[发明专利]用于压力式质量流控制器自我校验的方法和设备

权利要求书

1.一种自我校验的质量流控制系统，所述质量流控制系统用于当对到过程的流体流控制时的实时精确度校验，所述系统包括：

入口，其接收处于压力下的流体；

出口，其输送所述处于压力下的流体；

导管，流体在压力下流动通过所述导管；

控制阀，其对所述导管内从所述入口至所述出口的流体流进行控制；

连接至所述导管的贮存器，其存储已知体积的流体；

在所述贮存器与所述出口之间的流限制装置，其可控地限制所述贮存器与所述出口之间的流体流；

压力传感器，其耦联到所述导管并且感测所述导管内流体的压力，提供表示所述压力的信号作为输出；以及

产生控制信号的控制器，所述控制信号作为通过系统的流体的测得的流量和流量设定值的函数，并且其中所述控制器控制所述控制阀的位置且使用来自单个的所述压力传感器的所述信号用于所述质量流控制系统的两种不同操作；

(i)用于过程操作的对所述控制阀的流控制，其基于来自所述压力传感器的信号以便使得通过所述导管的流体流量与所述流量设定值相等；以及

(ii)通过基于来自所述压力传感器的信号来确定所述贮存器内的压力衰变率而对流体流控制的精确度进行流校验。

2.根据权利要求1所述的质量流控制系统，其中所述流限制装置被控制以针对通过所述导管的流体流产生阻塞流动状态。

3.根据权利要求2所述的质量流控制系统，其中所述流限制装置具有孔口，所述孔口的横截面面积是可调节的。

4.根据权利要求2所述的质量流控制系统，还包括第二控制阀，其用于提供限定流限制装置的可调节开口。

5.根据权利要求1所述的质量流控制系统，还包括配置成提供代表所述导管中流体的所测得温度的温度测量信号的温度传感器。

6.根据权利要求5所述的质量流控制系统，其中所述控制器配置成作为系统中流体的所测得压力和温度的函数将通过导管的所测得的流体流量Q_p确定成：

Q_p＝C′·A·f(m,γ,T)·P_u，

其中，C′是流限制装置的孔口排放系数，A为流限制装置的有效孔口面积，m为流体的分子量，γ为流体的比热容量比，T为流体温度，P_u为压力，以及f(m,γ,T)为与流体分子量、流体的比热容量比、和流体温度有关的数学函数。

7.根据权利要求1所述的质量流控制系统，其中所述贮存器是定位在控制阀下游，这样当指令为零流量设定值时控制阀关闭，并且仍允许流体从贮存器流动并由所述质量流控制系统基于阻塞流动状态测量Q_P，其中另一个流量测量Q_V由来自贮存器的流体衰变率而得出为：

其中，t表示时间，k表示转换常数，以及V、P_u和T分别表示贮存器的体积、贮存器中流体的压力和温度。

8.根据权利要求7所述的质量流控制系统，其中系统可作为由来自贮存器的流体衰变率所得出的流量测量Q_V和由系统基于阻塞流动状态所测得的流体流量Q_P之间差异的函数来自我校验其流量精确度。

9.根据权利要求7所述的质量流控制系统，还包括第二控制阀，其中在流量校验完成之后所述第二控制阀关闭以便履行零流量设定值命令。

10.根据权利要求7所述的质量流控制系统，其中在流控制过程的步骤之间的任何时候的校验阶段期间进行校验，校验阶段在100和300毫秒之间。

11.根据权利要求7所述的质量流控制系统，其中所述贮存器定位在所述控制阀和所述流限制装置之间。