(57)【要約】  プロセス流体の流量測定装置（１０２）は、プロセス流体の流れを受け入れるプロセス配管（１０４）に整列するように結合されたスプール導管を提供する細長いスプール（１１０）を含む。計器本体（１１２）は、細長いスプールによって支持され、スプール導管から計器本体（１１２）の外側に延びる流量測定構成要素開口（１４４）を含む。流量測定構成要素（１７０）は、計器本体（１１２）の流量測定構成要素開口（１４４）内に配置される。キャリア（１５０）は、計器本体（１１２）に対して取り外し可能であり、流量測定構成要素（１７０）を、流量測定構成要素開口（１４４）を通してスプール導管に結合する。流量測定送信機（１１６）を流量測定構成要素（１７０）に結合し、プロセス流体と流量測定構成要素（１７０）の間の相互作用に基づいてプロセス流体の流量を測定する。
2016510897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス流体の流量を測定するための装置であって、
プロセス配管に整列するように結合されてプロセス流体の流れを受け入れるように適合されたスプール導管を、該スプール導管がそこを通るようにして提供する細長いスプールと、
前記スプール導管を、そこを通るようにして収容する前記細長いスプールによって支持された計器本体であって、前記スプール導管から該計器本体の外側へ延びる流量測定構成要素開口を含む計器本体と、
前記計器本体の前記流量測定構成要素開口内へ配置されるように構成された流量測定構成要素と、
前記計器本体に対して取り外し可能に据え付けられるように構成され、前記流量測定構成要素を、前記流量測定構成要素開口を通して前記スプール導管へ結合するように構成されたキャリアと、
前記流量測定構成要素に結合され、プロセス流体と前記流量測定構成要素の間の相互作用に基づいてプロセス流体の流量を測定するように構成された流量測定送信機を備える装置。
【請求項２】
前記流量測定構成要素が磁気流管からなる請求項１の装置。
【請求項３】
前記流量測定構成要素が渦流シェディングバーからなる請求項１の装置。
【請求項４】
前記流量測定構成要素がベンチュリ管からなる請求項１の装置。
【請求項５】
前記流量測定構成要素がコリオリ管からなる請求項１の装置。
【請求項６】
前記流量測定構成要素が超音波センサからなる請求項１の装置。
【請求項７】
前記流量測定構成要素が熱質量センサからなる請求項１の装置。
【請求項８】
前記流量測定構成要素がウェッジからなる請求項１の装置。
【請求項９】
前記流量測定構成要素がオリフィス板からなる請求項１の装置。
【請求項１０】
前記流量測定構成要素が平均ピトー管からなる請求項１の装置。
【請求項１１】
前記キャリアが、前記スプール導管から前記送信機にプロセス流体を導く内部通路を含む請求項１の装置。
【請求項１２】
前記スプール導管が実質的にまっすぐである請求項１の装置。
【請求項１３】
前記キャリアが、一つの形態の前記計器本体に適合するように構成されている請求項１の装置。
【請求項１４】
前記スプール導管が、プロセス配管と結合するように構成されたフランジを含む第１および第２の端を有する請求項１の装置。
【請求項１５】
前記キャリアが、送信機フランジ結合部の平面と流体結合するように構成された平面を含む請求項１の装置。
【請求項１６】
前記計器本体が、さらに封止板を収容するように構成された請求項１の装置。
【請求項１７】
前記流量測定送信機が、前記細長いスプールに関連する形態情報を格納するメモリを含む請求項１の装置。
【請求項１８】
前記流量測定送信機が、前記流量測定構成要素に関連する形態情報を格納するメモリを含む請求項１の装置。
【請求項１９】
前記計器本体が、異なる型の流量測定構成要素を収容するように構成されている請求項１の装置。
【請求項２０】
前記計器本体が、プロセス変数センサを収容するように構成された第２の開口を含む請求項１の装置。
【請求項２１】
前記プロセス変数センサが温度センサである請求項１の装置。
【請求項２２】
プロセス配管を通るプロセス流体の流量を測定するための方法であって、
細長いスプールをプロセス配管と直列に配置し、それによって前記プロセス流体が前記細長いスプールを通って流れ、前記細長いスプールは、スプール導管から前記計器本体の外側へ延びる流量測定構成要素開口を有している計器本体を含んでおり、
前記流量測定構成要素開口を通して前記スプール導管内に流量測定構成要素を配置し、前記流量測定構成要素はキャリア上に支持され、
前記流量測定構成要素とプロセス流体の間の相互作用に基づいてプロセス変数を測定し、
測定されたプロセス変数に基づいて流量を決定する方法。
【請求項２３】
前記流量測定構成要素が磁気流管からなる請求項２２の方法。
【請求項２４】
前記流量測定構成要素が渦流シェディングバーからなる請求項２２の方法。
【請求項２５】
前記流量測定構成要素がベンチュリ管からなる請求項２２の方法。
【請求項２６】
前記流量測定構成要素がコリオリ管からなる請求項２２の方法。
【請求項２７】
前記流量測定構成要素が超音波センサからなる請求項２２の方法。
【請求項２８】
前記流量測定構成要素が熱質量センサからなる請求項２２の方法。
【請求項２９】
前記流量測定構成要素がウェッジからなる請求項２２の方法。
【請求項３０】
前記流量測定構成要素がオリフィス板からなる請求項２２の方法。
【請求項３１】
前記流量測定構成要素が平均ピトー管からなる請求項２２の方法。
【請求項３２】
前記スプールから流量測定圧力送信機にプロセス圧力を搬送する、前記キャリア内の内部通路を提供することを含む請求項２２の方法。
【請求項３３】
前記キャリアが、一つの形態の計器本体に適合するように構成されている請求項２２の方法。
【請求項３４】
キャリア栓上のシールで前記流量測定構成要素開口を封止することを含む請求項２２の方法。
【請求項３５】
前記細長いスプールに関連する形態情報をメモリ内に蓄積することを含む請求項２２の方法。
【請求項３６】
前記流量測定構成要素に関連する形態情報をメモリ内に蓄積することを含む請求項２２の方法。
【請求項３７】
前記流量測定構成要素開口が、前記キャリア上に支持された異なる型の流量測定構成要素を収容するように形成されている請求項２２の方法。
【請求項３８】
前記計器本体の補助的な開口内にプロセス変数センサを設置することを含む請求項２２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業プロセスにおけるプロセス変数の測定に関する。特に、本発明は、プロセス配管内に設置される流量測定構成要素を用いるプロセス変数の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業プロセスは、多くのタイプのプロセス流体の製造において使用される。その例には、石油精製、紙パルプ製造、化学製品製造などが含まれる。工業プロセスでは、プロセスを正確に制御するために、プロセスの動作を監視することが必要とされる。例えば、プロセスの流速、温度、圧力、流体レベルなどの「プロセス変数」をプロセス変数送信機によって監視し、その情報を中央制御室など別の場所に提供することができる。多くの例では、プロセス変数の測定に使用できる多くの異なった技術またはプロセス変数送信機の形態がある。特定の技術や形態が、設計上の制約、要求される精度、予算的な問題またはその他の基準に基づいて選択される。
【０００３】
工業プロセスにおけるプロセス流体の流量を測定するための種々の技術が知られている。その例には、差圧、磁性、コリオリ、渦、および熱質量に基づく流量センサがある。
【０００４】
測定システムの特定の設置では、典型的には、選択された技術、プロセス配管の形態、監視される流体、配管の直径、予想される流速、およびその他の配慮に基づく意味のあるカスタム化が要求されることがある。このカスタム化は、高価であり、かつプロセス変数送信機を設置して、それが正確な測定値を与えることを確実にするために、多くの時間を要し、また、専門性を増大させる。さらに、カスタム化は、しばしば、プロセスを実行するプラントの建設中に行われる。例えば、プラントの建設中に、特定の場所で特定のプロセス変数の測定値が取得されなければならないことが知られている。しかしながら、プロセス変数の測定値が必要であるとしても、そのプロセス変数を得るためにどのような技術が使用されるべきかが直ぐに明らかとはならない。これは、新規の設備の建設に遅延をもたらし、同時に、コストを増大させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景の項で説明したように、工業プロセス中の流量のようなプロセス変数を測定するための種々の技術が知られている。プラントの建設中に、プロセス内の特定の位置でプロセス変数を測定することが好ましいことは明らかである。しかしながら、その建設中の早期の段階では、厳密には、どのような技術が好ましいかがはっきりしない。さらに、技術が一旦選択されると、それは、プロセス環境に基づいて適切に設置されて校正され、あるいは構成されなければならない。このカスタム化は、新規のプラント建設に必要とされる時間と専門性を増大させ、初期費用だけでなく全体のコストを増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
プロセス流体の流量を測定するための装置は、プロセス配管に整列するように結合されてプロセス流体の流れを受け入れるように適合されたスプール導管を、該スプール導管がそこを通るように提供する細長いスプールを含む。計器本体は、前記細長いスプールによって支持され、該スプールを通して前記スプール導管を収容する。前記計器本体は、流量測定構成要素開口を含み、該流量測定構成要素開口は、前記スプール導管から前記計器本体の外側へ延びている。流量測定構成要素は、前記計器本体の前記流量測定構成要素開口内に配置されるように構成される。キャリアは、前記計器本体に対して取り外し可能に据え付けられるように構成され、前記流量測定構成要素を、前記流量測定構成要素開口を通して前記スプール導管へ結合するように構成される。流量測定送信機は、前記流量測定構成要素に結合され、プロセス流体と前記流量測定構成要素の間の相互作用に基づいてプロセス流体の流量を測定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、新規の流量測定プラットホームを、新規の配置および設置方法とともに提供するものであり、そこでは、標準化（つまり汎用化）されたプラットホームがプロセス内の位置に設置されて、種々の異なる型のプロセス変数測定技術を支持できるようになる。プラットホームは、流量測定構成要素キャリアを収容するように構成された計器本体を有するスプール導管を備える。設置されたプラットホームは、要求されるならば、なんらのプロセス変数測定技術なしで動作できるように構成される。これは、それまで存在していなかった場所にプロセス変数送信機を追加することを含む、プロセス変数送信機を任意に更新すること、ならびに、測定技術を別のものに変えることを可能にする。このプラットホームは、プラントの初期建設中に実行されるべきカスタム化の量を少なくして、技術変更の融通性を増大させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例に係る、差圧に基づいてプロセス流体流量を測定する装置を示す図である。
【図２】図１に示されているスプール部分の斜視図である。
【図３Ａ】流量測定構成要素キャリアの斜視図であり、流量測定構成要素の形態例を示している。
【図３Ｂ】流量測定構成要素キャリアの斜視図であり、流量測定構成要素の形態の他の例を示している。
【図３Ｃ】流量測定構成要素キャリアの斜視図であり、流量測定構成要素の形態のさらに他の例を示している。
【図３Ｄ】流量測定構成要素キャリアの斜視図であり、流量測定構成要素の形態のさらに他の例を示している。
【図３Ｅ】図３Ａの流量測定構成要素キャリアの側断面図である。
【図４Ａ】図３Ａの流量測定構成要素を示し、計器本体の近くに示している。
【図４Ｂ】図３Ｂの流量測定構成要素を示し、計器本体の近くに示している。
【図４Ｃ】図３Ｃの流量測定構成要素を示し、計器本体の近くに示している。
【図４Ｄ】図３Ｄの流量測定構成要素を示し、計器本体の近くに示している。
【図５Ａ】封止板と計器本体の斜視図である。
【図５Ｂ】封止板と計器本体の斜視図である。
【図６】流量送信機の簡略図である。
【図７】多数の異なるプロセス変数測定技術を組み込むことができる、異なるタイプの流量測定構成要素を収容するように構成された計器本体の断面斜視図である。
【図８】計器本体と磁気流管流量測定構成要素を示す分解図である。
【図９】渦流シェディングバー流量測定構成要素で構成されるキャリアを示す部分断面図である。
【図１０】コリオリ流量測定構成要素を含むキャリアを示す斜視図である。
【図１１】超音波流量測定構成要素を備えるキャリアを示す斜視図である。
【図１２】熱質量流量測定構成要素を備えるキャリアを示す斜視図である。
【図１３】ウェッジ流量測定構成要素を備えるキャリアを示す斜視図である。
【図１４】ベンチュリ流量測定構成要素を備えるキャリアを示す斜視図である。
【図１５】計器本体をふさぐプロセス変数測定装置なしのキャリアを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
流量を測定するために使用される一つの特定のプロセス変数測定技術は、差圧に基づくものであり、プロセス配管を通るプロセス流体の流速を決定するために使用される。以下では、差圧に基づく流量測定が詳細に説明されるが、本発明は、この技術に限定されない。差圧によって流量を測定する場合、圧力降下は、特定の用途のために選択される数多くの異なった技術を使用して発生される。差圧発生要素は、「流量測定構成要素」と称される。差圧に基づく流量測定装置の一つの不都合な点は、与えられた用途のために多くのカスタム化を必要とすることである。例えば、その用途は、とりわけ、使用される管の直径、管の壁厚、プロセス流体の温度および圧力の範囲、予想される流量の範囲、測定されるべきプロセス流体の特性に基づいてカスタム化されることを必要とするかも知れない。これらの変数の全ては、流量測定に基づいて差圧が取得される工業プロセス内の各場所に応じて決定されなければならない。これは、多くの時間を要し、さらに、工業プロセス内の各流量測定装置のカスタム化を必要とする。さらに、差圧を使用して正確な流量測定値を得るためには、プロセス流体の流れプロファイルが十分に生成されなければならない。しかしながら、隣接する配管の形態（エルボ、ティ(tee: T字の形をしたもの)、弁、狭窄、拡張、フィルタなど）は、流れのプロファイルを妨害し、それによって測定値誤差をもたらすことがある。
【００１０】
特定の用途および測定技術のために選択できる標準化構成要素を使用する汎用の流量測定プラットホームが提供される。計器本体は、スプールによって支持される。計器本体は、キャリアによって支持されて固定される流量測定構成要素を収容するように構成される。流量測定送信機は、キャリアに結合されてプロセス変数信号を測定する。この信号は、流速を決定するために使用される。
【００１１】
図１は、一実施形態の流量測定装置１０２を含む工業プロセス１００の一部分を示す図である。流量測定装置１０２は、プロセス配管１０４に結合され、以下に詳細に説明されるように、配管１０４を通るプロセス流体の流量を測定するように構成される。流量測定装置１０２は、計器本体１１２を支持するスプール部１１０を含む。スプール部１１０は、図示されるように、細長いスプールでよく、あるいは、計器本体１１２と一体化された部分でよい。キャリア１１４は、計器本体１１２に結合されて流量測定構成要素を支持し、この実施形態では、流量測定構成要素（図１には示されていない）と差圧送信機１１６とを備える。プロセス変数送信機１１６は、マニホールド結合部１１８を通じてキャリア１１４に結合することができる。典型的には、送信機１１６は、ボルトや他の手段によってマニホールド結合部１１８に取り付けられ、両者は互いに固定される。同様に、マニホールド結合部１１８は、キャリア１１４にボルト締めで結合することができ、次に、それが計器本体１１２にボルト締めされる。スプール部１１０は、例えば、ボルトにより、配管１０４に取り付けられる。しかしながら、溶接を含む、いかなる適当な取り付け手法で取り付けられてもよい。典型的には、送信機１１６、マニホールド結合部１１８、キャリア１１４および計器本体１１２の間に、何らかの型のシールが含まれる。同様に、スプール１１０とプロセス配管１０４の間に、シールが位置される。ここに記載されたのはボルトであるが、いかなる適当な取り付け手法を採用できる。計器本体１１２とスプール１１０は、連続した片として形成されてもよく、別個に形成されて溶接で一緒にされてもよく、あるいは、結合で一緒にされてもよい。図１における送信機１１６は、キャリア１１４に対する追加のプロセス変数結合１１９も含む。これは、例えば、送信機１１６を温度センサに結合するために使用される。差圧送信機１１６は、流量測定構成要素によって生成される差圧に基づいてプロセス流体の流量を決定する。差圧送信機１１６は、例えば、２線プロセス制御ループを通じて制御室１２０に結合される。制御室１２０は、電源と直列の抵抗としてモデル化されている。ある実施形態では、プロセス制御ループ１２２は、２線プロセス制御ループである。このような形態では、制御ループ１２２は、情報ならびに送信機を付勢するための電力の両方を搬送することができる。例えば、ある実施形態では、ループ上に搬送される電流は、差圧送信機１１６によって制御されて、測定された流量を表す。その電流は、送信機１１６内の回路を付勢するためにも使用される。別の例の実施形態では、この電流にデジタル通信信号が重畳されて、付加的な通信を提供する。このような一つのプロトコルは、HART（登録商標）通信プロトコルである。プロセス制御ループには、例えば、４−２０ｍAループ、またはHART（登録商標）、プロファイバス、もしくはフィールドバス標準に従うループが含まれる。無線通信技術の一つの例は、無線HART（登録商標）通信プロトコル（IEC62591）に従う無線通信技術である。標準イーサネット(登録商標)、光ファイバ結合、または、その他の通信チャネルも使用できる。
【００１２】
図２は、図１に示されているスプール部１１０の斜視図である。スプール部１１０は、フランジ１４２に結合される細長いスプール導管１４０を含む。フランジ１４２は、スプール部１１０をプロセス配管に結合するために使用され、それによってスプール導管１４０は、そこを通してプロセス流体の流れを受け入れる。スプール導管１４０は、ここでさらに詳細に説明される流量測定構成要素開口１４４を含む計器本体１１２を通して延長されている。流量測定構成要素開口１４４は、計器本体１１２の外側からスプール導管１４０内へ延長されている。図２に図示された例の実施形態では、スプール導管１４０は、まっすぐな導管である。
【００１３】
図３A、３B、３Cおよび３Dは、流量測定構成要素キャリア１５０の斜視図である。流量測定構成要素キャリア１５０は、圧力ポート１５４および１５６が中に形成された、送信機つまりマニホールドの据え付け面１５２を含んでいる。据え付け面は、好ましくは、立ち上がり部１６０に支持されて計器本体据え付け面１６２に結合される。計器本体据え付け面１６２は、図１に示されている計器本体１１２に封止可能に結合されるように構成される。図３A-３Dは、種々の例の流量測定構成要素１７０A-１７０Dを示し、流量測定構成要素は、図２に示されている流量測定構成要素開口１４４を通って挿入され、図２にまた示されているスプール導管１４０を通るプロセス流体の流れを受け入れるように構成される。
【００１４】
図３Aでは、流量測定構成要素１７０Aは、オリフィス板として図示されている。流量測定構成要素１７０Aは、そこを通過する開口を有する板として図示されており、その開口は、スプール導管１４０の直径よりも小さい直径を有する。図３Bでは、流量測定構成要素１７０Bは、４つの、より小さい開口を有する調整オリフィス板として図示されている。図３Cは、平均ピトー管型の流量測定構成要素１７０Cの例の実施形態を示す。流量測定構成要素１７０Cは、岩屑(debris)が装置の構成要素を損傷させることがある過酷な環境によく適合する。ピトー管型流量測定構成要素は、プロセス流体の流れの中に延長される細長い管を備え、ピトー管の上流側の少なくとも一つの開口とピトー管の下流側の少なくとももう一つの開口を有する。差圧はこれら二つの開口間で発生される。図３Dは、もう一つの例の実施形態の、平均ピトー管型流量測定構成要素１７０Dを図示している。図３Dでは、ピトー管は、Rosemount Inc.から入手できるAnnubar（登録商標）平均ピトー管として構成されている。また、図３A-３Dの実施形態は、図示されているように、計器本体据え付け面１６２上に補助的結合部１６４を有する。補助的結合部１６４は、例えば、プロセス流体近くに延長された開口を備え、プロセス流体の温度などの付加的なプロセス変数の収集を可能にする。図１に示されているように、プロセス変数結合１１９を補助的結合部１６４に結合することができる。図３A-３Dでは、流量測定構成要素が流量測定構成要素キャリア１５０とともに単一片として図示されているが、ある実施形態では、これらは二つの別々の片であり、そこでは所望の流量測定構成要素１７０をキャリア１５０に取り付けることができる。その取り付けは、流量測定構成要素を据え付けるために使用されている公知の手法で行うことができ、例えば、オリフィス板をキャリア上にボルト締めすることができ、それらの間にシールを含ませることができる。
【００１５】
図３Eは、流量測定構成要素キャリア１５０の断面図である。ここでは、オリフィス板流量測定構成要素１７０Aを含む、図３Aの断面図を示す。図３Eは、プロセス開口１７６、１７８から据え付け面１５２上の圧力ポート１５４，１５６へそれぞれ延長している内部通路１７２および１７４を図示している。図３Eは、オリフィス板開口１８２も図示している。ポート１７６、１７８（開口）の一方は、流量測定構成要素１７０Aの上流側に位置し、他方は、下流側に位置している。こうして、上流側および下流側の圧力が通路１７２、１７４を経由して圧力ポート１５４、１５６に結合される。これらの圧力は、それから送信機１１６へ、好ましくは、図１に示されているマニホールド結合部１１８を通って搬送される。
【００１６】
図４A、４B、４Cおよび４Dは、計器本体１１２に近接して位置された流量測定構成要素キャリア１５０の斜視図である。図４A-４Dに図示されているように、流量測定構成要素１７０A-１７０Dは、流量測定構成要素開口１４４内に収容されるように構成される。ある形態では、流量測定構成要素開口１４４と流量測定構成要素１７０A-１７０Dは、流量測定構成要素がある方向に向けられた場合にだけ据え付けられるように構成される。これにより、適当な上流側および下流側圧力ポートがプロセス変数送信機に適切に結合されることを確実にすることができる。図４A-４Dには図示されていないが、典型的には、計器本体１１２の面とキャリア１５０の間にシールが配置され、これによって、キャリア１５０は、図示されるように、ボルトによって計器本体１１２に固定される。しかしながら、いかなる取り付け手法を採用してもよい。
【００１７】
図５Aおよび５Bは、計器本体１１２上に据え付けられる封止板１８０を図示している。封止板１８０は、ボルトまたはその他の結合具を使用して据え付けることができ、これにより、例えば、輸送中もしくは初期設置の間、計器本体を封止することができる。さらに、要求されるならば、流量測定構成要素キャリア１５０を取り除いてプロセスを継続して運転することを許容するために封止板１８０を使用できる。
【００１８】
図６は、流量測定送信機１１６の一例の形態の簡略図である。図６は、差圧に基づく流量測定技術の一つの型を図示するために提供されている。しかしながら、いかなる流量測定技術でも実行することができる。図６では、高圧PHと低圧PLがそれぞれ差圧センサ２００に適用される。隔離ダイアフラム２０２および２０４が、毛細管２０６および２０８内にそれぞれ搬送される隔離流体からプロセス流体を隔離する隔離形態を使用して、圧力PHとPLを差圧センサ２００に結合することができる。適用された圧力に基づいて、圧力センサ２００は、センサ回路２１０へ圧力センサ出力を与える。センサ回路２１０は、センサ信号に対して補償やその他の作用を実行してから信号を測定回路２１２に与える。測定回路２１２は、例えば、メモリ２１４内に格納されている指令に従って動作するマイクロプロセッサシステムで構成できる。入出力回路２１６は、測定回路２１２に結合して送信機出力を提供するために使用される。この出力は、例えば、２線制御ループ１２２上の形式にされる。ループ１２２は、無線技術を含む、いかなる通信技術に従ってもよい。ある形態では、回路２１６は、また、ループ１２２から電力を受け取って、送信機１１６内の他の回路に電力を供給する。本発明では、ここで説明された特定の圧力感知や測定技術に限定されない。
【００１９】
図７は、種々の測定技術に基づいてキャリアを収容するように構成された計器本体２５０の部分断面斜視図である。計器本体２５０は、スプール導管２５６を含み、計器本体開口２５２（ガスケット２８２がガスケット凹部２５８内に適合するように構成されてキャリア２７２と計器本体２５０の間の封止部を提供している）を介してアクセス可能な流量測定構成要素空洞を提供する。ガスケット凹部２５８は、開口２５２の回りに延びており、かつボルト孔２６０によって輪状に囲まれている。図７の計器本体２５０は、数多くの異なる技術に基づいてキャリアを収容するように構成される。流量測定技術は、例えば、磁性、渦流、コリオリ、超音波、熱質量、ウェッジ（wedge：くさび）またはベンチュリを含む。
【００２０】
図８は、図７に示された計器本体２５０を使用している磁気流量計２７０の側面部分断面図である。磁気流量計２７０は、送信機２７４に結合された磁気流管２８０を有するキャリアを含む。図８の例の実施形態では、キャリア２７２は、該キャリアを通って流れる流体中に磁界を生成するように構成された少なくとも一つのコイル２７６を含む磁気流管を備える。電極２７８は、その結果生じる、流速に関連する電圧を感知するように構成される。流量測定構成要素流管２８０は、流量測定構成要素空洞２５４内に適合し、かつスプール導管２５６と整列するように構成される。流量測定構成要素流管２８０と計器本体２５０の間の封止を提供するため、任意のガスケット２８２などを使用することができる。
【００２１】
図９は、流管２８０が渦流シェディングバー２９０を支持するキャリア２７２の実施形態の側面部分断面図である。公知の技術では、渦流シェディングバー２９０は、該シェディングバー２９０を通過して流れるプロセス流体の流速に関連する周波数および振幅で振動する。送信機２７４内のセンサは、その振動を感知し、それを流速に相関させるように構成される。
【００２２】
図１０は、別の実施形態であって、キャリア２７２をコリオリメータと一緒に使用する配置構成を図示している。図１０では、流管２８０は、コリオリハウジング２９２内を通る管（図示せず）を通してプロセス流体を送るように構成された通路２９４および２９６を含む。公知の技術のように、これらの管は、縦に並んで動きを引き起こす。この管の動きを監視し、回路および送信機２７４を用いてプロセス流体の流速に相関させることができる。
【００２３】
図１１は、キャリア２７２が流管２８０内に超音波変換器３００を支持するように構成された、別の例の実施形態の部分断面図である。この形態では、送信機２７４は、超音波変換器３００を使って流速を測定することができる。このような測定は、プロセス流体を通して伝送される超音波信号の時間または周波数特性に基づいて行うことができる。例えば、ドップラ効果に起因する時間遅延または周波数シフトをプロセス流体の流速に相関させることができる。
【００２４】
図１２は、流管２８０が熱質量センサを支持しているキャリア２７２の別の実施形態の部分断面図である。熱質量センサは、通過するプロセス流体への熱分散に起因する、加熱要素と非加熱要素の間の温度変化を監視することによって流速を測定するために使用することができる。２つの要素間の温度差の増大変化は、プロセス流体の流れの増大に相関する。このような形態では、送信機２７４は、熱質量センサ３０４の動作を制御してその出力を流速に相関させるように構成される。
【００２５】
図１３は、別の型の流量測定構成要素を図示しているキャリア２７２の部分断面図であり、ウェッジ３２０が流管２８０内に配置されている。このような構成では、通路３２２、３２４がプロセス変数送信機２７４内の圧力センサにプロセス圧力を搬送する。オリフィス板と同様に、ウェッジ３２０が、流れに相関する差圧をプロセス流体の流れ内に生成する。
【００２６】
図１４は、流量測定構成要素がベンチュリ管３３０として構成されたキャリア２７２の別の例を示している。ベンチュリ形態は、プロセス流体内に狭窄を生成し、差圧が、通路３３２、３３４に結び付いたプロセス変数によって感知される。その差圧は、プロセス流体の流速に相関させられる。
【００２７】
図１５は、栓として構成されて、流管２８０がなんの流量測定構成要素も支持しないキャリア２７２を示している分解図である。上述されたように、このような形態では、サービスからプロセス変数送信機を取り除くことができ、かつプロセス配管が容易に封止される。同様に、計器本体２５０をプロセス内の位置に置くことができ、それにより、所望の技術を使ったプロセス変数送信機を、プラントが発注されたのち、あるいは、他の将来の日に、流量測定に任意に設置することができる。
【００２８】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されたが、当業者は、形態および詳細において本発明の精神および範囲から逸脱することなく、変更できることを認識できるであろう。本発明は、差圧または他の技術を使って流量を測定するための汎用の結合プラットホームを提供する。標準化された構成要素および結合配置が提供されるので、プロセス変数送信機１１６のメモリ２１４は、汎用プラットホーム用の標準化された形態情報を格納することができる。例えば、メモリは、細長いスプール、特定の流量測定構成要素に関連する情報、ならびに、その他の情報を格納できる。これは、設置および組み立てを、オペレータの相互作用を少なくし、かつ誤りの見込みを低減して、より早期に完成させることを許容する。さらに、予備の構成要素を用意して配置しておけば、損傷した構成要素を容易に置き換えることができ、特別または特注の置き換え部品を取り寄せる必要がない。図５A、５Bおよび１５に図示されている封止板または栓は、計器本体の運搬中に使用することができ、また、工業プロセス中に一旦設置された構成要素を圧力試験するために使用することもできる。さらに、封止板または栓は、スプールとともに使用することができ、それによって、スプールは、プロセス変数送信機が存在しなくも、プロセス位置で使用することができる。これは、プロセスの将来での更新を容易にし、要求されるように、その位置にプロセス変数センサを付加できる。この形態は、装置を発注するときにプロセス変数送信機で実施されるべきカスタム化の量を低減する。さらに、この形態は、プラントの更新または建設時に実行されるべきカスタム化の量を低減する。これは、特定の位置でプロセス変数を得ることによってプロセスをその後に修正するための、あるいは、プロセス変数を得るために使用される技術を変更するための、融通性を極めて大きくする。さらに、この形態はプロセス内に装置が据え付けられた後であっても、異なる流量感知技術に交換するのを容易にする。例えば、異なる流量感知技術を好ましいようにしてプロセスを変更する場合、オペレータは、据え付けられている流量測定構成要素を、望むように、異なる技術のキャリアに単に置き換えるだけでよい。本発明は、図示された技術の構成要素に限定されず、他の形態において使用されてもよい。そのような形態では、圧力搬送導管が、プロセス流体からキャリアを通ってプロセス変数送信機まで延在することは必要とされない。流量測定構成要素は、例えば、ベンチュリ、ウェッジ、ノズル、小さいインライン流量測定構成要素（高速流用）を含み、また、磁気流管、渦流シェディングバー、コリオリに基づく流管、熱質量センサ、超音波に基づくセンサ等の他の技術を含む。スプール導管が公知の形状を有しているならば、適当な補償がプロセス変数送信機内で実行される。一つの好ましい形状は、ここで図示されたまっすぐな形態であり、これは、導管を通る、より均一化された流れプロファイルを提供する。しかしながら、本発明は、この形態に限定されない。ここで使用されたように、「細長いスプール」は、まっすぐでなく、かつ一つ以上の曲り、湾曲、他の形態を含んでよいスプールの形態を含む。
【符号の説明】
【００２９】
１００・・・工業プロセス、１０２・・・流量測定装置、１０４・・・プロセス配管、１１２・・・計器本体、１１０・・・スプール部、１１４・・・キャリア、１１６，２７４・・・プロセス変数送信機（差圧送信機）、１１８・・・マニホールド結合部、１１９・・・プロセス変数結合、１２０・・・制御室、１２２・・・プロセス制御ループ、１４０・・・スプール導管、１４２・・・フランジ、１４４・・・流量測定構成要素開口、１５０・・・流量測定構成要素キャリア、１５２・・・送信機（マニホールド）据え付け面、１５４，１５６・・・圧力ポート、１６０・・・立ち上がり部、１６２・・・計器本体据え付け面、１６４・・・補助的結合部、１７０，１７０A-D・・・流量測定構成要素、１７２，１７４・・・内部通路、１７６，１７８・・・プロセス開口、１８０・・・封止板、１８２・・・オリフィス板開口、２００・・・差圧センサ、２０２，２０４・・・隔離ダイアフラム、２０６，２０８・・・毛細管、２１０・・・センサ回路、２１２・・・測定回路、２１４・・・メモリ、２１６・・・入出力回路、２５０・・・計器本体、２５２・・・計器本体開口、２５４・・・流量測定構成要素空洞、２５６・・・スプール導管、２５８・・・ガスケット凹部、２６０・・・ボルト孔、２７０・・・磁気流量計、２７２・・・キャリア、２７６・・・コイル、２７８・・・電極、２８０・・・流量測定構成要素流管（磁気流管）、２８２・・・ガスケット、２９０・・・渦流シェディングバー、２９２・・・コリオリハウジング、２９４，２９６・・・通路、３００・・・超音波変換器、３０４・・・熱質量センサ、３２０・・・ウェッジ（くさび）、３３０・・・ベンチュリ管、３３２，３３４・・・通路、
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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