电磁流量计空管检测系统技术方案

本发明专利技术涉及电磁流量计空管检测系统。一种磁流量计包括导管和用于产生延伸穿过所述导管的磁场的电线圈。线圈驱动器被配置成激励所述线圈且产生周期性反转的磁场。电极被布置成检测由于传导性流体流过所述磁场而产生的电压。测量系统使用由所述电极检测的电压来测量流体流动速率。空导管检测器从所述电极接收信号，且通过分析来自所述电极的所述信号而确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。所述流量计任选地包括低流量检验系统，以便通过评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF而将真实的低或零流动速率测量与由于所述电极暴露在所述导管中的液位上方而导致的测量区分开来。

【技术实现步骤摘要】
电磁流量计空管检测系统
本专利技术大体上涉及电磁流量计，且更具体来说，涉及用于确定在电磁流量计中是否存在充分流体来用于准确测量的系统和方法。
技术介绍
电磁流量计通常用于各种行业中来测量流过管道或其他导管的传导性流体的流动速率。原则上，电磁流量计在延伸穿过流量计的导管中产生磁场。在传导性流体流过导管时，磁场在流体中的在与流体流和磁场横向的方向上间隔开的两个位置之间感应电压差。此电压差的量值与流动速率相关。因此，可以通过检测和确定电压差的量来测量流体流动速率。针对导管中的流体速度来校准所述电压差。所述流体速度可以与横截面流动面积组合使用以便获得体积流动速率测量。如果流体的密度是已知的，那么可以将体积流动速率转换为质量流动速率。有时导管可能未完全被流体填充。如果液位下降到用于测量电压差的电极的水平以下，那么磁流量计无法提供对流体流动速率的有用的测量。一些常规的电磁流量计包括所谓的空管检测系统，其通常检测电极是否浸没在流体中。然而，本专利技术人已经作出某些改进，将在下文对其详细描述。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种磁流量计，其包括用于将导电流体输送通过所述流量计的导管。电线圈布置在所述导管上以便产生延伸穿过所述导管的磁场。线圈驱动器被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈并且周期性地反转磁场的极性。一对电极位于所述导管上，其被布置成检测由于传导性流体流过所述磁场而产生的电压。测量系统被配置成使用由所述电极检测的电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率。空导管检测器被布置成从所述电极接收信号，且确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。空导管检测器被配置成通过分析来自所述电极的信号而确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。本专利技术的另一方面是一种磁流量计，其包括用于将导电流体输送通过所述流量计的导管。电线圈布置在所述导管上以便产生延伸穿过所述导管的磁场。线圈驱动器被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈并且周期性地反转磁场的极性。一对电极位于所述导管上，其被布置成检测由于传导性流体流过所述磁场而产生的电压。测量系统被配置成使用由所述电极检测的电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率。低流量检验系统被配置成将其中低或零流动速率测量是由穿过所述导管的流体流的低速率导致的状况与其中低或零流动速率测量是由于电极定位在导管中的液位上方导致的状况区分开来。低流量检验系统被配置成评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，且在检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时检验所述低或零流动速率测量。本专利技术的又另一方面是一种检测以下类型的磁流量计中的空导管状况的方法，所述磁流量计包括：导管，其用于将导电流体输送通过所述流量计；电线圈，其位于所述导管上且被布置成产生延伸穿过所述导管的磁场；线圈驱动器，其被配置成将交流电流施加到电线圈，以便激励所述线圈且周期性地反转磁场的极性；一对电极，其位于所述导管上，其被布置成检测由于传导性流体流过磁场而产生的电压；以及测量系统，其被配置成使用由所述电极检测到的电压来测量穿过所述导管的流体的流动速率。所述方法包括使用以下各者中的至少一者来确定电极是否浸没在流体中：电极的饱和水平；来自电极的信号中的线路噪声的水平；来自电极的信号中的流感应电压电平；来自电极的信号中的磁通量感应的EMF的水平；及其组合。将在下文部分明白且部分指出其他对象和特征。附图说明图1是本专利技术的磁流量计的一个实施例的示意图；图2示出在电极浸没在流过流量计的流体中时来自磁流量计的电极的信号的一个实例；图3在频域中示出来自图2的信号；图4示出在电极不接触流体时的时间期间来自磁流量计的电极的信号的实例；图5在频域中示出来自图4的信号；图6示出在穿过流量计的非常低的流动速率期间来自磁流量计的电极的信号的一个实例；图7示出在穿过流量计的零流量期间来自磁流量计的电极的信号的实例；以及图8是说明确定图1中的磁流量计的电极是否浸没在流体中的方法的一个实施例的流程图。对应参考符号指示整个附图中的对应部分。具体实施方式现在参看图式，首先参看图1，磁流量计的一个实施例大体上标示为101。流量计101具有导管103，其被配置成将流体输送通过流量计。流量计101还具有用于产生延伸穿过导管103的磁场的系统。可以使用各种不同的系统来产生所述磁场。如图1中说明，磁流量计101包括布置在导管103上以便产生磁场的电线圈105。虽然可以使用单个电线圈，但图1中的磁流量计101具有定位在导管103的相对的侧面上的一对电线圈105，因此它们可以共同地产生所述磁场。本领域技术人员将认识到，电线圈105的此布置在本领域中是常见的，因为其可以促进跨导管103的横截面流动面积延伸的更均匀的磁场强度。磁流量计101还具有被配置成激励线圈105且产生磁场的线圈驱动器107。一般来说，可以驱动电流穿过线圈105的任何电压源可以用作线圈驱动器107。常常需要将线圈驱动器107配置成周期性地反转磁场的极性。因此，线圈驱动器107适当地是被配置成产生具有周期性波形的电信号的信号产生器。更适当地，线圈驱动器107被配置成产生方波且将所述方波施加到线圈105。来自线圈驱动器107的信号的周期性导致导管103中的磁场的极性的周期性反转。这可以帮助消除杂散磁场(例如，来自地球磁层或流量计101邻近的其他设备)对测量的不合意的影响。此外，在导管中的磁场的强度相对稳定时，使用方波而不是正弦或其他周期性波形来激励线圈导致极性反转之间的相对长的周期。一对电极111定位在导管103的相对的侧面上。电极111穿过导管103的壁延伸进入导管的流动面积达较短的距离。电极111定位成检测在传导性流体流过导管103和其中的磁场时产生的电压。如本领域技术人员已知的，穿过导管103中的磁场的流体的更高的流动速率将导致在传导性流体内产生更大的电势，其通常等电位地结合到系统接地或另一参考电压。因此，流量计具有测量系统113，其被配置成使用由电极111检测的电压来测量穿过导管103的流体的流动速率。测量系统113适当地使用常规技术以便使用来自电极111的信号获得流动速率测量，其不需要进一步详细地描述。测量系统113和线圈驱动器107两者适当地包括在处理器201中，所述处理器可以包括在用于流量计101与其他系统之间的通信的传输器的电子器件中。应理解，除了图1中说明的系统和组件之外，处理器201适当地包括其他系统和组件。磁流量计101具有空导管检测器121，其被布置成从电极111接收信号，且确定所述电极是否浸没在导管103中的传导性流体中。如果电极111未浸没在流体中，那么磁流量计101将不会正确地起作用。与电极111是否暴露在液面上方相比，导管103是否全空并没有那么重要。空导管检测器121适当地被配置成通过分析来自电极111的信号而确定所述电极是否浸没在传导性流体中。与已经用于一些其他磁流量计中的空导管检测器相比，除了测量系统113用于确定流体流动速率的相同电极111之外，空导管检测器121不需要任何传感器。空导管检测器121也不需要额外的硬件、接线或其他组件。而是，可以将空导管检测器121背负到用于实施测量系统113的相同组件上。在图1中，将空导管检测器121说明为测量系统113的组件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁流量计，其包括：导管，其用于将导电流体输送通过所述流量计；电线圈，其位于所述导管上且被布置成产生延伸穿过所述导管的磁场；线圈驱动器，其被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈并且周期性地反转所述磁场的极性；一对电极，其位于所述导管上，所述电极对被布置成检测由于所述传导性流体流过所述磁场而产生的电压；测量系统，其被配置成使用由所述电极检测的所述电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率；以及空导管检测器，其被布置成从所述电极接收信号且确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中，所述空导管检测器被配置成通过分析来自所述电极的所述信号而确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。

【技术特征摘要】
2016.02.17 US 15/046,1081.一种磁流量计，其包括：导管，其用于将导电流体输送通过所述流量计；电线圈，其位于所述导管上且被布置成产生延伸穿过所述导管的磁场；线圈驱动器，其被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈并且周期性地反转所述磁场的极性；一对电极，其位于所述导管上，所述电极对被布置成检测由于所述传导性流体流过所述磁场而产生的电压；测量系统，其被配置成使用由所述电极检测的所述电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率；以及空导管检测器，其被布置成从所述电极接收信号且确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中，所述空导管检测器被配置成通过分析来自所述电极的所述信号而确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。2.如权利要求1所述的磁流量计，其中所述空导管检测器被配置成使用以下各者中的至少一者来确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中：所述电极的饱和水平；来自所述电极的所述信号中的线路噪声的水平；来自所述电极的所述信号中的流感应电压的水平；来自所述电极的所述信号中的磁通量感应的EMF的水平；及其组合。3.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述空导管检测器包括数据采集板，其被配置成通过分析来自所述电极的所述信号而确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。4.如权利要求1至3中任一项所述的磁流量计，其中所述空导管检测器为了确定所述电极是否浸没在所述流体中除了所述电极之外并未使用任何传感器。5.如权利要求1至4中任一项所述的磁流量计，其中所述空导管检测器被配置成在发现以下条件中的任一者为真之后确定所述电极未浸没：来自所述电极的所述信号是饱和的；存在过多的线路噪声；以及无法检测由于磁通量变化而感应出的EMF。6.如权利要求1至5中任一项所述的磁流量计，其中所述空导管检测器被配置成：(a)评估来自所述电极的所述信号是否饱和，且：(i)在所述信号饱和时，确定所述电极未浸没；以及(2)在所述信号不饱和时，转到步骤(b)；(b)评估是否存在过多的线路噪声，且：(i)在所述线路噪声过多时，确定所述电极未浸没；以及(ii)在所述线路噪声不过多时，转到步骤(c)；(c)评估是否可以检测到流量信号，且：(i)在可以检测到所述流量信号，所述线路噪声不过多且来自所述电极的所述信号不饱和时，确定所述电极是浸没的；以及(ii)在无法检测到所述流量信号时，转到步骤(d)；以及(d)评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，且：(i)在无法检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时，确定所述电极未浸没；以及(ii)在可以检测到所述由于磁通量变化而感应出的EMF，所述线路噪声不过多且来自所述电极的所述信号不饱和时，确定所述电极是浸没的。7.如权利要求1至6中任一项所述的磁流量计，其中所述流量计被配置成在所述空导管检测器确定所述电极未浸没在所述流体中时激活警报。8.如权利要求1至7中任一项所述的磁流量计，其中所述流量计被配置成输出指示所述空导管检测器是否已经确定所述电极浸没在所述流体中的状态消息。9.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·Y·谢，
申请(专利权)人：施耐德电子系统美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US