疏水器监控的利记博彩app

专利名称：疏水器监控的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及疏水器(steam trap)的监控。更具体地说，本发明涉及 用于探测疏水器中的泄漏的系统和方法。
背景技术：
10 在许多工业领域中通常使用疏水器，以从蒸汽管线去除不想要的空气并冷凝它。在典型的工厂中，可以使用数千种这种设备。疏水器通常 是一种设计以相对廉价、相对较低技术的设备。通常，疏水器完全是机 械的。增加任何布线用于或者供电或者监控会被认为成本昂贵、不实用 和/或劳动量大。15 疏水器通常设计以允许冷凝物离开管道，以保持效率并减小管道"爆震音"。典型的疏水器可具有一个或多个腔和与冷凝物物理接触的 部件。随着冷凝物的水平上升超过某一阈值，疏水器内的活动部件致 动，或者否则接合一个或多个阀，以使冷凝物排出。随着冷凝物排出， 疏水器内的冷凝物的水平减小到阀关闭并且疏水器重新加压的程度。20 疏水器具有一个很普遍的问题；它们经常泄漏。疏水器泄漏通常是由于疏水器内的活动部件的磨损、阀损坏或故障，或多种其它原因。不 管什么原因，因为多种原因，疏水器泄漏是不期望的。首先，它占用大 量能量以将水加热成蒸汽。因此，在其中的内能能够得到完全利用前， 疏水器将使蒸汽排出。此外，许多冷凝物去除系统未设计用于连续加25 压，诸如由蒸汽泄漏导致。相应地，由于连续蒸汽泄漏，从疏水器下游 的部件能够被损坏，或者否则降级。最后，考虑充分的泄漏，该蒸汽管 可能无法供应充分的蒸汽压力，并流动以取得其期望的目的。相应地，应该相信疏水器的使用者将期望具有确定一个或多个其 疏水器是否泄漏的能力。目前，用于监控疏水器的方法需要提供电缆运30 行到疏水器，或依靠非电的方法。发明内容公开了电疏水器监控。当疏水器已知正常工作时，电疏水器可操作 地联接到疏水器的出口，并被配置以测量流经疏水器的流体(液体或气5 体)的至少一个过程变量。该疏水器监控器存储在已知操作条件期间取 得的过程变量信息，用于后面的比较。该疏水器监控器包含后面的过程 变量测量，并将其与存储的测量值比较，以有选择地生成泄漏指示。该 疏水器监控器优选地使用本地电源和无线通信。10


图1是可使用根据本发明实施例的疏水器的示意图。 图2是可使用本发明实施例的另一疏水器的示意图。 图3A是根据本发明一个实施例的联接到疏水器的疏水器监控系统 的示意图。15 图3B是根据本发明的一个实施例的一部分疏水器监控器的透视图；图3C是图3B中所示的一部分疏水器监控器的切除透视图。图4是根据本发明实施例的疏水器监控器内的电子装置的方框图。20具体实施方式
本发明的实施例能够关于疏水器实践，其具有联接到或可联接到 蒸汽管的入口；和出口，其周期地释放冷凝物和/或空气，但以其它方式 期望保持相对于周围环境的升高压力。图1是可使用本发明实施例的疏水器的示意图。疏水器ioo流体地25 联接到蒸汽管102和水收集/回流管线104。该蒸汽管102使蒸汽以第 一压力(Pl)和第一温度(Tl)置于其中。该蒸汽可以静止的或流动 的，并且可以是饱和蒸汽或过热蒸汽。在蒸汽管102内流动或以其它方 式存在的冷凝物将流入入口 106并积聚在腔108中。腔108包括由活 动部件112关闭或封闭的出口端口 110。活动部件112可包括挡板或30任何其它适合的物理结构。随着冷凝物114积蓄在腔108内，冷凝物114的水平面116上升。随着水平面上升，由活动部件112位移的冷 凝物的量增加，从而增加部件112的浮力向上推动部件112的程度。 在某一点，冷凝物114的水平面将到达阈值，其中活动部件112上升 进入在标号118处的虚线指示的位置。 一旦部件112上升，冷凝物 5 114通过出口 110在短时间内排干。 一旦已排干足够的冷凝物114，重 力将使部件112向下接触出口 110，从而密封出口 110。采用这种方 式，疏水器100将周期地释放大量冷凝物114和一些空气与蒸汽。在 这些间隔期间，在冷凝物正被释放的同时，温度(T3)和压力(P3)将 相对高于当部件112密封出口 110时。10 图2是可使用本发明实施例的另一疏水器的示意图。疏水器200被联接到蒸汽管102和回流管线104。疏水器200包括疏水器体202， 其联接到或包括流体联接到蒸汽管102的入口 204。相应地，流动或以 其它方式存在于蒸汽管102内的冷凝物或其它流体将下降导管206，并 且经入口 204进入疏水器体202。流体208从而积蓄在疏水器体20215 内。浮子210被设置在疏水器体202内，并被配置以浮在选定量的流 体208上。随着浮子210上升，它将最终开始接触阀214的活动部件 212。当浮子210充分运动部件212时，阀214将打开，从而将上游 部216联接到下游部218。上游部216被流体联接到疏水器体202的 底部附近的位置220。相应地，位置220附近的流体208将流入导管20 222，经过阀214，经过导管224，进入回流管线104。蒸汽管线102 内的相对更高的压力促进流体208的流动，其压力(P)挤压流体208 的表面226。入口 204的温度显示为Tl,同时出口 228附近温度显示为T2。 在回流管线104内的冷凝物的温度为T3。 25 为了使本发明的实施例利用现有或传统的机械疏水器实现，优选地，对这种设备无需进行修改。因此，本发明的实施例通常针对为任何 疏水器提供疏水器控制，其具有入口和周期地释放冷凝物的出口，没有 必要对疏水器本身进行任何修改，或需要任何布线运行到疏水器。图3A是根据本发明一个实施例的联接到疏水器的疏水器监控系统 30的示意图。为了简化，图3A中所示的疏水器是参照图2描述的疏水器200。然而，可以使用任何疏水器，如上面列出。疏水器监控器230被 联接到疏水器200的出口 228。为了说明，假设300#饱和蒸汽被提供 在蒸汽管102内。在这个压力处，蒸汽温度近似412° F。相应地，疏水 器200内的温度也将近似412° F。作为对比，T3将近似为在大气压时 5 饱和蒸汽的温度，或212° F。疏水器通常隔离，以使损失到环境的热能 最小。如图3A所示，T2是刚好在疏水器200的出口 228的下游的气 体温度。根据本发明的实施例，疏水器监控器230包括一个或多个过程 变量传感器，以探测出口 228附近的一个或多个蒸汽特性。在正常的疏水器操作期间，饱和蒸汽和冷凝物均出现在疏水器体10 202中。这将导致疏水器体202的温度近似温度Tl。如果直接安装到 疏水器体202，该疏水器监控器也将使其外壳在与主体202近似相同的 温度处，这将再次约等于Tl。如果无蒸汽或冷凝物正流出蒸汽疏水器 200，气体温度T2将约等于T3，或对于大气压力净化系统，约212。 F。实际上，由于从疏水器体202和疏水器监控器230的外壳的辐射热15 转移，T2可能是更高一些的温度。在本发明的至少一个实施例中，通过 使用设置在监控器230内的温度传感器测量T2。在已知无泄漏操作期 间能够取得并存储T2参考测量值。然后，为了疏水器泄漏诊断，后面 的测量值能够与参考测量值比较。当无蒸汽或冷凝物正流出疏水器200，上面给出的温度描述通常是20 真实的。然而，如果疏水器200已收集充分的冷凝液，浮力升高浮子 210，并打开阀214。这使得冷凝物流经出口 228，直到浮力不足以使浮 子210上升。典型地，根据疏水器200的设计的细节， 一些饱和蒸汽 也可在这个过程期间离开。在排放期间，冷凝物和蒸汽将加热疏水器监 控器230内的温度传感器到近似温度Tl (接近412° F)。在排放期间25 已结束后，疏水器监控器230内的传感器的温度将沿典型的第一级系统 衰减曲线逐渐返回到T2。在疏水器泄漏的情况中，来自测量T2的传感器(S2)的读数将始 终保持接近经阀泄漏的饱和蒸汽的温度。泄漏越大，T2将越匹配Tl温 度。优选地，本发明的实施例也包括第二过程变量传感器(优选地第二30温度传感器)，其被设置以测量温度Tl，或热联接到疏水器体202的疏水器监控器230的外壳的温度。优选地，疏水器监控器230内的电 子装置将存储关于Tl和T2温度的读数。随着时间的流逝，关于Tl 和T2的温度，除了疏水器冷凝阀打开的周期，平均温度差能够确定并 存储。通过提示导致T2近似等于Tl的快速T2温度变化，能够确定 5 探测到阀开启。当然，能够使用其它技术和方法以感应经疏水器监控器 230的冷凝物或加压流体的流动。由于相对大量的能量可用于清除冷凝物，疏水器冷凝物阀通常仅在 释放期间打开，典型地小于一分钟。如果由疏水器监控器230外壳附近 的传感器指示的温度(Tl)长期(诸如超过10分钟)近似等于T2，或10 如果当阔应被关闭时的期间，两个传感器之间的读数之间的平均差低于 预定阈值，疏水器监控器230能够提供泄漏指示。该泄漏指示的实际形式能够是任何适合的通知或消息传输。实例包 括极廉价的通知，诸如在疏水器监控器230的外壳处提供局部颜色变 化。该通知还能够更复杂，诸如提供FOUNDATION Fiddbus或15HART 兼容的无线告警。此外，该告警还能够是音频告警。虽然优选实 施例期望提供无线告警，应该认识到过程变量传感器可以是有线的， 诸如提供双线过程控制环以同时给传感器供电并通信告警。图3B是根据本发明的一个实施例的一部分疏水器监控器230的 透视图。监控器230包括外壳232，其包括适合联接到疏水器体20220 或疏水器出口 228的表面234，以便将监控器外壳232热联接到疏水 器体202。优选地，疏水器监控器230使用多个温度传感器。如图3B 所示，疏水器监控器230优选地包括外壳温度传感器236，设置以感应 外壳232的温度。温度传感器236用的温度传感器的类型能够是任何 能够响应温度生成或以其它方式提供电特征的适合设备。合适的温度传25 感器的实例包括热电偶、热敏电阻和电阻式温度检测器(RTD)。在一 个实施例中，温度传感器236是热电偶。疏水器监控器230还优选地 包括第二温度传感器238，其与外壳232热隔离并且被设置以测量外壳 232内的气体的温度。图3C是更详细地说明温度传感器238的定位的切除透视图。如30关于温度传感器236上面列出的，温度传感器238能够是任何适合的设备，但优选地是热电偶。此外，在优选实施例中，外壳232是现场硬 化、塑料外壳，实质防水并适合暴露于极端的气候。此外，该温度测量 值不必要求高精度，所以能够使用具有单片模拟一数字变换器的廉价、 简单的微控制器的电子装置。然而，许多其它适合的电布置能够用于疏5水器监控器230的电路。这种电路将关于图4进行描述。疏水器泄漏的通知优选地使用与外壳232成整体的固体黑LCD实 现，如果告警条件存在，该LCD优选地改变颜色，诸如到红色。虽然 图3B和3C的描述已显示了使用两个温度传感器的实施例，使用两个 温度传感器以上的实施例也是适用的。例如，在其它实施例中，它也可10 用于测量T3。对于其中蒸汽过热(未饱和)并且其中其温度随时间变化 的情况，或当排水系统压力改变很大时，尤其是这样。这种排放压力变 化将导致饱和温度改变。通过独立测量所有温度Tl, T2和T3，上述相 同的技术方法能够被使用以确定疏水器是否泄漏。这种情形能够仅使用 两个温度测量值解决，但在进行诊断估计的软件算法中应考虑Tl的Sl15 测量值的滞后(随着Tl变化)。 一种关于过热蒸汽系统的优选方面在 于Tl和T3之间的温差通常比饱和系统中的大得多。这种更高温差允 许泄漏探测技术对小泄漏更加敏感。疏水器也用于喷射收集的空气。由疏水器喷射的任何空气将与温度 Tl的蒸汽密切接触，所以它将处于类似的温度。测量S2的传感器23820 将响应空气，如同它是饱和蒸汽，除了当它经过阀时，空气将减压。这 种减压减小了空气的瞬时温度。对于最坏情况的场合，出去的空气可能 足够冷，从而泄漏探测器将不会探测到阀已打开。这将不会损害疏水器 230的泄漏探测功能，其通常依赖传感器238感应的泄漏蒸汽的增加温 度，如果存在。在实际服务中，空气喷射通常仅发生在启动或重新启动25时。在正常条件下，冷凝物或蒸汽仅是喷射的流体或气体。虽然目前为止许多描述集中在感应遍及疏水器过程的多种温度，还 能够使用感应不同或附加过程变量，诸如压力。例如，在由图3A中的 Tl, T2和T3指示的每个位置处，也能够测量压力。例如，回过来参照 图1，存在三种所示的压力和温度。当活动部件12关闭时，P2和T230测量值应粗略地与蒸汽管102中的蒸汽的压力和温度的Pl和Tl相同。然而，当疏水器100打开时，压力和温度将类似于收集/回流管线 104中的压力和温度。通过测量这些变量，本发明的实施例优选地"表 征"疏水器的行为(性能)，当它是新的并在良好的工作状态时。然 而，随着疏水器老化并出现泄漏，疏水器的行动将不同。如果存在泄5 漏，P2和T2的行为(状态)将明显不同。不是近似等于蒸汽管压力和 温度，P2和T2将略微更低。另外，不是接近等于回流管线104中的 压力和温度(P3, T3) ， P2和T2将略微更高。这些关系出现的程度将 通常取决于泄漏的性质和程度。然而，通过测量Pl, Tl, P2， T2和P3， T3，应该相信本发明的实施例能够将疏水器(可能正泄漏)的当前状 10 态与典型状态比较(诸如当它使用或确定处于良好的工作状态)。这种 比较则允许技术人员或控制人员确定疏水器是否泄漏，并且甚至它泄漏 的程度。图4是根据本发明实施例的疏水器监控器内的电子装置的方框图。 疏水器监控器230通常包括本地电源300。本地电源300通常能够将15 所有所需电力提供给疏水器监控器230内的其余电路，不要求任何与外 部环境的有线连接。电源模块300的实例能够包括内部电池，以及或另 夕卜，适合发电的设备。这种设备包括风力发生机、太阳能电池、通过振 动产生电力的电路和热电机。在优选实施例中，模块300包括从热流发 电的热发电机302。热发电机302的已知实例包括热电偶和Peltier效应20 的设备。相应地，发电机302的一侧304被联接到诸如蒸汽管102的 高温源。而热发电机302的另一侧306被联接到诸如周围环境的相对 低的温度。根据已知概念，热发电机302的侧面304和306存在的温 差将产生供应到电力变换器电路308的电力。电路308能够包括适合 电路的任何组合，以调节、放大或以其它方式将发电机302提供的电力25调节成为更适合的形式。另外，稳压器310能够被使用并联接到整流电 路308以为疏水器监控器230的电路提供稳定的电压。虽然在疏水器 监控电路内，约束组件300或稳压器310到另外部件显示无连接线， 这种表示提供为了简明。实际上，电源组件300的输出实际上被联接到 需要电力的疏水器监控器内的所有电路。也能够操作。例如，电源组件300可导致监控器进入低功耗状态，其中电力消耗明显减小而能量被存储。然后，周期 地，监控器能够被启动、检查泄漏，如果适合，生成指示，并返回其低 功率状态。另外，监控器能够接收无线或本地操作人员命令以进入低功 5 率模式。采用这种方式，使用相对较小的待用状态能量，能够实现有效的疏水器监控器操作。虽然优选实施例显示使用本地电源300，可选实施例允许连接到有线电源，诸如两线过程控制环以同时给疏水器监控器 提供动力，并提供自和到监控器的通信。该疏水器监控器电路也优选地包括产生时钟信号的时钟312，时钟10 信号被提供到动力变换驱动电路314和微处理器和/或信号调节组件(模 块)316。提供时钟信号有助于在疏水器监控器230的电路之间保持同 步。微处理器/信号调节电路316能够是适合执行代码的任何电路，以提 供疏水器监控器230内的功能。微处理器/信号调节组件316经数据总 线320联接到无线通信模块318。15 无线通信模块318从电路316接收数据，并基于其产生适合的无线通信信号。另外，无线模块318能够接收无线通信，并经数据总线 320将关于无线通信的数据提供给微处理器/信号调节电路316。无线通 信模块318的实例包括现在已知或后面开发的能够没有电线地提供或发 射信息的任何技术。无线通信318能够通信过程涉及信息以及设备相关20 信息。根据应用，无线通信模块318可经调节以根据任何适合的无线通 信协议通信，包括但不局限于无线网络技术(诸如正EE 802.11b无 线接入点和由Linksys of Irvine, California制造的无线网络设备)；蜂窝 或数字网络技术(诸如Microburst by Aeris Communications Inc. of San Jose, California);超宽频带、自由空间光学系统；全球移动通信系统25 (GSM);通用分组无线业务(GPRS);码分多址(CDMA);扩频 技术；红外通信技术；SMS (短信服务/文本消息)；或任何其它适合的 无线技术。此外，已知数据冲突技术能够被使用，以便多个单元在彼 此的无线操作范围内共存。这种防冲突能够包括使用多种不同无线电频 率信道和/或扩频技术。30 监控器230能够将疏水器泄漏指示周期地推送到这种信息的一个或多个指定接收机，或在出现诸如疏水器泄漏的确定的事件时。这种泄漏 指示能够是无泄漏、泄漏、两者的指示或任何其它适合的指示。另外，监控器230还能够根据申请提供这种信息。这种申请可采用经模块318或经本地操作人员接口 (未显示)接收的无线命令的形式。该申请可指5向无线范围内的单一监控器地址，或到一组监控器。另外，该申请能够周期地生成，以便每个监控器周期地轮询泄漏信息。电源模块300、电力变压器驱动电路314、时钟生成电路312、微 处理器/信号调节316和无线模块318优选地与监控器230的测量电路 电隔离。这种隔离优选地采用变压器隔离的形式，但可采用任何适合的10 形式。时钟恢复电路324被联接到电力变压器322，并适合提供优选地 与时钟产生电路312的相同的时钟信号326。另外，电力变压器恢复电 路328也被联接到电力变压器322，并从由电力变压器322提供的能 量产生用于测量电路的电力。虽然电力变压器恢复电路显示为未被联接 到另外的部件，这种表示提供为了简明。实际上，电力变压器恢复电路15328可操作地联接到需要电力的所有测量电路。如上面列出，本发明的实施例优选地使用多个过程变量传感器，以 探测蒸汽泄漏。图4显示了疏水器监控器230的电路，使用多个测量 模块330, 332， 334和336。通过与过程变量传感器相互作用，每个模块 被配置以产生过程变量的数字指示。 一些模块能够被配置以与多个过程20 变量传感器以及其它测量模块交互作用。例如，模块334能够取得压力 测量P2和温度测量T2，以及通过总线340与模块336通信。测量模 块330, 332， 334和336能够是通过与过程变量传感器相互作用，可以 产生数字过程变量信息的任何电路。因此，模拟一数字变换器能够被考 虑为测量模块。此外，具有一个或多个模拟-数字变换器、复用器和用于25线性化或补偿的另外电路的整个特定用途集成电路(ASIC)也能够被视为测量模块。优选地，模块334和336是具有内部电容到数字变换器的ASIC。另外，优选地，模块330包括电容一数字变换器，同时模块332具有电压-数字的变换器。然而，根据本发明的实施例能够使用其它组 合。30 虽然本发明是参考优选实施进行描述的，但本领域中的技术工作人员将会意识到在不离开本发明的精神和范围的情况下，可以做一些形 式与细节的变动。
权利要求
1.一种电子疏水器监控器，包括第一过程变量传感器，其被设置以测量从疏水器释放的流体的第一过程变量；第一测量电路，其被联接到第一过程变量传感器，以提供过程变量的第一表示；信号处理电路，其可操作地联接到测量电路，以接收过程变量的第一表示；且其中所述信号处理电路被配置以存储在已知的无泄漏操作期间取得的过程变量的第一表示的参考信息；和其中所述信号处理电路随后将取得的过程变量信息与参考信息比较，以选择性地产生疏水器泄漏指示。
2.根据权利要求1所述的电子疏水器监控器，并且还包括本地功率源，其配置以向电子疏水器监控器提供功率。
3. 根据权利要求2所述的电子疏水器监控器，并且还包括外 壳，容纳本地功率源、第一过程变量传感器、测量电路和信号处理电 路，其中所述外壳可热联接到疏水器，但其中第一过程变量传感器20 与外壳热隔离。
4. 根据权利要求3所述的电子疏水器监控器，并且还包括第二 温度传感器，其可操作地联接到测量电路并热联接到外壳。
5. 根据权利要求2所述的电子疏水器监控器，其中本地功率源 包括功率存储设备。
6.根据权利要求5所述的电子疏水器监控器，其中功率存储设备是电池。
7. 根据权利要求5所述的电子疏水器监控器，并且还包括联接到功率存储设备的发电机。
8. 根据权利要求7所述的电子疏水器监控器，其中所述发电机 是太阳能发电机。
9. 根据权利要求7所述的电子疏水器监控器，其中所述发电机 是热发电机。
10. 根据权利要求9所述的电子疏水器监控器，其中热发电机被 联接到蒸汽管。
11.根据权利要求2所述的电子疏水器监控器，其中所述测量电路从可操作地联接到本地功率源的变压器接收功率。
12. 根据权利要求1所述的电子疏水器监控器，其中第一过程变 量传感器是温度传感器。
13. 根据权利要求12所述的电子疏水器监控器，并且还包括第 10 二温度传感器，其被配置以测量疏水器的外部温度。
14. 根据权利要求13所述的电子疏水器监控器，其中存储在无 泄露操作期间取得的、在第一和第二温度传感器之间的参考温度差，并 且其中信号处理电路被配置以将一后面的温度差与参考温度差比较， 以产生泄漏提示。
15.根据权利要求1所述的电子疏水器监控器，并且还包括联接到疏水器监控器的LCD显示器；并且其中所述泄漏指示由LCD显示 器提供。
16.根据权利要求1所述的电子疏水器监控器，其中信息处理电 路可通信地联接到测量电路，但与其电隔离。 20
17.根据权利要求1所述的电子疏水器监控器，并且还包括无线通信模块，其联接到信号处理电路，并被配置以基于从信号处理电路接 收的信息产生无线信号。
18. 根据权利要求17所述的电子疏水器监控器，其中无线通信 模块被配置以接收无线通信信号，并基于接收到的无线通信信号，为信25 号处理电路提供信息。
19. 根据权利要求1所述的电子疏水器监控器，其中所述测量电路被配置以联接到多个过程变量传感器，并产生关于每个过程变量传感 器的数字信息。
20. 根据权利要求1所述的电子疏水器监控器，并且还包括第二 测量电路，其可操作地联接到至少一个过程变量传感器和联接到第一测量电路。
21. 根据权利要求20所述的电子疏水器监控器，其中第一和第 二测量电路的至少一个被联接到压力传感器。
22. 根据权利要求21所述的电子疏水器监控器，其中所述压力 5 传感器是电容压力传感器。
23. 根据权利要求21所述的电子疏水器监控器，其中第一和第二测量电路的至少一个包括电容-数字变换器。
全文摘要
公开了电疏水器监控。当疏水器(200)已知正常工作时，电疏水器(230)可操作地联接到疏水器(200)的出口(228)，并被配置以测量流经疏水器(200)的流体(208)(流体或气体)的至少一个过程变量。该疏水器监控器(230)存储在已知操作条件期间取得的过程变量信息，用于后面的比较。该疏水器监控器(230)包含后面的过程变量测量，并将其与存储的测量值比较，以有选择地生成泄漏指示。该疏水器监控器(230)优选地使用本地电源(300)和无线通信。
文档编号G05B23/02GK101258454SQ200680032493
公开日2008年9月3日 申请日期2006年9月19日 优先权日2005年9月28日
发明者加布里埃尔·L·谢拉, 威廉姆·T·安德森, 格雷戈里·C·布朗 申请人:罗斯蒙德公司