[发明专利]用于流动流体系统的远程多传感器光学颗粒监测器

说明书

技术领域

本申请涉及用于对悬浮在流动流体中的物质进行光学监测的系统，尤其涉及用于监测油液或其他流体中是否存在残余物以及残余物的尺寸的颗粒监测系统。

背景技术

Reintjes等人的美国专利US5572320和US6049381公开了用光学近场拍摄装置识别流动流体中的颗粒的原位流体取样器。这些系统中，单个激光照明器与单个观察口和单个电子照相机设置在一起，通过单个计算机处理器对照相机的输出进行分析，以获取流体的颗粒内容。Reintjes等人的美国专利US6049381公开了一种使用脉冲准直光源产生流动流体中的颗粒的一系列图像的实时悬浮颗粒监视器。Fjerdingstad等人的美国专利US7921739公开了一种具有自动在线瓶取样操作的实时光学监视系统。

Reintjes等人的美国专利US8056400公开了一种在高压或高流速流体流动系统中用于取样夹带颗粒的流体的系统。

这些取样系统可以识别流体中颗粒的数量、形状和尺寸。例如，关于存在于润滑液体中的金属或其他颗粒的信息可以提供关于被润滑的机械装置或其他系统中磨损的有价值信息。

发明内容

一种用于拍摄至少一个传输流动流体的管道中颗粒的光学流体监测系统，包括沿着所述至少一个管道放置的多个光学传感器，每个传感器布置为以与流动方向交叉的方向将激光光学能量发送到流体流动管道上的透明观察窗，每个传感器具有用于接收穿过流动流体的光学能量和用于拍摄流动流体中的颗粒的光学拍摄系统。

在一个示例中，每个光学传感器包括一个激光器。每个光学传感器中的激光器具有不同的波长。在一些示例中，每个光学传感器包括至少一个配置为将激光器的光能量传输到透明观察窗的光纤。在一些示例中，所述系统包括可操作地耦合到所有光学传感器的单激光器。在一些示例中，多个光纤将激光器的光能量输出传输到透明观察窗。

在一些示例中，每个拍摄系统包括照相机和设置在所述照相机和管道上的观察窗之间的透镜。在一些示例中，多个传感器以串联方式沿着单管道排列，其中，多个传感器中的一个上游传感器被配置为拍摄较大尺寸颗粒的范围，多个传感器中的一个下游传感器配置为拍摄较小尺寸颗粒的范围，并且每个传感器处的管道厚度使得在被拍摄的尺寸范围内的颗粒处在拍摄系统的光学近场内，并且上游传感器管道的管道厚度比下游传感器管道的厚度大。在一些示例中，至少一个过滤器尺寸被设置为使得大于预定尺寸的颗粒不能到达下游传感器。

在一些示例中，多个传感器排列在并行的管道上，其中多个传感器的第一个被配置为拍摄较大尺寸颗粒的范围并且多个传感器的第二个被配置为拍摄较小尺寸颗粒的范围，并且每个传感器处的管道厚度使得在被拍摄的尺寸范围内的颗粒处在拍摄系统的光学近场内，并且第一传感器管道的管道厚度比第二传感器管道的厚度大。并行管道在相同分支点和相同返回点连接到主流通道。

在一些示例中，系统还可以包括可操作地连接以从所有的拍摄系统中接收图像的单个计算机处理器，该计算机处理器具有根据从拍摄系统接收的图像对颗粒形状和尺寸进行分类的程序指令。计算机处理器可以远离光学传感器。

在一些示例中，每个光学传感器包括可操作地连接到光学传感器中的拍摄系统的计算机处理器，每个计算机处理器具有根据从拍摄系统接收的图像对颗粒形状和尺寸进行分类的程序指令。

在一些示例中，单个激光器可操作地耦合到全部光学传感器，并且单个计算机处理器可操作地连接以从所有拍摄系统接收图像，计算机处理器具有根据从拍摄系统接收的图像对颗粒形状和尺寸进行分类的程序指令。

在一些示例中，光学流体监测系统适用于在至少两个传输流动流体的不同管道中拍摄颗粒，该系统包括沿着每个不同管道放置以拍摄该管道中流体内的颗粒的至少一个光学传感器。该系统可以具有沿着每个不同管道放置以拍摄该管道中流体内的颗粒的至少两个光学传感器。每个管道可以是不同设备段的部分。

附图说明

图1例示在多个不同位置监测流体的光学颗粒监测系统。

图2例示适用于在用于流体的光学颗粒监测系统中使用的光学传感器头。

图3示出用于流体的光学颗粒监测系统，其中激光器和计算机处理器远离观察窗和管道。

图4示出用于流体的光学颗粒监测系统，其中激光器和计算机处理器靠近观察窗和管道。

图5例示了具有多个传感器头的光学颗粒监测系统。

图6A、图6B例示了选择观察单元厚度以监测不同粒度范围的选项。