检测流体中的颗粒状污染物制造技术

振动检测器（１）包括机械地连接到柔性支撑部件（３）的至少一个光纤传感器（２）。振动检测器（１）安装在管道的外侧，并且测量来自光纤传感器的信号。此信号指示振动检测器是否由于被被污染颗粒彼此之间的碰撞和／或被被污染颗粒与管道壁之间的碰撞而受到振动。还提供一种用于检测在管道中流动的流体中的颗粒状污染物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检测在管道中流动的流体中的颗粒状污染物的 方法和设备。
技术介绍
在任何使用管道运送物品的行业中，沉积物都是一个主要问题。例 如，在石油工业中，为了保持管道的容量并防止管道和下游设备的腐 蚀，通常需要将浆液从管道中清除出去。沉积物可以到达正在输送的液 体或气体中，或者沉积物可以通过结构中的断裂处进入管道。管道的清理通常是使用管道检测仪(PIG)来完成的，管道检测仪还用于确定浆液 的水平。此过程中断管道的正常使用，并花费大量时间和金钱。能够有 效地监控管道中污染物的水平允许操作者更加有效地管理管道检测仪的 使用，因为操作者能够更加准确地判断清理管道的最佳时间。此外，例 如在石油管道中检测污染物时，石油抽提法可以适于减少石油中污染物
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种用于检测在管道中流动的流体中的颗粒状污染物的方法，所述方法包括以下步骤提供包括至少一个光 纤传感器的至少一个振动检测器；将振动检测器安装在管道的外侧；并 且当流体沿着管道移动时，监控来自振动检测器的信号，藉此识别作为 流体中颗粒状污染物的碰撞特征的振动。该方法提供了一种无源地检测正在移动的流体中颗粒状污染物的方 式，其中流体包含在诸如管道的结构中。当流体移动时，被污染颗粒将 与管道的壁碰撞，和/或将彼此碰撞。这会产生明显不同 振动，所述振 动传递给振动检测器，并且通过光纤传感器可以测量这些振动。这些振动的性质将取决于被污染颗粒的质量和尺寸，并因此可以从不规则的振 动推断出污染物的存在。光纤传感器的使用允许可以在诸如在高压下或者存在爆炸风险的情 况难以使用电气部件或使用电气部件比较危险的的情形中应用所述检测 方法。将振动检测器安装在管道外侧的优点是振动检测器不需要与管道中 的流体接触。通过将振动检测器固定到管道结构，在结构中由颗粒与结 构碰撞或颗粒彼此碰撞产生的振动传递给振动检测器，在所述检测器中 可以测量所述振动。实际上，该结构变成用于振动检测器的共振板。本专利技术特别适用于诸如石油管道或输送诸如天然气的气体的管道的 液体管道。因为检测到的振动的性质取决于被污染颗粒的质量和尺寸， 所以本专利技术甚至可以用于监控含有粉末、圆球或其它颗粒状物质的管 道，例如，这些物质可以在气流中气动输送，其中被污染颗粒的质量和/ 或尺寸与将被输送的颗粒的质量和/或尺寸不同。振动检测器可以被改造成用于管道。可以使用任何适合的方式将振动检测器安装到管道中。例如，检测 器可以结合到结构，或者通过一些机械装置夹在适当的位置。可以通过 至少一个机械夹具将振动检测器安装到管道。在振动检测器特别灵敏的情况下，可以将振动检测器与管道间隔 开，使得振动检测器不与管道直接接触。振动检测器可以包括柔性支撑部件。光纤传感器可以机械地连接到柔性支撑部件。柔性支撑部件提供相对坚固的(rugged)基部，可能易 碎的光纤光栅应变传感器可以安装在所述基部上或嵌入所述基部中。振动检测器优选地包括多个光纤传感器，并且最优选地包括至少三 个光纤传感器，所述至少三个光纤传感器以间隔开的关系设置在柔性支 撑部件上。通过提供三个FBG应变传感器，可以获得柔性支撑部件的三维运动 模型，并提供测量重复度。光纤传感器或每个光纤传感器可以是光纤应变传感器。换句话说， 光纤传感器或每个光纤传感器可以是包括对应变变化敏感的至少一部分的光纤。例如，光纤传感器或每个光纤传感器可包括衍射光栅。因此， 光纤传感器或每个光纤传感器例如可以是光纤布拉格光栅(FBG)。为了获得更高的灵敏度，光纤传感器或每个光纤传感器可以包括激 光腔。例如，在光纤传感器是光纤光栅的情况下，光纤传感器可包括分布反馈(DFB)激光器(具体地是DFB光纤激光器)的分布式谐振器。 根据本专利技术，己发现这种装置在使用中提供期望的高水平的灵敏度。根据本专利技术的第二方面，提供一种适于在管道中流动的流体中检测颗粒状污染物的振动检测器，该振动检测器包括至少一个光纤传感器；和安装装置，所述安装装置适于将振动检测器安装在管道的外侧。 振动检测器优选地包括多个光纤传感器，并且最优选地包括三个或更多个光纤传感器。振动检测器可以包括柔性支撑部件。光纤传感器或每个光纤传感器可以机械地连接到柔性支撑部件。柔性支撑部件提供相对坚固的基部，一个或多个可能易碎的光纤传感器可以安装在所述基部上或嵌入所述基部中。振动检测器优选地包括多个光纤传感器，并且最优选地包括至少三 个光纤传感器，所述至少三个光纤传感器以间隔开的关系设置在柔性支 撑部件上。通过提供三个FBG应变传感器，可以获得柔性支撑部件的三维运动 模型，并提供测量重复度。安装装置可包括粘合剂，使得检测器可以结合到管道结构。可选 地，安装装置可以包括至少一个机械夹具。光纤传感器或每个光纤传感器可以是光纤应变传感器。换句话说， 光纤传感器或每个光纤传感器可以是包括对应变变化敏感的至少一部分 的光纤。例如，光纤传感器或每个光纤传感器可以包括衍射光栅。因 此，光纤传感器或每个光纤传感器例如可以是光纤布拉格光栅(FBG)。为了获得更高的灵敏度，光纤传感器或每个光纤传感器可以包括激 光腔。例如，在光纤传感器是光纤光栅的情况下，光纤传感器可包括分 布反馈(DFB)激光器(具体地是DFB光纤激光器)的分布式谐振器。 根据本专利技术，已发现这种装置在使用中提供期望的高水平的灵敏度。根据本专利技术的第三方面，提供一种颗粒状污染物检测装置，所述装 置包括根据第二实施例的振动检测器和数据处理器，所述数据处理器被 构造成监控来自振动检测器的信号，藉此识别作为流体中被污染颗粒的 碰撞特征的振动。可以设置有诸如马赫-曾德尔干涉仪的至少一个干涉仪，以测量光纤 传感器或每个光纤传感器的输出的波长的变化。如果传感器被多路复 用，则单个干涉仪可以用于监控多个不同的传感器。信号可以是多路传 输的并使用滤波器分离以选择特定波长的波长。可选地，信号可以被分时多路传输(time mutiplexed)。 附图说明现在将仅通过示例的方式并参照图说明本专利技术的实施例，其中 图1是根据本专利技术的第一个实施例的振动检测器的透视图； 图2是通过将与根据本专利技术的第一实施例的振动检测器配合的管道 的示意图3是与根据本专利技术的第一实施例的振动检测器配合的图2管道 的横截面图；和图4是根据本专利技术的第二实施例的振动检测器的图示。具体实施例方式参照图1，显示了振动检测器1。检测器包括设置在柔性支撑部件 3中的三根光纤2，所述柔性支撑部件由玻璃纤维环氧树脂制成，以提 供坚固但柔性支撑。光纤具有折射率周期变化的光纤芯，使得所述光纤 可以用作光纤布拉格光栅(FBG)。这允许由光纤的透射特性和反射反射 的变化推断出光纤受到的应变。作为应变传感器的FBG的结构和操作对 本领域的技术人员来说是已知的，因此不在此详细描述。从这些测量可 以计算柔性支撑部件的运动，并可以测量振动。典型地，这种振动在 0kHz-20 kHz的范围内，且在管道中的弯曲、接合处或受限处最大。因 此，期望将振动传感器定位在这些位置处。可以使用单个光栅光纤应变传感器测量柔性支撑部件3中的振动频率。然而，可以使用不同数量的光纤光栅应变传感器。在所示的实施例中使用三个FBG应变传感器，因为存在提供柔性支撑部件3的三维运动模型所需的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测在管道中流动的流体中的颗粒状污染物的方法，所述方法包括以下步骤：　提供至少一个振动检测器，所述振动检测器包括至少一个光纤传感器；　将所述振动检测器安装在所述管道的外侧；以及　当所述流体沿着所述管道移动时，监控来 自所述振动检测器的信号，从而识别作为所述流体中的颗粒状污染物的碰撞特征的振动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁皮特威廉姆琼斯，里查德戴蒙古德曼罗伯特，马克沃兰森，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]