[发明专利]过程观测设备

说明书

本发明涉及一种设备(1)尤其过程观测设备用于尤其在大型机器设备中在运行期间不中断生产和/或开发和研究过程地在线或原地观察、监测、闭环和开环控制防爆容器和反应容器内的物理化学过程流程。设备包括具有筒前端的观察筒(3)、光电或光谱照相机(6)、具有电子保护电路(5)和照明装置(4)的壳体(2)及图像处理电子器件。筒前端不具有任何点燃源且适于防爆区域中的危险区0/20或1/21。壳体能防爆且适于防爆区域中的危险区1/21和/或2/22。电源单元和数据采集、数据分析和数据记录系统被提供用于防爆区域中的危险区NH。设有光导体尤其光缆以从照明装置到筒前端传输光并从筒前端到光电或光谱照相机传输图像。设置单模或多模玻璃纤维数据线以将图像数据从光电或光谱照相机传输到数据采集、数据分析和数据记录系统。通过在筒前端侧面布置照明和监测前窗可在反应容器内进行视差测距。

技术领域

本发明涉及根据本申请意图保护的用于观察、监测、控制和调节防爆反应容器内部的过程流程的设备及其用于在线或原地观察、监测、控制和调节这种过程流程的用途。

背景技术

像例如从US4,965,601中知道地，用于监测生产和/或开发和研究过程的设备尤其应用在实验室系统和/或例如石化业、化工业、制药业和/或食品业的大型机器生产系统中。为此，反应容器配备有观察窗，观察窗允许对物料流、尤其是反应步骤或反应物料的性能和状态直接进行目视观察。显然，这些观察设备及其透镜系统承受巨大的物理和化学负荷，因此必须构造成很坚固耐用。可惜，这些设备需要安装在各自容器中的较大的观察窗，但在极端负荷条件下，观察窗会以不期望的方式磨损、腐蚀、泄漏或甚至破裂，即，因此削弱设备的可用性。

因此，就像例如EP-0′996′865所公开的内窥镜或视频内窥镜设备与相对较小的观察窗一起使用。这些内窥镜设备也仅适用于本领域技术人员直接进行过程观察，即不允许电子图像评估以进行过程控制。

例如由US6′570′647公开一种用于评估观察到的过程数据的经过考验的设备，它包括至少一个光电测量探针，其具有可固定在反应器上的光学传感器头、光波导、光电传感器，光电传感器的电信号被送到计算机控制的评估单元。该设备允许同时执行不同的测量并可用于离线或在线分析。

还知道了像例如DE-198′28′688所描述的内窥镜或视频内窥镜设备，借此可以间歇地或连续地实时监测和控制过程反应器内的过程。这些设备具有光电内窥镜并辅助地具有其它非光学传感器，其信号被送到评估和控制设备。以下，内窥镜或视频内窥镜设备也被称为“过程观测设备”。

本领域技术人员应当理解，这些已知的过程观测设备并不直接适用于有爆炸危险的环境。对于这样的环境存在明确的防爆规定，如下进一步所述。

防爆属于安全技术领域并用于防止技术产品或化学产品、系统和其它装置对人员和财产造成损害。它实质上关系到爆炸形成，例如由灼热表面上的点燃(如变热的电子元件)、火花(如来自静电放电)、短波辐射和强光(如来自其能量吸收)或其它点火源被触发以及由于不允许的压力波而导致压力容器爆裂或破裂而引起的爆炸。

在各不同行业领域中，例如在矿业(矿井爆炸、甲烷或煤尘点燃)、发电厂(蒸汽锅炉)、化工业(化学反应器)、石化业(即石油和天然气工业(管道、贮油库、燃气锅炉))、制造业(磨坊或谷物仓库中的面粉粉尘爆炸)或木工行业中，均以法律规定了有效防爆(以下也称为防爆)。

因此，存在针对于防爆的各种规定、标准(如IEC或EN)和法规，例如欧盟的ATEX准则或美国的美国电气规程(NEC)。特别是，有爆炸危险的系统根据其潜在危险被划分如下：

0/20区：具有最高危险等级的区域(即，温升超过闪点)；

1/21区：具有高危险等级的区域(即，温升可能超过闪点，在此通过合适的监测设备降低爆炸可能性)；

2/22区：爆炸概率低的区域；

NH区：不具有特殊爆炸危险(非危险)的区域。