[发明专利]热套管振动感测

说明书

提供了一种过程流体温度测量系统。过程流体温度测量系统包括热套管，该热套管被配置为耦合到过程流体导管并延伸穿过该过程流体导管的壁。过程流体温度测量系统还包括布置在热套管内的温度传感器组件，该温度传感器组件包括传感器囊，该传感器囊具有布置在其中的至少一个温度敏感元件。温度传感器组件还包括耦合到传感器囊的振动传感器，该振动传感器被配置为响应于所检测到的振动而产生振动信号。过程流体温度测量系统还包括发送器电路，该发送器电路耦合到振动传感器并被配置为接收振动信号并基于所接收到的振动信号产生输出。

技术领域

本发明总体上涉及过程传感器系统，并且更具体地涉及用于工业过程监测系统中的流体传感器的热套管传感器壳体。

背景技术

许多工业过程通过管道或其他导管传送过程流体。这种过程流体可以包括液体、气体、以及有时夹带的固体。这些过程流体可以在多种行业中的任何一种行业中找到，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、碳氢燃料行业，包括碳氢化合物提取和加工以及利用磨料和腐蚀性泥浆的水力压裂技术。

工业过程发送器和传感器组件用于感测流经导管或容纳在容器中的过程流体的各种特性，并向远离过程测量位置的控制、监测和/或安全系统发送有关那些过程特性的信息。传感器组件可以感测各种过程参数，包括压力、温度、pH或流速。过程发送器通常是经由传感器导线电连接的传感器组件，该传感器导线用于发送反映至少一个这种过程参数的基于电流或电压的模拟传感器输出信号。每个发送器读取这些传感器输出信号，并将它们转换为过程参数的测量值。最后，发送器向控制系统发送信息。

通常将温度传感器放置在热套管内，然后通过导管中的孔将其插入过程流体流中。当插入到过程流体中时，热套管可能受到由过程流体流的变化状况施加的动态应力。为了帮助设计，通常对热套管安装执行唤醒频率计算，以防止热套管暴露于最终会因振动而导致疲劳的过程状况下。然而，这种方法可能并不总是可行的，因为过程特性或热套管结构会随着时间变化，从而导致过早失效。因此，热套管在用于为温度传感器提供过程密封的同时，具有许多限制。

发明内容

提供了一种过程流体温度测量系统。过程流体温度测量系统包括热套管，该热套管被配置为耦合到过程流体导管并延伸穿过该过程流体导管的壁。过程流体温度测量系统还包括布置在热套管内的温度传感器组件，该温度传感器组件包括传感器囊，该传感器囊具有布置在其中的至少一个温度敏感元件。温度传感器组件还包括耦合到传感器囊的振动传感器，该振动传感器被配置为响应于所检测到的振动而产生振动信号。过程流体温度测量系统还包括发送器电路，该发送器电路耦合到振动传感器并被配置为接收振动信号并基于所接收到的振动信号产生输出。

附图说明

图1是本发明实施例特别适用于的过程流体温度测量系统的图解视图。

图2是本发明实施例特别适用于的过程流体温度测量系统的壳体内的电路框图。

图3是根据本发明实施例的温度传感器组件的图解视图。

图4A-图4B示出了根据本发明实施例的用于图1的过程流体温度测量系统的振动传感器的示意图。

图5是示出了随过程流体流的速度变化的热套管尖端位移的图表。

图6A-图6F示出了根据本发明实施例的振动传感器的信号输出在各种过程流体流速下的一系列频域图。

具体实施方式

如上所述，可以对热套管安装执行唤醒频率计算以辅助其设计。通常进行这些计算，以防止热套管暴露于最终会因振动而导致疲劳的过程状况下。这种系统通常利用过程状况标准，其中，在根据变化的过程流体流计算唤醒频率时，将典型的过程状况加载到计算中。