用于具有蒸汽聯(lián)接器的過程變量變送器的歧管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種過程變量變送器歧管，該過程變量變送器歧管包括具有閥和帶凸緣的安裝表面的閥體。閥體具有穿過該閥的端口，所述端口用于選擇性地接合通過閥的過程流體，和閥體中的冷卻通路。冷卻通路具有入口、出口、和連接入口和出口的通道。本發(fā)明還提供了一種控制歧管中的過程流體的溫度的方法。所述方法包括以下步驟：使流體通過歧管中的通路；過程流體通過貫穿歧管的至少一個孔，并且基于通過通路的流體的特定溫度，通過過程流體的傳導(dǎo)性冷卻或加熱調(diào)節(jié)過程流體的溫度。
【專利說明】
用于具有蒸汽聯(lián)接器的過程變量變送器的歧管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開涉及工業(yè)過程中的過程流體的流動。更具體地，本公開涉及用于過程變量 變送器中的歧管中的冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002] 在煉油廠中，使用孔板、均速管等測量流動是一種通常的做法。正在被測量的一些 過程流體可能處于大約700° F的溫度下并通常在大約200° F以下凝結(jié)。測量并通信流 量及其它變量的過程變量變送器具有通常不能在大約200° F以上的溫度下運行的電子設(shè) 備。由此，由于由過程流體的高溫引起的變送器電子設(shè)備的過熱，因此不能實現(xiàn)直接安裝或 關(guān)閉過程變量變送器與過程流管的接合。為了減輕變送器電子設(shè)備的過熱，過程變量變送 器通常位于遠離過程流體管道的一定距離處。
[0003] 為了分離變送器電子設(shè)備與過程管道，可以使用小孔脈沖管道。脈沖管道通常要 求連接和接頭，并且可能在脈沖管道連接中沒有泄漏點的情況下難以進行維修。此外，當(dāng)小 孔管中的過程流體的量變小時，在脈沖管道中過程流體溫度可能會迅速下降。當(dāng)在管中，尤 其是小孔管中的過程流體處于高于該過程流體周圍的空氣的溫度時，熱量從過程流體通過 管的壁傳遞到周圍空氣。這種熱量損失將致使過程流體的溫度下降。
[0004] 一些過程流體如果溫度下降到特定閾值以下則會凝結(jié)。例如，在大約200° F的溫 度下，重質(zhì)原油通常會凝結(jié)。其它過程流體可能在不同的溫度下凝結(jié)。當(dāng)測量壓力和過程 流體在測量脈沖管線中凝結(jié)時會產(chǎn)生問題。
[0005] 為了減小過程流體在脈沖管道中的凝結(jié)的可能性（其可能會導(dǎo)致堵塞），在一些 環(huán)境中使用低壓蒸汽（大約30鎊/平方英寸）來進行蒸汽追蹤。在過程流量測量的領(lǐng)域 中，典型地作為公用設(shè)施獲得蒸汽。蒸汽伴熱管是緊接于或緊鄰于脈沖管道行進的小孔管， 并且容納在有助于保持脈沖管中的過程流體的溫度高到足以防止該過程流體凝固的一定 溫度（通常大約212-230° F)下的加壓蒸汽。
[0006] 沉淀物聚集是脈沖管道中堵塞的另一個普遍原因。流體流中的凝固將具有在脈沖 管裝置中的最低點處聚集的趨勢。通常例如通過使用彎頭和彎管在障礙物周圍和障礙物之 上探測脈沖管道，導(dǎo)致固體可能聚集的許多區(qū)域。
[0007] 此外，脈沖管道中的過程泄漏可能導(dǎo)致在過程變量變送器處的錯誤讀數(shù)（例如， 錯誤的差壓讀數(shù)），并且可能會對流量測量精度產(chǎn)生顯著影響。差壓流量測量系統(tǒng)中的泄漏 的可能性與系統(tǒng)中的連接件的數(shù)量直接成比例。
[0008] 以上論述僅用于提供通常的背景信息，并且不旨在用作輔助確定所主要的主題的 保護范圍。所主張的主題不局限于解決【背景技術(shù)】中指出的任何缺陷或全部缺陷的實施方 案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 提供了一種過程變量變送器歧管，該過程變量變送器歧管包括具有閥門和帶凸 緣的安裝表面的閥體。閥體具有貫穿該閥體以通過閥選擇性地接合過程流體的端口，和 在閥體中的冷卻通路（channel)。冷卻通路具有入口、出口、和連接入口和出口的通道 (passage)。還提供了一種控制歧管中的過程流體的溫度的方法。所述方法包括以下步驟： 使流體通過歧管中的通路并通過貫穿歧管的至少一個孔接合到過程流體。歧管通過經(jīng)過通 路的流體被加熱或冷卻。
[0010] 提供此
【發(fā)明內(nèi)容】
和摘要，從而以簡化形式介紹在【具體實施方式】中進一步描述的原 理的選擇。
【發(fā)明內(nèi)容】
和摘要不旨在確定所主張的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不旨在用 于輔助確定所主張的主題的保護范圍。
【附圖說明】
[0011] 圖1是雙閘閥的透視圖；
[0012] 圖2是根據(jù)本公開的一個實施例的閘閥式歧管的前透視圖；
[0013] 圖3是圖2的閘閥式歧管的后透視圖；
[0014] 圖4是圖2的閘閥式歧管的俯視圖；
[0015] 圖5是圖4的閘閥式歧管沿線5-5截得的剖視圖；
[0016] 圖6是根據(jù)本公開的一個實施例的過程測量系統(tǒng)的透視圖；以及
[0017] 圖7是根據(jù)本公開的一個實施例的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 圖1顯示在根閥結(jié)構(gòu)中的標(biāo)準(zhǔn)雙閘閥式歧管100,其中閥102和104用于接合到 過程流體的差壓。入口 106被構(gòu)造成接合到諸如過程管道（未示出）的過程容器。孔108 通過閥102和104中的每一個延伸到出口部件110。閘閥100的每一個閥102和104以公 知的方式打開和關(guān)閉其孔108。安裝塊112具有用于將閘閥100安裝到過程系統(tǒng)的其它零 件（例如，差壓部件等）的安裝孔114。如已經(jīng)提及的，流動通過閥102和104的過程流體 加熱閘閥100的包括安裝塊112的部件，并因此可以加熱接合到安裝塊的過程系統(tǒng)的其它 零件。
[0019] 在圖2和圖3中的前透視圖和后透視圖中顯示了根據(jù)本公開的一個實施例的閘閥 式歧管200。閘閥式歧管200被顯示為雙閘閥式歧管，但是應(yīng)該理解的是在不背離本公開的 保護范圍的情況下可修改本公開的實施例以與具有或多或少組閥的閘閥一起使用。
[0020] 在一個實施例中，閘閥式歧管200包括圍繞諸如上述閥102和104的歧管主體 202。歧管200具有端口 204,用于接合到諸如閘閥100的閘閥的出口 110?，F(xiàn)在還參照圖 3和圖5,歧管200具有蒸汽通路206,包括通過蒸汽通道212連接的蒸汽端口 208和210， 其中一個蒸汽端口用作入口，一個蒸汽端口用作出口。如圖所示，蒸汽端口 208是入口，而 蒸汽端口 210是出口。蒸汽通道212 (圖5)連接蒸汽端口 208和210。蒸汽通路206可在 其輸入蒸汽端口 208處例如通過標(biāo)準(zhǔn)1/4英寸NPT螺紋蒸汽管道連接到蒸汽供應(yīng)裝置（參 見圖5)。雖然論述了 1/4英寸NPT螺紋，但是在不背離本公開的保護范圍的情況下可以 使用從1/2英寸或其它尺寸NPT蒸汽管開始減小的漸縮管。端口是能夠進行通管檢修的 (roddable)以允許確保清潔的通道。
[0021] 圖4是圖2和圖3的歧管200的頂部正視圖，而圖5是歧管200的沿著圖4的線 5-5截得的剖視圖。以下參照圖5,更加詳細地顯示蒸汽通路206。在入口蒸汽端口 208處， 從入口蒸汽管502提供蒸汽，并且蒸汽在已經(jīng)通過蒸汽通道212之后在出口蒸汽端口 210 處離開歧管200進入到出口蒸汽管504中。因此，蒸汽通路206中的蒸汽流在箭頭214的 方向上，然而，在不背離本公開的保護范圍的情況下可以使入口 208和出口 210以及入口蒸 汽管502和出口蒸汽管504反向。
[0022] 在一個實施例中，蒸汽通路206通過以不同的鉆孔操作鉆出蒸汽端口 208和210 以及蒸汽通道212而形成，從歧管200的表面216鉆出蒸汽端口 208和210,并且在歧管的 頂部處從帶凸緣的安裝表面218以大致直角鉆進到蒸汽端口 208和210而鉆出通道212。 形成蒸汽通道212的這種方法留下一開口 220,所述開口 220在正常操作中通過塞子222被 塞住。塞子222可以被移除以用于蒸汽通路206的維修。
[0023] 在一個實施例中，蒸汽通道212與閥102和104的孔108對準(zhǔn)，使得通道212位于 孔108之間，如圖5中最清楚地所示，其中通道212和孔108在軸線500的平面上對準(zhǔn)。這 種結(jié)構(gòu)使通道212位于孔108之間，并因此居中地位于在孔108中流動的過程流體之間。經(jīng) 過蒸汽通路208的蒸汽處于預(yù)定溫度下，在一個實施例中處于約212° F。經(jīng)過孔108的過 程流體加熱歧管主體202。經(jīng)過蒸汽通路206的蒸汽處于低于歧管主體202的溫度下并冷 卻歧管主體202。因此，來自正在孔108中流動的過程流體的熱量被傳遞到蒸汽，并且過程 流體被冷卻。
[0024] 在一個實施例中，歧管200使用歧管聯(lián)接器216以允許歧管200被接合到其它系 統(tǒng)部件，在一個實施例中，接合到過程變量變送器或隔離歧管等。具有直接聯(lián)接器或緊密聯(lián) 接器的聯(lián)接器對于本公開的實施例是有效的，這是因為歧管主體被充分冷卻，從而不會使 過程變量變送器電子設(shè)備過熱。這種緊密或直接聯(lián)接器至少消除了一些脈沖管道，從而減 輕了上述關(guān)于脈沖管道的問題中的至少一些。
[0025] 在本公開的實施例中，閘閥式歧管200可以是安裝到諸如閘閥100的標(biāo)準(zhǔn)雙閘閥 的單獨歧管，或者可以作為具有歧管的單柱閘閥與閘閥一體形成。
[0026] 雖然已經(jīng)描述了蒸汽經(jīng)過蒸汽通路206,但是應(yīng)該理解的是在不背離本公開的保 護范圍內(nèi)其它流體可以經(jīng)過蒸汽通路。蒸汽通道可以以各種溫度輸送各種流體以冷卻或加 熱歧管。使用緊密或直接安裝的變送器在極冷環(huán)境中的高溫蒸汽應(yīng)用或操作變得可能。
[0027] 圖6是采用諸如歧管200的歧管的用于差壓操作的過程測量系統(tǒng)600的透視圖。 如圖6所示，諸如管602的過程管道容納在該過程管道中流動的過程流體。在諸如流量、壓 力等的一些過程變量的測量位置處，諸如歧管200的閘閥式歧管安裝到管道602并允許過 程流體經(jīng)過脈沖管道到達隔離歧管604,這里顯示為五閥式歧管，然而還可以使用諸如三閥 式隔離歧管的其它歧管。隔離歧管604在其安裝開口 224處安裝到閘閥式歧管200,并以公 開的方式操作以生成關(guān)于管道602中的差壓元件處的差壓的信號，所述信號被發(fā)送到過程 變量變送器606。
[0028] 使用蒸汽以冷卻歧管允許在具有最小量脈沖管道和泄漏點的高溫應(yīng)用中的諸如 變送器606的變送器與初始差壓的初始隔離（根閥）和緊密接合，并保持過程流體液體。防 止過程流體凝結(jié)并防止變送器606過熱之間的平衡是微秒的。用于控制歧管202的溫度的 蒸汽具有足夠的熱量以防止過程流體堵塞，但同時接近于大多數(shù)變送器電子設(shè)備的操作溫 度極限。在本公開的實施例允許諸如變送器606的變送器與諸如管道602的過程管道的直 接安裝或緊密接合安裝的情況下，可以提供一體式儀表方案。這以節(jié)能的形式節(jié)省了用戶 時間和金錢、安裝勞動和保養(yǎng)。
[0029] 當(dāng)過程流體在歧管中流動時，高溫過程流體與低溫管道之間的傳導(dǎo)加熱歧管。當(dāng) 歧管接合到諸如差壓測量電子設(shè)備等的電子設(shè)備時，電子設(shè)備也被加熱。典型的這種電子 設(shè)備僅可以在達到約200° F下操作，然而處于達到700° F的典型溫度的過程流體加熱歧 管，并且因此加熱接合到歧管的電子設(shè)備到對于功能來講太高的溫度。
[0030] 通常，諸如變送器606的現(xiàn)場裝置在過程設(shè)備中定位在遠程距離處，并將感測到 的過程變量發(fā)送回到中央控制室。各種技術(shù)可以用于發(fā)送過程變量，包括雙線通信和無線 通信。一種通常的有線通信技術(shù)使用雙線過程控制回路，其中單個一對線路用于傳送信息 以及提供電力給變送器606。用于發(fā)送信息的一種技術(shù)是通過將經(jīng)過過程控制回路的電流 電平控制在4mA與20mA之間?？梢詫?-20mA范圍內(nèi)的電流值繪制成相對應(yīng)的過程變量值。 示例性數(shù)字通信協(xié)議包括HART?〗（由疊加在標(biāo)準(zhǔn)4-20mA模擬信號上的數(shù)字通信信號構(gòu) 成的混合物理層）、F0UNDATI0N?現(xiàn)場總線（1992年由美國儀表協(xié)會頒布的所有數(shù)字通信協(xié) 議）、Pr〇fibus通信協(xié)議或其它協(xié)議。還可以實施諸如包括你irde.s.sHART?的射頻通信 技術(shù)的無線過程控制回路協(xié)議。在本公開的實施例中，變送器直接安裝或緊密地安裝到過 程管道，通過降低歧管200的溫度而變得可能，使得歧管的溫度被充分冷卻，從而變送器電 子設(shè)備不會受到損害。在一個實施例中，系統(tǒng)600附近的環(huán)境溫度將變送器進一步冷卻到 其操作溫度范圍內(nèi)。
[0031] 在一個實施例中，控制歧管中的過程流體的溫度的方法700包括以下步驟：在方 框702中，使某一溫度下的流體通過歧管中的通路；在方框704中，使過程流體通過貫穿歧 管的至少一個孔并將過程流體接合到過程變量變送器；以及在方框706中，基于通過通路 的流體的一定溫度通過調(diào)節(jié)歧管的傳導(dǎo)性冷卻或加熱調(diào)節(jié)歧管的溫度。在一個實施例中， 歧管是具有通過其的一個或多個孔的閘閥式歧管。在本實施例中，使流體通過通路的步驟 包括使流體通過位于兩個孔之間的通路。在一個實施例中，流體在大約212° F處是蒸汽。 在其它實施例中，可以使用不同溫度的蒸汽或不同流體來加熱或冷卻過程流體。在一個實 施例中，過程流體使用歧管接合到過程變量變送器。
[0032] 雖然一些實施例中，環(huán)境溫度被用于將變送器的溫度減小到操作極限內(nèi)，在其它 實施例中，熱絕緣可以用于有助于隔離一個或多個閥與極端條件。
[0033] 在歧管200中顯示單個蒸汽通路206。然而，應(yīng)該理解的是，在不背離本公開的保 護范圍的情況下，可以在歧管200中以鉆孔的方式形成另外的蒸汽通路。進一步地，在具有 多于兩個單獨閥的閘閥的情況下，諸如蒸汽通路206的蒸汽通路可以在歧管中形成在閥之 間，且這也不會背離本公開的保護范圍。此外，雖然已經(jīng)描述了相對于差壓測量的操作，但 是應(yīng)該理解的是在不背離本公開的保護范圍的情況下可以使用這里所述的實施例測量其 它過程變量。
[0034] 雖然以上已經(jīng)作為單獨的實施例顯示或描述的多個元素，但是每一個實施例的多 個部分可以與上述其它實施例中的所有或一部分結(jié)合。雖然以具體到結(jié)構(gòu)特征和/或方法 動作的語言描述的主題，但是要理解的是所附權(quán)利要求中限定的主題不必然地局限于上述 具體特征或動作。相反，上述具體特征或動作作為示例的形式被公開以用于實施權(quán)力主張。
【主權(quán)項】
1. 一種過程變量變送器歧管，包括： 閥體，所述閥體具有閥和帶凸緣的安裝表面，所述閥具有穿過該閥的端口，所述端口用 于選擇性地接合通過所述閥的過程流體；和 閥體中的冷卻通路，所述冷卻通路具有入口、出口以及連接所述入口和所述出口的通 道。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管，進一步包括第二閥，所述第二閥具有穿過所述第二閥 的第二端口，所述第二端口用于選擇性地接合通過所述第二閥的過程流體，并且其中所述 通路位于所述閥與所述第二閥之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的歧管，其中所述通路位于所述閥體的端口之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管，其中所述通路能夠連接到蒸汽源以冷卻或加熱所述歧 管。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管，其中所述端口是能夠進行通管檢修的。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管，其中所述入口和所述出口大致相互平行，并且其中所 述通道大致垂直于所述入口和所述出口。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的歧管，進一步包括供應(yīng)管，所述供應(yīng)管連接到所述入口以通 過使具有一定溫度的流體從入口經(jīng)過所述通道到達出口來控制所述歧管的溫度。8. -種控制歧管中的過程流體的溫度的方法，包括以下步驟： 使一溫度下的流體通過歧管中的通路； 接合通過貫穿所述歧管的至少一個孔的過程流體，并因此將過程流體接合到過程變量 變送器；以及 基于通過所述通路的流體的溫度，通過歧管的傳導(dǎo)性冷卻或加熱調(diào)節(jié)歧管的溫度。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中歧管是閘閥式歧管，所述閘閥式歧管具有通過所 述閘閥式歧管的兩個孔，以及其中使流體通過所述通路的步驟包括使流體通過位于所述兩 個孔之間的所述通路。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中使流體通過歧管中的通路的步驟包括使蒸汽通 過歧管中的通路。11. 一種控制歧管的溫度的方法，包括以下步驟： 使蒸汽通過歧管的通路以加熱或冷卻歧管； 使用歧管將過程流體接合到過程變量變送器；以及 使用過程流體的溫度與蒸汽的溫度之間的溫差加熱或冷卻歧管。12. -種閘閥式歧管，包括： 具有入口和出口的閘閥； 具有用于接合到閘閥的出口的端口的歧管主體；以及 歧管主體中的蒸汽通路，所述蒸汽通路具有通過蒸汽通道連接的蒸汽進入端口和蒸汽 排出端口，蒸汽通路能夠連接到外部蒸汽源。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的閘閥式歧管，其中所述端口是能夠進行通管檢修的。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的閘閥式歧管，其中所述入口和所述出口大致相互平行，并 且其中所述通道大致垂直于所述入口和所述出口。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的閘閥式歧管，其中蒸汽通路能夠通過1/4英寸NPT管螺紋 管道連接到外部蒸汽源。16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的閘閥式歧管，其中所述閘閥是兩閘閥，該兩閘閥的每一個 閥都具有從其中通過的端口。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的閘閥式歧管，其中蒸汽通路位于所述端口之間。18. -種過程測量系統(tǒng)，包括： 閘閥式歧管； 接合到閘閥式歧管的隔離歧管，閘閥式歧管將過程流體選擇性地接合到隔離歧管；以 及 直接安裝到隔離歧管的過程變量變送器； 其中所述閘閥式歧管包括： 具有入口和出口的閘閥； 具有用于接合到閘閥的出口的端口的歧管主體；以及 歧管主體中的蒸汽通路，所述蒸汽通路具有通過蒸汽通道連接的蒸汽進入端口和蒸汽 排出端口，蒸汽通路能夠連接到外部蒸汽源。
【文檔編號】F16K11/24GK105840909SQ201510023350
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月16日
【發(fā)明人】保羅·蒂莫西·迪根
【申請人】迪特里奇標(biāo)準(zhǔn)公司