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

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

【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)過程中，常見的是測量過程流體流過導(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量，必須在導(dǎo)管內(nèi)的不同橫截面位置處進行 測量。傳統(tǒng)地，這種橫截面測量通過使皮托管沿著導(dǎo)管的直徑進行移動測量（traverse :或 橫跨）來進行。在沿橫向的多個位置中的每一個處，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] 皮托管移動測量有時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)行皮托管移動測量的皮托管不同的輪廓，且因此 以不同于用于執(zhí)行皮托管移動測量的皮托管的方式干擾流動。因此，皮托管移動測量可能 在設(shè)置了平均皮托管時提供流路的橫截面的不精確的測量，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的主題 的范圍。所要求保護的主題不限于解決【背景技術(shù)】中所提及的任何或所有不足的實施方式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 用于測量導(dǎo)管中的壓力的壓力測量系統(tǒng)具有延伸到導(dǎo)管中的鈍體。所述鈍體具有 上游開口和下游開口。上游皮托管滑動地接合在鈍體內(nèi)，并具有定位在上游開口中的開口 端。下游皮托管滑動地接合在鈍體中并具有定位在下游開口中的開口端。差壓傳感器流體 的耦合至上游皮托管和下游皮托管以測量上游皮托管和下游皮托管之間的壓差。
[0006] 皮托管移動測量組件具有第一皮托管、第二皮托管以及具有一長度的鈍體，其中 第一皮托管和第二皮托管兩者都可在鈍體內(nèi)移動，使得第一皮托管的開口端和第二皮托管 的開口端能夠沿著鈍體的長度定位在不同的位置處。
[0007] -種方法包括將殼體定位在導(dǎo)管中且使流體通過導(dǎo)管的步驟。上游皮托管和下游 皮托管在殼體內(nèi)移動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】
被提供以用簡化的形式引入構(gòu)思的選擇，其在下文的詳細描述中被進 一步描述。該
【發(fā)明內(nèi)容】
不是要區(qū)別所要求保護的主題的關(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的主題的范圍。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0017]為了提供導(dǎo)管內(nèi)的流動的精確的橫截面，下文所述的實施例提供了鈍體內(nèi)的兩 個可滑動皮托管，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。兩個皮托管可以一起在鈍體內(nèi)沿著鈍體的長度可滑動地 移動至不同的位置。在多個位置中的每一個處，可以感測差壓，所述差壓可以用于確定在該 位置處的流動值。根據(jù)一些實施例，在多個位置處的流動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] 因為皮托管在具有類似于平均皮托管傳感器的外殼的輪廓的鈍體內(nèi)，所以由平均 皮托管傳感器所造成的流動的變化被包含到橫截面流的測量中。因此，最終的橫截面流動 值是在平均皮托管傳感器被插入到所述流動中時將呈現(xiàn)的橫截面流的更加精確的反映。此 夕卜，因為皮托管定位在鈍體內(nèi)，皮托管由鈍體支撐，使得皮托管不會被導(dǎo)管內(nèi)的高速流偏 轉(zhuǎn)。因此，下文所述的實施例的可滑動皮托管可以用于提供高速流中的流路的橫截面。
[0019] 根據(jù)一個實施例，圖1提供了壓力測量系統(tǒng)100的下游視圖，圖2提供了壓力測量 系統(tǒng)100的上游視圖，其中所述壓力測量系統(tǒng)100安裝在導(dǎo)管102上以測量在從圖1的頁面 出來的方向上流過導(dǎo)管102的過程流體的差壓值。測量系統(tǒng)100包括控制器104、差壓傳感 器106、脈沖管道108和110、可滑動上游皮托管112、可滑動下游皮托管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 -起形成皮托管移動測量組件（pitot traverse assembly : 或皮托管橫跨組件）。圖3提供了皮托管移動測量組件的側(cè)視圖。
[0020] 皮托管112具有開口端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的開口端130和134的位置可以沿著鈍體128的長度140移動。在沿著長 度140的每一位置處，開口端130和134暴露至流體壓力，所述流體壓力通過皮托管112和 114以及通過脈沖管道108和110被傳遞給差壓傳感器106?；蛘哒f，差壓傳感器106通過 脈沖管道108和110以及皮托管112和114流體耦合至開口端130和134。因此，在沿著長 度140的每一位置處，開口端130提供上游壓力至差壓傳感器106,開口端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，該壓差信 號被控制器104使用來確定在沿著長度140的開口端130和134的每一位置處的流動值。 根據(jù)一個實施例，流動值是流動速度，被確定為?7=α，其中ν是流動速度，△ ρ是來自 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)流動的變化，由差壓傳感器106所測量的壓差將典型地針對于沿著長 度140的開口端130和134的不同位置是不同的。因此，控制器104將針對于沿著長度140 的不同位置產(chǎn)生不同的流動值。最終的流動值的集合被稱為通過導(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，更詳細地顯示出鈍體128以及皮托管 112和114。如圖4所示，在本實施例中鈍體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口端130。皮托管114具有彎曲底端，其形成在沿下游方向的開 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 述流動從狹縫132穿過鈍體128到達狹縫136，由此更好地隔離下游皮托管114與上游皮托 管 112。
[0023] 圖5顯示皮托管移動測量組件的右側(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中示出了開口端130和皮托 管112的橫截面，在圖7中示出了開口端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可以通過將向上力施加在皮托管112或114或支柱116中的任一個上來移動，所 述支柱116通過如圖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，且保證了皮托管112和114彼此一 致地移動。因此，在開口端130向上移動至新位置時，下游皮托管114的開口端134向上移 動相同的量。因此，皮托管112和114的開口端130和134保持處于導(dǎo)管102內(nèi)的同一橫 截面位置。開口端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，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)人員將認知到的，可移動支撐結(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。根據(jù)另外的實施例，控 制器104還可以與皮托管112和114 一起移動，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)，并且流體穿過導(dǎo) 管。上游皮托管112和下游皮托管114在殼體128內(nèi)移動，在殼體128內(nèi)的多個位置處確 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位置處的流動值。上游皮托管112和下游皮托管114在 殼體128的外面通過支柱或保持裝置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。上游皮托管112和下游皮托管114中的至少一個具有標(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 測量熱電偶套管的溫度。所述溫度可以用于在確定諸如流動速度的流動值時確定流體的密 度。殼體包括兩個狹縫132和136 :上游狹縫132具有定位在其中的上游皮托管112的開 口端130,下游狹縫136具有定位在其中的下游皮托管114的開口端134。
[0027] 在導(dǎo)管102的直徑180上的各個位置處所確定的流動值可以用于校準(zhǔn)從平均皮托 管傳感器的壓力讀數(shù)產(chǎn)生的流動值。根據(jù)一個實施例，校準(zhǔn)過程開始于對于平均皮托管傳 感器在期望的位置執(zhí)行上文所述的皮托管移動測量。在完成了皮托管移動測量之后，平均 皮托管傳感器替代皮托管移動測量組件被插入到所述流動中。
[0028] 典型地，平均皮托管傳感器包括一個或更多個上游開口和下游開口，所述上游開 口和下游開口在導(dǎo)管的直徑上的多個位置處對于所述流動是敞開的。根據(jù)一個實施例，上 游開口是沿著導(dǎo)管的直徑的至少一部分延伸的狹縫，下游開口是沿著直徑的至少一部分間 隔開的孔。上游開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。壓差信號被提供至控制器，該控制器使用壓差信號來確定諸如平均流動速度的平均 流動值，該平均流動值被確定為

【權(quán)利要求】
1. 一種用于測量導(dǎo)管內(nèi)的壓力的壓力測量系統(tǒng)，包括： 鈍體，所述鈍體延伸到導(dǎo)管中并具有上游開口和下游開口； 上游皮托管，所述上游皮托管能夠滑動地接合在所述鈍體內(nèi)并具有定位在上游開口中 的開口端； 下游皮托管，所述下游皮托管能夠滑動地接合在所述鈍體內(nèi)并具有定位在下游開口中 的開口端； 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)的第一位置上時測量第一壓差，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測量第二壓差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測量系統(tǒng)，其中，所述上游開口和所述下游開口兩者都 是狹縫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測量系統(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在 鈍體內(nèi)的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測量系統(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。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測量系統(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. -種皮托管移動測量組件，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，使得第一皮托管的開口端和第二皮托管的開口端能夠沿著鈍體的長度定位在不 同的位置處。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的皮托管移動測量組件，還包括隔離腔，所述隔離腔防止流體 流通過鈍體，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所述的皮托管移動測量組件，其中，第一皮托管的開口端定位在鈍 體的第一狹縫內(nèi)，其中第二皮托管的開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所述的皮托管移動測量組件，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所述的皮托管移動測量組件，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。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的皮托管移動測量組件，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)； 使流體通過導(dǎo)管； 使上游皮托管和下游皮托管在所述殼體內(nèi)移動，并且在殼體內(nèi)的多個位置處確定上游 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。
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】G01F25/00GK104048706SQ201310214865
【公開日】2014年9月17日 申請日期: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·司泰來氏 申請人:迪特里奇標(biāo)準(zhǔn)公司