CN107430091B - 获得或维持脱气液体中的光学透射率的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种获得或维持与光传递介质接触的脱气液体中的光学传递的方法。所述方法包括将波长(λ)的超声波能量施加于与光传递介质接触的脱气液体中。所述波长(λ)的超声波能量在距传输至所述光传递介质中的光学信号距离(d)处发出。所述距离(d)可以由基于所述超声波能量的波长(λ)的公式定义。

Description

获得或维持脱气液体中的光学透射率的方法
本申请是要求美国专利申请系列号14/592,219的优先权的PCT申请，该案的公开内容以引用的方式整体并入本文中。
背景技术
在液体中使用光学传感器测量各参数是很常见的。这些参数的可靠测量一般需要光进入液体中，而这一般需要光先穿过适当透明的介质，例如光传递介质。如果穿过介质的光学传递被颗粒物质阻挡，就会出现可靠性问题。
一般而言，锅炉液体是具有独特特征的脱气液体。锅炉液体的一些独特特征包括极低的溶解氧含量(例如，在常规锅炉给水中含有小于约10ppb的溶解氧)以及约9至约11的pH值。确切地说，在利用基于光检测和/或测量(例如，荧光测定法)的处理控制形式的锅炉系统中，随时间将发生一定量腐蚀并且以颗粒物质形式沉积于光传递介质上，由此对光传递介质造成一定量光学阻挡。就利用光传递的检测和测量方法来说，当光传递介质变得光学阻挡时，脱气液体，尤其是锅炉液体的独特情况给用户提出了挑战。理想的情况是，光学阻挡可以完全得到阻止，并且如果发生光学阻挡，则可以在不破坏经由光传递进行的检测、测量和/或处理控制的情况下将其去除。
发明内容
提供一种获得或维持与光传递介质接触的脱气液体中的光学传递的方法。所述方法包括将波长(λ)的超声波能量施加于与光传递介质接触的脱气液体中。所述波长(λ)的超声波能量在距传输至光传递介质中的光学信号距离(d)处发出，以便获得或维持经由所述光传递介质进入所述脱气液体中的光学传递。
附图说明
图1示出能够执行至少一种本文所描述的发明方法的系统的实施例；
图2示出图1中所示的说明性实施例的变化；
图3示出能够执行至少一种本文所描述的发明方法的系统的实施例；
图4示出能够执行至少一种本文所描述的发明方法的系统的实施例；
图5A示出并入如本文中所描述的套管的系统的实施例；
图5B示出并入有损表面(lossy surface)的系统的实施例；
图6是执行实例1期间收集的实验数据的曲线图；
图7是执行实例2期间收集的实验数据的曲线图；以及
图8是执行实例3期间收集的实验数据的曲线图。
具体实施方式
尽管包含通用发明概念的实施例可以采用各种形式，但附图中显示且在下文中将描述各种说明性并且优选的实施例，而且应理解，本公开内容应视为例证并且不打算局限于具体实施例。
一种维持与光传递介质接触的脱气(deaerated/degassed)液体中的光学传递的方法。所述方法包括将超声波能量施加于所述脱气液体中，以便在适于获得或适于维持包括光学传感器的系统的可靠性的特定的点轨迹处接触光传递介质。在某些实施例中，液体在用于加热应用(例如，锅炉)中之前经历脱气。为了使接触蒸汽和/或液体的金属的腐蚀减到最少，一般使液体脱气。说明性的脱气液体包括但不限于，脱气的锅炉补充给水及锅炉液体，所述锅炉液体另外包括锅炉排出液及锅炉冷凝液。短语“脱气的锅炉补充给水”用于描述经历脱气处理的锅炉补充给水。本领域的普通技术人员应理解，锅炉液体在变成锅炉液体之前已经历脱气处理，因此所述术语不用于描述各种锅炉液体。
除非另外指明，否则如本公开所提及的“控制器”是指具有如处理器、存储装置、数字存储媒体、阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器、触摸屏或其它监测器等组件，和/或其它组件的电子装置。控制器包括例如指导用户，向用户提供提示或向用户提供有关本发明方法任何部分的信息的交互式接口。此类信息可以包括例如，校准模型的构建、一或多个参数的数据采集、测量位置、所得数据集的管理等。
所述控制器优选地可操作以与一或多个专用集成电路、程序、计算机可执行指令或算法、一或多个硬连线装置、无线装置，和/或一或多个机械装置如液体处理器、液压臂、伺服或其它装置整合和/或通信。此外，所述控制器可操作以整合反馈、前馈，或特别是由实施本公开的方法所测量的参数得到的预测循环。控制器系统的一些或全部功能可以处于中央位置，如网络服务器，用于在局域网、广域网、无线网络、外联网、互联网、微波链路、红外链路等以及这些链路或其它适合链路的任何组合内通信。此外，还可以包括其它组件，如信号调节器或系统监测器，以有助于信号传输及信号处理算法。
举例来说，控制器可操作成以半自动或全自动方式实施本发明的方法。在另一个实施例中，所述控制器可操作成以手动或半手动方式实施所述方法。
使用任何适合装置，如有线或无线网络、电缆、数字用户线、互联网等，实现测量参数或信号中的任一种向用户、化学泵、报警器或其它系统组件的数据传输。任何适合的接口标准，如以太网接口、无线接口(例如，IEEE 802.lla//b/g/n、802.16、蓝牙、光学、红外光、其它射频、任何其它合适的无线数据传输方法，及前述的任何组合)、通用串行总线、电话网等，及这些接口/连接的组合，都可以使用。如本文所使用，术语“网络”涵盖所有这些数据传输方法。本文中描述的组件、装置、传感器等中的任一种都可以使用以上描述的或其它适合的接口或连接彼此连接和/或连接至控制器。在一个实施例中，信息(总体上指由本发明的方法产生的所有输入或输出)是从所述系统接收并且存档。在另一个实施例中，此类信息是根据时间表或调度程序处理。在另一实施例中，此类信息是实时处理的。此类实时接收还可以包括例如在计算机网络上的“串流数据”。
除非另外指明，否则本公开提及的“控制方案”是指基于如本文所定义的控制器的输入提供输出。
一种获得或维持与光传递介质接触的脱气液体中的光学传递的方法。所述方法包括将波长(λ)的超声波能量施加于与光传递介质接触的脱气液体中。在某些实施例中，所述波长(λ)的超声波能量在距传输至光传递介质中的光学信号距离(d)处发出，以便获得或维持经由所述光传递介质进入所述脱气液体中的光学传递。优选地，距离(d)是由以下公式1定义：
d＝(a+0.5*n)*λ 公式1
其中λ是超声波能量的波长，a是在约-0.2至约0.2范围内的常数，并且n是在1至30范围内的整数。在某些实施例中，a是在约-0.15至约0.15或约-0.1至约0.1范围内的常数。
超声波能量遵循声学定律。如果已知或大致已知超声波能量的速度(v)，那么可以根据以下公式2，由频率(f)定义波长(λ)：
v＝f*λ 公式2
基于超声波能量行进的介质，超声波能量的速度(v)将是已知或大致已知的。举例来说，超声波能量在68°F下以约4800ft/s速度(v)(在20℃下约1480m/s)行进穿过脱气的水。假设行进恒定介质，并因此具有恒定速度(v)，则超声波能量的频率(f)和波长(λ)彼此呈比例关系。
术语“光学”与“光”在本文中可互换使用。使用的短语“进入脱气液体中”意图涵盖在脱气液体、光传递介质、光源和/或光检测器之间任何方向上的光透射。举例来说，光学信号可以在脱气液体内产生且经由光传递介质传递至传感器(例如，荧光发射)，或由光源产生，穿过光传递介质并进入脱气液体中(例如，荧光激发)。使用光学信号执行光学测量的光学传感器的说明性实施例包括但不限于，能够检测或感测吸光度、色度、折射率、分光光度、光度量和/或荧光信号或图像的装置。在一个优选实施例中，光学信号包括荧光激发和/或发射。
所述方法是针对获得或维持与光传递介质接触的脱气液体中的光学传递。所述方法可以用于去除光传递介质上可能存在的阻挡。另外，利用本发明的方法还可实现从光传递介质去除阻挡足以允许光学传递，从而允许对脱气液体执行光学测量。
本发明的优势在于，所述优选方法可以在不中断负责供应脱气液体的工序的情况下执行。举例来说，在执行本文所描述的优选方法期间，锅炉及其相关处理工序可以继续运行。
将超声波能量施加于与光传递介质接触的脱气液体中。施加超声波能量可去除光传递介质上，确切地说，光传递介质上光学信号穿过或应当穿过的位置处，可能存在的光学阻挡。
在优选实施例中，与光传递介质接触的脱气液体流动越过如本文所定义的光传递介质。在其它实施例中，与光传递介质接触的脱气液体并非流动越过光传递介质，即，是静止的。
在脱气液体流动越过光传递介质的实施例中，所述液体可以在描述为层流、湍流和/或过渡流的条件下流动越过光传递介质，不过脱气液体在与光传递介质接触时可以是静止的。脱气液体具有从约0至约4000的雷诺数(Reynolds number)，包括从约400至约3000，并且包括约800至约2300。
在脱气液体流动越过光传递介质的实施例中，超声波能量可以自光传递介质上光学信号穿过或应当穿过的位置的上游或下游发出。在一个优选实施例中，超声波能量自光传递介质上光学信号穿过或应当穿过的位置的上游发出。
所述超声波能量的频率可以是约20kHz至约200kHz。超声波能量的频率可以是从约20kHz，或从约25kHz，或从约30kHz，或从约40kHz，至约200kHz，或至约150kHz，或至约100kHz，或至约80kHz，或至约70KHz，或至约60kHz。在一些实施例中，超声波能量的频率是约20kHz至约80kHz。在其它实施例中，超声波能量的频率是约30kHz至约60kHz，包括约40kHz在内。在甚至其它实施例中，超声波能量的频率是约25kHz至约30kHz，包括约28kHz在内。
在某些实施例中，超声波能量是以约1W/cm2/sec至约400W/cm2/sec的速率施加。超声波能量的施加速率可以是从约1W/cm2/sec，或从约10W/cm2/sec，或从约50W/cm2/sec，或从约100W/cm2/sec，至约400W/cm2/sec，或至约300W/cm2/sec，或至约200W/cm2/sec。
超声波能量的波长取决于超声波能量的频率和速度，基本上是常数。选择频率并因此选择波长以便提供足够能量，以阻止或去除可能会沉积在与脱气液体接触的光传递介质上的颗粒物质。理想的情况是，超声波能量的频率在不破坏光传递介质的同时，将足以去除此类颗粒物质，或阻止颗粒物质沉积于光传递介质上。不过，用户可以尝试通过利用本文中所论述的若干改进中的一或多种，来使光传递介质的破坏减到最少或防止光传递介质破坏。
如本文中所描述，超声波能量在距传输至光传递介质中的光学信号距离(d)处发出，所述距离优选设置成使得在相对于光传递介质某一点处施加于脱气液体中的能量最佳化，以有效地获得或维持光传递。优选地，距离(d)是由本文中的公式1定义。举例来说，在使用超声波探针施加超声波能量的实施例中，超声波探针的顶端定位于距离(d)处以使得沉积于光传递介质上的颗粒物质被移开，从而维持进入与光传递介质接触的脱气液体中的光学传递。在某些实施例中，距离(d)在本文所定义的某些范围内，由此使超声波能量从所述距离(d)“发出”。
在某些实施例中，超声波能量在超声波能量波长的约30％至约70％，或约35％至约65％，或约40％至约60％的距离处发出。在其它实施例中，超声波能量在距传输至光传递介质中的光学信号达超声波能量波长的约80％至约120％，或约85％约115％，或约90％至约110％的距离处发出。在某些实施例中，超声波能量在超声波能量波长的约130％至约170％，或约135％至约165％，或约140％至约160％的距离处发出。在其它实施例中，超声波能量在距传输至光传递介质中的光学信号达超声波能量波长的约180％至约220％，或约185％至约215％，或约190％至约210％的距离处发出。在某些实施例中，超声波能量在超声波能量波长的约230％至约270％，或约235％至约265％，或约240％至约260％的距离处发出。在其它实施例中，超声波能量在距传输至光传递介质中的光学信号达超声波能量波长的约280％至约320％，或约285％约315％，或约290％至约310％的距离处发出。在某些实施例中，超声波能量在超声波能量波长的约330％至约370％，或约335％至约365％，或约340％至约360％的距离处发出。在其它实施例中，超声波能量在距传输至光传递介质中的光学信号达超声波能量波长的约380％至约420％，或约385％约415％，或约390％至约410％的距离处发出。在某些实施例中，超声波能量在超声波能量波长的约430％至约470％，或约435％至约465％，或约440％至约460％的距离处发出。在其它实施例中，超声波能量在距传输至光传递介质中的光学信号达超声波能量波长的约480％至约520％，或约485％约515％，或约490％至约510％的距离处发出。
在某些实施例中，与光传递介质接触的脱气液体的参数是通过将光学信号经由光传递介质传输到脱气液体中并检测反应来测量。在某些实施例中，所述参数是荧光度、吸光度、温度、化学发光、光学散射(例如，瑞利(Rayleigh)散射、米氏(Mie)散射及拉曼散射(Raman scatter))、成像、透射率、粒度、粒子计数或浊度，或其任何组合。
在某些实施例中，所述方法是就地清洁方法。就地清洁方法不需要拆卸所述系统以便进行所述方法。换句话说，不将光传递介质从所述系统移出，并且并不拆开所述系统以达到接近光传递介质的目的。
在某些实施例中，通过在控制方案中利用所测量的参数来控制脱气液体的处理。脱气液体的处理可以包括但不限于，物理处理和化学处理中的至少一种。物理处理的非限制性实例包括调整脱气液体的以下参数中的任一种：温度、压力、物理相、流动速率(例如，循环速率、排出速率和/或补充速率)、流动路径及混合。化学处理的非限制性实例包括调整所有涉及处理化学品的以下参数中的任一种：化学物种选择、化学物种浓度、化学物种剂量率、化学物种剂量位置及脱气完全性。
在某些实施例中，将测量的参数输入控制方案中。控制方案一般是输入多个测量参数并操作若干处理装置(例如泵、阀等)的一种自动方法。举例来说，某一测量参数可以指示，处理化学品浓度在下容差限外。对于本实例，测量参数可以触发控制方案操作进料泵，进料泵又将处理化学品添加至工序中。
在某些实施例中，穿过光传递介质的光学传递至少部分被颗粒物质或结垢阻挡。在一些实施例中，所述颗粒物质可以包含金属氧化物。在某些实施例中，光传递介质被沉积的化学物种所阻挡，该化学物种包含：铁、铜、锰、钛、铬、镍、钙、镁、氧化物、磷酸盐、碳酸盐或硅酸盐，或其任何组合。在某些实施例中，光传递介质被包含钙、镁、磷酸盐、碳酸盐或硅酸盐或其任何组合的水垢阻挡。
在其它实施例中，颗粒沉积物可以包含在生水中发现的颗粒物质，例如泥淖、砂、泥沙等。
在某些实施例中，脱气液体在接触光传递介质之前可以经过调节。举例来说，特别是当脱气液体是锅炉排出液或锅炉冷凝液时，脱气液体可以是“富焓的(enthalpy-rich)”。在高温和高压(例如，300-1500°F及饱和蒸汽/液体的相应压力)下，可以调节脱气液体以使得在脱气液体接触光传递介质之前移出一部分焓(以温度和压力形式度量)。在某些实施例中，与光传递介质接触的脱气液体的温度是约20°F至约200°F，包括约40°F至约150°F，并且包括约60°F至约130°F。在某些实施例中，与光传递介质接触的脱气液体的压力是约5psig至约100psig，包括约10psig至约70psig，并且包括约15psig至约50psig。
向脱气液体施加超声波能量的时间安排可以采用若干形式中的任一种或多种。在一个实施例中，超声波能量是持续流式传输至脱气液体中，此优选地包括在操作利用所述脱气液体的系统时。在另一个实施例中，超声波能量是间歇地施加，例如以时间间隔持续定时时间。在又一实施例中，超声波能量是根据需要施加，这可以例如通过比较与相关传感器和光传递介质有关的历史数据来决定。举例来说，如果对光传递介质的阻挡增长至不可接受的值，例如达到约1％至约5％阻挡的设定点，则如本文中所描述，将超声波能量施加至光传递介质的润湿表面。
光传递介质的实例包括流槽、光学窗、反射表面、折射表面、分散元件、过滤元件及光纤传感器头。在光传递介质是透明或近乎透明的实施例中，光传递介质一般是由硬度在莫氏硬度表(Mohs scale)上是至少约7的透明或近乎透明的材料构造。术语“透明或近乎透明”是指光穿过一种物质足以使用光达到如本文所论述的检测和/或测量目的的能力，包括如利用ASTM D1746定义的透明度。在某些实施例中，光传递介质是由石英、蓝宝石、金刚石或氮化硼构造。
在某些实施例中，光传递介质是由任何适合的透明或近乎透明的组合物构造，并且涂布有硬度在莫氏硬度表上是至少约7的透明或近乎透明的物质。举例来说，光传递介质可以由莫氏硬度表硬度是至少约7的物质(例如，石英)构造，并且接着用具有甚至更高莫氏硬度表等级的物质涂布。在某些实施例中，涂布物质的莫氏硬度表等级是约8至10，或是约9至10，或是10。适于涂布光传递介质的物质的说明性实施例包括但不限于金刚石、二硼化钛、氮化硼及蓝宝石。
在某些实施例中，光传递介质呈反射表面的形式。在利用反射表面的实施例中，可以将光学窗与所述反射表面结合使用以便从外部观察脱气液体。
图1示出能够执行本发明方法的系统。沿方向12流动的脱气液体10接触光传递介质20。光传递介质20是流槽，并且脱气液体10经由方向12流动穿过所述流槽。光源25和检测器26被定位成将光学信号27传输穿过光传递介质20和脱气液体10，并且检测由所传输的光学信号27引起的行为，所述行为可以包括荧光度、吸光度、温度、化学发光、光学散射(例如，瑞利散射、米氏散射及拉曼散射)、成像、透射率、粒度、粒子计数、浊度及其组合。超声波换能器30可操作地附接至超声波探针31，所述超声波探针具有发射波长(λ)的超声波能量33的顶端32，并且顶端32定位于距光学信号27距离(d)处，其中距离(d)是由本文中呈现的公式1定义。任选地，超声波探针31可以被安置成使得顶端32以0至约45度、或至约35度、或至约25度、或至约15度、或至约5度的角度α发射超声波能量33，如图所示。在某些实施例中，超声波探针31被安置成使得顶端32大体上沿脱气液体10越过光传递介质20的流动方向12射出超声波能量33。图1、2、4、5A及5B示出包括利用密封件36将超声波换能器30密封于光传递介质20的固定架的实施例，在某些实施例中，所述密封件是垫圈。在某些实施例中，密封件36是由弹性体构造。弹性体的示例性实施例包括但不限于丁腈橡胶(“腈”)、氢化丁腈橡胶、三元乙丙橡胶(“EPDM”)、硅酮、氟弹性体及聚氯丁二烯。
图2示出一个实施例，其中超声波探针31的顶端32被安置成与光传递介质20产生偏移X。利用偏移X可以是特别重要的，对于在沿超声波能量方向存在相对较软的材料(例如，密封件36)时，允许具有波长(λ)的足够的超声波能量进入光传递介质中。超声波能量将由于在相对较软材料的位置处能量水平较低而不大可能被相对较软的材料抑制。在超声波探针31与光传递介质20之间并入相对较软材料的实施例中，距离(d)应从所述相对较软材料之外的点至光传递介质20测量，如图2中所示。在利用偏移X的某些实施例中，偏移X是由以下公式3定义：
X＝(b+0.25*(2n-1))*λ 公式3
其中λ是超声波能量的波长，b是在约-0.2至约0.2范围内的常数，并且n是在1至30范围内的整数。在某些实施例中，b是在约-0.15至约0.15或约-0.1至约0.1范围内的常数。
图3示出能够执行本发明方法的系统的又另一个实施例。沿方向12流动的脱气液体10接触光传递介质20，所述光传递介质可以例如经由T形管道配件100安装。光传递介质20呈组合光源/检测器25/26的光学窗的形式，并且脱气液体10流动越过所述光学窗。组合光源/检测器25/26被定位成将光学信号27传输穿过光传递介质20(所述光学窗)并进入脱气液体10中，并且检测由光学信号27引起的行为，所述行为可以包括荧光度、吸光度、温度、化学发光、光学散射(例如，瑞利散射、米氏散射及拉曼散射)、成像、透射率、粒度、粒子计数、浊度及其组合。尽管图3显示利用组合光源/检测器25/26的实施例，但本领域普通技术人员将易于认识到，所述光源和所述检测器可以是可操作地连接至控制单元(未示出)的独立单元。超声波换能器30可操作地附接至超声波探针31，所述超声波探针具有发射超声波能量33的顶端32，并且顶端32定位于距光学信号27距离(d)处，其中距离(d)是通过本文中呈现的公式1定义。
图4示出能够执行本发明方法的系统的另一实施例。沿方向12流动的脱气液体10接触光传递介质20。光传递介质20包括透明部分20a及可选的反射性部分20b，并且脱气液体10接触透明部分20a及反射性部分20b中的每一个。组合光源/检测器25/26被定位成将光学信号27传输穿过透明部分20a并进入脱气液体10中，并且检测由光学信号27引起的行为，所述行为可以包括荧光度、吸光度、温度、化学发光、光学散射(例如，瑞利散射、米氏散射及拉曼散射)、成像、透射率、粒度、粒子计数、浊度及其组合。可以经由能够接收荧光发射并将荧光发射传输至组合光源/检测器25/26的光纤，从组合光源/检测器25/26传输光学信号27。替代地，除组合光源/检测器25/26之外或代替组合光源/检测器25/26，所述系统可以被配置成利用光源25和检测器26，其中光源25与检测器26并非彼此相对地排列。尽管在此特定实施例中示出组合光源/检测器25/26，但本领域的普通技术人员将易于认识到，所述光源和所述检测器可以是连接至控制单元(未示出)的独立单元。超声波换能器30可操作地附接至超声波探针31，所述超声波探针具有发射超声波能量33的顶端32，并且顶端32定位于距光学信号27距离(d)处，其中距离(d)是通过本文中呈现的公式1定义。
在某些实施例中，利用增强器来帮助执行本文所描述的方法。当利用增强器时，所述增强器允许以有利地去除阻挡并同时保护光传递介质免受可能由施加超声波能量引起的破坏的方式，施加超声波能量。确切地说，当朝向光传递介质以锐角(例如，垂直)施加超声波能量时，超声波能量可破坏光传递介质。利用一个或多个增强器可以限制或阻止此类破坏的发生。当利用增强器时，所述增强器可以包括套管及有损表面中的至少一个。值得注意的是，这些特殊增强器可以个别地使用或组合使用，或者在所述方法的一些实施例中，完全不使用。是否使用增强器取决于多种因素，包括但不限于，光传递介质的耐久性及超声波能量的角度和频率。
在利用套管作为增强器的实施例中，所述套管一般被安置成保护位于超声波能量源附近的光传递介质的一部分。一般而言，所述套管被构造和安置成阻止在光学信号向光传递介质中传输的附近超声波能量的抑制。更确切地说，所述套管应当保护光传递介质免受可能由超声波能量从超声波能量源朝向光传递介质垂直或接近垂直地行进所引起的破坏。当利用套管时，所述套管应由适于向光传递介质提供保护作用的材料构造。举例来说，套管可以由不锈钢构造。
在其它实施例中，套管是由不完全呈刚性但也没有软到吸收非所需量的超声波能量的物质构造。举例来说，在利用套管的实施例中，所述套管可以由与接触液体相容的物质构造。此外，套管也可以由肖氏“A”硬度是约60至约90的物质构造。在某些实施例中，套管是由如本文所定义的弹性体构造。图5A展现在设计中并入套管70a的系统的一个说明性实施例。实例3提供了有关用于防止过度抑制的套管的实施例的进一步信息。
在利用有损表面作为增强器的实施例中，所述有损表面一般被安置成保护位于超声波能量源附近的一部分光传递介质。一般而言，所述有损表面被安置成抑制朝向光传递介质行进的一部分超声波能量，特别是从超声波能量源朝向光传递介质垂直或接近垂直地行进的超声波能量。在某些实施例中，有损表面是大体上粗糙的表面，如有槽、带螺纹或呈锯齿状的表面。一般而言，有损表面是粗糙的，以便在与有损表面接触时，至少一部分超声波能量被散射开。图5B展现在设计中并入有损表面70b的系统的一个说明性实施例。
以下实例进一步说明本发明，但当然，不应将其解释为以任何方式限制本发明范围。
实例1
图6是呈于流槽上的颗粒沉积物形式的光传递介质阻挡的曲线图。使用两种光传递介质(在本实例中是流槽)执行实验：将超声波能量施加至测试流槽，并且对于对照流槽不实施清洁方法。在本实例中，流槽起初是清洁的并且属于相同类型。使流槽暴露于造纸厂1500psi回收锅炉的相同排污流。流槽是石英玻璃管，各自具有0.312"(7.9mm)外径、0.236"(6mm)内径及4.69"(11.9cm)长度。根据图1及公式1(即，n＝3)，经由安置在58mm距离(d)处的探针施加超声波能量，其中超声波探针的顶端安置成与光传递介质的末端齐平。回收锅炉的排出物在从饱和，例如597°F下1515psig调节至低于40psig及低于120°F之后，流动穿过流槽。预期经过调节的排出物在层流下流动穿过流槽，因为流动速率是约500mL/min并且雷诺数是约1800。
将40kHz超声波能量施加至测试流槽，所述超声波能量是以2.2％的工作周期间歇地施加。换句话说，每45分钟对测试流槽施加1分钟超声波能量(即，1分钟/45分钟＝0.022)。
对于对照流槽进行20天实验，对照流槽持续积累颗粒沉积达到约75％阻挡。对测试流槽进行14天实验，测试流槽在14天试验内几乎未积累阻挡物。通过施加40kHz频率的超声波能量几乎完全除去光传递介质的阻挡。
实例2
图7是通过对流槽施加超声波能量自光传递介质(在本实例中是流槽)去除颗粒沉积物随时间变化的曲线图。在本实例中，使流槽暴露于动力间锅炉的排污流。所述流槽与本文中实例1的测试流槽相同，不过距离(d)是56mm，并且超声波探针的顶端超出流槽的末端10mm(偏移(X)＝10mm)，如图2所示。偏移(X)符合公式3，其中n＝1。在实验开始时，流槽约100％被阻挡。动力间锅炉的排污在如本文中实例1中所述进行调节之后，以300mL/min流动穿过流槽。
对流槽施加28kHz超声波能量，所述超声波能量是以50％工作周期(即，每“断开”一分钟“接通”一分钟)间歇地施加，与施加至实例1测试流槽的2.2％工作周期相对。实验进行约250分钟。到约第170分钟时，基本上所有的颗粒沉积物都被去除，并且流槽基本上不受阻挡。
实例3
图8是如本文中实例1和实例2所描述，利用增强器与EPDM垫圈的组合将超声波能量源对于光传递介质密封，对于本实例流槽的影响的曲线图。使用密封流槽的EPDM垫圈各自具有约55至约75的肖氏“A”硬度。对于本实例，增强器是覆盖EPDM垫圈及测试流槽的部分光传递介质的套管。对照流槽并入EPDM垫圈密封件，但未并入增强器。在本实例中，两个流槽各自起初被颗粒沉积物100％阻挡，并且暴露于与实例1和实例2中相同调节的排污流，不过预先调节的排污流起初在700psig及503°F下饱和。经过调节的排污流(低于40psig及低于120°F)以约300mL/min流动穿过流槽。同时对于对照流槽和测试流槽施加超声波能量。测试流槽的距离(d)是62mm，并且超声波探针的顶端超出各流槽6mm(偏移(X)＝6mm，但仅针对的是对照流槽)。由于对于测试流槽来说，增强器覆盖EPDM垫圈，故距离(d)遵循图1及公式1，其中n＝2。对于对照流槽，距离(d)是56mm并且偏移(X)是6mm，如图2中所示，都在公式3的参数范围内。然而，测试流槽中增强器的并入对于使EPDM垫圈的衰减作用减到最小明显有益。
套管是由316-不锈钢“薄壁”管构造，外径略小于测试流槽的0.236"内径。将20kHz超声波能量施加至各流槽，所述超声波能量是以50％的工作周期间歇地施加。如图8中所示，对照样品显示在20kHz及50％工作周期下，在2000分钟测试中去除极少阻挡物。然而，利用覆盖EPDM垫圈及一部分测试流槽的套管，允许在50％工作周期下约1000分钟的20kHz超声波能量之后，几乎完全去除阻挡物。
本文中所引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请及专利特此以引用的方式并入本文中，其引用程度就如同每一参考文献单独地并且特定地以引用的方式并入并在本文中整体阐述一般。
除非本文另外指出或明显与上下文相矛盾，否则在描述本发明的上下文中(尤其是在以下权利要求书的上下文中)，使用的术语“一个(种)”和“所述”及“至少一个(种)”以及类似指示物，应解释为涵盖单数与复数两者。除非本文另外指出或明显与上下文相矛盾，否则在一或多个条目的清单后使用的术语“至少一个(种)”(例如“A和B中的至少一个”)，应解释为意味着一个选自所列条目的条目(A或B)或者两个或超过两个所列条目的任何组合(A及B)。除非另外指出，否则术语“包含”、“具有”、“包括”及“含有”应理解为开放式术语(即，意思指“包括但不限于”)。除非本文中另外指出，否则本文中记载的值的范围仅旨在充当个别地提及在所述范围的每一独立值的简写方法，且每一独立值都并入本说明书中，如同在本文中个别地叙述一般。除非在本文中另外指出或另外明显与上下文相矛盾，否则本文所描述的所有方法可以按任何适合的顺序进行。除非另外要求，否则使用的任何和所有实例，或本文提供的示例性语言(例如，“如”)仅旨在更好地阐明本发明且并不对本发明的范围造成限制。本说明书中的任何语言均不应解释为指示任何未要求的要素是实践本发明必不可少的。
本文中描述了本发明的优选实施例，包括本发明人已知进行本发明的最佳模式。在阅读前述描述之后，本领域普通技术人员将易于了解那些优选实施例的变化形式。本发明人期望熟练的技术人员在适当时采用这些变化形式，并且本发明人打算以与本文中具体描述不同的方式来实施本发明。因此，本发明包括适用法律所容许的对于随附权利要求书中所阐述的主题的所有修改和等效物。此外，除非本文中另外指出或另外明显与上下文相矛盾，否则本发明涵盖上述要素的所有可能的变化形式的任何组合。

Claims (19)

1.一种获得或维持与光传递介质接触的脱气液体中的光学传递的方法，所述方法包括：
将波长(λ)的超声波能量施加于与光传递介质接触的脱气液体中，所述波长(λ)的超声波能量在距传输至所述光传递介质中的光学信号距离(d)处发出，以获得或维持经由所述光传递介质进入所述脱气液体中的光学传递，
其中所述距离(d)由以下公式定义：
d＝(a+0.5*n)*λ
其中λ＝所述超声波能量的波长，a是在-0.2至0.2范围内的常数，并且n是在1至30范围内的整数。
2.如权利要求1所述的方法，还包括通过将所述光学信号经由所述光传递介质传输至所述脱气液体中并检测反应来测量与所述光传递介质接触的所述脱气液体的参数。
3.如权利要求2所述的方法，还包括通过在控制方案中利用所测量的参数来控制对所述脱气液体的处理。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述方法是在利用所述脱气液体的系统运行期间执行。
5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中穿过所述光传递介质的所述光学传递在将所述超声波能量施加至所述光传递介质之前被阻挡。
6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述脱气液体是脱气的锅炉补充给水、锅炉冷凝液及锅炉排出液中的至少一种。
7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述光传递介质被化学物种的沉积所阻挡，所述化学物种包含：铁、铜、锰、钛、铬、镍、钙、镁、氧化物、磷酸盐、碳酸盐或硅酸盐，或其组合。
8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述光传递介质被包含钙、镁、磷酸盐、碳酸盐或硅酸盐或其组合的水垢阻挡。
9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述超声波能量是以选自连续、间歇性、按需要或其组合的方式施加。
10.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述超声波能量是以1W/cm2/sec至400W/cm2/sec的速率施加。
11.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述超声波能量是以20kHz至200kHz的频率施加。
12.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述光传递介质包括流槽、光学窗或反射表面。
13.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述光传递介质具有至少7的莫氏硬度表硬度。
14.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述光传递介质是由包含以下各物的材料构造：石英、蓝宝石、金刚石、氮化硼、其衍生物或其组合。
15.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述光传递介质是涂布有金刚石、二硼化钛或氮化硼、或其衍生物中的至少一种的石英流槽。
16.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述方法是就地清洁方法。
17.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中增强器保护所述光传递介质的至少一部分不受所述超声波能量源影响。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述增强器包括套管和有损表面中的至少一种。
19.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述脱气液体在5psig至100psig压力及20℉至200℉温度下接触所述光传递介质。
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