CN204573309U - 过程变量变送器歧管、闸阀式歧管和过程测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过程变量变送器歧管，该过程变量变送器歧管包括具有阀和带凸缘的安装表面的阀体。阀体具有穿过该阀的端口，所述端口用于选择性地接合通过阀的过程流体，和阀体中的冷却通路。冷却通路具有入口、出口、和连接入口和出口的通道。本实用新型还公开一种闸阀式歧管和一种过程测量系统。闸阀式歧管包括：具有入口和出口的闸阀；具有用于接合到闸阀的出口的端口的歧管主体；以及歧管主体中的蒸汽通路，所述蒸汽通路具有通过蒸汽通道连接的蒸汽进入端口和蒸汽排出端口，蒸汽通路能够连接到外部蒸汽源。

Description

过程变量变送器歧管、闸阀式歧管和过程测量系统

技术领域

本公开涉及工业过程中的过程流体的流动。更具体地，本公开涉及用于过程变量变送器中的歧管中的冷却。

背景技术

在炼油厂中，使用孔板、均速管等测量流动是一种通常的做法。正在被测量的一些过程流体可能处于大约700°F的温度下并通常在大约200°F以下凝结。测量并通信流量及其它变量的过程变量变送器具有通常不能在大约200°F以上的温度下运行的电子设备。由此，由于由过程流体的高温引起的变送器电子设备的过热，因此不能实现直接安装或关闭过程变量变送器与过程流管的接合。为了减轻变送器电子设备的过热，过程变量变送器通常位于远离过程流体管道的一定距离处。

为了分离变送器电子设备与过程管道，可以使用小孔脉冲管道。脉冲管道通常要求连接和接头，并且可能在脉冲管道连接中没有泄漏点的情况下难以进行维修。此外，当小孔管中的过程流体的量变小时，在脉冲管道中过程流体温度可能会迅速下降。当在管中，尤其是小孔管中的过程流体处于高于该过程流体周围的空气的温度时，热量从过程流体通过管的壁传递到周围空气。这种热量损失将致使过程流体的温度下降。

一些过程流体如果温度下降到特定阈值以下则会凝结。例如，在大约200°F的温度下，重质原油通常会凝结。其它过程流体可能在不同的温度下凝结。当测量压力和过程流体在测量脉冲管线中凝结时会产生问题。

为了减小过程流体在脉冲管道中的凝结的可能性(其可能会导致堵塞)，在一些环境中使用低压蒸汽(大约30磅/平方英寸)来进行蒸汽追踪。在过程流量测量的领域中，典型地作为公用设施获得蒸汽。蒸汽伴热管是紧接于或紧邻于脉冲管道行进的小孔管，并且容纳在有助于保持脉冲管中的过程流体的温度高到足以防止该过程流体凝固的一定温度(通常大约 212-230°F)下的加压蒸汽。

沉淀物聚集是脉冲管道中堵塞的另一个普遍原因。流体流中的凝固将具有在脉冲管装置中的最低点处聚集的趋势。通常例如通过使用弯头和弯管在障碍物周围和障碍物之上探测脉冲管道，导致固体可能聚集的许多区域。

此外，脉冲管道中的过程泄漏可能导致在过程变量变送器处的错误读数(例如，错误的差压读数)，并且可能会对流量测量精度产生显著影响。差压流量测量系统中的泄漏的可能性与系统中的连接件的数量直接成比例。

以上论述仅用于提供通常的背景信息，并且不旨在用作辅助确定所主要的主题的保护范围。所主张的主题不局限于解决背景技术中指出的任何缺陷或全部缺陷的实施方案。

实用新型内容

提供了一种过程变量变送器歧管，该过程变量变送器歧管包括具有阀门和带凸缘的安装表面的阀体。阀体具有贯穿该阀体以通过阀选择性地接合过程流体的端口，和在阀体中的冷却通路(channel)。冷却通路具有入口、出口、和连接入口和出口的通道(passage)。还提供了一种控制歧管中的过程流体的温度的方法。所述方法包括以下步骤：使流体通过歧管中的通路并通过贯穿歧管的至少一个孔接合到过程流体。歧管通过经过通路的流体被加热或冷却。

提供了一种闸阀式歧管，包括：具有入口和出口的闸阀；具有用于接合到闸阀的出口的端口的歧管主体；以及歧管主体中的蒸汽通路，所述蒸汽通路具有通过蒸汽通道连接的蒸汽进入端口和蒸汽排出端口，蒸汽通路能够连接到外部蒸汽源。

提供了一种过程测量系统，包括：闸阀式歧管；接合到闸阀式歧管的隔离歧管，闸阀式歧管将过程流体选择性地接合到隔离歧管；以及直接安装到隔离歧管的过程变量变送器；其中所述闸阀式歧管包括：

具有入口和出口的闸阀；

具有用于接合到闸阀的出口的端口的歧管主体；以及

歧管主体中的蒸汽通路，所述蒸汽通路具有通过蒸汽通道连接的蒸汽进入端口和蒸汽排出端口，蒸汽通路能够连接到外部蒸汽源。

提供此实用新型内容和摘要，从而以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的原理的选择。实用新型内容和摘要不旨在确定所主张的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于辅助确定所主张的主题的保护范围。

附图说明

图1是双闸阀的透视图；

图2是根据本公开的一个实施例的闸阀式歧管的前透视图；

图3是图2的闸阀式歧管的后透视图；

图4是图2的闸阀式歧管的俯视图；

图5是图4的闸阀式歧管沿线5-5截得的剖视图；

图6是根据本公开的一个实施例的过程测量系统的透视图；以及

图7是根据本公开的一个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

图1显示在根阀结构中的标准双闸阀式歧管100，其中阀102和104用于接合到过程流体的差压。入口106被构造成接合到诸如过程管道(未示出)的过程容器。孔108通过阀102和104中的每一个延伸到出口部件110。闸阀100的每一个阀102和104以公知的方式打开和关闭其孔108。安装块112具有用于将闸阀100安装到过程系统的其它零件(例如，差压部件等)的安装孔114。如已经提及的，流动通过阀102和104的过程流体加热闸阀100的包括安装块112的部件，并因此可以加热接合到安装块的过程系统的其它零件。

在图2和图3中的前透视图和后透视图中显示了根据本公开的一个实施例的闸阀式歧管200。闸阀式歧管200被显示为双闸阀式歧管，但是应该理解的是在不背离本公开的保护范围的情况下可修改本公开的实施例以与具有或多或少组阀的闸阀一起使用。

在一个实施例中，闸阀式歧管200包括围绕诸如上述阀102和104的 歧管主体202。歧管200具有端口204，用于接合到诸如闸阀100的闸阀的出口110。现在还参照图3和图5，歧管200具有蒸汽通路206，包括通过蒸汽通道212连接的蒸汽端口208和210，其中一个蒸汽端口用作入口，一个蒸汽端口用作出口。如图所示，蒸汽端口208是入口，而蒸汽端口210是出口。蒸汽通道212(图5)连接蒸汽端口208和210。蒸汽通路206可在其输入蒸汽端口208处例如通过标准1/4英寸NPT螺纹蒸汽管道连接到蒸汽供应装置(参见图5)。虽然论述了1/4英寸NPT螺纹，但是在不背离本公开的保护范围的情况下可以使用从1/2英寸或其它尺寸NPT蒸汽管开始减小的渐缩管。端口是能够进行通管检修的(roddable)以允许确保清洁的通道。

图4是图2和图3的歧管200的顶部正视图，而图5是歧管200的沿着图4的线5-5截得的剖视图。以下参照图5，更加详细地显示蒸汽通路206。在入口蒸汽端口208处，从入口蒸汽管502提供蒸汽，并且蒸汽在已经通过蒸汽通道212之后在出口蒸汽端口210处离开歧管200进入到出口蒸汽管504中。因此，蒸汽通路206中的蒸汽流在箭头214的方向上，然而，在不背离本公开的保护范围的情况下可以使入口208和出口210以及入口蒸汽管502和出口蒸汽管504反向。

在一个实施例中，蒸汽通路206通过以不同的钻孔操作钻出蒸汽端口208和210以及蒸汽通道212而形成，从歧管200的表面216钻出蒸汽端口208和210，并且在歧管的顶部处从带凸缘的安装表面218以大致直角钻进到蒸汽端口208和210而钻出通道212。形成蒸汽通道212的这种方法留下一开口220，所述开口220在正常操作中通过塞子222被塞住。塞子222可以被移除以用于蒸汽通路206的维修。

在一个实施例中，蒸汽通道212与阀102和104的孔108对准，使得通道212位于孔108之间，如图5中最清楚地所示，其中通道212和孔108在轴线500的平面上对准。这种结构使通道212位于孔108之间，并因此居中地位于在孔108中流动的过程流体之间。经过蒸汽通路208的蒸汽处于预定温度下，在一个实施例中处于约212°F。经过孔108的过程流体加热歧管主体202。经过蒸汽通路206的蒸汽处于低于歧管主体202的温度下并冷却歧管主体202。因此，来自正在孔108中流动的过程流体的热量被传递到蒸汽，并且过程流体被冷却。

在一个实施例中，歧管200使用歧管联接器216以允许歧管200被接合到其它系统部件，在一个实施例中，接合到过程变量变送器或隔离歧管等。具有直接联接器或紧密联接器的联接器对于本公开的实施例是有效的，这是因为歧管主体被充分冷却，从而不会使过程变量变送器电子设备过热。这种紧密或直接联接器至少消除了一些脉冲管道，从而减轻了上述关于脉冲管道的问题中的至少一些。

在本公开的实施例中，闸阀式歧管200可以是安装到诸如闸阀100的标准双闸阀的单独歧管，或者可以作为具有歧管的单柱闸阀与闸阀一体形成。

虽然已经描述了蒸汽经过蒸汽通路206，但是应该理解的是在不背离本公开的保护范围内其它流体可以经过蒸汽通路。蒸汽通道可以以各种温度输送各种流体以冷却或加热歧管。使用紧密或直接安装的变送器在极冷环境中的高温蒸汽应用或操作变得可能。

图6是采用诸如歧管200的歧管的用于差压操作的过程测量系统600的透视图。如图6所示，诸如管602的过程管道容纳在该过程管道中流动的过程流体。在诸如流量、压力等的一些过程变量的测量位置处，诸如歧管200的闸阀式歧管安装到管道602并允许过程流体经过脉冲管道到达隔离歧管604，这里显示为五阀式歧管，然而还可以使用诸如三阀式隔离歧管的其它歧管。隔离歧管604在其安装开口224处安装到闸阀式歧管200，并以公开的方式操作以生成关于管道602中的差压元件处的差压的信号，所述信号被发送到过程变量变送器606。

使用蒸汽以冷却歧管允许在具有最小量脉冲管道和泄漏点的高温应用中的诸如变送器606的变送器与初始差压的初始隔离(根阀)和紧密接合，并保持过程流体液体。防止过程流体凝结并防止变送器606过热之间的平衡是微秒的。用于控制歧管202的温度的蒸汽具有足够的热量以防止过程流体堵塞，但同时接近于大多数变送器电子设备的操作温度极限。在本公开的实施例允许诸如变送器606的变送器与诸如管道602的过程管道的直接安装或紧密接合安装的情况下，可以提供一体式仪表方案。这以节能的形式节省了用户时间和金钱、安装劳动和保养。

当过程流体在歧管中流动时，高温过程流体与低温管道之间的传导加 热歧管。当歧管接合到诸如差压测量电子设备等的电子设备时，电子设备也被加热。典型的这种电子设备仅可以在达到约200°F下操作，然而处于达到700°F的典型温度的过程流体加热歧管，并且因此加热接合到歧管的电子设备到对于功能来讲太高的温度。

通常，诸如变送器606的现场装置在过程设备中定位在远程距离处，并将感测到的过程变量发送回到中央控制室。各种技术可以用于发送过程变量，包括双线通信和无线通信。一种通常的有线通信技术使用双线过程控制回路，其中单个一对线路用于传送信息以及提供电力给变送器606。用于发送信息的一种技术是通过将经过过程控制回路的电流电平控制在4mA与20mA之间。可以将4-20mA范围内的电流值绘制成相对应的过程变量值。示例性数字通信协议包括(由叠加在标准4-20mA模拟信号上的数字通信信号构成的混合物理层)、FOUNDATION^TM现场总线(1992年由美国仪表协会颁布的所有数字通信协议)、Profibus通信协议或其它协议。还可以实施诸如包括的射频通信技术的无线过程控制回路协议。在本公开的实施例中，变送器直接安装或紧密地安装到过程管道，通过降低歧管200的温度而变得可能，使得歧管的温度被充分冷却，从而变送器电子设备不会受到损害。在一个实施例中，系统600附近的环境温度将变送器进一步冷却到其操作温度范围内。

在一个实施例中，控制歧管中的过程流体的温度的方法700包括以下步骤：在方框702中，使某一温度下的流体通过歧管中的通路；在方框704中，使过程流体通过贯穿歧管的至少一个孔并将过程流体接合到过程变量变送器；以及在方框706中，基于通过通路的流体的一定温度通过调节歧管的传导性冷却或加热调节歧管的温度。在一个实施例中，歧管是具有通过其的一个或多个孔的闸阀式歧管。在本实施例中，使流体通过通路的步骤包括使流体通过位于两个孔之间的通路。在一个实施例中，流体在大约212°F处是蒸汽。在其它实施例中，可以使用不同温度的蒸汽或不同流体来加热或冷却过程流体。在一个实施例中，过程流体使用歧管接合到过程变量变送器。

虽然一些实施例中，环境温度被用于将变送器的温度减小到操作极限内，在其它实施例中，热绝缘可以用于有助于隔离一个或多个阀与极端条 件。

在歧管200中显示单个蒸汽通路206。然而，应该理解的是，在不背离本公开的保护范围的情况下，可以在歧管200中以钻孔的方式形成另外的蒸汽通路。进一步地，在具有多于两个单独阀的闸阀的情况下，诸如蒸汽通路206的蒸汽通路可以在歧管中形成在阀之间，且这也不会背离本公开的保护范围。此外，虽然已经描述了相对于差压测量的操作，但是应该理解的是在不背离本公开的保护范围的情况下可以使用这里所述的实施例测量其它过程变量。

虽然以上已经作为单独的实施例显示或描述的多个元素，但是每一个实施例的多个部分可以与上述其它实施例中的所有或一部分结合。虽然以具体到结构特征和/或方法动作的语言描述的主题，但是要理解的是所附权利要求中限定的主题不必然地局限于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征或动作作为示例的形式被公开以用于实施权力主张。

Claims (14)

1.一种过程变量变送器歧管，包括：

阀体，所述阀体具有阀和带凸缘的安装表面，所述阀具有穿过该阀的端口，所述端口用于选择性地接合通过所述阀的过程流体；和

阀体中的冷却通路，所述冷却通路具有入口、出口以及连接所述入口和所述出口的通道。

2.根据权利要求1所述的歧管，进一步包括第二阀，所述第二阀具有穿过所述第二阀的第二端口，所述第二端口用于选择性地接合通过所述第二阀的过程流体，并且其中所述通路位于所述阀与所述第二阀之间。

3.根据权利要求2所述的歧管，其中所述通路位于所述阀体的端口之间。

4.根据权利要求1所述的歧管，其中所述通路能够连接到蒸汽源以冷却或加热所述歧管。

5.根据权利要求1所述的歧管，其中所述端口是能够进行通管检修的。

6.根据权利要求1所述的歧管，其中所述入口和所述出口大致相互平行，并且其中所述通道大致垂直于所述入口和所述出口。

7.根据权利要求6所述的歧管，进一步包括供应管，所述供应管连接到所述入口以通过使具有一定温度的流体从入口经过所述通道到达出口来控制所述歧管的温度。

8.一种闸阀式歧管，包括：

具有入口和出口的闸阀；

具有用于接合到闸阀的出口的端口的歧管主体；以及

歧管主体中的蒸汽通路，所述蒸汽通路具有通过蒸汽通道连接的蒸汽进入端口和蒸汽排出端口，蒸汽通路能够连接到外部蒸汽源。

9.根据权利要求8所述的闸阀式歧管，其中所述端口是能够进行通管检修的。

10.根据权利要求8所述的闸阀式歧管，其中所述入口和所述出口大致相互平行，并且其中所述通道大致垂直于所述入口和所述出口。

11.根据权利要求8所述的闸阀式歧管，其中蒸汽通路能够通过1/4英寸NPT管螺纹管道连接到外部蒸汽源。

12.根据权利要求8所述的闸阀式歧管，其中所述闸阀是两闸阀，该两闸阀的每一个阀都具有从其中通过的端口。

13.根据权利要求12所述的闸阀式歧管，其中蒸汽通路位于所述端口之间。

14.一种过程测量系统，包括：

闸阀式歧管；

接合到闸阀式歧管的隔离歧管，闸阀式歧管将过程流体选择性地接合到隔离歧管；以及

直接安装到隔离歧管的过程变量变送器；

其中所述闸阀式歧管包括：

具有入口和出口的闸阀；

具有用于接合到闸阀的出口的端口的歧管主体；以及

歧管主体中的蒸汽通路，所述蒸汽通路具有通过蒸汽通道连接的蒸汽进入端口和蒸汽排出端口，蒸汽通路能够连接到外部蒸汽源。