[发明专利]具有可变孔的过程流体设备

说明书

技术领域

本发明涉及工业过程控制和测量设备。更具体地，本发明涉及一 种控制通过其中的流体流速的集成设备。

背景技术

多个行业都使用诸如过程可变发送器之类的现场设备来遥感或 遥控过程变量。这种变量通常与诸如泥浆、液体、蒸汽、气体、化学 药品、浆、石油、药物、食品和其它流体加工厂相关联。过程变量可 包括压力、温度、流速、浊度、密度、浓度、化学成分以及气体属性。 现场设备的其它示例包括阀、致动器、加热器和控制器。

过去，工业过程流体流速控制系统通常需要多个组件。例如，诸 如过程可变流体流速发送器之类的第一现场设备可在流体流中具有流 体阻碍设备，例如孔板。流发送器然后测量流体流设备两端的压差， 并计算通过其中的流体的大量流。流发送器然后向过程控制器传递流 体流速信息，过程控制器可以是位于控制室内的计算机，甚至是安装 在现场的另一个现场设备。控制器然后对从过程流体流发送器接收到 的流体测量信息和所提供的或控制器已知的已知流设定点应用控制算 法。控制器然后产生流体流速输出，将该流体流速输出传递给通常为 阀的另一个现场设备，阀根据所应用的控制算法，来修改通过系统的 流体流速。这种闭环流体流速控制系统是现有技术已知的。

近年来，虹膜光圈(iris-diaphragm)控制阀结合流速测量已经 用于提供可调整流体流速的系统。可变光圈控制阀在概念上与摄像机 的光学快门类似。光圈通常包括三个或多个延伸到流动区域并阻挡通 过流动区域的流体流速的指状物。一个这种可变光圈控制阀是由瑞士 的Emile Eggar和Ciesa PumpandMachine Manufacturers出售的可变 光圈控制阀。尽管使用可变光圈控制阀提供了闭环流体流速控制系统， 显然需要改进。例如，流速控制系统中的每个不同设备引入了附加成 本以及可能出现故障的附加过程流体密封。此外，用在流速控制系统 中的每个过程设备还需要附加的技术时间来安装和/或维修。

发明内容

提供了提供总流体流速控制的过程设备。该设备包括位于流管道 中的闭合机构。该闭合机构优选地是虹膜式的光圈，提供可变内部参 数。该设备包括压差传感器，用于感测光圈的相对面两端的压差。控 制器接收压差的表示，并为致动器产生控制信号，致动器用于激励闭 合机构。闭合机构、压差传感器和控制器在单个过程设备中产生了闭 环流速控制器。

附图说明

图1是根据本发明实施例的过程流体流设备的透视图。

图2A是根据本发明实施例的过程流体流速控制设备的前视图。

图2B是根据本发明实施例的过程流体流速控制设备的前视图。

图3是根据本发明实施例的过程流体流速控制设备的示意图。

具体实施方式

图1和2A分别是根据本发明实施例的过程流体流速设备的透视图 和前视图。设备10是完全集成的过程流体流速控制系统，包括：致动 器，用于改变通过其中的流体流速；传感器，用于感测通过其中的流 体流速；以及控制器，用于根据感测的流速信号和控制算法，产生致 动器信号。为了简化流体流速计算，优选地流体控制机构是可变光圈 流速阀。随着用于产生光圈的指状物的数目增加，有关开口的内部形 状变得越来越圆。因此，一旦使用足够数目的指状物，例如六个，则 设备的流速特性开始足够接近孔板。已知通过孔板的流体流速，并且 与孔板有关的流速特性已知且广泛在记载于文献中。然而，本发明的 实施例可利用诸如挡板之类的其它种类的阀来实现。虹膜式流体阀12 包括延伸到流管道16中的多个(图1中是六个)指状物或叶片14。

叶片14延伸到管道16中的程度控制了可流过其中的流体的量。设备 10还包括电子设备盒18和位于阀12的相对面上的压力传感器20、22。

电子设备盒18包括适当的电子电路，以根据工业标准过程通信协 议，与过程通信环路24相连并在其上进行通信。这种协议的示例包括 协议以及all-digitalFieldbus协议。然而，根 据本发明的实施例，可采用任意其它发布的过程工业标准通信协议。 优选地，过程工业标准协议是可给设备10供电的协议。因此，设备 10可在与用于通信的导线相同的导线上接收所有的电功率。