具有压力装置的测量系统以及监测和/或检查这种压力装置的方法_3

文档序号:9529142阅读:来源:国知局
加压力分布作出反应,借助仅在具体压力装置的指定公差范围内变化 的弹性变形,在两个记录的膨胀彼此显著偏差、即超过预定公差量度、因此位于公差范围外 的情况下,可W推断出壁的对应损坏。运种应变偏差可W通过额外应用上述应变信号来借 助上述变送器电子器件转换成对应于将壁的瞬时损坏量化的损坏特征数的特征数值的损 坏值,例如,通过确定描述应变信号的特征的一个或多个信号参数的一个或多个参数值。用 作损坏值的可W例如是参数值之间的绝对或相对偏差或瞬时表示相应信号参数与例如具 有未损坏壁的压力装置或同样构造的其它压力装置的早先确定的参考值的其偏差。
[0038] 此外,利用运种损坏程度的知识,通过与压力装置的早先确定的参考数据的对应 比较,还可W检测压力装置的进一步操作是否仍是直接可能的,尤其是不会发生其它工厂 区域的恶化乃至人或环境的危害,通过评估返回的观察报告或损坏的时间曲线,还可W确 定损坏增加的速率,例如W基于其来评估相应压力装置可能剩余的剩余寿命,或反过来W 预测达到压力装置的壁的早先固定的临界损坏的时间点,因此能够因耐压性减小而发现早 期、即将发生的危险情况。
[0039] 此外,在运种情况下,本发明基于如下认识,即:所述类型的压力装置的壁部件通 常在操作期间W运样的方式不均匀损坏:使得壁在一方面具有即使在长时间观察之后也几 乎不损坏的壁段W及在另一方面也有与其它壁段相比显著磨损更快或在相同观察时间间 隔内出现磨损更强烈的壁段。运出人意外地经常W运样的方式发生一一尤其是也在所述 类型的压力装置的典型壁厚的情况下:使得在对应选择与应变相关的待观察的壁段的情况 下,即使在壁的小的、因此首先未临界的损坏的情况下也可能引起相对大的、因此直接可测 量的应变变化或差异。此外,也可W定期识别在运种压力装置的壁上的各个壁段,诸如在被 流体流经的管的弧形部分的区域中和/或在运种具有增加气蚀风险的管的区域中和/或在 突然横截面放大的区域中等,该壁段在负载或过载的情况下经历形状变化一一例如,由于 从面向内腔的表面去除材料或由于塑性变形,因此经历损坏,其程度、例如关于损坏的范围 和/或损坏的程度,与可能的形状变化或在相同观察时间间隔内其它壁段的损坏相比显著 高于预期,或反过来,在运种形状变化的程度或在所述观察时间间隔内的损坏,与其它壁段 相比,即使在较高过载的情况下也相对低于预期的情况下,壁的运些壁段通常也可识别。
【附图说明】
[0040] 现将根据附图的各图所示的实施例的示例更详细地解释本发明W及本发明的其 它有利实施例和效用。所有附图中的相同部件设有相同的附图标记。当清晰需要或其显得 合乎情理时,已在前面附图中出现的附图标记在后续附图中省略。此外,本发明的起初仅个 别解释的方面的其它有利实施例或进一步改进、尤其还有结合从附图的各图W及从从属权 利要求本身将变得明显。
[0041] 附图的各图如下所示:
[0042] 图1、2是在不同视图中示出并实施为在线测量装置的压力装置;
[0043] 图3W方框图的方式示意性示出具有与其连接用于记录压力装置、尤其是根据图 1、2的压力装置的壁的应变的应变传感器的变送器电子器件; W44] 图4a示意性示出安装到压力装置、尤其是根据图1、2的压力装置的壁、用于记录 壁的第一壁段的应变W及壁的第二壁段的应变的应变传感器的布置;
[0045] 图4b定性地示出壁的损坏程度与应变差的关系或量化损坏的损坏特征数与表示 应变差的应变偏差值ΧλE的关系;
[0046] 图5、6是将应变传感器布置在压力装置、尤其是如图1、2所示的压力装置的壁上 的其它不同变型;
[0047] 图7是包括与变送器电子器件电连接的压力传感器的根据图1、2或根据图3的压 力装置; W48] 图8是W透视侧视图示出的压力装置的另一变型;并且W例图9是在根据图8的压力装置的壁上的应变传感器的布置的变型。
【具体实施方式】
[0050] 压力装置的实施例的示例在图1和2中示意性示出。压力装置提供用于在由壁W、 例如金属壁--运里,从入口端100+延伸到出口端100#--包围的内腔中输送流体或用 于在某一时间段内将流体保持就绪,流体例如是气体、液体或例如流体分散体的可流动介 质,在给定情况下,还是在流动过程中最初由气蚀或沉淀形成的分散体,诸如泡沫、悬浮液 或气溶胶等。尤其是,压力装置还适于并设计成在内腔中输送W大于1己尤其是还大于10 己的静压或表压标称地作用在壁W上的流体,壁W例如由不诱钢、铁合金和/或错合金制 成,因此在预期用途的情况下,能够至少在预定的标称寿命内承受大于1己的静压。压力装 置可W包括例如管道、储罐、锅炉、尤其也包括高压蓋、和/或测量装置例如测流装置的测 量管或测量室。
[0051] 运里代表性示出的压力装置由在线测量装置,即可插入管道(未示出)路线中的 测量系统形成。在操作期间,至少有时,引进管道中的流体W运样的方式流经管道,使得流 体首先在入口端100+流入内腔,沿流动方向流经内腔并接着在出口端100#离开内腔。所 述测量系统、因此由其形成的压力装置尤其适于循环确定流经内腔的相应流体的至少一个 例如流体动力学和/或热力学的被测变量X、诸如体积流量V、质量流量m、密度Ρ、粘性η、 压力Ρ或溫度穿等的测量值Χχ。流体输送内腔、因此包围内腔的壁W,在实施例的所示示例 中形成的压力装置,即例如,作为科里奥利(Coriolis)质量流量测量装置、密度测量装置 和/或粘度测量装置的情况下,由具有至少一个一一运里部分弯曲的一一管11的测量变换 器丽(运里相应地实施为振动式测量变换器)形成。W有利的方式,管布置、因此由其形 成的压力装置,在流体、例如因此水沿流动方向W10ms1的平均流速、1000kgm3的密度或 IcP的粘度从入口端100+至出口端100#流经内腔的情况下,被优化成使得流体经历小于5 己的压力损失。例如,运种由测量变换器形成的压力装置由申请人制造并W商标"PR0MASS A"、"PR0MASSE"、"PR0MASSF"、"PR0MASSH"、"PR0MASSI"、"PR0MASS0"、"PR0MASSP"、 "PROMASSS"、"PR0MASSX"(ht1:p://www.de.en化ess.com/ftproduct/Coriolis)销售,作为 根据科里奥利(Coriolis)原理操作、用于测量质量流量的测量系统。
[0052] 测量变换器用于W运样的方式记录至少一个被测变量,使得与引入内腔中的流体 相互作用的测量变换器产生依赖于至少一个被测变量的至少一个测量信号si、例如电测量 信号。在运里所示的测量系统的操作中,用作测量管的测量变换器的至少一个管11为了 产生至少一个测量信号而通过作用在管上的振动激励器主动激励,W致使其执行具有管布 置的瞬时共振频率的机械振动,例如绕假想振动轴线的弯曲振动,并且通过对至少一个管 11的运动作出反应的至少一个振动传感器将振动转换成至少一个振动信号,该至少一个 振动信号用作被测变量的测量信号si并具有依赖于被测变量的至少一个信号参数,例如 信号振幅、信号频率或相位角。对于其中测量系统、因此由其形成的压力装置是科里奥利 (Coriolis)质量流量测量装置的提到的情况,测量变换器包括用于产生具有依赖于质量流 量的共同相位角的两个振动信号si、s2的至少两个相互间隔开的振动传感器。
[0053] 运里所示的测量变换器一一诸如非常常见的在普遍市售的所述类型的测量变换 器的情况下,适于工业测量和自动化技术的运种测量变换器更是如此,尤其是对于振动式 测量变换器一一被实施为预制的独立结构单元,该结构单元因此可直接插入相应管道的路 线中并具有分别在入口侧和出口侧上--运里,即在不仅入口端100+而且出口端100#的 区域中一-与管布置机械联接并容纳管布置的测量变换器壳体100,W及还有可能安装到 其上的附加部件,诸如在空腔中、尤其是在相对于环境大气密封的空腔中的振动传感器或 振动激励器等。对于由在线测量装置形成的压力装置的典型情况,在该情况下,具体压力装 置将可拆卸地与管道组装在一起,如图1或图2所示或从其结合直接明显示出,可有设置在 入口侧上、即在压力装置的入口端100+的区域中的、用于与管道的流体供应管线段连接的 第一连接法兰13,和在出口侧上、即在压力装置的出口端100#的区域中、的用于管道的流 体去除管线段的第二连接法兰14。连接法兰13、14可W在运种情况下,诸如非常常见的在 运种压力装置的情况下,尤其是也在由振动式测量变换器形成的压力装置的情况下,在末 端上被一体地形成到测量变换器壳体100中。
[0054] 为了评估依赖于至少一个被测变量的至少一个测量信号sl,即为了通过应用测量 信号产生表示待记录的被测变量的至少一个被测值,W及在给定情况下,还为了触发测量 变换器,测量系统,因此由其形成的压力装置还包括变送器电子器件肥,变送器电子器件 肥例如还通过电连接线路与测量变换器MW电联接并且例如由一个或多个微处理器形成, 微处理器的实施例的示例在图3中示意性示出为方框图的类型。测量变换器MW与变送器 电子器件肥的电连接可W通过对应的连接线路进行,该连接线路例如通过耐压电缆和/或 抗爆电缆引线从电子器件壳体200引出或进入测量变换器壳体100。诸如图1或图3示意 性所示,并且诸如非常常见的在所述类型的测量系统的情况下,变送器电子器件肥可W被 容纳在耐冲击的和/或耐压的、例如还抗爆的电子器件壳体200中,诸如也在例如上述US-A 2011/0265580或US-A2012/0123705中示出的,在形成紧凑结构的在线测量装置中,可W 将电子器件壳体200直接保持在测量变换器壳体100上,例如在测量变换器壳体100的对 应的安装管嘴100'上。在给定情况下,安装管嘴100'还可容纳上述电缆引线。变送器电 子器件肥、例如在操作期间通过外部连接电缆和/或通过内部储能器供应电能的变送器电 子器件还可W,诸如非常常见的在运种工业测量和自动化技术的测量系统的情况下,通过 对应的电线路和/或无线地按照无线电与上位电子测量数据处理系统电连接,该上位电子 测量数据处理系统被布置成从电子变送器电子器件肥空间移除,在给定的情况下,还空间 分布。在操作过程中,由测量系统从对应携带被测变量的测量值信号产生的相应被测变量 的测量值几乎及时转发,例如,也实时转发到上位电子测量数据处理系统。 阳化日]在操作期间与测量变换器MW连通,即接收其测量信号sl、s2并且运里此外还通过 驱动信号el驱动测量变换器MW的变送器电子器件肥,在运里所示的实施例的示例中,通过 应用至少一个测量信号si重复产生即时表示至少一个被测变量X的至少一个测量值,例如 因此质量流量测量值Xm、体积流量测量值Xy、密度测量值Xp和/或粘度测量值X。。为此, 变送器电子器件肥包括,如图3示意性所示,用于驱动运里呈振动式测量变换器形式的测 量变换器的驱动电路Exc,W及用于处理测量变换器MW的测量信号si、s2并且例如在操作 期间与驱动电路Exc直接连通的测量和评估电路DSV。在操作期间,测量和评估电路DSV发 送表示至少一个被测变量X的测量值)?。由测量变换器MW发送的测量信号si、s2中的每 一个通过其自身模拟数字转换器A/D馈送到测量和评估电路DSV,在运里所示实施例的示 例中,例如通过微处理器μC和/或通过数字信号处理器W及通过用于数字化测量信号的 对应模拟数字转换器A/D、用于永久存储微处理器的程序和/或测量系统的操作参数的对 应的非易失性存储器EEPROMW及用于存储待执行的程序代码和/或数字测量值的对应的 易失性存储器RAM来实施。
[0056] 在运里所示的实施例的示例中,变送器电子器件肥的测量和评估电路DSV,除了 别的外,还用于循环应用由测量变换器丽发送的测量信号si、s2,例如基于在测量信号 si、s2之间的相位差,W确定表示流入测量变换器的流体的质量流量的质量流量测量值 Xm。对于确定质量流量测量值的替代或补充,运里所示的测量系统的变送器电子器件肥还 可W用于产生密度测量值,该密度测量值从基于测量信号Si、s2或例如还基于激励器信 号el确定的振动管11的瞬时振动频率得到,表示流入测量变换器的流体的密度。此外, 变送器电子器件肥还可W,诸如非常常见的在运种测量系统的情况下,在给定情况下,用 于确定表示流入测量变换器的流体的粘度的粘度测量值X。;为此,也比较W上参照的US-A 5,796,011、US-B72 84 449、US-B7,017,424、US-B6,910,366、US-B6,840,109、US-A 5, 576, 500或US-B6651513。在运种情况下,适于确定决定粘度所需的激励器能量或激励 功率或阻尼的是,例如由变送器电子器件的驱动电路发送的激励信号和/或还有用于调整 驱动信号的变送器电子器件的内部控制信号。
[0057] 为了在现场可看见由测量系统内部产生的测量值X、和/或在给定情况下测量系 统内部生成的状态报告、诸如错误报告和/或报警等,测量系统可W还具有与变送器电子 器件肥连通的
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