CN1373847A - 具有一体压力孔的压力差流量计 - Google Patents
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Abstract
一种过程流量装置,所述的流量装置(100)包括可以插在管部分58－1、58－2之间的差动流量板108,差动流量板108包括支撑流体阻隔器(112)的流体导管(110)压力孔(114,116)。流体导管(110)包括位于流体阻隔器(112)以及压力孔(114、116)之间的无缝连接面(154),以便减小压力差孔(114、116)之间的不可归因的压力损失,并减少了现场安装工作量,包括各种压力连接的压力测试。
Description
技术领域
本发明涉及过程测量和控制工业。过程测量和控制工业利用过程参数发射器来远距离监测有关流体的过程参数，诸如浆液、液体、蒸汽、气体、化学制品、纸浆、石油、药物、食物和其他食物生产作物。过程参数包括压力、温度、流量、水平面、浊度、密度、浓度、化学成分和其他性能。
背景技术
图1是用于测量诸如压力差和流量的过程参数的现有过程流量装置50的分解图。如图1所示，流量板52夹在流体通道上的凸缘54、56之间，以便在限制点周围产生压力差，用于测量通过管58的流体的流速。流量限制点附近的压力差在压力孔60、62测量。如图1-2所示，压力孔60、62与夹在管凸缘54、56之间的流量板52分开，以便缝隙把压力孔60、62与流量板52分开。管58在高压下传输处理流体。这样的高压是响应限制产生的压力差与管内静压的结合，所述静压可能达1000psi或更高。高压可能导致流体或压力从流量板52和压力孔60、62之间的缝隙泄露。流体管的震动或其他运动可能松弛流量板52和压力孔60、62之间的连接，这样导致流体和压力在缝隙泄露。
在装置50内，根据流体限制附近的压力差、管直径和限制剖面计算流速。缝隙处的压力损失和泄露改变了测量的流体限制的压力差，而且压力损失或变化不是由于流速的原因。缝隙处不可归因的压力损失降低了流速计算。此外，由于需要把所有的连接件连接在一起并对连接处进行泄露检查，因此装置50需要大量的现场安装时间。而且，不管何时装置50都需要维护，需要大量的拆卸/再安装时间，这样增加了不希望的停工时间。因此，希望提供一种具有高精度和降低现场安装时间、停工时间和成本的处理流体流量测量装置。
发明内容
本发明的实施例涉及在第一和第二压力孔与流体阻隔器之间具有无缝分界面的流量板，以便减小第一和第二压力孔与流体阻隔器之间缝隙处的不可归因压力损失。减小的不可归因的压力损失并提高了测量精度，同时无缝分界面降低了现场安装时间。
附图说明
图1是插在管凸缘之间的现有技术的流量板的分解透视图；
图2是沿着图1中的线2-2剖开的截面图；
图3是本发明的过程流量装置的一个实施例的环境图；
图4是本发明的过程流量装置的元件简要；
图5是安装在流体管凸缘之间的过程流量装置的一个实施例的截面图；
图6是图5中的部分详细图；
图7是安装在流体管道凸缘之间的过程流量装置的另一个实施例的截面图；
图8是安装在管凸缘之间的具有不可拆卸边缘部分的过程流量装置的另一个实施例的截面图；
图9是图8中的部分详细图；
图10是安装在管凸缘之间的过程流量装置的另一个实施例的截面图和形成流量板导管的环的分解图；
图11是图10中的流量板的部分11的透视图；
图12是安装在管凸缘之间的过程流量装置的一个实施例的截面图和形成流量板导管的环的另一个实施例的分解图；
图13是图12中的流量板的部分13的透视图；
具体实施方式
图3-4是本发明的过程流量装置100的一个实施例的环境描述，包括仪器底座102、第一和第二压力孔通道104、106和差动流量板108。差动流量板108包括支撑流体阻隔器112的流体导管110及开口向流体导管110的第一和第二压力孔114、116(在图4中简要示出)。
如图4所示简要示出的一样，仪器底座102支撑处理仪器120。在图3-5和7中，处理仪器120包括用于隔离压力差的压力传感器模块122和用于把处理数据发射给计算机或读数装置126的发射机124(如图3所示)。发射机124或者其他任何适当的读数装置能够检测处理参数并通过过程回路向控制室或计算机126输出相关的输出，以便能够监测或控制过程。计算机126可是在远处或本地一体的。过程回路可以是二线4-20mA过程控制回路。回路也可以具有数字信号，叠加在根据过程工业标准协议诸如HART(“Highway Addressable Remote Transducer”) 数字协议的二线环路上，如同HARTCommunication Foundation，Austin，TX78759-6450中描述的一样。本地处理控制装置通过例如现场总线接口或者网络系统连接进行过程控制，如同“Fieldbus Technical Overview”Fisher-Rosemount Systems inc.Eden Prairie，MN所描述的一样。过程发射机124也可以制成满足固有安全度要求。
仪器底座102包括第一和第二压力差开口130、132，如图4所示。仪器底座102支撑处理仪器120，以便流体连接到压力差通道104、106。图5描述了包括歧管134的仪器底座102的一个实施例。当然歧管134对于本发明的实施例不是必须的，但是它能够使得校准和维护方便。歧管134包括阀部分136，以便在维护期间选择堵塞歧管或使允许流体通过。压力通道104、106与歧管通道流体相通。虽然示出三通阀，但是可以使用任何适当数目通道的阀体136。在图7中，仪器底座102包括底座凸缘138，简要地描述为压力通道140、142沿着凸缘138延伸，并开口向压力通道104、106。
压力通道104、106把仪器底座102的压力开口130、132与压力孔114、116流体连接。在图5和7中，压力通道104、106由坚固的立柱150内的同心通道146、148形成。通过立柱150形成的通道146、148是直的，以便用杆清理通道。在替代设计中，可以使用管子形成通道104、106，而不限于使用图5和7所示的坚固立柱150。立柱150可以如图3所示螺栓连接到仪器底座102，或者使用其他固定件连接。
在图5中，歧管134可以永久连接到立柱150，以便在立柱150和歧管134之间提供永久接触面。永久接触面减少了立柱150和歧管134之间接触面由于安装和拆卸所导致的泄露，
差动流量板可以连接在管部分58-1、58-2之间。在图5和7中，密封衬垫152紧靠流量板108和凸缘54、56的密封面。流体导管110支撑流体阻隔器112，以便把流体导管分成两边。流体导管110是无缝的，位于流体阻隔器110以第一和第二压力孔114、116之间，以便在流体导管内110内在流体阻隔器112及第一和第二压力孔114、116之间形成无缝连接面154(如图4所简要表示的那样)。这样，如同本发明背景技术部分所述的把现有技术的流量板与压力孔分开的缝隙被消除了。消除流体阻隔器110和压力孔114、116之间的缝隙限制了缝隙处不可归因的压力损失，这种压力损失影响流量测量。此外，安装的结构减小了产生泄露的可能性和相关的不希望的易散性排放。而且，消除缝隙降低了现场安装时间和成本，因为现场需要做的密封和测试少。
在图5和7中，流量板108与立柱150一体形成以便形成单一装配单元。单一装配单元减少了压力孔114、116和压力开口130、132之间的连接，以便减少不可归因的压力损失。
流体阻隔器112可以是如图5所示的具有受限流孔158的孔板156。虽然在图5中示出了锥形边缘的同心孔板156，但是也可以使用其他的孔板。流体阻隔器112可以是如图7所示的具有受限喷嘴口162的喷嘴板160。各种孔板和喷嘴板的详细描述在如下文章中已有描述，即Liptak，Beto，Instrument Engineer’s Handbook：Process Measurement and Analysis，3rd Ed.，Chilton Book Company(1995)和Miller，Richard，Flow measurementEngineering Handbook，3rd Ed.，mcGraw-Hill，inc(1996)。
图8-9描述了具有基部164和可拆卸边缘部分166的流体阻隔器112，所述可拆卸边缘部分166包括受限流体通道168。基部164与流量板108一体形成，边缘部分166可拆卸地连接到(如图所示)基部164。当边缘部分166损坏时，安装新的边缘部分166以便继续使用流量板108，这样延长了流量板108的可使用寿命。在图8-9所示的实施例中，边缘部分166外部形成罗纹170，以便与基部164上的内罗纹170配合。希望使用锁紧和密封流量板108的机构(图中未示出)防止插入物掉入和/或掉出。虽然基部164和边缘部分166的连接表示为罗纹配合安装，但是可以使用替代连接方法，例如螺钉、螺栓等。
差动压力孔114、116与流体导管110流体连通。第一压力孔114开口面向位于流体阻隔器112第一侧的流体导管110，并通过第一差动压力通道104与第一差动压力开口130流体相通，如图4中示意性地示出。第二压力孔116开口面向位于流体阻隔器112另一侧的流体导管110，并通过第二差动通道106与第二差动压力开口132流体相通。
在图5、6、7和8中，压力孔114、116由位于流体阻隔器112两边的流体导管110上的孔形成。在图10-13中，压力孔114、116包括环状压力通道174、176和差动压力通道104、106，环状压力通道174、176沿着导管110的周缘附近延伸并与流体导管110流体连通，位于流体阻隔器112的两侧，差动压力通道104、106用于在流体阻隔器112的前面和后面产生平均压力测量。
在图10-11中，环状开口178、180在流体阻隔器112的两侧沿着导管110的周缘附近延伸。开口178、180分别把流体导管110与环状压力通道174、176流体连通。在图12和13中，在导管110的周缘流体阻隔器112两侧分布多个开口182。开口182把流体导管110与环状压力通道174、176流体连通，以便测量压力。开口182可以是任何适当形状，包括孔、狭缝、和半圆形。
在图5-7中，流量板108形成为整体结构。在图10-13中，流量板108制成为外部184和内环186、188。外部184包括延伸到外部184的中心开口内的流体阻隔器112。环186、188大小为能够插入外部184的位于流体阻隔器112两侧的中心开口内，以便形成导管壁110。环186、188的内径可以不同，以便把流量板108的尺寸制成为用于不同的管内径。在一个实施例中，环186、188焊接到外部184上以便导管壁110形成相对流体密封连接，虽然也可以使用其他连接。
在图10-11中，还186-1、188-1的边缘与流体阻隔器112分开，以便形成沿着导管110的周缘附近延伸的环状开口178、180，把导管110与压力通道174、176流体连通。在图12和13中，环186-2、188-2包括沿着环186-1、188-1周缘部分延伸的开口182，以便把导管110与环状压力通道174、176流体连通。
流量板108插在流体通道内，用于过程测量和控制。通过管54的流体在流体阻隔器112附近产生压力差。流体阻隔器112附近的压力差被流体阻隔器两侧的第一和第二压力孔114、116传播到处理仪器120，以便测量第一和第二压力孔114、116附近的压力差，并把测量的数据传送到计算机126。流量板108的支撑流体阻隔器112的流体导管110是无缝的，并包括压力孔114、116，以便在压力孔114、116和流体阻隔器112之间产生无缝连接面，用于如前所述的压力测量。
虽然参考最佳实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应该认识到可以在不脱离本发明的精神和范围下对本发明进行形式和细节上的改变。
Claims (16)
1、一种过程流量装置，包括：
可与处理仪器连接的仪器底座，该仪器底座包括第一和第二压力差开口；
第一和第二压力差通道，连接到仪器底座，并与第一和第二压力孔连通；
差动流量板，可连接在管连接之间，差动流量板包括：
流体导管，支撑把流体导管分为两边的流体阻隔器；
开口面向流体导管的第一压力孔，位于流体阻隔器的第一边，并通过第一压力通道与第一压力差开口流体连通；
开口面向流体导管的第二压力孔，位于流体阻隔器的另一边，并通过第二压力通道与第二压力差开口流体连通；其中，
流体导管是无缝的，位于流体阻隔器与第一和第二压力孔之间。
2、权利要求1所述的过程流量装置，其中仪器底座包括歧管。
3、如权利要求1所述的过程流量装置，其中仪器底座包括底座凸缘。
4、如权利要求1所述的过程流量装置，包括连接到仪器底座的发射机。
5、如权利要求1所述的过程流量装置，包括连接到仪器底座的压力传感器。
6、如权利要求1所述的过程流量装置，其中第一和第二压力差通道是相当直的。
7、如权利要求1所述的过程流量装置，包括支柱，具有至少两个沿着支柱延伸的通道，形成与压力差开口和压力孔连通的第一和第二压力差通道。
8、如权利要求7所述的过程流量装置，其中流体阻隔器与立柱形成单一单元。
9、如权利要求1所述的过程流量装置，其中流体阻隔器选自包括具有受限制孔的孔板和具有受限制的喷嘴口的喷嘴板的组中。
10、如权利要求1所述的过程流量装置，其中流体阻隔器的边缘部分可拆卸地连接到流体阻隔器的基部。
11、如权利要求1所述的过程流量装置，其中第一和第二压力孔包括环状压力通道。
12、如权利要求11所述的过程流量装置，其中压力差孔包括环状压力开口，与环状压力通道连通。
13、如权利要求11所述的过程流量装置，其中压力差孔包括多个同心分布的开口，与环状压力通道连通。。
14、如权利要求1所述的过程流量装置，其中差动流量板包括外部和内环，外部包括延伸到外部的中心开口内的流体阻隔器，环的大小为插入外部的中心开口内，以便形成流体导管。
15、如权利要求1所述的过程流量装置，其中差动流量板包括无缘密封表面，用于连接在管凸缘之间。
16、一种过程流量装置，包括：
用于支撑处理仪器的器件；
用于在流体路径上产生压力差的器件；
用于把第一压力差传输到处理仪器的第一器件；
用于把第二压力差传输到处理仪器的第二器件；以及
用于无缝连接产生压力差的器件与传输压力差的第一、第二器件的器件，以便限制压力损失。
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