用于远程监测流体中的污染物的系统和方法

专利名称：用于远程监测流体中的污染物的系统和方法
技术领域：
本发明涉及远程监测系统，具体涉及被设计用来远程监测工艺管道内的污染物水
平的光学监测系统。
背景技术：
当前的商用燃气轮机以及其它结合工业过程使用的关键气体或流体流系统可能 对出现在工艺流体流中的诸如固体污染物(即微粒)、液体污染物和/或液体气溶胶的污染 物是非常敏感的。例如，固体污染物能够磨损旋转部件、妨碍热交换器、污染冷却液、堵塞工 艺设备、以及影响产品质量和许多其它工艺问题和设备问题。另一方面，液体污染物能够随 时间积累和结合，并且能够随着体积的增大而沿着管道的侧部和底部移动，并影响流体流 的效率。同样，液体气溶胶或液滴虽然质量较小，但同样能够随时间积累和增大，并且对流 体流系统的下游设备产生破坏性的影响。 为了尽量减少这种污染的发生，已经结合这些流体流系统采用了过滤和分离设 备，使得能够将出现在流体流中的污染物从其中去除。目前，大部分制造商已经开发出针对 他们的工艺气体流系统的清洁度要求规范。为了适应这些要求，已经设计了新的过滤器和 分离器以高效地去除微粒污染物。然而，液体污染物或液体气溶胶的问题可能仍然存在。此 外，对能够对正确的污染物提供足够的去除的过滤和分离设备进行选择可能是一项困难的 任务。 特别地，存在适合于处理与不同应用相关的不同污染物的可用的过滤设备和分离 设备。因此，除非具有关于流体流中的污染物以及它们的特点的知识，否则可能会选择、购 买并随后安装不适当的过滤设备与分离设备。在许多情况下，由于未能采用最优或至少适 当的过滤设备和分离设备，可能导致对造成下游设备损害或造成对产品质量的不利影响的 污染物的不充分的去除。此外，由于对污染物的不充分去除而导致的较差的性能，系统的运 行成本可能显著提高。 即便可能使用适当的过滤器和分离器，可能需要额外的验证步骤来保证流体系统 内的污染得到充分的控制。目前，大部分对能源工业管道内的流体流污染物的测试是通过 收集流体流的样品以用于后续的非现场分析而实现的。然而，在许多情况下，可能得不到充 分准确的样品，尤其是在样品不能被等动态地收集的情况下。换句话说，如果进入采样系统 的流体不表现出与加压处理流体流中的流体流相似的速度和动能，则可能收集不到流体流 中的污染物的准确代表。另外，目前必须将所收集到的样品邮寄或运输到第三方实验室，样 品在该第三方实验室被放置并等待进行测量和分析。在此期间，样品可能改变，并且污染物 经常会被样品容器丢失。 此外，管道内的污染水平常常会突然并且快速地升高。例如，在不及时进行检测以 避免对昂贵的设备的损坏的情况下，气溶胶颗粒能够快速积累并达到危险的水平。目前的 污染物颗粒检测器通常缺乏远程且连续地监测管道内的气溶胶污染物、并且当污染物颗粒 达到特定阈值水平时提供立即的通知和警报的能力。应该认识到，此后提及的污染物颗粒或"颗粒"可以包括液体颗粒、固体颗粒和气溶胶颗粒。 因此，存在对能够远程且连续地监测流体流中的污染物颗粒水平、并且能够在达 到阈值水平时产生警报的系统的需要。

发明内容
在一个实施例中，本发明提供一种远程污染物监测系统，该系统可以包括监测器， 用于测量管道内的流体流中的污染物水平，并且用于产生与流体流中的污染物有关的数 据。该系统还包括远程设置的数据处理器，该数据处理器与所述监测器通信，以便从所述监 测器接收数据以用于评估。还可以提供第二数据处理器，其与所述远程设置的数据处理器 通信以用于接收所评估的数据。在一个实施例中，所述第二数据处理器可以与所述监测器 通信。 在另一个实施例中，本发明提供了一种远程污染物监测系统，该系统可以包括至 少一个数据处理器，其链接到通信网络，并且配置为接收数据更新和通知。该系统还可以包 括至少一个污染物监测器，用于连续地监测管道内的流体流中的污染物水平，并在通信网 络上分发与流体流中的污染物有关的数字数据。远程设置的数字数据处理器可以经由该通 信网络与该污染物监测器以及至少一个数字数据处理器通信。该远程设置的数字数据处理 器能够从该通信网络访问该数字数据，并且能够经由该通信网络向所述至少一个数字数据 处理器传输与该数字数据相关的数据更新和通知。 在另一个实施例中，本发明提供一种管道污染物监测器，用于远程监测管道内的 液体气溶胶污染物。该管道污染物监测器可以包括探头，用于延伸到所述管道内，并且等动 态地采样管道内的流体以确保能够随后测量管道内污染物的代表性的量。该管道污染物监 测器还可以包括分析器，该分析器能够从所述探头接收采样流体、用光源照明该采样流体 并收集来自被照明的采样流体中的污染物颗粒的散射光。该管道污染物监测器还可以包括 至少一个检测器，用于从所述分析器接收所述散射光，并且将该散射光转换为电信号，在一 个实施例中，该电信号可以与污染物颗粒的大小成比例。该管道污染物监测器还可以包括 处理器，用于从所述检测器接收所述电信号，并将该电信号转换为与污染物颗粒有关的数 字数据，例如颗粒分布和颗粒大小。然后该处理器可以将该数字数据传输到通信网络以便 分发到至少一个数字数据处理器以用于显示和评估。 在另一个实施例中，本发明提供用于所述管道污染物监测器的分析器。该分析器 可以包括流通池(flow cell)，该流通池具有入口、出口和其间的通道。在一个实施例中，流 通池可以是透明的。流通池能够在所述入口处接收来自所述探头的采样流体，并且能够导 引该采样流体通过所述通道并流出所述出口。流通池中的所述通道可以作为采样空间。流 通池可以由各种透明材料制成，例如，石英、玻璃、塑料、蓝宝石等。该分析器还可以包括光 源，诸如激光二极管，用于在所述通道的包含采样流体的部分传播聚焦光束，从而当污染物 颗粒通过接触该聚焦光束而被照明时能够产生散射光。该分析器可以包括收集透镜组件， 用于收集散射光并将该散射光传递到诸如光电倍增管的检测器，以用于进一步的处理。
在另一个实施例中，本发明提供了一种监测管道内的污染物的方法。该方法包括 1)将探头插入管道，用于等动态地采样该管道内的流体以确保能够随后测量该管道内污染 物的代表性的量；2)等动态地采样该管道内的流体；3)用光源照明所述采样流体；4)收集
6来自被照明的采样流体中的颗粒的散射光；5)将该散射光转换为电信号，该电信号可以与
污染物颗粒的大小成比例；6)将该电信号处理为与污染物颗粒相关的数字数据；以及7)经
由通信网络将该数字数据分发给至少一个数字数据处理器以用于显示和评估。
在另一个实施例中，本发明提供了一种管道污染物监测器，其可以包括1)探头，
用于延伸到管道内以等动态地采样管道内的流体，以确保能够随后测量管道内气溶胶污染
物的代表性的量；2)石英流通池，其具有入口 、出口和其间的通道，其中能够在入口处接收
采样流体、并且导引该采样流体通过所述通道并流出所述出口 ；3)光源，诸如激光二极管，
用于在所述通道的包含采样流体的部分传播聚焦光束，从而当污染物颗粒接触该聚焦光束
时能够产生散射光；以及4)收集透镜，用于收集该散射光并将该散射光传递给检测器以用
于进一步的处理。 在另一个实施例中，本发明提供一种管道污染物监测器，其能够非等动态地采样 管道内的流体。当有必要监测某些类型的流体流时可以利用管道内的流体的恒定非等动态 采样。


图1图解了根据本发明的一个实施例的整体系统结构； 图2图解了根据本发明的一个实施例的用于监测流体流中的污染物的组件的功 能部件； 图3图解了与图2所示的系统结合使用的子组件；
图4图解了与图2所示的系统结合使用的子组件；
图5图解了与图2所示的系统结合使用的子组件； 图6图解了当污染物样品已经在图2所示的组件中经过处理之后处置该污染物样 品的各种选择； 图7图解了图2所示的组件的物理部件、连接和对准的一个实施例；
图8图解了与本发明的一个实施例结合使用的探头。
具体实施例方式
—般地，参考图l，在一个实施例中，本发明提供系统IO，用于远程监测例如管道 11的流体流系统中的诸如液体气溶胶的污染物。在一个实施例中，管道11内的流体流可以 是高压流体流。可选地，管道11内的流体流可以是低压流体流。系统10的整体结构可以包 括多个数字数据处理器，其可以被配置为在客户服务器结构中。例如，可以经由网络22(例 如，因特网、无线网络、陆上通信线等)将诸如中央服务器23的数字数据处理器链接到其它 数字数据处理器，诸如客户服务器20和污染物监测器101。可选地，可以将中央服务器23 经由卫星系统102链接到客户端服务器20和污染物监测器101。当然，其它的设计和配置 也是可能的。 在一个实施例中，污染物监测器101可以被设计为连续地监测管道11内的流体流 12中的污染物水平。流体流12中的污染物可以包括液体气溶胶、液体雾状物、固体颗粒或 碳氢化合物凝结气溶胶，并且可以具有不同的大小。例如，液体气溶胶颗粒的大小可以在大 约0. 1微米到大约10微米的范围内。液体雾状物颗粒的大小可以在大约11微米到大约
7100微米的范围内。另一方面，管道11内的流体流12可以是液体、气体、或者可以具有液 体和气体两者的成分。例如，在一个实施例中，流体流12可以是高压下的富天然气(rich 皿tural gas)。 通常，富天然气流包含在经受压力和温度的变化时能够凝结为液态形式的成分。 一旦在液体流中，这些可以包括水和碳氢化合物成分的凝结颗粒可以作为尺寸在大约0. 1 至大约IO微米范围内的气溶胶颗粒存在。由于这些气溶胶可能是挥发性的，它们能够随压 力和温度的轻微改变而气化和凝结。在一个实施例中，污染物监测器101能够在管道压力 和温度下采样和测量污染物气溶胶，因为它们存在于管道ll内。高压可以是任何高于大气 压力的压力。例如，在一个实施例中，管道ll内的流体流12可以被加压为2000PSI(磅每 平方英寸)。 污染物监测器101也可以被设计为经由网络22向距离管道11远程设置的中央服 务器23发送数据更新和警报通知。为此，如果污染物水平超过预定的阈值，污染物监测器 101能够同时通知客户服务器20和中央服务器23。在另一个实施例中，污染物监测器101 可以只通知中央服务器23，然后中央服务器23通知客户服务器20。在其中任何一个实施例 中，中央服务器23可以具有例如对污染物监测器101及其数据的不受限的和连续的访问。 中央服务器23还可以在数据存储器103中存储与该流体流污染物有关的数据，以用于参考 和比较的目的。例如，对管道ll的问题进行故障检测或诊断。 另外，系统10能够提供通知警报，当污染物水平超过预定阈值时将产生该通知警 报。应该注意，可以根据应用将该预定阈值设定到不同水平。然后可以经由无线设备24、25 将该警报从中央服务器端传输到客户服务器端。无线设备的例子包括移动电话、手持PDA、 笔记本电脑等。 在一个实施例中，系统10还可以包括探头13，可以通过接入点(诸如阀14)将探 头13插入具有流体流12的管道11内。在一个实施例中，探头13可以被设计为等动态地 采样气体成分，例如流体流12的气溶胶颗粒。换句话说，探头13收集具有与管道11内的 流体流基本相似的流体速度和压力的流体样品。等动态的采样方法保证了所收集的样品能 够具有代表沿管道11的污染物水平的污染物水平。 一旦被收集，流体样品可以被探头13 导引到污染物监测器101中。 在另一个实施例中，探头13可以被设计为非等动态地采样的管道11内的流体流 12的气体成分。例如，探头13能够收集具有与管道11内的流体流不同的流体速度和压力 的流体样品。当有必要监测各种类型的流体流或用于进行相对数据比较时，可以使用对管 道内的流体的恒定非动态采样(Constant non-isokinetic sampling)。不管所使用的抽样 方法如何，流体样品能够被探头13导引至污染物监测器101内。 如图1所示，在一个实施例中，污染物监测器101可以包括三个组件分析器15、 光缆16和处理器组件17。此配置仅仅是污染物监测器101的一个实施例。本领域技术人 员会明白可以将子组件15、 16和17合并到单个组件单元中，或者制造为多个组件。在一个 实施例中，污染物监测器101和/或其子组件15、16和17可以被装入外壳。根据应用，外 壳(未示出)可以例如是1类、1或2区防爆外壳。 现在参考图2，在一个实施例中，分析器15或显示器101可以包括流通池27。在 一个实施例中，流通池27可以是透明的。流通池27包括入口 28、出口 30以及设置在其间
8的通道29。流通池27可以被设计为在入口 28处接收来自探头13的采样流体26，该流体 可以被允许通过通道29，并在出口 30处流出。在一个实施例中，通道29可以作为采样空 间，采样流体26可以在该采样空间中被光源31照明以识别污染物颗粒。
在一个实施例中，光源31可以是激光系统或其它能够产生聚焦光束201的光源。 光源31可以被设计为使光束201朝着流通池27内包含采样流体26的通道29的部分通传 播，从而当采样流体26中的污染物颗粒接触到聚焦光束201时能够产生散射光。在图3所 示的一个实施例中，光源31可以包括能够发射激光辐射的红外激光二极管48，例如，具有 大约658纳米的波长和大约50mw的功率。应该理解，激光辐射的波长和输出功率可以被设 计为允许被调整或调节，以用于不同的应用。光源31还可以包括聚焦透镜49，其使得从激 光二极管48发出的光束201聚焦，并将光束201导引到流通池27的大致中心。可以包括 空间滤光器51以减小聚焦激光束201的噪声。在一个实施例中，光源31还可以包括1)透 镜管44，用来将光源组件保持在一起；2)转接器45，用于将聚焦透镜49连接到透镜管44 ; 和3)聚焦透镜管46，用于保持聚焦透镜49。 为了容纳光源31，在一个实施例中，流通池27可以是管状或矩形或任何其它几 何形状，并且可以对于光相对透明，从而来自光源光31的光能够从此通过以用于随后的分 析。为此，流通池27可以由石英材料制成。当然，可以使用其它适合的材料，例如，玻璃、塑
料或蓝宝石等。 为了将流通池27固定就位，现在参考图4，对于所要利用的高压气体流，可以提供 流通池组件300。在一个实施例中，组件300可以包括基座37，可以在基座37上固定流通 池27。在一个实施例中，基座37可以包括两个基座端371，可以将流通池27固定于两个基 座端371之间。组件300还可以包括连接杆38，用于连接两个基座端371，并且用于将基座 端371向彼此牵拉以将流通池27固定于其间。在一个实施例中，可以利用密封垫圈39以 防止样品流体26从流通池27渗漏。此外，可以提供转接板42以将基座37的端部保持就 位，同时可以利用连接杆41、43以将基座37的端部固定到转接板42。应当注意到，组件300 及其部件仅仅是用于将流通池27紧固和固定在适当位置的组件机制的一个实施例。本领 域技术人员会明白可以利用各种组件机制来固定流通池27。 仍然参考图2，分析器15还可以包括收集透镜组件33。收集透镜组件33可以被设 计为收集从流通池27发出的散射光32，并且能够将所收集的散射光导引到检测器34。在 一个实施例中，可以经由光缆16将散射光导引到检测器34。当然，可以使用其它已知的机 制实现将散射光导引到检测器34，其可以不包括对光缆的使用。在一个实施例中，检测器 34，可以被置于处理器组件17中。如图所示5，收集透镜组件33可以包括滤光器52、透镜 系统54以及光缆转接器57。如图所示，滤光器52可以被设计为阻挡直射光，例如来自光 源31的入射激光束，但是可以被设计为允许来自颗粒的散射光32通过滤光器52。在一个 实施例中，通过滤光器52的散射光能够被透镜系统54收集。在一个实施例中，透镜系统54 可以包括相对的凸透镜，其被设计为收集来自颗粒的向前的散射光32。应该注意到，透镜 系统54可以有其它配置，例如单透镜，只要该单透镜具有双镜头系统的特性。然后可以经 由光缆16由透镜系统54将所收集的散射光导引到处理器组件17内的光学传感器，例如检 测器34。在一个实施例中，光缆能够将散射光减弱到检测器工作的灵敏度的最佳水平。在 一个实施例中，可以由光缆转接器57将光缆16连接到收集透镜组件33。收集透镜组件33
9还可以包括透镜管56，其可以具有容纳透镜系统54的可调节管部分53。为了将透镜系统 54固定就位，可以提供保持环55以将透镜系统54保持在组件33的可调节管部分53。可 以由锁定机制58将可调节管53锁定就位。当然，可以利用其它组件和机制将透镜系统54 固定在适当位置。 现在参考图6，在一个实施例中，监测器101的分析器15还可以包括释放阀36，其 可以用来控制流速，并且可以当不再需要采样流体26时从分析器15去除经分析的采样流 器26。在离开分析器15之后，对于采样流体26的处置可以有若干选择。在一个选择中，可 以利用高压气泵61或压縮机在高压下将采样流体26重新注入回到管道11。在另一种选择 中，可以将采样流体26排放到大气60中。这种选择可能较节约成本，但所排放的样品量可 能需要符合温室气体排放要求。另一个选择可以将经分析的采样流体26导引到低压管道 62或火炬系统中。 图7描绘了监测器101的经组装的分析器15及其部件的一个实施例。如图所示， 可以在分析器15中串联地设置光源31、流通池27、收集透镜组件33和光缆16。当然，可 以使用其它的设计。为了向子组件和部件零件提供支持和保护，可以提供外壳70和连接杆 71。 再次参考图2，如上所述，监测器101还可以包括处理器组件17。在一个实施例中， 可以使处理器组件17接收来自分析器15中的收集透镜组件33的散射光，将该散射光转换 为数据，并在通信网络22上将该数据分发到中央服务器23。在一个实施例中，处理器组件 17可以包括检测器34。检测器34可以是光学传感器，如光电倍增管、光电二极管或电荷耦 合装置。检测器34还能够接收来自收集透镜组件33的散射光，并将该散射光转换为电信 号，在一个实施例中，该电信号可以与采样流体26中的污染物颗粒的大小成比例。可以使 用各种算法和市场上可获得的技术来实现此目的。因此，散射光的强度可以由颗粒大小及 其折射率确定。有了这些信息，能够根据散射光的强度确定颗粒大小。
处理器组件17还可以包括处理器35，其被设计为从检测器34接收电信号。此后 可以将这些信号量化并转换为与污染物颗粒有关的数字数据。该数字数据可以包括诸如 颗粒大小、污染物浓度和颗粒分布的信息。在一个实施例中，处理器35还能够在通信网络 22(可以包括因特网)上向中央服务器23分发数字数据以用于显示和评估。
在一个实施例中，处理器35能够经由无线通信设备202(例如，移动电话、卫星通 信设备、无线电广播信号或以太网连接)向中央服务器23和/或通信网络22传递数字数 据。在一个实施例中，通信设备202可以是处理器组件17的一部分。可选地，通信设备202 可以是处理器组件17的外部连接。 在另一个实施例中，处理器35能够在系统10的陆上通信线或网络连接18、19上 向LAN(诸如以太网集线器)传递数字数据，可以由中央服务器23和/或客户服务器20经 由因特网或其它通信网络22从该LAN访问该数据。 另外，系统10可以包括通信设备24、25，例如，移动电话、PDA等。在紧急情况下， 例如当污染物水平过高时，能够利用中央服务器端的移动电话24呼叫移动电话25来将该 紧急情况报告给客户服务器端的人员。 在图8所图解的另一个实施例80中，流体流12可以是低压气体流或高压气体流。 通常，在气体流中，能够形成液体膜81，并且液体膜81能够沿管道11的内表面83移动。将探头13向管道11的中间延伸过多会导致对气态流体流12的适当的采样，但是会使得液体 膜81未被检测。探头13在管道11内的适当位置能够允许探头13对足够小以至于能够被 气态流体流12移动或夹带在气态流体流12中的气溶胶、雾状物颗粒和固体颗粒进行采样。 对于许多类型的流体流，实际上可以将探头13置于管道11内的任何位置以获得流体流12 的准确的代表性样品。然而，为了采样气态流体流12以及沿管道11内表面移动的液体膜 81，可以将探头13最小程度地向管道11内延伸。例如，探头13可以延伸到管道11内，并 被置于使得探头13不延伸超出(或远远超出)管道11的内表面83的位置。液体膜81能 够脱离管道11的内表面83，因为雾状物和气溶胶颗粒82可以足够小以随气态流体流12移 动到探头13中以用于随后的检测和测量。 再次参考图1和图2，在操作中，可以由探头13连续地或周期性地等动态采样管道 11内的流体流12。然后探头13能够将采样流体26导引到污染物检测器101中的分析器 15。 一经进入分析器15，采样流体26能够被导引通过流通池27。采样流体26能够在入口 28处进入流通池27。由于采样流体26行进通过流通池27中的通道29，其与激光束201相 交并被激光束201照明，激光束201由光源31产生。在一个实施例中，可以将激光束201 瞄准流通池27的大致中心位置。 相应于照明，采样流体26中被照明的污染物颗粒导致光32散射并从流通池27沿 各个方向发出。在一个实施例中，散射光的强度可以由颗粒大小及其折射率确定。因此，能 够由散射光的强度计算出颗粒大小。然后收集透镜组件33能够收集向前的散射光32，并通 过光缆16将其导引出分析器15并导引到位于处理器组件17中的检测器34以用于进一步 的处理。另外， 一旦采样流体26在出口 30处离开流通池27，则可能不再需要该采样流体 26，可以通过释放阀36将其从分析器15释放。 在一个实施例中，检测器34可以包括光电倍增管、光电二极管，或两者兼有，检测 器34可以被置于处理器组件17中，并且能够从光缆16接收散射光。在一个实施例中，检 测器34将散射光转换为模(modular)电信号，该电信号可以与污染物颗粒的大小成比例。 然后检测器34可以将该电信号传递到处理器35，处理器35能够将该电信号量化并转换为 与污染物颗粒有关的数字数据。该数字数据可以包括颗粒大小、污染物浓度和颗粒分布数 据。可以随后利用该数字数据确定污染物水平是否在可接受的阈值水平以上。在一个实施 例中，O. 1微米至100微米范围内的颗粒大小能够被识别。 此后，处理器35能够利用以太网连接或无线通信设备来形成到客户服务器20的 连接链路19，以便直接向客户服务器20传输数字数据以用于显示和评估。在本发明的一 个实施例中，可以同时将该数字数据经由链路18和网络22传输至远程设置的中央服务器 23。除了向客户服务器20和中央服务器23传输数字数据外，还可以发送警报通知和紧急 情况。 在另一个实施例中，在污染物监测器101和客户服务器20之间可以没有直接的通 信链路19。在这种配置中，数字数据能够在通信链路18上传输，通过网络22，并到达中央 服务器23。然后中央服务器23能够评估该数字数据以确定管道11内的污染物水平，并且 如果有必要，则由可以在因特网22和通信链路21上传输的报告来更新各客户服务器20。 同样地，中央服务器23能够通知和警告客户服务器20紧急状况，例如，如果污染物阈值水 平增高到了不安全的水平。
本发明能够用于关键污染物灵敏的应用，例如，发电和超声气体计量等。本发明能 够用来向用户/客户提供指示，该指示关于下游设备何时可能处于被管道中的高污染物水 平损害的危险中。本发明也可以被实施为一种服务，其向客户提供污染物水平的更新，以及 在污染物水平急剧升高的情况下提供立即的警报。 本发明的优点包括远程且连续地监测多个管道中以及距离单个中央处理器多个 位置的污染物水平的能力。本发明的另一个优点是快速响应并提供客户端突然升高的污染 水平的通知以避免客户端设备损坏的能力。 虽然已经结合具体实施例描述了本发明，将会理解，能够进行进一步的修改。此 外，本申请旨在覆盖本发明的任何变型、使用或修改，包括本发明相关技术领域内已知或常
用手段范围内的对本公开内容的变更。
权利要求
一种管道污染物监测器，包括分析器，用于用光源照明来自管道的采样流体，并收集来自被照明的采样流体中的污染物颗粒的散射光；至少一个检测器，用于根据来自所述分析器的所述散射光产生电信号；处理器，用于a)将来自所述检测器的所述电信号转换为与所述污染颗粒有关的数字数据以用于评估，和b)经由通信网络将所述数字数据分发给至少一个数字数据处理器以用于进一步处理。
2. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，还包括探头，用于延伸到所述管道内，以 等动态地采样所述管道内的流体以确保能够随后测量所述管道内污染物的代表性的量。
3. 根据权利要求2所述的管道污染物监测器，还包括泵，用于将所述采样流体重新注 入所述管道。
4. 根据权利要求2所述的管道污染物监测器，其中，所述管道内的所述流体是高压气 体流。
5. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，还包括探头，用于延伸到所述管道内，以 非等动态地采样所述管道内的流体。
6. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，还包括探头，用于最小程度地延伸到所 述管道内，以采样沿所述条管道内表面的位置处的流体。
7. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述分析器包括流通池，所述流通 池具有入口、出口和其间的通道，所述流通池被设计为在所述入口处接收所述采样流体，并 导引所述采样流体通过所述通道以允许所述流体被所述光源照明，并通过所述出口 。
8. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述分析器还包括收集透镜，用于 收集所述散射光并将所述散射光传递到检测器以用于进一步处理。
9. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述管道内的所述流体是高压流 体流。
10. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述管道内的所述流体是低压流 体流。
11. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述光源是激光二极管。
12. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述检测器是光电倍增管、光电 二极管或电荷耦合装置。
13. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述数字数据包括颗粒分布、颗 粒大小数据和污染物浓度。
14. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述分析器被设计为收集来自液 体气溶胶污染物颗粒的散射光，所述液体气溶胶污染物颗粒具有约O. l微米到约IO微米的 大小。
15. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述分析器被设计为收集来自液 体雾状物污染物颗粒的散射光，所述液体雾状物污染物颗粒具有约ll微米到约100微米的 大小。
16. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述分析器被设计为收集来自液 体污染物颗粒、气溶胶污染物颗粒和固体污染物颗粒的散射光。
17. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述处理器被设计为在以太网连 接上向所述通信网络传输数字数据。
18. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，其中，所述处理器被设计为在无线通信 网络上传输数字数据。
19. 根据权利要求1所述的管道污染物监测器，还包括光缆，用于将所述散射光导引至 所述检测器。
20. 根据权利要求19所述的管道污染物监测器，其中，所述光缆将所述散射光减弱到 检测器工作的最佳灵敏度的水平。
21. —种监测管道内的污染物的方法，所述方法包括用光源照明来自管道的采样流体，以产生来自所述样品中的污染物颗粒的散射光； 将所述散射光转换为代表所述污染物颗粒大小的电信号； 将所述电信号处理为与所述污染物颗粒有关的数字数据；以及 经由通信网络将所述数字数据传输到远程设置的数字数据处理器以用于评估。
22. 根据权利要求21所述的方法，还包括非等动态地采样所述管道内的所述流体的步骤。
23. 根据权利要求21所述的方法，还包括等动态地采样所述管道内的所述流体的步骤。
24. 根据权利要求23所述的方法，还包括将所述采样流体重新注入所述管道的步骤。
25. 根据权利要求23所述的方法，还包括将所述采样流体排放入大气的步骤。
26. 根据权利要求21所述的方法，还包括存储与所述污染物颗粒有关的数字数据以用 于参考和比较的步骤。
27. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述照明的步骤包括将探头插入所述管道内 等动态地采样所述管道内的流体，以确保能够随后测量所述管道内污染物的代表性的量。
28. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述照明的步骤包括导引所述采样流体通过 流通池以允许所述采样流体中的至少一个污染物颗粒接触来自所述光源的光以产生散射 光。
29. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述分发的步骤包括在以太网连接上将所述数字数据传输到所述通信网络。
30. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述分发的步骤包括在无线通信网络或广播 信号上传输所述数字数据。
31. —种管道污染物监测器，包括流通池，其具有入口 、出口和其间的通道，所述流通池被设计为在所述入口处接收来自 管道的采样流体，并导引所述采样流体通过所述通道和所述出口 ；光源，用于将光束传播经过包含所述采样流体的所述通道，使得当污染物颗粒接触该 聚焦光束时产生散射光；以及收集透镜，用于收集所述散射光并将所述散射光传递到检测器以用于进一步处理。
32. 根据权利要求31所述的管道污染物监测器，还包括探头，用于延伸至所述管道内 等动态地采样所述管道内的流体，以确保能够随后测量所述管道内污染物颗粒的代表性的
33. 根据权利要求31所述的管道污染物监测器，其中，所述光源是激光二极管。
34. 根据权利要求31所述的管道污染物监测器，还包括至少一个检测器，用于将从所述收集透镜接收的所述散射光转换为电信号，所述电信 号与所述污染物颗粒的大小成比例；处理器，用于根据从所述检测器接收的所述电信号产生数字数据，并经由通信网络将 所述数字数据分发到至少一个数字数据处理器以用于显示和评估。
35. 根据权利要求34所述的管道污染物监测器，其中，所述处理器在以太网连接上将 所述数字数据传输至所述通信网络。
36. 根据权利要求34所述的管道污染物监测器，其中，所述处理器在无线通信网络上 或在广播信号上传输所述数字数据。
37. —种远程污染物监测系统，包括监测器，用于测量管道内的流体流的污染物水平，并用于产生与所述流体流中的污染 物有关的数据；远程设置的数据处理器，其与所述监测器通信，以便从所述监测器接收数据以用于评估；第二数据处理器，其与所述远程设置的数据处理器通信，用于接收所评估的数据。
38. 根据权利要求37所述的远程污染物监测系统，还包括数据存储器，用于存储与所 述流体流中的所述污染物有关的所述数字数据以用于参考和比较。
39. 根据权利要求37所述的远程污染物监测系统，其中，所述第二数据处理器与所述 监测器通信。
40. 根据权利要求37所述的远程污染物监测系统，其中，所述流体流是高压气体流。
41. 根据权利要求40所述的远程污染物监测系统，其中，所述污染物包括固体颗粒、液 体气溶胶颗粒、液体颗粒和雾状物颗粒中的任意或全部。
42. 根据权利要求37所述的远程污染物监测系统，其中，所述流体流是高压天然气流。
43. 根据权利要求42所述的远程污染物监测系统，其中，所述污染物包括碳氢化合物 凝结气溶胶。
44. 一种远程污染物监测系统，包括至少一个数字数据处理器，其链接到通信网络，并配置为接收数据更新和通知； 至少一个污染物监测器，其连续地监测管道内的流体流中的污染物水平，并在所述通信网络上分发与所述流体流中的污染物有关的数字数据；远程设置的数字数据处理器，其经由所述通信网络与所述污染物监测器和所述至少一个数字数据处理器通信，所述远程设置的数字数据处理器访问来自所述通信网络的所述数字数据，并经由所述通信网络向所述至少一个数字数据处理器传输与所述数字数据有关的数据更新和通知。
全文摘要
监测管道内污染物颗粒的系统(10)和方法。所述系统可以包括探头，用于延伸到管道内，并采样管道内的流体，以确保能够随后测量管道内污染物的代表性的量。分析器从所述探头接收采样流体，用光源(31)照明该采样流体，并收集来自被照明的采样流体中的任何污染物颗粒的散射光。检测器(34)从所述分析器接收散射光，并将该散射光转换为电信号，该电信号与污染物颗粒大小成比例。处理器(35)从所述检测器接收电信号，将该电信号转换为与所述污染物颗粒有关的数字数据，并在以太网连接或无线(24、25)信号上将所述数字数据传输到通信网络，用于分发到至少一个数字数据处理器以用于显示和评估。
文档编号G01N21/00GK101796389SQ200780100066
公开日2010年8月4日 申请日期2007年6月28日 优先权日2007年6月28日
发明者大卫·布恩斯, 梅安华, 马克·斯科特 申请人:派瑞设备公司