[发明专利]用于监测在管道系统中包括的对象的状况的系统和方法

说明书

本发明涉及用于监测在管道系统中包括的对象的状况的系统和方法。方法允许在对象在管道系统中保持就位时监测每个对象的状况，包括步骤：连续地或重复地测量安装在管道上的振动装置的振荡元件的共振频率，振荡元件延伸到管道中，表现出与对象的相应易感性相对应的对由堆积、磨损和/或腐蚀引起的损伤的易感性，振动装置包括使振荡元件以共振频率振荡的换能器和测量共振频率的测量单元，共振频率因振荡元件的堆积而下降以及因振荡元件的腐蚀和磨损而增加；以及基于在至少一个第一时间间隔期间测量的测量频率来监测对象的状况，其中在第一时间间隔期间管道系统以第一模式操作并且振荡元件浸入第一介质中，并且确定和提供至少一个监测结果。

技术领域

本发明涉及一种用于监测至少一个对象的状况的系统和方法，特别是计算机实施的方法，所述至少一个对象包括在用于输送至少一种产品的管道系统中，其中：所述管道系统包括用于输送所述产品的管道，每个对象包括暴露于流过所述管道的所述产品的至少一个表面，每个对象由于所述表面暴露于所述产品而易受由以下中的至少一个引起的损伤：堆积、磨损和/或腐蚀，并且所述管道系统能够以第一模式操作，其中所述管道填充有第一介质。

背景技术

包括至少一个管道的管道系统用于各种类型的工业，例如食品工业、化学工业和油气工业，以将例如各种类型的流体的产品从一个地点输送到另一个地点。

这些管道系统包括至少一个对象，例如管道的内壁，其具有暴露于流过所述管道的产品的表面。由于它们的表面暴露于所述产品，这些对象易受由以下中的至少一个引起的损伤：堆积、磨损和/或腐蚀。所述易感性的大小依赖于通过所述管道输送的产品的类型和所暴露表面的特性(例如材料)。堆积是由具有粘附或粘结到所述暴露表面的倾向的产品的沉积引起的。作为一个示例，在所述管道的内壁上积聚的堆积层将减小所述管道的内径，并因此增加所述管道的流动阻力。从长远来看，连续增加的堆积层厚度甚至可能导致所述管道的堵塞。作为对策，易受堆积的管道被定期清洁。磨损是由流过所述管道的磨蚀性产品引起的，例如包括沙子或其它磨蚀性颗粒的产品。表面腐蚀是由腐蚀所述管道的内壁的腐蚀性产品引起的，例如含盐的或酸性的液体。在长期运行中，磨损以及腐蚀将减小所述管道的壁厚，并因此降低所述管道的机械稳定性。作为对策，易受腐蚀和/或磨损的内壁的管道通常被定期更换。定期清洁或更换管道会导致成本增加，并且通常需要中断在包括所述管道系统的现场执行的过程。

由于在所述管道系统的操作期间通常不可能目视检查管道的内壁，所以在相继的清洁或更换之间的间隔通常保持很短，以致在所有情况下都确保所述管道系统的安全操作。因此，它们经常由于所述管道的真实状况而在真正需要它们之前很长时间就执行。另一方面，应用较长的时间间隔可能导致清洁或更换执行得太晚。这可能具有关于所述管道系统的安全性以及可操作性的严重后果，这进而可能对人员和/或环境造成伤害、高附加成本和/或延长所述管道系统的停机时间。因此，工业上需要在所述管道系统的操作期间监测这些管道的内壁的状况，以便优化在相继的清洁或更换之间的时间间隔。

对于用于监测和/或确定介质的过程变量的振动装置，例如用于监测介质的液位超过或低于预定位的限位开关，堆积以及腐蚀也是一个问题。这种类型的装置例如由Endress+Hauser集团(恩德莱斯和豪瑟尔集团)出售的。振动装置通常包括振荡元件、使所述振荡元件振荡的换能器以及测量所产生的振荡的频率的测量单元。在操作期间，这些振动装置通常被安装成使得所述频率取决于待测量或监测的过程变量。由介质在所述振荡元件上的沉积引起的堆积增强了振荡质量，并且因此降低了频率。所述振荡元件的腐蚀减少了振荡质量，从而增加了频率。所述振荡质量的不是由待测量或待监测的过程变量的相应变化引起的任何变化，削弱了所述振动装置监测和/或确定所述过程变量的能力。该问题在例如US 7,665,357B2中得以解决，其中描述了一种振动装置，该振动装置被设计成当振荡元件的振荡频率下降到基于所述振荡频率对待监测和/或确定的过程状况和/或过程变量的依赖性而确定的可调节极限以下时发出堆积警报。此外，DE102017102550A1描述了一种检测振动装置的振荡元件的腐蚀或堆积的方法，其中使所述振荡元件以共振频率振荡，并且基于所述共振频率来检测腐蚀或堆积。