皮托管移动测量组件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于测量导管内的压力的压力测量系统，该压力测量系统具有延伸到导管中的钝体。钝体具有上游开口和下游开口。上游皮托管可滑动地接合在钝体内并具有定位在上游开口中的开口端。下游皮托管可滑动地接合在钝体内并具有定位在下游开口中的开口端。差压传感器流体地耦合至上游皮托管和下游皮托管以测量上游皮托管和下游皮托管之间的压差。
【专利说明】皮托管移动测量组件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量工业过程中的过程流体流的测量。更具体地，本发明涉及测量流 路的横截面。
【背景技术】
[0002] 在工业过程中，常见的是测量过程流体流过导管的流量。典型地，所述流量在导管 的横截面上变化。因此，为了获得流量的精确测量，必须在导管内的不同横截面位置处进行 测量。传统地，这种横截面测量通过使皮托管沿着导管的直径进行移动测量（traverse :或 横跨）来进行。在沿横向的多个位置中的每一个处，获取压力读数，该压力读数被用于确定 在该位置的流量。
[0003] 皮托管移动测量有时在将插入平均皮托管以校准平均皮托管的输出的位置处执 行。平均皮托管提供所述管的上游部分和所述管的下游部分之间的在导管的横截面上的平 均压差。平均皮托管典型地具有与用于执行皮托管移动测量的皮托管不同的轮廓，且因此 以不同于用于执行皮托管移动测量的皮托管的方式干扰流动。因此，皮托管移动测量可能 在设置了平均皮托管时提供流路的横截面的不精确的测量，且因此可能不能提供精确的校 准数据。
[0004] 上文的论述仅是提供一般的背景信息，且不是要用作帮助确定所要求保护的主题 的范围。所要求保护的主题不限于解决【背景技术】中所提及的任何或所有不足的实施方式。
【发明内容】
[0005] 用于测量导管中的压力的压力测量系统具有延伸到导管中的钝体。所述钝体具有 上游开口和下游开口。上游皮托管滑动地接合在钝体内，并具有定位在上游开口中的开口 端。下游皮托管滑动地接合在钝体中并具有定位在下游开口中的开口端。差压传感器流体 的耦合至上游皮托管和下游皮托管以测量上游皮托管和下游皮托管之间的压差。
[0006] 皮托管移动测量组件具有第一皮托管、第二皮托管以及具有一长度的钝体，其中 第一皮托管和第二皮托管两者都可在钝体内移动，使得第一皮托管的开口端和第二皮托管 的开口端能够沿着钝体的长度定位在不同的位置处。
[0007] -种方法包括将壳体定位在导管中且使流体通过导管的步骤。上游皮托管和下游 皮托管在壳体内移动且上游皮托管和下游皮托管之间的压差在壳体内的多个位置处确定， 建立在导管的直径上的压差的分布图。
[0008] 本
【发明内容】
被提供以用简化的形式引入构思的选择，其在下文的详细描述中被进 一步描述。该
【发明内容】
不是要区别所要求保护的主题的关键特征或实质特征，也不是要用 作帮助确定所要求保护的主题的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是压力测量系统的下游视图；
[0010] 图2是图1的压力测量系统的上游视图；
[0011] 图3是图1和2的压力测量系统的侧视图，且为了清楚起见移除了传感器、控制器 和导管；
[0012] 图4是沿着图1的线4-4的皮托管移动测量组件的俯视剖面图；
[0013] 图5是皮托管移动测量组件的右侧剖面图，且皮托管在钝体内的第一位置；
[0014] 图6是皮托管移动测量组件的右侧剖面图，且皮托管在钝体内的第二位置；
[0015] 图7是皮托管移动测量组件的分解左侧剖面图；以及 [0016] 图8是根据一个实施例的控制器的方块图。
【具体实施方式】
[0017]为了提供导管内的流动的精确的横截面，下文所述的实施例提供了钝体内的两 个可滑动皮托管，该钝体具有类似于皮托管平均外壳（诸如由Rosemount公司提供的 AnnubarK外壳）的轮廓的轮廓。两个皮托管可以一起在钝体内沿着钝体的长度可滑动地 移动至不同的位置。在多个位置中的每一个处，可以感测差压，所述差压可以用于确定在该 位置处的流动值。根据一些实施例，在多个位置处的流动值可以之后用于校准由平均皮托 管传感器所生成的平均流动值。本发明可以与具有任何期望结构的钝体一起使用，且不限 于此处示出的结构。
[0018] 因为皮托管在具有类似于平均皮托管传感器的外壳的轮廓的钝体内，所以由平均 皮托管传感器所造成的流动的变化被包含到横截面流的测量中。因此，最终的横截面流动 值是在平均皮托管传感器被插入到所述流动中时将呈现的横截面流的更加精确的反映。此 夕卜，因为皮托管定位在钝体内，皮托管由钝体支撑，使得皮托管不会被导管内的高速流偏 转。因此，下文所述的实施例的可滑动皮托管可以用于提供高速流中的流路的横截面。
[0019] 根据一个实施例，图1提供了压力测量系统100的下游视图，图2提供了压力测量 系统100的上游视图，其中所述压力测量系统100安装在导管102上以测量在从图1的页面 出来的方向上流过导管102的过程流体的差压值。测量系统100包括控制器104、差压传感 器106、脉冲管道108和110、可滑动上游皮托管112、可滑动下游皮托管114、支柱或保持装 置116、传感器凸缘118、垫圈120、安装凸缘122、螺栓和螺母组件124和126以及钝体或外 壳128。皮托管112和114、支柱116、传感器凸缘118、垫圈120、安装凸缘122、螺栓和螺母 组件124和126以及钝体128 -起形成皮托管移动测量组件（pitot traverse assembly : 或皮托管横跨组件）。图3提供了皮托管移动测量组件的侧视图。
[0020] 皮托管112具有开口端130,其延伸到如图2所示的钝体128中的上游狭缝132 中。皮托管114具有开口端134,其延伸到如图1所示的钝体128中的下游狭缝136中。皮 托管112和114的开口端130和134的位置可以沿着钝体128的长度140移动。在沿着长 度140的每一位置处，开口端130和134暴露至流体压力，所述流体压力通过皮托管112和 114以及通过脉冲管道108和110被传递给差压传感器106。或者说，差压传感器106通过 脉冲管道108和110以及皮托管112和114流体耦合至开口端130和134。因此，在沿着长 度140的每一位置处，开口端130提供上游压力至差压传感器106,开口端134提供下游压 力至差压传感器106。使用上游压力和下游压力，差压传感器106产生压差信号，该压差信 号被控制器104使用来确定在沿着长度140的开口端130和134的每一位置处的流动值。 根据一个实施例，流动值是流动速度，被确定为?7=α，其中ν是流动速度，△ ρ是来自 差压传感器106的压差值，ρ是流体的密度。
[0021] 由于导管内流动的变化，由差压传感器106所测量的压差将典型地针对于沿着长 度140的开口端130和134的不同位置是不同的。因此，控制器104将针对于沿着长度140 的不同位置产生不同的流动值。最终的流动值的集合被称为通过导管102的流路的横截 面。
[0022] 图4显示沿着图1的线4-4的顶部剖视图，更详细地显示出钝体128以及皮托管 112和114。如图4所示，在本实施例中钝体128是T形体，具有上游端402和下游端404。 下游端404优选地包括密封的热电偶套管400，其可以容纳用于测量流体和导管的温度的 电阻式温度装置。如图4所示，皮托管112定位在隔离腔420内，且具有弯曲底端，该弯曲 底端形成了沿上游方向的开口端130。皮托管114具有弯曲底端，其形成在沿下游方向的开 口端134。因此，皮托管112是上游皮托管，皮托管114是下游皮托管。隔离腔420防止所 述流动从狭缝132穿过钝体128到达狭缝136，由此更好地隔离下游皮托管114与上游皮托 管 112。
[0023] 图5显示皮托管移动测量组件的右侧横截面视图，图7显示其分解左侧横截面视 图，且皮托管112和114在钝体128内的底部位置500。在图5中示出了开口端130和皮托 管112的横截面，在图7中示出了开口端134和皮托管114的横截面。
[0024] 图6提供了显示在向上位置600的皮托管112和114的右侧横截面视图。皮托管 112和114可以通过将向上力施加在皮托管112或114或支柱116中的任一个上来移动，所 述支柱116通过如图1所示的定位螺钉160和162连接至皮托管112和114两者。因此， 支柱/保持装置116与皮托管112和114 一致地移动，且保证了皮托管112和114彼此一 致地移动。因此，在开口端130向上移动至新位置时，下游皮托管114的开口端134向上移 动相同的量。因此，皮托管112和114的开口端130和134保持处于导管102内的同一横 截面位置。开口端130和134在钝体128和导管102内的位置可以使用在皮托管112的外 部上的标记170(图1)来确定。虽然标记显示在皮托管112上，但是可替代地或另外地标 记可以被显示在皮托管114上。
[0025] 虽然未在图5、6和7中示出，但是脉冲管道108和110以及差压传感器106也与 皮托管112和114 一起向上和向下移动，以便保持脉冲管道108和皮托管112之间以及脉 冲管道110和皮托管114之间的连接。如本领域技术人员将认知到的，可移动支撑结构可 以支撑差压传感器106和脉冲管道108和110以适应这样的移动。根据另外的实施例，控 制器104还可以与皮托管112和114 一起移动，且可以被包含在与差压传感器106相同的 壳体中。
[0026] 根据各实施例，诸如钝体或外壳128的壳体固定在导管102内，并且流体穿过导 管。上游皮托管112和下游皮托管114在壳体128内移动，在壳体128内的多个位置处确 定上游皮托管112和下游皮托管114之间的压差，使得建立导管102的直径180上的压差 分布图。压差分布图用于确定多个位置处的流动值。上游皮托管112和下游皮托管114在 壳体128的外面通过支柱或保持装置116连接在一起，使得上游皮托管112和下游皮托管 114 一致地移动。上游皮托管112和下游皮托管114中的至少一个具有标记170以指示皮 托管在壳体中的位置。所述壳体还包括能够容纳电阻式温度装置的热电偶套管，使得可以 测量热电偶套管的温度。所述温度可以用于在确定诸如流动速度的流动值时确定流体的密 度。壳体包括两个狭缝132和136 :上游狭缝132具有定位在其中的上游皮托管112的开 口端130,下游狭缝136具有定位在其中的下游皮托管114的开口端134。
[0027] 在导管102的直径180上的各个位置处所确定的流动值可以用于校准从平均皮托 管传感器的压力读数产生的流动值。根据一个实施例，校准过程开始于对于平均皮托管传 感器在期望的位置执行上文所述的皮托管移动测量。在完成了皮托管移动测量之后，平均 皮托管传感器替代皮托管移动测量组件被插入到所述流动中。
[0028] 典型地，平均皮托管传感器包括一个或更多个上游开口和下游开口，所述上游开 口和下游开口在导管的直径上的多个位置处对于所述流动是敞开的。根据一个实施例，上 游开口是沿着导管的直径的至少一部分延伸的狭缝，下游开口是沿着直径的至少一部分间 隔开的孔。上游开口在平均皮托管传感器内流体地连接在一起以提供平均上游压力，下游 开口在平均皮托管传感器内流体地连接在一起以提供平均下游压力。平均上游压力和平均 下游压力被提供至差压传感器，其基于平均上游压力和平均下游压力之间的压差产生压差 信号。压差信号被提供至控制器，该控制器使用压差信号来确定诸如平均流动速度的平均 流动值，该平均流动值被确定为
【权利要求】
1. 一种用于测量导管内的压力的压力测量系统，包括： 钝体，所述钝体延伸到导管中并具有上游开口和下游开口； 上游皮托管，所述上游皮托管能够滑动地接合在所述钝体内并具有定位在上游开口中 的开口端； 下游皮托管，所述下游皮托管能够滑动地接合在所述钝体内并具有定位在下游开口中 的开口端； 差压传感器，所述差压传感器流体地耦合至上游皮托管和下游皮托管以测量上游皮托 管和下游皮托管之间的压差。
2. 根据权利要求1所述的压力测量系统，其中，所述差压传感器在上游皮托管和下游 皮托管处于钝体内的第一位置上时测量第一压差，且其中所述差压传感器在上游皮托管和 下游皮托管处于第二位置时测量第二压差。
3. 根据权利要求1所述的压力测量系统，其中，所述上游开口和所述下游开口两者都 是狭缝。
4. 根据权利要求1所述的压力测量系统，其中，所述上游皮托管和所述下游皮托管中 的至少一个还包括外部标记，所述外部标记指示上游皮托管和下游皮托管中的至少一个在 钝体内的位置。
5. 根据权利要求1所述的压力测量系统，其中，所述上游皮托管和所述下游皮托管在 导管外部通过保持装置连接，使得上游皮托管和下游皮托管在钝体内一致地移动。
6. 根据权利要求1所述的压力测量系统，其中，所述钝体包括Τ形体。
7. 根据权利要求6所述的压力测量系统，其中，所述钝体还包括热电偶套管。
8. -种皮托管移动测量组件，包括： 第一皮托管； 第二皮托管；和 钝体，所述钝体具有一长度，其中所述第一皮托管和所述第二皮托管两者都能够在钝 体内移动，使得第一皮托管的开口端和第二皮托管的开口端能够沿着钝体的长度定位在不 同的位置处。
9. 根据权利要求8所述的皮托管移动测量组件，还包括隔离腔，所述隔离腔防止流体 流通过钝体，其中第一皮托管定位在隔离腔内。
10. 根据权利要求8所述的皮托管移动测量组件，其中，第一皮托管的开口端定位在钝 体的第一狭缝内，其中第二皮托管的开口端定位在钝体的第二狭缝内。
11. 根据权利要求10所述的皮托管组件，其中，所述第一狭缝在钝体上定位在上游位 置，所述第二狭缝在钝体上定位在下游位置。
12. 根据权利要求8所述的皮托管移动测量组件，其中，所述钝体还包括密封热电偶套 管。
13. 根据权利要求8所述的皮托管移动测量组件，还包括支柱，所述支柱连接至第一皮 托管和第二皮托管且与第一皮托管和第二皮托管一致地移动。
14. 根据权利要求8所述的皮托管移动测量组件，其中，所述第一皮托管和所述第二皮 托管中的至少一个包括外部标记，所述外部标记指示第一皮托管和第二皮托管中的至少一 个在钝体内的位置。
15. -种方法，包括： 将壳体固定在导管内； 使流体通过导管； 使上游皮托管和下游皮托管在所述壳体内移动，并且在壳体内的多个位置处确定上游 皮托管和下游皮托管之间的压差，建立在导管的直径上的压差分布图。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中，上游皮托管和下游皮托管在壳体的外部连接 在一起，使得上游皮托管和下游皮托管一致地移动。
17. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述上游皮托管和所述下游皮托管中的至少 一个包括标记，所述标记指示所述上游皮托管和下游皮托管中的至少一个的位置。
18. 根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤： 使用压差分布图来确定用于平均皮托管传感器的校准值。
19. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述壳体包括第一狭缝，所述上游皮托管的端 部定位在所述第一狭缝内。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中，所述壳体包括第二狭缝，所述下游皮托管的端 部定位在所述第二狭缝内。
【文档编号】G01F25/00GK104048706SQ201310214865
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】约翰·亨利·司泰来氏 申请人:迪特里奇标准公司