[发明专利]过程现场设备温度控制

说明书

技术领域

本发明涉及用于耦合至工业过程的类型的现场设备。更具体地，本发明涉及该现场设备的温度控制。

背景技术

工业过程在大量应用中得以使用，以生产出各种产品。例如，炼油厂包括用于将原油精炼为各种可用产品的大量工业过程。

典型地，过程需要监测和控制。例如，一种现场设备是可用于监测诸如过程的压力、流量、温度之类的过程变量的变送器(transmitter)。基于所测量的过程变量，另一种现场设备(控制器)用于控制过程的过程变量。各种控制器用于调整流速、控制温度、控制压力等。

在一些装置中，期望将现场设备的温度维持在高温。例如，诸如半导体制造中所使用的那样之类的一些超高纯度的过程环境中，如果现场设备的温度降至过程中的流体的熔点之下，则该流体将会凝固并粘附到现场设备。备选地，如果现场设备对温度敏感，那么维持现场设备的温度可以减小误差。

已经用于维持现场设备的温度的一种技术是，使用与现场设备耦合的加热器元件。例如，该加热器元件可以包括内部温度传感器和用于控制该加热器元件的温度的恒温器。如果将设备放置在冷环境下，也会使用加热器，例如在冬季，可以使用加热的护套对变送器和配套的管道进行加热。然而，加热的护套在夏季必须被切断以防止过热。

发明内容

一种用于工业过程中的现场设备系统，包括：现场设备，被配置为耦合至该工业过程，并监测或控制该工业过程。该现场设备提供与该现场设备的温度有关的温度控制信号输出。与该现场设备耦合的加热器响应于该温度控制信号，对该现场设备进行加热。

附图说明

图1是过程控制系统的简化图。

图2A是根据本发明的包括加热器的现场设备系统的示例实施例的框图。

图2B是包括加热器的现场设备系统的另一框图示例实施例。

图3示出了耦合至4-20mA电流回路的加热器的示例配置。

图4是示出了其中加热器耦合至0-10伏特控制回路的一种配置的框图。

图5是示出了耦合至加热器设备的加热器的分解透视图。

具体实施方式

如背景技术部分所述，外部加热器已用于对现场设备进行加热。例如，针对被配置为在包括大致为零的压力(真空)的过程中操作的变送器，使用外部加热器来控制过程变送器的环境温度。典型地，加热器包裹在变送器的外表面，以维持恒定的操作温度。通常，将变送器加热至比被监测的过程更高的温度，以避免成为系统中的冷点(coldspot)。这防止过程材料直接冷凝在传感器上，并防止现场设备的性能产生恶化。

然而，在这样的配置中，所测量的温度可能不会精确地指示与过程接口的现场设备的表面温度。这是因为外部加热器使用外部传感器，而且在与过程发生接触的现场设备的表面与外部温度传感器之间会存在显著的热迟滞和热变化。本发明包括使用位于现场设备内部的温度传感器，来控制与现场设备耦合的加热器元件。在各种配置中，使用从现场设备到外部加热器的通信来控制现场设备的加热。

如背景技术部分所述，加热的护套也用于对位于冷环境中的过程变送器和相关管道进行加热。例如，在冬季，加热的护套可以用于使设备保持温暖。然而，当夏季到来时，加热器必须被关闭，以防止设备过热。不幸的是，如果操作员忘记在夏季关闭加热器，那么设备会发生故障，或者会被损坏。类似地，操作员可能忘记在寒冷到来前打开加热器，这也会造成故障。本发明提供了一种用于控制该加热器的自动化设备和技术，由此消除了操作员在适当时间没有打开或关闭加热器的可能。

图1是包括根据本发明的现场设备系统12的过程控制系统10的简化图。现场设备系统12包括现场设备14，该现场设备14被示出为通过双线过程控制回路18耦合至控制室16。过程控制回路18可以根据任意通信技术来操作，包括诸如4-20mA协议、HART通信协议、现场总线协议或其它的过程控制标准通信技术。现场设备14提供温度控制信号输出20，该输出耦合至具有加热器元件24的加热器22。现场设备的过程接口元件30被配置为耦合至过程管道34中所承载的过程流体32。例如，过程接口30可以是感测过程变量的传感器，或控制过程变量的控制元件。过程接口元件30被示出为包括温度传感器36。尽管在图1中温度传感器36被示出为位于接口元件30中，然而温度传感器36可以位于现场设备14内的任意位置。