[发明专利]根据感测的复阻抗自动调节的磁流量计

说明书

一种磁流量计包括用于过程流量的管道部分、用于在所述管道部分两端产生磁场的线圈、用于给所述线圈通电以在线圈驱动频率下产生磁场的电流源，以及用于感测由所述磁场在所述过程流量两端所感应电压的电极。处理器计算感测的电压的函数并且根据所述函数产生流量输出。所述处理器根据感测的电极‑电极或者电极‑地复阻抗调节所述流量计的操作参数(诸如电极电压采样周期、线圈驱动频率或者相移)。

技术领域

本发明通常涉及流体处理，并且具体地涉及过程流量(process flow)测量和控制。更具体地，本发明涉及用于磁流量计的测量技术。

背景技术

磁流量计(或者磁流量表)通过法拉第感应(电磁效应)测量流量。所述磁流量表给线圈通电以便在管道部分两端产生磁场，并且所述磁场在所述过程流量两端感应出电动势(EMF)。利用延伸穿过所述管道部分并且进入与所述过程流量接触的或者经由电容耦合的一对电极测量所得到的电势差(或者电压)。流速与感应出的EMF成正比，并且体积流量(flow rate)与流速(flow velocity)和流动面积成正比。

通常，电磁流量测量技术适用于水基流体、离子溶液和其他导电流量。具体的用途包括水处理设施、高纯度医药制造、卫生食品和饮料生产以及包括有害和腐蚀性过程流量的化学处理。磁流量计还用于包括利用磨蚀和腐蚀性泥浆的液压破碎技术(hydraulicfracturing technique)的碳氢化合物燃料行业，以及其他的碳氢化合物提取和处理方法。

磁流量计在由于相关联的压力降(例如孔板或者文氏管的两端)而使得在基于压差的技术不受欢迎的应用中提供快速、精确的流量测量。当将机械元件(诸如涡轮转子、涡流元件或者皮托管)引入所述过程流量是困难的或者不切实际的时，也可以采用磁流量计。

一些磁流量计使用直接由交流线路功率驱动的现场线圈。其他类型的磁流量计(通常称作脉冲直流磁流量计)用低频方波周期性地激发或者供电所述现场线圈。脉冲直流磁流量计利用以某一频率变化方向的磁场。当反转所述场时，快速变化的磁场在所述电极电压中产生尖峰。这个尖峰与流速无关，但是与磁场的变化率相关。为了完成流量测量，必须对所述电极电压测量电路系统进行编程以在这个尖峰完全衰减之前等待，否则由于所述衰减尖峰造成的电压差将如同是测量的流量。

所述电压尖峰的衰减速度与所述过程流体的阻抗相关地变化，用作所述电压尖峰的阻容(RC)滤波器。所述阻抗进而依赖于过程流体的电导率、电极上的任何涂层以及变送器与流量管之间电缆的长度。因此，所述电压尖峰的衰减速度在所述流量计出厂时是未知的，并且如果所述流体电导率变化或者如果在所述电极表面施加涂层，会随着时间而变化。

由于所述电极至电极阻抗事先是未知的并且会随着时间而变化，典型地对脉冲直流流量计进行编程，以只在每一个半周期的末尾采样，此时所述电压尖峰“泄漏”至所述流量测量的可能性是非常低的。这个测量时间例如可能只有每一个半周期的20％。

发明内容

本发明涉及一种磁流量计，所述磁流量计基于感测的复阻抗进行操作参数的自动调节。所述磁流量计包括管道部分、靠近所述管道部分外径的线圈、电流源、延伸至所述管道部分内径的电极以及处理器，所述处理器根据所述电极之间感测的电压产生流量输出。所述处理器根据所述电极之间或者一个或多个电极与地之间的感测的复阻抗调节流量计操作参数。

本发明的另一个实施例是一种测量流量的方法。所述方法包括：在过程流量两端产生磁场，在电极电压感测时间段期间对由所述磁场在感测电极之间感应出的电压进行感测，并且基于感测的的电压产生流量输出。所述方法还包括：对感测电极之间或者一个或多个感测电极与地之间的复阻抗进行感测，并且根据感测的复阻抗改变流量计操作参数。

在另一个实施例中，操作磁流量计的方法包括：对感测电极之间或者一个或多个感测电极与地之间的复阻抗进行感测，并且根据所述感测的复阻抗自动调节磁流量计的操作参数。

附图说明