[实用新型]一种磁流量计及与磁流量管一起使用的变送器

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及流处理，具体地涉及用于过程流测量和控制的磁流量计。 

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。磁流量计通常包括流量管和变送器。流量管包括：管道；安装在所述管道上的场线圈(或线圈)；以及延伸通过所述管道的电极。变送器向场线圈(或线圈)供电以便在管道部两端产生磁场，磁场在过程流两端感应电动势(EMF)。使用延伸通过管道部并与过程流相接触的电极对，或通过电容耦合，来感测得到的电势差(或电压)。流速率与感应到的EMF成正比，体流率(volumetric flow rate)与流速率和流横截面面积成正比。变送器从电极接收感测到的电压，并产生表示测量流的信号。 

通常，电磁流测量技术适用于水基流体、离子溶液和其他导电液体流。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(hydraulic fracturing 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。 

由于相关联的永久性压力损失(例如孔板或者文氏(Venturi)管两端)，使得磁流量计在基于压差的技术不受欢迎的应用中提供快速、精确的流测量。当难以将机械元件(例如，涡轮转子、涡流元件或者皮托管)引入所述过程流或者不切实际时，也可以采用磁流量计。 

一些磁流量计使用由AC线路电源直接驱动的场线圈。另一类型的磁流量计(通常称作脉冲式DC磁流量计)用低频方波周期性地对 该场线圈进行激励或供电。脉冲式的DC磁流量计使用以特定频率改变方向的磁场。 

存在可能引起提供给场线圈的功率超过磁流量计的能力的特殊情况。由于流量管与变送器具有不同的操作特性，可能在初始启动时发生所述情况，或由于通过端子腐蚀引起场线圈电阻改变或在过程状态和/或场线圈中的温度过高，可能在正常操作期间发生所述情况。 

如果超过功率限制则可能发生的一些问题包括：流量管场线圈或变送器电子器件过热和损坏，或流量管场线圈和变送器电子器件过热和损坏；由于过热引起流量管的潜在危险表面温度；以及由于缺乏电力引起变送器的连续电力循环，这样会妨碍用户切换磁流量计的配置或妨碍用户看到任何诊断警告消息。 

在磁流量计中，场线圈的线圈电流和绕组数目确定了与流过流量管的导电过程流体垂直的磁场的强度。横向切割该磁场的过程流体的流速在暴露于过程流体的电极上产生较小电势。针对给定数目(匝数)的绕组和绕组中的给定线圈电流，在电极上产生的信号直接地(线性地)与流速成正比。 

尽管通常用于驱动磁场的电路在正常操作状态下是稳定并且可控的，然而在变送器或流量管的故障模式下，它不提供独立或冗余的电流限制。已使用多种方法来限制流量管的磁场线圈绕组的电流，以便确保在故障状态下不损坏绕组绝缘性，并不超过热量级别(级别180、级别200等)。这些方法采用内置(inline)电阻限制(例如，来自简单电阻器)、熔丝、或有源半导体(例如，功率FET或SCR)。传统方法的缺点可以包括：不可接受的功率损耗、过度的高温需要、对外部瞬时状态敏感的复杂的安全电路拓扑、以及由于破坏性中断导致的一次性使用。 

实用新型内容

通过检测线圈电流超过过流限制或线圈功率超过功率限制的状态，保护磁流量计场线圈和相关变送器电路不受损坏。通过在初始启动磁流量计之后的测试时段期间使用测试电流设定点和测试频率设定 点，可以基于感测到的线圈电压和线圈电流，在测试时段期间确定线圈功率。然后，基于测试时段期间的线圈功率，针对磁流量计的正常操作，确定正常线圈电流设定点和正常频率设定点。 

在正常操作期间，可以监测线圈电流或线圈功率，并将其与过流限制或功率限制进行比较。如果在测试时段期间感测到的线圈电流超过过流限制，则禁止磁流量计的操作，并可以提供警报或其它警告消息。 

如果在正常操作期间超过了功率限制或电流限制，则可以禁止磁流量计的操作，并产生警报。此外，可以调整线圈电流设定点，以使提供给线圈的电流处于产生不超过所述线圈功率限制或所述线圈电流限制的线圈功率的等级。因此，允许变送器在向用户警报该问题的同时依然测量流。 

附图说明

图1是磁流量计的框图。 

图2是示出了图1的磁流量计的线圈驱动器和相关测量电路的框图。 

图3是示出了在初始启动磁流量计时执行的线圈功率检查的流程图。