一种用于接合至工业过程的过程装置（２００），用于监测或控制所述过程，包括构造为物理地接合至所述工业过程的装置壳体（２０２）。过程变量传感器（１８）构造为测量过程变量，并且接合至该过程变量传感器（１８）的测量电路提供与所感测的过程变量相关的输出。压电式换能器（６８）提供与所述工业过程中的压力脉动相关的电输出（２１０）。所述壳体中的电子线路包括构造为接收来自压电传感器的电输出的输入装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用来接合至工业过程控制和监测系统类型的工业过程装置。
技术介绍
在工业设置中，控制系统用来监测和控制工业和化学过程等的存量。典型地， 控制系统采用分布在工业过程中的关键位置处并由过程控制环接合至位于控制室中的控 制电路的现场设备执行这些功能。术语“现场设备”涉及执行分布式控制或过程监测系 统中的功能的任何设备，包括用在工业过程的测量、控制和监测中的所有设备。一些现场设备包括过程变量传感器。典型地，换能器将输入转化成具有不同形 式的输出。换能器的类型包括多种分析装置、压力传感器、电热调节器、热电偶、应变 仪、流量变送器、定位器、传动装置、螺线管、指示灯和其它的。其它的现场设备包括 控制元件，并用来控制工业过程。这种过程装置的例子包括阀控制器、阀位置控制器、 加热器控制器、泵控制器等。在多种过程装备中，过程装置经历脉动。这些脉动会在过程的正常操作期间出 现。
技术实现思路
一种用于接合至工业过程的过程装置，用于监测或控制所述过程，包括构造为 物理地接合至所述工业过程的装置壳体。过程变量传感器构造为测量过程变量，并且接 合至过程变量传感器的测量电路提供与所感测的过程变量相关的输出。压电式换能器提 供与所述工业过程中的压力脉动相关的电输出。所述壳体中的电子线路包括构造为接收 来自压电传感器的电输出的输入装置。在一种结构中，所述电输出用来向所述过程装置 提供动力。附图说明图1为用于监测或控制工业过程的过程监测或控制系统的简图。图2示出了包括用于执行诊断的脉动传感电路的过程装置的剖面图和简化结构 图。图3示出了过程装置的剖面图和简化结构图，该过程装置包括用在用于该过程 装置的发电的脉动传感电路。图4为包括用于与压电式换能器一起使用的隔膜的传感器模块的底部俯视图。图5为示出用于与压电式换能器一起使用的隔膜的剖视图。图6为包括位于安装凸缘中的压电式换能器的过程装置的平面图。图7为包括位于过程联接器中的压电式换能器的过程装置的平面图。图8为其中压电式换能器接合至远离过程装置的位置处的过程流体的结构的简 图。具体实施例方式存在多种利用过程中的机械振动用于诊断或捕获能量的现有技术。然而，这些 脉动通常是从过程元件接收到，如管道系统、固定架等，而不是从过程流体，例如，从 在过程管道中运送的过程流体直接地接收脉动。这些压力脉动可以多种源引起，例如， 泵、管道阻塞等。在一些情况中，内部压力脉动不会导致传递至管道系统本身、支架或 其它元件的外部机械振动。通常，可用的最大能量在过程容器的内部，例如，在过程管 道系统的内部。在一个方面中，本专利技术包括从过程中捕获这种能量，并利用它诊断和/ 或进行能量捕获。如在此使用的那样，“压力脉动”是过程流体中的任何类型的压力变 化。压力脉动可以被以压力波、移动波前(travelingwavefront)等形式载送。在一种结构 中，压力脉动可以包括单个压力脉冲，在其它结构中，压力脉动可以为周期性的或重复 的波形，或者具有延长周期的其它波形。图1为根据本专利技术的包括过程装置16的工业过程控制器监测系统10的简图。如 下文更详细地讨论的那样，过程装置10包括压电式换能器(在图1中未示出)，其构造为 响应于系统10中的压力脉动而移动，且由此产生电输出。过程装置16示出为接合至构造为运送过程流体14的过程管道系统12。过程接 口元件18构造为接合至所述过程，并用于至过程装置16的输入或输出。例如，如果过程 装置构造为过程控制变送器，则接口元件18可以包括一些类型的过程变量传感器，如构 造为感测过程变量的压力传感器、流量传感器、温度传感器等。另一方面，如果过程装 置16构造为过程控制装置，则接口元件18例如可以为用来控制所述过程的阀、加热器、 马达、泵等。过程装置16经由过程控制回路22接合至远程设置的电路，如控制室20。 过程控制回路22图示为两线过程控制回路，并且例如可以包括构造为根据工业标准操作 的过程控制回路。示例性的工业标准包括4-20mA协议、HART 协议、FieldBus协议 和其它协议。在一些实施方式中，装置16采用无线过程控制回路通信，并且可以或不可 以接合至有线回路22。图1还示出了在过程流体中载送的压力脉冲72。图2为示出本专利技术的一种示例性实施方式的简化剖视图，其中，过程装置16通 过诸如凸缘等等之类的过程联接器50接合至过程管道系统。现场设备16包括接合至过 程接口 18的接口电路52。当构造为变送器时，接口电路52可以进行初始处理，并与过 程变量传感器一起运转。类似地，当构造为过程控制器时，接口电路52用来控制过程接 口 18。现场设备16包括根据存储在存储器62中的编程指令操作的微控制器60。微控 制器60还接合到本身接合至过程控制回路22的I/O电路64。在一些结构中，I/O电路 64还提供用来向过程装置16的一些或所有电路供电的功率输出。压电式换能器68安装在过程装置16的装置壳体70中。压电式换能器68直接 地或通过一个或多个其它元件间接地物理地接合至所述过程，以便由压电式换能器68接 收从工业过程14发出的压力脉动72。这些脉动引起换能器68运动，所述运动产生作为 所接收的脉动的函数的电输出信号74。在图2的结构中，压电式换能器68向模数转换器 76提供电输出信号74。模数转换器76接收输出信号74，并向微控制器60提供数字化信 号80。微控制器60可以采用任何期望的技术处理数字化信号，且不限于在此讨论的。在一种示例性结构中，微控制器60监测脉动信号72的幅度、频谱含量和/或特征(时间和/或频率)。信号72可以与已知的表示所述过程10的额定操作的信号进行比 较。诸如幅度、频谱含量和/或特征之类的额定信号值例如可以存储在存储器62中。在另一种示例性结构中，输出信号74中的某个水平或阈值可以表示所述过程10 的特定故障，如破损或正出故障的泵或支架。类似地，某个频率或频率组可以暗示特定 的故障，如正出故障或已出现故障的叶轮。脉动信息还可以用来提供与过程装置10或过 程10中的其它装置由于暴露至脉动引起的预期寿命下降相关的预测信息。在过程装置16 的操作期间，如果脉动信号72以预定的方式从存储的额定值改变，而由微控制器60执行 的编程指令可以用来进行在所述过程中已经出现某些类型的故障的判断，这允许进行进 一步的研究。例如，微控制器60可以提供表示应当由操作人员调查的元件故障或潜在故 障的输出信号。所述信息还可以用于其它目的，如提供工业过程中的诸如阀控制器等之 类的其它元件的操作的指示。如果过程联接器50已经变松，则脉动信号72也将改变。 在另一个例子中，如果脉动信号72将要突然降低，或者甚至完全消失，这可以是过程10 已经不正确地关闭或处于不期望有的状态的指示。在2003年7月29日授权给Eyrarek的 美国专利No.6,601,005中示出诊断技术的各种例子，在此通过引用将其结合在其全文中。图3为过程装置16的另一简化结构图，示出了本专利技术的另一种示例性结构。在 图3中，与图2中示出的元件类似的元件保留它们的标记。在图3的结构中，脉动信号 72由压电式换能器68接收。来自压电式换能器68的电流输出信号74提供至能量存储电 路82。能量存储电路82可以为任何合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于接合至工业过程的过程装置，用于监测或控制所述过程，包括： 装置壳体，构造为物理地接合至所述工业过程； 过程变量传感器，构造为测量过程变量； 测量电路，接合至过程变量传感器，具有与所感测的过程变量相关的输出； 压电式换能器，具有与所述工业过程中的压力脉动相关的电输出；和 所述壳体中的电子线路，具有构造为接收来自压电传感器的电输出的输入装置，所述电输出用来向所述过程装置提供动力。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特C海德克，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US
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