用于检测沉积物的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于检测液体承载系统内部的反射区域上的沉积物的装置和方法，包括用于朝向反射区域发射超声发射信号的超声换能器和用于检测通过超声发射信号在所述反射区域的区域上的反射获得的超声反射信号的检测装置，其中该装置还包括用于增加反射区域的温度的加热装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测和分析沉积物的装置和方法。
技术介绍
如发电厂、钢厂、纸浆或者造纸厂等的工业工厂通常包括用于引导或者存储流体的装置，例如管线或者流体容器。已知的问题是，有机和无机的物质沉积在用于引导或者存储流体的这些装置的内壁上，由此污垢或者水垢沉积物的积累至少部分地阻塞了通过引导装置的流动，并且被引导或者存储的流体可能变得被污染。这是引起大量操作问题的不希望发生的事情，这些操作问题例如为，设备的阻塞，化学制品的低效使用，使用成本的增加，由于停工导致的生产损失，腐蚀，以及由于污垢量的增加而导致的产品的降级。原则上，人能区别一方面的污垢沉积物和另一方面的水垢沉积物。污垢沉积物是有机沉积物，其经常在水系统中以生物膜的形式发生。这种生物膜实质上包含微生物，例如，细菌、藻类、真菌类和原生动物。与之相反，水垢沉积物从无机物质发生，其已经被确定为包括，例如，钙(碳酸盐、草酸盐、硫酸盐、硅酸盐)、铝(硅酸盐、氢氧化物、磷酸盐)、硫酸钡、放射性的硫酸镭和硅酸镁的复合物。为了避免污垢沉积物的积累，特别是生物膜的生长，作为对策考虑在流体中增加进了生物杀灭剂。通过增加基于丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸和天冬氨酸的均聚物、共聚物和三元共聚物的化学沉积物控制剂，可去除水垢沉积物。另外，化学沉积物控制剂可以基于有机膦酸盐及其衍生物，也基于多磷酸盐。这些生物杀灭剂和化学沉积物控制剂的剂量必须被非常仔细且谨慎地完成，因为它们非常昂贵并且会引起健康危害。因而需要区别水垢和污垢沉积物，并且需要确定水垢或者污垢沉积物的厚度。在现有技术文献W02009/141 135A1中公开了一种用于高精度测量在流体容器内部的污垢或者水垢沉积物的特性的方法和装置。超声发射信号由超声换能器朝向在流体容器内部的反射区域发射，并且通过估算反射区域的或者覆盖反射区域的沉积物的时域反射信号来测量超声换能器和反射区域之间或者超声换能器和在反射区域上的沉积物之间的距离。测量距离与参考距离进行比较，该参考距离已经在反射区域上没有任何沉积物的初始校准测量步骤中被测量。测量距离和参考距离之间的差是用于沉积物的厚度的测量值。这种方法的一个缺陷是，在超声换能器和反射区域之间的真正的距离例如随着流体容器内部的温度或者压力而变化。因此，在超声换能器和反射区域之间在测量时的当前距离不能准确地由之前测量的参考距离来限定。因此，沉积物的厚度的测量值根据操作状态，如压力和温度，包括了未知的偏差。工业工厂经常包括多种功能单元，如锅炉、换热器、冷凝器、搅拌器等。这些多种的功能单元通过连接管道等等特别地串联和/或并联地互相连接。用于测量在工业工厂中的污垢或者水垢沉积物的已知装置的一个问题是，因为例如在功能单元内部的有限的安装空间或者过分升高的温度，所以很难将像这样的测量装置安装在功能单元的内部。因此，该装置经常设置在功能单元之间的连接管道处或者其中，即使功能单元内部的温度经常地高于连接管道上的温度，特别是在功能单元包括例如锅炉时。这对于测量的质量是不利的，因为较高的温度增加了污垢的生长，由此经常在功能单元内部比在连接管道内部中的沉积物的积累更高。因此，在连接管中测量的结果被歪曲，并且在关联区域上的沉积物的厚度也不能精确地被确定。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种用于检测污垢和/或水垢沉积物的装置和方法，即使该装置因为例如有限的安装空间而不能被直接地安装在功能单元的内部，该装置和方法也允许准确地确定在功能单元中的污垢和/或水垢的沉积物。通过用于检测在液体承载系统内部的反射区域上的沉积物的装置实现了本专利技术的目的，该装置包括用于朝向反射区域发射超声发射信号的超声换能器，和用于检测超声反射信号的检测装置，该超声反射信号是通过超声发射信号在反射区域的区域上的反射获取的，其中，该装置还包括用于增加反射区域的温度的加热装置。根据本专利技术，由此有利地能够增加反射区域上的温度，使得在与液体承载系统流体连接的功能单元的内部的实际状态能够在装置的安装区域处被有效地模拟。如果在反射区域的区域上的有效温度由加热装置设置到功能单元内部的实际温度，那么在反射区域上的沉积物的积累应该非常类似于在功能单元上的沉积物的积累。有利的是，在功能单元内部的污垢和/或水垢沉积物的积累能够精确地被测量，不需要将测量单元直接地安装进功能单元中。将该装置安装在功能单元的外部的结果是，该装置变得更好获取，以用于维护或者维修工作，并且安装成本可被降低。这种方案的进一步的优势是，该装置不会影响功能单元的功能，并且现有的工厂能够采用如此的测量装置容易地被升级。在本专利技术的意义上的液体承载系统优选地包括至少临时地流体连接功能单元的管道或者管，优选地包括，用于将流体供应到功能单元的供应管线，或者用于使得流体从功能单元排放的排放管线。也能想到的是，所述管道或者管平行于功能单元连接。可选地，液体承载系统也可以是仅暂时地流体连接功能单元的流体容器。优选地，液体承载系统包括是装置的一部分的管。特别优选的是，反射区域也是装置的一部分，其中反射区域位于管的内部和/或管壁的内部。管适合于连接例如功能单元的液体承载管线。特别是，该装置包括反射壁，其包括反射区域并且作为反射区域工作。具体地，在本专利技术的意义上的术语“沉积物”代表在液体承载系统中，如线路、管道或者容器中产生的任何种类的有机或者无机的污染物和沉积物。像这样的沉积物例如以薄膜(也称为“污垢”)的形式产生。这些主要形成在水系统中与固相的接界处。如果是引起薄膜的微生物，那么它们包括在其中嵌入微生物(例如细菌、藻类、真菌和原生动物)的粘液层。通常，这些薄膜除了含有微生物之外，主要含有水和由微生物渗出的胞外聚合物，其与水一起形成水凝胶并且含有其它的养分或者物质。通常，微粒被包含在最终形成的粘液基质中，该粘液基质在与界面邻接的水介质中被发现。例如在造纸厂产生的薄膜的特征在于如下的事实:它含有高比例的纤维、精细物和被有机基质粘合的无机色素。这种薄膜典型地伴有微生物源的保护的胞外多糖(“粘液”，EPS)并且产生在这些设备表面和工业用水流的接界处。另外，例如碳酸钙(“污垢”)的无机污染物和有机污染物经常沉积在这样的表面上。这些有机污染物典型地已知为“浙青”(例如来自木头的树脂)和“粘性体”(例如为胶、粘合剂、胶带和蜡微粒)。根据本专利技术的优选的实施例，加热装置直接地联接到反射区域，其中优选地，加热装置通过由导热材料制成的传导装置刚性地联接到反射区域。因而有利的是，能够获得从加热装置到反射区域的有效的热传输。结果，能够减少装置的能量消耗。为了连续地模拟沉积物的发展，类似于在功能单元中的沉积物的发展，特别重要的是何时反射区域被永久地加热。根据本专利技术的特别优选的实施例，反射区域至少部分由反射壁提供，优选地，反射壁包括液体承载系统的壁部分和/或至少作为液体承载系统的壁部分起作用。有利的是，反射壁完美地结合到液体承载系统的壁中，当液体承载系统包括液体管道时，在穿过液体承载系统的液体流动上不会引起紊流。优选地，反射壁包括面对超声换能器的内侧和背离超声换能器的外侧，其中，加热装置被连接到反射壁的外侧，一方面使得在加热装置和反射壁之间提供比较有效的热传输，另一方面不影响液体的流动。优选地，该装置包括反射单元，该反射单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测液体承载系统(4)内部的反射区域(3)上的沉积物(2)的装置(1)，包括用于朝向所述反射区域(3)发射超声发射信号(20)的超声换能器(5)和用于检测通过所述超声发射信号(20)在所述反射区域(3)的区域上的反射获得的超声反射信号(21)的检测装置(6)，其中，所述装置(1)还包括用于增加所述反射区域(3)的温度的加热装置(7)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.22 EP 11010108.61.一种用于检测液体承载系统(4)内部的反射区域(3)上的沉积物(2)的装置(1)，包括用于朝向所述反射区域(3)发射超声发射信号(20)的超声换能器(5)和用于检测通过所述超声发射信号(20)在所述反射区域(3)的区域上的反射获得的超声反射信号(21)的检测装置(6)，其中，所述装置(1)还包括用于增加所述反射区域(3)的温度的加热装置⑵。2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述加热装置(7)被直接地联接到所述反射区域(3)，其中，优选地，所述加热装置(7)通过由导热材料制成的热传导装置(7’ )被刚性地联接到所述反射区域(3)上。3.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述装置(1)包括反射壁(9)，其中，所述反射区域(3)至少部分地由所述反射壁(8)提供，优选地，所述反射壁(8)包括所述液体承载系统(4)的壁部分和/或至少用作所述液体承载系统(4)的壁部分。4.根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述热传导装置(7’)包括具有凹槽的保持器(31)，所述加热装置(7)容纳在所述凹槽中，并且，其中所述热传导装置(7’ )包括所述反射壁(8)，其中，所述反射壁⑶的内侧(9)面对所述超声换能器(5)。5.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括反射单元(11)，所述反射单元(11)包括所述加热装置(7)、所述热传导装置(7’)和所述反射壁(8)，其中，所述反射单元(11)以所述反射壁(8)突出进入在所述液体承载系统(4)的壁上的孔中的方式可拆卸地连接到所述液体承载系统(4)上。6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，所述反射单元(11)通过连接接头(12)被连接到所述液体承载系统(4)上，所述连接接头(12)特别为螺纹接头，其中优选地，密封装置(13)设置在所述反射壁(8)和所述液体承载系统(4)的围绕所述反射壁(8)的壁之间。7.根据权利要求5或者6中之一所述的装置(1)，其特征在于，所述反射单元(11)包括隔热体(14)，使得所述加热装置(7)和所述反射壁(8)与所述液体承载系统(4)的围绕所述反射壁(8)的壁隔绝，优选地，所述隔热体(14)设置在所述反射壁(8)和所述连接接头(12)之间和/或所述隔热体(14)至少部分地封装所述加热装置(7)。8.根据权利要求4至7中之一所述的装置(1)，其特征在于，所述保持器(31)包括铜或者由铜制成，优选地，所述保持器(31)包括含有铜、镍和铁的合金(CuN1Fe)，特别优选地包括含有铜、镍、铁和锰的合金(CuN1FeMn),或者由含有铜、镍和铁的合金(CuN1Fe)制成，特别优选地由含有铜、镍、铁和锰的合金(CuN1FeMn)制成。9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征在于，所述保持器(31)由第一材料制成并且在所述反射区域(3)上包括第二材料的覆层(42)，其中优选地，所述第一材料是高传导性金属，并且其中，所述第二材料优选地对应所述液体承载系统(4)的材料或者要模拟的功能单元的材料。10.根据前述权利要求之一所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·赛德，C·弗洛肯，P·比尔甘斯，M·舒尔茨，
申请(专利权)人：亚什兰许可和知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US