(57)【要約】  ディレードデコーカーユニット操作中に切断工具の状態をモニタリングするシステム、装置および方法、ならびにコーキング処理中にドラム中のコークスまたは泡のレベルをリモートでモニタリングするシステムである。１つまたは複数のセンサまたは加速度計は、ディレードコーキングユニットの操作中の場所に連結され、各加速度計が配置される構成部分から発する振動を読取る。振動のデータは、データを処理するコンピュータシステムへ転送されてディレードコーキングユニットを操作する操作者が見ることができる有用な情報を与える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディレードコーカーユニットシステム中の構成部分に連結され、前記構成部分の物理的特性を表す出力信号を供給する少なくとも１つの変換器と、
前記変換器に動作可能に接続され、前記出力信号を変更するためのコンピュータ実行可能命令を供給するコンピュータ可読媒体と、
前記コンピュータ可読媒体に動作可能に連結され、前記ディレードコーカーユニットシステムの操作状態を示すディスプレイと、
を備えることを特徴とする振動モニタリング装置。
【請求項２】
前記変換器が加速度計を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの変換器が、コークドラムに沿って垂直に設けられる複数の加速度計を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の加速度計が４つの加速度計を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記構成部分が切断工具を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記構成部分が切断工具のドリルステムを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記変換器が、取付け装置を介して前記構成部分に連結されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記構成部分がコークドラムを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記構成部分が流体ラインを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記構成部分が流体ポンプを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記構成部分が流体容器を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記物理的特性が、振動、温度、圧力および音響効果からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記出力信号を変更する前記命令が、高速フーリエ変換を行う命令を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記操作状態が、デコーキングが行われるコークドラムの内部の前記切断工具の状態を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記操作状態が、切断、穿孔およびランピングからなる群から選ばれる、切断工具の状態を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記操作状態が、コーキング操作中に充填されるコークドラムの内部のコークスのレベルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記操作状態が、コーキング操作中に充填されるコークドラムの内部の泡のレベルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記出力信号を変更する前記命令が、高速フーリエ変換によって前記出力信号を処理して、高速フーリエ変換の特徴を生成することを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記ディスプレイが、操作履歴を出力することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
ディレードコーカーユニット操作において切断工具をモニタリングする装置であって、
ディレードコーカーユニットに接続される少なくとも１つの振動センサと、
前記センサに接続され、前記センサから送られる信号を翻訳可能な構成部分を備えるコンピュータシステムと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの振動センサが、複数の加速度計を備えることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記コンピュータシステムが、前記信号を署名周波数の特徴に変換することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記信号が能動中継器に送られ、前記能動中継器は前記信号を前記コンピュータシステムの一部であるネットワーク接続へ送ることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記コンピュータシステムが、高速フーリエ変換によって前記信号を出生証明書に翻訳するソフトウェアをさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
コークス製造中にコークドラムの内部で製造される物質のレベルモニタリングする装置であって、
ディレードコーカーユニットに接続される少なくとも１つの振動センサと、
前記センサに接続され、前記センサから送られる信号を翻訳可能な構成部分を備えるコンピュータシステムと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの振動センサが、複数の加速度計を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記コンピュータシステムが、前記信号を署名周波数の特徴に変換することを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記信号が能動中継器に転送され、前記能動中継器は前記信号を前記コンピュータシステムの一部であるネットワーク接続へ送ることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記コンピュータシステムが、高速フーリエ変換によって前記信号を署名周波数の特徴に翻訳するソフトウェアをさらに備え、それによってユーザがいつなのかを認識することを可能にすることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記物質がコークスを含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項３１】
前記物質が、前記コークス製造中に製造される泡を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項３２】
前記振動センサが、前記ドラムに対して垂直に連結される４つの振動センサを備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項３３】
ディレードコーカードラム操作の操作状態に関連する高速フーリエ変換の波のパターンを判定するシステムであって、
ディレードコーカードラムシステム中の構成部分に連結され、前記構成部分の実時間物理的特性を表すデータを発生するセンサと、
前記データを送信する信号発生器と、
前記データを受信する信号受信機と、
前記データを使用可能な波形に変換する高速フーリエ変換の処理を行うソフトウェアと、
前記波形を評価することによって前記操作状態を識別する中央処理装置と、
前記ソフトウェアに動作可能に接続されるディスプレイと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項３４】
前記操作状態が、穿孔および切断を含むことを特徴とする請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記操作状態が、コークドラムの内部のコークスの充填レベルを含むことを特徴とする請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
前記運転状態が、コークドラムの内部のコークスの上部に位置する泡の充填レベルを含むことを特徴とする請求項３３に記載のシステム。
【請求項３７】
コークドラムの内部の切断工具の切断モード、穿孔モードおよびランピングモードに関連する高速フーリエ変換の波のパターンを判定するシステムであって、
デコーキングシステムの一部に連結され、デコーキングにおけるデータを発生する振動センサと、
前記データを使用可能な波形へ変換する中央処理装置と、
前記波形によって前記切断工具のモードを識別する中央処理装置と、
前記切断工具のモードを示すための中央処理装置に動作可能に接続されるディスプレイと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項３８】
コークス製造中にコークドラムの内部で製造される物質のレベルに関連する高速フーリエ変換の波のパターンを判定するシステムであって、
デコーキングシステムの一部に連結され、コーキングにおけるデータを発生する振動センサと、
前記データを使用可能な波形へ変換する中央処理装置と、
前記波形によって前記ドラム内の前記物質の充填レベルを測定する中央処理装置と、
前記充填レベルを示すための中央処理装置に動作可能に連結されるディスプレイと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項３９】
ディレードコーカードラム操作の操作状態を判定する方法であって、
ディレードコーカーユニット操作の位置に変換器を取り付けて、前記位置での動作に関連する出力信号を供給することと、
前記出力信号を処理することと、
前記処理された出力信号によって前記操作状態を判定することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４０】
前記判定は、切断工具が穿孔であるか、切断であるか、ランピングであるか判定することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記判定は、コークドラムの内部の物質の様々な充填レベルを判定することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記処理は、高速フーリエ変換によって前記出力信号を処理することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動モニタリング装置およびそれを使用する方法に関する。詳細には、本発明は、コーカードラムの内部のコークスまたはコークスの副生成物のレベルを測定すること、ならびに加速度計を用いた非侵襲的な署名認識システムおよび署名検出用の数学アルゴリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原油が処理される石油精製作業過程は、しばしば残油を製造する。多くの石油精製所は、重残留炭化水素から価値のある生成物を回収する。残油は、ディレードコーカー中で処理されるときに分解蒸留を引き起こすのに十分な温度にまで炉中で加熱され、その中で残油の大部分は、使用に適した炭化水素生成物へ転化または「分解」され、その残油により主成分が炭素である物質の石油コークスが生じる。
【０００３】
概して、ディレードコーキング処理は、分留ユニットからの重炭化水素の供給材料を加熱することと、次いで加熱された重い供給材料をコークドラムとして一般に知られる大きな鋼製容器の中にポンプで供給することとを含む。加熱された重い供給材料の気化されていない部分は、コークドラムの中で沈殿し、そこで滞留時間と温度の組合せの効果がコークスの形成を引き起こす。コークス容器の上部からの蒸気は、所望の軽炭化水素生成物にさらに処理するために分留ユニットのベース基部へ戻される。コークドラムの中の通常の動作圧力は、典型的には２５から５０ｐ．ｓ．ｉの範囲であり、供給入力温度は、８００°Ｆと１０００°Ｆの間で変えてよい。
【０００４】
コークドラムの構造の大きさおよび形状は、設備ごとに様々である。コークドラムは、一般的に大きい縦型の円筒形の金属容器で高さ９０から１００フィート、直径２０から３０フィートである。コークドラムは、トップヘッドと、ボトムヘッドを装着した底部とを有する。コークドラムは、コークドラムが交互に作動できるように通常はペアで存在する。コークスは、容器が満たされるまで容器の中に沈殿および蓄積し、その容器が満たされたときに、加熱された材料の供給が代わりの空のコークドラムへ切り替えられる。一方のコークドラムが加熱された残油で満たされている間、他方の容器は冷却されてコークスが取り除かれるようになっている。
【０００５】
デコーキングとも呼ばれるコークス除去は、急冷のステップから始まり、その急冷のステップでは、蒸気および次いで水がコークスを充填した容器の中に導入され、揮発性の軽い炭化水素の回収を完全なものにすると共にコークスの塊を冷却する。コークドラムは、充填され、はぎ取られ、次いで冷却された結果、コークスが固体状態になり、温度が適度なレベルまで下げられた後、冷却水が、パイプを通ってドラムから排出されてドラムの安全なヘッド開放を可能にする。次いでドラムは、ボトム開口部がヘッド開放されると大気圧になり、コークスを除去することを可能にする。ヘッド開放が完了すれば、ドラム中のコークスは、高圧の水噴射によってドラムから切断される。
【０００６】
デコーキングは、ほとんどの施設で高圧の水をコークスベッドの中に向けるドリルステムおよびドリルビットから構成される水圧式システムを用いてなされる。切断工具と称される回転コンビネーションのドリルビットは、典型的には直径が約２２インチであり、いくつかのノズルを備えており、直径約７インチの長い中空のドリルステムの下端の上に取り付けられる。ドリルビットは、ドリルステム上で、容器の上部のフランジが付けられた開口部を通って容器の中に降ろされる。「ボア穴」は、垂直から約０から２３度の範囲の角度で高圧の水を噴出するノズルを用いてコークスを貫いて穴開けされる。これによりコークスが通って落ちるための直径が約２〜３フィートの案内ボア穴を生成する。
【０００７】
初めのボア穴が完成した後にドリルビットは、次いでドラムの直径全体に延在する「カット」穴の切断に備えて少なくとも２つの水平ノズルに機械的に切り替えられる。切断モードでは、ノズルは、ドリルロッドを用いてゆっくり回転しながら水噴射を水平に外側へ発射し、それらの噴射がコークスを断片に切断し、それらの断片は、容器の開いた底から外へ、コークスを受入れ区域へ向ける落し口の中に落下する。用いられるシステム全てにおいて、ドリルロッドは次いで、容器の上部のフランジ付けられた開口部から外へ引き抜かれる。最後に、容器の上部および底部は、容器ユニットで用いられるヘッドユニット、フランジまたは他の閉鎖装置を元に戻すことによって閉じられる。次いで容器は、清掃され、重炭化水素供給材料に関する次の充填サイクルに備える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
いくつかのコークス切断システムでは、穴開けがなされた後、ドリルステムは、コークドラムから除去されると共に切断モードにセットし直されなければならない。これは時間がかかり、不便であり、危険であるおそれがある。他のシステムでは、モードは自動的に切り替えられる。コークドラム内での自動切替えは、しばしばドリルステムが詰まることになり、それによりコークス切断処理を完了する前に清掃のためにドリルステムの除去がさらに必要とされる。しばしば、自動切替えシステムでは、変更全てはドラム内で行われるので、ドリルステムが切断または穿孔モードにあるのかどうかを判定することは困難である。高圧の水が切断または穿孔であるのか識別を誤ると深刻な事故をもたらす。切替えの操作者は切断処理が完了または単に詰まったのかどうか分からないので、したがってコークス切断効率は損なわれる。
【０００９】
ドリルステムが上部ドラム開口部から持ち上げられる前に、水切断システムが遮断されない場合は、操作者が、高圧の水噴射にさらされることになり、四肢切断などの深刻な負傷が起こるおそれがある。したがって、操作者が、穿孔から切断モードへ切断ヘッドを手動で変更する場合、または、操作者が切断ヘッドであるのか穿孔ヘッドであるのかヘッドなしであるのか正確に情報アクセスできていなかった場合には、デコーキングされている容器の近傍で高圧の水噴射にさらされることによって重大な安全上の問題にさらされることになる。
【００１０】
コーキング処理中に生じる別の問題は、ドラムの上部のコークスのレベルを判定することの困難さにある。同様に、コークスの上部に位置する泡のレベルも、判定するのが困難である。コークスのレベルが上がり過ぎる場合または泡がドラムに接続された供給ラインに入る場合には、当業者に知られる多数の深刻な問題が生じる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ディレードデコーカーユニットの操作中（オペレーション中）の切断工具の状態をリモートでモニタリングするシステム、およびコーキング処理中のドラム中のコークスまたは泡のレベルをリモートでモニタリングするシステムに関する。前者のシステムは、コークドラムと呼ばれる大きい円筒形の容器から「コークス」と称される固体の炭素質の残油を除去することに関与する操作者が、リモートの場所からデコーキング操作の状態を判定することを可能にするシステムに関する。後者のシステムは、コーキング中にドラム中のコークスおよび／または泡のレベルをモニタリングすることに関与する操作者が、コークスのレベルが過度に高く上昇することに起因する悲惨な結果や泡があふれることを、より正確にかつ効率的に防ぐことを可能にするシステムに関する。
【００１２】
一実施形態は、高温および／または高圧の流体またはガスを運搬しているＬ字曲がり管およびパイプにおける減少した物質の厚さの連続的なモニタリングおよび検出に関する。
【００１３】
一実施形態では、モニタリングシステムを利用して軸受の磨耗を測定できる。好ましい実施形態では、軸受の劣化は、重要な回転機構で故障が生じる前に検出してよい。
【００１４】
一実施形態では、モニタリングシステムは、コークドラムの中に進入する前の石油を加熱している炉のパイプをコークスが詰まらせることを検出するために使用してよい。
【００１５】
一実施形態では、モニタリングシステムを使用してパイプ中の流体／ガスの動きをモニタ／検出してよい。
【００１６】
好ましい実施形態は、デコーキングまたはコーキングの操作に関する有用な情報を受信するために振動モニタリングシステムを利用するシステムに関する。一実施形態は、そのような有用な情報を受信するための音響モニタリングシステム、温度モニタリングシステムおよび／または圧力モニタリングシステムを使用するシステムに関する。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態は、コークドラム内でコークスを切断する間に、操作者が切断工具の状態をリモートで検出することを可能であり、かつ、コークドラム内でコークスを切断する間に、工具が「穿孔」モードと「切断」モードの間でいつ切り替えられたのか操作者が確実にリモートで検出することが可能であり、機械的な変更または検査のためにコークドラムからドリルビットを持ち上げることのないシステムに関する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態は、垂直に配置された加速度計を使用することによって操作者がコークドラム内のコークスまたは泡のレベルをリモートで測定することを可能にするシステムにも関する。
【００１９】
好ましい実施形態は、デコーキングまたはコーキングの操作の状態を示す視覚的ディスプレイを与える。一実施形態では、視覚的ディスプレイは、操作者が、切断工具が現在どのようなモードにあるのか判定することを可能にする。一実施形態では、視覚的ディスプレイは、ＦＦＴアルゴリズムによって処理される信号を表示することを含む。
【００２０】
一実施形態では、振動のデータを利用してディレードデコーカーユニットの切断工具の機械的状態に関する情報を与えるものであり、一実施形態では、そのデータを利用してドラムの上部に対するコークスおよび／または泡のレベルに関する情報を与える。好ましい実施形態は、加速度計を備える振動モニタリング装置を利用する。好ましい実施形態では、この振動モニタリング装置は、ディレードデコーカーユニット中の１つまたは複数の場所に取り付けできる。
【００２１】
一実施形態では、これらの測定値のうちのいくつかは、無線装置によってネットワークのアクセスポイントへ、および／または、信号を無線装置からネットワークのアクセスポイントまで中継する中継器へ中継される。他の実施形態では、振動モニタリング装置によって生成されるデータは、無線装置を使用することなく有線接続を介してコンピュータシステムへ転送される。一実施形態では、ネットワークのアクセスポイントで受信されるデータは、振動データがモニタおよび利用されることができるところであるコンピュータシステムへ中継される。
【００２２】
一実施形態では、振動モニタリング装置から受信されるデータは、ソフトウェアアプリケーションによって使用に適した形態に転換される。好ましい実施形態では、データは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって処理され、それによりデータをデコーキング操作中の様々な操作モードに関連する署名（signature）として利用可能であるＦＦＴの特徴（fingerprint）に転換する。
【００２３】
一実施形態は、出力信号を供給する加速度計と、振動モニタリング装置からの出力を受信する少なくとも１つのネットワークのアクセスポイントと、出力信号からの生データを使用に適した波形に転換するソフトウェアと、操作者にコークドラム中の切断工具の状態を知らせる、または操作者にコーキング中のドラム中のコークスおよび／または泡のレベルを知らせるディスプレイ装置とを備える振動モニタリング装置を備える。
【００２４】
本発明の前述および他の目的および特徴は、添付図面と関連して取り上げられる以下の説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになろう。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態だけを表しており、したがって本発明の範囲を限定するとみなされるものではなく、本発明は、添付図面を用いることによってさらに具体的かつ詳細に説明および解釈されるものであることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本明細書中の図において全体的に説明および例示される本発明の構成部分は、幅広い種類の異なる構成で配置および設計できることが容易に理解されよう。したがって、添付図面中に表される本発明のシステム、装置および方法の実施形態の以下のより詳細な説明は、権利が主張される本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の実施形態のいくつかを単に表したものである。
【００２６】
本発明の実施形態は、図面を参照することによって最もよく理解されよう。ここで同じ部分は、全体にわたって同じ数字によって示される。以下のより詳細な説明の部分は、複数のセクションに分割されるが、これらのセクションの創作物は、読者への便宜として単に提供されるが、いかなる形においても限定されるものではないことに留意されたい。
【００２７】
１．コンピュータベースのシステムおよび装置の全体的説明
図１Ａおよび対応する説明は、コンピュータベースの環境、適当な動作環境の概要を与えるものであり、それらの環境の中でいくつかの本発明の実施形態は実施可能である。本発明は、様々なネットワークベースの構成を含む様々なシステム構成で１つまたは複数のコンピュータ装置を組み込んでよいことを当業者は理解されよう。また、本発明の実施形態は、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含み、このコンピュータ可読媒体はその上に、データまたはデータを処理するためのコンピュータ実行可能命令を含むか、または潜在的に含むように構成される。コンピュータ実行可能命令、例えば、ソフトウェアコード、データ構造、オブジェクト、プログラム、ルーチン、プログラムモジュールなどは、１つまたは複数のコンピュータ装置に１つまたは複数の機能を実行させるものであり、本発明の実施形態の方法またはステップを実施する手段の一種を含む。コンピュータ可読媒体の例には、様々な種類のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）媒体、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）媒体、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ハードドライブ、メモリスティック、フロッピーディスク、電子信号、あるいはコンピュータ装置に対してデータまたは実行可能命令を与えることができる任意の他の装置または構成部分が含まれる。電子信号は、典型的には光の媒体または搬送波に具現化される。
【００２８】
図１Ａに関連して、本発明を実施する代表的なシステムは、コンピュータ装置１００を含むことができ、このコンピュータ装置１００は、汎用または専用のコンピュータであってよい。例えば、コンピュータ装置１００は、パーソナルコンピュータ、ノートブックコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）または他のハンドヘルド電子装置、ワークステーション、ミニコンピュータ、大型汎用コンピュータ、スーパーコンピュータ、マルチプロセッサシステム、ネットワークコンピュータ、プロセッサベースの電子装置などであってよい。本明細書で「コンピュータ装置」という語は、全体的に使用されており、独立型またはネットワーク型のどちらかの単一のコンピュータ装置または複数のコンピュータ装置に関し得る。
【００２９】
コンピュータ装置１００は、システムバス１２０を含んでよく、システムバス１２０は、コンピュータ装置１００の様々な構成部分（コンポーネント）を接続するように構成されてよく、データが構成部分同士の間で交換されることを可能にすることができる。システムバス１２０は、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺機器バス、あるいは様々なバスアーキテクチャのうちのいずれかを使用するローカルバスなどの様々なバス構造のうちの１つを含んでよい。システムバス１２０によって接続される典型的な構成部分は、処理システム１４０およびメモリ１６０を含んでよい。他の構成部分は、１つまたは複数の大容量記憶装置インターフェース１８０、入力インターフェース２００、出力インターフェース２２０、および／またはネットワークインターフェース２４０を含んでよい。
【００３０】
処理システム１４０は、中央プロセッサおよび任意の特定機能またはタスクを行うように設計された１つまたは複数の他のプロセッサなどの１つまたは複数のプロセッサを含んでよい。典型的には、処理システム１４０が、メモリ１６０中に存在するコンピュータ可読命令を実行するのであり、このコンピュータ可読命令は、ＲＡＭまたはＲＯＭの媒体、磁気ハードディスク、着脱可能な磁気ディスク、磁気カセットテープ、光ディスク等のコンピュータ可読媒体に具現化されてよい。
【００３１】
メモリ１６０は、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体に具現化されてよく、コンピュータ可読媒体はその上にデータまたはデータを処理するための命令を含むように構成されてよく、システムバス１２０を通じて処理システム１４０によってアクセスされてよい。メモリ１６０は、例えば、永久的に情報を記憶するために使用されるＲＯＭ２８０および／または一時的に情報を記憶するために使用されるＲＡＭ３００を含んでよい。ＲＯＭ２８０は、コンピュータ装置１００の起動中などに通信を確立するために使用される１つまたは複数のルーチンを有する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を含んでよい。ＲＡＭ３００は、１つまたは複数のオペレーティングシステム、ソフトウェアアプリケーションおよび／またはプログラムのデータなどの１つまたは複数のプログラムモジュールを含んでよい。
【００３２】
１つまたは複数の大容量記憶装置インターフェース１８０は、１つまたは複数の大容量記憶装置２６０をシステムバス１２０に接続するために使用できる。大容量記憶装置２６０は、コンピュータ装置１００中に組み込まれてよく、またはコンピュータ装置１００の周辺にあってよいものであり、大容量記憶装置２６０によりコンピュータ装置１００が大量のデータを保持することが可能になる。適宜、１つまたは複数の大容量記憶装置２６０は、コンピュータ装置１００から着脱可能であってよい。大容量記憶装置の例には、ハードディスクドライブ、磁気ディスクドライブ、テープドライブおよび光ディスクドライブが含まれる。大容量記憶装置２６０は、磁気ハードディスク、着脱可能な磁気ディスク、磁気カセットテープ、光ディスクまたは他のコンピュータ可読媒体から読み出しおよび／またはそれらに書き込みできる。大容量記憶装置２６０およびその対応するコンピュータ可読媒体は、データおよび／または実行可能命令の不揮発性の記憶を行うことができ、それはオペレーティングシステム、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーション、プログラムモジュール、プログラムのデータ等の１つまたは複数のプログラムモジュールを含むことができる。そのような実行可能命令は、本明細書で開示されるステップまたは方法を実施する手段の例である。
【００３３】
１つまたは複数の入力インターフェース２００を用いることにより、ユーザがデータおよび／または命令を１つまたは複数の対応する入力装置３２０を介してコンピュータ装置１００へ入力することを可能にすることができる。そのような入力装置の例にはキーボード、マウス、トラックボール、タッチスクリーン、ライトペン、スタイラスまたは他のポインティングデバイス、マイクロホン、ジョイスティック、ゲームパッド、パラボラアンテナ、スキャナ、ビデオカメラ、デジタルカメラなどが含まれるが、それらに限定されるものではない。入力装置３２０をシステムバス１２０へ接続するために使用可能である入力インターフェース２００の例には、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、ファイアワイヤ（ＩＥＥＥ１３９４）などが含まれる。
【００３４】
１つまたは複数の出力インターフェース２２０を用いて１つまたは複数の対応する出力装置３４０をシステムバス１２０に接続してよい。出力装置３４０の例には、モニタまたはディスプレイ画面、スピーカ、プリンタなどが含まれる。具体的な出力装置３４０は、コンピュータ装置１００と一体化してよく、またはコンピュータ装置１００の周辺にあってよい。出力インターフェース２２０の例には、ビデオアダプタ、オーディオアダプタ、パラレルポートなどが含まれる。
【００３５】
１つまたは複数のネットワークインターフェース２４０は、コンピュータ装置１００が、有線接続および／または無線接続を含むことができるネットワーク３８０を介して３６０で全体的に例示される１つまたは複数の他のローカルなコンピュータ装置またはリモートのコンピュータ装置と情報を交換することを可能にすることができる。ネットワークインターフェース２４０の例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）に接続するためのネットワークアダプタ、あるいはモデム、無線リンク、またはインターネットなどの広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）に接続するための他のアダプタが含まれる。ネットワークインターフェース２４０は、コンピュータ装置１００と一体になってよく、またはコンピュータ装置１００の周辺にあってよい。ネットワークシステムでは、アクセス可能なプログラムモジュールまたはその部分は、リモートのメモリ記憶装置の中に記憶できる。さらに、ネットワークシステムでは、コンピュータ装置１００は、機能またはタスクが複数のネットワークコンピュータ装置によって行われている分散コンピューティング環境に参加してよい。
【００３６】
２．ディレードコーキング処理の全体的説明
図１Ｂは、精製作業過程２の実施形態を例示する。典型的なディレードコーキング処理では、高沸点の石油残油は、１つまたは複数のコークドラム５へ供給され、そこで高沸点の石油残油は、軽い生成物と固体残渣すなわち石油コークスに熱分解される。コークドラム５は典型的には、トップヘッドとボトムヘッドを装着した円錐形の底部とを有する大きい円筒形の容器である。コーキングの基本的な目標は、非常に高沸点の石油残油をより軽い燃料の留分に熱分解することである。コークスは、この処理の副生成物である。ディレードコーキングは、吸熱反応であり、炉７がドラム５中のコーキング反応を完全なものにするために必要な熱を供給する。正確なメカニズムは、とても複雑であり、発生する全ての反応から、１）供給材料が炉７を通過する際の供給材料の部分的な蒸発および軽いコーキング、２）蒸気がコークドラム５を通過する際に蒸気を分解すること、３）ドラム５中に捕捉される重液をそれが蒸気またはコークスに転換されるまで分解および重合すること、という３つの異なるステップが区別されているにすぎない。
【００３７】
この処理は、極めて温度に敏感であり、温度を変えることにより様々な種類のコークスが生成される。例えば、温度が低過ぎる場合には、コーキング反応はさほど十分には進行せず、ピッチまたは柔らかいコークスの形成が生じる。温度が高過ぎる場合には、全体的に形成されるコークスは、とても硬く、水圧式デコーキング装置を用いてドラムから除去することが困難である。より高い温度は、炉のチューブまたは移送ライン中でのコーキングの危険も増大させる。前述のとおり、ディレードコーキングは、石油残油を液体生成物および気体生成物へ品質改良および転化するために石油精製で使用される熱分解処理であり、それにより固体に濃縮された炭素物質またはコークスが後に残される。処理の中で炉７を使用して、１０００°Ｆを超える温度範囲の熱分解温度に到達させる。炉７の中での滞留時間が短い場合、供給物質のコーキングは、それによりそれがヒータの下流の大きいコーキングドラム５に到達するまで「ディレード」される。番号４および番号６でそれぞれ示される２つのコークドラムがあり、通常の操作（オペレーション）では、一方（ドラム６など）が満たされているまたは「オンライン」であるとき、他方（ドラム４など）は、製造されたコークスが除去できるように「オフライン」であり得る。説明がオンラインのドラム６またはオフラインのドラム４の具体的な参照を必要とするときを除いて、本明細書で１つまたは複数のコークドラムの参照は、概して番号５によって示されるものとすることを理解されたい。
【００３８】
典型的な石油精製処理では、いくつかの異なる物理的構造の石油コークスが製造される可能性がある。それらは、すなわちショットコークス、スポンジコークスおよび／またはニードルコークス（以下、一括して「コークス」と称する）であり、それらの物理的構造および化学的特性によってそれぞれ区別される。これらの物理的構造および化学的特性は、物質の最終用途を決定する働きもする。いくつかの用途は、製造されたコークスに使用可能であり、それらの用途のうちのいくつかには、燃焼用燃料としての用途、アルミニウム工業、化学工業または鉄鋼業におけるか焼コークスとしての用途、または石油化学工業用の蒸気、電気またはガスの供給原料を製造することができる気化されたコークスとしての用途が含まれる。
【００３９】
コークスを製造するために、原油９の供給に由来するディレードコーカー供給材料は、一連の処理部を通って移動し、最終的にコークスを製造するために使用されるコークドラム５のうちの１つのコークドラム５の中に流入する。典型的には、ディレードコーキング処理は、バッチ連続処理を含む。このバッチ連続処理は、処理が、炉７から来る供給材料の流れが２つまたはそれ以上のコークドラム５同士の間で交互に充填するように進行しているか、または連続的であることを意味する。前述したように、一方のドラムが、オンラインでコークス充填中である間、他方のドラムは、除去され、冷却され、デコーキングされ、および別のバッチを受けるために準備されている。以前は、このバッチ連続処理は、バッチ連続処理における各バッチが完了まで約１２時間から２０時間かかるものであり、極めて時間と手間のかかる処理であると分かっていた。要するに、管状炉７からの熱油、またはそれが一般に呼ばれるところの「残油」は、システム中のコークドラム５のうちの一つの中に供給される。この油は極めて熱く、コークドラム５の冷たい壁の上に凝結する熱い蒸気を生成する。ドラム５が充填される際に、大量の液体が、ドラム５の側面を流れて、底部が沸騰している乱流のプールの中に流れ落ちる。この処理が続く際、熱い残油および凝結する蒸気によりコークドラムの壁は加熱される。これにより、凝結する蒸気が残油から生成することが自然に少なくなり、最終的には、コークドラム５の底部の液体がコーキング温度へ加熱上昇することを開始する。しばらく経つと、主要な流路が、コークドラム５の中に形成され、さらに時間の経過と共に、蓄積したコークスの上の液体は減少し、この液体は、より粘性のあるタイプのタールに転じる。このタールは、主要な流路を遡ろうとし続け、この主要な流路は上部でコークスになり、このようにして流路が枝分かれする。このプロセスは、ドラムが満たされるまでコークドラム５の中で上へ進み、液体プールは固体のコークスにゆっくりと変わる。第１のコークドラムが満杯になると、熱油の供給は、第２のコークドラムへ切り替えられ、第１のコークドラムは、分離され、残留炭化水素を除去するために蒸気にさらされ、水で満たされることによって冷却され、開放され、次いでデコーキングされる。この循環プロセスは、コークスの製造の間中は何度も繰り返される。
【００４０】
デコーキング処理は、コーキング処理の完了次第、コークスをドラム５から除去するために用いられる処理である。コークスは、コークドラム５の形状により、製造プロセス中にコークドラムの開口部を閉鎖するために使用されるフランジまたは他の部材の近くの区域で蓄積し、または、そのフランジまたは他の部材に付着する。ドラム５をデコーキングするために、まずこのフランジまたは部材は、除去または再配置されなければならない。フランジが付けられたシステムの場合は、いったん充填すると、コークドラム５は、大気圧へ開放され、上部フランジ（典型的には直径４フィートのフランジ）がボルト解除され、除去されて水圧式コークス切断装置１１の配置を可能にする。冷却水が容器から排出された後に、底部のフランジ（典型的には直径７フィートのフランジ）がボルト解除され、除去される。この処理は、その処理がフランジの表面で蓄積するコークスのヘッドを除去するか、または解放させるので、一般に「ヘディング解除」として知られる。
【００４１】
フランジが除去されると、コークスは、高圧の水噴射を用いてコークスベッドの上部から底部まで案内穴をドリリングすることによってドラム５から除去される。その後、コークドラム５中に残されたコークスの本体は、小片に切断され、この小片は底から外へ、レールカート上の箱等の収集箱の中に落下する。次いでコークスは、脱水され、粉砕されおよびコークス貯蔵所または積込み設備へ送られる。
【００４２】
３．振動モニタリング装置
本発明は、ディレードコーカーユニットシステム全体にわたる振動モニタリングシステムの使用を対象として含むものであると共に、本発明の装置を利用してディレードコーカーユニットの操作中に任意の箇所で振動をモニタできるものであるが、当業者は、本明細書で説明および解釈される本発明は、振動をモニタリングすることが機械的動作に関する有用なデータを与え得る他の環境でも設計および使用できると理解されよう。
【００４３】
一実施形態は、デコーキング操作に関する有用な情報を受け取る音響モニタリングシステムを使用するシステムに関する。一実施形態は、デコーキング操作に関する有用な情報を受け取る温度モニタリングシステムを使用するシステムに関する。一実施形態は、デコーキング操作に関する有用な情報を受け取る圧力モニタリングシステムを使用するシステムに関する。
【００４４】
この説明の大部分は、本発明の典型的な実施形態のように主に振動モニタリングシステムの使用に焦点を当てているが、以下の説明は、音響モニタリングシステム、温度モニタリングシステムおよび／または圧力モニタリングシステムの使用に同様に密接な関係がある。音響モニタリングシステム、温度モニタリングシステムおよび／または圧力モニタリングシステムは、本明細書で説明される振動モニタリングシステムと置換して使用することが可能であり、または本明細書で説明される振動モニタリングシステムと組み合わせて使用できると考えられている。したがって、以下の説明は、振動モニタリングシステムに限定されない。むしろ、振動モニタリングシステムは、本発明の好ましい実施形態の限定されない例である。
【００４５】
同様に、本発明は、コーキング処理およびデコーキング処理に対して特に有用であるので、本明細書の説明は、特にこれらの製造領域に関する。しかし、本発明が、コークス以外の様々な成分または副生成物を製造する他の製造プロセスでの使用に適合できることは予見できる。したがって、そのような他のプロセスは、本発明の範囲内とみなされるべきである。
【００４６】
次に図２Ａを参照すると、ディレードコーカーユニットの操作中にモニタリングするための振動モニタリングシステムが示されている。図２Ａには、デコーキングシステムが示されており、このデコーキングシステムは、ドリルステム８と、ドラム５の内部のコークスを切断するための切断ヘッド１４とを含む。切断ヘッド１４は、穿孔用ノズル１２と切断用ノズル１０とをさらに含む。穿孔用ノズル１２は概して下向きであり、切断用ノズル１０は概して水平に向けられる。
【００４７】
振動モニタリングシステムは、ディレードコーカーユニットシステム内の少なくとも１つの位置に連結されると共にコンピュータシステム２１に動作可能に連結されるセンサまたは変換器（好ましくは加速度計などの振動センサ）１６を備える。１つまたは複数の加速度計１６は、コーカーユニットシステムの構成部分（コンポーネント）上に設けられて各構成部分の振動を測定できるものであり、図２Ａは、その上に設けられる２つの加速度計を示す。さらに、加速度計１６は、コーカーユニットシステム上の任意の位置または場所に設けられてよい。図２Ａは、ドラム５の外側に設けられる１つの加速度計１６と、ドリルステム８上に設けられる１つの加速度計１６とを示す（加速度計１６は、ドラム５またはドリルステム８の上の任意の場所に設けられることができ、示される具体的な場所に限定されないことに留意されたい）。図２Ｂは、第１の流体ライン５４と、水または流体のポンプ５０と、第２の流体ライン５６に設けられる加速度計１６を示しており、示されるコーカーユニットシステムは、流体容器５２を含む（また、加速度計１６の配置は、示される具体的な場所に限定されない）。
【００４８】
加速度計１６は、コーカーユニットシステム内で任意の向きに設けられてもよい。例えば、図２Ａは、垂直な向きに設けられているドリルステム８上の加速度計１６と、コークドラム５の外側の水平な向きの加速度計１６とを示す。本発明の加速度計１６は、例えば、ドリルステムの半径方向軸、回転軸、縦軸、水平軸および／または垂直軸と合致するようにドリルステム８に取り付けられてよい。したがって、加速度計１６から取得されるデータの種類は、加速度計１６の配置および向きに依存することになる。
【００４９】
センサまたは加速度計１６は、好ましくはコーカーユニットシステム中の１つまたは複数の箇所から振動データを収集し、このデータは、コンピュータシステム２１へ転送される。加速度計１６の向きに応じて、加速度計１６を使用して１つまたは複数の軸の振動を測定することができる。本発明の好ましい実施形態では、加速度計１６は、水平軸または垂直軸などの１つの軸の振動を測定する。一実施形態では、複数の加速度計１６を単一の場所に使用して複数の軸の振動を測定することができる。一実施形態では、加速度計１６は、２つ以上の軸の振動を測定する。限定されていない例では、１つの加速度計１６を使用して水平軸の振動を測定することができ、別の加速度計１６を使用して垂直軸の振動を測定できる。
【００５０】
再び図２Ａを参照すると、コンピュータシステム２１は、以下の、アクティブリピータ装置（能動中継器）１８、ネットワークのアクセスポイント２０、ローカルコンピュータ装置、リモートのコンピュータ装置２４、および／または、別のコンピュータ装置または他の構成部分２３のうちの１つまたは複数を含んでよい。コンピュータシステム２１内の構成部分同士の間の接続、またはコンピュータシステム２１への接続およびコンピュータシステム２１からの接続は、示される実施形態の中で図が例示するものに関わらず、有線または無線の接続を含むことができると考えられている。
【００５１】
本発明の一実施形態では、加速度計１６は、所与のコークドラム５中の切断工具１４の操作状態（例えば、切断工具が、切断モードにあるか、穿孔モードにあるか、それともランピングモードにあるかであり、ここでランピングは穿孔から切断へまたはその逆に切り替える処理である）に関連する振動を測定する。ドリルが穿孔モードにあると共に、水が高圧のノズル１２から噴出されていてオフラインのコークドラム４中の固体のコークスの残留物を貫いてボア穴が切断されているときには、加速度計１６は、穿孔処理の結果として生成される振動を測定することになる。穿孔処理中に（または切断処理またはランピング処理などの他の処理中に）加速度計１６によって受取られるデータは、能動中継器１８へ無線で転送されてよく、または、ネットワークのアクセスポイント２０へ、またはコンピュータシステム２１中の別のコンピュータ装置２３へ直接転送されてよい。無線中継器１８は、データをネットワークのアクセスポイント２０へ中継することが好ましいが、データをコンピュータシステム２１中の任意のコンピュータ装置２３へ中継してよい。
【００５２】
加速度計１６によって生成されるデータは、コンピュータシステム２１中のアクセスポイント２０または他のポイントで受信されると、コンピュータシステム２１中の構成部分へ転送され、データベースの中に記憶されてよい。このデータは、増幅され、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）へエクスポートされ、較正され、および／または変換されてよい。その結果として生じる波形は、次いでＦＦＴの特徴（fingerprint）を生成するために使用できる。したがって、ドリルステム８が穿孔モードにある際に穿孔の振動の性質によって生成されるデータは、ＦＦＴの特徴の中に翻訳され、それは所与のコークドラムについての穿孔処理を表し、それによって所与のコークドラムについての穿孔処理を識別する。同様の処理を、切断モードおよびランピングモードに対して行うことができる。
【００５３】
本発明では、個々のコークドラムそれぞれが特有の特徴を有し得ると考えられている。したがって、本発明では、所与のコークドラム５の特有の特徴を識別できるソフトウェア、および変更されたデータ（例えば、ＦＦＴの特徴）を生成および／または解読できるソフトウェアを用いて、現在、切断工具が穿孔モード、切断モードまたはランピングモードであることを、操作者が容易に確認することが考えられる。
【００５４】
ドリル８がコークドラム５中の固体のコークスを突き抜けることをうまく完了し、ボア穴が生成されると、操作者は、水の流れを穿孔ノズル１２から切断ノズル１０へ切り替える。半自動システムおよび自動システムでは、ドリルヘッド１４は、コークドラム５中に留まり、操作者には見えない。したがって、ドリルヘッド１４の状態（ドリルヘッドが穿孔にあるのか、切断にあるのか、それともランピングのモードにあるのか）をモニタリングする手段なしでは、操作者は、ドリルヘッド１４が穿孔モードから切断モードへうまく切り替わったことを確信できない。本発明の一実施形態では、コーキング装置の一部に取り付けられる加速度計１６は、ドリルが穿孔から切断へ切り替えられる際の振動の変化を測定する。
【００５５】
別の実施形態は、本発明の一実施形態の追加の特徴を示す。限定されない例では、ディレードコーカーユニットの操作中の１つまたは複数の前述した場所に設けられる１つまたは複数の加速度計１６は、ディレードコーカーユニットの操作中にデータを収集する。加速度計１６によって収集され、コンピュータによって処理されるデータは、特定のコークドラム５についての「出生証明書」または署名周波数（signature frequency）の特徴を生成できる。出生証明書の特徴が決定されまたは確定されたら、デコーキング処理の通常動作は、リモートでモニタできる。
【００５６】
コンピュータシステム２１は「処理モード」の署名をディレードコーカーの操作から受け取る際に、この処理モードの署名を出生証明書の署名と比較してディレードコーカー操作の操作モードを判定できる。限定されない例では、切断モード中の切断工具１４の処理モードの署名は、出生証明書と比べるとリモートの場所の操作者が、切断工具１４が切断モードにあったことを確実に繰り返して識別することを可能にする処理モードの署名を生成するものである。したがって、所与のコークドラム５について、コンピュータシステム２１は、データを収集およびアセンブルし、それによりコンピュータシステム２１および／または操作者が１つまたは複数の加速度計１６から受け取るデータによってディレードコーカーユニットが切断モードであるか、穿孔モードであるか、および／またはランピングモードであるかを認識することを可能にする。
【００５７】
一実施形態では、加速度計１６は、切断モードにある特定の切断工具１４に関連する振動に関するデータを受け取る。振動の振幅および周波数は、１つまたは複数の軸の加速度計１６によって測定され、そのようなデータは、コンピュータシステム２１通って中央処理装置まで転送され、この中央処理装置でデータはＦＦＴによって特定の切断工具１４の切断モードと相関があるＦＦＴの特徴に転換される。他の実施形態では、ＦＦＴの使用に加えて、基本署名を平均および相関することも使用される。したがって、任意のディレードコーカーユニットの操作について、本発明のソフトウェアは、穿孔、切断またはランピングに関連する加速度計１６からのデータを受信することになると共に特定のドリルの穿孔モード、切断モードおよび／またはランピングモードに対応するＦＦＴの特徴を識別することになる。
【００５８】
一実施形態では、穿孔および切断に関連する振動データまたはＦＦＴの特徴は、簡単な表示灯システムに変換されてよい。例えば、システムは、ドリルが穿孔モードにあるときは（緑色の灯などの）特定の色の灯を点灯し、ドリルが切断モードにあるときは（赤色の灯などの）異なる表示灯を点灯することが考えられる。この簡単化された表示灯システムを使用して、任意の操作者が、ドリルが穿孔モードであるのか、それとも切断モードであるのか迅速に評価することが大変容易になり、これによりユーザの誤りを防止できる。
【００５９】
本発明は、加速度計１６をディレードコーカーユニットの操作中の少なくとも１つの位置に連結することを考えている。本発明では、様々な手段によって加速度計１６を連結することが考えられる。本発明の一実施形態では、加速度計１６は、磁気連結によってディレードコーカーユニットの操作の一部に連結されてよい。他の実施形態では、加速度計１６は、測定される装置にボルトで締められてよい。他の実施形態では、加速度計１６は、「サドル」に設けられてよく、および振動が測定される装置に結びつけられてよい。限定されない例では、加速度計１６は、「サドル」に設けられてよく、およびステンレス鋼のひもでドリルステム８の上部に結びつけられてよい。これにより、加速度計１６は、安定した位置およびドリルステム８との接触を確保することによって、ドリルステム８に所望の向きで、および処理を取得するデータの完全性を保持する形で固定される。
【００６０】
図３は、オンラインのコークドラム６およびオフラインのコークドラム４を例示するものであり、オフラインのコークドラム４は、ある程度下げられた位置のドリルステム８を有する。図３の切断工具１４は、ドリルヘッドから水平方向に流体を噴出するように表される。したがって、図３に表されるドリルヘッドは、切断モードである。図３は、コークスを貫いてすでに切断されているボア穴１３を付加的に表しており、ボア穴１３は、破片がコークドラム５の下方の落し口へ内部を通って落下することを可能にする。加えて、図３は、コーカーユニットシステム中の加速度計１６についての追加可能な配置を例示する。本発明では、１つまたは複数の加速度計１６をディレードコーカーユニットの操作中の他の場所に取り付けてドリルの切断モードおよび穿孔モードの振動の出力を測定することが考えられる。本発明の一実施形態では、加速度計１６が余分に設けられ、ドリルステム上の２つ以上の位置で利用される。したがって、本発明の一実施形態では、複数の加速度計１６を１つのドリルステムに取り付けて、分析のためにデータを本発明のコンピュータのオペレーティングシステム２１へ余分に供給してよい。
【００６１】
一実施形態では、複数の加速度計１６を、流体を流体容器５２から流体ポンプ５０まで運ぶ第１のパイプ５４に取り付けて、分析のためにデータをコンピュータのオペレーティングシステム２１へ余分に供給してよい。他の実施形態では、複数の加速度計１６を第２のパイプ５６に取り付けて、分析のためにデータをコンピュータのオペレーティングシステム２１へ余分に供給してよい。他の実施形態では、複数の加速度計１６をディレードコーカーユニットの操作中の任意の様々な場所に取り付けてデータをコンピュータのオペレーティングシステム２１へ供給してよい。
【００６２】
図４は、完全に持ち上げられた位置のドリルステム８を例示する。本発明の一実施形態では、加速度計１６は、図４中に示されるようにドリルステム８の上部に取り付けできる。代替として、１つまたは複数の加速度計１６をコークドラム５、流体容器５２、第１のパイプ５４、流体ポンプ５０および／または第２の流体パイプ５６に設けて、コークドラム５の振動状態を測定することができる（すなわち、ドリルが切断にあるのか、穿孔にあるのか、またはランピングのモードにあるのかを判定することができる）。代替として、１つまたは複数の加速度計１６は、ディレードコーカーユニットの操作全体にわたって２つ以上の場所に設けられてよい。
【００６３】
一実施形態では、加速度計１６は、電子センサ、温度センサ、ディジタル信号プロセッサ、データメモリ、無線送受信機、内蔵電池および／または内蔵アンテナをさらに備えてよい。一実施形態では、加速度計１６は、好ましくは内蔵リチウム電池で電力供給されてよく、ソリッドステート加速度計１６は、振動データを収集し、無線リンクによって確実に振動データを転送する。データ収集パラメータは、ネットワークのＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）のコンピュータから構成されてよい。本発明の一実施形態では、加速度計１６は、完全に無線式である。他の実施形態では、加速度計１６は、コンピュータシステム２１に有線で接続される。
【００６４】
本発明の一実施形態では、加速度計１６は、振動および／または温度感知である。本発明の一実施形態では、加速度計１６は、サンプリング速度１Ｈｚから４０ｋＨｚで０．５Ｈｚから１０ｋＨｚの周波数応答を測定または取得する。本発明の他の実施形態では、加速度計１６は、０．５Ｈｚ未満の周波数応答を測定または取得する。他の実施形態では、加速度計１６は、１０ｋＨｚを上回る周波数応答を測定または取得する。限定されない例では、加速度計１６は、０．０１、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、３０、５０、６０、７０、８０、９０および／または１００ｋＨｚの周波数応答を取得する。他の実施形態では、加速度計は、１Ｈｚ未満のサンプリング速度を取得する。他の実施形態では、加速度計は、４０ｋＨｚより上のサンプリング速度を取得する。したがって、限定されない例では、加速度計は、０．５Ｈｚ、１Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ、９０Ｈｚ、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、８０ｋＨｚ、１００ｋＨｚおよび／または１００ｋＨｚより上のサンプリング速度を取得する。
【００６５】
一実施形態では、加速度計１６は、５ｇから５０ｇの範囲で選択可能なソフトウェアである。一実施形態では、加速度計１６は、５ｇ未満および／または５０ｇより上で選択可能なソフトウェアである。したがって、限定されない例では、加速度計のソフトウェアは、１ｇ、１０ｇ、２０ｇ、３０ｇ、４０ｇ、５０ｇ、６０ｇ、７０ｇ、８０ｇ、９０ｇ、１００ｇおよび／または１００ｇより上で選択可能である。一実施形態では、加速度計１６は、時間トレース、ＦＦＴおよび全データのフォーマットを生成し、２５０フィートまでデータを転送可能である。一実施形態では、加速度計１６は、時間トレース、ＦＦＴおよび全データのフォーマットを生成し、２５０フィートを超えてデータを転送可能である。したがって、一実施形態では、加速度計は、３００フィート、４００フィート、５００フィート、６００フィート、７００フィート、８００フィート、９００フィート、１０００フィート、２０００フィート、３０００フィート、４０００フィート、５０００フィート、１００００フィートおよび／または１００００フィートより上までデータを転送可能である。一実施形態では、加速度計１６は、二年よりも長い寿命を有する簡単に交換可能な電池を有する。
【００６６】
一実施形態では、本発明の能動中継器１８は、センサ１６がネットワークのアクセスポイント２０の範囲外にあるときに動作可能である。これはセンサまたは加速度計１６がネットワークのアクセスポイント２０から２５０フィートを超える場合に、または物体が加速度計１６から発せられる信号を遮蔽している場合に行われることができる。一実施形態で使用される能動中継器１８は、完全に無線で設置が容易であるという利点を有し得、２５０フィートまでの範囲を有することができ、容易に交換可能な電池を有してよく、固定状態（すなわち、可動部分がないこと）を利用した暗号化された電波訂正無線データを転送できる。
【００６７】
本発明の一実施形態では、本発明のネットワークのアクセスポイント２０は、無線センサネットワークと本発明のコンピュータ装置２２、２４の間の隔たりを橋絡する。数千個の加速度計１６は、１つまたは複数のネットワークのアクセスポイント２０によってホストされる同じ無線ネットワークを共有できる。ネットワークのアクセスポイント２０の存在は、複数の加速度計がデータをコンピュータシステム２１中のコンピュータ装置２２、２４へ送ることを可能にする。一実施形態では、ネットワークアクセスポイント２０は、オフラインモードにおいてデータ記録を記憶し、エラー訂正された無線伝送を暗号化し、またはデータ収集装置、すなわち本発明の加速度計１６からのエラー訂正された無線転送データを利用する。一実施形態では、ネットワークのアクセスポイント２０は、無線接続またはインターネット接続を利用する本発明のコンピュータ装置の中央処理装置と通信する。
【００６８】
図５は、水または流体パイプ５４に配置された２つの加速度計１６を表しており、水または流体パイプ５４は、前述の図面中に示されるパイプ５４とパイプ５６のどちらかを表し得る。図５中に表されるように、動作中に２つ以上の加速度計１６を利用して任意の所与の箇所で振動データを測定できる。図５中に表されるように、加速度計１６は、取付け台１７に連結されると共に、電線１５に連結され、電線１５が加速度計１６をコンピュータのオペレーティングシステム２１に接続し、その結果、加速度計１６は、分析のためにデータをコンピュータへ転送できる。図５中に表されるように、様々な加速度計１６は、ディレードコーカーの操作中の切断工具１４の操作状態を確認するために、複数のデータの組を取得するように異なる軸に向けられてよい。限定されない例では、図５中に表されるように、一つの加速度計１６は、水平軸の振動を測定するように設けられてよく、これに対して別の加速度計１６は、垂直軸の振動を測定するように設けられてよい。図５中に表されるように加速度計１６は、ディレードコーカーユニットの操作全体にわたって同様に配置されてよい。
【００６９】
図６は、コンピュータのモニタ上で表示されるディスプレイ画面７０を表す。このディスプレイ画面７０は、ディレードコーカーユニットの操作中に切断工具１４が切断モードであるのか、ドリリングモードであるのか、それともランピングモードであるのかをモニタおよび／または分析するために、操作者、技能者または技術者によって利用され得る。図示されるように、ディスプレイ７０は、ドリルが現時点でどのようなモード（ランピングモード、切断モードまたはドリリングモード）なのかを示すことができ、データが受信されている方向軸を示すことができる。図６に表されるように、ここで測定されている方向軸は、垂直５８である。
【００７０】
また、特定の加速度計１６についてのヘルツ単位の実時間周波数に関するデータ６０が表示可能である。実時間周波数を利用して、送水ポンプ５０に関連する振動を含むディレードコーカーユニットの操作中のドリリング、切断、ランピングまたは他の処理に関連する周波数を分析できる。
【００７１】
また、図６に表されるように、ドリルモードの履歴６２が表示可能であり、それにより操作者または他の者がある期間あるいは分、時、日、週、年またはもっと長くにわたって生じたドリリング、ランピングまたは切断の履歴を分析することが可能になる。
【００７２】
図６によって例示されるデータに加えて、本発明では、ユーザが他のデータの組にアクセスし、および他のデータの組を生産的に使用し、および他のデータの組を変更することを可能にすることが考えられる。図６に表されるように、ディスプレイ７０は、ドリルが切断であるのか、ランピングであるのか、それともドリリングであるのかを含む現在のドリルモードを、操作者が判定することを可能にする簡単な表示灯６４を含んでもよい。
【００７３】
また、ディスプレイ７０の一部であり得るいくつかの特徴の例が図６に示されており、すなわち、計算された相関５９、信号６３、ポンプの署名６１、および、例えばドリリングモードおよび切断モードの署名を含む出生証明書６５である。
【００７４】
前述のように、振動モニタリングシステムは、ディレードコーカーユニットの操作中の任意の箇所の振動をモニタリングするために設けられる。限定されない例では、一実施形態は、高温および／または高圧の流体またはガスを運搬しているＬ字曲がり管およびパイプにおける減少した物質の厚さを連続でモニタリングおよび検出することに関する。
【００７５】
一実施形態では、モニタリングシステムは、軸受の磨耗を測定するために利用できる。好ましい実施形態では、軸受の劣化は、モニタされていないか、または定期的にモニタされているだけの重要な回転機械の故障の前に検出可能である。
【００７６】
一実施形態では、モニタリングシステムは、コークスが、コークドラムの中に進入する前の石油を加熱している炉のパイプを詰まらせることを検出するために使用できる。
【００７７】
一実施形態では、モニタリングシステムは、パイプ中の流体および／またはガスの動きをモニタ／検出するために使用できる。
【００７８】
一実施形態では、熱、圧力、音および／またはいくつかの他の定量化可能な特性などの他の特性は、振動特性の代わりに、または振動特性と同様にモニタできる。
【００７９】
以上では、切断工具１４のモードを判定するためにセンサまたは加速度計１６を使用することの観点から実施形態を説明してきた。本発明の一実施形態では、望ましくないドラム停止を防ぎ、コーキングユニットのより効率的な操作を促進するようにドラム５の内部のコークスおよび泡のレベルを判定するために、コーキング処理中のコーカーユニットシステムの中の振動を検出するためにセンサまたは加速度計１６を使用することが、同様に考えられる。
【００８０】
図７は、高さ２６”、幅２０”のドラム８０が、コークスと略同じ密度を有する物質が異なる充填レベルで充填されたシミュレーションを例示する。ここでは、入力の力または衝撃をドラム８０上の箇所８２で印加して、充填されているコークドラム５の自然な動きをシミュレートした。４つの加速度計１６は、ドラム上で垂直に配置され、コンピュータシステム２１に接続した。コンピュータシステム２１中のソフトウェアを使用して異なる物質のレベルの署名を取得した。
【００８１】
図８は、１２”の充填、１８”の充填、２４”の充填および２６”の充填（上部）それぞれに対応する４つの異なる署名９２、９４、９６および９８の表示９０を示す。したがって、このシミュレーションでは、本発明の実施形態は、有用な充填の情報をうまく取得できたということが示された。
【００８２】
本発明の実施形態は、ドラム５中のコークスのレベルを判定するためにセンサまたは加速度計１６を使用することを含み、切断工具１４の状態を判定するために利用される本発明の実施形態と同様に実施されてもよい。また、様々な実施形態の前述の説明は、コークスまたは泡のレベルの測定のために使用される実施形態に適用されてよい。コークスまたは泡のレベルをモニタリングする振動モニタリングシステムは、ドラム５の上部に対するレベルを測定することが好ましく、ならびにコーキングシステムおよびコンピュータシステム２１に連結される１つまたは複数のセンサまたは加速度計１６を含む。切断工具１４の状態を判定するために使用されるセンサ１６と同様に、コークスまたは泡のレベルの状態を判定するために使用されるセンサ１６は、コーキングシステムにおいて、任意の向きに、様々な軸に対応して任意の位置または場所に設けられてよい。好ましくは、コークスまたは泡のレベルの測定システムにおけるセンサ１６は、ドラム５の外側に連結される。一実施形態では、センサまたは加速度計１６は、ドラム５上に垂直に設けられる。より詳細には、一実施形態では、図７のシミュレーション中に示されるものと同様の手法でドラム５上に一直線に垂直に設けられる４つの加速度計１６が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による代表的なコンピュータベースのシステムを示す図である。
【図１Ｂ】基本的な精製の流れ図を例示する図である。
【図２Ａ】デコーキング操作中に切断工具の状態を評価するために利用される操作レイアウトの代替の実施形態を例示する図である。
【図２Ｂ】デコーキング操作中に切断工具の状態を評価するために利用される操作レイアウトの代替の実施形態を例示する図である。
【図３】ドリルステムがある程度下げられた状態のコークドラムの実施形態を例示する図である。
【図４】ドリルステムが完全に持ち上げられた状態のコークドラムの実施形態を例示する図である。
【図５】水をドリルへ供給する固定されたパイプ上に設けられる２つの加速度計を示す実施形態を例示する図である。
【図６】デコーキングの操作中の切断、穿孔およびドリリングに関連する実時間周波数および波形を含む表示の実施形態を例示する図である。
【図７】コークドラム中のコークスのレベルを判定することに関する加速度計の使用を試験するためのシミュレーションのセットアップを示す図である。
【図８】加速度計の出力信号の表示の例を示す図である。
【図１Ａ】
2009505078.tif 000002
【図１Ｂ】
2009505078.tif 000003
【図２Ａ】
2009505078.tif 000004
【図２Ｂ】
2009505078.tif 000005
【図３】
2009505078.tif 000006
【図４】
2009505078.tif 000007
【図５】
2009505078.tif 000008
【図６】
2009505078.tif 000009
【図７】
2009505078.tif 000010
【図８】
2009505078.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月8日(2008.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディレードコーカーユニットシステム中の構成部分に連結され、前記構成部分の物理的特性を表す出力信号を供給する少なくとも１つの変換器と、
前記変換器に動作可能に接続され、前記出力信号を変更するためのコンピュータ実行可能命令を供給するコンピュータ可読媒体と、
前記コンピュータ可読媒体に動作可能に連結され、前記ディレードコーカーユニットシステムの操作状態を示すディスプレイと、
を備えることを特徴とする振動モニタリング装置。
【請求項２】
前記変換器が、少なくとも一つの加速度計を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記構成部分が、切断工具、切断工具のドリルステム、コークドラム、流体ライン、流体ポンプ、または、流体容器を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記物理的特性が、振動、温度、圧力および音響効果からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記出力信号を変更する前記命令が、高速フーリエ変換を行う命令を含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記出力信号を変更する前記命令が、高速フーリエ変換によって前記出力信号を処理して、高速フーリエ変換の特徴を生成することを含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
コークス製造中にコークドラムの内部で製造される物質のレベルをモニタリングするディレードコーカーユニット操作において、切断工具をモニタリングする装置であって、
ディレードコーカーユニットに接続される少なくとも１つの振動センサと、
前記センサに接続され、前記センサから送られる信号を翻訳可能な構成部分を備えるコンピュータシステムと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記変換器が、少なくとも一つの加速度計を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記構成部分が、切断工具、切断工具のドリルステム、コークドラム、流体ライン、流体ポンプ、または、流体容器を含むことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記物理的特性が、振動、温度、圧力および音響効果からなる群から選ばれることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記出力信号を変更する前記命令が、高速フーリエ変換を行う命令を含むことを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記出力信号を変更する前記命令が、高速フーリエ変換によって前記出力信号を処理して、高速フーリエ変換の特徴を生成することを含むことを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
ディレードコーカードラム操作の操作状態に関連する、または、コークドラムの内部の切断工具に関連する高速フーリエ変換の波のパターンを判定するシステムであって、
ディレードコーカードラムシステム中の構成部分に連結され、前記構成部分の実時間物理的特性を表すデータを発生するセンサと、
前記データを送信する信号発生器と、
前記データを受信する信号受信機と、
前記データを使用可能な波形に変換する高速フーリエ変換の処理を行うソフトウェアと、
前記波形を評価することによって前記操作状態を識別する中央処理装置と、
前記ソフトウェアに動作可能に接続されるディスプレイと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
前記操作状態が、穿孔および切断、コークドラムの内部のコークスの充填レベル、または、コークドラムの内部のコークスの上部に位置する泡の充填レベルを含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
コークス製造中にコークドラムの内部で製造される物質のレベルに関連する高速フーリエ変換の波のパターンを判定するシステムであって、
デコーキングシステムの一部に連結され、コーキングにおけるデータを発生する振動センサと、
前記データを使用可能な波形へ変換する中央処理装置と、
前記波形によって前記ドラム内の前記物質の充填レベルを測定する中央処理装置と、
前記充填レベルを示すための中央処理装置に動作可能に連結されるディスプレイと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
ディレードコーカードラム操作の操作状態を判定する方法であって、
ディレードコーカーユニット操作の位置に変換器を取り付けて、前記位置での動作に関連する出力信号を供給することと、
前記出力信号を処理することと、
前記処理された出力信号によって前記操作状態を判定することと、
を含むことを特徴とする方法。