[实用新型]流量测量探针和流量测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及在工业过程中测量过程流体的流动。更具体地，本发明涉及通过平均皮托管和热质量传感器测量流量。

背景技术

由于包括质量平衡、能源节约、排放监测、和调控因素在内的多个原因，因而燃烧气流测量是重要的。例如，天然气通常与石油矿床相关。在石油开采过程中可以从石油矿床释放气体。用于释放天然气的系统通常以相对较低的流量操作(吹扫气流状态)，但是还可以经历具有较高流量的不可预测状态(非正常状态)。适合于在非正常状态下测量流量的平均皮托管初级元件(APT)(诸如可从爱默生过程管理公司(Emerson Process Management)购得的APT)不能在吹扫气流状态中产生可测量的压差(DP)信号。热质量流量传感器可以用于在吹扫气流状态下测量流量，而不能在非正常状态中产生精确的流量读数。可以使用超声波仪器对流量进行测量，但是该仪器通常较昂贵。

经常在天然气的开采现场处燃烧天然气，以减轻环境冲击并且促进工人安全。每年在燃烧系统中燃烧的气体估计有1500亿立方米。石油和天然气操作员必须监控和报告每年燃烧的气体量。为精确地报告燃烧的气体量，燃烧计量应用通常地目标在于所燃烧的气体的质量流量的+/-5％的不确定性。

以上讨论仅提供了大致的背景技术信息，并且不旨在用作帮助确定要求保护的主题的范围。要求保护的主题不受限于解决在背景技术中指出的任何缺点或所有缺点的实现方式。

发明内容

提供了一种流量测量探针。流量测量探针包括具有平均皮托管的 细长探针，其中所述平均皮托管具有多个上游开口和下游开口。热流量测量传感器被联接到细长探针。

优选地，所述热流量测量传感器与上游开口和下游开口隔离。

优选地，所述热流量测量传感器包括两个位于单个腔中的热质量流量传感器。

优选地，所述上游开口和下游开口具有定向管，从流过平均皮托管的流体流的上游侧和下游侧钻出所述定向管。

优选地，所述热流量测量传感器包括设置于细长管中的热质量流量传感器阵列。

优选地，所述平均皮托管元件包括经由用于进行压力连通的管道而连接的分开的各段。

优选地，所述热流量测量传感器被设置在大致沿着细长探针的高度的细长探针的中心处。

还提供一种流量测量系统，其包括：过程变量变送器，所述过程变量变送器被联接到根据权利要求1所述的流量测量探针，所述过程变量变送器包括：微处理器，所述微处理器基于来自热质量流量传感器和压差传感器中的每个传感器的输入来确定流量输出；存储器，所述存储器被联接到微处理器以存储变送器配置数据；以及输出通信元件，所述输出通信元件输出流量输出信号。

优选地，所述微处理器被构造成用于当压差超过可测量的压差时使用多个上游开口和下游开口之间的压差来确定流量，并且其中所述过程变量变送器被构造成用于当压差低于可测量的压差时使用来自热流量测量传感器的读数来确定流量。

优选地，所述微处理器被构造成用于在以下两个状态之间进行切换，即当压差超过可测量的压差时基于多个上游开口和下游开口之间的压差来计算流量，以及当压差低于可测量的压差时基于热流量测量传感器的读数来计算流量。

优选地，所述微处理器被构造成自动地进行切换。

优选地，所述微处理器被选择性地构造成进行切换。

优选地，所述微处理器使用来自热质量流量传感器的读数来确定过程流体温度。

优选地，当流量在平均皮托管和热质量流量传感器中的每个的操作测量范围内时，所述微处理器使用由平均皮托管确定的流量来校准热质量流量传感器。

还提供了在过程中测量流体流量的方法。该方法包括通过平均皮托管的细长探针中的上游开口和下游开口测量流体的压差。还使用热流量传感器收集与流量相关的数据。基于压差和热流量提供输出。还提供了一种过程变量变送器。

本发明内容和摘要被提供以简化形式介绍对在下文的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本发明内容和摘要不旨在识别被要求保护的主题的关键特征或本质特征，它们也不旨在被用作帮助确定被要求保护的主题的范围。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的典型天然气燃烧系统的示意图；

图2A是热质量流量传感器电路的示意图；

图2B是热质量流量传感器的俯视图；

图3是根据本发明的实施例的平均皮托管的正视图；

图4和图5分别示出了图3的沿着线4—4和5—5的横截面；