用于过程管线中流动的介质的测量系统技术方案

测量系统插入管道中并用于检测在过程管线中流动的介质的至少一个测量变量。测量系统为此包括测量变换器，其具有用于引导被测介质的测量管以及传感器装置，该传感器装置具有至少一个主要对于待检测的测量变量作出反应的传感器元件并且利用至少一个传感器元件提供至少一个由测量变量影响的测量信号。另外，测量系统包括与测量变换器通信的测量电子装置，该测量电子装置通过使用至少一个测量信号而至少间歇地产生至少一个瞬时代表测量变量的测量值。在本发明专利技术的测量系统的情况中，测量管比在入口侧连接至测量系统的过程管线供应段的流动横截面要小。为此，测量系统还包括流动调整器，其设置在测量管的入口侧并且位于测量管和过程管线供应段之间。流动调整器的内腔向着测量管逐渐变细并且在操作中由介质流过。流动调整器包括至少一个内部棱，该内部棱设置在出口端的上游并且突入流动调整器的内腔中。在操作期间，流动调整器中引导的介质对着内部棱流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种测量系统，用于测量过程管线中流动的介质的至 少一个测量变量，该测量系统具有测量变换器以及位于测量变换器和 过程管线之间的流动调整器，其中所述测量变量特别是质量流量、密 度、粘度、压力等。
技术介绍
在工业过程测量
中，特别是联系化工自动化或制造过程 自动化，为了检测描述过程的测量变量以及产生代表该测量变量的测 量值信号，使用在过程附近安装的测量系统，其直接安装在由介质流 过的过程管线之上或者之内。待检测的测量变量可以例如是这种例如 构成为管道的过程管线中引导或容纳的液态、粉末状、蒸汽状或气态 过程介质的质量流量、体积流量、流速、密度、粘度、温度等。这种测量系统是其中使用了在线测量仪表的测量系统，该在线测 量仪表具有磁感应测量变换器；或者分析沿流动方向发射的超声波的 行程时间的测量变换器，特别是根据多普勒原理工作的测量变换器； 或者振动型测量变换器，特别是克里奥利质量流量变换器、密度变换 器等。磁感应变换器的基本构造和功能例如在以下文献中进行了充分 描述EP陽A 1 039 269、 US-A 60 31 740、 US-A 55 40 103、 US-A 53 51 554、 US-A 45 63 904;关于超声变换器，例如参见US-B 63 97 683、 US-B 63 30 831、 US-B 62 93 156、 US-B 61 89 389、 US-A 55 31 124、 US-A 54 63 905、 US陽A 51 31 279、 US-A47 87 252。另夕卜，这些问题的 背景对于本领域技术人员是已知的，从而这里省略了详细解释。在以 下文献中详细解释了本领域技术人员迄今已知的这种特别是利用紧凑 的在线测量仪表形成的测量系统的其他例子EP-A 984 248、 GB-A211442 725、 US-A 43 08 754、 US隱A 44 20 983、 US-A 44 68 971、 US國A 45 24 610、US-A 47 16 770、US-A 47 68 384、US-A 50 52 229、US隱A 50 52 230、 US-A 51 31 279、 US-A 52 31 884、 US-A 53 59 881、 US-A 54 58 005、 US-A 54 69 748、 US-A 56 87 100、 US-A 57 96 011、 US-A 58 08 209、 US-A 60 03 384、 US隱A 60 53 054、 US-A 60 06 609、 US-B 63 52 000、 US-B 63 97 683、 US-B 65 13 393、 US-B 66 44 132、 US-B 66 51 513、 US-B 68 80 410、 US-B 69 10 387、 US-A 2005/0092101、 WO-A 88/02 476、 WO-A 88/02 853、 WO-A 95/16 897、 WO-A 00/36 379、 WO-A 00/14 485、 WO-A 01/02816、 WO-A 02/086 426。为了检测各测量变量，这里讨论的类型的测量系统包括相应的测 量变换器，其插入引导介质的过程管线中，并用于产生至少一个测量 信号，特别是电信号，其尽可能精确地代表主要检测的测量变量。为 此，测量变换器通常包括测量管，其插入管道中并用于引导流动介 质；和相应的物理-电子传感器装置。传感器装置包括至少一个传感器 元件，该传感器元件主要对于待测变量或者其变化作出反应，以在操 作期间产生至少一个合适地由测量变量影响的测量信号。为了进一步 处理或分析至少一个测量信号，传感器还与测量电子装置相连。测量 电子装置以合适的方式与测量变换器通信，在测量系统操作期间通过 使用至少一个测量信号至少间歇地产生至少一个瞬时代表测量变量的 测量值，例如质量流量测量值、体积流量测量值、密度测量值、粘度 测量值、压力测量值、温度测量值等。为了容纳测量电子装置，该测量系统还包括合适的电子装置外壳， 其例如US-A 63 97 683或WO-A 00/36 379所建议的，可以远离测量变 换器设置并仅仅利用柔性导线与测量变换器相连。然而，作为替代， 如EP-A 903 651或EP-A 1 008 836所示，通过形成紧凑的在线测量仪 表(例如，克里奥利质量流量/密度测量仪表、超声流量计、涡街流量 计、热流量计、磁感应流量计等)，电子装置外壳可以直接设置在测 量变换器上或者分离地容纳测量变换器的测量变换器外壳上。在后一种情况中，例如EP-A 984 248、US-A 47 16 770或US-A 63 52 000所示，电子装置外壳常常还用于容纳测量变换器的一些机械部件，例如在操 作期间由于机械作用而形变的膜状、棒状、套筒状或管状的形变体或 振动体；关于这一点，参见上述的US-A 63 52 000。另外，所述类型的测量系统通常经由连接至测量电子装置的数据 传递系统而彼此连接并且/或者与合适的过程控制计算机相连，测量系 统将测量值信号例如通过4 20 mA电流回路和/或数字数据总线而传输 至过程控制计算机。在这种情况中，用作数据传输系统的是现场总线 系统，特别是串行现场总线系统，诸如PROFIBUS-PA、 FOUNDATION FIELDBUS以及相应的传输协议。利用过程控制计算机，传递的测量 值信号可以被进一步处理并作为相应的测量结果而例如在监视器上可 视化，并且/或者转化为用于过程控制元件(例如，电磁阀、电动机等) 的控制信号。正如在GB-A 21 42 725、 US-A 58 08 209、 US-A 2005/0092101 、 US誦B 68 80 410、 US-B 66 44 132、 US-A 60 53 054、 US-B 66 44 132、 US-A 50 52 229或US-B 65 13 393中讨论的，在线测量仪表以及所述类 型的测量系统可以同样具有或多或少依赖于流动类型的测量精度。在 这一点上特别感兴趣的是在测量管中的流型的瞬时特性。考虑到湍流 (流动的雷诺数大于2300)在较宽的雷诺数范围上彼此非常详细并且 因而对于测量精度具有相近的影响，所以在许多测量系统中常常期望 待测介质具有较高流速。在涡流流量计中为了实现充分高的测量精度， 通常雷诺数远大于4000。于是，在讨论的测量系统类型中，往往至少在过程管线具有相对 较大的口径的情况中和/或在介质流动相对较慢的应用情况中，构造测 量管使得测量管比在入口侧连接至测量系统的过程管线供应段的流动 横截面要小。于是，流动的介质沿流动方向经历加速，从而雷诺数增 加。这种原理的实施例已经特别是在利用超声测量仪表和/或涡流流量16计工作的测量系统以及/或者用于测量至少部分特别是主要或全部为气 态介质的测量系统的情况中得到证实。考虑到例如作为涡流流量计测量原理的基础，在与流动相对的阻 流体上的漩涡的脱落速率和主要待检测的测量变量(即，体积流量或 流速)之间的关系只有当雷诺数超过20000时才能够被充分看作线性， 所以必须实现在过程管线和测量管的流动横截面之间相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量系统，其插入过程管线特别是管道中，用于检测过程管线中流动的介质的至少一个测量变量，特别是质量流量、体积流量、流速、密度、粘度、压力、温度等，该测量系统包括：　－测量变换器，　－－该测量变换器具有特别是基本直的测量管，其用 于引导待测介质并且其流动横截面（Ａ１）比在入口侧连接至测量系统的过程管线供应段的流动横截面要小，　－－该测量变换器还具有传感器装置，　－－－该传感器装置具有至少一个主要对于待检测的测量变量特别是其变化作出反应的传感器元件，并且　 　－－－该传感器装置利用至少一个传感器元件提供至少一个由测量变量影响的测量信号；　－与测量变换器通信的测量电子装置，该测量电子装置通过使用至少一个测量信号而至少间歇地产生至少一个瞬时代表测量变量的测量值，特别是质量流量测量值、体积 流量测量值、密度测量值、粘度测量值、压力测量值、温度测量值；和　－流动调整器，其设置在测量管的入口侧并且位于测量管和过程管线供应段之间，流动调整器具有向着测量管逐渐变细并且在操作中由介质流过的内腔；　－其中流动调整器朝向过程管线 供应段的入口端的流动横截面（ａ）大于测量管的流动横截面（Ａ１），并且流动调整器的朝向测量管的出口端的流动横截面（ｂ）小于流动调整器的入口端的流动横截面；以及　－其中在流动调整器中提供至少一个冲击面，该冲击面设置在流动调整器的出口端的上 游并且突入流动调整器的内腔中，特别地，该冲击面沿流动调整器的圆周线环绕和／或循环，在操作期间待测介质对着冲击面流动。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2006-7-21 102006034296.8;DE 2006-10-6 1020060471.一种测量系统，其插入过程管线特别是管道中，用于检测过程管线中流动的介质的至少一个测量变量，特别是质量流量、体积流量、流速、密度、粘度、压力、温度等，该测量系统包括-测量变换器，--该测量变换器具有特别是基本直的测量管，其用于引导待测介质并且其流动横截面(A1)比在入口侧连接至测量系统的过程管线供应段的流动横截面要小，--该测量变换器还具有传感器装置，---该传感器装置具有至少一个主要对于待检测的测量变量特别是其变化作出反应的传感器元件，并且---该传感器装置利用至少一个传感器元件提供至少一个由测量变量影响的测量信号；-与测量变换器通信的测量电子装置，该测量电子装置通过使用至少一个测量信号而至少间歇地产生至少一个瞬时代表测量变量的测量值，特别是质量流量测量值、体积流量测量值、密度测量值、粘度测量值、压力测量值、温度测量值；和-流动调整器，其设置在测量管的入口侧并且位于测量管和过程管线供应段之间，流动调整器具有向着测量管逐渐变细并且在操作中由介质流过的内腔；-其中流动调整器朝向过程管线供应段的入口端的流动横截面(a)大于测量管的流动横截面(A1)，并且流动调整器的朝向测量管的出口端的流动横截面(b)小于流动调整器的入口端的流动横截面；以及-其中在流动调整器中提供至少一个冲击面，该冲击面设置在流动调整器的出口端的上游并且突入流动调整器的内腔中，特别地，该冲击面沿流动调整器的圆周线环绕和/或循环，在操作期间待测介质对着冲击面流动。2. 根据权利要求l所述的测量系统，其中，冲击面这样设置并定 向于流动调整器中，使得它至少部分基本垂直于流动调整器的虚拟纵 轴延伸，并且/或者它部分基本垂直于测量管的虚拟纵轴延伸。3. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，冲击面在径向上的高度至少为1 mm。4. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，冲击面形成为 环形面。5. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，冲击面构成为 球面成形的和/或褶铍的特别是多重锯齿和/或波浪形的环形面。6. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，流动调整器至 少在入口区域基本成形为圆柱体状。7. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，测量管至少在 入口区域基本成形为圆柱体状。8. 根据权利要求7所述的测量系统，其中，流动调整器至少在出 口区域基本成形为圆柱体状。9. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，特别是圆柱体 状的测量管基本是直的。10. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，过程管线供 应段的流动横截面(A2)与测量管的流动横截面(Al)的横截面比(A2/A1)保持大于1.5。11. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，过程管线供应段的流动横截面(A2)与测量管的流动横截面(Al)的横截面比 (A2/A1)保持小于10。12. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，过程管线供 应段的流动横截面(A2)与测量管的流动横截面(Al)的横截面比(A2/A1)保持在1.66 9.6的范围内。13. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，冲击面至少 部分基本为平面的。14. 根据权利要求13所述的测量系统，其中，冲击面这样设置并 定向于流动调整器中，使得它部分基本与流动调整器的横截面共面， 并且/或者它部分基本与测量管的横截面共面。15. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，冲击面至少 部分基本为锥形。16. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，冲击面朝向 测量管逐渐变细。17. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，冲击面朝向 流动调整器的入口端变宽。18. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，流动调整器 具有至少一个内部棱，该内部棱设置在流动调整器的出口端的上游、 突入流动调整器的内腔、特别是沿流动调整器的圆周线环绕和/或循环， 在操作中流动调整器中引导的介质对着该内部棱流动。19. 根据权利要求18所述的测量系统，其中，至少一个突入流动 调整器内腔的内部棱这样构造并设置在流动调整器中，使得它基本与流动调整器的虚拟纵轴交叉和/或与测量管的虚拟纵轴交叉。20. 根据权利要求18或19所述的测量系统，其中，至少一个突 入流动调整器内腔的内部棱特别是循环地环绕，并因而自封闭。21. 根据权利要求18 — 20之一所述的测量系统，其中，至少一个 突入流动调整器内腔的内部棱设置在流动调整器的入口端的附近，特 别是与该入口端紧邻。22. 根据权利要求18 — 21之一所述的测量系统，其中，至少一个 突入流动调整器内腔的内部棱直接设置在流动调整器的入口端。23. 根据权利要求18 —22之一所述的测量系统，其中，冲击面和 内部棱至少部分由流动调整器入口侧中成形的凸肩形成，特别是循环 和/或自封闭的凸肩。24. 根据权利要求18 — 23之一所述的测量系统，其中，至少一个 突入流动调整器内腔的内部棱的棱角半径小于2 mm，特别是小于0.6 mm。25. 根据权利要求18 — 24之一所述的测量系统，其中，内部棱具 有锯齿或波浪的轮廓。26. 根据权利要求18 — 25之一所述的测量系统，其中，由至少一 个突入流动调整器内腔的内部棱限定的流动调整器内腔的流动横截面(a)小于过程管线供应段的流动横截面(A2)。27. 根据权利要求18 — 26之一所述的测量系统，其中，由内部棱 约束的横截面(a)与过程管线供应段的流动横截面(A2)的收縮比(a/A2)保持小于0.9。28. 根据权利要求26或27所述的测量系统，其中，由内部棱约 束的横截面(a)与过程管线供应段的流动横截面(A2)的收縮比(a/A2) 保持大于O.l。29. 根据权利要求26 — 28之一所述的测量系统，其中，由内部棱 约束的横截面(a)与过程管线供应段的流动横截面(A2)的收縮比(a/A2)保持在0.25~0.85的范围内。30. 根据权利要求10—12之一以及27 — 29之一所述的测量系统， 其中，横截面比(A2/A1)与收縮比(a/A2)之间的差(A2/A1 —a/A2) 保持大于0.5。31. 根据权利要求10—12之一以及27 — 29之一所述的测量系统， 其中，横截面比(A2/A1)与收縮比(a/A2)之间的差(A2/A1—a/A2) 保持小于10。32. 根据权利要求10—12之一以及27 — 29之一所述的测量系统， 其中，横截面比(A2/A1)与收縮比(a/A2)之间的差(A2/A1 —a/A2) 保持于大0.83且小于9.5。33. 根据权利要求26 — 32之一所述的测量系统，其中，由内部棱 约束的横截面(a)与测量管的流动横截面(Al)的压縮比(a/Al)保 持大于1.2。34. 根据权利要求26 — 33之一所述的测量系统，其中，由内部棱 约束的横截面(a)与测量管的流动横截面(Al)的压縮比(a/Al)保 持小于5。35. 根据权利要求26 — 34之一所述的测量系统，其中，由内部棱约束的横截面(a)与测量管的流动横截面(Al)的压縮比(a/Al)保 持在1.3 3的范围内。36. 根据权利要求IO—12之一以及33 — 35之一所述的测量系统， 其中，横截面比(A2/A1)与压缩比(a/Al)之间的差(A2/Al—a/Al) 保持大于0.2。37. 根据权利要求10—12之一以及33 — 35之一所述的测量系统， 其中，横截面比(A2/A1)与压縮比(a/Al)之间的差(A2/Al — a/Al) 保持小于10。38. 根据权利要求10—12之一以及33 — 35之一所述的测量系统， 其中，横截面比(A2/A1)与压縮比(a/Al)之间的差(A2/Al—a/Al) 保持大于0.25且小于8。39. 根据前述任一权利要求所述的测量系统，其中，测量管的口 径(Dl)比在入口侧连接至测量系统的过程管线供应段的口径小。40. 根据权利要求39所述的测量系统，其中，流动调整器的朝向 过程管线供应段的入口端的口径比测量管的口径(Dl)大，流动调整 器的朝向测量管的出口端的口径比流动调整器的入口端的口径小。41. 根据权利要求39或40所述的测量系统，其中，至少一个突 入流动调整器内腔的内部棱这样形成，使得流动调整器的入口端的内 径(d)保持小于过程管线供应段的口径(D2)。42. 根据权利要求39 — 41之一所述的测量系统，其中，过程管线 供应段的口径(D2)与测量管的口径(D...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖纳赫克尔，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]