用于压力测量的装置和方法
【技术领域】
[0001]管道和容器被用来输送流体。流体是具有在压力施加下趋向于流动并符合其容器的轮廓的连续相的物质。流体可以是诸如水和油的液体或气体。
[0002]由于流体在管道内的流动，管道可经受内部压力。压力是应力的一个例子，并且朝表面向内作用，并垂直于该表面。压力能够表述为停止流体膨胀所需要的力，并且按每单位面积上的力计算。管道内的内部压力也可在管壁上产生轴向应力。压力传感器或变换器被用来测量流体的压力。变换器能够产生作为所施加压力的函数的信号，例如，电信号。压力变换器被在许多行业中使用，并且用于监测和控制各种工业、商业和住宅应用。
[0003]本发明涉及一种用于测量管道内部压力的装置。特别地，本发明涉及一种用于以非侵入性方式测量管道的内部压力的装置。
【发明内容】
[0004]根据一个实施例，公开了一种用于测量在管道内部的压力的捆扎设备。所述捆扎设备包括:(i)用于可牢固夹紧到管道的外表面上的带；和(ii)传感器，其中所述传感器被安装在所述带上。捆扎设备被构造用于非侵入性地感测和测量下列中的至少一个:(a)管道的外径的变化；和(b)施加于管道上的残余应力的变化。管道的外径的变化或施加于管道上的残余应力的变化能够与在管道内部的压力的相应变化相关联。这允许内部压力的变化被方便和准确地测量。
[0005]所述带可以是实心带(solid band)，或者它可以包括多个可分离的链接元件。每个链接元件可以包括一对用于联接到相邻链接元件的相对的通孔。
[0006]由于该捆扎设备被附连到所述管道的外表面，它能够测量在管道内部的压力的变化，而不穿透捆扎设备刺穿或穿透管道内部的任何部件。捆扎设备的任何部件都不位于可在管道内输送的流体的路径内或阻碍所述路径。此外，捆扎设备被构造为测量在管道内的压力的变化，而无需任何对管道的修改。
[0007]该捆扎设备还可包括与传感器通信的合作电路板。合作电路板可封装处理器。捆扎设备还包括操作地连接到所述带的张紧组件，以用于促进到管道的外表面上的牢固夹紧。张紧组件包括一个或多个螺钉。该捆扎组件还包括一个或多个可拆卸销，以用于促进到管道的外表面上的牢固夹紧。
[0008]传感器可包括一个或多个应变计。该传感器能够适于周期性地或连续地测量管道直径的变化或残余应力的变化。
[0009]根据一个实施例，捆扎设备能够基于所述管道的一个或多个已知特征而被预校准。预校准可在将捆扎设备安装到管道之前完成。预校准可涉及确定管道的外径或残余应力在多种压力条件下的变化。
[0010]捆扎设备能够被构造为将所测量到的在管道的外径和/或在施加到管道上的应力上的变化无线地发送到远程位置。
[0011]根据另一个实施例，公开了一种用于非侵入性地测量管道内部的压力的方法。该方法包括:(A)将捆扎设备安装在管道的外表面上，所述捆扎设备包括:(i)用于可牢固夹紧到管道的外表面上的带；和(ii)传感器，其中该传感器被安装在所述带上，并且其中所述传感器与处理器处于操作性通信中；和(B)使用处理器测量施加在管道上的残余应力的变化，其中，施加在管道上的残余应力的变化与管道内部的压力的相应变化相关联。管道中的应力能够被测量以确定在管道中是否存在压力。
[0012]当管道暴露于压力时，管道材料变得受压。这能够导致在管道直径上的变化。这种在管道直径上的变化可被测量，并且相应的压力能够基于预定计算而算出。该捆扎设备能够被构造为周期性地或连续地感测管道外直径的变化，并且能够计算出该变化以确定需要多大的压力来引起在管道外径上的所述变化。
[0013]来自管道的应力能够被构造成被转移到所述带。如果零点已经是在应力下了，则在管道上的膨胀或应力能够在它能够被测量的地方或在对直径进行测量时被转移到所述带。
[0014]根据另一个实施例，公开了一种用于非侵入性地检测管道内部的压力的方法。该方法包括:(A)将捆扎设备安装在管道的外表面上，所述捆扎设备包括:(i)用于可牢固夹紧到管道的外表面上的带；和(ii)传感器，其中传感器被安装在所述带上，并且其中传感器与处理器处于操作性通信中；和(B)使用处理器测量管道外径的变化，其中，管道外径的变化与管道内部的压力的相应变化相关联。
[0015]该捆扎设备能够在它的安装过程中使用智能校准方法动态地校准，或者它也能够在生产工厂处被预校准。
[0016]该捆扎设备能够以非侵入性或非侵扰性方式测量管道内部的压力。这最小化了有害物质泄漏或溢出的可能性。因此，对环境的任何不利影响也能够被基本上消除。
【附图说明】
[0017]当与附图一起考虑时，某些实施例的特征和优点将更容易地被认识到。附图不应被理解为限制任何优选实施例。
[0018]图1示出了根据本发明的一个实施例的实心带式捆扎设备的透视图。
[0019]图2示出了根据本发明的一个实施例捆扎在管道的外表面上的捆扎设备的视图。
[0020]图3示出了根据本发明的另一个实施例的链接带式捆扎设备的透视图。
[0021 ] 图4A和4B示出了根据本发明的一个实施例的链接元件的透视图。
【具体实施方式】
[0022]如本文所使用的，词语“包含”、“具有”、“包括”和它们所有的语法变体各自旨在具有一种不排除另外的设备或步骤的开放、非限制性的意思。
[0023]管道、容器、储罐和其它类似的流体容纳和输送设备在本文中被统称为“管道”。所述管道可以是工艺管道。管道和工艺管道在本文档中能够互换使用。工艺管道是管道工程(pipework)的一种形式，其可以用于输送在工业或商业工艺以及在生产过程中使用的材料。工艺管道可以专门构造用于特定应用的，使得它能够满足健康、安全和监管标准，同时适合给定的制造工艺的需求。工艺管道能够用于输送许多材料，例如，化学品、天然气、油、甚至食物。
[0024]管道通常由各种材料制成，包括一种或多种金属、塑料、或其它材料。将通过管道输送的材料的类型可规定管道材料。例如，在食品制造工厂中，可以有对能够被消毒的例如惰性玻璃或陶瓷管、耐腐蚀不锈钢的特殊需要，或用于输送例如水的材料的廉价塑料。在管道材料的选择中涉及的其它考虑因素包括管道将经受的压力的量和管道的宽度。在压力下，管道的材料可经受应力。
[0025]用于测量管道经受的压力的量的传统方法涉及切开管道以插入压力变换器。这些方法大多是侵扰式的方法。因为变换器被引入例如由管道输送的流体的路径内，这有许多缺点。安装变换器的传统方法可能会干扰流体流动并导致产品设置的变更。以这种方式使用的压力变换器能够具有或创建危险材料的泄漏路径。存在压力变换器可被不正确地安装或插入管道内的可能性。当经受高压时，它可能脱落，从而构成对安装压力变换器的人员的危险。另外，由于在管