(P)中的一者或更多者被假定为一致。
43.根据权利要求21至42所述的方法，其中，所述推断的能量含量是热值。
44.一种用于使用流体的推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的装置，所述推断关系产生推断的能量含量，所述装置具有计算机(200)，所述计算机(200)具有被配置成基于存储在存储器(220)中的数据执行命令的处理器(210)，所述处理器(210)实施存储在所述存储器(220)中的推断模块(204)的步骤，所述推断模块(204)被配置成：
接收所述至少一个测量的量的类型的至少一个测量值；以及
根据所述推断关系和所述至少一个测量的量来推断所述推断的能量含量，
其中，所述推断关系具有密度项(B)并且所述至少一个测量值中的一个测量值是测量的密度(ρ)，并且所述密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，所述密度项(B)表示所述测量的密度(ρ)与所述推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，所述测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
45.根据权利要求44所述的装置，其中，所述推断模块(204)在所述密度项(B)中没有考虑粘度(η)、比重和所述空气密度(ρair)中的任何一个。
46.根据权利要求44和45所述的装置，其中，所述推断模块(204)在不考虑热容、热导率、介电常数、折射率、热扩散率、层流阻力和湍流阻力中的任何一个的情况下推断所述推断的能量含量。
47.根据权利要求44至46所述的装置，其中，所述至少一个测量值中的另一测量值是测量的粘度(η)，所述推断关系还包括偏移项(A)和粘度项(C)，所述粘度项(C)考虑所述测量的粘度(η)。
48.根据权利要求47所述的装置，其中，所述推断关系是所述偏移项(A)、所述密度项(B)和所述粘度项(C)的总和。
49.根据权利要求47和48所述的装置，其中，所述粘度项(C)具有粘度(η)，所述粘度项(C)表示粘度(η)与所述推断的能量含量之间的直接关系。
50.根据权利要求47至49所述的装置，其中，所述至少一个测量值还包括测量的温度(T)和测量的压力(P)，其中，所述偏移项(A)包括对应的依赖于温度和压力的偏移项系数(k1(P,T))，所述密度项(B)包括对应的依赖于温度和压力的密度项系数(k2(P,T))，并且所述粘度项(C)包括对应的依赖于温度和压力的粘度项系数(k3(P,T))。
51.根据权利要求50所述的装置，其中，所述密度项(B)是所述密度项系数(k2(P,T))乘以所述逆密度(1/ρ)。
52.根据权利要求50和51所述的装置，其中，所述粘度项(C)是所述粘度项系数(k3(P,T))乘以所述粘度(η)。
53.根据权利要求50至52所述的装置，其中，所述偏移项(A)是所述偏移项系数(k1(P,T))。
54.根据权利要求50至53所述的装置，其中，所述推断关系由等式
Figure FDA0003535280980000081
表示。
55.根据权利要求50至54所述的装置，其中，使用与所述流体相关联的对应的预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)来评估所述偏移项系数(k1(P,T))、所述密度项系数(k2(P,T))和所述粘度项系数(k3(P,T))。
56.根据权利要求50至55所述的装置，其中，由所述推断模块(204)使用所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系来评估所述偏移项系数(k1(P,T))，由所述推断模块(204)使用所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系来评估所述密度项系数(k2(P,T))，并且由所述推断模块(204)使用所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个预定的粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系来评估所述粘度项系数(k3(P,T))。
57.根据权利要求56所述的装置，其中，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个预定的偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系由等式k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P表示，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个预定的密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系由等式k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P表示，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个预定的粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系由等式k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P表示。
58.根据权利要求44至47所述的装置，所述推断关系还包括惰性项(D)，所述惰性项考虑二氧化碳的百分比组成(％CO2)，所述惰性项(D)具有依赖于温度(T)和压力(P)的惰性项系数(k4(P,T))，其中，所述惰性项系数(k4(P,T))使用惰性项系数常数(例如，d1-d4)来确定。
59.根据权利要求58所述的装置，所述惰性项系数(k4(P,T))根据关系k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P来确定，所述推断关系是
Figure FDA0003535280980000091
60.根据权利要求55至59所述的装置，其中，由所述推断模块(204)进行的所述推断包括使用与至少一类流体相关联的预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)来推断所述流体的所述推断的能量含量，所述至少一种流体中的一种或更多种流体是所述至少一类流体的成员。
61.根据权利要求60所述的装置，其中，所述至少一类流体是燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、页岩气、沼气和来自地理区域的一类流体中的一种或更多种。
62.根据权利要求44至61所述的装置，其中，基于由所述推断模块(204)确定所述测量的温度(T)和所述测量的压力(P)中的一者或更多者在操作条件下足够一致，所述测量的温度(T)和所述测量的压力(P)中的所述一者或更多者是常数。
63.根据权利要求44至62所述的装置，还包括存储在所述存储器(220)中的测量模块(202)，所述测量模块被配置成：
由所述测量模块(202)接收至少一个原始数据信号；以及
由所述测量模块(202)处理所述至少一个原始数据信号，以确定表示所述至少一个测量值中的一个或更多个测量值的数据，
其中，由所述推断模块(204)进行的所述接收包括从所述测量模块(202)接收表示所述至少一个测量值中的一个或更多个测量值的所述数据。
64.根据权利要求44至62所述的装置，其中，所述装置是振动传感器(5)，所述装置被配置成与所述流体相互作用，其中，所述计算机(200)是计量电子装置(20)，所述计量电子装置(20)被配置成基于由所述振动传感器(5)进行的测量来确定所述至少一个测量值中的一个或更多个测量值。
65.根据权利要求44至62所述的装置，所述装置包括：
与所述流体相互作用的第一齿(104a)和第二齿(104b)；
驱动器(102)，其从所述计算机(200)接收驱动信号，并基于所述驱动信号驱动所述第一齿(104a)的运动；
响应传感器(106)，其被配置成生成表示所述第二齿(104b)的响应运动的响应信号，并将所述响应信号发送至所述计量电子装置(20)；以及
其中，所述计量电子装置(20)被配置成根据所述驱动信号和所述响应信号中的一者或更多者来确定所述至少一个测量值中的一个或更多个测量值。
66.根据权利要求64和65所述的装置，其中，所述至少一个测量值中的所述一个或更多个测量值包括所述测量的密度(ρ)。
67.根据权利要求44至66所述的装置，其中，所述推断的能量含量是热值。
68.一种用于确定推断的能量含量与至少一个测量的量之间的推断关系的装置，所述推断关系产生推断的能量含量，所述装置具有计算机(200)，所述计算机(200)具有处理器(210)和存储器(220)，所述处理器(210)被配置成基于存储在所述存储器(220)中的数据执行命令，所述处理器(210)执行存储在所述存储器(220)中的推断模块(204)，所述推断模块(204)被配置成：
通过分析至少一种流体的至少一个测量的能量含量的已知测量结果与和所述至少一个测量的量相同类型的至少一个对应的测量值之间的关系来确定所述推断关系，
其中，所述推断关系具有密度项(B)，其中，所述至少一个测量的量中的一个测量的量是测量的密度(ρ)并且所述密度项(B)具有逆密度(1/ρ)，所述密度项(B)表示密度(ρ)与所述推断的能量含量之间的反比关系，并且其中，所述测量的密度(ρ)不是空气密度(ρair)。
69.根据权利要求68所述的装置，其中，所述推断模块(204)在所述密度项(B)中没有考虑粘度(η)、比重和所述空气密度(ρair)中的任何一个。
70.根据权利要求68和69所述的装置，其中，所述推断模块(204)在不考虑热容、热导率、介电常数、折射率、热扩散率、层流阻力和湍流阻力中的任何一个的情况下确定所述推断关系。
71.根据权利要求68至70所述的装置，其中，所述至少一个测量的量中的另一测量的量是测量的粘度(η)，所述推断关系还包括偏移项(A)和粘度项(C)，所述粘度项(C)考虑所述测量的粘度(η)。
72.根据权利要求71所述的装置，其中，所述推断关系是所述偏移项(A)、所述密度项(B)和所述粘度项(C)的总和。
73.根据权利要求71至72所述的装置，其中，所述粘度项(C)具有粘度(η)，所述粘度项(C)表示粘度(η)与所述推断的能量含量之间的直接关系。
74.根据权利要求71至73所述的装置，其中，所述至少一个测量值还包括测量的温度(T)和测量的压力(P)，其中，所述偏移项(A)包括对应的依赖于温度和压力的偏移项系数(k1(P,T))，所述密度项(B)包括对应的依赖于温度和压力的密度项系数(k2(P,T))，并且所述粘度项(C)包括对应的依赖于温度和压力的粘度项系数(k3(P,T))。
75.根据权利要求74所述的装置，其中，所述密度项(B)是所述密度项系数(k2(P,T))乘以所述逆密度(1/ρ)。
76.根据权利要求74和75所述的装置，其中，所述粘度项(C)是所述粘度项系数(k3(P,T))乘以所述粘度(η)。
77.根据权利要求74至76所述的装置，其中，所述偏移项(A)是所述偏移项系数(k1(P,T))。
78.根据权利要求74至77所述的装置，其中，所述推断关系由等式
Figure FDA0003535280980000111
表示。
79.根据权利要求74至78所述的装置，其中，使用与所述至少一种流体相关联的对应的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)得到所述偏移项系数(k1(P,T))、所述密度项系数(k2(P,T))和所述粘度项系数(k3(P,T))。
80.根据权利要求74至79所述的装置，其中，所述偏移项系数(k1(P,T))依赖于所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系，所述密度项系数(k2(P,T))依赖于所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系，并且所述粘度项系数(k3(P,T))依赖于所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)中的至少一个粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系。
81.根据权利要求80所述的装置，其中，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个偏移系数常数(例如，a1-a4)之间的关系由等式k1(P，T)＝[a1+a2(T-20)]+[a3+a4(T-20)]×P表示，所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个密度系数常数(例如，b1-b4)之间的关系由等式k2(P，T)＝[b1+b2(T-20)]+[b3+b4(T-20)]×P表示，并且所述测量的压力(P)、所述测量的温度(T)与所述至少一个粘度系数常数(例如，c1-c4)之间的关系由等式k3(P，T)＝[c1+c2(T-20)]+[c3+c4(T-20)]×P表示。
82.根据权利要求68至71所述的装置，所述推断关系还包括惰性项(D)，所述惰性项考虑二氧化碳的百分比组成(％CO2)，所述惰性项(D)具有依赖于温度(T)和压力(P)的惰性项系数(k4(P,T))，其中，所述惰性项系数(k4(P,T))使用惰性项系数常数(例如，d1-d4)来确定。
83.根据权利要求82所述的装置，所述惰性项系数(k4(P,T))根据关系k4(P，T)＝[d1+d2(T-20)]+[d3+d4(T-20)]×P来确定，所述推断关系是
Figure FDA0003535280980000121
84.根据权利要求79至82所述的装置，其中，由所述推断模块(204)进行的所述分析还包括将所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)与至少一类流体相关联，所述至少一种流体中的一种或更多种流体是所述至少一类流体的成员。
85.根据权利要求84所述的装置，其中，所述至少一类流体是燃料气、天然气、火炬气、液化天然气、页岩气、沼气和与地理区域相关联的一类气体中的一种或更多种。
86.根据权利要求80至85所述的装置，其中，所述推断关系可以由所述系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)表征，使得所述系数常数能够在推断的能量含量的实时推断确定中被用作预定的系数常数(例如，a1-a4、b1-b4、c1-c4、d1-d4)，所述推断的能量含量是在进行与所述至少一个测量值相同类型的实时测量时实时确定的。
87.根据权利要求68至86所述的装置，其中，所述装置是振动传感器(5)，并且所述计算机(200)是计量电子装置(20)。
88.根据权利要求87所述的装置，其中，所述装置确定所述至少一个测量值中的一个或更多个测量值，并且所述装置将所述至少一个测量值中的所述一个或更多个测量值提供给所述推断模块(204)，以在对所述推断的能量含量的推断中使用。
89.根据权利要求88所述的装置，其中，所述至少一个测量值中的所述一个或更多个测量值包括所述测量的密度(ρ)和所述测量的粘度(η)。
90.根据权利要求68至89所述的装置，其中，所述推断的能量含量是推断的热值。
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