[发明专利]传感器和传感器电子元件分离的过程流体压力变送器

说明书

背景技术

过程监测和控制系统用来监测和控制工业过程的操作。工业过程在生产中用来制造各种产品，如成品油、医药、纸张、食品等等。在大规模生产中，这些过程必须被监测和控制，以在所需参数范围内操作。

“变送器”已成为一个术语，其用来描述连接到过程装置并且用于检测过程变量的装置。过程变量的示例包括压力、温度、流量等。通常情况下，变送器位于远程位置(即在“现场”中)，并且将感测到的过程变量传送回到位于中央的控制室。使用各种技术用于传输过程变量，包括有线和无线通信两者。一种常见的有线通信技术采用所谓的二线式过程控制回路，其中单一的一对电线用来同时传送信息以及提供电力到变送器。用于传递信息的一种已为大家接受的技术是通过将通过过程控制回路的电流水平控制在4mA和20mA之间。4-20mA范围内的电流值可以被映射到过程变量的相应值。其他通信协议包括：HART通信协议，其中除4-20mA通信电流模拟信号之外，对数字信号进行调制；FOUNDATION^TM现场总线(Fieldbus)协议，其中所有通信都是数字化地进行的；无线协议，诸如无线HART(IEC62591)等等。

变送器的一种类型是压力变送器。在一般情况下，压力变送器是测量过程的流体的压力的任何类型的变送器。(术语流体包括气体和液体以及它们的组合。)压力变送器可以用于直接测量压力，包括压差、绝对压力或表压。此外，使用已知的技术，压力变送器可以用来基于在两个位置之间的过程流体中的压差测量过程流体的流量。

通常情况下，压力变送器包括压力传感器，压力传感器通过隔离系统连接到过程流体的压力。隔离系统可以包括例如物理接触过程流体的隔离膜片和以及在隔离膜片和压力传感器之间延伸的隔离填充流体。填充流体一般地包括诸如油之类的基本不可压缩的流体。在过程流体施加压力在隔离膜片上时，所施加的压力的变化在隔离膜片上传递，通过隔离流体并且传递到压力传感器。这种隔离系统防止压力传感器的精密部件直接地暴露到过程流体。

大量市售的过程流体压力变送器可用于有效地测量过程流体压力。这些装置通常凭借隔离系统或填充有过程流体的长管将压力带到变送器。这种结构的示例显示在图1A-1D。

图1A显示典型蒸汽流装置。由于高温，过程流体压力变送器10远离过程12安装。一对压力脉冲管线14、16与多个连接件一起使用，并提供开口以将过程压力带到变送器10。

图1B图示高温压力变送器。由于高温，通过使用用于传递压力的辅助油填充系统，压力变送器20远离过程安装，。

图1C是典型的远程密封系统30。在这种情况中，压力通过油填充的辅助系统34被传送回到变送器32。

图1D是流量计40的图解视图，其中主元件42产生压差。压差由管44内的两个脉冲管线或引压管(impulse line)向上传递到共面变送器接口46。

关于图1A-1D图示的结构已经是成功的并且提供许多优点。模块化变送器设计已经能够实现大批量生产和高度受控的过程，以提高性能。标准共面接口允许分配效率，并允许用于校准和更换的分离点(separation point)。然而，这些结构确实存在某些限制。举例来说，将压力带到变送器是昂贵的，因为它需要大量的金属和辅助加压系统。结构可能会受到潜在的泄漏点、插塞式管线和其他脉冲管线问题的影响。此外，这些结构也可能易受到机械振动的影响。

提供可以测量在其源头上的压力而无需将这个压力传送到正常过程压力范围以外的结构将推进过程流体压力测量和控制技术。

发明内容

一种过程流体压力变送器，具有远程压力传感器。所述变送器包括电子元件壳体和设置在电子元件壳体中并且被配置为按照过程通信协议进行通信的回路通信装置。控制器，设置在电子元件壳体内并且连接到回路通信装置。传感器测量电路，设置在电子元件壳体内并且连接到控制器。远程压力传感器壳体被配置为直接地连接至过程并且与电子元件壳体分离。压力传感器设置在远程压力传感器壳体内。压力传感器形成具有随着过程流体压力变化的电特性的至少一个电子部件。所述电子部件的多个部分直接地连接到多芯电缆，多芯电缆将压力传感器可操作地连接到传感器测量电路。

附图说明

图1A-1D说明本发明的实施例在其中特别有用的示例结构。

图2和3是根据本发明实施例的远程安装的压力传感器系统的图解视图。

图4是根据本发明的实施例的连接到单个电子元件壳体的多个远程压力传感器的图解视图。