专利名称：用于与流体输送系统一起使用的传感器组件及其组装方法
技术领域：
本发明的领域大体涉及流体输送系统，并且更特别地，涉及可与流体输送系统中的管道一起使用的传感器组件。
背景技术：
用于多种不同工业的流体输送包括但不限于化学制品、油和煤气工业。在至少一些公知的流体输送应用中，流体从在岸或离岸场所输送到加工厂用于随后的使用。而且，流体输送用于烃加工工业和化学工业中，并且便于分配到最终用户。机械驱动装置(即，燃气涡轮)和/或电机(即，电功率驱动马达或电驱动装置)可用于输送流体。例如，至少一些公知的流体输送系统使用诸如由燃气涡轮驱动的压缩机、风扇和/或泵的流体输送仪器。涡轮常常经由控制燃气涡轮输出驱动轴速度的齿轮箱将相关的流体输送仪器驱动到预定 的仪器驱动轴速度。在机械驱动装置和/或电机用于输送在流体输送系统的管道内的流体时，有必要确定在管道内的流体的流动速率。更准确地说，期望维持引导通过管道的流体的流动速率的稳定性。若干公知的装置可用于测量在流体输送系统中的流体的流动速率。例如，至少一些公知的流量计和/或传感器可焊接在管道内以测量在管道内的流体的流动。在其中一些这种系统中，换能器或传感器被插入在管道内形成的开口中。然而，这种装置可以是成问题的，因为焊接可使管道变形且/或管道可在形成开口时损坏。而且，被插入开口中的换能器或传感器的排列可在操作期间移动。因为排列移动的可能性，所以由这种换能器或传感器提供的测量的准确性可能受限。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于与流体输送系统一起使用的传感器组件。该传感器组件包括至少两个传感器，其构造成测量引导通过流体输送系统的管道的流体的流动速率。而且，传感器组件包括联接到两个传感器的环形套环。套环包括限定在其中的至少一个第一开口和至少一个第二开口。第一开口和第二开口各自定尺寸成在其中接收两个传感器，使得两个传感器大致彼此共轴地排列。两个传感器中的第一传感器定位在两个传感器中的第二传感器的下游。在另一实施例中，提供了一种流体输送系统。该流体输送系统包括至少一个管道和大致限制该管道的传感器组件。传感器组件包括至少两个传感器，其构造成测量引导通过管道的流体的流动速率。而且，传感器组件包括联接到两个传感器的环形套环。套环包括限定在其中的至少一个第一开口和至少一个第二开口。第一开口和第二开口各自定尺寸成在其中接收两个传感器，使得两个传感器大致彼此共轴地排列。两个传感器中的第一传感器定位在两个传感器中的第二传感器的下游。在又一个实施例中，提供了一种组装用于与流体输送系统一起使用的传感器组件的方法。该方法包括将构造成测量流体输送系统的管道内的流体的流动速率的至少两个传感器联接到环形套环。环形套环包括限定在其中的至少一个第一开口和至少一个第二开口。而且，第一开口和第二开口构造成在其中接收传感器，使得两个传感器大致彼此共轴地排列。两个传感器中的第一传感器定位在两个传感器中的第二传感器的下游。
图I是示范流体输送系统的一部分的剖面示意 图2是可与图I中所示的流体输送系统一起使用并且沿区域2截取的示范传感器组件的不意 图3是图2中所示并且沿区域3截取的传感器组件的透视示意图；以及 图4是图3中所示并且沿线4-4截取的传感器组件的剖面示意图。部件列表
100流体输送系统
102流体输送组件
106外壳
108吸入夹具
110进口管道
112端件
114排出夹具
116出口管道
128驱动轴
130级
132旋转轴线
200传感器组件
204套环
205外表面
206第一部分
207第二部分
208第一部分 212第二部分 216第一开口 220传感器 304内表面 308中心线
312套环第一部分
316套环第二部分
320第二开口
412第一传感器
416第二传感器。
具体实施例方式本文中描述的示范仪器、系统和方法通过提供传感器组件克服了用于测量在流体输送系统内的流体的流动速率的公知技术和传感器系统的至少一些缺点，该传感器组件包括传感器，其安全地联接到流体输送系统的管道使得便于在管道内引导的流体的流动速率的充分精确的测量。在示范实施例中，传感器组件包括联接到至少两个传感器的环形套环。套环包括定尺寸成在其中接收传感器的至少两个开口。套环大致限制管道并且构造成将传感器固连到管道，使得传感器大致彼此共轴地排列。这种定向使传感器能够提供在管道内的流体的流动速率的充分精确的测量。图I是示范流体输送系统100的一部分的剖面示意图。在示范实施例中，系统100是包括流体输送组件102的水下天然气压缩站。虽然示范实施例包括天然气压缩站，但是本发明不受限于任何一个特定系统，并且本领域技术人员将理解当前发明可结合其它流体输送系统使用。在示范实施例中，系统100包括外壳106并且组件102固连在外壳106内。在示范实施例中，外壳106包括组件吸入夹具108，其流体连通地联接到进口管道110。在示范 实施例中，系统100还包括组件端件112，其联接到外壳106使得端件112从外壳106向外延伸。端件112在组件102插入外壳106之后封入在系统100内的组件102并且包括组件排出夹具114，其流体连通地联接到大致类似于进口管道110的出口管道116。在示范实施例中，组件102包括可旋转的驱动轴128，其可旋转地联接到转子(未示出)。而且，组件102包括至少一个组件级130。转子和轴128绕旋转轴线132可旋转。在示范实施例中，传感器组件200联接到出口管道116。虽然在示范实施例中传感器组件200示出为联接到管道116，但是应当注意到传感器组件200不受限于联接到在系统100内的任何特定管道，并且本领域技术人员将理解传感器组件200可与在系统100内的任何管道一起使用。传感器组件200，在示范实施例中，包括至少两个传感器(在图I中未示出)，其用于测量引导通过管道116的输送流体的流动速率。传感器组件200，在示范实施例中，制造成使得传感器组件200可定尺寸并且定形状成联接到任何充分大的管道，诸如具有至少大约24英寸的直径的管道。在操作期间，在示范实施例中，系统100在第一预定压力下经由进口管道110接收天然气。气体经由吸入夹具108被引导到组件102并且在大于第一预定压力的第二预定压力下压缩到更大密度和更小体积。压缩气体经由排出夹具114排出到出口管道116。流体的流动速率由包括于传感器组件200中的传感器测量。图2是联接到出口管道116的一部分并且沿区域2 (在图I中示出)截取的传感器组件200的侧面示意图。在示范实施例中，传感器组件200包括为大致椭圆的环形套环204。环形套环204可由任何材料，诸如但不限于金属材料和/或金属合金材料形成，这使与正输送的流体相关的预定操作参数能够满足并且使组件200能够起本文中所述的作用。在不范实施例中，套环204包括内表面(在图2中未不出)和外表面205。外表面205具有大致限制环形套环204的内表面的第一部分206。外表面205还具有从第一部分206向外延伸的第二部分207。在示范实施例中，第一部分206与第二部分207 —体形成。可选地，第一部分206可联接到第二部分207。
在示范实施例中，套环204联接到出口管道116，使得套环204大致限制出口管道116的至少一部分。更准确地说，切口(未示出)通过出口管道116在第一部分208和第二部分212之间形成。在示范实施例中，切口使用诸如锯的切削工具形成。可选地，切口可使用使传感器组件200能够起本文中所述的作用的任何公知方法形成。在示范实施例中，环形套环204联接到管道116，使得管第一部分208和管第二部分212经由套环204固连地联接。可选地，套环204可以以使传感器组件200能够起本文中所述的作用的任何方式联接到管道116。套环204包括至少一个延伸通过套环204的第一开口 216。更准确地说，在示范实施例中，套环204包括四个第一开口 216。可选地，套环204包括任何数量的开口，其使传感器组件200能够起本文中所述的作用。而且，套环204还包括至少一个第二开口(在图2中未示出)，其在下文更详细地描述。在示范实施例中，套环204联接到出口管道116，使得每个第一开口 216和每个第二开口定位成相对于在管道116内的流体流成45度角。在示范实施例中，传感器组件200包括至少两个传感器220，其用于测量引导通过管道116的输送流体的流动速率。在示范实施例中，传感器220是紧凑的超声换能器，其传 递并且接收通过引导通过管道116的流体的超声波脉冲。可选地，传感器220可以为使流体流动速率能够被测量并且装配在传感器组件200内而使组件200能够起本文中所述的作用的任何类型的传感器。在示范实施例中，每个传感器220联接到套环204。更准确地说，每个传感器220至少局部插入各自的开口 216内。同样地，在示范实施例中，图2中所示的四个传感器220中的每一个各至少局部插入各自的第一开口 216内。而且，在示范实施例中，传感器220还联接到流量计(未示出)，其用于计算流体的速度和体积流动速率。可选地，传感器220可联接到能够测量管道116内的流体流动速率并且使传感器组件200能够起本文中所述的作用的任何其它装置。流量计可为在组件200内的元件或联接到组件200的分离结构。图3是沿区域3(在图2中示出)截取的传感器组件200的透视示意图。套环204包括外表面205和与表面205相反的内表面304。外表面205的部分206大致限制内表面304。而且，套环204绕延伸通过其中的中心线或对称轴308对称地形成，使得第一部分312和第二部分316各从中心线308向外延伸。在示范实施例中，套环第一部分312关于套环第二部分316并且关于中心线308大致对称地排列。在示范实施例中，第一开口 216限定在套环第一部分312中。更准确地说，各第一开口 216从套环第一部分312的外表面205延伸到内表面304。套环204还包括至少一个限定在其中的第二开口 320。更准确地说，在示范实施例中，套环204包括四个第二开口320，其从外表面205通过套环第二部分316延伸到内表面304。在示范实施例中，限定在套环第一部分312内的第一开口 216的数量等于限定在套环第二部分316内的第二开口 320的数量。更准确地说，在示范实施例中，套环第一部分312包括四个第一开口 216并且套环第二部分316包括四个第二开口 320。可选地，套环第一和第二部分312和316可分别具有使组件200能够起本文中所述的作用的任何数量的开口 216。套环204可制造成带有开口216和320并且套环204可随后焊接在管道116 (在图I中示出)上。在示范实施例中，传感器220至少局部插入第一开口 216和第二开口 320内。更准确地说，各传感器220插入各自的第一开口 216内和各自的第二开口 320内，使得各传感器从套环外表面205延伸到套环内表面304。在示范实施例中，四个传感器220至少局部插入第一部分312的四个不同的第一开口 216内，并且四个传感器220各至少局部插入套环第二部分316的四个不同的第二开口 320内。图4是传感器组件200的并且沿线4_4(在图3中示出)截取的剖面示意图。在示范实施例中，开口 216在套环第一部分312内大致彼此平行地排列。类似地，第二开口 320在套环第二部分316内关于彼此大致平行地排列。而且，在示范实施例中，第一开口 216关于第二开口 320大致共轴地排列。更准确地说，每个各自的第一开口 216关于每个各自的第二开口 320大致共轴地排列。这种排列和定向使至少局部插入第一开口 216内的任何传感器220能够关于至少局部插入第二开口320内的另一传感器220大致共轴地排列。例如,在不范实施例中，传感器220包括至少局部插入第一开口 216内的第一传感器412和至少局部插入第二开口 320内的第二传感器416。第一开口 216关于第二开口 320 的排列和定向使第一传感器412能够关于第二传感器416大致共轴地排列。第一开口 216关于第二开口 320的排列和定向使第二传感器416能够在组件200联接到管道116 (在图I中示出)时位于第一传感器412的下游。可选地，第一传感器412可在组件200联接到管道116时位于第二传感器416的下游。在操作期间，流体输送系统100(在图I中示出)在第一预定压力下经由进口管道110 (在图I中示出)接收天然气。经由吸入夹具108 (在图I中示出)引导到组件102 (在图I中示出)的气体在高于第一预定压力的第二预定压力下被压缩到更大密度和更小体积。压缩气体然后经由排出夹具114排出到出口管道116。在示范实施例中，当气体引导通过出口管道116时，第一传感器412检测气体的流动速率并且传递信号到第二传感器416。第二传感器416接收信号并且然后传递反射信号到第一传感器412。因为第一传感器412关于第二传感器416大致共轴地排列，所以在第一传感器412与第二传感器416之间传递的信号以相对迅速的速率传递。迅速的传递速率使传感器412和416能够向彼此提供充分精确的信号。而且，从第一传感器412传递到第二传感器416的信号中的每一个然后被传递到流量计(未示出)。流量计然后计算在管道116内的气体的速度和体积流动速率。与公知的系统、仪器、用于测量在流体输送系统中的流体的流动速率的方法相比，上述传感器组件可与流体输送系统一起使用以使流动速率的更加精确的测量能够实现。更准确地说，在示范实施例中，传感器组件包括联接到至少两个传感器的环形套环。该套环包括定尺寸成在其中接收传感器的至少两个开口。套环大致限制管道并且构造成将传感器固连到管道使得传感器彼此大致共轴地排列。这种定向使传感器能够提供在管道内的流体的流动速率的充分精确的测量。上文详细地描述了系统、仪器和方法的示范实施例。系统、仪器和方法不受限于本文中所述的具体实施例，而是，传感器组件的元件和/或组装传感器组件的步骤可与本文中所述的其它元件和/或步骤独立并且分离地利用。例如，传感器组件也可与其它系统和方法联合使用，并且不受限于仅利用本文中所述的流体输送系统进行实践。而是，示范实施例可结合许多其它系统来执行并利用。虽然本发明的各种实施例的具体特征可在一些附图中而不在其它附图中示出，但这仅仅是为了方便起见。根据本发明的原理，附图中的任何特征可与任何其它附图的任何特征结合而被参考和/或主张权利。该书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能 够实践本发明，包括制备和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它实例。如果其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构要素或者如果它们包括与权利要求的字面语言并无实质差别的等效结构要素，则这样的其它实例预期在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于与流体输送系统(100) —起使用的传感器组件(200)，所述传感器组件包括 至少两个传感器(220)，其构造成测量引导通过所述流体输送系统的管道(116)的流体的流动速率；和 联接到所述至少两个传感器的环形套环(204)，所述套环包括限定在其中的至少一个第一开口(216)和至少一个第二开口(320)，所述至少一个第一开口和所述至少一个第二开口中的每一个定尺寸成在其中接收所述至少两个传感器中的一个，使得所述至少两个传感器大致彼此共轴地排列，所述至少两个传感器中的第一传感器(412)定位在所述至少两个传感器中的第二传感器(416)的下游。
2.根据权利要求I所述的传感器组件(200)，其特征在于，所述至少一个第一开口(216)关于所述至少一个第二开口(320)大致共轴地排列。
3.根据权利要求I所述的传感器组件(200)，其特征在于，所述第一传感器(412)至少局部插入所述至少一个第一开口(216)内，并且所述第二传感器(416)至少局部插入所述至少一个第二开口内。
4.根据权利要求I所述的传感器组件(200)，其特征在于，所述套环(204)包括外表面(205)和与所述外表面相反的内表面(304)。
5.根据权利要求4所述的传感器组件(200)，其特征在于，所述至少一个第一开口(216)和所述至少一个第二开口(320)各从所述外表面(205)延伸到所述内表面(304)。
6.根据权利要求4所述的传感器组件(200)，其特征在于，所述外表面(205)包括 第一部分(206)，其大致限制所述内表面(304);和 第二部分(207)，其从所述第一部分向外延伸。
7.根据权利要求6所述的传感器组件(200)，其特征在于，所述第二部分与所述第一部分(206) —体地形成。
8.—种流体输送系统(100),包括 至少一个管道(116);和 大致限制所述至少一个管道的传感器组件(200)，所述传感器组件包括 至少两个传感器(220)，其构造成测量引导通过所述至少一个管道的流体的流动速率；和 联接到所述至少两个传感器的环形套环(204)，所述套环包括限定在其中的至少一个第一开口(216)和至少一个第二开口(320)，所述至少一个第一开口和所述至少一个第二开口中的每一个定尺寸成在其中接收所述至少两个传感器中的一个，使得所述至少两个传感器大致彼此共轴地排列，所述至少两个传感器中的第一传感器(412)定位在所述至少两个传感器中的第二传感器(416)的下游。
9.根据权利要求8所述的流体输送系统(100)，其特征在于，所述至少一个第一开口(216)关于所述至少一个第二开口(320)大致共轴地排列。
10.根据权利要求8所述的流体输送系统(100)，其特征在于，所述第一传感器(412)至少局部插入所述至少一个第一开口(216)内并且所述第二传感器(320)至少局部插入所述至少一个第二开口(320)内。
全文摘要
本发明涉及用于与流体输送系统一起使用的传感器组件及其组装方法。提供了一种用于与流体输送系统(100)一起使用的传感器组件(200)。该传感器组件包括至少两个传感器(220)，其构造成测量引导通过流体输送系统的管道(116)的流体的流动速率。而且，传感器组件包括联接到两个传感器的环形套环(204)。套环包括限定在其中的至少一个第一开口(216)和至少一个第二开口(320)。第一开口和第二开口各自定尺寸成在其中接收两个传感器，使得两个传感器大致彼此共轴地排列。两个传感器中的第一传感器(412)定位在两个传感器中的第二传感器(416)的下游。
文档编号G01F15/00GK102809396SQ201210180288
公开日2012年12月5日 申请日期2012年6月4日 优先权日2011年6月3日
发明者S.费尔德曼, T.H.阮 申请人:通用电气公司