[發明專利]具有耐應力電極組件的高壓磁通計

有效

• 申請號: 200980129384.4
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN102105766B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 克雷格·艾倫·迪德里希斯
• 申請（專利權）人: 微動公司
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58;G01B7/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉曉峰

技術領域

本發明主要涉及流體處理，且具體地涉及用于測量過程流體的磁通計。特別地，本發明關注用于經受高過程壓力的磁通計的電極組件。

背景技術

流量傳感器提供跨越寬廣范圍的流體處理應用的用途，包括農業、環境控制、水和空氣分配、食物和飲料制備、大量流體存儲和輸送、化學和藥物生產、能量和碳氫化合物燃料制備、以及利用熱塑性塑料、粘合劑、樹脂和其它流體材料的制造工藝。在這些應用的每一種中，最合適的流量測量技術不僅取決于過程流體本體的特性，而且取決于應用于它的特定流動工藝。

標準流量測量技術包括將流量表征為機械轉動的函數的渦輪機流量計和將流量表征為孔板或壓差產生元件上的壓力降的函數的基于壓差的裝置，其中壓力降與Bernoulli原理和其它由速度決定的效應相關。皮托管也被廣泛使用，并基于相似的原理。其它技術包括將流量表征為導熱性的函數的質量流量計、表征非流線形體上的流分離的渦街流量計和將流量表征為由動量決定的振動測量的函數的Coriolis流量計。

通過測量作為法拉第定律的函數的流量(其取決于電磁效應而不是機械或熱動力效應)，磁通計與這些技術區分開。特別地，磁通計測量作為在傳導過程流體流上產生磁場時誘發的電動勢的函數的流量。

因此，磁通計在通常不適合機械渦輪機和傳統傳感器探針構造的“臟”或研磨劑或腐蝕劑流動中和在基于壓差的裝置產生不可接受的壓力降時提供了優勢。然而，由于磁通量測量取決于電磁感應，該技術還提出了多種設計挑戰。特別地，流動必須是傳導發生的法拉第效應的，且電極組件必須認真隔離和密封，以防止短路和泄露。這在流量計經受高過程壓力時，例如在水力壓裂以及碳氫化合物燃料引出和處理的相關的方法中特別是如此。

發明內容

本發明關注一種用于感測在過程流體上誘發的電動勢的電極組件和基于該組件的流量計。該組件包括殼體、電極和限位器。殼體具有第一端和第二端。電極從殼體的第一端延伸至過程流體，以感測所述電動勢。限位器圍繞電極定位在殼體內部。灌封材料設置在殼體中的空隙內，以在經受來自過程流體的壓力時限制電極的移位。

附圖說明

圖1為具有集成變送器的磁通計的示意性側視圖。

圖2為圖1的磁通計的示意性端視圖，圖示變送器的特定元件之間的功能性關系。

圖3為用于圖1中的磁通計的耐應力電極組件的剖視圖。

具體實施方式

圖1為具有流量計本體11的磁通計10的示意性側視圖，包括集成變送器20和高壓耐應力電極組件30。流量計本體11包括具有襯套13和過程聯接器14的管道段12、具有變送器支架16的殼體15、線圈17和(取決于實施方式)電極存取端口18，銘牌或二者。采用虛線或隱線在剖視圖中示出管道段12和襯套13。線圈17和電極組件30在流量計本體11內部，并也以虛線以示意性形式示出。

變送器20在支架16處安裝至流量計本體11。變送器20包括變送器殼體21、接線盒22、電極/本地操作接口(LOI)組件23、接線端蓋24和導管連接25。接線盒22和LOI組件23在變送器殼體21內部，并采用虛線以示意性形式示出。

取決于實施方式，與變送器20不同，磁通計10或者包含流量計本體11，或者包含流量計本體11與集成變送器20的組合。如圖1所示，例如，流量計10包括流量計本體11和變送器20二者，變送器20經由變送器支架16直接地安裝至流量計本體11。在該實施方式中，支架16為變送器20和流量計本體11之間的電連接提供內部通路。在可替換實施方式中，變送器20遠程地安裝，并且所述連接在外部。

管道段12提供通過流量計本體11的過程流體通道。典型地，管道段12包括具有圓形截面的導管或管道的長度，該導管或管道例如具有約8英寸(8″，或約20cm)的內(內部)直徑PD。可替換地，PD范圍在約1.5英寸和約12英寸之間(約1/2″-12″，或約1.27-30cm)。在其它實施方式中，管道段12形成有橢圓形、矩形或其它非圓形截面。

管道段12通常由耐用、可加工的、耐腐蝕和非磁性金屬(如不銹鋼、鋁、銅或黃銅、或這些材料的組合)制成。在其它實施方式中，管道段12由耐用聚合物形成，如PVC(聚氯乙烯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)塑料或其它耐用熱塑性塑料或聚合物材料。

襯套13沿著直徑PD給管道段12加襯里，在管道段12和過程流體之間形成電的、化學的或機械的阻擋層。襯套13還隔離管道段12與過程流體的電接觸，并避免由過程流體中的化學或研磨劑引起的侵蝕和腐蝕。