[發明專利]使用溫差的非侵入性過程流體流指示

在審

• 申請號: 202011504859.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN113091931A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 杰森·H·路德;扎切里·A·路易斯
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙特公司
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K7/16;G01K13/02;G01N25/20;G01F1/69;G01F1/688
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 羅松梅

過程流體流系統包括第一管道蒙皮傳感器和第二管道蒙皮傳感器。第一管道蒙皮傳感器被設置為在過程流體導管上的第一位置處測量過程流體導管的外部溫度。第二管道蒙皮傳感器被設置為在過程流體導管上的第二位置處測量過程流體導管的外部溫度。測量電路耦合到第一管道蒙皮傳感器和第二管道蒙皮傳感器。控制器耦合到測量電路，并且被配置為基于來自第一管道蒙皮傳感器和第二管道蒙皮傳感器的信號來識別過程流體流狀況，并輸出對過程流體流狀況的指示。

技術領域

本公開涉及一種過程流體流系統。

背景技術

許多工業過程通過管道或其他導管傳送過程流體。這種過程流體可以包括液體、氣體、以及有時夾帶的固體。這些過程流體流可以在各種行業中找到，包括但不限于衛生食品和飲料生產、水處理、高純度制藥、化學加工、碳氫燃料行業，包括碳氫化合物提取和加工以及利用磨料和腐蝕性泥漿的水力壓裂技術。

測量過程流體特性(例如，壓力、流量或溫度)通常需要使用延伸到過程流體中的測量儀器。測量儀器到過程流體的這種延伸是侵入性測量，因為其要求過程流體導管具有測量儀器穿過的孔。此外，孔必須被密封，使得過程流體不會泄漏或以其他方式逸出。此外，暴露于過程流體的測量儀器可能被高速過程流體磨損或損壞，在一些情況下，該高速過程流體可能非常磨蝕。

發明內容

過程流體流系統包括第一管道蒙皮傳感器和第二管道蒙皮傳感器。第一管道蒙皮傳感器被設置為在過程流體導管上的第一位置處測量過程流體導管的外部溫度。第二管道蒙皮傳感器被設置為在過程流體導管上的第二位置處測量過程流體導管的外部溫度。測量電路耦合到第一管道蒙皮傳感器和第二管道蒙皮傳感器。控制器耦合到測量電路，并且被配置為基于來自第一管道蒙皮傳感器和第二管道蒙皮傳感器的信號來識別過程流體流狀況，并輸出對過程流體流狀況的指示。

附圖說明

圖1是本發明實施例特別適用于的熱流測量系統的示意圖。

圖2是本發明實施例特別適用于的過程流體溫度估計系統的示意圖。

圖3是根據本發明實施例的過程流體溫度估計系統的示意圖。

圖4是示出了隨著過程流體流的變化，不同管壁位置的溫度隨時間變化的圖表。

圖5是根據本發明實施例的用于估計在各種流狀況下流體導管內的過程流體溫度的方法的框圖。

具體實施方式

本文公開的實施例通常提供重要的過程流體信息，而不需要測量儀器或傳感器穿過過程流體導管。因此，本文所述的實施例通常被認為是非侵入性的，因為它們不破壞該過程。然而，基于在過程流體導管的外表面上的多個溫度測量值，可以確定和提供重要的過程流體參數。示例包括對過程流體是否在導管中流動以及在某種程度上過程流體導管內的流狀況的指示。此外，該過程流體流信息可以被提供給熱流計算或其他合適的計算，以提供對導管內的過程流體溫度的估計，該估計針對所確定的過程流體流進行調節或以其他方式補償。盡管下面提供的許多描述將集中于這種協同作用，但是可以明確地預想到，可以通過基于多個外部溫度測量值簡單地提供對過程流體流的指示來實施本文所述的實施例。

通常將溫度傳感器放置在熱套管內，然后通過導管中的孔將其插入過程流體流中。然而，如上所述，這種方法可能并不總是實用的。另外，熱套管通常在導管中需要螺紋端口或其他堅固的機械安裝/密封件，因此必須設計成在限定位置處的過程流體流系統。因此，盡管熱套管可用于提供精確的過程流體溫度，但是具有許多限制。

最近，已經通過測量過程流體導管(例如，管道)的外部溫度并采用熱流計算來估計過程流體溫度。這種外部方法被認為是非侵入性的，因為它不需要在導管中定義任何孔或端口。因此，這種非侵入性方法實際上可以沿導管部署在任何位置。