(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体搬送コンジットの内側壁とプロセス計測プローブの遠位先端との間のボトミング接触を示すためのシステムであって、システムが：
流体搬送コンジット内部に挿入するように構成されたプロセス計測プローブを有するプロセス装置と；
プロセス計測プローブに結合されており、プロセス計測プローブを流体搬送コンジット内部に挿入するための力を印加するように構成された挿入機構と；
挿入に関連した力または圧力の作用として、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングの表示を提供するように構成されたボトミングインジケータとを含み、
前記ボトミングインジケータは、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングの視覚的表示を与えるように構成され、
前記ボトミングインジケータは、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングが達成されたときに作動する視覚的マーカを含むシステム。
【請求項２】
挿入に関連した力または圧力がプロセス計測プローブを流体搬送コンジット内部に挿入するのに必要な第一の力よりも大きく、かつプロセス計測プローブの遠位先端が流体搬送コンジットの内側壁に接触した時点でプロセス計測プローブまたは流体搬送コンジットを損傷する第二の力よりも小さい力に対応する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
ボトミングインジケータがプロセス計測プローブを挿入するための挿入機構からの力の印加に応じて圧縮する少なくとも一つのばねを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
プロセス計測プローブの遠位先端が流体搬送コンジットの内側壁に対して適切にボトミングされたときに、少なくとも一つのばねが所定の量だけ圧縮することを招くばね圧縮力を、ボトミングインジケータの少なくとも一つのばねが有する、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
ボトミングインジケータの少なくとも一つのばねのばね圧縮力によって、プロセス計測プローブが流体搬送コンジットの内側壁に対して適切にボトミングされたときに、ボトミングインジケータの少なくとも一つのばねが完全に折り畳まれるような、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
ボトミングインジケータの少なくとも一つのばねを完全に折り畳むばね圧縮力が流体搬送コンジットにおけるプロセス圧力からの力と、プロセス制御装置に付随するパッキングランドからの摩擦力と、流体搬送コンジットの内側壁に対してプロセス計測プローブを留めるのに必要な力との和よりも大きい、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
ボトミングインジケータが挿入からの力の印加に応じて圧縮し、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングの視覚的表示を提供する少なくとも一つのばねを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
ボトミングインジケータがフィッシュスケールタイプのインジケータであり、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングを表示する所定の力または圧力をボトミングインジケータが読み出したときに、視覚的出力を提供する、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
フィッシュスケールタイプのインジケータが操作者によって風袋を差し引かれるまたはゼロにされるように構成され、プロセス圧力およびパッキングランドからの摩擦を計上する、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
視覚的マーカがＯリング、ゲージされたスティックまたは他のインジケータを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記視覚的マーカがＯリングを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
ボトミングインジケータが流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングを表示する出力信号を生成するように構成された、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
ボトミングインジケータが挿入に関連した力または圧力を計測して出力信号を提供するように構成された圧力または力変換器を含む、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
システムが出力信号を使用して流体搬送コンジット内部へのプロセス計測プローブの挿入を自動的に制御するように自動化された、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
挿入機構がボトミングインジケータに結合されており、出力信号に応じて制御されるように構成され、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングを出力信号が指し示すときに、プロセス計測プローブを流体搬送コンジット内部に挿入するための力の印加を挿入機構が停止する、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
プロセス制御装置が流体流量計である、請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
プロセス計測プローブが平均化ピトー管（ＡＰＴ）一次要素を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１８】
プロセス計測プローブを流体搬送コンジット内部に挿入するための方法であって、方法が：
プロセス計測プローブに結合された挿入機構を制御して、プロセス計測プローブを流体搬送コンジット内部に挿入するための力を印加することと；
ボトミングインジケータを使用して、挿入に関連した力または圧力の作用として、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングの表示を提供することと、
挿入機構を制御して、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングの表示を挿入機構が提供したときに、力の印加を停止するようにすることとを含み、
前記ボトミングインジケータは、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングの視覚的表示を与えるように構成され、
前記ボトミングインジケータは、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングが達成されたときに作動する視覚的マーカを含む方法。
【請求項１９】
前記視覚的マーカがＯリングを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
ボトミングインジケータを使用することが流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングの表示を提供するための、ボトミングインジケータからの出力信号を提供することをさらに含み、挿入機構を制御してプロセス計測プローブを挿入するための力を印加し、かつ力の印加を停止することが出力信号の作用として、挿入機構を自動的に制御することをさらに含む、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本開示は、工業プロセス制御または監視システムに関する。より具体的には、本開示は、工業プロセスのプロセス変数を計測するために平均化ピトー管（ＡＰＴ）プローブまたは他の一次検出プローブを使用するタイプのプロセス変数トランスミッタまたは検出装置に関する。
【０００２】
工業環境において、工業プロセスなどを監視および制御するために制御システムが使用される。通常、これらの機能を実行する制御システムは、工業プロセスにおける主要な場所に分散されており、プロセス制御ループによって制御室内の制御回路と接続されたフィールド装置を使用する。「フィールド装置」という用語は、工業プロセスの計測、制御および監視において使用されるすべての装置を含む、分散制御またはプロセス監視システムにおける機能を実行する任意の装置を指す。
【０００３】
一部のフィールド装置は、プロセス流体につながる変換器を含む。変換器は、物理的入力に基づく出力信号を生成するまたは入力信号に基づく物理的出力を生成するいずれかの装置を意味するものと理解される。通常、変換器は、入力を、異なる形態を有する出力に変換する。変換器のタイプは、さまざまな分析機器、圧力センサ、サーミスタ、アクチュエータ、ソレノイド、インジケータライトおよび他のものを含む。
【０００４】
フィールド装置、例えば、工業プロセスにおいて使用されるプロセス変数センサは、フィールドにおいて、パイプライン、タンクおよび他の工業プロセス機器に据え付けることができる。一つのタイプのプロセス変数センサは、例として、流体の流れの速度を計測できる流量計である。平均化ピトー管（ＡＰＴ）一次要素を用いる一つのタイプの流量計は、流れラインに挿入されかつそれから待避されるその能力、その低い圧力損失、比較的低い費用および信頼性のある性能のために、流量計測のための多く出回っている装置である。ＡＰＴ一次要素は、プロセス流体がそこを通って移動しているパイプラインにわたる複数の場所からの圧力を検出および平均化する。次に、この平均圧力は、流れ理論および実験によって決定された分量と併せて使用され、流体についての流量計測を提供する。一つのタイプのＡＰＴは、エマソン・プロセス・マネジメント（商標）から入手できるＡｎｎｕｂａｒ（登録商標）ＡＰＴである。少なくともＡｎｎｕｂａｒ（登録商標）タイプのＡＰＴでは、パイプラインの断面にわたる複数のサンプルを、断面にわたる流量の変動を計上して平均化できるように、ＡＰＴがプロセスパイプラインに及ぶことが好ましい。
【０００５】
差圧流量計のための一部のタイプのＡＰＴ一次要素は、プロセスが稼働中である間にプロセスパイプに据え付けることができる。ＡＰＴ一次要素の寿命および精度を確保するために、ＡＰＴ一次要素の先端を、それが取り付けられるプロセス配管の対向する側面に対してしっかりと固定する必要がある。ＡＰＴ一次要素が完全に挿入されていない場合には、それが渦に起因して振動し、質が悪い信号を二次要素（例えば、トランスミッタ）に送るまたはバラバラに破損して下流における損傷を招く。ＡＰＴ一次要素が過度に挿入されている場合には、それが歪んで、ボトミングしていない質が悪い信号、破損および配管の損傷といった同じ問題を結果生じることがある。
【０００６】
ＡＰＴ一次要素をプロセス配管に据え付けるのに一般に使用される方法は、挿入／待避制御棒上のマーキングを使用する。適切な先端を確実にする試みにおいて、プロセス配管の対向する内壁に対するＡＰＴの先端ボトミングとは、挿入を制御するのに使用されるギアボックスに挿入／待避棒上のマーキングが接近するまでＡＰＴ一次要素を挿入することである。マーキングがギアボックスに接近した時点で、据付者は、ギアボックスのクランクハンドルの旋回がより困難となるときを「感じる」必要がある。ギアボックスハンドルを旋回させることのさらなる困難は、先端がパイプの対向する側面においてボトミングされたことについて据付者が示すことによる。しかしながら、先端が対向する壁に対してボトミングしたときを「感じる」のは非常にに困難な場合がある。これは、パッキングランド抵抗の他の据付力およびプロセス圧力と比較して、先端ボトミングの追加的な力がごくわずかであるような機械的効果を、ＡＰＴ一次要素を挿入するのに使用されるギアボックスが提供するためである。ボトミングされた先端とボトミングされていない先端との間の差異は容易に見分けることはできないが、ＡＰＴ一次要素をボトミングしないまたはＡＰＴ一次要素に過負荷を与え損傷することのいずれかは、据付者にとって容易である。これにより、質が悪い据え付けに起因する、場合によっては５パーセントもの高いＡＰＴ一次要素の故障率が結果生じる。
【０００７】
先の検討は、単に一般的な背景技術の情報のために提供され、主張された主題の範囲を決定する援助として使用されることは意図しない。
【０００８】
概要
流体搬送コンジットの内側壁と遠位先端プロセス計測プローブとの間のボトミング接触を示すためのシステムおよび方法が開示される。プロセス装置、例えば、流体流量計は、流体搬送コンジット内部に挿入するように構成されたプロセス計測プローブを有する。挿入機構は、プロセス計測プローブに結合されており、プロセス計測プローブを流体搬送コンジット内部に挿入するための力を印加するように構成される。ボトミングインジケータは、挿入に関連した力または圧力の作用として、流体搬送コンジットの内側壁に対するプロセス計測プローブの遠位先端の適切なボトミングの表示を提供するように構成される。
【０００９】
この概要および要約は、詳細な説明において以下にさらに説明される簡潔にされた形態における概念の選択を紹介するために提供される。概要および要約は、主張された主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することは意図せず、主張された主題の範囲を決定する援助として使用されることも意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】コンジットの内側壁と平均化ピトー管（ＡＰＴ）一次要素との間のボトミング接触をシステムが一例の実施形態に従う、プロセス流体の監視または制御において使用するための工業プロセス制御または監視システムの概略図である。
【図２】一例の実施形態に従う、図１に示すシステムおよびトランスミッタのブロック図である。
【図３】図１および図２のシステムのボトム表示コンポーネントの第一の実施形態の概略図である。
【図４】図１および図２のシステムのボトム表示コンポーネントの第二の実施形態の概略図である。
【図５−１】ＡＰＴ一次要素のコンジット内部への挿入のさまざまな段階の視覚的表示を提供するように構成されたコンポーネントの概略図である。
【図５−２】ＡＰＴ一次要素のコンジット内部への挿入のさまざまな段階の視覚的表示を提供するように構成されたコンポーネントの概略図である。
【図５−３】ＡＰＴ一次要素のコンジット内部への挿入のさまざまな段階の視覚的表示を提供するように構成されたコンポーネントの概略図である。
【図５−４】ＡＰＴ一次要素のコンジット内部への挿入のさまざまな段階の視覚的表示を提供するように構成されたコンポーネントの概略図である。
【図５−５】ＡＰＴ一次要素のコンジット内部への挿入のさまざまな段階の視覚的表示を提供するように構成されたコンポーネントの概略図である。
【図５−６】ＡＰＴ一次要素のコンジット内部への挿入のさまざまな段階の視覚的表示を提供するように構成されたコンポーネントの概略図である。
【００１１】
実例となる実施形態の詳細な説明
開示された実施形態は、ＡＰＴ一次要素が流体搬送コンジット内部に適切に挿入されたときの表示を提供する平均化ピトー管（ＡＰＴ）一次要素先端ボトミング方法、システムおよび器具を提供する。しかしながら、開示された実施形態は、任意のプロセス計測プローブに適用できる。いくつかの例示的な実施形態において、方法、システムおよび器具は、ＡＰＴ一次要素の適切な据え付けを確保するための挿入およびボトミング力を直接的に計測または特定する。据え付け期間における適切なＡＰＴボトミングを確実にすることによって、渦に起因する振動および結果生じる質が悪い信号品質を減少することができる。さらに、不十分な挿入または（例えば、バックリングからの）過度な挿入に起因するＡＰＴ一次要素の破損および結果生じる下流における損傷を防止または減少することができる。
【００１２】
いくつかの開示された実施形態において、挿入機構は、流体流量計のＡＰＴ一次要素またはトランスミッタに結合されており、ＡＰＴ一次要素の挿入およびコンジットからの待避を制御する。ボトミングインジケータは、挿入に関連した力または圧力の作用として、流体搬送コンジットの内側壁に対するＡＰＴ一次要素の遠位先端の適切なボトミングの表示を提供するように構成される。いくつかの実施形態において、一つまたは複数のばねがボトミングインジケータに含まれ、挿入機構からの力をＡＰＴ一次要素に伝達する。ばねは、さらなる力が印加されず、一次要素が損傷しないように、挿入機構からＡＰＴ一次要素への力の印加に応じて圧縮し、ＡＰＴ一次要素が適切にボトミングされたときの視覚的表示を提供するように選択できる。適切なボトミングの他の視覚的表示も提供することができる。いくつかの実施形態において、ボトミングインジケータは、ＡＰＴ一次要素の遠位先端の適切なボトミングを表示する出力信号を提供するように構成され、挿入機構を制御するための出力信号を直接的にまたは間接的に使用できる。したがって、プロセスは、損傷を招くことなくＡＰＴ一次要素の適切なボトミングも保証しつつ、自動化することができる。
【００１３】
一部の工業プロセス制御または監視システム、例として、一部の差圧（ＤＰ）に基づく制御または監視システムは、コンジット、例えば、プロセスパイプまたはダクト内部に挿入されるＡＰＴプローブまたは一次要素を利用して、コンジットを通る材料の流れに関連する差圧を計測する。一つのそのような工業プロセス制御または監視システム１００を図１に示す。図１は、工業プロセスにおいてプロセス流体の監視または制御において使用するためのシステム１００を示す簡潔にされた図である。システム１００は、流体搬送コンジットまたはプロセス配管の内側壁と、ＡＰＴ一次要素の遠位先端との間のボトミング接触の表示も提供する。
【００１４】
通常、フィールド装置、例えば、プロセス変数トランスミッタ１０２は、プロセス施設における遠隔の場所に設置され、検出したプロセス変数を、中心に設置された制御室１０４に戻すように送信する。有線および無線通信両方を含む、プロセス変数を送信するためのさまざまな技術を使用することができる。一つの共通の有線通信技術は、単一ペアの有線が情報の搬送とトランスミッタ１０２への電力の供給の両方に使用される、２本の有線のプロセス制御ループ１０６として知られているものを使用する。情報を送信するための一つの技術では、プロセス制御ループ１０６を通る電流レベルを４mA〜２０mAの間に制御する。４〜２０mAレンジ以内の電流の値は、プロセス変数の対応する値にマッピングすることができる。デジタル通信プロトコルの例は、ＨＡＲＴ（登録商標）（標準４〜２０mAアナログ信号上に重ね合わせられたデジタル通信信号からなるハイブリッド物理層）、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（商標）フィールドバス（１９９２年にアメリカ計測学会によって公表されたすべてデジタルの通信プロトコル）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ通信プロトコルまたは他のものを含む。無線プロセス制御ループプロトコル、例えば、ＩＥＣ６２５９１に準拠したＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）を含む高周波通信技術も具現化することができる。図１のプロセス制御ループ１０６は、トランスミッタ１０２と制御室１０４との間の通信接続の有線および無線形態のいずれかまたは両方に相当する。
【００１５】
プロセス変数トランスミッタ１０２は、取り付けシステムまたは器具１１２を介して接続される。図１に示す一例の実施形態は、隔離弁４０５および挿入／待避機構１５０を含む。ＡＰＴ一次要素またはプローブ１２０は、例証する例示的な実施形態ではプロセス配管である流体搬送コンジット１０８内部に伸長でき、プロセス配管１０８内のプロセス流体のプロセス変数を計測するように構成される。プロセス変数の例は、流量、温度、圧力、水位、pH、伝導率、濁度、密度、濃度、化学組成物などを含む。プロセス変数トランスミッタ１０２は、センサ１２４およびプローブまたはＡＰＴ一次要素１２０からのプロセス変数を受信し、トランスミッタ出力をプロセス制御ループ１０６に提供するように構成された他のコンポーネント／回路（図１に図示せず）を含む。検討したように、例示的な実施形態において、プロセス変数トランスミッタ１０２は、差圧トランスミッタであり、プローブ１２０は、ＡＰＴタイプのプローブである。差圧トランスミッタ１０２およびプローブまたはＡＰＴ一次要素１２０の構成要素は、より詳細に以下に説明する。
【００１６】
図１において、挿入機構１５０とも呼ばれ、すべての実施形態においては待避のために使用することは要望されない挿入／待避機構１５０は、ＡＰＴ一次要素１２０に結合され、ＡＰＴ一次要素を流体搬送コンジット１０８内部に挿入するための力を印加するように構成される。機構１５０は、様々な異なる構成要素、例えば、ねじ山をつけた制御棒４１５および対応するギアボックス４１０、ギアボックスに電力供給するためのモータまたは手動クランク（クランク機構４１８）などを含むことができる。機構１５０の例示的な実施形態の構成要素は、例として、図３および図４を参照してより詳細に示し、説明する。
【００１７】
図１において、コンジットまたはパイプ１０８の切り取り部分によって、ＡＰＴ一次要素１２０の部分１２２がプロセスパイプ１０８の中に直径方向に及ぶことが見てとれる。方向の矢印１２６は、パイプ１０８内の流体の流れの方向を指し示す。配管またはコンジット１０８内の流体の流れを達成するために、プロセス圧力がコンジット内に存在する。ＡＰＴ一次要素をコンジット内に挿入するときに、これらのプロセス圧力に打ち勝つ必要がある。トランスミッタ１０２のセンサ１２４は、通路１３０を通して一次要素１２０に流体的に結合された圧力センサ１２４である。
【００１８】
コンジット１０８内へのＡＰＴ一次要素の挿入プロセスを援助するためのボトミングインジケータ１６０も図１に示す。ボトミングインジケータ１６０は、挿入に関連した力または圧力の作用として、プロセス配管または流体搬送コンジット１０８の内側壁１２１に対するＡＰＴ一次要素１２０の遠位先端１２３の適切なボトミングの表示を提供するように構成された任意のタイプの機構、装置またはシステムであることができる。挿入に関連した力または圧力は、例示的な実施形態では、ＡＰＴ一次要素１２０を流体搬送コンジット１０８内部に挿入するのに必要な第一の力よりも大きく、かつＡＰＴ一次要素の遠位先端１２３が流体搬送コンジットの内側壁１２１に接触した時点でＡＰＴ一次要素または流体搬送コンジットを損傷する第二の力よりも小さな力または圧力である。より詳細に以下に説明するように、ボトミングインジケータ１６０は、流体搬送コンジットの内側壁に対するＡＰＴ一次要素の遠位先端の適切なボトミングの視覚的表示を操作者に提供するように構成できる。加えて、あるいはそれに代えて、ボトミングインジケータは、ＡＰＴ一次要素の適切なボトミングを表示する出力信号１６２（図２に示す）を生成するように構成できる。例えば、ボトミングインジケータ１６０は、挿入に関連した力または圧力を計測するように構成された圧力または力変換器を含むことができる。そのような代替の実施形態において、挿入機構１５０は、直接的にまたはコンピュータもしくはコントローラを通じてボトミングインジケータ１６０に結合し、信号１６２に応じて制御されるように構成でき、流体搬送コンジットの内側壁に対するＡＰＴ一次要素の遠位先端の適切なボトミングを制御信号が示すときに、ＡＰＴ一次要素を流体搬送コンジット内部に挿入するための力の印加を挿入機構が停止する。したがって、挿入および待避プロセスは、ＡＰＴ一次要素の適切なボトミングを確実にしつつ、自動化することができる。
【００１９】
図２は、システム１００における例示的な差圧計測トランスミッタの実施形態のシステムブロック図である。示すように、システム１００は、流量トランスミッタ１０２およびＡＰＴ一次要素１２０を含む。図１の場合と同様に、システム１００は、適切なボトミングで、かつ一次要素またはコンジットの損傷を回避しつつ、ＡＰＴ一次要素１２０をコンジット１０８内に挿入するのに使用するための挿入機構１５０およびボトミングインジケータ１６０を含む。システム１００は、プロセス制御ループ、例えば、ループ１０６に接続でき、コンジット１０８内の流体の流れの差圧に関連するプロセス変数出力を通信するように適応する。システム１００のトランスミッタ１０２は、ループ通信回路３０２、圧力センサ１２４、計測回路３０４およびコントローラ３０６を含む。
【００２０】
ループ通信回路３０２は、プロセス制御ループ１０６に接続し、プロセス制御ループにおいて通信するように適応する。ループ通信回路３０２は、有線通信リンクおよび／または無線通信リンクを通じて通信するための回路を含むことができる。そのような通信は、任意の適宜のプロセス業界標準プロトコル、例えば、有線および無線プロトコル両方を含む、前述したプロトコルに従うことができる。
【００２１】
いくつかの例示的な実施形態において、圧力センサ１２４は、それぞれ、通路１３０および他のコンジットを通って、ＡＰＴプローブ１２０の第一のおよび第二のプレナム３１６、３１８に結合された第一のおよび第二のポート３１０、３１２を含む。センサ１２４は、印加された圧力の変化に応じて変化する電気的特性を有する任意の装置であることができる。例えば、センサ１２４は、ポート３１０とポート３１２との間に印加された差圧に応じて容量が変化する容量性圧力センサであることができる。
【００２２】
計測回路３０４は、センサ１２４に接続されており、少なくともポート３１０とポート３１２との間の差圧に関連するセンサ出力を提供するように構成される。計測回路３０４は、差圧に関連する好適な信号を提供できる任意の電子回路であることができる。例えば、計測回路は、アナログ・デジタル・コンバータ、容量デジタル・コンバータまたは任意の他の適宜の回路であることができる。
【００２３】
コントローラ３０６は、計測回路３０４およびループ通信回路３０２に接続される。コントローラ３０６は、計測回路３０４によって提供されたセンサ出力に関連する出力であるプロセス変数出力をループ通信回路３０２に提供するように適応する。コントローラ３０６は、プログラマブルゲートアレイ装置、マイクロプロセッサまたは任意の他の適宜の一つ以上の装置であることができる。ループ通信回路３０２、計測回路３０４およびコントローラ３０６を個々のモジュールに関して説明したが、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において組み合わせることができることが考慮される。例示的な実施形態において、コントローラ３０６および／または計測回路３０４を構成するために使用されるコンピュータ可読命令、パラメータ値などの記憶のために、メモリ３０７が含まれ、コントローラ３０６に接続される。
【００２４】
ＡＰＴプローブまたは一次要素１２０は、通路１３０（通常、他のコンジット）によってトランスミッタ１０２に結合される。したがって、いくつかの例示的な実施形態において、センサ１２４のポート３１０がＡＰＴ一次要素の第一のプレナム３１６に結合され、その一方で、センサ１２４のポート３１２が一次要素の第二のプレナム３１８に結合される。「プレナム」は、特定の特質または圧力の流体が内部に導かれまたは収容され、かつ流体がそこを通って案内または運搬される通路、チャネル、管または同類のものである。
【００２５】
図２に概略的に示すように、プローブ１２０は、プローブの全長を伸長する上流面３１９、プローブの全長を伸長する下流面３２０およびプレナム３１６と３１８とを分離する中央または中心面３２１を含むことができる。いくつかの例示的な実施形態において、プレナム３１６および３１８は、それぞれ、面３１９と３２１との間および面３２０と３２１との間に形成される。上流面３１９および下流面３２０の各々に、一つまたは複数の開口３２２が形成され、プロセス流体をプレナム３１６および３１８に入れることが可能になる。センサ１２４は、プレナム３１６におけるプロセス流体とプレナム３１８におけるプロセス流体との間の差圧に対応する差圧を計測する。ＡＰＴ一次要素設計の例を図２に例証するが、開示された実施形態は、任意の特定のＡＰＴ一次要素設計または構成に限定されない。
【００２６】
ここで図３を参照するように、システム１００の一例の実施形態が示される。図３に示すシステムにおいて、挿入／待避機構４５０は、図１および図２に示す機構１５０の例示的な実施形態に相当し、一方で、ボトミングインジケータコンポーネント４６０は、ボトミングインジケータ１６０の例示的な実施形態に相当する。図３において、トランスミッタ１０２がブロック図の形態で示される。隔離弁４０５がプロセス配管またはコンジット１０８に結合されており、ＡＰＴ一次要素が弁を通してコンジット内に移動することが可能になる。
【００２７】
この例示的な実施形態において、機構４５０は、制御棒またはジャッキ４１５に対応する一対のギアボックス４１０およびクランク機構４１８、例えば、モータまたは手動クランクを含む。クランク機構４５０は、ギアボックスに結合され、ギアボックスに回転入力を提供するように構成される。制御棒は、ヘッドプレート４２０に結合され、クランク機構４１８、ギアボックス４１０および制御棒４１５の電力および制御を受けて、管４２４内で往復運動する棒または部材４２２を介して挿入力または圧力をＡＰＴ一次要素に伝達する。
【００２８】
図３に例証する実施形態において、コンジット１０８の対向する側面パイプまたは壁にＡＰＴ一次要素の遠位先端がボトミングされたときを「感じる」ことができない据付者の問題に対処するために、ボトミングインジケータ４６０は、ジャッキスクリュ／制御棒４１５とヘッドプレート４２０との間に挿入された一つまたは複数のボトム荷重ばね４２５および任意の耐ねじれプレート４３０を含む。ばね（複数可）４２５の圧縮は、ＡＰＴ一次要素が適切にボトミングされたときの明瞭な視覚的表示を与える。例えば、先端がボトミングされたときを据付者に示すための、ばね（複数可）４２５または類似の機構を使用できるいくつかの代替様式がある。
【００２９】
第一の技術において、設計において慎重な計算を用いて、一つ以上のばね４２５が完全に折り畳まれたときにＡＰＴ一次要素が適切にボトミングされる。ばねは、プロセス配管に「留まる」、クランク機構４１８からの挿入力を、ボトミングされるまでプロセス配管を通って移動するピストンのように動作する一次要素に効果的に伝達する。一つ以上のばねを完全に折り畳むための圧縮力は、プロセス圧力と、プロセス流体が挿入接続を通じて漏れ出ることを防止するためのパッキングランドからの摩擦力と、対向するコンジット壁に対してＡＰＴ一次要素を留めるのに必要な力との和よりも大きいが、一次要素を歪ませるまたは対向するコンジット壁を剪断するのに必要な力よりも小さいように、一つ以上のばねがサイズ形成される。操作者は、一つ以上のばね４２５が全体的に圧縮されるまで、単純に、据え付けクランクハンドルの旋回またはクランク機構４１８のモータの作動を継続する。ばねが完全に圧縮された時点で、操作者は、ＡＰＴ一次要素の先端が適切にボトミングされており、過度に圧縮されていないことを確信することができる。さまざまな実施形態において、異なるＡＰＴ一次要素サイズおよび異なるプロセス適用に応じて、異なるばね速度、それ故に、異なるサイズのばね４２５が必要となることがある。
【００３０】
ＡＰＴ一次要素先端が適切にボトミングされたときを指し示すための第二の技術は、図４に示すボトミングインジケータの実施形態５６０を使用して具現化することができる。この実施形態において、ボトミングインジケータ５６０は、「フィッシュスケール」タイプのインジケータであることができる。ＡＰＴ一次要素を挿入するためにクランクハンドルを旋回している間またはクランク機構４１８のモータを作動している間、操作者は、プロセス圧力およびパッキングランドからの摩擦を計上するために、「フィッシュスケール」タイプのボトミングインジケータをゼロにするまたは風袋を差し引くであろう。先端が対向する側面パイプ壁に触れた時点で、操作者は、「フィッシュスケール」が規定の先端ボトミング力を読み出すまで、クランク機構の作動を継続するであろう。いくつかの実施形態において、先端ボトミング力は、ＡＰＴ一次要素に規定されることができる。「フィッシュスケール」が規定の力を読み出したとき、据付者は、一次要素先端が正確にボトミングされたことを知るであろう。
【００３１】
いくつかの実施形態において、ボトミングインジケータ５６０は、出力信号１６２を提供する圧力または力変換器５０５を含む。ばねの代わりに、挿入およびボトミング力を計測するための圧力または力変換器５０５が制御棒４１５とヘッドプレート４２０との間に設置されるまたはそれらに結合される場合には、出力信号１６２を、直接接続または分離コントローラもしくはコンピュータ５０７の使用のいずれかを通じて、挿入機構４５０を制御するために使用でき、一次要素挿入および待避プロセスの自動化が可能になる。力／圧力変換器５０５からの信号１６２と、自動化されたタイプの隔離弁４０５および自動化された挿入／待避システム４５０とを組み合わせることによって、先端がボトミングされたときを「感じる」ためのフィールド技術者を要望することなく、ＡＰＴ一次要素を自動的に待避および挿入することができる。これは、特に、石油および天然ガスラインに有利である。「ピッギング」前にＡＰＴ一次要素を待避させるためにフィールド技術者を送り出すおよび一次要素の再挿入のためにピッギング後に技術者を送り戻す代わりに、全体プロセスが自動化される。
【００３２】
一つまたは複数のばね４２５を使用するときのＡＰＴ一次要素挿入のさまざまな状態の視覚的表示を実例となる別の例証となるもう一つの実施形態を、図５−１〜図５−６に提供する。図５−１および図５−２に示すように、ＡＰＴ一次要素が完全に待避されていると、荷重ばねは圧縮されていない。この初期位置の例証において援助するために、位置インジケータスティックまたはワイヤ６０５は、耐ねじれプレート４３０を通って伸長し、Ｏリングまたは他の視覚的マーカ６１０は、参照点または特徴、例えば、プレート４３０に触れるまたは近接するように、位置インジケータスティックまたはワイヤに置かれる。
【００３３】
隔離弁が開放し、据付者が一次要素１２０を据え付けるためにギアボックスにおけるクランキングを開始した後、プロセス圧力およびパッキン抵抗は、ばね４２５の小量の圧縮を招く。このことは、ボトミングインジケータＯリング６１０が耐ねじれプレート４３０から「持ち上がる」ときに、据付者が明瞭に見ることができる。部分的に挿入されたＡＰＴ一次要素１２０およびボトミングインジケータＯリング６１０の例は、図５−３および図５−４に見ることができる。図５−５および図５−６に示すように、据付者は、先端がボトミングされた後にプレート４３０からさらに離れて動くインジケータまたは「Ｏリング」６１０を見る。ボトミング後のＯリング位置と、据え付けの間におけるＯリング位置との間の差異は、ばねが圧縮されている最中のボトミング力に相当する。図５−１〜図５−６に示すこの例は、ボトミング力から分離されたプロセス圧力およびパッキン抵抗／牽引力の一般的な概念を説明する。これらの圧力または力に基づく適切なボトミングを確実にする挿入プロセスを制御するための任意の視覚的または自動化された技術は、開示された実施形態の範囲内にあるものとして考慮される。
【００３４】
本発明を好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、本発明の本質および範囲を逸することなく、形態および詳細に変更を為すことができることを認識する。一つの構成において、表示をもつゲージまたはマークされたインジケータスティックまたはワイヤがＯリングの代わりに使用される。使用者は、挿入の各々のレベルで、スティックにおけるゲージの読み出しがどうなっているのか、また読み出しが一貫して上昇しているときに、ＡＰＴが十分にボトミングされていることに留意することができる。さらに、ＡＰＴを使用する特定の実施形態を論じたが、任意のタイプのプロセス計測プローブを使用することができる。本明細書に使用されるように、「適切なボトミング」という用語は、所望の力で流体搬送コンジットの内側壁に対して固定された計測プローブのデジタルエンドを指す。通常、所望の力は、プロセス流体の流れまたは他の原因に起因するプローブの振動を防止または減少するのに十分であるが、プローブを損傷するであろう量よりも小さい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図５−５】
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【図５−６】
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