能量自主气流计制造技术

提供了一种用于监测导管中气流的流量计系统和方法。该流量计系统包括多个组件，其包括:用于感测气流的流速的传感器；通信设备，用于将对应于感测的流速的信息传输到远程设备；能量收集设备，用于从气流产生电能以为通信设备或流量计系统的其他组件的操作供电；以及能量存储设备，用于存储由能量收集设备生成的电能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
能量自主气流计


[0001]本公开总体上涉及气流计，更具体地说，涉及从气流中收集能量以为气流计供电。

技术介绍

[0002]工业过程或设施可以采用导管，例如管道(也称为管子)或其他流体承载结构来输送流体以进行处理。流体例如可以是气体和/或液体，并且可以是可压缩的或不可压缩的。工业处理系统可以采用监测设备，例如流量计，来监测整个工业过程中流体的特性。流量计可以使用电力线供电；然而，出于安全目的，例如在危险的处理环境中，通过这种电力线的电量可能受到限制。流量计也可以使用电池供电，电池需要定期检查并在耗尽或枯竭时更换。

技术实现思路

[0003]根据实施例，提供了一种用于监测导管中的气流的流量计系统和方法。流量计系统包括多个组件，其包括:用于感测气流的流速的传感器；通信设备，用于将对应于所感测的流速的信息传输到远程设备；能量收集设备，用于从气流产生电能以为通信设备或流量计系统的其他组件的操作供电；以及能量存储设备，用于存储由能量收集设备生成的电能。
[0004]根据实施例，传感器可以被配置成使用能量收集设备或其组件来感测流速。能量收集设备可以包括涡轮机，气流通过该涡轮机。该涡轮机可以包括带有磁体的转子和带有电(或导电)线圈的定子。转子被配置成由于气流而旋转，从而在电线圈上生成电流，用于为能量存储设备充电或为流量计的一个或多个组件供电。传感器被配置成感测电线圈上的电流，所述电流具有对应于气流的流速的频率。流量计系统还可以包括AC至DC转换器，用于将电线圈上的交流电(AC)转换成直流电(DC)，以为能量存储设备充电或为流量计系统的一个或多个组件供电。
[0005]根据实施例，能量收集设备可以包括压差导管和热电发电机，压差导管具有孔板，气流通过该孔板，热电发电机将从通过压差导管的气流生成的热量转换成电能，用于为能量存储设备充电或为流量计系统的一个或多个组件供电。传感器可以包括压差传感器，用于使用测压口感测孔板上游和下游的气流压差。
[0006]根据另一个实施例，能量收集设备可以包括用于从气流生成电能的涡轮机。导管包括孔板。传感器包括压差传感器，用于使用测压口感测孔板上游和下游的气流的压差。涡轮机被配置成通过至少一个测压口接收来自导管的气流的一部分。流量计还可以包括阀开关，用于选择性地将气流的一部分引导至压差传感器或涡轮机。
[0007]根据另一个实施例，对应于流速的信息可以作为脉冲信号经由通信设备被实时传输。此外，响应于流体的流速下降到能量收集设备生成的电能足以为流量计的一个或多个组件供电的水平以下，流量计的一个或多个组件可以使用能量存储设备存储的电能来供电。
[0008]附加的目的和优点部分将在下面的描述中阐述，并且部分将从描述中显而易见，
或者可以通过本公开和/或权利要求的实践来了解。这些目的和优点中的至少一些可以通过所附权利要求中特别指出的元素和组合来实现和获得。
[0009]应该理解的是，前面的总体描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，而不是对如所公开或要求保护的本专利技术的限制。权利要求应该被赋予其全部范围，包括等同物。
附图说明
[0010]结合附图解释各种示例实施例的描述。
[0011]图1示出了根据第一实施例的监测系统的示例，该监测系统包括气流计，该气流计具有能量收集设备以从待监测的气流生成能量。
[0012]图2是根据第二实施例的示例性气流计的概述，该气流计包括从待监测的气流生成能量的能量收集设备。
[0013]图3是根据第三实施例的示例性气流计的概述，该气流计包括能量收集设备以从待监测的气流生成能量。
[0014]图4是根据第四实施例的示例性气流计的概述，该气流计包括从待监测的气流生成能量的能量收集设备。
[0015]图5示出了根据实施例的流量计及其组件的示例操作方法。
[0016]图6示出了根据实施例的计算机系统的示例组件。
具体实施方式
[0017]提供了监测系统和方法，以使用气流计或其他流量传感器来在诸如工业或自动化过程的过程中监测流经导管的流体，诸如气体。该系统和方法可以采用能量收集技术来收集能量，该能量直接或间接地从待监测的气流产生。所收集的能量可用于为监测系统的组件供电，或者存储在能量存储设备中，以供将来在一定条件下为监测系统的组件供电。例如，所收集的能量可用于为能量存储设备(例如电池或电容器)充电，以便在无流量或流量减少时为仪表供电。在流量计中结合能量收集设备可以通过增加通信设备的潜在可用功率来增加传输速率，并防止或减少对电池更换的需要，从而减少劳动力并改善流量计的功能。
[0018]在各种实施例中，能量收集技术可包括使用涡轮机、热电发电机或能够将来自被监测气流的能量转换成电或其他能量形式的其他设备，其可用于为监测系统的组件供电。对应于流速的信息也可以作为脉冲信号通过通信设备被实时传输。此外，响应于流体的流速下降到能量收集设备生成的电能足以为流量计的一个或多个组件供电的水平以下，流量计的一个或多个组件可以使用来自能量存储设备的存储电能来供电。
[0019]下面将参考附图更详细地描述本公开的这些和其他示例特征。
[0020]图1是监测系统10的示例的概述，其可以包括用于监测和/或控制过程(诸如工业过程)及其设备的计算机系统190，以及用于感测过程的环境和操作特性的一个或多个传感器。计算机系统190可以是PLC控制器或其他计算机系统，其被配置为与该一个或多个传感器通信。计算机系统190可以根据从该一个或多个传感器接收的信息控制工业过程及其设备的操作。计算机系统190可以位于工业设施中的控制室或其他控制设施中。
[0021]根据本公开的第一实施例，该一个或多个传感器可以包括流量计，例如气流计
100。在该示例中，气流计100是涡轮机流量计，用于监测通过导管20(例如管道或其他流体承载通道)的气流的流量特性。流量计100可以包括涡轮机110、传感器120、处理器130、存储器132和通信设备150。
[0022]涡轮机110可以包括带有磁体的转子和带有电(或导电)线圈的定子。在操作中，转子被配置成由于气体流(或气流)通过导管20并穿过转子而旋转。转子(带有永磁体)的旋转产生磁通量，磁通量又在定子的线圈上生成电能/信号，例如电脉冲形式的电流。电脉冲的速率对应于或正比于转子的旋转频率，而转子的旋转频率又对应于或正比于气流的特性，例如气体的流速。诸如电流传感器的传感器120感测电线圈上的电流，并且可以执行一些信号调节。感测到的电流被提供给处理器130，处理器130可以根据感测到的电流的电脉冲保持旋转次数的计数，并且通过将计数除以持续时间(例如，时间段)来确定流速(或流体速度)。处理器130可以输出对应于流过导管20的气体的流速或其他流量特性的脉冲信号或数据。其他流量特性可以从监测的流速中导出。
[0023]存储器132可以存储数据，该数据可以包括计算机程序或可执行代码、传感器操作参数或处理器130使用的其他数据。耦合到存储器132的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于监测导管中气流的流量计系统，包括多个组件，所述多个组件包括：传感器，用于感测气流的流速；通信设备，用于将对应于感测的流速的信息传输到远程设备；能量收集设备，用于从气流产生电能以为通信设备或流量计系统的其他组件的操作供电；以及能量存储设备，用于存储由能量收集设备生成的电能。2.根据权利要求1所述的流量计系统，其中，所述传感器被配置为使用所述能量收集设备或其组件来感测所述流速。3.根据权利要求2所述的流量计系统，其中，所述能量收集设备包括涡轮机，所述气流通过所述涡轮机，所述涡轮机包括带有磁体的转子和带有电线圈的定子，所述转子被配置为由于气流而旋转，从而在所述电线圈上生成电流，用于为所述能量存储设备充电或为所述流量计的一个或多个组件供电，所述传感器被配置为感测所述电线圈上的电流，所述电流具有对应于所述气流的所述流速的频率。4.根据权利要求3所述的流量计系统，还包括AC至DC转换器，用于将所述电线圈上的交流(AC)电流转换成直流(DC)，以为所述能量存储设备充电或为所述流量计系统的一个或多个组件供电。5.根据权利要求2所述的流量计系统，其中，所述能量收集设备包括：压差导管，其具有孔板，所述气流通过所述孔板，所述传感器包括压差传感器，用于使用测压口感测所述孔板上游和下游的所述气流的压差；以及热电发电机，用于将从通过所述压差导管的所述气流生成的热量转换成电能，用于为所述能量存储设备充电或为所述流量计系统的一个或多个组件供电。6.根据权利要求1所述的流量计系统，其中，所述能量收集设备包括用于从所述气流生成电能的涡轮机。7.根据权利要求6所述的流量计系统，其中，所述导管包括孔板，所述传感器包括压差传感器，用于使用测压口感测所述孔板上游和下游的所述气流的压差，并且所述涡轮机被配置为通过至少一个所述测压口接收来自所述导管的所述气流的一部分。8.根据权利要求8所述的流量计系统，其中，所述流量计还包括阀开关，用于选择性地将所述气流的所述部分引导至所述压差传感器或所述涡轮机。9.根据权利要求1所述的流量计系统，其中，对应于所述流速的所述信息作为脉冲信号经由所述通信设备被实时传输。10.根据权利要求1所述的流量计系统，其中，响应于所述流体的所述流速下降到由所述能量收集设备生成的电能足以为所述流量计的一个或多个组件供电的水平以下，使用所述能量存储设备的存储电能为所述流量计的一个或多个组件供电。11.一种使用包括多个组件的流量计系统监测导管中气流的方法，所述方法包括：使用所述流量计系统的传感器感测所述气流的流速；使用所述流量计系统的通信设备将对应于感测的流速的信息传输到远程设备；使用能量收集设备从所述气流产生电能，以为所述通信设备或所述流量计系统的其他组件的操作供电；...

【专利技术属性】
技术研发人员：J雷德蒙，Z索宾，
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：