[发明专利]带密度测量的过程设备有效

专利信息
申请号: 200780032175.9 申请日: 2007-08-21
公开(公告)号: CN101512298A 公开(公告)日: 2009-08-19
发明(设计)人: 马克·S·舒马赫 申请(专利权)人: 罗斯蒙德公司
主分类号: G01F1/42 分类号: G01F1/42;G01F1/36;G01F1/84
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 代理人: 王新华
地址: 美国明*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 密度 测量 过程 设备
【说明书】:

技术领域

本发明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,本发明涉及对和流体密度有关的过程流体的过程变量 的测量。

背景技术

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=NCdEY1d2ρh]]>方程1

其中:

Q=质量流量(质量/单位时间)

N=单位换算系数(单位改变)

Cd=流量系数(无量纲)

E=逼近因子的速度(无量纲)

Y1=气体膨胀因子(无量纲)

d=差分发生器的孔径(长度)

ρ=流体密度(质量/单位体积)

h=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(head meter)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,发明名称为“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=NKD2Y1ρh]]>方程2

其中:

N=单位换算系数

K=平均皮托管的流量系数(无量纲)

D=管直径(英寸)

Y1=气体膨胀系数(无量纲)

ρ=气体密度(lbm/ft3)

h=压差(英寸H2)

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