带密度测量的过程设备制造技术

本发明专利技术提供一种过程变量变送器(10)，用于测量容器中的过程流体 的过程变量，该变送器包括设置以接收容器中的过程流体的第一压强P1和 第二压强P2的压强联接(166，168)。这些压强与过程流体的密度有关。 传感器(204)提供与容器中的过程流体有关的传感器输出。测量电路(202) 构造成基于所述第一和第二压强P1和P2以及感测到的过程变量来计算容器 中的过程流体的算得的过程变量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在过程变量的测量中的工业过程控制和监控系统以及这 样的系统。特别是，本专利技术涉及对和流体密度有关的过程流体的过程变量
技术介绍
工业过程用于监控及/或控制工业过程的运行。例如，使用过程变量 变送器来测量工业过程的过程变量。过程变量的例子包括温度、压强、液 面和流量。在流经导管的过程流体(例如质量流)的箱中的液面通常不是 直接测出的，而是由许多过程变量算出的。例如，在工业过程中，测量流量(Q)的变送器放置在过程控制系统 范围中的边远位置。这些变送器将流量信息发送到控制室。该流量信息被 用于控制过程的运行。如这里所使用的，过程流体既指液体流体也指气体 流体。在过程控制工业中， 一种常见的测量流量的手段是测量越过导管中固 定限制件的压降，通常称为差分发生器或一次元件。计算通过差分发生器的流量的一般方程可以写做Q=NCd￡l^2V^ 方程1射Q二质量流量(质量/单位时间) N二单位换算系数(单位改变) Cd二流量系数(无量纲) E二逼近因子的速度(无量纲) Yi二气体膨胀因子(无量纲) d二差分发生器的孔径(长度)4P二流体密度(质量/单位体积) h二压差(力/单位面积)在这个表达式中的各项中，只有作为常数的单位换算系数容易计算。 其他项则由较简单到非常复杂的方程所表达。 一些表达式包含许多项，并 且要求数字提高到非整数幂。这是计算强度很大的工作。有许多种仪表可以用作测量流量。压差流量计(headmeter)是最常 见的一种用于测量流体流量的仪表。它们通过借助于对流体流动的阻碍产 生和测量压差来间接测量流体流动。使用依赖于所用压差流量计的类型和 导管的直径而恰当确定的转换系数，测得的压差可以被转化为质量或体积 流量。一种用于测量压差以确定流量的技术是通过一种平均皮托管型一级 元件。 一般，用于指示流量的平均皮托管型一级元件由两个感测导管内不 同位置处的压强的中空管组成。这些管可以单独安装在导管内或者作为单 一器件一起安装在一个壳体内。在序号为4154100，专利技术名称为"用于稳 定带有面向下游的端口的皮托管的流量系数的方法和装置(METHOD AND APPARATUS FOR STABILIZING THE FLOW COEFFICIENT FOR PITOT-TYPE FLOW METERS WITH A DOWNSTREAM-FACING PORT)"的美国专利中示出平均皮托管的例子。该设计包括测量总压强(PTOT)的 前向管。第二管测量下游压强。如方程2所给出那样，在两个管之间的压差与流量的平方成正比。Q二WO^V^ 方程2其中N二单位换算系数K二平均皮托管的流量系数(无量纲) D二管直径(英寸) 1=气体膨胀系数(无量纲) p二气体密度(lbm/ft3) h二压差(英寸H2)基于压强测量的流量的精确计算要求精确测量静压，以便确定方程l 中所用的密度(p)和气体膨胀系数(Y》。然而，在现有技术中的感测静压(PSTAT)的附加传感器笨重、不方便、昂贵并且产生额外的误差源。
技术实现思路
一种用于测量经过容器的过程流体的过程变量的过程变送器，包括第 一和第二压强联接，其安排为接受容器中的过程流体的第一压强和第二压 强。这些压强与过程流体的密度有关。二级传感器提供与经过容器的过程 流体的过程变量有关的二级输出。测量电路构造成基于所述第一和第二压 强以及所述二级输出计算经过容器的过程流体的算得的过程变量。附图说明图l示出依照本专利技术的流量变送器的图示；图2示出依照本专利技术的包括用于测量密度的传感器的流量变送器的简化图3示出图1所示的过程管道的前横断面图； 图4示出图l所示的过程管道的侧横断面图5示出用于基于从压差得出的密度测量结果来测量流量的变送器的 简化图6示出液面测量构造的侧横断面图； 图7示出图6的联接的前平面图。具体实施例方式在工业过程中，为了监控和控制应用，经常希望测量与过程流体的密 度有关的过程变量。质量流量和产品液面测量是两个此类过程变量。在化 学反应控制中，反应物的质量配平和质量流量的配平产生更好的生成物质 量控制并提高生产量。针对这一点，发展了许多技术来测量质量流量。但 它们都具有某种类型的限制。 一种较受欢迎的质量流量技术，例如，科里 奥利仪表，其线尺寸较大时实体上较大并且昂贵。这些仪表通常尺寸无法 超过6英寸。另一种受欢迎的技术，多变量DP (压差)，要求使用者了解 并加入要被测量的产品的状态方程。所需要的是一种质量流量仪表，其使 用简单、尺寸按比例增大并且不要求对状态方程的了解。6本专利技术提供一种用于直接测量过程流体的密度的方法和装置。这种直 接测量可以提高液面和质量流量测量的精度，同时还降低对计算的要求。 并且，这种结构不要求使用者加入质量流量测量的状态方程。图1示出控制系统2或过程测量的过程变送器，例如流量变送器10的典型环境。变送器10通过过程控制环14 (示出为电压源6和电阻8)联接到控 制室24。变送器10通过管道配件或法兰14联接到过程流体容器，例如导管 12。导管12在箭头16所指方向上引导流体(例如气体或液体)的流动。在这个例子中，变送器10提供指示通过导管12流到控制室4的过程流 体的流量的输出信号，优选使用最好用穿过柔性线管28的双绞线导体形成 的4-20mA双线环14。传送可以依照例如，高速可寻址远程变换器(HART⑧) 协议，Foundation Fieldbus， Profibus或者其他标准。可选择的，可以为 过程控制环使用各种无线技术。如下面讨论所述，基于密度测定使用已知 技术可以确定流量。压差联接24联接到通过脉冲管道30装在变送器10中的 压差传感器(在图l中示出)。在操作期间，如下面要详细讨论那样，变送器10基于过程流体的密度 和过程流体的速度而测量经过管道12的过程流体的流量。使用压强联接24 确定过程流体的密度。在图l所示的例子中，基于压差确定过程流体的速 度，所述压差由放置在过程流体的流路中的障碍物产生。然而，本专利技术并 不限于这种结构。图2示出过程变送器100的简化结构图，变送器100联接到速度传感器 130和密度传感器132 (在一些实施例中，元件130和132每个表示多个传感 器)，这些传感器可以在变送器100的外壳的内部或外部。来自传感器130 和132的输出120被模拟-数字转换器104数字化，并提供给微处理器106。 微处理器106在时钟108确定的速率下运行并依照存储在存储器110中的指 令运行。存储器110也可以储存永久或临时变量。通过连接124，微处理器 联接到与环114联接的环通信器112。变送器100被用于测量过程变量。速度传感器130和密度传感器132构 造成联接到过程，例如图1所示的导管12中包含的过程流体，并提供传感 器输出120到模拟-数字转换器104。模拟-数字转换器104提供数字化输出 122到微处理器106，所述微处理器106提供过程变量输出124到变送器输出电路，例如环通信器U6。过程变量输出124是传感器输出120的函数。提供图2是用于说明的目的，实际的变送器结构可以改变。例如，由 微处理器106完成的功能可以由多个不同的微处理器或电路来完成。在由 模拟-数字转换器104进行模拟-数字转换之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量在容器中的过程流体的过程变量的过程变量变送器，包括：　第一和第二压强联接，它们设置为接收与所述过程流体的密度有关的、在所述容器中的过程流体的第一压强和第二压强；　传感器，其具有与所述容器中的过程流体有关的、感测到的过 程变量输出；以及　测量电路，其构造成基于与密度和所述感测到的过程变量有关的第一和第二压强计算在所述容器中的、所述过程流体的算得的过程变量。

【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：马克·S·舒马赫，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US