[发明专利]用于测量和分析管路污染物的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量污染物的系统和方法，更具体说来，涉及管路 内的流体流中的污染物的动态取样、测量和分析，以有助于控制这些污 染物。

背景技术

在与能源工业结合使用的当前可在市场上获得的燃气轮机和其它 临界气体或流体流系统会对存在于过程流体流内的诸如固体污染物 (即，颗粒)、液体污染物、和/或液体气溶胶之类的污染极其敏感。作 为示例，固体污染物会起作用而磨损旋转部件、淤塞热交换器、污染冷 却液、阻塞处理设备、以及影响许多其它处理和设备问题。另一方面， 液态污染物会随着时间的流逝而聚集或凝结，并会随着容积的增大而沿 管路的侧面和底部行进并影响流体流的效率。同样，液体气溶胶或液滴 虽然质量很小，但会同样随着时间的流逝而聚集和堆积，并对流体流系 统中的下游设备具有破坏作用。

为了使这种污染的发生最小化，已结合这些流体流系统应用了过滤 和分离设备，以便能够将存在于流体流内的污染物从该处移除。目前， 大多数的制造商已经为他们的燃料和原料气流动系统订立了清洁度要 求规范。为了适应这种要求，已将现代过滤器和分离器设计成高效移除 颗粒污染物。但是，仍会存在与液态污染物或液体气溶胶相关的问题。 此外，选择能够适当移除恰当污染物的过滤和分离设备会是一项艰难的 任务。特别地，存在多种可用的适于处置与不同应用场合相关的不同污 染物的过滤和分离设备。结果，除非获知流体流内的污染物以及它们的 特性，否则会选择、购买并继而安装不适当的过滤和分离设备。在许多 情况下，未能使用最优的或至少适当的过滤和分离设备会导致不适当地 移除污染物，从而导致损坏下游设备。此外，由于因不充分地移除污染 物而导致的不良性能，系统的运行成本会显著增高。

即使有可能使用了适当的过滤器和分离器，也会需要附加的校验步 骤，以确保流体系统内的污染物正得到适当控制。当前，对能源工业管 路内的流体流污染物进行的大多数试验通过收集用于随后进行场外分 析的流体流的样品来实现。但是，在许多情况下，特别是在无法以等动 态的方式收集样品时，不可能获得充分准确的样品。换言之，如果进入 取样系统的流体并不呈现出与加压过程流体流中的流体流相似的速度 和动能，则不会收集到流体流内的污染物的准确代表性样品。此外，目 前，收集到的样品必须邮寄或运输到第三方实验室，在第三方实验室样 品被搁置并等待进行测量和分析。在该时期期间，样品会发生改变，并 且污染物通常会损耗至样品容器。而且，由于多种污染物的性质可能是 具挥发性的，并由于目前规程的耗时的方法，导致许多污染物样品从未 寄出以进行分析。

但是，可使用例如颗粒分析仪或计数器来测量那些确实得到检测的 样品，以确定污染物的数量或程度，并由此确定流体流的清洁度。颗粒 分析仪的示例包括光散射分析仪，例如激光束，以及凝结核颗粒计数器， 可利用两者中的任一者检测过程流体流内的收集到的样品的颗粒污染 的程度。不过，无论分析仪或计数器会是多么灵敏或准确，由于收集到 的样品可能不是流体流内的污染物的适当代表，因此，对收集到的样品 进行的后续分析也不可能提供流体流内的污染物程度的准确表示或实 时确定。

而且，对于污染物的数量或程度的认识并不必然有助于识别出污染 物的起因。在特定情况下，可能重要的是了解污染物的构成或由来，以 便可以实施适当的措施以控制污染物的起因。例如，如果污染物的起因 可能来自化学添加剂或润滑油，或者简单地由管路内的不适宜条件所导 致，则对于起因或由来的认识会有助于使因这种起因或由来而导致的污 染物的产生最小化。

由于收集到的样品内的污染物和流体流内的污染物几乎总是不同， 因此，期望的是提供一种允许进行相对快速而准确的取样以便对污染数 据进行测量和分析的方法，这些数据能够在随后用于选择最优的过滤和 分离设备，以便控制正被分析的流体流内的污染物的存在。

发明内容