具有診斷的疏水器監視器的製造方法
2023-05-23 18:42:16 1
具有診斷的疏水器監視器的製造方法
【專利摘要】一種疏水器監視器，包括：過程變量傳感器，被配置為感測與疏水器的操作相關的過程變量。存儲器包含與過程變量的基線參數相關的信息。診斷電路計算過程變量傳感器感測的過程變量的當前參數，並將過程變量的當前參數與基線參數進行比較。基於所述比較，診斷電路作為響應提供基於所述比較的診斷輸出。基線和當前參數基於疏水器開啟或關閉的時間段。
【專利說明】具有診斷的疏水器監視器
【技術領域】
[0001]本發明涉及監視用於工業過程的疏水器。更具體地，本發明涉及用於檢測疏水器中的洩漏或惡化的系統和方法。
【背景技術】
[0002]疏水器常用於許多工業中，以從蒸汽線路中移除不利的水或冷凝物。在典型的工廠中，可能採用數千個這種設備。疏水器一般是被設計為相對廉價的低技術設備。通常疏水器是完全機械的。
[0003]疏水器一般被設計為允許冷凝物排出管道以維持效率並減少管道「敲擊」。典型的疏水器可以具有一個或多個室以及與冷凝物物理接觸的構件。隨著冷凝物的水平上升到某個閾值之上，疏水器內的可移動構件致動或以其他方式驅動一個或多個閥以允許冷凝物排出。隨著冷凝物排出，疏水器內的冷凝物水平降低至使得閥關閉並且疏水器重新加壓的程度。
[0004]疏水器經歷非常普遍的問題；它們經常在關閉位置發生洩漏或卡住。疏水器洩漏經常是由於疏水器內的可移動構件的磨損；閥的惡化或結垢會導致卡在關閉狀態。無論成因為何，出於多種原因，疏水器洩漏或卡住是不利的。首先，需要相對大量的能量將水加熱為蒸汽。因此，洩漏的疏水器由於允許蒸汽在其中的能量含量能夠被充分利用之前排出，從而浪費能量。此外，許多冷凝物去除系統不是針對例如由蒸汽洩漏導致的連續加壓而設計的。相應地，疏水器下遊的組件可能因為連續的蒸汽洩漏而損壞或惡化。此外，在大洩漏的情況下，蒸汽管道可能不能提供足夠的蒸汽壓力和流動以實現其期望目的。卡住的疏水器還妨礙從蒸汽系統中移除水，而水可能導致腐蝕性損壞或水擊作用。
[0005]相應地，目前需要對疏水器的監視和診斷操作。
【發明內容】
[0006]一種疏水器監視器，包括:過程變量傳感器，被配置為感測與疏水器的操作相關的過程變量。存儲器包含與過程變量的基線參數相關的信息。診斷電路計算過程變量傳感器感測的過程變量的當前參數，並將過程變量的當前參數與基線參數進行比較。基於所述比較，診斷電路作為響應提供基於所述比較的診斷輸出。基線和當前參數基於疏水器開啟或關閉的時間段。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是能夠使用本發明實施例的疏水器的示意圖。
[0008]圖2是能夠使用本發明實施例的另一疏水器的示意圖。
[0009]圖3是疏水器監視系統的簡化框圖。
[0010]圖4是不意了疏水器的開啟和關閉與時間的關係圖。
[0011]圖5是不意了疏水器的開啟和關閉與時間的另一關係圖。【具體實施方式】
[0012]在本發明中，提供了一種用於對疏水器執行診斷的疏水器監視器，其包括過程變量傳感器。過程變量傳感器感測與疏水器的操作相關的過程變量。例如，所感測的過程變量可以與疏水器的開啟和/或關閉相關。疏水器監視器中的診斷電路計算過程變量傳感器感測的過程變量的當前參數。該當前參數與存儲器中存儲的基線參數進行比較，並用於作為響應提供診斷。
[0013]一些現有技術疏水器監視器僅僅提供疏水器已經完全故障的指示，所述完全故障例如是其卡(Stuck)在開啟或關閉狀態。然而，還期望在能夠在疏水器最終故障之前，識別處於故障過程中的疏水器。這允許在期望的時間替換疏水器，而無需關閉工業過程。一方面，本發明提供了疏水器處於故障過程中或者可能很快要完全故障的預測性指示。可選地，預測包括預測最終故障之前疏水器的剩餘壽命。
[0014]本發明的實施例可以針對任何下述疏水器來實現，該疏水器具有:入口，耦合至或可耦合至如蒸汽管道之類的蒸汽源；以及出口，定期釋放冷凝物和/或空氣，但是在其他情況下預期相對於周圍環境維持提高的壓力。本發明不限於這裡所示或所討論的疏水器配置。
[0015]圖1是能夠使用本發明實施例的疏水器的示意圖。疏水器100流體耦合至蒸汽管道102和水收集/回收線路104。蒸汽管道102中部署有蒸汽。蒸汽可以是靜態的或流動的，並且可以是飽和蒸汽或過熱蒸汽。在蒸汽管道102內流動或以其他方式存在的冷凝物將流入入口 106並在室108中累積。室108包括由可移動構件112關閉或封閉的出口埠110。可移動構件112可以包括擋板或任何其他合適的物理結構。隨著冷凝物114在室108內累積，冷凝物114的液面116上升。隨著液面上升，由可移動構件112轉移的冷凝物的量增加，從而增加了構件112的浮力迫使構件112向上的程度。在某個點，冷凝物114的液面將達到閾值，其中可移動構件112升至參考標號118處虛線指示的位置。一旦構件112升高，在短時間內，冷凝物114從出口 110漏出。一旦漏出足夠的冷凝物114，重力將使得構件112下降與出口 110接觸，從而密封出口 110。按照這種方式，疏水器100將定期釋放一定量的冷凝物114以及一些空氣和蒸汽。
[0016]圖2是能夠使用本發明實施例的另一疏水器的示意圖。疏水器200耦合至蒸汽管道102和回收線路104。疏水器200包括:疏水器本體202，耦合至入口 204或包括入口204，該入口 204通過導管206流體耦合至蒸汽管道102。相應地，在蒸汽管道102內流動或以其他方式存在的冷凝物或其他液體將通過導管206下降並通過入口 204進入疏水器本體202。因此，在疏水器本體202內累積流體208。浮體210置於疏水器本體202內，並被配置為浮在所選量的流體208上。隨著浮體210上升，其將最終與閥214的可移動構件212接觸。當浮體210使得構件212充分移動時，閥214將開啟，從而將上遊部分216耦合至下遊部分218。上遊部分216流體耦合至疏水器本體202底部附近的位置220。相應地，位置220附近的流體208將流入導管222，通過閥214，通過導管224並流入回收線路204。蒸汽線路102內相對較高的壓力促進流體208的流動，所述壓力壓向流體208的表面226。
[0017]為了允許與現有或傳統的機械疏水器一起實現本發明的實施例，優選地，不需要對這些設備進行任何修改。因此，本發明的實施例總體上涉及針對具有入口和出口並定期釋放冷凝物的任何疏水器提供疏水器監視，無需對疏水器本身進行任何修改，或者無需對疏水器進行任何接線。然而，本發明不限於這種配置。
[0018]圖1和2還示意了根據本發明實施例的耦合至疏水器100/200的疏水器監視系統230。為了簡單起見，所示的疏水器230可以與任何疏水器一起使用。疏水器監視器230將在下文進行更詳細描述，並可以耦合至疏水器的本體，與導管共線，使得流體實際上流過監視器230等等。備選地，監視器230可以簡單地位於疏水器200附近，例如附著至導管224或疏水器主體202。
[0019]圖3是疏水器監視系統230的簡化框圖。疏水器監視器230包括過程變量傳感器232。傳感器232被配置為位於疏水器200附近，例如在圖2中所示的閥214附近，或在圖1中所示的可移動構件112附近。傳感器232可以是任何類型的過程變量傳感器，其提供指示疏水器的開啟和/或關閉的輸出。例如，溫度傳感器可以用於感測由於疏水器的開啟和關閉導致的溫度變化。此外，可以使用聲學傳感器，聲學傳感器能夠檢測由疏水器的開啟或關閉產生的噪聲，和/或由於水汽或液體被回收至回收線路104導致的噪聲。另一示例傳感器是可以用於檢測蒸汽與水之間的差異的分析傳感器。
[0020]過程變量傳感器232的輸出被提供給傳感器電路234。傳感器電路234可以包括:放大器、濾波器、模數轉換器或其他電路，以向微處理器236提供所感測的過程變量的數字表示。微處理器236根據存儲器238中存儲的指令，以系統時鐘240確定的時鐘速率來操作。微處理器236是根據本發明的診斷電路的一個示例實施例，並用於對疏水器(例如圖3所示的疏水器200)執行診斷。通信電路242被配置為提供與微處理器236執行的診斷相關的輸出246。輸出246可以包括例如:有線或無線輸出、本地指示符(如視覺指示、可聽輸出)等等。在一些配置中，如果採用有線輸出246，則可以使用同一連接來向疏水器監視器230供電。一個示例有線輸出是雙線過程控制環路，其中電流電平用於表示信息。在這種雙線過程控制環路中，還可以對數字信息進行調製。具體示例是根據HART?通信協議的過程控制環路。無線輸出的一個示例包括WirelessHART?通信協議。IEC62591標準。在一些配置中，疏水器監視器230包括:內部電源，如電池等等。還可以從工業過程的操作中採集能量來操作疏水器監視器230。例如，可以使用溫度差來產生電能，也可以使用振動或其他機制來產生電能。太陽能電池等等可以用於將光能轉換為電能。
[0021 ] 微處理器236監視過程變量傳感器232感測的過程變量，並使用參數計算電路244來計算過程變量的當前參數。這可以包括基於存儲器238中存儲的編程指令的算法等等。在一個實施例中，所計算的參數涉及被監視的疏水器的閥或密封件的開啟和/或關閉。然後，微處理器236將所計算的參數與存儲器238中存儲的基線參數進行比較。基於該比較，通信電路242提供診斷輸出。在一個實施例中，診斷輸出是預測性輸出，其提供與疏水器200即將故障相關的指不。
[0022]在一個配置中，所計算的參數涉及時間，具體地，涉及疏水器開啟和/或關閉的時間段(或持續時間)。例如，圖4是過程變量傳感器232的輸出與時間的關係圖。在正常操作期間，疏水器開啟時間t。因此，時間t是存儲器238中存儲的基線參數。隨著疏水器的使用，疏水器開啟的持續時間可能改變。例如，在圖4中，疏水器開啟時間段改變為t+At。這是微處理器236計算的當前參數。微處理器236通過將基線參數t與當前參數t+Λ t進行比較來執行診斷。該比較可以是簡單的基於閾值的比較，或者可以是更複雜的比較，如觀察疏水器開啟或關閉的持續時間的趨勢。該比較還可以包括可調整餘量，如百分比。例如，如果當前參數與基線參數的差別大於x%，則可以觸發診斷輸出。儘管圖4示意了疏水器開啟的持續時間增大，但是可以使用相同的技術來檢測持續時間的減小。診斷輸出指示與疏水器或過程相關的一些事物已經改變。例如，疏水器的密封可能開始失效，管道之一正在堵塞等等。因此，診斷是預測性診斷，其在疏水器的最終故障之前提供診斷輸出。預測性輸出還可以包括趨勢信息，或者以其他方式在疏水器的最終故障之前提供與疏水器的預期剩餘壽命相關的信息。這可以例如通過實驗觀察實際疏水器中的故障來確定。該輸出可以基於不止一個時間段。例如，多個時間段可以在一起平均，排序，以創建直方圖類型的信息等等。
[0023]圖5示意了使用疏水器開啟和/或關閉的頻率來執行診斷的本發明另一示例實施例。在圖5中，示意了過程變量傳感器的輸出與時間的關係圖。圖5示意了疏水器200的開啟頻率的改變。例如，在圖5中，在正常操作期間，疏水器以f為周期開啟。在這種配置中，f表示存儲器238中存儲的基線參數。圖5還示意了疏水器開啟的第二持續時間f-Af。例如，如果疏水器的開啟開始比其先前的開啟更頻繁地，則這可能指示在每次開啟期間釋放的冷凝物不夠，從而導致疏水器更頻繁開啟。與圖4所示的配置的情況一樣，開啟頻率可以與存儲器238中存儲的基線參數比較，可以基於趨勢來觀察，或者可以採用其他診斷技術。診斷是預測性診斷，其指示疏水器處於故障過程中但是尚未完全故障。可以採用趨勢或其他技術來提供對在疏水器最終故障之前疏水器的剩餘壽命的估計。除了預測到疏水器完全故障的時間之外，預測性診斷還可以提供與通過在疏水器最終故障之前替換故障中或惡化中的疏水器將獲得的節能相關的輸出。這甚至可以與替換疏水器將獲得的碳排放減少量相關。診斷可以基於多於一個基於時間的診斷技術。例如，可以同時採用圖4和5所示的診斷技術來提供更精確的診斷。在一些配置中，診斷還基於其他信息，如排出的蒸汽的溫度或疏水器中的蒸汽的溫度、疏水器中的蒸汽的壓力、釋放蒸汽期間的壓力等等。本發明不限於圖4和5中所示的兩種基於時間的參數，可以採用與疏水器的開啟和/或關閉相關的其他基於時間的參數。
[0024]儘管參照優選實施例描述了本發明，本領域技術人員將認識到，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下，可以在形式和細節上進行修改。另一示例診斷技術是監視多個疏水器，並對這些疏水器經歷的排放循環的數目進行計數。然後，可以對該信息進行統計處理，以確定疏水器在故障之前將經歷的平均循環次數。該信息可以用作壽命預測因子。例如，隨著疏水器臨近平均數，可以提供指示疏水器正在臨近其壽命終點的輸出。
【權利要求】
1.一種疏水器監視器，包括: 過程變量傳感器，被配置為感測與疏水器的操作相關的過程變量； 存儲器，包含與過程變量的基線參數相關的信息；以及 診斷電路，被配置為:計算過程變量傳感器感測的過程變量的當前參數，將過程變量的當前參數與基線參數進行比較，並作為響應提供基於所述比較的診斷輸出，其中，基線參數和當前參數基於疏水器開啟和/或關閉的時間段。
2.根據權利要求1所述的疏水器監視器，其中，所述過程變量傳感器包括聲學傳感器。
3.根據權利要求1所述的疏水器監視器，其中，所述診斷輸出指示疏水器的剩餘壽命。
4.根據權利要求1所述的疏水器監視器，其中，所述剩餘壽命基於疏水器經歷的排放循環的數目。
5.根據權利要求1所述的疏水器監視器，其中，所述診斷輸出指示由於惡化的疏水器導致的能量損失。
6.根據權利要求1所述的疏水器監視器，其中，所述當前參數與疏水器開啟的持續時間相關。
7.根據權利要求1所述的疏水器監視器，其中，所述當前參數與疏水器關閉的持續時間相關。
8.根據權利要求1所述的疏水器監視器，其中，所述當前參數與疏水器開啟之間的時間段相關。
9.根據權利要求1所述的疏水器監視器，其中，所述當前參數與疏水器關閉之間的時間段相關。`
10.一種用於監視疏水器的操作的方法，包括: 利用過程變量傳感器來感測過程變量，所述過程變量與疏水器的操作相關； 從存儲器中檢索與過程變量的基線參數相關的信息； 計算過程變量的當前參數； 將過程變量的基線參數與過程變量的當前參數進行比較； 作為響應，基於所述比較步驟診斷疏水器的操作；以及 其中，基線參數和當前參數基於疏水器開啟和/或關閉的時間段。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述過程變量傳感器包括聲學傳感器。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，所述診斷操作包括預測疏水器的剩餘壽命。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述剩餘壽命是基於疏水器經歷的排放循環的數目來預測的。
14.根據權利要求10所述的方法，其中，所述診斷操作包括:確定由於惡化的疏水器導致的能量損失。
15.根據權利要求10所述的方法，其中，所述當前參數與疏水器開啟的持續時間相關。
16.根據權利要求10所述的方法，其中，所述當前參數與疏水器關閉的持續時間相關。
17.根據權利要求10所述的方法，其中，所述當前參數與疏水器開啟之間的時間段相關。
18.根據權利要求10所述的方法，其中，所述當前參數與疏水器關閉之間的時間段相關。
19.一種疏水器監視器，包括: 用於感測與疏水器的操作相關的過程變量的裝置； 用於從存儲器中檢索與過程變量的基線參數相關的信息的裝置； 用於計算過程變量的當前參數的裝置； 用於將過程變量的基線參數與過程變量的當前參數進行比較的裝置； 用於作為響應，基於所述比較診斷疏水器的操作的裝置；以及 其中，基線參數和當前參數基於疏水器開啟和/或關閉的時間段。
20.根據權利要求19所述的設備，其中，用於診斷操作的裝置包括:用於預測疏水器的剩餘壽命的裝置。
21.根據權利要求10所述的設備，其中，診斷操作包括確定由於惡化的疏水器導致的能量損失 。
【文檔編號】F16T1/48GK103712053SQ201210513704
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年12月4日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】羅伯特·J·卡斯切尼亞, 託馬斯·M·莫澤 申請人:羅斯蒙德公司