[发明专利]非侵入式过程流体温度计算系统

说明书

背景技术

过程工业采用过程变量变送器来监测与化学制品、纸浆、汽油、药物、食物和其他流体过程工厂中的例如固体、浆料、液体、蒸汽和气体的物质相关联的过程变量。过程变量包括压力、温度、流量、液位、浊度、密度、浓度、化学组成以及其他属性。

过程流体温度变送器提供与过程流体温度相关的输出。温度变送器输出可以通过过程控制环路传送至控制室，或者可以将该输出传送至另一过程设备，使得可以监测并控制该过程。

传统地，过程流体温度变送器与热电偶套管耦接或采用热电偶套管，热电偶套管提供了与过程流体热通信的温度传感器，否则保护温度传感器不与过程流体直接接触。热电偶套管位于过程流体内，以确保过程流体与热电偶套管内布置的温度传感器之间的实质热接触。典型地，使用相对鲁棒的金属结构来设计热电偶套管，使得热电偶套管可以经受过程流体带来的许多挑战。这些挑战可以包括物理挑战，例如过程流体以相对高的速率流过热电偶套管；热挑战，例如特别高的温度；压力挑战，例如过程流体以高压传送或存储；以及化学挑战，例如由腐蚀性过程流体带来的那些化学挑战。此外，热电偶套管可能很难设计到过程安装中。这种热电偶套管需要过程侵入，其中热电偶套管被安装至或扩展到例如箱或管的过程容器中。必须对该过程侵入本身仔细设计并控制，使得过程流体不在侵入点处从容器中泄漏。

存在可以折衷热电偶套管的结构完整性的多种因素。在一些情况下，并不能完全考虑所有因素，并且热电偶套管有时弯折或甚至损坏，因此使得过程安装停滞很长的时段。这是非常不希望的。对于一些应用，热电偶套管只是无法在没有潜在损坏的情况下使用。在这些应用中，使用非侵入式过程流体温度计算系统会是有益的，或者甚至是会需要使用非侵入式过程流体温度计算系统。使用这种系统，管夹传感器被用于将温度传感器与过程容器(例如管)耦接。尽管这种非侵入式过程流体温度计算提供了不需要过程侵入、也不会使热电偶套管直接经受过程流体的益处，但是存在折衷。具体地，非侵入式温度计算系统在检测过程流体温度方面通没有延伸至过程流体中并直接测量温度的热电偶套管精确。

提供可以更精确地反映过程流体温度的非侵入式过程流体温度计算系统将会降低这种系统的用户所需的一些折衷，并且还可能在不期望或不可能使用热电偶套管的情况下提供更精确的温度计算和过程控制。

发明内容

一种过程流体温度计算系统，包括：第一温度传感器，被布置为测量过程流体管道的外部温度。所述过程流体温度计算系统具有杆部分，该杆部分具有已知热阻抗。第二温度传感器与所述第一温度传感器间隔所述杆部分。测量电路与所述第一和第二温度传感器耦接。微处理器与所述测量电路耦接，以从所述测量电路接收温度信息，并使用热通量计算来提供对过程流体管道内的过程流体温度的估计。

附图说明

图1是示出与非侵入式温度计算系统相关联的误差的过程流体温度对比管夹温度的图表。

图2是根据本发明一个实施例的与过程流体容器耦接的非侵入式温度计算系统的示意图。

图3是示出根据本发明实施例的流经非侵入式过程流体温度计算系统的热的示意图。

图4是根据本发明实施例的非侵入式过程流体温度计算系统的框图。

图5是根据本发明实施例的估计非侵入式温度测量系统中的过程流体温度的方法的流程图。

图6A和6B是根据本发明实施例分别示出非侵入式过程流体温度计算系统的校正后的温度和补偿误差的图表。

具体实施方式

如以上所阐述的，选择非侵入式温度计算系统通常需要精度的折衷。图1是过程流体温度对比管夹温度的图表，示出了非侵入式温度计算系统随过程流体温度改变的误差。图表的左轴示出了过程流体温度和管夹温度，而右轴示出了误差，均以摄氏度为单位。在初始时间，过程流体温度和管夹温度分别处于约25摄氏度，并且误差约为0摄氏度。随着过程流体温度增加，管夹温度也增加，但是以较低的速率增加。附加地，随着过程流体温度改变，管夹也改变，但不是十分匹配过程流体温度。这产生了大约在14至16摄氏度之间波动的误差。这指示管夹温度是比过程流体温度低大约14至16度的读数。