JP2023508894A - 温度差を利用した非侵襲的プロセス流体の流動表示 - Google Patents
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Abstract
Description
多くの工業プロセスは、パイプやその他の導管を通じてプロセス流体を搬送する。このようなプロセス流体には、液体、気体、及び、場合によっては、巻き込まれた固体を含むことができる。これらのプロセス流体の流動(flows)は、衛生的な食品及び飲料の製造、水処理、高純度の医薬品の製造、化学処理、炭化水素の抽出及び処理、並びに、研磨性及び腐食性のスラリーを利用する水圧破砕技術を含む炭化水素燃料産業を含むが、これらに限定されない様々な産業のいずれかで見出される。
プロセス流体の温度が変化(例えば、上昇又は下降)すると、システムの温度プロファイルが変化する。流動する配管のスキン温度と基準温度との間のこの温度差は、2つの位置の間を流動する熱の結果である。2つの位置の間の熱インピーダンス(又は、熱流に関連する他の同様の定数)の知識と組み合わせることで、プロセス流体導管の内側表面の温度を推定することができる。プロセス流体導管の内面は、プロセス流体と直接に接触しているため、この内面温度を用いてプロセス流体の温度を推定することができる。
Tcorrected= Tskin+ (Tskin-Treference) * (Rpipe/Rsensor)。
Claims (24)
- プロセス流体の流動システムであって、
プロセス流体導管上の第1の位置で、前記プロセス流体導管の外部温度を測定するように配置された第1のパイプスキンセンサ、
プロセス流体導管上の第2の位置で、前記プロセス流体導管の外部温度を測定するように配置された第2のパイプスキンセンサ、
前記第1及び第2のパイプスキンセンサに結合された測定回路、及び、
前記測定回路に結合され、前記第1及び第2のパイプスキンセンサからの信号に基づいて前記プロセス流体の流動の状態を識別し、プロセス流体の流動の状態の表示を出力するように構成されたコントローラ、
を含むプロセス流体の流動システム。 - 前記プロセス流体導管の実質的に反対側に、前記第1及び第2のパイプスキンセンサを取り付けるように構成されたクランプ、をさらに含む、請求項1に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記第1及び第2のパイプスキンセンサの間のクランプに取り付けられた第3のパイプスキンセンサをさらに含む、請求項2に記載のプロセス流体の流動システム。
- さらに、前記第3のパイプスキンセンサと径方向に対向して前記クランプに取り付けられた第4のパイプスキンセンサ、を含む請求項3に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記第1、第2、第3、及び、第4の各パイプスキンセンサは、前記プロセス流体導管の外面について約90度離れて配置されている、請求項4に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記プロセスの流動の状態が、プロセス流体がそこを流動している満充填状態のプロセス流体導管、プロセス流体が流動していない満充填状態のプロセス流体導管、プロセス流体がそこを流動している50%より大きい充填状態のプロセス流体導管、プロセス流体がそこを流動している50%より小さい充填状態のプロセス流体導管、から成る群から選択される、請求項5に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記プロセスの流動の状態は、前記プロセス流体導管の下側表面上に配置された物質を示す、請求項5に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記コントローラは、前記第1及び第2のパイプスキンセンサに対して一定の熱関係を有する基準温度の測定値を取得するように構成され、前記基準温度の測定値は、前記プロセス流体導管の測定された外部温度と異なり、前記コントローラは、前記プロセス流体の流動出力及び熱流計算を用いて、前記プロセス流体の流動出力に基づいて調整されるプロセス流体の温度の推定値出力を提供するように構成される、請求項1に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記コントローラは、前記プロセス流体の温度推定値をローカル出力として提供するように構成される、請求項8に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記プロセス流体の温度推定値は、前記プロセス流体の流動の状態に基づいて、前記第1及び第2のセンサの全てよりも少ない数を用いて生成される、請求項8に記載のプロセス流体の流動システム。
- さらに、前記コントローラに結合された通信回路を含み、前記プロセス流体の温度推定値は、遠隔装置に通信される、請求項8に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記コントローラは、前記識別されたプロセスの流動の状態を、前記遠隔装置に通信するように構成される、請求項11に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記プロセスの流動の状態は、プロセス流体がその中を流動している完全に満充填状態のプロセス流体導管である、請求項1に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記プロセスの流動の状態は、プロセス流体の流動のない完全に満充填状態のプロセス流体導管である、請求項1に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記プロセスの流動の状態は、プロセス流体がその中を流動している50%より大きい充填状態のプロセス流体導管である、請求項1に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記プロセスの流動の状態は、プロセス流体がその中を流動している50%より小さい充填状態のプロセス流体導管である、請求項1に記載のプロセス流体の流動システム。
- 前記プロセスの流動の状態は、プロセス流体導管の下側表面上に配置された物質を示す、請求項1に記載のプロセス流体の流動システム。
- 流路内のプロセス流体の流動特性を推定する方法であって、
前記流動の導管の外径についての複数の位置で、表面温度の測定値を取得すること、及び、
前記複数の表面温度の測定値を分析して、前記導管内の流動の状態を識別すること、
を含む方法。 - 前記識別された流動の状態に基づいて、表面温度の測定値の組み合わせを選択すること、
前記選択された表面温度の測定値の組み合わせに熱流計算を適用して、プロセス流体の温度の推定値を生成すること、及び
前記プロセス流体の温度の推定値を出力として提供すること
をさらに含む請求項18に記載の方法。 - 前記複数の表面温度の各測定値を分析することは、前記各表面温度の各測定値の間の差異が、前記様々な流動の状態の1つを示す所定の閾値を超えるか否かを決定することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記所定の閾値は、ユーザーにより提供される、請求項20に記載の方法。
- さらに、前記識別された流動の状態の表示を生成すること、を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記表示は、ローカル出力として提供される、請求項22に記載の方法。
- 前記表示は、層流、遷移流、及び、乱流、からなる群から選択される、請求項22に記載の方法。
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