BR112017020433B1 - elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial, e, sistema de monitoramento de variável de processo - Google Patents
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Abstract
ELEMENTO DE MEDIÇÃO DE FLUXO DE FLUIDO DE PRESSÃO DIFERENCIAL, E, SISTEMA DE MONITORAMENTO DE VARIÁVEL DE PROCESSO. Um elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial para inserção entre os flanges de conexão (120, 122) de seções de conduto de um conduto de transporte de fluido (121, 123) inclui uma placa de orifícios plana (110) tendo uma região de contato com o fluido (114) para posicionamento em um fluxo de fluido através do conduto e um manípulo (112) que se estende para fora a partir de uma porção externa da região de contato com o fluido (114). A placa de orifícios plana (110) inclui pelo menos uma porta de pressão (230, 232) formada na região de contato com o fluido (114) da placa, e pelo menos um canal de linha de impulso (211, 213) formado na placa de orifícios plana (110) e que se estende a partir de uma da pelo menos uma porta de pressão através do manípulo para uma porta de interface de transmissor correspondente (214, 215). Uma pluralidade de aberturas (320) formadas no manípulo e dispostas e arranjadas em relação à pelo menos uma porta de interface de transmissor (214, 215) permitem a montagem do transmissor de variável de processo (102) diretamente ao manípulo (112), com o transmissor (102) substancialmente perpendicular a um plano do manípulo (112).
Description
[001] A presente descrição refere-se a sistemas de monitoramento ou controle de processo industrial. Mais especificamente, a presente descrição refere-se a placas de orifícios do tipo pá e transmissores de variável de processo do tipo que usa placas de orifícios do tipo pá para medir uma variável de processo de um processo industrial.
[002] Em configurações industriais, sistemas de controle são usados para monitorar e controlar inventários de processos químicos e industriais, e semelhantes. Tipicamente, o sistema de controle que realiza essas funções usa dispositivos do campo distribuídos em locais chave no processo industrial e acoplados a conjuntos de circuito de controle na sala de controle por uma malha de controle de processo. O termo “dispositivo do campo” refere-se a qualquer dispositivo que realiza uma função em um sistema de monitoramento de processo ou controle distribuído, incluindo todos os dispositivos usados na medição, controle e monitoramento de processos industriais.
[003] Alguns dispositivos do campo incluem um transdutor que se acopla ao fluido de processo. Um transdutor é entendido como um dispositivo que gera um sinal de saída com base em uma entrada física ou que gera uma saída física com base em um sinal de entrada. Tipicamente, um transdutor transforma uma entrada em uma saída tendo uma forma diferente. Tipos de transdutores incluem vários equipamentos analíticos, sensores de pressão, termistores, atuadores, solenoides, luzes indicadoras, e outros.
[004] Dispositivos do campo, tal como sensores de variável de processo usados em processos industriais podem ser instalados no campo em tubulações, tanques e outros equipamentos de processos industriais. Tais dispositivos sensoream variáveis do processo tal como fluxo do fluido de processo, temperatura do fluido de processo, pressão do fluido de processo, condutividade do fluido de processo, pH do fluido de processo e outras variáveis do processo. Outros tipos de dispositivos do campo de processos industriais incluem válvulas, atuadores, controladores do campo, exibições de dados e equipamentos de comunicação tal como pontes de rede do campo industrial.
[005] Um tipo de sensor de variável de processo é um fluxômetro que pode medir uma taxa de fluxo de fluido, por exemplo. A medição do fluxo em um tubo é uma métrica padrão que muitas indústrias necessitam. O uso de placas de orifícios do tipo pá para medir fluxo de pressão diferencial é um dos métodos mais populares em uso hoje em dia. Uma desvantagem do uso de uma placa de orifícios do tipo pá é que ela é somente um dos diversos componentes necessários para fazer uma medição em uma tubulação. Normalmente, uma placa de orifícios é instalada para criar uma restrição no fluxo. Medições de pressão são tomadas apenas a montante e a jusante da placa usando portas de pressão. Tipicamente, as portas de pressão são localizadas em flanges de conexão especiais soldados na tubulação. A partir desses flanges as pressões separadas são conectadas a um manípulo que é afixado a um transmissor de pressão diferencial. A placa, tomada em flanges, flanges, válvulas, tubos de impulso, manípulos de instrumento, e um transmissor são todos componentes separados que devem ser adquiridos e conectados para fazer a medição.
[006] Uma alternativa ao uso de placas de orifícios do tipo pá são fluxômetros integrados do tipo pastilha os quais podem ser aparafusados em um tubo e conectados a um sistema de controle de dados para obter uma medição de fluxo. No entanto, mesmo com a evolução de placas de orifícios em fluxômetros integrados do tipo pastilha, alguns usuários de sistemas de monitoramento ou controle de processo industrial são reticentes quanto a mudar suas práticas padrões para incorporar a tecnologia mais nova associada com os fluxômetros integrados do tipo pastilha. Em vez de combinar numerosos componentes em um fluxômetro integrado, alguns desses usuários não gostam da largura adicional que vem com um medidor do tipo pastilha. As cavilhas expostas que abrangem a pastilha entre os flanges de processo podem ser percebidas como um risco à segurança se o fluido no tubo é perigoso. No entanto, a largura mais estreita de uma placa de orifícios do tipo pá, tipicamente na faixa de 3,175-6,35 mm (0,125-0,25 polegadas), não porta a mesma percepção de cavilha exposta.
[007] Testagem e outras complicações podem limitar fluxômetros integrados do tipo pastilha em tamanho e materiais. Testagem onerosa é frequentemente requerida para fazer um novo tamanho de linha e novos valores de calibração. Uma razão para isso pode ser devido ao tempo de testagem de laboratório do fluxo requerido para criar uma fórmula que corrige o desempenho da placa em diferentes programações de tubo. Materiais podem ser difíceis de serem fornecidos para vários tamanhos de tubulações e caros para teste de soldagem. Essas e outras razões podem fazer o uso de fluxômetros de placa de orifícios tipo pá mais desejável em certas circunstâncias ou por alguns usuários, embora as desvantagens acima discutidas de placas de orifícios do tipo pá permaneçam.
[008] A discussão acima é meramente provida para informações de fundamentos gerais e não é pretendido que seja usada como auxílio na determinação do escopo da matéria reivindicada.
[009] Esse Sumário e o Resumo são providos para introduzir uma seleção de conceitos em uma forma simplificada que são adicionalmente descritos abaixo na Descrição Detalhada. O Sumário e o Resumo não são destinados a identificar características chave ou características essenciais da matéria reivindicada, tampouco são destinados para serem usados como auxílio na determinação do escopo da matéria reivindicada.
[0010] Um elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial para inserção entre os flanges de conexão das seções de conduto de um conduto de transporte de fluido inclui uma placa de orifícios plana tendo uma região de contato com o fluido para posicionamento em um fluxo de fluido através do conduto e um manípulo que se estende para fora a partir de uma porção externa da região de contato com fluido. A placa de orifícios plana inclui pelo menos uma porta de pressão formada na região de contato com o fluido da placa, e pelo menos um canal de linha de impulso formado na placa de orifícios plana e que se estende a partir de uma da pelo menos uma porta de pressão através do manípulo para uma porta de interface de transmissor correspondente. Uma pluralidade de aberturas formadas no manípulo e dispostas e arranjadas em relação à pelo menos uma porta de interface de transmissor permitem a montagem do transmissor de variável de processo diretamente ao manípulo de placa de orifícios tipo pá, com o transmissor substancialmente perpendicular a um plano do manípulo.
[0011] Deve-se observar que qualquer das características descritas, componentes, aparelhos, sistemas e etapas de método podem ser usados em qualquer combinação com outras características, componentes, aparelhos, sistemas e etapas de método descritos. A presente descrição inclui tais combinações alternativas embora as características descritas, componentes, aparelhos, sistemas e etapas de método não sejam ilustrados ou discutidos em combinação nas modalidades de exemplo providas.
[0012] A Fig. 1 é uma ilustração diagramática de um controle de processo industrial ou sistema de monitoramento para usar no monitoramento ou controle de um fluido de processo de acordo com uma modalidade de exemplo.
[0013] A Fig. 2 é uma ilustração, com uma porção mostrada em diagrama de bloco, do sistema e transmissor mostrados na Fig. 1 de acordo com uma modalidade de exemplo.
[0014] A Fig. 3 é uma vista frontal de uma seção de placa de orifícios do tipo pá de acordo com modalidades descritas.
[0015] A Fig. 4 é uma ilustração da seção de placa de orifícios tipo pá mostrada na Fig. 3, e uma segunda seção de placa de orifícios tipo pá de imagem espelhada.
[0016] A Fig. 5 é uma ilustração de vista frontal de uma placa de orifícios do tipo pá formada a partir das seções de placa de orifícios tipo pá das Figs. 3 e 4.
[0017] A Fig. 6 é uma ilustração de vista em perspectiva de componentes de sistema de monitoramento de variável de processo incluindo uma placa de orifícios do tipo pá e um transmissor de variável de processo.
[0018] A Fig. 7 é uma vista em perspectiva transversal de uma porção da placa de orifícios tipo pá montada entre flanges de conexão das seções de conduto.
[0019] As Figs. 8 e 9 são uma ilustração de vista em perspectiva e uma ilustração de vista lateral de componentes de sistema de monitoramento de variável de processo incluindo um membro de cotovelo na face a montante da placa de orifícios.
[0020] As Figs. 10 e 11 são ilustrações de uma placa de orifícios do tipo pá tendo um sensor de temperatura.
[0021] Modalidades descritas proveem um projeto de placa de orifícios do tipo pá com linhas de impulso incorporadas as quais permitem que um transmissor de variável de processo seja montado no manípulo da placa de orifícios. Essa configuração permite a omissão de outros componentes ou etapas de fabricação/instalação geralmente requeridos com placas de orifícios do tipo pá, tal como flanges de tomada, linhas de impulse separadas, e um manípulo de instrumento.
[0022] A FIG. 1 é um diagrama simplificado mostrando um controle de processo industrial ou sistema de monitoramento 100 para uso no monitoramento ou controle de um fluido de processo em um processo industrial. Tipicamente, um dispositivo do campo tal como um transmissor de variável de processo 102 é localizado em um local remoto em uma instalação, e transmite uma variável de processo sensoreada de volta para uma sala de controle centralmente localizada 104. Várias técnicas podem ser usadas para transmitir a variável de processo, incluindo ambas comunicações com fio e sem fio. Uma técnica de comunicação com fio comum usa o que é conhecido como uma malha de controle de processo de dois fios 106 na qual um único par de fios é usado para ambas informações de carga bem como para prover potência para o transmissor 102. Uma técnica para transmitir informação é pelo controle do nível de corrente através da malha de controle de processo 106 entre 4 mA e 20 mA. O valor da corrente dentro da faixa de 4-20 mA pode ser mapeado para valores correspondentes da variável de processo. Protocolos de comunicação digital de exemplo incluem HART® (uma camada física híbrida consistindo em sinais de comunicação digital sobrepostos em um sinal analógico de 4-20 mA padrão), FOUNDATIONTM Fieldbus (um protocolo de comunicação inteiramente digital promulgado pela Instrument Society of America em 1992), protocolo de comunicação Profibus, ou outros. Protocolos de malha de controle de processo sem fio, tal como técnicas de comunicação de radiofrequência incluindo WirelessHART® (IEC 62591), podem também ser implementados. A malha de controle de processo 106 na Fig. 1 representa uma ou ambas de modalidades com fio e sem fio de conexões de comunicação entre transmissor 102 e sala de controle 104.
[0023] O transmissor de variável de processo 102 é montado a uma porção de manípulo 112 da placa de orifícios plana tipo pá 110 tal que o transmissor de variável de processo é substancialmente perpendicular a um plano do manípulo e da placa de orifícios plana 110. O plano é representado na Fig. 1 pela linha 113. Placa de orifícios plana tipo pá 110 é um elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial que é acoplado entre flanges 120 e 122 de seções de conduto que transportam fluido 121 e 123, e que tem uma região de contato com o fluido ou central 114 posicionada no fluxo do fluido de processo provendo a montante e a jusante superfícies confrontantes 115 e 116 que são orientadas perpendiculares a uma direção de fluxo de fluido nas seções de conduto como representado pela seta 124. As superfícies confrontantes a montante e a jusante 115 e 116 cada tem respectivamente porções de engate de fluido 117, 118 dispostas dentro do conduto. Aberturas 119 são formadas entre as porções de engate de fluido 117 e 118 na região central da placa de orifícios e permitem que fluido transportado através do conduto escoe através da placa de orifícios. Outras porções das superfícies confrontantes a montante e a jusante podem ser posicionadas entre flanges 120 e 122. Transmissor de variável de processo 102 é configurado para medir uma ou diversas variáveis do fluido de processo na canalização de processo. Variáveis de processo de exemplo incluem fluxo, temperatura, pressão, e pressão diferencial (DP). Transmissor de variável de processo 102 inclui um sensor 224 e outros componentes/conjunto de circuitos (mostrados na Fig. 2) que são configurados para receber uma variável de processo ou variáveis e proveem uma saída de transmissor na malha de controle de processo 106.
[0024] Referindo-se agora também à Fig. 2, em modalidades exemplares, transmissor de variável de processo 102 é um transmissor de pressão diferencial ou multivariável. Sensor 224 de transmissor 102 é um sensor de pressão que é fluidicamente acoplado a portas de pressão 230 e 232 nas superfícies confrontantes a montante e a jusante 115 e 116 de placa de orifícios 110 através de portas de interface de transmissor 214 e 215 no manípulo 112 da placa de orifícios, e através de canais de linha de impulso 211 e 213 formados na placa de orifícios e que se estende através de manípulo 112.
[0025] A Fig. 2 ilustra componentes de uma modalidade exemplar de transmissor de variável de processo 102. Como mostrado no diagrama de bloco do sistema da Fig. 2, transmissor de variável de processo 102 inclui um sensor 224 e outros componentes/conjunto de circuitos (não mostrados na Fig. 1) que são configurados para receber uma variável de processo e proveem uma saída de transmissor na malha de controle de processo 106. Conforme discutido, em modalidades exemplares, transmissor de variável de processo 102 é um transmissor de pressão diferencial ou multivariável.
[0026] Como na Fig. 1, sistema 100 mostrado na Fig. 2 é acoplável a uma malha de controle de processo tal como uma malha 106 e é adaptado para se comunicar com uma saída de variável de processo, por exemplo relacionada a uma pressão diferencial de fluxo de fluido dentro do tubo do processo ou conduto. Em outras modalidades a saída de variável de processo é relacionada a múltiplas variáveis tal como pressão e temperatura. Transmissor 102 de sistema 100 inclui conjunto de circuitos de comunicação em malha 202, sensor de pressão 224, conjunto de circuitos de medição 204, e controlador 206.
[0027] Conjunto de circuitos de comunicação em malha 202 é acoplável à malha de controle de processo 106 e é adaptado para se comunicar por meio da malha de controle de processo. Conjunto de circuitos de comunicação em malha 202 podem incluir conjunto de circuitos para se comunicar através de uma ligação de comunicação com fio e/ou uma ligação de comunicação sem fio. Tal comunicação pode ser de acordo com qualquer protocolo padrão da indústria de processo apropriado tal como os protocolos discutidos acima, incluindo ambos protocolos com fio e sem fio.
[0028] Conforme mencionado, em algumas modalidades exemplares, sensor de pressão 224 inclui primeira e segunda portas 210, 212 que são acopladas a portas de pressão 230 e 232 nas superfícies confrontantes a montante e a jusante 115 e 116 de placa de orifícios 110 através de portas de interface de transmissor 214 e 215 no manípulo 112 da placa de orifícios, e através de canais de linha de impulso 211 e 213 formados na placa de orifícios e que se estendem através do manípulo 112. Acoplamento de sensor de pressão 224 através das portas 214 e 215 inclui acoplar através de diafragmas de isolação e outros aparelhos transportadores de pressão e configurações. Sensor 224 pode ser qualquer dispositivo que tem uma característica elétrica que muda em resposta à mudança na pressão aplicada. Por exemplo, sensor 224 pode ser um sensor capacitivo de pressão a capacitância do qual muda em resposta à pressão diferencial aplicada entre portas 210 e 212.
[0029] Conjunto de circuitos de medição 204 é acoplado a um sensor 224 e é configurado para prover uma saída de sensor relacionada a pelo menos a pressão diferencial entre portas 210 e 212. Conjunto de circuitos de medição 204 pode ser qualquer conjunto de circuitos eletrônicos que pode prover um sinal adequado relacionado à pressão diferencial. Por exemplo, conjunto de circuitos de medição pode ser um conversor de analógico para digital, um conversor de capacitância para digital ou qualquer outro conjunto de circuitos adequado.
[0030] Controlador 206 é acoplado a um conjunto de circuitos de medição 204 e conjunto de circuitos de comunicação em malha 202. Controlador 206 é adaptado para prover uma saída de variável de processo para conjunto de circuitos de comunicação em malha 202, cuja saída é relacionada à saída de sensor provida pelo conjunto de circuitos de medição 204. Controlador 206 pode ser um dispositivo de arranjo de portas programáveis, um microprocessador, ou qualquer outro dispositivo ou dispositivos apropriados. Embora conjunto de circuitos de comunicação em malha 202, conjunto de circuitos de medição 204 e controlador 206 tenham sido descritos com relação a módulos individuais, é contemplado que eles podem ser combinados tal como em um Circuito Integrado Específico de Aplicação (ASIC). Em uma modalidade exemplar, memória 207 é incluída e é acoplada a controlador 206 para armazenamento de instruções legíveis por computador, valores de parâmetro, etc. usados para configurar controlador 206 e/ou conjunto de circuitos de medição 204.
[0031] Referindo-se agora às Figs. 3-5, mostrada primeiro na Fig. 3 é uma seção de placa de orifícios do tipo pá 300 que forma uma porção de placa de orifícios tipo pá 110. Em modalidades exemplares, placa de orifícios 110 é formada por ensanduichamento de duas placas mais finas ou seções de placas (300 e 400 mostradas na Fig. 4) juntas. Cada seção de placa tem dimensões similares a uma placa de orifícios tipo pá padrão, mas somente metade da espessura. Dois ou mais canais de linha de impulso 211 e 213 são usinados na face de cada placa se dirigindo de locais de porta de pressão desejados na região de contato com o fluido 114 até o manípulo 112 como ilustrado na Fig. 3. As duas placas 300 e 400 são configuradas para serem imagens espelhadas uma da outra. As placas são então empilhadas juntas, com os canais 211 e 213 de cada placa voltados para o interior, e são abrasadas juntas a vácuo para formar placa 110 conforme mostrado na Fig. 5. Produtos de auxílio de abrasagem, tal como limitador do correr da solda (Stop-Off) disponibilizado por Lucas-Milhaupt, podem ser usados para prevenir que a pasta abrasada entupa os canais recentemente formados 211 e 213. Após as placas 300 e 400 serem unidas para formar uma única placa de orifícios plana 110, furos são perfurados a partir da a face da placa para as extremidades de cada canal 211 e 213 fazendo os canais em linhas de impulso. Por exemplo, um furo pode ser perfurado a partir da face de cada placa 300 e 400 para uma diferente das linhas de impulso 211 e 213 para formar portas de pressão voltadas a montante e a jusante 230 e 232. Esses canais de linha de impulso se assentam a partir do processo de tubo ou conduto para a conexão de transmissor, por exemplo, porta de interface de transmissor 214, 215 próximo à extremidade do manípulo 112. Os furos para as portas de interface de transmissor 214, 215 podem ambos ser perfurados na porção de manípulo da mesma de seções de placas 300 e 400 para permitir que transmissor 102 seja montado diretamente no manípulo 112. A Fig. 5 mostra as placas combinadas em uma única unidade 110. A abrasagem a vácuo 600 (mostrada na Fig. 6) entre seções de placas 300 e 400 permite que para uma junta vedada que contém pressão, mantenha a planicidade da placa, e cria as passagens internas 211, 213 necessárias para medir pressão de impulso.
[0032] Como pode ser visto nas Figs. 3-5, para prover um fluxômetro integrado, a porção externa 310 de manípulo 112 pode ser ampliada para encaixar a pegada do transmissor 102 (um módulo coplanar nessa modalidade). Aberturas 320 para aparafusamento e ressaltos para orifícios de purga podem ser afixados permitindo que o transmissor 102 seja diretamente afixado à placa 110 conforme mostrado na Fig. 6. Na Fig. 6, ressaltos 610 correspondendo a portas de interface de transmissor 214 e 215 são mostrados, como são prendedores 620 que prendem transmissor 102 à placa 110 através de aberturas 310. O projeto descrito dessa modalidade elimina a necessidade de tubulações de impulso adicional e manípulos de instrumento, e acoplando assim o transmissor diretamente ao primário de pressão diferencial. Os projetos descritos reduzem significantemente a complexidade para instalação e as possibilidades para vazamentos e erro de medição.
[0033] Em modalidades exemplares, métodos de cálculo de fluxo tomados usando placa 110 podem ser com base em ISO 5167-2. Em vez de usar as tomadas de pressão de tomada em flanges padrões frequentemente associadas com placas de orifícios do tipo pá, em algumas modalidades exemplares tomadas de pressão ou portas 230, 232 podem ser tomadas de pressão de tomada em canto. A Figura 7 mostra uma tomada de pressão ou porta (e.g., 230 e/ou 232) em algumas modalidades exemplares posicionada em uma placa 110 no interstício anular 710 formado pelos flanges de conexão 120 e 122, a gaxeta 720, e a placa de orifícios 110. Essa área move a porta para fora do fluxo direto no lado a montante reduzindo seu potencial para obstrução e sua suscetibilidade a distúrbios do fluxo. O interstício anular 710 também permite que para uma região de média que reduz ruído no sinal de pressão.
[0034] Em algumas modalidades descritas, melhoramento sobre fluxômetros integrados do tipo pastilha é alcançado devido à ausência da pastilha. Por exemplo, uma pastilha padrão tipicamente tem uma especificação 40 de diâmetro interno e quando é instalada em um tubo de especificação diferente o coeficiente de descarga (Cd) precisa ser ajustado por um fator conhecido como fator de ajuste de especificação de tubo (PSAF). Uma vez que as modalidades descritas utilizam uma placa de orifícios não há efeitos do diâmetro da pastilha para, deixar os clientes e usuários com somente geometrias de diâmetro interno de tubo (ID) e furo de placa para calcular fluxo. Uma vez que nenhum PSAF é necessário e material é mínimo, tamanhos de linha maiores podem ser facilmente projetados e fabricados. Usando as modalidades descritas, múltiplos componentes comuns a fluxômetros de pastilha integrada atuais, que requerem etapas de manufatura extensivas envolvendo usinagem e soldagem, podem ser eliminados. Em algumas modalidades descritas, o número de componentes pode ser reduzido significantemente juntamente com o número de etapas de manufatura. Menos processos para manufatura podem ser refinados e controlados. A consistência de produção pode também ser aumentada. O uso de menos material em comparação ao fluxômetro do tipo pastilha pode prover benefícios em custo reduzido de certos componentes em materiais exóticos, permitindo que ligas e materiais especiais para sejam usados. Material bruto de placa pode ser facilmente fornecido em materiais exóticos e o processo de abrasagem pode ser adaptado para materiais exóticos.
[0035] Para distribuição, por exemplo, a placa 110 pode ser armazenada em peça bruta e então ser usinada para ter qualquer das permutações de furos de orifício requeridas pelos clientes antes do transporte, sem comprometer datas de entrega. Além disso, o número de componentes que clientes necessitarão para instalar para utilizar placas de orifícios do tipo pá descritas é significantemente menor que com fluxômetros do tipo pastilha. A necessidade de flanges, linhas de impulso, e manípulos especiais é reduzida ou eliminada, fazendo o fluxômetro usando placa 110 substancialmente mais encaixado e reproduzível. Em conjunto com tecnologia de orifício condicionada, qualquer lugar em um tubo com conexões flangeadas e dois diâmetros do assentamento reto a montante e a jusante tornam-se pontos de medição disponíveis.
[0036] Referindo-se agora à Fig. 8, se sensoreação a partir da face da placa é desejado e entupimento é uma preocupação, um joelho ou membro de joelho 810 pode ser abrasado ou soldados descontinuamente na porta de entrada 230 da placa 110. Conforme mostrado na Fig. 9, o joelho 810 vira a saída da porta de pressão 230 de uma posição voltada diretamente a montante, reduzindo potencial entupimento da porta.
[0037] Em ainda outras modalidades, conforme mostrado na Fig. 10, uma placa de orifícios do tipo pá 900, que pode incluir todos ou algumas das características descritas acima com referência à placa de orifícios 110, inclui um trajeto ou canal de sensor secundário 910 fresado ou formado na mesma ou de maneira similar à usada para criar canais de linha de impulso 211 e 213 discutidas acima. O canal de sensor secundário 910 mostrado na Fig. 10 se estende através do manípulo 112 e pode ser usado para um sensor de temperatura 920 ou outros tipos de sensores secundários. Por exemplo, canal 910 pode encaminhar fios para um sensor de temperatura 920 ou de outra forma acoplar sensor de temperatura 920 às temperaturas de processo. Isso permite que fluxômetros de placa de orifícios tenham compensação de temperatura sem perfuração e soldagem de uma nova tomada de tubo. Em algumas modalidades, o projeto pode ser muito similar à placa de orifícios de pá anteriormente mencionada com portas de pressão integrais, mas somente incluindo passagem para o sensor de temperatura e nenhuma conexão de transmissor. Por exemplo, isso seria útil para usuários com tubulações de impulso e flanges de orifício existentes onde eles não necessitam portas de pressão em uma placa, mas a adição de um sensor de temperatura poderia ser benéfica. Em alternativa, conforme mostrado na Fig. 11, um sensor de temperatura pode também ser adicionado à placa de orifícios de pá 110 com portas de pressão integrais pelo acesso no lado da placa em vez de o topo ou manípulo.
[0038] Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a modalidades preferidas, profissionais versados na técnica reconheceram que mudanças podem ser feitas em forma e detalhe sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Embora uma placa de orifícios condicionada seja ilustrada, a configuração aqui apresentada pode ser implementada com qualquer configuração de placa de orifícios apropriada incluindo qualquer número ou configuração de aberturas.
Claims (21)
1. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial para inserção entre os flanges de conexão das seções de conduto de um conduto de transporte de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende: uma placa de orifícios plana (110) configurada para montar entre os flanges de conexão (120, 122) das seções de conduto (121, 123) tendo uma região de contato com o fluido (114) para posicionamento em um fluxo de fluido através do conduto, e um manípulo (112) que se estende para fora a partir de uma porção externa da região de contato com fluido (114); pelo menos uma porta de pressão (230, 232) formada na região de contato com o fluido (114) da placa de orifícios plana (110); pelo menos uma porta de interface de transmissor (214, 215) formada no manípulo (112) da placa de orifícios plana (110) e configurada para ser fluidicamente acoplada a um transmissor de variável de processo (102) quando o transmissor de variável de processo (102) é montado no manípulo (112); pelo menos um canal de linha de impulso (211, 213) formado na placa de orifícios plana (110) e que se estende a partir de uma da pelo menos uma porta de pressão (230, 232) através do manípulo (112) para uma correspondente da pelo menos uma porta de interface de transmissor (214, 215); e uma pluralidade de aberturas (119) formadas no manípulo (112) e dispostas e arranjadas em relação à pelo menos uma porta de interface de transmissor (214, 215) para montar o transmissor de variável de processo (102) perpendicular a um plano do manípulo (112).
2. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa de orifícios plana (110) compreende uma primeira seção de placa de orifícios plana (110) tendo a região de contato com o fluido (114) e o manípulo (112) que se estende para fora a partir da porção externa da região de contato com fluido (114), e compreendendo uma segunda seção de placa de orifícios plana (110) tendo a região de contato com o fluido e o manípulo (112) que se estende para fora a partir da porção externa da região de contato com fluido (114), as primeira e segunda seções de placa de orifícios plana (110) sendo empilhadas e acopladas juntas para formar a placa de orifícios plana (110).
3. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma conexão de abrasagem a vácuo acoplando as primeira e segunda seções de placa de orifícios plana (110).
4. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um canal de linha de impulso (113) é formado na primeira seção de placa de orifícios plana (110).
5. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um canal de linha de impulso (113) é formado em cada uma das primeira e segunda seções de placa de orifícios plana (110).
6. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma porta de pressão (230, 232) formada na região de contato com o fluido (114) da placa de orifícios plana (110) compreende uma primeira porta de pressão (230, 232) formada em uma superfície voltada a montante da região de contato com o fluido (114) e uma segunda porta de pressão (230, 232) formada em uma superfície voltada a jusante da região de contato com fluido (114).
7. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um canal de linha de impulso (113) compreende um primeiro canal que se estende a partir da primeira porta de pressão (230, 232) até uma primeira porta de interface de transmissor (214, 215) e um segundo canal que se estende a partir da segunda porta de pressão (230, 232) até uma segunda porta de interface de transmissor (214, 215).
8. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira porta de pressão (230, 232) é formada em uma região da placa de orifícios plana (110) configurada para ser posicionada em um interstício anular (710) entre os flanges de conexão (120, 122) das seções de conduto (121, 123) e a placa de orifícios plana (110).
9. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um membro de cotovelo (810) na cobertura da superfície voltada a montante e fluidicamente acoplada à primeira porta de pressão (230, 232) para virar uma saída da primeira porta de pressão (230, 232) de uma posição voltada diretamente a montante.
10. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um canal de sensor secundário (910) formado na placa de orifícios plana (110) e que se estende através do manípulo (112).
11. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de temperatura (920) tendo fios encaminhados através do canal de sensor secundário (910).
12. Sistema de monitoramento de variável de processo para medir uma variável de processo indicativa de uma vazão de um fluido de processo em um tubo de processo, caracterizado pelo fato de que compreende: um transmissor de variável de processo (102); uma placa de orifícios plana (110) para inserção entre os flanges de conexão (120, 122) das seções de conduto (121, 123) de um conduto de transporte de fluido, a placa de orifícios plana (110) tendo uma região de contato com o fluido (114) e um manípulo (112) que se estende para fora a partir de uma porção externa da região de contato com fluido (11), o manípulo (112) tendo uma pluralidade de aberturas de montagem (119) de transmissor que se estendem através do mesmo e dispostas e arranjadas para montar o transmissor de variável de processo (102) perpendicular a um plano do manípulo (112); pelo menos uma porta de pressão (230, 232) formada na região de contato com o fluido (114) da placa de orifícios plana (110); pelo menos uma porta de interface de transmissor (214, 215) formada no manípulo (112) da placa de orifícios plana (110) e configurada para ser fluidicamente acoplada ao transmissor de variável de processo (102) quando o transmissor de variável de processo (102) é montado no manípulo (112); e pelo menos um canal de linha de impulso (113) formado na placa de orifícios plana (110) e que se estende a partir de uma da pelo menos uma porta de pressão (230, 232) através do manípulo (112) para uma correspondente da pelo menos uma porta de interface de transmissor (214, 215).
13. Sistema de monitoramento de variável de processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a placa de orifícios plana (110) compreende uma primeira seção de placa de orifícios plana (110) tendo a região de contato com o fluido (114) e o manípulo (112) que se estende para fora a partir da porção externa da região de contato (114) com fluido, e compreendendo uma segunda seção de placa de orifícios plana (110) tendo a região de contato com o fluido (114) e o manípulo (112) que se estende para fora a partir da porção externa da região de contato com fluido (114), as primeira e segunda seções de placa de orifícios plana (110) sendo empilhadas e acopladas juntas para formar a placa de orifícios plana (110).
14. Sistema de monitoramento de variável de processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um canal de linha de impulso (113) é formado na primeira seção de placa de orifícios plana (110).
15. Sistema de monitoramento de variável de processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um canal de linha de impulso (113) é formado em cada uma das primeira e segunda seções de placa de orifícios plana (110).
16. Sistema de monitoramento de variável de processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma porta de pressão (230, 232) formada na região de contato com o fluido da placa de orifícios plana (114) compreende uma primeira porta de pressão (110) formada em uma superfície voltada a montante da região de contato com o fluido (114) e uma segunda porta de pressão (230, 232) formada em uma superfície voltada a jusante da região de contato com fluido (114).
17. Sistema de monitoramento de variável de processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um canal de linha de impulso (113) compreende um primeiro canal que se estende a partir da primeira porta de pressão (230, 232) até uma primeira porta de interface de transmissor (214, 215) e um segundo canal que se estende a partir da segunda porta de pressão (230, 232) até uma segunda porta de interface de transmissor (214, 215).
18. Sistema de monitoramento de variável de processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a primeira porta de pressão (230, 232) é formada em uma região da placa de orifícios plana (110) configurada para ser posicionada em um interstício anular (710) entre os flanges de conexão (120, 122) das seções de conduto (121, 123) e a placa de orifícios plana (110).
19. Sistema de monitoramento de variável de processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um membro de cotovelo (810) na cobertura da superfície voltada a montante e fluidicamente acoplada à primeira porta de pressão (230, 232) para virar uma saída da primeira porta de pressão (230, 232) de uma posição voltada diretamente a montante.
20. Sistema de monitoramento de variável de processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de temperatura (920), e compreende um canal do sensor de temperatura (920) formado na placa de orifícios plana (110) e que se estende através do manípulo (112), em que fios do sensor de temperatura (920) são encaminhados através do canal do sensor de temperatura (920).
21. Elemento de medição de fluxo de fluido de pressão diferencial para inserção entre os flanges de conexão (120, 122) das seções de conduto de um conduto de transporte de fluido (121, 123), caracterizado pelo fato de que compreende: uma placa de orifícios plana (110) tendo uma região de contato com o fluido (114) configurada para montar entre os flanges de conexão (120, 122) das seções de conduto (121, 123) para posicionamento em um fluxo de fluido através do conduto, e um manípulo (112) que se estende para fora a partir de uma porção externa da região de contato com fluido (114); pelo menos uma porta de pressão (230, 232) formada na região de contato com o fluido (114) da placa de orifícios plana (110); pelo menos uma porta de interface formada no manípulo (112) da placa de orifícios plana (110); pelo menos um canal de linha de impulso (113) formado na placa de orifícios plana (110) e que se estende a partir de uma da pelo menos uma porta de pressão (230, 232) através do manípulo (112) para uma correspondente da pelo menos uma porta de interface.
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