使用磁感应的工业过程装置制造方法及图纸

一种连接到工业生产过程中以便用于监测或控制生产过程的过程装 置，包括构造为物理连接到工业生产过程的装置壳体(16)。线圈(100)安 装于该壳体上，并且磁铁(104)构造为运动穿过该线圈。该磁铁的相对运 动响应于工业生产过程中的振动(72)。这种相对运动在该线圈中感应出电 流。该壳体中的电路包括从线圈接收电流的输入。

【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用于连接到工业过程控制和监测系统中的工业过程装置(industrial process device )。
技术介绍
在工业设置中，控制系统用于监测与控制工业存货和化学过程等等。 通常，控制系统使用分布在工业过程的关键场所并通过过程控制回路与控 制室中的控制回路连接的现场装置来执行这些功能。术语"现场装置"表示 在分布式控制或过程监测系统中执行一种功能的任意装置，包括用于工业 过程的测量、控制和监测的所有装置。有些现场装置包括转换器。转换器可以理解为意指那种根据物理输入 产生输出信号或者根据输入信号产生物理输出的装置。通常，转换器把输 入转换成具有不同形式的输出。转换器的类型包括各种分析仪器、压力传 感器、热敏电阻器、热电偶、应变仪、流量传送器、定位器、致动器、螺 线管、指示灯，以及其他。其他现场装置包括控制元件，并且用于控制工 业过程。这种生产装置的例子包括阀控制器、阀位控制器、加热器控制器、 泵控制器等等。在许多生产过程安装中，过程装置经受了振动。该振动可能发生在生 产过程的正常运行期间。另外，某些类型的故障可能导致过程装置经受反 常的振动，例如，失效的泵、松开的支架等等。
技术实现思路
一种连接到工业过程中以便用于监测或控制生产过程的过程装置，包 括构造为物理连接到工业生产过程中的装置壳体。线圈安装于壳体上并且 磁铁构造为运动穿过该线圈。磁铁的相对运动响应于工业生产过程中的振 动。这种相对运动在线圈中感应出电流。该壳体中的电路包括从线圈接收附图说明图1为用于监测或控制工业过程的过程监测或控制系统的简图。图2显示了包括执行诊断时使用的磁感应电路的过程装置的剖视图和 简化方框图。图3显示了包括产生用于过程装置的动力所使用的磁感应电路的过程 装置的剖视图和简化方框图。图4为详细显示磁感应电路的电路原理图。图5是显示另一个例子的结构的过程装置的分解图。具体实施例方式图1为工业过程控制器监测系统10的简图，包括根据本专利技术所述的过 程装置16。如下面将更加详细论述的那样，过程装置16包括电力绕组和构 造为在系统10中响应振动从而产生电流的运动磁铁。过程装置16与构造为传输生产液体14的生产管线12连接。过程接口元 件18构造为连接到该生产过程中，并用于过程装置16的输入或输出。例如， 如果过程装置构造为过程控制传输器，则接口元件18可以包括一些过程变 量型的传感器，例如压力传感器、流量传感器、温度传感器等等，以构造 为检测生产过程变量。另一方面，如果过程装置16构造为过程控制装置， 则接口元件18可以是，例如，阀、加热器等等，以用于控制生产过程。过 程装置16与位置较远的电路连接，例如，通过过程控制回路22的控制室20。 过程控制回路22显示为双线过程控制回路，并且可以包括，例如，构造为 按照工业标准运行的过程控制回路。工业标准的例子包括4-20mA协议、 HARPS协议、FieldBus协议和其他协议。图2为简化的剖视图，显示了本专利技术的一个具体实施例，其中，过程 装置16通过过程联接器50，如凸缘等连接到生产管线上。现场装置16包括 连接到过程接口18上的接口电路52。当构造为传输器时，接口电路52可以执行初始过程并与过程变量传感器一起运行。类似地，当构造为过程控制 器时，接口电路52用于控制过程接口18。现场装置16包括按照存储在存储6器62中的可编程指令运行的微控制器60。微控制器60也连接到本身与过程 控制回路22相连的输入/输出电路64上。在某些结构中，输入/输出电路64 也提供用于激励过程装置16的一些或所有电路的电源输出。磁感应电路68安装在过程装置16的装置壳体70中。磁感应电路68物理 连接到壳体70上，从而工业生产过程10所产生的振动72可以由磁感应电路 68接收。在图2所示的结构中，磁感应电路68给模-数转换器76提供输出电 信号74。该模-数转换器76接收输出信号74并给微控制器60提供数字信号 80。微控制器60可以合理处理数字信号。在一个例示的结构中，微控制器60监测振动信号72的幅值、光谱含量 和/或标记(时间/或频率)。信号72可以与代表生产过程10的额定运行的已 知信号相比较。标称信号值例如幅值、光谱含量和/或标记可以存储在，例 如存储器62中。作为另一个例子，输出信号74中的一些能级或阈值表示生 产过程中的一些特定故障，例如泵或支架的开裂或失效。类似地，某些频 率或频率组表示特定的故障，例如将要失效的或已失效的叶轮。振动信息 还可以用来提供与由于振动的出现而使过程装置预期使用年限的减少有 关的预测信息。如果，在过程装置16运行期间，振动信号72以预定方式在 所存储的额定值中变化，则微控制器60可以确定在生产过程中发生了某些 类型的事件，这些事件有待进一步调查。例如，微控制器60可以提供指示 元件失效或需要通过运行者进行调查的潜在故障的输出信号。该信息还可 以用于其他目的，例如提供工业过程中，其他元件例如阀控制器等的运行 指示。如果该过程联接器50变松了，则振动信号72也将产生变化。在另一 个例子中，如果振动信号72突然减小，或甚至完全消失，则表示生产过程 IO已经异常关闭或处于不良状态中。图3是过程装置16的另一个简化方框图，显示了本专利技术的结构的另一 个例子。在图3中，类似于图2所示的元件仍然保留其标号。在图3的结构 中，振动信号72由磁感应电路68接收。磁感应电路68的电流输出信号74提 供给储能电路82。储能电路82可以是用于存储电能的任何适当的装置，并 且可以包括，例如，电力电容器和整流电路、电池等等，以用于存储来自 磁感应电路68的能量。储能电路82提供了用于激励过程装置16的电源输出 信号。在这种结构中，输入/输出电路64可以不必提供电源输出信号。另夕卜，在一些结构中，过程装置16构造为通过无线连接来运行，并且输入/输出电路64用于无线通信。储能电路82可以提供过程装置16所需的所有电源，或 可以为装置16提供辅助或备用电源。图4为详细显示磁感应电路68的简化电路原理图。磁感应电路68包括 环绕管102的线圈100。优选地，绕线具有相对小的直径，从而允许绕管102 缠绕大量的绕线。但是，线圈100的绕线必须具有足够低的电阻，以便传 输磁感应所产生的电流。滑动永久磁铁104安装在管100中，并且可以在管 102的端部108之间沿箭头106所指的方向运动。根据法拉第磁感应法则， 磁铁104穿过线圈100的运动将会在线圈100中产生电流。该电流与磁铁104 相对于线圈100的速度成比例。磁铁104构造为响应图2和3所示的振动信号 72而运动。弹簧部件110可以设置在管102的端部108上，从而当磁铁104在 管102内部改变取向时可以在磁铁104的运动中保存能量。弹簧部件110可 以是任何适当的结构，例如盘簧、合成橡胶元件等。在相关的结构中，弹 簧部件可以被替换，或辅助安装在磁铁104上。如同磁铁104和线圈100之 间的相对运动产生电流那样，套筒102可以构造为响应振动信号72而运动。图4也以电力电容器118的形式显示了用于储能电路82的一个例示结 构。从线圈100流出的电流为交流电流。在这种结构中，从线圈100流出的 电流将被整流，以便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接到工业生产过程中以便用于监测或控制生产过程的过程装置，包括：　装置壳体，构造为物理连接到工业生产过程中；　安装在所述壳体上的线圈；　磁铁，构造为响应工业生产过程中的振动而运动穿过所述线圈，从而在所述线圈中感应出电流；和　在所述壳体中的电路，其具有从线圈接收电流的输入。

【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：罗伯特·C·黑特克，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US