皮托管移動(dòng)測(cè)量組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的壓力的壓力測(cè)量系統(tǒng)，該壓力測(cè)量系統(tǒng)具有延伸到導(dǎo)管中的鈍體。鈍體具有上游開(kāi)口和下游開(kāi)口。上游皮托管可滑動(dòng)地接合在鈍體內(nèi)并具有定位在上游開(kāi)口中的開(kāi)口端。下游皮托管可滑動(dòng)地接合在鈍體內(nèi)并具有定位在下游開(kāi)口中的開(kāi)口端。差壓傳感器流體地耦合至上游皮托管和下游皮托管以測(cè)量上游皮托管和下游皮托管之間的壓差。
【專利說(shuō)明】皮托管移動(dòng)測(cè)量組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)量工業(yè)過(guò)程中的過(guò)程流體流的測(cè)量。更具體地，本發(fā)明涉及測(cè)量流 路的橫截面。

【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)過(guò)程中，常見(jiàn)的是測(cè)量過(guò)程流體流過(guò)導(dǎo)管的流量。典型地，所述流量在導(dǎo)管 的橫截面上變化。因此，為了獲得流量的精確測(cè)量，必須在導(dǎo)管內(nèi)的不同橫截面位置處進(jìn)行 測(cè)量。傳統(tǒng)地，這種橫截面測(cè)量通過(guò)使皮托管沿著導(dǎo)管的直徑進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量（traverse :或 橫跨）來(lái)進(jìn)行。在沿橫向的多個(gè)位置中的每一個(gè)處，獲取壓力讀數(shù)，該壓力讀數(shù)被用于確定 在該位置的流量。
[0003] 皮托管移動(dòng)測(cè)量有時(shí)在將插入平均皮托管以校準(zhǔn)平均皮托管的輸出的位置處執(zhí) 行。平均皮托管提供所述管的上游部分和所述管的下游部分之間的在導(dǎo)管的橫截面上的平 均壓差。平均皮托管典型地具有與用于執(zhí)行皮托管移動(dòng)測(cè)量的皮托管不同的輪廓，且因此 以不同于用于執(zhí)行皮托管移動(dòng)測(cè)量的皮托管的方式干擾流動(dòng)。因此，皮托管移動(dòng)測(cè)量可能 在設(shè)置了平均皮托管時(shí)提供流路的橫截面的不精確的測(cè)量，且因此可能不能提供精確的校 準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0004] 上文的論述僅是提供一般的背景信息，且不是要用作幫助確定所要求保護(hù)的主題 的范圍。所要求保護(hù)的主題不限于解決【背景技術(shù)】中所提及的任何或所有不足的實(shí)施方式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 用于測(cè)量導(dǎo)管中的壓力的壓力測(cè)量系統(tǒng)具有延伸到導(dǎo)管中的鈍體。所述鈍體具有 上游開(kāi)口和下游開(kāi)口。上游皮托管滑動(dòng)地接合在鈍體內(nèi)，并具有定位在上游開(kāi)口中的開(kāi)口 端。下游皮托管滑動(dòng)地接合在鈍體中并具有定位在下游開(kāi)口中的開(kāi)口端。差壓傳感器流體 的耦合至上游皮托管和下游皮托管以測(cè)量上游皮托管和下游皮托管之間的壓差。
[0006] 皮托管移動(dòng)測(cè)量組件具有第一皮托管、第二皮托管以及具有一長(zhǎng)度的鈍體，其中 第一皮托管和第二皮托管兩者都可在鈍體內(nèi)移動(dòng)，使得第一皮托管的開(kāi)口端和第二皮托管 的開(kāi)口端能夠沿著鈍體的長(zhǎng)度定位在不同的位置處。
[0007] -種方法包括將殼體定位在導(dǎo)管中且使流體通過(guò)導(dǎo)管的步驟。上游皮托管和下游 皮托管在殼體內(nèi)移動(dòng)且上游皮托管和下游皮托管之間的壓差在殼體內(nèi)的多個(gè)位置處確定， 建立在導(dǎo)管的直徑上的壓差的分布圖。
[0008] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
被提供以用簡(jiǎn)化的形式引入構(gòu)思的選擇，其在下文的詳細(xì)描述中被進(jìn) 一步描述。該
【發(fā)明內(nèi)容】
不是要區(qū)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或?qū)嵸|(zhì)特征，也不是要用 作幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是壓力測(cè)量系統(tǒng)的下游視圖；
[0010] 圖2是圖1的壓力測(cè)量系統(tǒng)的上游視圖；
[0011] 圖3是圖1和2的壓力測(cè)量系統(tǒng)的側(cè)視圖，且為了清楚起見(jiàn)移除了傳感器、控制器 和導(dǎo)管；
[0012] 圖4是沿著圖1的線4-4的皮托管移動(dòng)測(cè)量組件的俯視剖面圖；
[0013] 圖5是皮托管移動(dòng)測(cè)量組件的右側(cè)剖面圖，且皮托管在鈍體內(nèi)的第一位置；
[0014] 圖6是皮托管移動(dòng)測(cè)量組件的右側(cè)剖面圖，且皮托管在鈍體內(nèi)的第二位置；
[0015] 圖7是皮托管移動(dòng)測(cè)量組件的分解左側(cè)剖面圖；以及 [0016] 圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的控制器的方塊圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為了提供導(dǎo)管內(nèi)的流動(dòng)的精確的橫截面，下文所述的實(shí)施例提供了鈍體內(nèi)的兩 個(gè)可滑動(dòng)皮托管，該鈍體具有類似于皮托管平均外殼（諸如由Rosemount公司提供的 AnnubarK外殼）的輪廓的輪廓。兩個(gè)皮托管可以一起在鈍體內(nèi)沿著鈍體的長(zhǎng)度可滑動(dòng)地 移動(dòng)至不同的位置。在多個(gè)位置中的每一個(gè)處，可以感測(cè)差壓，所述差壓可以用于確定在該 位置處的流動(dòng)值。根據(jù)一些實(shí)施例，在多個(gè)位置處的流動(dòng)值可以之后用于校準(zhǔn)由平均皮托 管傳感器所生成的平均流動(dòng)值。本發(fā)明可以與具有任何期望結(jié)構(gòu)的鈍體一起使用，且不限 于此處示出的結(jié)構(gòu)。
[0018] 因?yàn)槠ね泄茉诰哂蓄愃朴谄骄ね泄軅鞲衅鞯耐鈿さ妮喞拟g體內(nèi)，所以由平均 皮托管傳感器所造成的流動(dòng)的變化被包含到橫截面流的測(cè)量中。因此，最終的橫截面流動(dòng) 值是在平均皮托管傳感器被插入到所述流動(dòng)中時(shí)將呈現(xiàn)的橫截面流的更加精確的反映。此 夕卜，因?yàn)槠ね泄芏ㄎ辉阝g體內(nèi)，皮托管由鈍體支撐，使得皮托管不會(huì)被導(dǎo)管內(nèi)的高速流偏 轉(zhuǎn)。因此，下文所述的實(shí)施例的可滑動(dòng)皮托管可以用于提供高速流中的流路的橫截面。
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖1提供了壓力測(cè)量系統(tǒng)100的下游視圖，圖2提供了壓力測(cè)量 系統(tǒng)100的上游視圖，其中所述壓力測(cè)量系統(tǒng)100安裝在導(dǎo)管102上以測(cè)量在從圖1的頁(yè)面 出來(lái)的方向上流過(guò)導(dǎo)管102的過(guò)程流體的差壓值。測(cè)量系統(tǒng)100包括控制器104、差壓傳感 器106、脈沖管道108和110、可滑動(dòng)上游皮托管112、可滑動(dòng)下游皮托管114、支柱或保持裝 置116、傳感器凸緣118、墊圈120、安裝凸緣122、螺栓和螺母組件124和126以及鈍體或外 殼128。皮托管112和114、支柱116、傳感器凸緣118、墊圈120、安裝凸緣122、螺栓和螺母 組件124和126以及鈍體128 -起形成皮托管移動(dòng)測(cè)量組件（pitot traverse assembly : 或皮托管橫跨組件）。圖3提供了皮托管移動(dòng)測(cè)量組件的側(cè)視圖。
[0020] 皮托管112具有開(kāi)口端130,其延伸到如圖2所示的鈍體128中的上游狹縫132 中。皮托管114具有開(kāi)口端134,其延伸到如圖1所示的鈍體128中的下游狹縫136中。皮 托管112和114的開(kāi)口端130和134的位置可以沿著鈍體128的長(zhǎng)度140移動(dòng)。在沿著長(zhǎng) 度140的每一位置處，開(kāi)口端130和134暴露至流體壓力，所述流體壓力通過(guò)皮托管112和 114以及通過(guò)脈沖管道108和110被傳遞給差壓傳感器106?；蛘哒f(shuō)，差壓傳感器106通過(guò) 脈沖管道108和110以及皮托管112和114流體耦合至開(kāi)口端130和134。因此，在沿著長(zhǎng) 度140的每一位置處，開(kāi)口端130提供上游壓力至差壓傳感器106,開(kāi)口端134提供下游壓 力至差壓傳感器106。使用上游壓力和下游壓力，差壓傳感器106產(chǎn)生壓差信號(hào)，該壓差信 號(hào)被控制器104使用來(lái)確定在沿著長(zhǎng)度140的開(kāi)口端130和134的每一位置處的流動(dòng)值。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，流動(dòng)值是流動(dòng)速度，被確定為?7=α，其中ν是流動(dòng)速度，△ ρ是來(lái)自 差壓傳感器106的壓差值，ρ是流體的密度。
[0021] 由于導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的變化，由差壓傳感器106所測(cè)量的壓差將典型地針對(duì)于沿著長(zhǎng) 度140的開(kāi)口端130和134的不同位置是不同的。因此，控制器104將針對(duì)于沿著長(zhǎng)度140 的不同位置產(chǎn)生不同的流動(dòng)值。最終的流動(dòng)值的集合被稱為通過(guò)導(dǎo)管102的流路的橫截 面。
[0022] 圖4顯示沿著圖1的線4-4的頂部剖視圖，更詳細(xì)地顯示出鈍體128以及皮托管 112和114。如圖4所示，在本實(shí)施例中鈍體128是T形體，具有上游端402和下游端404。 下游端404優(yōu)選地包括密封的熱電偶套管400，其可以容納用于測(cè)量流體和導(dǎo)管的溫度的 電阻式溫度裝置。如圖4所示，皮托管112定位在隔離腔420內(nèi)，且具有彎曲底端，該彎曲 底端形成了沿上游方向的開(kāi)口端130。皮托管114具有彎曲底端，其形成在沿下游方向的開(kāi) 口端134。因此，皮托管112是上游皮托管，皮托管114是下游皮托管。隔離腔420防止所 述流動(dòng)從狹縫132穿過(guò)鈍體128到達(dá)狹縫136，由此更好地隔離下游皮托管114與上游皮托 管 112。
[0023] 圖5顯示皮托管移動(dòng)測(cè)量組件的右側(cè)橫截面視圖，圖7顯示其分解左側(cè)橫截面視 圖，且皮托管112和114在鈍體128內(nèi)的底部位置500。在圖5中示出了開(kāi)口端130和皮托 管112的橫截面，在圖7中示出了開(kāi)口端134和皮托管114的橫截面。
[0024] 圖6提供了顯示在向上位置600的皮托管112和114的右側(cè)橫截面視圖。皮托管 112和114可以通過(guò)將向上力施加在皮托管112或114或支柱116中的任一個(gè)上來(lái)移動(dòng)，所 述支柱116通過(guò)如圖1所示的定位螺釘160和162連接至皮托管112和114兩者。因此， 支柱/保持裝置116與皮托管112和114 一致地移動(dòng)，且保證了皮托管112和114彼此一 致地移動(dòng)。因此，在開(kāi)口端130向上移動(dòng)至新位置時(shí)，下游皮托管114的開(kāi)口端134向上移 動(dòng)相同的量。因此，皮托管112和114的開(kāi)口端130和134保持處于導(dǎo)管102內(nèi)的同一橫 截面位置。開(kāi)口端130和134在鈍體128和導(dǎo)管102內(nèi)的位置可以使用在皮托管112的外 部上的標(biāo)記170(圖1)來(lái)確定。雖然標(biāo)記顯示在皮托管112上，但是可替代地或另外地標(biāo) 記可以被顯示在皮托管114上。
[0025] 雖然未在圖5、6和7中示出，但是脈沖管道108和110以及差壓傳感器106也與 皮托管112和114 一起向上和向下移動(dòng)，以便保持脈沖管道108和皮托管112之間以及脈 沖管道110和皮托管114之間的連接。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)知到的，可移動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)可 以支撐差壓傳感器106和脈沖管道108和110以適應(yīng)這樣的移動(dòng)。根據(jù)另外的實(shí)施例，控 制器104還可以與皮托管112和114 一起移動(dòng)，且可以被包含在與差壓傳感器106相同的 殼體中。
[0026] 根據(jù)各實(shí)施例，諸如鈍體或外殼128的殼體固定在導(dǎo)管102內(nèi)，并且流體穿過(guò)導(dǎo) 管。上游皮托管112和下游皮托管114在殼體128內(nèi)移動(dòng)，在殼體128內(nèi)的多個(gè)位置處確 定上游皮托管112和下游皮托管114之間的壓差，使得建立導(dǎo)管102的直徑180上的壓差 分布圖。壓差分布圖用于確定多個(gè)位置處的流動(dòng)值。上游皮托管112和下游皮托管114在 殼體128的外面通過(guò)支柱或保持裝置116連接在一起，使得上游皮托管112和下游皮托管 114 一致地移動(dòng)。上游皮托管112和下游皮托管114中的至少一個(gè)具有標(biāo)記170以指示皮 托管在殼體中的位置。所述殼體還包括能夠容納電阻式溫度裝置的熱電偶套管，使得可以 測(cè)量熱電偶套管的溫度。所述溫度可以用于在確定諸如流動(dòng)速度的流動(dòng)值時(shí)確定流體的密 度。殼體包括兩個(gè)狹縫132和136 :上游狹縫132具有定位在其中的上游皮托管112的開(kāi) 口端130,下游狹縫136具有定位在其中的下游皮托管114的開(kāi)口端134。
[0027] 在導(dǎo)管102的直徑180上的各個(gè)位置處所確定的流動(dòng)值可以用于校準(zhǔn)從平均皮托 管傳感器的壓力讀數(shù)產(chǎn)生的流動(dòng)值。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，校準(zhǔn)過(guò)程開(kāi)始于對(duì)于平均皮托管傳 感器在期望的位置執(zhí)行上文所述的皮托管移動(dòng)測(cè)量。在完成了皮托管移動(dòng)測(cè)量之后，平均 皮托管傳感器替代皮托管移動(dòng)測(cè)量組件被插入到所述流動(dòng)中。
[0028] 典型地，平均皮托管傳感器包括一個(gè)或更多個(gè)上游開(kāi)口和下游開(kāi)口，所述上游開(kāi) 口和下游開(kāi)口在導(dǎo)管的直徑上的多個(gè)位置處對(duì)于所述流動(dòng)是敞開(kāi)的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，上 游開(kāi)口是沿著導(dǎo)管的直徑的至少一部分延伸的狹縫，下游開(kāi)口是沿著直徑的至少一部分間 隔開(kāi)的孔。上游開(kāi)口在平均皮托管傳感器內(nèi)流體地連接在一起以提供平均上游壓力，下游 開(kāi)口在平均皮托管傳感器內(nèi)流體地連接在一起以提供平均下游壓力。平均上游壓力和平均 下游壓力被提供至差壓傳感器，其基于平均上游壓力和平均下游壓力之間的壓差產(chǎn)生壓差 信號(hào)。壓差信號(hào)被提供至控制器，該控制器使用壓差信號(hào)來(lái)確定諸如平均流動(dòng)速度的平均 流動(dòng)值，該平均流動(dòng)值被確定為

【權(quán)利要求】
1. 一種用于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的壓力的壓力測(cè)量系統(tǒng)，包括： 鈍體，所述鈍體延伸到導(dǎo)管中并具有上游開(kāi)口和下游開(kāi)口； 上游皮托管，所述上游皮托管能夠滑動(dòng)地接合在所述鈍體內(nèi)并具有定位在上游開(kāi)口中 的開(kāi)口端； 下游皮托管，所述下游皮托管能夠滑動(dòng)地接合在所述鈍體內(nèi)并具有定位在下游開(kāi)口中 的開(kāi)口端； 差壓傳感器，所述差壓傳感器流體地耦合至上游皮托管和下游皮托管以測(cè)量上游皮托 管和下游皮托管之間的壓差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述差壓傳感器在上游皮托管和下游 皮托管處于鈍體內(nèi)的第一位置上時(shí)測(cè)量第一壓差，且其中所述差壓傳感器在上游皮托管和 下游皮托管處于第二位置時(shí)測(cè)量第二壓差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述上游開(kāi)口和所述下游開(kāi)口兩者都 是狹縫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述上游皮托管和所述下游皮托管中 的至少一個(gè)還包括外部標(biāo)記，所述外部標(biāo)記指示上游皮托管和下游皮托管中的至少一個(gè)在 鈍體內(nèi)的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述上游皮托管和所述下游皮托管在 導(dǎo)管外部通過(guò)保持裝置連接，使得上游皮托管和下游皮托管在鈍體內(nèi)一致地移動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述鈍體包括Τ形體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述鈍體還包括熱電偶套管。
8. -種皮托管移動(dòng)測(cè)量組件，包括： 第一皮托管； 第二皮托管；和 鈍體，所述鈍體具有一長(zhǎng)度，其中所述第一皮托管和所述第二皮托管兩者都能夠在鈍 體內(nèi)移動(dòng)，使得第一皮托管的開(kāi)口端和第二皮托管的開(kāi)口端能夠沿著鈍體的長(zhǎng)度定位在不 同的位置處。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的皮托管移動(dòng)測(cè)量組件，還包括隔離腔，所述隔離腔防止流體 流通過(guò)鈍體，其中第一皮托管定位在隔離腔內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的皮托管移動(dòng)測(cè)量組件，其中，第一皮托管的開(kāi)口端定位在鈍 體的第一狹縫內(nèi)，其中第二皮托管的開(kāi)口端定位在鈍體的第二狹縫內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的皮托管組件，其中，所述第一狹縫在鈍體上定位在上游位 置，所述第二狹縫在鈍體上定位在下游位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的皮托管移動(dòng)測(cè)量組件，其中，所述鈍體還包括密封熱電偶套 管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的皮托管移動(dòng)測(cè)量組件，還包括支柱，所述支柱連接至第一皮 托管和第二皮托管且與第一皮托管和第二皮托管一致地移動(dòng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的皮托管移動(dòng)測(cè)量組件，其中，所述第一皮托管和所述第二皮 托管中的至少一個(gè)包括外部標(biāo)記，所述外部標(biāo)記指示第一皮托管和第二皮托管中的至少一 個(gè)在鈍體內(nèi)的位置。
15. -種方法，包括： 將殼體固定在導(dǎo)管內(nèi)； 使流體通過(guò)導(dǎo)管； 使上游皮托管和下游皮托管在所述殼體內(nèi)移動(dòng)，并且在殼體內(nèi)的多個(gè)位置處確定上游 皮托管和下游皮托管之間的壓差，建立在導(dǎo)管的直徑上的壓差分布圖。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，上游皮托管和下游皮托管在殼體的外部連接 在一起，使得上游皮托管和下游皮托管一致地移動(dòng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述上游皮托管和所述下游皮托管中的至少 一個(gè)包括標(biāo)記，所述標(biāo)記指示所述上游皮托管和下游皮托管中的至少一個(gè)的位置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟： 使用壓差分布圖來(lái)確定用于平均皮托管傳感器的校準(zhǔn)值。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述殼體包括第一狹縫，所述上游皮托管的端 部定位在所述第一狹縫內(nèi)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述殼體包括第二狹縫，所述下游皮托管的端 部定位在所述第二狹縫內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01F25/00GK104048706SQ201310214865
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】約翰·亨利·司泰來(lái)氏 申請(qǐng)人:迪特里奇標(biāo)準(zhǔn)公司