[发明专利]用于确定不可凝气体参数的装置和方法

说明书

本发明公开一种装置(20)，其用于确定与包含不可凝气体和冷凝液两者的可变流速的流体流内的不可凝气体量有关的不可凝气体参数，该装置包括：测量管(26)，其用于接收所述流体流并设置成使得通过所述测量管(26)的流体流包括不可凝气体和冷凝物的交替区段；流传感器(32)，其用于生成与所述测量管中的所述流体流的流速有关的流速信号；物相传感器(28)，其用于随时监控通过测量管的不可凝气体和凝液流的交替区段并被设置成生成以监控到的所述区段为特征的物相信号；以及不可凝气体确定单元(34)，其被配置成根据所述流速信号和物相信号来确定与所述流体流中的不可凝气体量有关的不可凝气体参数。还公开了一种确定不可凝气体参数的相应方法。

技术领域

本发明涉及一种用于确定与包含不可凝气体和冷凝液两者的流体流内的不可凝气体量有关的不可凝气体参数的装置和方法。

背景技术

蒸汽流内例如空气的不可凝气体的存在能显著地改变蒸汽流的特性。例如，不可凝气体可影响蒸汽流的传热特性。此外，不可凝气体可导致蒸汽流内部、例如过热蒸汽区域和饱和蒸汽区域的不均一的蒸汽特性。

在许多工业生产过程中，希望使蒸汽流内的不可凝气体量最小。一个这样的实例是例如医药和药物行业的蒸汽流中的产品和/或设备的灭菌。如果蒸汽流内的不可凝气体量太高，则蒸汽流与设备之间的传热速度可能不足以对设备恰当地灭菌。

通过冷凝蒸汽的样品并且收集所生成的不可凝气体及冷凝液来测量蒸汽流中的不可凝气体的量是众所周知的。对于灭菌应用，欧洲标准EN 285限定了每100ml冷凝液中3.5ml(或者3.5％)不可凝气体的安全极限。

可以按许多方式将不可凝气体引入到蒸汽系统中。例如，可以通过在例如水软化的水处理期间过度通风来引入不可凝气体。此外，因为不可凝气体(例如，空气)在低温下更容易被吸收到水中，所以如果用于锅炉的入口水未被充分地预加热，则可以在锅炉上游处将不可凝气体引入蒸汽系统中。不充分的预加热可发生在可变需求的蒸汽系统中，当锅炉所需的蒸汽量增大时，因此增大了经过预加热器至锅炉的入口水的流速。

专利文献US4831867公开了一种用于通过提取一部分蒸汽流并且将其冷凝以提供包含不可凝气体的气泡和冷凝液的液滴的大体上恒定流速的流体流来估算蒸汽流内不可凝气体的比例的方法和装置。光学传感器记录不可凝气体的气泡经过传感器的累积时间和冷凝液的液滴经过传感器的累积时间。假设气体和冷凝液经过传感器的各自长度的比值是不变的，并且流速是大体上不变的。因此，所述方法和装置仅对比气体和冷凝液流过传感器的累积时间以便估算蒸汽流内不可凝气体的比例。

然而，在流体流的流速是可变的情况下以及在相应蒸汽流具有变化比例的不可凝气体的情况下，不可凝气体的比例的估算会是不准确的。

发明内容

因此，希望提供一种用于测量流体流中不可凝气体量的改进的装置和方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于确定与包含不可凝气体和冷凝液两者的可变流速的流体流内的不可凝气体量有关的不可凝气体参数的装置，所述装置包括：测量管，其用于接收流体流并被设置成使得通过所述测量管的流体流包括不可凝气体和冷凝液的交替区段；流传感器，其用于生成与测量管中的流体流的流速有关的流速信号；物相传感器/相位传感器，其用于随时监控流过测量管的不可凝气体和冷凝液的交替区段并被设置来生成以监控到的所述区段为特征的物相信号/相位信号；以及，不可凝气体确定单元，其被配置成根据所述流速信号和物相信号/相位信号来确定与流体流中的不可凝气体量有关的不可凝气体参数。

物相信号/相位信号可以是以监控到的所述区段为特征的随时间变化的曲线/分布。物相信号可以是监控到的所述区段的时间长度的特征。物相传感器/相位传感器可以被设置成确定流过测量管的流体流的物相/相位。物相传感器可以被设置成确定流过测量管的流体流是冷凝液还是不可凝气体。

所述流速信号可以是随时间变化的流速信号。流速信号可与流体流的矢量流速有关。