過程測(cè)量探針觸底指示器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了指示流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁和過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端之間的觸底接觸的系統(tǒng)和方法。諸如流體流量計(jì)的過程裝置具有構(gòu)造為用于插入到所述流體輸送導(dǎo)管中的所述過程測(cè)量探針。插入機(jī)構(gòu)被連接到所述過程測(cè)量探針并且被構(gòu)造為施加力以將所述過程測(cè)量探針插入到所述流體輸送導(dǎo)管中。觸底指示器被構(gòu)造為根據(jù)與插入相關(guān)的力或壓力，提供所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁的指示。
【專利說明】
過程測(cè)量探針觸底指示器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開設(shè)及一種工業(yè)過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)。更具體地，本公開設(shè)及一種過程變量 變送器或該類型的傳感裝置，該變送器或傳感裝置使用平均皮托管（APT)探針或其他主要 的傳感探針W測(cè)量工業(yè)過程的過程變量。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)環(huán)境中，控制系統(tǒng)被用于檢測(cè)和控制工業(yè)過程等。典型地，執(zhí)行運(yùn)些功能的 控制系統(tǒng)使用現(xiàn)場(chǎng)裝置，該現(xiàn)場(chǎng)裝置分布在工業(yè)過程中的關(guān)鍵位置且通過過程控制回路而 連接到控制室中的控制電路。術(shù)語"現(xiàn)場(chǎng)裝置"是指在分布式控制或過程監(jiān)視系統(tǒng)中執(zhí)行 功能的任何裝置，包括用在工業(yè)過程的測(cè)量、控制和監(jiān)視中的所有裝置。
[0003] 一些現(xiàn)場(chǎng)裝置包括連接到過程流體的轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器被理解為意味著基于物理輸 入產(chǎn)生輸出信號(hào)的裝置，或者基于輸入信號(hào)產(chǎn)生物理輸出的裝置。典型地，轉(zhuǎn)換器將輸入轉(zhuǎn) 換成具有不同形式的輸出。多種類型的轉(zhuǎn)換器包括各種分析設(shè)備、壓力傳感器、熱敏電阻 器、致動(dòng)器、螺線管、指示燈等。
[0004] 諸如用在工業(yè)過程中的過程變量傳感器等的現(xiàn)場(chǎng)裝置可W被安裝在管道、箱體和 其他工業(yè)過程設(shè)備上的現(xiàn)場(chǎng)中。一種類型的過程變量傳感器是，例如可W測(cè)量流體流的量 的流量計(jì)。采用平均皮托管基本元件的一種類型的流量計(jì)是用于流動(dòng)測(cè)量的常見裝置，因 為該元件可被插入到流動(dòng)管線中且可從流動(dòng)管線中撤回，該元件的低壓力損失、較低成本 和可靠性能。APT基本元件感測(cè)和平均化來自過程流體行進(jìn)所通過的管道中的多個(gè)位置的 壓力。該平均壓力然后被用于與流量理論結(jié)合，并且實(shí)驗(yàn)地確定數(shù)量W提供用于流體的流 量測(cè)量。一種類型的APT是可從血erson Process ManagementTM購(gòu)得的Annubar愈APT。 至少對(duì)于Anmibar? APT而言，優(yōu)選地，APT通過過程管道，從而一部分管道內(nèi)的多個(gè)樣本 可W被平均W解釋通過該部分管道的流量的變化。 陽0化]用于壓力流量計(jì)的一些類型的APT基本元件可W在過程正運(yùn)行的同時(shí)被安裝在 過程管道中。為了保證APT基本元件的壽命和精度，APT基本元件的頂端必須牢固地坐靠 在過程管道的APT基本元件安裝側(cè)的相對(duì)側(cè)。如果APT基本元件沒有完全地插入，那么APT 基本元件將由于滿流發(fā)散而振動(dòng)并且向輔助元件（例如，變送器）發(fā)送劣質(zhì)信號(hào)或者斷裂 對(duì)下游造成損壞。如果APT基本元件被過量插入，那么該APT基本元件將彎曲，因此造成與 沒有插到底的相同的問題，諸如劣質(zhì)信號(hào)、斷裂和對(duì)管道造成損壞等。
[0006] 將APT基本元件插入到過程管道的常用的方法使用插入/撤回控制桿上的標(biāo)記。 在保證適當(dāng)?shù)捻敹说膰L試中，保證APT頂端觸底到過程管道的與此頂端相對(duì)的內(nèi)壁的方法 是插入APT基本元件直到插入/撤回控制桿上的標(biāo)記靠近用于控制插入的齒輪箱。一旦指 標(biāo)靠近齒輪箱，安裝人員需要"感知"何時(shí)齒輪箱上的手搖曲柄變得較難轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪箱 上的把手的難度增加向安裝人員指示頂端已經(jīng)觸底到了管道的相對(duì)側(cè)。然而，當(dāng)頂端觸底 到相對(duì)的壁時(shí)，可能很難"感知"。運(yùn)是因?yàn)橛糜诓迦階PT基本元件的齒輪箱提供了機(jī)械上 的優(yōu)勢(shì)，從而與填料壓蓋的阻力和過程壓力的其他安裝力相比，頂端觸底的額外的力是可 忽略的。很難告知觸底的頂端和未觸底的頂端之間的不同，安裝人員很容易使得APT基本 元件不觸底或者使得APT基本元件過度負(fù)載并且損壞APT基本元件。由于劣質(zhì)的安裝，運(yùn) 將導(dǎo)致APT基本元件的失效率有時(shí)候高達(dá)5 %。
[0007] W上的討論僅提供總體上的背景信息，并且不試圖用于幫助確定要求保護(hù)的主題 的范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 公開了指示流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁和過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端之間的觸底接觸的 系統(tǒng)和方法。諸如流體流量計(jì)的過程裝置具有構(gòu)造為用于插入到所述流體輸送導(dǎo)管中的所 述過程測(cè)量探針。插入機(jī)構(gòu)被連接到所述過程測(cè)量探針并且被構(gòu)造為施加力W將所述過程 測(cè)量探針插入到所述流體輸送導(dǎo)管中。觸底指示器被構(gòu)造為根據(jù)插入相關(guān)的力或壓力提供 所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁的指不。
[0009] 該
【發(fā)明內(nèi)容】
和該摘要被提供從而W簡(jiǎn)化的形式介紹在下文中的【具體實(shí)施方式】中 將進(jìn)一步說明的選擇的概念。該
【發(fā)明內(nèi)容】
和該摘要不試圖識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特 征或基本特征，它們也不試圖被用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
【附圖說明】
[0010] 圖1是根據(jù)示例實(shí)施例的用于監(jiān)視或控制過程流體的工業(yè)過程控制或監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 的圖解示意圖，其中，該系統(tǒng)指示了導(dǎo)管的內(nèi)壁和平均皮托管（APT)基本元件之間的觸底 接觸。 W11] 圖2是根據(jù)示例實(shí)施例的在圖1中示出的系統(tǒng)和變送器的方塊圖。
[0012] 圖3是圖1和2的系統(tǒng)的觸底指示部件的第一實(shí)施例的圖解示意圖。
[0013] 圖4是圖1和2的系統(tǒng)的觸底指示部件的第二實(shí)施例的圖解示意圖。
[0014] 圖5-1至圖5-6是被構(gòu)造為提供APT基本元件插入到導(dǎo)管中的各個(gè)階段的視覺指 示的部件的圖解示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 公開的實(shí)施例提供了平均皮托管（APT)基本元件頂端觸底的方法、系統(tǒng)和設(shè)備， 其提供了何時(shí)APT基本元件已經(jīng)適當(dāng)?shù)夭迦氲搅黧w輸送導(dǎo)管中的指示。然而，公開的實(shí)施 例適用于任何過程測(cè)量探針。在一些示例性實(shí)施例中，該方法、系統(tǒng)和設(shè)備直接測(cè)量或識(shí)別 插入和觸底力W保證APT基本元件的適當(dāng)安裝。通過保證在安裝期間的適當(dāng)?shù)腁PT觸底， 可降低由于滿流發(fā)散而引起的振動(dòng)W及造成的劣質(zhì)信號(hào)。此外，可W防止或降低由于APT 基本元件的插入不足或過度插入（例如，防止APT基本元件彎曲變形）而造成的APT基本 元件的斷裂W及由此而造成的對(duì)下游的損壞。
[0016] 在一些公開的實(shí)施例中，插入機(jī)構(gòu)被連接到流體流量計(jì)或者變送器的APT基本元 件W控制APT基本元件的插入W及APT基本元件從導(dǎo)管中撤回。觸底指示器被構(gòu)造為根據(jù) 插入相關(guān)的力或壓力，提供APT基本元件的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底到流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁的 指示。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)彈黃被包含在觸底指示器中W將力從插入機(jī)構(gòu)傳遞到 APT基本元件。彈黃可W被選擇為響應(yīng)于來自插入機(jī)構(gòu)的到APT基本元件的力的施加而壓 縮，并且提供當(dāng)APT基本元件適當(dāng)?shù)赜|底時(shí)的視覺指示，從而不施加更多的力并且不會(huì)損 壞基本元件。也可W提供適當(dāng)?shù)挠|底的其他視覺指示。在一些實(shí)施例中，觸底指示器被構(gòu) 造為提供指示APT基本元件的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)觸底的輸出信號(hào)，從而輸出信號(hào)可W被直接或 間接地用于控制插入機(jī)構(gòu)。因此，過程可W被自動(dòng)化，同時(shí)還在不對(duì)APT基本元件造成損壞 的情況下保證APT基本元件的適當(dāng)觸底。
[0017] 一些工業(yè)過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)，例如，基于控制或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一些壓差值巧，采用 插入到諸如過程管道或管件等的導(dǎo)管中的APT探針或基本元件W測(cè)量與經(jīng)過該導(dǎo)管的材 料流相關(guān)的壓差。在圖1中示出了一種工業(yè)過程控制或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100。圖1是示出用于監(jiān) 測(cè)或控制工業(yè)過程中的過程流體的系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化示意圖。系統(tǒng)100還提供了流體輸送導(dǎo) 管或過程管道的內(nèi)壁和APT基本元件的遠(yuǎn)側(cè)頂端之間的觸底接觸的指示。
[0018] 典型地，諸如過程變量變送器102的現(xiàn)場(chǎng)裝置在過程設(shè)備中位于遠(yuǎn)程位置，并且 將感測(cè)到的過程變量傳送回中央定位的控制室104。多種技術(shù)可W用于傳送過程變量，包括 有線通信和無線通信。一個(gè)常用的有線通信技術(shù)使用已知的雙線過程控制回路106,其中， 單對(duì)導(dǎo)線被用于向變送器102輸送信息W及供電。用于傳送信息的一個(gè)技術(shù)是通過控制經(jīng) 過過程控制回路106的4mA和20mA之間的電流強(qiáng)度。4-20mA范圍中的電流值被與相應(yīng)的 過程變量數(shù)值相映射。示例數(shù)字通信協(xié)議包括HART飯（由疊加在標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA的模擬 信號(hào)上的數(shù)字通信信號(hào)組成的混合物理層），F(xiàn)0UNDATI0N?現(xiàn)場(chǎng)總線（1992年由美國(guó)儀器協(xié) 會(huì)頒布的全數(shù)字化通信協(xié)議），過程現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議或其他協(xié)議。也可采用無線過程控制 回路協(xié)議，諸如包括根據(jù)IEC62591的iWirele激HART液腳射頻通信技術(shù)。圖1中的過程 控制回路106表示變送器102和控制室104之間的通信連接的有線和無線實(shí)施例中的一個(gè) 或兩個(gè)。
[0019] 過程變量變送器102經(jīng)由安裝系統(tǒng)或設(shè)備112而被連接。在圖1中示出的一個(gè)示 例實(shí)施例包括隔離閥405和插入/撤回機(jī)構(gòu)150。APT基本元件或探針120可延伸到在示出 的示例性實(shí)施例中作為過程管道的流體輸送導(dǎo)管108中，并且被構(gòu)造為測(cè)量過程管道108 中的過程流體的過程變量。示例的過程變量包括流量、溫度、壓強(qiáng)、液面、pH、電導(dǎo)率、濁度、 密度、含量、化學(xué)成分等。過程變量變送器102包括傳感器124和其他部件/電路（在圖1 中未示出），運(yùn)些部件/電路被構(gòu)造為接收來自探針或APT基本元件120的過程變量并且向 過程控制回路106提供變送器輸出。如上所述，在示例性實(shí)施例中，過程變量變送器102是 差壓變送器，并且探針120是APT類型的探針。W下將更加詳細(xì)地討論壓差變送器102 W 及探針或APT基本元件120的部件。
[0020] 在圖1中，還稱為插入機(jī)構(gòu)150并且不需要在所有的實(shí)施例中都被用于撤回的插 入/撤回機(jī)構(gòu)150被連接到APT基本元件120,并且被構(gòu)造為施加力W將APT基本元件插入 到流體輸送導(dǎo)管108中。機(jī)構(gòu)150可W包括多種不同的部件，諸如帶螺紋的控制桿415和 相應(yīng)的齒輪箱410,用于驅(qū)動(dòng)齒輪箱的馬達(dá)或手搖曲柄（曲柄機(jī)構(gòu)418)。例如，參考圖3和 4將更加詳細(xì)地示出和說明機(jī)構(gòu)150的示例性實(shí)施例的部件。 陽02U 在圖1中，導(dǎo)管或管道108的切除部分允許觀察到APT基本元件120的部分122， 該部分直徑地橫跨過程管道108的內(nèi)部。方向箭頭126指示了管道108中的流體流的方向。 為了使得流體在管道或?qū)Ч?08中實(shí)現(xiàn)流動(dòng)，過程壓力存在于導(dǎo)管中。當(dāng)將APT基本元件 插入到導(dǎo)管中時(shí)必須克服運(yùn)些過程壓力。變送器102的傳感器124是經(jīng)由通路130流體地 連接到基本元件120的壓力傳感器124。 陽02引還在圖1中示出的是在將APT基本元件插入到導(dǎo)管108內(nèi)的過程中起作用的觸底 指示器160。觸底指示器160可W是被構(gòu)造為用于根據(jù)插入相關(guān)的力或壓力提供APT基本 元件120的遠(yuǎn)側(cè)頂端123適當(dāng)?shù)赜|底到過程管道或流體輸送導(dǎo)管108的內(nèi)壁121的指示的 任意類型的機(jī)構(gòu)、設(shè)備或系統(tǒng)。插入相關(guān)的力或壓力在示例性實(shí)施例中是大于將APT基本 元件120插入到流體輸送導(dǎo)管108中而所需的第一力且小于一旦APT基本元件的遠(yuǎn)側(cè)頂端 123接觸到流體輸送導(dǎo)管道的內(nèi)壁121時(shí)將損壞APT基本元件或流體輸送導(dǎo)管的第二力的 力或壓力。如下文更加詳細(xì)說明的那樣，觸底指示器160可被構(gòu)造為向操作人員提供APT 基本元件的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底到流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁的視覺指示。另外，或者在可選實(shí) 施例中，觸底指示器可W被構(gòu)造為產(chǎn)生指示APT基本元件的適當(dāng)觸底的輸出信號(hào)162(在圖 2中示出）。例如，觸底指示器160可W包括被構(gòu)造為測(cè)量插入相關(guān)的力或壓力的壓力或力 轉(zhuǎn)換器。在此種可選實(shí)施例中，插入機(jī)構(gòu)150可直接地或經(jīng)過計(jì)算機(jī)或控制器而被連接到 觸底指示器160,并且被構(gòu)造為響應(yīng)于信號(hào)162而被控制，從而當(dāng)控制信號(hào)指示APT基本元 件的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底到流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁時(shí)，插入機(jī)構(gòu)停止施加將APT基本元件插 入到流體輸送導(dǎo)管中的力。因此，插入和撤回過程可被自動(dòng)化，同時(shí)保證APT基本元件的適 當(dāng)觸底。
[0023] 圖2是系統(tǒng)100中的示例性壓差測(cè)量變送器實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖。如圖所示，系統(tǒng) 100包括流量變送器102和APT基本元件120。與圖1中的情況一樣，系統(tǒng)100包括用于在 適當(dāng)觸底并且同時(shí)避免損壞基本元件或?qū)Ч艿那闆r下將APT基本元件120插入到導(dǎo)管108 中的插入機(jī)構(gòu)150和觸底指示器160。系統(tǒng)100可連接到諸如回路106的過程控制回路并 且適用于傳遞與導(dǎo)管108中的流體流的壓差相關(guān)的過程變量輸出。系統(tǒng)100的變送器102 包括回路通信電路302、壓力傳感器124、測(cè)量電路304和控制器306。
[0024] 回路通信電路302可連接到過程控制回路106并且適于基于過程控制回路而通 信。回路通信電路302可W包括用于通過有線通信線路和/或無線通信線路而進(jìn)行通信的 電路。此種通信可根據(jù)任何適當(dāng)?shù)倪^程工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，諸如包括有線協(xié)議和無線協(xié)議的上 述的協(xié)議。
[00巧]在一些示例性實(shí)施例中，壓力傳感器124包括分別經(jīng)由通路130和其他導(dǎo)管而被 連接到APT探針120的第一空間和第二空間316、318的第一端口和第二端口 310、312。傳 感器124可W是具有響應(yīng)于所施加的壓力的改變而改變的電氣特征的任何裝置。例如，傳 感器124可W是其電容響應(yīng)于在端口 310和312之間施加的壓差而改變的電容壓強(qiáng)傳感 器。
[0026] 測(cè)量電路304被連接到傳感器124并且被構(gòu)造為提供至少與端口 310和312之間 的壓差相關(guān)的傳感器輸出。測(cè)量電路304可W是能夠提供與壓差相關(guān)的適當(dāng)信號(hào)的任何電 子電路。例如，測(cè)量電路可W是模擬數(shù)字變換器，電容數(shù)字變換器或其他任何適當(dāng)?shù)碾娐贰?br>[0027] 控制器306被連接到測(cè)量電路304和回路通信電路302?？刂破?06適于向回路 通信電路302提供過程變量輸出，該輸出與由測(cè)量電路304提供的傳感器輸出相關(guān)。控制 器306可W是可編程口陣列裝置，微型處理器或其他任何適當(dāng)裝置或多個(gè)裝置。雖然已經(jīng) 參考多個(gè)獨(dú)立的模塊說明了回路通信電路302、測(cè)量電路304和控制器306,但是可W想到 它們可W組合在諸如特定用途集成電路上（ASIC)。在示例性實(shí)施例中，存儲(chǔ)器307被包含 并且被連接到控制器306 W用于存儲(chǔ)用于設(shè)定控制器306和/或測(cè)量電路304的計(jì)算機(jī)可 讀取指令、參數(shù)值等。
[0028] APT探針或基本元件120通過通路130 ( W及典型地其他導(dǎo)管）被連接到變送器 102。因此，在一些示例性實(shí)施例中，傳感器124的端口 310被連接到APT基本元件的第一 空間316,同時(shí)傳感器124的端口 312被連接到APT基本元件的第二空間318。"空間"是特 定特征或壓力的流體被引入到或被納入到的并且所述流體被輸送或傳送所通過的通路、通 道、管道等。
[0029] 如圖2示意性地示出，探針120可W包括沿著探針的長(zhǎng)度延伸的上游表面319,沿 著探針的長(zhǎng)度延伸的下游表面320 W及分開空間316和318的中間或中屯、表面321。在一 些示例性實(shí)施例中，空間316和318分別形成在表面319和321之間W及表面320和321 之間。一個(gè)或多個(gè)開口 322形成在上游表面319和下游表面320的每一個(gè)中，允許過程流 體進(jìn)入空間316和318。傳感器124測(cè)量與空間316和318中的過程流體之間的壓差相對(duì) 應(yīng)的壓差。雖然在圖2中示出了示例性APT基本元件設(shè)計(jì)，但是公開的實(shí)施例部不限于任 何特定的APT基本元件設(shè)計(jì)或構(gòu)造。
[0030] 現(xiàn)在參考圖3,圖3示出了系統(tǒng)100的一個(gè)示例性實(shí)施例。在圖3中示出的系統(tǒng) 中，插入/撤回機(jī)構(gòu)450表示在圖1和2中示出的機(jī)構(gòu)150的示例性實(shí)施例，同時(shí)觸底指示 器部件460表示觸底指示器160的示例性實(shí)施例。在圖3中，變送器102 W方塊圖的形式 示出。隔離閥405被連接到過程管道或?qū)Ч?08,允許APT基本元件穿過該閥W進(jìn)入到導(dǎo)管 中。
[0031] 在該示例性實(shí)施例中，機(jī)構(gòu)450包括一對(duì)齒輪箱410、與之對(duì)應(yīng)的控制桿或支柱 415 W及諸如馬達(dá)或手搖曲柄等的曲柄機(jī)構(gòu)418。曲柄機(jī)構(gòu)418被連接到齒輪箱并且被構(gòu) 造為向齒輪箱提供旋轉(zhuǎn)輸入。控制桿被連接到頂板420 W經(jīng)由桿件或構(gòu)件422、齒輪箱410 和控制桿415向APT基本元件傳遞插入力或壓力，其中該桿件或構(gòu)件422在曲柄機(jī)構(gòu)418 的驅(qū)動(dòng)和控制下在管件424中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 陽03引在圖3中示出的實(shí)施例中，為了解決當(dāng)APT基本元件的遠(yuǎn)偵順端已經(jīng)觸底靠在導(dǎo) 管108的相對(duì)側(cè)的管道或壁上時(shí)安裝人員無法"感知"的問題，觸底指示器460包括被插入 在支柱螺桿/控制桿415和頂板420之間的一個(gè)或多個(gè)底部加載彈黃425, W及可選的抗扭 曲板430。彈黃（多個(gè)彈黃）425的壓縮在APT基本元件被適當(dāng)?shù)赜|底時(shí)給出了清晰的視覺 指示。例如，彈黃425或類似的機(jī)構(gòu)可通過多個(gè)可選的方式向安裝人員指示何時(shí)頂端已經(jīng) 觸底時(shí)。
[0033]在第一種技術(shù)中，在設(shè)計(jì)中使用仔細(xì)的計(jì)算，當(dāng)一個(gè)彈黃或多個(gè)彈黃425被完全 地壓縮時(shí)，APT基本元件被適當(dāng)?shù)赜|底。彈黃有效地將插入力從固定到過程管道上的曲柄 機(jī)構(gòu)418傳遞到像行進(jìn)通過過程管道直到觸底的活塞一樣起作用的基本元件。一個(gè)彈黃或 多個(gè)彈黃尺寸規(guī)定為使得完全地壓縮一個(gè)彈黃或多個(gè)彈黃的壓縮力大于過程壓力、來自防 止過程流體通過插入連接部而泄露的填料壓蓋的摩擦力W及使得APT基本元件抵壓在相 對(duì)的導(dǎo)管壁而所需的力之和，并且小于使得基本元件彎曲或通過相對(duì)的導(dǎo)管壁斷裂而所需 的力。操作人員簡(jiǎn)單地連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝手搖曲柄或者操作曲柄機(jī)構(gòu)418的馬達(dá)，直到一個(gè)彈 黃或多個(gè)彈黃425被全部壓縮。一旦彈黃被全部壓縮，操作人員可W確信APT基本元件的 頂端被適當(dāng)?shù)赜|底并且不會(huì)被過度壓縮。在多種實(shí)施例中，不同的APT基本元件尺寸和不 同的過程應(yīng)用可W需要不同的彈黃剛度系數(shù)W及因此不同尺寸的彈黃425。
[0034] 用于指示何時(shí)APT基本元件頂端適當(dāng)?shù)赜|底的第二種技術(shù)可W使用如圖4所示的 觸底指示器實(shí)施例560而執(zhí)行。在該實(shí)施例中，觸底指示器560可W是"魚鱗"型指示器。 在轉(zhuǎn)動(dòng)手搖曲柄或者操作曲柄機(jī)構(gòu)418的馬達(dá)W插入APT基本元件時(shí)，操作者可W將"魚 鱗"型觸底指示器調(diào)零或者清零W說明（account化r)過程壓力和來自填料壓蓋的摩擦力。 一旦頂端觸及到相對(duì)的側(cè)管壁，操作人員可W繼續(xù)操作曲柄機(jī)構(gòu)直到"魚鱗"讀取到特定的 頂端觸底力。在一些實(shí)施例中，頂端觸底力可W被規(guī)定在APT基本元件上。當(dāng)"魚鱗"讀取 到規(guī)定的力時(shí)，安裝人員將知道APT基本元件被適當(dāng)?shù)赜|底。
[0035] 在一些實(shí)施例中，觸底指示器560包括提供輸出信號(hào)162的壓力或力轉(zhuǎn)換器505。 如果壓力或力轉(zhuǎn)換器505替代彈黃而被放置在控制桿415和頂板420之間或者被連接到控 制桿415和頂板420 W測(cè)量插入和觸底力，輸出信號(hào)162可被用于經(jīng)由直接連接到或者通 過使用一個(gè)單獨(dú)的控制器或計(jì)算器507而控制插入機(jī)構(gòu)450, W允許基本元件插入和撤回 操作的自動(dòng)化。通過將來自力/壓力轉(zhuǎn)換器505的信號(hào)162與自動(dòng)化型的隔離閥405和自 動(dòng)化的插入/撤回系統(tǒng)450組合，APT基本元件可W在不需要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員去"感知"何時(shí) 頂端已經(jīng)觸底的情況下被自動(dòng)化地撤回和插入。運(yùn)對(duì)于石油和天然氣管線是尤其有利的。 整個(gè)過程都是自動(dòng)化的，而不用在"清管作業(yè)"之前將現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員派遣出去撤回APT基本 元件并且在"清管作業(yè)"完成之后將技術(shù)人員再派遣回去重新插入基本元件。
[0036] 在圖5-1至圖5-6中提供了另一說明性實(shí)施例，該實(shí)施例示出了當(dāng)使用一個(gè)或多 個(gè)彈黃425時(shí)APT基本元件插入的多個(gè)階段的視覺指示。如圖5-1和圖5-2所示，在APT 基本元件被全部撤回的情況下，負(fù)載彈黃已經(jīng)沒有被壓縮。為了幫助說明初始位置，位置指 示器桿或線605被延伸通過反扭曲板430,0形環(huán)或另一視覺標(biāo)記610被放置在位置指示器 桿或線605上，從而該標(biāo)記610碰觸或靠近諸如板430等的參考點(diǎn)或特征部。
[0037] 在隔離閥已經(jīng)被打開并且安裝人員已經(jīng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪箱上的曲柄W安裝基本元 件120之后，過程壓力和壓緊阻力將導(dǎo)致彈黃425壓縮較小量。當(dāng)觸底指示器0形環(huán)610 離開反扭曲板430向上提升時(shí)，很容易被安裝人員清晰地看見。在圖5-3和5-4中可W看 出部分地插入的APT基本元件120和觸底指示器0形環(huán)610的示例。如圖5-5和圖5-6所 示，安裝人員可W目睹指示器或"0形環(huán)"610在頂端已經(jīng)觸底之后進(jìn)一步地移離板430。觸 底之后的0形環(huán)位置和安裝過程中的0形環(huán)位置之間的不同表示了隨著彈黃被壓縮的觸底 力。在圖5-1至圖5-6中示出的示例表示將過程壓力和壓緊阻力/拖力與觸底力分開的一 般概念。基于運(yùn)些壓力或力用于控制插入過程W而保證適當(dāng)觸底的任何視覺或自動(dòng)化技術(shù) 可考慮為位于公開實(shí)施例的范圍中。
[0038] 雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到在不脫 離本發(fā)明的精神和范圍的基礎(chǔ)上可在形式和細(xì)節(jié)上做出改變。在一個(gè)構(gòu)造中，具有指示的 帶刻度或帶標(biāo)記的指示器桿或線可被用于代替0形環(huán)。用戶可W注意到每個(gè)插入水平高 度處桿上的刻度讀數(shù)是多少，并且當(dāng)讀數(shù)一貫地增大時(shí)，APT被充分地觸底。此外，雖然討 論了使用APT的特定實(shí)施例，但是可W使用任何類型的過程測(cè)量探針。如在本文中使用的 術(shù)語"適當(dāng)?shù)挠|底"是指測(cè)量探針的指狀端部W期望的力被坐靠在流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上。 典型地，期望的力將足W防止或減少探針由于過程流體的流動(dòng)或其他原因造成的探針的振 動(dòng)，但是該期望的力小于對(duì)探針造成損害而所需的力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于指示流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁和過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端之間的觸底接觸的 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 過程裝置，所述過程裝置具有被構(gòu)造為用于插入到所述流體輸送導(dǎo)管中的所述過程測(cè) 量探針； 插入機(jī)構(gòu)，所述插入機(jī)構(gòu)被連接到所述過程測(cè)量探針并且被構(gòu)造為施加力以將所述過 程測(cè)量探針插入到所述流體輸送導(dǎo)管中；以及 觸底指示器，所述觸底指示器被構(gòu)造為根據(jù)插入相關(guān)的力或壓力，提供所述過程測(cè)量 探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上的指示。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述插入相關(guān)的力或壓力與大于第一力且小于 第二力的力相對(duì)應(yīng)，第一力是將所述過程測(cè)量探針插入到所述流體輸送導(dǎo)管中所需的力， 第二力是一旦所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端接觸到所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁時(shí)將損壞所 述過程測(cè)量探針或所述流體輸送導(dǎo)管的力。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述觸底指示器包括至少一個(gè)彈簧，所述彈簧響 應(yīng)于來自所述插入機(jī)構(gòu)的用于插入所述過程測(cè)量探針的力的施加而壓縮。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述觸底指示器的所述至少一個(gè)彈簧具有彈簧 壓縮力，所述彈簧壓縮力在所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端被適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸送 導(dǎo)管的內(nèi)壁時(shí)引起所述至少一個(gè)彈簧壓縮預(yù)定量。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述過程測(cè)量探針被適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流 體輸送導(dǎo)管道的內(nèi)壁時(shí)，所述觸底指示器的所述至少一個(gè)彈簧的彈簧壓縮力使得所述觸底 指示器的所述至少一個(gè)彈簧完全地壓縮。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，使得所述觸底指示器的所述至少一個(gè)彈簧完全 地壓縮的彈簧壓縮力大于來自所述流體輸送導(dǎo)管中的過程壓力的力、來自與過程控制裝置 相關(guān)的填料壓蓋的摩擦力以及將所述過程測(cè)量探針抵壓在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上而 所需的力之和。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述觸底指示器被構(gòu)造為提供所述過程測(cè)量探 針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上的視覺指示。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述觸底指示器包括至少一個(gè)彈簧，所述彈簧響 應(yīng)于來自所述插入的力的施加而壓縮，以提供所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠 在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上的視覺指示。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述觸底指示器是魚鱗型指示器，該魚鱗型指示 器在所述觸底指示器已經(jīng)讀取到指示所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述 流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上的預(yù)定力或壓力時(shí)，提供視覺輸出。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述魚鱗型指示器被構(gòu)造為被操作人員清零或 調(diào)零以說明過程壓力和來自填料壓蓋的摩擦力。11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述觸底指示器包括視覺標(biāo)記，當(dāng)所述過程測(cè) 量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上時(shí)，所述視覺標(biāo)記移 動(dòng)。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述視覺標(biāo)記包括0形環(huán)、帶刻度的桿或其他 指示器。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述觸底指示器被構(gòu)造為產(chǎn)生指示所述過程測(cè) 量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上的輸出信號(hào)。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述觸底指示器包括被構(gòu)造為測(cè)量所述插入 相關(guān)的力或壓力并且提供所述輸出信號(hào)的壓力或力轉(zhuǎn)換器。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)被自動(dòng)化以使用所述輸出信號(hào)自動(dòng) 地控制所述過程測(cè)量探針插入到所述流體輸送導(dǎo)管中。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述插入機(jī)構(gòu)被連接到所述觸底指示器并且 被構(gòu)造為響應(yīng)于所述輸出信號(hào)而被控制，從而當(dāng)所述輸出信號(hào)指示所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn) 側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上時(shí)，所述插入機(jī)構(gòu)停止施加將所述過程 測(cè)量探針插入到所述流體輸送導(dǎo)管中的力。17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述過程控制裝置是流體流量計(jì)。18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述過程測(cè)量探針包括平均皮托管（APT)基本 元件。19. 一種將過程測(cè)量探針插入到流體輸送導(dǎo)管中的方法，所述方法包括下述步驟： 控制連接到所述過程測(cè)量探針的插入機(jī)構(gòu)以施加力以將所述過程測(cè)量探針插入到所 述流體輸送導(dǎo)管中； 使用觸底指示器以根據(jù)插入相關(guān)的力或壓力提供所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng) 地觸底靠在所述流體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上的指示；以及 當(dāng)所述插入機(jī)構(gòu)已經(jīng)提供所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流體輸 送導(dǎo)管的內(nèi)壁上的指示時(shí)，控制所述插入機(jī)構(gòu)以停止施加力。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，使用所述觸底指示器的步驟還包括提供來自 所述觸底指示器的輸出信號(hào)以提供所述過程測(cè)量探針的遠(yuǎn)側(cè)頂端適當(dāng)?shù)赜|底靠在所述流 體輸送導(dǎo)管的內(nèi)壁上的指示，并且其中，控制所述插入機(jī)構(gòu)以施加力以插入所述過程測(cè)量 探針以及停止施加力的步驟進(jìn)一步包括根據(jù)所述輸出信號(hào)自動(dòng)地控制所述插入機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01F15/06GK105823519SQ201510013042
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日
【發(fā)明人】艾倫·布萊恩·肯普納, 納撒尼爾·柯克·凱尼恩, 達(dá)雷爾·弗朗西斯·科爾曼
【申請(qǐng)人】迪特里奇標(biāo)準(zhǔn)公司