[发明专利]用于检测和分析沉淀物的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于检测并且分析在液体承载系统中的沉淀物的方法和设备。具体地，所述方法包括步骤：在第一步骤中，由超声换能器向反射区发射超声发射信号，在第二步骤中，由检测模块来检测通过在所述反射区的区域中对所述超声发射信号的反射而获得的超声反射信号，在第三步骤中，响应于指定变量确定所检测到的超声反射信号的行进时间的分布，以及在第四步骤中分析所述分布，以便确定沉淀物是否至少部分沉积在所述反射区上。

技术领域

本发明涉及一种用于检测和分析在液体承载系统中的沉淀物的方法和设备。

背景技术

例如发电厂、钢厂、制浆厂、或造纸厂的工厂常常包括用于传导或存储流体的装置，例如管道或液体容器。已知的问题是有机和无机物质沉淀在用于传导或存储流体的这些装置的内壁上，由此例如像污垢或水垢的沉淀物的累积至少部分地阻塞通过传导装置的流动，传导的或存储的流体可能受到污染。这是不希望发生的，其导致多个操作问题，例如设备的堵塞、化学品的无效使用、增大的效用成本、由于停工期导致的产量损失、腐蚀、和由于增大的污垢量而降质的产品。

原则上但并非局限于此，可以区分一方面的污垢沉淀物与另一方面的水垢沉淀物。污垢沉淀物是有机沉淀物，其常常以生物薄膜的形式出现在含水的系统中。这种生物薄膜基本上由微生物组成，例如细菌、藻类、真菌类和原生动物。与此相反，水垢沉淀物由于无机物质而出现，已经确定其包括例如钙的复合物(碳酸盐、草酸盐、硫酸盐、硅酸盐)、铝的复合物(硅酸盐、氢氧化物、磷酸盐)、硫酸钡、放射性硫酸镭、和镁的硅酸盐。

为了避免污垢沉淀物的累积，特别是生物薄膜的生长，将抗微生物剂添加到关注的流体中。通过添加基于丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸和天门冬氨酸的均聚物、共聚物和三元共聚物的化学沉淀物控制剂来去除水垢沉淀物。而且，化学沉淀物控制剂可以基于有机膦酸盐及其衍生物，以及聚磷酸盐。

必须仔细且谨慎地实施这些抗微生物剂和化学沉淀物控制剂的剂量，因为它们极为昂贵并且引起健康危害。因而必须区分各类沉淀物，并确定各个沉淀物的厚度。

在现有技术文献WO 2009/141135A1中公开了一种方法和设备，其用于流体容器内部的污垢或水垢沉淀物的特性的高精度测量。由超声换能器向流体容器内部的反射区域发射超声发射信号，借助评估反射区域的或覆盖反射区域的沉淀物的时域反射信号来测量超声换能器与反射区域之间的、或者超声换能器与反射区域上的沉淀物之间的距离。将测量的距离与参考距离相比较，参考距离是在反射区域上没有任何沉淀物的情况下的初始校准测量步骤中测量的。测量的距离与参考距离之间的差异是用于沉淀物的厚度的测量结果。该方法的缺点在于在超声换能器与反射区域之间的真实距离例如随流体容器内部的温度或压力而改变。因此，测量时在超声换能器与反射区域之间的当前距离不能由以前测量的参考距离来准确地定义。结果，沉淀物厚度的测量结果包括了取决于如压力和温度的操作条件的未知偏移。

为了区分水垢和污垢沉淀物，现有技术文献WO2009/141135A1进一步公开了一种设备，其包括两个不同的超声换能器，其中每一个超声换能器都与单独的反射区域协作。为两个反射区域提供不同的声阻抗。由于水垢和污垢沉淀物也具有不同的声阻抗，使得由一个超声换能器测量的时域反射信号的幅值与由另一个超声换能器测量的时域反射信号的幅值之间的比较能够区分污垢和水垢沉淀物。所述设备和方法的缺点在于必须为设备提供两个不同测量部，这导致较高的设备成本，增大的安装空间和进一步的误差源，因为操作条件并非在液体承载系统中的任何位置都相等，而是例如取决于沿流体管道的准确位置。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法和设备，用于检测及分析反射区中的沉淀物，其允许以增大的准确度和对操作条件较低的依赖性来检测沉淀物，并区分不同种类的沉淀物。而且，提供了一种更节省成本的紧凑且鲁棒的设备。