[发明专利]用于涡旋流量计的非侵入式传感器

说明书

一种涡旋流量计包括被配置为接收沿第一方向的过程流体流的流管。阻流体被设置在流管内位于第一端和第二端之间。阻流体被配置为在过程流体流中产生涡旋。多个传感器被设置在阻流体中，并被配置为检测由作用于阻流体的涡旋造成的阻流体内的变形。

背景技术

涡旋流量计在工业过程控制领域中用于测量流体的流速。通常将涡旋流量计插入承载待测流体的流管或导管中。工业应用包括例如石油、化工、纸浆和造纸、采矿和材料、油和气。

涡旋流量计的工作原理基于被称为冯卡门效应的涡旋脱落现象。当流体通过脱落杆或“阻流体”时，它会分离并产生小的涡流或涡旋，这些涡旋或涡旋沿阻流体的每一侧并在阻流体的后方交替地脱落。这些涡旋致使波动的流和压力的区域被传感器检测到。当前，各种不同类型的传感器用于检测这种涡旋，包括例如力传感器、压电动态压力传感器或差压传感器。涡旋产生的频率基本上与流体速度成比例。

当前用于感测涡旋流量计中的涡旋的涡旋传感器通常相对复杂且昂贵。此外，这种传感器需要附加的紧固件和坚固的密封，因为必须将传感器或一些其他合适的结构插入流管中，以便与涡旋相互作用以进行检测。因此，过程流体与这种结构直接接触，并且过程侵入本身必须小心地密封，以确保过程流体不会泄漏。

发明内容

涡旋流量计包括被配置为接收沿第一方向的过程流体流的流管。阻流体被设置在流管内位于第一端和第二端之间。阻流体被配置为在过程流体流中产生涡旋。多个传感器被设置在阻流体中，并被配置为检测由作用于阻流体的涡旋造成的阻流体内的变形。

附图说明

图1是根据现有技术的流量计的示意图。

图2A至图2C是根据本发明的实施例的具有位于阻流体内的传感器的涡旋流量计的示意图。

图3A至图3C是根据本发明的实施例的具有联接到流量计电子设备的传感器的涡旋流量计的示意图。

图4是根据本发明的实施例的传感器的示意图。

图5是根据本发明的实施例的具有多个传感器的阻流体的示意图。

图6A和图6B是根据本发明的实施例的涡旋流量计的信号图。

图7A和图7B是与图6A和图6B类似的一组图，针对较低的流体流速。

图8A示出了涡旋频率测试结果测量和涡旋频率计算。

图8B示出了涡旋频率与流速的图。

图9是根据本发明的实施例的产生流速度输出的方法的流程图。

具体实施方式

图1是根据现有技术的流量计的示意图。流量计100包括流管102、脱落杆118、连接至传感器128的感测装置126、壳体132内的电子设备130、以及输出引线148。在操作中，流量计100接收流体并被配置为基于产生的涡旋来计算流体的流速。

例如，流管102附接至允许流量计100安装至管道上的对应法兰的一对法兰。每个法兰可以包括安装孔(以虚线示出)，该安装孔允许每个法兰被安装到管道的对应法兰。一旦安装，流量计100从管道接收可以包括液体、气体或其组合(诸如饱和蒸汽)的流体流。

当流体流过流管102时，它接触从流管102的顶部延伸到流管的底部的脱落杆118。通常，脱落杆118位于流管102的中心。此外，如果沿流管102的轴线观察该流管，脱落杆118通常将位于流管102的中心，从流管102的最顶部的中心延伸到流管102的最底部的中心。然而，流量计可以使用位于其他取向的脱落杆以及不完全跨越流管102的整个内径的脱落杆来实施。