CN105716784B - 可用杆的压力联接器 - Google Patents

Abstract

一种用于将压力变送器联接到过程流体的压力变送器联接器，包括过程联接表面，所述过程联接表面具有被构造成联接到脉冲管道的过程联接端口。压力变送器联接表面被布置成与过程联接表面成角度，压力变送器联接表面包括压力变送器联接端口，所述压力变送器联接端口被构造成流体地联接到压力变送器。过程流体通路在过程联接端口和压力变送器联接端口之间延伸。出杆端口与过程流体联接端口对准，并且被构造成接收通过其中的清理杆以清理过程联接端口。

Description

可用杆的压力联接器

背景技术

本发明涉及将压力变送器联接到工业过程流体。更具体地，本发明涉及能够用于该构造的可用杆联接器。

因为压差(DP)流量测量技术是可靠的，进行精确测量并且很好地影响所熟知的压力测量仪器，因而工业界已经长时间使用该技术用于过程监测和控制。DP流量测量的益处使其成为最常用的流量测量技术。DP流量测量经常被成功地用于具有不太理想特性的应用中。

粘性的，包括夹带的固体，或易于固化的过程流体是可能难以进行DP流量测量地边缘应用的示例。精练厂过程流体测量是特别复杂的。当未加热到非常高的温度时，在这些应用中流动的流体是高度粘性的。脉冲管承载跨越基本元件而引起的压力，并且将流体温度减少到压差测量的可接受水平。这些流体能够堵塞脉冲管，并且导致对变送器的压力信号被减弱或消除。被堵塞的脉冲管难以诊断，并且可能被用户忽视，从而导致测量问题和失去的输入。

在困难的应用中，操作员通过“用杆推出”脉冲管来解决这些问题。这通过在脉冲管的端部处打开端口并且插入诸如金属杆或钻尖之类的工具而实现。杆被受力通过任何障碍物，从而清理脉冲管。允许该实践的传统孔板设施通常被称为“可用杆的”。

出于多个原因，一些流量计构造不是可用杆的。头部和传感器之间的脉冲管可以由较小直径的管构造，所述较小直径的管太小而难以将坚固的工具装配在其内部。另外地，细管可能不是直的，并且可以在头部和过程连接件之间沿着弯曲路径。此外，变送器可以被安装在脉冲管顶部，从而消除安装配件的可能性，所述配件可以允许到达用杆工具。

发明内容

用于将压力变送器联接到过程流体的压力变送器联接器包括过程联接表面，所述过程联接表面具有被构造成联接到脉冲管道的过程联接端口。压力变送器联接表面被布置成与过程联接表面成角度，压力变送器联接表面包括压力变送器联接端口，所述压力变送器联接端口被构造成流体地联接到压力变送器。过程流体通路在过程联接端口和压力变送器联接端口之间延伸。出杆端口与过程流体联接端口对准，并且被构造成接收通过其中的清理杆以清理过程联接端口。

本发明内容和摘要被提供以便以简单的形式介绍构思的选择，该构思在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容和摘要并不意在识别被要求保护的主题的关键特征或必要特征，它们也并不意在用于帮助确定被要求保护的主题的范围。

附图说明

图1A是简化方块图，示出了联接到过程流体的压力变送器的传统构造，所述压力变送器被构造成测量过程流体的压力。

图1B是传统的一体式孔板构造的侧视局部剖视图。

图2是用于将压力变送器连接到过程流体的工业标准歧管装置的透视图。

图3A和3B是用于将压力变送器成角度地联接到脉冲管线的压力变送器联接器或“头部”的透视图。

图4是由凸缘歧管联接到图3A和3B的联接器的压力变送器的侧视透视图。

图5是简化方块图，示出了联接到图3A和3B的联接器的压力变送器。

图6是示出了通过联接器连接到过程流体的两个压力变送器的透视图。

图7是示出压力变送器联接器的透视图，所述压力变送器联接器包括一体式平衡阀。

图8是压力变送器联接器的透视图，所述压力变送器联接器包括用于清理联接器的通路的出杆端口，所述联接器的通路联接到歧管或压力变送器。

图9和图10是形成有一体式孔板的压力变送器联接器的构造的透视图和侧面图。

图11和12是示出了用于压力变送器联接器的各种构造的排放系数的校准的曲线图。

图13A和图13B是紧凑式压力变送器联接器的侧视透视图和侧面图。

图14A、图14B和图14C是图13A和13B示出的紧凑式压力变送器联接器的透视图、正视平面图和底部平面图，还以虚线示出了内部通路。

图15A和图15B是用于联接到两个压力变送器的紧凑式压力变送器联接器的侧视透视图和底部平面图。

图16A和图16B是用于联接到两个压力变送器的紧凑式压力变送器联接器的侧视透视图和底部平面图。

图17是包括平衡阀的紧凑式压力变送器联接器的透视图。

图18是示出不可用杆的压力变送器联接器的透视图，所述不可用杆的压力变送器联接器提供压力变送器相对于脉冲管道的侧面偏移。

具体实施方式

压差(DP)流量测量广泛用于大范围的应用中。当用于可能阻塞传感器端口的应用中时，一些装置可能表现出性能问题。提供了允许在这些条件下更可靠的测量和更容易的维护的"可用杆的"设计。提供多个设计特征以形成将减轻堵塞，并且需要的话允许容易清理端口的流量计。

由于其可靠性、精确测量和与压力测量仪器的类似性，过程控制和监测工业已经在较长时间内使用压差，或DP，流量测量技术以用于过程监测和控制。DP流量测量的益处使其成为最常用的流量测量技术中的一个，经常使自身甚至成功地用于具有较不理想特性的应用中。

包括为粘性的或具有沉淀固体的过程流体的测量应用是边缘应用的示例，在边缘应用中，可能难以进行DP流量测量。具体地，在天然气产品中的注水应用和"脏"蒸汽应用可能存在技术问题，其中脉冲管堵塞可以导致对变送器的压力信号减弱或消除。被堵塞的脉冲管难以诊断，并且可能被操作员忽视，导致测量误差。

在困难的应用中，一些操作员通过"用杆推出"脉冲管来解决该问题。这通过在脉冲管的端部处打开端口并且插入金属杆而实现。杆受力通过管中的任何障碍物，从而清理脉冲管。允许该实践的传统孔板设施通常被称为"可用杆的"。

一些一体式流量计构造不常用于精练厂过程应用，部分地因为所述一些一体式流量计构造是不可用杆的。替代地，精炼厂可以使用传统的孔构造，所述孔构造具有在中心间距2-1/8英寸的1/2英寸直径的脉冲管。这些构造允许用杆，并且满足ISO5167中限定的要求。一些传统的一体式流量计被布置成脉冲管、头部、歧管和变送器沿着轴线定向，如图1A的简化方块所示。图1B是成类似布置的一体式孔板100的侧视局部剖视图。如图1B所示，脉冲管102不完全是直的。这些是消除可用杆性的可能性的布置的示例。

在精练厂应用中限制采用一些一体式流量计的另一原因是缺乏根阀。许多精练厂操作员在过程应用中使用OS&Y(外侧阀杆和轭)根阀。这些阀的间隙要求2-1/8英寸的中心。在一些DP传感器模块上和工业标准歧管上的螺栓和螺母在中心间距2-1/8英寸，这排除了用于脉冲管的间隙。图2示出过程和变送器连接件在工业标准歧管104上的定位。

根据实施例，提供了用于将基本元件(流动障碍物)与用于压差(DP)流量测量的第二元件(压力测量装置，例如压力变送器)相配合的压力变送器联接器设计。该构造允许通过脉冲管线进行管道等级初步隔离，和能够用杆推出脉冲管线以清理应用中的碎屑，所述应用例如是精练厂和蒸汽应用。一个构造是可用杆的头部设计，所述可用杆的头部设计利用测压孔的中心线之间的凸缘分接头间隔，并且使用标准的歧管螺栓孔配合图案。另一示例性构造在一体式流量计中结合了较大的端口、线性脉冲管几何形状、90°变送器连接头部、和可选择的全端口根阀。这允许操作员甚至在边缘应用中获得可靠的和精确的测量。例如，在一些设计中，图1B示出的标准的0.157英寸脉冲管102可以被一些具有3/8英寸或更大内径的脉冲管的设计替代。该较大的直径减小了堵塞的可能性，并且减缓了管内部沉积物的固态聚积物的影响。实验室测试已经证实，3/8英寸是在毛细管条件下完全排放的最小内径。应该注意，这些更大的脉冲管可能防止实现方式与用于孔板设计的ISO5167标准一致。然而，测试已经示出，校准可以用于校正任何导致的误差。通过将歧管方向固定成相对于脉冲管线为90°，实现了出杆能力。该90°角的额外益处是：与变送器和歧管的质量相关联的力臂被减少，这减轻了脉冲管线上的应力。

图3A和图3B是根据一个示例性实施例的压差头部200的顶视透视图和底视透视图。压差头部200包括主体部分202和具有联接表面206的连接凸缘204。如下文讨论的，连接凸缘204还可以与主体202成一体。主体202的上表面210包括出杆端口212，出杆端口212可选地是带螺纹的。出杆端口212延伸穿过主体202，穿过内部导管232，至脉冲连接件214。联接表面206包括压力联接端口220和螺栓孔222。此外，可选择的凹陷区域被图示，所述可选择的凹陷区域围绕端口220延伸，以用于例如通过垫圈以提供密封连接。导管232在脉冲连接件214、出杆端口212和压力联接端口220之间延伸。导管230包括在出杆端口212和脉冲连接件214之间延伸的笔直部分232。此外，导管230包括从笔直部分232延伸到压力联接端口220的“T”形部分234。

图4是压力变送器250的透视图，所述压力变送器250使用工业标准有阀连接凸缘或歧管252以被安装到压差头部200。如图4所示，压差头部200例如使用焊接件256以被联接到脉冲管道(也称为脉冲管道或脉冲导管)254。也可以使用其它连接技术，诸如螺纹拧紧。螺纹塞260被螺纹地接收在出杆端口212中，从而密封出杆端口212。重新参照图3A，足够的空隙270被设置在主体202和连接凸缘204之间，以允许螺母272联接到螺栓274，从而以将凸缘252固定到连接凸缘204。连接凸缘或歧管252包括可选择的阀以及根据已知构造的可选择的平衡阀，所述可选择的阀用于选择性地打开和关闭变送器250和由脉冲管道254提供的过程连接件之间的压力连接。与内部导管230交叉的螺栓孔图案通过容纳歧管连接螺母272的空隙270被减缓。实施例允许螺母272的用于在其拧紧位置处的空间，以及用于通过套筒扳手或开口扳手(box end or open end wrench)而被容易安装或移除的螺母272的空间。图示的构造包括对于每种应用代码(ASMEB31.1/B31.3)而言都足够的空间以用于管道类配件被承插焊接。图5是简化方块图，示出了延伸穿过脉冲管道254的出杆端口。如图5所示，脉冲管道延伸到基本元件，例如孔板，随着过程流体流动通过基本元件，所述基本元件产生压差。

图6是另一示例性构造的透视图，其中双重压差头部302用于将两个变送器250连接到过程流体。另外地，图6图示了过程导管300的一个示例，随着过程导管300移动穿过基本元件，过程导管300承载过程流体流。具有两个变送器250的该构造可以用于提供冗余测量或额外的诊断功能。

图7是压差头部350的另一示例性构造的透视图。在图7的构造中，平衡阀352被设置成允许平衡导管254之间的压力。在该构造中，变送器250可以直接地联接到头部350的连接凸缘358。额外的阀，诸如内嵌截止阀，也可以被提供。额外的管道类隔离阀360可以被放置成与脉冲管道254对齐，从而在压力变送器250和过程联接器的高压侧和低压侧之间提供隔离。这些可以被构造成全端口根阀，以允许在保持可用杆的同时，进行过程隔离。

下脉冲管包括锥形特征，所述锥形特征确保与ISO5167脉冲管尺寸要求(ID和同轴度)一致。同时地，该特征促进出杆工具(rod out tool)与脉冲管对准。限制的角度在5°和10°之间(并且在一个特定构造中为7°)以最佳利用。管的超过该限制的笔直部分的长度与匹配的主体通孔组合，确保与脉冲管尺寸要求一致。

在一些环境中，图3A图示的T部分234可以被阻塞。在图8图示的构造中，图示了压差头部370，其中出杆端口372被提供用于将碎屑清理出T部分234。端口372可以是带螺纹的，从而端口372可以在通常的操作过程中被密封。

本文中讨论的压差头部构造也可以被执行为具有一体式孔板398的构造，例如图9图示。在图9中，压差头部400安装到一体式孔板398的颈部402，颈部402带有图4图示的脉冲管道254。颈部402联接到一体式孔板组件404，其中孔板406被承载在导管部分408中。在图9的构造中，优选地提供隔离阀410以及如上所述的平衡阀412。图10示出另一示例性构造，其中有阀凸缘420用于将压力变送器250联接到压差头部400。

如上文有关图1B的描述，较大尺寸的脉冲管254可以防止构造满足用于孔板设计的诸如ISO5167标准之类的一些标准。图11和12是排放系数(Discharge Coefficient)对管道雷诺数的曲线图，示出了符合工业标准规范的被测量排放系数Cd，并且图示了具有较大脉冲管的孔板的校准的示例。图11是6”0.4β调节孔板，并且图示了相对于ISO标准曲线绘制的典型校准曲线。图12示出了用于具有单个孔的1.5”直径晶片的最坏情况的校准。即使在此最坏情况下，仅距离标准ISO曲线的0.6％偏离也被测量到。

与那些上述构造相比，压差头部可以被布置成其它构造。例如，更紧凑的压差头部500被图示在图13A和13B中。压差头部500被图示为通过歧管252将脉冲管道254联接到压力变送器250。应该注意，在该构造中，不需要图3A图示的空隙270，并且螺栓274完全地延伸穿过压差头部500以用于连接到螺母272。在这些构造中，图3A、3B示出的连接凸缘204与主体202一体地形成。

图14A、图14B和图14C是紧凑压差头部500的正面透视图、正视平面图和底部平面图，其中以虚线示出了内部导管。如这些图所示，压差头部500包括用于联接到凸缘252(或直接地联接到变送器250)的联接表面506。脉冲管连接器514被设置在头部500的下表面515上。内部导管530包括笔直部分532，笔直部分532从脉冲管连接器514延伸到出杆端口512，出杆端口512被承载在头部500的上表面510上。内部导管530还包括“T”形部分534，“T”形部分534从笔直部分532延伸到被承载在联接表面506上的端口520。附图还示出了围绕端口520的可选择的圆周凹陷部，所述圆周凹陷部可以用于设置垫圈或其它密封件。螺栓孔522还被图示为完全地延伸穿过压差头部500，并且被构造成接收螺栓、螺柱或图13A图示的螺母274。

如图14A-C所示，用于螺栓孔522的图案相对于脉冲管线连接件514“偏斜”，借此内部导管530不与孔522交叉。在该构造中，导管部分534被设置成相对于头部表面506成角度。应该注意，由于一些歧管252将变送器250放置成从歧管中心稍微地偏移，因而由头部500设置的偏斜允许变送器250相对于脉冲管线254非常靠近中央。这更均匀地分配变送器250的重量，并且提供了改进的稳定性。构造很适合制造，以及提供了简易的安装。此外，当应用扳手时，从头部500的后部伸出的螺柱和螺母能够转动通过整个360°。优选地，足够的材料被设置在头部500中，以对于每个适用代码，例如ASMEB31.1/B31.3都可以用于承插焊接管道类配件。

紧凑的歧管设计还可以容易地被执行在诸如图15A-B和图16A-B所示的、用于联接到两个变送器250的反射镜构造中。额外的变送器250可以用于提供用于冗余、诊断等的第二测量。该特征还允许变送器定向的灵活性。如这些图所示，提供了第二联接表面506’，所述第二联接表面与联接表面506相对，并且包括联接到“T”形连接件534’的端口520’。在图15A、B的构造中，端口520、520’大致地对准。相反，在图16A、B图示的构造中，端口520、520’彼此侧向地偏移。此外，额外的螺栓孔被设置在图16A、B的构造中，以用于联接到第二变送器250。孔520还可以是带螺纹的，以允许不用的测压孔被堵塞。

还可以提供可选择的平衡阀560，如图17所示，以平衡两个通路530之间的压力。在该构造中，还可以提供流出端口562，并且用塞564密封。

如果需要，由压差头部500提供的偏斜构造还可以被执行在不可用杆的构造中，诸如图18图示的头部600。在该构造中，头部600连接到脉冲管道254，并且向标准歧管602提供侧向偏移。变送器250联接到歧管602，并且在与头部600提供的偏移相反的方向上相对于歧管602和脉冲管道254偏移。该构造虽然是不可用杆的构造，但是提供了偏移设计的与重量分布和稳定性有关的益处。

在多个方面，提供了压差流量测量基本元件连接平台，并且所述压差流量测量基本元件连接平台被构造成将高压侧压力和低压侧压力从脉冲管线传送到歧管或变送器。在中心到中心的距离等于凸缘分接头的距离的情况下，脉冲连接件优选地进入头部中，但是也可以使用其它间隔。头部具有90°转向，以便于可用杆的能力并且减少力臂作用。虽然具体地图示了90°，但是可以使用提供可接受间隔的角度。杆端口优选地是带螺纹的或以其它方式被密封，这样当不使用时，杆端口可以被堵塞。在一种构造中，头部具有尺寸形成为容纳歧管紧固件(螺母、螺栓、螺柱等)的空隙。出口压力端口可以被构造成与标准歧管压力端口间隔配合。隔离阀优选地被添加到头部的高压侧和低压侧。

虽然已经参照优选的实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到可以在没有脱离本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行改变。在多个方面，提供了较大直径的传感器端口，提供了可用杆的线性传感器端口并且偏移头部以用于到达传感器端口。一个构造在一体式流量计中结合了全端口阀。此外，由于一般的原材料的可得性和焊接件的几何简单性，因而该设计允许使用替换材料，所述替换材料诸如为哈氏合金、超级双相(钢)、钛等。

Claims (27)

1.一种压力变送器联接器，用于将压力变送器联接到过程流体，所述压力变送器联接器包括：

有阀连接凸缘，所述有阀连接凸缘承载所述压力变送器；

过程联接表面，所述过程联接表面具有被构造成联接到脉冲管道的过程联接端口；

凸缘联接表面，所述凸缘联接表面被布置成与过程联接表面成角度，所述凸缘联接表面包括凸缘联接端口，所述凸缘联接端口被构造成流体地联接到承载所述压力变送器的有阀连接凸缘；

过程流体通路，所述过程流体通路在过程联接端口和凸缘联接端口之间延伸；和

出杆端口，所述出杆端口与过程联接端口对准，并且被构造成接收通过其中的清理杆，以清理过程联接端口；

其中所述有阀连接凸缘包括工业标准凸缘。

2.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，其中：

所述过程流体通路包括笔直部分和“T”形部分，所述笔直部分联接到过程联接端口和出杆端口；所述“T”形部分联接到凸缘联接表面并且被布置成与过程联接表面成角度。

3.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，其中：

所述角度包括90°角度。

4.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，所述压力变送器联接器包括

螺栓，所述螺栓被螺纹接收在出杆端口中，从而密封所述出杆端口。

5.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，所述压力变送器联接器包括：

第二过程联接端口、第二凸缘联接端口和在所述第二过程联接端口和所述第二凸缘联接端口之间延伸的第二过程流体通路，以及与所述第二过程联接端口对准的第二出杆端口。

6.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，所述压力变送器联接器包括：

第二凸缘联接表面，所述第二凸缘联接表面被布置成与过程联接表面成角度，所述第二凸缘联接表面被构造成联接到第二有阀连接凸缘。

7.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，其中：

所述有阀连接凸缘包括至少一个阀。

8.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，其中：

所述过程联接端口被焊接到脉冲管道。

9.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，其中：

所述凸缘联接表面包括被构造成安装到凸缘的四个螺栓孔。

10.根据权利要求5所述的压力变送器联接器，所述压力变送器联接器包括连接在过程流体通路和第二过程流体通路之间的平衡器。

11.根据权利要求5所述的压力变送器联接器，所述压力变送器联接器包括与第二过程联接端口对准的第二出杆端口。

12.根据权利要求5所述的压力变送器联接器，其中：

过程联接端口之间的距离与凸缘联接端口之间的距离相等。

13.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，其中：

所述过程联接端口和凸缘联接端口被侧向地偏移。

14.根据权利要求1所述的压力变送器联接器，所述压力变送器联接器包括联接到过程流体通路的至少一个阀。

15.根据权利要求5所述的压力变送器联接器，其中：

所述凸缘联接器端口和第二凸缘联接端口被构造成联接到压差变送器。

16.一种用于将压力变送器联接到过程流体的压力的设备，所述设备包括：

过程联接器，所述过程联接器具有脉冲管，所述脉冲管具有被构造成联接到容纳过程流体的工业过程的容器的远端部；

连接头部，所述连接头部位于过程联接器的近端部处，所述连接头部包括凸缘联接表面并且提供将脉冲管流体地联接到承载在有阀连接凸缘的压力变送器的压力端口的通路；

出杆端口，所述出杆端口在连接头部上，与脉冲管大致地对准，从而允许清理工具到达脉冲管。

17.根据权利要求16所述的设备，还包括，

根阀，所述根阀被构造成联接在压力变送器和连接头部之间。

18.根据权利要求16所述的设备，其中：

过程联接器包括第二脉冲管，从而压力变送器可以测量压差。

19.根据权利要求16所述的设备，其中：

过程联接器被定位成邻近基本元件，所述基本元件被定位在过程流体流中。

20.根据权利要求19所述的设备，其中：

所述基本元件包括孔板。

21.根据权利要求16所述的设备，其中：

联接表面定向为相对于脉冲管成角度。

22.根据权利要求21所述的设备，其中：

所述角度包括90°。

23.根据权利要求16所述的设备，其中：

脉冲管的直径被增大，从而容纳清理工具。

24.根据权利要求16所述的设备，其中：

所述构造是一体式流量计设计。

25.根据权利要求16所述的设备，其中：

所述出杆端口被构造成接收可拆卸的塞。

26.根据权利要求25所述的设备，其中：

所述可拆卸的塞被螺纹地接收在出杆端口中。

27.一种压力变送器联接器，用于将压差变送器联接到过程流体，所述压力变送器联接器包括：

有阀连接凸缘，所述有阀连接凸缘承载所述压力变送器；

过程联接表面，所述过程联接表面具有被构造成联接到第一脉冲管道的第一过程联接端口和被构造成联接到第二脉冲管道的第二过程联接端口；

凸缘联接表面，所述凸缘联接表面被布置成与过程联接表面成角度，所述凸缘联接表面包括被构造成流体地联接到载有压差变送器的有阀连接凸缘；

第一过程流体通路，所述第一过程流体通路在第一过程联接端口和第一压力变送器联接端口之间延伸；

第二过程流体通路，所述第二过程流体通路在第二过程联接端口和第二压力变送器联接端口之间延伸；

第一出杆端口，所述第一出杆端口与第一过程联接端口对准，并且被构造成接收通过其中的清理杆以清理第一过程联接端口；和

第二出杆端口，所述第二出杆端口与第二过程联接端口对准，并且被构造成接收通过其中的所述清理杆以清理第二过程联接端口。