DE102021114584A1

DE102021114584A1 - Verfahren zum Überwachen eines innerhalb eines Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands hinsichtlich einer Beeinträchtigung durch Ablagerung, Abrieb oder Korrosion

Info

Publication number: DE102021114584A1
Application number: DE102021114584.8A
Authority: DE
Inventors: Dimitri Vaissiere; Alfred Rieder; Stefan Pflüger
Original assignee: Endress Hauser Group Services AG; Endress and Hauser Group Services AG
Current assignee: Endress Hauser Group Services AG; Endress and Hauser Group Services AG
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2022-12-08
Also published as: EP4102209A1; US20220390344A1; CN115507306A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Überwachen eines innerhalb eines Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands hinsichtlich einer Beeinträchtigung durch Ablagerung, Abrieb oder Korrosion, die durch das/die durch das Rohrleitungssystem fließende(n) Fluid(e) verursacht wird, offenbart, umfassend die Schritte: Installieren von mindestens zwei Messvorrichtungen (Mi), die für eine Beeinträchtigung anfällig sind, die der Beeinträchtigung des Zustands, der innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrscht, entspricht und die konfiguriert sind, um eine oder mehrere Variablen (Vi) zu messen, welche auf die Beeinträchtigung hinweisen; wobei die von den verschiedenen Messvorrichtungen (Mi) gemessenen Variablen (Vi) mindestens zwei Variablen (Vi) einschließen, die eine unterschiedliche Abhängigkeit von der Beeinträchtigung aufweisen; kontinuierliches Aufzeichnen von Daten (D) einschließlich Zeitreihen von Messwerten (vi) der Variablen (Vi); basierend auf Trainingsdaten, die in den Daten (D) eingeschlossen sind, Bestimmen eines dynamischen Referenzverhaltens (BR) der Variablen (Vi), das zeitabhängigen Verteilungen von Werten der Variablen (Vi) entspricht, die von den Messwerten (vi) zu erwarten sind, wenn die Messvorrichtungen (Mi) unbeeinträchtigt sind; wiederholtes Bestimmen einer Abweichung (ΔB) zwischen einem überwachten Verhalten (BM) der Messwerte (vi) der Variablen (Vi) und des Referenzverhaltens (BR); und basierend auf den Abweichungen (ΔB), mindestens einmal oder wiederholt, Bestimmen und Bereitstellen eines Überwachungsergebnisses (MR) durch Durchführen von mindestens einem von: a) Erkennen eines beeinträchtigten Zustands, wenn die Abweichungen (ΔB) einen ersten Abweichungsbereich (R1) überschreiten, und b) Bestimmen einer Restzeit (RT), bis ein Grad der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystem vorherrschenden Zustands einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, indem eine Zeitreihenvorhersage durchgeführt wird, die eine Restzeit vorhersagt, bis die Abweichungen (ΔB) einen zweiten Abweichungsbereich (R2) überschreiten, der dem vorbestimmten Grenzwert entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Zustands, der innerhalb eines Rohrleitungssystems vorherrscht, das mindestens eine Rohrleitung einschließt, hinsichtlich einer Beeinträchtigung durch Ablagerung, Abrieb oder Korrosion, verursacht durch ein oder mehrere durch das Rohrleitungssystem fließende(s) Fluid(e).
Rohrleitungssysteme werden in verschiedenen Industriezweigen verwendet, z. B. in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in der chemischen Industrie und in der Öl- und Gasindustrie, um Fluide verschiedener Art, z. B. Flüssigkeiten oder Gase, von einem Ort zu einem anderen zu transportieren. Beispielsweise kommen sie z. B. in Industrieanlagen oder Einrichtungen zur Anwendung, die Produktionsprozesse durchführen.
Während des Betriebs eines Rohrleitungssystems sind seine Innenflächen dem/den durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluid(en) ausgesetzt. Aufgrund dieser Exposition kann sich eine Beeinträchtigung eines innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands im Laufe der Zeit durch Ablagerung, Abrieb oder Korrosion entwickeln. Ablagerung wird durch Ablagerungen von Fluiden verursacht, die dazu neigen, an der/den Oberfläche(n) zu haften, die diesem/diesen Fluid(en) ausgesetzt sind. Eine Ablagerungsschicht, die sich innerhalb einer Rohrleitung bildet, verringert deren Innendurchmesser und erhöht somit den Strömungswiderstand. Eine kontinuierlich wachsende Ablagerungsschicht kann schließlich eine Verstopfung der Rohrleitung verursachen. Als Gegenmaßnahme werden Rohrleitungen z. B. in regelmäßigen Abständen gereinigt. Der Abrieb wird durch abrasive Fluide verursacht, z. B. Fluide, die Sand oder andere abrasive Partikel einschließen. Korrosion wird durch korrosive Fluide, z. B. salzige oder saure Flüssigkeiten, verursacht, welche die Oberflächen, die diesen Fluiden ausgesetzt sind, korrodieren. Abrieb und Korrosion verringern eine Wandstärke von Rohrleitungen und verringern somit ihre mechanische Stabilität. Somit sollten Rohrleitungen, die korrosiven oder abrasiven Fluiden ausgesetzt sind, in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Reinigungen und Auswechslungen von Rohrleitungen verursachen Kosten und erfordern in der Regel eine Unterbrechung des Prozesses, der an einem Standort, der das Rohrleitungssystem umfasst, durchgeführt wird.
Da eine visuelle Inspektion des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands während des Betriebs des Rohrleitungssystems normalerweise nicht möglich ist, sollten die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Reinigungen oder Auswechslungen so kurz gehalten werden, dass ein sicherer Betrieb des Rohrleitungssystems gewährleistet ist. Folglich werden sie recht oft durchgeführt, lange bevor es aufgrund des tatsächlichen Zustands des Rohrleitungssystems erforderlich ist. Die Anwendung längerer Zeitintervalle könnte jedoch dazu führen, dass Reinigungen oder Auswechslungen zu spät vorgenommen werden. Dies kann schwerwiegende Folgen für die Sicherheit sowie die Funktionsfähigkeit des Rohrleitungssystems haben, was wiederum zu Schäden für Mensch und/oder Umwelt, hohen Zusatzkosten und/oder längeren Stillstandszeiten des Rohrleitungssystems führen kann. Somit besteht in der Industrie ein Bedarf an der Überwachung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands während des Betriebs des Rohrleitungssystems, z. B. um die Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Reinigungen oder Auswechslungen zu optimieren.
In vielen Anwendungen sind Rohrleitungssysteme mit Messvorrichtungen ausgestattet, die physikalische und/oder chemische Eigenschaften des/der Fluids/Fluide und/oder Prozessparameter messen, die erforderlich sind, um einen Prozess, der an einem das Rohrleitungssystem einschließenden Standort durchgeführt wird, zu regulieren und/oder zu steuern. Viele dieser Messvorrichtungen sind anfällig für Beeinträchtigungen aufgrund von Ablagerungen, Abrieb oder Korrosion, was sich wiederum negativ auf ihre Messeigenschaften auswirken kann.
Beispiele schließen Schwingungsmessvorrichtungen ein, z. B. Dichtemessvorrichtungen, welche die Dichte eines Fluids auf der Grundlage der Resonanzfrequenz eines in das Fluid eingetauchten Schwingelements messen, und Füllstandsschalter, die überwachen, ob der Füllstand eines Fluids einen vorbestimmten Pegel überschreitet, der einer Position des Füllstandsschalters entspricht, und zwar auf der Grundlage einer Änderung der Resonanzfrequenz des Schwingelements, die auftritt, wenn das schwingende Schwingelement in das Fluid eingetaucht ist. Eine sich auf dem Schwingelement ablagernde Ablagerungsschicht verstärkt die Schwingmasse und verringert somit die Frequenz und Korrosion oder Abrieb des Schwingelements verringert die Schwingmasse und erhöht somit die Frequenz. Somit beeinträchtigen Änderungen der Schwingmasse durch Ablagerungen, Korrosion oder Abrieb die Messfähigkeiten und/oder Überwachungsfähigkeiten von Schwingungsmessvorrichtungen.
Dieses Problem wird in dem US-Patent Nr. 7,665,357 B2 behandelt, das eine Schwingungsvorrichtung beschreibt, die dazu ausgelegt ist, einen Ablagerungsalarm auszugeben, wenn die Schwingungsfrequenz des Schwingelements unter eine einstellbare Grenze fällt, die basierend auf Abhängigkeiten der Schwingungsfrequenz von den Prozessbedingungen und/oder der von der Schwingungsvorrichtung zu überwachenden und/oder zu bestimmenden Prozessvariable bestimmt wird. DE 10 2017 102 550 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen von Korrosion oder Ablagerung an einem Schwingelement basierend auf seiner Resonanzfrequenz.
Ein weiteres Beispiel sind Coriolis-Messvorrichtungen einschließlich eines Rohres, das mit einer Rohrleitung verbunden oder in eine Rohrleitung eingesetzt ist, so dass mindestens ein Teil des/der durch das Rohrleitungssystem strömenden Fluids/Fluide durch das Rohr fließt, und eines Antriebssystems, welches das Rohr zum Schwingen bringt. Die Coriolis-Messvorrichtungen werden z. B. angewendet, um einen Durchfluss durch das Rohr auf der Grundlage einer Phasendifferenz der Schwingung, die während der Schwingung des Rohres in der Nähe eines Einlasses des Rohres auftritt, und der Schwingung, die in der Nähe eines Auslasses des Rohres auftritt, zu messen.
Ferner kann eine Dichte des Fluids auf der Resonanzfrequenz des Rohres basierend gemessen werden und eine Viskosität des Fluids kann auf der zum Vibrieren des Rohres erforderlichen Leistung basierend bestimmt werden. Wie im vorigen Beispiel beeinträchtigen Veränderungen der Schwingmasse des Rohres durch Ablagerung, Korrosion oder Abrieb des Rohres die Messfähigkeit von Coriolis-Messvorrichtungen.
In diesem Zusammenhang beschreibt DE 10 2005 050 898 A1 ein Verfahren zum Erkennen von Ablagerungen in einem geraden Rohr einer Coriolis-Messvorrichtung, indem mindestens zeitweise Torsionsschwingungen des geraden Rohres angeregt und Ablagerungen anhand der Frequenz der Torsionsschwingungen erkannt werden. DE 10 2005 050 898 A1 offenbart ferner die Verwendung dieses Verfahrens der Ablagerungserkennung, um den in einer mit dem Rohr der erfindungsgemäßen Coriolis-Messvorrichtung verbundenen Rohrleitung vorherrschenden Zustand hinsichtlich einer durch Ablagerungen verursachten Beeinträchtigung zu überwachen.
WO 2014/056709 A1 beschreibt ein System, das einen Volumenstrom eines durch ein Rohr strömenden Fluids misst. In einer Ausführungsform schließt das System zwei Schwingungselemente ein, z. B. ein Rohr, das mit der Rohrleitung dergestalt verbunden ist, dass mindestens ein Teil des Fluids durch das Rohr strömt, und ein Schwingelement, das in das Fluid eingetaucht ist. Dieses System ist funktionsfähig in einem Selbstdiagnosemodus, wobei das System einen Alarm ausgibt, der auf eine irreversible Beeinträchtigung mindestens eines der beiden Schwingungselemente aufgrund von Abrieb, Korrosion, plastischer Verformung oder Rissbildung hinweist, wenn eine Differenz zwischen den Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungselemente eine vorbestimmte Grenze überschreitet. Ferner gibt das System z. B. einen Alarm aus, der auf eine irreversible Beeinträchtigung mindestens eines der zwei Schwingungselemente aufgrund von Abrieb, Korrosion, plastischer Verformung oder Rissbildung hinweist, wenn eine Abweichung zwischen einer durchschnittlichen Leistung von Antriebssignalen, welche die Schwingungselemente in Schwingungen versetzen, einen bestimmten Grenzwert überschreitet.
US 8,046, 194 B2 beschreibt einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser, der einen Durchfluss eines Fluids auf der Grundlage einer Spannung misst, die zwischen den Messelektroden durch das durch ein Messrohr strömendes Fluid während des Anlegens eines Magnetfeldes induziert wird. Der Durchflussmesser ist ferner konfiguriert, um eine Leitfähigkeit des Fluids und/oder eine Änderung der Oberfläche der Messelektrode basierend auf einer Impedanz zu bestimmen, die zwischen der Messelektrode und einer Referenzelektrode gemessen wird.
DE 10 2009 002 539 A1 beschreibt einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser, der so konfiguriert ist, dass er eine elektrische Leitfähigkeit des durch sein Messrohr strömenden Fluids misst, was zum Erkennen einer sich innerhalb des Messrohrs bildenden leitfähigen Ablagerungsschicht angewendet werden kann.
Beeinträchtigungen von Messvorrichtungen, die sich aus Ablagerung, Korrosion oder Abrieb ergeben, sind darauf zurückzuführen, dass sie dem/den Fluid(en) ausgesetzt sind. Folglich sind die von Messvorrichtungen gemessenen Variablen, die zum Erkennen der Beeinträchtigung geeignet sind, zumindest teilweise auch von anderen Einflussfaktoren betroffen. Diese Einflussfaktoren schließen z. B. die Dichte, die Viskosität, die Durchflussrate, die elektrische Leitfähigkeit und/oder andere Eigenschaften des/der Fluids/Fluide ein, ein Druck und/oder eine Temperatur, denen die Messvorrichtung ausgesetzt ist, und/oder andere Einflussfaktoren, z. B. Einflussfaktoren, die mit einem dynamischen Prozess zusammenhängen, der an der Messstelle durchgeführt wird. Jeder dieser Einflussfaktoren erschwert die Unterscheidung zwischen Änderungen der Variablen, die durch die Beeinträchtigung verursacht werden und Änderungen der Variablen, die durch die anderen Einflussfaktoren verursacht werden. Folglich muss der Grad der Beeinträchtigung eine bestimmte Größe überschreiten, bevor sie basierend auf der Variablen erkannt werden kann. Hinsichtlich der Einflussfaktoren, die durch die Messvorrichtung gemessen werden können, kann eine gewisse Verbesserung durch die Anwendung von Kompensationsverfahren erreicht werden. Als Beispiel beschreibt die vorstehend erwähnte DE 10 2005 050 898 A1 ein Verfahren zum Kompensieren einer Abhängigkeit der Frequenz der Torsionsschwingungen von der Dichte und/oder der Viskosität des Fluids basierend auf der Dichte und/oder der Viskosität, die von der Coriolis-Messvorrichtung während Lateralschwingungen des geraden Rohres gemessen werden. Dennoch verbleibt eine ganze Reihe von Einflussfaktoren, die einen Einfluss auf die Variable haben, die zum Erkennen der Beeinträchtigung gemessen wird, und die nicht eliminiert werden können, z. B. weil die Einflussfaktoren unbekannt sind und/oder weil Messungen der Einflussfaktoren unmöglich oder nicht verfügbar sind. Folglich reduziert der Einfluss der Einflussfaktoren auf die Variable, die zum Erkennen der Beeinträchtigung gemessen wird, die Fähigkeit des Erkennungsverfahrens, kleine Beeinträchtigungen zu erkennen, und kann auch zu einer hohen Anzahl von Fehlerkennungen führen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Überwachen eines innerhalb eines Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands während des Betriebs des Rohrleitungssystems bereitzustellen, das verbesserte Erkennungsfähigkeiten aufweist, insbesondere im Hinblick auf eine frühzeitige Erkennung eines beeinträchtigten Zustands, wenn der Grad der Beeinträchtigung gering ist, und/oder im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der Erkennungen.
Insofern schließt die Erfindung ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zum Überwachen eines Zustands, der innerhalb eines Rohrleitungssystems vorherrscht, das mindestens eine Rohrleitung einschließt, hinsichtlich einer Beeinträchtigung durch Ablagerung, Abrieb oder Korrosion, die durch ein oder mehrere durch das Rohrleitungssystem fließende(s) Fluid(e) verursacht werden, ein; das Verfahren umfassend die Schritte:

Installieren mindestens zweier Messvorrichtungen an dem Rohrleitungssystem; wobei jede Messvorrichtung: von einem anderen Typ ist, anfällig für eine Beeinträchtigung ist, die der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands entspricht, und so konfiguriert ist, dass sie eine oder mehrere Variablen misst, welche auf die Beeinträchtigung hinweisen; und wobei die von den verschiedenen Messvorrichtungen gemessenen Variablen mindestens zwei oder mindestens drei Variablen einschließen, die jeweils eine unterschiedliche Abhängigkeit von der Beeinträchtigung aufweisen;
während des Betriebs des Rohrleitungssystems kontinuierliches Aufzeichnen von Daten, einschließlich Zeitreihen von Messwerten der Variablen, die von den Messvorrichtungen gemessen werden, und ihren Messzeitpunkt;
basierend auf Trainingsdaten, die in den Daten eingeschlossen sind, Bestimmen eines dynamischen Referenzverhaltens der Variablen, das zeitabhängigen Verteilungen von Werten der Variablen entspricht, die von den Messwerten zu erwarten sind, wenn die Messvorrichtungen unbeeinträchtigt sind;
wiederholtes Bestimmen einer Abweichung zwischen einem überwachten Verhalten, das den zeitabhängigen Verteilungen der Messwerte der Variablen entspricht, die basierend auf den während der Überwachung aufgezeichneten Daten bestimmt wurden, und dem Referenzverhalten; und
basierend auf den Abweichungen, mindestens einmal oder wiederholt, Bestimmen und Bereitstellen eines Überwachungsergebnisses durch Durchführen von mindestens einem von:
1. a) Erkennen eines beeinträchtigten Zustands, wenn die Abweichungen einen ersten Abweichungsbereich überschreiten, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über den beeinträchtigten Zustand informiert, und
2. b) Bestimmen einer Restzeit, die verbleibt, bis ein Grad der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, indem eine Zeitreihenvorhersage durchgeführt wird, die eine Zeit vorhersagt, die verbleibt, bis die Abweichungen einen zweiten Abweichungsbereich überschreiten, der dem vorbestimmten Grenzwert entspricht, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über die Restzeit informiert, die durch die von der Zeitreihenvorhersage vorhergesagte Zeit gegeben ist oder dieser entspricht.

Das Überwachen des Zustands basierend auf Variablen, die durch verschiedene Arten von Messvorrichtungen gemessen werden, bietet den Vorteil, dass jede Vorrichtung auf unterschiedliche Weise von Korrosion, Abrieb oder Ablagerungen betroffen ist. Die Variablen, die unterschiedliche Abhängigkeiten von der Beeinträchtigung aufweisen, bieten den Vorteil, dass ein entsprechend breiter Bereich der Auswirkungen der Beeinträchtigung abgedeckt wird, was wiederum das Erkennen der Beeinträchtigung basierend auf jeder dieser unterschiedlichen Auswirkungen ermöglicht.
Das dynamische Referenzverhalten bietet den Vorteil, dass es eine anwendungsspezifische Charakterisierung des unbeeinträchtigten Zustands darstellt. Das Referenzverhalten spiegelt nicht nur die Werte der Variablen wider, sondern auch deren zeitliche Abhängigkeiten und Interdependenzen zwischen den einzelnen Variablen, die bei unbeeinträchtigtem Betrieb des Rohrleitungssystems unter Berücksichtigung aller anwendungsspezifischen Einflussfaktoren auf die Variablen zu erwarten sind, insbesondere auch unter Berücksichtigung von Einflussfaktoren, die mit einem dynamischen Prozess zusammenhängen, der an oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführt wird. Diese sehr präzise, anwendungsspezifische Darstellung des unbeeinträchtigten Zustands ermöglicht es, einen beeinträchtigten Zustand, der sich während der Überwachung entwickelt, in einem sehr frühen Stadium zu erkennen. Durch die Berücksichtigung aller anwendungsspezifischen Einflussfaktoren, die sich auf die Variablen auswirken, bieten die zeitlichen Abhängigkeiten der Variablen und ihre Interdependenzen zudem den Vorteil, dass die Anzahl falscher Erkennungen stark reduziert oder sogar eliminiert wird und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit des Überwachungsergebnisses erreicht wird.
Eine erste Verfeinerung des Verfahrens betrifft ein Verfahren, wobei:

a) die Variablen stationär sind und das Referenzverhalten das stationäre Verhalten der Variablen einschließt, das die linearen oder nichtlinearen Zeitabhängigkeiten der Variablen und feste Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen beschreibt; oder
b) die Variablen während spezifischer identifizierbarer Phasen stationär sind, insbesondere Phasen, die basierend auf Eigenschaften der Messwerte, die für die spezifische Phase charakteristisch sind, identifizierbar und/oder identifiziert sind, und/oder insbesondere Phasen, die durch Zeitintervalle gegeben sind, während derer das Rohrleitungssystem in einer spezifischen Betriebsart betrieben wird oder während derer ein spezifischer Prozessschritt eines an oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführten Prozesses durchgeführt wird, und das Referenzverhalten das stationäre Verhalten der Variablen einschließt, das die zeitlichen Abhängigkeiten der Variablen und die Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen während dieser Phasen beschreibt; und das Überwachungsverhalten basierend auf Datensätzen bestimmt wird, die in den Daten eingeschlossen sind, die während spezifischer Phasen aufgezeichnet wurden, die während des Überwachens auftreten; oder
c) die Variablen nicht-stationäre Variablen sind, die ein reproduzierbares Muster während bestimmter identifizierbarer Phasen beschreiben, insbesondere identifizierbarer und/oder identifizierter Phasen basierend auf Eigenschaften der Messwerte, die für die spezifische Phase charakteristisch sind, und/oder in bestimmten Phasen, die durch Zeitintervalle gegeben sind, während derer das Rohrleitungssystem in einem spezifischen Betriebsmodus betrieben wird oder während derer ein spezifischer Prozessschritt eines an oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführten Prozesses durchgeführt wird, und das Referenzverhalten Merkmale der Muster einschließt, die durch die nicht-stationären Variablen beschrieben werden, sowie die Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen während dieser Phasen; und das Überwachungsverhalten basierend auf Datensätzen bestimmt wird, die in den Daten eingeschlossen sind, die während spezifischer Phasen aufgezeichnet wurden, die während des Überwachens auftreten.

Eine zweite Verfeinerung des Verfahrens umfasst zusätzlich die folgenden Schritte: für jede Variable, basierend auf den Trainingsdaten, Bestimmen einer Zeitskala, auf der sich die jeweilige Variable ändert; basierend auf den Zeitskalen, Filtern der Daten dergestalt, dass die gefilterten Daten nur Daten einschließen, die während Zeitintervallen aufgezeichnet werden, während derer die Messwerte jeder der Variablen sich im Zeitverlauf gemäß der für die jeweilige Variable bestimmten Zeitskala geändert haben; und Durchführen der Bestimmung des Referenzverhaltens und des jeweiligen überwachten Verhaltens basierend auf den gefilterten Daten.
Eine dritte Verfeinerung des Verfahrens umfasst die mindestens einmalige oder wiederholte Durchführung der folgenden Schritte:

für mindestens zwei oder jede der Variablen, basierend auf den Messwerten der jeweiligen Variablen, die in den während der Überwachung aufgezeichneten Daten eingeschlossen sind, oder gefilterter Daten, die durch Filtern der während der Überwachung aufgezeichneten Daten erhalten wurden, Durchführen einer Zeitreihenvorhersage, die eine variablenspezifische Restzeit vorhersagt, die verbleibt, bis die Messwerte der jeweiligen Variablen einen vorbestimmten variablenspezifischen Bereich überschreiten werden;
Bestimmen der kürzesten der variablenspezifischen Restzeiten als Mindestzeit, die verbleibt, bis der Grad der Beeinträchtigung des innerhalb der Rohrleitung vorherrschenden Zustands den vorgegebenen Grenzwert überschreitet; und Durchführen von mindestens einem von:
- Bereitstellen einer Ausgabe, die über die Mindestzeit, die Variable, für welche die kürzeste der variablenspezifischen Restzeit bestimmt wurde, und/oder die Messvorrichtung, welche die Variable misst, für welche die kürzeste der variablenspezifischen Restzeiten bestimmt wurde, informiert;
- basierend auf der Mindestzeit, Durchführen einer Plausibilitätsprüfung der anhand der Abweichungen bestimmten Restzeit; und
- Ausgeben einer Warnung, wenn eine Differenz zwischen der Restzeit und der Mindestzeit einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Eine vierte Verfeinerung des Verfahrens umfasst zusätzlich die folgenden Schritte:

Bestimmen gekennzeichneter Trainingsdaten, einschließlich von oder bestehend aus Datensätzen der aufgezeichneten Daten, die während beeinträchtigten Zeitintervallen aufgezeichnet wurden, während derer die Messvorrichtungen jeweils von einer Beeinträchtigung betroffen waren, die einer bekannten oder nachträglich bestimmten Art der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands entspricht; wobei die gekennzeichneten Trainingsdaten gekennzeichnete Trainingsdaten für mindestens zwei verschiedene Arten von Beeinträchtigungen einschließen; und Durchführen von mindestens einem von:
1. a) basierend auf den gekennzeichneten Trainingsdaten für jede der verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen, Bestimmen von Kriterien zum Bestimmen, ob die jeweilige Art der Beeinträchtigung vorliegt, basierend auf den aufgezeichneten Daten, mindestens einmal oder wiederholt basierend auf den Kriterien, Bestimmen des Vorliegens einer der mindestens zwei verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen, wenn die während der Überwachung aufgezeichneten Daten die für die jeweilige Art der Beeinträchtigung bestimmten Kriterien erfüllen, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über die bestimmte Art der Beeinträchtigung informiert; und
2. b) für jede der verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen basierend auf den gekennzeichneten Trainingsdaten, Bestimmen einer typspezifischen Richtung, in der das überwachte Verhalten von dem Referenzverhalten abweicht, wenn die jeweilige Art der Beeinträchtigung vorliegt, wobei jede typspezifische Richtung in Form eines Vektors bestimmt wird, der in einem mehrdimensionalen Koordinatensystem definiert ist, das eine Koordinatenachse für jede der Variablen, für mindestens eine der überwachten Verhaltensweisen, die basierend auf den aufgezeichneten Daten oder gefilterten Daten, die durch Filtern der aufgezeichneten Daten erhalten wurden, bestimmt wurden, einschließt, Bestimmen einer überwachten Richtung, in der das jeweilige überwachte Verhalten von dem Referenzverhalten in dem mehrdimensionalen Koordinatensystem abweicht, basierend auf der überwachten Richtung und den typspezifischen Richtungen, Bestimmen der Art der Beeinträchtigung, die den innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustand beeinträchtigt, und Bereitstellen der so bestimmten Art der Beeinträchtigung.

Eine fünfte Verfeinerung des Verfahrens umfasst zusätzlich die folgenden Schritte:

Durchführen von mindestens einem von:
1. a) Definieren mindestens einer Beeinträchtigungsklasse, wobei jede Beeinträchtigungsklasse mindestens eine Art von Beeinträchtigung einschließt und durch eine Klassenvariable spezifiziert wird, die durch die eine der gemessenen Variablen gegeben ist, welche die früheste Erkennung von Beeinträchtigungen der in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse eingeschlossenen Art(en) von Beeinträchtigungen ermöglicht; und
2. b) Bestimmen mindestens einer Unterklasse, wobei jede Unterklasse mindestens eine Art von Beeinträchtigung einschließt und durch eine Klassenvariable, die durch diejenige der Variablen gegeben ist, welche die früheste Erkennung von Beeinträchtigungen der Art(en) der Beeinträchtigung(en), die in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen sind, ermöglicht, und eine Referenzweise für jede aus einem Satz von mindestens einer Unterklassenvariablen spezifiziert ist, wobei jede Unterklassenvariable durch eine der gemessenen Variablen gegeben ist und sich von der Klassenvariablen unterscheidet, und wobei jede Referenzweise eine Weise darstellt, in der die jeweilige Unterklassenvariable durch Beeinträchtigungen der Art(en) von Beeinträchtigungen, die in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen sind, beeinflusst wird, insbesondere eine Weise, die durch die Beeinträchtigungen gegeben ist, die bewirken, dass die jeweilige Unterklassenvariable zunimmt, abnimmt, über oder unter einem Referenzwert liegt oder über oder unter einem gegebenen Schwellenwert liegt;
das Verfahren ferner umfassend die Schritte:
- basierend auf den während der Überwachung aufgezeichneten Daten, Bestimmen, welche der gemessenen Variablen die früheste Erkennung einer sich innerhalb des Rohrleitungssystems entwickelnden Beeinträchtigung ermöglicht hat, wobei die Variable, welche die früheste Erkennung ermöglicht hat, bestimmbar ist als und/oder gegeben ist durch die eine der gemessenen Variablen, die zuerst einen für die jeweilige Variable definierten variablenspezifischen Schwellenwert über- oder unterschreitet, oder bestimmbar ist als und/oder gegeben ist durch eine der Variablen, für die eine Zeitreihenvorhersage, die eine variablenspezifische Restzeit vorhersagt, die verbleibt, bis die Messwerte der jeweiligen Variable einen vorbestimmten variablenspezifischen Bereich überschreiten werden, die kürzeste variablenspezifische Restzeit ergibt; und

Durchführen von mindestens einem von:

a) Bestimmen, dass es sich bei dieser Beeinträchtigung um eine Beeinträchtigung handelt, die in der Beeinträchtigungsklasse eingeschlossen ist, die durch die Klassenvariable spezifiziert wird, die gleich der Variable ist, welche die früheste Erkennung ermöglicht hat, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über diese Beeinträchtigungsklasse informiert; und
b) für jede Unterklassenvariable von mindestens einer oder jeder Unterklasse, die durch die Klassenvariable spezifiziert ist, die gleich der Variable ist, welche die früheste Erkennung ermöglicht hat, Bestimmen einer Art und Weise, in der die Messwerte der Unterklassenvariable durch die Beeinträchtigung beeinflusst wurden; Bestimmen, dass es sich bei der Beeinträchtigung um eine Beeinträchtigung handelt, die zu einer spezifischen der Unterklassen gehört, falls die Art und Weise, in der die Messwerte der Unterklassenvariablen dieser spezifischen Unterklasse mit den entsprechenden Referenzweisen übereinstimmen, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über die spezifische Unterklasse informiert.

Eine Verfeinerung der fünften Verfeinerung umfasst ferner die Schritte:

Durchführen von mindestens einem von:
- a) Vordefinieren von mindestens einer Beeinträchtigungsklasse basierend auf den gemessenen Variablen; und
- b) Bestimmen der mindestens einen Unterklasse durch: b1) basierend auf den Daten, die während der Überwachung aufgezeichnet wurden, für mindestens einige oder jede der Beeinträchtigungen, die während des Überwachens auftreten, Bestimmen, welche der von den Messvorrichtungen gemessenen Variablen die früheste Erkennung der jeweiligen Beeinträchtigung ermöglicht haben, und Bestimmen der Art und Weise, in der die Messwerte der anderen Variablen durch diese Beeinträchtigung beeinflusst wurden; und b2) basierend auf den nacheinander bestimmten Variablen, welche die früheste Erkennung ermöglichen, und der entsprechenden Arten und Weisen, in denen die anderen Variablen beeinflusst wurden, Bestimmen mindestens einer Unterklasse; und
- anschließend Durchführen von mindestens einem von: a) Anwenden der Beeinträchtigungsklasse(en) und/oder der Unterklasse(n), um erkannte Beeinträchtigungen zu klassifizieren; und b) mindestens einmal oder wiederholt im Anschluss an das Bestimmen, dass eine erkannte Beeinträchtigung zu einer Art von Beeinträchtigung gehört, die in einer der Beeinträchtigungsklassen und/oder in einer der Unterklassen eingeschlossen ist, Durchführen der folgenden Schritte: Bestimmen der Art der Beeinträchtigung der innerhalb des Rohrleitungssystem vorherrschenden Beeinträchtigung; Speichern der bestimmten Beeinträchtigung als eine Art von Beeinträchtigung, die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist; und anschließendes Angeben der Art(en) der Beeinträchtigung(en), die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist/sind, jedes Mal, wenn eine erkannte Beeinträchtigung als eine Art der Beeinträchtigung bestimmt wurde, die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist.

Gemäß einer Verfeinerung des Verfahrens gemäß der vierten und/oder der fünften Verfeinerung schließen die unterschiedlichen Arten der Beeinträchtigung mindestens eines ein von:

einer Art von Beeinträchtigung, die durch Ablagerung verursacht wird;
mindestens zweier verschiedener Arten von Beeinträchtigung, die durch Ablagerung verursacht werden, die jeweils durch eine spezifische Art von Ablagerung spezifiziert sind und/oder durch einen vordefinierten Bereich für mindestens eine Eigenschaft einer durch die Ablagerung gebildeten Ablagerungsschicht spezifiziert sind, wobei die Eigenschaften mindestens eine der Folgenden einschließen: eine Dicke der Ablagerungsschicht, eine Steifigkeit der Ablagerungsschicht und eine Dichte der Ablagerungsschicht;
einer Art von Beeinträchtigung, die durch Korrosion oder Abrieb verursacht wird; und
mindestens zweier verschiedener Arten von Beeinträchtigung, die durch Korrosion oder Abrieb verursacht werden und durch einen vordefinierten Bereich für einen Materialabtrag, der durch Korrosion oder Abrieb verursacht wird, spezifiziert sind.

Eine Verfeinerung des Verfahrens gemäß der vierten und/oder der fünften Verfeinerung, wobei die Beeinträchtigung des Zustands auf Ablagerungen zurückzuführen ist und die unterschiedlichen Arten von Beeinträchtigungen mindestens zwei verschiedene Arten von Beeinträchtigungen einschließen, die durch Ablagerung verursacht werden; umfassend die Schritte: basierend auf den Daten, die während der Überwachung aufgezeichnet wurden, wiederholtes Bestimmen der Art der Beeinträchtigung; und Planen und Durchführen von Reinigungen des Rohrleitungssystems basierend auf einer Reinigungsfähigkeit von Ablagerungsschichten, die der bestimmten Art der Beeinträchtigung zugeordnet sind.
Gemäß einer sechsten Verfeinerung schließen die von den Messvorrichtungen gemessenen Variablen mindestens zwei ein von: a) mindestens einer elektrischen Variable, die jeweils durch mindestens eine elektrische Eigenschaft, die durch Korrosion, Abrieb und/oder Ablagerung beeinflusst wird, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird; b) mindestens einer Schwingungsvariable, die jeweils durch mindestens eine Schwingungseigenschaft einer Schwingung einer der Rohrleitungen oder einer Schwingungskomponente einer der Messvorrichtungen, die dem/den Fluid(en) ausgesetzt sind, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird; und c) mindestens einer Signalausbreitungsvariable, die jeweils durch mindestens eine Signaleigenschaft eines Signals, das von der Messvorrichtung empfangen wird, welche die jeweilige Signalausbreitungsvariable entlang eines Signalausbreitungspfades misst, der sich entlang und/oder durch mindestens einen Oberflächenbereich erstreckt, der dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, der von Korrosion, Abrieb oder Ablagerung betroffen ist, die auf dem mindestens einen Oberflächenbereich auftreten, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird.
Gemäß einer siebten Verfeinerung schließen die Messvorrichtungen mindestens eines oder mindestens zwei ein von:

mindestens einer Schwingungsvorrichtung einschließlich einer Schwingungskomponente, die dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, einem Antrieb, der so konfiguriert ist, dass er die Schwingungskomponente in mindestens einer vorbestimmten Schwingungsmode in Schwingung versetzt, mindestens einem Sensor, der die resultierende Schwingung erfasst, und einer Elektronik, die so konfiguriert ist, dass sie die Messwerte mindestens einer Variablen bestimmt und bereitstellt, die jeweils durch eine Schwingungsvariable gegeben sind, die durch mindestens eine Schwingungseigenschaft einer Schwingung der Schwingungskomponente gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird; wobei die Schwingungsvariable(en) einschließen: eine Frequenz, eine Resonanzfrequenz, eine Schwingungsamplitude und/oder eine Dämpfung der Schwingung der Schwingungskomponente für mindestens eine der Schwingungsmoden und/oder eine Steifigkeit der Schwingungskomponente in Bezug auf mindestens eine der Schwingungsmoden;
mindestens eine Messvorrichtung oder einen Beschleunigungsmesser, die bzw. der an einer der Rohrleitungen montiert ist und mindestens eine Variable misst, die durch eine Schwingungsvariable gegeben ist, die durch mindestens eine Schwingungseigenschaft der Schwingungen dieser Rohrleitung gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird;
mindestens eine Messvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Variable misst, die durch eine elektrische Variable gegeben ist, die durch mindesten mindestens eines der folgenden Elemente gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend auf mindestens einem der folgenden Elemente bestimmt wird: eine elektrische Impedanz, ein elektrischer Widerstand, eine elektrische Leitfähigkeit und mindestens eine andere elektrische Eigenschaft einer elektrischen Verbindung und/oder einer elektrischen Komponente, die durch die von dem/den Fluid(en) verursachte Korrosion, den Abrieb und/oder die Ablagerung beeinträchtigt wird; und
mindestens eine Messvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Variable misst, die durch eine Signalausbreitungsvariable gegeben ist, die durch mindestens eine Signaleigenschaft eines Signals, das von der jeweiligen Messvorrichtung entlang eines Signalausbreitungspfads empfangen wird, der sich entlang und/oder durch mindestens einen Oberflächenbereich erstreckt, der dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird, wobei die mindestens eine Signaleigenschaft mindestens eines einschließt von: einer Signaldämpfung, einer Signalamplitude, einer Signalreflexionseigenschaft, einer Eigenschaft, die sich auf ein Amplitudenspektrum und/oder ein Phasenspektrum bezieht oder basierend darauf bestimmt wird, einer Signallaufzeit und mindestens einer anderen Signaleigenschaft, die durch Korrosion, Abrieb oder Ablagerung auf der mindestens einen Oberfläche beeinflusst wird.

Gemäß einer Verfeinerung der siebten Verfeinerung:

a) schließt die mindestens eine Schwingungsmessvorrichtung mindestens eines der Folgenden ein:
- eine erste Messvorrichtung, einen Füllstandsschalter oder eine Dichtemessvorrichtung, wobei die Schwingungskomponente durch ein sich in eine der Rohrleitungen erstreckendes Schwingelement gegeben ist oder dieses einschließt; und
- eine zweite Messvorrichtung, eine Coriolis-Messvorrichtung oder eine Coriolis-Messvorrichtung, die mindestens eines der Folgenden misst: einen Durchfluss, eine Dichte und eine Viskosität des/der Fluids(e); wobei die Schwingungskomponente durch ein Rohr gegeben ist oder ein Rohr einschließt, das mit einer der Rohrleitungen verbunden ist oder in diese eingesetzt ist, so dass mindestens ein Teil des/der durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluids/Fluide durch das Rohr fließt;
b) schließt die mindestens eine Messvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Variable misst, die durch eine elektrische Variable gegeben ist, mindestens eines der Folgenden ein:
- eine Messvorrichtung oder einen Leitfähigkeitssensor, einschließlich zwei Elektroden, die sich in die Rohrleitung erstrecken und Elektronik, die mit den Elektroden verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie Messwerte der von dieser Messvorrichtung gemessenen mindestens einen elektrischen Variable bestimmt und bereitstellt; und
- eine Messvorrichtung, die durch einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser gegeben ist, einschließlich eines Rohres, das mit einer der Rohrleitungen verbunden oder in eine der Rohrleitungen eingeführt ist, so dass mindestens ein Teil des/der durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluids/Fluide durch das Rohr fließt, eines Satzes von zwei oder mehr Elektroden, die galvanisch mit dem/den durch das Rohr fließenden Fluid(en) gekoppelt oder diesem/diesen direkt ausgesetzt sind, und einer Elektronik, die mit den Elektroden verbunden und so konfiguriert ist, dass sie die mindestens eine durch den magnetisch-induktiven Durchflussmesser gemessene elektrische Variable bestimmt und bereitstellt; und/oder
c) schließt die mindestens eine Messvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Variable misst, die durch eine Signalausbreitungsvariable gegeben ist, mindestens eines der Folgenden ein:
- eine Messvorrichtung, die durch eine Ultraschallvorrichtung, einen Ultraschalldurchflussmesser, einen anklemmbaren Ultraschalldurchflussmesser oder einen Ultraschallkonzentrationsmesser gegeben ist;
- eine Messvorrichtung einschließlich eines akustischen Wellenleiters, der dem/den durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluid(en) ausgesetzt ist, eines sendenden Interdigitalwandlers und eines empfangenden Interdigitalwandlers, die mit Abstand voneinander auf dem akustischen Wellenleiter montiert sind, und einer Elektronik, die mit den Interdigitalwandlern verbunden und so konfiguriert ist, dass sie die mindestens eine Signalausbreitungsvariable bestimmt und bereitstellt; und
- eine Messvorrichtung, die durch eine Mikrowellenvorrichtung, einen Mikrowellendurchflussmesser oder einen Mikrowellenkonzentrationsmesser gegeben ist.

Eine achte Verfeinerung des Verfahrens, wobei die Beeinträchtigung des Zustands auf Ablagerungen zurückzuführen ist, umfassend die Schritte: mindestens einmal, wiederholt und/oder basierend auf dem Überwachungsergebnis, Durchführen einer Reinigung des Rohrleitungssystems; für mindestens eine der Reinigungen, Bestimmen einer Wirksamkeit der Reinigung als oder basierend auf einer Differenz zwischen mindestens einer der Abweichungen, die basierend auf Daten bestimmt wurden, die vor der jeweiligen Reinigung aufgezeichnet wurden, und mindestens einer der Abweichungen, die basierend auf Daten bestimmt wurden, die nach der jeweiligen Reinigung aufgezeichnet wurden; und Durchführen von mindestens einem von: Bereitstellen einer Ausgabe, die über die Wirksamkeit der Reinigung informiert, Ausgeben einer Warnung, falls die Reinigung unwirksam war, und Durchführen einer zusätzlichen Reinigung oder einer anderen Abhilfe, wenn die Reinigung unwirksam war.
Eine neunte Verfeinerung des Verfahrens, wobei die Beeinträchtigung des Zustands auf Ablagerungen zurückzuführen ist, umfassend die Schritte: mindestens einmal Durchführen einer Reinigung des Rohrleitungssystems; und Bestimmen der jeweils zu bestimmenden Restzeit nach einer der Reinigungen ausschließlich basierend auf Abweichungen, die auf der Grundlage der nach der letzten Reinigung aufgezeichneten Daten bestimmt wurden.
Gemäß einer Verfeinerung mindestens einer der achten und/oder der neunten Verfeinerung wird jedes Reinigungszeitintervall, in dem das Rohrleitungssystem gereinigt wird: Bereitgestellt durch einen Benutzer des Verfahrens, durch eine übergeordnete Einheit oder durch ein Steuerungssystem, das die Durchführung der Reinigungen initiiert und/oder steuert; oder bestimmt durch eine Berechnungseinheit, die für das Durchführen der Bestimmung der Reinigungszeitintervalle trainiert oder angelernt wurde, und die jede Bestimmung der Wirksamkeit und/oder der Restzeit basierend auf den von der Berechnungseinheit basierend auf den Daten bestimmten Reinigungszeitintervallen durchführt.
Eine zehnte Verfeinerung umfasst mindestens einen der folgenden Schritte:

a) Bestimmen einer Größe der Abweichungen und Bestimmen und Bereitstellen eines Grades der Beeinträchtigung des Zustands, der innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrscht, der durch die Größe der Abweichungen gegeben ist oder dieser entspricht;
b) Ausgeben eines Alarms, wenn die Abweichungen einen dritten Abweichungsbereich überschreiten;
c) Bereitstellen einer Ausgabe, die über einen unbeeinträchtigten Zustand des Rohrleitungssystems informiert, wenn die Abweichungen innerhalb des ersten Abweichungsbereichs auftreten; und
d) basierend auf der Restzeit, Planen einer Wartungsmaßnahme und Durchführen der Wartungsmaßnahme vor dem Ende der Restzeit, wobei die Wartungsmaßnahme entweder das Reinigen des Rohrleitungssystems und/oder mindestens einer Komponente, die in dem Rohrleitungssystem eingeschlossen oder an diesem installiert ist, das dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, oder das Warten oder Austauschen mindestens einer Rohrleitung und/oder mindestens einer Komponente, die in dem Rohrleitungssystem eingeschlossen oder an diesem installiert ist, das dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, einschließt.

Die Erfindung schließt ferner ein Überwachungssystem ein, welches das erfindungsgemäße Verfahren durchführt, wobei das Überwachungssystem Folgendes umfasst: die Messvorrichtungen; und eine Berechnungseinheit, die direkt oder indirekt mit jeder der Messvorrichtungen verbunden ist oder mit ihnen kommuniziert; wobei die Berechnungseinheit ausgeführt ist, um die Daten zu empfangen und die Daten durch mindestens vorübergehendes Speichern der Daten in einem der Berechnungseinheit zugeordneten Speicher aufzuzeichnen; und wobei die Berechnungseinheit ausgeführt ist, um das Referenzverhalten zu bestimmen, um die Abweichungen zu bestimmen und um das Überwachungsergebnis zu bestimmen und bereitzustellen.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden anhand der Abbildungen der Zeichnung näher erläutert.

1 zeigt: ein Überwachungssystem, das Messvorrichtungen einschließt, die auf einem Rohrleitungssystem installiert sind;
2 zeigt: Zeitreihen von Messwerten von beispielhaften Variablen;
3 zeigt: nacheinander bestimmte Abweichungen;
4 bis 9 zeigen jeweils: ein Beispiel für eine Messvorrichtung;
10 zeigt: typspezifische Richtungen von Abweichungen des überwachten Verhaltens; und
11 zeigt: Messwerte, gemessen von zwei verschiedenen Messvorrichtungen, die nebeneinander installiert sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zum Überwachen eines innerhalb eines Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands im Hinblick auf eine Beeinträchtigung, die sich im Laufe der Zeit aufgrund von Ablagerung, Abrieb oder Korrosion durch ein oder mehrere durch das Rohrleitungssystem fließende Fluide entwickeln kann, sowie ein Überwachungssystem zur Durchführung des Überwachungsverfahrens.
Das Rohrleitungssystem kann ein beliebiges Rohrleitungssystem sein, das mindestens eine Rohrleitung 1 einschließt, die das/die Fluid(e) transportiert. Beispiele sind Rohrleitungssysteme, die in der Öl- und Gasindustrie zum Transportieren von Öl, Naphtha oder anderen Flüssigkeiten oder Gasen eingesetzt werden, Rohrleitungssysteme, die in der chemischen Industrie eingesetzt werden, um Chemikalien, z. B. Säuren, zu transportieren, Rohrleitungssysteme, die zum Transportieren anderer Fluide eingesetzt werden, z. B. Fluide einschließlich Kalk, Farben oder Lacken, sowie Rohrleitungssysteme, die in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt werden, z. B. in Lebensmittelproduktions- oder Abfüllanlagen. Die Rohrleitung(en) 1 des Rohrleitungssystems, schließen z. B. mindestens eine Metallrohrleitung, mindestens eine Kunststoffrohrleitung und/oder mindestens eine Rohrleitung 1 einschließlich eines Außenrohrs, z. B. eines Metallaußenrohres, und einer Innenauskleidung ein.
Das Verfahren schließt das Installieren von mindestens zwei Messvorrichtungen Mi (i:= 1, ..., n; n ≥ 2) an dem Rohrleitungssystem ein. Jede Messvorrichtung Mi ist anfällig für eine Beeinträchtigung, die der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands entspricht und ist so konfiguriert, dass sie eine oder mehrere Variablen Vi misst, welche auf die Beeinträchtigung hinweisen. Die Messvorrichtungen Mi sind so ausgewählt, dass jede der Messvorrichtungen Mi von einem anderen Typ ist und dass mindestens zwei der Variablen Vi, vorzugsweise mindestens drei der von den verschiedenen Messvorrichtungen Mi gemessenen Variablen Vi jeweils eine unterschiedliche Abhängigkeit von der Beeinträchtigung aufweisen. Ein Beispiel des Überwachungssystems einschließlich zweier beispielhafter Messvorrichtungen M1, M2, die an einer der Rohrleitungen 1 des Rohrleitungssystems installiert oder mit dieser verbunden sind, ist in 1 gezeigt. Die Messvorrichtungen Mi schließen vorzugsweise Vorrichtungen ein oder bestehen aus Vorrichtungen, die an dem Rohrleitungssystem ohnehin erforderlich sind, z. B. Messvorrichtungen, die mindestens eine Messgröße mi messen, z. B. eine physikalische Eigenschaft, eine elektrische Eigenschaft und/oder eine chemische Eigenschaft des Fluids/der Fluide, und/oder einen Prozessparameter, der zum Überwachen, Regeln und/oder Steuern eines Prozesses verwendet wird, der an einem Standort, der das Rohrleitungssystem einschließt, durchgeführt wird. Zusätzlich oder alternativ können die Messvorrichtungen Mi z. B. mindestens eine Vorrichtung einschließen, die ausschließlich zum Zweck der Überwachung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands installiert ist.
Während des Betriebs des Rohrleitungssystems messen die Messvorrichtungen Mi die Variablen Vi und die Daten D, die Zeitreihen von Messwerten vi der von den Messvorrichtungen Mi gemessenen Variablen Vi und deren Messzeitpunkt t einschließen, werden kontinuierlich aufgezeichnet. Beispielhafte Zeitreihen von Messwerten v1, v2, v3 von drei verschiedenen Variablen V1, V2, V3 sind in 2 dargestellt.
Basierend auf den in den Daten D eingeschlossenen Trainingsdaten, die während einer Trainingsphase aufgezeichnet wurden, wird ein dynamisches Referenzverhalten BR der Variablen Vi bestimmt, das den zeitabhängigen Verteilungen der Werte der Variablen Vi entspricht, die von den Messwerten vi zu erwarten sind, wenn die Messvorrichtungen Mi unbeeinträchtigt sind. Die Trainingsphase ist z. B. ein Zeitintervall nach der Installation der Messvorrichtungen Mi, in dem der innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschende Zustand unbeeinträchtigt ist und die neu installierten Messvorrichtungen Mi unbeeinträchtigt sind. Das Referenzverhalten BR wird z. B. so bestimmt, dass es die Werte und die Zeitabhängigkeiten der Variablen Vi und deren Interdependenzen, die während des Betriebs des Rohrleitungssystems zu erwarten sind, widerspiegelt. Das Referenzverhalten BR hängt von der spezifischen Anwendung ab, in der das Verfahren angewendet wird, insbesondere von den Variablen Vi, die gemessen werden, und der Art des Prozesses, der am oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführt wird.
Als erstes Beispiel kann in einer spezifischen Anwendung, in der die Variablen Vi stationär sind, das Referenzverhalten BR z. B. das stationäre Verhalten der Variablen Vi einschließen, das die linearen oder nichtlinearen Zeitabhängigkeiten der Variablen Vi und feste Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen Vi beschreibt. Als zweites Beispiel kann in Anwendungen, bei denen sich die Variablen Vi nur während spezifischer identifizierbarer Phasen als stationär erwiesen haben, z. B. Zeitintervallen, während derer das Rohrleitungssystem in einem spezifischen Betriebsmodus betrieben wird oder während derer ein spezifischer Prozessschritt des an oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführten Prozesses durchgeführt wird, das Referenzverhalten BR z. B. das stationäre Verhalten der Variablen Vi einschließen, das die zeitlichen Abhängigkeiten der Variablen Vi und die Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen Vi während dieser Phasen beschreibt. Als drittes Beispiel können sich in einigen Anwendungen die Variablen Vi als nicht-stationäre Variablen erweisen, die ein reproduzierbares Muster während spezifischer identifizierbarer Phasen beschreiben, z. B. Zeitintervallen, während derer das Rohrleitungssystem in einem spezifischen Betriebsmodus betrieben wird oder während derer ein spezifischer Prozessschritt des Prozesses, der auf oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführt wird, durchgeführt wird. In diesem Fall kann das Referenzverhalten BR z. B. Merkmale der durch die nicht-stationären Variablen Vi beschriebenen Muster und die Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen Vi während dieser Phasen einschließen. Als Beispiel können die Merkmale z. B. in Form einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für die Verteilung der zeitabhängigen Werte der Variablen Vi beschrieben werden. Im zweiten und dritten Beispiel wird das Auftreten der jeweiligen spezifischen Phase vorzugsweise basierend auf den Trainingsdaten bestimmt, z. B. durch Identifizieren anhand von Eigenschaften der Messwerte vi, die für die spezifische Phase charakteristisch sind, und das Referenzverhalten BR wird dann wie vorstehend beschrieben anhand von Datensätzen der Trainingsdaten bestimmt, die jeweils während einer der spezifischen Phasen aufgezeichnet wurden.
Im Anschluss an die Bestimmung des Referenzverhaltens BR wird anhand der bei der Überwachung erfassten Daten D der innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschende Zustand überwacht. Insofern schließt das Verfahren den Schritt des wiederholten Bestimmens einer Abweichung ΔB zwischen einem überwachten Verhalten BM, das den zeitabhängigen Verteilungen der Messwerte vi der Variablen Vi entspricht, die basierend auf den während der Überwachung aufgezeichneten Daten D bestimmt wurden, und dem Referenzverhalten BR ein. Jedes überwachte Verhalten BM wird z. B. in der gleichen Form wie das Referenzverhalten BR bestimmt und spiegelt entsprechend die Größen der Messwerte vi, die Zeitabhängigkeiten der Messwerte vi und deren Interdependenzen wider. Falls das Referenzverhalten BR basierend auf Datensätzen der Trainingsdaten bestimmt wurde, die während der spezifischen Phasen aufgezeichnet wurden, wird das Überwachungsverhalten BM anhand von Datensätzen bestimmt, die in den Daten D eingeschlossen sind, die während spezifischer Phasen aufgezeichnet wurden, die während der Überwachung auftreten. Wie die spezifischen Phasen, die während der Trainingsphase auftreten, werden die spezifischen Phasen, die während der Überwachung auftreten, vorzugsweise basierend auf Eigenschaften der Messwerte vi, die für die spezifische Phase charakteristisch sind, identifiziert.
Das Verfahren schließt ferner den Schritt des mindestens einmaligen oder wiederholten Bestimmens und Bereitstellens eines Überwachungsergebnisses MR basierend auf den zuvor bestimmten Abweichungen ΔB ein. Insofern schließt das Verfahren z. B. das Erkennen eines innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden beeinträchtigten Zustands, wenn die Abweichungen ΔB einen ersten Abweichungsbereich R1 überschreiten, und das Bereitstellen einer Ausgabe, die über den beeinträchtigten Zustand informiert, ein. Der erste Abweichungsbereich R1 ist z. B. ein Abweichungsbereich, der anhand von statistischen Schwankungen und/oder Variationen der Messwerte vi bestimmt wird, die zur Bestimmung des Referenzverhaltens BR angewendet wurden. Zusätzlich oder alternativ schließt das Verfahren das Bestimmen einer Restzeit RT, die verbleibt, bis ein Grad der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands eine vorbestimmte Grenze überschreiten wird, und das Bereitstellen einer Ausgabe, die über die Restzeit RT informiert, ein. Die Restzeit RT wird bestimmt, indem eine Zeitreihenvorhersage durchgeführt wird, die eine Restzeit vorhersagt, bis die Abweichungen ΔB einen zweiten Abweichungsbereich R2 überschreiten wird, der dem vorbestimmten Grenzwert entspricht, und indem die Restzeit RT als eine Zeit bestimmt wird, die durch die Zeitreihenvorhersage gegeben ist oder dieser entspricht. Dies wird in 3 veranschaulicht, die ein Beispiel für nacheinander bestimmte Abweichungen ΔB zeigt, wobei die Abweichungen ΔB den ersten Abweichungsbereich R1 zu einem ersten Zeitpunkt t1 überschreiten und wobei die Restzeit RT, die basierend auf den zu oder vor dem ersten Zeitpunkt t1 bestimmten Abweichungen ΔB bestimmt wurde, gemäß der durch den gestrichelten Pfeil angezeigten Zeitreihenvorhersage zu einem zweiten Zeitpunkt t2 endet.
Wie in 1 gezeigt, schließt das Überwachungssystem, welches das vorstehend beschriebene Überwachungsverfahren durchführt, die an dem Rohrleitungssystem installierten Messvorrichtungen Mi und eine Berechnungseinheit 3 ein. Die Berechnungseinheit 3 kann z. B. als eine Einheit, die Hardware umfasst, wie z. B. ein Computer oder ein Computersystem, das sich in der Nähe der Messvorrichtungen Mi oder an einem entfernten Ort befindet, ausgeführt werden. Alternativ kann auch Cloud Computing eingesetzt werden. Cloud Computing bezeichnet einen Ansatz, bei dem IT-Infrastrukturen wie z. B. Hardware, Rechenleistung, Speicher, Netzwerkkapazität und/oder Software über ein Netzwerk, z. B. über das Internet, bereitgestellt werden. In dem Fall wird die Berechnungseinheit 3 in der Cloud ausgeführt.
Die Berechnungseinheit 3 ist so ausgeführt, dass sie die Daten D einschließlich der von den Messvorrichtungen Mi bereitgestellten Messvariablen vi und deren Messzeitpunkt t empfängt und die Daten D aufzeichnet, indem sie die Daten D zumindest vorübergehend in einem mit der Berechnungseinheit 3 verbundenen Speicher 5 speichert. Insofern ist jede Messvorrichtung Mi mit der Berechnungseinheit 3 direkt, wie durch den Pfeil a veranschaulicht, über eine übergeordnete Einheit 7, z. B. wie durch die Pfeile b1 und b2 veranschaulicht, und/oder über eine in der Nähe der Messvorrichtung Mi befindliche Kantenvorrichtung 9, z. B. wie durch die Pfeile c1, c2 angegeben, verbunden und/oder kommuniziert mit dieser. Insofern können fest verdrahtete oder drahtlose Verbindungen und/oder im Stand der Technik bekannte Kommunikationsprotokolle wie z. B. LAN, WLAN, Feldbus, Profibus, Hart, Bluetooth, Nahfeldkommunikation usw. eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Messvorrichtung Mi, die Kantenvorrichtung 9 und/oder die übergeordnete Einheit 7 über das Internet, z. B. über ein Kommunikationsnetzwerk, wie z. B. TCP/IP, direkt oder indirekt mit der Berechnungseinheit 3 verbunden sein.
Die Berechnungseinheit 3 ist ausgeführt, z. B. programmiert, um das Referenzverhalten BR basierend auf den während der Trainingsphase aufgezeichneten Daten D zu bestimmen, um anschließend den innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustand wie vorstehend beschrieben zu überwachen, um die Abweichungen ΔB zu bestimmen und um das Überwachungsergebnis MR zu bestimmen und bereitzustellen. Als ein Beispiel wird das Überwachungsergebnis MR z. B. in Form einer E-Mail oder einer von der Berechnungseinheit 3 automatisch generierten Nachricht bereitgestellt und an einen vorbestimmten Empfänger oder eine vorbestimmte Vorrichtung, z. B. die übergeordnete Einheit 7, einen Computer oder eine mobile Vorrichtung, z. B. ein Mobiltelefon, ein Tablet oder ein Dienstwerkzeug, gesendet.
Die Erfindung stellt die vorstehend genannten Vorteile bereit. Optional können die einzelnen Schritte des Verfahrens und/oder Komponenten des Systems auf verschiedene Weisen implementiert werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Verschiedene optionale Ausführungsformen werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
Als ein Beispiel kann das Bestimmen und Bereitstellen des Überwachungsergebnisses MR z. B. das Bestimmen einer Größe der Abweichungen ΔB und das Bestimmen und Bereitstellen eines Grades der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands, der durch die Größe der Abweichungen ΔB gegeben ist oder dieser entspricht, einschließen. Als weitere Option kann das Bereitstellen des Überwachungsergebnisses MR das Bereitstellen einer Ausgabe, die über einen unbeeinträchtigten Zustand des Rohrleitungssystems informiert, wenn die Abweichungen ΔB innerhalb des ersten Abweichungsbereichs R1 auftreten, einschließen. Als zusätzliche oder alternative Option kann ein Alarm ausgegeben werden, wenn die Abweichungen ΔB einen dritten Abweichungsbereich R3 überschreiten. Wie in 3 gezeigt, ist der dritte Abweichungsbereich R3 z. B. ein Zwischenbereich, der größer als der erste Abweichungsbereich R1 und kleiner als der zweite Abweichungsbereich R2 ist.
Optional kann das Referenzverhalten BR z. B. in Form einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für die zeitabhängigen Werte der Variablen Vi bestimmt werden, die bei Abwesenheit einer Beeinträchtigung zu erwarten sind. In diesem Fall werden die überwachten Verhaltensweisen BM z. B. in Form der Messwerte vi und ihres Messzeitpunkts t bestimmt, und die Größen der Abweichungen ΔB werden z. B. als Mahalanobis-Abstände zwischen den Messwerten vi und der durch die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion beschriebenen Verteilung bestimmt. In diesem Fall sind der erste, der zweite und/oder der dritte Abweichungsbereich R1, R2, R3 z. B. jeweils in Form eines entsprechenden Vertrauensniveaus dafür definiert, dass das überwachte Verhalten BM mit der durch die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion beschriebenen Referenzverteilung konform ist.
Als zusätzliche oder alternative Option kann das Verfahren zusätzlich basierend auf der Restzeit RT das Planen einer Wartungsmaßnahme und das Durchführen der Wartungsmaßnahme vor dem Ende der Restzeit RT einschließen. Je nach Art der Beeinträchtigung schließt die Wartungsmaßnahme entweder das Reinigen des Rohrleitungssystems und/oder mindestens einer Komponente C ein, die in dem Rohrleitungssystem eingeschlossen oder an diesem installiert ist, das dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, oder schließt das Warten oder das Austauschen mindestens einer Rohrleitung 1 und/oder mindestens einer Komponente C ein, die in dem Rohrleitungssystem eingeschlossen oder an diesem installiert ist, das dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist. Eine beispielhafte Komponente C, die hier durch ein an der Rohrleitung 1 installiertes Ventil gegeben ist, ist in 1 gezeigt. Andere Beispiele für Komponenten C schließen z. B. eine Tauchhülse, einen Kompensator, einen Sensor, eine Pumpe, ein Aggregat und/oder mindestens eine andere Vorrichtung ein.
Das Reinigen des Rohrleitungssystems wird vorzugsweise durchgeführt, während die Messvorrichtungen Mi an dem Rohrleitungssystem verbleiben. Zu diesem Zweck können Reinigungsverfahren angewendet werden, die unter dem Namen ortsgebundene Reinigung (CIP) bekannt sind. Dies hat den Vorteil, dass bei jeder Reinigung die Messvorrichtungen Mi in gleicher Weise wie das Rohrleitungssystem gereinigt werden. Gleiches gilt in Bezug auf jede Komponente C, die an dem Rohrleitungssystem vorgesehen sein kann und während der Reinigung an Ort und Stelle verbleibt.
Die in 1 gezeigten beispielhaften Messvorrichtungen M1, M2 sind durch zwei verschiedene Arten von Schwingungsvorrichtungen gegeben. Jede von ihnen schließt eine Schwingungskomponente 11, 13 ein, die dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, einen Antrieb 15, der so konfiguriert ist, dass er die Schwingungskomponente 11, 13 in mindestens einer vorbestimmter Schwingungsmode in Schwingung versetzt, mindestens einen Sensor 17, der die resultierende Schwingung erfasst, und eine Elektronik 19, die so konfiguriert ist, dass sie die Messwerte vi der von der jeweiligen Messvorrichtung M1, M2 gemessenen Variable(n) Vi bestimmt und bereitstellt.
Die Schwingungskomponente 11 der ersten Messvorrichtung M1 schließt ein Schwingelement, z. B. einen Stab oder eine Stimmgabel ein, der/die sich in eine der Rohrleitungen 1 erstreckt. Wenn eine Stimmgabel mit zwei beabstandeten Stäben, die an einer Membran befestigt sind, eingesetzt wird, schließen die Schwingungsmoden z. B. eine Mode ein, bei der die Stäbe gegenphasige Schwingungen in einer Richtung senkrecht zu ihrer Längsachse ausführen. Optional ist die erste Messvorrichtung M1 z. B. ein Füllstandsschalter oder eine Dichtemessvorrichtung.
Die Schwingungskomponente 13 der zweiten Messvorrichtung M2 ist oder schließt ein Rohr ein, das dergestalt mit einer der Rohrleitungen 1 verbunden oder in diese eingesetzt ist, dass mindestens ein Teil des/der Fluids/Fluide, das/die durch das Rohrleitungssystem fließen, wie durch den Pfeil F angegeben, durch das Rohr fließt. Optional ist die zweite Messvorrichtung M2 z. B. eine Coriolis-Messvorrichtung, die ein, zwei oder sogar mehr Rohre, z. B. mindestens ein gerades Rohr und/oder mindestens ein gekrümmtes Rohr, einschließt. Die Coriolis-Messvorrichtung ist z. B. dazu ausgebildet, mindestens eine Messgröße mi, z. B. einen Durchfluss, eine Dichte und/oder eine Viskosität des/der durch sein(e) Rohr(e) fließenden Fluids/Fluide zu messen. In 1 ist das Rohr gerade und die Schwingungsmoden, die durch den Antrieb 15 in Wechselwirkung mit dem Rohr angeregt werden, schließen z. B. eine laterale Mode L, bei der das Rohr seitliche Schwingungen senkrecht zu seiner Längsachse ausführt, und/oder eine Torsionsmode T, bei der das Rohr Torsionsschwingungen um seine Längsachse herum ausführt, ein.
Aufgrund der Exposition ihrer Schwingungskomponenten 11, 13 gegenüber dem/den Fluid(en) ist jede der Messvorrichtungen M1, M2 anfällig für eine Beeinträchtigung, die dem innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustand entspricht, der durch Ablagerung, Korrosion oder Abrieb seiner Schwingungskomponente 11, 13 verursacht wurde. Unabhängig davon, ob die Beeinträchtigung durch Ablagerung, Korrosion oder Abrieb verursacht wird, verändert die Beeinträchtigung die schwingende Masse und die Schwingungseigenschaften der Schwingung der jeweiligen Schwingungskomponente 11, 13. Dementsprechend schließen die von jeder der beiden Messvorrichtungen M1, M2 gemessenen Variablen Vi mindestens eine Schwingungsvariable ein, die sich auf die Schwingung ihrer Schwingungskomponente 11, 13, die auf die Beeinträchtigung der jeweiligen Messvorrichtung M1, M2 hinweisen, bezieht. Die Schwingungsvariablen schließen z. B. eine Frequenz, eine Resonanzfrequenz, eine Schwingungsamplitude und/oder eine Dämpfung der Schwingung der jeweiligen Schwingungskomponente 11, 13 für mindestens eine der Schwingungsmoden und/oder eine Steifigkeit der jeweiligen Schwingungskomponente 11, 13 in Bezug auf mindestens eine der Schwingungsmoden ein. Beispiele für Schwingungsvariablen und deren Messung sind z. B. in US 7,665,357 B2 , DE 10 2017 102 550 A1 , der deutschen Patentanmeldung DE 102020111127.4 , eingereicht am 23. April 2020, WO 2012/062551 A1 , DE 10 2019 124 709 A1 und in WO 2007/045539 A beschrieben.
Die von der ersten und der zweiten Messvorrichtung M1, M2 gemessenen Resonanzfrequenzen sind beide umgekehrt proportional zur schwingenden Masse, die im Falle von Ablagerung zunimmt und bei Korrosion oder Abrieb abnimmt. Ferner werden die Dämpfung und die Resonanzfrequenzen durch eine Viskosität des Fluids/der Fluide, eine Dichte des Fluids/der Fluide sowie durch eine Ablagerungsschicht, die sich auf der jeweiligen Schwingungskomponente 11, 13 bildet, beeinflusst.
Die Steifigkeit der jeweiligen Schwingungskomponente 11, 13 in Bezug auf mindestens eine der Schwingungsmoden wird durch Korrosion oder Abrieb reduziert und wird durch eine ich auf der jeweiligen Schwingungskomponente 11, 13 bildende Ablagerungsschicht erhöht, insbesondere wenn sich die Ablagerungsschicht auf der Schwingungskomponente 11, 13 verhärtet oder verfestigt. Somit weist jede der vorstehend aufgeführten Schwingungsvariablen eine andere Abhängigkeit von einer Beeinträchtigung aufgrund von Ablagerung, Korrosion oder Abrieb auf. Außerdem ist für jede der verschiedenen Schwingungsvariablen die Abhängigkeit der jeweiligen von der ersten Messvorrichtung M1 gemessenen Schwingungsvariable von der Beeinträchtigung anders als die Abhängigkeit der gleichen von der zweiten Messvorrichtung M2 gemessen Schwingungsvariable, und zwar aufgrund der unterschiedlichen Masse, der unterschiedlichen Form und der unterschiedlichen Schwingungsmoden der beiden verschiedenen Schwingungskomponenten 11, 13. Selbst wenn daher die von den verschiedenen Arten von Messvorrichtungen Mi gemessenen Variablen nur Schwingungsvariablen einschließen, stellen sie, wenn verschiedene Schwingungsvariablen, die von verschiedenen Arten von Schwingungsvorrichtungen bereitgestellt werden, in Kombination angewandt und ihre gegenseitigen zeitlichen Abhängigkeiten, die während des Betriebs des Rohrleitungssystems auftreten, berücksichtigt werden, leistungsfähige Mittel zur frühzeitigen Erkennung von Beeinträchtigungen mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit bereit.
Die Fähigkeiten des Überwachungssystems sowie des Überwachungsverfahrens können weiter verbessert werden, indem Messvorrichtungen Mi verschiedener Arten so verwendet werden, dass die von den Messvorrichtungen Mi gemessenen Variablen Vi mindestens zwei verschiedene Arten von Variablen einschließen. Beispiele für verschiedene Arten von Variablen schließen Schwingungsvariablen, elektrische Variablen und Signalausbreitungsvariablen ein.
Schwingungsvariablen beziehen sich auf eine Schwingung eines Objekts, das dem/den durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluid(en) ausgesetzt ist. Beispiele schließen die unterschiedlichen Arten von Schwingungsvariablen ein, die von den in 1 gezeigten Schwingungsvorrichtungen gemessen werden, wobei die Objekte durch die jeweilige Schwingungskomponente 11, 13 gegeben sind. Als weiteres Beispiel kann das Objekt von einer der Rohrleitungen 1 gegeben werden. Dies wird basierend auf der in 4 gezeigten Messvorrichtung M3 veranschaulicht, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Schwingungsvariable misst und mindestens eine Schwingungsvariable bereitstellt, die durch mindestens eine Schwingungseigenschaft der Schwingung der Rohrleitung 1, auf der diese Messvorrichtung M3 montiert ist, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird. In 4 ist die Messvorrichtung M3 z. B. ein Beschleunigungsmesser. In diesem Fall schließen die Variablen Vi z. B. eine Frequenz und/oder eine Amplitude der Schwingungen der Rohrleitung 1 ein.
Elektrische Größen sind gegeben durch, beziehen sich auf oder werden basierend auf mindestens einer elektrischen Eigenschaft bestimmt, die von der Beeinträchtigung betroffen ist. Diese Variablen schließen z. B. eine elektrische Variable ein, die durch eine elektrische Impedanz, einen elektrischen Widerstand, eine elektrische Leitfähigkeit und/oder eine andere elektrische Eigenschaft einer elektrischen Verbindung und/oder einer elektrischen Komponente, gegeben ist oder sich darauf bezieht, die durch von dem/den Fluid(en) verursachte Korrosion, Abrieb und/oder Ablagerung beeinflusst ist. Optional können die elektrischen Variablen mindestens eine sekundäre elektrische Variable einschließen, die basierend auf zwei oder mehr gemessenen elektrischen Variablen bestimmt wird. Beispiele für Messvorrichtungen Mi, die mindestens eine elektrische Variable messen, sind in 5 und 6 gezeigt.
Die in 5 gezeigte Messvorrichtung M4 schließt zwei Elektroden 21, die sich in die Rohrleitung 1 erstrecken, und die Elektronik 23, die mit den Elektroden 21 verbunden ist, ein. In diesem Beispiel schließen die elektrischen Variablen z. B. eine elektrische Impedanz, einen elektrischen Widerstand und/oder eine elektrische Leitfähigkeit ein, die von der Elektronik 23 gemessen wird, z. B. durch Messen eines Stroms, der durch die Elektroden 21 fließt, während eine Wechselspannung an die Elektroden 21 angelegt wird. Als Beispiel ist die Messvorrichtung M4 z. B. ein Leitfähigkeitssensor, der eine Messgröße mi misst, die durch eine Leitfähigkeit des Fluids/der Fluide gegeben ist. Alternativ können Leitfähigkeitssensoren verwendet werden, die mehr als zwei Elektroden einschließen, z. B. drei oder vier Elektroden, die nach dem Stand der Technik bekannt sind.
Die in 6 gezeigte Messvorrichtung M5 ist ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser zum Messen einer Messgröße mi, die durch einen Durchfluss von mindestens geringfügig leitfähigem/leitfähigen Fluid(en) gegeben ist. Der Durchflussmesser ist an dem Rohrleitungssystem dergestalt installiert, dass mindestens ein Teil des/der durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluids/Fluide durch ein Rohr 25 der Messvorrichtung M5 fließt, das mit einer der Rohrleitungen 1 des Rohrleitungssystems verbunden oder in dieses eingesetzt ist. Der Durchflussmesser schließt einen Generator ein, der ein konstantes Magnetfeld B erzeugt, das sich über das Rohr 25 in einer Richtung senkrecht zu einer Längsachse des Rohres 25 erstreckt. Der Generator schließt z. B. ein Paar von Spulen 27 ein, die einander diametral gegenüberliegend auf gegenüberliegenden Seiten des Rohres 25 montiert sind, und einen Stromgenerator 29, der einen geschalteten Gleichstrom abwechselnder Polarität an die Spulen 27 bereitstellt. Der Durchflussmesser schließt ferner einen Satz von Elektroden ein, die galvanisch mit dem/den durch das Rohr 25 fließenden Fluid(en) gekoppelt sind oder ihm/ihnen direkt ausgesetzt sind, sowie eine mit den Elektroden verbundene Elektronik 31. Die Elektroden schließen zwei Messelektroden 33 ein, die einander diametral gegenüberliegend in einer Richtung senkrecht zum Magnetfeld B auf gegenüberliegenden Seiten des Rohres 25 positioniert sind. In bestimmten Ausführungsformen können die Elektroden zusätzlich mindestens eine Referenzelektrode 35 einschließen. Die Elektronik 31 ist so konfiguriert, dass sie den Durchfluss basierend auf einer Spannung, die zwischen den Messelektroden 33 in einer Richtung senkrecht zu dem Magnetfeld B und senkrecht zur Längsachse des Rohres 25 induziert wird, misst.
Die Elektronik 31 ist ferner so konfiguriert, dass sie mindestens eine Variable Vi misst und bereitstellt, die durch eine elektrische Variable gegeben ist, die durch mindestens eine elektrische Eigenschaft, die von der Beeinträchtigung betroffen ist, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird. Die elektrischen Variablen schließen z. B. Variablen Vi ein, die durch mindestens eines von Folgendem gegeben oder basierend darauf bestimmt werden: eine Leitfähigkeit, eine Impedanz, einen elektrischen Widerstand oder eine andere Art von elektrischer Eigenschaft, gemessen zwischen zwei der Elektroden, z. B. zwischen den beiden Messelektroden 33 oder zwischen einer der Messelektroden 33 und der Referenzelektrode 35. Beispiele für elektrische Variablen sind z. B. in DE 103 56 007 B3 , US 8,046,194 B1 und in DE 10 2009 002 539 A1 beschrieben.
Signalausbreitungsvariablen werden durch mindestens eine Signaleigenschaft eines Signals, z. B. eines Mikrowellensignals, eines Ultraschallsignals oder eines akustischen Signals, gegeben, beziehen sich darauf oder werden basierend darauf bestimmt, die durch die Messvorrichtung Mi empfangen wird, welche die jeweilige Variable Vi entlang eines Signalausbreitungspfades misst, der sich entlang und/oder durch mindestens einen Oberflächenbereich erstreckt, der dem/den durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluid(en) ausgesetzt ist. Das empfangene Signal ist z. B. ein Signal, das eine Signalkomponente einschließt, die an einen Empfänger der Messvorrichtung Mi und/oder eine Signalkomponente, die an den Empfänger reflektiert wird, übertragen wird. Die Signaleigenschaften schließen z. B. eine Signaldämpfung, eine Signalamplitude, eine Signalreflexionseigenschaft, eine Eigenschaft, die sich auf ein Amplitudenspektrum und/oder ein Phasenspektrum bezieht oder basierend darauf bestimmt wird und/oder eine Signallaufzeit der Signale, die durch Korrosion, Abrieb oder Ablagerungen auf der/den Oberfläche(n) beeinflusst werden. Beispiele für Messvorrichtungen M6, M7, M8, die konfiguriert sind, um mindestens eine durch eine Signalausbreitung gegebene Variable Vi zu messen, sind in 7, 8 und 9 gezeigt.
Die in 7 gezeigte Messvorrichtung M6 ist eine Ultraschallvorrichtung, die ein Rohr 37 einschließt, das mit einer der Rohrleitungen 1 dergestalt verbunden oder darin eingesetzt ist, dass mindestens ein Teil des/der durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluids/Fluide durch das Rohr 37 fließt. Alternativ kann sie als eine anklemmbare Vorrichtung ausgebildet sein, die auf den Umfang einer der als Rohr dienenden Rohrleitungen 1 geklemmt wird. Die Ultraschallvorrichtung schließt zwei Wandler 39 und eine Elektronik 41 ein, die mit den Wandlern 39 verbunden ist. Die Elektronik 41 ist so konfiguriert, dass sie eine Signalausbreitungsvariable misst und bereitstellt, die durch Korrosion, Abrieb oder Ablagerung des Rohres 37 beeinflusst wird, z. B. eine Signalausbreitungsvariable, die durch mindestens eines von Folgendem gegeben oder basierend darauf bestimmt wird: eine Signalamplitude, eine Signaldämpfung und eine Signallaufzeit von Ultraschallsignalen, die von einem der Wandler 39 entlang eines Signalausbreitungspfads empfangen werden, der sich entlang und/oder durch mindestens einen Oberflächenbereich erstreckt, der dem/den durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluid(en) ausgesetzt ist. Optional ist die in 7 gezeigte Messvorrichtung M6 z. B. ein Ultraschalldurchflussmesser, der eine Messgröße mi misst, die durch einen Durchfluss des/der durch die Rohrleitung 1 fließenden Fluids/Fluide angegeben wird. In diesem Fall sind die Wandler 39 an einer Außenseite des Rohres 37 einer stromaufwärts des anderen angeordnet und in Bezug auf das Rohr 37 in einen Winkel zueinander geneigt. Jeder Wandler 39 fungiert abwechselnd als Sender, der Ultraschallsignale überträgt, und als Empfänger, der Ultraschallsignale empfängt, die von dem anderen Wandler 39 zu diesem übertragen werden. In 7 sind die Wandler 39 voneinander beabstandet auf derselben Seite des Rohres 37 angeordnet, so dass die von einem der Wandler 39 ausgesendeten Ultraschallsignale zum anderen Wandler 39 entlang des in 7 durch gestrichelte Linien angedeuteten Signalausbreitungspfads gelangen, der sich durch einen Rohrwandabschnitt, an dem der sendende Wandler 39 angebracht ist, zu einer gegenüberliegenden Rohrwand erstreckt, welche die einfallenden Ultraschallsignale zum empfangenden Wandler 39 durch das Innere des Rohres 37 und einen Rohrwandabschnitt reflektiert, an dem der empfangende Wandler 39 montiert ist. Alternativ können die Wandler 39 auf gegenüberliegenden Seiten des Messrohrs 37 montiert werden. Da die Ultraschallsignale, die mit und gegen die Strömung des Fluids/der Fluide, das/die durch das Rohr 37 fließt/fließen, übertragen werden, sich entlang desselben Ausbreitungswegs bewegen, sind die Unterschiede zwischen den Laufzeiten der Ultraschallsignale stromaufwärts und stromabwärts direkt proportional zur Fließgeschwindigkeit des Fluids/der Fluide. Somit wird ein Volumenstrom z. B. durch die Elektronik 41 basierend auf einem Produkt einer Querschnittsfläche des Messrohrs 37 und der Fließgeschwindigkeit bestimmt, die basierend auf den Unterschieden der Laufzeiten bestimmt wird. Optional können andere Arten von Ultraschallvorrichtungen, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, z. B. Ultraschallkonzentrationsmessvorrichtungen, modifiziert werden, um zusätzlich mindestens eine der vorstehend im Zusammenhang mit dem Ultraschalldurchflussmesser aufgeführten Signalausbreitungsvariablen zu messen und bereitzustellen. Ein Beispiel für eine Ultraschallkonzentrationsmessvorrichtung, welche die Konzentrationen der in einem durch ihr Rohr strömenden Gas eingeschlossenen Komponenten basierend auf einer Messung der Schallgeschwindigkeit in dem Gas und einer Temperaturmessung misst, ist z. B. in DE 10 2006 030 964 A1 beschrieben.
Die in 8 gezeigte Messvorrichtung M7 schließt einen akustischen Wellenleiter 43 ein, der dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, das/die durch das Rohrleitungssystem fließt/fließen. Insofern ist der akustische Wellenleiter 43 z. B. auf einer der Rohrleitungen 1 derart montiert, dass er in das/die Fluid(e) eingetaucht ist, das/die durch die Rohrleitung 1 fließt/fließen oder mit einer der Rohrleitungen 1 so verbunden ist, dass mindestens ein Teil des Fluids/der Fluide, das/die durch das Rohrleitungssystem fließt/fließen, durch den akustischen Wellenleiter 43 fließt. Zwei Interdigitalwandler 45 sind auf der Außenseite des akustischen Wellenleiters 43 voneinander beabstandet montiert. Einer der Interdigitalwandler 45 wird als ein Sender betrieben, der Schallwellen erzeugt, und der andere wird als ein Empfänger betrieben, der einfallende Schallwellen empfängt. Die übertragenen Schallwellen breiten sich entlang des akustischen Wellenleiters 43, wie durch die Pfeile A angegeben, auf der Basis einer oder mehrerer Wellenmoden aus. Wenn die Schallwellen mit dem Fluid in Kontakt kommen, das sich innerhalb des akustischen Wellenleiters 43 befindet, werden die Wellen in das Fluid dispergiert. Wie durch die Pfeile B angegeben, handelt es sich um eine Modenwandlung in einem Rayleigh-Winkel Θ. Der Rayleigh-Winkel Θ hängt von der Schallgeschwindigkeit der akustischen Wellen, die sich entlang der Wellenleiterwand bewegen, und der Schallgeschwindigkeit im Fluid ab. Somit wird die Signalausbreitung der Schallwellen durch Korrosion oder Abrieb des akustischen Wellenleiters 43 sowie durch eine sich auf der Innenseite des akustischen Wellenleiters 43 ausbildenden Ablagerungsschicht beeinflusst. Dementsprechend schließt die Messvorrichtung M7 eine Elektronik 47 ein, die mit den Interdigitalwandlern 45 verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Signalausbreitungsvariable misst, welche auf die Beeinträchtigung hinweist. Diese Signalausbreitungsvariablen schließen z. B. eine Signallaufzeit und/oder eine Amplitudendämpfung für mindestens eine der Wellenmoden ein. Optional ist die in 8 gezeigte Messvorrichtung M7 z. B. so konfiguriert, dass sie mindestens eine Messgröße mi misst, z. B. eine akustische Impedanz, eine akustische Dichte und/oder die Schallgeschwindigkeit in dem/den Fluid(en). Basierend auf einer Temperatur des Fluids/der Fluide, die durch einen Temperatursensor 48 gemessen wird, der auf dem akustischen Wellenleiter 43 installiert ist, kann die akustische Impedanz, die akustische Dichte, die Schallgeschwindigkeit in dem/den Fluid(en) und Referenzdaten einer Konzentration einer in dem Fluid eingeschlossen Substanz bestimmt werden. Messvorrichtungen, die diese Messgrößen bereitstellen, werden von der Endress+Hauser-Gruppe unter dem Produktnamen „Teqwave“ vertrieben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können diese Vorrichtungen so modifiziert werden, dass sie zusätzlich die vorstehend aufgeführten Signalausbreitungsvariablen messen und bereitstellen.
Andere Beispiele für Messvorrichtungen Mi, die so konfiguriert sind, dass sie Signalausbreitungsvariablen messen, die auf Beeinträchtigung hinweisen, schließen Mikrowellenvorrichtungen, z. B. Mikrowellendurchflussmesser und Mikrowellenkonzentrationsmesser, ein. Beispielsweise ist die in 9 gezeigte Messvorrichtung M8 eine Mikrowellenvorrichtung, die ein Rohr 49 einschließt, das mit einer der Rohrleitungen 1 dergestalt verbunden oder darin eingesetzt ist, dass mindestens ein Teil des/der durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluids/Fluide durch das Rohr 49 fließt. Die Mikrowellenvorrichtung schließt zwei Antennen 51 ein, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Messrohrs 49 befinden, und die Elektronik 53, die mit beiden Antennen 51 verbunden ist. Diese Mikrowellenvorrichtung ist z. B. als Konzentrationsmessvorrichtung ausgeführt, die eine Konzentration von Trockensubstanz misst, die in dem/den Fluid(en) eingeschlossen ist, das/die durch das Rohr 49 fließt/fließen, basierend auf einer Signallaufzeit und/oder einer Signaldämpfung von Mikrowellensignalen, die sich von der Sendeantenne 51 durch das Rohr 49 zu der Empfangsantenne 51 ausbreiten. In bestimmten Ausführungsformen kann die Messvorrichtung M8 eine dielektrische Auskleidung 52 einschließen, die eine Innenoberfläche des Rohres 49 auskleidet. Wie in den vorstehenden Beispielen wird die Signalausbreitung der Mikrowellensignale nicht nur durch die Eigenschaften des Fluids beeinflusst, sondern auch durch Ablagerung, Korrosion oder Abrieb des Rohres 49 oder der Auskleidung 52. Dementsprechend ist die Elektronik 53 der Messvorrichtung M8 so konfiguriert, dass sie mindestens eine Signalausbreitungsvariable bereitstellt, welche auf die Beeinträchtigung hinweist. Dabei wird eine der Antennen 51 z. B. als eine Sendeantenne betrieben und die Signalausbreitungsvariablen werden z. B. basierend auf dem von der anderen Antenne 51 empfangenen Signal bestimmt. Zusätzlich oder alternativ wird eine der Antennen 51 z. B. als eine Sende- und als eine Empfangsantenne betrieben, welche die Reflexionen des übertragenen Signals empfängt. Die Signalausbreitungsvariablen schließen z. B. eine Signallaufzeit, eine Amplitudendämpfung, eine Frequenz, bei der die Dämpfung ein Extremum erreicht, eine Eigenschaft eines Amplitudenspektrums und/oder eine Phasendifferenz zwischen dem gesendeten und dem empfangenen Signal ein. Beispiele für Signalausbreitungsvariablen, die auf durch Ablagerungen verursachte Beeinträchtigungen hinweisen, sind z. B. in der am 16. Dezember 2020 eingereichten deutschen Patentanmeldung DE 102020133855.4 und in der am 16. Dezember 2020 eingereichten deutschen Patentanmeldung DE 102020133858.9 offenbart.
Wie vorstehend erwähnt, können einige oder alle von den Messvorrichtungen Mi gemessenen Variablen Vi nicht nur von der zu erkennenden Beeinträchtigung beeinflusst werden, sondern auch durch andere Einflussfaktoren, z. B. Eigenschaften des Fluids/der Fluide und/oder Faktoren, die mit einem an oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführten Prozess zusammenhängen. Insofern kann das Überwachungsverfahren optional weiter verbessert werden, indem die erfassten Daten D gefiltert werden und anschließend die Bestimmung des Referenzverhaltens BR und der überwachten Verhaltensweisen BM basierend auf den gefilterten Daten FD durchgeführt wird. Insofern können verschiedene unterschiedliche Filterverfahren angewendet werden. Als Beispiel wird die Filterung z. B. basierend auf den Zeitskalen durchgeführt, auf denen sich die von den Messvorrichtungen Mi gemessenen Variablen Vi ändern. In diesem Fall schließt das Verfahren für jede variable Vi basierend auf den Trainingsdaten, die während der Trainingsphase aufgezeichnet wurden, eine Zeitskala ein, auf der sich die jeweilige Variablen Vi ändert. Diese Zeitskalen werden dann angewendet, um Zeitintervalle zu bestimmen, während derer die Messwerte vi jeder der während der Überwachung gemessenen Variablen Vi sich im Zeitverlauf gemäß der für die jeweilige Variable Vi bestimmten Zeitskala geändert haben. Wenn dieses Filterverfahren angewendet wird, schließen die gefilterten Daten FD nur Daten D ein, die während Zeitintervallen aufgezeichnet werden, während derer die Messwerte vi jeder der Variablen Vi sich im Zeitverlauf gemäß der für die jeweilige Variable Vi bestimmten Zeitskala ändern. In diesem Fall ist die Berechnungseinheit 3 z. B. dazu ausgebildet, die Zeitskalen basierend auf den während der Trainingsphase aufgezeichneten Daten D zu bestimmen, um anschließend die Zeitintervalle basierend auf den während der Überwachung aufgezeichneten Daten D zu bestimmen und diese Daten D basierend auf den zuvor bestimmten Zeitintervallen zu filtern.
Als zusätzliche oder alternative Option kann das Überwachungsverfahren die Schritte einschließen, mindestens einmal oder wiederholt für mindestens zwei oder jede der Variablen Vi eine variablenspezifische Restzeit RTvi zu bestimmen und die kürzeste der variablenspezifischen Restzeiten RTvi als Mindestzeit RTmin zu bestimmen, die verbleibt, bis der Grad der Beeinträchtigung des innerhalb der Rohrleitung vorherrschenden Zustands den vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dabei wird jede variablenspezifische Restzeit RTvi basierend auf den Messwerten vi der jeweiligen Variablen Vi, die in den während der Überwachung aufgezeichneten Daten D oder in den entsprechenden gefilterten Daten FD eingeschlossen sind, bestimmt, indem eine Zeitreihenvorhersage durchgeführt wird, welche die variablenspezifische Restzeit RTvi vorhersagt, die verbleibt, bis die Messwerte vi der jeweiligen Variablen Vi einen vorbestimmten variablenspezifischen Bereich überschreiten werden. In diesem Fall schließt das Überwachungsergebnis MR z. B. eine Ausgabe ein, die über die Mindestzeit RTmin, die Variable Vi, für welche die kürzeste der variablenspezifischen Restzeiten Rtvi bestimmt wurde, und/oder die Messvorrichtung Mi, welche die Variable Vi misst, für welche die kürzeste der variablenspezifischen Restzeiten RTvi bestimmt wurde, informiert. Optional wird die Mindestzeit RTmin z. B. als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme bestimmt und bereitgestellt und/oder zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung verwendet. Im letztgenannten Fall ist die Berechnungseinheit 3 z. B. so konfiguriert, dass sie die Restzeit RT und die Mindestzeit RTmin bestimmt und eine Warnung ausgibt, wenn eine Differenz zwischen den beiden einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Je nach Anwendung können unterschiedliche Arten von Beeinträchtigungen auftreten, z. B. eine Art von Beeinträchtigung, die durch Ablagerung verursacht wird oder eine Art von Beeinträchtigung, die durch Korrosion oder Abrieb verursacht wird. Beeinträchtigungen, die durch Korrosion oder Abrieb verursacht werden, können in verschiedene Arten von Beeinträchtigungen unterteilt werden, die durch Korrosion oder Abrieb verursacht werden, wobei jede dieser unterschiedlichen Arten durch einen vordefinierten Bereich für einen Materialabtrag, der durch Korrosion oder Abrieb verursacht wird, spezifiziert wird. Beeinträchtigungen, die durch Ablagerung verursacht werden, können in verschiedene Arten von Beeinträchtigungen unterteilt werden, die jeweils durch eine spezifische Art der Ablagerung gegeben sind. Beispielsweise können verschiedene Arten von Ablagerung z. B. durch einen vordefinierten Bereich für mindestens eine Eigenschaft einer durch die Ablagerung gebildeten Ablagerungsschicht angegeben werden. Beispiele für Eigenschaften der Ablagerungsschicht schließen eine Dicke der Ablagerungsschicht, eine Steifigkeit der Ablagerungsschicht und eine Dichte der Ablagerungsschicht ein.
Optional kann das offenbarte Verfahren um einen Verfahrensschritt erweitert werden, bei dem mindestens einmal oder wiederholt die Art der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands bestimmt wird und eine Ausgabe bereitgestellt wird, die über die bestimmte Art der Beeinträchtigung informiert.
Die Bestimmung der Art der Beeinträchtigung wird z. B. durch das Verfahren erreicht, das den Schritt des Bestimmens gekennzeichneter Trainingsdaten für mindestens zwei verschiedene Arten von Beeinträchtigungen einschließt. Die gekennzeichneten Trainingsdaten werden vorzugsweise basierend auf den aufgezeichneten Daten D bestimmt und schließen Datensätze der aufgezeichneten Daten D ein oder bestehen aus ihnen, die während beeinträchtigten Zeitintervallen aufgezeichnet wurden, während derer die Messvorrichtungen Mi jeweils von einer Beeinträchtigung betroffen waren, die einer bekannten oder nachträglich bestimmten Art der Beeinträchtigung des im Inneren des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands entspricht. Die beeinträchtigten Zeitintervalle werden z. B. bestimmt, indem zu aufeinanderfolgenden Inspektionszeiten die Art der innerhalb des Rohrleitungssystem vorherrschenden Beeinträchtigung bestimmt wird und anschließend ein den jeweiligen Inspektionszeiten vorausgehendes Zeitintervall einer bestimmten Länge als eines der beeinträchtigten Zeitintervalle identifiziert wird, in dem die zur Inspektionszeit ermittelte Art der Beeinträchtigung vorlag. In diesem Fall ist die Länge der Zeitintervalle, die den Inspektionszeiten vorausgehen, vorzugsweise signifikant kürzer als eine Zeitskala, auf welcher der Grad der Beeinträchtigung zunimmt. Zu den Inspektionszeiten wird die Art der Beeinträchtigung z. B. durch das Untersuchen des Zustands einer der Messvorrichtungen Mi oder des Zustands einer in das Rohrleitungssystem hineinragenden Inspektionssonde 55, die leichter aus dem zu untersuchenden Rohrleitungssystem entfernt werden kann, bestimmt. Ein Beispiel für eine Inspektionssonde 55, die lösbar an einer der Rohrleitungen 1 montiert ist, so dass eine Heckfläche 57 der Inspektionssonde 55 dem/den durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluid(en) ausgesetzt ist, ist in 4 gezeigt.
Die gekennzeichneten Trainingsdaten, die für jede der verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen bestimmt wurden, werden dann z. B. zum Bestimmen von Kriterien eingesetzt, mit denen basierend auf den aufgezeichneten Daten D bestimmt werden kann, ob die jeweilige Art von Beeinträchtigung im Rohrleitungssystem vorhanden ist. Die Bestimmung der Kriterien wird z. B. basierend auf einer Analyse der gekennzeichneten Trainingsdaten durchgeführt, z. B. einer Analyse, die eine Korrelationsanalyse, ein Mustererkennungsverfahren, eine Autokorrelationsanalyse und/oder eine andere Datenanalysemethode einschließt, die in der Lage ist, Merkmale der Messwerte vi zu identifizieren, die auf die jeweilige Art der Beeinträchtigung hinweisen. Anschließend werden die Kriterien mindestens einmal angewendet, um die Art der innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Beeinträchtigung zu bestimmen. In diesem Fall wird das Vorhandensein einer der unterschiedlichen Arten von Beeinträchtigungen bestimmt, wenn die während der Überwachung aufgezeichneten Daten D die für die jeweilige Art der Beeinträchtigung bestimmten Kriterien erfüllen.
Als weitere Option kann das Verfahren für jede der verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen basierend auf den gekennzeichneten Trainingsdaten das Bestimmen einer typspezifische Richtung dj einschließen, in der das überwachte Verhalten BM vom Referenzverhalten BR abweicht, wenn der beeinträchtigte Zustand auf eine Beeinträchtigung der jeweiligen Art zurückzuführen ist. Jede typspezifische Richtung dj wird in Form eines Vektors bestimmt, der in einem mehrdimensionalen Koordinatensystem mit einer Koordinatenachse für jede der Variablen Vi in die jeweilige Richtung zeigt. Dies ist in 10 veranschaulicht, die ein Beispiel von zwei typspezifischen Richtungen d1, d2 in einem Koordinatensystem zeigt, das durch drei Variablen V1, V2, V3 aufgespannt wird. In dieser Ausführungsform schließt das Verfahren den Schritt ein, für mindestens eine der überwachten Verhaltensweisen BM, die basierend auf den aufgezeichneten Daten D oder den gefilterten Daten FD bestimmt wurden, eine überwachte Richtung dm zu bestimmen, in der das jeweilige überwachte Verhalten BM in dem mehrdimensionalen Koordinatensystem von dem Referenzverhalten BR abweicht. Anschließend wird die Art der Beeinträchtigung, die diese Abweichung ΔB bewirkt, basierend auf der überwachten Richtung dm und den typspezifischen Richtungen di bestimmt. Als ein Beispiel wird die Bestimmung der Art der Beeinträchtigung z. B. basierend auf einem Grad der Konformität der überwachten Richtung dm mit den typspezifischen Richtungen di durchgeführt, z. B. durch Bestimmen einer Projektion der überwachten Richtung dm auf jede der typspezifischen Richtungen di und Bestimmen der Art der Beeinträchtigung durch die Art der Beeinträchtigung, die der typspezifischen Richtung di entspricht, welche die längste Projektion ergibt.
Die Bestimmung der Art der Beeinträchtigung wird z. B. durch die Berechnungseinheit 3 durchgeführt, die so konfiguriert ist, das sie mindestens eines der vorstehend beschriebenen beiden Bestimmungsverfahren durchführt. In diesem Fall schließt das Bereitstellen des Überwachungsergebnisses MR das Bereitstellen einer Ausgabe, die über die Art der bestimmten Beeinträchtigung informiert, ein.
In Bezug auf die Bestimmung der Art der Beeinträchtigung bietet das Anwenden von Messvorrichtungen Mi, die mindestens zwei verschiedene Arten von Variablen messen, z. B. Schwingungsvariablen, elektrische Variablen und/oder Signalausbreitungsvariablen, den Vorteil, dass sie eine genauere Differenzierung zwischen den verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen ermöglichen. 11 zeigt Messwerte vi einer elektrischen Variablen Va, die von der in 6 gezeigten magnetisch-induktiven Messvorrichtung M5 gemessen wurden, und Messwerte vi einer Signalausbreitungsvariable Vb, die von der Mikrowellenmessvorrichtung M8 gemessen wurden, die neben der magnetisch-induktiven Messvorrichtung M8 an dem Rohrleitungssystem installiert ist, die über einen Zeitraum von mehreren Wochen aufgezeichnet wurden, einschließlich eines ersten Zeitraums T1, in dem der innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschende Zustand ziemlich stabil war, eines zweiten Zeitraums T2, in dem sich eine Ablagerungsschicht innerhalb des Rohrleitungssystems vergrößert hat, und eines dritten Zeitraums T3, in dem sich die Eigenschaften der Ablagerungsschicht verändert haben. Die gezeigten Messwerte vi sind so normiert, dass ein Wert von 1 dem unbeeinträchtigten Zustand entspricht. In dem zweiten Zeitraum T2 verringert sich die elektrische Variable Va, die sich auf eine elektrische Leitfähigkeit der Ablagerungsschicht bezieht, schneller als die Signalausbreitungsvariable Vb, die sich auf dielektrische Eigenschaften der Ablagerungsschicht bezieht. Somit ermöglicht die elektrische Variable Va die Erkennung von Ablagerung in einem frühen Stadium, z. B. zu dem in 11 gezeigten Zeitpunkt t1, wenn die Signalausbreitungsvariable Vb noch nicht auf eine Beeinträchtigung hinweist. In dem dritten Zeitraum T3 stieg die Signalausbreitungsvariable Vb wieder auf die während des ersten Zeitraums T1 gemessenen Werte an und die elektrische Variable Va stieg nur auf einen Zwischenwert an, der immer noch auf eine Ablagerung hinweist. Die unterschiedliche Weise, in der die beiden Variablen im dritten Zeitraum T3 beeinflusst werden, deutet darauf hin, dass sich die Eigenschaften der Ablagerungsschicht und damit auch die Art der Beeinträchtigung verändert haben.
Obwohl die Differenzierung zwischen verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen am effektivsten ist, wenn die Variablen Vi Variablen Vi unterschiedlicher Arten einschließen, kann sie auch durchgeführt werden, wenn die Variablen Vi nur Variablen Vi derselben Art einschließen, die unterschiedliche Abhängigkeiten von der Beeinträchtigung aufweisen. In beiden Fällen kann das Verfahren z. B. das Definieren mindestens einer Beeinträchtigungsklasse einschließen. Jede Beeinträchtigungsklasse schließt mindestens eine Art von Beeinträchtigung ein und wird durch eine Klassenvariable Vk spezifiziert, die durch die eine der gemessenen Variablen Vi gegeben ist, welche die früheste Erkennung von Beeinträchtigungen der in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse eingeschlossenen Art(en) von Beeinträchtigungen ermöglicht. Diese Definition bietet den Vorteil, dass die Beeinträchtigungsklassen definiert werden können, selbst wenn keine Informationen über die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse eingeschlossene(n) Art(en) von Beeinträchtigungen verfügbar sind. Die Variable Vi, welche die früheste Erkennung einer Beeinträchtigung ermöglicht, ist z. B. bestimmbar als und/oder gegeben durch die eine der gemessenen Variablen Vi, die einen für die jeweilige Variable Vi definierten variablenspezifischen Schwellenwert aufgrund der sich innerhalb des Rohrleitungssystems entwickelnden Beeinträchtigung zuerst über- oder unterschreitet. In 11 ist die elektrische Variable Va die erste, die unter den normierten Schwellenwert von 0,6 fällt. Alternativ kann die Variable Vi, welche die früheste Erkennung einer Beeinträchtigung ermöglicht, z. B. durch diejenige der Variablen Vi bestimmt und/oder gegeben werden, welche die kürzeste variablenspezifische Restzeit RTvi ergibt.
Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren das Bestimmen mindestens einer Unterklasse einschließen, die mindestens eine Art von Beeinträchtigung einschließt. Jede Unterklasse wird durch die Klassenvariable Vk spezifiziert, die durch die eine der Variablen Vi gegeben ist, welche die früheste Erkennung von Beeinträchtigungen der in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossenen Art(en) von Beeinträchtigung(en) ermöglicht, sowie durch eine Referenzweise für jede aus einer Menge von mindestens einer Unterklassenvariablen Vn. Jede Unterklassenvariable Vn wird durch eine der gemessenen Variablen Vi gegeben und unterscheidet sich von der Klassenvariablen Vk. Ferner wird die für jede der Unterklassenvariablen Vn bestimmte Referenzweise so bestimmt, dass sie die Weise darstellt, in der die jeweilige Unterklassenvariable Vn durch Beeinträchtigungen der Art(en) der Beeinträchtigung, die in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen sind, beeinflusst wird. Als Beispiel ist jede Referenzweise z. B. durch Beeinträchtigungen der Art(en) von Beeinträchtigungen gegeben, die in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen sind und die dazu führen, dass die jeweilige Unterklassenvariable Vn ansteigt, abfällt, über oder unter einem Referenzwert liegt und/oder über oder unter einem bestimmten Schwellenwert liegt.
Als nächstes wird eine Klassifizierung durchgeführt, indem z. B. auf der Grundlage der während der Überwachung aufgezeichneten Daten D bestimmt wird, welche der Variablen Vi die früheste Erkennung einer sich innerhalb des Rohrleitungssystems entwickelnden Beeinträchtigung ermöglicht hat. Im Anschluss daran wird die Beeinträchtigung z. B. als eine Beeinträchtigung bestimmt, die der Beeinträchtigungsklasse angehört, die durch die Klassenvariable Vk spezifiziert wird, die gleich der zuvor bestimmten spezifischen der Variablen Vi ist, welche die früheste Erkennung ermöglicht hat. Ferner wird vorzugsweise eine Ausgabe bereitgestellt, die über die so bestimmte Beeinträchtigungsklasse informiert. Zusätzlich oder alternativ kann die Klassifizierung z. B. einschließen: für jede Unterklassenvariable Vn von mindestens einer oder jeder Unterklasse, die durch die Klassenvariable Vk spezifiziert ist, die gleich der Variable Vi ist, welche die früheste Erkennung ermöglicht hat, Bestimmen einer Art und Weise, in der die Messwerte vn der entsprechenden Unterklassenvariable Vn durch die Beeinträchtigung beeinflusst wurden. Wiederum wird jede Art und Weise z. B. dadurch bestimmt, dass bestimmt wird, ob die Messwerte vn gestiegen sind, gesunken sind, über oder unter einem Referenzwert liegen und/oder über oder unter einem bestimmten Schwellenwert liegen. Falls die so bestimmte Arten und Weisen den entsprechenden Referenzweisen einer spezifischen der Unterklassen entsprechen, wird die Beeinträchtigung dann als eine Art der Beeinträchtigung bestimmt, die in dieser spezifischen Unterklasse eingeschlossen ist. Ferner wird vorzugsweise eine Ausgabe bereitgestellt, die über die so bestimmte spezifische Unterklasse informiert.
Optional werden die Beeinträchtigungsklassen, die Art(en) der Beeinträchtigung, die in jeder Beeinträchtigungsklasse eingeschlossen sind, die Unterklassen und/oder die Art(en) der Beeinträchtigung, die in jeder Unterklasse eingeschlossen sind, z. B. basierend auf gekennzeichneten Trainingsdaten bestimmt, die für mindestens zwei verschiedene Arten von Beeinträchtigungen bestimmt wurden. Als alternative Option kann die Definition der Beeinträchtigungsklassen und die Bestimmung der Unterklassen ohne gekennzeichnete Trainingsdaten und ohne vorherige Kenntnis über die Art(en) der Beeinträchtigung, die in der spezifischen Anwendung, in der das Verfahren eingesetzt wird, auftreten können, durchgeführt werden. In diesem Fall werden die Beeinträchtigungsklassen z. B. basierend auf den gemessenen Variablen Vi vordefiniert und die Unterklassen werden z. B. basierend auf den während der Überwachung aufgezeichneten Daten D sukzessive bestimmt. Letzteres wird z. B. erreicht, indem für mindestens einige oder jede der während der Überwachung auftretenden Beeinträchtigungen bestimmt wird, welche der von den Messvorrichtungen Mi gemessenen Variablen Vi die früheste Erkennung der jeweiligen Beeinträchtigung ermöglicht hat und die Art und Weise bestimmt wird, in der die Messwerte vi der anderen Variablen Vi durch diese Beeinträchtigung beeinflusst wurden. Als Nächstes wird dann mindestens eine Unterklasse basierend auf der zuvor bestimmten Variablen Vi, welche die früheste Erkennung ermöglicht hat, und der entsprechenden Art und Weise, in der die anderen Variablen Vi beeinflusst wurden, bestimmt. Diese Bestimmung der Unterklassen bietet den Vorteil, dass neue Unterklassen hinzugefügt werden können, wenn bei der Durchführung des Verfahrens neue Arten von Beeinträchtigungen auftreten, die nicht in einer der zuvor bestimmten Unterklassen eingeschlossen sind.
Die Beeinträchtigungsklasse(n) und/oder die Unterklasse(n) werden z. B. angewandt, um erkannte Beeinträchtigungen entsprechend zu klassifizieren. Dies ist möglich, selbst wenn keine Informationen über die Art(en) der in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse oder Unterklasse eingeschlossenen Beeinträchtigungen verfügbar sind. Diese Informationen werden vorzugsweise hinzugefügt, sobald sie verfügbar werden. Insofern kann das Verfahren mindestens einmal oder wiederholt im Anschluss an die Bestimmung, dass eine erkannte Beeinträchtigung zu einer der Beeinträchtigungsklassen und/oder zu einer der Unterklassen gehört, das Bestimmen der Art der Beeinträchtigung, die innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrscht, einschließen, z. B. durch Untersuchung des Zustands, der innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrscht, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Bestimmung der Trainingsdaten beschrieben. Die so bestimmte Art der Beeinträchtigung wird dann als eine Art von Beeinträchtigung gespeichert, die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist. Anschließend wird/werden dann die Art(en) der Beeinträchtigung, die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist/sind, jedes Mal, wenn bestimmt wurde, dass eine erkannte Beeinträchtigung von einer Art ist, die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist, angegeben.
Das Bestimmen der Art der Beeinträchtigung ist insbesondere im Hinblick auf die verschiedenen Arten der Ablagerung nützlich. Einer der Gründe dafür ist, dass dadurch ermöglicht wird, die sich ändernde Eigenschaften einer sich innerhalb des Rohrleitungssystems bildenden Ablagerungsschicht zu erkennen. Während sich weiche Ablagerungsschichten relativ leicht durch Reinigung des Rohrleitungssystems entfernen lassen, selbst wenn sie vergleichsweise dick geworden sind, kann eine Ablagerungsschicht, die sich im Inneren des Rohrleitungssystems verhärtet, sehr viel schwieriger zu entfernen sein. Hier stellt die wiederholte Bestimmung der Art der Beeinträchtigung, die durch Ablagerung verursacht wird, insbesondere in Bezug auf die durch die Dichte und/oder die Steifigkeit der Ablagerungsschicht spezifizierten Arten von Beeinträchtigung, wertvolle Informationen bereit, die vorzugsweise angewendet werden, um die Reinigung des Rohrleitungssystems entsprechend zu planen. In diesem Fall werden die Reinigungen des Rohrleitungssystems z. B. basierend auf einer durch das Überwachungsverfahren bestimmten Reinigungsfähigkeit der mit der Art der Beeinträchtigung verbundenen Ablagerungsschichten geplant und durchgeführt.
Bei Anwendungen, bei denen das Rohrleitungssystem wiederholt gereinigt wird, z. B. regelmäßig oder basierend auf dem von dem Überwachungsverfahren bereitgestellten Überwachungsergebnis MR, kann das Verfahren zusätzlich einen Verfahrensschritt des Bestimmens einer Wirksamkeit der jeweiligen Reinigung für mindestens eine oder jede durchgeführte Reinigung einschließen. In diesem Fall schließt das Bereitstellen des Überwachungsergebnisses MR z. B. das Bereitstellen einer Ausgabe ein, die über die Wirksamkeit der jeweiligen Reinigung informiert. Als zusätzliche oder alternative Option wird eine Warnung ausgegeben, wenn bestimmt wurde, dass die Reinigung unwirksam war, und/oder es kann eine zusätzliche Reinigung oder eine andere Abhilfe durchgeführt werden, wenn die Reinigung als unwirksam bestimmt wurde. Die Effektivität der Reinigung wird z. B. bestimmt als oder basierend auf einer Differenz zwischen mindestens einer der Abweichungen ΔB, die basierend auf Daten D bestimmt wurden, die vor der jeweiligen Reinigung aufgezeichnet wurden, und mindestens einer der Abweichungen ΔB, die basierend auf Daten D bestimmt wurden, die nach der jeweiligen Reinigung aufgezeichnet wurden. Die Reinigungszeiten, zu denen die Reinigungen durchgeführt werden, können z. B. jeweils in Form eines Reinigungszeitintervalls ΔTc definiert werden, beginnend am Anfang und endend am Ende der jeweiligen Reinigung. Ferner ist die Berechnungseinheit 3 so konfiguriert, dass sie die Bestimmung der Wirksamkeit basierend auf dem jeweiligen Reinigungszeitintervall ΔTc und den Abweichungen ΔB durchführt, die von der Berechnungseinheit 3 basierend auf den vor und nach dem jeweiligen Reinigungszeitintervall ΔTc aufgezeichneten Daten D bestimmt werden.
Das/die Reinigungszeitintervall(e) ΔTc wird/werden z. B. der Berechnungseinheit 3 durch den Benutzer des Verfahrens bereitgestellt, z. B. über eine mit der Berechnungseinheit 3 verbundene oder mit ihr kommunizierende Schnittstelle 59 oder durch die mit der Berechnungseinheit 3 verbundene oder mit ihr kommunizierende übergeordnete Einheit 7 oder ein anderes die Durchführung der Reinigungen veranlassendes und/oder steuerndes Steuersystem. Als alternative Option ist die Berechnungseinheit 3 z. B. darauf trainiert oder so ausgelegt, dass sie die Bestimmung der Reinigungszeitintervalle ΔTc erlernt und anschließend die Reinigungszeitintervalle ΔTc basierend auf den aufgezeichneten Daten D selbst bestimmt. Das Training oder das Erlernen der Bestimmung der Reinigungszeitintervalle ΔTc wird z. B. basierend auf gekennzeichneten Trainingsdaten durchgeführt, die während Reinigungszeitintervallen ΔTc aufgezeichnet wurden. Als Beispiel bestimmt die Berechnungseinheit 3 z. B. die Reinigungszeitintervalle ΔTc basierend auf den Daten D, die während der Überwachung aufgezeichnet wurden, indem Zeitintervalle identifiziert werden, während derer die Messwerte vi aller Variablen Vi eine zeitabhängige Verteilung aufweisen, die einer zeitabhängigen Verteilung entspricht, die während Reinigungszeitintervallen ΔTc zu erwarten ist, die basierend auf den gekennzeichneten Trainingsdaten bestimmt wurden. Als alternative Option kann ein Verfahren des unüberwachten Lernens durchgeführt werden, um das Bestimmen der Reinigungszeitintervalle ΔTc zu erlernen. Dies ist möglich, da eine Reinigung immer mit signifikanten, plötzlichen Änderungen der Messwerte vi verbunden ist, die von unüberwachten Lernverfahren leicht erkannt werden können. In diesem Fall wird anschließend das so bestimmte gelernte Verfahren angewendet, um Reinigungszeitintervalle ΔTc basierend auf den aufgezeichneten Daten D zu bestimmen. Unüberwachtes Lernen bietet den Vorteil, dass es ohne gekennzeichnete Trainingsdaten durchgeführt werden kann. Dies ist insbesondere nützlich, wenn das Leitungssystem sehr selten gereinigt wird.
In Ausführungsformen des Überwachungsverfahrens, einschließlich der Bestimmung der Restzeit Zeit RT, wird jede Restzeit RT, die bestimmt wurden, nachdem mindestens eine Reinigung durchgeführt wurde, vorzugsweise ausschließlich basierend auf Abweichungen ΔB bestimmt, die basierend auf Daten D bestimmt wurden, die nachdem die letzte Reinigung durchgeführt worden ist, aufgezeichnet wurden. Insofern bietet die von der Berechnungseinheit 3 durchgeführte Bestimmung der Reinigungszeitintervalle ΔTc den Vorteil, dass dieses „Reset“ der Bestimmung der Restzeit RT von der Berechnungseinheit 3 automatisch durchgeführt werden kann, ohne dass eine externe Eingabe bezüglich der durchgeführten Reinigung(en) erforderlich ist.
Bezugszeichenliste

1: Rohrleitung
3: Berechnungseinheit
5: Speicher
7: Übergeordnete Einheit
9: Kantenvorrichtung
11: Schwingungskomponente
13: Schwingungskomponente
15: Antrieb
17: Sensor
19: Elektronik
21: Elektrode
23: Elektronik
25: Messrohr
27: Spule
29: Stromgenerator
31: Elektronik
33: Messelektrode
35: Referenzelektrode
37: Messrohr
39: Wandler
41: Elektronik
43: akustischer Wellenleiter
45: Interdigitalwandler
47: Elektronik
48: Temperatursensor
49: Messrohr
51: Antenne
52: Auskleidung
53: Elektronik
55: Inspektionssonde
57: Heckfläche
59: Schnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7665357 B2 [0007, 0056]
DE 102017102550 A1 [0007, 0056]
DE 102005050898 A1 [0010, 0014]
WO 2014056709 A1 [0011]
US 8046194 B2 [0012]
DE 102009002539 A1 [0013, 0064]
DE 1020201111274 [0056]
WO 2012062551 A1 [0056]
DE 102019124709 A1 [0056]
WO 2007045539 A [0056]
DE 10356007 B3 [0064]
US 8046194 B1 [0064]
DE 102006030964 A1 [0066]
DE 102020133855 [0068]
DE 102020133858 [0068]

Claims

Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zum Überwachen eines Zustands, der innerhalb eines Rohrleitungssystems vorherrscht, das mindestens eine Rohrleitung (1) einschließt, hinsichtlich einer Beeinträchtigung durch Ablagerung, Abrieb oder Korrosion, verursacht durch ein oder mehrere durch das Rohrleitungssystem fließende(s) Fluid(e); das Verfahren umfassend die Schritte: Installieren mindestens zweier Messvorrichtungen (Mi) an dem Rohrleitungssystem; wobei jede Messvorrichtung (Mi): von einem anderen Typ ist, anfällig für eine Beeinträchtigung ist, die der Beeinträchtigung des im Inneren des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands entspricht, und so konfiguriert ist, dass sie eine oder mehrere Variablen (Vi) misst, welche auf die Beeinträchtigung hinweisen; und wobei die von den verschiedenen Messvorrichtungen (Mi) gemessenen Variablen (Vi) mindestens zwei oder mindestens drei Variablen (Vi) einschließen, die jeweils eine unterschiedliche Abhängigkeit von der Beeinträchtigung aufweisen; während des Betriebs des Rohrleitungssystems kontinuierliches Aufzeichnen von Daten (D), einschließlich Zeitreihen von Messwerten (vi) der Variablen (Vi), die von den Messvorrichtungen (Mi) gemessen werden, und ihrem Messzeitpunkt (t); basierend auf Trainingsdaten, die in den Daten (D) eingeschlossen sind, Bestimmen eines dynamischen Referenzverhaltens (BR) der Variablen (Vi), das zeitabhängigen Verteilungen von Werten der Variablen (Vi) entspricht, die von den Messwerten (vi) zu erwarten sind, wenn die Messvorrichtungen (Mi) unbeeinträchtigt sind; wiederholtes Bestimmen einer Abweichung (ΔB) zwischen einem überwachten Verhalten (BM), das den zeitabhängigen Verteilungen der Messwerte (vi) der Variablen (Vi) entspricht, die basierend auf den während der Überwachung aufgezeichneten Daten (D) bestimmt wurden, und dem Referenzverhalten (BR); und basierend auf den Abweichungen (ΔB), mindestens einmal oder wiederholt, Bestimmen und Bereitstellen eines Überwachungsergebnisses (MR) durch Durchführen von mindestens einem von: a) Erkennen eines beeinträchtigten Zustands, wenn die Abweichungen (ΔB) einen ersten Abweichungsbereich (R1) überschreiten, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über den beeinträchtigten Zustand informiert, und b) Bestimmen einer Restzeit (RT), die verbleibt, bis ein Grad der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystem vorherrschenden Zustands einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, indem eine Zeitreihenvorhersage durchgeführt wird, die eine Zeit vorhersagt, die verbleibt, bis die Abweichungen (ΔB) einen zweiten Abweichungsbereich (R2) überschreiten, der dem vorbestimmten Grenzwert entspricht, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über die Restzeit (RT) informiert, die durch die von der Zeitreihenvorhersage vorhergesagte Zeit gegeben ist oder dieser entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: a) die Variablen (Vi) stationär sind und das Referenzverhalten (BR) das stationäre Verhalten der Variablen (Vi) einschließt, das die linearen oder nichtlinearen Zeitabhängigkeiten der Variablen (Vi) und feste Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen (Vi) beschreibt; oder b) die Variablen (Vi) während spezifischer identifizierbarer Phasen stationär sind, insbesondere Phasen, die basierend auf Eigenschaften der Messwerte (vi), die für die spezifische Phase charakteristisch sind, identifizierbar und/oder identifiziert sind, und/oder insbesondere Phasen, die durch Zeitintervalle gegeben sind, während derer das Rohrleitungssystem in einem spezifischen Betriebsmodus betrieben wird oder während derer ein spezifischer Prozessschritt eines an oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführten Prozesses durchgeführt wird, und das Referenzverhalten (BR) das stationäre Verhalten der Variablen (Vi) einschließt, das die Zeitabhängigkeiten der Variablen (Vi) und die Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen (Vi) während dieser Phasen beschreibt; und das Überwachungsverhalten (BM) basierend auf Datensätzen bestimmt wird, die in den Daten (D) eingeschlossen sind, die während spezifischer Phasen aufgezeichnet wurden, die während des Überwachens auftreten; oder c) die Variablen (Vi) nicht-stationäre Variablen sind, die ein reproduzierbares Muster während spezifischer identifizierbarer Phasen beschreiben, insbesondere identifizierbarer und/oder identifizierter Phasen basierend auf Eigenschaften der Messwerte (vi), die für die spezifische Phase charakteristisch sind, und/oder in bestimmten Phasen, die durch Zeitintervalle gegeben sind, während derer das Rohrleitungssystem in einem spezifischen Betriebsmodus betrieben wird oder während derer ein spezifischer Prozessschritt eines an oder mit dem Rohrleitungssystem durchgeführten Prozesses durchgeführt wird, und das Referenzverhalten (BR) Eigenschaften der Muster einschließt, die durch die nicht-stationären Variablen (Vi) beschrieben werden, sowie die Korrelationen zwischen den voneinander abhängigen Variablen (Vi) während dieser Phasen; und das Überwachungsverhalten (BM) basierend auf Datensätzen bestimmt wird, die in den Daten (D) eingeschlossen sind, die während spezifischer Phasen aufgezeichnet wurden, die während des Überwachens auftreten.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, umfassend die Schritte: für jede Variable (Vi) basierend auf den Trainingsdaten, Bestimmen einer Zeitskala, auf der sich die jeweilige Variable (Vi) ändert; basierend auf den Zeitskalen, Filtern der Daten (D) dergestalt, dass die gefilterten Daten (FD) nur Daten (D) einschließen, die während Zeitintervallen aufgezeichnet werden, während derer die Messwerte (vi) jeder der Variablen (Vi) sich im Zeitverlauf gemäß der für die jeweilige Variable (Vi) bestimmten Zeitskala geändert haben; und Durchführen der Bestimmung des Referenzverhaltens (BR) und jedes überwachten Verhaltens (BM) basierend auf den gefilterten Daten (FD).
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, umfassend das mindestens einmalige oder wiederholte Durchführen der folgenden Schritte: für mindestens zwei oder jede der Variablen (Vi) basierend auf den Messwerten (vi) der jeweiligen Variablen (Vi), die in den während der Überwachung aufgezeichneten Daten (D) eingeschlossen sind, oder gefilterter Daten (FB), die durch Filtern der während der Überwachung aufgezeichneten Daten (D) erhalten wurden, Durchführen einer Zeitreihenvorhersage, die eine variablenspezifische Restzeit (RTvi) vorhersagt, die verbleibt, bis die Messwerte (vi) der jeweiligen Variablen (Vi) einen vorbestimmten variablenspezifischen Bereich überschreiten werden; Bestimmen der kürzesten der variablenspezifischen Restzeiten (RTvi) als Mindestzeit (RTmin), die verbleibt, bis der Grad der Beeinträchtigung des innerhalb der Rohrleitung vorherrschenden Zustands den vorgegebenen Grenzwert überschreitet; und Durchführen von mindestens einem von: Bereitstellen einer Ausgabe, die über die Mindestzeit (RTmin), die Variable (Vi), für welche die kürzeste der variablenspezifischen Restzeiten (RTvi) bestimmt wurde, und/oder die Messvorrichtung (Mi), welche die Variable (Vi) misst, für welche die kürzeste der variablenspezifischen Restzeiten (RTvi) bestimmt wurde, informiert; basierend auf der Mindestzeit (RTmin), Durchführen einer Plausibilitätsprüfung der anhand der Abweichungen (ΔB) bestimmten Restzeit (RT); und Ausgeben einer Warnung, wenn eine Differenz zwischen der Restzeit (RT) und der Mindestzeit (RTmin) einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, umfassend die Schritte: Bestimmen gekennzeichneter Trainingsdaten, einschließlich von oder bestehend aus Datensätzen der aufgezeichneten Daten (D), die während beeinträchtigten Zeitintervallen aufgezeichnet wurden, während derer die Messvorrichtungen (Mi) jeweils von einer Beeinträchtigung betroffen waren, die einer bekannten oder nachträglich bestimmten Art der Beeinträchtigung des innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustands entspricht; wobei die gekennzeichneten Trainingsdaten gekennzeichnete Trainingsdaten für mindestens zwei verschiedene Arten von Beeinträchtigungen einschließen; und Durchführen von mindestens einem von: a) basierend auf den gekennzeichneten Trainingsdaten für jede der verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen, Bestimmen von Kriterien zum Bestimmen, ob die jeweilige Art der Beeinträchtigung vorliegt, basierend auf den aufgezeichneten Daten (D), mindestens einmal oder wiederholt basierend auf den Kriterien, Bestimmen des Vorliegens einer der mindestens zwei verschiedenen Arten von Beeinträchtigungen, wenn die während der Überwachung aufgezeichneten Daten (D) die für die jeweilige Art der Beeinträchtigung bestimmten Kriterien erfüllen, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über die bestimmte Art der Beeinträchtigung informiert; und b) für jede der verschiedenen Arten von Beeinträchtigung basierend auf den gekennzeichneten Trainingsdaten, Bestimmen einer typspezifischen Richtung (dj), in der das überwachte Verhalten (BM) von dem Referenzverhalten (BR) abweicht, wenn die jeweilige Art der Beeinträchtigung vorliegt, wobei jede typspezifische Richtung (dj) in Form eines Vektors bestimmt wird, der in einem mehrdimensionalen Koordinatensystem definiert ist, das eine Koordinatenachse für jede der Variablen (Vi), für mindestens eine der überwachten Verhaltensweisen (BM), die basierend auf den aufgezeichneten Daten (D) oder den gefilterten Daten (FD), die durch Filtern der aufgezeichneten Daten (D) erhalten wurden, bestimmt wurden, einschließt, Bestimmen einer überwachten Richtung (dm), in der das jeweilige überwachte Verhalten (BM) von dem Referenzverhalten (BR) in dem mehrdimensionalen Koordinatensystem abweicht, basierend auf der überwachten Richtung (dm) und den typspezifischen Richtungen (di), Bestimmen der Art der Beeinträchtigung, die den innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrschenden Zustand beeinträchtigt, und Bereitstellen der so bestimmten Art der Beeinträchtigung.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, zusätzlich umfassend die Schritte: Durchführen von mindestens einem von: a) Definieren mindestens einer Beeinträchtigungsklasse, wobei jede Beeinträchtigungsklasse mindestens eine Art von Beeinträchtigung einschließt und durch eine Klassenvariable (Vk) spezifiziert wird, die durch die eine der gemessenen Variablen (Vi) gegeben ist, welche die früheste Erkennung von Beeinträchtigungen der in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse eingeschlossenen Art(en) von Beeinträchtigungen ermöglicht; und b) Bestimmen mindestens einer Unterklasse, wobei jede Unterklasse mindestens eine Art von Beeinträchtigung einschließt und durch eine Klassenvariable (Vk), die durch die eine der Variablen (Vi) gegeben ist, welche die früheste Erkennung von Beeinträchtigungen der Art(en) der Beeinträchtigung(en), die in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen sind, ermöglicht, und eine Referenzweise für jede aus einem Satz von mindestens einer Unterklassenvariablen (Vn) spezifiziert ist, wobei jede Unterklassenvariable (Vn) durch eine der gemessenen Variablen (Vi) gegeben ist und sich von der Klassenvariablen (Vk) unterscheidet, und wobei jede Referenzweise eine Weise darstellt, in der die jeweilige Unterklassenvariable (Vn) durch Beeinträchtigungen der Art(en) von Beeinträchtigungen, die in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen sind, beeinflusst wird, insbesondere eine Weise, die durch die Beeinträchtigungen gegeben ist, die bewirken, dass die jeweilige Unterklassenvariable (Vn) zunimmt, abnimmt, über oder unter einem Referenzwert liegt oder über oder unter einem gegebenen Schwellenwert liegt; das Verfahren umfasst ferner die Schritte: basierend auf den während der Überwachung aufgezeichneten Daten (D), Bestimmen, welche der gemessenen Variablen (Vi) die früheste Erkennung einer sich innerhalb des Rohrleitungssystems entwickelnden Beeinträchtigung ermöglicht hat, wobei die Variable (Vi), welche die früheste Erkennung ermöglicht hat, bestimmbar ist als und/oder gegeben ist durch die eine der gemessenen Variablen (Vi), die zuerst einen für die jeweilige Variable (Vi) definierten variablenspezifischen Schwellenwert über- oder unterschreitet, oder bestimmbar ist als und/oder gegeben ist durch eine der Variablen (Vi), für die eine Zeitreihenvorhersage, die eine variablenspezifische Restzeit (RTvi) vorhersagt, die verbleibt, bis die Messwerte (vi) der jeweiligen Variable (Vi) einen vorbestimmten variablenspezifischen Bereich überschreiten werden, die kürzeste variablenspezifische Restzeit (RTvi) ergibt; und Durchführen von mindestens einem von: a) Bestimmen, dass es sich bei dieser Beeinträchtigung um eine Beeinträchtigung handelt, die in der Beeinträchtigungsklasse eingeschlossen ist, die durch die Klassenvariable (Vk) spezifiziert wird, die gleich der Variable (Vi) ist, welche die früheste Erkennung ermöglicht hat, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über diese Beeinträchtigungsklasse informiert; und b) für jede Unterklassenvariable (Vn) von mindestens einer oder jeder Unterklasse, die durch die Klassenvariable (Vk) spezifiziert ist, die gleich der Variable (Vi) ist, welche die früheste Erkennung ermöglicht hat, Bestimmen einer Art und Weise, in der die Messwerte (vn) der Unterklassenvariable (Vn) durch die Beeinträchtigung beeinflusst wurde; Bestimmen, dass es sich bei der Beeinträchtigung um eine Beeinträchtigung handelt, die zu einer bestimmten Unterklasse gehört, falls die Art und Weise, in der die Messwerte (vn) der Unterklassenvariablen (Vn) dieser spezifischen Unterklasse mit den entsprechenden Referenzweisen übereinstimmen, und Bereitstellen einer Ausgabe, die über die spezifische Unterklasse informiert.
Verfahren nach Anspruch 6, umfassend die Schritte: Durchführen von mindestens einem von: a) Vordefinieren von mindestens einer Beeinträchtigungsklasse basierend auf den gemessenen Variablen (Vi); und b) Bestimmen mindestens einer der Unterklassen durch: b1) basierend auf den Daten (D), die während der Überwachung aufgezeichnet wurden, für mindestens einige oder jede der Beeinträchtigungen, die während des Überwachens auftreten, Bestimmen, welche der von den Messvorrichtungen (Mi) gemessenen Variablen (Vi) die früheste Erkennung der jeweiligen Beeinträchtigung ermöglicht haben und Bestimmen der Art und Weise, in der die Messwerte (vi) der anderen Variablen (Vi) durch diese Beeinträchtigung beeinflusst wurden; und b2) basierend auf den nacheinander bestimmten Variablen (Vi), welche die früheste Erkennung ermöglichen, und der entsprechenden Arten und Weisen, in denen die anderen Variablen (Vi) beeinflusst wurden, Bestimmen mindestens einer Unterklasse; und anschließend Durchführen von mindestens einem von: a) Anwenden der Beeinträchtigungsklasse(en) und/oder der Unterklasse(n), um erkannte Beeinträchtigungen zu klassifizieren; und b) mindestens einmal oder wiederholt im Anschluss an das Bestimmen, dass eine erkannte Beeinträchtigung zu einer Art von Beeinträchtigung gehört, die in einer der Beeinträchtigungsklassen und/oder in einer der Unterklassen eingeschlossen ist, Durchführen der folgenden Schritte: Bestimmen der Art der Beeinträchtigung der innerhalb des Rohrleitungssystem vorherrschenden Beeinträchtigung; Speichern der bestimmten Beeinträchtigung als eine Art von Beeinträchtigung, die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist; und anschließendes Angeben der Art(en) der Beeinträchtigung(en), die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist/sind, jedes Mal, wenn eine erkannte Beeinträchtigung als eine Art der Beeinträchtigung bestimmt wurde, die in der jeweiligen Beeinträchtigungsklasse und/oder in der jeweiligen Unterklasse eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, wobei die unterschiedlichen Arten von Beeinträchtigungen mindestens eines einschließen von: einer Art von Beeinträchtigung, die durch Ablagerung verursacht wird; mindestens zweier verschiedener Arten von Beeinträchtigung, die durch Ablagerung verursacht werden, die jeweils durch eine spezifische Art von Ablagerung spezifiziert sind und/oder durch einen vordefinierten Bereich für mindestens eine Eigenschaft einer durch die Ablagerung gebildeten Ablagerungsschicht spezifiziert sind, wobei die Eigenschaften mindestens eine der Folgenden einschließen: eine Dicke der Ablagerungsschicht, eine Steifigkeit der Ablagerungsschicht und eine Dichte der Ablagerungsschicht; einer Art von Beeinträchtigung, die durch Korrosion oder Abrieb verursacht wird; und mindestens zweier verschiedener Arten von Beeinträchtigung, die durch Korrosion oder Abrieb verursacht werden und durch einen vordefinierten Bereich für einen Materialabtrag, der durch Korrosion oder Abrieb verursacht wird, spezifiziert sind.
Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, wobei die Beeinträchtigung des Zustandes auf Ablagerung zurückzuführen ist und die unterschiedlichen Arten von Beeinträchtigungen mindestens zwei verschiedene Arten von Beeinträchtigungen einschließen, die durch Ablagerung verursacht werden; das Verfahren umfassend die Schritte: basierend auf den Daten (D), die während der Überwachung aufgezeichnet wurden, wiederholtes Bestimmen der Art der Beeinträchtigung; und Planen und Durchführen von Reinigungen des Rohrleitungssystems basierend auf einer Reinigungsfähigkeit von Ablagerungsschichten, die der bestimmten Art von Beeinträchtigung zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, wobei die von den Messvorrichtungen (Mi) gemessenen Variablen (Vi) mindestens zwei von Folgendem einschließen: a) mindestens eine elektrische Variable, die jeweils durch mindestens eine elektrische Eigenschaft, die durch Korrosion, Abrieb und/oder Ablagerungen beeinflusst wird, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird; b) mindestens eine Schwingungsvariable, die jeweils durch mindestens eine Schwingungseigenschaft einer Schwingung einer der Rohrleitungen (1) oder einer Schwingungskomponente (11, 13) einer der Messvorrichtungen (M1, M2), die dem/den Fluid(en) ausgesetzt sind, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird; und c) mindestens einer Signalausbreitungsvariable, die jeweils durch mindestens eine Signaleigenschaft eines Signals, das von der Messvorrichtung (M6, M7, M8) empfangen wird, welche die jeweilige Signalausbreitungsvariable entlang eines Signalausbreitungspfades misst, der sich entlang und/oder durch mindestens einen Oberflächenbereich erstreckt, der dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, der von Korrosion, Abrieb oder Ablagerung betroffen ist, die auf dem mindestens einen Oberflächenbereich auftreten, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, wobei die Messvorrichtungen (Mi) mindestens eines oder mindestens zwei von Folgendem einschließen: mindestens eine Schwingungsvorrichtung einschließlich einer Schwingungskomponente (11, 13), die dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, einem Antrieb (15), der so konfiguriert ist, dass er die Schwingungskomponente (11, 13) in mindestens einer vorbestimmten Schwingungsmode in Schwingung versetzt, mindestens einem Sensor (17), der die resultierende Schwingung erfasst, und einer Elektronik (19), die so konfiguriert ist, dass sie die Messwerte (vi) mindestens einer Variablen (Vi) bestimmt und bereitstellt, die jeweils durch eine Schwingungsvariable gegeben sind, die durch mindestens eine Schwingungseigenschaft einer Schwingung der Schwingungskomponente (11, 13) gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird; wobei die Schwingungsvariable(en) einschließen: eine Frequenz, eine Resonanzfrequenz, eine Schwingungsamplitude und/oder eine Dämpfung der Schwingung der Schwingungskomponente (11, 13) für mindestens eine der Schwingungsmoden und/oder eine Steifigkeit der Schwingungskomponente (11, 13) in Bezug auf mindestens eine der Schwingungsmoden; mindestens eine Messvorrichtung (M3) oder einen Beschleunigungsmesser, die bzw. der an einer der Rohrleitungen (1) montiert ist und mindestens eine Variable (Vi) misst, die durch eine Schwingungsvariable gegeben ist, die durch mindestens eine Schwingungseigenschaft der Schwingungen dieser Rohrleitung (1) gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird; mindestens eine Messvorrichtung (M4, M5), die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Variable (Vi) misst, die durch eine elektrische Variable gegeben ist, die durch mindestens eines der folgenden Elemente gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend auf mindestens einem der folgenden Elemente bestimmt wird: eine elektrische Impedanz, ein elektrischer Widerstand, eine elektrische Leitfähigkeit und mindestens eine andere elektrische Eigenschaft einer elektrischen Verbindung und/oder einer elektrischen Komponente, die durch die Korrosion, den Abrieb und/oder die Ablagerung beeinflusst wird; die durch das/die Fluide verursacht wird; und mindestens eine Messvorrichtung (M6, M7, M8), die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Variable (Vi) misst, die durch eine Signalausbreitungsvariable gegeben ist, die durch mindestens eine Signaleigenschaft eines Signals, das von der jeweiligen Messvorrichtung (M6, M7, M8) entlang eines Signalausbreitungspfads empfangen wird, der sich entlang und/oder durch mindestens einen Oberflächenbereich erstreckt, der dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, gegeben ist, sich darauf bezieht oder basierend darauf bestimmt wird, wobei die mindestens eine Signaleigenschaft mindestens eines einschließt von: einer Signaldämpfung, einer Signalamplitude, einer Signalreflexionseigenschaft, einer Eigenschaft, die sich auf ein Amplitudenspektrum und/oder ein Phasenspektrum bezieht oder basierend darauf bestimmt wird, einer Signallaufzeit und mindestens einer anderen Signaleigenschaft, die durch Korrosion, Abrieb oder Ablagerung auf der mindestens einen Oberfläche beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei: a) die mindestens eine Schwingungsmessvorrichtung (M1, M2) mindestens eines der Folgenden einschließt: eine erste Messvorrichtung (M1), einen Füllstandsschalter oder eine Dichtemessvorrichtung, wobei die Schwingungskomponente (11) durch ein sich in eine der Rohrleitungen (1) erstreckendes Schwingelement gegeben ist oder dieses einschließt; und eine zweite Messvorrichtung (M2), eine Coriolis-Messvorrichtung oder eine Coriolis-Messvorrichtung, die mindestens eines der Folgenden misst: einen Durchfluss, eine Dichte und eine Viskosität des/der Fluids(e); wobei die Schwingungskomponente (13) durch ein Rohr gegeben ist oder ein Rohr einschließt, das mit einer der Rohrleitungen (1) verbunden ist oder in diese eingesetzt ist, so dass mindestens ein Teil des/der durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluids/Fluide durch das Rohr fließt; b) die mindestens eine Messvorrichtung (M4, M5), die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Variable (Vi) misst, die durch eine elektrische Variable gegeben ist, schließt mindestens eines der Folgenden ein: eine Messvorrichtung (M4) oder einen Leitfähigkeitssensor, einschließlich zweier Elektroden (21), die sich in die Rohrleitung (1) erstrecken und Elektronik (23), die mit den Elektroden (21) verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie Messwerte (vi) der von dieser Messvorrichtung (M4) gemessenen mindestens einen elektrischen Variable (Vi) bestimmt und bereitstellt; und eine Messvorrichtung (M5), die durch einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser gegeben ist, einschließlich eines Rohres (25), das mit einer der Rohrleitungen (1) verbunden oder in eine der Rohrleitungen eingeführt ist, so dass mindestens ein Teil des/der durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluids/Fluide durch das Rohr (25) fließt, eines Satzes von zwei oder mehr Elektroden, die galvanisch mit dem/den durch das Rohr (25) fließenden Fluid(en) gekoppelt oder diesem/diesen direkt ausgesetzt sind, und einer Elektronik (31), die mit den Elektroden verbunden und so konfiguriert ist, dass sie die mindestens eine durch den magnetisch-induktiven Durchflussmesser gemessene elektrische Variable bestimmt und bereitstellt; und/oder c) die mindestens eine Messvorrichtung (M6, M7, M8), die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Variable (Vi) misst, die durch eine Signalausbreitungsvariable gegeben ist, schließt mindestens eines der Folgenden ein: eine Messvorrichtung (M6), die durch eine Ultraschallvorrichtung, einen Ultraschalldurchflussmesser, einen anklemmbaren Ultraschalldurchflussmesser oder einen Ultraschallkonzentrationsmesser gegeben ist; eine Messvorrichtung (M7) einschließlich eines akustischen Wellenleiters (43), der dem/den durch das Rohrleitungssystem fließenden Fluid(en) ausgesetzt ist, eines sendenden Interdigitalwandlers (45) und eines empfangenden Interdigitalwandlers (45), die mit Abstand voneinander auf dem akustischen Wellenleiter (43) montiert sind, und einer Elektronik (47), die mit den Interdigitalwandlern (45) verbunden und so konfiguriert ist, dass sie die mindestens eine Signalausbreitungsvariable bestimmt und bereitstellt; und eine Messvorrichtung (M7), die durch eine Mikrowellenvorrichtung, einen Mikrowellendurchflussmesser oder eine Mikrowellenkonzentrationsmesser gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, wobei die Beeinträchtigung des Zustands auf eine Ablagerung zurückzuführen ist, das Verfahren umfassend die Schritte: mindestens einmal, wiederholt und/oder basierend auf dem Überwachungsergebnis (MR), Durchführen einer Reinigung des Rohrleitungssystems; für mindestens eine der Reinigungen, Bestimmen einer Wirksamkeit der Reinigung als eine oder basierend auf einer Differenz zwischen mindestens einer der Abweichungen (ΔB), die basierend auf Daten (D) bestimmt wurden, die vor der jeweiligen Reinigung aufgezeichnet wurden, und mindestens einer der Abweichungen (ΔB), die basierend auf Daten (D) bestimmt wurden, die nach der jeweiligen Reinigung aufgezeichnet wurden; und Durchführen von mindestens einem von: Bereitstellen einer Ausgabe, die über die Wirksamkeit der Reinigung informiert, Ausgeben einer Warnung, falls die Reinigung unwirksam war, und Durchführen einer zusätzlichen Reinigung oder einer anderen Abhilfe, falls die Reinigung unwirksam war.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, wobei die Beeinträchtigung des Zustands auf Ablagerung zurückzuführen ist, das Verfahren umfassend die Schritte: mindestens einmal Durchführen einer Reinigung des Rohrleitungssystems; und Bestimmen der jeweils zu bestimmenden Restzeit (RT) nach einer der Reinigungen ausschließlich basierend auf Abweichungen (ΔB), die auf der Grundlage der nach der letzten Reinigung aufgezeichneten Daten (D) bestimmt wurden.
Verfahren nach Anspruch 13 bis 14, wobei für jedes Reinigungszeitintervall (ΔTc), in dem das Rohrleitungssystem gereinigt wird, folgendes gilt: es wird durch einen Benutzer des Verfahrens, durch eine übergeordnete Einheit (7) oder durch ein Steuersystem, das die Durchführung der Reinigung initiiert und/oder steuert, bereitgestellt; oder es wird durch eine Berechnungseinheit (3) bestimmt, die für das Durchführen der Bestimmung der Reinigungszeitintervalle (ΔTc) trainiert oder angelernt wurde, und die jede Bestimmung der Wirksamkeit und/oder der Restzeit (RT) basierend auf den von der Berechnungseinheit (3) basierend auf den Daten (D) bestimmten Reinigungszeitintervallen (ΔTc) durchführt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, umfassend mindestens einen der folgenden Schritte: a) Bestimmen einer Größe der Abweichungen (ΔB) und Bestimmen und Bereitstellen eines Grades der Beeinträchtigung des Zustands, der innerhalb des Rohrleitungssystems vorherrscht, der durch die Größe der Abweichungen (ΔB) gegeben ist oder dieser entspricht; b) Ausgeben eines Alarms, wenn die Abweichungen (ΔB) einen dritten Abweichungsbereich (R3) überschreiten; c) Bereitstellen einer Ausgabe, die über einen unbeeinträchtigten Zustand des Rohrleitungssystems informiert, wenn die Abweichungen (ΔB) innerhalb des ersten Abweichungsbereichs (R1) auftreten; und d) basierend auf der Restzeit (RT), Planen einer Wartungsmaßnahme und Durchführen der Wartungsmaßnahme vor dem Ende der Restzeit (RT), wobei die Wartungsmaßnahme entweder das Reinigen des Rohrleitungssystems und/oder mindestens einer Komponente (C), die in dem Rohrleitungssystem eingeschlossen oder an diesem installiert ist, das dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, oder das Warten oder Ersetzen mindestens einer Rohrleitung (1) und/oder mindestens einer Komponente (C), die in dem Rohrleitungssystem eingeschlossen oder an diesem installiert ist, das dem/den Fluid(en) ausgesetzt ist, einschließt.
Überwachungssystem, welches das Verfahren nach Anspruch 1 bis 16 durchführt, umfassend: die Messvorrichtungen (Mi); und eine Berechnungseinheit (3), die direkt oder indirekt mit jeder der Messvorrichtungen (Mi) verbunden ist oder mit ihnen kommuniziert; wobei die Berechnungseinheit (3) ausgeführt ist, um die Daten (D) zu empfangen und die Daten (D) durch mindestens vorübergehendes Speichern der Daten (D) in einem der Berechnungseinheit (3) zugeordneten Speicher (5) aufzuzeichnen; und wobei die Berechnungseinheit (3) ausgeführt ist, um das Referenzverhalten (BR) zu bestimmen, um die Abweichungen (ΔB) zu bestimmen und das Überwachungsergebnis (MR) zu bestimmen und bereitzustellen.