用于估算样本处理系统中的气体混合物的水分含量的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于估算样本处理系统

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估算样本处理系统中的气体混合物的水分含量的系统和方法


[0001]本文实施例总体上涉及样本处理系统
(SHS)。
更特别地，涉及用于估算
SHS
中气体混合物的水分含量的系统和方法
。

技术介绍

[0002]一般地，在工业中部署样本处理系统
(SHS)
用于分析和处理
/
调节样本
(
如气体混合物
、
流体
)
，以提高初始级的处理效率
。
大多数情况下，
SHS
用于气体分析仪系统中的过滤
、
隔离和压力
/
温度
/
流量控制，尤其是工业气体处理
、
半导体
、
炉气和热处理
。
[0003]当考虑
SHS
用于气体分析时，包括来自管道的烟气的气体混合物的收集必须在被输送至气体分析仪之前经历纯化过程
。
纯化过程一般在
SHS
中进行
。
虽然
SHS
的设计各不相同，但
SHS
的功能都是一样的，即调节
/
纯化气体混合物，以从气体混合物中去除灰尘
、
水分和腐蚀性物质
。
[0004]在气体混合物
(
气体样本
)
的调节
/
纯化过程中，存在影响
SHS
>性能的某些参数
。
其中，气体混合物的水分含量是影响
SHS
中的气体分析仪性能的关键参数
。
一般地，传统上使用几种类型的设备
(
诸如气体冷却器
、
热电冷凝器的聚结过滤器
)
从气体混合物中去除水分
。
然而，这不能确保在送至气体分析仪之前完全去除最大体积的水分含量
。
为了解决这一问题，在
SHS
中实现基于硬件的水分传感器，以监测和估算气体混合物的水分含量
。
基于硬件的水分传感器的实现增加了
SHS
的成本
。
此外，基于硬件的水分传感器的实现可能需要不期望地改变常规
SHS
的设计
。
[0005]因此，鉴于前述讨论，需要用于估算气体混合物的水分含量而没有任何附加成本的系统和方法
。

技术实现思路

[0006]本公开的目的在于减轻
、
缓和或消除现有技术中的上述一个或多个缺陷和缺点，并至少解决上述问题
。
[0007]鉴于上述内容，本文的实施例提供了第一方面的用于估算样本处理系统中的气体混合物的水分含量的系统，以及第二方面的用于估算样本处理系统中的气体混合物的水分含量的方法
。
[0008]根据实施例的第一方面，一种用于估算样本处理系统
(SHS)
中的气体混合物的水分含量的系统，包括数据预处理模块和水分含量估算模块
。
数据预处理模块被配置为接收数据，数据包括与气体混合物
、
气体冷却器和冷却剂相关的
SHS
的测量；以及与气体混合物相关的多个参数
。
数据预处理模块被配置为分析接收到的数据，以去除数据中的一个或多个异常值
。
水分含量估算模块被配置为基于分析数据，确定气体混合物的热力学性质
、
传热系数
(U)
和传质系数
(K)。
水分含量估算模块被配置为基于分析数据和所确定的气体混合物的热力学性质
、
传热系数
(U)
和传质系数
(K)
，计算气体冷却器的表面积
(A)。
水分含量估算
模块被配置为基于气体冷却器的计算表面积
(A)
与气体冷却器的实际表面积
(CA)
的比较，估算气体混合物的水分含量
。
[0009]根据一个实施例，水分含量估算模块被配置为通过使用计算流体动力学有限体积
/
有限元模拟，确定
SHS
的气体冷却器处的气体混合物的初始温度
(
初始温度分布
)
，计算气体冷却器的表面积
。
气体混合物在气体冷却器入口处的流量是预定义的
。
[0010]根据一个实施例，水分含量估算模块被配置为基于气体冷却器的计算表面积与气体冷却器的实际表面积的比较，通过确定气体冷却器的计算表面积
(A)
与气体冷却器的实际表面积
(CA)
相匹配，来估算气体混合物的水分含量
。
响应于上述确定，水分含量估算模块被配置为提供：气体冷却器入口处的气体混合物和冷凝物的估算流量
、
冷却剂出口处的冷却剂的估算温度，以及气体冷却器入口和出口处的气体混合物的水分含量
。
[0011]根据另一实施例，水分含量估算模块被配置为响应于确定气体冷却器的计算表面积
(A)
与气体冷却器的实际表面积
(CA)
不匹配，使用具有气体冷却器入口处的气体混合物的流量修改值的分析数据来迭代地执行气体混合物的热力学性质
、
传热系数
(U)
和传质系数
(K)
的估算
。
[0012]根据一个实施例，数据预处理模块还被配置为分析数据，以通过分配
SHS
的测量
(M1
至
M6、S1)
中的缺失值并使用插补
(imputation)
技术和滤波技术去除数据中的噪声和离群值，去除
SHS
的测量中的一个或多个异常值
。
[0013]根据一个实施例，与气体混合物
、
气体冷却器和冷却剂相关的
SHS
的测量包括来自
SHS
的气体冷却器和冷却剂的实时数据
。
实时数据包括气体混合物
、
气体冷却器和冷却剂的压力
、
温度和流量
。
来自
SHS
的气体冷却器和冷却剂的实时数据包括气体冷却器入口和出口处以及冷却剂入口处的温度和流量
。
[0014]根据一个实施例，与气体混合物相关的多个参数包括用于确定气体混合物的热力学性质的参数
。
气体混合物的热力学性质包括比热
、
冷凝热
、
饱和蒸气压和动态粘度
[0015]根据一个实施例，与气体混合物相关的多个参数包括多个曲线
。
多个曲线包括
Chilton
曲线
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于估算样本处理系统
SHS(100)
中的气体混合物的水分含量的系统
(200)
，所述系统
(200)
包括
:
数据预处理模块
(212)
，所述数据预处理模块被配置为：接收数据
(211)
，所述数据包括与所述气体混合物
、
气体冷却器和冷却剂相关的所述
SHS
的测量
(M1
至
M6、S1)
，以及与所述气体混合物相关的多个参数；分析接收到的数据以从所述数据
(211)
中去除一个或多个异常值，以及水分含量估算模块
(214)
，所述水分含量估算模块被配置为：基于分析数据，确定所述气体混合物的热力学性质
、
传热系数
(U)
和传质系数
(K)
，基于所述分析数据和所确定的所述气体混合物的所述热力学性质
、
所述传热系数
(U)
和所述传质系数
(K)
，计算所述气体冷却器的表面积
(A)
，并且基于所述气体冷却器
(104、204、400)
的计算表面积
(A)
与所述气体冷却器
(104、204、400)
的实际表面积
(CA)
的比较，估算所述气体混合物的水分含量
。2.
根据权利要求1所述的系统
(200)
，其中所述水分含量估算模块
(214)
被配置为通过使用计算流体动力学有限体积
/
有限元模拟确定所述
SHS(100)
的气体冷却器
(104、204、400)
处的所述气体混合物的初始温度，来计算所述气体冷却器
(104、204、400)
的表面积，并且其中所述气体混合物在所述气体冷却器的入口
(402)
处的流量是预定义的
。3.
根据权利要求2所述的系统
(200)
，其中所述水分含量估算模块
(214)
被配置为通过确定所述气体冷却器
(104、204、400)
的计算表面积
(A)
与所述气体冷却器
(104、204、400)
的实际表面积
(CA)
相匹配，来基于所述气体冷却器
(104、204、400)
的所述计算表面积与所述气体冷却器
(104、204、400)
的所述实际表面积的比较，估算所述气体混合物的水分含量，响应于所述确定，所述水分含量估算模块被配置为提供：所述气体冷却器的入口
(402)
处的所述气体混合物和冷凝物的估算流量；所述冷却剂的出口
(410)
处的所述冷却剂的估算温度；以及所述气体冷却器
(104、204、400)
的入口
(402)
和出口
(404)
处的所述气体混合物的所述水分含量
。4.
根据权利要求2所述的系统
(200)
，其中所述水分含量估算模块
(214)
被配置为响应于确定所述气体冷却器
(104、204、400)
的所述计算表面积与所述气体冷却器
(104、204、400)
的所述实际表面积不匹配，使用具有所述气体冷却器
(104、204、400)
的入口
(402)
处的所述气体混合物的流量修改值的所述分析数据来迭代地执行所述气体混合物的所述热力学性质
...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯尼瓦斯，
申请(专利权)人：ABB，
类型：发明
国别省市：