サーモウェルの振動数診断装置
プロセス流体の流路に配置されたサーモウェルの振動数を検出し、検出された振動数に基づいて診断出力を提供することによって、産業プロセスシステムでの温度測定器の状態を監視する装置及び方法である。当該装置は、サーモウェルと、振動センサと、温度センサと、送信器とを有する温度測定器を含む。振動センサはサーモウェルに固定して取り付けられ、温度センサはサーモウェルのボアキャビティ内に配置される。送信器は、温度センサ及び振動センサの両方に電気的に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモウェルに関し、特にサーモウェルの振動に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御産業では温度センサを収容するのにサーモウェルが用いられている。サーモウェルは、一端を密閉して他端を開口する長い円筒状の管であるのが一般的である。温度センサはサーモウェルの開口端から挿入され、サーモウェルはプロセス流体中に差し込まれる。このような構成により、プロセス流体に直接温度センサを曝すことなく、プロセス流体の温度を測定することが可能となる。これはプロセス流体が温度センサにとって有害である場合に、温度センサを保護する上で有用である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多くの用途において、プロセス流体がサーモウェルを覆ってその周囲を流動するように、プロセス流体中にサーモウェルが挿入される。これにより、乱流、逆流、渦が発生し、サーモウェルを振動させる可能性がある。ある状況において、このような振動はサーモウェルにその固有振動数での振動を生じさせることがある。サーモウェルの固有振動数での振動はサーモウェルを疲労させて破損させ、ついにはひび割れや、さらには破断することがある。このような破損は温度センサを故障させ、プロセス全体の運転停止を余儀なくさせる。いくつかのプロセスでは、サーモウェルの破損といったプロセス流体用防壁でのどのような割れ目であっても、火事、環境被害、または他の危険な状態を引き起こすことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は方法と装置とを含む。本発明の１つの形態は、産業プロセスシステムにおける温度測定器の状態を監視する方法であり、プロセス流体の流路に配置されたサーモウェルの振動数が検出され、当該振動数に基づいて診断出力が提供される。
【０００５】
本発明のもう１つの形態は、サーモウェルと、振動センサと、温度センサと、送信器とを含む温度測定器である。振動センサはサーモウェルに固定して取り付けられ、温度センサはサーモウェルのボアキャビティ内に配置される。送信器は温度センサと振動センサとの両方に電気的に接続される。
【０００６】
さらに、本発明のもう１つの形態は、第１端子と、第２端子と、マイクロプロセッサと、通信回路とを含む送信器である。第１端子は温度センサに電気的に接続され、第２端子は振動センサに電気的に接続されて構成される。マイクロプロセッサは第１端子及び第２端子にそれぞれ電気的に接続される。マイクロプロセッサは、第１端子から受信したデータに基づいて温度を演算し、第２端子から受信したデータに基づいて振動数を演算し、演算した前記振動数と目標振動数とを比較し、演算した前記振動数と目標振動数との比較に基づいてサーモウェルの診断出力を生成するようにプログラムされている。通信回路はマイクロプロセッサに電気的に接続され、前記マイクロプロセッサにより演算された温度と診断出力とをユーザーインタフェースを介して送信するようにプログラムされている。
【０００７】
本発明のさらに別の形態は、サーモウェルと振動センサとを含む組立体である。サーモウェルは、サーモウェルをプロセス流体用防壁に結合するように構成された結合部を含む。サーモウェルは、結合部のプロセス流路側に第１サーモウェル面を有し、結合部の非プロセス流路側に第２サーモウェル面を有する。振動センサは第２サーモウェル面に固定して取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】温度測定器の上下方向断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの温度測定器の代替実施形態における部分断面を示す正面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの温度測定器の代替実施形態の正面図である。
【図２】図１Ａの２−２線に沿う断面図である。
【図３】図１Ｂの温度測定器のサーモウェルの部分断面を示す正面図である。
【図４】図１Ａの温度測定器のブロック図である。
【図５】図１Ａの温度測定器の状態を監視する方法のフローチャートである。
【図６】図１Ａの温度測定器の状態を監視するもう１つの方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は全般的に、サーモウェルの振動数のインプロセス測定や、その振動数とサーモウェルの固有振動数とを比較するための方法及び装置を含むものである。これは、サーモウェルに固定して結合されている加速時計に電気的に接続される送信器によって行うことができる。サーモウェルがその固有振動数の近くで振動しているのがわかると警告を発することができ、サーモウェルの破損が差し迫っているかもしれないことをユーザに通知する。
【００１０】
図１Ａは、温度測定器１０の断面図である。一実施形態によれば、温度測定器１０は、送信器１２（ハウジング１４、ハウジング孔１８、送信回路２０、温度センサ端子２２、及び振動センサ端子２４を含む）と、温度センサ２６（保護管２７、温度センサ端部２８、及び温度センサ用リード線３０を含む）と、振動センサ３２（振動センサ用リード線３４を含む）と、サーモウェル取付部３６（取付外壁３８及び取付通路４０を含む）と、サーモウェル４２（中央側端部４４、末端部４６、サーモウェル外表面４８、サーモウェルのボアキャビティ５０、及び接続部５２）と、プロセス流路５４（プロセス孔５６を含む）とを有する。
【００１１】
ハウジング１４は、送信回路２０を含む送信器１２の内部部品を収容する。また、送信器１２は、温度センサ用リード線３０を介して温度センサ２６に電気的に接続される温度センサ端子２２を有する。温度センサ２６は、熱電対や抵抗温度検知器（ＲＴＤ）等のあらゆる温度検出デバイスである。温度センサ２６は、長い筒状の保護管２７に収容可能となっている。また、送信器１２は、振動センサ用リード線３４を介して振動センサ３２に電気的に接続される振動センサ端子２４も有する。振動センサ３２は、加速度計またはストロボ装置等、実質的にどのような振動検出デバイスであってもよい。温度センサ用リード線３０は温度センサ端子２２を、また振動センサ用リード線３４は振動センサ端子２４を、それぞれ複数のノードと電気接続するための複数のワイヤをそれぞれ有していてもよい。
【００１２】
サーモウェル取付部３６は取付外壁３８を有し、取付外壁３８の上部がハウジング孔１８に連結され、取付外壁３８の下部にはサーモウェル４２が連結される。また、サーモウェル取付部３６は、温度センサ２６及び振動センサ用リード線３４が通り抜けられるような大きさの取付通路４０も有する。
【００１３】
サーモウェル４２は、長く、一般的に円筒状の縦穴または管であり、中央側端部４４で開口し、末端部４６で閉じたボアキャビティ５０を有する。図示する実施形態において、サーモウェル４２は中央側端部４４近傍で比較的大径に形成され、末端部４６近傍で比較的小径に形成されている。サーモウェル４２は、産業プロセスとの接続を行うためのプロセス接続部５２をサーモウェル外面４８に有する。図示する実施形態において、プロセス接続部５２は、サーモウェル外面４８に形成されてプロセス流路５４のプロセス孔５６内に螺合するねじ山部である。サーモウェル４２のプロセス流路側からサーモウェル４２の非プロセス流路側にプロセス流体が流れないように、プロセス接続部５２は産業プロセスに対する密閉状態を形成する。サーモウェル４２のプロセス流路側には、プロセス流体に曝される部分が含まれる。サーモウェル４２の非プロセス流路側には、サーモウェル外面４８やボアキャビティ５０等、プロセス流体から隔離されるサーモウェル４２の全ての部分が含まれる。ボアキャビティ５０は、温度センサ端部２８が末端部４６近傍に位置するように温度センサ２６を挿入することができる大きさである。図示した実施形態において、振動センサ３２は、ボアキャビティ５０内の中央側端部４４近傍でサーモウェル４２に固定して取り付けられている。別の実施形態において、振動センサ３２は、ボアキャビティ５０内部の末端部４６近傍等、有害なプロセス流体から隔離された場所であれば実質的にどの位置においてもサーモウェル４２に固定して取り付けることが可能である。振動センサ３２及び温度センサ２６双方のための空間を備えるように、従来のサーモウェルのボアキャビティを変更可能である。
【００１４】
末端部４６がプロセス流体の流路内に位置するように、サーモウェル４２はプロセス孔５６を介してプロセス流路５４内に挿入される。図示した実施形態において、プロセス流路５４は導管である。代替実施形態において、プロセス流路５４は、流体が混合される槽等、サーモウェルを覆ってプロセス流体が流れる構造であれば、実質的にどのようなものであってもよい。
【００１５】
図１Ｂは、図１Ａの温度測定器１０の代替の実施形態における部分断面を示す正面図である。図１Ｂの温度測定器１０’は、送信器１２’、サーモウェル取付部３６’、及びサーモウェル４２’が、送信器１２、サーモウェル取付部３６、及びサーモウェル４２と異なる構造を有する以外、図１Ａの温度測定器１０と同じである。送信器１２’は図１Ａのハウジング１４と比較して、ハウジング１４’に代替構造を有している。サーモウェル取付部３６’は、図１Ａの一体成形のサーモウェル取付部３６とは異なり、３つの部品からなる。
【００１６】
また、サーモウェル４２’も、図１Ａのサーモウェル４２に対して代替構造を有する。サーモウェル４２’は、中央側端部４４’と末端部４６’との間の外表面４８’に溶着されたフランジを備えるプロセス接続部５２’を有する。外表面４８’にねじ山部はない。その代わりに、サーモウェル４２’はプロセス接続部５２’をプロセス流路５４（図１Ｂに図示せず）にねじ止めまたは溶着することによって結合される。振動センサ３２は、前述の実施形態と同様に、ボアキャビティ５０’内にてサーモウェル４２’に固定して接着される。構成が異なっているものの、温度測定器１０’は図１Ａの温度測定器１０と同じように機能する。別の実施形態として、振動センサ３２を適切に配置することができる限り、サーモウェル４２’は他の形状及び他の構造とすることが可能である。
【００１７】
図１Ｃは図１Ｂの温度測定器１０’の代替実施形態の正面図である。図１Ｃの温度測定器１０”は、振動センサ３２がボアキャビティ５０’内ではなく外表面４８’に結合されることを除いて、図１Ｂの温度測定器１０’と同じである。図示した実施形態において、振動センサ３２は中央側端部４４’とプロセス接続部５２’との間の外表面４８’に接続される。別の実施形態として、例えばプロセス接続部５２’に接続される有害なプロセス流体から隔離される位置であれば、実質的にサーモウェル４２’のいずれの位置においても、振動センサ３２を固定して取り付けることが可能である。また、図示した実施形態において、振動センサ用リード線３４は、図１Ｂに示すようなサーモウェル取付部３６’内ではなく、サーモウェル取付部３６’の外側に配置される。構成が異なっているものの、温度測定器１０”は図１Ａの温度測定器１０及び図１Ｂの温度測定器１０’と同様に機能する。
【００１８】
図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃの各実施形態において、サーモウェル４２またはサーモウェル４２’の振動数を正確に検出するのに十分な強度で振動センサ３２を固定するものであれば、溶着、ねじ止め、またはほとんどあらゆる方法によって、振動センサ３２をサーモウェル４２またはサーモウェル４２’に固定することが可能である。もう１つの実施形態として、振動センサ３２がサーモウェル４２またはサーモウェル４２’の振動数を正確に検出するように配置される限り、振動センサ３２はサーモウェル４２またはサーモウェル４２’に直接固定される必要はない。
【００１９】
図２は、図１Ａの２−２線に沿うサーモウェル４２の断面図である。図示した実施形態において、サーモウェル４２は左から右へ流れるプロセス流体に浸される。サーモウェル４２に向かって流れるプロセス流体は、サーモウェル４２の周囲において、サーモウェルの外表面４８により方向を変えられる。この状態によりサーモウェル４２の下流に、逆流、渦、及び乱流５８が生じることがあり、ある種の乱流５８によって、サーモウェル４２に振動が生じることがある。
【００２０】
図３はプロセス流路５４内のサーモウェル４２’の正面図である。プロセス流体の流れによって、サーモウェル４２’をその固有振動数または固有振動数に近い振動数で振動させる乱流が生じる場合、サーモウェル４２’は比較的大きい振幅で往復振動をする。振動を表す矢印５９は、サーモウェル４２’の振動方向を示している。判り易くするため、振動の大きさは図３において誇張されている。それにもかかわらず、サーモウェルの固有振動数またはそれに近い振動数でのサーモウェルの振動によって、サーモウェルの致命的な破損が生じる可能性がある。乱流により生じるサーモウェル４２の振動は、一般的に中央側端部４４より末端部４６近傍の方がより大きな振幅になる。但し、このような振動の振動数は中央側端部及び末端部でほぼ一致する。従って、中央側端部４４の近傍に取り付けられた振動センサ３２によって測定された振動数は、末端部４６での振動数を表している。その後、振動センサ３２は振動数の信号を送信器１２（図３に図示せず）に送信する。
【００２１】
図４は、送信器１２の構成部品を含む温度測定器１０のブロック図である。送信器１２は、第１チャンネル６０、第２チャンネル６２、マルチプレクサ６４、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６６、マイクロプロセッサ６８、ローカルオペレータインタフェース（ＬＯＩ）７０、及び通信回路７２を備えている。温度センサ端子２２は、温度センサ２６と第１チャンネル６０とを接続している。また、振動センサ端子２４は、振動センサ３２と第２チャンネル６２とを接続している。マルチプレクサ６４は第１チャンネル６０及び第２チャンネル６２のそれぞれからアナログ信号を受信し、信号線を介して当該信号をＡ／Ｄ変換器６６に出力する。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器６６はマルチプレクサ６４から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号をマイクロプロセッサ６８に送信する。マイクロプロセッサ６８には、送信器１２を作動させるためのファームウェアまたはソフトウェアが組み込まれている。このファームウェアには、Ａ／Ｄ変換器６６から受信したデジタル信号に基づく温度の演算及び振動数の演算のための測定プログラムを含めることが可能である。マイクロプロセッサ６８はＬＯＩ７０と電気的に接続可能であり、オペレータ（またはユーザ）と通信するための装置記述ソフトウェアを有している。ＬＯＩ７０により、オペレータは温度測定器１０の作動を監視したり制御したりすることが可能となる。一実施形態において、ＬＯＩ７０は、マイクロプロセッサ６８からの情報を表示する液晶ディスプレー（ＬＣＤ）画面や、マイクロプロセッサ６８に情報を入力する一式の押しボタンを有する。ＬＯＩ７０は送信器１２に直接配置される。マイクロプロセッサ６８は通信回路７２を介して、リモートユーザーインタフェース７４に接続することもできる。送信器１２は、無線または有線の接続を介して、リモートユーザーインタフェース７４に接続し、ＨＡＲＴ（登録商標）またはＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（商標）等の標準通信プロトコルで通信することができる。リモートユーザーインタフェース７４によっても、ユーザは温度測定器１０の作動を監視及び制御可能であるのが好ましい。一実施形態において、リモートユーザーインタフェース７４はハンドヘルドの装置である。もう１つの実施形態において、リモートユーザーインタフェース７４は遠隔地に配置された制御室であり、送信器１２から振動や温度の情報を受信する。これにより、制御室のユーザは、温度測定器１０だけでなく、他の温度測定器についても温度データ及び振動データを監視することが可能となる。送信器１２に情報を送信することや、送信器１２から情報を受信するための多くの機能は、ＬＯＩ７０及びリモートユーザーインタフェース７４の少なくともいずれか一方によって実行可能である。ここで、ＬＯＩ７０及びリモートユーザーインタフェース７４は簡略化のためユーザーインタフェースと総称することにする。別の実施形態として、温度測定器１０は、図示した実施形態よりも多くのセンサ、端子、及びチャンネルを備えていてもよい。
【００２３】
図５は産業プロセスシステムにおいて温度測定器１０の状態を監視する方法のフローチャートである。始めに、固有振動数を試験するのに適合した試験装置にサーモウェル４２を取り付ける（ステップ１００）。適切な試験装置は、末端部４６を固定しないままの状態にさせておきながら、プロセス接続部５２にサーモウェル４２をしっかりと保持する。次に、サーモウェル４２の固有振動数を測定する（ステップ１０２）。固有振動数は、例えばハンマーでサーモウェル４２の末端部４６付近を打ち、サーモウェル４２に固定して取り付けられた振動センサ３２で振動を計測する等、様々な演算方法または実験的手段によって測定可能である。一旦サーモウェル４２の固有振動数が測定されると、ＬＯＩ７０またはリモートユーザーインタフェース７４等のユーザーインタフェースを介して、当該固有振動数の値を送信器１２に入力することができる（ステップ１０４）。取り付けた人やユーザによる今後の参考のために、この固有振動数の値はサーモウェル４２に銘記されるようにしてもよい。
【００２４】
次に、プロセス流体が供給され、サーモウェル４２を覆ってプロセス流体が流れる（ステップ１０６）。通常、ステップ１０６は試験装置からサーモウェル４２を取り外し、プロセス中の別の位置に取り付けることを含む。プロセス流体がサーモウェル４２を覆うように流れると、サーモウェル４２は流体の乱流によって振動することがある。このとき、振動センサ３２がサーモウェル４２の振動数を検出する（ステップ１０８）。送信器１２は振動センサ３２から振動情報を受信した後、振動情報の処理を行う（ステップ１１０）。振動情報の処理は種々の方法で行うことができる。一実施形態として、送信器１２は振動情報に基づき、検出振動数を演算してもよい。もう１つの実施形態として、送信器１２は検出振動数を演算し、検出振動数と目標振動数とを比較してもよい。目標振動数は、ステップ１０４で入力されたサーモウェル４２の固有振動数、または所定の振動数限界値等、種々の振動数のうちの１つとすることができる。所定の振動数限界値はサーモウェル４２の固有振動数の関数とすることが可能であり、例えば固有振動数の０．８倍である。加えて、例えば固有振動数の０．８倍や固有振動数の１．２倍等、２つ以上の所定の振動数限界値があってもよい。所定の振動数限界値は、製造中に送信器１２に予め格納しておき、ユーザーインタフェースを用いて調整可能としてもよい。さらにもう１つの実施形態として、送信器１２は、長期間の振動傾向の監視を実施して、サーモウェル４２の状態の変化、またはプロセスの変化を検出するようにしてもよい。
【００２５】
振動情報が処理された後、ユーザーインタフェースを介して振動診断出力が提供される（ステップ１１２）。この振動診断出力は種々の形態を取りうる。一実施形態として、振動診断出力は、検出振動数の表示を含むようにしてもよい。もう１つの実施形態として、振動診断出力は、検出振動数と固有振動数との比較表示を含むようにしてもよい。この比較は、検出振動数及び固有振動数の実際の数値の表示、固有振動数の割合による検出振動数の表示、またはこれら表示の両方を含んでいてもよい。さらにもう１つの実施形態として、送信器１２は、検出振動数が所定振動数の限界値を超えることをトリガとして、警報または表示を行うようにしてもよい。さらなる別の実施形態において、送信器１２は、長期間の振動傾向の監視に基づく差し迫ったサーモウェルの破損に対する警報または表示を行うようにしてもよい。
【００２６】
これらの様々なタイプの振動診断出力のそれぞれは、振動情報が処理される方法やユーザの好み次第で有効となる。検出振動数の連続的な表示を行うことによって、ユーザが所望するときにはいつでも振動数をモニタすることができる。最近のＡＳＭＥ規格では、サーモウェルの実際の振動数は、サーモウェルの固有振動数の８０％以下とすることを推奨している。検出振動数と固有振動数とを比較することによって、ユーザは、プロセスがＡＳＭＥ規格内またはユーザが所望する別の範囲内で作動しているかどうかを確認することができる。実際の振動データをユーザに提示することによって、ユーザはその振動データの情報や自身の経験に基づいて判断を下すことが可能となる。代わりに、検出振動数が所定の限界値を超える場合のみユーザに警報または表示を行うことで、決断を下すことからユーザを開放しつつ、破損が差し迫っているかもしれないことをユーザに警告してもよい。このようなシステムは、プロセスが多くのサーモウェルを使用しており、サーモウェルのそれぞれが異なる振動数を検出したり、異なる固有振動数を有したりする場合に有用である。加えて、長期の振動傾向の監視に基づく、差し迫ったサーモウェルの破損の表示は、振動レベルが致命的な状態には見えないが、振動が徐々にサーモウェルに被害を及ぼすような場合に有効となりうる。
【００２７】
図６は、産業プロセスシステムにおいて温度測定器１０の状態を監視するもう１つの方法のフローチャートである。この方法を開始する上で、温度測定器１０は既にプロセス中に設置されているものとする。まず、プロセス流体を供給し、サーモウェル４２を覆ってプロセス流体が流れる（ステップ１２０）。プロセス流体がサーモウェル４２を覆って流れるときに、サーモウェル４２は流体の乱流によって振動する可能性がある。このとき、振動センサ３２がサーモウェル４２の振動数を検出する（ステップ１２２）。送信器１２は振動センサ３２から振動情報を受信した後、振動情報を処理する（ステップ１２４）。図５に示した方法に関して上述したそれぞれの方法で、送信器１２は振動情報を処理することができる。振動情報が処理された後、ユーザーインタフェースを介して振動診断出力を提供する（ステップ１２６）。図５に示した方法に関して上述したそれぞれの方法で、送信器１２は振動診断出力を提供することができる。
【００２８】
ステップ１２２、１２４、１２６の処理を実行している間に、ステップ１２８、１３０、１３２の処理を平行して実行することができる。温度センサ２６がサーモウェル４２周辺のプロセス流体の温度を検出する（ステップ１２８）。送信器１２は、温度センサ２６から温度情報を受信した後、温度情報を処理する（ステップ１３０）。送信器１２は温度情報に基づいてプロセス流体の検出温度を演算する。プロセス流体の検出温度を演算する方法は、温度センサ２６が抵抗温度検知器（ＲＴＤ）、熱電対、または別の温度センサのいずれであるかによる。しかしながら、このような演算はこの分野でよく知られており、ここでは説明を省略する。プロセス流体の検出温度が演算された後、ユーザーインタフェースを介して温度出力が提供される（ステップ１３２）。温度出力は、プロセス流体の検出温度を可視的に表示するものとすることができる。
【００２９】
図６に示した方法において、送信器１２は、サーモウェルの振動情報を処理してユーザに提供する間に温度情報を同時に処理し、ユーザに提供することができる。単一の送信器を用いて温度と振動とを監視することにより、振動を監視するのに特化した付加的な送信器を追加する必要を避けることができる。
【００３０】
代替の実施形態として、サーモウェルの振動数の監視は、温度測定電子機器から完全に切り離された電子機器を使用してもよい。これによりユーザは、既存の温度測定送信器を取り替えることなく、振動監視装置をプロセス流体中に設置することができる。
【００３１】
代表的な実施形態に基づき本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸れることなく、種々の変更をしたり、各要素の同等物を代用してもよいと理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸れることなく、特定の状況や構成要素を本発明の教示に適合させるべく、種々の変更を行うことが可能である。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限られるものではなく、添付された特許請求の範囲内に属する全ての形態を含むものである。例えば、送信器１２内の回路は、図４に具体的に図示した回路とは異なっていてもよい。さらに、上述した第１及び第２の方法は、選択された方法に適合する限り、温度測定器１０以外の部材で行ってもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモウェルに関し、特にサーモウェルの振動に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御産業では温度センサを収容するのにサーモウェルが用いられている。サーモウェルは、一端を密閉して他端を開口する長い円筒状の管であるのが一般的である。温度センサはサーモウェルの開口端から挿入され、サーモウェルはプロセス流体中に差し込まれる。このような構成により、プロセス流体に直接温度センサを曝すことなく、プロセス流体の温度を測定することが可能となる。これはプロセス流体が温度センサにとって有害である場合に、温度センサを保護する上で有用である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多くの用途において、プロセス流体がサーモウェルを覆ってその周囲を流動するように、プロセス流体中にサーモウェルが挿入される。これにより、乱流、逆流、渦が発生し、サーモウェルを振動させる可能性がある。ある状況において、このような振動はサーモウェルにその固有振動数での振動を生じさせることがある。サーモウェルの固有振動数での振動はサーモウェルを疲労させて破損させ、ついにはひび割れや、さらには破断することがある。このような破損は温度センサを故障させ、プロセス全体の運転停止を余儀なくさせる。いくつかのプロセスでは、サーモウェルの破損といったプロセス流体用防壁でのどのような割れ目であっても、火事、環境被害、または他の危険な状態を引き起こすことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は方法と装置とを含む。本発明の１つの形態は、産業プロセスシステムにおける温度測定器の状態を監視する方法であり、プロセス流体の流路に配置されたサーモウェルの振動数が検出され、当該振動数に基づいて診断出力が提供される。
【０００５】
本発明のもう１つの形態は、サーモウェルと、振動センサと、温度センサと、送信器とを含む温度測定器である。振動センサはサーモウェルに固定して取り付けられ、温度センサはサーモウェルのボアキャビティ内に配置される。送信器は温度センサと振動センサとの両方に電気的に接続される。
【０００６】
さらに、本発明のもう１つの形態は、第１端子と、第２端子と、マイクロプロセッサと、通信回路とを含む送信器である。第１端子は温度センサに電気的に接続され、第２端子は振動センサに電気的に接続されて構成される。マイクロプロセッサは第１端子及び第２端子にそれぞれ電気的に接続される。マイクロプロセッサは、第１端子から受信したデータに基づいて温度を演算し、第２端子から受信したデータに基づいて振動数を演算し、演算した前記振動数と目標振動数とを比較し、演算した前記振動数と目標振動数との比較に基づいてサーモウェルの診断出力を生成するようにプログラムされている。通信回路はマイクロプロセッサに電気的に接続され、前記マイクロプロセッサにより演算された温度と診断出力とをユーザーインタフェースを介して送信するようにプログラムされている。
【０００７】
本発明のさらに別の形態は、サーモウェルと振動センサとを含む組立体である。サーモウェルは、サーモウェルをプロセス流体用防壁に結合するように構成された結合部を含む。サーモウェルは、結合部のプロセス流路側に第１サーモウェル面を有し、結合部の非プロセス流路側に第２サーモウェル面を有する。振動センサは第２サーモウェル面に固定して取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】温度測定器の上下方向断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの温度測定器の代替実施形態における部分断面を示す正面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの温度測定器の代替実施形態の正面図である。
【図２】図１Ａの２−２線に沿う断面図である。
【図３】図１Ｂの温度測定器のサーモウェルの部分断面を示す正面図である。
【図４】図１Ａの温度測定器のブロック図である。
【図５】図１Ａの温度測定器の状態を監視する方法のフローチャートである。
【図６】図１Ａの温度測定器の状態を監視するもう１つの方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は全般的に、サーモウェルの振動数のインプロセス測定や、その振動数とサーモウェルの固有振動数とを比較するための方法及び装置を含むものである。これは、サーモウェルに固定して結合されている加速時計に電気的に接続される送信器によって行うことができる。サーモウェルがその固有振動数の近くで振動しているのがわかると警告を発することができ、サーモウェルの破損が差し迫っているかもしれないことをユーザに通知する。
【００１０】
図１Ａは、温度測定器１０の断面図である。一実施形態によれば、温度測定器１０は、送信器１２（ハウジング１４、ハウジング孔１８、送信回路２０、温度センサ端子２２、及び振動センサ端子２４を含む）と、温度センサ２６（保護管２７、温度センサ端部２８、及び温度センサ用リード線３０を含む）と、振動センサ３２（振動センサ用リード線３４を含む）と、サーモウェル取付部３６（取付外壁３８及び取付通路４０を含む）と、サーモウェル４２（中央側端部４４、末端部４６、サーモウェル外表面４８、サーモウェルのボアキャビティ５０、及び接続部５２）と、プロセス流路５４（プロセス孔５６を含む）とを有する。
【００１１】
ハウジング１４は、送信回路２０を含む送信器１２の内部部品を収容する。また、送信器１２は、温度センサ用リード線３０を介して温度センサ２６に電気的に接続される温度センサ端子２２を有する。温度センサ２６は、熱電対や抵抗温度検知器（ＲＴＤ）等のあらゆる温度検出デバイスである。温度センサ２６は、長い筒状の保護管２７に収容可能となっている。また、送信器１２は、振動センサ用リード線３４を介して振動センサ３２に電気的に接続される振動センサ端子２４も有する。振動センサ３２は、加速度計またはストロボ装置等、実質的にどのような振動検出デバイスであってもよい。温度センサ用リード線３０は温度センサ端子２２を、また振動センサ用リード線３４は振動センサ端子２４を、それぞれ複数のノードと電気接続するための複数のワイヤをそれぞれ有していてもよい。
【００１２】
サーモウェル取付部３６は取付外壁３８を有し、取付外壁３８の上部がハウジング孔１８に連結され、取付外壁３８の下部にはサーモウェル４２が連結される。また、サーモウェル取付部３６は、温度センサ２６及び振動センサ用リード線３４が通り抜けられるような大きさの取付通路４０も有する。
【００１３】
サーモウェル４２は、長く、一般的に円筒状の縦穴または管であり、中央側端部４４で開口し、末端部４６で閉じたボアキャビティ５０を有する。図示する実施形態において、サーモウェル４２は中央側端部４４近傍で比較的大径に形成され、末端部４６近傍で比較的小径に形成されている。サーモウェル４２は、産業プロセスとの接続を行うためのプロセス接続部５２をサーモウェル外面４８に有する。図示する実施形態において、プロセス接続部５２は、サーモウェル外面４８に形成されてプロセス流路５４のプロセス孔５６内に螺合するねじ山部である。サーモウェル４２のプロセス流路側からサーモウェル４２の非プロセス流路側にプロセス流体が流れないように、プロセス接続部５２は産業プロセスに対する密閉状態を形成する。サーモウェル４２のプロセス流路側には、プロセス流体に曝される部分が含まれる。サーモウェル４２の非プロセス流路側には、サーモウェル外面４８やボアキャビティ５０等、プロセス流体から隔離されるサーモウェル４２の全ての部分が含まれる。ボアキャビティ５０は、温度センサ端部２８が末端部４６近傍に位置するように温度センサ２６を挿入することができる大きさである。図示した実施形態において、振動センサ３２は、ボアキャビティ５０内の中央側端部４４近傍でサーモウェル４２に固定して取り付けられている。別の実施形態において、振動センサ３２は、ボアキャビティ５０内部の末端部４６近傍等、有害なプロセス流体から隔離された場所であれば実質的にどの位置においてもサーモウェル４２に固定して取り付けることが可能である。振動センサ３２及び温度センサ２６双方のための空間を備えるように、従来のサーモウェルのボアキャビティを変更可能である。
【００１４】
末端部４６がプロセス流体の流路内に位置するように、サーモウェル４２はプロセス孔５６を介してプロセス流路５４内に挿入される。図示した実施形態において、プロセス流路５４は導管である。代替実施形態において、プロセス流路５４は、流体が混合される槽等、サーモウェルを覆ってプロセス流体が流れる構造であれば、実質的にどのようなものであってもよい。
【００１５】
図１Ｂは、図１Ａの温度測定器１０の代替の実施形態における部分断面を示す正面図である。図１Ｂの温度測定器１０’は、送信器１２’、サーモウェル取付部３６’、及びサーモウェル４２’が、送信器１２、サーモウェル取付部３６、及びサーモウェル４２と異なる構造を有する以外、図１Ａの温度測定器１０と同じである。送信器１２’は図１Ａのハウジング１４と比較して、ハウジング１４’に代替構造を有している。サーモウェル取付部３６’は、図１Ａの一体成形のサーモウェル取付部３６とは異なり、３つの部品からなる。
【００１６】
また、サーモウェル４２’も、図１Ａのサーモウェル４２に対して代替構造を有する。サーモウェル４２’は、中央側端部４４’と末端部４６’との間の外表面４８’に溶着されたフランジを備えるプロセス接続部５２’を有する。外表面４８’にねじ山部はない。その代わりに、サーモウェル４２’はプロセス接続部５２’をプロセス流路５４（図１Ｂに図示せず）にねじ止めまたは溶着することによって結合される。振動センサ３２は、前述の実施形態と同様に、ボアキャビティ５０’内にてサーモウェル４２’に固定して接着される。構成が異なっているものの、温度測定器１０’は図１Ａの温度測定器１０と同じように機能する。別の実施形態として、振動センサ３２を適切に配置することができる限り、サーモウェル４２’は他の形状及び他の構造とすることが可能である。
【００１７】
図１Ｃは図１Ｂの温度測定器１０’の代替実施形態の正面図である。図１Ｃの温度測定器１０”は、振動センサ３２がボアキャビティ５０’内ではなく外表面４８’に結合されることを除いて、図１Ｂの温度測定器１０’と同じである。図示した実施形態において、振動センサ３２は中央側端部４４’とプロセス接続部５２’との間の外表面４８’に接続される。別の実施形態として、例えばプロセス接続部５２’に接続される有害なプロセス流体から隔離される位置であれば、実質的にサーモウェル４２’のいずれの位置においても、振動センサ３２を固定して取り付けることが可能である。また、図示した実施形態において、振動センサ用リード線３４は、図１Ｂに示すようなサーモウェル取付部３６’内ではなく、サーモウェル取付部３６’の外側に配置される。構成が異なっているものの、温度測定器１０”は図１Ａの温度測定器１０及び図１Ｂの温度測定器１０’と同様に機能する。
【００１８】
図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃの各実施形態において、サーモウェル４２またはサーモウェル４２’の振動数を正確に検出するのに十分な強度で振動センサ３２を固定するものであれば、溶着、ねじ止め、またはほとんどあらゆる方法によって、振動センサ３２をサーモウェル４２またはサーモウェル４２’に固定することが可能である。もう１つの実施形態として、振動センサ３２がサーモウェル４２またはサーモウェル４２’の振動数を正確に検出するように配置される限り、振動センサ３２はサーモウェル４２またはサーモウェル４２’に直接固定される必要はない。
【００１９】
図２は、図１Ａの２−２線に沿うサーモウェル４２の断面図である。図示した実施形態において、サーモウェル４２は左から右へ流れるプロセス流体に浸される。サーモウェル４２に向かって流れるプロセス流体は、サーモウェル４２の周囲において、サーモウェルの外表面４８により方向を変えられる。この状態によりサーモウェル４２の下流に、逆流、渦、及び乱流５８が生じることがあり、ある種の乱流５８によって、サーモウェル４２に振動が生じることがある。
【００２０】
図３はプロセス流路５４内のサーモウェル４２’の正面図である。プロセス流体の流れによって、サーモウェル４２’をその固有振動数または固有振動数に近い振動数で振動させる乱流が生じる場合、サーモウェル４２’は比較的大きい振幅で往復振動をする。振動を表す矢印５９は、サーモウェル４２’の振動方向を示している。判り易くするため、振動の大きさは図３において誇張されている。それにもかかわらず、サーモウェルの固有振動数またはそれに近い振動数でのサーモウェルの振動によって、サーモウェルの致命的な破損が生じる可能性がある。乱流により生じるサーモウェル４２の振動は、一般的に中央側端部４４より末端部４６近傍の方がより大きな振幅になる。但し、このような振動の振動数は中央側端部及び末端部でほぼ一致する。従って、中央側端部４４の近傍に取り付けられた振動センサ３２によって測定された振動数は、末端部４６での振動数を表している。その後、振動センサ３２は振動数の信号を送信器１２（図３に図示せず）に送信する。
【００２１】
図４は、送信器１２の構成部品を含む温度測定器１０のブロック図である。送信器１２は、第１チャンネル６０、第２チャンネル６２、マルチプレクサ６４、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６６、マイクロプロセッサ６８、ローカルオペレータインタフェース（ＬＯＩ）７０、及び通信回路７２を備えている。温度センサ端子２２は、温度センサ２６と第１チャンネル６０とを接続している。また、振動センサ端子２４は、振動センサ３２と第２チャンネル６２とを接続している。マルチプレクサ６４は第１チャンネル６０及び第２チャンネル６２のそれぞれからアナログ信号を受信し、信号線を介して当該信号をＡ／Ｄ変換器６６に出力する。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器６６はマルチプレクサ６４から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号をマイクロプロセッサ６８に送信する。マイクロプロセッサ６８には、送信器１２を作動させるためのファームウェアまたはソフトウェアが組み込まれている。このファームウェアには、Ａ／Ｄ変換器６６から受信したデジタル信号に基づく温度の演算及び振動数の演算のための測定プログラムを含めることが可能である。マイクロプロセッサ６８はＬＯＩ７０と電気的に接続可能であり、オペレータ（またはユーザ）と通信するための装置記述ソフトウェアを有している。ＬＯＩ７０により、オペレータは温度測定器１０の作動を監視したり制御したりすることが可能となる。一実施形態において、ＬＯＩ７０は、マイクロプロセッサ６８からの情報を表示する液晶ディスプレー（ＬＣＤ）画面や、マイクロプロセッサ６８に情報を入力する一式の押しボタンを有する。ＬＯＩ７０は送信器１２に直接配置される。マイクロプロセッサ６８は通信回路７２を介して、リモートユーザーインタフェース７４に接続することもできる。送信器１２は、無線または有線の接続を介して、リモートユーザーインタフェース７４に接続し、ＨＡＲＴ（登録商標）またはＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（商標）等の標準通信プロトコルで通信することができる。リモートユーザーインタフェース７４によっても、ユーザは温度測定器１０の作動を監視及び制御可能であるのが好ましい。一実施形態において、リモートユーザーインタフェース７４はハンドヘルドの装置である。もう１つの実施形態において、リモートユーザーインタフェース７４は遠隔地に配置された制御室であり、送信器１２から振動や温度の情報を受信する。これにより、制御室のユーザは、温度測定器１０だけでなく、他の温度測定器についても温度データ及び振動データを監視することが可能となる。送信器１２に情報を送信することや、送信器１２から情報を受信するための多くの機能は、ＬＯＩ７０及びリモートユーザーインタフェース７４の少なくともいずれか一方によって実行可能である。ここで、ＬＯＩ７０及びリモートユーザーインタフェース７４は簡略化のためユーザーインタフェースと総称することにする。別の実施形態として、温度測定器１０は、図示した実施形態よりも多くのセンサ、端子、及びチャンネルを備えていてもよい。
【００２３】
図５は産業プロセスシステムにおいて温度測定器１０の状態を監視する方法のフローチャートである。始めに、固有振動数を試験するのに適合した試験装置にサーモウェル４２を取り付ける（ステップ１００）。適切な試験装置は、末端部４６を固定しないままの状態にさせておきながら、プロセス接続部５２にサーモウェル４２をしっかりと保持する。次に、サーモウェル４２の固有振動数を測定する（ステップ１０２）。固有振動数は、例えばハンマーでサーモウェル４２の末端部４６付近を打ち、サーモウェル４２に固定して取り付けられた振動センサ３２で振動を計測する等、様々な演算方法または実験的手段によって測定可能である。一旦サーモウェル４２の固有振動数が測定されると、ＬＯＩ７０またはリモートユーザーインタフェース７４等のユーザーインタフェースを介して、当該固有振動数の値を送信器１２に入力することができる（ステップ１０４）。取り付けた人やユーザによる今後の参考のために、この固有振動数の値はサーモウェル４２に銘記されるようにしてもよい。
【００２４】
次に、プロセス流体が供給され、サーモウェル４２を覆ってプロセス流体が流れる（ステップ１０６）。通常、ステップ１０６は試験装置からサーモウェル４２を取り外し、プロセス中の別の位置に取り付けることを含む。プロセス流体がサーモウェル４２を覆うように流れると、サーモウェル４２は流体の乱流によって振動することがある。このとき、振動センサ３２がサーモウェル４２の振動数を検出する（ステップ１０８）。送信器１２は振動センサ３２から振動情報を受信した後、振動情報の処理を行う（ステップ１１０）。振動情報の処理は種々の方法で行うことができる。一実施形態として、送信器１２は振動情報に基づき、検出振動数を演算してもよい。もう１つの実施形態として、送信器１２は検出振動数を演算し、検出振動数と目標振動数とを比較してもよい。目標振動数は、ステップ１０４で入力されたサーモウェル４２の固有振動数、または所定の振動数限界値等、種々の振動数のうちの１つとすることができる。所定の振動数限界値はサーモウェル４２の固有振動数の関数とすることが可能であり、例えば固有振動数の０．８倍である。加えて、例えば固有振動数の０．８倍や固有振動数の１．２倍等、２つ以上の所定の振動数限界値があってもよい。所定の振動数限界値は、製造中に送信器１２に予め格納しておき、ユーザーインタフェースを用いて調整可能としてもよい。さらにもう１つの実施形態として、送信器１２は、長期間の振動傾向の監視を実施して、サーモウェル４２の状態の変化、またはプロセスの変化を検出するようにしてもよい。
【００２５】
振動情報が処理された後、ユーザーインタフェースを介して振動診断出力が提供される（ステップ１１２）。この振動診断出力は種々の形態を取りうる。一実施形態として、振動診断出力は、検出振動数の表示を含むようにしてもよい。もう１つの実施形態として、振動診断出力は、検出振動数と固有振動数との比較表示を含むようにしてもよい。この比較は、検出振動数及び固有振動数の実際の数値の表示、固有振動数の割合による検出振動数の表示、またはこれら表示の両方を含んでいてもよい。さらにもう１つの実施形態として、送信器１２は、検出振動数が所定振動数の限界値を超えることをトリガとして、警報または表示を行うようにしてもよい。さらなる別の実施形態において、送信器１２は、長期間の振動傾向の監視に基づく差し迫ったサーモウェルの破損に対する警報または表示を行うようにしてもよい。
【００２６】
これらの様々なタイプの振動診断出力のそれぞれは、振動情報が処理される方法やユーザの好み次第で有効となる。検出振動数の連続的な表示を行うことによって、ユーザが所望するときにはいつでも振動数をモニタすることができる。最近のＡＳＭＥ規格では、サーモウェルの実際の振動数は、サーモウェルの固有振動数の８０％以下とすることを推奨している。検出振動数と固有振動数とを比較することによって、ユーザは、プロセスがＡＳＭＥ規格内またはユーザが所望する別の範囲内で作動しているかどうかを確認することができる。実際の振動データをユーザに提示することによって、ユーザはその振動データの情報や自身の経験に基づいて判断を下すことが可能となる。代わりに、検出振動数が所定の限界値を超える場合のみユーザに警報または表示を行うことで、決断を下すことからユーザを開放しつつ、破損が差し迫っているかもしれないことをユーザに警告してもよい。このようなシステムは、プロセスが多くのサーモウェルを使用しており、サーモウェルのそれぞれが異なる振動数を検出したり、異なる固有振動数を有したりする場合に有用である。加えて、長期の振動傾向の監視に基づく、差し迫ったサーモウェルの破損の表示は、振動レベルが致命的な状態には見えないが、振動が徐々にサーモウェルに被害を及ぼすような場合に有効となりうる。
【００２７】
図６は、産業プロセスシステムにおいて温度測定器１０の状態を監視するもう１つの方法のフローチャートである。この方法を開始する上で、温度測定器１０は既にプロセス中に設置されているものとする。まず、プロセス流体を供給し、サーモウェル４２を覆ってプロセス流体が流れる（ステップ１２０）。プロセス流体がサーモウェル４２を覆って流れるときに、サーモウェル４２は流体の乱流によって振動する可能性がある。このとき、振動センサ３２がサーモウェル４２の振動数を検出する（ステップ１２２）。送信器１２は振動センサ３２から振動情報を受信した後、振動情報を処理する（ステップ１２４）。図５に示した方法に関して上述したそれぞれの方法で、送信器１２は振動情報を処理することができる。振動情報が処理された後、ユーザーインタフェースを介して振動診断出力を提供する（ステップ１２６）。図５に示した方法に関して上述したそれぞれの方法で、送信器１２は振動診断出力を提供することができる。
【００２８】
ステップ１２２、１２４、１２６の処理を実行している間に、ステップ１２８、１３０、１３２の処理を平行して実行することができる。温度センサ２６がサーモウェル４２周辺のプロセス流体の温度を検出する（ステップ１２８）。送信器１２は、温度センサ２６から温度情報を受信した後、温度情報を処理する（ステップ１３０）。送信器１２は温度情報に基づいてプロセス流体の検出温度を演算する。プロセス流体の検出温度を演算する方法は、温度センサ２６が抵抗温度検知器（ＲＴＤ）、熱電対、または別の温度センサのいずれであるかによる。しかしながら、このような演算はこの分野でよく知られており、ここでは説明を省略する。プロセス流体の検出温度が演算された後、ユーザーインタフェースを介して温度出力が提供される（ステップ１３２）。温度出力は、プロセス流体の検出温度を可視的に表示するものとすることができる。
【００２９】
図６に示した方法において、送信器１２は、サーモウェルの振動情報を処理してユーザに提供する間に温度情報を同時に処理し、ユーザに提供することができる。単一の送信器を用いて温度と振動とを監視することにより、振動を監視するのに特化した付加的な送信器を追加する必要を避けることができる。
【００３０】
代替の実施形態として、サーモウェルの振動数の監視は、温度測定電子機器から完全に切り離された電子機器を使用してもよい。これによりユーザは、既存の温度測定送信器を取り替えることなく、振動監視装置をプロセス流体中に設置することができる。
【００３１】
代表的な実施形態に基づき本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸れることなく、種々の変更をしたり、各要素の同等物を代用してもよいと理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸れることなく、特定の状況や構成要素を本発明の教示に適合させるべく、種々の変更を行うことが可能である。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限られるものではなく、添付された特許請求の範囲内に属する全ての形態を含むものである。例えば、送信器１２内の回路は、図４に具体的に図示した回路とは異なっていてもよい。さらに、上述した第１及び第２の方法は、選択された方法に適合する限り、温度測定器１０以外の部材で行ってもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業プロセスシステムにおける温度測定器の状態を監視する方法であって、
プロセス流体の流路に配置されたサーモウェルの振動数を検出する工程と、
検出した振動数に基づいて、前記サーモウェルの状態を判定する工程と、
前記検出した振動数に基づいて、診断出力を提供する工程と、
を有することを特徴とする温度測定器の状態を監視する方法。
【請求項２】
前記振動数は、前記サーモウェルに固定して取り付けられた振動センサで検出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記振動センサは、加速時計であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記振動センサは、プロセス流体から実質的に隔離されていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記診断出力は、前記サーモウェルの破損が差し迫っていることを表示するものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記サーモウェルの破損が差し迫っていることの表示は、検出された振動数と前記サーモウェルの固有振動数との比較を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記サーモウェルの破損が差し迫っていることの表示は、検出された振動数が所定の振動数の限界値を超えると供給されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
産業プロセスシステムにおける温度測定器の状態を監視する方法であって、
プロセス流体の流路に配置されたサーモウェルの振動数を検出する工程と、
前記サーモウェル周囲のプロセス流体の温度を検出する工程と、
検出された温度に基づいて温度出力を提供する工程と、
検出された前記振動数に基づいて診断出力を提供する工程と、
を有することを特徴とする温度測定器の状態を監視する方法。
【請求項９】
前記診断出力は、
前記検出された振動数と、前記サーモウェルの固有振動数との比較と、
前記検出された振動数が所定の振動数限界値を超えたことの表示と、
前記サーモウェルの破損が差し迫っていることの表示と、
のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記振動数は、前記サーモウェルに取り付けられた振動センサを介して検出されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記温度出力と前記診断出力とを、送信器を介して制御室に送信する工程をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記サーモウェルを調整して前記サーモウェルの固有振動値を測定する工程と、
前記診断出力を出力する前に、前記送信器に前記固有振動値を入力する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ボアキャビティを備えるサーモウェルと、
前記サーモウェルに固定して取り付けられた振動センサと、
前記ボアキャビティ内に配置された温度センサと、
前記温度センサと前記振動センサとに電気的に接続された送信器と、
を備えることを特徴とする温度測定器。
【請求項１４】
前記振動センサは、加速時計を備えることを特徴とする請求項１３に記載の温度測定器。
【請求項１５】
前記送信器は、
前記温度センサから受信したデータに基づいて温度を算出し、
前記振動センサから受信したデータに基づいて振動数を算出し、
前記振動数を前記サーモウェルの固有振動数と比較し、
前記振動数と前記固有振動数との比較に基づいて、前記サーモウェルの診断出力を生成する
ようにプログラムされていることを特徴とする請求項１３に記載の温度測定器。
【請求項１６】
前記送信器と通信するユーザーインタフェースをさらに備え、
前記ユーザーインタフェースは、前記送信器からの信号に基づいてサーモウェルの破損が差し迫っていることを表示することを特徴とする請求項１５に記載の温度測定器。
【請求項１７】
温度センサに電気的に接続する第１端子と、
振動センサに電気的に接続する第２端子と、
前記第１端子及び前記第２端子に接続され、前記第１端子から受信したデータに基づいて温度を演算し、前記第２端子から受信したデータに基づいて振動数を演算し、演算した前記振動数と目標振動数とを比較し、演算した前記振動数と前記目標振動数との比較に基づいてサーモウェルの診断出力を生成するようにプログラムされたマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサに電気的に接続され、前記マイクロプロセッサにより演算された温度と前記診断出力とをユーザーインタフェースに送信するようにプログラムされた通信回路と、
を備える送信器。
【請求項１８】
前記目標振動数は、前記サーモウェルの固有振動数の関数である所定の振動数限界値であることを特徴とする請求項１７に記載の送信器。
【請求項１９】
サーモウェルと振動センサとを備えた組立体であって、
前記サーモウェルは、
前記サーモウェルをプロセス流体用防壁に結合する接続部と、
前記接続部のプロセス流体側にあって前記サーモウェルの一部をなす第１サーモウェル面と、
前記接続部のプロセス流体とは反対側にあって前記サーモウェルの一部をなす第２サーモウェル面とを有し、
前記振動センサは、前記第２サーモウェル面に固定して取り付けられる
ことを特徴とする組立体。
【請求項２０】
前記サーモウェルはボアキャビティをさらに備え、
前記振動センサは、前記ボアキャビティ内に配置されることを特徴とする請求項１９に記載の組立体。
【請求項２１】
前記サーモウェルはボアキャビティをさらに備え、
前記振動センサは前記ボアキャビティの外側に配置されることを特徴とする請求項１９に記載の組立体。
【請求項２２】
前記サーモウェルは、前記第１サーモウェル面がプロセス流体に曝され、前記第２サーモウェル面が前記プロセス流体から隔離されるように、前記プロセス流体用防壁に結合されることを特徴とする請求項１９に記載の組立体。
【請求項１】
産業プロセスシステムにおける温度測定器の状態を監視する方法であって、
プロセス流体の流路に配置されたサーモウェルの振動数を検出する工程と、
検出した振動数に基づいて、前記サーモウェルの状態を判定する工程と、
前記検出した振動数に基づいて、診断出力を提供する工程と、
を有することを特徴とする温度測定器の状態を監視する方法。
【請求項２】
前記振動数は、前記サーモウェルに固定して取り付けられた振動センサで検出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記振動センサは、加速時計であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記振動センサは、プロセス流体から実質的に隔離されていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記診断出力は、前記サーモウェルの破損が差し迫っていることを表示するものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記サーモウェルの破損が差し迫っていることの表示は、検出された振動数と前記サーモウェルの固有振動数との比較を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記サーモウェルの破損が差し迫っていることの表示は、検出された振動数が所定の振動数の限界値を超えると供給されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
産業プロセスシステムにおける温度測定器の状態を監視する方法であって、
プロセス流体の流路に配置されたサーモウェルの振動数を検出する工程と、
前記サーモウェル周囲のプロセス流体の温度を検出する工程と、
検出された温度に基づいて温度出力を提供する工程と、
検出された前記振動数に基づいて診断出力を提供する工程と、
を有することを特徴とする温度測定器の状態を監視する方法。
【請求項９】
前記診断出力は、
前記検出された振動数と、前記サーモウェルの固有振動数との比較と、
前記検出された振動数が所定の振動数限界値を超えたことの表示と、
前記サーモウェルの破損が差し迫っていることの表示と、
のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記振動数は、前記サーモウェルに取り付けられた振動センサを介して検出されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記温度出力と前記診断出力とを、送信器を介して制御室に送信する工程をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記サーモウェルを調整して前記サーモウェルの固有振動値を測定する工程と、
前記診断出力を出力する前に、前記送信器に前記固有振動値を入力する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ボアキャビティを備えるサーモウェルと、
前記サーモウェルに固定して取り付けられた振動センサと、
前記ボアキャビティ内に配置された温度センサと、
前記温度センサと前記振動センサとに電気的に接続された送信器と、
を備えることを特徴とする温度測定器。
【請求項１４】
前記振動センサは、加速時計を備えることを特徴とする請求項１３に記載の温度測定器。
【請求項１５】
前記送信器は、
前記温度センサから受信したデータに基づいて温度を算出し、
前記振動センサから受信したデータに基づいて振動数を算出し、
前記振動数を前記サーモウェルの固有振動数と比較し、
前記振動数と前記固有振動数との比較に基づいて、前記サーモウェルの診断出力を生成する
ようにプログラムされていることを特徴とする請求項１３に記載の温度測定器。
【請求項１６】
前記送信器と通信するユーザーインタフェースをさらに備え、
前記ユーザーインタフェースは、前記送信器からの信号に基づいてサーモウェルの破損が差し迫っていることを表示することを特徴とする請求項１５に記載の温度測定器。
【請求項１７】
温度センサに電気的に接続する第１端子と、
振動センサに電気的に接続する第２端子と、
前記第１端子及び前記第２端子に接続され、前記第１端子から受信したデータに基づいて温度を演算し、前記第２端子から受信したデータに基づいて振動数を演算し、演算した前記振動数と目標振動数とを比較し、演算した前記振動数と前記目標振動数との比較に基づいてサーモウェルの診断出力を生成するようにプログラムされたマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサに電気的に接続され、前記マイクロプロセッサにより演算された温度と前記診断出力とをユーザーインタフェースに送信するようにプログラムされた通信回路と、
を備える送信器。
【請求項１８】
前記目標振動数は、前記サーモウェルの固有振動数の関数である所定の振動数限界値であることを特徴とする請求項１７に記載の送信器。
【請求項１９】
サーモウェルと振動センサとを備えた組立体であって、
前記サーモウェルは、
前記サーモウェルをプロセス流体用防壁に結合する接続部と、
前記接続部のプロセス流体側にあって前記サーモウェルの一部をなす第１サーモウェル面と、
前記接続部のプロセス流体とは反対側にあって前記サーモウェルの一部をなす第２サーモウェル面とを有し、
前記振動センサは、前記第２サーモウェル面に固定して取り付けられる
ことを特徴とする組立体。
【請求項２０】
前記サーモウェルはボアキャビティをさらに備え、
前記振動センサは、前記ボアキャビティ内に配置されることを特徴とする請求項１９に記載の組立体。
【請求項２１】
前記サーモウェルはボアキャビティをさらに備え、
前記振動センサは前記ボアキャビティの外側に配置されることを特徴とする請求項１９に記載の組立体。
【請求項２２】
前記サーモウェルは、前記第１サーモウェル面がプロセス流体に曝され、前記第２サーモウェル面が前記プロセス流体から隔離されるように、前記プロセス流体用防壁に結合されることを特徴とする請求項１９に記載の組立体。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５０４０６２（Ｐ２０１３−５０４０６２Ａ）
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２７８５７（Ｐ２０１２−５２７８５７）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／００１６６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２８２２０
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５９７１１５７２７）ローズマウント インコーポレイテッド (240)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／００１６６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２８２２０
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５９７１１５７２７）ローズマウント インコーポレイテッド (240)
【Ｆターム（参考）】
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