带有空速管的平均压力流量计制造技术

一个用于连接到具有一个普通前向管和一个第二管的平均空速管类型初级测量元件的变送器，该变送器计算过程流体的流速（Ｑ），其特征在于包括： 一个用普通前向管测量过程流体的总压力（Ｐ↓［ＴＯＴ］）的总压力传感器； 一个用于测量位于普通前向管和第二管之间过程流体中的压力差（ｈ）的差压传感器； 基于总压力（Ｐ↓［ＴＯＴ］）、压力差（ｈ）、流体密度（ρ）、和气体膨胀系数（Ｙ↓［１］）计算流速（Ｑ）的电路，其中流体密度（ρ）和气体膨胀系数是作为总压力（Ｐ↓［ＴＯＴ］）的函数计算的；以及 连到到一个过程控制环路并且在该过程控制环上传送计算的流速（Ｑ）的输入／输出电路。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到流体流量的测量。尤其是，本专利技术涉及到一种采用平均空速管型传感器的过程流体的流量测量。过程流体的流量速率测量是需要控制工业的过程。在工业过程中，测量流量速度(Q)的变送器是安装在一个过程控制系统的远距离场所。这些变送器传送流量速率信息到一个控制室。该流量速率信息是用于过程的控制工作。如这里所用的过程流体是对液体和气体两者而言。在过程控制工业中一种通用测量流体速率的手段是测量安装在管道中的节流装置两端的压力降，经常被认为是压差产生仪或初级测量元件。一般用于计算经过一压差产生仪的流体速度方程可以写为 其中Q=质量流速(质量／单位时间)N=单位变换系数(单位变化)Cd=流出系数(无量纲)Y1=气体膨胀系数(无量纲)E=行进流速系数d=压差产生仪的孔径(长度)ρ=流体密度(质量／单位体积)h=压力差(力／单位面积)在这方程式所有项中，仅仅是常数的单位变换系数计算简单。方程式中所述其它各项的范围从相对简单到十分复杂。一些描述包括许多项并且需要非整数幂上标。这是一个计算细致的运算。有许多类型仪器仪表可以用来测量流量。压差流量计是一种最普通的测量流体流量速率的仪表。它们利用阻碍流体流动手段通过产生和测量压力差非直接地测量流体流量。利用已确定好的取决于所用压差流量计类型和管道直径的变换系数，一个压差测量值可以变换到质量或体积速率。为确定流量用于测量压力差的一种技术是通过一个平均空速管初级测量元件。一般来讲，用于指示流量的平均空速管型初级测量元件由两个感应管道内不同位置的压力的空芯管组成。这些空芯管能够分开地安装在直管道内或者作为单一元件一起安装在一个盒内。这个设计包括一个测量总的压力(PTOT)的前向管，一个第二管测量下流压力。两管之间的压差正比于流量的平方，如方程式2给所示 其中N=单位变换系数K=平均空速管的流量系数(无量纲)D=管道直径(英寸)Y1=气体膨胀系数(无量纲)p=气体密度(1bm／ft3)h=压力差(英寸H2)基于压力测量的流量精确计算需要方程式1所用的密度(ρ)和气体膨胀系数(Y1)的精确测量。这些是采用精确方程式、查表、多项式近似或者其它的曲线拟合技术计算的。密度(ρ)和气体膨胀系数(Y1)的精确确定需要一个上述技术中使用的静态压力(PSTAT)的精确值。然而，这平均空速管类初始测量元件不检测静态压力。面对管子的下游或上游可提供静态压力的准确指示。在一般已有技术的变送器中，密度(ρ)和气体膨胀系数(Y1)是采用一个分离的静态压力(PSTAT)测量来计算的。为了精确，这是与平均空速管隔开的。这样是不方便的，需要一个附加的传感器，并且需要另外地进入过程管道中。在已有技术中用附加传感器测量静态压力(PSTAT)既麻烦、又不方便、而且价格贵且增加了误差的附加来源。本专利技术简述本专利技术提供一种采用一个平均空速管型初级测量元件用于测量质量流速(Q)的变送器。本专利技术不需要一个分开的静态压力测量。本专利技术的一方面包括一个总压力传感器测量来自一个空速管的过程流体的总压力(PTOT)。第二压力传感器测量初始测量元件管间的压力差。变送器中的电路基于总压力计算静态压力(PSTAT)。该计算的静态压力(PSTAT)用于计算流体密度(ρ)和气体膨胀系数(Y1)。流量(Q)是基于测量压力，流体密度(ρ)和气体膨胀系数(Y1)计算的。附图简介附图说明图1A显示一个根据本专利技术连接到一个过程管道的变送器。图1B是一个显示本专利技术采用的平均空速管型初级测量元件的顶截面视图。图1C显示插入一个过程管道中图1C的平均空速管类初始测量元件。图2是一个显示采用总压力和采用与压差比较的静态压力计算的最大流量气体密度的比较图。图3是一个显示对于8英寸管道内二氧化碳气体总压力与静态压力之差与压差的关系图。图4是根据本专利技术所计算出的在被校正静态压力中的误差与8英寸管中二氧化碳压差的关系图。图5是一个显示根据本专利技术用于确定流速(Q)的变送器简化方框图。实施例的详细描述图1A是一个包括一个变送器10根据本专利技术连接到过程管道12的过程控制系统10的视图。过程传输管14传送具有速度(V)和流量速率(Q)的过程流体。管道12传导一种流体流，一种气体或者一种流体，方向如图中箭头所示。本专利技术不需要一个单独的静态压力(PSTAT)的测量并且提供基于总压力(PTOT)的PSTAT的精确估算，总压力是通过平均空速型的初级测量元件中的前向管测量的，而压差是在两管之间测量的。计算静态压力的估算被用在确定流体密度(ρ)和气体膨胀系数(Y1)的计算中。用于估算静态压力的技术比采用一般已有技术的公式需要少量的计算时间和精力。变送器10包括变送器电子模块18和传感器模块22。变送器电子模块18还包括一个用于接收来自一个电阻温度器件(RTD)输入夹持器20，包括一个直接插入管道或插入安装于管道中的热电耦套管去测量过程流体温度的100欧姆的RTD。从RTD引出的导线连接到温度传感器盒24中接线板的一侧。接线板的另一侧连接到穿过套管26连接到夹持器20的导线。传感器模块22包括一个用于测量压力差(h)的压差传感器和一个用于测量总压力(PTOT)的压力传感器。这两个传感器提供数字化的和供给微处理器的压力信号。模块22经过支架23支撑的复式插头21连接到初级测量元件14。该补偿的、线性化的和数字化的信号提供给电子模块18。变送器10中的电子模块18，通过蛇皮管28采用双绞导线形成的一个4-20mA的双线环路，向远距离提供一个表示流过管12的过程流体的速率(Q)等过程状态的输出信号。再有，根据本专利技术，变送器10还提供一个表示流速的输出信号。变送器10连接到初级测量元件14。初级测量元件14可以包括一个如美国专利号No．4154100由Harbaugh等1979年5月15日发表的，标题为“对于具有下流朝向端口的空速管型流量计用于稳定其流量系数的方法和装置”的所示的空速管。对于其它类型的初级测量元件14如小孔板，喷管或者文杜里喷管，变送器10所测的压力是过程流体的静态压力(PSTAT)，是用在计算气体密度(ρ)和气体膨胀系数中。这些值是用来计算流速。在本专利技术中，变送器10采用的是如美国专利号No．4154100所示的平均空速管型初级测量元件，并且该空速管上流端测量的压力是总的平均值，有时称作滞止压力(PTOT)。第二个管以某一角度面向流量的方向以致一个压差(h)形成在两管之间，总压力(PTOT)比静态压力(PSTAT)高，所以用(PTOT)计算气体密度和气体膨胀系数将在流速中产生误差。图1B和图1C更详细的显示插入管道12中的平均空速管型初测量元件14的视图。元件14包括一个载有前向空速管30B和第二个下流朝向空速管30C的延伸体30A。管30B和30C分别包括沿着管长分布的一组开口32和34。这些多重开口确保测量跨过整个流量16的平均压力。管30B和30C经过导管21A和21B以及复式接头21连接到变送器10的传感器主体22。为了说明当使用PTOT作为PSTAT的估值时在流量计算中的误差，估算一些例子是有益的。下列程序是被用到的。1、假定管道尺寸、流体、压力和温度范围。在这步骤中假设的压力是静态压力PSTAT。2、基于该工作范围，计算PMIN、PMID、PMAX以及P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·E·维克隆德，布赖恩·J·比肖夫，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：