高整体性过程流体压力测量探头和过程流体压力测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种过程流体压力测量探头，所述过程流体压力测量探头包括压力传感器，所述压力传感器由单晶材料形成并安装到第一金属过程流体屏障并被设置成用于与过程流体直接接触。压力传感器具有随着过程流体压力而改变的电气特征。馈通由单晶材料形成并具有从第一端部延伸到第二端部的多个导体。馈通安装到第二金属过程流体屏障并与压力传感器间隔开但电连接到压力传感器。压力传感器和馈通被安装成使得第二金属过程流体屏障通过第一金属过程流体屏障与过程流体隔离。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种过程流体压力测量探头，所述过程流体压力测量探头包括压力传感器，所述压力传感器由单晶材料形成并安装到第一金属过程流体屏障并被设置成用于与过程流体直接接触。压力传感器具有随着过程流体压力而改变的电气特征。馈通由单晶材料形成并具有从第一端部延伸到第二端部的多个导体。馈通安装到第二金属过程流体屏障并与压力传感器间隔开但电连接到压力传感器。压力传感器和馈通被安装成使得第二金属过程流体屏障通过第一金属过程流体屏障与过程流体隔离。【专利说明】高整体性过程流体压力测量探头和过程流体压力测量系统
本技术一般地涉及工业过程控制，并且具体地，涉及能够确保过程的整体性(integrity)的过程流体压力测量探头和过程流体压力测量系统。
技术介绍
工业过程控制系统用于监测和控制用于生产或输送流体等的工业过程。在这种系统中，通常重要的是测量诸如温度、压力、流量及其它的“过程变量”。过程控制变送器测量这种过程变量并将与测量的过程变量有关的信息发送回到诸如中央控制室的中央位置。 一种类型的过程变量变送器是测量过程流体压力并提供与测量的压力有关的输出的压力变送器。这种输出可以是压力、流量、过程流体的液位、或可以由测量的压力得出的其它过程变量。压力变送器被构造成将与测量压力有关的信息发送回到中央控制室。通常通过二线式过程控制回路提供所述发送，然而，有时使用其它通信技术。 通常，压力通过某些过程联结器耦合(couple)到过程变量变送器。在许多情况下，变送器的压力传感器通过隔离流体或通过与过程流体的直接接触以流体连通的方式联接到过程流体。过程流体的压力使压力传感器产生物理变形，这使压力传感器产生诸如电容或电阻的相关电变化。 压力屏障是容纳过程流体压力的机械结构。因此，压力屏障是过程流体压力测量系统的关键要求。为了提供一种安全且稳固的系统，一些制造商提供冗余的压力屏障。因此，如果主屏障失效，过程流体仍然可被辅助屏障容纳。 用于压力测量的一种尤其有挑战的环境是具有非常高的工作压力的应用。一种这样的应用是海底环境。在这种应用中，过程设备被暴露给的静压力可能非常高。此外，过程流体可能会腐蚀许多公知的金属。例如，当前正在考虑需要20，OOOpsi (磅/平方英寸)的最大工作压力(MWP)的一些海底应用。由于需要20，OOOpsi的MWP，制造验收标准通常要求位于这种环境中的压力传感器的压力屏障承受2.5倍的最大工作压力。因此，在这种应用中的压力屏障将需要能经受50，OOOpsi的压力。压力屏障的设计准则的重要之处在于所述压力屏障确保过程的整体性。具体地，如果一个或多个压力屏障失效，则过程流体可能进入环境中。这是非常不期望的，这是因为过程流体可能会燃烧或甚至爆炸，或可能会通常导致环境污染。因此，对于海底应用来说，理想的是在过程流体与海水之间或在过程流体与过程流体压力变送器的电子隔室之间提供两个压力屏障。
技术实现思路
在本技术的一个方面中，提供了一种过程流体压力测量探头，包括:压力传感器，所述压力传感器由单晶材料形成并安装到第一金属过程流体屏障且被设置成用于与过程流体直接接触，所述压力传感器具有随着过程流体压力变化的电气特征；馈通，所述馈通由单晶材料形成并具有从第一端部延伸到第二端部的多个导体，该馈通安装到第二金属过程流体屏障并与压力传感器间隔开但电连接到压力传感器；并且其中压力传感器和所述馈通被安装成使得第二金属过程流体屏障通过第一金属过程流体屏障与过程流体隔离。 在上述过程流体压力测量探头中，压力传感器可以被铜焊到第一金属过程流体屏障。 在上述过程流体压力测量探头中，所述单晶材料可以是蓝宝石。 在上述过程流体压力测量探头中，所述电气特征可以是电容。 在上述过程流体压力测量探头中，所述馈通被被铜焊到第二金属过程流体屏障。 在上述过程流体压力测量探头中，所述馈通可以包括被构造以检测第一金属过程流体压力屏障的故障的第二传感器。 在上述过程流体压力测量探头中，第二传感器可以是压力传感器。 在上述过程流体压力测量探头中，第一金属过程流体压力屏障可以被焊接到外金属导管，所述外金属导管的尺寸被形成为通过过程流体的导管中的孔口。 在上述过程流体压力测量探头中，第二金属过程流体屏障可以被焊接到内金属导管，所述内金属导管的尺寸被形成为配合在外金属导管内。 上述过程流体压力测量探头还可以包括焊接环，所述焊接环被焊接到内金属导管和外金属导管。 在上述过程流体压力测量探头中，内金属导管可以由不同于外金属导管的金属形成。 上述过程流体压力测量探头还可以包括被焊接到第一金属过程流体屏障和第二金属过程流体屏障的传感器组件管。 上述过程流体压力测量探头还可以包括被焊接到第一金属过程流体屏障的过程接口筛网。 在本技术的另一个方面中，提供了一种过程流体压力测量系统，包括:过程压力变送器，所述过程压力变送器被构造成测量至少一个压力传感器的电气特征并经由过程通信回路提供与至少一个测量值有关的过程压力输出；连接到过程压力变送器的过程流体压力测量探头，所述过程流体压力测量探头包括:压力传感器，所述压力传感器由单晶材料形成并安装到第一金属过程流体屏障且被设置成用于与过程流体直接接触，该压力传感器具有随着过程流体压力变化的电气特征；馈通，所述馈通由单晶材料形成并具有从第一端部延伸到第二端部的多个导体，该馈通安装到第二金属过程流体屏障并与压力传感器间隔开但电连接到压力传感器；并且其中压力传感器和所述馈通被安装成使得第二金属过程流体屏障通过第一金属过程流体屏障与过程流体隔离。 上述过程流体压力测量系统还可以包括连接到过程流体压力变送器的第二过程流体压力测量探头，第二过程流体压力测量探头包括:压力传感器，所述压力传感器由单晶材料形成并安装到第一金属过程流体屏障且被设置成用于与过程流体直接接触，该压力传感器具有随着过程流体压力变化的电气特征；馈通，所述馈通由单晶材料形成并具有从第一端部延伸到第二端部的多个导体，该馈通安装到第二金属过程流体屏障并与压力传感器间隔开但电连接到压力传感器；并且其中第二过程流体测量探头的压力传感器和馈通被安装成使得第二金属过程流体屏障通过第一金属过程流体屏障与过程流体隔离。 在上述过程流体压力测量系统中，压力传感器还可以包括温度灵敏元件，所述温度灵敏元件将过程流体温度的指示提供至过程流体压力变送器。 在本技术的又一个方面中，提供了一种过程流体压力测量探头，包括:法兰，所述法兰能够安装到过程流体导管并具有穿过所述法兰的孔口 ；具有一对端部的内导管，第一端部被焊接到法兰；具有一对端部的外导管，第一端部被焊接到法兰；隔离塞，所述隔离塞被焊接到内导管的第二端部并被焊接到外导管的第二端部，隔离塞具有穿过所述隔离塞的通路；被焊接到隔离塞的隔离膜片，隔离膜片适于暴露给过程流体；被焊接到隔离塞的压力传感器模块，压力传感器模块在其内限定一室并具有与隔离塞的通路流体连通的导管；安装在所述室内的压力传感器，压力传感器具有随着过程流体压力变化的电气特征；在所述室内包围压力传感器的填充流体，填充流体将来自隔离膜片的压力耦合到压力传感器；和多根导线，所述多根导线连接到压力传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过程流体压力测量探头，其特征在于，该过程流体压力测量探头包括： 压力传感器，所述压力传感器由单晶材料形成并安装到第一金属过程流体屏障且被设置成用于与过程流体直接接触，所述压力传感器具有随着过程流体压力变化的电气特征； 馈通，所述馈通由单晶材料形成并具有从第一端部延伸到第二端部的多个导体，该馈通安装到第二金属过程流体屏障并与压力传感器间隔开但电连接到压力传感器；并且 其中压力传感器和所述馈通被安装成使得第二金属过程流体屏障通过第一金属过程流体屏障与过程流体隔离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·C·海德克，弗雷德·C·西特勒，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：美国;US