CN101726408A - 压力释放阀监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压力释放阀监测系统及方法。公开了一种压力释放阀监测系统和方法。在一个方面，存在一种在线压力释放阀监测系统(100)，其包括位于压力释放阀(105)附近、自其获得超声测量值的至少一个声传感器(130)。位于压力释放阀(105)附近的一个或多个温度传感器(120和125)自其获得温度测量值。数据采集系统(135)从至少一个声传感器(130)接收超声测量值，且从一个或多个温度传感器(120和125)接收温度测量值。在线监测器监测由数据采集系统(135)所接收的测量值，以检测关于压力释放阀(105)的泄漏。在线监测器(145)根据超声测量值和温度测量值来检测泄漏的存在。

Description

压力释放阀监测系统及方法
技术领域
本发明大体涉及压力释放阀监测，且更特别地涉及利用泄露检测传感器与在线状态监测系统的组合来监测压力释放阀的泄漏的存在。
背景技术
压力释放阀在很多种工业应用中用于通过打开或关闭各种通路来调节过程材料的流动。使用压力释放阀的一种特定工业应用是在炼油厂内。在炼油厂内压力释放阀处发生的泄露可能会导致爆炸和安全问题、因为燃烧事件以及将危害性物质释放到大气而被处以罚款。这些事件中的任何事件都可能会导致反应性(reactive)维护、增加的维护成本以及随之发生的炼油厂产量的减少。为了防止这些事件发生，炼油厂的操作者关注的是监测这些压力安全释放阀并尽可能快地检测泄露。由于典型炼油厂将具有数百甚至数千个压力释放阀，与监测这些阀相关联的成本和时间是可观的。减小与管理这些阀相关联的成本和时间可能会对炼油厂的盈利能力和名声具有较大影响。但是，目前的监测压力释放阀的办法具有关于检测泄露的效果和准确性的问题。举例而言，监测压力释放阀的这些目前办法中的许多办法会产生烦人的报警(即，误确认)，这些报警可能是由于诸如阀附近的软管放油、汽笛或管道振动所形成的湍流的噪声源(例如，周围装置噪声)而不是存在泄漏而造成的。
发明内容
在本发明的一个方面，提供了一种在线压力释放阀监测系统。该在线压力释放阀监测系统包括位于压力释放阀附近、自其获得超声测量值的至少一个声传感器。位于压力释放阀附近的一个或多个温度传感器自压力释放阀获得温度测量值。数据采集系统从该至少一个声传感器接收超声测量值，且从该一个或多个温度传感器接收温度测量值。在线监测器监测由数据采集系统所接收的测量值，以检测关于压力释放阀的泄露。在线监测器根据超声测量值和温度测量值来检测泄漏的存在。
在本发明的第二方面，存在一种用于监测压力释放阀的方法。该方法包括：从位于压力释放阀附近的至少一个声传感器获得超声测量值；从位于压力释放阀附近的一个或多个温度传感器获得温度测量值；从该至少一个声传感器收集超声测量值以及从该一个或多个温度传感器收集温度测量值；将超声测量值和温度测量值传输到主计算机；以及利用该主计算机监测测量值，以检测关于压力释放阀的泄漏，该主计算机根据超声测量值和温度测量值两者来检测泄漏的存在。
在本发明的第三方面，提供了一种压力释放阀监测系统。在此实施例中，该系统包括位于压力释放阀附近、自其获得超声测量值的至少一个声传感器。位于压力释放阀附近的一个或多个温度传感器从压力释放阀获得温度测量值。数据采集系统从该声传感器接收超声测量值，且从该一个或多个温度传感器接收温度测量值。数据采集系统检测关于压力释放阀的泄漏的存在。该数据采集系统根据超声测量值和温度测量值来检测泄漏的存在。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的在线压力释放阀监测系统的示意图；以及
图2是描述了根据本发明的一个实施例与使用图1的在线压力释放阀监测系统来检测泄漏的存在相关联的过程操作的流程图。
部件列表
100压力释放阀监测系统
105压力释放阀
110管道
115管道
120第一温度传感器
125第二温度传感器
130声传感器
135数据采集系统
140接口模块
145在线监测器
150通信网络
155重要资产
200流程图
205过程框-从温度传感器和声传感器获得温度测量值和超声测量值
210过程框-判断泄漏检测过程是否开启
215过程框-判断声电压是否超过预定电压
220过程框-判断温度比例是否低于预定阈值
225过程框-产生报警通知
具体实施方式
在下文中参考其与监测炼油厂内压力释放阀的操作有关的应用对本发明的至少一个实施例展开描述。然而，对于具有本领域技术且由本文的教导所引导的人员而言将显而易见的是，本发明同样可适用于可采用压力释放阀的任何工业设施。采用压力释放阀且需要监测这样的阀的可行工业设施的非详尽列表包括发电设备、化学设施和电力设施。本领域技术人员还将认识到，除了工业装置之外，本文的教导还适用于其它应用，诸如军事、商业和住宅应用。
参看附图，图1是根据本发明的一个实施例的在线压力释放阀监测系统100的示意图。压力释放阀监测系统100包括用于调节过程材料的流动的压力释放阀105，过程材料可包括炼油厂中的各种气体和液体。本领域技术人员将认识到，典型炼油厂将具有数百个、可能数千个在使用中的压力释放阀。为了便于说明本发明的特征，图1示出仅一个压力释放阀。如图1所示，管道110导入压力释放阀的入口端中。压力释放阀105和管道115自压力释放阀105的出口端延伸。一个或多个温度传感器位于压力释放阀105附近，以自其获得温度测量值。在一实施例中，如图1所示，存在第一温度传感器120和第二温度传感器125。温度传感器120位于压力释放阀105的入口端处的管道110上且温度传感器125位于压力释放阀105的出口端处的管道115上。尽管在图1中未示出，但是炼油厂将具有遍布地定位的、用以获得其它温度测量值的多种其它温度传感器。举例而言，将存在用来监测关于包括压力释放阀的炼油厂的周围温度条件的温度传感器。除了这些温度传感器之外，图1显示了存在位于压力释放阀105附近、自其获得超声测量值的声传感器130。如图1所示，声传感器130位于压力释放阀105的出口端处的管道115上。本领域技术人员将认识到，关于其在压力释放阀105上或邻近压力释放阀105的位置，这些传感器的位置可改变，且并不限于任一特定位置。此外，本领域技术人员将认识到，用于检测泄露的传感器的数目可能多于本文所示和描述的数目。
数据采集系统135从温度传感器120和125接收温度测量值且从声传感器130接收超声测量值。如图1所示，接口模块140将温度传感器120和125以及声传感器130耦接到数据采集系统135。数据采集系统135经由诸如开关和集线器的通信网络150将测量值传输到在线监测器145。数据采集系统135监测测量值，以检测关于压力释放阀105的泄漏。如下文所解释，在线监测器145根据超声测量值和温度测量值两者来检测泄漏的存在。
除了监测压力释放阀105的状态之外，数据采集系统135和在线监测器145还配置成以便监测除了遍布炼油厂使用的压力释放阀外之外的其它重要资产155。因为本发明的范畴是针对于监测压力释放阀105的泄漏，所以在本文中不讨论监测与炼油厂相关联的其它重要资产155的细节。
在一实施例中，第一温度传感器120和第二温度传感器125包括诸如K型热电偶的热电偶，其分别耦接到管道110和115。本领域技术人员将认识到其它温度传感器也适合于在该应用中使用，只要这些温度传感器能够耐受较宽范围的温度(例如，大约-40F度至大约400F度)。
在一实施例中，声传感器130包括超声声传感器。本领域技术人员将认识到，其它类型的声传感器也适于在该应用中使用，只要这种声传感器能检测到由于湍流所致的超声波的存在。
在一实施例中，数据采集系统135是动态扫描模块，其收集传感器数据并对所收集的数据执行信号处理操作。这种动态扫描模块的一个实例是GE TRENDMASTERTM Pro系统。在这种动态扫描模块中存在多个输入卡，其构造成接受多个传感器总线电缆。各个总线上的传感器每隔几分钟就被依序查询，从而允许动态扫描模块从许多不同的连接点收集状态监测数据。这种类型的动态扫描模块的输入卡被配置成经由耦接到各个特定传感器的接口模块140接收多个传感器读数。此外，此动态扫描模块被配置成通过常规有线连接或无线以太网连接经由通信网络150将所收集和处理的测量值传送到在线监测器145。
在一实施例中，在线监测器145是与数据采集系统135、温度传感器120和125以及声传感器130联机的主计算机。主计算机包含软件算法，多个规则和数据库，其允许炼油厂的操作者执行及时数据验证、计算和分析以及对特定事件和故障的及时检测，包括检测压力释放阀中泄露的存在。GE SYSTEM1软件是可结合主计算机使用的一种类型的软件包。
图2是描述了根据本发明的一个实施例的、与使用压力释放阀监测系统100来检测泄露的存在相关联的过程操作的流程图200。检测压力释放阀处泄露的存在的过程操作通过分别从温度传感器120和125以及声传感器130获得温度测量值和超声测量值而开始于205。这个操作涉及数据采集系统135从传感器经由接口模块140周期性地接收这些测量值和经由通信网络150将该数据传输到在线监测器145。除了在压力释放阀的入口端和引出端处获得温度测量值外，数据采集系统还使用其它温度传感器接收来自压力释放阀附近的周围温度测量值。这包括将温度传感器置于室外以监测并通向(trend)炼油厂中的资产所经受的环境周围温度。或者，人们可简单地使用来自其分布控制系统的炼油厂周围温度测量值来获得这些周围温度测量值。来自声传感器和温度传感器的所有这些测量值从数据采集系统传输到在线监测器。
在210，在线监测器145使用从数据采集系统所发送的这些测量值来判断泄露检测过程是否“开启”。特别地，当压力释放阀处的入口温度与出口温度之间的差大于或等于预定温度阈值(例如，50％)时，在线监测器145判断出泄露检测过程开启。如果在线监测器145未判断出泄露检测过程开启，则该过程流程返回到过程框205，在205处，传感器继续获得测量值。否则，在线监测器145继续泄露检测过程。
一旦已判断出该过程开启，在线监测器145就使用多个泄露检测规则来判断阀是否泄漏。在215，与该多个泄露检测规则相关联的规则逻辑监测与从声传感器所产生的超声测量值相关联的电压是否超过预定电压阈值(例如，5伏)。在超过预定电压阈值的情形下，在220，与该多个泄露检测规则相关联的规则逻辑开始进行监测，以了解是否满足预定温度比例阈值。特别地，如果入口、出口和周围温度的比例达到所配置的阈值，则在225，在线监测器145将产生报警通知。在一实施例中，温度比例被定义为入口与出口温度之间的差的绝对值除以入口与周围温度之间的差的绝对值乘以100。温度比例阈值的一个实例是当入口与出口温度差是入口与周围温度差的50％或更小时。利用这种类型的温度比例阈值，仅入口、出口和周围温度之间的显著温度变化将导致报警通知。这就防止了来自声传感器的误报警。如本文所用的显著变化将包括50％或更大的温度比例阈值。这通常表示压力释放阀正在从入口向出口传递流体。
如果如在过程框215和220处所判断的，判断出不存在显著温度变化，则传感器测量值的监测和获得继续回到过程框205，此处，重复过程框205至220，直到在过程框220处判断出必需产生报警。因此，在225，在线监测器将产生表示存在关于压力释放阀的泄露的报警通知。本领域技术人员将认识到，存在许多办法来产生报警。报警通知的非详尽列表包括对炼油厂的操作者产生电子邮件、视觉和/或听觉报警。
前述流程图显示了与检测关于压力释放阀的泄漏的存在的相关联的处理功能中的某些功能。就此而言，各个区块代表与执行这些功能相关联的过程行为。还应当指出的是，在某些替代实施方式中，在区块中所提到的行为可不按照附图所提出的顺序发生，或者取决于所涉及的行为，例如可实际上基本上同时或者以相反顺序来执行。而且，本领域技术人员将认识到，可添加描述处理功能的额外区块。举例而言，在一实施例中，在线监测器145配置成响应于确定关于压力释放阀的泄漏的存在而产生泄漏分析。该分析包括确定泄漏量的近似值、泄漏发生的时间和泄漏持续时间。在线监测器145能够根据阀泄露的持续时间基于阀容量通过计算体积来执行该分析。
本领域技术人员将认识到，可在数据采集系统135中实施在线监测器145功能中的某些功能，使得数据采集系统135能检测到泄露存在而无须从主计算机环境做出该判断。在此实施例中，数据采集系统135将比较导引至压力释放阀105的管道110处的入口温度与自压力释放阀105延伸的管道115处的出口温度。然后使用该多个泄露检测规则，数据采集系统135将使用关于图2所述的相同操作来判断是否存在泄漏。
虽然结合本公开的优选实施例特别地展示并描述了本公开，但将了解的是，本领域技术人员将想到变型和修改。因此，将理解的是，所附权利要求书意图涵盖属于本公开内容真实精神内的所有这些修改和变化。

Claims (10)

1.一种在线压力释放阀监测系统(100)，包括：
位于压力释放阀(105)附近、自其获得超声测量值的至少一个声传感器(130)；
位于所述压力释放阀(105)附近、自其获得温度测量值的一个或多个温度传感器(120和125)；
从所述至少一个声传感器(130)接收所述超声测量值且从所述一个或多个温度传感器(120和125)接收所述温度测量值的数据采集系统(135)；以及
监测由所述数据采集系统(135)所接收的测量值以检测关于所述压力释放阀(135)的泄漏的在线监测器(145)，所述在线监测器(145)根据所述超声测量值和温度测量值来检测泄漏的存在。
2.根据权利要求1所述的在线压力释放阀监测系统(100)，其特征在于，所述一个或多个温度传感器(120和125)包括第一温度传感器(120)和第二温度传感器(125)，所述第一温度传感器(120)位于导入所述压力释放阀(105)的入口端的第一管道(110)上，且所述第二温度传感器(125)位于自所述压力释放阀(105)的出口端延伸的第二管道(115)上。
3.根据权利要求2所述的在线压力释放阀监测系统(100)，其特征在于，所述至少一个声传感器(130)位于自所述压力释放阀(105)的出口端延伸的所述第二管道(115)上。
4.根据权利要求3所述的在线压力释放阀监测系统(100)，其特征在于，所述在线监测器(145)判断由所述第一温度传感器(120)所测量的所述压力释放阀(105)的入口端处的温度与由所述第二温度传感器(125)所测量的所述压力释放阀(105)的出口端处的温度之间是否存在温度变化，所述在线监测器(130)比较所述温度变化与周围温度，并且确定所述温度变化是否随着所述周围温度改变，所述在线监测器(145)响应于判断出所述温度变化随着所述周围温度改变而检测出存在泄漏。
5.根据权利要求4所述的在线压力释放阀监测系统(100)，其特征在于，所述在线监测器(145)响应于进一步判断出所述超声测量值超过预定阈值而检测出存在泄漏。
6.一种用于监测压力释放阀(105)的方法，包括：
从位于压力释放阀(105)附近的至少一个声传感器(130)获得超声测量值；
从位于所述压力释放阀(105)附近的一个或多个温度传感器(120和125)获得温度测量值；
从所述至少一个声传感器(130)收集所述超声测量值，以及从所述一个或多个温度传感器(120和125)收集所述温度测量值；
将所述超声测量值和温度测量值传输到主计算机(145)；以及
利用所述主计算机(145)来监测所述测量值，以检测关于所述压力释放阀(105)的泄漏，所述主计算机(140)根据所述超声测量值和温度测量值两者来检测泄漏的存在。
7.一种压力释放阀监测系统，包括：
位于压力释放阀(105)附近、自其获得超声测量值的至少一个声传感器(130)；
位于所述压力释放阀(105)附近、各自自其获得温度测量值的一个或多个温度传感器(120和125)；以及
从所述声传感器(130)接收所述超声测量值且从所述一个或多个温度传感器(120和125)接收所述温度测量值的数据采集系统(135)，所述数据采集系统(135)检测关于所述压力释放阀(105)的泄漏的存在，所述数据采集系统(135)根据所述超声测量值和温度测量值来检测所述泄漏的存在。
8.根据权利要求7所述的压力释放阀监测系统，其特征在于，所述一个或多个温度传感器(120和125)包括第一温度传感器(120)和第二温度传感器(125)，所述第一温度传感器(125)位于导入所述压力释放阀(105)的入口端的第一管道(110)上，且所述第二温度传感器(125)位于自所述压力释放阀(105)的出口端延伸的第二管道(115)上。
9.根据权利要求8所述的压力释放阀监测系统，其特征在于，所述至少一个声传感器(130)位于自所述压力释放阀(105)的出口端延伸所述第二管道(115)上。
10.根据权利要求9所述的压力释放阀监测系统，其特征在于，所述数据采集系统(135)判断由所述第一温度传感器(120)所测量的所述压力释放阀(105)的入口端处的温度与由所述第二温度传感器(125)所测量的所述压力释放阀(105)的出口端处的温度之间是否存在温度变化，所述数据采集系统(135)比较所述温度变化与周围条件，并且确定所述温度变化是否随所述周围条件而改变，所述数据采集系统(135)响应于判断出所述温度变化随所述周围条件改变而检测出存在泄漏。
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