(57)【要約】  プロセス流体の圧力を冗長的に測定するための冗長な圧力トランスミッタが、トランスミッタハウジングと、トランスミッタ回路と、第１の圧力センサを含む遠隔シール組立体と、トランスミッタハウジング内に配置された第２の圧力センサとを含む。遠隔シール組立体はまた、遠隔シールフランジと、通信システムと、キャピラリチューブとを含む。遠隔シールフランジはプロセス流体と通信し、第１の圧力センサは、遠隔シールフランジにおいてプロセス流体圧力を検出する。通信システムは、第１の圧力センサの出力をトランスミッタ回路に中継し、キャピラリチューブは、充填流体を介してプロセス流体圧をトランスミッタハウジングに伝え、そこで第２の圧力センサが充填流体を介してプロセス流体の圧力を検出する。【選択図】図１
2009530641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス流体の圧力を測定するためのプロセストランスミッタであって、該プロセストランスミッタは、
トランスミッタハウジングと、
前記トランスミッタハウジング内に配置されたトランスミッタ回路と、
遠隔シール組立体と、
を備え、前記遠隔シール組立体は、
前記プロセス流体と連通する遠隔シールフランジと、
前記プロセス流体との接触を通じて前記プロセス流体の圧力を検出するための、前記遠隔シールフランジに取り付けられた第１の圧力センサと、
前記第１の圧力センサの出力を前記トランスミッタ回路に中継するための電子通信システムと、
充填流体を介して前記プロセス流体の圧力を前記トランスミッタハウジングに伝えるためのキャピラリチューブと、
を含み、前記プロセストランスミッタは、
前記キャピラリの前記充填流体を介して前記プロセス流体の圧力を検出するための、前記トランスミッタハウジング内に配置された第２の圧力センサをさらに備える、
ことを特徴とするプロセストランスミッタ。
【請求項２】
前記遠隔シールフランジは、第１の圧力センサを取り付けるために前記遠隔シールフランジを貫いて延びるプロセスポートを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項３】
前記遠隔シールフランジは、前記プロセス流体と前記キャピラリとの間に配置された分離ダイヤフラムを含むことにより、前記プロセス流体の圧力が、前記分離ダイヤフラムから前記キャピラリを介して前記第２の圧力センサへ伝えられるようになる、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項４】
前記分離ダイヤフラムと前記第２の圧力センサとの間の前記キャピラリ内に配置された充填流体をさらに含む、
ことを特徴とする請求項３に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項５】
前記電子通信システムは回路及び通信ケーブルを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項６】
前記電子通信システムは無線通信リンクを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項７】
前記第１の圧力センサは第１の圧力信号を生成し、前記第２の圧力センサは第２の圧力信号を生成し、前記トランスミッタ回路は前記第１及び第２の圧力信号を受信する、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項８】
前記トランスミッタ回路は、前記第１及び第２の圧力信号の時間応答の分析を行う、
ことを特徴とする請求項７に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項９】
前記トランスミッタ回路は、前記第１及び第２の圧力信号の温度補正の分析を行う、
ことを特徴とする請求項７に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１０】
前記トランスミッタ回路は、前記第１及び第２の圧力信号が互いのエラー帯域内に存在するかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１１】
前記トランスミッタ回路は、前記第１及び第２の圧力信号を制御ループを介して制御室に中継する、
ことを特徴とする請求項７に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１２】
プロセス流体の圧力を測定するためのプロセストランスミッタであって、該プロセストランスミッタは、
トランスミッタハウジングと、
該トランスミッタハウジング内に配置されたトランスミッタ回路と、
第１の遠隔シール組立体と、
を備え、前記第１の遠隔シール組立体は、
前記プロセス流体と連通する第１の遠隔シールフランジと、
前記プロセス流体の第１の圧力を検出するための、前記遠隔シールフランジに取り付けられた第１の圧力センサと、
前記第１の圧力センサの出力を前記トランスミッタ回路に中継するための第１の通信システムと、
前記プロセス流体の前記第１の圧力を第１の充填流体を介して前記トランスミッタハウジングに伝えるための第１のキャピラリチューブと、
を含み、前記プロセストランスミッタは、
前記第１のキャピラリの前記第１の充填流体を介して前記プロセス流体の圧力を検出するための、前記トランスミッタハウジング内に配置された第２の圧力センサと、
第２の遠隔シール組立体と、
をさらに備え、前記第２の遠隔シール組立体は、
前記プロセス流体と連通する第２の遠隔シールハウジングと、
前記プロセス流体の第２の圧力を検出するための、前記第２の遠隔シールハウジングに取り付けられた第３の圧力センサと、
前記第３の圧力センサの出力を前記トランスミッタ回路に中継するための第２の通信システムと、
前記プロセス流体の前記第２の圧力を第２の充填流体を介して前記トランスミッタハウジングの前記第２のセンサに伝えるための第２のキャピラリチューブと、
を含む、
ことを特徴とするプロセストランスミッタ。
【請求項１３】
前記第２の圧力センサは差圧センサであり、前記キャピラリの前記第１の充填流体と前記第２のキャピラリの前記第２の充填流体とを介して前記プロセス流体の差圧を検出する、
ことを特徴とする請求項１２に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１４】
前記第１の圧力センサ及び前記第３の圧力センサは、前記トランスミッタ回路が受信する出力信号を生成し、前記トランスミッタ回路は、前記出力信号から差圧を導き出す、
ことを特徴とする請求項１３に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１５】
前記第２の圧力センサの前記検出した差圧と、前記トランスミッタ回路の前記導き出した差圧とが、前記トランスミッタ回路により受信される、
ことを特徴とする請求項１４に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１６】
前記トランスミッタ回路は、前記検出した差圧と前記導き出した差圧とが互いのエラー帯域内に存在するかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項１５に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１７】
前記トランスミッタ回路は、前記検出した差圧と前記導き出した差圧との温度補正の分析を行う、
ことを特徴とする請求項１５に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１８】
前記トランスミッタ回路は、前記検出した差圧と前記導き出した差圧との時間応答の分析を行う、
ことを特徴とする請求項１５に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項１９】
前記トランスミッタ回路は、前記検出した差圧と前記導き出した差圧とを制御ループを介して制御室に中継する、
ことを特徴とする請求項１５に記載のプロセストランスミッタ。
【請求項２０】
プロセス流体の第１の圧力を冗長的に測定するための圧力測定システムであって、該圧力測定システムは、
トランスミッタ回路を含むプロセストランスミッタと、
第１の遠隔シール組立体と、
を備え、前記第１の遠隔シール組立体は、
前記プロセス流体の第１の圧力を直接検出するための第１の検出手段と、
検出した第１の圧力信号を前記第１の検出手段から前記トランスミッタ回路へ通信するための第１の電子的手段と、
前記プロセス流体の第１の圧力を前記プロセストランスミッタに物理的に伝えるための第１の機械的手段と、
を備え、前記圧力測定システムは、
物理的に伝えられた第１の機械的手段の圧力を利用して前記プロセス流体の前記第１の圧力を検出するための、前記プロセストランスミッタ内に配置された第２の検出手段をさらに備える、
ことを特徴とする圧力測定システム。
【請求項２１】
前記第１及び第２の検出手段はゲージ圧センサを含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載の圧力測定システム。
【請求項２２】
前記電子的手段は回路及び通信ケーブルを含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載の圧力測定システム。
【請求項２３】
前記機械的手段は流体遠隔シールシステムを含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載の圧力測定システム。
【請求項２４】
前記トランスミッタ回路は、第１及び第２の検出手段から検出された第１の圧力信号を受信し、前記受信した検出された第１の圧力信号の分析を行う、
ことを特徴とする請求項２０に記載の圧力測定システム。
【請求項２５】
プロセス流体の第１の圧力を冗長的に測定するための圧力測定システムであって、該圧力測定システムは、
トランスミッタ回路を含むプロセストランスミッタと、
第１の遠隔シール組立体と、
を備え、前記第１の遠隔シール組立体は、
前記プロセス流体の第１の圧力を検出するための第１の検出手段と、
前記トランスミッタ回路と通信するための第１の電子的手段と、
前記プロセス流体の第１の圧力を前記プロセストランスミッタに伝えるための第１の機械的手段と、
を備え、前記圧力測定システムは、
前記機械的手段を利用して前記プロセス流体の前記第１の圧力を検出するための第２の、前記プロセストランスミッタ内に配置された検出手段と、
第２の遠隔シール組立体と、
をさらに備え、前記第２の遠隔シール組立体は、
前記プロセス流体の第２の圧力を検出するための第３の検出手段と、
前記トランスミッタ回路と通信するための第２の電子的手段と、
前記プロセス流体の前記第２の圧力を前記プロセストランスミッタの前記第２の検出手段に伝えるための第２の機械的手段と、
を備える、
ことを特徴とするプロセス測定システム。
【請求項２６】
前記第２の検出手段は差圧センサであり、前記第１の機械的手段と前記第２の機械的手段とを通じて前記プロセス流体の差圧を検出する、
ことを特徴とする請求項２５に記載の圧力測定システム。
【請求項２７】
前記第１の検出手段及び前記第３の検出手段は、前記トランスミッタ回路が受信する出力信号を生成し、前記トランスミッタ回路は、前記出力信号から差圧を導き出す、
ことを特徴とする請求項２６に記載の圧力測定システム。
【請求項２８】
前記第２の検出手段の前記検出した差圧と、前記トランスミッタ回路の前記導き出した差圧とが、前記トランスミッタ回路により比較される、
ことを特徴とする請求項２７に記載の圧力測定システム。
【請求項２９】
前記トランスミッタ回路は、前記検出した差圧と前記導き出した差圧とが互いのエラー帯域内に存在するかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の圧力測定システム。
【請求項３０】
前記トランスミッタ回路は、前記検出した差圧と前記導き出した差圧に対して温度補正の分析を行う、
ことを特徴とする請求項２８に記載の圧力測定システム。
【請求項３１】
前記トランスミッタ回路は、前記検出した差圧と前記導き出した差圧との時間応答の分析を行う、
ことを特徴とする請求項２８に記載の圧力測定システム。
【請求項３２】
前記トランスミッタ回路は、前記検出した差圧と前記導き出した差圧とを制御ループを介して制御室に中継する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の圧力測定システム。
【請求項３３】
プロセストランスミッタと共に使用するための冗長な遠隔シールであって、
プロセス流体と接する分離ダイヤフラムを有するプロセスフランジと、
前記ゲージ圧センサが前記プロセス流体と連通するように前記プロセスフランジを貫いて延びるプロセスポートを介して前記プロセス流体の圧力を検出するための、前記プロセスフランジに結合されたゲージ圧センサと、
前記ゲージ圧センサから圧力信号を受信し、前記プロセストランスミッタと通信するための通信システムと、
前記分離ダイヤフラムを前記プロセストランスミッタに連接させるキャピラリチューブと、
を含むことを特徴とする冗長な遠隔シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に産業用プロセス制御システムで使用されるプロセス計器に関する。より具体的には、本発明は、冗長な機械式及び電子式遠隔シールシステムを有する圧力トランスミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力トランスミッタを使用して、プロセス流体の圧力を遠隔モニタすることができる。圧力トランスミッタは、圧力センサに関する信号を調整する回路を含むと共に遠隔位置へ出力を伝送し、該遠隔位置において圧力の大きさを示すものとしてこの出力をモニタすることができる。圧力トランスミッタを危険な測定環境から遠ざけるために、或いは圧力トランスミッタを不便な所にあるプロセス流体と連接させるために、しばしば遠隔シール又は遠隔ダイヤフラム組立体が使用される。例えば、遠隔シールは、化学プラント又は石油精製所などで腐食性の又は高温のプロセス流体と共に使用されることが多い。
【０００３】
通常、このような環境では、ダイヤフラム組立体及びキャピラリチューブを有する機械式遠隔シールを使用して、圧力トランスミッタをプロセス流体に結合させる一方、離れた安全な場所に圧力トランスミッタを設置することができる。これらの流体遠隔シールシステムは、細い弾力性のあるダイヤフラムを介してプロセス流体と連通し、このダイヤフラムを使用して、キャピラリチューブ内で使用される充填流体からプロセス流体を分離する。ダイヤフラムが屈曲すると、非圧縮性の充填流体が、キャピラリチューブを介して圧力トランスミッタ内に設置されたダイヤフラムに圧力変化を伝える。圧力トランスミッタダイヤフラムの屈曲が別の充填流体を介して圧力センサへ伝えられ、このセンサがプロセス流体の圧力に関する信号を生成する。
【０００４】
キャピラリチューブは、圧力トランスミッタをプロセス流体と結合させるために２５メートルまで延びる場合があり、これが機械的なキャピラリチューブによる遠隔シールのいくつか難点の一因となる。例えば、キャピラリチューブが非常に長いことにより応答時間が遅くなり、接続ポイントが多くなることにより、充填流体が漏れる可能性があり、結果として検出が不正確なものになる。また、差圧を測定するために、バランスのとれた構成、又は同調済みの構成のいずれかの構成による２つの遠隔シールを使用する必要がある。差圧の検出に関しては、２つの遠隔シールがトランスミッタ内の差圧センサに２つの圧力を中継する。バランスのとれた構成では、背圧を等しくするために２つの同じ長さのキャピラリチューブを使用する場合、これらのキャピラリの一方は、通常、その用途に必要な長さよりも長くなる。この構成にはコストがかかると共に、圧力測定に追加的な不確実性が発生するという両方の可能性がある。同調済みの構成では、トランスミッタが、異なる長さのキャピラリ内に生じる背圧を調整するように較正されている場合、作業環境における温度変化により、この較正にドリフトが生じる可能性があり、同様に圧力測定に不確実さが加えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遠隔シールがプロセストランスミッタと電子通信を行う電子式遠隔シールシステムもまた提案されてきた。これらの構成では、遠隔シール上にゲージ圧センサが配置され、有線ベースの、又は無線による電子通信システムのいずれかを介してセンサ出力信号がプロセストランスミッタに伝えられる。差圧測定に関しては、次に遠隔シールのゲージ圧が、圧力トランスミッタ又は別の遠隔シールのいずれかにおいて検出された別のゲージ圧と比較される。その後、圧力トランスミッタ回路が差圧を計算する。このようにして、遠隔シールはキャピラリチューブに関連する難点を解消する。しかしながら、差圧センサで差圧を直接検出する際ではなく、２つのゲージ圧から得られる差圧を計算する際に難点が存在する。差圧センサでは、個々の圧力が中心で検出されるため、温度の影響又はライン圧力エラーなどの共通のモードエラーは、大半が取り消される。２つのゲージ圧を比較した場合、共通の評価基準が失われ、個々の圧力測定に独自のエラーが生じるようになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、プロセス流体の圧力を測定するための冗長なプロセストランスミッタに関する。このプロセストランスミッタは、トランスミッタハウジングと、トランスミッタ回路と、第１の圧力センサを含む遠隔シール組立体と、トランスミッタハウジング内に配置された第２の圧力センサとを含む。遠隔シール組立体はまた、遠隔シールフランジと、通信システムと、キャピラリチューブとを含む。遠隔シールフランジはプロセス流体に結合し、第１の圧力センサは、遠隔シールハウジングにおいてプロセス流体圧を検出する。通信システムは、第１の圧力センサの出力をトランスミッタ回路に中継し、キャピラリチューブは、充填流体を介してプロセス流体圧をトランスミッタハウジングに通信し、そこで第２の圧力センサが充填流体を介してプロセス流体の圧力を検出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、プロセス制御システム１０を示す図であり、該システムは、遠隔シール１２と、プロセストランスミッタ１４と、制御室１６と、容器フランジ１７と、容器１８と、プロセス流体２０とを含む。遠隔シール１２は、プロセスフランジ２２と、第１の遠隔圧力トランスミッタ２６と、プロセスポート２８と、分離ダイヤフラム３０と、キャピラリチューブ３２と、キャピラリ結合器３５と、通信リンク３４とを含む。プロセストランスミッタ１４は、ハウジング３６と、第１のセンサ３８と、トランスミッタ回路４０と、キャピラリ結合器４２と、トランスミッタダイヤフラム４３と、通路４４と、配線用導管４６とを含む。制御室１６は、制御ループ４８と、電源５０と、通信システム５２とを含む。プロセストランスミッタ１４は、プロセス流体２０のゲージ圧を検出するためのゲージ圧構成で示される。別の実施形態では、図３に示すように、プロセストランスミッタ１４に第２の遠隔シールシステムが取り付けられることにより、差圧を検出できるようになる。プロセス制御システム１０は冗長な圧力検出システムを提供し、該システムにおいて、プロセス流体２０の圧力が個別の電子式及び機械式の手段により遠隔で測定され、検出された圧力は、トランスミッタ電子回路４０を利用して比較され、その後制御室１６においてモニタされ、診断される。
【０００８】
遠隔シール１２のプロセスフランジ２２は、通常４つのボルト５４及びナット５６で容器フランジ１７に取り付けられる。プロセス流体２０は、プロセスポート２８及びダイヤフラム３０を介して遠隔シール１２を加圧する。プロセスポート２８及び分離ダイヤフラム３０は、プロセス流体２０の圧力を検出するための２つの流出口に２つの個別の検出システムを設ける。第１の流出口であるプロセスポート２８は、圧力トランスミッタ２６と共に使用され、容器１８の部位でプロセス流体２０の圧力を検出する。第２の流出口であるダイヤフラム３０は、キャピラリ３２と連動して使用され、プロセス流体２０の圧力をトランスミッタ１４の第１のセンサ３８に中継する。
【０００９】
第１のセンサ３８は、ダイヤフラム３０の屈曲に基づいて、プロセス流体２０の圧力を示す第１の圧力信号を生成する。プロセス流体２０の圧力は、流体遠隔シールシステムを利用する第１のセンサ３８に機械的に伝えられる。ダイヤフラム３０は、プロセス流体２０の圧力によって屈曲し、キャピラリ３２は、第１の充填流体を介してトランスミッタ１４に圧力を中継する。キャピラリ３２は通常ステンレス鋼管を含む。キャピラリ３２は、結合器３５によって遠隔シール１２と接続され、結合器４２によってトランスミッタ１４と接続される。結合器４２において、キャピラリ３２は通路４４と接続され、この通路４４が第１のセンサ３８と接触する。通路４４は、トランスミッタダイヤフラム４３によりキャピラリ３２から分離され、第２の充填流体で満たされる。プロセス流体２０の圧力によるダイヤフラム３０の屈曲は、キャピラリ３２に存在する第１の充填流体及び通路４４に存在する第２の充填流体によって第１のセンサ３８に伝えられる。このようにして、第１のセンサ３８を含む機械式遠隔シールサブシステムは、容器１８内のプロセス流体２０の圧力を検出すると共に第１の圧力信号を生成し、この信号がトランスミッタ回路４０へ送られる。
【００１０】
圧力トランスミッタ２６は、プロセス流体２０の圧力を示す第２の圧力信号を生成する。第２の圧力信号は、通信リンク３４を介してトランスミッタ１４のトランスミッタ回路４０へ電子的に伝送される。通信リンク３４は、配線導管４６を介してトランスミッタ回路４０と接続し、この導管はトランスミッタ回路４０を制御ループ４８と接続するためにも使用される。通信リンク３４は、ＨＡＲＴ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、又はＣＡＮなどの有線ベースのプロトコル、或いは無線システムなどの任意の適当な通信手段であってもよい。有線ベースのシステムでは、通信リンク３４はまた、プロセストランスミッタ１４から圧力トランスミッタ２６への電源供給手段も含む。無線システムでは、バッテリなどの独立した電源を介して検出装置２６に電力が供給される。このようにして、圧力トランスミッタ２６を含む電子式遠隔シールサブシステムは、容器１８内のプロセス流体２０の圧力を検出すると共に第２の圧力信号を生成し、この信号がトランスミッタ回路４０へ送られる。
【００１１】
プロセストランスミッタ１４のトランスミッタ回路４０は、第１のセンサ３８及び通信リンク３４からそれぞれ第１及び第２の圧力信号を受信する。制御室１６は、電源５０を使用してプロセストランスミッタ１４に電力を供給し、通信システム５２を使用して制御ループ４８を介してトランスミッタ回路４０と通信する。このようにして、トランスミッタ１４は、第１及び第２の圧力信号の様々な分析を行うことができ、プロセス流体２０の圧力を遠隔モニタするために、この結果を制御室１６へ送る。プロセス制御ループ４８は、例えば４〜２０ｍＡの制御ループ、有線デジタル通信ネットワーク、無線ネットワーク、又はその他の任意の適当な通信システムであってもよい。別の実施形態では、トランスミッタ回路４０は、第１及び第２の圧力信号を制御室１６へ伝送し、上記の代わりに又は上記に加えてここで分析を行うことができる。別の実施形態では、プロセストランスミッタ１４は、ＬＣＤディスプレイ又は手持ち式読み取り装置などにより、圧力をローカルにモニタする手段を含む。さらに別の実施形態では、プロセストランスミッタ１４が制御ループ４８を含まない。
【００１２】
図２Ａは、冗長な遠隔シール１２のプロセス流体界面側を示す図であり、これにはフランジ２２と、プロセスポート２８と、分離ダイヤフラム３０と、取り付け穴６０Ａ〜６０Ｄとが含まれる。図２Ｂは、冗長な遠隔シール１２のハードウエア側を示す図であり、これにはフランジ２２と、プロセスポート２８と、結合器３５とが含まれる。フランジ２２は、取り付け穴６０Ａ〜６０Ｄと、例えばボルト５４などのねじ部分とを利用して容器１８の容器フランジ１７に固定される。図２Ａ及び図２Ｂには４つの取り付け穴を示しているが、任意の適当な数の取り付け穴を使用してもよい。フランジ２２は、ステンレス鋼又はその他の適当な材料から成る。任意の所望の配向で、遠隔シール１２を容器１８に取り付けることができる。１つの実施形態では、ポート２８とダイヤフラム３０とで遠隔シール１２を水平配置の形で取り付けることにより、このポート２８とダイヤフラム３０とが容器１８内の同じ圧力を検出するようになる。
【００１３】
プロセスポート２８及びダイヤフラム３０は、境界面にプロセス流体２０を与える。プロセスダイヤフラム３０は、キャピラリ３２内の充填流体からプロセス流体２０を分離する。プロセスダイヤフラム３０は、当業で公知の形で構成され、通常、ステンレス鋼又はその他の耐食性材料から成り、フランジ２２に溶接される。圧力ポート２８は、圧力トランスミッタ２６などの遠隔伝送ハードウエアに接触点を提供する。
【００１４】
図２Ｃは、図２Ａ及び図２Ｂの２−２で切断した断面であり、遠隔モニタハードウエアを取り付けた冗長な遠隔シール１２を示す図である。遠隔シール１２は、フランジ２２と、プロセスポート２８と、ダイヤフラム３０と、第１の流路６６と、及び第２の流路６８とを含む。遠隔シール１２は、遠隔伝送ハードウエア、すなわち圧力トランスミッタ２６と、キャピラリ３２と、結合器３５と、その他の関連部品とを備える。圧力トランスミッタ２６は、第２のセンサ６２とセンサ電子回路６４とを含む。
【００１５】
フランジ２２は、プロセスポート２８とダイヤフラム３０との間の接続、及び遠隔伝送ハードウエアを提供する。プロセスポート２８は、第１の流路６６を介して第２のセンサ６２と連接される。センサ６２は、例えばねじ接続でアクセスホール２８内の第１の流路６６に固定される。第２の流路６８は、結合器３５を受け入れるために、例えば溶接又はねじ接続でキャピラリ３２と連接される。第２の流路６８は、第１の充填流体で満たされると共にダイヤフラム３０の屈曲をトランスミッタダイヤフラム４３に伝える。
【００１６】
第２のセンサ６２は、ゲージ圧センサを含むと共に、プロセス流体２０で検出された圧力に比例する出力信号を生成することが好ましい。第２のセンサ６２及び第１のセンサ３８は、例えば、キャパシタンスベースの圧力セルであってもよく、この圧力セルにおいて、センサのキャパシタンスは、プロセス流体２０の圧力の関数として変化するか、或いはピエゾ抵抗ひずみゲージ技術などの別の公知の検出原理で動作することができる。センサ電子回路６４は、温度センサを含むと共に第２のセンサ６２の出力信号を受信し、調整することが好ましい。センサ電子回路６４は、通信リンク３４を越えてトランスミッタ回路４０へ第２の圧力信号として出力を伝える。１つの実施形態では、通信リンク３４は有線通信ケーブルを含む。同時に、センサ電子回路６４及び通信リンク３４は電子通信システムを含む。
【００１７】
また、このプロセス流体２０の圧力によって、ダイヤフラム３０が屈曲し、この屈曲により流路６８及びキャピラリ３２の第１の充填流体がプロセストランスミッタ１４のトランスミッタダイヤフラム４３にぶつかるようになる。続いて、トランスミッタダイヤフラム４３が、通路４４の第２の充填流体を第１のセンサ３８に押し付け、このようにして第１の圧力信号が生成され、この信号がトランスミッタ電子回路４０に中継される。その後、品質管理又は評価尺度のために、第１の圧力信号及び第２の圧力信号を分析し、診断し、比較し、或いは評価することができる。
【００１８】
トランスミッタ回路４０は、第１及び第２の圧力信号の様々な分析を、例えば個別に、或いは同時に行えることがことが好ましい。トランスミッタ回路４０は、この２つの圧力信号が、互いの許容できるエラー帯域内に存在するかどうかを判定する。２つの信号がエラー帯域内に存在すれば、トランスミッタ１４は、正確な情報を基に動作を継続することができ、操作者がさらなるステップを行う必要はない。信号がエラー帯域外に存在すれば、トランスミッタ１４は、制御ループ４８を介して制御室１６内の操作者に、或いはローカルなＬＣＤ画面で、データに問題があり、正しいステップを行う必要がある旨を通信する。特定用途、又はプロセス流体２０に対して必要な制御量に基づいて、このエラー帯域の幅をプログラムすることができる。トランスミッタ回路４０はまた、２つの信号のパターンもモニタする。例えば、信号が分岐している場合、トランスミッタ１４は、予防保全を行えるように操作者に初期警告を与えることができる。
【００１９】
トランスミッタ回路４０はまた、２つの信号の時間応答の比較も行う。通常、電子式遠隔シールサブシステムで発生する信号、すなわち通信リンク３４から出される第２の信号は、機械式遠隔シールサブシステムから出される信号、すなわちセンサ３８から出される第１の信号よりも速くトランスミッタ１４に中継される。従って、トランスミッタ回路４０が、第２の信号を受信した時と比べて第１の信号の受信の遅れが大きくなっていることを検出した場合、これはキャピラリ３２内の充填流体の漏れを示す可能性がある。同様に、トランスミッタ回路４０が、遅れが大きくなっていることを第２の信号から検出した場合、これは圧力ポート２８が詰まりそうになっていることを示す可能性がある。その後、トランスミッタ１４は、制御室１６又はローカルディスプレイを介して任意の必要と思われる修正措置を伝えることができる。
【００２０】
トランスミッタ回路４０はまた、例えば、電子式及び機械式遠隔シールの両方の機能に対して、温度補正機能及び同調較正機能などの濾過機能及び調整機能も実行することが好ましい。トランスミッタ回路４０及びトランスミッタ２６は温度センサを含み、この温度センサを使用して周囲温度及び局部温度の変動に基づいてセンサ３８及びセンサ６２を補正する。これらの温度センサを使用して、機械式遠隔シールシステムを補正することもできる。遠隔シール１２と圧力トランスミッタ２４との間の温度差は、キャピラリ３２内の充填流体の圧力を伝える能力に影響を及ぼす。例えば、充填流体の密度又は体積に対する変更は、センサ３８に伝えられる圧力に影響を及ぼすことになる。トランスミッタ回路４０は、センサ３８及びセンサ６２の温度データを使用して、キャピラリ３２を介して中継された圧力の任意の変更に対してセンサ３８を補正することができる。
【００２１】
また、トランスミッタ回路４０は、最適な性能条件に基づいて第１の圧力信号と第２の圧力信号との間で選択を行うことができる。例えば、温度及びプロセス流体２０のレベルが安定している場合、機械式遠隔シールサブシステム及び第１の信号の方がより正確なものとなる。温度が急速に変化している場合、或いは遠隔シール１２と圧力トランスミッタ１４との間の温度差が大きい場合、電子式遠隔シールサブシステム及び第２の信号の方がより正確なものとなる。このようにして、トランスミッタ回路４０は急速に変化する状態をモニタし、どちらのシステムがより正確な結果をもたらすことになるかを選択し、この信号を操作者へ送ることができる。
【００２２】
図３はプロセス制御システム７０を示す図であり、この図では、トランスミッタ７１がバランスのとれた差圧測定構成にある。プロセス制御システム７０は、図１のプロセス制御システム１０で使用した部品を含み、適用可能な場合には共通の付与番号を使用している。プロセス制御システム７０は、遠隔シール１２と、制御室１６と、容器１８と、プロセス流体部分２０Ａと、プロセス流体部分２０Ｂと、プロセストランスミッタ７１と、第２の遠隔シール７２とを含む。遠隔シール７２は、フランジ７６と、第２の遠隔圧力トランスミッタ７８と、プロセスポート８０と、分離ダイヤフラム８２と、キャピラリ８４と、通信リンク８６とを含む。キャピラリ８４は、結合器８８によって遠隔シール７２と接続され、結合器９０によってトランスミッタ７１と接続される。第２の遠隔シール７２は、遠隔シール１２の構造に従って構成される。ボルト５４及びナット５６などを有するねじ部分を使用して、遠隔シール１２及び遠隔シール７２をプロセスフランジ１７及びプロセスフランジ９８とそれぞれ接続することができる。
【００２３】
トランスミッタ７１は、通路９２と、差圧センサ９４と、トランスミッタ回路９６とを含む。第１の遠隔シール１２及び第２の遠隔シール７２は容器１８に沿って配置され、プロセス流体２０の２つの異なる部分、すなわち部分２０Ａ及び２０Ｂにおいて圧力を検出する。１つの実施形態では、部分２０Ａ及び２０Ｂを、圧力容器に収容されたプロセス流体の垂直部分とすることにより、容器の異なる高さにおいて差圧を検出できるようになる。別の実施形態では、部分２０Ａ及び２０Ｂを、プロセス流体の輸送管路内の流量制限装置のいずれかの側におけるプロセス流体の部分とすることにより、流量測定を計算できるようになる。
【００２４】
上述の内容と同様に、プロセスポート２８を第１の圧力トランスミッタ２６と共に使用して、第１のプロセス流体部分２０Ａの圧力が検出され、次にこの圧力が通信リンク３４を介して回路９６に送られる。また、分離ダイヤフラム３０をキャピラリ３２と共に使用して、プロセス流体２０Ａの圧力をトランスミッタ７１に機械的に伝える。
【００２５】
同様に、プロセスポート８０を第２の遠隔圧力トランスミッタ７８と共に使用して、第２のプロセス流体部分２０Ｂの圧力を検出する。圧力トランスミッタ７８は、通信リンク８６を介してトランスミッタ回路９６に電子圧力信号を中継するための回路を含む。分離ダイヤフラム８２をキャピラリ８４と共に使用して、別の充填流体を介してプロセス流体部分２０Ｂの圧力をトランスミッタ７１に中継する。通路９２及び差圧センサ９４に圧力が伝えられる。このようにして、圧力センサ９４は、遠隔シール１２のキャピラリ３２及び遠隔シール７２のキャピラリ８４により送られた圧力間の差圧を検出して、プロセス流体部分２０Ａと２０Ｂとの間の差圧を示す差圧値を生成する。この差圧が回路９６に送られる。回路９６はまた、第１の圧力トランスミッタ２６により生成された第１のゲージ圧信号と、第２の圧力トランスミッタ７８により生成された第２のゲージ圧信号とを受信し、この２つのゲージ圧信号から第２の差圧値を導き出すことができる。このようにして、トランスミッタ回路９６は差圧信号を比較分析して、正常に動作しないセンサ及び電子回路、並びに遠隔シールシステム内の漏れを判断する際の支援を行うことができる。特に、トランスミッタ回路９６は、トランスミッタ回路４０について説明したものと同じ機能及び分析を実行することができる。例えば、トランスミッタ回路９６は、導き出された差圧及び検出された差圧が互いのエラー帯域内に存在するかどうかを判定し、温度補正を行い、どちらの信号がより正確であるかを判断し、或いは現在の及び潜在的なハードウエアの誤動作を診断することができる。
【００２６】
プロセス制御システム７０の別の実施形態では、プロセストランスミッタ７１を、遠隔シール７２の部位で容器１８に直接設置するか、或いは別の同調済みの構成で設置することができる。このような構成では、差分センサ９４に対して第２の機械的に検出した圧力を得るために、トランスミッタハウジング３６が容器１８と結合され、第２の遠隔シール７２の必要性は無くなる。
【００２７】
好ましい実施形態とともに本発明について説明してきたが、当業者であれば、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく形態及び詳細の変更を行うことができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の冗長なプロセストランスミッタを使用したプロセス制御システムを示す図である。
【図２Ａ】本発明の冗長な遠隔シールのプロセス流体界面側を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の冗長な遠隔シールのハードウエア側を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ａ及び図２Ｂの２−２で切断した断面であり、遠隔モニタハードウエアを取り付けた冗長な遠隔シール１２を示す図である。
【図３】差圧測定用に構成された本発明の冗長なプロセストランスミッタを示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  プロセス制御システム
１２  遠隔シール
１４  プロセストランスミッタ
１６  制御室
１７  容器フランジ
１８  容器
２０  プロセス流体
２２  プロセスフランジ
２６  第１の遠隔圧力トランスミッタ
２８  プロセスポート
３０  分離ダイヤフラム
３２  キャピラリチューブ
３４  通信リンク３４
３５  キャピラリ結合器
３６  ハウジング
３８  第１のセンサ
４０  トランスミッタ回路
４２  キャピラリ結合器
４３  トランスミッタダイヤフラム
４４  通路
４６  配線用導管
４８  制御ループ
５０  電源
５２  通信システム
５４  ボルト
５６  ナット
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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