NO20120512A1 - Monitoring of foreign particles, foreign fluids and substances in a fluid - Google Patents
Monitoring of foreign particles, foreign fluids and substances in a fluid Download PDFInfo
- Publication number
- NO20120512A1 NO20120512A1 NO20120512A NO20120512A NO20120512A1 NO 20120512 A1 NO20120512 A1 NO 20120512A1 NO 20120512 A NO20120512 A NO 20120512A NO 20120512 A NO20120512 A NO 20120512A NO 20120512 A1 NO20120512 A1 NO 20120512A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- fluid
- light
- measuring device
- shadowed
- flow cell
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 45
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 title description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 68
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 51
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 2
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
Abstract
Utførelsesformene her beskrevet gjelder et system (100) for å analysere et fluid (103), der systemet (100) omfatter: en lyskilde (110) konfigurert til å emittere lys for transmisjon gjennom en første optisk transmisjonsanordning (107a) til minste en måleanordning (105), der den minst ene måleanordningen (105) omfatter minst en del av fluidet (103) og er utformet til å bli belyst av det emitterte lyset; en andre optisk transmisjonsanordning (107b) som er utformet til å sende lys som er skygget eller avbøyd av fluidet (103) når måleanordningen (105) blir belyst til en eller flere bildetakingsenheter (113); hvori minst en av lyskildene (110) og en eller flere bildetakingsenheter (113) er anordnet fjernt fra måleanordningen (105).The embodiments described herein apply to a system (100) for analyzing a fluid (103), wherein the system (100) comprises: a light source (110) configured to emit light for transmission through a first optical transmission device (107a) to at least one measuring device ( 105), wherein the at least one measuring device (105) comprises at least a portion of the fluid (103) and is designed to be illuminated by the emitted light; a second optical transmission device (107b) designed to transmit light which is shaded or deflected by the fluid (103) when the measuring device (105) is illuminated to one or more imaging units (113); wherein at least one of the light sources (110) and one or more imaging units (113) are arranged remote from the measuring device (105).
Description
OVERVÅKNING AV FREMMEDE PARTIKLER, FREMMEDE FLUIDER OG SUBSTANSER I ET FLUID MONITORING OF FOREIGN PARTICLES, FOREIGN FLUIDS AND SUBSTANCES IN A FLUID
TEKNISK OMRÅDE TECHNICAL AREA
Utførelsesformene her beskrevet gjelder fluidanalyser, og mer spesifikt fluidanalyser ved bruk av en lyskilde. The embodiments described here apply to fluid analyses, and more specifically fluid analyzes using a light source.
BAKGRUNN BACKGROUND
Det har alltid vært en utfordring å overvåke tilstanden til en stor maskininstallasjon, bestående av flere maskiner med forskjellige hydrauliske systemer, girkasser og smøresystemer. It has always been a challenge to monitor the condition of a large machine installation, consisting of several machines with different hydraulic systems, gearboxes and lubrication systems.
Partikkeltelling har vært brukt for å gi en tidlig advarsel basert på forskjellige tegn på slitasje fra partikler, lekkasjer (vann), kjemisk eller biologisk forurensning i det hydrauliske eller smøre fluidet. På grunn av dårlige prøvetakingsprosedyrer og apparater, utilstrekkelig systemer for partikkeltelling og mangel på kompetanse i tolking av involvert personell, har partikkeltelling hatt en begrenset bruk. I stedet har vibrasjonsanalyse blitt brukt til å følge med utviklingen av maskinslitasje, selv om stans og slitasje ville ha blitt sett mye tidligere gjennom partikkelanalyse. En av begrensningene med instrumenter som benyttes er at instrumentene bare teller partikler. Nødvendig informasjon er blant annet form og opprinnelse av partiklene. Partikler fra harde legeringer, stål og sand vil gjøre en enorm forskjell i sekundære slitasje og skader enn vanndråper, luftbobler eller biofilm, men de vil bli tel It og rapportert på samme måte. Particle counting has been used to provide an early warning based on various signs of wear from particles, leaks (water), chemical or biological contamination in the hydraulic or lubricating fluid. Due to poor sampling procedures and apparatus, inadequate systems for particle counting and a lack of competence in interpretation by the personnel involved, particle counting has had limited use. Instead, vibration analysis has been used to follow the development of machine wear, although stalling and wear would have been seen much earlier through particle analysis. One of the limitations of the instruments used is that the instruments only count particles. Necessary information is, among other things, the shape and origin of the particles. Particles from hard alloys, steel and sand will make a huge difference in secondary wear and damage than water droplets, air bubbles or biofilm, but they will be counted and reported in the same way.
Svakheten av ovennevnte teknologi har blitt sett av den amerikanske marinen, og et forskningsprogram ble dannet på slutten av nittitallet ved Naval Research Laboratories, og endte med Laser Net analysator. Metoden ser på synlig forurensning i oljen ved hjelp av bildeanalyse og foto-/videoteknologi. Ved å pulse laserlys gjennom en optisk strømningscelle fanger instrumentet opp en høy frekvens av bilder per minutt av partikler som passerer strømningscellen, lagrer bildene i en database som sammenligner bildene med kjente slitasjepartikler fra maskiner og rapporterer type og mengde partikler i oljen. Denne metode, ved bruk av en pålitelig fluidprøvetaking gir pålitelige og repeterbare målinger for online overvåking. Imidlertid har også denne metoden begrensninger. På et skip, på en oljeplattform eller i en prosessfabrikk, vil det alltid være variasjoner i oljereservoarer, girkasser, oljekvaliteter etc. Derfor er det ikke lett å bruke samme instrument for å følge opp flere maskiner. Å sette opp et system for tilstandsovervåkning med en analyseboks på hver maskin vil også være dyrt, og oppfølging og vedlikehold vil være krevende. Kostnaden for instrumentering kan bli frastøtende, og oppfølging og vedlikehold kan bli krevende. I et meget brannfarlig miljø kan all elektronikk potensielt forårsake eksplosjoner. Det er derfor viktig å ikke utsette elektroniske kretser og strømforsyninger for meget brannfarlige væsker eller potensielt eksplosive miljøerl. The weakness of the above technology has been seen by the US Navy, and a research program was formed in the late nineties at the Naval Research Laboratories, culminating in the Laser Net analyzer. The method looks at visible contamination in the oil using image analysis and photo/video technology. By pulsing laser light through an optical flow cell, the instrument captures a high frequency of images per minute of particles passing through the flow cell, stores the images in a database that compares the images with known wear particles from machines and reports the type and amount of particles in the oil. This method, using a reliable fluid sampling system, provides reliable and repeatable measurements for online monitoring. However, this method also has limitations. On a ship, on an oil platform or in a processing plant, there will always be variations in oil reservoirs, gearboxes, oil qualities etc. Therefore, it is not easy to use the same instrument to monitor several machines. Setting up a condition monitoring system with an analysis box on each machine will also be expensive, and follow-up and maintenance will be demanding. The cost of instrumentation can be repulsive, and follow-up and maintenance can be demanding. In a highly flammable environment, all electronics can potentially cause explosions. It is therefore important not to expose electronic circuits and power supplies to highly flammable liquids or potentially explosive environments.
OPPSUMMERING SUMMARY
Det er et formål med utførelsesformene heri å løse multiplikasjonen av laserbasert "partikkelanalyse" apparat i væske ved å sentralisere emisjon og analyse av målesignalene takket være multipleksing av signalet sendt i fiberoptiske kabler. It is a purpose of the embodiments herein to solve the multiplication of laser-based "particle analysis" apparatus in liquid by centralizing the emission and analysis of the measurement signals thanks to the multiplexing of the signal sent in fiber optic cables.
Et annet formål med utførelsesformene heri er å tillate installasjon av en analyseenhet langt fra målecellen, og dermed tillate måling av fluider i et miljø som ikke er kompatibelt med analyseenheten. Another purpose of the embodiments herein is to allow the installation of an analysis unit far from the measurement cell, thereby allowing the measurement of fluids in an environment that is not compatible with the analysis unit.
Et annet formål med utførelsesformene heri er å muliggjøre en spesiell innpakking for analyseenheten for å tillate dens anvendelse i vanskelige omgivelser. Another purpose of the embodiments herein is to enable special packaging for the assay unit to allow its use in harsh environments.
Et annet formål med utførelsesformerne heri er å tillate partikkelanalyse og overvåking av maskiner i brannfarlige eller eksplosive miljøer, sikrere og billigere. Another purpose of the embodiments herein is to allow particle analysis and monitoring of machines in flammable or explosive environments more safely and inexpensively.
Det er et formål med utførelsesformene heri å bruke partikkelanalyse av smøre- og/eller kjølefluider som den viktigste kilde for tilstandskontroll av tungt maskineri. It is a purpose of the embodiments herein to use particle analysis of lubricating and/or cooling fluids as the most important source for condition monitoring of heavy machinery.
Nok en hensikt med utførelsesformene heri er å tillate deteksjon av undersjøiske lekkasjer. Ved å bruke fiberoptiske kabler i kombinasjon med optiske multipleksere er det mulig å flytte og integrere måleanordningen til maskineriet på en helt annen måte, installasjonen vil være mye mer robust og ett enkelt instrument kan brukes til å utføre analyser uavhengig av hvilken maskin analysen er utført på, typen av olje eller omkringliggende miljø. Problemer med eksplosive gasser i nærheten av instrumentene vil forsvinne takket være fiberoptiske kabler som sender laserlys til måleanordningen og å bruke optikk og fiberkabler for å sende bilder tilbake til bildeanalyse i instrumentet som ligger i et trygt område. Yet another purpose of the embodiments herein is to allow detection of undersea leaks. By using fiber optic cables in combination with optical multiplexers, it is possible to move and integrate the measuring device to the machinery in a completely different way, the installation will be much more robust and a single instrument can be used to perform analyzes regardless of which machine the analysis is performed on , the type of oil or surrounding environment. Problems with explosive gases near the instruments will disappear thanks to fiber optic cables sending laser light to the measuring device and using optics and fiber cables to send images back to image analysis in the instrument located in a safe area.
Ifølge et første aspekt oppnås formålet ved et system for å analysere et fluid. Systemet omfatter en lyskilde utformet til å emittere lys for å bli sendt gjennom en første optisk transmisjonsanordning til minst en måleanordning. Den minst ene måleanordningen omfatter fluidet og er utformet til å bli belyst av det sendte lyset. Systemet omfatter en andre optisk transmisjonsanordning utformet for å sendte skygget eller avbøyd lys fra fluidet når måleanordningen lyser til minst en bildetakingsenhet. Minst en av lyskilden og bildetakingsenheten er fjernt anordnet fra måleanordningen. According to a first aspect, the purpose is achieved by a system for analyzing a fluid. The system comprises a light source designed to emit light to be sent through a first optical transmission device to at least one measuring device. The at least one measuring device comprises the fluid and is designed to be illuminated by the transmitted light. The system comprises a second optical transmission device designed to send shadowed or deflected light from the fluid when the measuring device is illuminated to at least one imaging unit. At least one of the light source and the imaging unit is arranged remotely from the measuring device.
I noen utførelsesformer er bildetakingsenheten utformet for å ta et bilde av fluidet i måleanordningen basert på den sendte informasjonen om fluidet. In some embodiments, the imaging unit is designed to take an image of the fluid in the measuring device based on the transmitted information about the fluid.
I noen utførelsesformer omfatter systemet en analyseenhet utformet til å analysere det oppfanget bildet for derved å skaffe informasjon om fluidet. In some embodiments, the system comprises an analysis unit designed to analyze the captured image to thereby obtain information about the fluid.
I noen utførelser er den minst ene måleanordningen en strømningscelle tilknyttet minst en maskin som omfatter fluidet, og hvor fluidet som inngår i maskinen er forbikoblet gjennom den minst ene måleanordning. In some embodiments, the at least one measuring device is a flow cell associated with at least one machine that includes the fluid, and where the fluid included in the machine is bypassed through the at least one measuring device.
I noen utførelser omfatter den i den minste ene måleanordningen en første del til hvilken den første optiske transmisjonsanordningen er koblet og gjennom hvilken lyset sendes når den minst ene måleanordning er belyst. In some embodiments, the at least one measuring device comprises a first part to which the first optical transmission device is connected and through which the light is sent when the at least one measuring device is illuminated.
I noen utførelsesformer er den første delen en første transparent plate. In some embodiments, the first part is a first transparent plate.
I noen utførelsesformer omfatter i den minst enen del av den første optiske transmisjonsanordningen ogden minst ene delen av den andre optiske transmisjonsanordning minst en optisk fiberkabel In some embodiments, the at least one part of the first optical transmission device and the at least one part of the second optical transmission device comprise at least one optical fiber cable
I noen utførelsesformer passerer det emitterte lyset gjennom fluidet når det belyser minst den ene måleanordningen, og informasjonen om fluidet er basert på en egenskap til det emitterte lyset når det passerer gjennom fluidet. In some embodiments, the emitted light passes through the fluid when it illuminates at least one measuring device, and the information about the fluid is based on a property of the emitted light as it passes through the fluid.
I noen utførelsesformer omfatter fluidet partikler hvori informasjon om fluidet omfatter informasjon om et antall partikler og/eller urenheter i fluidet og/eller typen av partikler i fluidet. In some embodiments, the fluid comprises particles in which information about the fluid comprises information about a number of particles and/or impurities in the fluid and/or the type of particles in the fluid.
I noen utførelsesformer er fluidet en væske eller en gass. In some embodiments, the fluid is a liquid or a gas.
I noen utførelsesformer omfatter den ene eller flere bildetakingsenhetene en bildesensor tilknyttet hver optiske fiberkabel tilpasset til å fange opp skygget eller avbøyd lys sendt gjennom den tilhørende optiske fiberkabelen og å tildele det oppfangede skyggede eller avbøyde lyset til måleanordningen hvorfra det skyggede eller avbøyde lyset blir sendt. In some embodiments, the one or more imaging units comprise an image sensor associated with each optical fiber cable adapted to capture the shadowed or deflected light transmitted through the associated optical fiber cable and to assign the captured shadowed or deflected light to the measurement device from which the shadowed or deflected light is transmitted.
I noen utførelsesformer omfatter det ene eller flere bildetakingsenheter en høydefinisjons-bildesensor inndelt i et antall romlige områder henholdsvis tilknyttet en optisk fiberkabel anordnet slik at det tilhørende romlige området bare fanger opp skygget eller avbøyd lys sendt gjennom den optiske fiberkabelen og å tildele det oppfangede skyggede eller avbøyde lyset til måleenheten fra hvilken det skyggede eller avbøyde lyset er sendt. In some embodiments, the one or more imaging units comprise a high-definition image sensor divided into a number of spatial areas respectively associated with an optical fiber cable arranged so that the associated spatial area only captures the shadowed or deflected light sent through the optical fiber cable and to assign the captured shadowed or deflected light to the measuring device from which the shadowed or deflected light is sent.
I noen utførelsesformer er den minst ene optiske fiberkabelen forsynt med en optisk svitsj synkronisert med bildefrekvensen til den ene eller flere bildetakingsenheten, der den optiske svitsjen skrus på kun når den ene eller flere bildetakingsenheten fanger et bestemt bilde i en rekke tatte bilder i løpet av en bildetakingssyklus, og de oppfangede bildedata i det bestemte bildet bare består av bildedata av skygget eller avbøyd lys sendt gjennom den optiske fiberkabelen, som blir tildelt til måleanordningen fra hvilken skygget eller avbøyd lys er sendt. In some embodiments, the at least one optical fiber cable is provided with an optical switch synchronized with the frame rate of the one or more imaging units, wherein the optical switch is turned on only when the one or more imaging units capture a particular image in a series of captured images during a imaging cycle, and the captured image data in the particular image consists only of the image data of the shadowed or deflected light sent through the optical fiber cable, which is assigned to the measurement device from which the shadowed or deflected light is sent.
I noen utførelsesformer omfatter måleanordningen en strømningscelle formet med et fluidinnløp og et fluidutløp gjennom hvilket minst en del av fluidet strømmer inn og ut, en strømningsbegrensende anordning hvorved den strømningsbegrensende anordningen er utformet til å generere et økt trykktap mellom fluidinnløpet og fluidutløpet, og hvori måleanordningen er forbundet med den første optiske transmisjonsanordningen som er utformet til å sende lys emittert ut fra en lyskilde til å passere gjennom minst en del av fluidet som strømmer gjennom strømningscellen, og koblet til den andre optiske transmisjonsanordningen, minst ett optisk mottagelseselement utformet til å motta lyset som har passert gjennom fluidet i strømningscellen og utformet til å sendte det mottatte lyset slik at fluidet kan analyseres. In some embodiments, the measuring device comprises a flow cell formed with a fluid inlet and a fluid outlet through which at least part of the fluid flows in and out, a flow limiting device whereby the flow limiting device is designed to generate an increased pressure loss between the fluid inlet and the fluid outlet, and in which the measuring device is connected to the first optical transmission device configured to transmit light emitted from a light source to pass through at least a portion of the fluid flowing through the flow cell, and connected to the second optical transmission device, at least one optical receiving element configured to receive the light which has passed through the fluid in the flow cell and designed to transmit the received light so that the fluid can be analyzed.
Ifølge et andre aspekt oppnås formålet ved en fremgangsmåte for å analysere et fluid, idet fremgangsmåten omfatter: å emittere lys fra en lyskilde; According to a second aspect, the object is achieved by a method for analyzing a fluid, the method comprising: emitting light from a light source;
å sende emitterte lys gjennom en første optisk transmisjonsanordning til minst en måleanordning, der måleanordningen omfatter minst en del av fluidet; sending emitted light through a first optical transmission device to at least one measuring device, where the measuring device comprises at least a part of the fluid;
å belyse den minste ene måleanordningen med overførte lys, og to illuminate the smallest measuring device with transmitted lights, and
å sende skygget eller avbøyd lys fra fluidet når måleanordningen blir belyst til en eller flere bildetakingsenheter ved å bruke en andre optisk transmisjonsanordning; transmitting shadowed or deflected light from the fluid when the measuring device is illuminated to one or more imaging units using a second optical transmission device;
hvor minst en av lyskildene og en eller flere bildetakingsenheter er fjernt anordnet fra måleanordningscellen. where at least one of the light sources and one or more imaging units are arranged remotely from the measuring device cell.
I noen utførelsesformer er bildetakingsenheten utformet til å ta et bilde av fluidet i måleanordningen basert på det sendte skyggede eller avbøyde lyset fra fluidet. In some embodiments, the imaging unit is designed to take an image of the fluid in the measuring device based on the transmitted shadowed or deflected light from the fluid.
I noen utførelsesformer blir det sendte bildet analysert med en analyseenhet for derved å skaffe informasjon om fluidet. In some embodiments, the sent image is analyzed with an analysis unit to thereby obtain information about the fluid.
I noen utførelsesformer er minst en måleanordning koblet til minst en maskin som omfatter fluidet, og hvor fluidet som inngår i maskinen er forbikoblet gjennom den minst ene analyseenheten. In some embodiments, at least one measuring device is connected to at least one machine that includes the fluid, and where the fluid included in the machine is bypassed through the at least one analysis unit.
I noen utførelser omfatter den i den minst ene måleanordningen en første del til hvilken den første optiske transmisjonsanordningen er koblet og gjennom hvilken lyset blir overført videre når den minst ene måleanordningen er belyst. In some embodiments, it comprises in the at least one measuring device a first part to which the first optical transmission device is connected and through which the light is transmitted further when the at least one measuring device is illuminated.
I noen utførelsesformer er den første delen en første transparent plate. In some embodiments, the first part is a first transparent plate.
I noen utførelsesformer, minst en del av den første optiske transmisjonsanordningen og minst en del av den andre optiske transmisjonsanordningen omfatter minst en optisk fiberkabel. In some embodiments, at least a portion of the first optical transmission device and at least a portion of the second optical transmission device comprise at least one optical fiber cable.
I noen utførelsesformer omfatter den ene eller flere bildetakingsenhetene en bildesensor tilknyttet hver optisk fiberkabel tilpasset til å fange opp skygget eller avbøyd lys som overføres gjennom den tilhørende optiske fiberkabelen og å tildele det oppfangede skyggede eller avbøyde lyset til måleanordningen fra hvilken det skyggede eller avbøyde lyset er sendt. In some embodiments, the one or more imaging units comprise an image sensor associated with each optical fiber cable adapted to capture shadowed or deflected light transmitted through the associated optical fiber cable and to assign the captured shadowed or deflected light to the measuring device from which the shadowed or deflected light is sent.
I noen utførelser omfatter den ene eller flere bildetakingsenhetene en høydefinisjons-bildesensor inndelt i et antall romlige områder henholdsvis tilknyttet en optisk fiberkabel anordnet slik at det tilhørende romlige område bare fanger opp skygget eller avbøyd lys sendt gjennom den optiske fiberkabelen og å tildele det oppfangede skyggede eller avbøyde lyset til måleanordningen fra hvilken det skyggede eller avbøyde lyset er sendt. In some embodiments, the one or more imaging units comprise a high-definition image sensor divided into a number of spatial areas respectively associated with an optical fiber cable arranged so that the associated spatial area only captures the shadowed or deflected light sent through the optical fiber cable and to assign the captured shadowed or deflected light to the measuring device from which the shadowed or deflected light is sent.
I noen utførelser omfatter fremgangsmåten videre følgende trinn: In some embodiments, the method further comprises the following steps:
å synkronisere en optisk svitsj med hvilken minst en optisk fiberkabel er tilveiebrakt med en bildefrekvens tilsvarende den ene eller flere bildetakingsenhetene; synchronizing an optical switch with which at least one optical fiber cable is provided with a frame rate corresponding to the one or more imaging units;
å skru på den optiske svitsjen bare når den ene eller flere bildetakingsenhetene fanger opp et bestemt bilde i en rekke oppfangede bilder i løpet av en bildetakingssyklus fra den ene eller flere bildetakingsenhetene, og turning on the optical switch only when the one or more imaging devices captures a particular image in a series of captured images during an imaging cycle from the one or more imaging devices, and
å tildele måleanordningen fra hvilken skygget eller avbøyd lys er transmittert fra til de oppfangede bildedata i det bestemte bildet. assigning the measurement device from which the shadowed or deflected light is transmitted to the captured image data in the particular image.
I noen utførelsesformer passerer det emitterte lyset gjennom fluidet når det belyser minst en strømningscelle, og hvori informasjonen om fluidet er basert på en egenskap av det emitterte lyset når det passerer gjennom fluidet. In some embodiments, the emitted light passes through the fluid when it illuminates at least one flow cell, and wherein the information about the fluid is based on a property of the emitted light as it passes through the fluid.
I noen utførelsesformer omfatter fluidet partikler, og hvor informasjon om fluidet omfatter informasjon om et antall partikler i fluidet og/eller type partikler i fluidet. In some embodiments, the fluid includes particles, and where information about the fluid includes information about a number of particles in the fluid and/or type of particles in the fluid.
Ifølge et andre aspekt oppnås formålet ved et dataprogram som er lagret på et datamaskinlesbart minne og som omfatter instruksjoner for å utføre ovenfor nevnte fremgangsmåte. According to a second aspect, the purpose is achieved by a computer program which is stored on a computer-readable memory and which comprises instructions for carrying out the above-mentioned method.
Utførelsesformer heri har mange fordeler, hvorav en ikke- uttømmende liste over eksempler følger: Utførelsesformer heri, som tillater sentralisering av lysemisjon og analyseenhet byr på flere fordeler: Kapitalkostnader: Bare ett apparat å kjøpe og/eller erstatte for et helt anlegg. Rimelige reserveapparater: bare et ekstra apparat må kanskje kjøpes. Operasjonelle kostnader: bare et (+ reserve) apparat å kalibrere og vedlikeholde. Hvis anordningen må hentes ved et brønnhode er kostnadskonsekvensene viktige. Embodiments herein have many advantages, of which a non-exhaustive list of examples follows: Embodiments herein, which allow centralization of the light emission and analysis unit offer several advantages: Capital Costs: Only one apparatus to purchase and/or replace for an entire plant. Affordable spare appliances: only one additional appliance may need to be purchased. Operational costs: only one (+ spare) device to calibrate and maintain. If the device has to be retrieved from a wellhead, the cost consequences are important.
Robusthet: apparatet kan installeres i et beskyttet rom, langt fra vibrasjoner, støv, Robustness: the device can be installed in a protected room, far from vibrations, dust,
fett, varme, frost... fat, heat, frost...
Sikkerhet: ingen strømkontakt kreves ved utstyr som skal overvåkes. Safety: no power contact is required for equipment to be monitored.
Enkelt å utstyre senere: mens prøvetaking- og målingcellen må være utformes lokalt, det er ikke nødvendig å utforme analyseenhetsrommet lokalt. Easy to equip later: while the sampling and measurement cell must be designed locally, it is not necessary to design the analysis unit room locally.
Utførelsesformene heri er ikke begrenset til de trekk og fordeler som er nevnt ovenfor. En fagmann vil finne ytterligere trekk og fordeler ved lesing av den følgende detaljerte beskrivelse. The embodiments herein are not limited to the features and advantages mentioned above. A person skilled in the art will find additional features and advantages upon reading the following detailed description.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Utførelsesformene heri skal beskrives i mer detalj i den etterfølgende detaljerte beskrivelse med henvisning til de vedlagte tegninger som illustrerer utførelsesformer og hvori: Figur 1 er et skjematisk blokkskjema som viser utførelsesformer av et system. The embodiments herein shall be described in more detail in the following detailed description with reference to the attached drawings which illustrate embodiments and in which: Figure 1 is a schematic block diagram showing embodiments of a system.
Figur 2 er en skjematisk fremstilling som illustrerer utførelsesformer av Figure 2 is a schematic representation illustrating embodiments of
hele overvåkingssystemet brukt til maskintilstandsovervåkning. the entire monitoring system used for machine condition monitoring.
Figur 3 er en skjematisk fremstilling av en utførelsesform av romlig multipleksing. Figur 4 er en skjematisk fremstilling av en utførelsesform for en prøvetaking- og Figure 3 is a schematic representation of an embodiment of spatial multiplexing. Figure 4 is a schematic representation of an embodiment of a sampling and
målecelle. measuring cell.
Figur 5 er en skjematisk fremstilling av en utførelsesform av en undervannspakke Figure 5 is a schematic representation of an embodiment of an underwater package
for en analyseenhet. for a unit of analysis.
Figur 6 er en skjematisk fremstilling av en utførelsesform anvendt for påvisning og estimering av undervannsgasslekkasjer, for eksempel over et brønnhode. Figure 6 is a schematic representation of an embodiment used for detection and estimation of underwater gas leaks, for example above a wellhead.
DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION
Figur 1 illustrerer utførelsesformer av et system 100 for analyse av et fluid 103. Systemet 100 omfatter en maskin 101 som omfatter fluidet 103. Fluidet 103 kan være en væske eller en gass. En måleanordning 105 er koblet til maskinen 101. Måleanordningen 105 kan for eksempel være koblet til utsiden av maskinen 101, for eksempel ved en forbikobling. Når maskinen 101 forbikobles, fortsetter driften av maskinen 101 som normalt samtidig som måleanordningen 105 er i drift, og et rør eller en kanal brukes til å opprette en alternativ vei for fluidet 103 inn i måleanordningen 105. Fluidet 103 flyter fortsatt gjennom maskinen 101 på samme tid som en del av fluidet 103 ledes gjennom måleanordningen 105. I dette eksemplet omfatter systemet 100 en måleanordning 105 og en maskin 101, men det kan være en måleanordning 105 koblet til et flertall maskiner 101, et flertall måleanordninger 105 koblet til en maskin 101, eller et flertall måleanordninger 105 hver koblet til en respektiv maskin 101 av et flertall maskiner 101. Figure 1 illustrates embodiments of a system 100 for the analysis of a fluid 103. The system 100 comprises a machine 101 which comprises the fluid 103. The fluid 103 can be a liquid or a gas. A measuring device 105 is connected to the machine 101. The measuring device 105 can, for example, be connected to the outside of the machine 101, for example by a bypass. When the machine 101 is bypassed, operation of the machine 101 continues as normal while the measuring device 105 is in operation, and a pipe or channel is used to create an alternative path for the fluid 103 into the measuring device 105. The fluid 103 continues to flow through the machine 101 at the same time as part of the fluid 103 is passed through the measuring device 105. In this example, the system 100 comprises a measuring device 105 and a machine 101, but it can be a measuring device 105 connected to a plurality of machines 101, a plurality of measuring devices 105 connected to a machine 101, or a plurality of measuring devices 105 each connected to a respective machine 101 of a plurality of machines 101.
En første optisk transmisjonsanordning 107a er koblet til måleanordningen 105 for transport av lys emittert fra en lyskilde 110 til måleanordningen 105, og dermed å belyse måleanordningen 105 og fluidet 103 innbefattet i måleanordningen 105. Lyskilden 110 kan være for eksempel en laser utformet til å sende ut en laserstråle. En andre optisk transmisjonsanordning 107b er koblet til måleanordningen 105 for å formidle informasjon om fluidet når måleanordningen 105 er belyst til en bildetakingsenhet 113 som tar et bilde av fluidet 103. Minste en del av den første optiske transmisjonsanordningen 107a og minste en del av den andre optiske transmisjonsanordningen 107b omfatteren optisk fiberkabel. I noen utførelsesformer er den første optiske transmisjonsanordningen 107a og den andre optiske transmisjonsanordning 107b en kabel anordnet til å føre lyset i to retninger, dvs. til måleanordningen 105 og fra måleanordningen 105. I noen utførelsesformer er den første optiske transmisjonsanordningen 107a og den andre optiske transmisjonsanordningen 107b separate kabler. Den første optiske transmisjonsanordningen 107a og den andre optiske transmisjonsanordningen 107b har en slik lengde at minst en av lyskilden 110 og bildetakingsenheten 113 kan være plassert fjernt fra måleanordningen 105, dvs. at de ikke er in situ. Den første optiske transmisjonsanordningen 107a og den andre optiske transmisjonsanordningen 107b kan være koblet til den samme siden av måleanordningen 105, eller på motsatte sider av måleanordningen 105. A first optical transmission device 107a is connected to the measuring device 105 for transporting light emitted from a light source 110 to the measuring device 105, and thus to illuminate the measuring device 105 and the fluid 103 included in the measuring device 105. The light source 110 can be, for example, a laser designed to emit a laser beam. A second optical transmission device 107b is connected to the measuring device 105 to convey information about the fluid when the measuring device 105 is illuminated to an image capturing unit 113 which takes an image of the fluid 103. At least a part of the first optical transmission device 107a and at least a part of the second optical the transmission device 107b comprises an optical fiber cable. In some embodiments, the first optical transmission device 107a and the second optical transmission device 107b are a cable arranged to carry the light in two directions, i.e. to the measurement device 105 and from the measurement device 105. In some embodiments, the first optical transmission device 107a and the second optical transmission device are 107b separate cables. The first optical transmission device 107a and the second optical transmission device 107b have such a length that at least one of the light source 110 and the image taking unit 113 can be located far from the measuring device 105, i.e. they are not in situ. The first optical transmission device 107a and the second optical transmission device 107b can be connected to the same side of the measuring device 105, or on opposite sides of the measuring device 105.
Bildetakingsenheten 113 kan overføre det oppfangede bildet til en analyseenhet 115 som er utformet til å analysere det oppfangede bildet for å oppnå informasjon om et antall partikler, en type partikkel i fluidet 103. Bildetakingsenheten 113 kan være et kamera. Analyseenheten 115 kan også være fjernt anordnet fra måleanordningen 105. The imaging unit 113 can transfer the captured image to an analysis unit 115 which is designed to analyze the captured image to obtain information about a number of particles, a type of particle in the fluid 103. The imaging unit 113 can be a camera. The analysis unit 115 can also be arranged remotely from the measuring device 105.
Måleanordningen 105 kan ha hvilken som helst størrelse og form egnet til å formidle forbikoblet fluid 103 og egnet til tilknytting til maskinen 101. For eksempel kan den ha en firkantet form eller en sirkulær form. Måleanordningen 105 kan være helt eller delvis lukket. Måleanordningen 105 kan være laget av et gjennomsiktig materiale, slik at når det utsendte lyset belyser måleanordningen 105 passerer lyset gjennom veggene til måleanordningen 105 og passerer videre gjennom fluidet 103. Hvis fluidet 103 omfatter for eksempel partikler, en fremmed væske eller andre stoffer, vil lyset bli reflektert. Basert på informasjonen om det reflekterte lyset, kan antallet partikler, typen av partikler etc. oppnås. The measuring device 105 can have any size and shape suitable for conveying bypassed fluid 103 and suitable for connection to the machine 101. For example, it can have a square shape or a circular shape. The measuring device 105 can be completely or partially closed. The measuring device 105 can be made of a transparent material, so that when the emitted light illuminates the measuring device 105, the light passes through the walls of the measuring device 105 and passes through the fluid 103. If the fluid 103 includes, for example, particles, a foreign liquid or other substances, the light be reflected. Based on the information of the reflected light, the number of particles, the type of particles, etc. can be obtained.
I noen utførelsesformer omfatter måleanordningen 105 en første del 108a, f.eks. en første transparent plate laget for eksempel av glass eller av et plastisk materiale og anordnet inne i måleanordningen 105. Den første optiske transmisjonsanordningen 107a kan kobles til den første delen 108a. Når måleanordningen 105 belyses, strømmer lyset gjennom den første delen 108a på grunn av dets optiske transparente egenskaper. Lyset kan treffe partiklene i fluidet 103 og reflekteres tilbake til den første delen 108a. Den andre optiske transmisjonsanordningen 107b, som også kan være koblet til den første delen 108a, overfører det reflekterte lyset eller informasjonen om det reflekterte lyset til In some embodiments, the measuring device 105 comprises a first part 108a, e.g. a first transparent plate made for example of glass or of a plastic material and arranged inside the measuring device 105. The first optical transmission device 107a can be connected to the first part 108a. When the measuring device 105 is illuminated, the light flows through the first part 108a due to its optically transparent properties. The light can hit the particles in the fluid 103 and is reflected back to the first part 108a. The second optical transmission device 107b, which may also be connected to the first part 108a, transmits the reflected light or the information about the reflected light to
bildetakingsenheten 113. the imaging unit 113.
I noen utførelsesformer omfatter måleanordningen 105 den første delen 108a og en andre del 108b, hvor begge deler kan være transparente plater laget av for eksempel glass eller av et plastisk materiale og anordnet inne i måleanordningen 105. Som eksemplifisert i figur 1, kan den første delen 108a og den andre delen 108b ordnes vertikalt og har en avstand mellom dem hvor fluidet 103 kan strømme. Når lyset kan treffe partiklene i fluidet kan enkelte lysstråler bli reflektert tilbake til den første delen 108a og bare noen av lysstrålene vil nå den andre delen 108a. Dersom den andre optiske transmisjonsanordningen 107b er koplet til den andre delen 108a sender den de lysstråler som nådde den andre delen 108a eller i det minste informasjon om det til bildetakingsenheten 113. In some embodiments, the measuring device 105 comprises the first part 108a and a second part 108b, where both parts can be transparent plates made of, for example, glass or of a plastic material and arranged inside the measuring device 105. As exemplified in Figure 1, the first part can 108a and the second part 108b are arranged vertically and have a distance between them where the fluid 103 can flow. When the light can hit the particles in the fluid, some light rays can be reflected back to the first part 108a and only some of the light rays will reach the second part 108a. If the second optical transmission device 107b is connected to the second part 108a, it sends the light rays that reached the second part 108a or at least information about it to the image taking unit 113.
Figur 2 illustrerer et eksempel på en utførelsesform av systemet 100. En laserstråle 3 avgis fra et overvåkingssenter inn i en nedlink optisk multikabel 5 som omfatter et antall nedlink optiske fibre. Den nedlink optiske multikabelen 5 er kablet til en maskin som består av en rekke komponenter hvilken væsker må overvåkes. En eller flere av de nedlink optiske fibrene er koblet til hver enkelt av komponentene, mer spesifikt til f.eks. en måleanordning som er koblet til komponenten. Mulige egenskaper til måleanordningen eller annen optisk strømningsovervåkingsutstyr er beskrevet nedenfor. I tilfelle av en måleanordning som illustrert i figur 2, er endene av den ene eller flere nedlink optiske fibrene festet til den første av de to plater av glass som måleanordningen omfatter, og er tilpasset til å rette laserstrålen gjennom væsken som strømmer gjennom måleanordningen, og treffer den andre av de to glassplatene. Når det går gjennom væsken blir lyset reflektert av eventuelle partikler på veien, og er også attenuert avhengig av innholdet og egenskapene til væsken i måleanordningen ved tidspunktet lyset passerer gjennom. Figure 2 illustrates an example of an embodiment of the system 100. A laser beam 3 is emitted from a monitoring center into a downlink optical multi-cable 5 which comprises a number of downlink optical fibres. The downlink optical multi-cable 5 is wired to a machine consisting of a number of components whose fluids must be monitored. One or more of the downlink optical fibers are connected to each of the components, more specifically to e.g. a measuring device that is connected to the component. Possible characteristics of the measuring device or other optical flow monitoring equipment are described below. In the case of a measuring device as illustrated in Figure 2, the ends of the one or more downlink optical fibers are attached to the first of the two plates of glass comprising the measuring device, and are adapted to direct the laser beam through the fluid flowing through the measuring device, and hits the other of the two glass plates. When it passes through the liquid, the light is reflected by any particles on the way, and is also attenuated depending on the content and properties of the liquid in the measuring device at the time the light passes through.
En eller flere opplink optiske fibre er festet til den andre (overført lys) av de to glassplater, fortrinnsvis på linje med den ene eller flere nedlink optiske fibrene festet til den første av de to glassplatene justert for å fange opp lyset emittert fra den ene eller flere nedlink optiske fibrene etter å ha passert gjennom væsken. Den ene eller flere opplink optiske fibrene kan avsluttes på måleanordningens side ved respektive linser for å bedre rette oppfanget lys inn i fibrene. Opplink optiske fibre fra flere måleanordninger blir innsamlet i en opplink optisk kabel, som overfører lys fra respektive måleanordning. Den opplink optiske kabelen er koblet til, og ender ved overvåkingssenteret. Ved overvåkingssenteret er en eller flere bildesensorer er tilrettelagt, justert til å fange opp lyset som overføres av den opplink optiske kabelen. One or more uplink optical fibers are attached to the other (transmitted light) of the two glass plates, preferably aligned with the one or more downlink optical fibers attached to the first of the two glass plates aligned to capture the light emitted from the one or several downlink optical fibers after passing through the liquid. The one or more uplink optical fibers can be terminated on the measuring device side at respective lenses to better direct captured light into the fibers. Uplink optical fibers from several measuring devices are collected in an uplink optical cable, which transmits light from the respective measuring device. The uplink optical cable is connected, and terminates at the monitoring center. At the monitoring centre, one or more image sensors are arranged, adjusted to capture the light transmitted by the uplink optical cable.
Flere teknikker for å skille mellom lyset som stammer fra respektive måleanordning i overvåkingssentere kan brukes for videre analyse. I en utførelsesform er det en bildesensor eller et kamera for hver av gruppene av en eller flere opplink optiske fibre tilsvarende en respektiv måleanordning. Endene av den ene eller flere opplink optiske fibrene som terminerer ved overvåkingssenteret tilsvarende en respektiv måleanordning er rettet perpendikulært til den dedikerte bildesensoren slik at den dedikerte bildesensoren bare fanger opp lyset som overføres fra den respektive måleanordningen. Bildet tatt av bildesensoren er adressert til den respektive måleanordningen og kan analyseres uavhengig av lyset fanget opp i de andre måleanordningene. Several techniques for distinguishing between the light originating from respective measuring devices in monitoring centers can be used for further analysis. In one embodiment, there is an image sensor or a camera for each of the groups of one or more uplink optical fibers corresponding to a respective measuring device. The ends of the one or more uplink optical fibers terminating at the monitoring center corresponding to a respective measuring device are directed perpendicularly to the dedicated image sensor so that the dedicated image sensor only captures the light transmitted from the respective measuring device. The image taken by the image sensor is addressed to the respective measuring device and can be analyzed independently of the light captured in the other measuring devices.
I en annen utførelsesform som er illustrert i figur 3 er endene av alle opplink optiske fibre i den opplink optiske multikabelen avsluttet ved overvåkingssenter posisjonert for å bli rettet mot ett område av en bildesensor, slik at oppfang av den respektive lys som overføres av de respektive opplink fiberkabler er plassert i egne områder. Dette krever en romlig multipleksing av lyset som fanges opp av bildesensoren for å adressere lyset fra forskjellige måleanordninger. Som et eksempel, for en HøyDefinisjons-(HD) bildesensor er hver av gruppene av en eller flere av opplink optiske fibre tilsvarende respektive måleanordningen innrettet til å bli rettet til kjente romlige områder av HøyDefinisjons-(HD) bildesensoren. Det overordnede bildet som tas av HD-bildesensoren vil da være en mosaikk sammensatt av bilder fra forskjellige måleanordninger. Siden de romlige områdene tilknyttet de forskjellige måleanordningene er kjent kan de lett skilles ut og analyseres hver for seg. In another embodiment illustrated in Figure 3, the ends of all uplink optical fibers in the uplink optical multicable terminated at the monitoring center are positioned to be directed to one area of an image sensor, so that the respective light transmitted by the respective uplinks is captured fiber cables are placed in separate areas. This requires a spatial multiplexing of the light captured by the image sensor in order to address the light from different measuring devices. As an example, for a High Definition (HD) image sensor, each group of one or more uplink optical fibers corresponding to the respective measuring device is arranged to be directed to known spatial areas of the High Definition (HD) image sensor. The overall image taken by the HD image sensor will then be a mosaic composed of images from different measuring devices. Since the spatial areas associated with the various measuring devices are known, they can be easily separated and analyzed separately.
Teknikker for bølgelengdemultipleksing kan også være tenkelig. I Wavelength multiplexing techniques may also be conceivable. IN
bølgelengdemultipleksing har hver lysbærer en dedikert bølgelengde. Når det er anvendt i foreliggende utførelsesformer er laserlys emittert i de forskjellige nedlink fibrene med ulike bølgelengder. Dette kan oppnås med en laserkilde for hver optisk fiber, eller en eller flere laserkilder og et eller flere lysstrålesplittere som splitter lyset i lysstråler med forskjellig bølgelengde som er rettet inn i de forskjellige nedlink optiske fibrene. På mottakssiden blir wavelength multiplexing, each light carrier has a dedicated wavelength. When used in the present embodiments, laser light is emitted in the different downlink fibers with different wavelengths. This can be achieved with a laser source for each optical fiber, or one or more laser sources and one or more light beam splitters that split the light into light beams of different wavelengths that are directed into the different downlink optical fibers. On the receiving side will be
bare en eller bare et begrenset antall av bildesensorerne nødvendig. Lys fra mer enn en måleanordning vil deretter treffe en bildesensor samtidig, men siden de er av forskjellige bølgelengde er det mulig å skille bildene fra de forskjellige måleanordninger ved triviell digital etterbehandling. I tillegg omfatter hver piksel i en bildesensor en rød, blå og grønn sensor. Hvis lysstråler som sendes ut fra lysstrålekilden er begrenset til disse bølgelengdene vil ingen etterbehandling av det oppfangede bildet være nødvendig siden en bildesensor faktisk fanger opp tre bilder av rød, grønn og blå farge samtidig. only one or only a limited number of the image sensors needed. Light from more than one measuring device will then hit an image sensor at the same time, but since they are of different wavelengths it is possible to separate the images from the different measuring devices by trivial digital post-processing. In addition, each pixel in an image sensor comprises a red, blue and green sensor. If light rays emitted from the light beam source are limited to these wavelengths, no post-processing of the captured image will be necessary since an image sensor actually captures three images of red, green and blue colors simultaneously.
Tidsdelt multipleksing kan også brukes i de utførelsesformene som er beskrevet her. I dette tilfellet brukes faktumet at videobilder inneholder en rekke med påfølgende bilder i sammenheng med em form for hurtigsvitsjing av lyset fra de forskjellige opplink fibrene slik at lys fra kun en optisk fiber treffer bildesensoren om gangen. Hver optisk fiber har et dedikert tidsbilde av de sekvensielle tidsbilderne oppfanget av bildesensoren, for eksempel hver sjette tidsramme. Disse bildene vil da bli hentet ut fra den totale bilderekken ved digital prosessering, og satt sammen til et videobilde. Forutsatt at bildesensoren har mulighet for en total bildefrekvens på 60 bilder per sekund vie et videobilde fra en måleenhet ha en bildefrekvens på 10 bilder per sekund, noe som vil være en akseptabel bildefrekvens for dette formålet. Svitsjingen av lyset kan gjøres mekanisk ved å endre retningen til endene av de optiske fibrene hvis emitterte lys treffer bildesensoren sekvensielt med en frekvens som tilsvarer bildesensorens bildefrekvens. Optiske brytere kan også anvendes til samme formål som sekvensielt slår av lyset som sendes ut fra alle av de optiske fibrene bortsett fra en. Time division multiplexing can also be used in the embodiments described here. In this case, the fact that video images contain a series of consecutive images is used in conjunction with em form of rapid switching of the light from the different uplink fibers so that light from only one optical fiber hits the image sensor at a time. Each optical fiber has a dedicated time frame of the sequential time frames captured by the image sensor, for example every sixth time frame. These images will then be extracted from the total image series by digital processing, and assembled into a video image. Assuming that the image sensor is capable of a total frame rate of 60 frames per second, a video image from a measuring unit will have a frame rate of 10 frames per second, which would be an acceptable frame rate for this purpose. The switching of the light can be done mechanically by changing the direction of the ends of the optical fibers whose emitted light hits the image sensor sequentially with a frequency corresponding to the image sensor's frame rate. Optical switches can also be used for the same purpose, sequentially turning off the light emitted from all but one of the optical fibers.
Lyset emittert fra den ene siden og fanget opp på den motsatte siden av en måleanordning som beskrevet ovenfor eksponerer bare former av partikler og noen av egenskapene til gjennomsiktig væske. For å gi opplysninger om de vesentlige karakteristika for partiklene i væsken må spredt tilbakekasting tas i betraktning. Dette krever at den ene eller flere opplink optiske fibrene er festet til den første av de to glassplatene, dvs. samme glass til hvilket den ene eller flere nedlink optiske fibrene er festet. De opplink optiske fibrene vil da være i stand til å fange opp lyset som reflekteres fra partiklene i måleanordningen. Bølgelengden av lyset som fanges opp av den ene eller flere opplink optiske fibre vil da bli brukt som en indikasjon for å bestemme typen materiale i partiklene som reflekterer lyset. Videre, ved å anordne en eller flere opplink optiske fibre slik at de har noe forskjellige vinkler i forhold til den første av de to The light emitted from one side and captured on the opposite side of a measuring device as described above exposes only the shapes of particles and some of the properties of transparent liquid. In order to provide information about the essential characteristics of the particles in the liquid, scattered backscatter must be taken into account. This requires that the one or more uplink optical fibers are attached to the first of the two glass plates, i.e. the same glass to which the one or more downlink optical fibers are attached. The uplink optical fibers will then be able to capture the light reflected from the particles in the measuring device. The wavelength of the light captured by the one or more uplink optical fibers will then be used as an indication to determine the type of material in the particles that reflect the light. Furthermore, by arranging one or more uplink optical fibers so that they have slightly different angles with respect to the first of the two
glassplatene kan et 3D-bilde av spredt tilbakekasting gis. the glass plates, a 3D image of scattered backscatter can be provided.
Instrumentet, som i et eksempel av en utførelseform er en partikkelanalysator, produserer en laserstråle 3 inn i en optisk fiberkabel 5 koblet til en innløps-optisk multiplekser 2. En kontroller 8 vil styre innløps-optisk multiplekser 2 for å sende laserlyset gjennom den fiberoptiske multiplekseren til den fiberoptiske multikabelen 5 og til den maskinen som krever overvåking. Maskinen 1 er utstyrt med en fluidprøvetaker 7 forsynt med en integrert måleanordning 6. Når overvåking finner sted er laserlys sendt gjennom måleanordningen. Måleanordningen består av en ramme med to glassplater adskilt med 100 til 1000 millimeter. Ett eller flere væskerør som inneholder smøreoljen er plassert mellom de to glassplatene og prøven med smøremiddel flyter gjennom måleanordningen. Den nødvendige oljestrømmen for å utføre analysen er skapt av trykkfallet over den indre tilbakeslagsventilen i fluidprøvetakeren 7. Fluidprøvetakeren er koblet til oljesirkulasjonssystemet for hver enkelt maskin, og multiplekseren 2 vil velge hvor laserlyset skal sendes for analysen. The instrument, which in an example embodiment is a particle analyzer, produces a laser beam 3 into an optical fiber cable 5 connected to an inlet optical multiplexer 2. A controller 8 will control the inlet optical multiplexer 2 to pass the laser light through the fiber optic multiplexer to the fiber optic multi-cable 5 and to the machine that requires monitoring. The machine 1 is equipped with a fluid sampler 7 provided with an integrated measuring device 6. When monitoring takes place, laser light is sent through the measuring device. The measuring device consists of a frame with two glass plates separated by 100 to 1000 millimeters. One or more liquid tubes containing the lubricating oil are placed between the two glass plates and the sample with lubricant flows through the measuring device. The necessary oil flow to perform the analysis is created by the pressure drop across the internal check valve in the fluid sampler 7. The fluid sampler is connected to the oil circulation system for each individual machine, and the multiplexer 2 will select where the laser light will be sent for the analysis.
På den andre siden av måleanordningen vil et linsesystem motta bildet av partiklene. Partikkelbildene vil da bli sendt gjennom en optisk fiberkabel og tilbake til analyseenheten hvor bildene analyseres og telles. Den samme prosess finner sted for hver enkelt overvåket maskin og alle bildene kan bli analysert av bare et eneste instrument. On the other side of the measuring device, a lens system will receive the image of the particles. The particle images will then be sent through an optical fiber cable and back to the analysis unit where the images are analyzed and counted. The same process takes place for each monitored machine and all images can be analyzed by just one instrument.
Kontrolleren 8 og tilhørende datamaskinen 4, basert på instruksjoner fra operatøren, en programmert forebyggende vedlikeholdssekvens, eller hendelser slik som en høy vibrasjonsdeteksjon, vil styre hele systemet. For eksempel ved en programmert overvåking av en maskin, vil kontrolleren 8 begynne oppvarming av laseren 3, og deretter svitsje laserlys til den optiske fiberen koblet til strømningscellen 6 av maskinen 1 takket være den innløps- fiberoptiske multiplekseren, svitsje retursignalet fra strømningscellen til analyseenheten takket være den innløps-fiberoptiske multiplekseren, deretter indeksere, analysere, lagre og sende analyseresultatene. The controller 8 and associated computer 4, based on instructions from the operator, a programmed preventive maintenance sequence, or events such as a high vibration detection, will control the entire system. For example, during a programmed monitoring of a machine, the controller 8 will start heating the laser 3, and then switch laser light to the optical fiber connected to the flow cell 6 of the machine 1 thanks to the inlet fiber optic multiplexer, switch the return signal from the flow cell to the analysis unit thanks to the inlet fiber optic multiplexer, then index, analyze, store and transmit the analysis results.
Fiberoptiske multipleksere er kjent i bransjen og kan kjøpes som hyllevare. En mulighet for å returnere bildene tilbake til instrumentet ved hjelp av fiberkabel, kan hvert samplingspunkt ha et individuelt videokamerachip koblet til måleanordningen og overføre resultatene trådløst til analyseenheten takket være et trådløst grensesnittssystem som er tilgjengelig og kjent i telekommunikasjonsindustrien. Denne utførelsesformen gjelder ikke for undervannsapplikasjoner. Fiber optic multiplexers are well known in the industry and can be purchased off the shelf. An option to return the images back to the instrument using fiber cable, each sampling point can have an individual video camera chip connected to the measuring device and transmit the results wirelessly to the analysis unit thanks to a wireless interface system available and known in the telecommunications industry. This embodiment does not apply to underwater applications.
En annen utførelsesform er overvåking av maskiner eller undervannsistallasjoner med hydraulisk væske. De nye olje- og gassfeltene er under utbygging i mer vanskelige områder, hvorav mange er offshore og blir dypere. Olje- og gassundervannsinstallasjoner er under utvikling og mangedobles i respons til dybden, og de inkluderer maskiner som noen ganger kan være svært tunge. Vedlikehold, reparasjon og/eller erstatning av utstyr under vann er dyrt og krevende. Å kunne planlegge tiltak på forhånd har en stor fordel: det tillater planlegging av flere tiltak ved innleie av en ROV (undervanns Remotely Operated Vehicle). Overvåking og tidlig oppdagelse av problemer med maskiner tillater slik planlegging. Another embodiment is the monitoring of machines or underwater installations with hydraulic fluid. The new oil and gas fields are being developed in more difficult areas, many of which are offshore and getting deeper. Subsea oil and gas installations are evolving and multiplying in response to depth, and they include machinery that can sometimes be very heavy. Maintenance, repair and/or replacement of underwater equipment is expensive and demanding. Being able to plan measures in advance has a big advantage: it allows the planning of several measures when hiring an ROV (underwater Remotely Operated Vehicle). Monitoring and early detection of problems with machines allows such planning.
Mens prinsippene i utførelsesformene heri er lik det forrige tilfelle på en plattform, er det noen problemer relatert til kondisjonering av utstyret for høytrykksdybde. Vanligvis trenger analyseenheten å være pakket i en trykkompensert beholder, lett å være hente opp og substituert med en ROV. Et eksempel er vist på figur 5. While the principles of the embodiments herein are similar to the previous case on a platform, there are some issues related to conditioning the equipment for high pressure depth. Typically, the analysis unit needs to be packaged in a pressure-compensated container, easy to retrieve and replace with an ROV. An example is shown in Figure 5.
En annen utførelsesform er knyttet til deteksjon og analyse av gasslekkasjer for offshore undervanns olje- og gassinstallasjoner, som eksemplifisert i figur 6. Montert i nærhet av en juletreutblåsingsforebygger, rørtilkobling osv.... , ovenfor stedene identifisert som mest risikabelt når det gjelder lekkasjer, vil lekkasjedetektoren reagere på deteksjon av boblene, eller til og med erstatning av den væsken som blir fanget under paraplyen av gass. Den diskontinuerlige linjen vist i figur 6 angir en gjennomgående kanal for å mate den interne strømningscellen. Lekkasjedetektoren kan faktisk ha to celler, en for utblåsninger og en for rutinemessig overvåking. Another embodiment relates to the detection and analysis of gas leaks for offshore underwater oil and gas installations, as exemplified in Figure 6. Mounted in the vicinity of a Christmas tree blowout preventer, pipe connection, etc., above the locations identified as most risky in terms of leaks, the leak detector will respond to the detection of the bubbles, or even the replacement of the liquid that is trapped under the umbrella of gas. The dashed line shown in Figure 6 indicates a through channel to feed the internal flow cell. The leak detector may actually have two cells, one for blowouts and one for routine monitoring.
I saker knyttet til gasslekkasjer/utblåsning vil analyseenheten også her være pakket med en trykkkompensert beholder, være lett å hente/blir installere av en ROV. In cases related to gas leaks/blowouts, the analysis unit will also here be packed with a pressure-compensated container, be easy to retrieve/be installed by an ROV.
Transformert lys trenger ikke å være rått, men kan være pre-prosessert ved hver enkelt celle hvor transformasjon finner sted eller nedstrøms mellom transformasjons- og analyseapparat. Man kan for eksempel stable flere registrerte signaler, eller lage en pre-prosessering mellom cellen og analyseinstrumentet. Transformed light does not have to be raw, but can be pre-processed at each individual cell where transformation takes place or downstream between transformation and analysis apparatus. One can, for example, stack several recorded signals, or create a pre-processing between the cell and the analysis instrument.
Væsken som overvåkes kan fortrinnsvis være smøre- eller kjølevæske til tungt utstyr som pumper, generatorer, kompressorer, turbiner, transformatorer, etc. Det kan også være en lukket sløyfe av en varmeveksler. Væsken som overvåkes kan være det ganske statiske sjøvannet på havbunnen ved et brønnhode eller et annet utvalgt sted der overvåkning av gassbobler anses av interesse. En gass kan også overvåkes for partikler og dråper, slik som avgasser, varmevekslingsgasserer. The liquid being monitored can preferably be lubricating or cooling liquid for heavy equipment such as pumps, generators, compressors, turbines, transformers, etc. It can also be a closed loop of a heat exchanger. The fluid being monitored may be the fairly static seawater on the seabed at a wellhead or another selected location where monitoring of gas bubbles is considered of interest. A gas can also be monitored for particles and droplets, such as exhaust gases, heat exchange gasifiers.
Mens de utførelsesformene her kan finne sitt fulle potensial for et anlegg (plattform, skip, prosessindustri...) med mange utstyrsenheter å overvåke, kan det løse noen problemer knyttet til installasjonsbetingelsene for et sofistikert analyseapparat, som for eksempel når overvåkingsmiljøet er grovt (støv, vibrasjoner, varme ...) eller usikre (eksplosjonsfare, radioaktivitet...), selv om bare en maskin skal overvåkes. While the embodiments here can find their full potential for a facility (platform, ship, process industry...) with many equipment units to monitor, it can solve some problems related to the installation conditions of a sophisticated analyzer, such as when the monitoring environment is rough (dust , vibrations, heat ...) or unsafe (danger of explosion, radioactivity...), even if only one machine is to be monitored.
Mens de utførelsesformene her kan finne sitt fulle potensial for et While the embodiments here can find their full potential for a
undervannshydrokarbonfelt med mange brønnhoder eller kritisk utstyr eller steder å overvåke, kan det løse noen problemer knyttet til installasjonsbetingelsene for et sofistikert analyseapparat, når for eksempel overvåking ikke er optimalt for installasjonen av analyseapparatet, for eksempel når det er for grovt eller ikke godt nok tilpasset for ROV-substitusjon av analyseutstyr. subsea hydrocarbon field with many wellheads or critical equipment or locations to monitor, it can solve some problems related to the installation conditions of a sophisticated analyzer, when for example monitoring is not optimal for the installation of the analyzer, for example when it is too rough or not well adapted for ROV substitution of analysis equipment.
Resultatene fra analysen kan videre sendes til et vedlikeholdssenter, som er fjernt fra anlegget. For eksempel kan anlegget være en olje- og gass offshoreplattform, og analyseresultatene kan sendes via radiosignal til vedlikeholdssenteret på land. Resultatene kan utløse alarmer på anlegg og i vedlikeholdssenteret... alle kjente prosesskontroller kan være relevante og implementerte i forbindelse med utførelsformene heri. En fordel ved noen av utførelsesformene, å analysere partikler i smørevæsker eller bobler i havbunnsvann, er at målingene kan være forebyggende: kilden til mulige problemer kan identifiseres før problemene oppstår: overdreven slitasje kan detekteres før den genererer vibrasjoner, f.eks., og overdreven bobling kan oppdages før en eventuell utblåsing. The results of the analysis can then be sent to a maintenance centre, which is remote from the plant. For example, the facility can be an offshore oil and gas platform, and the analysis results can be sent via radio signal to the maintenance center on land. The results may trigger alarms at facilities and in the maintenance center... all known process controls may be relevant and implemented in connection with the embodiments herein. An advantage of some of the embodiments, analyzing particles in lubricating fluids or bubbles in seabed water, is that the measurements can be preventive: the source of possible problems can be identified before the problems arise: excessive wear can be detected before it generates vibrations, for example, and excessive bubbling can be detected before any blowout.
Strømforsyningen til analyseenheten kan bli spart, forutsatt en selvstendig lokal strømforsyning slik som en lokal propell. En slik propell, i tillegg til strømforsyningen, gir trykktapet som kreves for å kanalisere fluidet til prøvetakings- og analyseapparatet. The power supply to the analysis unit can be saved, assuming an independent local power supply such as a local propeller. Such a propeller, in addition to the power supply, provides the pressure loss required to channel the fluid to the sampling and analysis apparatus.
Dette overvåkningssystemet gjelder for alle typer analyse og/eller overvåkning, inkludert en lyskilde - for eksempel en laser - og analysen av en slik lyskilde etter sin forvandling, om det er sending, refleksjon, diffraksjon osv.... hvilken transformasjon er tilknyttet til materialet som skal analyseres. This monitoring system applies to all types of analysis and/or monitoring, including a light source - for example a laser - and the analysis of such a light source after its transformation, whether it is transmission, reflection, diffraction, etc... which transformation is associated with the material to be analyzed.
En annen utførelsesform kan være strømningsmåling slik som de som er basert på lys. Another embodiment can be flow measurement such as those based on light.
Utførelsesformene heri er ikke begrenset til de ovenfor beskrevne utførelsesformene. Forskjellige alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter kan benyttes. Derfor bør de ovennevnte utførelsesformene ikke oppfattes som å begrense omfanget av utførelsesformene, som er definert ved vedlagte patentkrav. The embodiments herein are not limited to the above-described embodiments. Various alternatives, modifications and equivalents can be used. Therefore, the above-mentioned embodiments should not be understood as limiting the scope of the embodiments, which are defined by the appended patent claims.
Det bør understrekes at uttrykket" omfatter/omfattende" når det brukes i denne beskrivelse er tatt for å angi tilstedeværelsen av angitte trekk, heltall, trinn eller komponenter, men utelukker ikke tilstedeværelsen eller tillegg av en eller flere andre funksjoner, heltall, trinn, komponenter eller grupper av disse. Det bør også bemerkes at ordene "en" eller "et" i forkant et element ikke utelukker en flerhet av slike elementer. It should be emphasized that the term "comprising/comprehensive" when used in this specification is taken to indicate the presence of specified features, integers, steps or components, but does not exclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, components or groups of these. It should also be noted that the words "a" or "an" preceding an element do not exclude a plurality of such elements.
Det bør også understrekes at de fremgangsmåtetrinn som er definert i de vedlagte krav kan, uten å avvike fra de utførelser heri, utføres i en annen rekkefølge enn den rekkefølge de opptrer i kravene. It should also be emphasized that the procedural steps defined in the attached claims can, without deviating from the embodiments herein, be carried out in a different order than the order in which they appear in the claims.
Claims (29)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20120512A NO20120512A1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Monitoring of foreign particles, foreign fluids and substances in a fluid |
EP13722356.6A EP2844978A1 (en) | 2012-05-03 | 2013-05-03 | Fluid analysis |
US14/398,350 US20150085290A1 (en) | 2012-05-03 | 2013-05-03 | Fluid analysis |
PCT/EP2013/059295 WO2013164468A1 (en) | 2012-05-03 | 2013-05-03 | Fluid analysis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20120512A NO20120512A1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Monitoring of foreign particles, foreign fluids and substances in a fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20120512A1 true NO20120512A1 (en) | 2013-11-04 |
Family
ID=49680608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20120512A NO20120512A1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Monitoring of foreign particles, foreign fluids and substances in a fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO20120512A1 (en) |
-
2012
- 2012-05-03 NO NO20120512A patent/NO20120512A1/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150085290A1 (en) | Fluid analysis | |
US8654329B2 (en) | Parallel multisensor optical particle sensors for flowing fluid systems | |
AU2013277257B2 (en) | Remote multisensor optical particle monitor for flowing fluid systems | |
US7948621B2 (en) | Systems and methods for remote monitoring of contaminants in fluids | |
US8927924B2 (en) | Optical leak detector for subsea equipment | |
EP2401600B1 (en) | Systems and methods for remote monitoring of contaminants in fluids | |
DK3056893T3 (en) | Flow analyzer for harsh environments | |
EA009547B1 (en) | METHOD OF VISUAL DETECTION OF CHEMICAL LEAKAGE DETERMINED FROM OBJECT | |
CN104948915A (en) | Pipeline leakage detection system achieved based on infrasound and unmanned aerial vehicle technology | |
EP2193350A1 (en) | Fluorescence measurement system for detecting leaks from subsea systems and structures | |
US5936715A (en) | On-line method and apparatus for determining the condition of circulating fluids | |
CN106197904A (en) | Distributed optical fiber pipeline safety monitoring assembly | |
NO20120512A1 (en) | Monitoring of foreign particles, foreign fluids and substances in a fluid | |
CN202598147U (en) | Natural gas pipeline leakage monitoring system based on sensing optical fiber | |
CN103541951B (en) | A kind of hydraulic oil fouling monitoring system | |
WO2007020392A1 (en) | Underwater remote inspection apparatus and method | |
WO2008103837A1 (en) | Method and apparatus for monitoring gases in fluid tanks | |
Adefila et al. | A compendium of CO 2 leakage detection and monitoring techniques in carbon capture and storage (CCS) pipelines | |
US20250078241A1 (en) | Systems, Apparatus and Methods for Remote Visual Inspection | |
KR20170085331A (en) | Acoustic intellegence analytical system for an abnomality supervisory of plant and installation | |
Devi et al. | 10 IoT-Based Smart Pipeline Leakage | |
KR20150044448A (en) | On-line collaboration System for industry plant operate and maintenance support | |
CN119484963A (en) | Remote inspection device, system and method | |
CN119274100A (en) | A rapid identification and alarm method for gas-liquid two-phase leakage in an alkylation unit | |
NO20120511A1 (en) | Fluid Measurement |