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涡轮流量计传感器调节设备和方法

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技术领域
本发明涉及涡轮流量计领域,特别涉及涡轮流量计传感器调节设备和方法。
 
背景技术
流体(例如烃类)通过管道从一个地方输送到另一个地方。希望准确了解管道内流动的流体量,特别是当购买或出售流体时。这种交易,或“密闭输送”,需要特别精确的流量计。密闭输送可以发生在流体测量站。测量站可包括重要部件,诸如流量计或测量装置、相关管道和阀门,以及电气控制。密闭输送流量计可以是涡轮流量计、容积式流量计、超声波流量计、科里奥利流量计、涡街流量计或另一种测量装置。
涡轮流量计通过测量布置在流体流内的涡轮的转速来测量流体。流过流量计的流体流冲击涡轮的叶片,引起叶片旋转。涡轮转子的角速度与流体流的速度成比例。
涡轮流量计可包括包含永磁体和线圈的电磁传感器。当每个涡轮叶片或涡轮的其他流量指示器特征件(例如安装在围绕叶片的边缘的顺磁性钮)移动至紧邻传感器时,传感器的磁场偏转,在传感器线圈内产生电压。因此,传感器产生一系列电压脉冲,脉冲的频率与涡轮的转速和流过流量计的流体流的速度相对应。一些涡轮流量计包括不止一个电磁传感器。在这类流量计中,来自不同电磁传感器的信号可以相互比较,从而提供对正确流量计操作的验证。在验证处理中可以比较包括例如频率、相位等的传感器输出信号的多种属性。传感器相对于其他流量计部件(如涡轮转子的轴)的位置可以影响传感器输出信号,并因此影响流量计的操作。
 
发明内容
在此公开了一种用于通过调节电磁传感器位置来校准涡轮流量计的方法和设备。在一个实施例中,涡轮流量计包括流量管、多个电磁拾取器和定位板。电磁拾取器被构造成检测流量管内的流量指示器的旋转。拾取器固定到定位板。定位板被构造成相对于流量管可调节地定位拾取器。
在另一个实施例中,一种方法包括将多个电磁拾取器固定到定位板。定位板的位置相对于涡轮流量计的流量管来调节,直到由两个拾取器提供的检测信号表现岀预定量的相位差。
在又一个实施例中,流量计拾取器安装系统包括定位垫和定位板。定位垫被构造成固定到涡轮流量计的流量管。定位板被构造成可移动地附接到定位垫。

附图说明
为了详细描述本发明的示例性实施例,现在将参照附图,在附图中:
图1示出了根据各种实施例的包括电磁拾取器位置调节的涡轮流量计的横截面图:
图2示出了根据各种实施例的用于调节涡轮流量计内的电磁拾取器的位置的定位垫和定位板的透视图;
图3示出了图2中所示定位垫和定位板的横截面透视图;
图4A和4B分别示出了图2和3中所示定位垫和定位板的俯视图;
图5示出了根据各种实施例的用于沿多个轴线调节涡轮流量计内的电磁拾取器的位置的定位垫和定位板;
图6示出了根据各种实施例的用于通过调节电磁拾取器的位置来校准涡轮流量计的系统的框图;以及
图7示出了根据各种实施例的用于通过调节电磁拾取器的位置来校准涡轮流量计的方法的流程图。
标记和命名
在下列整个描述和权利要求书中,采用某些术语来表示具体的系统部件。本领域技术人员将理解,公司可通过不同的名称来指示相同的部件。本文件并不旨在区分在名称上而非功能上不同的部件。在下列讨论和权利要求书中,术语“包括”和“包含”以开放形式使用,因此应理解为表示“包括但不限于”。此外,术语“耦合”旨在表示间接或直接的电连接。因此,如果第一装置耦合到第二装置,则这种连接可以是通过直接的电连接,或是通过经由其他装置和连接的间接电连接。
 
具体实施方式
以下讨论针对本发明的多个实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可以是优选的,但所公开的实施例不应被理解为或用作对包括权利要求在内的本发明的范围的限制。此外,本领域技术人员将会理解,下列描述有广泛的应用,并且任何实施例的讨论仅意味着是对该实施例的示例,并非意图表示包括权利要求在内的本发明的范围被局限于该实施例。
涡轮流量计包括电磁传感器(拾取器),当流体运动使涡轮旋转时,该传感器检测涡轮叶片或其他可检测旋转特征件的逼近程度。依靠紧公差加工操作和精密组装来相对于其他流量计部件准确定位拾取器的涡轮流量计容易岀现误差。拾取器定位中的误差会导致流量计工作不正常和不合格。
本发明的实施例包括可调节的拾取器定位。在流量计组装/校准过程中,可以在一个或多个方向上改变电磁拾取器的位置,以允许相对于其他流量计部件正确定位拾取器。因此,本文所公开的实施例旨在提供对具有宽松的加工公差的拾取器的准确定位,从而减少浪费、返工和相关费用。
图1示出了根据各种实施例的包括拾取器位置调节的涡轮流量计100的横截面图。涡轮流量计100包括流量管102、转子组件104定位垫108、定位板110和两个或更多个电磁拾取器112。转子组件104包括多个叶片106,并且被布置在流量管102内。在图1所示流量计100的实施例中,转子组件104被布置成围绕在流量管102内大致居中的点旋转。定位垫108附接(如焊接、模塑等)到流量管102。定位垫108包括凹槽114和116。凹槽114具有曲面以保持定位板110,并允许在预定范围(如1/8”的位置偏差)内水平(即在大致垂直于中心线122的平面内)地改变定位板110在定位垫108内的位置。凹槽116被构造成保持拾取器112,并允许相对于定位板110的位置改变拾取器112的水平位置。在图1的实施例中,定位垫108内的凹槽116为具有椭圆形横截面的大致圆柱形。在其它实施例中,凹槽116可具有圆形、椭圆形或其他形状的横截面。定位垫108可由不锈钢或另一种基本上非磁性材料形成。
定位板110包括被构造成拾取器112穿过其进入定位垫108的通道118。通道118可被加工成合适的尺寸,以允许拾取器112纵向移动,同时将拾取器112横向限制在预定角度。例如,定位板110的通道118被构造成定位拾取器112,使得拾取器112的中心线120在流量管102的水平中心线124(即转子组件104的轴线)处相交。定位板110可由不锈钢或另一种基本上非磁性材料形成。
定位板110尺寸被设计为适配在定位垫108的凹槽114内,并且可移动地定位在凹槽114内。例如,希望将定位板110定位成使电磁拾取器112的中心线120在流量管102的中心线122处相交。因此,定位板110可以相对于流量管102横向地(即在中心线124的方向上)移动,以将拾取器112的中心线120的交点调节到流量管102的中心线122上。
在涡轮流量计100的一些实施例中,拾取器112的最佳位置是两个拾取器112产生的信号相移大约90°(如90°±45°)的位置。两个拾取器112产生的信号之间的相位差被用来验证流量计100的正常操作。两个信号之间的偏差是多项因素的结果,包括拾取器112相对于流量管102的横向位置。缺少对定位错误定位的拾取器的调节的涡轮流量计可能无法提供具有指示流量计正常操作的相位差的信号,从而可能需要高成本的返工。
图2示出了根据各种实施例的用于调节涡轮流量计102内的电磁拾取器112的位置的定位垫108和定位板110的透视图。定位板110尺寸被设计为适配到定位垫108的凹槽114内。拾取器112经由定位板110的通道118定位在定位垫108的凹槽116内。定位板110包括通道204,当定位板110已经正确定位时,紧固件(如螺栓202)穿过通道204将定位板110固定到定位垫108。通道204尺寸被设计为允许将定位板110重新定位在定位垫108的凹槽114内。在定位板110的各种实施例中,通道204尺寸被设计为允许沿一个或多个轴线(例如,相对于流量管102横向地或纵向地)调节定位板110的位置。
图3示出了根据各种实施例的用于调节涡轮流量计102内的电磁拾取器112的位置的定位垫108和定位板110的横截面透视图。定位板110布置在定位垫108的凹槽1l4内。拾取器112经由定位板110的通道118布置在定位垫108的凹槽116内。拾取器112通过来自保持器302的压力竖直固定。保持器302可包括弹性部件,例如弹簧或弹性体材料层304,诸如氯丁橡胶。保持器302通过螺栓306紧固到定位板110和定位垫108,螺栓306穿过定位板110内的通道310插入定位垫108的螺纹通道308内。通道310尺寸被设计为允许对定位板110进行预定范围的调节,以如上所述对准拾取器112。在其它实施例中,保持器304通过本领域已知的另一种紧固机构紧固到定位垫108和/或定位板110。在图3的实施例中,凹槽116的表面312确定了拾取器112的轴向位置。拾取器112定位在凹槽116内,使得每个拾取器112的远端紧贴表面312,并且每个拾取器112的近端紧贴保持器302。在其它实施例中,拾取器112的远端可以不接触表面312,和/或拾取器112的轴向位置可以是可调的。在这样的实施例中,不需要精确定位表面312,并且通过操作与定位板110相关的固定螺钉,通过啮合拾取器112的螺纹与定位板110的螺纹通道118,或通过本领域已知的另一种方式,可以固定拾取器112的轴向位置。
图4示出了根据各种实施例的用于调节涡轮流量计102内的电磁拾取器112的位置的定位垫108和定位板110的俯视图。如图所示,定位垫108包括允许横向再定位定位板110和电磁拾取器112的长方形凹槽116。在定位垫108的一些实施例中,凹槽116被成形为用于提供对定位板110和电磁拾取器112的纵向或纵向和横向再定位(例如,横向沿着X轴,纵向沿着Y轴)。定位垫108也包括螺孔502,该螺孔接纳螺栓202,以将定位板110固定到定位垫108。
图5示出了根据各种实施例的用于沿多个轴线调节涡轮流量计102内的电磁拾取器112的位置的定位垫108和分为两部分的定位板502。分为两部分的定位板502包括两个定位部分504,每个定位部分都包括拾取器槽118。每个定位部分502可以独立于另一个定位部分502横向和/或纵向(相对于图1的流量管102,其中横向为沿X轴,纵向为沿Y轴)定位,从而允许独立定位每个电磁拾取器112。
图6示出了根据各种实施例的用于通过调节电磁拾取器112的位置来校准涡轮流量计100的系统的框图。流量计100的电磁拾取器112耦合到信号调整电路602。信号调整电路602可以在流量计100内部或外部。信号调整电路602可包括放大器和/或比较器,比较器被构造用于将电磁拾取器112产生的模拟信号转化成方波信号。信号监测系统604耦合到信号调整电路602。信号监测系统604可包括示波器或计算机或另一种装置,该装置被构造成测量和/或显示由信号调整电路602提供的信号的边缘或其他定时指示之间的时间差。信号监测系统604提供可用来调节定位板110和固定到其上的电磁拾取器112的位置的信息(例如,信号相位差信息、信号时间差信息等)。
图7示出了根据各种实施例的用于调节涡轮流量计102内的电磁拾取器112的位置的方法的流程图。虽然为方便起见按顺序绘出,但所示动作中的至少一些可以按不同顺序执行和/或并行执行。另外,一些实施例可能仅执行所示动作中的一些。在框702中,电磁拾取器112被插入定位板110的通道118内。通道118允许拾取器112纵向移动,但禁止拾取器112独立于定位板110横向移动。在框704中,定位板110布置在定位垫108的凹槽114内。凹槽114尺寸被设计为允许定位板在预定范围内水平移动(例如,相对于流量管102横向和/或纵向移动,其中横向是在中心线124的方向上,纵向是在流动方向上)。在框706中,信号监测系统604耦合到电磁拾取器112。在一个实施例中,信号监测系统可以是示波器。在另一个实施例中,信号监测系统可以是处理系统(例如数字计算机),该处理系统被构造成分析由拾取器112产生的信号的参数(例如频率、相位等)。在框708中,在涡轮组件104内感应出旋转。在一些实施例中,以已知速率流动的流体流使得涡轮组件104旋转。在框710中,监测由电磁拾取器112产生的信号之间的相位差。在框712中,调节定位板110的至少一部分的位置,直到由电磁拾取器112产生的信号表现出预定量的相位差。例如,在一些实施例中,预定量的相位差可以约为90°(例如90°±45°)。可以对定位板110或其一部分进行横向和/或纵向(相对于流量管102)调节,以在信号之间实现预定量的相位差。
在框714中,通过螺栓202将定位板110固定到定位垫108。在框716中,通过保持器302和螺栓306将拾取器112竖直固定到定位板110和定位垫108。