變頻磁流量計制造技術

本發明專利技術涉及一種變頻磁流量計。本發明專利技術公開一種裝置，包括用于過程流的管道部分、用于在管道部分上產生磁場的線圈、用于激勵線圈以產生磁場的電流源和用于檢測在過程流上由磁場感應的電動勢的電極。電流源以多個不同脈沖頻率激勵線圈。處理器計算在所述多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數，并且基于該函數產生流量輸出。

【技術實現步驟摘要】
變頻磁流量計
本專利技術主要涉及流體處理，并且具體地，涉及過程流量測量和控制。特別地，本專利技術涉及用于磁流量計的測量技術。
技術介紹
磁流量計(或磁計量器(magmeter))通過法拉第感應、電磁效應測量流量。流量計激勵線圈以在管道部分上產生磁場，并且磁場在過程流上感應電動勢(EMF)。使用延伸通過管道部分和進入過程流的一對電極或者通過電容性耦合測量產生的電勢差(或電壓)。流速與感應電動勢成比例，并且體積流速與流速和過流面積成比例。一般情況下，電磁流量測量技術能夠應用于水基流體、離子溶液和其他傳導流。具體用途包括污水處理設施、高純度藥品生產、衛生食品和飲料生產以及化學處理，包括危險和腐蝕性過程流。磁流量計還用在碳氫燃料工業中，包括利用研磨和腐蝕性泥漿的水力壓裂技術，，和其他油氣開采和加工方法。磁流量計在其中由于相關的壓降(例如，在孔板或文丘里管上)而使得基于壓差的技術不受歡迎的應用中提供快速、精確的流量測量。當將機械元件引入過程流是困難的或不切實際時，也可以使用磁計量器，如渦輪轉子、渦流脫落元件或皮托管。在這些應用中，存在對改進磁流量測量技術的持續需要。特別地，存在在經受包括電子、機械和電磁噪聲影響的過程噪聲影響的高精度應用中降低流量測量的偏差的需求。
技術實現思路
本專利技術涉及用于測量流量的裝置和使用該裝置的方法。該裝置包括用于過程流的管道部分、用于在管道部分上產生磁場的線圈、用于激勵線圈的電源、和用于檢測由磁場在過程流上感應的電動勢的電極。電源以多個不同的脈沖頻率激勵線圈。處理器計算所述多個不同的脈沖頻率處的電動勢的函數，并且基于該函數產生流量輸出。附圖說明圖1是在具有一體安裝變送器的帶法蘭的實施例中的磁流量計的示意性側視圖。圖2是在具有遠程安裝變送器的圓片型的實施例中的磁流量計的示意性端視圖。圖3是用于具有變頻脈沖式電流源的磁流量計的接線圖。圖4是變頻脈沖電流信號的曲線圖。圖5是說明用于用變頻磁流量計測量流量的方法的流程圖。具體實施方式圖1是在具有一體化安裝變送器12的法蘭配置中的磁流量計10的一個實施例的示意性側視圖。流量計10包括傳感器殼體14和管道部分16，線圈18和電極20(虛線所示)位于傳感器殼體14中。變送器12包括變送器殼體22，變送器殼體22帶有電路板(或控制器)24(也以虛線所示)，和本地操作者界面(LOI)26。如下所述，控制器24產生用于線圈18的變頻脈沖式激勵電流，在經受過程噪聲的環境中，提高性能和減少信號偏差。在圖1的一體化安裝實施例中，變送器12直接地安裝在傳感器殼體14的接口部分14A上，在控制器24、線圈18和電極20之間進行直接內部連接。可替換地，變送器12被遠程地安裝并且連接是外部的，如圖2所示。傳感器殼體14由諸如碳鋼之類的堅固、耐用磁性金屬形成，，以屏蔽線圈18和電極20免受可能會影響流量測量的外部場和干擾的影響。傳感器殼體14還防止污垢、油和水污染，抑制易爆和腐蝕性物質的進入，并避免與在工業加工環境中的其他危害接觸。管道部分16包括可變長度的管道或過程流導管，具有范圍從二分之一英寸(12.7毫米)或更少到十二英寸(30厘米)或更多的內徑(ID)。管道部分16通常由諸如不銹鋼之類的非磁性金屬形成，以通過由線圈18在過程流上所產生的磁通線。在圖1的法蘭實施例中，管道部分16包括通孔法蘭28，用于采用在運輸和安裝過程中支撐流量計10的凸緣28A將磁流量計10安裝在管道(piperun)或其他流動結構中。根據實施例，法蘭28可由不銹鋼材料(例如，如用于管道部分16)或碳鋼材料(如用于傳感器殼體14)形成。可替換地，傳感器殼體14、管道部分16和法蘭28中的任何一個都可以由碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、黃銅或其他金屬或金屬合金形成，或由耐用聚合物或熱塑性材料形成，如PVC(聚氯乙烯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)。線圈18和電極20位于傳感器殼體14內。線圈18包括纏繞銅線或其他導電繞組，纏繞銅線或其他導電繞組圍繞管道部分16的外徑(OD)定向，以在過程流上產生磁場。在一些實施例中，線圈18結合軟磁心和通量返回部件，以增加場強度和均勻度，或成形場線和減少傳感器殼體14外側的邊緣通量。電極20延伸通過管道部分16以通過直接電接觸或電容性耦合檢測在過程流上感應的電勢差(或EMF)，或者。取決于實施例，可以提供電極蓋30，用于訪問電極20，電極蓋30具有用于標示流量計的制造商、型號或序列號的銘牌32。如圖1所示，電極20也可以被“時鐘控制(clocked)”或圍繞軸線A轉動，從而使電極平面關于中心線CL定向在高達45度的傾斜角度處。變送器殼體22包括用于電子元件板24和本地操作者界面26的前蓋34，和用于將變送器12連接到電源(PS)40和過程控制單元(PCU)42的導管連接件36。電源40包括交流(線)或直流電源，或二者。過程控制單元42包括遠程通信裝置、遠程操作裝置或過程控制系統，其利用來自磁流量計10的輸出，以監視或控制過程變量，包括但不僅限于，通過管道部分16的流量。在二線式實施例中，變送器12適應一系列不同通信協議，包括但不限于，標準模擬(4-20毫安)信號、模擬-數字混合協議(諸)和數字化測量和控制架構(包括FoundationTM現場總線，BUS/NET和)。可替換地，變送器12利用環路線路、電纜、控制總線和數據線或用于射頻RF)、紅外(IR)或光通信的無線接口的結合。在這些和其他的實施例中，合適的變送器12及磁流量計10可從明尼蘇達州EdenPrairie市的Rosemount公司和EmersonProcessManagement公司獲得，具有在此描述的改善。圖2是具有遠程安裝變送器12的圓片型(無凸緣)配置中的磁流量計10的示意性側視圖。取決于實施例，磁流量計10還采用附加安裝結構，包括但不局限于，對準環、帶螺紋的壓合接頭和外部套環型連接元件。在其中管道部分16附近沒有足夠空間的受限安裝中，圖2的遠程安裝配置允許變送器12位于在諸如梁、壁或隔斷之類的過程結構的附近，或位于另一個流管或導管上。可替換地，變送器12可以定位為距離傳感器殼體14達到1000英尺(約合240米)或更多，例如用于適應更加集中或易接近的變送器布置，或將變送器12定位在過程環境外的控制室中。為了包括這些實施例的每一個，在這里使用的術語“流量計”可以不僅包括管道部分16、傳感器殼體14以及其內部部件，而且包括變送器12及其部件。特別地，“流量計”可以包括變送器12的一體安裝和遠程安裝實施例兩者，而不管變送器12和傳感器殼體14之間的連接長度，并且不管形成連接的特定形式。在圖2的端視圖中，管道部分16(用交叉影線顯示)軸向地延伸通過傳感器殼體14，并且傳感器殼體14形成圍繞管道部分16、線圈18和電極20的環形殼體。磁場B橫向地定向跨過管道部分16，大致垂直過程流。襯里44由非磁性絕緣材料形成，其作為襯管道部分16的內徑的襯里，以在管道部分16和過程流之間形成電的、化學的和機械的屏障。特別地，襯里44將管道部分16與過程流體隔離，并且防止由于在過程流中的化學和研磨劑的侵蝕和腐蝕。在一些實施例中，襯里44由PFA(全氟烷)材料組成，如-PFA或-PFA、PPS(聚苯硫醚)材料，如PPS，或其本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種裝置，包括：用于過程流的管道部分；線圈，用于在管道部分上產生磁場；電流源，用于激勵線圈以產生磁場，其中電流源以多個不同脈沖頻率激勵線圈；電極，用于檢測在過程流上由磁場感應的電動勢；和處理器，用于計算在所述多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數，并且用于基于所述函數產生流量輸出。

【技術特征摘要】
2011.06.28 US 13/135,1821.一種磁流量計，包括：用于過程流的管道部分；線圈，用于在管道部分上產生磁場；電流源，用于激勵線圈以產生磁場，其中電流源以多個不同脈沖頻率激勵線圈，所述多個不同脈沖頻率包括至少三個脈沖頻率，所述至少三個脈沖頻率間隔開以使它們的諧波不重疊，以便避免噪聲信號的重復的諧波采樣和降低由噪聲信號引起的偏差；電極，用于檢測在過程流上由磁場感應的電動勢；和處理器，用于計算在所述多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數，并且用于基于所述函數產生流量輸出，其中，所述函數包括在所述多個不同脈沖頻率中的每一個處的電動勢的加權平均數，所述加權平均數是基于在所述多個不同脈沖頻率中的每一個處的電動勢和共同均值之間的差異被加權的，并且加權平均數基于所述差異排除脈沖頻率。2.根據權利要求1所述的磁流量計，其中流量輸出包括基于所述差異的警報指示。3.根據權利要求1所述的磁流量計，其中加權平均數包括基于在特定脈沖頻率處的電動勢的值和共同均值之間的差異的0和1的加權，其中0的加權從流量輸出中排除在所述特定頻率處的電動勢的值，并且其中1的加權將在所述特定頻率處的電動勢的值包括在流量輸出中。4.根據權利要求1所述的磁流量計，其中電極檢測在多個不同相位處的電動勢。5.根據權利要求4所述的磁流量計，其中所述函數包括在所述多個不同相位處的電動勢的平均數。6.一種磁流量計，包括：管道部分，管道部分具有內徑和外徑；線圈，靠近管道部分的外徑；連接到線圈的脈沖式電流源，其中脈沖式電流源提供多個不同脈沖頻率，所述多個不同脈沖頻率包括至少三個脈沖頻率，所述至少三個脈沖頻率間隔開以使它們的諧波不重疊，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：布魯斯·大衛·羅弗納，
申請(專利權)人：羅斯蒙德公司，
類型：發明
國別省市：