[发明专利]变频磁流量计

说明书

技术领域

本发明主要涉及流体处理，并且具体地，涉及过程流量测量和控制。特别地，本发明涉及用于磁流量计的测量技术。

背景技术

磁流量计(或磁计量器(mag meter))通过法拉第感应、电磁效应测量流量。流量计激励线圈以在管道部分上产生磁场，并且磁场在过程流上感应电动势(EMF)。使用延伸通过管道部分和进入过程流的一对电极或者通过电容性耦合测量产生的电势差(或电压)。流速与感应电动势成比例，并且体积流速与流速和过流面积成比例。

一般情况下，电磁流量测量技术能够应用于水基流体、离子溶液和其他传导流。具体用途包括污水处理设施、高纯度药品生产、卫生食品和饮料生产以及化学处理，包括危险和腐蚀性过程流。磁流量计还用在碳氢燃料工业中，包括利用研磨和腐蚀性泥浆的水力压裂技术，，和其他油气开采和加工方法。

磁流量计在其中由于相关的压降(例如，在孔板或文丘里管上)而使得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。当将机械元件引入过程流是困难的或不切实际时，也可以使用磁计量器，如涡轮转子、涡流脱落元件或皮托管。

在这些应用中，存在对改进磁流量测量技术的持续需要。特别地，存在在经受包括电子、机械和电磁噪声影响的过程噪声影响的高精度应用中降低流量测量的偏差的需求。

发明内容

本发明涉及用于测量流量的装置和使用该装置的方法。该装置包括用于过程流的管道部分、用于在管道部分上产生磁场的线圈、用于激励线圈的电源、和用于检测由磁场在过程流上感应的电动势的电极。

电源以多个不同的脉冲频率激励线圈。处理器计算所述多个不同的脉冲频率处的电动势的函数，并且基于该函数产生流量输出。

附图说明

图1是在具有一体安装变送器的带法兰的实施例中的磁流量计的示意性侧视图。

图2是在具有远程安装变送器的圆片型的实施例中的磁流量计的示意性端视图。

图3是用于具有变频脉冲式电流源的磁流量计的接线图。

图4是变频脉冲电流信号的曲线图。

图5是说明用于用变频磁流量计测量流量的方法的流程图。

具体实施方式

图1是在具有一体化安装变送器12的法兰配置中的磁流量计10的一个实施例的示意性侧视图。流量计10包括传感器壳体14和管道部分16，线圈18和电极20(虚线所示)位于传感器壳体14中。变送器12包括变送器壳体22，变送器壳体22带有电路板(或控制器)24(也以虚线所示)，和本地操作者界面(LOI)26。如下所述，控制器24产生用于线圈18的变频脉冲式激励电流，在经受过程噪声的环境中，提高性能和减少信号偏差。

在图1的一体化安装实施例中，变送器12直接地安装在传感器壳体14的接口部分14A上，在控制器24、线圈18和电极20之间进行直接内部连接。可替换地，变送器12被远程地安装并且连接是外部的，如图2所示。

传感器壳体14由诸如碳钢之类的坚固、耐用磁性金属形成，，以屏蔽线圈18和电极20免受可能会影响流量测量的外部场和干扰的影响。传感器壳体14还防止污垢、油和水污染，抑制易爆和腐蚀性物质的进入，并避免与在工业加工环境中的其他危害接触。

管道部分16包括可变长度的管道或过程流导管，具有范围从二分之一英寸(12.7毫米)或更少到十二英寸(30厘米)或更多的内径(ID)。管道部分16通常由诸如不锈钢之类的非磁性金属形成，以通过由线圈18在过程流上所产生的磁通线。

在图1的法兰实施例中，管道部分16包括通孔法兰28，用于采用在运输和安装过程中支撑流量计10的凸缘28A将磁流量计10安装在管道(pipe run)或其他流动结构中。根据实施例，法兰28可由不锈钢材料(例如，如用于管道部分16)或碳钢材料(如用于传感器壳体14)形成。可替换地，传感器壳体14、管道部分16和法兰28中的任何一个都可以由碳钢、不锈钢、铝、铜、黄铜或其他金属或金属合金形成，或由耐用聚合物或热塑性材料形成，如PVC(聚氯乙烯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)。

线圈18和电极20位于传感器壳体14内。线圈18包括缠绕铜线或其他导电绕组，缠绕铜线或其他导电绕组围绕管道部分16的外径(OD)定向，以在过程流上产生磁场。在一些实施例中，线圈18结合软磁心和通量返回部件，以增加场强度和均匀度，或成形场线和减少传感器壳体14外侧的边缘通量。