[发明专利]一种过程控制系统中的双线发送器

说明书

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背景技术

本发明涉及一种现场安装的测量发送器，用来测量一个代表一种过程的过程变量，更详细地说，涉及那些具有一个微处理器的发送器。

已知一些测量发送器可感测两个过程变量，例如在管子中流动的流体的差压和线路压力。在关心其动力消耗的过程控制工业设备领域通常安装这种发送器。测量发送器提供了一个代表其所感测变量的电流输出，该电流强度作为被感测的过程变量的函数而在4-20mA内变化。操作测量发送器所需的电流必须小于4mA，以便使发送器符合此过程控制工业的通信标准。一些其他的测量发送器感测流体的过程分段(grade)温度。每个发送器都要耗费大且可能不安全的插入管子中，另外每个发送器在12V下消耗最大达20mA的电流。

气流计算机有时包括压力测量发送器通用的压力感测装置。现有的气流计算机装在用于精密过程控制的过程控制工业厂房中，并置于监视转移应用中来监测所转移的碳氢化合物数量，并且有时放在井口处以监测井的天然气或碳氢化合物产量。上述流体计算机提供了一个作为三个过程变量函数且代表质量流的输出。这三个过程变量是：跨过一个位于输送流体的管子中的孔板两端的差压，管子中流体的线路压力，以及流体的过程温度。许多流体计算机从分开的发送器接收所需的这三个过程变量，因此只包含计算能力。一种现有的流体计算机具有两个外壳：一个包含差压和线路压力传感器的第一外壳和一个接收代表流体温度的RTD(电阻式温度检测器)输入的类似发送器的第二外壳。温度测量在第二外壳内经过信号调节后发送到计算气体流量的第一外壳。

测量天然气流动的方法详述于“天然气和其他相关碳氢气体的孔板测量”，1-4部分之中，它们公知为AGA报告No.3。计算质量流速需要计算气体的压缩性系数和孔板排放系数。压缩性系数是决定所做计算方式的几个标准的主题。根据这些标准来计算压缩性系数花费了许多指令周期，从而造成每次质量流计算所需的大量计算时间以及大的能量消耗。因此，如果每次更新都从新计算出的压缩性系数来得到，则质量流速输出的随后更新之间的时间将不希望地变长，从而延缓了过程环路。即使压缩性系数在后台计算，以便防止更新速度的加长，但是从旧的压缩性系数来计算质量流速的输出就在过程变化快时，导致了差的控制。而且，压缩性系数的计算需要存储大量的辅助常数，这也消耗了大量能量。AGA报告No.3，部分4要求0.005％的质量流速精度，这就导致在计算质量流速时慢的更新时间、旧的压缩性系数的使用，或者大于4mA的能量消耗。同样地，直接计算孔板排放系数需要将许多数字提高至非整数的能力，这对于低能量应用来说计算强度大。同时也造成更新之间不希望的长时间或者大于4-20mA工业标准所要求的能量消耗。

因此对于现场安装的测量发送器存在着这样一种需求，这种发送器适于用作气体流动发送器，它具有改善的更新时间，但在12V下消耗小于4mA的能量，从而不必牺牲计算精度。

本发明的另一方面涉及压力测量装置，具体地说涉及压力发送器系统，该系统响应至少两个分离位置处的压力，并通过一个双线链路与单独的控制器进行通信。

已知一些具有发送器外壳的压力发送器，它包括在流体上连接于压力外壳内的两个压力端口上的一个差压(“△P”)传感器。这种发送器在发送器外壳内还包含连于传感器并通过双线链路将测量的△P传送给远处控制器的电路系统。控制器通过双线链路来激活该电路系统。例如管子和歧管的流体导管将过程流体送至发送器压力端口。一般说来，紧靠孔板上下游的过程流体流过各自端口，这样由传感器测量的△P就代表穿过孔板的过程流体的流速。

在一些应用中，需要在彼此分开一个远大于发送器外壳尺度大小的多个位置处测量过程流体的差压。为了进行这种测量，已知将柔性的充油毛细管或脉冲管道连到上述的△P发送器，以便将过程液体的压力通过液体传到外壳的压力端口。但是，这种配置受到充油毛细管的高度和温度差所引起的误差的影响。