МОНИТОРИНГ ПАРОСЕПАРАТОРА
STEAM SEPARATOR MONITORING

Настоящее изобретение относится к мониторингу паросепараторов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе и способу детектирования утечек в паросепараторе.
Паросепараторы обычно используют во многих отраслях промышленности для удаления нежелательного воздуха и конденсации его из паропроводов. Обычно на электростанции могут быть установлены тысячи таких устройств. Паросепаратор обычно представляет собой относительно низкотехнологичное устройство, которое разработано таким образом, чтобы оно было относительно не дорогостоящим. Часто паросепараторы выполнены полностью механическими. Добавление каких-либо электрических проводов для питания или для мониторинга может рассматриваться как чрезмерно повышающее стоимость, непрактичное и/или трудоемкое.
Паросепаратор обычно разработан так, что он обеспечивает возможность удаления конденсата по трубе для поддержания эффективности и снижения вероятности гидравлического удара в трубах. Обычный Паросепаратор может иметь одну или больше камер и элемент, который находится в физическом контакте с конденсатом. По мере повышения уровня конденсата выше определенного порогового значения подвижный элемент в паросепараторе приводится в действие или каким-либо другим образом соединяется с одним или больше клапанами, обеспечивая возможность удаления конденсата. По мере удаления конденсата уровень конденсата в паросепараторе понижается до такой степени, что клапан закрывается, и паросепаратор повторно герметизируется.
При использовании паросепараторов очень часто сталкиваются с проблемой: в них часто происходит утечка. Утечка в паросепараторе часто происходит из-за износа подвижного элемента паросепаратора, повреждения или засорения клапана (клапанов) или по множеству других причин. Независимо от причины утечка из паросепаратора является нежелательной по ряду причин. Во-первых, она отбирает относительно большое количество энергии, необходимое для нагрева воды и перевода ее в пар. Таким образом, утечка из паросепаратора приводит к утечке пара до полного использования содержащейся в нем энергии. Кроме того, множество систем удаления конденсата не разработаны для постоянной работы в режиме повышенного давления, которое возникает при утечке пара. В соответствии с этим компонент (компоненты), расположенные после паросепаратора, могут быть повреждены или их характеристики могут ухудшиться из-за непрерывной утечки пара. Наконец, в условиях значительной утечки паропровод может не обеспечивать подачу достаточного давления пара и потока для достижения его требуемого назначения.
В соответствии с этим считается, что пользователи паросепараторов хотели бы обеспечить возможность определения наличия утечки в одном или больше паросепараторах. В настоящее время способы, используемые для мониторинга паросепараторов, требуют укладки проводов к паросепаратору или основаны на неэлектрических подходах.
Сущность изобретения
Раскрыт электронный мониторинг паросепаратора. Электронное контрольное устройство паросепаратора функционально соединено с выходным отверстием паросепаратора и выполнено с возможностью измерения по меньшей мере одного технологического параметра текучей среды (жидкости или газа), протекающей через сепаратор, когда известно, что сепаратор работает нормально. В контрольном устройстве паросепаратора сохранена информация о технологическом параметре, полученная в известных рабочих условиях, для последующего сравнения. Контрольное устройство паросепаратора получает более поздние результаты измерения технологического параметра и сравнивает их с сохраненным результатом измерения для избирательного генерирования показателя утечки. Для контрольного устройства паросепаратора, предпочтительно, используется локальный источник питания и обеспечивается возможность беспроводной связи.
Более конкретно, предложенное электронное контрольное устройство паросепаратора содержит: локальный источник питания, выполненный с возможностью питания электронного контрольного устройства паросепаратора; датчик первого технологического параметра, установленный для измерения первого технологического параметра текучей среды, выпускаемой из паросепаратора; первую схему измерения, соединенную с датчиком первого технологического параметра для получения первого представления технологического параметра; схему обработки сигналов, функционально соединенную со схемой измерения для приема первого представления технологического параметра; и кожух, в котором установлены локальный источник питания, датчик первого технологического параметра, первая схема измерения и схема обработки сигналов, причем кожух имеет поверхность, которая приспособлена для соединения с паросепаратором так, что кожух соединен с возможностью передачи тепла с паросепаратором, но при этом датчик первого технологического параметра теплоизолирован от кожуха, при этом схема обработки сигналов выполнена с возможностью сохранения эталонной информации, относящейся к первому представлению технологического параметра, полученному во время работы без утечки, причем схема обработки сигналов сравнивает последовательно полученную информацию о технологическом параметре с эталонной информацией для избирательного генерирования показателя утечки из паросепаратора.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит второй датчик температуры, функционально соединенный со схемой измерения и соединенный с возможностью передачи тепла с кожухом.
Кроме того, предпочтительно, локальный источник питания содержит устройство - накопитель энергии, которое, предпочтительно, представляет собой батарею.
Устройство может дополнительно содержать электрический генератор, соединенный с устройством - накопителем энергии и представляющий собой солнечный генератор или теплогенератор.
Теплогенератор может быть соединен с паропроводом.
Предпочтительно схема измерения принимает энергию от трансформатора, функционально соединенного с локальным источником питания.
Датчик первого технологического параметра, предпочтительно, представляет собой датчик температуры.
Устройство может дополнительно содержать второй датчик температуры, выполненный с возможностью измерения внешней температуры паросепаратора.
Предпочтительно в устройстве сохраняется разность эталонных температур, полученных во время работы без утечки, между первым и вторым датчиками температуры, и схема обработки сигналов выполнена с возможностью сравнения более поздней разности температур с разностью эталонных температур для генерирования показателя утечки.
Устройство может дополнительно содержать ЖК дисплей, соединенный с контрольным устройством паросепаратора, при этом показатель утечки предоставляется с помощью ЖК дисплея.
Схема обработки сигналов, предпочтительно, соединена с возможностью передачи данных со схемой измерения, но электрически изолирована от нее.
Устройство может дополнительно содержать модуль беспроводной связи, соединенный со схемой обработки сигналов и выполненный с возможностью генерирования беспроводного сигнала на основе информации, принимаемой из схемы обработки сигналов.
Предпочтительно модуль беспроводной связи выполнен с возможностью приема сигналов беспроводной связи и предоставления информации в схему обработки сигналов на основе принятых сигналов беспроводной связи.
Схема измерения может быть выполнена с возможностью подключения множества датчиков технологического параметра и генерирования цифровой информации, относящейся к каждому датчику технологического параметра.
Устройство может дополнительно содержать вторую схему измерения, функционально соединенную по меньшей мере с одним датчиком технологического параметра и с первой схемой измерения.
Предпочтительно, по меньшей мере одна из первой и второй схем измерения соединена с датчиком давления, который, предпочтительно, представляет собой емкостный датчик давления.
Предпочтительно, по меньшей мере одна из первой и второй схем измерения включает в себя преобразователь емкости в цифровую форму.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показан паросепаратор, в котором используются варианты осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 схематично показан другой паросепаратор, в котором используются варианты осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3А схематично показана система мониторинга паросепаратора, соединенная с паросепаратором в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3В показан вид в перспективе части контрольного устройства паросепаратора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3С показан вид в перспективе в разрезе части контрольного устройства паросепаратора, показанного на фиг.3В.
На фиг.4 показана блок-схема электронного средства, установленного в контрольном устройстве паросепаратора, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены на практике для любого паросепаратора, который имеет входное отверстие, которое соединено или может быть соединено с паропроводом, и выходное отверстие, через которое периодически выпускают конденсат и/или воздух, но в остальном предполагается, что в нем поддерживается повышенное давление относительно окружающей среды.
На фиг.1 схематично показан паросепаратор, с которым можно использовать варианты осуществления настоящего изобретения. Паросепаратор 100 сообщается по текучей среде с паропроводом 102 и линией 104 сбора/возврата воды. Внутри паропровода 102 имеется пар с первым давлением (Р1) и при первой температуре (T1). Этот пар может быть статичным или текучим и может представлять собой насыщенный или перенасыщенный пар. Конденсат, протекающий или по-другому присутствующий в паропроводе 102, стекает во входное отверстие 106 и накапливается в камере 108. Камера 108 включает в себя выходное отверстие 110, которое закрыто или закупорено подвижным элементом 112. Подвижный элемент 112 может содержать перегородку или любую другую соответствующую физическую структуру. По мере того как конденсат 114 накапливается в камере 108, уровень 116 конденсата 114 повышается. По мере повышения уровня количество конденсата, вытесняемого подвижным элементом 112, увеличивается, в результате чего повышается степень, в которой плавучесть элемента 112 выталкивает элемент 112 вверх. В определенной точке уровень конденсата 114 достигает порогового значения, в котором подвижный элемент 112 поднимается в положение, обозначенное пунктирными линиями и ссылочной позицией 118. После подъема элемента 112 происходит слив конденсата 114 через выходное отверстие 110 в течение короткого периода времени. После слива достаточного количества конденсата 114 сила тяжести перемещает элемент 112 вниз в контакт с выходным отверстием 110, в результате чего выходное отверстие 110 герметизируется. Таким образом, паросепаратор 100 периодически выбрасывает определенное количество конденсата 114 и некоторое количество воздуха и пара. В течение этих интервалов выпуска конденсата температура (T3) и давление (Р3) будут относительно более высокими, чем в случае, когда элемент 112 герметизирует выходное отверстие 110.
На фиг.2 схематично показан другой паросепаратор, в котором можно использовать варианты осуществления настоящего изобретения. Паросепаратор 200 соединен с паропроводом 102 и возвратной линией 104. Паросепаратор 200 включает в себя корпус 202 сепаратора, который соединен с или включает в себя входное отверстие 204, которое сообщается по текучей среде с паропроводом 102. В соответствии с этим конденсат или другие жидкости, протекающие или по-другому присутствующие в паропроводе 102, спускаются по трубопроводу 206 и попадают в корпус сепаратора 202 через входное отверстие 204. Текучая среда 208, таким образом, накапливается в корпусе 202 сепаратора. Поплавок 210 расположен внутри корпуса 202 сепаратора и выполнен с возможностью плавать при наличии выбранного количества жидкости 208. По мере подъема поплавка 210 он, в конечном итоге, входит в контакт с подвижным элементом 212 клапана 214. Когда поплавок 210 в достаточной степени перемещает элемент 212, клапан 214 открывается, соединяя таким образом расположенную перед ним часть 216 с расположенной после него частью 218. Расположенная перед ним часть 216 соединяется по текучей среде с местоположением 220, которое расположено рядом с дном корпуса 202 сепаратора. В соответствии с этим текучая среда 208, находящаяся в непосредственной близости к местоположению 220, будет протекать в трубопровод 222, через клапан 214, через трубопровод 224 и в возвратную линию 104. Поток текучей среды 208 обеспечивается благодаря наличию относительно высокого давления в паропроводе 102, причем это давление (Р) воздействует на поверхность 226 текучей среды 208.
Температура входного отверстия 204 показана как Т1, в то время как температура рядом с выходным отверстием 228 показана как Т2. Температура конденсата в возвратной линии 104 составляет T3.
Для того чтобы обеспечить возможность выполнения на практике вариантов осуществления настоящего изобретения с существующими или устаревшими, но находящимися в эксплуатации механическими паросепараторами, предпочтительно, чтобы не потребовалось выполнять какие-либо модификации этих устройств. Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения, в общем, направлены на обеспечение мониторинга паросепаратора для любого паросепаратора, который имеет входное отверстие и выходное отверстие, через которое периодически выпускают конденсат, без необходимости какой-либо модификации самого паросепаратора или прокладки каких-либо проводов к паросепаратору.
На фиг.3А схематично показана система мониторинга паросепаратора, соединенная с паросепаратором в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Для простоты паросепаратор, показанный на фиг.3А, представляет собой паросепаратор 200, описанный со ссылкой на фиг.2. Однако может использоваться любой паросепаратор, как упомянуто выше. Контрольное устройство 230 паросепаратора соединено с выходным отверстием 228 паросепаратора 200. Для иллюстрации предположим, что насыщенный пар 300# находится в паропроводе 102. При таком давлении температура пара составляет приблизительно 412°F. В соответствии с этим температура в паросепараторе 200 также будет составлять приблизительно 412°F. В отличие от этого Т3 будет представлять собой приблизительно температуру насыщенного пара при атмосферном давлении, или 212°F. Паросепараторы обычно изолируют для сведения к минимуму потери тепловой энергии в окружающую среду. Как показано на фиг.3А, Т2 представляет собой температуру газа, находящегося непосредственно после выходного отверстия 228 паросепаратора 200. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения контрольное устройство 230 паросепаратора включает в себя один или больше датчиков технологического параметра, предназначенных для детектирования одной или больше характеристик пара в непосредственной близости к выходному отверстию 228.
Во время нормальной работы паросепаратора насыщенный пар и конденсат поступают в корпус 202 сепаратора. В результате этого температура корпуса 202 сепаратора становится приблизительно равной температуре Т1. Контрольное устройство паросепаратора, если оно установлено непосредственно на корпусе 202 паросепаратора, также будет иметь свой кожух с приблизительно такой же температурой, что и у корпуса 202, которая, в свою очередь, также приблизительно равна Т1. Если ни пар, ни конденсат не вытекают из паросепаратора 200, температура газа Т2 будет приблизительно равна T3 или равна температуре системы при давлении продувки - приблизительно 212°F. На практике Т2 может быть на несколько градусов выше из-за переноса тепла за счет излучения из корпуса 202 паросепаратора и кожуха контрольного устройства 230 паросепаратора. По меньшей мере в одном варианте осуществления настоящего изобретения Т2 измеряют, используя датчик температуры, расположенный в контрольном устройстве 230. Эталонный результат Т2 измерения может быть получен и сохранен с использованием известной операции в условиях без утечки давления. Затем последующие результаты измерения можно сравнивать с результатом эталонного измерения для диагностики утечки из паросепаратора.
Описанные выше температуры обычно присутствуют, когда ни пар и ни конденсат не вытекают из сепаратора 200. Однако если в сепараторе 200 собралось достаточное количество конденсата, силы плавучести поднимают поплавок 210 и открывают клапан 214. Это позволяет конденсату вытекать через выходное отверстие 228 до тех пор, пока сила плавучести не станет недостаточной для подъема поплавка 210. Обычно некоторое количество насыщенного пара также может быть выпущено во время этого процесса в зависимости от деталей конструкции паросепаратора 200. Во время периода выпуска конденсат и пар будут нагревать датчик температуры, расположенный в контрольном устройстве 230 паросепаратора, приблизительно до температуры Т1 (приблизительно 412°F). После окончания периода выпуска температура датчика в паросепараторе 230 будет постепенно возвращаться к Т2 в соответствии с классической кривой затухания системы первого порядка.
В случае утечки из паросепаратора показания датчика (S2), который измеряет Т2, будут постоянно оставаться близкими к показаниям для насыщенного пара, вытекающего через клапан. Чем больше величина утечки, тем лучше Т2 соответствует температуре Т1. Предпочтительно, варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя датчик второго технологического параметра (предпочтительно второй датчик температуры), который установлен для измерения температуры Т1 или температуры кожуха контрольного устройства 230 паросепаратора, который термически соединен с корпусом 202 сепаратора. Предпочтительно, электронное средство, находящееся в контрольном устройстве 230 паросепаратора, будет сохранять показания измерений, относящиеся к температурам Т1 и Т2. С течением времени средняя разность температуры может быть определена и сохранена относительно температур Т1 и Т2, исключая период (периоды), когда клапан конденсата паросепаратора открыт. Детектирование того, что клапан открыт, может быть основано на быстром изменении температуры Т2, в результате чего Т2 становится приблизительно равной Т1. Очевидно, что другие методики и способы могут использоваться для определения потока конденсата или жидкости под давлением через контрольное устройство 230 паросепаратора.
Из-за относительно большого количества энергии, доступной для удаления конденсата, клапаны конденсата паросепаратора обычно открываются только на короткие периоды времени, обычно меньше чем на одну минуту. Если значения температуры (Т1), измеряемые датчиком, расположенным рядом с кожухом контрольного устройства 230 паросепаратора, будут приблизительно равны Т2 в течение длительных периодов времени (например, превышающих 10 минут) или если среднее значение разности между показаниями двух датчиков в течение периодов, когда клапан должен быть закрыт, становится ниже заданного порогового значения, контрольное устройство 230 паросепаратора может давать показание утечки.
Фактическая форма показания утечки может представлять собой любую соответствующую передачу извещения или сообщения. Примеры включают в себя очень недорогие решения извещения, такие как представление локального изменения цвета на корпусе контрольного устройства 230 паросепаратора. Извещения также могут быть более сложными, такими как, например, беспроводная передача сигнала тревоги, совместимого с FOUNDATION™ Fieldbus или HART. Кроме того, сигнал тревоги также может представлять собой звуковой сигнал тревоги. Хотя в предпочтительном варианте осуществления предусматривается беспроводная передача сигнала тревоги, следует понимать, что датчик технологического параметра может быть проводным, таким как двухпроводный контур управления процессом, по которому осуществляется как питание датчика, так и передача сигнала тревоги.
На фиг.3В показан вид в перспективе части контрольного устройства 230 паросепаратора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Контрольное устройство 230 включает в себя кожух 232, который включает в себя поверхность 234, выполненную с возможностью соединения с корпусом 202 паросепаратора или выходным отверстием 228 паросепаратора таким образом, чтобы обеспечивалась тепловая связь кожуха 232 контрольного устройства с корпусом 202 паросепаратора. Предпочтительно в контрольном устройстве 230 паросепаратора используется множество датчиков температуры. Как показано на фиг.3В, контрольное устройство 230 паросепаратора, предпочтительно, включает в себя датчик 236 температуры кожуха, расположенный так, чтобы он измерял температуру кожуха 232. Тип датчика температуры, используемого в качестве датчика 236 температуры, может представлять собой любое соответствующее устройство, позволяющее генерировать или другим способом предоставлять электрическую характеристику, соответствующую температуре. Примеры соответствующих датчиков температуры включают в себя термопары, термисторы и резистивные датчики температуры (RTD). В одном варианте осуществления датчик 236 температуры представляет собой термопару. Контрольное устройство 230 паросепаратора также, предпочтительно, включает в себя второй датчик 238 температуры, который теплоизолирован от кожуха 232 и установлен с возможностью измерения температуры газа внутри кожуха 232.
На фиг.3С показан вид в перспективе с разрезом, более подробно представляющий расположение датчика 238 температуры. Как упомянуто выше в отношении датчика 236 температуры, датчик 238 температуры может представлять собой любое соответствующее устройство, но предпочтительно представляет собой термопару. Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления кожух 232 представляет собой герметизированный на месте пластиковый кожух, который является по существу водонепроницаемым и выполнен с возможностью воздействия на него экстремальных климатических условий. Кроме того, измерения температуры необязательно требуют высокой точности, поэтому в электронном средстве используется недорогой, простой микроконтроллер (микроконтроллеры) с установленным в его микросхеме аналого-цифровым преобразователем. Однако множество других соответствующих электрических компоновок можно использовать для схемы контрольного устройства 230 паросепаратора. Такая схема будет описана со ссылкой на фиг.4.
Извещение об утечке из паросепаратора, предпочтительно, осуществляется с использованием сплошного черного LCD (жидкокристаллического индикатора), который выполнен как неотъемлемая часть с корпусом 232, причем этот LCD предпочтительно меняет цвет, например, на красный, если присутствует условие тревоги. Хотя в описаниях со ссылкой на фиг.3В и 3C представлен вариант осуществления, в котором используются два датчика температуры, на практике также могут быть осуществлены варианты, в которых применяется более чем два датчика температуры. Например, в других вариантах осуществления может быть полезно также измерять T3. В частности, это практически полезно для случаев, когда пар перегрет (не насыщен) и когда его температура изменяется с течением времени или когда давление системы продувки воды существенно изменяется. Такая вариация давления продувки приводит к изменениям температуры насыщения. Путем независимого измерения всех значений температуры T1, T2 и T3 один и тот же технический подход, описанный выше, может использоваться для определения наличия утечки из паросепаратора. Такие ситуации могут быть разрешены с использованием только двух измерений температуры, но в программном алгоритме, с помощью которого осуществляется такая диагностическая оценка, следует учитывать задержку при измерении S1 температуры T1 (при изменении T1). Один предпочтительный аспект в отношении систем с перегретым паром состоит в том, что разности температуры между T1 и T3 обычно намного больше, чем в системах с насыщенным паром. Такая большая разность температуры позволяет сделать технологию детектирования утечки намного более чувствительной к малым утечкам.
Паросепараторы также используют для выпуска захваченного воздуха. Любой воздух, выпускаемый из сепаратора, находился в непосредственном контакте с паром при температуре T1, в связи с чем он также будет иметь аналогичную температуру. Датчик 238, выполняющий измерение 32, будет реагировать на воздух, как если бы он представлял собой насыщенный пар, за исключением того, что воздух теряет давление по мере выпуска его через клапан. В результате такой потери давления понижается мгновенная температура воздуха. Для сценария худшего случая выпускаемый воздух может быть достаточно холодным, в результате чего детектор утечки не будет детектировать, что клапан открылся. Это не будет отрицательно влиять на функцию детектирования утечки контрольного устройства 230 паросепаратора, которая обычно основана на определении повышенной температуры при утечке пара, если такая имеется, с помощью датчика 238. При работе на практике выпуск воздуха обычно происходит только при запуске системы или при повторном запуске. В нормальных условиях происходит только выпуск конденсата или пара в виде жидкостей или газов.
Хотя большая часть приведенного выше описания была сфокусирована на определении множества значений температур в процессе отделения пара паросепаратором, также можно использовать измерение других или дополнительных технологических параметров, таких как давление. Например, в каждом из мест расположения, обозначенных как T1, T2 и T3 на фиг.3А, также можно измерять давление. Например, на фиг.1 представлены три значения давления и температуры. Когда подвижный элемент 112 закрывается, измерения Р2 и T2 приблизительно должны соответствовать результатам измерения Р1 и T1, которые представляют собой давление и температуру пара в паропроводе 102. Однако когда паросепаратор 100 открывается, давление и температура будут аналогичны давлению и температуре в линии 104 сбора/возвратной линии. Путем измерения этих переменных варианты осуществления настоящего изобретения, предпочтительно, "характеризуют" поведение паросепаратора, когда он является новым и хорошо работает. Однако по мере старения паросепаратора и появления утечки поведение сепаратора будет отличаться. В случае наличия утечки Р2 и Т2 проявляют существенно разное поведение. Вместо приблизительного равенства давлению и температуре в паропроводе Р2 и Т2 будут несколько ниже. Кроме того, вместо приблизительного равенства давлению и температуре (Р3, T3) в обратной линии 104 Р2 и Т2 будут несколько выше. Степень, в которой возникают эти взаимозависимости, обычно зависит от природы и степени утечки. Однако считается, что при измерении P1, T1, Р2, Т2 и Р3, T3 варианты осуществления настоящего изобретения могут сравнивать текущее состояние сепаратора (в котором может происходить утечка) с охарактеризованным состоянием (в том виде, в котором сепаратор был поставлен или было определено, что он находится в хорошем рабочем состоянии). Это сравнение затем позволяет технику или контроллеру определять, имеется ли утечка из паросепаратора, и даже степень, в которой происходит такая утечка.
На фиг.4 показана блок-схема электронного устройства, используемого в контрольном устройстве паросепаратора в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Контрольное устройство 230 паросепаратора, в общем, включает в себя локальный источник 300 питания. Локальный источник 300 питания обычно обеспечивает всю требуемую электрическую энергию для остальной схемы контрольного устройства 230 паросепаратора без необходимости какого-либо проводного соединения с внешней средой. Примеры модуля 300 питания могут включать в себя внутреннюю батарею, а также, или в дополнение, устройства, которые выполнены с возможностью генерирования электричества. Такие устройства включают в себя ветровые генераторы, солнечные батареи, схемы, которые генерируют электричество из вибрации, и тепловые генераторы. В предпочтительном варианте осуществления модуль 300 включает в себя тепловой генератор 302, который генерирует электричество из потока тепла. Известные примеры теплогенератора 302 включают в себя термопары и устройства, в которых используется эффект Пельтье. В соответствии с этим сторона 304 генератора 302 соединена с источником высокой температуры, таким как паропровод 102. В то время как вторая сторона 306 теплогенератора 302 соединена с относительно более низкой температурой, такой как температура окружающей среды. В соответствии с известными концепциями наличие разности температуры на сторонах 304 и 306 теплогенератора 302 генерирует электричество, которое поступает в схему 308 преобразования энергии. Схема 308 может включать в себя любую комбинацию соответствующих схем для формирования усиления или другой адаптации электричества, генерируемого генератором 302, в более пригодную форму. Кроме того, может использоваться регулятор 310 напряжения, и он может быть соединен со схемой 308 преобразования энергии для обеспечения стабильного напряжения для схемы 230 паросепаратора. Хотя на чертеже не показаны какие-либо линии соединения, которые соединяют модуль 300 или регулятор 310 напряжения с дополнительными компонентами, установленными в схеме контрольного устройства паросепаратора, такие пометки предусмотрены для ясности описания. Фактически выход модуля 300 питания на практике соединен со всеми схемами, находящимися в контрольных устройствах паросепараторов, для которых требуется электричество.
Модуль 300 питания в некоторых вариантах осуществления выполнен с возможностью работы, даже когда установившиеся уровни преобразования энергии не удовлетворяют потребностям установившегося уровня потребления энергии. Например, модуль 300 питания может обеспечить перевод контрольного устройства в состояние низкого потребления энергии, в котором потребление электрической энергии существенно понижено, пока происходит накопление энергии. Затем периодически контрольное устройство может включаться, проверять наличие утечки, генерировать показание, если это соответствует действительности, и возвращаться в состояние низкого потребления энергии. Кроме того, контрольное устройство может принимать беспроводную или локальную команду оператора для перехода в режим низкого потребления энергии. Таким образом, может быть обеспечена эффективная работа контрольного устройства паросепаратора с использованием относительно малого количества энергии в установившемся состоянии. Хотя в предпочтительном варианте осуществления иллюстрируется использование локального источника энергии 300, в альтернативном варианте осуществления используется возможность подключения проводного источника, такого как двухпроводной контур управления процессом, по которому поступает как питание в контрольное устройство паросепаратора, так и обеспечивается передача данных в контрольное устройство и из него.
Схема контрольного устройства паросепаратора также предпочтительно включает в себя тактовый генератор 312, генерирующий тактовый сигнал, который поступает в схему 314 управления силовым трансформатором, и микропроцессор и/или модуль 316 формирования сигнала. Предоставление тактового сигнала помогает поддерживать синхронность между схемами контрольного устройства 230 паросепаратора. Микропроцессор/схема 316 формирования сигнала также могут представлять собой любую схему, которая выполнена с возможностью выполнения кода для обеспечения функций контрольного устройства 230 паросепаратора. Микропроцессор/модуль 316 формирования сигнала соединен с модулем 318 беспроводной связи через шину 320 передачи данных.
Модуль 318 беспроводной связи принимает данные из схемы 316 и на их основе генерирует соответствующие беспроводные сигналы передачи данных. Кроме того, беспроводной модуль 318 может принимать данные, передаваемые по беспроводным каналам, и предоставлять данные, относящиеся к передаче данных по беспроводным каналам в микропроцессор/схему 316 формирования сигнала через шину 320 передачи данных. Примеры модуля 318 беспроводной связи включают в себя любую технологию, известную в настоящее время или которая будет разработана позже, которая позволяет предоставлять или передавать информацию без проводов. Беспроводная связь 318 позволяет передавать информацию, относящуюся к процессу, а также информацию, относящуюся к устройству. В зависимости от варианта применения модуль 318 беспроводной связи может быть выполнен с возможностью связи в соответствии с любым соответствующим беспроводным протоколом связи, включая, но не ограничиваясь этим: технологии беспроводных сетей (такие как точки беспроводного доступа IEEE 802.11b и устройства беспроводных сетей, построенные компанией Linksys, г.Ирвайн, Калифорния), технологии сотовых или цифровых сетей (такие как Microburst компании Aeris Communications Inc., г.Сан-Хосе, Калифорния), ультраширокополосные, оптические линии передачи данных в свободном пространстве. Глобальная система мобильной связи (GSM, ГСМ), пакетная радиосвязь общего назначения (GPRS, ПРОН), многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA, МДКР), технология с расширенным спектром, технологии инфракрасной передач данных, SMS (СПК, Служба передачи коротких сообщений/текстовых сообщений) или любая другая соответствующая беспроводная технология. Кроме того, может использоваться известная технология предотвращения конфликтов при передаче данных, в результате чего множество модулей могут быть установлены в пределах дальности беспроводной связи друг с другом. Такое предотвращение конфликтов при передаче данных позволяет использовать множество разных радиочастотных каналов и/или технологий с расширенным спектром.
Контрольное устройство 230 может передавать информацию (сообщения) об утечке паросепаратора в один или больше специально выделенных приемников такой информации периодически или после возникновения события, например после определения утечки паросепаратора. Такая информация об утечке может представлять собой показатель отсутствия утечки, наличия утечки или обеих этих ситуаций или любой другой соответствующий показатель. Кроме того, контрольное устройство 230 также может предоставлять такую информацию по запросу. Такой запрос может поступить в форме беспроводной команды, принятой через модуль 318 или через интерфейс локального оператора (не показан). Запрос может быть направлен в адрес одного контрольного устройства или в группу контрольных устройств в пределах дальности беспроводной связи. Кроме того, запрос может генерироваться периодически таким образом, что каждое контрольное устройство периодически опрашивается о наличии в нем информации об утечке.
Модуль 300 питания, схема 314 управления силовым трансформатором, схема 312 генерирования тактовой частоты, микропроцессор/формирователь 316 сигнала и беспроводной модуль 318 предпочтительно электрически изолированы от схемы измерения контрольного устройства 230. Эта изоляция предпочтительно выполнена в форме изоляции с помощью трансформатора, но может быть выполнена в любой соответствующей форме. Схема 324 восстановления тактовой частоты соединена с силовым трансформатором 322 и выполнена с возможностью подачи тактового сигнала 326, который, предпочтительно, идентичен сигналу схемы 312 генерирования тактовой частоты. Кроме того, схема 328 отбора энергии от силового трансформатора также соединена с силовым трансформатором 322 и генерирует электричество для цепей измерения из энергии, предоставляемой силовым трансформатором 322. Хотя схема отбора энергии от трансформатора иллюстрируется как не соединенная с дополнительными компонентами, такое представление предусмотрено для ясности. Фактически схема 328 отбора энергии от силового трансформатора функционально соединена со всеми схемами измерения, для которых требуется электричество.
Как представлено выше, в вариантах осуществления настоящего изобретения, предпочтительно, используется множество датчиков технологического параметра для детектирования утечек пара. На фиг.4 иллюстрируется схема контрольного устройства 230 паросепаратора, в которой используется множество модулей 330, 332, 334 и 336 измерения. Каждый модуль выполнен с возможностью генерирования цифрового показателя технологического параметра путем взаимодействия с датчиком технологического параметра. Некоторые модули могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с множеством датчиков технологического параметра, а также с другими измерительными модулями. Например, модуль 334 позволяет получать результат Р2 измерения давления и измерения Т2 температуры, а также связываться с модулем 336 через шину 340. Модули 330, 332, 334 и 336 измерения могут представлять собой любые схемы, позволяющие генерировать цифровую информацию о технологическом параметре путем взаимодействия с датчиками технологического параметра. Таким образом, аналого-цифровой преобразователь можно рассматривать как измерительный модуль. Кроме того, целую специализированную интегральную микросхему (ASIC) с одним или больше аналого-цифровыми преобразователями, мультиплексором и дополнительной схемой для линеаризации или компенсации также можно рассматривать как измерительный модуль. Предпочтительно, модули 334 и 335 представляют собой ASIC с внутренним преобразователем емкости в цифровую форму, при этом предполагается, что модуль 330 включает в себя преобразователь емкости в цифровую форму, в то время как модуль 332 имеет преобразователь напряжения в цифровую форму. Однако другие комбинации могут использоваться в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, для специалистов в данной области техники будет понятно, что могут быть выполнены изменения в форме и деталях без выхода за пределы сущности и объема изобретения.