具有功率限制和过流检测的磁流量计制造技术

一种磁流量计，包括用于感测线圈电流、线圈电压或线圈电阻的电路。基于感测到的线圈电流、电压或电阻，数字处理器确定是否超过了功率限制或线圈电流限制，如果超出则停止操作直到接收到具有新的线圈电流设定点的新配置，或确定新的线圈电流设定点并将所述磁流量计调整为所述新的线圈电流设定点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种磁流量计，包括用于感测线圈电流、线圈电压或线圈电阻的电路。基于感测到的线圈电流、电压或电阻，数字处理器确定是否超过了功率限制或线圈电流限制，如果超出则停止操作直到接收到具有新的线圈电流设定点的新配置，或确定新的线圈电流设定点并将所述磁流量计调整为所述新的线圈电流设定点。【专利说明】具有功率限制和过流检测的磁流量计
本专利技术总体上涉及流处理，具体地涉及过程流测量和控制。
技术介绍
磁流量计（或者磁流量表）通过法拉第感应（电磁效应）测量流量。磁流量计通 常包括流量管和变送器。流量管包括：管道；安装在所述管道上的场线圈（或线圈）；以及 延伸通过所述管道的电极。变送器向场线圈（或线圈）供电以便在管道部两端产生磁场， 磁场在过程流两端感应电动势（EMF)。使用延伸通过管道部并与过程流相接触的电极对， 或通过电容耦合，来感测得到的电势差（或电压）。流速率与感应到的EMF成正比，体流率 (volumetricflowrate)与流速率和流横截面面积成正比。变送器从电极接收感测到的电 压，并产生表示测量流的信号。 通常，电磁流测量技术适用于水基流体、离子溶液和其他导电液体流。具体的用 途包括水处理设施、高纯度医药制造、卫生食品和饮料生产以及包括有害和腐蚀性过程流 的化学处理。磁流量计还用于包括利用磨蚀和腐蚀性泥楽的液压破碎技术（hydrauIic fracturingtechnique)的碳氢化合物燃料行业，以及其他的碳氢化合物提取和处理方法。 由于相关联的永久性压力损失（例如孔板或者文氏（Venturi)管两端），使得磁 流量计在基于压差的技术不受欢迎的应用中提供快速、精确的流测量。当难以将机械元件 (例如，涡轮转子、涡流元件或者皮托管）引入所述过程流或者不切实际时，也可以采用磁 流量计。 -些磁流量计使用由AC线路电源直接驱动的场线圈。另一类型的磁流量计（通 常称作脉冲式DC磁流量计）用低频方波周期性地对该场线圈进行激励或供电。脉冲式的 DC磁流量计使用以特定频率改变方向的磁场。 存在可能引起提供给场线圈的功率超过磁流量计的能力的特殊情况。由于流量管 与变送器具有不同的操作特性，可能在初始启动时发生所述情况，或由于通过端子腐蚀引 起场线圈电阻改变或在过程状态和/或场线圈中的温度过高，可能在正常操作期间发生所 述情况。 如果超过功率限制则可能发生的一些问题包括：流量管场线圈或变送器电子器件 过热和损坏，或流量管场线圈和变送器电子器件过热和损坏；由于过热引起流量管的潜在 危险表面温度；以及由于缺乏电力引起变送器的连续电力循环，这样会妨碍用户切换磁流 量计的配置或妨碍用户看到任何诊断警告消息。 在磁流量计中，场线圈的线圈电流和绕组数目确定了与流过流量管的导电过程流 体垂直的磁场的强度。横向切割该磁场的过程流体的流速在暴露于过程流体的电极上产生 较小电势。针对给定数目（匝数）的绕组和绕组中的给定线圈电流，在电极上产生的信号 直接地（线性地）与流速成正比。 尽管通常用于驱动磁场的电路在正常操作状态下是稳定并且可控的，然而在变送 器或流量管的故障模式下，它不提供独立或冗余的电流限制。已使用多种方法来限制流量 管的磁场线圈绕组的电流，以便确保在故障状态下不损坏绕组绝缘性，并不超过热量级别 (级别180、级别200等）。这些方法采用内置（inline)电阻限制（例如，来自简单电阻 器）、熔丝、或有源半导体（例如，功率FET或SCR)。传统方法的缺点可以包括：不可接受的 功率损耗、过度的高温需要、对外部瞬时状态敏感的复杂的安全电路拓扑、以及由于破坏性 中断导致的一次性使用。
技术实现思路
通过检测线圈电流超过过流限制或线圈功率超过功率限制的状态，保护磁流量计 场线圈和相关变送器电路不受损坏。通过在初始启动磁流量计之后的测试时段期间使用测 试电流设定点和测试频率设定点，可以基于感测到的线圈电压和线圈电流，在测试时段期 间确定线圈功率。然后，基于测试时段期间的线圈功率，针对磁流量计的正常操作，确定正 常线圈电流设定点和正常频率设定点。 在正常操作期间，可以监测线圈电流或线圈功率，并将其与过流限制或功率限制 进行比较。如果在测试时段期间感测到的线圈电流超过过流限制，则禁止磁流量计的操作， 并可以提供警报或其它警告消息。 如果在正常操作期间超过了功率限制或电流限制，则可以禁止磁流量计的操作， 并产生警报。此外，可以调整线圈电流设定点，以使提供给线圈的电流处于产生不超过所述 线圈功率限制或所述线圈电流限制的线圈功率的等级。因此，允许变送器在向用户警报该 问题的同时依然测量流。 【专利附图】【附图说明】 图1是磁流量计的框图。 图2是示出了图1的磁流量计的线圈驱动器和相关测量电路的框图。 图3是示出了在初始启动磁流量计时执行的线圈功率检查的流程图。 图4A和4B是示出了在正常操作磁流量计期间执行的线圈功率检查的两个实施例 的流程图。 图5是示出了在操作磁流量计期间的线圈过流检查的流程图。 【具体实施方式】 图1示出了示例磁流量计10,包括初级部（或流量管）IOA和次级部（或变送 器）10B。流量管IOA包括管道12、绝缘内衬14、电极16A和16B以及场线圈18A和18B。 流量管IOA的主要功能是产生与待测流体的速度成正比的电压。通过使电流通过 场线圈18A和18B来给场线圈提供电能以形成磁场。周期性地反转线圈驱动电流的方向， 使得由场线圈18A和18B产生的磁场改变方向。流经流量管IOA内部的过程流体用作移动 导体，移动导体在流体中感应出电压。流量管IOA内部齐平安装的电极16A、16B与导电的 过程流体直接电接触，从而拾取在流体中出现的电压。为了防止电压被短路，必须将流体容 纳在电绝缘材料中。当管道12是金属管时，由内衬14提供绝缘，内衬14是非导电材料，例 如，聚氨酯、聚四氟乙烯（PTFE)，或绝缘材料。 变送器IOB解译在电极16A和16B处产生的电压，并将标准化信号发送至监测或 控制系统。通常将次级部IOB称作变送器或信号转换器。 变送器IOB通常包括信号处理器20、数字处理器22、线圈驱动器24、通信接口 26 和本地操作接口 28。信号转换、调节和传输是变送器IOB的主要功能。 信号处理器20控制由线圈驱动器24向线圈18A和18B提供的脉冲式DC线圈驱 动电流的脉冲频率。由线圈驱动器24提供的电流波形是方波，其频率被称作脉冲频率。 信号处理器20连接至电极16A和16B并接地。接地连接可以是连接至管道12,或 可以连接至管道12的凸缘或者管道部分上游或下游。 在由数字处理器22限定的电极电压采样时段期间，信号处理器20监测电极16A 处的电势VA和电极16B处的电势VB。在电极电压米样时段期间，信号处理器20产生对电 极16A和16B之间电势差加以表不的电压，并将该电压转换为对电极电压加以表不的数字 信号。数字处理器22可以对从信号处理器20接收到的数字信号执行进一步的信号处理和 滤波。数字处理器22向通信接口 26提供流测量数值，通信接口 26将该数值传送至可以位 于控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制磁流量计的操作的方法，所述方法包括：从磁流量计的线圈驱动器向磁流量计的线圈提供电流；测量线圈电阻；基于线圈电流值和测量到的线圈电阻，确定线圈功率；以及基于确定的线圈功率和线圈功率限制值，控制所述线圈驱动器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·罗纳德·房斯，杰拉德·詹姆斯·德黑尔，塞缪尔·伊森·麦森杰，科克·艾伦·亨特，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US