用于非侵入式过程流体温度指示的低接触夹具制造技术

一种过程流体温度估测系统，包括传感器封壳，在传感器封壳中设置有温度敏感元件，温度敏感元件被配置成感测过程管道的外表面。过程流体温度估测系统包括测量电路，测量电路联接到传感器封壳并且被配置成检测至少一个温度敏感元件随温度变化的特性并提供传感器封壳温度信息；和联接到测量电路的控制器，控制器配置成获得参考温度并利用参考温度和传感器封壳温度信息采用热传递计算来生成估测的过程温度输出。过程流体温度估测系统包括安装组件，安装组件构造成将过程流体温度估测系统安装到过程管道的外表面，其中安装组件的一部分从过程管道的外表面偏移。

Low contact fixture for noninvasive process fluid temperature indication

【技术实现步骤摘要】
用于非侵入式过程流体温度指示的低接触夹具
技术介绍
许多工业过程通过管道或其它导管输送过程流体。这种过程流体可包括液体、气体，有时还包括夹带的固体。这些过程流体流可以在任意各种行业中找到，包括但不限于卫生食品和饮料生产、水处理、高纯度药物制造、化学处理、烃燃料工业(包括烃提取和处理)，以及采用磨蚀性和腐蚀性浆液的水力压裂技术。通常将温度传感器放置在热电偶套管内，然后将热电偶套管通过导管中的孔插入到过程流体流中。然而，这种方法可能并不总是实用的，因为过程流体可能具有非常高的温度、非常强的腐蚀性或两者兼而有之。另外，热电偶套管通常需要在导管中具有螺纹端口或其它坚固的机械安装/密封，因此必须在限定的位置设计到过程流体流系统中。因此，热电偶套管虽然可用于提供准确的过程流体温度，但具有许多限制。最近，通过测量过程流体导管(例如管道)的外部温度并采用热流计算来估测过程流体温度。这种外部方法被认为是非侵入式的，因为它不需要在导管中限定任何孔或端口。因此，这种非侵入式方法可以部署在沿导管的几乎任何位置。然而，在某些情况下，导管的外表面温度可能超出温度传感器的正常操作范围。因此，需要扩展可以应用非侵入式过程流体温度估测技术的应用的数量。
技术实现思路
一种过程流体温度估测系统，包括传感器封壳，在所述传感器封壳中设置有温度敏感元件，所述温度敏感元件被配置成感测过程管道的外表面。所述过程流体温度估测系统包括测量电路，所述测量电路联接到所述传感器封壳并且被配置成检测所述至少一个温度敏感元件随温度变化的特性并提供传感器封壳温度信息；和联接到所述测量电路的控制器，所述控制器配置成获得参考温度并利用所述参考温度和所述传感器封壳温度信息采用热传递计算来生成估测的过程温度输出。所述过程流体温度估测系统包括安装组件，所述安装组件构造成将所述过程流体温度估测系统安装到所述过程管道的外表面，其中所述安装组件的一部分从所述过程管道的外表面偏移。提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决
技术介绍
中提到的任何或所有缺点的实施方式。附图说明图1A是热流测量系统的示意图，本专利技术的实施例尤其适用于该热流测量系统。图1B是传感器封壳的示意性剖视图，本专利技术的实施例尤其适用于该传感器封壳。图2是热流测量系统内的电路的框图。图3是高温热流测量系统的示意图。图4是根据本专利技术另一实施例的高温热流测量系统的示意图。图5是夹具系统的一个示例的透视图。图6是热流测量系统的一个示例的操作方法。具体实施方式如上所述，已经通过测量过程流体导管(例如管道)的外部温度并采用热流计算来估测过程流体温度。这种系统通常在热流计算中使用管道表皮(外表面)温度Tskin和参考温度(例如变送器端子温度)及热阻抗值来推断或以其它方式估测导管内的过程流体温度。该特征通常要求已知从过程流体到变送器端子的热导率，因此要求传感器通常连接到过程流体温度变送器。在理想情况下，管道表皮温度通过夹到管道上的温度敏感元件测量，该温度敏感元件尽可能靠近外部管道表面。这种紧密联接通过减少由温度敏感元件和过程流体之间的最小热阻抗引起的时间常数，允许提高对过程流体温度变化的灵敏度。然而，当前用于保持温度敏感元件和管道的外表面之间的紧密连接的夹具也可能导致一些测量不准确。例如，与管道具有大表面接触的夹具可能充当散热器，其影响温度敏感元件的准确性。例如，来自过程的散失热通过夹具进入变送器，这可以影响感测的表皮温度或感测的参考温度。因此，可以使用具有最小表面接触的夹具来最小化热散失对测量准确性的影响。另外，当前使用的夹具没有针对温度敏感元件与过程管道的隔热进行优化。将温度敏感元件与外部管道表面隔热以使外部热因素对感测的影响最小化可能是有益的。因此，可以使用相对过程管道具有一些间隙的夹具来适应隔热并提高测量准确性。本文描述的实施例通常利用减小夹具和过程管道之间的表面接触以及使夹具与过程管道远离的优点。图1A是示出热流测量系统的一个示例的示意图。如图所示，系统200通常包括管道夹具202，管道夹具202构造成夹持在导管或管道100周围。管道夹具202可具有一个或更多个夹持耳部204，以便允许夹持部分202被安置并夹持到管道100。管道夹具202可以用铰链部分替换夹持耳部204中的一个，使得管道夹具202可以打开以安置在管道上且然后闭合，并由夹持耳部204固定。虽然关于图1所示的夹具特别有用，但在其它示例中，可以使用用于将系统200牢固地安置在管道的外表面附近的任何合适的机械布置。系统200包括热流传感器封壳206，弹簧208促使传感器封壳206抵靠管道100的外表面116。术语“封壳”并不是暗示任何特定的结构或形状，因此可以形成各种形状、尺寸和构造。虽然示出了弹簧208，但是本领域技术人员将理解，可以使用各种技术促使传感器封壳206与外表面116连续接触。传感器封壳206通常包括一个或更多个温度敏感元件，例如电阻温度装置(RTD)。封壳206内的传感器被电连接到壳体210内的变送器电路，该变送器电路配置成从传感器封壳206获得一个或更多个温度测量值，并基于来自传感器封壳206的测量值和参考温度来计算过程流体温度的估测值，所述参考温度例如是在壳体210内测量的温度，或以其它方式提供给壳体210内的电路。在一个示例中，基本热流计算可以简化为：Tcorrected＝Tskin+(Tskin-Treference)*(Rpipe/Rsensor)。在该等式中，Tskin是导管的外表面的测量温度。另外，Treference是相对于距测量Tskin的温度传感器具有固定热阻抗(Rsensor)的位置获得的第二温度。Rpipe是导管的热阻抗，并可以通过获取管道材料信息、管道壁厚度信息而手动地获得。另外或替代地，可以在校准期间确定与Rpipe相关的参数并将其存储以供后续使用。因此，使用诸如上述的合适的热通量计算，壳体210内的电路能够计算过程流体温度的估测值(Tcorrected)，并将关于这种过程流体温度的指示传送给合适的装置和/或控制室。图1B是传感器封壳的示意图，本专利技术的实施例尤其适用于该传感器封壳。传感器封壳206通常包括圆柱形侧壁250，端盖252连接到侧壁250。在一个示例中，端盖252由银形成。一个或更多个RTD元件254设置在端盖252附近，并且经由导热油脂256与端盖252热连通。导体258将RTD元件254电联接到壳体210内的测量电路。在一个实施例中，按照薄膜RTD技术形成元件254。通常认为薄膜RTD非常坚固且通常低成本。薄膜元件通常以如下方式制造：用非常薄(例如.0001英寸)的温度敏感金属(例如铂)膜涂覆小陶瓷芯片；然后，在金属膜中激光切割或化学或化学蚀刻电阻路径。图2是热流测量系统200的壳体21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过程流体温度估测系统，包括：/n过程流体温度估测系统，包括：/n传感器封壳，在所述传感器封壳中设置有至少一个温度敏感元件，所述至少一个温度敏感元件配置成感测过程管道的外表面；/n测量电路，所述测量电路联接到所述传感器封壳，并且被配置成检测所述至少一个温度敏感元件随温度变化的特性并提供传感器封壳温度信息；和/n联接到所述测量电路的控制器，所述控制器配置成获得参考温度，并且利用所述参考温度和所述传感器封壳温度信息采用热传递计算来生成估测的过程温度输出；和/n安装组件，所述安装组件构造成将所述过程流体温度估测系统安装到所述过程管道的外表面，其中所述安装组件的一部分从所述过程管道的外表面偏移。/n

【技术特征摘要】
20180924 US 16/139,3191.一种过程流体温度估测系统，包括：
过程流体温度估测系统，包括：
传感器封壳，在所述传感器封壳中设置有至少一个温度敏感元件，所述至少一个温度敏感元件配置成感测过程管道的外表面；
测量电路，所述测量电路联接到所述传感器封壳，并且被配置成检测所述至少一个温度敏感元件随温度变化的特性并提供传感器封壳温度信息；和
联接到所述测量电路的控制器，所述控制器配置成获得参考温度，并且利用所述参考温度和所述传感器封壳温度信息采用热传递计算来生成估测的过程温度输出；和
安装组件，所述安装组件构造成将所述过程流体温度估测系统安装到所述过程管道的外表面，其中所述安装组件的一部分从所述过程管道的外表面偏移。


2.根据权利要求1所述的过程流体温度估测系统，其中，所述安装组件包括夹具主体，所述夹具主体从所述过程管道的外表面偏移。


3.根据权利要求1所述的过程流体温度估测系统，还包括间隙器，所述间隙器构造成使所述夹具主体从所述过程管道的外表面偏移。


4.根据权利要求3所述的过程流体温度估测系统，其中，所述间隙器包括螺纹部分，所述螺纹部分构造成接合所述夹具主体的对应的螺纹部分。


5.根据权利要求4所述的过程流体温度估测系统，其中，所述间隙器包括用户可致动部分，所述用户可致动部分在被致动时调节所述夹具主体的偏移距离。


6.根据权利要求3所述的过程流体温度估测系统，其中，所述间隙器包括多个柱，所述多个柱联接到所述夹具主体以用于接触所述过程管道的外表面。


7.根据权利要求3所述的过程流体温度估测系统，其中，所述间隙器包括构造成与所述过程管道的外表面接触的接触部分，所述接触部分包括与所述间隙器的另一部分不同的材料。


8.根据权利要求2所述的过程流体温度估测系统，其中，所述夹具主体包括两个或更多个互锁零件，所述两个或更多个互锁零件构造成在安装的过程管道上联接在一起，使得在所述两个或更多个互锁零件的联接期间，所述过程管道的流动连续。


9.根据权利要求1所述的过程流体温度估测系统，还包括设置在所述安装组件的一部分与所述过程管道之间的隔热体。


10.根据权利要求9所述的过程流体温度估测系统，其中，所述隔热体设置在所述传感器封壳周围，从而将所述传感器封壳与所述过程管道的外表面隔热。


11.根据权利要求2所述的过程流体温度估测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰克·M·卡瓦诺，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US