[发明专利]过程流体温度测量

说明书

技术领域

本发明涉及工业过程控制和监视系统。更具体地，本发明涉及对这种系统中的过程流体的温度的测量。

背景技术

工业过程控制和监视系统用于监视和/或控制工业过程。例如，过程流体的诸如压力、温度、流量等的过程变量可以由过程变量变送器来测量。该信息允许操作者监视过程的操作。此外，所测量的过程变量可以用作控制算法的输入并用于控制过程的操作。在许多实例中，过程变量变送器位于远程位置，并通过过程控制环路将信息发送回到中央位置。过程控制环路可以包括双线过程控制环路，在双线过程控制环路中，以模拟方式(例如，基于流经该环路的4-20mA电流电平)或以数字的方式将过程变量发送至中央位置。相同的双线可以用于给过程变量变送器提供功率。另一示例的过程控制环路是无线控制环路，其中对数据进行无线发送。

所测量的一种过程变量是温度。使用各种温度传感器来测量温度。一种温度传感器是称为RTD的基于电阻的温度传感器。RTD的电阻随温度而变化。典型地，电阻是使用与RTD的开尔文(Kelvin)连接来精确测量的，在开尔文连接中，第一对线承载电流，第二对线用于测量RTD上的电压降。如果连接之一退化，则可能获得不精确的温度测量并且必须执行维护。

发明内容

一种用于测量过程流体的温度的设备，包括：基于电阻的温度传感器(RTD)传感器，被配置为与过程流体热耦合。第一和第二电连接被配置为施加经过RTD的电流。第三和第四电连接被配置为测量RTD上的电压。测量电路被配置为识别与RTD的退化的连接，并作为响应向用户提供指示，并在极度退化的状况下具有以下能力：使用第一、第二、第三和第四电连接中的非全部连接来测量过程流体的温度。

附图说明

图1是示出了包括温度变送器在内的工业过程控制系统的简化框图。

图2是图1的温度变送器的简化框图。

图3是在另一操作模式中示出的图1的温度变送器的另一简化框图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于在与RTD的连接已经退化或发生故障的情形下使用基于电阻的温度传感器(RTD)来感测过程流体的温度的方法和设备。RTD传感器用于测量过程流体的温度。这种传感器或与这种传感器的电连接可能周期性地退化或失去其完整性。在一些实例中，操作者可以提供周期性安排的维护，以在传感器最终发生故障之前执行预防性维护。在这种情形下，可能执行不必要的维护，并且可能非必要地丢弃工作良好的传感器和相关的线。

RTD的故障可以由多个不同的来源造成。RTD自身可能发生故障，或者与RTD的连接可能发生故障。例如，与RTD传感器的接合(连接)可能发生故障、磨损或变松，或者，传感器内的内部焊接可能由于因温度和振动而置于设备上的应力而退化。在发生故障之前，这些问题可以导致线路电阻增大且电压过度(残差EMF)(参见例如于2002年3与12日公布的标题为ERROR COMPENSATION FOR A PROCESS FLUID TEMPERATURE TRANSMITTER的美国专利No.6,356,191)。增大的线路电阻将使信噪比减小并使测量有噪声。此外，增大的线路电阻可以导致测量中由于测量电路固有的更大的时间常数而引起的不精确。线路电阻越大，执行测量所需的时间常数越长。典型地，过程变量测量系统中使用的模数转换器具有对由于线路电阻增大而增大的时间常数可能不合适的可编程稳定时间(settling time)。增大的EMF是关于RTD传感器连接的已知问题，并可以直接影响过程变量变送器执行精确测量的能力。过程变量变送器可以被配置为校正较低程度的过度EMF。然而，过度的电压可能使测量电路饱和。

上述状况可以用于检测即将到来的传感器故障或连接完整性问题。当温度传感器发生故障时，需要使过程变量变送器离线，直到传感器已被更换或连接已被修复为止。期望事先提供与故障传感器相关的状况存在的信息，并允许在传感器仍产生有用测量时安排维护。

在一方面，本发明提供了一种用于在一定时间段内跟踪和比较RTD传感器测量线特性的方法和设备。可以提供对异常状况的指示，并且，在期望时，变送器可以使用自动校正来校正增大的线路电阻和过度的残差EMF。如上所述，增大的线路电阻和过度的残差EMF影响传感器测量的精度，并受到在可能由松动的布线、振动或腐蚀引起的较差状况下使传感器元件退化的影响。