[发明专利]基于差压的流量测量

说明书

技术领域

本发明涉及工业过程控制或监视系统。更具体地，本发明涉及在工业过程中测量过程流体的流量的系统。

背景技术

许多工业过程使用各种类型的流体或对其进行操作。在过程的操作期间，流体可以通过过程管道从一个位置传送至另一位置。在许多实例中，期望监视这种经过过程管道的流体的流量。该监视可以仅用于测量目的，或者可以用在控制系统中。例如，可以基于所测量的过程流体的流量的量来对阀门(valve)进行控制。

过程变量变送器用于测量工业过程的过程变量。一种这样的过程变量是以上讨论的过程流体的流量。可以使用各种技术来测量这种流量。一种这样的技术基于置于过程管道中的限制元件上展现(develop)的差压来测量流量。差压可以由差压变送器测量并用于计算过程流体的流量。如Richard Steven的、名称为“IMPROVEMENTS IN OR RELATING TOFLOW METERING”、国际申请日为2006年8月29日的WO2008/025935中所描述，置于流中的限制元件使得各种压力得以展现。

发明内容

一种用于在工业过程中测量经过过程管道的过程流体的流量的系统，包括过程管道中的流量限制元件。第一差压变送器被配置为：测量响应于过程流体的流动而在所述流量限制元件上出现的第一压降。第二差压变送器被配置为：测量穿过所述流量限制元件的过程流体中的第二差压。电路基于第一差压和第二差压来执行诊断。

附图说明

图1A是具有限制和所得到的压差的流管的简化示意图。

图1B是针对图1A所示的配置，压力相对于位置的曲线图。

图2是示出了与过程管道耦合的两个差压变送器的图。

图3是示出了图2的压力变送器的简化框图。

具体实施方式

本发明涉及基于在置于过程管道中的限制元件上产生的差压来测量经过过程管道的流量。

如以下更详细讨论的，该限制元件产生多个不同的差压。一个差压(被称作“传统”差压(ΔP_t))是在该限制元件上直接测量的差压。恢复压力(ΔP_r)是该限制元件处的最小压力与最大下行流压力之间产生的差压。永久压力损失(ΔP_PPL)是从该限制元件的上行流和压力已完全恢复的位置下行流测量的差压。

在传统的差流量测量应用中，在基本元件(限制元件，例如孔板、调节孔、文丘里管或V锥等)上安装差压变送器。流体的流速与传统差压(ΔP_t)的平方根成比例。此外，可以测量温度和绝对压力以动态地计算过程流体的密度。所计算出的密度可以用于基于过程流体密度的改变来补偿质量流量测量。

已经在差过程变量变送器中实现各种诊断技术。与差过程流量测量相关的许多技术基于监视所检测到的压力的统计变化，以便识别与将差压变送器耦合至过程流体的“引压管(impulse line)”相关联的问题。例如，如果引压管中的一条或两条变为被塞住，则可以检测到差压信号的标准差的改变。然而，对被塞住的引压管的精确检测还通常取决于其他因素，例如流速、孔板Beta比、困在引压管中的气体的量，等等。

如在Richard Steven的、名称为“IMPROVEMENTS IN ORRELATING TO FLOW METERING”、国际申请日为2006年8月29日的WO2008/025935中以及在2008年10月21至24日的第26届国际北海测量工作研讨会上提出的Diagnostic Methodology for Generic Differential Pressure Flow meters中讨论的，“基本元件”在流动的过程流体中产生多个差压。三个独特的可用差压测量包括：传统压降(ΔP_t)、恢复后的压力(ΔP_r)和永久压力损失(ΔP_PPL)。图1A和1B示出了由于过程管道的横截面视图(图1A)和沿过程管道的压力相对于位置的曲线图(图1B)所示的基本元件而由流柱(flow post)产生的三个差压。尽管基本元件被示作文丘里管，但是可以将这里讨论的方法应用于任何基本元件。

如图1B的曲线图所示，如果已知任何两个差压，则可以基于以下关系来计算第三个差压：

ΔP_t＝ΔP_r+ΔP_PPL    等式1

可以使用如下三个DP测量中的任一个来计算流体的质量流速：