[发明专利]温度平均现场设备补偿

说明书

本申请是2010年3月24日提交的、申请号为200880108433.1、发明名称为“温度平均现场设备补偿”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及现场设备的温度补偿，并且具体地涉及使用描述现场设备的扩展区域的温度平均传感器而进行的补偿。

背景技术

术语“现场设备”指代被设计为测量并且控制过程参数(比如压力、温度和流速)的广泛的过程管理设备。现场设备同时包括变送器(配置变送器以利用传感器模块来测量或者感测过程参数)和控制器(配置控制器以利用控制模块来修改或者控制该参数(例如通过对阀定位或者调节压力))。现场设备还包括多传感器变送器(比如压力/温度变送器)以及包括传感器模块和控制模块两者在内的集成控制器(例如，集成流控制器)。现场设备还可以使用更一般化的现场模块，其可以包括一系列有关的测量和控制功能(例如，在集成静压油罐计量系统中)。

现场设备在包括制造、液体处理、食品准备和环境控制的应用中具有广泛的用途，并且被应用于广泛的过程材料上，包括空气、水、液体碳氢化合物燃料、天然气、胶、树脂、薄膜、以及热塑性塑料(比如聚氯乙烯(PVC))。大多数这些应用要求至少某种形式的温度补偿，其通常必须考虑直接和间接影响。直接影响包括过程材料本身中的温度依赖性，特别是与压力和容积相关的测量。间接影响包括现场设备中的温度依赖性，比如热电传感器响应、模数(A/D)或者数模(D/A)转换器中的温度依赖性、以及其它相关影响。

直接温度补偿要求对过程材料的测量，其通常涉及大的存货(inventory)和流量。这在例如能源部门应用(类似石油精炼以及批量燃料运输)中尤其如此，其中甚至在单个流单元或者存储容量中，过程温度也会剧烈变化。因此，直接温度补偿使用多点温度传感器，或者备选地使用描述过程材料的扩展区域的特征的温度平均传感器。

另一方面，对现场设备的温度补偿传统上依赖于单点补偿传感器。现场设备一般相对于典型的过程容量(volume)来说是小的，并且在理想化的情况中，温度不会在这个尺度上显著地变化。此外，由于现场设备强调简单、紧凑以及鲁棒性的设计方法，因此在任何情况下难以在现场设备中并入复杂的多点补偿系统。

然而，在实际运行条件下，显著的非均匀温度条件确实会出现。过程热流、维护操作以及改变的环境条件都会产生温度梯度，其在典型的现场设备两端上有时可能超过10-20℃。在该条件下，单点传感器可能不能充分地描述现场设备，导致信号漂移、偏置、以及其它效应。从而需要可以克服该缺陷的温度补偿技术，以对现有技术进行改进。

发明内容

一种平均温度补偿现场设备，使用传感器模块来描述与过程材料相关联的过程参数，并且使用温度平均传感器以描述现场设备中的扩展区域。该传感器模块和温度平均传感器产生模拟信号，该模拟信号由模数(A/D)转换器进行数字化。微处理器生成作为该数字化信号的补偿输出，并且接口利用商业上可用的通信协议来发送该输出。

在不同实施例中，传感器模块包括压力换能器(transducer)、热电偶换能器、流量计、液位(level)传感器或者另一形式的传感器。备选地，现场设备是多传感器设备，包括多个该功能。温度平均传感器典型地包括柔性(flexible)电阻温度器件(或者RTD)，并且通信协议是标准模拟协议、混合模拟-数字(或者)协议、或者数字协议(比如Fieldbus)，并且采用无线或者硬连线控制总线技术。

平均温度补偿控制器包括平均温度传感器、电子模块以及控制模块。电子模块被配置为接收过程控制输入，并且根据过程控制输入以及来自温度平均传感器的补偿信号而产生补偿后的控制输出。控制模块被配置为根据补偿后的控制输出来影响过程参数。在不同实施例中，控制模块包括温度控制器、压力调整器、或者液体液位控制器。在其它实施例中，控制模块包括阀定位器或者阀致动器，并且控制器还包括被配置为描述流率的传感器模块。在这些实施例中，控制器包括集成的流控制器。

一种温度平均现场设备补偿的方法，包括生成描述过程参数的过程信号，感测现场设备的扩展区域上的平均温度、根据平均温度来补偿过程信号，并且根据补偿后的过程信号来产生输出。在一个实施例中，过程信号包括传感器信号，并且该输出包括补偿后的输出。在另一个实施例中，该过程信号包括过程控制输入，并且该输出包括补偿后的过程控制输出。备选地，该现场设备是集合上述功能的集成控制器。

附图说明

图1A示出了平均温度补偿变送器的框图。

图1B示出了平均温度补偿现场设备的框图。