(57)【要約】黒色粉末検出器は：フローセルに取り付けられるように構成されたフローセル又はフローラインバイパスを備え、フローセル又はフローラインバイパスは、流入口及び流出口を含み；フローセ又はフローラインバイパスの第１側に位置決めされた光信号源を備え、光信号源は、フローセル又はフローラインバイパスの第１側を通して光信号を発するように構成され；フローセルの第２側に位置決めされた第１光検出器を備え、第２側は、第１面の反対側にあり、第１光検出器は、フローセル又はフローラインバイパスの第２側を通して伝えられた光信号の透過光強度を検出するように構成され；フローセルの第３側に位置決めされた第２光検出器を備え、第３側は、第１側及び第２側と異なり、第２光検出器は、フローセル又はフローラインバイパスの第３側を通して伝えられた散乱した光信号の散乱光強度を検出するように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒色粉末検出器であって、
フローラインに取り付けられるように構成され、流入口及び流出口を含むフローセル又はフローラインバイパスと、
前記フローセル又は前記フローラインバイパスの第１側に位置決めされ、前記フローセル又は前記フローラインバイパスの前記第１側を通して光信号を発するように構成された光信号源と、
前記フローセルの第２側に位置決めされ、前記フローセル又は前記フローラインバイパスの前記第２側を通して伝えられた前記光信号の透過光強度を検出するように構成された第１光検出器であって、前記第２側が前記第１側の反対側にある、第１光検出器と、
前記フローセルの第３側に位置決めされ、前記フローセル又は前記フローラインバイパスの前記第３側を通して伝えられた散乱した光信号の散乱光強度を検出するように構成された第２光検出器であって、前記第３側が前記第１側及び前記第２側と異なる、第２光検出器と
を備える、黒色粉末検出器。
【請求項２】
前記フローセルは、
前記散乱した光信号を前記第２光検出器に集束させるように構成されると共に前記第３側と前記第２光検出器との間に位置決めされたレンズと、
所定の閾値の未満に前方散乱光をフィルタ処理するように構成されると共に前記第２側と前記第１光学検出器との間に位置決めされたピンホールと、
を含む、請求項１に記載の黒色粉末検出器。
【請求項３】
前記第２光検出器は、前記光信号の信号経路に沿った伝搬軸に垂直な軸に対すると共に垂直軸を基準に３０°から−３０°の間の範囲内におけるある角度で散乱された光信号を検出する、請求項１に記載の黒色粉末検出器。
【請求項４】
前記光信号源は、コリメートされた光信号源又は非コヒーレント信号源を含む、請求項１に記載の黒色粉末検出器。
【請求項５】
前記光信号源は、連続光信号を放出する、請求項１に記載の黒色粉末検出器。
【請求項６】
前記光信号は、可視波長の光を含む、請求項１に記載の黒色粉末検出器。
【請求項７】
１又は複数のプロッセッサを更に備え、
前記プロッセッサは、
前記透過光強度における変化に基づき、黒色粉末濃度における変化が生じるか否かを特定し、
前記透過光強度における変化を前記散乱光強度における変化と比較することに基づき、前記変化が正確か否かを特定する
ように構成される、請求項１に記載の黒色粉末検出器。
【請求項８】
前記変化が正確であるか否かを特定することは、
時間の関数として前記透過光強度及び前記散乱光強度を特定し、
ある期間における前記透過光強度における変化を該期間における前記散乱光強度における変化と比較する、請求項７に記載の黒色粉末検出器。
【請求項９】
前記変化が正確であるか否かを特定することは、
前記透過光強度及び前記散乱光強度における変化が共に、増加又は減少することを特定し、
前記変化が共に増加又は減少することに応答して、前記黒色粉末濃度における変化が誤検知であるかどうかを特定する、
ことを含む、請求項７に記載の黒色粉末検出器。
【請求項１０】
フローラインに液体流を流すステップと、
前記フローラインに流体的に接続されたフローセルを通して前記液体流の一部を流すステップと、
光信号源から前記フローセル内へ光信号を送るステップと、
前記光信号源の反対端に位置決めされた第１検出器を用いて前記光信号を検出するステップと、
前記第１検出器に対してある角度で位置決めされた第２検出器を用いて、散乱した光信号を検出するステップと、
前記第１検出器によって検出された前記光信号の第１減衰及び前記第２検出器によって検出された前記散乱した光信号の第２減衰を特定するステップと、
前記第１光信号及び前記散乱した光信号の前記特定された減衰に基づき、汚染レベルを特定するステップと
を備える方法。
【請求項１１】
前記光信号の減衰における増加及び前記散乱した光信号の減衰における減少は、汚染における増加を示す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記光信号の前記第１減衰における増加及び前記散乱した光信号の前記第２減衰における増加は、誤測を示す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記液体流は、天然ガス液体を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記光信号を送ることは、連続光信号を送ることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記光信号及び前記散乱した光信号を検出することは、特定された期間にわたって前記検出された信号を平均化することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記特定された期間は４秒より長い、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記光信号は、可視波長の光を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２検出器の前記角度は、前記第１検出器から実質的に９０°である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記光信号源がレーザを含み、前記光信号がレーザビームを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
前記汚染レベルが所定の閾値を超えることを特定することに応答して、前記流体流をフィルタ処理システムに導くステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
黒色粉末検出器システムであって、
フローラインに取り付けられ、前記フローセルを前記フローラインに流体的に接続する流入口と前記フローセルを前記フローラインに流体的に接続する流出口とを含むフローセルと、
光信号を前記フローセル内に放出するように構成され、前記フローセルの第１側に位置決めされた光信号源と、
前記光信号の強度を検出するように構成され、前記第１側の反対側の前記フローセルの第２側に位置決めされた第１光検出器と、
前記光信号の散乱強度を検出するように構成され、前記第１側及び前記第２側に垂直な前記フローセルの第３側に位置決めされた第２光検出器と、
前記フローセルを前記第１検出器に接続する第１光学調整機構と、
前記フローセルを前記第２検出器に接続する第２光学調整機構と
を備える黒色粉末検出器システム。
【請求項２２】
前記フローライン内の流体は、天然ガス液体を含む、請求項２１に記載の黒色粉末検出器システム。
【請求項２３】
前記光信号源は、４００ｎｍから６００ｎｍの範囲内の周波数を持つレーザビームを放射するコリメートされたレーザを含む、請求項２１に記載の黒色粉末検出器システム。
【請求項２４】
１又は複数のプロセッサを備える黒色粉末検出器であって、
前記プロセッサは、
黒色粉末濃度への変化が透過光強度への変化に基づくか否かを特定し、
前記透過光強度における変化を散乱光強度における変化と比較することに基づき、前記変化が正確か否かを判定する
ように構成される、黒色粉末検出器。
【請求項２５】
変化が正確であるか否かを特定することは、
時間の関数として、前記透過光強度及び前記散乱光強度を特定し、
ある期間における前記透過光強度における変化を前記期間における前記散乱光強度における変化と比較する
ことを含む、
請求項２４に記載の黒色粉末検出器。
【請求項２６】
前記変化が正確であるか否かを特定することは、
前記透過光強度及び前記散乱光強度における変化が共に増加又は減少することを特定し、
前記変化が共に増加又は減少することに応答して、前記黒色粉末濃度における前記変化が誤検知であることを判断する
ことを含む、請求項２５に記載の黒色粉末検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１７年７月５日に出願された米国特許出願第１５／６４２０３９号の優先権を主張し、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本願は、パイプライン及びフローライン（ｆｌｏｗ−ｌｉｎｅ）の監視に関する。
【背景技術】
【０００３】
パイプラインを通して液化天然ガスを輸送する場合、黒色粉末が生じまた蓄積することがある。黒色粉末は、酸化鉄、硫化鉄、又はその他の化学物質の混合物から形成されることがある。黒色粉末の形成は、生産のアップセット（番狂わせ）又はパイプラインのメンテナンス（保守）中に加速することがある。
【発明の概要】
【０００４】
本願は、フローライン内の黒色粉末を検出することに関連する技術を説明する。
【０００５】
本願において説明される主題の例示的な実施は、以下の特徴を持つ黒色粉末検出器である。フローセル又はフローラインバイパスは、フローラインに付随する。フローセル又はフローラインバイパスは、流入口及び流出口を含む。光信号源は、フローセル又はフローラインバイパスの第１側において位置決めされている。光信号源は、フローセル又はフローラインバイパスの第１側を通して光信号を発する。第１光検出器は、フローセルの第２側に位置決めされる。第２側は、第１側の反対側にある。第１光検出器は、フローセル又はフローラインバイパスの第２側を通して伝達された光信号の透過光強度を検出できる。第２光検出器は、フローセルの第３側に位置決めされる。第３側は、第１側及び第２側と異なる。第２光検出器は、フローセル又はフローラインバイパスの第３側を通して伝達された散乱された光信号の散乱光強度を検出できる。
【０００６】
例示的な実施のいくつかの態様は、例示的な実施と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。フローセルは、散乱された光信号を第２光検出器に集束でき第２光検出器と第３側との間に位置決めされたレンズを含む。ピンホールは、第２側と第１光検出器との間に位置決めされ、また事前に定義された閾値より小さい前方散乱された光をフィルタ処理できる。
【０００７】
例示的な実施のいくつかの態様は、例示的な実施と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。第２光検出器は、光信号の信号経路に沿った送信軸に垂直な軸に対する角度であって垂直軸に対して３０°から−３０°の範囲内に散乱された光信号を検出する。
【０００８】
例示的な実施のいくつかの態様は、例示的な実施と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号源は、コリメートされた光信号源又は非コヒーレント信号源を含む。
【０００９】
例示的な実施のいくつかの態様は、例示的な実施と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号源は、連続光信号を放出する。
【００１０】
例示的な実施のいくつかの態様は、例示的な実施と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号は可視波長の光を含む。
【００１１】
例示的な実施のいくつかの態様は、例示的な実施と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。１又は複数のプロセッサは、透過された光強度の変化に基づき黒色粉末の濃度における変化が生じるか否かを特定するように構成される。プロセッサは、また、該変化が正確か否かを透過光の強度における変化を散乱光の強度における変化と比較することに基づき特定するように構成される。
【００１２】
例示的な実施のいくつかの態様は、例示的な実施と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。変化が正確か否かを特定することは、時間の関数として透過光の強度及び散乱光の強度を特定すること、及びある期間内における透過光の強度の変化を該期間における散乱光の強度の変化と比較することを含む。
【００１３】
例示的な実施のいくつかの態様は、例示的な実施と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。変化が正確か否かを特定することは、透過光の強度及び散乱光の強度における変化が共に増加する又は減少することを特定すること、並びに該変化が共に増加又は減少することに応答して、黒色粉末の濃度における変化が誤検出であるかどうかを特定すること、を含む。
【００１４】
本願において説明された主題の例示的な実施は、以下の特徴を持つ方法である。液体流は、フローラインを通して流される。液体流の一部は、フローラインに流体的に接続されたフローセルを通って流される。光信号は、光信号源からフローセル内に送出される。光信号は、光信号源の反対端に位置決めされた第１検出器を用いて検出される。散乱された光信号は、第１検出器に対してある角度を成して位置決めされた第２検出器を用いて検出される。第１検出器によって検出された光信号の第１減衰と、第２検出器によって検出された散乱された光信号の第２減衰とが特定される。汚染レベルは、第１光信号と散乱された光信号との特定された減衰に基づき特定される。
【００１５】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号の減衰における増加及び散乱された光信号の減衰における減少は、汚染の増加を示す。
【００１６】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号の第１減衰における増加及び散乱光信号の第２減衰における増加は、誤測を示す。
【００１７】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。液体流は、天然ガス液体を含む。
【００１８】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号を送出することは、連続光信号を送出することを含む。
【００１９】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号及び散乱光信号を検出することは、検出された信号を特定された期間にわたって平均化することを含む。
【００２０】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。特定された期間は、４秒より大きい。
【００２１】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号は、可視波長の光を含む。
【００２２】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。第２検出器の角度は、第１検出器から実質的に９０°である。
【００２３】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号源はレーザを含み、光信号はレーザビームを含む。
【００２４】
例示的な方法のいくつかの態様は、例示的な方法と単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。流体は、汚染レベルが所定の閾値を超えることを特定することに応答して、フィルタ処理システムに向かわせられる。
【００２５】
本願において説明された主題の例示的な実施は、以下の特徴を持つ黒色粉末検出器システムである。フローセルは、フローラインに取り付けられる。フローセルは、フローセルをフローラインに流体的に接続する流入口と、フローセルをフローラインに流体的に接続する流出口とを含む。光信号源は、フローセルの第１側に位置決めされる。光信号源は、光信号をフローセルに放射できる。第１光検出器は、第１側の反対にあるフローセルの第２側に位置決めされる。光検出器は、光信号の強度を検出できる。第２光検出器は、第１側及び第２側に垂直なフローセルの第３側に位置決めされる。第２光検出器は、光信号の散乱強度を検出できる。第１光学調整機構は、フローセルを第１検出器に接続する。第２光学調整機構は、フローセルを第２検出器に接続する。
【００２６】
例示的なシステムのいくつかの態様は、例示的なシステムと単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。フローライン内の流体は、液化天然ガスを含む。
【００２７】
例示的なシステムのいくつかの態様は、例示的なシステムと単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。光信号源は、４００ｎｍから６００ｎｍの範囲における周波数のレーザビームを放射するコリメートされたレーザを含む。
【００２８】
例示的なシステムのいくつかの態様は、例示的なシステムと単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。黒色粉末検出器は、透過光強度への変化に基づき、黒色粉末濃度への変化が生じたかを特定し、また透過光強度における変化を散乱光強度における変化と比較することに基づき、該変化が正確かを特定するように構成された１又は複数のプロセッサを含む。
【００２９】
例示的なシステムのいくつかの態様は、例示的なシステムと単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。変化が正確かを特定することは、透過光強度及び散乱光強度を時間の関数として特定すること、及びある期間における透過光強度における変化を該期間における散乱光強度における変化と比較することを含む。
【００３０】
例示的なシステムのいくつかの態様は、例示的なシステムと単独又は結合で組み合わされることができ、以下のものを含む。変化が正確かを特定することは、透過光強度及び散乱光強度における変化が共に増加する又は減少することを特定すること、並びに、該変化が共に増加する又は減少することに応答して、黒色粉末の濃度における変化が誤検出であることを特定することを含む。
【００３１】
本明細書において説明された主題の特定の実施は、以下の利点のうちの１又は複数を実現するように実施され得る。黒色粉末レベルを光学的に測定することは、従来のプローブが汚れるといった、従来のプローブに固有の問題を防ぐ。
【００３２】
本明細書に記載された主題の１又は複数の実施の詳細は、添付図面及び以下の記述において明記される。本主題の他の特徴、態様、及び利点は、明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、光信号と相互作用する黒色粉末粒子の概略的な図面である。
【００３４】
【図２】図２は、黒色粉末検出器の概略的な図面である。
【００３５】
【図３】図３は、黒色粉末レベルを検出するための例示的な方法のフローチャートである。
【００３６】
【図４】図４は、黒色粉末検出器からのデータを解析するための例示的な方法のフローチャートである。
【００３７】
様々な図面における同様の参照番号及び名称は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
黒色粉末は、様々な問題を引き起こす可能性があり、該問題は、製品汚染、機器汚染、コンプレッサにおける侵食摩耗、機器及びフィルタの目詰まり、弁に対する侵食及び密閉の問題、並びに流量減少を含む。フローライン内における粒子濃度を追跡することは、これらのリスクを減らすためにシステム全体の保守計画において支援できる。
【００３９】
本願は、フローライン又はパイプラインにおける汚染を監視するための方法及び装置に関する。この装置においては、フローセルが、測定のためにフローセルに主フローラインから副流を引き込む。フローセルは、一方の側に取り付けられた光源、例えばレーザ又は他の光源を有する。反対側には、第１光検出器がある。第２光検出器は、ビーム経路に対してある角度で、例えばビーム経路に対して垂直に置かれる。光源は、第１光検出器に向けて向きづけられたビームを放射する。第１光検出器は、流体中の粒子によるビーム減衰を測定する。第２光検出器は、流体中の粒子によって引き起こされたビーム散乱を検出する。両方の検出器からの信号は、パイプライン内の粒子濃度を特定するために１又は複数のプロセッサに送られる。
【００４０】
図１は、黒色粉末の粒子１０２を含む流体又は真空を介した伝播中における入射光のビーム１０４の減衰及び散乱を例示する。入射光１０４のビームが、黒色粉末の粒子を持つ流体を伝播するとき、ビーム１０４の一部が散乱されて黒色粉末の粒子から離れて、散乱した光１０６を生成する。伝播軸に沿って流体を出るビーム１０４の残余部分は、減衰した光１０８である。ビーム１０４は、散乱、吸収、又は他のプロセスを介して減衰され得る。いくつかの例では、散乱した光１０６の強度及び減衰した光１０８の強度は、流体１０２内における黒色粉末状の粒子の密度の関数である。例えば、散乱した光１０６の強度が増加する一方で、減衰した光１０８の強度が、黒色粉末状の粒子の粒子濃度が流体中において増加するにつれて減少する可能性がある。粒子濃度が減少すると、散乱した光１０６の強度は減少でき、一方、減衰した光１０８の強度は増加できる。
【００４１】
図２は、黒色粉末検出システムにおいて粒子濃度を特定するための例示的な黒色粉末検出器２００を例示する。例えば、理想的な例が、達成しようとしているものについて与えられる。高レベルでは、黒色粉末検出器２００は、黒粉粒子を持つ、液化天然ガス又は水といった、流体を収容するように構成された容積を規定するフローセル２０２と、光信号を発するように構成された光源２０８と、減衰信号の強度を検出するように構成されると共に該光信号の伝搬軸上において向き付けられた第１検出器２１４と、散乱した信号の強度を検出するように構成されると共に伝搬軸に対してある角度、例えば直角で方向付けられた第２検出器２１６とを含む。流体中の黒色粉末粒子の粒子濃度は、減衰した信号の強度と散乱した信号の強度とに基づき特定されることができる。いくつかの実施では、砂といった他の微粒子を検出できる。黒色粉末検出器２００は、パイプラインといった多くの異なるフローシステムにおいて使用されることができる。
【００４２】
黒色粉末検出器２００は、フローセル２０２、又はフローライン（自噴線）若しくはパイプラインに取り付けできると共に流体的に接続できる同様のフローラインバイパスを含むことができる。フローセル２０２は、試料を収容できる容積を画定する複数の側面を含むことができる。例えば、フローセル２０２は、立方体、直方体、三角柱、円錐、円柱、又は他の多面体であり得る。いくつかの実施では、フローセル２０２は、本願の範囲から逸脱することなく球体又は回転楕円体であることができる。例えば、フローセル２０２は、流れの一部を収容できる容積を規定する６つの側面を有することができる。フローセル２０２の側面は、平坦であることができ、湾曲されていてもよく、又は本願の範囲から逸脱することなく、不規則な形状を含む他の形状を有していてもよい。例示されたフローセル２０２は、第１側面２０１と、第１側面２０１に平行であって真向かいの第２側面２１２とを持つ直角プリズム（長方形の底面を持つ角柱）である。フローセル２０２は、また、第１側面２０１及び第２側面２１２の両方に接続されると共に第１側面２０１及び第２側面２１２に垂直である第３側面２１８を含む。加えて、フローセル２０２は、第３側面２１８に真向かいであって平行な第４側面を含む。いくつかの実施では、フローセル２０２の直径は、フローセル２０２が測定しているフローライン又はパイプラインの直径の約４分の１であることができる。フローセル２０２は、石英又はガラスといった、透明であって光学グレードの材料で少なくとも部分的に構築される。フローセル２０２は、図示されるものであって、流入口２０４と、フローセル２０２の第４側面に位置する流出口２０６とを含む。流入口２０４及び流出口２０６は、流れの入口及び出口のためのフローチャネルを画定する１又は複数のパイプを含むことができる。パイプが例示的な実施において示される一方で、他のフローチャネル機構が、本願の範囲から逸脱することなく使用されることができる。例示された実施がフローセル２０２の同じ側上の流入口２０４及び流出口２０６の両方を示す一方で、流入口２０４及び流出口２０６は、本願の範囲から逸脱することなく、フローセルの異なる側にあってもよい。
【００４３】
フローセル２０２の第１側面２０１には、光信号源２０８が位置決めされている。フローセル２０２の第１側面２０１と反対にあるフローセル２０２の第２側面２１２には、第１光検出器２１４がある。第２光検出器２１６は、フローセル２０２の第３側面２１８に位置決めされる。第３側面２１８は、第１側面２０１及び第２側面２１２と異なる。光信号源２０８は、フローセル２０２の第１側面に位置決めされると共に、第１側面２０１を通してフローセル２０２に光信号２１０ａを放出できる。いくつかの実施では、光信号源２０８は、コリメートされた光信号源又は非コヒーレント信号源を含むことができる。例えば、レーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）が、４００ｎｍから６００ｎｍといった可視波長で光信号を放射するために使用されることができる。いくつかの実施では、光源２０８は、２０ミリワットと５００ミリワットとの間のパワー出力を有することができる。光信号２１０ａは、０．５センチメートルから５センチメートルへの間の直径を有することができる。いくつかの実施では、光信号源２０８は、連続光信号２１０ａを放出する。いくつかの実施では、光信号源２０８はパルス光信号２１０ａを放出する。フローセル２０２内の試料に応答して、光信号２１０は、フローセル２０２の第２側面から抜け出る透過した光２１０と、フローセルの第３側面２１８から抜け出る散乱した光信号２１０ｃとを形成する。
【００４４】
第１光検出器２１４は、フローセルの第２側面上に位置決めされ、またフローセル２０２の第２側面２１２から出る透過した光２１０ｂの強度を検出できる。第２光検出器２１６は、第３側面上に配置され、またフローセル２０２の第３側面２１８を通って出る散乱した光信号２１０ｃの強度を検出できる。いくつかの実施では、電荷結合素子（ＣＣＤ）が、第１光検出器２１４、第２光検出器２１４、又は両方のために使用される。光検出器、光電子増倍管、及び任意の他の光検出機構といった他の検出器が使用されることができる。
【００４５】
いくつかの実施では、第１光検出器２１４又は第２検出器２１６のいずれか一方は、レンズ２２０又はピンホール２２２といった光学調整デバイスを含むことができる。図示された例では、レンズ２２０は、フローセル２０２の第３側面２１８と第２光検出器２１６との間に位置決めされる。レンズ２２０は、散乱した光信号２１０ｃを第２光検出器２１６上に集束させることができる。例えば、第２検出器２１６に対してフローセルを横切る垂直方向の長さよりわずかに長い焦点距離及び大きな直径を持つ凸レンズが使用されることができる。レンズの焦点距離は、第２光検出器２１６が光信号２１０ａの信号経路を起点に位置決めされる最適な距離に影響を与える可能性がある。ピンホール２２２は、フローセル２０２の第２側面２１２と第１光学検出器２１４との間に位置決めされることができる。ピンホール２２２は、前方透過光２１０ｂをフィルタ処理することができる。例えば、ピンホールは、約１ミリメートルの直径を有する。図示の実施において、レンズ２２０が第２検出器２１６のために使用されると共にピンホール２２２が第１光検出器２１４のために使用される一方で、レンズ２２０、ピンホール２２２、又は他の光学調整装置のいずれかが、第１光学検出器２１４又は第２光学検出器２１６のいずれかのために、単独に又は組み合わせて使用されることができる。
【００４６】
いくつかの実施では、第２光検出器２１６は、光信号２１０ａの信号経路に対してある角度において、散乱した光信号２１０ｃを検出する。例えば、第２光検出器は、信号経路から６０°と１２０°との間の角度において光信号２１０ｃを検出できる。言い換えれば、第２検出器は、信号経路に垂直な軸に対して３０°から−３０°の間の範囲内の角度において光信号２１０ｃを検出できる。つまり、第２光検出器２１６は、最初の光信号２１０ａの経路から、つまり９０°±３０°の間における位置からの散乱した光信号を検出する。図示された実施は、ビーム経路のほぼ中間に位置決めされた第２検出器２１６を示す一方で、第２検出器２１６は、ビーム経路に沿ったどこにでも位置決めされることができる。第２検出器は、光信号２１０ａの信号経路からの広範囲の距離で位置決めされることができる。
【００４７】
黒色粉末検出器２００は、また、透過した光２１０ｂ及び散乱した光２１０ｃの強度を識別する情報を処理するように構成されたデータシステム２２４を含むことができる。例えば、データシステム２２４は、黒色粉末濃度に変化があるか否かを、透過した光２１０ｂの強度における変化に基づき特定することができる。そのような例では、データシステム２２４は、透過光強度２１０ｂの変化を散乱光強度２１０ｃの変化と比較することに基づき、該変化が正確か否かを特定するために使用されることができる。変化が正確か否かを特定することは、時間の関数として透過した光２１０ｂ及び散乱した光２１０ｃの強度を測定すること、及びある期間における透過した光２１０ｂの強度における変化を当該期間における散乱した光２１０ｃの強度の変化と比較することを伴うことができる。変化が正確か否かを特定することは、透過した光２１０ｂの強度及び散乱した光２１０ｃの強度における変化が共に増加又は減少することを特定することを含むことができる。光強度への変化が共に増加又は減少している場合、そのとき、黒色粉末濃度における特定された変化は、偽検知と見なされることができる。濃度レベルを特定することは、ランベルト・ベールの法則といった流体を通る光の光学透過に基づき、濃度レベルを特定するための既知の式を使用することを伴う。いくつかの実施では、黒色粉末検出器は、設置に先だって又は設置中に較正されることができる。
【００４８】
光信号の減衰における増加及び散乱した光信号の減衰における減少がある場合、そのとき、そのようなことは、汚染の増加を示すことができる。光信号の第１減衰における増加及び散乱した光信号の第２減衰における増加がある場合、そのとき、そのようなことは、誤測を示すことができる。いくつかの実施では、光信号及び散乱した光信号を検出することは、特定の期間、例えば４秒より長い期間、にわたって検出信号を平均化することを含むことができる。光信号の減衰における減少及び散乱した光信号の減衰における増加がある場合、そのとき、そのようなことは、汚染における減少を示すことができる。光信号の第１減衰における減少及び散乱した光信号の第２減衰における減少がある場合、そのとき、そのようなことは、誤測を示すことができる。
【００４９】
動作のいくつかの態様では、パイプライン又は任意の他のフローラインからの流体は、流入口２０４からフローセル２０１に入ることができる。光源２０８は、フロートセル２０２内の流体を通じて光信号２１０ａを送出する。信号の一部は、流体内の黒色粉末又は他の微粒子によって減衰され、また減衰した信号２１０ｂは、第１光検出器２１４によって検出される。同時に、光信号２１０ａの一部は散乱されて、また散乱した信号２１０ｃは、第２光検出器２１６によって検出される。データシステム２２４は、経時的に２つの検出信号を比較し、該２つの検出信号は、第１検出器２１４及び第２検出器２１６によって提供される。２つの信号の比較に基づき、該流体内の黒色粉末の濃度が特定されることができる。前述のように、黒色粉末検出器は、誤測を識別するために、自己診断を実行することができる。
【００５０】
図３は、パイプライン、フローライン、又は任意の他の流路内において黒色粉末を検出するために使用できる例示的な方法３００を示すフローチャートである。３０２では、液体流がフローラインを通って流される。いくつかの実施では、液体は液化天然ガスを含むことができる。３０４で、液体流の一部は、フローラインに流体的に結合されたフローセル２０２を通って流される。例えば、図２に例示された流入口２０４及び流出口２０６は、フローラインに直接に接続されることができる。３０６では、光信号２１０ａがフローセル２０２内へ伝えられる。例えば、光信号２１０ａは、図２に示されるように、光信号源２０８から伝えられることができる。３０８では、透過した光２１０ｂが検出される。例えば、透過した光は、図２に示されるように、光信号源２０８の反対端に位置決めされた第１光検出器２１４を用いて検出されることができる。３１０では、散乱した光信号２１０ｃは、第１検出器に対してある角度で位置決めされた第２光検出器２１６を用いて検出される。いくつかの実施では、第２光源は、光信号２１０ａの経路から９０°で位置決めされることができる。３１２において、第１光検出器２１４によって検出される透過した光２１０ｂの第１減衰と、第２光検出器２１６によって検出される散乱した光信号２１０ｃの第２減衰とが特定される。３１４では、汚染レベルが、第１光信号２１０ａ及び散乱した光信号２１０ｃの特定された減衰に基づき特定される。一例では、光信号の減衰における増加及び散乱した光信号の減衰における減少がある。このような例では、汚染の増加があるかもしれない。
【００５１】
予め設定された閾値を黒色粉末のレベルが超えると、そのとき、該流体は、黒色粉末を除去するために、フィルタ処理システムに振り向けられることができる。予め設定された閾値は、流体の望ましい品質によって設定される。
【００５２】
図４は、黒色粉末検出器２００の精度を特定する第１光検出器２１４及び第２光検出器２１６からの信号を解析するために、データシステム２２４、データシステム２２４、データシステム２２４、データシステム２２４によって使用されることができる例示的な方法４００のフローチャートである。４０２では、黒色粉末濃度への変化は、透過光強度への変化に基づき特定される。４０４では、特定された変化の精度は、透過光強度における変化を散乱光強度における変化と比較することに基づき特定される。４０４ａでは、透過光強度及び散乱光強度が、時間の関数として特定される。４０４ｂでは、ある期間内の透過光強度における変化が、その期間内の散乱光強度における変化と比較される。４０４ｃでは、透過光強度及び散乱光強度における変化が共に増加する又は減少するのいずれかであると特定される。４０４ｄでは、増加又は減少、両方における変化に応答して、黒色粉末濃度の変化が誤検知であると特定される。
【００５３】
本明細書は多くの特定の実施の詳細を含む一方で、これらは、請求される可能性のあるものの範囲に関する制限として構築されるのではなく、むしろ特定の実施に特有の特徴の記述として構成されるべきである。個別の実施の文脈においてこの明細書において説明された特定の特徴は、また、単一の実施において組み合わせで実施されることができる。逆に、単一の実施の文脈において説明された様々な特徴は、個別に、又は任意の適切なサブコンビネーションで、複数の実施において実施されることができる。さらにまた、特徴が特定の組み合わせで作用するものとして説明されると共にそのようなものとして最初に請求されるけれども、請求された組み合わせからの１又は複数の特徴は、場合によっては組み合わせから削除されることがあり得ており、また請求された組み合わせは、サブコンビネーション又はサブコンビネーションの変形例に向けられてもよい。
【００５４】
同様に、動作は、特定の順序で図面に描かれる一方で、これは、望ましい動作を達成するために、そのような動作が、示された特定の順序又連続順序で実行されること、又は例示されたすべての動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスク及び並列処理が有利なことがある。さらにまた、上記の実施における様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実施においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、記述されたプログラムコンポーネント及びシステムが、一般的には、単一のソフトウェア製品において統合されるか、又は複数のソフトウェア製品に纏められることができるものと理解されるべきである。
【００５５】
これ故に、主題の特定の実施が説明されてきた。他の実施は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。場合によっては、請求の範囲に記載された動作が、異なる順序で実行されることができ、望ましい結果をそのまま達成できる。加えて、添付の図面に描かれたプロセスは、望ましい結果を達成するために、示された特定の順序又は連続した順序を必ずしも必要としない。特定の実施では、マルチタスク及び並列処理が有利な場合がある。
【符号の説明】
【００５６】
１０２…黒色粉末の粒子、１０４…入射光のビーム、１０６…散乱した光、１０８…減衰した光、２００…黒色粉末検出器、２０１…第１側面、２０２…フローセル、２０４…流入口、２０６…流出口、２０８…光源、２１０ａ…光信号、２１０ｂ…透過した光、２１０ｃ…散乱した光信号、２１４…第１検出器、２１６…第２検出器、２１２…第２側面、２１８…第３側面、２２０…レンズ、２２２…ピンホール、２２４…データシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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