專利名稱：制煉系統(tǒng)內(nèi)使用的氣穴檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及制煉系統(tǒng)內(nèi)的制煉控制系統(tǒng)，更具體的說，涉及有助于制煉控制系統(tǒng)中進行氣穴檢測的協(xié)調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。
相關(guān)技術(shù)描述制煉控制系統(tǒng)，類似于在化學(xué)，石油或其它處理中的制煉控制系統(tǒng)，一般都包括一個或多個集中的或分散的制煉控制器，這些制煉控制器通過模擬、數(shù)字或模擬/數(shù)字結(jié)合的總線通信耦合到至少一個主機或操作工作站和一個或多個制煉控制和測量設(shè)備，例如，現(xiàn)場設(shè)備。現(xiàn)場設(shè)備可以是閥門，閥門定位器，開關(guān)，發(fā)射器和傳感器(例如，溫度，壓力和流量傳感器)，現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行在工藝中的功能，例如，開啟或關(guān)閉閥門和測量制煉參數(shù)。制煉控制器接收表示處理測量和處理變量的信號，這些信號可以由現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)生或與現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)和/或?qū)儆诂F(xiàn)場設(shè)備的其它信息，制煉控制器使用該信息來實施控制程序，并隨后產(chǎn)生控制信號，該控制信號可通過一個或多個總線發(fā)送至現(xiàn)場設(shè)備，以控制制煉的操作?，F(xiàn)場設(shè)備和控制器所輸出的信息可成為由操作工作站執(zhí)行的一個或多個應(yīng)用程序中的變量，使得操作者能夠執(zhí)行與制煉有關(guān)的所需功能，例如，觀察制煉的當(dāng)前狀態(tài)，改進制煉的操作，等等。
一個典型制煉控制系統(tǒng)可具有許多連接著一個或多個處理控制器的制煉控制和測量設(shè)備，例如，閥門，發(fā)射器，傳感器等，其中，制煉控制器在制煉操作中執(zhí)行控制這些設(shè)備的軟件，還具有許多其它支持設(shè)備，它們也是制煉操作所必須的或與制煉操作有關(guān)。這些附加的設(shè)備可以包括例如，電源供應(yīng)設(shè)備，電力發(fā)電和分配設(shè)備，旋轉(zhuǎn)設(shè)備，(例如，渦輪機，泵，等)，它們通常置于一個典型設(shè)備里的多個地方。當(dāng)這些輔助設(shè)備不需要產(chǎn)生或使用制煉變量，以及在很多場合，不受控制或者即使與一個制煉控制器相耦合以用于影響制煉操作時，盡管如此，這種設(shè)備對實現(xiàn)制煉操作仍舊是非常重要和必需的。然而，在過去，制煉控制器并不需要了解這些其它設(shè)備或者制煉控制器簡單假設(shè)在執(zhí)行操作控制中這些設(shè)備是操作正常的。
另外，很多制煉系統(tǒng)采用其它計算機輔助來執(zhí)行與商務(wù)功能和維修功能相關(guān)的應(yīng)用軟件。例如，一些設(shè)備的計算機包含執(zhí)行與設(shè)備原材料定購，替代部件和設(shè)備有關(guān)的應(yīng)用，以及與預(yù)測銷售和產(chǎn)品需要的應(yīng)用等。同樣，很多制煉廠，特別是使用智能現(xiàn)場設(shè)備的廠，包括采用幫助檢測和維護廠內(nèi)設(shè)備的應(yīng)用，而這些應(yīng)用并不考慮是否這些設(shè)備是制煉控制和測量設(shè)備還是其它類型設(shè)備。例如，由Rosemount有限責(zé)任公司銷售的資源管理解決方案(AMS)應(yīng)用程序能與附屬在現(xiàn)場設(shè)備的存儲數(shù)據(jù)建立通信聯(lián)系以確定和跟蹤現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)。這類系統(tǒng)的示例是美國專利，專利號為5,960,214，題為“用于現(xiàn)場設(shè)備管理系統(tǒng)的集成通信網(wǎng)絡(luò)”(“Integrated Communication Neiwork forUse in a Field Device Management System”)。在一些場合，AMS應(yīng)用程序可以與設(shè)備通信，用于改變設(shè)備中的參數(shù)，在設(shè)備本身運行應(yīng)用程序如自校正程序或自診斷程序，來獲得設(shè)備是否正常的狀態(tài)信息等。這個信息可以存儲和由維修人員用于檢測和維護這些設(shè)備。同樣，也有其它類型的應(yīng)用程序，它們可用于檢測其它類型的設(shè)備，如旋轉(zhuǎn)設(shè)備和電力發(fā)電和供應(yīng)設(shè)備。維護人員一般都可使用這些其它的應(yīng)用程，以檢測和維護在制煉系統(tǒng)中的這些設(shè)備。
然而，在典型的設(shè)備和制煉中，與制煉控制活動，設(shè)備和設(shè)備維護和檢測活動，和商務(wù)活動有關(guān)的功能都是相互分開的，發(fā)生這些活動和一般執(zhí)行這些活動的人通常會在兩個地方。另外，涉及這些不同功能的人一般都使用不同的工具，例如，不同的應(yīng)用程序運行在不同的計算機上來執(zhí)行不同的功能。在許多場合，這些不同的工具收集或者使用不同類型的數(shù)據(jù)，這些不同數(shù)據(jù)與在制煉中的不同設(shè)備有關(guān)且由這些不同設(shè)備所收集，并且對它們所需要收集的數(shù)據(jù)建立不同的設(shè)置。例如，制煉控制操作者，他通常監(jiān)視每天的操作并且主要負(fù)責(zé)確保制煉操作的質(zhì)量和連續(xù)性，在制煉的調(diào)整環(huán)路，時序安排制煉操作如批處理操作等制煉操作通常通過設(shè)定和改變設(shè)定值來影響制煉。在制煉控制系統(tǒng)中，這些制煉控制操作者可以使用有效的工具來診斷和校正制煉控制中的問題，這些工具可以包括例如，自動調(diào)整器，環(huán)路分析器，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。制煉控制操作者也可以通過一個和多個工程控制器接收來自制煉的制煉變化信息，制煉控制器向操作者提供制煉操作信息，包括在制煉中發(fā)出警報。這個信息可以通過一個標(biāo)準(zhǔn)用戶接口提供給制煉控制操作者。
另外，正如目前所眾所周知的，提供了專家引擎，它使用有關(guān)控制程序操作條件的制煉控制變量和有限的信息或與制煉控制程序有關(guān)的功能塊或模型來檢測不良的操作環(huán)路以及向操作者提供糾正問題的建議路線的信息。這類專家引擎已在美國申請專利公開，它在1999年2月22日提交，申請?zhí)?9/256,585，題為“在制煉控制系統(tǒng)中的診斷”(“Diagnostics in a ProcessControl System”)，和在2000年2月7日提交的美國申請專利，申請?zhí)?9/499,455，題為“制煉控制系統(tǒng)中的診斷專家”(Diagnostic Expert ina Process Control System”)。因此，本文將這兩個專利特意結(jié)合在一起作為參考。同樣，我們知道要在設(shè)備中運行控制優(yōu)化器，如實時優(yōu)化器，來優(yōu)化制煉系統(tǒng)的控制活動。這類優(yōu)化器通常使用設(shè)備的復(fù)雜模型來預(yù)測如何通過改變輸入以一些所希望的優(yōu)化變量(例如，利潤)來優(yōu)化設(shè)備的操作。
另一方面，對主要負(fù)責(zé)保證制煉中實際運行設(shè)備的有效操作和修理和替換有故障設(shè)備的維護人員來說，他們使用諸如維護接口的工具，正如以上所討論的AMS應(yīng)用軟件，同樣還有許多其它的診斷工具，它可在制煉中提供設(shè)備操作狀態(tài)的信息。維護人員也可以安排要求設(shè)備部分關(guān)閉的維護活動。許多最新類型的制煉系統(tǒng)和設(shè)備通常稱之為智能現(xiàn)場設(shè)備，設(shè)備本身可以包括檢測和診斷工具，它可以自控檢測設(shè)備操作的故障和通過標(biāo)準(zhǔn)維護接口向維護人員報告這些故障。例如，AMS軟件向維護人員報告設(shè)備狀態(tài)和診斷信息并提供聯(lián)系，其它工具使得維護人員可以決定設(shè)備發(fā)生了什么問題并且能訪問設(shè)備所提供的設(shè)備信息。一般，維護接口和維護人員的位置都遠(yuǎn)離制煉控制操作者所處的位置，盡管不是經(jīng)常出現(xiàn)這種狀況。例如在一些制煉系統(tǒng)中，制煉控制操作者可以承擔(dān)維護人員的職責(zé)，相反維護人員也可以承擔(dān)制煉操作者的職責(zé)，或者負(fù)責(zé)這些功能的不同人員都可以使用相同的接口。
另外，決策人和用于商務(wù)的應(yīng)用，例如定購零件，采購，原料等，常需作出諸如選擇何種產(chǎn)品生產(chǎn)，如何使設(shè)備中的變量最佳化等戰(zhàn)略決策等，他們通常都位于設(shè)備的辦公室，可以通過制煉控制接口和維護接口進行遙控。同樣，管理者和其他人員可以從遙控位置和通過與制煉系統(tǒng)有關(guān)的其它計算機系統(tǒng)訪問制煉系統(tǒng)內(nèi)的一些信息，以監(jiān)測設(shè)備操作并制定長期的戰(zhàn)略決策。
對于大多數(shù)情況，由于用于設(shè)備內(nèi)不同的功能的應(yīng)用程序大不相同，即，制煉控制操作，維護操作和商業(yè)操作是相互分開的，用于這些不同任務(wù)的不同應(yīng)用程序并沒有集成，因此，這樣就不能共享數(shù)據(jù)或信息。事實上，許多設(shè)備僅包括部分，而不是全部這些不同類型的應(yīng)用程序。另外，就是設(shè)備內(nèi)具有所有的應(yīng)用程序，由于不同的人員使用這些不同的應(yīng)用程序和分析工具，而且這些工具通常都位于設(shè)備里的不同的硬件位置，如果這些信息從設(shè)備的一個功能區(qū)域發(fā)送到另一個區(qū)域，即使這些信息可能是可以用于設(shè)備內(nèi)的其它功能，但其作用也是非常小的。例如，一種工具，例如，旋轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)分析工具，可以由維護人員用于檢測性能不好的電力發(fā)電器和旋轉(zhuǎn)設(shè)備的費用(基于非制煉變量類數(shù)據(jù))。這個工具可以檢測問題和提醒維護人員設(shè)備需要校正，維修和替換。然而，制煉控制操作者(可能是人或軟件專家)并沒有從這個信息中獲益，即使不良的操作設(shè)備可能會出現(xiàn)引起一些影響環(huán)路的問題或由制煉控制操作監(jiān)視的一些其它部件。同樣，商務(wù)人員也沒有意識到這一事件，即使失效設(shè)備對商務(wù)人員來說是非常關(guān)鍵并且回妨礙商務(wù)人員所希望的設(shè)備的優(yōu)化。因為制煉控制專家沒有意識到設(shè)備問題可以在制煉控制系統(tǒng)中最終導(dǎo)致不良的環(huán)路或者單元的性能，以及因為制煉控制操作者或?qū)＜壹僭O(shè)這類設(shè)備運行良好，以至于制煉控制專家會在制煉控制環(huán)路中對它的檢測作出誤診斷，或者試圖應(yīng)用一種工具，如一個調(diào)整環(huán)路，但是實際上它可不可能解決問題。同樣，由于故障設(shè)備，商務(wù)人員只能一種不能獲得所希望的商業(yè)效應(yīng)的方式來制定運行設(shè)備的商務(wù)決策。
在制煉控制環(huán)境中，由于有豐富的數(shù)據(jù)分析和其它檢測和診斷工具，可以有助于制煉操作者和商務(wù)人員的維護人員擁有大量可利用的有關(guān)設(shè)備安全和性能的信息。簡單地說，對制煉操作者來說，可以獲得大量有關(guān)制煉控制環(huán)路和其它程序的當(dāng)前工作狀態(tài)的有用信息。這對維護人員和商務(wù)人員是非常有幫助的。同樣，在執(zhí)行商務(wù)功能制煉中產(chǎn)生或使用信息，這些信息可以有助于維護人員或制煉控制操作者優(yōu)化制煉的操作。然而，在過去，由于這些功能是相互分離的，所以在一個功能區(qū)域中所產(chǎn)生或收集的信息根本沒有被使用，或者沒有在其它功能區(qū)域得到很好的使用，這就導(dǎo)致在制煉系統(tǒng)中資源的整體業(yè)優(yōu)化使用。

發(fā)明內(nèi)容
一個制煉控制系統(tǒng)可以使用資源利用專家來收集來自設(shè)備內(nèi)各種來源或功能區(qū)域附屬于制煉系統(tǒng)資源的數(shù)據(jù)和信息，其中，功能區(qū)域可以包括，例如，制煉控制功能區(qū)域，維護功能區(qū)域和商業(yè)系統(tǒng)功能區(qū)域，制煉控制系統(tǒng)還使用這些信息來檢測和可能產(chǎn)生糾正行為。在一個例子中，一個監(jiān)視系統(tǒng)可以配置成用于檢測或預(yù)測設(shè)備中的氣穴，例如，設(shè)備里的泵。在這個例子中，制煉的變量或操作參數(shù)數(shù)據(jù)，例如，測量的流速和壓力等，都可以與維護數(shù)據(jù)相組合，例如，特征曲線，用于檢測或預(yù)測一個泵或其它設(shè)備的氣穴。簡單地，制煉數(shù)據(jù)和泵制造數(shù)據(jù)都可以和制煉和設(shè)備模型相組合來檢測設(shè)備中可能存在的氣穴信息。


圖1是具有可構(gòu)成接收和協(xié)調(diào)系統(tǒng)的許多功能區(qū)域之間傳輸數(shù)據(jù)功能的資源利用專家的制煉控制系統(tǒng)的方塊圖；圖2是與圖1中的資源利用專家有關(guān)的數(shù)據(jù)和信息流程圖；圖3是用于模擬設(shè)備區(qū)域操作的總體模型的方塊圖；圖4是用于模擬圖3中的區(qū)域模型中一個單元操作的總體模型的方塊圖；圖5是制煉控制環(huán)路中所連接的監(jiān)視系統(tǒng)的方塊圖，監(jiān)視系統(tǒng)能夠檢測出位于控制環(huán)路中的泵中或其附近的氣穴；圖6是說明NPSHa，NPSHr與氣穴之間的關(guān)系的圖；圖7是一組泵的制造特性曲線的例子；圖8是說明具有和不具有高頻噪聲的泵的正常V-A曲線，以及受泵中的氣穴影響，在具有和不具有高頻噪聲的漂移V-A曲線；圖9是具有所設(shè)置的氣穴監(jiān)視程序的泵的剖面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1，一個制煉控制廠10包括許多商業(yè)和其它計算機系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可通過一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)與許多控制和維護系統(tǒng)互相連接。制煉控制系統(tǒng)10包括一個或多個制煉控制系統(tǒng)12和14。制煉控制系統(tǒng)12可以是傳統(tǒng)的制煉控制系統(tǒng)，例如，PROVO或XRS3系統(tǒng)或任何其它DCS，它們包括一個操作接口12A，它與控制器12B和輸入/輸出(I/O)卡12C相耦合的，隨和它又耦合到各種現(xiàn)場設(shè)備，如模擬和高速尋址遙控發(fā)射器(HART)現(xiàn)場設(shè)備15。制煉控制系統(tǒng)14，它可以是分散制煉控制系統(tǒng)，包括一個或多個通過諸如以太網(wǎng)總線的總線耦合到一個或多個分散控制器14B的操作者接口14A?？刂破骺梢允怯蒚exas的Austin的Fisher-Rosemount Systems有限公司銷售的DeltaVTM控制器，或者任何其它所希望類型的控制器。14B是通過I/O器件連接到一個或多個現(xiàn)場設(shè)備16，例如，HART或Fieldbus現(xiàn)場設(shè)備或其它智能或非智能現(xiàn)場設(shè)備，并包括例如，這些使用的PROFIBUS，WORLDFIP，Device-Net，AS-Interface和CAN協(xié)議的現(xiàn)場設(shè)備。眾所周知的，現(xiàn)場設(shè)備16可以向與制煉變量有關(guān)的控制器14B提供模擬或數(shù)字信息以及其它設(shè)備信息。操作接口14A可以存儲和執(zhí)行對制煉控制操作者有利的工具，以用于控制制煉的操作，這些工具可以包括，例如，控制優(yōu)化器，診斷專家，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)協(xié)器等。
另外，維護系統(tǒng)，例如，執(zhí)行AMS應(yīng)用程序或任何其它設(shè)備監(jiān)視和通信應(yīng)用程序的計算機可以連接到制煉控制系統(tǒng)12和14或該系統(tǒng)的各個設(shè)備，以執(zhí)行維護和監(jiān)視活動。例如，一臺維護計算機18可以通過所希望的通信線路或網(wǎng)絡(luò)(包括無線或手持設(shè)備網(wǎng)絡(luò))連接到控制器12B和/或設(shè)備15，以在某些場合下，通過通信在設(shè)備15上進行重新配置或執(zhí)行其它維護活動。簡單地，維護應(yīng)用程序，例如，AMS應(yīng)用程序可以由與分散制煉控制系統(tǒng)14有關(guān)的一個或多個用戶接口14A來安裝和執(zhí)行，以執(zhí)行維護和監(jiān)視功能，包括收集與設(shè)備16操作狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
制煉控制系統(tǒng)10也包括各種旋轉(zhuǎn)設(shè)備20，例如，渦輪機，馬達，泵等，它們通過一些永久或臨時的通信鏈(如總線，無線通信系統(tǒng)或手持設(shè)備，它們和設(shè)備20相連接，用于讀出和遙控)和維護計算機22連接。維護計算機22可以存儲和執(zhí)行眾所周知的監(jiān)視和診斷應(yīng)用程序23，如由Csi系統(tǒng)提供的RBM或其它眾所周知的應(yīng)用程序，用于診斷監(jiān)視和優(yōu)化旋轉(zhuǎn)設(shè)備20操作狀態(tài)。維護人員通常使用應(yīng)用程序23來維護和觀察系統(tǒng)10中的旋轉(zhuǎn)設(shè)備20的性能，以確定旋轉(zhuǎn)設(shè)備20的問題和決定何時和旋轉(zhuǎn)設(shè)備20是否必須要修理或替換。
類似地，一個包含與系統(tǒng)10有關(guān)的電力發(fā)電和配電設(shè)備25的電力發(fā)電和配電系統(tǒng)24是通過諸如總線與其它運行和觀察在系統(tǒng)10中的電力發(fā)電和配電設(shè)備25的計算機26相連接。計算機26可以執(zhí)行眾所周知的，如由Liebert和ASCO和其它公司所提供的電力發(fā)電和診斷應(yīng)用程序27，以用于控制和維護電力發(fā)電和配電設(shè)備25。
過去，各種制煉控制系統(tǒng)12和14和電力發(fā)電和維護系統(tǒng)22和26之間相互沒有聯(lián)系，以一種它們之間可以共享各自系統(tǒng)以用戶方式所產(chǎn)生和收集的數(shù)據(jù)的方式工作。結(jié)果，每個不同的功能，如制煉控制功能，電力發(fā)電功能和旋轉(zhuǎn)設(shè)備功能，都是假設(shè)在設(shè)備中的其它設(shè)備受到或?qū)嶋H工作完好的功能產(chǎn)生影響時執(zhí)行這些功能，當(dāng)然，這種情況幾乎是不可能的。然而，因為功能是非常不同的，并且用于觀察這些功能的設(shè)備和人員也是不同的，存在很少或沒有意義的數(shù)據(jù)可以在系統(tǒng)10的不同功能系統(tǒng)之間共享。
為了克服這個問題，所提供的計算機系統(tǒng)30通信連接到與系統(tǒng)10內(nèi)的各種功能系統(tǒng)有關(guān)的計算機或接口，這些功能系統(tǒng)可包括制煉控制功能12和14，如在計算機18，14A，22和26中執(zhí)行的維護功能和商務(wù)功能。實際上，計算機系統(tǒng)30可全部通過總線32通信連接到傳統(tǒng)的制煉控制系統(tǒng)12和通信連接到與控制系統(tǒng)有關(guān)的維護接口18，連接到分散制煉控制系統(tǒng)14的制煉控制和/或維護接口14A，連接到旋轉(zhuǎn)設(shè)備維護計算機22和電力發(fā)電和配電計算機26?？偩€32可以使用所希望的和合適的局域網(wǎng)(LAN)或?qū)拵ЬW(wǎng)(WAN)協(xié)議，以提供通信。
正如圖1所說明的，計算機30也是通過相同或不同的網(wǎng)絡(luò)總線32連接到商業(yè)系統(tǒng)計算機和維護計劃計算機35和36，它們可以執(zhí)行，如企業(yè)資源計劃(ERP)，材料來源計劃(MRP)，會計，產(chǎn)品和客戶定購系統(tǒng)，維護計劃系統(tǒng)和其它所需的商業(yè)應(yīng)用。例如，部件、能源和原材料定購申請等。計算機30也可以通過如總線32連接廠內(nèi)廣域網(wǎng)LAN 37，整體網(wǎng)(corporate WAN)38和能夠遠(yuǎn)程監(jiān)視和從遠(yuǎn)程位置與系統(tǒng)10通信的計算機系統(tǒng)40。
在一個實例中，在通過總線32上所產(chǎn)生的通信采用了XML協(xié)議。這里，來自每個計算機12A，18，14A，22，26，35，36等的數(shù)據(jù)是打包到一個XML數(shù)據(jù)包中，并且送到可以位于如計算機30中的XML數(shù)據(jù)服務(wù)器。因為XML是一個描述語言，服務(wù)器能夠處理任何類型的數(shù)據(jù)。在服務(wù)器中，如果所需要的數(shù)據(jù)被打包到一個新的XML包中，即，這個數(shù)據(jù)從一個XML方案變換到一個和多個其它可以為每個接收應(yīng)用程序所產(chǎn)生的XML方案。這樣，每個數(shù)據(jù)的創(chuàng)造者能夠使用可以理解和便利的方案打包它的數(shù)據(jù)，以用于設(shè)備和應(yīng)用程序，并且每個接收應(yīng)用程序都可以使用接收應(yīng)用程序所能使用和理解的不同方案來接收數(shù)據(jù)。服務(wù)器可以根據(jù)數(shù)據(jù)的源和目的配置成從一個方案映射到另一個方案。如果需要，服務(wù)器也可以執(zhí)行一定的數(shù)據(jù)處理功能和基于數(shù)據(jù)菜單的其它功能?？梢栽谏鲜鏊懻摰南到y(tǒng)操作之前，在服務(wù)器中建立和存儲該映射和制煉功能的原則。以這種方式，數(shù)據(jù)可以從任何一個應(yīng)用發(fā)送至一個和多個其它應(yīng)用。
一般來說，計算機30存儲和執(zhí)行資源利用專家50，資源利用專家50用于收集由制煉控制系統(tǒng)12和14，維護系統(tǒng)18，22和26以及商務(wù)系統(tǒng)35和36及運行在每個這些系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析工具所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和其它信息。資源利用專家50可以基于如目前由NEXUS提供的OZ的專家系統(tǒng)。重要的是，資源專家50在制煉系統(tǒng)10中像一個數(shù)據(jù)和信息清潔屋那樣操作，并且能夠整理或從一個功能區(qū)域如維護區(qū)域到另一個區(qū)域如處理控制或商務(wù)功能區(qū)域的數(shù)據(jù)和信息。資源利用專家50也可以利用已收集的數(shù)據(jù)生成新的可以分配給一臺或更多在系統(tǒng)10內(nèi)以不同功能相連接的計算機的信息和數(shù)據(jù)。另外，資源利用專家50可以執(zhí)行及監(jiān)視其它應(yīng)用程序，這些程序使用已收集的數(shù)據(jù)去生成在制煉控制系統(tǒng)10中要使用的新的數(shù)據(jù)。
實際上，資源利用專家50可以包含或執(zhí)行與設(shè)備有關(guān)索引的索引產(chǎn)生軟件51，例如，制煉控制器和檢測設(shè)備，電力發(fā)電設(shè)備、旋轉(zhuǎn)設(shè)備、單元、區(qū)域等，或它與在系統(tǒng)10中類似環(huán)路等制煉控制實體有關(guān)。之后，這些檢索可以提供給制煉控制應(yīng)用，以有助于優(yōu)化制煉控制，這些檢索也可以提供給商業(yè)軟件或商業(yè)，給商務(wù)人員提供更完整、可理解的與系統(tǒng)10的操作有關(guān)的信息。為了幫助操作者執(zhí)行控制活動，例如，優(yōu)化控制，資源利用專家50也可以提供維護數(shù)據(jù)(如，設(shè)備狀態(tài)信息)和商業(yè)數(shù)據(jù)(如，和確定定單時間，時間安排等)有關(guān)的數(shù)據(jù)給予如制煉控制系統(tǒng)14相關(guān)的控制專家52?？刂茖＜?2可以放置在如用戶接口14A中，或者任何其它和控制系統(tǒng)14有關(guān)的計算機中，或者如果需要可放置在計算機30中。
在一個實例中，控制專家52可以是如在前面所提到的美國專利申請系列號09/256,585和09/499,445中所描述的控制專家。然而，在決定這些控制專家所執(zhí)行的任務(wù)中，這些控制專家可以附加合并和使用與設(shè)備狀態(tài)或制煉控制系統(tǒng)10中的其它硬件有關(guān)的數(shù)據(jù)。實際上，在過去，軟件控制專家通常僅僅使用可變化的數(shù)據(jù)和一些限制設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)，作出決定或推薦給操作者。采用資源利用專家50所提供的通信，特別是與設(shè)備狀態(tài)有關(guān)的信息，例如，由計算機系統(tǒng)18，14A，22和26和在這些計算機中所執(zhí)行的數(shù)據(jù)分析工具所提供信息，控制專家52能夠接收和合并設(shè)備狀態(tài)的信息，例如，安全，性能，利用和變化的信息，并根據(jù)隨制煉變化信息作出決定。
另外，資源利用專家50可以屬于設(shè)備狀態(tài)的信息和在系統(tǒng)10中控制活動的操作信息提供給商業(yè)系統(tǒng)35和36，例如，工作順序產(chǎn)生應(yīng)用程序，或者程序54自動產(chǎn)生工作順序或可以根據(jù)在系統(tǒng)10中所檢測的問題訂購部件，或者根據(jù)正在執(zhí)行的工作能夠訂購供應(yīng)。簡單地，由資源利用專家50檢測得到的在控制系統(tǒng)中的變化，可以引起商業(yè)系統(tǒng)35或36執(zhí)行日程安排和提供使用的定單的應(yīng)用程序，如程序54。采用相同的方式，用戶定單中的變化可以輸入到商業(yè)系統(tǒng)35或36，而且這個數(shù)據(jù)能夠發(fā)送到資源利用專家50和發(fā)送到控制程序或控制專家52，使控制發(fā)生改變，例如，制造新的訂購產(chǎn)品或?qū)嵤┥虅?wù)系統(tǒng)35和36作出的變化。當(dāng)然，如果需要，每個連接到總線32的計算機系統(tǒng)都可以有一個應(yīng)用程序，它的功能是從計算機中其它應(yīng)用程序中獲得合適的數(shù)據(jù)并且將這個數(shù)據(jù)發(fā)送到如資源利用專家50。
另外，資源利用專家50可以將信息發(fā)送至系統(tǒng)10中的一個或多個優(yōu)化器55。例如，控制優(yōu)化器55能夠放置在計算機14A中，并且可以運行一個或多個控制優(yōu)化器程序55A，55B等。另外或可選擇地，優(yōu)化器程序55可以由計算機30或任何其它計算機存儲和執(zhí)行，因此所需的數(shù)據(jù)由資源利用專家50發(fā)送。如果需要的話，系統(tǒng)10也可以包括用于模擬系統(tǒng)10某些情況的模型56，并且這些模型56能夠由資源利用專家或如控制專家52的專家或其它專家來執(zhí)行該模擬功能，下文將對它目的作更詳細(xì)的描述。然而，一般來說，模型56可以用來決定設(shè)備，區(qū)域，單元，環(huán)路等參數(shù)，檢測失效的傳感器或其它失效的設(shè)備，作為優(yōu)化程序的一部分，產(chǎn)生諸如在系統(tǒng)10中使用的執(zhí)行和利用索引的索引，執(zhí)行功能或檢測條件，也有很多其它的用途。模型56可以是如由位于England的Teeside的MDC技術(shù)公司生產(chǎn)和出售的模型或可以是其它所需類型的模型。當(dāng)然，有很多其它能夠在系統(tǒng)10中提供的應(yīng)用程序和可以使用來自資源利用專家50的數(shù)據(jù)，并且這里所介紹的系統(tǒng)不僅限于本文所提到的應(yīng)用程序。然而，全面地說，資源利用專家50通過可以共享的數(shù)據(jù)，有助于優(yōu)化在系統(tǒng)10中的資源使用，調(diào)整在系統(tǒng)10中的所有功能區(qū)域的資源。
同樣，一般來說，一個或多個用戶接口程序58可以由一個或多個在系統(tǒng)10中的計算機存儲和執(zhí)行。例如，計算機30，用戶接口14A，商業(yè)系統(tǒng)計算機35或其它可以運行用戶接口程序58的計算機。每個用戶接口程序58都可以接收或預(yù)訂來自資源利用專家50的信息和相同和不同批次的數(shù)據(jù)可以發(fā)送到每個用戶接口程序58。任何一個用戶接口程序58對不同用戶可以提供使用不同屏幕的信息類型。例如，一個用戶接口程序50可以提供一個屏幕或一組屏幕來控制操作者或商務(wù)人員，使他們可以設(shè)定限制或選擇可變的優(yōu)化方案用于標(biāo)準(zhǔn)控制程序或控制優(yōu)化器程序。用戶接口程序58可以提供一個控制指導(dǎo)工具，使用戶可以看到在一定調(diào)整方式下由索引產(chǎn)生軟件51產(chǎn)生的索引。這個操作指導(dǎo)工具也可以使操作者或其它人員掌握關(guān)于狀態(tài)，控制環(huán)路，單元等信息，并且很容易的看到與這些實體的問題有關(guān)的信息，例如，由在制煉系統(tǒng)10的其它軟件所檢測到的信息。用戶接口程序58也可以執(zhí)行監(jiān)視屏幕，這些監(jiān)視屏幕使用由工具23和27，維護程序如AMS應(yīng)用程序和其它維護程序，或由與資源利用專家50相結(jié)合的模型所產(chǎn)生和提供的性能監(jiān)測數(shù)據(jù)。當(dāng)然，用戶接口程序58可以提供用戶訪問，使用戶可以改變在系統(tǒng)10中的任何或所有的功能區(qū)域的權(quán)限或其它變量。
現(xiàn)在參考圖2，一個數(shù)據(jù)流程圖說明了在資源利用專家50和在制煉系統(tǒng)10中的其它計算機工具或應(yīng)用程序之間所提供部分的數(shù)據(jù)流。實際上，資源利用專家50可以接收來自許多數(shù)據(jù)收集器或數(shù)據(jù)資源的信息，這些資源可包括多路復(fù)用器，發(fā)射器，傳感器，手持設(shè)備，控制系統(tǒng)，無線電頻率(RF)接收器，在線控制器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，日志記事本，控制模型或其它在制煉控制系統(tǒng)10中的控制應(yīng)用程序，接口如用戶接口和I/O接口，還有數(shù)據(jù)服務(wù)器如總線(即Fieldbus，HART和以太網(wǎng)總線)，閥門，接收器，傳感器，服務(wù)器和收集器和其它設(shè)備資源如制煉測試，旋轉(zhuǎn)設(shè)備，有關(guān)電的設(shè)備，電力發(fā)電設(shè)備等。這個數(shù)據(jù)可以根據(jù)數(shù)據(jù)如何產(chǎn)生或者被其它功能系統(tǒng)使用情況采用所需的形式。另外，這個數(shù)據(jù)可以發(fā)送至使用所希望或合適數(shù)據(jù)通信協(xié)議和如上面提到的XML通信硬件的資源利用專家50。然而，一般來說，系統(tǒng)10可以配置成，使資源利用專家50從一個或多個數(shù)據(jù)源自動接收特殊類型的數(shù)據(jù)，并且使資源利用專家50能夠根據(jù)數(shù)據(jù)作出預(yù)測決策。
同樣，資源利用專家50接收來自(和可以實際執(zhí)行)數(shù)據(jù)分析工具的信息，這些工具可以包括當(dāng)前所提供的典型的維護數(shù)據(jù)分析工具，與設(shè)備相關(guān)的性能跟蹤工具，同樣，還有上面提到的美國申請專利系列號09/256,585和09/400,455中所介紹的用于制煉控制系統(tǒng)的性能跟蹤工具。數(shù)據(jù)分析工具也可以包括如一個檢測一定類型根部目標(biāo)問題的根部目標(biāo)應(yīng)用程序，甚至檢測如在美國專利6,017,143和在這里特別的結(jié)合作為參考的公開的美國申請專利(系列號09/303,869，1999年5月3日提交)中所描述調(diào)整環(huán)路診斷，如在這里特別結(jié)合作為參考的美國申請專利(系列號09/257,896，1999年2月25日提交)中提到的促進線路堵塞檢測程序，其它堵塞線路檢測應(yīng)用程序，設(shè)備狀態(tài)應(yīng)用程序，設(shè)備配置應(yīng)用程序和維護應(yīng)用程序，設(shè)備存儲，日志記事本和信息顯示工具，例如AMS，瀏覽應(yīng)用程序和決算跟蹤應(yīng)用程序。另外，專家50能夠接收來自制煉控制數(shù)據(jù)分析工具的數(shù)據(jù)和任何信息，分析工具包括先進的控制專家52，如在這里特別的結(jié)合作為參考的美國申請專利系列號09/593,327(2000年6月14日提交)和09/412,078(1999年10月4日提交)所提到的預(yù)測模擬控制制煉程序，調(diào)協(xié)程序，失真邏輯控制程序和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制程序，同樣來自在美國專利號5,680,409中所描述的制煉控制系統(tǒng)10中的虛擬傳感器。另外，資源利用專家50可以接收來自與旋轉(zhuǎn)設(shè)備有關(guān)的數(shù)據(jù)分析工具的信息，旋轉(zhuǎn)設(shè)備如在線振動，RF無線傳感器和手持?jǐn)?shù)據(jù)接收單元，與旋轉(zhuǎn)設(shè)備有關(guān)的油氣分析，溫度記錄，超聲系統(tǒng)和激光對準(zhǔn)和平衡系統(tǒng)，它們都與檢測問題或在制煉控制系統(tǒng)10中的旋轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)有關(guān)。這些工具的技術(shù)目前都是已知的，因此在這里不作進一步描述。另外，資源利用專家50可以接收與電源管理，電源設(shè)備和供應(yīng)，如圖1中的應(yīng)用程序23和27有關(guān)的數(shù)據(jù)，它可以包括任何所需的電源管理和電源設(shè)備檢測和分析工具。
在一個實例中，資源利用專家50執(zhí)行或觀察在系統(tǒng)10中的部分或所有設(shè)備的數(shù)據(jù)軟件模型56，如計算機30或其它在處理系統(tǒng)10中所需的計算機。為了進行計算，資源利用專家50可以使用由這些模型所開發(fā)的或與模型有關(guān)的數(shù)據(jù)。一些這種數(shù)據(jù)(或模型本身)可以用于在系統(tǒng)10中所提供虛擬傳感器。同樣，一些這種數(shù)據(jù)或模型本身，可以在系統(tǒng)10中用于執(zhí)行預(yù)測控制或?qū)崟r優(yōu)化控制。
資源利用專家50在它所產(chǎn)生或經(jīng)過的一定周期時間里接收數(shù)據(jù)，如在處理系統(tǒng)10中的總線32或其它任何通信網(wǎng)絡(luò)。其后，根據(jù)需要周期性地，資源利用專家50重新分配數(shù)據(jù)到其它應(yīng)用程序或使用這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生或提供對制煉系統(tǒng)10控制或操作不同方面有用的信息給在系統(tǒng)10中其它功能系統(tǒng)。資源利用專家50也可以提供和接收來自程序62的數(shù)據(jù)，程序62可以位于制煉控制器或與這些控制器，優(yōu)化器55，總線應(yīng)用程序63，維護應(yīng)用程序66等連接的接口中。
另外，在過去，簡單地假設(shè)設(shè)備控制為正常工作或不能正常工作的控制專家65(它可以包括一個預(yù)測制煉控制器)，能夠接收來自反映控制設(shè)備正常或狀態(tài)的資源利用專家的信息，如利用率，可變性，正?；蛐阅苄畔⒒蚺c在試圖控制一個制煉時能夠被考慮的設(shè)備，環(huán)路有關(guān)的操作狀態(tài)信息。預(yù)測控制器65，同樣也可以是優(yōu)化器55可以向用戶接口程序58提供的信息和數(shù)據(jù)。為了根據(jù)控制系統(tǒng)中的預(yù)測進行優(yōu)化控制，預(yù)測控制器65或優(yōu)化器55可以使用附屬于在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的當(dāng)前實際狀態(tài)的狀態(tài)信息，同樣要考慮，由資源利用專家50提供，由如商業(yè)應(yīng)用軟件63定義的商業(yè)處理軟件認(rèn)可的目標(biāo)和將來的需要。
另外，資源利用專家50可以提供和接收來自企業(yè)資源計劃工具如通常使用在商業(yè)處理或商業(yè)計算機35和36數(shù)據(jù)。這些應(yīng)用程序可以包括控制產(chǎn)品計劃的產(chǎn)品工具，原材料計劃，自動產(chǎn)生工件次序的工作次序產(chǎn)生工具54，工作次序，或用于商業(yè)應(yīng)用等的供應(yīng)定單。當(dāng)然，部件定單，工作定單和供應(yīng)定單產(chǎn)生可以根據(jù)資源利用專家50信息自動完成，它減少了確定準(zhǔn)備所需資源的時間和接收所需部件的時間，針對維護中的問題作出正確的行為。
資源利用專家50也可以向維護系統(tǒng)應(yīng)用程序66提供信息，它不僅即使提醒維護人員，而且得到正確的測量，如訂購解決問題的部件等。另外地，采用對資源利用專家50有用，但是以前對任何信號都沒用的信息類型產(chǎn)生新模型68。當(dāng)然，從圖2中可以理解，資源利用專家50不僅接收來自數(shù)據(jù)模型和分析工具的信息或數(shù)據(jù)，而且接收來自企業(yè)源工具，維護工具和制煉控制工具的信息。
另外，一個或多個協(xié)調(diào)的用戶接口程序58可以與資源利用專家和其它在系統(tǒng)10中的應(yīng)用程序建立通信，對操作者，維護人員，商務(wù)人員等提供幫助和可視化操作。操作者和其它用戶可以使用調(diào)整的用戶接口程序58執(zhí)行預(yù)測的控制來改變系統(tǒng)10中的設(shè)置，觀察幫助系統(tǒng)10，觀察警報或警告，或執(zhí)行與由資源利用專家50提供的信息有關(guān)的其它活動。
正如上面所提到的，資源利用專家50能夠執(zhí)行或觀察模擬實際設(shè)備的操作或在設(shè)備里如設(shè)備，單元，環(huán)路，區(qū)域等資源的一個或多個數(shù)學(xué)軟件模型56。這些模型可以是硬件模型或制煉控制模型。在一個實例中，為了產(chǎn)生這些模型，模擬專家將設(shè)備劃分為元件硬件和/或制煉控制部件，并且對不同元部件在任何所需的提取水平內(nèi)提供了一個模型。例如，對設(shè)備的不同區(qū)域，設(shè)備的模型在軟件中執(zhí)行并且建立可以包括一套相對分級，互相聯(lián)系的模型。簡單的說，對設(shè)備里具有單元輸入和輸出間相互聯(lián)系的不同單元，任何設(shè)備區(qū)域的模型可以建立獨自的模型。同樣，單元可以建立設(shè)備模型的相互聯(lián)系，等等。當(dāng)然，區(qū)域模型可以將設(shè)備模型與單元模型，環(huán)路模型等相聯(lián)系。在這個分級模型示例中，對低水平實體的輸入和輸出模型如設(shè)備，對高水平實體可以連接到產(chǎn)品模型，如單元，可以連接到仍舊產(chǎn)生高水平模型如區(qū)域模型等輸入和輸出。不同模型的方式將根據(jù)被模擬的設(shè)備合并或者相互連接。而信號，用于整個設(shè)備使用的完整的數(shù)學(xué)模型，可以相信它可以提供不同和可執(zhí)行的元件模型用于設(shè)備中不同部分或?qū)嶓w，如區(qū)域，單元，環(huán)路，設(shè)備等，并且互相連接這些不同模型形成大的模型對許多情況是非常有用的。此外，正如所希望的，使用能夠獨立運行一個又一個元件模型，也可以結(jié)合其它元件模型作為大的模型的一部分使用。
盡管高精度數(shù)學(xué)或理論模型(如三階或四階模型)可以用于整個設(shè)備或所有的元件模型時，但單獨的模型不必要達到可能和能夠達到的數(shù)學(xué)精度，如一階或二階或其它類型的模型。這些較簡單的模型通常能夠在軟件中運行的更快，并且由于模擬的輸入和輸出能夠與這里所描述方式中的設(shè)備的輸入和輸出實際測量值相匹配，使運行更精確。換句話說，單獨的模型可以是調(diào)諧或合并到精確的設(shè)備模型或設(shè)備中的基于來自設(shè)備實際反饋的資源。
現(xiàn)在結(jié)合圖3和圖4介紹分級軟件模型的一般使用。圖3說明了用于精確設(shè)備內(nèi)若干個區(qū)域80，81和82的模型。正如圖3中所說明的，區(qū)域模型82包含了向預(yù)處理器模型88提供一個原材料如天然油的原材料源84的元件模型。預(yù)處理器88提供了一些精煉制煉給原材料并提供一個輸出，典型的是，將天然油送到蒸餾塔90作進一步地精煉。蒸餾塔90通常生成的是一個所需要的產(chǎn)品C2H4，和一般來說是無用的產(chǎn)品C2H6。C2H6反饋到C2裂化室92，C2裂化室92將輸出提供給預(yù)處理器88，作進一步的處理。通過C2裂化室92的蒸餾塔90的反饋是一個再循環(huán)制煉。這樣，區(qū)域82的模型可以包括用于原材料源84的分離模型，預(yù)處理器88，蒸餾塔90和在圖3中指明的具有輸入，輸出連接的裂化室92。這樣，每個元件模型按照圖3中說明的方式與其它元件模型的輸入和輸出相約束，以形成用于區(qū)域82的模型。當(dāng)然，用于其它區(qū)域80和81的模型可以含有相互連接的輸入和輸出的其它元件模型。
現(xiàn)在參考圖4，更詳細(xì)地說明用于蒸餾塔90的元件模型，該模型包括了一個具有頂端100T和低端100B的蒸餾柱。向蒸餾柱100的輸入103是一種可以與在圖3中所示的預(yù)處理器88的模型輸出相約束的壓力和溫度指示。然而，這個輸入可以由一個操作者設(shè)置或根據(jù)在系統(tǒng)10中的實際測量的輸入或變化進行設(shè)置。一般來說，蒸餾柱100包含很多放置在那里的板，并且在蒸餾塔期間，流體在板之間流動。C2H4從柱100的頂端100T產(chǎn)生出來，并且逆流桶將這種材料中的一部分反饋到柱100的頂端100T。C2H6通常由柱100的低端產(chǎn)生，并且為了有助于蒸餾塔，再加熱器104將聚丙烯抽到柱100的低端100B。當(dāng)然，如果需要，蒸餾塔90的模型可以設(shè)計成元件模型，用于為了形成用于蒸餾塔90的元件模型，具有按圖4中所示輸入輸出連接的蒸餾柱100，逆流桶102和再加熱器104等。
正如上面所指出的，用于蒸餾塔90的元件模型可以作為區(qū)域82模型的一部分執(zhí)行或與其它模型分開和獨立執(zhí)行。實際上，蒸餾柱100的輸入和/或C2H4和C2H6的輸出實際上是被測量并且這些測量值可以按照下面要介紹的許多方法在蒸餾塔90的模型中使用。在一個實例中，為了促使蒸餾塔90能夠更精確地和在工程10中的蒸餾柱的實際操作相匹配，蒸餾塔90模型的輸入和輸出可以被測量并用于決定其它與蒸餾塔90(如蒸餾柱效率等)相關(guān)的事實和參數(shù)。然后蒸餾塔90可以計算參數(shù)，作為大的模型的一部分，如區(qū)域或設(shè)備模擬?？蛇x擇或附加地，具有計算參數(shù)的蒸餾塔90可以用于決定虛擬傳感器的測量或是否在系統(tǒng)10中的實際傳感器的測量值是誤差的。具有確定參數(shù)的蒸餾塔90也可以用于執(zhí)行控制或資源利用優(yōu)化計劃等。另外地，元件模型可以用于檢測和隔離在系統(tǒng)10中所發(fā)展的問題或?qū)ο到y(tǒng)10的何種變化可以影響系統(tǒng)10優(yōu)化參數(shù)的選擇。
如果需要，任何實際的模型或元件模型可以執(zhí)行決定與模型有關(guān)的參數(shù)值。諸如效率參數(shù)的部分或所有這些參數(shù)可以向工程師提示一些出現(xiàn)在模型內(nèi)容中，但是通常在系統(tǒng)10中不能測量的事情。實際上，元件模型的數(shù)學(xué)描述可以由等式Y(jié)＝F(X，P)來表示，這里模型的輸出Y是輸入X和一組模型參數(shù)P的函數(shù)。在圖4所示的蒸餾塔90的蒸餾柱模型示例中，專家系統(tǒng)可以周期性地(即每小時，每十分鐘，每分鐘等)從實際系統(tǒng)中收集表示附屬模型實體的實際輸入X和輸出Y的數(shù)據(jù)。常常，隨后的歸一分析，如最大的可能性，最小平方或其它歸一分析，都可以使用模型和多組測量的輸入和輸出值執(zhí)行，以決定基于多組測量數(shù)據(jù)的未知模型參數(shù)P。采用這種方式，用模擬的實體模型來協(xié)調(diào)，用于任何實際模型的模型參數(shù)P可以使用實際或測量的輸入和輸出來決定。當(dāng)然，這個制煉可能在系統(tǒng)10中所有使用的元件模型中執(zhí)行，更好的是，資源利用專家50收集與適當(dāng)?shù)妮斎?、輸出有關(guān)的數(shù)據(jù)，用于制煉控制網(wǎng)絡(luò)整個時間周期的模型，并存儲由模型56使用的數(shù)據(jù)。接著，在所需的時間，如每分鐘、每小時、每天等，這些資源利用專家50可以利用最新收集的數(shù)據(jù)去執(zhí)行歸一分析，確定最合適的使用所收集數(shù)據(jù)的模型參數(shù)。這些在歸一分析中運用的測量的輸入、輸出數(shù)據(jù)組可以與那些在模型中的前一次歸一分析使用的數(shù)據(jù)分開或重疊。這樣，例如，一個特殊模型中的歸一分析可以每小時都運行，但可以使用在最后兩小時內(nèi)每分鐘所收集的輸入、輸出的數(shù)據(jù)。結(jié)果，一半使用在任何特殊失效分析的數(shù)據(jù)可以與前面失效分析中使用的相同的數(shù)據(jù)重疊。這種在歸一分析中的數(shù)據(jù)重疊可以在模型參數(shù)運算中提供更好持久性、一致性。
同樣，歸一分析可以用于決定在制煉10中傳感器所進行的測量是否有漂移或是否有其它的與之相關(guān)的誤差。這里，例如，資源利用專家50收集和存儲了屬于被模型化實體所測量的輸入和輸出的相同數(shù)據(jù)和潛在的不同數(shù)據(jù)。在這種情況下，模型通?？梢杂脭?shù)學(xué)表達式Y(jié)+dY＝F(X+dX，P)來表示，這里dY是與測量輸出Y有關(guān)的誤差，dX是與測量輸入X有關(guān)的誤差。當(dāng)然，這些誤差可以是任何類型的誤差，如偏壓，漂移，或非線性誤差，也可以鑒別輸入X，并且輸出誤差Y可以有不同類型的誤差，根據(jù)實際測量值，這些可能的誤差存在不同的數(shù)學(xué)關(guān)系。在任何場合，歸一分析性可以使用測量輸入和輸出的模型進行，以決定最適合的未知誤差dY和dX值。這里，模型參數(shù)P可以根據(jù)使用模型中先前歸一分析計算的參數(shù)P得出，或可以作進一步得未知處理，并且可以與這些歸一分析相結(jié)合作出決定。當(dāng)然，隨著歸一分析中的未知數(shù)增加，所需的數(shù)據(jù)量增加并且增加了運行歸一分析的時間。另外，如果需要，決定模型參數(shù)和決定傳感器誤差的歸一分析可以獨立運行，并且可以根據(jù)需要以不同的周期速率運行。在如覆蓋可測量傳感器可能出現(xiàn)的誤差的時間限制是非常不同的時候，可能比時間限制大或小，這種不同的周期是有利的，覆蓋模型參數(shù)中變化的時間限制也可能發(fā)生。
在任何場合，使用這些元件模型，資源利用專家50可以通過繪制確定的模型參數(shù)(和/或模型輸入和輸出)與時間的關(guān)系圖來執(zhí)行資源性能監(jiān)測。另外，資源利用專家50可以將所確定的傳感器誤差dY和dX和閾值進行比較，檢測出潛在的失效傳感器。如果一個或多個傳感器裝置存在著一個較高或其它與此不可接受的誤差，資源利用專家50可以提醒維護人員和/或失效傳感器的制煉控制操作者注意。
從這些討論中，我們可以理解，元件模型在不同時間對不同目的進行獨立運行，在很多情況下，可以周期性的運行完成以上所描述的性能監(jiān)視活動。當(dāng)然，資源利用專家50可以對合適的目的進行合適的控制并且使用這些模型的結(jié)果用于資源性能監(jiān)視和優(yōu)化。可以理解，一些模型可以被資源利用專家50運行，用于不同的目的和計算不同的參數(shù)或與模型有關(guān)的變量。
正如上面所提到的，為了監(jiān)視設(shè)備，單元，環(huán)路，區(qū)域或制煉中其它實體或設(shè)備，與任何特殊的模型有關(guān)的參數(shù)，輸入，輸出或其它變量可以被存儲和跟蹤。為了提供一個多維的圖或測量實體的性能，如果需要，可以同時監(jiān)視兩個或更多的這些變量。正如這個性能模擬的一部分，在這個多維圖中的參數(shù)所處位置或其它變量可以與閾值進行比較，觀察被監(jiān)視的調(diào)整參數(shù)所定義實體是否在所希望或可以接受的范圍內(nèi)，而不是在范圍外。采用這種方式，實體的性能可以由與一個和多個參數(shù)或其它與實體有關(guān)的變量決定。
可以被理解的是，資源利用專家50可以基于模型參數(shù)，使用根據(jù)以上所描述的監(jiān)視技術(shù)監(jiān)視一個或多個實體或其它模型變量，并且向在制煉控制系統(tǒng)10中其它所需的人員、功能或應(yīng)用程序，如制煉控制專家系統(tǒng)，維護人員，商業(yè)應(yīng)用程序，用戶接口程序58等，報告操作狀態(tài)或這些實體的性能測量，當(dāng)然，同樣可以理解，對每一個實體，資源利用專家可以根據(jù)一個，兩個，三個或其它所希望的參數(shù)數(shù)量或變量在所需實體中執(zhí)行監(jiān)測性能或條件。通常由制煉專家組和根據(jù)監(jiān)視的實體決定在性能監(jiān)測中被使用的變量或參數(shù)的特性和數(shù)量。
在一個特例中，資源利用專家50作為一個監(jiān)視程序執(zhí)行，可以使用來自不同來源的數(shù)據(jù)，檢測或預(yù)測在制煉系統(tǒng)中和泵有關(guān)的氣穴的出現(xiàn)。一般來說，氣穴可以定義成流體(有些地方是在流動的)的局部絕對靜壓力下降到低于流體的蒸汽壓從而導(dǎo)致流體暫時形成氣泡的現(xiàn)象。隨著在流動時氣泡被遷移到流體下面，它們到達壓力再次增加到高于蒸汽壓的地方。在這個位置上，氣泡爆裂并突然產(chǎn)生可能損壞鄰近流體通道壁，葉輪等的非常高的脈沖。氣穴的產(chǎn)生即第一個氣泡出現(xiàn)，主要決定于流體的蒸汽壓。
在泵中，如葉輪型泵，傳統(tǒng)的氣穴發(fā)生在當(dāng)運動流體的絕對壓力減少到等于或低于流體蒸汽壓，如在，葉輪泵的風(fēng)眼。隨著流體進入葉輪，由于流體的變化和摩擦損耗造成葉輪風(fēng)眼壓力較低，這種壓力下降的結(jié)果導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生。氣泡沿葉輪的葉片被葉輪俘獲和甩出。此后，沿著葉輪片的有些地方，由于流體壓力超過蒸汽壓，造成氣泡破裂。這些蒸汽包的破裂可以是非?？?，以至產(chǎn)生隆隆/開裂躁聲。事實上，實際發(fā)出的聲音就象石頭從泵里穿過。
氣穴在離心泵里有一些效應(yīng)，第一，如上面所提到的，破裂的氣泡產(chǎn)生一個明顯的躁聲，它已經(jīng)描述象一個咆哮聲，或者一個泵取沙子的聲音。目前，在制煉系統(tǒng)中，操作者檢測氣穴的產(chǎn)生是通過在設(shè)備里巡視和監(jiān)聽這種有特征的聲音來判斷。另外，由氣泡破裂引起的水壓碰撞是足夠強大，使金屬葉輪表面或泵壁瞬間產(chǎn)生疲勞，這樣減少了泵地長期壽命和效率。甚至更嚴(yán)重氣穴效應(yīng)使泵產(chǎn)生嚴(yán)重震動造成機械損壞。同樣，取決于氣穴的嚴(yán)重程度，泵的性能下降到低于它所期望的性能，正如所不愿看到的，產(chǎn)生一個低于所期望的頭(壓力)和/或流量。
存在包括不同類型包括吸入氣穴，流出氣穴，反復(fù)循環(huán)氣穴的耦合。吸入氣穴是當(dāng)可利用的泵的正凈吸入壓頭小于泵的制造廠商所要求指標(biāo)時產(chǎn)生的。吸入氣穴的征兆包括泵的聲音，好象正在抽吸巖石，一種在吸入線上的高真空反應(yīng)，較低流出壓力和/或在泵的流出面上有一個高的流速。吸入氣穴可以有吸入管道堵塞引起，吸入線太長或直徑太小，吸入高度太高或在吸入線上的閥門只有部分打開。
在當(dāng)泵運行在接近停止時，如果泵流出頭或壓力太高產(chǎn)生流出氣穴。流出氣穴的征兆包括泵的聲音如吸抽巖石，高的流出讀出壓力和/或泵的流出面的流量較低。一些常見的流出氣穴包括流出管道堵塞，流出管道太長或直徑太小，流出靜壓頭太高或流出線上的閥門(即，泵的下游)僅僅部分開啟。
循環(huán)氣穴(也稱之為旋轉(zhuǎn)氣流分離和分離)，這也是可以理解的，并可能是氣穴的最常見的類型，這常在線中產(chǎn)生充滿蒸汽的包時發(fā)生的。
正如以上所提到的，在制煉系統(tǒng)里檢測氣穴的產(chǎn)生是通過操作者人工在設(shè)備巡視和監(jiān)聽這種有特征的聲音來判斷。然而，這種檢測方法是麻煩，消耗時間太長和效率低。為了克服這個問題，氣穴監(jiān)視系統(tǒng)可以結(jié)合與設(shè)備有關(guān)地各種測量數(shù)據(jù)自動檢測，估計或預(yù)測存在(或不存在)的氣穴。這樣的氣穴監(jiān)視系統(tǒng)在這里參考在圖5中說明的制煉控制環(huán)路200的例子進行介紹。制煉控制環(huán)路200包括一個桶202，它通過泵204將流體送到另一個桶206。在這個例子中，與桶202有關(guān)的輸出閥是位于泵204的上游并且桶206的輸入閥是位于泵204的下游。壓力傳感器(發(fā)射器)212和流量傳感器(發(fā)射器)214也是位于泵204的上游，用于測量泵204的吸入壓力和流入泵204的流體流速。同樣，壓力傳感器216和流量傳感器218是位于泵204的下游，用于測量流出壓力和泵204的流量。
當(dāng)輸出閥208和輸入閥210開啟時，泵204吸抽桶202中的流體，通過閥210到第二個桶206，例如，它可以是一個混合桶。如果需要，輸出閥220可以用于排空桶206，并且壓力或流量傳感器221和水位傳感器222可以用于分別測量來自桶206的流量和在桶206的水位?？刂破?23可以接收水位傳感器222的輸出并控制制煉環(huán)路來開啟或關(guān)閉閥220。另外地，控制器224獲得來自閥210和流量傳感器218的反饋，執(zhí)行與開啟閥210有關(guān)的制煉控制功能，也可以執(zhí)行其它功能。
含有處理器226和存儲器227的氣穴監(jiān)視系統(tǒng)或計算機225配置后可以接收一個或多個有關(guān)流體的參數(shù)，如從傳感器/發(fā)射器212，214，216和218上所測得的吸入壓力或流速和流出壓力或流速的參數(shù)。監(jiān)視系統(tǒng)225可以是維護系統(tǒng)，例如，由Rosemount公司出售的AMS系統(tǒng)，也可以是控制系統(tǒng)、集中或分散的監(jiān)視計算機，或其它所需的計算機。在一個實例中，監(jiān)視系統(tǒng)225可以上面所講的資源利用專家相連接或相分開。在任何情況下，監(jiān)視系統(tǒng)225存儲在存儲器227中的收集或通信程序228，并且適合在處理器226中執(zhí)行來自數(shù)據(jù)源如傳感器212，214，216，218的各種操作數(shù)據(jù)。同樣也是存儲在存儲器227中并在處理器226中執(zhí)行的監(jiān)視程序229是用于收集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以決定在泵204中是否可能發(fā)生氣穴，也就是檢測和預(yù)測在泵中的氣穴發(fā)生。這樣，通常了解了環(huán)路200時，作為收集屬于環(huán)路中各種元件或設(shè)備中的數(shù)據(jù)步驟，可以使用監(jiān)視系統(tǒng)225來檢測和預(yù)測在制煉控制環(huán)路200中的氣穴發(fā)生。
在更詳細(xì)描述檢測和預(yù)測泵的氣穴的特殊方式之前，存在兩個影響或關(guān)于如位于流體管線上的泵中的氣穴有關(guān)的重要因素。在對泵進行分析判斷是否可能由氣穴，由兩個必須要考慮的NPSH(凈的正吸入壓力差)方面的問題。第一，NPSHa(可利用的凈正吸入壓力差)是在泵吸入口超過流體的蒸汽壓的吸入壓力差。NPSHa是吸入系統(tǒng)的函數(shù)，并且和系統(tǒng)中泵的類型無關(guān)。
HPSHa＝P+H-Hf-Hvp式中P＝絕對壓力H＝從流體表面到泵的葉輪的靜態(tài)距離Hf＝摩擦損耗Hvp＝蒸汽壓NPSHr(所需的凈正吸入壓力差)指為了防止氣穴，在葉輪中心線上所需的超過流體蒸汽壓的吸入壓力差。HPSHr是很關(guān)鍵的泵輸入口設(shè)計因素，并且和吸入管道系統(tǒng)無關(guān)。NPSHr是制造商根據(jù)特殊的測試建立的，并且NPSHr的值作為泵的能力參數(shù)由制造商在泵的曲線上表示。為了使泵在工作時不產(chǎn)生氣穴，NPSHa必須大于NPSHr。圖6說明了NPSHa和NPSHr之間的相互影響，圖中繪制出了NPSHa和NPSHr與流速的關(guān)系曲線。圖6的曲線表明在NPSHa小于NPSHr時，開始出現(xiàn)氣穴或崩潰。由于流體的流速改變了流體的壓力，PSHa和NPSHr都取決于流速。
制造商開發(fā)了一種新型的泵，它在控制的條件下進行測試，并且測試結(jié)果被繪成一個或多個曲線，置于通常所知的性能圖表上。一般來說，泵的制造商用水作為吸抽的流體用一個或多個抑制測試來確定一種葉輪圖案的NPSHr。這些抑制測試的結(jié)果一個或多個在不同流速(用水)下所定義NPSHr的曲線。這些測試通常僅僅在第一個葉輪圖案鑄造時采用，不是對每個泵。這樣，這些參數(shù)不可能影響每個泵的葉輪，如，制造差別或缺陷，并且相對于其它流體，水的精度最高。另外，傳統(tǒng)泵曲線上的NPSHr是根據(jù)由氣穴引起百分之三的損耗繪制的，這里指的氣穴是在很多年前由水壓學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)建立的。容許這個大的壓力差損耗意味著在性能損耗沒有引起注意之前，在某些較高的流動條件下氣穴已經(jīng)產(chǎn)生。
圖7表示了一個典型的性能圖表或一組泵的制造曲線。這里，標(biāo)有QH的曲線表示具有流速的壓力差如何逐漸變化。標(biāo)有Hp的曲線代表了不同流量下的動力消耗，并且標(biāo)有EFF的曲線表示了在一定的流量下由泵產(chǎn)生的加到流體中的動力和消耗的動力的實際值。這個性能圖表也表明了為了避免氣穴在泵的吸入口所需的最小壓頭，它也表示為NPSHr。通過觀察這些曲線的關(guān)系，可以證明，泵中的氣穴減少泵的效率和壓頭的發(fā)展。
一般來說，對氣穴的反應(yīng)通?？梢栽谌~輪的風(fēng)眼檢查NPSHa，然后將這個壓力與葉輪設(shè)計時所決定實際流速的NPSHr進行比較。NPSHa和NPSHr的比值必須足夠大(至少大于1)以防止形成氣穴泡。
圖5系統(tǒng)中提出了一種檢測或預(yù)測泵中氣穴產(chǎn)生或控制使用泵的環(huán)路的方法，并且在監(jiān)視系統(tǒng)225中存儲一個或多個泵204的特征曲線，而且使用這些在制煉中測量的曲線，如流速和吸入壓力，決定是否產(chǎn)生氣穴。在圖5的系統(tǒng)中說明了存儲在監(jiān)視系統(tǒng)225中的存儲器227的特征曲線。在這種情況下，收集程序228收集和存儲一個或多個操作參數(shù)，如由傳感器212，214，216或218測量的泵204的流速和壓力。監(jiān)視程序229使用由流量傳感器212或218測得的吸入流速(或流出流速)，從存儲的特性曲線230和根據(jù)特殊流體或被使用的泵改進的曲線確定NPSHr。此后，監(jiān)視程序229根據(jù)壓力傳感器214或216測得的吸入壓力或流出壓力估算出NOSHa，然后計算出NPSHa與NPSHr的比值。接著，如果需要，監(jiān)視程序229能夠?qū)⑦@個比值與預(yù)定的閾值，如1進行比較。如果這個比值接近和小于1，氣穴可能在泵內(nèi)產(chǎn)生。然而，如果比值是大于1，氣穴不可能產(chǎn)生。當(dāng)然，在1左右的比值意味著可能或不可能產(chǎn)生氣穴(取決于泵與特性曲線吻合的情況和NPSHr估計或測量的準(zhǔn)確性如何等)，但是泵操作在氣穴形成的臨界。當(dāng)然，監(jiān)視程序可以以任何其它所需的方式比較NPSHa和NPSHr，以檢查NPSHa是否大于NPSHr。
如果檢測到了氣穴，監(jiān)視程序229可以相操作者和維護人員通告這個問題。監(jiān)視程序229可以提出糾正的建議或者根據(jù)檢測到的氣穴性質(zhì)和類型找出產(chǎn)生氣穴的潛在原因。當(dāng)然，氣穴的類型可以根據(jù)由傳感器212，214，216和218以及其它傳感器在泵的上游和下游測得的壓力和流量來決定。
在其它例子中，例如，在吸入和流出壓力不能直接測量或這些測量值和NPSHa沒有直接關(guān)系地方，監(jiān)視系統(tǒng)225可以使用一個和多個存儲在存儲器227中的泵204的模型232來檢測存在的氣穴和預(yù)測氣穴的產(chǎn)生。這里，監(jiān)視程序229使用模型232，根據(jù)合適的操作參數(shù)來模擬控制環(huán)路200以及特殊情況中的泵204。當(dāng)然，可以使用泵204的常規(guī)模型并且這個常規(guī)模型能夠根據(jù)從具體泵204，控制環(huán)路和來自泵制造商提供的性能曲線這樣實際測量的數(shù)據(jù)進行更新和校正，建立一個更好和更精確的泵204模型。模型232用于估計和模擬可能與氣穴有關(guān)的，如，泵的實際壓力和流量的，泵204這樣的操作參數(shù)。如上面所描述，這樣的模型通常可以執(zhí)行和更新。在這種情況下，NPSHa和/或流速可以用制煉模型估計，并且這些古跡之可以和特性曲線一起使用，用于確定是否在泵204中出現(xiàn)氣穴。
與此類似，為了進一步預(yù)測泵的氣穴，可以根據(jù)希望的和預(yù)測的制煉條件執(zhí)行制煉控制環(huán)路200和泵204的模型232，用于估計泵204或控制環(huán)路200將產(chǎn)生的行為，決定未來在接近泵204的同一點上的壓力和流速。為了決定泵204是否在所期望未來的條件下被排空或者決定泵204何時將開始排空，這些預(yù)測壓力和流速可以和泵204的特征曲線230一起使用。這樣的數(shù)據(jù)可以使用在優(yōu)化程序，控制程序等，用于預(yù)測和防止泵產(chǎn)生氣穴情況。采用相同方式，監(jiān)視程序229可以使用一個趨勢分析，如收集過去與泵中流速和NPSHa相關(guān)的數(shù)據(jù)來決定何時及什么條件下泵204將排空并根據(jù)制煉控制反饋數(shù)據(jù)提醒使用者在氣穴發(fā)生和可能發(fā)生的時候注意這些問題。
在至今檢測泵氣穴的其它方法中，監(jiān)視程序229根據(jù)測量的操作參數(shù)，特性曲線等觀察泵204的性能變化，用以檢測氣穴的發(fā)生。這種方法可用于NPSHa在正常的泵操作中不能直接測量情況和NPSHa是基于氣穴的直接結(jié)果可以使泵的操作性能退化的假設(shè)。可以相信這種性能下降的原因是氣穴泡改變了泵的執(zhí)行或負(fù)載，由此影響泵的操作曲線。這種在操作曲線或泵的阻抗變化的變化直接影響了泵的電子環(huán)路，特別的使V-A特性。因此，為了監(jiān)視程序229，由監(jiān)視與泵相關(guān)的V-A來決定泵中的氣穴存在是可能的。
圖8所示了一個正常操作的泵，即，沒有氣穴時的V-A特性曲線。曲線252出現(xiàn)在高頻波動中與正常操作泵類似的特征曲線。沒有高頻波動的漂移V-A特征曲線254和受高頻波動影響的特征曲線256也在圖8中列出。監(jiān)視程序229可以通過已知可以測量這些值的維護程序檢測泵204的電壓和電流操作參數(shù)，并且跟蹤實際V-A曲線和泵204的操作點。然后監(jiān)視程序229可以使用如所需的可能性測量，決定泵204是工作在正常的操作曲線或由于泵204在氣穴情況下操作出現(xiàn)的漂移特性曲線。如果泵204是操作在漂移的曲線，監(jiān)視程序229檢測泵存在氣穴。換句話說，要檢測氣穴的出現(xiàn)，監(jiān)視程序220可以觀察或結(jié)合曲線中高頻波動產(chǎn)生的絕對漂移確定性指示氣穴的泵204的V-A曲線。當(dāng)V-A曲線中的絕對漂移容易被檢測，由于存在其它影響V-A曲線漂移的因素，這個特征對提示氣穴可能不是非常可靠的。V-A曲線的高頻波動可以使用所需的技術(shù)對頻率范圍進行分析。在最簡單的情況中，氣穴僅發(fā)生在一定的頻率區(qū)域。這里閾值和過濾技術(shù)有效和可靠的檢測氣穴的出現(xiàn)。如果沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)氣穴出現(xiàn)的明顯頻率范圍，監(jiān)視程序229可以使用其它先進的工具，如類似神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家發(fā)動機，和小數(shù)分析技術(shù)或綜合的這些技術(shù)。
盡管已經(jīng)描述的監(jiān)視程序229在一個分離計算機如結(jié)合一個維護系統(tǒng)運行時，但監(jiān)視程序229可以位于任何所需的計算機中，如在一個控制器，用戶接口(如在圖1中說明的)等，并且能夠用所需的方式接收操作數(shù)據(jù)。另外地，假設(shè)泵204是一個含有處理器或其它計算功能的智能現(xiàn)場設(shè)備，監(jiān)視程序229和與其結(jié)合的特性曲線230和泵模型232可以放置在現(xiàn)場設(shè)備中，如泵204本身。
圖9說明了一個可以檢測氣穴存在的現(xiàn)場設(shè)備如泵260。在這種情況中，泵260包括了一個處理器262和存儲數(shù)據(jù)的存儲器264，它存儲用于泵260的收集程序266，監(jiān)視程序269和一個和多個特征曲線270的數(shù)據(jù)。另外地，泵260可以包括單獨或同時在泵260中吸入和流出面上的流速傳感器(274和276)和壓力傳感器(278和280)。這些傳感器可以相收集程序266提供輸出。收集程序266也可以收集在設(shè)備中的使用所需的通信協(xié)議或技術(shù)的其它傳感器的流量和/或壓力數(shù)據(jù)。使用收集數(shù)據(jù)，監(jiān)視程序269可以按照上面所說的操作檢測氣穴的出現(xiàn)。
另外，泵260可以包括和執(zhí)行上面所描述的一個和多個模型280，趨勢分析和專家發(fā)動機，用于估計泵260中的條件，檢測那里的氣穴。這樣專家系統(tǒng)可以包括基于專家系統(tǒng)的模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，小數(shù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采礦系統(tǒng)，趨勢分析系統(tǒng)，失真邏輯系統(tǒng)，和任何其它合適的專家系統(tǒng)，這些系統(tǒng)收集來自制煉數(shù)據(jù)并使用數(shù)據(jù)來檢測氣穴。一旦檢測氣穴和導(dǎo)致氣穴產(chǎn)生的條件，泵260可以向操作者，維護人員或其它人發(fā)送出錯或提醒的信息，提醒氣穴出現(xiàn)或可能出現(xiàn)。
同樣，泵260可以包括一個與葉輪292相耦合的馬達290或其它推動流體通過260的操作的泵裝置。收集程序266可以收集或獲得附屬于泵的電壓和電流操作參數(shù)數(shù)據(jù)，并如以上所討論的使用這些數(shù)據(jù)來決定在泵260中氣穴的存在。
盡管如上所介紹的氣穴監(jiān)視技術(shù)使用一個與設(shè)備有關(guān)的特性曲線時，但這條曲線可以是任一一種形式，如在這里所介紹的，或可以簡單的是一個趨勢分析，一個數(shù)據(jù)曲線，一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其它對泵操作的描述。同樣這個曲線在有些情況下僅僅包括一個信號點，和有時包括很多信號點。作為結(jié)果在這里討論的特征曲線不局限于在圖6，7和8中所說明的曲線。
盡管資源利用專家50，監(jiān)視程序229和269和其它已經(jīng)介紹的最好在軟件中執(zhí)行的制煉元件，但它們可以在硬件，軟硬件等情況下執(zhí)行，并且可以在制煉控制系統(tǒng)10有關(guān)的其它處理器中執(zhí)行。然而在任何情況下，存儲在存儲器中的程序和在處理器中執(zhí)行敘述包括硬件和軟硬件設(shè)備，同樣有軟件設(shè)備。例如這里所描述的元件可以在一個標(biāo)準(zhǔn)的多用途CPU和特殊設(shè)計的硬件和軟硬件如特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)或其它所描述的硬線設(shè)備和在處理器中運行的軟件。當(dāng)在軟件中執(zhí)行時，軟件程序可以存儲在可讀出的計算機存儲器中如磁盤，光盤或其它計算機和處理器中的RAM，ROM和任何數(shù)據(jù)庫等的其它存儲介質(zhì)。同樣，可以相信，這種軟件可以通過任何已知和所需的傳送方法，包括如計算機可讀盤或其它可傳輸?shù)挠嬎銠C存儲裝置或通過一個通信信道，如電話線，國際網(wǎng)線等傳送給用戶(這可以看作和通過一個可傳輸?shù)拇鎯橘|(zhì)互相交換所提供的軟件是一樣的)。
這樣，盡管本發(fā)明結(jié)合特殊的例子在這里所作描述時，但實施例只是用于說明的目的，并不僅僅局限在本發(fā)明內(nèi)，顯然對在該領(lǐng)域的從事這項工作的技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍下，可以改變、增加和刪除所披露的實例。
權(quán)利要求
1.一種用于估計設(shè)備中氣穴存在的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視系統(tǒng)包括處理器；存儲所述設(shè)備特征曲線的存儲器；用于在所述處理器中執(zhí)行的收集程序，用于收集在所述設(shè)備操作期間與所述設(shè)備相關(guān)的一個或多個操作參數(shù)；以及用于在所述處理器中執(zhí)行的監(jiān)視器程序，所述處理器使用一個或多個操作參數(shù)和特征曲線來估計所述設(shè)備中氣穴的存在。
2.如權(quán)利要求1所所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲器還存儲一個與所述設(shè)備有關(guān)的模型，并且其中，所述監(jiān)視程序用于使用所述模型來估計與所述設(shè)備有關(guān)的其它操作參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視程序還用于采用所述設(shè)備的其它估計的操作參數(shù)和特征曲線，來估計所述設(shè)備中氣穴的產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求1所所述的監(jiān)視系統(tǒng)。其特征在于，所述一個和多個操作參數(shù)包括與所述設(shè)備有關(guān)的壓力指示，并且其中的所述收集程序用于收集所述壓力指示。
5.如權(quán)利要求4所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個操作參數(shù)包括吸收壓力指示。
6.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個操作參數(shù)包括與所述設(shè)備有關(guān)的流量指示，并且其中的所述收集程序用于收集所述流量指示。
7.如權(quán)利要求6所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個操作參數(shù)包括一個吸入流量指示。
8.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個操作參數(shù)包括壓力指示和與所述設(shè)備有關(guān)的流量指示，并且其中的所述收集程序用于收集所述壓力和流量指示。
9.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個參數(shù)包括一個吸入壓力指示和吸入流量指示。
10.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視程序是用于確定在所述設(shè)備中可利用的凈的正吸入壓頭，并且將可利用的凈正吸入壓頭和與所述設(shè)備有關(guān)的所要求的凈正吸入壓頭進行比較。
11.如權(quán)利要求10所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視程序還用來計算可利用的凈正吸入壓頭與所述設(shè)備要求的凈正吸入壓頭的比值并與預(yù)定的閾值進行比較。
12.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視程序在監(jiān)視程序估計所述設(shè)備中氣穴出現(xiàn)的時候提醒使用者。
13.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述特征曲線定義了一個所述設(shè)備所需要的凈正吸入壓力。
14.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述特征曲線是一個所述設(shè)備的電壓-電流特征曲線，其中，所述一個或多個操作參數(shù)與所述設(shè)備的電操作參數(shù)有關(guān)，并且其中的所述監(jiān)視程序采用所述設(shè)備的電操作參數(shù)來檢測所述設(shè)備的操作是否是按照所述設(shè)備的電壓-電流特征曲線進行的。
15.如權(quán)利要求14所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓-電流特征曲線是所述設(shè)備操作在沒有氣穴時的電壓-電流特征曲線。
16.如權(quán)利要求14所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓-電流特征曲線是所述設(shè)備操作沒有氣穴時的電壓-電流特征曲線。
17.如權(quán)利要求14所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓-電流特征曲線是包括高頻波動的所述設(shè)備的電壓-電流特征曲線。
18.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視程序包括一個專家引擎。
19.如權(quán)利要求18所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述專家引擎是一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
20.一種檢測在工藝制煉中操作的設(shè)備內(nèi)的氣穴的方法，其特征在于，所述方法包括在所述設(shè)備操作期間，收集一個和多個與所述設(shè)備有關(guān)的參數(shù)；以及根據(jù)所述一個或多個所收集到的操作參數(shù)，自動檢測所述設(shè)備中氣穴的存在。
21.在如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，進一步包括存儲所述設(shè)備的一個特征曲線的步驟，并且其中，自動檢測的步驟包括使用所述特征曲線的步驟。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述自動檢測步驟包括使用與所述設(shè)備有關(guān)的模型來估計與所述設(shè)備有關(guān)的其它操作參數(shù)的步驟。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述自動檢測步驟包括使用所估計的其它操作參數(shù)以及所述設(shè)備的所述特征曲線來檢測所述設(shè)備中的氣穴存在的步驟。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述收集步驟包括收集與所述設(shè)備有關(guān)的壓力指示。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述收集步驟包括收集與所述設(shè)備有關(guān)的流量指示。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述自動檢測步驟包括決定所述設(shè)備中可利用的凈正吸入壓頭，并且將所述可利用的凈正吸入壓頭和所述設(shè)備要求的凈正吸入壓頭進行比較。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述自動檢測步驟進一步包括計算所述可利用的凈正吸入壓頭與所述設(shè)備要求的凈正吸入壓頭的比值，并且將所述比值與預(yù)定的閾值進行比較。
28.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括在所述設(shè)備中檢測到氣穴時提醒使用者的步驟。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，存儲所述特征曲線的步驟包括存儲定義所述設(shè)備要求的正吸入壓力的特征曲線的步驟。
30.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，存儲所述特征曲線的步驟包括存儲所述設(shè)備的電壓-電流特征曲線的步驟，其中，所述收集步驟包括收集所述設(shè)備的一個或多個電操作參數(shù)的步驟，并且其中，所述自動檢測步驟包括使用所述設(shè)備的所述電操作參數(shù)來檢測所述設(shè)備是否按照所述設(shè)備的電壓-電流特征曲線進行操作的步驟。
31.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述自動檢測步驟包括使用專家引擎用以自動檢測所述設(shè)備中的氣穴出現(xiàn)的步驟。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，使用專家引擎的所述步驟包括使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的步驟。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，使用專家引擎包括使用趨勢分析的步驟。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，使用專家引擎步驟包括使用小數(shù)分析(fractional analysis)引擎的步驟。
35.一種用于檢測在含有處理器的設(shè)備中的設(shè)備中出現(xiàn)氣穴的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視系統(tǒng)包括存儲器；存儲在所述存儲器中的收集程序，用來在所述處理器中執(zhí)行，用于收集所述設(shè)備操作期間與所述設(shè)備有關(guān)的一個或多個操作參數(shù)；存儲在所述存儲器中的監(jiān)視程序，用來在處理器中執(zhí)行，使用一個或多個操作參數(shù)來估計所述設(shè)備中的出現(xiàn)的氣穴。
36.如權(quán)利要求35所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視程序用于使用所述操作參數(shù)來檢測所述設(shè)備操作性能的下降，用以估計所述設(shè)備中出現(xiàn)的氣穴。
37.如權(quán)利要求36所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括與所述設(shè)備有關(guān)的特征曲線，所述特征曲線存儲在所述存儲器中，并且其中，所述監(jiān)視程序用于根據(jù)所述特征曲線檢測所述性能的下降。
38.如權(quán)利要求37所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述特征曲線是一條電壓-幅度曲線。
39.如權(quán)利要求37所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述特征曲線限定了一個所述設(shè)備要求的凈正吸入壓頭。
40.如權(quán)利要求39所述監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視程序用于從所述操作參數(shù)中確定所述設(shè)備中可利用的凈正吸入壓頭，并將所述可利用的凈正吸入壓頭與所要求的凈正吸入壓頭進行比較，用于估計所述設(shè)備中出現(xiàn)的氣穴。
41.如權(quán)利要求35所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視程序包括一個專家引擎。
42.一種用于處理設(shè)備的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備包括處理器；存儲器；收集程序，它存儲在所述存儲器中，并用來在所述處理器中執(zhí)行，用于收集與所述制煉系統(tǒng)操作有關(guān)的一個或多個操作參數(shù)；監(jiān)視程序，它存儲在所述存儲器中，并用來在所述處理器中執(zhí)行，使用一個或多個操作參數(shù)來估計所述制煉系統(tǒng)中出現(xiàn)的氣穴。
43.權(quán)利42所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述監(jiān)視程序用來采用所述操作參數(shù)來檢測所述處理設(shè)備內(nèi)設(shè)備操作性能的下降，以估計所述處理設(shè)備中出現(xiàn)的氣穴。
44.如權(quán)利要求42所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，它進一步包括與存儲在所述存儲器中的所述設(shè)備有關(guān)的特征曲線，并且其中，所述監(jiān)視程序根據(jù)所述特征曲線檢測性能的下降。
45.如權(quán)利要求44所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述特征曲線是一個電壓-幅值曲線。
46.如權(quán)利要求44所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述特征曲線限定所述設(shè)備要求的凈正吸入壓頭。
47.如權(quán)利要求46所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述監(jiān)視程序從所述操作參數(shù)中確定所述設(shè)備中可利用凈正吸入壓頭，并將所述可利用的凈正吸入壓頭與所要求的凈正吸入壓頭進行比較，用以估計設(shè)備中氣穴的存在。
48.如權(quán)利要求42所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，它進一步包括一個泵機構(gòu)。
49.如權(quán)利要求48所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述泵機構(gòu)包括一個葉輪。
50.如權(quán)利要求48所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，進一步包括壓力傳感器。
51.如權(quán)利要求48所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，進一步包括流速傳感器。
52.如權(quán)利要求48所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，進一步包括壓力傳感器和流速傳感器。
53.如權(quán)利要求42所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述監(jiān)視程序包括專家引擎。
全文摘要
一個在含有可能出現(xiàn)氣穴的泵和其它設(shè)備的制煉系統(tǒng)中使用的監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用特征曲線，模型和/或制煉變量，例如，在設(shè)備中的流速指示或在設(shè)備輸入口的壓力，來檢測或預(yù)測設(shè)備中的氣穴發(fā)生。一旦檢測到氣穴的出現(xiàn)，監(jiān)視系統(tǒng)可以提醒使用者氣穴的存在，并可能建議產(chǎn)生氣穴的可能起因和減輕氣穴的措施。
文檔編號G05B23/02GK1494669SQ02805846
公開日2004年5月5日 申請日期2002年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月1日
發(fā)明者E·埃爾育瑞克, E 埃爾育瑞克 申請人:費舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司