过程分析系统技术方案

一种过程分析系统，包括：被配置成感测流体特征的分析传感器。所述过程分析系统还包括测量电路，所述测量电路联接到所述分析传感器并且被配置成产生所述流体特征的指示。所述过程分析系统包括处理器，所述处理器联接到所述测量电路、被配置成接收所述流体特征的指示并且基于所述流体特征的指示来计算传感器相关的输出。另外，所述过程分析系统包括诊断部件，所述诊断部件被配置成基于所述传感器相关的输出和参考值来确定所述分析传感器的退化速率，其中所述退化速率与预先选择的阈值比较。其中所述退化速率与预先选择的阈值比较。其中所述退化速率与预先选择的阈值比较。

【技术实现步骤摘要】
过程分析系统


[0001]本技术涉及一种过程分析系统。

技术介绍

[0002]过程分析传感器为各种工业过程提供测量分析。过程分析传感器通过放置在过程流中来操作，以测量或检测过程流的给定特征。过程分析传感器可用于各种工业过程中的各种过程混合物，包括液体、气体、固体或其组合。特别是它们可用于化学过程、发电厂、精炼、食品和饮料加工、制药加工以及水和废水处理。
[0003]过程分析传感器的退化速率极大地依赖于许多外界因素。过程分析传感器可以根据如过程流体的温度、流量、化学组成、曳出流体的存在、流体的pH水平以及许多其它因素而较快或较慢地退化。传感器经历的一些退化包括但不局限于膜片和电解质溶液老化、化学侵蚀以及传感器的涂覆或塞住。在pH传感器中，例如，由于传感器变得被涂覆时的参考阻抗或者由于pH斜率退化，传感器精度可能随时间而降低。这会导致系统的测量误差、损伤和潜在危险。用户负责对其传感器提供维护，或负责在校准传感器时跟踪值(诸如pH斜率、pH偏差等等)。用于传感器维护或替换的当前推荐依赖于固定时间表，并且许多用户手册指出最佳维护频率最好凭经验确定。

技术实现思路

[0004]本申请要解决的技术问题是提供一种能够自动确定传感器状态的系统。上述技术问题通过以下技术方案得以解决：
[0005]一种过程分析系统，包括：被配置成感测流体特征的分析传感器。所述过程分析系统还包括测量电路，所述测量电路联接到所述分析传感器并且被配置成产生所述流体特征的指示。所述过程分析系统包括处理器，所述处理器联接到所述测量电路、被配置成接收所述流体特征的指示并且基于所述流体特征的指示来计算传感器相关的输出。另外，所述过程分析系统包括诊断部件，所述诊断部件被配置成基于所述传感器相关的输出和参考值来确定所述分析传感器的退化速率，其中所述退化速率与预先选择的阈值比较。
附图说明
[0006]图1是示出过程环境内的pH传感器的一个示例的局部剖视图。
[0007]图2A是示出pH传感器的一个示例的侧视图。
[0008]图2B是示出pH传感器的一个示例的横截面图。
[0009]图3是示出示例过程分析传感器系统的简化框图。
[0010]图4A是示出pH斜率退化的示例曲线图。
[0011]图4B是示出pH传感器参考涂层的示例曲线图。
[0012]图5例示了确定给定的过程分析传感器的健康寿命的示例方法。
[0013]图6例示了确定传感器退化速率的示例方法。
具体实施方式
[0014]过程分析传感器通常部署在过程环境中。这些传感器典型地随时间退化，并且需要维护或替换。但是，用于维护或替换的当前推荐不提供准确时间选择，特别是因为退化速率极大地依赖于许多不同外界因素。实际上，用于维护或替换的许多当前推荐依赖于固定时间表，并且许多用户手册指出最佳维护频率最好凭经验确定。但是，由于退化速率极大地依赖于各过程专有的外界因素，需要传感器的更准确且预测性的健康寿命。通过预测且向用户显示传感器的健康寿命，用户可以更好地准备需要对传感器进行维护的时刻。这将潜在地延长维护访问之间的周期，这可以节省用户维护资源、时间以及在可能还不需要时订购新部件的不便。这对于那些还不熟悉他们可对他们的传感器期望的健康寿命的新客户尤其有用，并且在具有可变过程流体的应用中特别有用。
[0015]要求维护和替换的一个这种类型的过程分析传感器是pH传感器。以下描述中的大部分涉及pH传感器的使用。但是，本领域技术人员将理解，pH传感器仅用作示例，以下的系统和方法也可以结合其它传感器使用。
[0016]PH是溶液酸度或碱度的度量，并且可使用pH敏感电极确定。pH 传感器用在过程控制系统中，来测量过程流体的氢或羟离子含量。pH 传感器通常采用至少两个电极，离子选择性电极(pH电极)和参考电极。在一示例中，pH电极利用pH敏感玻璃，与过程流体接触，形成与过程流体的pH成比例的电势(电压)。参考电极为pH电极提供已知的参考电势。pH电极和参考电极的电势差提供与过程流体的pH成比例的毫伏信号。
[0017]随着时间流逝，pH电极会经历老化，这可导致电极的电气特性变化。例如由于在高温中使用、pH电极在具有高酸度或高碱度的过程流体中操作或者pH电极在不使用时的误操纵(例如，不恰当清洁和贮存程序)，可能导致或加速电极老化。例如，电极老化可导致阻抗和响应时间增加、斜率衰退(尤其在碱性区域)以及不对称电势偏移。另外，电极老化可表示pH电极膜片玻璃的化学组成变化、内部膜片凝胶层的稳定成长、以及测量和消洁期间膜片外部凝胶层的化学或机械诱发损坏。随时间流逝，暴露于过程流体的电极可变得被涂覆，这可导致电极电阻增加。电极还可以变得破裂或断裂，这可导致电极电阻急剧减小。随着电极劣化，传感器准确测量pH的能力也劣化，从而引起不准确或不一致的pH水平测量值。
[0018]为了适应这种劣化并且准确了解或估计需要替换传感器的时间，可能有益的是知道传感器的退化速率。给定的过程分析传感器的退化速率可以在校准期间或在过程操作期间来确定。在校准期间或在过程操作期间，检测诸如pH的流体特性。然后，基于流体特性(例如pH)计算传感器相关的输出，诸如pH斜率趋势、偏差、pH玻璃阻抗或参考阻抗。这些传感器相关的输出可在校准期间或在过程中(即在操作期间)获得。传感器相关的输出与先前的传感器相关的输出比较，或者与用于新传感器的已知的参考点比较。然后，统计分析(诸如最小二乘拟合回归)可应用于传感器相关的输出和/或参考点，以计算传感器的退化速率。退化速率可用于确定传感器的健康寿命。例如，退化速率可用于计算在传感器将退化至不可接受精度的点(预先选择为阈值)以前的时间。在传感器退化经过不可接受精度的点(即，预先选择的阈值)时，则确定传感器有缺陷，需要检修或替换。
[0019]图1是示出过程环境内的分析传感器的一个示例的局部剖视图。直流式嵌装件设备100包括过程流体管道107。过程流体流过过程流体管道107，并且流过嵌装件112。直流式嵌装件112联接在联接接合部108 和109处。联接接合部109示出螺纹联接组件110，由此直
流式嵌装件 112联接到过程流体管道107。直流式嵌装件设备100另外装有pH传感器101，pH传感器101使用螺纹联接组件111联接到直流式嵌装件112。 pH传感器101包括pH电极组件103，pH电极组件103暴露于过程流体以感测过程流体的pH。PH传感器101通过其经由电力和通信缆线102 到电源的连接而被供电。电力和通信缆线102允许PH传感器101与控制室、变送器、测量电路、处理器、诊断部件和各种其它电子器件通信。传感器电子器件可位于传感器的端部，或者模拟传感器信号可通过缆线 (如电力和通信缆线102)发送到远程布置的电子器件。在这些电子器件中完成诊断。虽然示出使用缆线，但可使用其它的电力和通信技术，诸如但不局限于内部电池电源或无线通信。
[0020]阀104和105控制过程流体在直流式嵌装件112内的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过程分析系统，其特征在于，包括：分析传感器，所述分析传感器被配置成感测流体特征；测量电路，所述测量电路联接到所述分析传感器，并且被配置成产生所述流体特征的指示；处理器，所述处理器联接到所述测量电路、被配置成接收所述流体特征的指示并且基于所述流体特征的指示来计算传感器相关的输出；和诊断部件，所述诊断部件联接到处理器、以接收传感器相关的输出，并被配置成基于所述传感器相关的输出和参考值来确定所述分析传感器的退化速率，其中所述退化速率与预先选择的阈值比较，其中，所述分析传感器是pH传感器，所述pH传感器由pH电极和参考电极构成，所述pH电极和参考电极各自具有在其端部上具有氯化银涂层的银线。2.根据权利要求1所述的过程分析系统，其特征在于，所述传感器相关的输出是pH斜率...

【专利技术属性】
技术研发人员：约书亚，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：