[发明专利]减少误差的非侵入式过程流体温度指示

说明书

过程流体温度估计系统包括安装组件、传感器容器、测量电路和控制器。安装组件被配置为将过程流体温度估计系统安装到过程流体管道的外表面。传感器容器具有被配置成接触过程流体管道的外表面以形成具有接触区域和气隙的界面的端部。传感器容器还具有设置在传感器容器中的至少一个温度敏感元件。测量电路耦接传感器容器，并被配置为检测至少一个温度敏感元件的随温度变化的电特性，并提供至少过程流体管道表皮温度信息。控制器耦接测量电路，并且被配置为从测量电路获取过程流体管道表皮温度信息，和获取参考温度信息。控制器被配置为获取与界面的气隙相关的热流参数，和采用利用过程流体管道表皮温度信息、参考温度信息和热流参数的热传递计算，以生成估计的过程流体温度输出。

背景技术

许多工业过程通过导管或其他管道输送过程流体。这样的过程流体可以包括液体、气体以及有时夹带的固体。这些过程流体流可以在多种工业中的任一种中找到，工业包括但不限于：卫生食品和饮料生产、水处理、高纯度制药、化学加工、碳氢燃料工业(包括碳氢化合物提取和加工)、以及利用磨料和腐蚀性浆料的液压破碎技术。

通常将温度传感器放置在温度计套筒内，然后通过管道的孔将温度计套筒插入过程流体流中。但是，这种方法可能并不总是可行的，因为过程流体可以具有很高的温度、是非常腐蚀性的，或两者兼有。另外，温度计套筒在管道中通常需要螺纹端口或其他坚固的机械安装件/密封件，并且因此必须在限定的位置处被设计到过程流体流量系统中。因此，温度计套筒尽管对于提供准确的过程流体温度是有用，但仍具有许多局限性。

最近，通过测量过程流体管道(例如，导管)的外部温度并采用热流计算来估计过程流体温度。这种外部方法被认为是非侵入式的，因为它不需要在管道中限定任何孔或端口。因此，这样的非侵入式方法可以被部署在沿着管道的几乎任何位置。

随着最近的进步已经提高了使用非侵入式技术的过程流体温度估计的准确性，已经识别出新的误差源。解决和校正这些新的误差源将提高非侵入式过程流体温度估计的准确性。

发明内容

过程流体温度估计系统包括安装组件、传感器容器、测量电路和控制器。安装组件被配置为将过程流体温度估计系统安装到过程流体管道的外表面。传感器容器具有被配置成接触过程流体管道的外表面以形成具有接触区域和气隙的界面的端部。传感器容器还具有设置在传感器容器中的至少一个温度敏感元件。测量电路耦接传感器容器，并且被配置为检测至少一个温度敏感元件的随温度变化的电特性，并且提供至少过程流体管道表皮温度信息。控制器耦接测量电路，并且被配置为：从测量电路获取过程流体管道表皮温度信息；以及获取参考温度信息。控制器被配置为：获取与界面的气隙相关的热流参数；以及采用利用过程流体管道表皮温度信息、参考温度信息和热流参数的热传递计算，以生成估计的过程流体温度输出。

提供了一种过程流体温度估计系统，该传感器容器具有传感器容器，传感器容器具有设置在该传感器容器中的多个孔。孔被配置成使得一个孔的端部比另外的孔的端部靠近传感器容器的感测端。

还提供了具有带有曲面端部的传感器容器的过程流体温度估计系统，以及提供相对于具有曲面表面的过程流体管道的非侵入式过程流体温度估计的方法。

提供该本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。该发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何缺点或所有缺点的实施方案。

附图说明

图1是本发明的实施例能够具体应用的热流测量系统的示意图。

图2是本发明的实施例能够具体应用的热流测量系统内的电路的框图。

图3A和图3B是相对于具有不同直径的过程流体管道的传感器容器界面的放大图。

图3C是示出了以管道直径为函数的由管道几何形状引起的误差的图。