本公开提供了用于非侵入式过程流体温度应用的热通量温度传感器探头和包括其的温度测量组件。所述探头包括第一矿物绝缘电缆部分和第二矿物绝缘电缆部分。第一和第二矿物绝缘电缆部分分别具有金属护套、在金属护套中延伸的多个热电偶导体、以及使多个热电偶导体彼此绝缘并与金属护套绝缘的无机绝缘材料。在第二矿物绝缘电缆部分的第一端附近在第一多个热电偶导体中的至少一个与第二多个热电偶导体之一之间形成第一热电偶。在第二矿物绝缘电缆的第二端附近在第二多个热电偶导体中的至少两个之间形成第二热电偶。护套耦合到第一和第二矿物绝缘电缆部分并连接这两者。所述探头可以部署在沿过程流体导管的任何位置，克服了现有技术的使用限制。有技术的使用限制。有技术的使用限制。
【技术实现步骤摘要】
热通量温度传感器探头和包括其的温度测量组件
[0001]本专利技术涉及用于非侵入式过程流体温度应用的热通量温度传感器探头和包括所述探头的温度测量组件。
技术介绍
[0002]许多工业过程通过管道或其他导管输送过程流体。这种过程流体可以包括液体、气体，并且有时还包括夹带的固体。可以在各种行业中的任一个中找到这些过程流体流，所述行业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、包括烃提取和处理在内的烃燃料工业、以及利用侵蚀性和腐蚀性浆料的水力压裂技术。
[0003]通常将温度传感器放置在热电偶套管内，然后通过导管中的孔将热电偶套管插入过程流体流中。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很高的温度、很大的腐蚀性、或两者兼而有之。另外，热电偶套管通常需要在导管中的螺纹端口或其他鲁棒的机械安装/密封，因此必须在限定的位置处设计到过程流体流动系统中。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。
[0004]最近，通过测量过程流体导管(如管道)的外部温度并采用热流计算来估计过程流体温度。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，这种非侵入式方法几乎可以部署在沿导管的任何位置。
技术实现思路
[0005]热通量温度传感器探头包括第一矿物绝缘电缆部分和第二矿物绝缘电缆部分。第一矿物绝缘电缆部分具有第一金属护套、在第一金属护套中延伸的第一多个热电偶导体、以及使第一多个热电偶导体彼此绝缘并与第一金属护套绝缘的无机绝缘材料。第二矿物绝缘电缆部分具有第二金属护套、在第二金属护套中延伸的第二多个热电偶导体、以及使第二多个热电偶导体彼此绝缘并与第二金属护套绝缘的无机绝缘材料。第一热电偶在第二矿物绝缘电缆部分的第一端附近形成在第一多个热电偶导体中的至少一个与第二多个热电偶导体中的一个热电偶导体之间。第二热电偶在第二矿物绝缘电缆的第二端附近形成在第二多个热电偶导体中的至少两个热电偶导体之间。护套操作性地耦合到第一矿物绝缘电缆部分和第二矿物绝缘电缆部分并连接第一矿物绝缘电缆部分和第二矿物绝缘电缆部分，护套的内部的一部分填充有非导电材料。
附图说明
[0006]图1是本专利技术的实施例特别有用的温度测量组件的图解示图。
[0007]图2是本专利技术的实施例特别有用的管道皮肤测量组件的图解示图。
[0008]图3是过程流体温度测量组件的设备电子装置的框图。
[0009]图4A和图4B是根据本专利技术的实施例的用于非侵入式过程流体温度测量系统的热通量传感器的图解截面图。
[0010]图5A至图5D是根据本专利技术的实施例的热电偶配置的变型。
[0011]图6A和图6B是根据本专利技术的另一实施例的用于非侵入式过程流体温度测量系统的热通量传感器的图解截面图。
[0012]图7是根据本专利技术的实施例的制造热通量传感器的方法的流程图。
具体实施方式
[0013]存在许多应用，其中热流测量提供了一种测量过程温度的更好的方法。例如，艾默生自动化解决方案(Emerson Automation Solutions)提供的罗斯蒙特X
‑
Well
TM
技术可被用于以非侵入性方式或非入侵方式来测量过程温度。该技术使用管道表面(皮肤)温度测量、来自与管道表面间隔的位置的参考温度测量、温度传感器位置之间的已知热关系(例如长度和热导率)、以及热流计算来推断过程流体导管的内表面温度，从而推断导管内的过程流体的温度。热通量传感器可以提供皮肤温度传感器以及参考温度传感器，然而，元件放置对于确保足够的性能和提供对热流的正确理解很重要。
[0014]图1是本文描述的实施例特别有用的温度测量组件的图解示图。组件100包括耦合到处理容器壁110的传感器组件130。耦合部可以是管道夹120，如图1所示。传感器组件130具有延伸到变送器140的多个引线150，变送器140可以本地连接到传感器组件130或远程连接到传感器组件130。变送器140包括：配置成执行热通量计算的控制器。
[0015]图2是本专利技术的实施例特别有用的管道皮肤测量组件的图解示图。系统200包括管道110，管道110通过使用管道夹212耦合到热通量温度探头220。热通量温度探头220直接耦合到变送器222。变送器222可以被配置为：基于从热通量温度探头220接收到的信号来计算热流。热通量温度探头220被弹簧208推靠在管道110的外径上。尽管示出了弹簧208，但本领域技术人员将理解可以使用各种技术来推动热通量温度探头220与管道110持续接触。热通量温度探头220包括多个温度敏感元件，例如热电偶。这些热电偶电连接到壳体210内的变送器电路，该变送器电路被配置为：从热通量温度探头220获得温度测量值，并基于此来计算过程流体温度的估计值。
[0016]在一个示例中，基本的热流计算可被简化为：
[0017]T
校正
＝T
皮肤
+(T
皮肤
‑
T
参考
)*(R
管道
/R
传感器
)。
[0018]在这个等式中，T
皮肤
是导管的外表面的测量温度。此外，T参考是从相对于测量T
皮肤
的温度传感器具有固定热阻抗(R传感器)的位置获得的第二温度。R
管道
是导管的热阻抗，并且可以通过获得管道材料信息、管道壁厚度信息而手动获得。作为补充或替代，与R
管道
相关的参数可以在校准期间确定并存储以供后续使用。因此，使用合适的热通量计算(诸如上述的热通量计算)，壳体210内的电路能够计算过程流体温度的估计值(T
校正
)并将关于这种过程流体温度的指示传送给合适的设备和/或控制室。
[0019]图3是根据本专利技术的实施例的设备电子器件的框图。电子装置300可被容纳在电子装置壳体210内。电子装置壳体210可以与变送器相关联，所述变送器的示例如变送器222(如图2所示)。此外，电子装置300中的至少一些可以形成传感器组件的一部分，例如本文所述的传感器。在一个实施例中，电子装置300包括处理器350、一个或多个模数(AD)转换器354和存储器356。处理器350可以是数字微处理器。存储器356可以包括电子耦合到处理器350的数字数据存储设备。电子装置300可以是可通过本地操作员界面366本地访问的，本地
操作员界面366例如可以显示温度或设备状态。
[0020]处理器350通过A/D转换器354和一个或多个传感器引线342之间的耦合而连接到温度传感器，例如这里讨论的传感器。
[0021]在一个实施例中，电子装置300还可以包括通信接口358。通信接口358提供电子装置300与控制或监测系统362之间的通信。电子装置300可以将计算出的过程内的过程流体的温度传输给控制系统362。温度测量组件300与控制系统362之间的通信可以通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热通量温度传感器探头，包括：第一矿物绝缘电缆部分，具有第一金属护套、在所述第一金属护套中延伸的第一多个热电偶导体、以及使所述第一多个热电偶导体彼此绝缘并与所述第一金属护套绝缘的无机绝缘材料；第二矿物绝缘电缆部分，具有第二金属护套、在所述第二金属护套中延伸的第二多个热电偶导体、以及使所述第二多个热电偶导体彼此绝缘并与所述第二金属护套绝缘的无机绝缘材料；第一热电偶，在所述第二矿物绝缘电缆部分的第一端附近形成在所述第一多个热电偶导体中的至少一个与所述第二多个热电偶导体中中的一个热电偶导体之间；第二热电偶，在所述第二矿物绝缘电缆的第二端附近形成在所述第二多个热电偶导体中的至少两个热电偶导体之间；以及护套，操作性地耦合到所述第一矿物绝缘电缆部分和所述第二矿物绝缘电缆部分并连接所述第一矿物绝缘电缆部分和所述第二矿物绝缘电缆部分，所述护套的内部的一部分填充有非导电材料。2.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，还包括：至少一个从所述第一多个热电偶导体到所述第二多个热电偶导体的相同类型热电偶导线的耦合部。3.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，其中，所述无机绝缘材料为氧化镁粉末。4.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，其中，所述无机绝缘材料为陶瓷。5.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，其中，所述护套由金属形成。6.根据权利要求5所述的热通量温度传感器探头，其中，所述护套被焊接到所述第一矿物绝缘电缆部分和所述第二矿物绝缘电缆部分中的至少一个。7.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，其中，所述护套将所述非导电材料密封在所述护套中。8.根据权利要求7所述的热通量温度传感器探头，其中，所述护套包括孔，通过所述孔设置所述非导电材料，然后在所述设置之后密封所述孔。9.根据权利要求8所述的热通量温度传感器探头，其中，所述孔被焊接。10.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，其中，所述护套在所述第二矿物绝缘电缆部分的整个长度上延伸。11.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，其中，所述第二热电偶在所述第二矿物绝缘电缆部分的第二端附近电耦合到所述护套。12.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，还包括端盖，所述端盖在所述第二金属护套的第二端附近附接到所述护套。13.根据权利要求1所述的热通量温度传感器探头，...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：
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