流量计的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本发明基于2014年4月16日提交的美国临时专利申请No. 61/980, 176并且要求 该申请的优先权，该申请的内容通过引用全部纳入此文。
技术领域
[0003] 下述的实施例涉及过程控制装置。尤其是，这些实施例涉及用在过程环境中的流 量计。
【背景技术】
[0004] 在过程控制环境中，监测流过过程系统中的多个管道的流体的量是有利的。已经 开发多种技术以测量流量，例如，包括机械流量计、基于压力的流量计、光学流量计、涡流流 量计、电磁流量计、超声流量计以及科里奥利流量计。
[0005] 机械流量计将物理元件放在响应于流体流动而移动的流体流中。机械流量计的一 个示例是涡轮流量计，在该涡轮流量计中，涡轮转子被设置在流体流的路径中，该流体流将 力施加到转子的叶片表面上以使得涡轮转动，转子转动的速度指示流体流动的速度。
[0006] 在涡流流量计中，阻流体被引入到流体流中，并且在阻流体之后形成漩涡的频率 被用作流体流的测量。在一些涡流流量计中，使用测量与涡流相关的压力改变的压力传感 器测量涡流。
[0007] 在超声波流量计中，超声波信号在流体流动的上游和下游方向穿过导管。超声波 信号穿过上游和下游的速度之差被用于计算流体流量。
[0008] 在基于压力的流量计中，沿导管中的一个或多个点的压力被用于确定流体的流 量。很多基于压力的流量计在流体流中引入了一个限制并且检测在该限制之前的压力和在 该限制之后或之中的压力。基于压力的流量计的一个示例使用带有穿透该板的一个孔或多 个孔的孔板。在此流量计中，压差传感器被用于检测孔板之前和之后的压力差。
[0009] 上述的讨论仅仅提供为用于总体的背景信息并且不旨在用作帮助确定要求保护 的主题的范围。要求保护的主题不限于解决【背景技术】中提及的一些缺点或全部缺点的实施 例。
【发明内容】
[0010] 一种流量计包括计量部，所述计量部由单种材料形成并且具有第一内管道部、第 二内管道部和被限定在第一内管道部和第二内管道部之间的孔板，其中，孔板具有孔口，该 孔口的横截面比第一内管道部的横截面小。流量计还包括第一管道连接部，所述第一管道 连接部被连接到计量部的第一侧并且具有管道法兰；以及第二管道连接部，所述第二管道 连接部被连接到计量部的第二侧并且具有第二管道法兰。
[0011] 流量计的另一实施例包括计量部，所述计量部由单件材料加工而成以形成第一焊 接肩部、第二焊接肩部、在第一焊接肩部处形成开口的第一导管、在第二焊接肩部处形成开 口的第二导管以及第一导管和第二导管之间的孔板。
[0012] -种方法包括机加工单体材料以形成：第一侧上的第一螺纹孔；与第一侧相反的 第二侧上的第二螺纹孔；第三侧上的第一管道部；与第三侧相反的第四侧上的第二管道 部；以及第一管道部和第二管道部之间的孔板。
[0013] 该总结和摘要被提供从而以简化的形式提供概念的选择，该概念在下文的详细说 明中将被进一步说明。该总结和摘要不旨在识别要求保护的主题的管件特征部或基本特征 部，而是它们旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。
【附图说明】
[0014] 图1是流量控制环境的一部分的方框图。
[0015] 图2是根据一个实施例的流量计的立体图。
[0016] 图3是图2的流量计的右视图。
[0017] 图4是图2的流量计的左视图。
[0018] 图5是图2的流量计的俯视图。
[0019] 图6是图2的流量计的仰视图。
[0020] 图7是图2的流量计的主视图。
[0021] 图8是图2的流量计的后视图。
[0022] 图9是图2的流量计的剖视图。
[0023] 图10是示出可以使用图2的流量计测量的用于多个比压的液氮的流量范围的图 形。
[0024] 图11是使用用于液氮的图2的流量计而测量的根据用于0. 1367的比压的流量的 压差值的图形。
【具体实施方式】
[0025] 下述的实施例提供了一种流量计，该流量计能够用于提供低温流体的精确流量测 量，该低温流体位于流量计易受振动影响的环境中。该流量计在测量流过诸如直径为一英 寸的导管的较小导管的流体流量时以及测量低流量时尤其有效。
[0026] 同时，在小管线尺寸、低流量、低流动速率、低温环境下不出现故障地测量流体流 量是极度困难的。例如，使用压缩在两个法兰之间的孔板的流量计缺乏在小直径导管中测 量低流量低温流体而所需的精度。该误差的首要原因认为是由于两个法兰之间的孔板的手 工定位导致在导管中的孔板的孔口定位出现偏心。随着管线尺寸减小，该偏心对所测量的 压力以及因此所测量的流量变得更加明显。另外，被压缩在两个法兰之间的孔板被垫圈保 持在正确位置，该垫圈在被暴露向低温时变得易碎并且最终不能适当地密封。
[0027] 涡流流量计已经被用于低温环境，但是在尺寸为一英寸的管线中在低流量/低流 速的应用中不能提供精确的测量。超声波流量计已经被用在低温环境中，但是已经发现只 有在尺寸为四英寸或以上的管线中才是精确的。涡轮流量计包括大量移动部件，该移动部 件在低温环境下易出现故障。这些故障典型地是叶片破损或者球轴承组件破裂。
[0028] 低温流量计由于流量计的低热质量也易于不精确。当计量部的一部分被暴露向诸 如洒落在计量部的仅仅一部分上的阳光的局部热源时，此种低热质量导致沿着计量部的不 均匀的温度分布。计量部上的不均匀的温度分布可以导致计量部上的不均匀相变，从而导 致流量精度的降低。
[0029] 根据一示例性实施例，图1提供了包括流量计102、压力变送器104和控制室140 的过程控制系统100的一部分的方框图。流量计102使用法兰配合件110和112被安装到 导管106和108。过程流体流自导管108、流经流量计102流入到导管106中。流量计102 包括两个螺纹锐孔（threadedtap)，螺纹锐孔容纳相应的通用毛细管配合件114和116。毛 细管配合件114和116将相应的毛细管118和120连接到流量计102。两个螺纹锐孔与相 应的机加工在流量计102中的相应的角锐孔流体连通、还与也被机加工到流量计102中的 位于孔板的每一侧上的一个角锐孔流体连通。结果，毛细管118与孔板的一侧流体连通，并 且毛细管120与孔板的相对侧流体连通。在其他实施例中，通用毛细管配合件114和116 包括密封隔膜，该密封隔膜将毛细管118和120中的填充流体与流量计102中的过程流体 隔离。
[0030] 毛细管118包含流体，该流体可以是过程流体或填充流体，该流体将孔板的一侧 的过程流体的压力传递到压力变送器104的隔膜124。毛细管120也包含流体，该流体可以 是过程流体或填充流体，该流体将孔板的相对侧的过程流体的压力传递到压力变送器104 的隔膜122。隔膜122和124的相对侧被连接到相应的填充有填充流体的毛细管126和 128。隔膜122和124的响应于毛细管118和120中的流体的压力的偏转导致压力被传递 到毛细管126和128中的填充流体。毛细管126的填充流体和毛细管128的填充流体之间 的压差被压差传感器130检测到。传感器130向电路元件138提供传感器值，该电路元件 138使用传感器值以产生被传递到控制室140的一个或多个过程变量。过程变量可以例如 包括静态压力值、压差值、流量、体积流量、质量流量的一个或多个。过程变量可以经由诸如 两个导线过程环（twowireprocessloop) 142的有线通信路径而被传递、或者可以使用无 线通信路径而被传递到控制室140。
[0031] 根据多个实施例，图2-9分别提供流量计102的立体图、右视图、左视图、俯视图、 仰视图、主视图、后视图和剖视图。流量计102包括计量部200、第一管道连接部202和第二 管道连接部204。计量部200包括中心主体206、计量部200的一侧上的第一焊接肩部208 和计量部200的相对侧上的第二焊接肩部210。也称为第一管道配合部或第一法兰部的第 一管道连接部202在对接焊接部212处被焊接到第一焊接肩部208。也称为第二管道配合 部或第二法兰部的第二管道连接部204在对接焊接部214处被焊接到第二焊接肩部210。
[0032] 如图9所示，计量部200包括也被称为第一导管或第一管道部的第一内管道部 214,以及也被称为第二导管或第二管道部的第二内管道部216。第一内管道部214与第二 内管道部216通过包括孔口 220的孔板218而被分开，该孔口 220具有比内管道部214和 216的横截面小的横截面。具体地，孔口 220的直径226比内管道部214的内径222小并且 比内管道部216的内径224小。可以领会到孔板218可以包括单个孔口构造或多个孔口构 造。第一内管道部214从焊接肩部208的开口 215延伸到孔板218的一侧，并且第二内管 道部216从焊接肩部210的开口 217延伸到孔板218的另一侧。
[0033] 第一管道连接部202包括导管228、以及在对接焊接部232处被焊接到导管228的 安装法兰或管道法兰230。导管228包括内径234,该内径234在一个实施例中与第一内管 道部214的内径222相同。管道法兰230包括具有内径238的内管道部236,该内径238在 一个实施例中与导管228的内径234相同。管道法兰230包括密封表面240,当管道法兰 230被连接到诸如图1的导管108的导管上的管道法兰时，该密封表面240可以被压缩。导 管228具有长度242,该长度242足以在流体到达孔板218之前调整该流体。
[0034] 第二管道连接部204包括第二管道法兰250和具有内径254的内管道部252,该 内径254根据一个实施例与第二内管道部216的内径224相同。管道连接部204也包括密 封表面256,当法兰250被连接到诸如图1的导管106的导管上的配合法兰时，该密封表面 256可以被压缩以形成密封。管道连接部204不包括诸如第一管道连接部202的导管228 的导管，并且结果具有比第一管道连接部202小的长度。因为流体在孔板之后不需要被调 整，所以在第二管道连接部204中不需要导管。
[0035] 计量部200的中心主体206在中心主体206的相对两侧上