用于确定不凝气体的量的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于确定流体流内不凝气体的量的装置和方法，该流体流包含不凝气体和凝结液体。该方法包括：将所述流体流接收在流体置换体积内，使得不凝气体在该流体置换体积内上升；监测流体置换体积内自由表面的液位，以产生液位信号；监测从流体置换体积排出的液体流，以产生液体流量信号；根据所述液位信号和液体流量信号确定不凝气体的量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于确定包含凝结液体和不凝气体的流体流内的不凝气体的量的装置和方法。
技术介绍
汽流内(诸如空气等)的不凝气体的存在可以显著改变汽流的性能。例如，不凝气体可能影响汽流的传热性能。此外，不凝气体可导致汽流中非均相蒸汽性能，如过热蒸汽的区域和饱和蒸汽的区域。在很多工业生产过程中，需要的是最小化汽流中的不凝气体的量。例如在医疗和制药行业内的产品和/或设备在汽流内的灭菌就是这样一个例子。如果汽流中的不凝气体的量太高，汽流和设备之间的传热率可能不足以适当地对该设备杀菌。众所周知，通过冷凝蒸汽样品，并收集所得到的不凝气体和冷凝物，来估计汽流内不凝气体的量。欧洲标准EN285定义了用于灭菌应用的安全极限为每100ml冷凝物3.5ml不凝气体，或3.5％。不凝气体可以通过很多方式被引入到蒸汽系统中。例如，水处理(如水软化)时，不凝气体可以通过过量曝气被导入。此外，由于不凝气体(例如空气)容易被吸收在较低温度的水里，所以，如果锅炉的进水没有被充分预热，那么可以将不凝气体导入到锅炉上游的蒸汽系统内。当锅炉要求的蒸汽的量被增加时，不充分预热可能在需求可变化的蒸汽系统内发生，因此，提高了经由预加热器至锅炉的进水的流率(flow rate)。评估不凝气体的量的传统方法涉及提取一部分流，对其冷凝以提供液体和不凝气体的混合物，将所提取的冷凝的混合物导入浸没在充满液体的容器内的上翻器皿(upturned vessel)中。该流体流的不凝气体部分被收集在该上翻器皿内，而流体流内的液体部分和不凝气体部分将液体从该容器中排出。分别测量气体及排出液体的体积来估计不凝气体的比例。然而，这种手动方法费时且可能不准确。自动方法以前也被考虑过，这些方法依赖于经由监测管转移提取和冷凝的流体混合物，该监测管的尺寸被设计，使得该流由交替的冷凝液体部分和不凝气体部分组成。监测经过传感器的每个部分的相位以及时长来估计流体混合物内不凝气体的量。然而，这类方法依赖于昂贵的设备来准确评估每个部分的时长，或者实际上评估相位。之前考虑过自动监测的其它方法，但是，一旦不凝气体与冷凝物分离，通常依赖于传感器来确定不凝气体的体积。由于不凝气体通常量很小，特别是在汽流的调节应用中，要求气体传感器非常灵敏，因此，它们通常是昂贵的。因此，需要提供一种替代的和/或改进的确定流体流中不凝气体的量的方法。
技术实现思路
因此，根据本专利技术的一个方面，提供一种确定流体流内不凝气体的量的方法，其中所述流体流包含不凝气体和凝结液体，所述方法包括：将所述流体流接收到流体置换体积内，使得所述不凝气体在所述流体置换体积内上升；监测所述流体置换体积内自由表面的液位，以产生液位信号；监测流出所述流体置换体积的液体流，以产生液体流量信号(liquid flow signal)；和根据所述液位信号以及所述液体流量信号，确定不凝气体的量。确定不凝气体的量可以包括确定与该流体流内不凝气体的量相关的不凝气体参数。例如，该不凝气体参数可为流体流内不凝气体的体积比，或者可以是经调整以反映不凝气体在标准的或可替代的压力和温度条件下的体积比例。该液位信号可以涉及该流体置换体积内液位的高度和/或该流体置换体积内液位高度的变化率。该液体流量信号可以从该流体置换体积排出的液体的体积或质量，和/或从该流体置换体积内排出的液体体积的或质量的流率。其中利用液位传感器监测所述液位，所述液位传感器包括设置在所述流体置换体积内的浮子，和位置传感器，所述位置传感器用于检测所述浮子的位置，并产生与所述流体置换体积内的所述液位相关的所述液位信号。通过流量计监测从所述流体置换体积排出的液体，所述流量计设置在所述流体置换体积的下游。该流量计可以为流量积算仪。流量计可以是靶式流量计，其中靶被嵌入在该流体流内。该液位传感器可以磁致伸缩传感器，其被配置检测可移动浮子相对静止部件的移动。该方法还包括，在所述液位到达第一预定液位时，从再填充配置切换到排放配置。其
中，在所述再填充配置，液体出口被关闭，气体出口被配置成从所述流体置换体积排出气体；并且其中，在所述排放配置中，所述液体出口被配置成从所述流体置换体积排出液体，并且所述气体出口被关闭。该方法还包括：当所述液位到达第二预定液位时，从所述排放配置切换到所述再填充配置，所述第二预定液位低于所述第一预定液位。在该排放配置中，在所述流体流被接收到该流体置换体积内时，流体置换体积内的液位可以从第一液位向第二液位降低。其中利用稳压阀控制从所述流体置换体积流出的液体，所述稳压阀被配置成保持预定的背压。例如，该预定的背压可以为0.5巴表压。该稳压阀可以设置在所述流体置换体积的下游。从流体置换体积排出的液体可以在流体置换体积的下游及该稳压阀的上游监测，或者在流体置换体积及该稳压阀的下游监测。保持预定背压可以使不凝气体的量的计算基本不受环境压力或排液压力变化的影响。从流体置换体积排出的气流可以使用稳压阀控制，该稳压阀被配置为保持预定的背压。该稳压阀可以设置在三通阀的下游或与其整体形成，该三通阀被配置为在排放配置和再填充配置之间切换。换言之，该稳压阀可以被设置成与三通阀串联，或是该稳压阀包括三通阀。因此，相同的阀可以控制液体和气体，所以实质上可以在流体置换体积内保持相同的背压，不管正排放的是气体(通过气体出口)还是液体(通过液体出口)。三通阀也可指电磁阀或切换阀。可替代地，气体出口可以是独立于用于液体出口的稳压阀的气体出口阀，并且用于液体出口的稳压阀的背压可以对应于液位在第一预定液位时再填充配置的操作。压力保持阀的液体出口的背压可对应于操作在笔芯配置与液面在第一预定液位气体出口可通过相应地打开和关闭该气体出口阀而打开和关闭。换言之，第一液位可以借助于在稳压阀的阈值压力而被预定，在阈值压力，稳压阀被设定为排出液体。第一液位可以是流体置换体积高度的至少50％，至少60％，至少70％，至少80％，至少90％，至少95％或大致100％。当流体流被接收到流体置换体积且气体出口被关闭时，流体置换体积内的液面从第一液位向第二液位降低。相应地，在流体流被接收且液位降低时，液体可以从该流体置换体积排出。因此，所述气体出口被关闭时，从流体置换体积排出的液体的体积及流率相当于进入流体置换体积的流体流的体积及流率。当确定在流体置换体积中的液位到达第二液位时，气体出口被打开，并且保持打开状
态直到流体置换体积内的液位随后返回到第一液位。不凝气体的量可以通过下列步骤确定：根据所述液位信号，确定与时间段内进入所述流体置换体积的气体体积或气体流率(gas flow rate)相关的气体流量参数；根据液体流量信号，确定与所述时间段内进入所述流体置换体积的液体和气体的总体积或液体和气体的总流率相关的总流量参数；根据所述气体流量参数以及所述总流量参数，确定不凝气体参数。该时间段可以是预定的，或者可以基于与该气体体积(即源自液位信号)或液体和气体总体积(即源自液体流量信号)相关的体积参数来设置。例如，该时间段可以被设置为使得监测周期对应于流体置换体积内积聚的最小气体体积。不凝气体的量可以根据监测时间段内液位的降低量来确定，所述降低量少于第一预定液位和第二预定液位之间的差异。因此，相比于使用中液位从第一预定液位降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定流体流内不凝气体的量的方法，其中所述流体流包含不凝气体和凝结液体，所述方法包括：将所述流体流接收到流体置换体积内，使得所述不凝气体在所述流体置换体积内上升；监测所述流体置换体积内自由表面的液位，以产生液位信号；监测从所述流体置换体积排出的液体流，以产生液体流量信号；和根据所述液位信号以及所述液体流量信号，确定不凝气体的量。

【技术特征摘要】
2015.04.30 GB 1507439.61.一种确定流体流内不凝气体的量的方法，其中所述流体流包含不凝气体和凝结液体，所述方法包括：将所述流体流接收到流体置换体积内，使得所述不凝气体在所述流体置换体积内上升；监测所述流体置换体积内自由表面的液位，以产生液位信号；监测从所述流体置换体积排出的液体流，以产生液体流量信号；和根据所述液位信号以及所述液体流量信号，确定不凝气体的量。2.根据权利要求1所述的方法，其中利用液位传感器监测所述液位，所述液位传感器包括：被设置在所述流体置换体积内的浮子；和位置传感器，所述位置传感器用于检测所述浮子的位置，并产生与所述流体置换体积内的所述液位相关的所述液位信号。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过流量计监测从所述流体置换体积排出的液体流，所述流量计被设置在所述流体置换体积的下游。4.根据前述任一权利要求所述的方法，还包括，在所述液位到达第一预定液位时，从再填充配置切换到排放配置，其中，在所述再填充配置，液体出口被关闭，气体出口被配置成从所述流体置换体积排出气体；并且其中，在所述排放配置，所述液体出口被配置成从所述流体置换体积排出液体，并且所述气体出口被关闭。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：当所述液位到达第二预定液位时，从所述排放配置切换到所述再填充配置，所述第二预定液位低于所述第一预定液位。6.根据前述任一权利要求所述的方法，其中利用稳压阀控制从所述流体置换体积排出的液体流，所述稳压阀被配置成保持预定的背压。7.根据权利要求6所述的方法，其中使用稳压阀控制从所述流体置换体积排出的气体流，所述稳压阀被配置成保持预定的背压。8.根据前述任一权利要求所述的方法，其中不凝气体的量通过下列步骤确定：根据所述液位信号，确定与时间段内与进入所述流体置换体积的气体体积或气体流率相关的气体流量参数；根据所述液体流量信号，确定与所述时间段内进入所述流体置换体积的液体和气体的总体积或液体和气体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼克·约翰逊，加雷斯·亨特，保罗·麦肯纳，保罗·加农，
申请(专利权)人：斯普瑞斯萨克有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB