CN110663008A - 用于求取流体流过的过程工程装置的剩余使用寿命的方法和系统 - Google Patents

用于求取流体流过的过程工程装置的剩余使用寿命的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110663008A
CN110663008A CN201880034019.4A CN201880034019A CN110663008A CN 110663008 A CN110663008 A CN 110663008A CN 201880034019 A CN201880034019 A CN 201880034019A CN 110663008 A CN110663008 A CN 110663008A
Authority
CN
China
Prior art keywords
computing unit
determined
service life
remote computing
mechanical stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880034019.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110663008B (zh
Inventor
A·克勒纳
M·波特曼
O·斯拉比
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=59061758&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN110663008(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of CN110663008A publication Critical patent/CN110663008A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110663008B publication Critical patent/CN110663008B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/008—Monitoring fouling
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0221—Preprocessing measurements, e.g. data collection rate adjustment; Standardization of measurements; Time series or signal analysis, e.g. frequency analysis or wavelets; Trustworthiness of measurements; Indexes therefor; Measurements using easily measured parameters to estimate parameters difficult to measure; Virtual sensor creation; De-noising; Sensor fusion; Unconventional preprocessing inherently present in specific fault detection methods like PCA-based methods
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0283—Predictive maintenance, e.g. involving the monitoring of a system and, based on the monitoring results, taking decisions on the maintenance schedule of the monitored system; Estimating remaining useful life [RUL]
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0286—Modifications to the monitored process, e.g. stopping operation or adapting control

Abstract

本发明涉及一种方法，该方法用于求取构造为热交换器或塔或用于相分离的容器的流体流过的过程工程装置(1)的剩余使用寿命，其中，在所述装置(1)上安装有计算单元(20)，其中，该计算单元(20)以数据传输的方式耦合到远程计算单元(30)，其中，借助安装在所述装置(1)中/上的多个传感器(10)获得温度测量值，由温度测量值求取机械应力作为无法直接测量的特征参量，并且由所述机械应力求取剩余使用寿命作为另外的无法直接测量的特征参量，其中，借助计算单元(20)求取机械应力，将机械应力和/或所述温度测量值传输给远程计算单元(30)，并且在该远程计算单元处求取所述剩余使用寿命，或者，将所述温度测量值传输给远程计算单元(30)，并且在该远程计算单元处求取机械应力和剩余使用寿命。

Description

用于求取流体流过的过程工程装置的剩余使用寿命的方法和 系统
技术领域
本发明涉及用于求取流体流过的过程工程装置的剩余使用寿命的一种方法和一种系统，该过程工程装置构造为热交换器或塔(Kolonne)或用于相分离的容器，本发明还涉及一种由这种流体流过的过程工程装置和这种系统构成的组件。
背景技术
力求的是，通过对合适的参量(例如振动)的检测和分析处理来监测(所谓的状态监测)设备或至少设备的部件(尤其装置)，以便能够优选尽可能早地识别到干扰、错误、故障等。为此，给待监测的设备部件配备合适的传感器，以便测量合适的参量并将其提供给分析处理装置。尤其可以使产生的振动与设备状态相关联，以便例如确定部件的故障概率或剩余使用寿命。
然而，对无法使用声波测量或振动测量来估计其状态的部件的监测是成问题的——例如在流体流过的过程工程装置(例如热交换器或塔或用于相分离的容器)中。这些部件的材料(金属)也经受材料疲劳，然而这不是由于振动而是由于应力波动引起的。
尽管可以借助有限元方法来计算材料中的应力水平，但是由于计算的复杂性和时间需求，该方法不能实时地、而只能离线地进行。这种方法不太适用于定期监测和使用寿命的确定。
例如，WO 95/16890 A1描述一种监测系统，该监测系统用于能够直接识别由于污物引起的热交换器的功率损失，其中，测量冷却剂流的第一组温度值与第二组温度值之间的差以及第一组速度与第二组速度之间的差。借助数据检测系统分析处理所述差，并且在显示器上显示热交换器的功率损失。
US 2015/0094988 A1示出一种用于过程设备的传感器架构，该过程设备具有传感器和逻辑单元，该传感器用于检测测量值，该逻辑单元用于分析处理传感器测量值并且用于确定如下参量：所述参量无法或很难直接测量或只能非常昂贵地直接测量。为此目的，逻辑单元借助基于数据的经验模型来分析处理传感器值。
EP 2 887 168 A2描述对如下机器的监测和控制：所述机器具有用于产生电能的能量产生单元(例如燃气涡轮机、蒸汽涡轮机、风力涡轮机或类似装置)。在此，由传感器接收传感器数据。此外，接收与机器历史相关的外部数据。对传感器数据和外部数据进行分析，从而例如确定使用寿命。
期望的是，能够尽可能准确地求取装置(例如热交换器或塔或用于相分离的容器)的允许推断出使用寿命的特征参量。
发明内容
在这种背景下，本发明提出一种用于求取流体流过的过程工程装置的剩余使用寿命的方法，该过程工程装置构造为热交换器或塔或用于相分离的容器；一种由传感器和用于其执行的计算单元构成的系统；以及一种由这种系统和具有独立权利要求的特征的过程工程装置构成的组件。有利构型分别是从属权利要求的主题和下述说明书的主题。
所述装置可以有利地构造为过程工程设备的部件并且与其他的设备部件(例如热交换器或塔或用于相分离的容器)连接。
本发明利用如下措施：基于来自布置在流体流过的过程工程装置中或过程工程装置上的多个传感器的温度测量值来求取机械应力作为流体流过的过程工程装置的无法直接测量的特征参量，该流体流过的过程工程装置构造为热交换器或相分离装置(具有内部结构的容器)或塔(具有内部结构的中空、细长柱体)。根据该机械应力求取剩余使用寿命作为另外的无法直接测量的特征参量。在此上下文中，无法直接测量的特征参量尤其能够理解为表征装置的如下参量：所述参量无法借助存在的传感器通过测量直接检测。
因此，根据本发明，由温度测量值确定尤其应力水平或应力变化过程形式的存在的机械应力，并且由此求取剩余使用寿命作为另一无法直接测量的特征参量。为此，在第一步骤中，例如借助对代理模型(surrogatemodelling)或机器学习(machine learning)的使用，基于温度测量值来计算存在于过程工程装置的材料中的(尤其应力水平或应力变化过程形式的)机械应力。
已经表明，流体流过的过程工程装置的使用寿命在很大程度上由一定大小的应力变化的数量所决定。这种应力变化通常在装置的加速运转的情况下、在不同操作场景之间切换的情况下，或者由于例如由机器故障或阀门故障造成的过程干扰而产生。通常，所消耗的寿命时间在很大程度上取决于如何来运行过程，然而，操作人员通常没有清楚地了解运行对装置材料中存在的应力水平的影响，因此也没有清楚地了解对预期使用寿命的影响。
本发明使得可以实时地确定流体流过的过程工程装置的材料(通常金属)中的机械应力，并且由此估计剩余使用寿命以及(必要时)其他无法直接测量的特征参量。优选地，这可以用于装置的状态监测和/或预测性维护("predictive maintenance")。优选地，这也可以用于装置的预先控制(advanced control)，其中，例如如此运行装置，使得保持所期望的使用寿命。如果例如识别到剩余使用寿命太低——例如低于阈值，则将来可以如此运行该装置，使得应力变化更少地出现，从而剩余使用寿命不再降低或者甚至重新上升。
在该装置上安装有计算单元，该计算单元以数据传输的方式耦合到远程计算单元(例如服务器或所谓的“云”)。根据本发明，借助计算单元求取机械应力，将机械应力和/或温度测量值传输给远程计算单元，并且在远程计算单元处求取剩余使用寿命。替代地，根据本发明，将温度测量值传输给远程计算单元，并且在远程计算单元处求取机械应力和剩余使用寿命。
因此，在本发明的范畴内，将所求取的特征参量(即所求取的机械应力)和/或温度测量值传输给远程计算单元，并且在远程计算单元处求取剩余使用寿命作为至少另外的无法直接测量的特征参量。由此，尤其可以求取基于多个装置的数据的特征参量和/或求取超出所使用的本地计算单元的计算能力和/或存储能力的特征参量。
在此上下文中，尤其应将未安装在该装置上并且可以距该装置很远的计算单元理解为远程计算单元，在此，远程计算单元不必一定位于同一建筑物中。在此，安装在该装置上的计算单元通过网络(尤其互联网)有利地与远程计算单元建立通信连接。远程计算单元尤其构造为服务器、有利地构造为云计算意义上的远程分布式计算单元系统的一部分。借助云计算，IT基础设施(例如数据存储器)可以动态地匹配需求并且能够通过网络获得。因此，尤其可以将安装在该装置上的计算单元构造得很小，并且可以将更复杂的计算转移到远程计算单元(即“云”)上。
因此，尤其可以在所谓的“工业4.0”过程中将该装置联网。这应理解为机器设备或系统设备的联网以及尤其它们与互联网或物联网(所谓的IoT，“Internet of Things”)的连接。以这种方式联网的IoT设备例如可以是机器的计算单元、控制器或控制设备、传感器、执行器或其他机器部件，所述部件通过网络(尤其互联网)彼此联网。
因此，优选地，该装置已经配备有传感器和计算单元(作为根据本发明的系统的一部分)，并且因此在一定程度上独立于设备控制装置地而配备有其自身的“智能”。然后，尤其可以在过程工程装置和/或在外部(例如在维修公司)进一步使用或进一步处理(作为无法直接测量的特征参量的)所求取的机械应力。例如可以考虑将所求取的机械应力用于状态监测和/或维护(预测性维护)和/或控制(预先控制)。
有利地，可以将所求取的使用寿命和/或其它由外部计算单元求取的无法直接测量的特征参量从外部计算单元传输给计算单元。可以将特征参量存储在装置上的计算单元中并且进一步用于状态监测或预测性维护或其他目的——例如用于设备运行或设备控制。
优选地，(基本上)实时地求取作为特征参量的机械应力，使得该机械应力可以特定地用于其他目的——尤其用于使用寿命的求取。为此，尤其可以使用物理或数据驱动的代理模型(Ersatzmodell)或由机器学习算法训练的代理模型。因此，本发明在一定程度上类似于“智能传感器”，其“测量”感兴趣的特征参量。有利地，也可以确定其他特征参量：例如所消耗的使用寿命、内部污物(污垢)、过程流(Prozessfluss)的错误分布(例如过程流到板式换热器的各个通道的不均匀分布，该不均匀分布导致热传递能力降低；或者气体流和液体流在塔的横截面上的不均匀分布，该不均匀分布导致物质交换性能下降)。
为了实时求取特征参量，理想地，必须有不同位置处的足够多的测量值可用。然而，过程工程装置通常没有或至少没有以所需规模配备传感器。因此，优选在设计期间就已经相应地规划过程工程装置，并且在制造期间给过程工程装置配备足够多的传感器，这些传感器允许随后对特征参量的实时求取。这些传感器是根据本发明的过程工程装置的优选实施方式的组成部分，并且定位在过程工程装置的表面上/材料中。
在求取特征参量时，除了存在相应的传感器之外，测量和信号处理也是另一重要方面。为此，可以使用一个或多个合适的计算单元——尤其例如所谓的单板计算机(英语single-board computer(SBC))、Rasperry Pi或Arduino。单板计算机是如下计算机系统：在该计算机系统中，用于运行所需的全部电子部件都组合在单个电路板上。由于计算性能和存在的操作系统，单板计算机具有灵活地检测和处理(必要时借助信号处理方法，例如异常值确定、平滑和滤波)传感器数据的可能性。单板计算机稳健、可靠且体积小。因此，单板计算机很好地满足工业领域应用中的重要要求。此外，单板计算机通常非常便宜。此外，单板计算机具有足够多的接口——尤其所谓的通用输入/输出接口(GPIO，general purposeinput/output)。由于WiFi、LAN、蓝牙和其他电信技术(例如LTE)的可用性，可以将数据特别容易地远程传输给远程计算单元(服务器或所谓的“云”)。如果当前没有网络连接可用于进行传输，或者应仅根据要求发送数据，则有利地使用板载内存来缓存数据。
计算单元与用于控制过程工程设备的过程控制系统(PLS，英语DistributedControl System，DCS或Process Control System，PCS)的连接不是强制性的，因为计算单元或远程计算单元用于求取特征参量或用于求取剩余使用寿命，而这通常与实际设备运行无关。由此实现的网络断开对安全方面是有益的。然而可以有利地设置，在特征参量求取中，除了测量值之外，还将未借助传感器测量的测量值(也称为外部测量值)——尤其入口温度和出口温度和/或环境测量值(环境温度、气压、空气湿度等)——考虑在内。环境测量值尤其也可以来自第三方(例如气象服务站等)。
优选地，在计算单元和/或远程计算单元中，还由(所测量的和/或外部的)测量值来确定目标参量的虚拟测量值。尤其在为此专门设置的传感器的测量值和提到的外部测量值不足以高质量地求取特征参量的情况下，优选通过计算单元提供所谓的虚拟传感器或软传感器。这些基于目标参量与代表性测量参量的相关性。因此，不直接测量目标参量，而是根据与其相关联的测量参量和相关性或从属性模型来计算目标参量。在此，可以以不同的方式(例如借助模型、人工神经网络或多元方法)求取相关性。优选地，软传感器基于装置的和/或相邻设备部件的从头算-模型(Ab-initio-Modell)、经验模型或数据支持的模型。
总体上，由传感器、安装在装置上的至少一个计算单元以及与该计算单元以数据传输的方式耦合的远程计算单元构成的系统可以有利地用于：检测传感器数据；必要时对传感器数据进行过滤；必要时计算其他输出——例如缺少的或无法直接获得的测量值(内部温度、相状态)；并且求取特征参量。优选地，将得到的数据存储在远程计算单元中和/或将得到的数据从远程计算单元传输给计算单元。对于检测传感器数据和提供软传感器数据，使用具有云技术的单板计算机尤其是一种非常灵活、成本有利的解决方案。
优选地，热交换器构造为板式或螺旋式或卷绕式热交换器——尤其双流式或多流式热交换器。优选地，塔是用于精馏、吸收或物理洗涤的逐层塔(Boden-zu-Boden-Kolonne)或填充塔或填料塔。
在许多实施方式中已知热交换器。原则上，热交换器设计用于实现在流经的流体(气体或液体)之间的热交换。在此，流体在空间上保持分离，因此在流体之间不会发生混合。因此，由流体交换的热量流经热交换器的分离流体的结构。板式热交换器具有多个由板构成并且可以使流体流过的腔室或通道。通道可以具有如下热交换型材(所谓的翅片)：相应的流体穿过或沿着该热交换型材流动。由于具有许多被不同温度的流体流经的腔室的特殊结构，板式热交换器尤其经受强烈的由应力造成的材料疲劳，因此本发明尤其适合于此。
由于单板计算机和可用操作系统的灵活性，由于云连接和可用的GPIO端口，由传感器和单板计算机构成的系统可以用于所有类型的安装有传感器的设备部件以及所有类型的测量值。尤其在设备制造商/管理员无法直接访问操作人员的设备测量值的环境中，可以使用该过程来产生和收集对于期望进一步分析所必需的数据。
能够借助这种方案实现的方法例如是：对螺旋式或卷绕式热交换器的功率监测。对于这种类型的热交换器，可以借助光纤测量来获得三维温度分布。然后，可以借助在此描述的方法来执行数据收集，其中，优选针对在不同部分中观察到的热量梯度、过程流的潜在错误分布进行数据分析。除了温度传感器、压力传感器和流量传感器之外，也可以使用声学传感器来监测卷绕式热交换器中的振动。由所有这些信息，可以推导出关于管线及其悬挂装置的完整性的迹象。
这种系统的另一有利应用可能性是对罐(Tank)进行监测，其中，当料位下降到低于一定阈值时，在罐中将会自动产生订单。在此，可以借助合适的传感器连续地监测料位，并且尤其可以在分析处理中使用预测模型，以便可以尽可能好地估计理想的补订时刻和/或补订量。
这种系统的另一有利的应用可能性是监测相分离装置或塔中的气相和液相分离的品质。优选地，除了表面流温度和内部流温度之外，还优选获得流通量和压力损失作为测量值。优选地，除了机械应力和剩余使用寿命之外，由这些测量值还可以求取气相和液相的分离度作为无法直接测量的特征参量。通过测量气相的光学特性，还可以有利地求取气相中液体的残留量。根据如此确定的液体份额，可以通过合适的过程控制来保护后续的液体敏感装置(例如压缩机)免受液体影响。
这种系统的另一有利的应用可能性是对大型设备——例如水蒸气裂解炉(steamcracker)或重整炉——的预测性维护。通过使用多个上述系统，可以在计算中心或“云”中收集和分析处理大量的真实传感器数据和虚拟传感器数据。然后，可以基于该分析处理来估计维护需求(例如除焦、维修、更换)。同时，数据收集和分析处理也可能允许识别到弱点并改善未来的设备。
在本发明的范畴内提出一种灵活的方法，该方法用于在过程工程装置中实现传感器并且用于访问传感器数据，以实时地(在线)求取剩余使用寿命的特征参量。附加地，本发明提出单板计算机中的所谓的软传感器，所述软传感器基于在使用从头算-模拟或优化情况下的过程变量来产生无法直接访问的传感器参量的估计值。
该方法以计算机程序形式的实施也是有利的，因为尤其当进行实施的控制设备还用于其他任务并因此总归存在时，这导致特别低的成本。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁存储器、光学存储器和电学存储器(例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等)。也可以通过计算机网络(互联网、内部网等)下载程序。
本发明的其他优点和构型从说明书和附图中得出。
根据附图中的实施例示意性地示出本发明，并且以下参照附图描述本发明。
附图说明
图1示意性地并立体地从外部示出具有一些加装件的板式热交换器；
图2以流程图示意性地示出根据本发明的实施方式的方法；
图3以方框图示意性地示出根据本发明的实施方式的方法。
具体实施方式
图1从外部示出在此构造为板式热交换器1的过程工程装置。板式热交换器具有长方体形的中央主体8，该中央主体具有例如几米的长度、例如约一米或几米的宽度或高度。在中央主体8的上部、侧面和下部可以看出附管6和6a。位于中央主体8下部并且在背离所示侧一侧上的附管6和6a被部分地遮挡。
可以通过接管7将流体或过程流提供给板式热交换器或再次从板式交换器中取出。附管6和6a用于分配通过接管7引入的流体，或用于收集和浓缩待从板式热交换器中取出的流体。于是，不同的流体流在板式热交换器中交换热能。
图1中示出的板式换热器设计用于使流体流在单独的通道中彼此引导经过，以进行热交换。可以使所述流的一部分彼此反向地引导经过，另一部分可以交叉地或同向地引导经过。
中央主体8基本上涉及一种由隔板、热交换型材(所谓的翅片)和分配型材构成的组件。隔板和具有型材的层交替布置。具有热交换型材和分配型材的层称为通道。
因此，中央主体8具有平行于流动方向的交替布置的通道和隔板。通常，隔板和通道都由铝制成。在隔板和通道的侧面上，通道由铝制梁封闭，从而由具有隔板的堆叠结构形成侧壁。中央主体的外部通道被平行于通道和隔板的铝制覆盖物所遮盖。
通过将焊料施加到隔板的表面上，并且随后将隔板和通道交替地依次堆叠，可以制造这种中央主体8。覆盖物向上或向下遮盖中央主体8。然后，通过在炉中加热来对中央主体进行钎焊。
分配型材在板式热交换器的侧面具有分配型材入口。可以将流体通过该分配型材入口从外部经由附管6、6a和接管7引入到相关的通道中或再次从其取出。分配型材入口由附管6和6a遮盖。
由EP 1 798 508A1已知，通过模拟板式热交换器中的基于热流的温度分布来确定应力分布。基于所模拟的应力分布可以估计故障风险。为了确定板式换热器中的应力分布，首先根据层模型确定空间温度分布，并由此确定应力分布。
现在，在本发明的一种实施方式的范畴内提出，给板式热交换器配备足够多的传感器(在此构造为温度传感器10)，并且在第一步骤中基于传感器数据来确定应力分布作为所感兴趣的无法直接测量的特征参量。温度传感器10与计算单元20以数据传输的方式耦合，优选地，该计算单元也布置在板式热交换器上。尽管在图中，温度传感器10彼此之间具有相对较大的距离，然而温度传感器实际上被有利地紧密地分布，以便能够以足够的分辨率测量温度分布。
根据在此示出的本发明的优选实施方式，计算单元20构造为单板计算机并且设置用于执行如在图2中示意性示出的根据本发明的方法。
在步骤201中，借助温度传感器10检测一定数量的温度测量值作为测量值，并且将所述温度测量值提供给计算单元20。
在步骤202中，尤其在使用模型的情况下分析处理温度测量值，以便确定(203)材料中普遍存在的应力。尤其位置分辨地和时间分辨地确定所述应力，以便可以确定位置相关的和时间相关的应力变化过程。应力或应力变化过程构成无法直接测量的特征参量。
将所述应力提供给使用寿命估计装置204，其中，确定(205)剩余使用寿命作为另外的无法直接测量的特征参量。该确定尤其利用应力波动的求取以及将应力波动与一个或多个预给定的阈值的比较来进行。应力的局部波动越强，则材料负荷越强并且剩余使用寿命越短。在此，强烈的变化不仅包括大的绝对变化，而且包括快速的相对变化(即具有大的梯度)。
各个步骤尤其(准)连续地进行，以便可以实现对装置1的连续监测。
图3以方框图示意性地示出根据本发明的优选实施方式的根据本发明的系统100。如所阐述的，系统100具有：多个尤其构造为温度传感器的传感器10、计算单元20和远程计算单元30(云)，该计算单元与传感器以数据传输的方式耦合并且优选构造为单板计算机，该远程计算单元与计算单元20以数据传输的方式耦合。
优选地，还给计算单元20提供其他的数据15——例如过程控制系统的数据和/或历史数据和/或环境数据。这些数据可以理解为外部测量值。
因此总体上，在计算单元20中不仅有来自过程、而且也有来自环境的大量(内部和外部)测量值(21)可用。除温度测量值之外，这些测量值尤其可以是流量测量值、压力测量值、其他的温度测量值(例如入口温度和出口温度)、流体(在7中)的组成以及液体份额或气体份额、或者环境温度。
根据本发明的一种优选实施方式，还可以在计算单元20中实现一个或多个所谓的软传感器22，所述软传感器由可用的测量值21计算出不易于测量的目标参量的一个或多个虚拟测量值。
将真实的(内部和/或外部)测量值21和虚拟测量值22提供给分析处理装置23，该分析处理装置在第一步骤中尤其求取被监测装置1中存在的温度变化过程。
替代地或附加地，可以将温度测量值和/或温度变化过程传输给远程计算单元30。
根据本发明的一种优选实施方式，在计算单元20中，在步骤24中由温度变化过程求取应力变化过程作为无法直接测量的特征参量，其中，该计算尤其可以基于模型(例如数据支持的元模型)结合估计算法(过滤器或观测器)来进行。在步骤25中，将应力变化过程或应力值传输给远程计算单元30用于存储和/或进一步处理。
替代地，也可以在远程计算单元30中由温度变化过程求取应力变化过程。
在远程计算单元30中，由应力变化过程来估计装置1的剩余使用寿命作为无法直接测量的特征参量。可以将结果存储在远程计算单元30中和/或对结果进行进一步处理。替代地或附加地，也可以将结果从远程计算单元30传输给计算单元20以用于存储和/或进一步处理。
还可以设想，在计算单元20中，由应力值或应力变化过程来估计装置1的剩余使用寿命作为无法直接测量的特征参量。
尤其可以在过程工程设备中和/或在外部(例如在维护公司)进一步使用或进一步处理剩余使用寿命和/或任意其他无法直接测量的特征参量。例如可以将所述特征参量分别考虑用于装置或整个设备的状态监测和/或维护(预测性维护)和/或控制(预先控制)。

Claims (14)

1.一种用于求取流体流过的过程工程装置(1)的剩余使用寿命的方法，所述过程工程装置构造为热交换器或塔或用于相分离的容器，
其中，在所述装置(1)上安装有计算单元(20)，其中，所述计算单元(20)以数据传输的方式耦合到远程计算单元(30)，
其中，借助布置在所述装置(1)中或布置在所述装置上的多个传感器(10)来获得温度测量值，由所述温度测量值来求取机械应力作为无法直接测量的特征参量，并且由所述机械应力求取剩余使用寿命作为另外的无法直接测量的特征参量，
其中，借助所述计算单元(20)求取所述机械应力，将所述机械应力和/或所述温度测量值传输给所述远程计算单元(30)，并且在所述远程计算单元处求取所述剩余使用寿命，或者
其中，将所述温度测量值传输给所述远程计算单元(30)，并且在所述远程计算单元处求取所述机械应力和所述剩余使用寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算单元(20)是单板计算机，和/或，其中，所述远程计算单元(30)是服务器或云。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，除了所述温度测量值之外，借助布置在所述装置(1)中或布置在所述装置上的多个传感器(10)来获得至少一个参量的测量值，所述至少一个参量选自：压力、流通量、流通量组成、应变、振动、电磁波的散射或折射或吸收。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，除了所述剩余使用寿命之外，借助布置在所述装置(1)上的计算单元(20)和/或借助所述远程计算单元(30)求取至少一个另外的无法直接测量的特征参量，其中，所述至少一个其他的无法直接测量的特征参量选自如下组：所述组包括所消耗的使用寿命、内部污物(污垢)、过程流的错误分布、局部的温度分布和浓度分布、局部的温度梯度以及过程流的液体份额或气体份额。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，将至少一个另外的无法直接测量的特征参量用于所述流体流过的过程工程装置(1)的状态监测和/或预测性维护和/或控制。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，将至少一个另外的无法直接测量的特征参量从所述远程计算单元(30)传输给所述计算单元(20)。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，借助对物理的或数据驱动的代理模型或由机器学习算法训练的代理模型的使用来确定所述机械应力作为无法直接测量的特征参量。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，附加地由不是借助布置在所述装置(1)中或布置在所述装置上的传感器(10)获得的至少一个测量值来求取所述机械应力作为无法直接测量的特征参量。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，由所述测量值确定目标参量的至少一个虚拟测量值。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，由所述温度测量值确定应力水平或应力变化过程形式的存在的机械应力，并且由此求取所述剩余使用寿命。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，确定具有预确定大小的应力变化的数量。
12.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流体流过的过程工程装置(1)构造为板式热交换器或螺旋式热交换器或卷绕式热交换器。
13.一种系统(100)，所述系统由多个传感器(10)、计算单元(20)和远程计算单元(30)构成，所述传感器布置在流体流过的过程工程装置(1)中或上，所述流体流过的过程工程装置构造为热交换器或塔或用于相分离的容器，所述计算单元与所述传感器以数据传输的方式耦合并且安装在所述装置(1)上，所述远程计算单元(30)与所述计算单元以数据传输的方式耦合，所述系统具有用于执行根据以上权利要求中任一项所述的方法的机构。
14.一种组件，所述组件由流体流过的过程工程装置(1)以及根据权利要求13所述的系统构成，所述流体流过的过程工程装置构造为热交换器或塔或用于相分离的容器。
CN201880034019.4A 2017-05-23 2018-05-04 用于求取流体流过的过程工程装置的剩余使用寿命的方法和系统 Active CN110663008B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17020223.8 2017-05-23
EP17020223 2017-05-23
PCT/EP2018/025135 WO2018215095A1 (de) 2017-05-23 2018-05-04 Verfahren und system zur ermittlung einer verbleibenden lebensdauer eines fluiddurchströmten verfahrenstechnischen apparats

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110663008A true CN110663008A (zh) 2020-01-07
CN110663008B CN110663008B (zh) 2023-05-30

Family

ID=59061758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880034019.4A Active CN110663008B (zh) 2017-05-23 2018-05-04 用于求取流体流过的过程工程装置的剩余使用寿命的方法和系统

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11169080B2 (zh)
EP (1) EP3631592B1 (zh)
CN (1) CN110663008B (zh)
AU (1) AU2018274468B2 (zh)
CA (1) CA3060006A1 (zh)
ES (1) ES2925177T3 (zh)
HU (1) HUE059391T2 (zh)
PL (1) PL3631592T3 (zh)
PT (1) PT3631592T (zh)
WO (1) WO2018215095A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3680598A1 (de) * 2019-01-08 2020-07-15 Linde GmbH Verfahren zum herstellen eines plattenwärmetauschers sowie plattenwärmetauscher mit thermoelementen oder messwiderständen
US11480517B2 (en) * 2019-08-08 2022-10-25 Saudi Arabian Oil Company Heat exchanger fouling determination using thermography combined with machine learning methods
CA3192715A1 (en) * 2020-11-02 2022-05-05 E Ink Corporation Enhanced push-pull (epp) waveforms for achieving primary color sets in multi-color electrophoretic displays
FR3117202B1 (fr) * 2020-12-09 2023-03-31 Fives Cryo Echangeur de chaleur instrumenté et procédé d’estimation d’une durée de vie de cet échangeur de chaleur
WO2022179749A1 (de) 2021-02-25 2022-09-01 Linde Gmbh Ermittlung von verformungen eines wärmetauscherblocks
CN115753880B (zh) * 2022-11-22 2024-03-19 西南交通大学 一种基于综合温升因子的油浸式车载牵引变压器散热性能的评估方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58211625A (ja) * 1982-06-02 1983-12-09 Hitachi Ltd 高温流体容器の寿命予知法
US5429178A (en) * 1993-12-10 1995-07-04 Electric Power Research Institute, Inc. Dual tube fouling monitor and method
JPH10187769A (ja) * 1996-12-26 1998-07-21 Tokyo Gas Co Ltd 高温耐久性評価装置および方法
US20050066711A1 (en) * 2003-09-25 2005-03-31 Discenzo Frederick M. Fluid sensor fixture for dynamic fluid testing
CN104727949A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 通用电气公司 涡轮运行灵活性
US20160054289A1 (en) * 2014-08-25 2016-02-25 General Electric Company Industrial machine lubricating oil analyzer system, computer program product and related methods
CN105388268A (zh) * 2014-08-25 2016-03-09 通用电气公司 机油监测系统及相关方法
KR101733166B1 (ko) * 2015-11-09 2017-05-08 한국지역난방공사 휴대용 열교환기 성능 진단장치

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07310998A (ja) * 1994-05-17 1995-11-28 Kankyo Kagaku Kogyo Kk 熱交換器
GB2406901B (en) 2003-10-06 2007-12-27 Ec Power As Heat transfer system
US7219044B1 (en) * 2004-10-07 2007-05-15 Surface Technology Holdings, Ltd. Method and system for improving a part's resistance to stress induced failure
US20070089435A1 (en) 2005-10-21 2007-04-26 Abtar Singh Predicting maintenance in a refrigeration system
EP1798508A1 (de) 2005-12-13 2007-06-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers
US9943014B2 (en) * 2013-03-15 2018-04-10 Coolit Systems, Inc. Manifolded heat exchangers and related systems
CN101842555A (zh) 2007-11-02 2010-09-22 阿尔斯通技术有限公司 确定热负荷涡轮机转子的剩余寿命的方法
EP2236964B1 (de) * 2009-03-24 2019-11-20 Linde AG Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE102009042994A1 (de) * 2009-09-25 2011-03-31 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur sicherheitstechnischen Überwachung eines thermisch belasteten Apparates
US8483975B2 (en) * 2010-10-12 2013-07-09 Chevron U.S.A. Inc. Prediction of remaining life in a heat exchanger
US8483993B2 (en) * 2010-10-12 2013-07-09 Chevron U.S.A. Inc. Accurately accounting for sizing uncertainty in inspection
US11352267B2 (en) * 2011-07-15 2022-06-07 Deka Products Limited Partnership Water distillation apparatus, method and system
US9377245B2 (en) * 2013-03-15 2016-06-28 Ut-Battelle, Llc Heat exchanger life extension via in-situ reconditioning
US9528914B2 (en) 2013-09-27 2016-12-27 Rosemount, Inc. Non-intrusive sensor system
US20150322789A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 General Electric Company Real-time monitoring of gas turbine life
CN204007304U (zh) 2014-08-21 2014-12-10 兰州兰石集团有限公司 板式换热器监控预警系统
KR101618245B1 (ko) 2014-11-03 2016-05-09 주식회사 엘에치이 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치 및 방법
US11774944B2 (en) * 2016-05-09 2023-10-03 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for the industrial internet of things
US11060458B2 (en) * 2019-04-02 2021-07-13 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger thermal shock reducer

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58211625A (ja) * 1982-06-02 1983-12-09 Hitachi Ltd 高温流体容器の寿命予知法
US5429178A (en) * 1993-12-10 1995-07-04 Electric Power Research Institute, Inc. Dual tube fouling monitor and method
JPH10187769A (ja) * 1996-12-26 1998-07-21 Tokyo Gas Co Ltd 高温耐久性評価装置および方法
US20050066711A1 (en) * 2003-09-25 2005-03-31 Discenzo Frederick M. Fluid sensor fixture for dynamic fluid testing
CN104727949A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 通用电气公司 涡轮运行灵活性
US20160054289A1 (en) * 2014-08-25 2016-02-25 General Electric Company Industrial machine lubricating oil analyzer system, computer program product and related methods
CN105388268A (zh) * 2014-08-25 2016-03-09 通用电气公司 机油监测系统及相关方法
KR101733166B1 (ko) * 2015-11-09 2017-05-08 한국지역난방공사 휴대용 열교환기 성능 진단장치

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018274468A1 (en) 2019-11-07
CA3060006A1 (en) 2018-11-29
RU2019137569A (ru) 2021-06-23
PL3631592T3 (pl) 2022-09-05
US11169080B2 (en) 2021-11-09
AU2018274468B2 (en) 2022-12-08
ES2925177T3 (es) 2022-10-14
EP3631592B1 (de) 2022-07-27
HUE059391T2 (hu) 2022-11-28
CN110663008B (zh) 2023-05-30
RU2019137569A3 (zh) 2021-06-23
EP3631592A1 (de) 2020-04-08
WO2018215095A1 (de) 2018-11-29
US20200103335A1 (en) 2020-04-02
PT3631592T (pt) 2022-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110663008B (zh) 用于求取流体流过的过程工程装置的剩余使用寿命的方法和系统
US9689790B2 (en) Environmental control systems and techniques for monitoring heat exchanger fouling
US9528914B2 (en) Non-intrusive sensor system
CN110362893B (zh) 一种基于物联网的供热管道保温特性及疏水监测诊断系统
Zarei et al. Sensor fault detection and diagnosis of a process using unknown input observer
Bhowmik Digital twin of subsea pipelines: conceptual design integrating IoT, machine learning and data analytics
Garcia Improving heat exchanger supervision using neural networks and rule based techniques
WO2003075109A1 (en) Method for assessing the integrity of a structure
US20220413454A1 (en) Valve state grasping system, display device and rotary valve, valve state grasping program, recording medium, and valve state grasping method
US20190331336A1 (en) Systems and Methods for Predicting Tube Fouling in a Fired Apparatus, and for Utilizing Tube Fouling Predictions
JP2019045905A (ja) 挙動予測システム及び挙動予測方法
US20180088568A1 (en) Plant simulation device and plant simulation method
RU2773762C2 (ru) Способ и система для определения остаточного срока службы технологического устройства, через которое протекает текучая среда
Bramantyo et al. Data processing for iot in oil and gas refineries
CN112997043A (zh) 用于计算流体流过的工艺设备的强度和使用寿命的方法
JP6874847B2 (ja) 状態分析装置、状態分析方法及びプログラム
US20230143324A1 (en) System And Method for Determining Cleaning Schedules For Heat Exchangers And Fired Heaters Based On Engineering First Principles And Statistical Modelling
KR102573254B1 (ko) 연합 학습을 이용한 기계설비 고장 예지 분석 시스템
US11454529B2 (en) Augmented flowmeter with a system for simulating fluid parameters
KR20230017643A (ko) 해양구조물의 자산 무결성 관리 시스템
Mesbahi et al. Fault prediction/diagnosis and sensor validation technique for a steam power plant
CN117708543A (zh) 一种电采暖锅炉集中供暖的电力负荷精确预测方法及系统
García et al. Thermal Fluids Transfer Systems Supervision Using NN Based Models
Tlatelpa-Becerro et al. Prediction of the outlet temperature of an experimental heat exchanger using artificial neural networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant