[发明专利]带密度测量的过程设备有效
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 | ||
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:
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。
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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