简化的流体特性测量的制作方法

专利名称：简化的流体特性测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业流体流动测量系统，特别是提供质量流量测量或其它流体特性测量的系统。
背景技术：
流体的质量流量能够通过使用各种技术被估计。例如，电流差动压力测量技术能够被用作用于计算质量流量的基础。通常，例如孔板的阻碍装置部分地阻碍流体流动并产生上游流动与下游流动之间的压差(或差压)。测量压差能够提供流量(或流动)的指示。通常，为了使压差测量提供质量流量信息，还需要另外的信息。具体地，必须知道或测量到关于流体的成分和温度的信息。这至少部分上是由于下面的事实压差不仅以流量(或流动)为基础，而且以流体密度为基础，所述流体密度本身可以是温度的函数。而且，流动的特性，层流和紊流可以影响压差读数。
通过使用涡旋流量计系统作为基础，也能够计算质量流量。涡旋流量计系统使用在工业过程控制领域用于直接测量通过导管的流体的流率(或流量)。涡旋流量计被典型地插入输送将被测量的流体的管道或导管内。工业应用包括石油、化学物质、纸浆和纸、采矿和原料、油气。将被测量的流体通常有害且可燃或者可爆炸。流体也可以包括能够使流量测量困难的冷凝、沉积或其它特性。在这些应用中，安全和测量精度是至关重要的。
涡旋流量计的操作原理以通称为von Karman(冯.卡门)效应的涡旋脱落现象为基础。当流体通过非流线形体时，流体分开并产生沿着非流线形体的每一侧和在非流线形体的每一侧后面交替脱落的旋涡或涡旋。这些涡旋引起由传感器检测的波动压力的区域。涡旋产生的频率本质上同流体速度成比例。
通常，涡旋流量计提供体积流量输出。非常简单地，此体积流量输出是通过导管的流体速度(与涡旋频率成比例)乘以导管的面积的乘积。已知一部分涡旋流量计系统能够提供质量流量输出。通常，这种系统测量从导管流出的流体的温度和绝对压力。然后，通过使用一部分关于流体的特性和/或成分的假定，计算结果能够接近流体的质量流量。通常，此计算结果仅仅是近似值且当成分变化时能够容易产生误差。而且，所包含的相对复杂的计算很难以实时的方式连续提供。
通过使用压差测量和涡旋测量来测量流体的质量流量极大地简化了计算并使得能够容易地提供密度和质量流量。2002年7月25日公开的美国专利公开US2002/0096208中描述了这种方法。尽管此专利公开提出了有效的起点，但是在这些原理能够被有效地应用到现实世界的执行中之前，仍然有很多的工作需要做。例如，尽管计算本身变得更简单，但是在所述公开中提及需要两种测量装置压差流量测量元件和涡旋流量测量元件。因此，对于最终用户的用于这种计算简化的现实成本为当前需要的设备成本的大概两倍。能够提供压差和涡旋测量的优点且没有相关联的实际成本增加的系统将使工业更易于采用这种有利的技术。

发明内容
一种过程流体测量系统提供关于在管道内流动的过程流体的第一测量。在管道内的过程流体流速的附加测量与所述第一测量组合以提供质量流体流量和/或密度或其它流体参数的简化的指示。在一些实施例中，第一测量是压差(或差压)测量。另外，一个实施例提出了涡旋流量计，所述涡旋流量计具有可配置(或结构)终端，所述结构终端用于联接到用于高级过程流体测量或计算的各种压力或压差传感器上。


图1是根据本发明实施例的过程流体测量系统的示意图；图2是根据本发明另一实施例的过程流体测量系统的示意图；图3A-3E是说明根据本发明实施例的涡旋传感现场装置能够接收信息的各种方式的方框图；图4是根据本发明实施例的用于测量过程流体流量的现场装置的示意图；图5是根据本发明另一实施例的用于测量过程流体流量的现场装置的示意图；图6是压力随时间变化的图表，说明用于检测涡旋和用于确定压差的压力传感器的使用；图7是根据本发明实施例的用于测量过程流体流量的系统的示意图；图8是用于本发明实施例的双用的基本元件的横截面视图；图9A-9C分别是根据本发明实施例的涡旋可移位元件的透视图、主视图和横截面视图；图10是显示用于改变蒸汽质量(X)的压差测量与涡旋测量之间的读数的偏移量的图表。
具体实施例方式
本发明的实施例通常利用通过压差流量测量和涡旋流量测量的组合产生的特定协同作用的优点。尽管本发明的实施例将参照压差流量测量结合涡旋流量测量被描述，但是本领域普通技术人员将认识到本发明的实施例能够在关于过程流体的第一测量能够与流速的直接读数相组合的任何应用中实施。因此，在此描述的涡旋流量测量仅是根据本发明实施例的流体速度测量的一个示例。
图1是流体品质流量测量系统10的示意图。系统10包括压差流量测量系统12和涡旋流量测量系统14，这两个系统都联接到控制室16。为简单起见，控制室16被简单模拟为电压电源和电阻。装置12和14被图示为图解地安装到过程流体管道18上，所述管道18具有在箭头20的方向上在其内流动的流体。
压差流量测量装置12能够是任何合适的装置，包括从EdenPrairie，Minnesota的Rosemount Inc.可获得的商业编号为3051SFA ProBar Flowmeter的压差流量测量装置。涡旋流量测量装置14也能够是任何合适的装置。在一个实施例中，装置14是可以从Rosemount Inc.可获得的商业编号为8800C的涡旋流量测量装置。因为它们适于在通常荒凉的环境中运行，这两个装置12和14被认为是现场装置。因此，装置12和14能够经受外部温度的极端条件，与过程工业中的操作相关联的振动，以及EMI和RFI干扰。现场装置12和14通常能够通过任何适当的过程工业标准通信协议中的一个彼此通信和/或与控制室16通信。优选地，装置12和14根据FOUNDATIONTM现场总线协议通信。现场总线协议是全数字协议，所述全数字协议也能够给连接的现场装置供电。因此，当采用这样的过程工业标准通信协议时，现场布线被大体上简化。
在一种形式或另一种形式中，本发明的一些实施例使用压差测量以获得流量信息。此流量信息然后补充有能够以任何适当方式传感的流体速度信息。用于压差流量测量的等式如下Q=CΔP*ΔPρ]]>等式1CΔP＝D2K 等式2Q＝体积流率(或体积流量)(ft3/sec)；CΔP＝基于管道内径(ID)的压差流量校准常数；ΔP＝压差；ρ＝密度(lbm/ft3)D2＝管道内径的平方；和K＝常数。
涡旋体积流量等式如下Q＝CV*f 等式3CV=d*ASt]]>等式4f是涡旋脱落频率(Hz)；d是脱落杆探针(直径)(ft)；CV是涡旋计量计校准常数；A＝内管道面积(ft2)；和
St是斯特劳哈尔(Strouhal)数。
用流体密度乘以体积流率Q得出质量流量的量。将压差流量和涡旋体积流量的体积术语组合得出等式5CV*f=CΔP*ΔPρ]]>等式5求解用于密度的等式得出等式6ρ=(CΔPCV)2*ΔPf2]]>等式6最后，求解质量流量(使用涡旋等式)等式得出下面的等式7in=(CΔPCV)2*ΔPf2*CV*f]]>等式7这可以简化为等式8in=CΔP2CV*ΔPf]]>等式8图2图示了另一布置，其中涡旋流量计22与压差流量测量装置12结合使用。图2示出了涡旋流量测量装置22能够被设置在压差流量测量装置的上游。另外，因为两个现场装置联接在一起，质量流率(或流量)和/或密度的计算能够由在所述现场装置的一个中或者两个中的例如微处理器的流体流量电路完成。然而，也预期的是每一个现场装置可以简单报告其测量的信息，且质量流量和/或密度的最终计算能够例如通过控制室16内的控制器远程地完成。
图3A-3E说明了涡旋流量变送器能够被耦合以便接收另外的传感器信息的各种方式。在图3A-3E中说明的各种实施例中，多个可配置终端41A-41D被图示将各种类型的传感器和/或传感器系统联接到涡旋传感现场装置上。尽管图示了四个这样的可配置终端，但是可以使用任何合适的数量。另外，尽管开关52被显示将终端41A-41D联接到模数转换器50上，但是能够使用任何合适的元件以使微处理器可选择地将特定终端41A-41D联接到变换器50上。
图3A是代表性涡旋流量计40的示意图，所述涡旋流量计40通过使用终端41B和41C联接到压差或压力变送器42上。在此实施例中，没有使用终端41A和41D。本发明的实施例包括联接到任何另外的传感器和现场装置上以接收另外的过程流体信息的涡旋流量计40，所述涡旋流量计40能够与流体速度测量组合以提供更高水平的例如质量流量的流量参数。涡旋流量计40适于通过回路通信模块46耦合到过程通信回路44。回路通信模块46使流量计40根据过程工业标准协议与过程通信回路通信，所述过程工业标准协议例如但不限于FOUNDATIONTM现场总线、HART、Profibus-PA、Modbus、Controller Area Network(CAN)和其它。模块46耦合到微处理器48，所述微处理器48进一步联接到模数转换器50和开关52上。
微处理器48控制开关52从而模数转换器50能够提供与过程变量变送器42有关的数字信息。变送器42能够例如测量流体压力(绝对压力或表压力)或压差。微处理器48适当地致动开关52以便选择性地将特定可配置终端41A、41B、41C和41D中的一个联接到变换器50，从而允许基于由微处理器48做出的选择的可配置接口，从而涡旋流量计能够从另一传感器接收与过程流体有关的另外的信息。电流源57能够使用在电流必须通过电阻驱动以便测量与变送器42有关的电压的情形中。
尽管当流量用压差和涡旋方法传感时通常不需要温度信息，但是知道流体温度能够便于提供例如热焓(或热含量)、热流、流体品质(或性质)和/或成分的更高水平流量参数。涡旋流量传感器54和温度传感器56可以现有技术中已知的任何适当的方式联接到涡旋流量计40的微处理器48上以向流量计提供流量和温度参数信息。变送器42可以耦合到电源58上并基于所关心的与流体有关的例如压差的参数控制流过电源58的电流。由变送器42控制的电流依靠电阻器60被转换成电压。因此，微处理器48能够使用模数转换器50和开关52以便通过变送器42测量所关心的另外的参数。
图3B是涡旋流量计40的示意图，所述涡旋流量计40通过使用可配置终端41A、41B、41C和41D中的所有终端耦合到压阻压力传感器62上。流量计40的很多构件40与参照图3A说明的构件相似，且相同的构件标号相同。图3B图示了联接到电桥72的四个不同节点64、66、68和70上的开关52。压阻压力传感器62在节点68与70之间设置在电桥72内。电流源57通过开关52的适当通电能够以这样的方式驱动电桥，即微处理器48能够获得压阻压力传感器的极端精确的指示。压阻压力传感器提供与流体流量有关的压力的指示。
图3C是涡旋流量计40的示意图，所述涡旋流量计40通过使用可配置终端41B、41C和41D联接到压力变换器(或传感器，变送器)或压差变换器(或传感器，变送器)74上。图3C与前面视图之间的主要差别在于开关52联接到变换器74上的方式。具体地，开关52通过分别联接到可配置终端41B和41D上的正电源线76和负电源线78向变换器74完全供电。流量计40与压力变换器74之间的通信通过联接到终端41C的信号线80根据任何已知的适当方法完成。变换器74能够是任何适当的装置，所述适当的装置能够对通过线76和78供给的电力操作并能够通过线80提供电指示，所述电指示与相对于流体流量的所关心的参数有关。
图3D是涡旋流量计40的示意图，所述涡旋流量计40通过分别联接到终端41C和41B上的线82和84联接到压力变送器或压差变送器80上。在用于变送器80的操作电力没有通过线82和84供给的实施例中，变送器80也优选地通过线88和90联接到电源86上。在图3D中图示的实施例中，涡旋流量计40包括将微处理器48联接到开关52上的控制器局域网(CAN)控制模块92。CAN控制模块92允许微处理器48根据已知的控制器局域网过程通信协议通过线82和84与压力变送器80通信以接收来自变送器80的例如压力或压差的指示。
图3E是涡旋流量计40的示意图，所述涡旋流量计40通过终端41B和41C联接到压力应变计传感器94上。开关52联接到压力应变计传感器94上，所述压力应变计传感器94包括电阻96，所述电阻96响应于应变而变化。测量的应变联接到响应于流体的压力而偏转的元件上。因此，通过确定电阻96的电阻微处理器48能够测量流体的压力。要理解的是图3A-E中所示的这些示例说明了具有涡旋流量计40的灵活性，所述涡旋流量计40具有可配置终端(41A-D)，所述可配置终端允许流量计联接到各种压力或压差传感器或变送器上并接收过程流体信息以及基于与涡旋流体速度信息组合的另外信息执行另外的计算。如此，使用者能够将各种不同类型的压力或压差传感器或变送器联接到涡旋流量计上用于附加的功能性。
迄今，本发明的实施例通常集中在一对现场装置的协作上以提供流体密度和/或质量流量的直接指示。然而，其中压差和涡旋传感被完成的方式产生根据本发明的实施例能够被有利地使用的协同作用。协同组合将在下面说明。
图4是根据本发明实施例的涡旋流量计100的示意图。涡旋流量计100包括涡旋可移位装置102，所述可移位装置102联接到位移传感器104上，所述位移传感器104向涡旋电子仪器106产生指示位移和涡旋的信号。涡旋可移位元件102、涡旋传感器104和电子仪器106的操作能够与任何已知的涡旋传感方法或技术一致。美国专利4926695中说明了这种方法的一个示例，所述专利被转让给Rosemount Inc.，且所述专利提出摇杆涡旋传感器。图4中的系统100的发明性的方面是已知的涡旋传感与压力传感器108和110的组合。具体地，通过管道18的流体流量当其流过涡旋可移位元件102时将产生压差。由此，在此实施例中，涡旋可移位元件102本身被用作产生压差的流体流动障碍件。所述压差由电子仪器106通过连接件(或接线)112和114传感。由此，电子仪器106通过使用压力传感器108和110能够执行压差测量，而且通过使用涡旋传感能够执行流体速度测量。结果得到的质量流量和/或流体密度，以及其它适当的特性能够通过过程通信回路116被传送。
压力传感器108和110中的每一个优选地是半导体基础的压力传感器。在被转让给本发明的受让人的美国专利5637802中教导了这些类型的压力传感器。这些半导体基础的压力传感器通常提供随半导体传感器的一部分的偏转而变化的电容。所述偏转响应于施加的压力。半导体特别是蓝宝石的使用提供了很多优点。蓝宝石是单晶体材料的例子，所述单晶体材料当被适当地熔化结合时在两个结合部分之间不具有材料的分界面。由此，结果得到的结构异常地坚固。在美国专利6079276、6082199、6089907、6484585和6520020中能够发现与半导体基础的压力传感器有关的另外的信息，上述美国专利中的所有专利都转让给了本发明的受让人。
蓝宝石基础的传感器的使用在例如图4中图示的实施例中特别有利，在图4中图示的实施例中压力传感器本身暴露到过程流体。蓝宝石是防腐蚀的。另外，蓝宝石压力传感器具有很快的响应时间，典型地高于100kHz，高于100kHz的特征在本发明的压力传感器被用于传感涡旋的实施例(例如参照图5后面要描述的)中特别有利。通过将压力传感器直接放置成与过程流体接触，从而没有例如硅油(或硅酮油)的隔离流体，所述隔离流体能够延缓压力传感器的响应和/或抑制系统有效性。
当前与半导体基础的压力传感器一起使用的变送器电路提供了非常高的精确度和很快的响应时间。另外，很多电路能够与特定用途集成电路(ASIC)结合。
图5是根据本发明实施例的系统200的示意图。系统200包括联接到一对压力变送器108和110上的电子模块202。压力变送器108设置在双功能基本元件204内。装置204是双功能的，因为其将压力传感器108通过孔208联接到上游压力206，同时产生涡旋212。双功能元件204的形状为当流体流过元件204时引起涡旋212。压力传感器10设置在元件204的下游从而不仅传感下游压力，而且传感表示涡旋212通过其的压力波动。
压力传感器108和110中的每一个优选地是半导体基础的压力传感器。如上所述，这样的传感器典型地具有有利的高频响应。由此，传感器110能够很快地提供瞬时压力的指示，从而指示涡旋的压力波动能够被测量和/或检测到。
图6是说明系统200的运行的曲线图。线214表示来自压力传感器108的随时间的与上游压力有关的压力测量。如图6中所图示的，由传感器108指示的上游压力相对平坦。形成明显对照，压力传感器110提供线216图示的压力的指示。线216包括许多波峰218和波谷220，所述波峰218和波谷220指示当涡旋212通过时传感器110附近的本地压力的增加和降低。下游压力传感器110信号的平均值222用于计算压差。因此，通过从上游压力214减去平均值222能够获得压差测量。而且，通过测量本地波峰218和/或本地波谷220之间的相对时间可以提供涡旋频率的指示。
图7是根据本发明另一实施例的系统300的示意图。系统300也采用涡旋传感与压差流量测量之间的协同作用。特别地，系统300包括压差流量测量装置302，所述压差流量测量装置302提供与流体流过元件304有关的压差的指示。优选地，压差流量测量装置302与美国专利6470755一致。另外，元件304优选地为T形，且沿线A-A的横截面图示在图8中。很明显也可以使用其它合适的形状。元件304将第一压力303耦合到腔室306并最终耦合到与腔室306流体连通的上游压力传感器。上游压力传感器优选地为半导体基础的压力传感器。第二腔室308通过一个或多个孔耦合到下游压力305。另外，元件304可以包含适于插入温度传感装置的凹部或孔302。在美国专利6470755中教导的基本元件的形状以及在图7和8中说明的基本元件的形状提供了重要的特征。具体地，基本元件在有效地变换压差的同时，也在下游产生Karman涡旋。如图7中所图示的，位于基本元件304下游的涡旋变送器320通过线324向涡旋电子仪器322提供涡旋的指示。
根据本发明的一个方面，涡旋变送器320可插入在管道18的单侧内或者锚定在管道18的单侧上。变送器320包含通过涡旋可变形的元件326。
图9A-9C更详细地图示了图7中的元件326。元件326构造成延伸穿过管道18内的孔，所述孔的尺寸为通过外径328。元件326优选地包括与横向梁332相交的纵向梁330。变薄的可移位元件334从表面336延伸并提供侧表面区域338。由纵向梁330和横向梁332支撑的侧表面区域338提供通过涡旋的压力作用在其上的表面。当涡旋通过时，元件326在箭头338的方向上轻微移位。因为元件326优选地锚定在凸缘340处，尖端342将在与方向338相反的方向344上摆动。尖端342优选地耦合到例如可从Rosemount Inc.购买且零件号码为08800-0250-0001的标准压电涡旋流量传感装置上。因为其能够通过使用已知的铸造工艺容易地制造，元件326是相对低成本的商品。
在操作中，根据本发明实施例操作的系统能够提供质量流量和/或密度的快速和精确的指示。质量流量和/或密度的计算能够通过现场装置执行或者远程执行。一种能够远程执行计算的方式是在数字通信环境中形成功能块以通过两个标准流量测量(一个是压差流量，一个是流体速度指示)计算质量流量和/或密度，所述数字通信环境例如是以Plantweb商标销售的、可从Fisher-Rosemount Systems Incorporated of Austin，Texas获得的数字通信环境。在这种结构中，质量流量和密度的计算被加到功能块上。本质地，两个测量然后被用来形成实质上的密度计和/或实质上的质量流量计。任何测量体积的技术，包括涡旋、磁性、涡轮、正位移和超声波能够与压差流量装置组合以提供流体速度指示。
如上所述，本发明的实施例采用压差测量元件。压差测量的优选的方式是使用从Rosemount Inc.可以买到的485Annubar传感器。因为流量系数(K)与流量成线性，所以这是优选的。如果孔板被使用，因为排出系数基于雷诺(Reynold)数，情况会变得有点更复杂。调节板能够与孔板结合使用以便降低直(馏)管的量。
在一些实施例中流体温度的测量提供有价值的信息。特别地，在涡旋测量系统中，质量流量然后能够在现场装置中被直接计算且CP能够被补偿对于加工温度和速度或雷诺数的敏感性，所述涡旋测量系统包含用于从压电传感器读取涡旋脱落信号、从温度传感器(例如电阻温度装置(RTD)，热电偶等)读取温度以及从压差传感器读取压差的电子仪器。
特别是相对于蒸汽质量流量和品质这是重要的特征。为使用测量压差、温度和体积流量的涡旋测量计确定蒸汽的质量流量和品质，用于压差测量的CP应该在多种质量流量和蒸汽品质参数的范围内已知。相似地，所述涡旋测量计流量应该具有作为质量流量和蒸汽品质的函数的特征。假设蒸汽没有过热，那么汽相和液相密度能够基于测量的温度处的饱和特性计算。给定此测量值和CP＝f(x，m)以及其中涡旋K因子K＝f(x，m)的涡旋流量，其中x是蒸汽品质而m是质量流量，两个等式和两个未知数的系统因此能够求解出两个未知数。现今这些类型的等式的求解在分布控制系统中执行或者在距离现场装置遥远的相似位置内执行。根据本发明的实施例，现场装置现在能够在野外实施此测量，同时节省客户的金钱并提供更高质量的用于控制的信息。图10是说明孔板读数400与用于改变蒸汽品质X的涡旋流量计读数402之间的读数差别的图表。
根据本发明的另一实施例，来自第一现场装置的体积流率能够被使用来调整、校准或提高第二现场装置的操作性和/或精度。例如，体积流率能够通过压差信号确定并反馈到涡旋流量测量电路，并被用于调整涡旋电路中的陷波滤波器。此特征能够有助于解决特别是涡旋信号易受背景干扰的涡旋传感的问题。通过基于来自压差体积信号的反馈调整陷波滤波器和数字信号处理，涡旋测量电路能够更好地跟踪实际的涡旋信号。另外，涡旋和压差流量的单独测量能够使比较两个信号的诊断运行。例如，如果压差导出的流量和涡旋导出的流量开始出现差异，能够产生向操作人员报警问题的警报或其它适当的指示。在采用安全执行系统(SIS)的应用中此内部检验特别重要。
尽管已经参照优选实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员将认识到在不偏离本发明的精神和保护范围的情况下，可以在形式和细节上对所述实施例做出改变。
权利要求
1.一种用于测量管道内的过程流体的质量流量的系统，所述系统包括适于联接到所述管道上的压差测量现场装置，所述压差测量现场装置具有压差传感器，用以测量管道内的流动障碍件上游和下游的过程流体压力；联接到所述管道上的流体速度装置，所述流体速度装置适于传感在管道内流动的流体的速度；和流体流量电路，所述流体流量电路适于将压差和速度信息组合以提供流体流量特性的指示。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体流量特性是密度；
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体流量特性是质量流量；
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体速度装置是涡旋传感系统。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体流量特性由压差测量现场装置计算。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述现场装置根据过程工业标准通信协议传输所述流体流量特性。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体速度装置与所述压差测量现场装置通信。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述通信根据过程工业标准通信协议进行。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述流动障碍件成形为产生涡旋。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述流体速度装置传感所述涡旋的频率。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述流体速度装置包括涡旋可移位元件，所述涡旋可移位元件设置在所述流动障碍件的下游。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述涡旋可移位元件联接到所述管道的单侧。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述涡旋可移位元件包括纵向梁和用于接收来自涡旋的压力的变薄区域。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述涡旋可移位元件进一步包括联接到所述纵向梁和所述变薄区域的横向梁。
15.根据权利要求13所述的系统，进一步包括杆，所述杆可联接到压电传感元件上从而所述杆的位移被所述压电传感元件检测。
16.根据权利要求1所述的系统，进一步包括温度传感器，所述温度传感器被设置用于提供过程流体温度的指示。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述流体流量特性包括热质量流量。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述流体流量特性是流体成分。
19.根据权利要求16所述的系统，其中所述流体流量特性是蒸汽品质。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体流速装置是涡旋流量计现场装置。
21.根据权利要求1所述的系统，其中所述压差传感器由一对压力传感器形成第一压力传感器被设置在所述障碍件的上游，第二压力传感器被设置在所述障碍件的下游，且其中所述一对压力传感器中的至少一个由半导体材料形成。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述压力传感器中的至少一个被设置用于与所述过程流体直接接触。
23.根据权利要求21所述的系统，其中所述半导体材料是蓝宝石。
24.一种用于测量管道内的过程流体的特性的系统，所述系统包括涡旋传感现场装置，所述涡旋传感现场装置适于联接到所述管道上并适于测量在所述管道内流动的流体的速度，所述涡旋传感现场装置具有多个可配置终端；且其中所述涡旋传感现场装置基于流体速度和通过多个可配置终端测量的流体变量计算流体的特性。
25.根据权利要求24所述的系统，进一步包括开关，所述开关联接到所述多个可配置终端并联接到所述现场装置内的微处理器，其中所述微处理器控制所述开关以可选择地将所述可配置终端联接到所述涡旋传感现场装置内的模数转换器上。
26.根据权利要求24所述的系统，进一步包括流体传感器，所述流体传感器可操作地联接到所述多个可配置终端上以提供所述流体变量的指示。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述流体传感器是压差传感器，所述压差传感器被设置用于测量横跨流动障碍件的压差。
28.根据权利要求24所述的系统，其中所述过程流体的特性是密度。
29.根据权利要求24所述的系统，其中所述过程流体的特性是质量流量。
30.根据权利要求26所述的系统，其中所述流体传感器是压力变送器。
31.根据权利要求30所述的系统，其中所述压力变送器是压差变送器。
32.根据权利要求30所述的系统，其中所述涡旋传感现场装置包括横跨所述压力变送器通信回路联接的电阻。
33.根据权利要求26所述的系统，其中所述流体传感器设置在电阻桥接电路内。
34.根据权利要求26所述的系统，其中所述涡旋传感现场装置向所述流体传感器提供电力。
35.根据权利要求27所述的系统，其中所述压差传感器以电压形式向所述涡旋传感现场装置提供压差指示。
36.根据权利要求26所述的系统，其中所述涡旋传感现场装置和所述流体传感器根据过程工业标准通信协议通信。
37.根据权利要求36所述的系统，其中所述协议是控制器局域网协议。
38.根据权利要求24所述的系统，其中所述涡旋传感现场装置根据过程工业标准通信协议传送所述流体流量特性。
39.根据权利要求27所述的系统，其中所述涡旋传感现场装置包括非流线形体，所述非流线形体产生并测量流动流体中的涡旋，且其中所述压差传感器使用设置在所述非流线形体上游的第一压力传感器和设置在所述非流线形体下游的第二压力传感器测量第一压力。
40.根据权利要求24所述的系统，进一步包括温度传感器，所述温度传感器可操作地联接到所述涡旋传感现场装置上并被设置用于提供过程流体温度的指示。
41.根据权利要求40所述的系统，其中所述过程流体的特性是热质量流量。
42.根据权利要求40所述的系统，其中所述过程流体的特性是流体成分。
43.根据权利要求40所述的系统，其中所述过程流体的特性是蒸汽品质。
44.根据权利要求27所述的系统，其中所述压差传感器包括一对压力传感元件，每一个压力传感元件由半导体材料形成。
45.根据权利要求44所述的系统，其中所述半导体材料是蓝宝石。
46.根据权利要求27所述的系统，其中所述压差传感器被设置用于与所述过程流体直接接触。
47.根据权利要求24所述的系统，其中所述涡旋传感现场装置适于通过所述多个可配置终端联接到流体传感器，所述流体传感器从由绝对压力传感器、表压力传感器或者压差传感器构成的组中选择。
48.一种用于传感管道内的过程流体的质量流量的现场装置，所述现场装置包括涡旋发生器，所述涡旋发生器可定位在所述管道内以当所述流体流动时在流体内产生涡旋；第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述涡旋发生器的上游以传感上游流体压力；第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述涡旋发生器的下游，所述第二压力传感器提供涡旋和下游压力的指示；且其中所述现场装置从所述第一和第二压力传感器信号计算压差，并从所述第二压力传感器信号计算涡旋频率。
49.根据权利要求48所述的现场装置，其中所述第一和第二压力传感器中的至少一个由半导体材料形成。
50.根据权利要求48所述的现场装置，其中所述第一和第二压力传感器中的至少一个被设置用于与所述过程流体直接接触。
51.根据权利要求48所述的现场装置，其中所述半导体材料是蓝宝石。
52.一种使用现场装置测量在管道内流动的过程流体的流量的方法，所述方法包括在所述流体内设置流动障碍件；传感所述障碍件的上游与下游位置之间的压差；测量流体速度；和在所述现场装置中基于所述压差和测量的速度计算流体的质量流量。
53.一种调整具有陷波滤波器的涡旋流量计的方法，所述方法包括使用所述涡旋流量计获得流体流率测量；使用压差测量现场装置获得流体流量测量；和调整涡旋流量计的陷波滤波器从而涡旋测量的流率与压差测量的流率相配。
54.一种提供与过程流体测量系统有关的诊断的方法，所述方法包括利用联接到容纳过程流体的管道上的涡旋流量计现场装置产生第一过程流体流率输出；利用联接到所述管道上的压差流量计现场装置产生第二过程流体流率输出；和比较所述第一过程流体流率输出和第二过程流体流率输出并基于所述比较产生诊断输出。
55.一种用于测量过程流体容器内的过程流体的特性的系统，所述系统包括压差测量现场装置，所述压差测量现场装置联接到所述过程流体容器上，所述压差测量现场装置用于测量横跨导管内的流动障碍件的压差；用于测量过程流体速度的装置，所述用于测量过程流体速度的装置联接到所述导管上以传感在所述导管内流动的流体的速度；且其中所述压差和测量的速度被组合以提供流体特性的指示。
56.一种用于传感管道内的多种流体特性的现场装置，所述现场装置包括涡旋发生器，所述涡旋发生器可定位在所述管道内以当所述流体流动时在所述流体内产生涡旋；涡旋传感器，所述涡旋传感器被设置用于检测所述流体内的涡旋；控制器，所述控制器可操作地联接到所述涡旋传感器上以基于所述涡旋传感器对所述流体中涡旋的检测计算流体流率；模数转换器，所述模数转换器具有耦合到所述控制器上的输出；多个可配置终端，所述多个可配置终端耦合到所述控制器上并耦合到所述模数转换器的输出上，所述终端从流体传感器接收第一输入以使所述控制器选择性地将所述第一输出耦合到所述模数转换器上；且其中所述控制器构造成基于所述流体流率和由所述流体传感器通过所述可配置终端测量的流体变量计算过程流体特性。
57.根据权利要求56所述的现场装置，其中所述流体传感器是压差传感器，所述压差传感器被设置用于测量横跨管道内的流动障碍件的压差。
58.根据权利要求56所述的现场装置，其中用于所述压差传感器的操作电力通过开关提供。
59.根据权利要求56所述的现场装置，进一步包括温度传感器，所述温度传感器耦合到所述开关的第三输入上，所述温度传感器构造成将过程流体的温度的指示通过所述开关提供给所述控制器。
60.根据权利要求56所述的现场装置，其中所述流体特性从由质量流体流量、流体密度、热含量、热流量、流体品质和流体成分组成的组中选择。
61.根据权利要求56所述的现场装置，其中所述现场装置适于通过所述多个可配置终端联接到压力传感器或压差传感器上。
全文摘要
一种过程流体测量系统(10)提供与在管道内流动的过程流体有关的第一测量。在所述管道内过程流体流速的另外的测量与所述第一测量组合以提供质量流体流量和/或密度或其它流体参数的简化指示。在一些实施例中，所述第一测量是压差测量。另外，一个实施例提出了涡旋流量计(40)，所述涡旋流量计具有可配置终端(41A、41B、41C、41D)，所述可配置终端用于联接到各种压力或压差传感器或变送器上用于高级的过程流体测量或计算。
文档编号G01F1/88GK1934428SQ200580009105
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月25日 优先权日2004年3月25日
发明者史蒂文·J·迪马克奥, 杰弗里·D·福斯特, 马克·S·舒马赫, 特里·X·比奇 申请人:罗斯蒙德公司