[發(fā)明專利]具有功率限制和過(guò)流檢測(cè)的磁流量計(jì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410421838.8
• 申請(qǐng)日: 2014-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN104515559B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 斯科特·羅納德·房斯;杰拉德·詹姆斯·德黑爾;塞繆爾·伊森·麥森杰;科克·艾倫·亨特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微動(dòng)公司
• 主分類號(hào): G01F1/58
• 分類號(hào): G01F1/58;G01F1/60
• 代理公司: 11021 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 楊靜

一種磁流量計(jì)，包括用于感測(cè)線圈電流、線圈電壓或線圈電阻的電路。基于感測(cè)到的線圈電流、電壓或電阻，數(shù)字處理器確定是否超過(guò)了功率限制或線圈電流限制，如果超出則停止操作直到接收到具有新的線圈電流設(shè)定點(diǎn)的新配置，或確定新的線圈電流設(shè)定點(diǎn)并將所述磁流量計(jì)調(diào)整為所述新的線圈電流設(shè)定點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及流處理，具體地涉及過(guò)程流測(cè)量和控制。

背景技術(shù)

磁流量計(jì)(或者磁流量表)通過(guò)法拉第感應(yīng)(電磁效應(yīng))測(cè)量流量。磁流量計(jì)通常包括流量管和變送器。流量管包括：管道；安裝在所述管道上的場(chǎng)線圈(或線圈)；以及延伸通過(guò)所述管道的電極。變送器向場(chǎng)線圈(或線圈)供電以便在管道部?jī)啥水a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)在過(guò)程流兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(EMF)。使用延伸通過(guò)管道部并與過(guò)程流相接觸的電極對(duì)，或通過(guò)電容耦合，來(lái)感測(cè)得到的電勢(shì)差(或電壓)。流速率與感應(yīng)到的EMF成正比，體流率(volumetricflow rate)與流速率和流橫截面面積成正比。變送器從電極接收感測(cè)到的電壓，并產(chǎn)生表示測(cè)量流的信號(hào)。

通常，電磁流測(cè)量技術(shù)適用于水基流體、離子溶液和其他導(dǎo)電液體流。具體的用途包括水處理設(shè)施、高純度醫(yī)藥制造、衛(wèi)生食品和飲料生產(chǎn)以及包括有害和腐蝕性過(guò)程流的化學(xué)處理。磁流量計(jì)還用于包括利用磨蝕和腐蝕性泥漿的液壓破碎技術(shù)(hydraulicfracturing technique)的碳?xì)浠衔锶剂闲袠I(yè)，以及其他的碳?xì)浠衔锾崛『吞幚矸椒ā?/p>

由于相關(guān)聯(lián)的永久性壓力損失(例如孔板或者文氏(Venturi)管兩端)，使得磁流量計(jì)在基于壓差的技術(shù)不受歡迎的應(yīng)用中提供快速、精確的流測(cè)量。當(dāng)難以將機(jī)械元件(例如，渦輪轉(zhuǎn)子、渦流元件或者皮托管)引入所述過(guò)程流或者不切實(shí)際時(shí)，也可以采用磁流量計(jì)。

一些磁流量計(jì)使用由AC線路電源直接驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)線圈。另一類型的磁流量計(jì)(通常稱作脈沖式DC磁流量計(jì))用低頻方波周期性地對(duì)該場(chǎng)線圈進(jìn)行激勵(lì)或供電。脈沖式的DC磁流量計(jì)使用以特定頻率改變方向的磁場(chǎng)。

存在可能引起提供給場(chǎng)線圈的功率超過(guò)磁流量計(jì)的能力的特殊情況。由于流量管與變送器具有不同的操作特性，可能在初始啟動(dòng)時(shí)發(fā)生所述情況，或由于通過(guò)端子腐蝕引起場(chǎng)線圈電阻改變或在過(guò)程狀態(tài)和/或場(chǎng)線圈中的溫度過(guò)高，可能在正常操作期間發(fā)生所述情況。

如果超過(guò)功率限制則可能發(fā)生的一些問(wèn)題包括：流量管場(chǎng)線圈或變送器電子器件過(guò)熱和損壞，或流量管場(chǎng)線圈和變送器電子器件過(guò)熱和損壞；由于過(guò)熱引起流量管的潛在危險(xiǎn)表面溫度；以及由于缺乏電力引起變送器的連續(xù)電力循環(huán)，這樣會(huì)妨礙用戶切換磁流量計(jì)的配置或妨礙用戶看到任何診斷警告消息。

在磁流量計(jì)中，場(chǎng)線圈的線圈電流和繞組數(shù)目確定了與流過(guò)流量管的導(dǎo)電過(guò)程流體垂直的磁場(chǎng)的強(qiáng)度。橫向切割該磁場(chǎng)的過(guò)程流體的流速在暴露于過(guò)程流體的電極上產(chǎn)生較小電勢(shì)。針對(duì)給定數(shù)目(匝數(shù))的繞組和繞組中的給定線圈電流，在電極上產(chǎn)生的信號(hào)直接地(線性地)與流速成正比。

盡管通常用于驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)的電路在正常操作狀態(tài)下是穩(wěn)定并且可控的，然而在變送器或流量管的故障模式下，它不提供獨(dú)立或冗余的電流限制。已使用多種方法來(lái)限制流量管的磁場(chǎng)線圈繞組的電流，以便確保在故障狀態(tài)下不損壞繞組絕緣性，并不超過(guò)熱量級(jí)別(級(jí)別180、級(jí)別200等)。這些方法采用內(nèi)置(inline)電阻限制(例如，來(lái)自簡(jiǎn)單電阻器)、熔絲、或有源半導(dǎo)體(例如，功率FET或SCR)。傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)可以包括：不可接受的功率損耗、過(guò)度的高溫需要、對(duì)外部瞬時(shí)狀態(tài)敏感的復(fù)雜的安全電路拓?fù)洹⒁约坝捎谄茐男灾袛鄬?dǎo)致的一次性使用。

發(fā)明內(nèi)容

通過(guò)檢測(cè)線圈電流超過(guò)過(guò)流限制或線圈功率超過(guò)功率限制的狀態(tài)，保護(hù)磁流量計(jì)場(chǎng)線圈和相關(guān)變送器電路不受損壞。通過(guò)在初始啟動(dòng)磁流量計(jì)之后的測(cè)試時(shí)段期間使用測(cè)試電流設(shè)定點(diǎn)和測(cè)試頻率設(shè)定點(diǎn)，可以基于感測(cè)到的線圈電壓和線圈電流，在測(cè)試時(shí)段期間確定線圈功率。然后，基于測(cè)試時(shí)段期間的線圈功率，針對(duì)磁流量計(jì)的正常操作，確定正常線圈電流設(shè)定點(diǎn)和正常頻率設(shè)定點(diǎn)。