專利名稱：具有振動傳感器的過程控制變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與工業(yè)過程一起使用的設(shè)備的診斷。更具體地，本發(fā)明涉及使用振動進(jìn)行診斷。
背景技術(shù)：
過程裝置用在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，用于控制、測量或監(jiān)測過程?？刂蒲b置是用來 控制過程的過程裝置并且包括泵、閥、致動裝置、螺線管、電機(jī)、混合器、攪拌器、軋碎機(jī)、壓 碎機(jī)、滾軋機(jī)、研磨機(jī)、球磨機(jī)、混合機(jī)、攪和器、過濾器、旋風(fēng)器、離心分離機(jī)、塔、干燥器、輸 送機(jī)、分離器、升降機(jī)、起重機(jī)、加熱器、冷卻器或其它。閥控制器包括連接到用來控制過程 流體的流量的閥的閥門致動裝置。泵控制器包括連接至泵的電機(jī)控制器或致動裝置。其它 過程裝置可以測量諸如壓力、溫度、流量等物理參數(shù)的變送器。過程裝置的診斷可以用來識 別故障過程裝置或者預(yù)測在該裝置中或在其它過程部件中即將出現(xiàn)的故障。諸如過程管道之類的過程設(shè)備的振動對工業(yè)過程來說是破壞性的，并且會導(dǎo)致對 工業(yè)裝置的管道、使用儀器或其它部件造成損壞。例如，在過程的正常運(yùn)行期間，振動通過 各種源而出現(xiàn)。這種振動傳遞至用在過程中的部件。隨著時間的延長，這些振動會引起部 件性能的惡化和部件的最終破壞。感測振動是用來診斷過程裝置的公知方法。直接放置在過程裝置上的諸如加速計 之類的振動傳感器可以用來感測由該裝置產(chǎn)生的振動噪聲信號。通過識別超過振幅閾值 或具有指示實際或即將出現(xiàn)的故障或性能降低的反常頻率的那些信號，振動被隔離并且評 估。例如，傳感器放置在與該過程裝置相關(guān)聯(lián)的泵或電機(jī)殼體、排出閥或法蘭上。另一公知 的診斷方法是人工檢查，其中操作人員監(jiān)聽來自控制裝置的反常聲音。檢測有害的振動可以允許在受損的過程設(shè)備最終失靈之前更換它。類似地，振動 可以用來檢測設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的失常或用來補(bǔ)償設(shè)備的部件的退化。不斷地需要在工業(yè)過程控 制中對診斷技術(shù)進(jìn)行改善，以及用于檢測故障部件和已經(jīng)退化的或正在失靈過程中的部件 進(jìn)行監(jiān)測。一種這樣的技術(shù)在2003年7月29日授權(quán)的、名稱為“采用過程可變傳感器信號 的過程裝置診斷技術(shù)(PROCESS DEVICE DIAGNOSTICS USING 過程變量 SENSOR SIGNAL) ”的 美國專利No. 6，601，005中示出了，在此通過引用的方式結(jié)合它。

發(fā)明內(nèi)容
一種用在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中的變送器，包括構(gòu)造為連接到過程流體的過程聯(lián)接 器。傳感器殼體具有形成在其中的空腔，其通過過程聯(lián)接器與過程流體流體連通?？涨恢?的隔膜將空腔的一部分與過程流體隔離，并響應(yīng)于由過程流體施加的壓力而移動。空腔的 隔離部分的第一電極構(gòu)造為與隔膜形成第一電容，空腔的隔離部分的第二電極構(gòu)造為與隔 膜形成第二電容。測量電路基于第一電容和第二電容中的至少一個測量過程流體的管路壓 力。測量電路還構(gòu)造為基于第一電容和第二電容中的至少一個測量過程流體中的振動。


圖1為工業(yè)過程系統(tǒng)的簡圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的包括振動傳感器的過程變送器的透視圖。圖3為圖2的振動傳感器的橫截面圖。圖4為示出圖2的壓力變送器的電路的方塊圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了采用單個傳感器測量過程管路壓力并測量過程流體中的振動的技術(shù)。傳感器包括隔膜，其在某些結(jié)構(gòu)中可以直接接觸過程流體。隔膜偏轉(zhuǎn)并響應(yīng)于由過程 流體施加的壓力，使隔膜后面的空腔中的空間改變。這種改變可以采用隔膜和空腔的壁之 間的電容的變化來測量。這用來確定管路壓力和過程流體中的任何振動的頻率。本發(fā)明提供了用于檢測故障或在故障或性能降低出現(xiàn)之前預(yù)測過程裝置或過程 部件的故障或性能的降低。采用本發(fā)明，過程和/或過程裝置中的振動被監(jiān)測。振動被檢 測，并用來預(yù)測程裝置或過程部件的故障、即將出現(xiàn)的故障或性能降低。圖1為過程控制系統(tǒng)10的示意圖，其包括連接至過程管路16的變送器12。如下 所述，變送器12為一種類型的過程裝置，本發(fā)明適用于任何過程裝置。變送器12連接至根 據(jù)FieldbuS、ProfibuS或HART 標(biāo)準(zhǔn)工作的二線式過程控制回路18。然而，本發(fā)明不限 于這些標(biāo)準(zhǔn)或雙線式結(jié)構(gòu)。例如，變送器也可以根據(jù)各種無線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作。雙線式過程 控制回路18在變送器12和控制室20之間運(yùn)行。在其中回路18根據(jù)HART 協(xié)議工作的 實施方式中，回路18可以載送表示感測的過程變量的電流I。此外，HART 協(xié)議允許數(shù)字 信號疊加在通過回路18的電流上，使得數(shù)字信息可以發(fā)送至或從變送器12接收。當(dāng)根據(jù) Fieldbus標(biāo)準(zhǔn)工作時，回路18載送數(shù)字信號，并可以連接至諸如其它變送器之類的多個現(xiàn) 場設(shè)備。本發(fā)明適用于用在過程控制環(huán)境中的任何過程裝置。通常，諸如圖1中示出的變 送器12之類的過程裝置用來測量、監(jiān)測或控制過程變量。過程變量通常是過程中正在被控制的主變量。如在此使用的，過程變量是指描述 諸如壓力、流量、溫度、產(chǎn)品水平、PH、濁度、振動、位置、電機(jī)電流或過程的任何其它特性等 之類的過程條件的任何變量?？刂菩盘柺侵赣脕砜刂七^程的任何信號(除了過程變量)。 例如，控制信號是指預(yù)期過程變量值(即，定位點)，如期望溫度、壓力、流量、產(chǎn)品水平、PH 或濁度等，其由控制器調(diào)整或用來控制過程。此外，控制信號是指振動值、警報、警報條件、 提供至控制元件的諸如閥位置之類的信號、提供至閥門致動裝置的信號、提供至加熱元件 的能量水平、螺線管開/關(guān)信號等，或與過程控制相關(guān)的任何其它信號。在此使用的診斷 信號包括與過程控制回路中的裝置和元件的運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的信息，但不包括過程變量或控制信 號。例如，診斷信號包括閥桿位置、施加的扭矩或力、傳動裝置壓力、用來致動閥的加壓氣體 的壓力、電壓、電流、功率、電阻、電容、電感、裝置溫度、靜摩擦、摩擦力、全開和全關(guān)位置、行 程、頻率、振幅、頻譜和譜分量、剛度、電或磁場強(qiáng)度、持續(xù)時間、密度、運(yùn)動、電動機(jī)反向EMF、 電機(jī)電流、回路相關(guān)參數(shù)(如控制回路電阻、電壓或電流)、或可以在該系統(tǒng)中檢測或測量 的任何其它參數(shù)。而且，過程信號是指與過程或與過程中的元件相關(guān)的信號，例如，過程變 量、控制信號或診斷信號。過程裝置包括形成過程控制回路的一部分或連接至過程控制回路并用在過程控制或監(jiān)測的任何裝置。如上所述，圖1為示出過程控制系統(tǒng)10的實施例的示意圖，其包括輸送過程流體的過程管路16和載送回路電流I的雙線式過程控制回路18。變送器12、連接到回路中的 諸如致動裝置、閥、泵、電機(jī)或螺線管的最終控制元件的控制器22、通信裝置26和控制室20 都連接至過程控制回路18。應(yīng)當(dāng)理解的是，回路18以一種結(jié)構(gòu)示出，但可以采用任何適合 的過程控制回路，如4-20mA回路，2、3或4線回路、多壓降回路和根據(jù)HART 、Fieldbus 或其它數(shù)字或模擬通信協(xié)議工作的回路。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，變送器12采用傳感器21感測諸如流 量之類的過程變量，并在回路18上傳遞所感測的過程變量。過程變量可以由控制器/閥門 驅(qū)動裝置22、通信裝置26和/或控制室設(shè)備20接收?？刂破?2示出為連接至閥24，并且 能夠通過調(diào)節(jié)閥24由此改變管路16中的流量來控制過程。控制器22從例如控制室20、 變送器12或通信裝置26接收在回路18上的控制輸入，并且分別地調(diào)整閥24。在另一種 實施方式中，控制器22基于在回路18上接收的過程信號內(nèi)部地產(chǎn)生控制信號。通信裝置 26可以為圖1中示出的便攜式通信裝置，或者可以為監(jiān)測過程并進(jìn)行計算的固定安裝過程 部件。過程裝置例如包括圖1中示出的變送器12 (如，可以從明尼蘇達(dá)州Chanhassen市的 Rosemount公司購買的3051S變送器)、控制器22、通信裝置26和控制室20。另一種類型 的過程裝置為PC、可編程邏輯單元(PLC)或采用合適的I/O電路連接至回路的其它計算機(jī)， 以允許監(jiān)測、管理和/或在回路上輸送。圖1中示出的任何過程裝置12、20、22或26可以都可以包括根據(jù)本發(fā)明的振動測 量傳感器。然而，這種傳感器通常在變送器12中實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，圖1中示出的物理地連接至工業(yè)過程(例如連接至過程管路16)的 任何過程裝置可以包括用于檢測振動的傳感器。在過程運(yùn)轉(zhuǎn)期間，振動出現(xiàn)，并傳遞至過程 部件。通用過程部件29在圖1中圖示，并且可以包括從過程的運(yùn)轉(zhuǎn)接收振動或產(chǎn)生振動的 任何物理物件。部件29可以包括過程裝置內(nèi)的進(jìn)行振動的部件。振動可以來自各種源，如 電機(jī)、空化或流體運(yùn)動、致動裝置等等。振動沿著過程部件物理運(yùn)載，如箭頭30所示。這些 振動可以使過程部件29退化，最終出現(xiàn)故障。過程部件29可以為連接至工業(yè)過程10的任 何部件。示例性的過程部件包括過程管路、閥、泵、傳感器、變送器、電設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、控制 元件、導(dǎo)管、罐體、致動裝置、攪拌器或其它部件或裝置。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，過程裝置(如變送器12)包括構(gòu)造為感測工業(yè)過程 中出現(xiàn)的振動的振動傳感器。變送器12中的或遠(yuǎn)程位置處的診斷電路可以監(jiān)測所感測的 振動，并且可以用來診斷過程部件29的故障或即將出現(xiàn)的故障或性能退化。在某些實施方 式中，部件29可以包括過程裝置的進(jìn)行診斷的部件。在其它實施方式中，部件29與進(jìn)行診 斷的裝置物理地隔離。例如，輸出可以由變送器12在二線式過程控制回路18上提供至控 制室20，這提供過程部件29的故障或即將出現(xiàn)的故障的指示。采用這種信息，操作人員可 以修理或更換故障部件29，或在其即將出現(xiàn)故障之前修理或更換部件29。這允許在預(yù)定時 間進(jìn)行過程10的維護(hù)。如果部件29的修理或更換要求過程10關(guān)閉，這可以是特別有利 的。而且，某些部件會出現(xiàn)災(zāi)難性的故障，或者以使其它部件受損或使不安全的產(chǎn)生釋放到 環(huán)境中的方式出現(xiàn)故障。通過提供部件29可能在不久的將來故障的指示或者預(yù)測最終故 障的時間，可以修理部件29或者在最終故障之前更換部件29。圖2為示出通過過程聯(lián)接器75連接至過程管路16的過程變送器12的示意圖。振動70示出為行進(jìn)通過工業(yè)過程。例如，振動70可以由過程管路16、管路16內(nèi)的過程流 體或其它物理聯(lián)接器運(yùn)送至變送器12。過程聯(lián)接器75可以為任何類型的聯(lián)接器，如法蘭、 管路等。其它類型的過程聯(lián)接器的例子在由發(fā)明人Robert C. Hedtke和David A. Brodens 于 2006 年 2 月 28 日遞交的、名稱為 “PROCESS CONNECTION FOR PR0CESSDIAGN0STICS，，的 與本申請一起共同轉(zhuǎn)讓的共同未決申請系列號No. 11/364,877中示出，在此通過引用的方 式結(jié)合它的全部內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明，變送器12包括壓力傳感器72。傳感器72構(gòu)造為測量來自過程流體 的壓力P，其可以為管路或表壓力。傳感器72連接測量電路74，測量電路74向1/0電路76 提供過程變量信號77，向診斷電路82提供振動信號79。1/0電路76構(gòu)造為在過程控制回 路18上傳送與所感測的過程變量相關(guān)的信息。在某些實施方式中，1/0電路76還可以接 收通過過程控制回路18的電力，其用來完全向該電路和變送器12的部件供電。傳感器72還構(gòu)造為感測振動80，并向診斷電路82提供振動傳感器信號79。信號 79可以直接提供至電路82，或者如圖2所示，可以通過被感測的測量電路74提供，并經(jīng)由 1/0電路76提供輸出，該輸出提供過程部件 29的故障或即將出現(xiàn)的故障的指示。過程管路16和過程設(shè)備中的振動70對工業(yè)過程10是破壞性的，并且會導(dǎo)致對過 程管路16、使用儀器和其它工廠部件的損壞。過程變送器12提供用于監(jiān)測振動和檢測及預(yù) 測潛在破壞的內(nèi)在能力。通過檢測有害的振動，變送器12可以避免更換受損的過程設(shè)備或 其它設(shè)備的需要。通過防止由破裂的管路引起的過程泄露或?qū)μ峁┻^程密封的其它設(shè)備的 破壞，還可以維持工廠的完整性和安全性。在某些實施方式中，通過預(yù)測測量設(shè)備或控制設(shè)備的即將出現(xiàn)的損耗，本發(fā)明的 振動診斷可以避免或降低工廠停工期，同時還有時間更換或修理裝置。振動信息還可以提 供給其它裝置。數(shù)據(jù)壓縮算法可以用于這種傳輸。診斷指示可以在二線式過程控制回路18 上提供。例如，HART 狀態(tài)或其它警報可以在回路18上傳遞。當(dāng)所感測的振動超過預(yù)定 閾值幅度時，這種警報可以提供給控制室20。如果瞬時振動超過閾值水平，或者例如如果 累積振動已經(jīng)超過閾值，則可以觸發(fā)振動診斷警報。所述累積可以是整個傳感器壽命、部分 壽命期間(有窗的)或者是峰值或其它振動信號的累積。振動中的趨向或具體振動信號還 可以用于診斷。由于本發(fā)明的振動診斷可以與過程裝置集成在一起，則不需要附加的診斷 裝置?；谠\斷的振動的結(jié)構(gòu)可以容易地與用在工業(yè)過程中的現(xiàn)有過程信息系統(tǒng)集成在一 起。雖然在圖2中，1/0電路76、測量電路74和診斷電路82示出為分離的部件，這些 電路塊可以在共用電路和/或軟件中實現(xiàn)。例如，這些功能中的多數(shù)可以在數(shù)字處理器中 實現(xiàn)。除了將所感測的振動或者累積的感測振動與固定閾值比較之外，可以通過診斷電路 82應(yīng)用其它診斷技術(shù)。例如，采用如果/則規(guī)則(if/then rule)可以實現(xiàn)專家系統(tǒng)。診斷 可以基于所感測的振動的頻譜?？梢圆捎脧?fù)雜的處理，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯等。圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施方式的一個例子的壓力傳感器72的側(cè)面截面圖。壓力 傳感器72包括具有形成在其中的空腔102的壓力傳感器本體100。彈性隔膜104橫跨空腔 102，并將空腔分成第一空腔部分106和第二空腔部分108。在某些結(jié)構(gòu)中，空腔部分106暴 露至過程流體，或者否則接收與過程流體的壓力相關(guān)的壓力。這種連接是通過圖2中示出 的過程聯(lián)接器75完成的?？涨徊糠?08通過填充連接件110填充有隔離流體。外部電極120和內(nèi)部電極122設(shè)置在空腔部分108的壁上。電極120在電極120和隔膜104之間形 成外部電容器。類似地，內(nèi)部電極122在電極122和隔膜104之間形成內(nèi)部電容器。電連 接件126和128分別地將電極120和122連接至圖2中所示的測量電路74。當(dāng)來自過程流體的壓力施加至隔膜104時，隔膜104相對于電極120和122移動。 這引起內(nèi)部電容和外部電容相應(yīng)地改變。壓力傳感器72設(shè)置為測量管路壓力。壓力傳感 器72根據(jù)在美國專利No. 6，295，875中關(guān)于壓力差討論的技術(shù)進(jìn)行工作，該專利于2001 年 10 月 2 日授權(quán)給 Roger L. Frick、Stanley Ε. Rud, Jr.和 David A. Broden，其名稱為 "PROCESSPRESSURE MEASUREMENT DEVICES WITH IMPROVED ERR0RC0MPENSATI0N”，并與本申 請一起共同轉(zhuǎn)讓，在此通過引用的方式結(jié)合它的全部內(nèi)容。在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，隔膜104響應(yīng)于管路壓力而偏轉(zhuǎn)。此外，隔膜104以與在工業(yè)過程中 載送的振動的頻率相關(guān)的頻率偏轉(zhuǎn)。通過測量由電極122和120分別形成的內(nèi)部電容和外 部電容，可以測量管路壓力和振動信號的值。傳感器72可以根據(jù)任何合適的技術(shù)進(jìn)行工 作。然而，在一種結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部電極122設(shè)置為靠近空腔108的中心，而外部電極120包括 大致環(huán)繞空腔108的環(huán)。隔膜104可以包括預(yù)拉伸隔離裝置，其焊接或否則結(jié)合在空腔102 上。油或其它流體可以通過端口 110注入空腔部分108。油填充可以用來降低壓力滯后。 端口 110可以采用壓接、焊接等密封。通過防止隔膜104偏轉(zhuǎn)到內(nèi)壁空腔108之外，這種結(jié) 構(gòu)提供了過壓保護(hù)。用來填充空腔108的填充流體可以是基本上不可壓縮的，由此限制隔 膜104的運(yùn)動。然而，可以選擇隔膜104的剛度，以實現(xiàn)期望的敏感性，隔膜104的剛度也 基于填充流體的壓縮性而受影響。隔膜104的偏轉(zhuǎn)與施加的壓力和振動之間的關(guān)系可以取決于溫度。在這種結(jié)構(gòu) 中，溫度傳感器130可以安裝至壓力傳感器72，并且可以用來補(bǔ)償所述測量。傳感器130可 以向電路74提供溫度信號，用于溫度補(bǔ)償。圖4為變送器12的方塊示意圖。變送器12包括在接線端244連接至回路18的 1/0電路76。1/0電路具有本領(lǐng)域熟知的預(yù)選擇輸入和輸出阻抗，以便于進(jìn)行恰當(dāng)?shù)耐ㄐ拧?變送器12包括連接至1/0電路76的微處理器246、連接至微處理器246的存儲器248和連 接至微處理器246的時鐘250。傳感器72向電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器提供傳感器輸出。補(bǔ)償電路 262補(bǔ)償數(shù)字化的信號，并將數(shù)字化的過程變量信號提供給微處理器246。由傳感器72提 供的傳感器輸出包括來自電極120和電極122的輸出，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器260將這兩個信號 轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，用于由微處理器246使用。圖4是示出了溫度傳感器130，其向模數(shù)轉(zhuǎn)換 器261提供與溫度相關(guān)的輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換器向微處理器246提供與傳感器72的溫度相關(guān) 的數(shù)字信號。在一種實施方式中，1/0電路76提供電源輸出，用來完全地給采用從回路18 接收電力的變送器12的其它電路供電。微處理器246可以監(jiān)測所感測的振動，并提供過程部件故障或即將出現(xiàn)故障的指示。例如，微處理器可以將所感測的振動與基準(zhǔn)值或正常值進(jìn)行比較。該信息可以存儲在 存儲器248中?；鶞?zhǔn)和正常值可以基于過程的操作模式或其它因素而改變?；鶞?zhǔn)可以為特 定的頻譜或信號，并且可以以過程操作的觀測歷史為基礎(chǔ)。而且，由微處理器246進(jìn)行的診 斷可以基于所感測的振動的趨勢。例如，無論是突然或隨著時間的逐漸增加，或者周期性尖 峰信號或所感測的振動的其它反?？梢允沁^程部件故障或即將出現(xiàn)故障的指示。類似地， 如果所感測的振動突然出現(xiàn)尖峰，則微處理器246可以提供診斷輸出，指示過程部件29可能出現(xiàn)故障或已經(jīng)失靈。這些值、趨勢或?qū)Я鞣植紙D(training profiles)可以存儲在存儲器248中。診斷可以基于簡單的比較，或基于復(fù)雜的數(shù)學(xué)技術(shù)，如測量值的觀測平均數(shù)或 移動平均數(shù)、模糊邏輯技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或基于一系列規(guī)則和/或閾值比較的專家系統(tǒng) 技術(shù)。在各種實施方式中，本發(fā)明的提供預(yù)測性診斷的能力可以是有好處的，因為它為保修 人員提供時間以在過程部件最終出現(xiàn)故障之前維修它。本發(fā)明的診斷輸出可以用來提供輸出信號，向操作人員提供可視指示，或提供用 于傳輸至控制室的通信信號或其它診斷通知。如上所述，診斷可以基于采用所感測的振動的各種技術(shù)。例如，診斷可以利用時間 周期內(nèi)的振動趨勢。這種信息可以用來與軸承或泵部件的磨損相關(guān)聯(lián)。它還可以用來提供 過程部件暴露至振動的累積測量，并且可以用來預(yù)測過程管路或機(jī)械連接，如安裝硬件或 支架面臨即將發(fā)生的故障。此外，診斷電路可以用來將振動信號與在工業(yè)過程運(yùn)轉(zhuǎn)期間出 現(xiàn)的各種步驟或事件相關(guān)聯(lián)。例如，劇烈的化學(xué)反應(yīng)可能具有特定的振動信號。在某些實 施方式中，如果進(jìn)行振動傳感器的校正或特征化，簡單的相對振動測量，例如趨于更好、趨 于更壞或保持穩(wěn)定可能足夠了。絕對的振動測量也可以用來進(jìn)行診斷。在各種結(jié)構(gòu)中，無論是來自電極120的電容或來自電極122的電容都可以用來測 量從過程流體接收的振動信號。而且，在某些結(jié)構(gòu)中，這兩個電極都用于進(jìn)行振動測量。類 似地，在獲得管路壓力或表壓力測量值時，可以采用電極120和122中的任一個或二者。在 上述示出的結(jié)構(gòu)中，測量值對填充流體的介電常數(shù)是敏感的。這可以基于填充流體的溫度 引入可變性，其可以采用溫度傳感器130補(bǔ)償。用在各種結(jié)構(gòu)中的傳感器可以與變送器12 的電路觸電式地(galvanically)隔離。在一種結(jié)構(gòu)中，中心電極122用來測量管路或表壓 力，而外部電極120用來測量振動。雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，在背 離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以在形式和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行改變。過程聯(lián)接器可以為能 夠?qū)⒄駝觽鬟f至振動傳感器的任何類型的聯(lián)接器。過程聯(lián)接器包括將振動傳感器直接安裝 至過程的聯(lián)接器。振動可以通過過程連接、安裝配置、配線系統(tǒng)等接收。在某些實施方式中， 本發(fā)明可以在任何類型的過程裝置中實現(xiàn)。在一種實施方式中，通過將振動診斷與過程裝 置集成在一起，則不需要附加的診斷裝置。過程裝置可以對它自身進(jìn)行診斷，換句話說，部 件29 (參見圖1)可以為該裝置的結(jié)構(gòu)振動和/或進(jìn)行診斷的部件。
權(quán)利要求
一種用在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中的變送器，包括過程聯(lián)接器，構(gòu)造為連接至過程流體；傳感器殼體，具有形成在其中的空腔，傳感器殼體空腔通過所述過程聯(lián)接器與所述過程流體進(jìn)行流體連通；位于所述空腔中的隔膜，構(gòu)造為將所述空腔的一部分與所述過程流體隔離，并構(gòu)造為響應(yīng)于由所述過程流體施加的壓力而移動；位于所述空腔的隔離部分中的第一電極，構(gòu)造為與所述隔膜一起形成第一電容；位于所述空腔的隔離部分中的第二電極，構(gòu)造為與所述隔膜一起形成第二電容；和連接至所述第一電容和第二電容的測量電路，構(gòu)造為基于所述第一電容和第二電容中的至少一個測量所述過程流體的壓力，所述測量電路還構(gòu)造為基于所述第一電容和第二電容中的至少一個測量所述過程流體中的振動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述振動通過過程部件載送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括與過程部件的故障相關(guān)的診斷輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括與過程部件的性能退化相關(guān)的診斷輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括與過程部件的即將出現(xiàn)的故障相關(guān)的診斷輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括基于所感測的振動的比較的診斷輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括連接至所述測量電路的溫度傳感器，并且其中，所 述測量電路基于測量的溫度補(bǔ)償測量值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述溫度傳感器安裝至所述傳感器殼體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一電極和第二電極中的至少一個包括外 部環(huán)電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一電極和第二電極中的至少一個包括中 心電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括位于所述隔離空腔中的填充流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述隔膜構(gòu)造為接觸所述過程流體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述隔膜與過程流體流體地隔離。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一電極和第二電極靠近所述空腔的隔離 部分的壁固定。
15.一種測量工業(yè)過程中的參數(shù)的方法，包括將傳感器殼體流體地連接至所述過程的過程流體，所述傳感器殼體具有形成在其中的空腔；在所述空腔中提供活動隔膜，所述活動隔膜形成所述空腔的隔離部分并響應(yīng)于由所述 過程流體施加的壓力而移動，所述隔離部分與所述過程流體隔離； 感測所述隔膜和第一電極之間的電容的變化； 感測所述隔膜和第二電極之間的電容的變化； 基于感測的電容的變化確定壓力；以及 基于電容的變化感測所述過程流體中的振動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括在雙線式過程控制回路上通信。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述振動通過過程部件載送。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括提供與過程部件的故障相關(guān)的診斷輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括提供與過程部件的性能退化相關(guān)的診斷輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括提供與過程部件的即將出現(xiàn)的故障相關(guān)的診斷輸出。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括基于所感測的振動的比較提供診斷輸出。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括基于所感測的溫度補(bǔ)償測量值。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括在所述空腔中放置填充流體。
全文摘要
一種用在工業(yè)過程控制系統(tǒng)(10)中的變送器(12)，包括構(gòu)造為連接過程流體的過程聯(lián)接器(75)。傳感器殼體(100)具有形成在其中的空腔(102)，其與過程流體流體連通?？涨?102)中的隔膜(104)將空腔的一部分(108)與過程流體隔離，并響應(yīng)于由過程流體施加的壓力而移動?？涨?102)的隔離部分(108)中的第一電極(120)構(gòu)造為與隔膜(104)形成第一電容，空腔(102)的隔離部分(108)中的第二電極(122)構(gòu)造為與隔膜(104)形成第二電容。連接至第一和第二電容的測量電路(74)基于第一電容和第二電容中的至少一個測量過程流體的壓力P。測量電路(74)還構(gòu)造為基于第一電容和第二電容中的至少一個測量過程流體中的振動(70)。
文檔編號G05B23/02GK101821690SQ200880111409
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月15日
發(fā)明者安德魯·J·克洛西斯基, 約翰·P·舒爾特 申請人:羅斯蒙德公司