[发明专利]用于压力容器的声学换能器装置

说明书

技术领域

本申请涉及对压力容器的监视。更具体地，本申请涉及流控制中的换能故障，比如泄漏阀门(leaky valve)、卡住阀门(stuck valve)、液相或气相、或与压力容器中的流控制相关联的多相。

背景技术

汽阱(steam trap)在很多工业中通常用于从蒸汽管线中移除冷凝物。在一般的工厂中，可以部署上千这种设备。汽阱一般是被设计为相对廉价的相对低级技术设备。汽阱通常是完全机械化的。添加用于供电或连线的任何电子配线将被视为成本高昂、不切实际或劳动力密集的。

汽阱一般被设计为允许冷凝物从蒸汽管道中逸出，以维持效率并避免管道“震动”(knocking)。典型的汽阱可以具有一个或多个室和与冷凝物物理接触的可移动单元。当冷凝物的水平高过某个阈值，汽阱中的可移动单元致动或以其他方式使一个或多个阀门进行动作，以允许至少一些冷凝物逸出。随着冷凝物逸出，汽阱内的冷凝物水平减少到使得阀门被关闭的程度。

发生故障的汽阱可能泄漏蒸汽，其浪费了能源或可能导致不能正确移除冷凝物。在很多实例中，工厂控制系统未检测到故障，且因此工厂员工在较长的时间段中是不知道发生故障的。

与压力容器相关联的其他类型的流控制设备，比如控制阀门、通气口(orifice)、喷嘴(nozzle)以及限流器(restriction)常遭受故障。

发明内容

一种换能器装置包括声学传感器单元和声学波导。所述声学波导包括管，所述管具有通过可旋转声学耦合器与所述声学传感器单元声学耦合的第一管端。所述声学波导还包括第二管端。所述第二管端具有能固定在流体管道上的固定面。电路装置耦合到所述声学传感器单元，并基于接收到的声学信号提供标识蒸汽泄漏的诊断输出。本发明还包括一种方法。

附图说明

图1示出了换能器装置的第一实施例。

图2示出了固定在汽阱附近的换能器装置的第二实施例。

图3示出了换能器装置的第三实施例。

图4示出了换能器装置的第四实施例。

图5A示出了在换能器装置上的温度感测位置。

图5B示出了图5A的温度感测位置的温度的图。

图6示出了换能器装置的主天线波瓣(lobe)的旋转。

图7A和7B示出了针对主天线波瓣的旋转的作为温度函数的扭矩。

图8示出了换能器装置中的电路装置。

图9示出了诊断流程图。

图10示出了可旋转声学耦合器的备选实施例。

图11A示出了在不使用误差校正例程的情况下的温度误差的图。

图11B示出了使用静态误差校正例程的温度误差的图。

图11C示出了使用动态误差校正例程的温度误差的图。

图12示出了固定在控制流体流的可致动控制阀门上的换能器装置。

图13示出了固定在包括流限制在内的流控制设备上的换能器装置。

具体实施方式

在下述实施例中，换能器装置检测流控制中的故障，比如压力容器(比如阀门、汽阱、限流器、泄压阀等等)中的气体泄漏。换能器装置使用声学感测。在一些实施例中，也使用温度感测。在一个示例中，当存在低噪声水平或未检测到声学噪声，且压力容器温度接近蒸汽的饱和温度时，汽阱是正常操作的。当声学噪声升高到阈值水平之上，且温度接近蒸汽的饱和温度时，换能器装置感测并指示压力容器中的阀门正在泄漏。在声学噪声高且温度低时，则换能器装置感测并指示压力容器中的阀门处于启动条件，同时空气正在泄漏。当不存在声学噪声且温度低时，换能器装置感测并指示压力容器中的阀门被塞住、堵住或未操作。然而，本发明不局限于该示例性诊断技术。

换能器装置包括声学传感器单元和声学波导。声学波导允许诊断电路在热方面与高温容器分离。声学波导包括可旋转声学耦合器(比如弹簧或轴)，该可旋转声学耦合器耦合到声学传感器，且声学波导包括耦合到可旋转声学耦合器和底脚(foot)的管，该底脚具有固定在流体管道上的固定面，该流体管道连接到压力容器。在一个实施例中，温度传感器感测底脚中的内部热电偶套管(thermowell)腔中的温度，并具有通过管延伸的输出电缆。热电偶套管腔是热电偶套管中受保护的腔。热电偶套管是保护管，其被设计为在腔中封装温度感测设备，并保护温度感测设备免受环境的有害影响。根据一个实施例，换能器装置中的电子装置从传感器接收温度和声学噪声数据，并提供耦合到远程监视器的无线输出。