[RU]

1. Способ мониторинга воздушного теплообменника (100, 200), причем указанный воздушный теплообменник содержит множество технологических трубопроводов (25) для технологической среды, множество вращающихся вентиляторов (5) для перемещения окружающего воздуха по одному или нескольким путям воздушного потока мимо указанного множества технологических трубопроводов (25), при этом в пределах указанных одного или нескольких путей воздушного потока конфигурировано по меньшей мере одно оптоволокно (15), причем указанное оптоволокно (15) включает в себя первое оптическое волокно (15a), находящееся в первом слое на указанном пути воздушного потока, ниже по ходу от технологических трубопроводов (25) для обеспечения мест (17a-i) ниже по потоку, указанное оптоволокно (15) также включает в себя второе оптоволокно (15b), находящееся во втором слое на указанном пути воздушного потока, выше по ходу от технологических трубопроводов (25) для обеспечения мест (37a-i) выше по потоку, при этом указанные первый слой и второй слой находятся в пределах воздушного теплообменника (100, 200); содержащий этапы, на которых подают световой импульс (51) в указанное оптоволокно (15), обнаруживают оптический сигнал (55) из оптоволокна (15) в ответ на световой импульс (51) для получения сигнального профиля; определяют на основании сигнального профиля значения температуры воздуха по мере того как воздух перемещается вдоль указанных одного или нескольких путей воздушного потока в парах мест (17a-i; 37a-i) вдоль указанного оптоволокна; согласовывают указанные температуры воздуха для мониторинга работы конкретного вращающегося вентилятора (5) и охлаждения, обеспеченного в соответствующем сегменте технологических трубопроводов (25); оценивают по меньшей мере одно из указанных значений температуры воздуха из указанного множества мест относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий.

2. Способ по п.1, в котором указанное первое оптоволокно (15a) или указанное второе оптоволокно (15b) расположено между указанным множеством технологических трубопроводов (25) и указанным множеством вращающихся вентиляторов (5), при этом измеряют скорость воздуха в местах вдоль указанного оптоволокна, расположенного между указанным множеством технологических трубопроводов (25) и указанным множеством вращающихся вентиляторов (5).

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором создают двумерную карту температуры воздуха всех соответствующих воздушных потоков, перемещаемых вентиляторами (5) указанного воздушного теплообменника (100, 200): входящего воздуха - температура воздуха выше по потоку и выходящего воздуха - температура воздуха ниже по потоку.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором подмножество указанного множества мест, в котором определяют температуры воздуха на основании сигнального профиля, находится на эквивалентных местах в воздушном теплообменнике.

5. Способ по п.4, в котором при стандартном режиме работы воздушного теплообменника в указанных эквивалентных местах одно или несколько рабочих условий являются одинаковыми.

6. Способ по п.4 или 5, в котором сравнительные температуры являются температурами воздуха, определенными на основании сигнального профиля в эквивалентном месте по отношению к месту, в котором оценивается указанная по меньшей мере одна из температур воздуха.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанные одна или несколько сравнительных температур являются оптимальными температурами для воздушного теплообменника.

8. Способ по п.7, в котором указанные одну или несколько оптимальных температур вычисляют на основе модели требующегося режима работы воздушного теплообменника для теплообмена технологической среды.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с охлаждением просасываемым воздухом, в котором указанное множество вращающихся вентиляторов расположено гравитационно выше указанного множества технологических трубопроводов.

10. Способ по п.9, в котором оптоволокно расположено гравитационно ниже множества технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока и/или между множеством технологических трубопроводов и множеством вращающихся вентиляторов в указанных одном или нескольких путях воздушного потока.

11. Способ по любому из пп.1-8, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с принудительным воздушным охлаждением, в котором множество вращающихся вентиляторов расположено гравитационно ниже множества технологических трубопроводов.

12. Способ по п.11, в котором оптоволокно расположено гравитационно выше множества технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока и/или между множеством технологических трубопроводов и множеством вращающихся вентиляторов в указанных одном или нескольких путях воздушного потока.

13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с воздушным охлаждением и технологическая среда в указанном множестве технологических трубопроводов является хладагентом, при этом указанный способ также включает косвенный теплообмен между потоком хладагента во множестве технологических трубопроводов и окружающим воздухом для получения потока охлажденного хладагента; передачу потока охлажденного хладагента к теплообменнику с продуктом; косвенный теплообмен между потоком охлажденного хладагента и потоком продукта, например потоком природного газа, для получения потока охлажденного продукта, например потока охлажденного природного газа.

14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором одно или несколько рабочих условий включает температуру окружающего воздуха, определенную из первого места, до того как окружающий воздух проходит мимо множества технологических трубопроводов, и температуру воздуха, определенную из второго места, после того как воздух проходит мимо множества технологических трубопроводов.

(57) Реферат / Формула:

1. Способ мониторинга воздушного теплообменника (100, 200), причем указанный воздушный теплообменник содержит множество технологических трубопроводов (25) для технологической среды, множество вращающихся вентиляторов (5) для перемещения окружающего воздуха по одному или нескольким путям воздушного потока мимо указанного множества технологических трубопроводов (25), при этом в пределах указанных одного или нескольких путей воздушного потока конфигурировано по меньшей мере одно оптоволокно (15), причем указанное оптоволокно (15) включает в себя первое оптическое волокно (15a), находящееся в первом слое на указанном пути воздушного потока, ниже по ходу от технологических трубопроводов (25) для обеспечения мест (17a-i) ниже по потоку, указанное оптоволокно (15) также включает в себя второе оптоволокно (15b), находящееся во втором слое на указанном пути воздушного потока, выше по ходу от технологических трубопроводов (25) для обеспечения мест (37a-i) выше по потоку, при этом указанные первый слой и второй слой находятся в пределах воздушного теплообменника (100, 200); содержащий этапы, на которых подают световой импульс (51) в указанное оптоволокно (15), обнаруживают оптический сигнал (55) из оптоволокна (15) в ответ на световой импульс (51) для получения сигнального профиля; определяют на основании сигнального профиля значения температуры воздуха по мере того как воздух перемещается вдоль указанных одного или нескольких путей воздушного потока в парах мест (17a-i; 37a-i) вдоль указанного оптоволокна; согласовывают указанные температуры воздуха для мониторинга работы конкретного вращающегося вентилятора (5) и охлаждения, обеспеченного в соответствующем сегменте технологических трубопроводов (25); оценивают по меньшей мере одно из указанных значений температуры воздуха из указанного множества мест относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий.

2. Способ по п.1, в котором указанное первое оптоволокно (15a) или указанное второе оптоволокно (15b) расположено между указанным множеством технологических трубопроводов (25) и указанным множеством вращающихся вентиляторов (5), при этом измеряют скорость воздуха в местах вдоль указанного оптоволокна, расположенного между указанным множеством технологических трубопроводов (25) и указанным множеством вращающихся вентиляторов (5).

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором создают двумерную карту температуры воздуха всех соответствующих воздушных потоков, перемещаемых вентиляторами (5) указанного воздушного теплообменника (100, 200): входящего воздуха - температура воздуха выше по потоку и выходящего воздуха - температура воздуха ниже по потоку.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором подмножество указанного множества мест, в котором определяют температуры воздуха на основании сигнального профиля, находится на эквивалентных местах в воздушном теплообменнике.

5. Способ по п.4, в котором при стандартном режиме работы воздушного теплообменника в указанных эквивалентных местах одно или несколько рабочих условий являются одинаковыми.

6. Способ по п.4 или 5, в котором сравнительные температуры являются температурами воздуха, определенными на основании сигнального профиля в эквивалентном месте по отношению к месту, в котором оценивается указанная по меньшей мере одна из температур воздуха.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанные одна или несколько сравнительных температур являются оптимальными температурами для воздушного теплообменника.

8. Способ по п.7, в котором указанные одну или несколько оптимальных температур вычисляют на основе модели требующегося режима работы воздушного теплообменника для теплообмена технологической среды.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с охлаждением просасываемым воздухом, в котором указанное множество вращающихся вентиляторов расположено гравитационно выше указанного множества технологических трубопроводов.

10. Способ по п.9, в котором оптоволокно расположено гравитационно ниже множества технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока и/или между множеством технологических трубопроводов и множеством вращающихся вентиляторов в указанных одном или нескольких путях воздушного потока.

11. Способ по любому из пп.1-8, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с принудительным воздушным охлаждением, в котором множество вращающихся вентиляторов расположено гравитационно ниже множества технологических трубопроводов.

12. Способ по п.11, в котором оптоволокно расположено гравитационно выше множества технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока и/или между множеством технологических трубопроводов и множеством вращающихся вентиляторов в указанных одном или нескольких путях воздушного потока.

13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с воздушным охлаждением и технологическая среда в указанном множестве технологических трубопроводов является хладагентом, при этом указанный способ также включает косвенный теплообмен между потоком хладагента во множестве технологических трубопроводов и окружающим воздухом для получения потока охлажденного хладагента; передачу потока охлажденного хладагента к теплообменнику с продуктом; косвенный теплообмен между потоком охлажденного хладагента и потоком продукта, например потоком природного газа, для получения потока охлажденного продукта, например потока охлажденного природного газа.

14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором одно или несколько рабочих условий включает температуру окружающего воздуха, определенную из первого места, до того как окружающий воздух проходит мимо множества технологических трубопроводов, и температуру воздуха, определенную из второго места, после того как воздух проходит мимо множества технологических трубопроводов.

---

Евразийское 032538 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.06.28
(21) Номер заявки 201690701
(22) Дата подачи заявки 2014.10.13
(51) Int. Cl.
G01K11/32 (2006.01) F28B1/06 (2006.01) G01K13/02 (2006.01)
(54) СПОСОБ МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
(31) 61/891,081; 13189573.2 (56) US-A1-2013112392
(32) 2013.10.15; 2013.10.21 DE-A1-1°2007021565
(33) US; EP
(43) 2016.08.31
(86) PCT/US2014/060231
(87) WO 2015/057547 2015.04.23
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL)
(72) Изобретатель:
Зутемейер Лендерт Йоханнес Ари (NL), Кингхорн Пол (US), Блэкхёрст Пол, Буве Виллем (NL)
(74) Представитель:
Перегудова Ю.Б., Фелицына С.Б. (RU)
(57) Предложен воздушный теплообменник, который имеет множество технологических трубопроводов для технологической среды и множество вращающихся вентиляторов для перемещения окружающего воздуха по пути воздушного потока мимо указанного множества технологических трубопроводов. По меньшей мере одно оптоволокно конфигурировано в указанные один или несколько путей воздушного потока. По меньшей мере один световой импульс направляется в указанное по меньшей мере одно оптоволокно и обнаруживается по меньшей мере один оптический сигнал из указанного по меньшей мере одного оптоволокна в ответ на указанный по меньшей мере один световой импульс для обеспечения по меньшей мере одного сигнального профиля. Одна или несколько температур воздуха во множестве мест вдоль указанного по меньшей мере одного оптоволокна определяется на основании указанного по меньшей мере одного сигнального профиля и оцениваются относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий.
Настоящее изобретение относится к способу мониторинга воздушного теплообменника и к воздушному теплообменнику. Воздушный теплообменник специально приспособлен для осуществления способа мониторинга согласно первому аспекту изобретения.
Используемый в контексте настоящего изобретения термин "воздушный теплообменник" относится к теплообменнику с воздушным охлаждением (ACHE), либо к теплообменнику с воздушным обогревом (AHHE). В воздушных теплообменниках используется окружающий воздух для подвода или отвода тепла к/от технологической среды посредством косвенного теплообмена между технологической средой и потоком окружающего воздуха. В теплообменнике с воздушным охлаждением окружающий воздух отводит тепло от технологической среды, имеющей более высокую температуру, чем окружающий воздух, в результате чего происходит охлаждение технологической среды и нагрев воздуха. Теплообменник с воздушным охлаждением находит применение в областях газопереработки и электроэнергетики, например в терминалах импорта и экспорта газа, при сжижении углеводородных газов, к примеру природного газа, и в производстве электроэнергии. Технологическая среда может быть хладагентом, например углеводородом или углеводородной смесью, либо водой, например водяным паром.
В теплообменнике с воздушным обогревом окружающий воздух передает тепло технологической среде, имеющей температуру ниже, чем окружающий воздух, в результате чего происходит нагрев технологической среды и охлаждение воздуха. Теплообменник с воздушным обогревом находит применение в терминалах по приему газа, в которых охлажденные, в частности сжиженные, углеводородные газы, к примеру сжиженный природный газ, газифицируют для поставки к газораспределительной сети.
В воздушных теплообменниках может быть предусмотрено множество вращающихся вентиляторов, обычно осевых вентиляторов, под действием которых окружающий воздух перемещается и обтекает технологические трубопроводы, содержащие технологическую среду. Технологическая среда в технологических трубопроводах подвергается косвенному теплообмену с окружающим воздухом. К примеру, в теплообменнике с воздушным охлаждением происходит охлаждение технологической среды и нагрев окружающего воздуха. За счет добавления к технологическим трубопроводам теплопроводящих радиаторных пластин, дисков или других выступов можно увеличить площадь поверхности технологических трубопроводов, таким образом, улучшить теплопередачу и соответственно усилить процесс теплообмена.
В докладе, озаглавленном "Fan pressure capability in the field versus design values", который представил M. R. Ellmer на Heat Exchange Engineering Asia Conference & Exhibition & HTRI Workshop 2007, рассмотрены факторы, вызывающие ухудшение рабочих характеристик теплообменников с воздушным охлаждением. Как утверждается, в число указанных факторов среди прочего входят конструктивные недостатки, коррозия, загрязнение, технологическое нарушение распределения, механические повреждения. В основе большинства тематических исследований эксплуатационных характеристик теплообменников с воздушным охлаждением лежит проведение физических испытаний отдельно взятых вентиляторов. Следует отметить, что испытания вентиляторов проводятся с целью определения расхода воздуха в зависимости от давления и фронтальной скорости прохождения воздуха вдоль лопастей вентилятора. Кроме того, выполняется оценка условий окружающей среды, которые могут влиять на эксплуатационное состояние теплообменника с воздушным охлаждением.
Недостатком указанного способа оценки эксплуатационных характеристик является длительность и сложность анализа. Для каждого отдельно взятого вентилятора необходимо собрать данные согласно измерениям расхода воздуха, например при помощи анемометра. Монтаж и демонтаж временного мониторингового оборудования требует прерывания работы вентиляторов. Также требуется прерывание работы вентилятора, чтобы определить угол наклона лопастей. Кроме того, не всегда представляется возможным проверить каждый вентилятор в теплообменнике с воздушным охлаждением, который может содержать десятки или сотни вентиляторов. Таким образом, проводятся испытания только одного вентилятора в качестве образца и принимаются допущения, что данные, полученные при испытаниях указанного вентилятора, являются представительными для совокупности вентиляторов, используемых в теплообменнике. Кроме того, указанные тематические исследования способны обеспечить оценку технических данных лишь в течение испытаний и не позволяют осуществлять непрерывный мониторинг теплообменника с воздушным охлаждением.
Согласно настоящему изобретению предлагается способ мониторинга воздушного теплообменника, причем указанный воздушный теплообменник содержит множество технологических трубопроводов для технологической среды, множество вращающихся вентиляторов для перемещения окружающего воздуха по одному или нескольким путям воздушного потока мимо указанного множества технологических трубопроводов, при этом в пределах указанных одного или нескольких путей воздушного потока конфигурировано по меньшей мере одно оптоволокно, причем указанное оптоволокно включает в себя первое оптическое волокно, находящееся в первом слое на указанном пути воздушного потока, ниже по ходу от технологических трубопроводов для обеспечения мест ниже по потоку, указанное оптоволокно также включает в себя второе оптоволокно, находящееся во втором слое на указанном пути воздушного потока, выше по ходу от технологических трубопроводов для обеспечения мест выше по потоку, при этом указанные первый слой и второй слой находятся в пределах воздушного теплообменника. Способ содержит
этапы, на которых подают световой импульс в указанное оптоволокно; обнаруживают оптический сигнал из оптоволокна в ответ на световой импульс для получения сигнального профиля; определяют на основании сигнального профиля значения температуры воздуха по мере того, как воздух перемещается вдоль указанных одного или нескольких путей воздушного потока, в парах мест вдоль указанного оптоволокна; согласовывают указанные температуры воздуха для мониторинга работы конкретного вращающегося вентилятора и охлаждения, обеспеченного в соответствующем сегменте технологических трубопроводов; оценивают по меньшей мере одно из указанных значений температуры воздуха из указанного множества мест относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут описываться ниже посредством примера со ссылкой на прилагаемые неограничительные чертежи.
Фиг. 1 - развернутая схема осуществления одного из вариантов способа и аппаратуры согласно настоящему изобретению применительно к теплообменнику с охлаждением просасываемым воздухом.
Фиг. 2 - развернутая схема осуществления одного из вариантов способа и аппаратуры согласно настоящему изобретению применительно к теплообменнику с принудительным воздушным охлаждением.
На чертежах представлены теплообменники с воздушным охлаждением. Однако изобретение аналогичным образом применимо к теплообменникам с воздушным обогревом. Одинаковые ссылочные позиции относятся к аналогичным компонентам. Для специалистов в данной области техники является очевидным, что в то время как изобретение раскрыто со ссылкой на одно или несколько сочетаний конкретных признаков и характеристик, многие из указанных признаков и характеристик функционально не зависят от других признаков и характеристик, следовательно, они подобным или аналогичным образом могут независимо присутствовать в других вариантах или в других сочетаниях.
В настоящем изобретении предлагается способ мониторинга воздушного теплообменника, в котором используется оптоволокно в качестве распределенного датчика. Оптоволокно конфигурировано в соответствии с одной или несколькими, предпочтительно с множеством путей воздушного потока, вдоль которых окружающий воздух может перемещаться под действием множества вращающихся вентиляторов, обтекая множество технологических трубопроводов воздушного теплообменника.
Оптоволокно может использоваться для определения рабочих условий теплообменника во множестве мест вдоль волокна на основании одного сигнального профиля. Таким образом, отпадает необходимость в установке и поддержании в каждом месте теплообменника дискретных датчиков, которые усложняют конструкцию теплообменника и существенно повышают его себестоимость. Рабочие условия теплообменника можно определить путем замера температуры воздуха, перемещаемого по одному или нескольким путям. Например, определяется температура окружающего воздуха в первом месте, которое находится до того, как окружающий воздух обтекает множество технологических трубопроводов, и во втором месте, которое находится после того, как воздух обтекает множество технологических трубопроводов.
Соответственно одно или несколько значений температуры воздуха до и/или после перемещения воздуха с обтеканием технологических трубопроводов объединяются с данными о давлении воздуха и/или о скорости перемещения воздуха между вентилятором и технологическими трубопроводами. Указанные данные могут быть получены при помощи специальных средств с применением, либо без применения оптоволокна. К тому же, для получения данных о давлении воздуха и/или скорости воздуха с применением оптоволокна рекомендуется оптоволокно такое же, как применяемое для определения температуры воздуха.
Предлагаемый в настоящем изобретении способ обеспечивает определение рабочих условий теплообменника в реальном времени благодаря быстроте получения оптических данных. Предлагаемый способ позволяет оценить вычисленные температуры относительно сравнительных рабочих условий. Указанная оценка может использоваться для определения эффективности работы теплообменника или при мониторинге работы отдельных компонентов теплообменника, например вращающихся вентиляторов.
В частности, способ может использоваться для обнаружения любой неоптимальной работы воздушного теплообменника, или группы воздушных теплообменников, либо их компонентов, и/или для нахождения местоположения источника нарушения оптимальной работы, если причина локализована.
Условия внешней среды, например температура, давление или силы растяжения, могут влиять на характеристики оптоволокна, такого как кварцевое стекловолокно, и локально изменять качество свето-пропускания волокна. Конкретнее говоря, внешние условия, вызывая рассеяние света, могут ослабить в кварцевых стекловолокнах передачу света. Обратно рассеянный свет может быть обнаружен на том же самом конце оптоволокна, который обращен к активному источнику света.
Воздушный теплообменник кроме всего прочего может содержать по меньшей мере один вентиляторный двигатель для приведения во вращение множества вентиляторов. Под действием указанного множества вращающихся вентиляторов окружающий воздух перемещается в воздушном теплообменнике по пути, обтекая некоторую часть множества технологических трубопроводов, причем по меньшей мере часть множества мест, в которых определяется одна или несколько температур воздуха, расположена по пути воздушного потока, в частности выше по ходу и ниже по ходу указанной части множества технологических трубопроводов.
Термины "выше по ходу" и "ниже по ходу" используются для обозначения местоположения относительно направления вдоль пути потока окружающего воздуха в воздушном теплообменнике. В местах выше по ходу указанной части множества технологических трубопроводов относительно пути воздушного потока определяют температуру окружающего воздуха до перемещения окружающего воздуха с обтеканием множества технологических трубопроводов. Соответственно в местах ниже по ходу указанной части множества технологических трубопроводов относительно пути воздушного потока определяют температуру окружающего воздуха после его перемещения с обтеканием множества технологических трубопроводов. Каждое оптоволокно конфигурировано предпочтительно в соответствии с одним или несколькими путями воздушного потока в воздушном теплообменнике. В этом случае имеются преимущества по сравнению с измерениями температуры за пределами воздушного теплообменника, поскольку отсутствует искажение измерений за счет ветра, как при наружных измерениях.
Каждый из вращающихся вентиляторов имеет зону влияния, которую определяет воздушный поток, перемещающийся под действием указанного вентилятора. Каждая зона влияния охватывает некоторую часть множества технологических трубопроводов. Предпочтительно для каждого вращающегося вентилятора имеется по меньшей мере одна область на пути движения воздушного потока внутри зоны влияния указанного вращающегося вентилятора выше по ходу некоторой части множества технологических трубопроводов, находящейся в зоне влияния указанного вентилятора, и по меньшей мере одна область на пути движения воздушного потока внутри зоны влияния указанного вращающегося вентилятора ниже по ходу некоторой части множества технологических трубопроводов, находящейся в зоне влияния указанного вентилятора. Предпочтительно указанные области расположены в пределах воздушного теплообменника, а не снаружи воздушного теплообменника. Таким образом, указанные области соответствуют местам, в которых определяются температуры воздуха, перемещаемого по одному или нескольким путям.
Когда поток окружающего воздуха перемещается, обтекая множество технологических трубопроводов, происходит теплообмен между воздушным потоком и технологической средой, находящейся в технологических трубопроводах. Таким образом, в теплообменнике с воздушным охлаждением происходит охлаждение потока технологической среды в технологических трубопроводах, в результате чего обеспечивается поток охлажденного среды. В то же время происходит нагрев потока окружающего воздуха, в результате чего обеспечивается поток нагретого воздуха. Бесспорно, температура воздушного потока после перемещения с обтеканием множества технологических трубопроводов будет отличаться от температуры окружающей среды, поскольку произошел теплообмен между воздушным потоком и технологической средой, находящейся во множестве технологических трубопроводов.
В теплообменнике с воздушным обогревом происходит нагрев потока технологической среды в технологических трубопроводах, в результате чего обеспечивается поток нагретой среды. В то же время происходит охлаждение потока окружающего воздуха, в результате чего обеспечивается поток охлажденного воздуха.
При освещении оптоволокна активным источником света, например лазером, световой импульс короткой продолжительности, точнее лазерный импульс направляется вдоль волокна, при этом проводят анализ обратно рассеянного света. При обнаружении детектором обратно рассеянного света можно определить местоположение события обратного рассеяния и, таким образом, местоположение вдоль волокна внешнего воздействия, вызывающего обратное рассеяние. Множественные события могут быть зарегистрированы вдоль оптоволокна в виде непрерывного профиля. Таким образом, оптоволокно действует как распределенный датчик, который может быть линейным датчиком.
Когда свет от активного источника света, например лазерный свет, проходит вдоль волокна, в оптоволокне происходит рассеяние света. Исходящий от оптоволокна рассеянный свет может иметь такую же длину волны, что и свет, излучаемый источником света (рэлеевское рассеяние), или может иметь другую длину волны (рамановское рассеяние). Например, когда свет взаимодействует с электронами материала оптоволокна, такого как кварц, тепловые возбуждения вызывают колебания решетки, в результате чего происходит спектральный сдвиг света на величину, эквивалентную резонансной частоте колебания решетки. Таким образом, исходящий от оптического волокна обратно рассеянный свет имеет три компоненты, а именно компоненту с длиной волны источника света (рэлеевское рассеяние), компоненту, длина волны которой сдвинута в длинноволновую область по сравнению со светом от источника света (стоксо-во рассеяние), и компоненту, длина волны которой сдвинута в коротковолновую область по сравнению со светом от источника света (антистоксово рассеяние). Интенсивность антистоксова рассеяния зависит от температуры, в то время как интенсивность стоксова рассеяния, по существу, не зависит от температуры. Температура в местах вдоль оптоволокна может быть выведена из отношения интенсивностей ан-тистоксова рассеяния света и стоксова рассеяния света, полученных в разное время после первоначального светового импульса.
Альтернативно температура в разных местах вдоль оптоволокна может быть определена при использовании эффекта бриллюэновского рассеяния. В этом случае, когда свет взаимодействует с зависящими от времени изменениями оптической плотности в волокне, вызванными тепловыми возбуждениями, стоксово и антистоксово рассеяние изменяют энергию и соответственно частоту рассеянного света. Разница частот светового импульса, направленного к волокну, и рассеянного света (известная как брил
люэновский сдвиг) является функцией температуры.
Если при многократных световых импульсах регистрировать с временным разрешением имеющий разную частоту (обратно) рассеянный свет в сочетании со временем пробега, можно получить пространственное разрешение сдвига частоты, являющегося результатом температурных изменений.
Согласно другой технологии определения температуры в разных местах вдоль оптоволокна используется брэгговская решетка. Брэгговская решетка представляет собой короткий сегмент оптоволокна, который отражает свет конкретных длин волн, имеющий среднюю длину волны, так называемую брэг-говскую длину волны, и пропускает свет всех других длин волн. Брэгговская решетка может быть получена посредством периодического изменения показателя преломления светопроводящей жилы. В единственном оптоволокне можно получить множество брэгговских решеток. Брэгговская длина волны отраженного света зависит от эффективного показателя преломления решетки, а также от периода решетки, и чувствительна к температуре и напряжению. Таким образом, измеренный сдвиг брэгговской длины волны может использоваться в качестве основы для распределенного восприятия напряжения и температуры. При некоторых обстоятельствах обнаружение напряжения в волокне может использоваться для определения давления, оказываемого на волокно, например, воздушным потоком.
Термин "сигнальный профиль" используется в описании изобретения для обозначения набора данных, характеризующего оптический сигнал, полученный от оптоволокна в ответ на световой импульс (после проведения оптической фильтрации, если требуется). Набор данных может включать длину волны, интенсивность света, формирующего оптический сигнал, а также время его обнаружения. В контексте настоящего изобретения сигнальный профиль может быть обратно рассеянным оптическим сигналом с временным разрешением, позволяющим производить измерения во времени с момента поступления светового импульса к оптоволокну.
Используемый в описании изобретения термин "оптоволокно, конфигурированное в соответствии с одним или несколькими путями воздушного потока" означает, что по меньшей мере некоторая часть оптоволокна расположена по меньшей мере вдоль одного из нескольких путей воздушного потока. Следовательно, все волокно по длине не обязательно расположено в пределах путей воздушного потока. Аналогично оптоволокно не обязательно расположено по всей длине пути воздушного потока.
Кроме того, оптоволокно не обязательно расположено в пределах каждого пути воздушного потока. Таким образом, могут быть пути воздушного потока, в которых не расположено оптоволокно, хотя это не является предпочтительным. Однако является очевидным, что участки оптоволокна, которые расположены в одном или нескольких из множества путей воздушного потока, представляют собой места, в которых может быть определена одна или несколько температур воздуха.
Этап прохождения светового импульса по оптоволокну может заключаться в прохождении по оптоволокну многократных световых импульсов, содержащих первый световой импульс и по меньшей мере второй световой импульс. Этап обнаружения оптического сигнала, исходящего от оптоволокна в ответ на световой импульс, для обеспечения сигнального профиля может заключаться в обнаружении многочисленных оптических сигналов, исходящих от оптоволокна, причем обнаруживается каждый из многочисленных оптических сигналов в ответ на разные световые импульсы, прошедшие по оптоволокну, и каждый из многочисленных оптических сигналов обеспечивает один сигнальный профиль из множества сигнальных профилей.
Этап определения сигнального профиля одной или нескольких температур воздуха во множестве мест вдоль оптоволокна может заключаться в определении одной или нескольких температур воздуха во множестве мест вдоль оптоволокна на основании каждого из множества сигнальных профилей.
Световой импульс может подводиться с частотой в диапазоне, например, от одного раза в час до одного раза в день. Частота светового импульса и соответствующий анализ сигнального профиля могут изменяться. Выбор времени направления световых импульсов, т.е. время ежедневного направления светового импульса или импульсов, может изменяться в зависимости от сезона.
При некоторых обстоятельствах оптический сигнал может использоваться для определения одной или нескольких температур воздуха, например температуры в месте с разрешением приблизительно 1 м. Как правило, температуры воздуха в каждом множестве мест могут быть определены с точностью до 0,1°C. Подходящими оптоволокнами могут быть кварцевые волокна диаметром приблизительно 2 мкм.
Оптоволокна длиной в десятки километров могут служить эффективными распределенными температурными датчиками.
Этап оценки одной или нескольких температур воздуха во множестве мест относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий может быть выполнен для одной или нескольких температур воздуха, определенных на основании каждого из множества сигнальных профилей во множестве мест. Таким образом, можно проводить мониторинг воздушного теплообменника во времени с выполнением периодического анализа. Следовательно, раскрытый в описании изобретения способ мониторинга воздушного теплообменника представляет собой способ постоянного мониторинга воздушного теплообменника.
Термин "мониторинг" не следует путать с "управлением" или приравнивать к нему. При проведении мониторинга от датчиков (в рассматриваемом случае от оптоволокна) поступают данные и получен
ные данные сравниваются со справочными значениями, например сохраненными значениями или значениями в соответствующих базах данных, для извещения и/или информирования оператора о текущем состоянии воздушного теплообменника. Практически оператор может быть извещен и/или информирован, например, посредством информационных сообщений, индикации данных, предупредительных сигналов и т.д. Управление, с другой стороны, включает автоматическую передачу управляющих сигналов к устройствам для открытия/закрытия, уменьшения/увеличения, активизирования/деактивизирования, манипулирования. Таким образом, при управлении выходной сигнал от системы может оказывать воздействие на следующий входной сигнал.
В публикации патентной заявки США 2013/0112392 раскрывается способ контроля температуры теплообменника с воздушным охлаждением, имеющего трубный пучок, согласно указанному способу производится замер температуры выпускаемой среды, т.е. замер температуры выпускаемой из трубного пучка технологической среды после охлаждения, если температура выпускаемой среды опустилась до первой температуры, уменьшают охлаждение трубного пучка за счет снижения скорости вентилятора, если температура выпускной среды опустилась до второй температуры, которая ниже первой температуры, дополнительно уменьшают охлаждение трубного пучка, по меньшей мере, частично перекрывая по меньшей мере один из следующих компонентов: воздухозаборник или трубопровод для выпуска воздуха. Кроме того, описанный теплообменник с воздушным охлаждением оснащен двумя усредняющими рези-стивными температурными датчиками (RTD), обеспечивающими замер температуры приточного воздуха посредством чувствительных элементов, которые установлены на одном конце трубного пучка и обязательно занимают местоположение выше по ходу трубного пучка относительно воздушного потока, что позволяет произвести замер температуры воздуха вблизи трубного пучка. Температуру приточного воздуха вычисляют как среднее значение двух температур, определенных резистивными температурными датчиками. Если один из указанных резистивных температурных датчиков выходит из строя или шунтируется в ответ на команду, усредняющее реле автоматически выбирает действующий резистивный температурный датчик и используются его непосредственные показания. Если температура воздуха в воздушной камере опустилась ниже минимальной пороговой температуры, в теплообменник с воздушным охлаждением принудительно вводится воздух, нагретый в блоке подогрева воздуха, чтобы повысить температуру воздуха в воздушной камере теплообменника с воздушным охлаждением.
В публикации DE 102007021565 A1 предложено заменить используемые в спиральных теплообменниках электрические термометры на оптоволокна.
В способе и аппаратуре мониторинга воздушного теплообменника, раскрытых в настоящей заявке, может использоваться оптическое сенсорное устройство. Оптическое сенсорное устройство может содержать оптоволокно и измерительный блок, установленный на одном конце оптоволокна. Измерительный блок может содержать активный источник света, например лазерный источник, оптический приемник и программируемое вычислительное устройство. Один измерительный блок может использоваться для нескольких оптоволокон, например вплоть до 8 оптоволокон включительно.
Оптический приемник может содержать оптический фильтр, блок обработки сигналов и направленный ответвитель. Направленный ответвитель может быть расположен между активным источником света, оптическим фильтром и оптоволокном и может применяться для передачи светового сигнала от активного источника света к оптоволокну и для передачи оптического сигнала от оптоволокна на оптический фильтр измерительного блока. Оптический фильтр отфильтровывает оптический сигнал, таким образом преобразуя его. Оптический фильтр способен обеспечивать блокировку выбранных длин волн или выбранного диапазона длин волн и/или отделение стоксовых компонент от антистоксовых компонент в оптическом сигнале, проходящем от оптоволокна к оптическому фильтру. В блоке обработки сигналов устанавливается профиль отфильтрованного оптического сигнала.
В программируемом вычислительном устройстве может быть выполнен этап оценки по меньшей мере одной из нескольких температур воздуха по меньшей мере в одном из множества мест относительно одного или нескольких рабочих условий. Программируемое вычислительное устройство может содержать микропроцессор. Программируемое вычислительное устройство на основании сигнального профиля вычисляет во множестве мест одну или несколько температур воздуха. Вычисление может быть выполнено с использованием алгоритма обработки сигнального профиля. Программируемое вычислительное устройство запрограммировано для преобразования сигнального профиля в набор данных, включающих время, длину и температуру воздуха. Длина представляет собой расстояние вдоль волокна от его начала до места определения температуры воздуха и может быть преобразована в координату места в теплообменнике с воздушным охлаждением. Набор данных может быть загружен и сохранен в базе данных мониторинга.
Одна или несколько температур воздуха могут быть температурами воздуха в одном или нескольких путях его перемещения. Как правило, одна или несколько температур воздуха могут представлять собой одну или обе температуры воздуха до и после его перемещения с обтеканием множества технологических трубопроводов. Также может быть получена другая информация, включающая показатели скорости воздуха, например показатели скорости воздуха между вращающимися вентиляторами и множеством технологических трубопроводов, и показатели давления воздуха, например показатели давления
воздуха до и после перемещения воздуха, обтекающего множество технологических трубопроводов.
В программируемом вычислительном устройстве, например в микропроцессоре, на основании сигнального профиля может быть выполнен этап определения одной или нескольких температур воздуха во множестве мест вдоль оптоволокна.
Этап оценки по меньшей мере одной из нескольких температур воздуха по меньшей мере в одном из множества мест относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий может выполняться для выявления загрязнения, например загрязнения технологических трубопроводов или вращающегося вентилятора со стороны воздуха, для выявления ослабления воздушного потока из-за неисправности вентиляторного двигателя или вентилятора либо передачи между вентиляторным двигателем и вентилятором, например, ременного привода или редуктора, для выявления рециркуляции горячего воздуха и неправильного распределения или блокировки технологических трубопроводов, либо потока окружающего воздуха, перемещающегося с обтеканием технологических трубопроводов.
Предпочтительно сопоставляемые рабочие условия, относительно которых может быть оценена по меньшей мере одна из нескольких температур воздуха, характеризуются температурой окружающего воздуха, измеренной в другой промежуток времени и/или в другом месте. В данном случае температура окружающего воздуха измеряется локально внутри воздушного теплообменника в пределах пути воздушного потока в местах выше по ходу некоторой части множества технологических трубопроводов.
Одно или несколько сравнительных рабочих условий в другом месте или местах могут сопоставляться с одной или несколькими оцениваемыми температурами воздуха. Одно или несколько сравнительных рабочих условий могут быть выбраны из одной или нескольких сравнительных температур воздуха во множестве мест (вдоль оптоволокна), определенных на основании сигнального профиля в другом месте или местах по меньшей мере из одной из нескольких оцениваемых температур воздуха.
Одно или несколько сравнительных рабочих условий, в частности одна или несколько сравнительных температур воздуха, определенных на основании сигнального профиля в другом месте или местах, в которых оценена по меньшей мере одна температура воздуха, коррелируют по меньшей мере с одной из нескольких оцениваемых температур воздуха.
Например, выполняется такая корреляция, при которой по меньшей мере одна из нескольких оцениваемых температур воздуха, по существу, совпадает с одной или несколькими сравнительными температурами воздуха, определенными в другом месте при стандартном режиме работы воздушного теплообменника. Используемый в описании термин "стандартный режим работы" воздушного теплообменника означает режим работы воздушного теплообменника при запланированной производительности в условиях полной технической нагрузки, т.е. при номинальной мощности без механических неисправностей или других неполадок в работе.
Выявленное при оценке отличие по меньшей мере одной из нескольких температур воздуха от одной или нескольких сравнительных температур воздуха свидетельствует о неисправности в работе воздушного теплообменника.
Таким образом, этап оценки по меньшей мере одной из нескольких температур воздуха по меньшей мере в одном из множества мест относительно одной или нескольких сравнительных температур воздуха может включать сопоставление по меньшей мере одной из нескольких температур воздуха по меньшей мере в одном из множества мест с одним из нескольких сравнительных рабочих условий, в частности с одной или несколькими сравнительными температурами воздуха, определенными на основании сигнального профиля в другом месте, отличном от того, в котором оценивается по меньшей мере одна или несколько температур воздуха.
Этап оценки может дополнительно включать визуализацию места, в котором по меньшей мере одна из нескольких определенных температур воздуха отличается от одной или нескольких сравнительных температур воздуха.
Можно повторно выполнить этап оценки по меньшей мере одной из нескольких температур воздуха по меньшей мере в одном из множества мест относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий. Например, можно повторно выполнить этап оценки другого набора, включающего по меньшей мере одну из нескольких температур воздуха по меньшей мере в одном из множества мест и/или этап оценки другого набора, включающего одно или несколько сравнительных рабочих условий. Используемый в описании изобретения термин "набор" означает набор, имеющий только один элемент, например одну температуру воздуха или одну сравнительную температуру воздуха.
В воздушном теплообменнике некоторые из множества мест, в которых на основании сигнального профиля определена одна или несколько температур воздуха, являются эквивалентными местами. При стандартной работе воздушного теплообменника, предпочтительно в эквивалентных местах, одна или несколько температур воздуха являются, по существу, одинаковыми. Эквивалентные места относятся к местам, в которых температуры воздуха являются, по существу, одинаковыми, как определено посредством термодинамической модели работы воздушного теплообменника. Предполагается, что специалисты в данной области техники способны определить эквивалентные места в воздушном теплообменнике.
Воздушный теплообменник может содержать несколько отсеков. Каждый отсек может содержать входной коллектор для технологической среды, выходной коллектор для технологической среды, труб
ный пучок, содержащий множество технологических трубопроводов, множество вращающихся вентиляторов и возвратный коллектор для технологической среды. Каждый отсек, как правило, дополнительно содержит несущую раму для поддержания компонентов теплообменника. Также может быть предусмотрен вентиляторный двигатель для приведения в действие нескольких вентиляторов. Один или несколько вентиляторных двигателей могут быть приспособлены для приведения в действие набора вентиляторов в конкретном отсеке, либо один или несколько вентиляторных двигателей могут приводить в действие вентиляторы в разных отсеках. Обычно каждый отсек снабжен отдельным вентиляторным двигателем. Технологические трубопроводы, формирующие трубный пучок, находятся во флюидной связи как с входным, так и с выходным коллектором.
Каждый технологический трубопровод может иметь первый конец и второй конец. Первый конец каждого технологического трубопровода может быть соединен с входным коллектором для технологической среды, а второй конец может быть соединен с выходным коллектором для технологической среды, таким образом, посредством технологических трубопроводов обеспечивается флюидная связь входного и выходного коллекторов для технологической среды. Согласно другому варианту осуществления изобретения множество технологических трубопроводов может включать первый набор технологических трубопроводов и второй набор технологических трубопроводов. Первый конец каждого из технологических трубопроводов первого набора может быть соединен с входным коллектором для технологической среды, а второй конец может быть соединен с возвратным коллектором для технологической среды, чтобы входной коллектор для технологической среды и возвратный коллектор для технологической среды находились во флюидной связи. Первый конец каждого из технологических трубопроводов второго набора может быть соединен с возвратным коллектором для технологической среды, а второй конец может быть соединен с выходным коллектором для технологической среды, чтобы возвратный коллектор для технологической среды и выходной коллектор для технологической среды находились во флюидной связи.
В одной конфигурации первые и вторые наборы технологических трубопроводов могут лежать в той же самой плоскости, что и входной, выходной и возвратный коллекторы для технологической среды, при этом возвратный коллектор для технологической среды находится между входным и выходным коллекторами для технологической среды в той же самой плоскости. В другой конфигурации первый и второй наборы технологических трубопроводов могут лежать гравитационно выше и над или ниже и под друг другом. В указанной конфигурации входной и выходной коллекторы для технологической среды могут находиться гравитационно выше и над, либо гравитационно ниже и под друг другом, при этом первый и второй наборы технологических трубопроводов располагаются гравитационно выше и над, либо гравитационно ниже и под друг другом, причем возвратный коллектор для технологической среды располагается на противоположном конце технологических трубопроводов относительно входного и выходного коллекторов для технологической среды. В указанной конфигурации технологическая среда во втором наборе технологических трубопроводов между возвратным коллектором для технологической среды и выходным коллектором для технологической среды будет проходить в противоточном направлении относительно технологической среды в первом наборе технологических трубопроводов, проходящей между входным коллектором для технологической среды и возвратным коллектором для технологической среды.
В любом из вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения несколько вращающихся вентиляторов, например три вентилятора, могут присутствовать в каждом отсеке для перемещения окружающего воздуха, обтекающего множество технологических трубопроводов. Каждый из вращающихся вентиляторов может перемещать окружающий воздух по пути с обтеканием разных сегментов технологических трубопроводов. Например, когда отсек содержит три вентилятора, первый вентилятор, самый ближайший к входному коллектору для технологической среды, может перемещать воздух по первому пути с обтеканием первого сегмента технологических трубопроводов, самого близкого к входному коллектору для технологической среды, при этом второй вентилятор, расположенный на противоположной стороне от первого вентилятора по направлению к коллектору для технологической среды, может перемещать воздух по второму пути с обтеканием второго сегмента технологических трубопроводов, а третий вентилятор, самый ближайший к выходному коллектору для технологической среды и расположенный между выходным коллектором для технологической среды и вторым вентилятором, может перемещать воздух по третьему пути с обтеканием третьего сегмента технологических трубопроводов, самого близкого к выходному коллектору для технологической среды.
Очевидно, что в теплообменнике с воздушным охлаждением технологическая среда, проходящая через первый, второй и третий сегменты технологических трубопроводов, будет последовательно охлаждаться окружающим воздухом, который перемещается под действием первого, второго и третьего вентиляторов, образуя первый, второй и третий воздушные потоки соответственно. Следовательно, технологическая среда во втором сегменте технологических трубопроводов будет холоднее технологической среды в первом сегменте. Технологическая среда в третьем сегменте технологических трубопроводов будет холоднее технологической среды во втором сегменте.
Воздушный теплообменник может содержать множество отсеков, например 12, 24, 36 или 48 отсеков. Если отсеки имеют одинаковую конфигурацию, ожидается, что температуры воздуха в конкретном
месте в одном отсеке будут идентичны температурам в том же самом месте в другом отсеке. К примеру, температуры и скорости воздуха над и под первым сегментом технологических трубопроводов будут идентичны во всех отсеках. Аналогично температуры и скорости воздуха над и под вторым сегментом технологических трубопроводов будут идентичны во всех отсеках и т.д. Таким образом, определение одной или нескольких температур воздуха в эквивалентных местах позволяет оценить рабочее состояние воздушного теплообменника, например выявить функциональное или дисфункциональное состояние в каждом эквивалентном месте посредством сравнения одной или нескольких температур воздуха в каждом эквивалентном месте.
Следовательно, одна или несколько сравнительных температур воздуха могут являться одной или несколькими температурами воздуха, определенными на основании сигнального профиля в эквивалентном месте, в котором оценивается по меньшей мере одна из нескольких температур воздуха.
В альтернативных вариантах осуществления изобретения одна или несколько сравнительных температур воздуха могут представлять собой одну или несколько температур воздуха при стандартном режиме работы воздушного теплообменника.
Предпочтительно одна или несколько сравнительных температур воздуха могут являться одной или несколькими оптимальными температурами воздуха для воздушного теплообменника. Указанные оптимальные рабочие условия, с которыми сравниваются одна или несколько температур воздуха, определенных в каждом месте, могут храниться в справочной базе данных. В справочной базе данных могут храниться, например, оптимальные рабочие условия теплообменника в разное время суток (включая ночное время), разные массовые скорости потока технологической среды, разные температуры технологической среды (до входа в воздушный теплообменник) и т.д. Альтернативно одно или несколько оптимальных рабочих условий можно вычислить, используя модель работы воздушного теплообменника, в частности динамическую математическую модель, например динамическую термодинамическую модель. В указанных моделях может быть учтен один или несколько рабочих режимов воздушного теплообменника, обеспечивающих теплообмен между воздухом и технологической средой, температура окружающего воздуха, температура технологической среды до входа в воздушный теплообменник, массовая скорость потока технологической среды, температура технологической среды в результате теплообмена, скорость множества вентиляторов и т.д.
Настоящее изобретение будет описываться ниже со ссылкой на теплообменники с воздушным охлаждением. Однако подразумевается, что изобретение в равной мере применимо к обоим типам воздушных теплообменников. Варианты осуществления изобретения, описанные ниже, относятся к теплообменнику с воздушным охлаждением и к работе теплообменника с воздушным охлаждением. Однако очевидно, что способ согласно изобретению аналогичным образом применим к теплообменникам с воздушным обогревом. Конфигурация теплообменников с воздушным охлаждением и теплообменников с воздушным обогревом известна специалистам в данной области техники. Теплообменники с воздушным охлаждением могут представлять собой теплообменники с принудительным воздушным охлаждением, включая теплообменники с рециркуляционным принудительным воздушным охлаждением, и теплообменники с охлаждением просасываемым воздухом.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения теплообменник с воздушным охлаждением может представлять собой теплообменник с охлаждением просасываемым воздухом, в котором множество вращающихся вентиляторов расположено гравитационно выше и над множеством технологических трубопроводов.
В теплообменниках с охлаждением просасываемым воздухом обеспечивается более строгий контроль состояния технологической среды, поскольку намного эффективнее распределяется поток воздуха, особенно по сравнению с теплообменниками с принудительным воздушным охлаждением. Кроме того, теплообменники с охлаждением просасываемым воздухом конструктивно обеспечивают дополнительную защиту технологических трубопроводов благодаря размещению множества вращающихся вентиляторов гравитационно выше и над множеством технологических трубопроводов. Используемый здесь термин "гравитационно выше" означает местонахождение множества вращающихся вентиляторов в плоскости, расположенной дальше от гравитационного центра тяжести (планетарной) массы, чем плоскость или плоскости, в которых расположено множество технологических трубопроводов, причем множество технологических трубопроводов расположено между множеством вращающихся вентиляторов и гравитационным центром массы.
Как правило, по меньшей мере один вентиляторный двигатель и любая связанная с ним передача, такая как ременной привод или редуктор, соединяющий двигатель с вентилятором или вентиляторами, находится гравитационно ниже и под множеством технологических трубопроводов. Обычно каждый вращающийся вентилятор имеет выделенный вентиляторный двигатель. Используемый здесь термин "гравитационно ниже" означает местонахождение по меньшей мере одного вентиляторного двигателя и любой связанной с ним передачи в плоскости или плоскостях ближе к гравитационному центру массы, чем плоскость или плоскости, в которых расположено множество технологических трубопроводов, причем по меньшей мере один вентиляторный двигатель и любая связанная с ним передача расположены между множеством технологических трубопроводов и гравитационным центром массы. Местоположе
ние по меньшей мере одного вентиляторного двигателя и любого другого связанного с ним механического устройства ниже множества технологических трубопроводов обеспечивает доступ по меньшей мере к одному вентиляторному двигателю и к любому связанному с ним механическому устройству для обслуживания.
В частности, в теплообменнике с охлаждением просасываемым воздухом оптоволокно может занимать одну или обе позиции: (i) гравитационно ниже и под множеством технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока, (ii) между множеством технологических трубопроводов и множеством вращающихся вентиляторов в одном или нескольких путях воздушного потока.
Воздушный теплообменник может представлять собой теплообменник с принудительным воздушным охлаждением, в котором множество вращающихся вентиляторов установлено гравитационно ниже и под множеством технологических трубопроводов.
В теплообменниках с принудительным воздушным охлаждением может быть обеспечен доступ как к множеству технологических трубопроводов вверху теплообменника, так и к одному или нескольким вентиляторам для обслуживания и при необходимости к любой соединенной передаче, например ременному приводу или редуктору, внизу теплообменника.
В частности, в теплообменнике с принудительным воздушным охлаждением оптоволокно может занимать одну или обе позиции: (i) гравитационно выше и над множеством технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока, (ii) между множеством вращающихся вентиляторов и множеством технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока.
Технологическая среда во множестве технологических трубопроводов может быть хладагентом, таким как смешанный углеводородный хладагент, содержащий смесь углеводородных компонентов.
Воздушный теплообменник может представлять собой теплообменник с воздушным охлаждением, во множестве технологических трубопроводов которого технологическая среда является хладагентом, при этом технологический процесс может включать:
косвенный теплообмен между потоком хладагента во множестве технологических трубопроводов и окружающим воздухом с целью получения потока охлажденного хладагента;
прохождение охлажденного потока хладагента к продукту теплообменника;
косвенный теплообмен между потоком охлажденного хладагента и потоком продукта, например потоком природного газа, с целью получения потока охлажденного продукта, например потока охлажденного природного газа.
Используемый в описании изобретения термин "косвенный" означает отсутствие какого-либо физического контакта между хладагентом и потоком продукта во время теплообмена либо отсутствие их смешивания.
В других вариантах осуществления изобретения технологическая среда во множестве технологических трубопроводов может содержать воду, например охлаждающую воду с ингибитором коррозии и ингибитором биологического обрастания, например противогрибковым, противобактериальным и/или противовирусным средством.
Одна или несколько температур воздуха могут являться как температурой окружающего воздуха, определенной в первом месте до перемещения окружающего воздуха с обтеканием множества технологических трубопроводов, так и температурой воздуха, определенной во втором месте после перемещения окружающего воздуха с обтеканием множества технологических трубопроводов. Также может учитываться скорость воздуха и/или давление воздуха, измеренные в месте между множеством вращающихся вентиляторов и множеством технологических трубопроводов.
Как описывалось выше, сравнительные рабочие условия могут представлять собой стандартные рабочие условия или расчетные рабочие условия согласно модели, либо рабочие условия, определенные в эквивалентных местах теплообменника.
Может быть предусмотрено программное обеспечение системы визуализации, например 2D или 3D, для визуального воспроизведения температур воздуха и мест в воздушном теплообменнике. Может быть создана карта корреляций между температурами воздуха в местах, чтобы выполнить их оценку относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий.
Предполагается, что одна или несколько температур воздуха в эквивалентных местах в пределах воздушного теплообменника будут одинаковыми. Таким образом, если при сравнении установлено, что температуры воздуха, определенные в одном или нескольких эквивалентных местах, отличаются от температур воздуха, определенных в других эквивалентных местах, то на этапе оценки может быть выявлена неисправность в работе теплообменника.
Например, снижение скорости воздуха в некоторых местах сравнительно со скоростью воздуха в других эквивалентных местах может являться показателем загрязнения со стороны воздуха или свидетельством проблем, связанных с вентилятором, например в результате неправильного монтажа, или проблем, связанных с передачей, например с ременным приводом или редуктором, соединяющим вентиляторный двигатель с вентилятором. Аналогичным образом снижение в нескольких местах скорости воздуха, перемещаемого вентиляторами, приводимыми в действие одним и тем же двигателем, может свидетельствовать о неправильной работе вентиляторного двигателя. В теплообменнике с воздушным охла
ждением указанное явление может сопровождаться повышением температуры воздуха в месте ниже по ходу технологических трубопроводов, которые обтекает перемещающийся воздух, по сравнению с температурой воздуха в других эквивалентных местах.
Разница температур воздуха ниже по ходу, и/или разный перепад температур в одной зоне влияния вентилятора, либо разница температур воздуха выше по ходу и ниже по ходу в зонах влияния разных вентиляторов, которые расположены на одинаковом расстоянии от входного коллектора для технологической среды (в частности, в другом отсеке в пределах одного и того же воздушного теплообменника), может свидетельствовать о том, что вентилятор не работает или работает неправильно. Разница температур, например, превышающая 1°C, может являться предупреждением о несоответствующем воздушном потоке, в то время как разница температур, превышающая 3°C, может являться предупреждением о неработающем вентиляторе.
Однако, если обнаружен перепад между температурой воздуха в месте ниже по ходу технологических трубопроводов, которые обтекает перемещающийся воздух, и температурой воздуха в других эквивалентных местах с подобными скоростями перемещения воздуха, указанный перепад может расцениваться как показатель неправильного распределения технологической среды и/или закупоривания технологических трубопроводов, приводящего к уменьшению массового потока технологической среды и соответственно к снижению теплопередачи в процессе теплообмена с окружающим воздухом. Указанные явления могут быть вызваны загрязнением трубного пространства.
На фиг. 1 и 2 представлены две конфигурации теплообменника с воздушным охлаждением, содержащего описанную здесь оптоволоконную распределенную сенсорную систему. На обоих фигурах схематично представлена оптическая сенсорная система, содержащая два оптоволокна 15a,15b, конфигурированные в соответствии с путем 16a-16i воздушного потока, а также показано измерительное устройство 50.
Измерительное устройство 50 содержит активный источник 52 света, направляющий по меньшей мере один световой импульс 51 по меньшей мере к одному оптоволокну 15, и оптический приемник 54, обнаруживающий испускаемый оптоволокном 15b оптический сигнал 55, чтобы установить сигнальный профиль. Измерительное устройство 50 дополнительно содержит программируемое вычислительное устройство 56, которое запрограммировано определять на основании сигнального профиля одну или несколько температур воздуха во множестве мест 37a-37i вдоль оптоволокна 15b и оценивать относительно одного или нескольких сравнительных условий работы по меньшей мере одну из нескольких температур воздуха по меньшей мере в одном из множества мест.
На фиг. 1 схематично показан теплообменник 100 с охлаждением просасываемым воздухом. В указанной конфигурации предусмотрено множество вращающихся вентиляторов 5, расположенных гравитационно выше и над множеством технологических трубопроводов 25, чтобы воздух снизу теплообменника втягивался вверх по одному или нескольким путям (16a-16i) воздушного потока с обтеканием технологических трубопроводов. Оптоволокно 15a, 15b, которое может представлять собой непрерывное оптоволокно или отдельные оптоволокна, расположено между множеством вращающихся вентиляторов 5 и множеством технологических трубопроводов 25, к тому же гравитационно ниже и под множеством технологических трубопроводов 25. Оптоволокно 15a, 15b может быть закреплено, например, на раме теплообменника с воздушным охлаждением, в частности на монтажной балке, поддерживающей технологические трубопроводы 25.
Первый конец каждого технологического трубопровода 25 соединен с входным коллектором для технологической среды 28, от которого каждый технологический трубопровод снабжается технологической средой, например хладагентом, таким как смешанный углеводородный хладагент. Второй конец каждого технологического трубопровода 25 соединен с выходным коллектором 29 для технологической среды, к которому каждый технологический трубопровод доставляет технологическую среду, охлажденную в результате теплообмена с окружающим воздухом. На наружной поверхности каждого технологического трубопровода 25 может быть предусмотрено множество теплопроводных выступов, например ребер, чтобы увеличить площадь наружной поверхности технологического трубопровода и улучшить теплообмен с воздушным потоком.
На чертежах показаны оптоволокна 15a, 15b и обозначены места 17a-17i, 37a-37i, в которых может быть определена одна или несколько температур воздуха. Оптоволокна 15a и 15b предпочтительно образуют два слоя, причем один слой, в котором предусмотрены места 37a-37i, расположен вдоль пути воздушного потока выше по ходу технологических трубопроводов 25, а другой слой, в котором предусмотрены места 17a-17i, расположен вдоль пути воздушного потока ниже по ходу технологических трубопроводов 25. Указанные слои находятся в пределах теплообменника 100 с воздушным охлаждением.
В представленном варианте осуществления настоящего изобретения в местах 37a-37i могут быть измерены температуры окружающего воздуха до его втягивания посредством вращающихся вентиляторов 5 и обтекания технологических трубопроводов 25. В указанных местах 37a-37i к тому же можно измерить скорость потока окружающего воздуха, втянутого к технологическим трубопроводам 25 посредством вращающихся вентиляторов 5. Однако измерение скорости потока окружающего воздуха в указанных местах не является предпочтительным, поскольку поток окружающего воздуха может быть на
рушен завихрениями воздушной струи под теплообменником 100 с воздушным охлаждением.
В местах 17a-17i может быть измерена одна или несколько температур воздуха, втянутого посредством вращающихся вентиляторов 5 и обтекающего технологические трубопроводы 25, а также скорость воздушного потока, втянутого и обтекающего технологические трубопроводы 25. Измерение скорости воздуха в местах 17a-17i является предпочтительным, поскольку конструкция теплообменника 100 с воздушным охлаждением защищает указанные области от завихрений воздушной струи, позволяя более достоверно определять скорость воздушного потока по сравнению с местами 37a-37i, которые остаются незащищенными на нижней стороне теплообменника с воздушным охлаждением.
Очевидно, что места 17a и 37a на оптоволокнах 15a и 15b соответственно находятся в зоне влияния вентилятора 5a и, следовательно, располагаются в воздушном потоке, который перемещается посредством вентилятора 5a и обтекает первый сегмент 21a трубного пучка 21. Аналогичные места 17b-17i и 37b-37i показаны для других вентиляторов 5b-5i. Таким образом, может быть выполнено согласованное определение одной или нескольких температур воздуха в парах мест 17a-17i и 37a-37i для проведения мониторинга работы конкретного вращающегося вентилятора 5 и охлаждения, обеспеченного в соответствующих сегментах технологических трубопроводов 25.
Может быть создана двухмерная карта температур воздуха соответственно для всех воздушных потоков, перемещаемых вентиляторами, т.е. потоков, входящих в воздушный теплообменник (температура воздуха выше по ходу), и потоков, покидающих воздушный теплообменник (температура воздуха ниже по ходу). Таким образом, может быть создана карта с равномерным пространственным разрешением температур воздуха выше по ходу технологических трубопроводов до взаимодействия воздушного потока с технологическими трубопроводами. Следовательно, имеется возможность выполнять сопоставление температур всасываемого воздуха в зонах влияния разных вентиляторов, что позволяет получить больше информации сравнительно со стандартным единственным измерением температуры наружного воздуха, т.е. температуры среды, окружающей воздушный теплообменник. Когда в воздушный теплообменник при нормальных условиях эксплуатации втянут окружающий воздух, в местах выше по ходу, находящихся в разных зонах влияния, температуры втянутого воздуха не должны существенно отличаться. В таком случае сопоставление температур воздуха выше по ходу и ниже по ходу во множестве зон влияния вентиляторов дает возможность обнаружить, например, рециркуляцию горячего воздуха. О рециркуляции горячего воздуха может свидетельствовать разница, составляющая 1°C или более между температурами воздуха выше по ходу и ниже по ходу в разных зонах влияния вентиляторов. Альтернативно температуры воздуха выше по ходу и ниже по ходу во множестве зон влияния вентиляторов могут сопоставляться с показаниями отдельного датчика температуры окружающего воздуха, установленного снаружи воздушного теплообменника. Разница между температурами, составляющая 1°C или более, может свидетельствовать о рециркуляции горячего воздуха.
В зоне влияния каждого вентилятора может быть обеспечено множество мест (например, от 5 до 30 мест, к примеру, 28 мест), в каждом из которых определяется температура воздуха. Соответственно температуры воздуха, определенные во множестве мест, находящихся в зоне влияния одного вентилятора, усредняются для получения одного показания температуры на одно волокно в зоне влияния. Между тем, изменения температур во множестве мест, находящихся в одной зоне влияния, могут свидетельствовать о закупорке технологических трубопроводов. Например, локальная разница температур в зоне влияния вентилятора, составляющая более 3°C, может свидетельствовать о закупорке некоторой части технологических трубопроводов в указанной зоне влияния.
Зона влияния каждого вентилятора 5a-5i вокруг соответствующего места 17a-17i, 37a-37i определена на чертежах квадратной ячейкой сетки. Относительно мест 17a-17i сетка содержит ряды A', B' и C' и колонки 11, 12, 13, таким образом, квадратная ячейка A', 11 сетки определяет зону влияния вентилятора 5a вокруг контрольной точки 17a. Аналогично относительно мест 37a-37i сетка содержит ряды A", B" и C" и колонки 31, 32 и 33, таким образом, квадратная ячейка A", 31 сетки определяет зону влияния вентилятора 5a вокруг контрольной точки 37a.
Для упрощения чертежа на каждом из двух уровней в зоне влияния каждого вентилятора 5a-5i показано только единственное место 17a-17i или 37a-37i соответственно. Очевидно, что в конкретной зоне влияния вентилятора в каждой квадратной ячейке сетки на каждом уровне каждое место 17a-17i, 37a-37i может представлять собой множество мест. Обеспечить большее количество мест в каждой квадратной ячейке сетки для определения температуры воздуха можно, например, за счет придания оптоволокну на каждом уровне более извилистой конфигурации. Например, если зона влияния одного вентилятора 5a имеет площадь поперечного сечения 6 м> <3 м, оптоволокно может продолжаться на каждом уровне указанной зоны влияния площадью 18 м2, показанной квадратными ячейками A', 11 и A", 31 сетки, таким образом, имеется приблизительно 5-30 м оптоволокна на каждом уровне зоны влияния указанного вентилятора. Типичное разрешение 1 м для определения температуры в оптоволокне означает, что значения температуры воздушного потока, перемещаемого вентилятором 5a, могут быть определены в 5-30 местах на каждом уровне зоны влияния вентилятора, а не только в двух местах 17a, 37a.
Показанный теплообменник 100 с охлаждением просасываемым воздухом содержит три отсека 1, 2, 3, причем каждый отсек имеет три вентилятора 5 и выделенный трубный пучок 21, 22, 23 технологиче
ских трубопроводов 25. В каждом отсеке 1, 2, 3 технологическая среда проходит по технологическим трубопроводам 25 в соответствующих трубных пучках 21, 22, 23. В отсеке 1, в качестве примера, трубный пучок 21 может быть разделен на три сегмента 21a, 21b, и 21c. Каждый сегмент 21a, 21b, 21c находится в воздушном потоке соответствующего вентилятора 5a, 5b, 5c. Температуры каждого воздушного потока в отсеке могут быть определены в парах мест 17a и 37a, 17b и 37b, 17c и 37c. В местах 37a, 37b и 37c определяются температуры каждого потока окружающего воздуха, а в местах 17a, 17b и 17c определяются температуры и скорости каждого воздушного потока, нагретого в результате теплообмена.
Соответственно температуры воздуха могут быть определены в местах 37d, 37e, 37f и 17d, 17e и 17f в отсеке 2 теплообменника 100 с охлаждением просасываемым воздухом. Аналогичным образом соответствующие температуры воздуха могут быть определены в местах 37g, 37h, 37i и 17g, 17h, 17i в отсеке 3.
Очевидно, что в соответствующих местах все три воздушных потока, перемещенных вентиляторами 5a, 5d и 5g, имеют приблизительно одинаковые температуры воздуха. Например, все температуры окружающего воздуха, измеренные в местах 37a, 37d и 37g (то есть в ряду A"), являются приблизительно одинаковыми.
Соответственно температуры и скорости воздушных потоков, измеренные в местах 17a, 17d и 17f (т.е. в ряду A'), являются аналогичными. В результате указанных корреляций между тремя местами в ряду A" и корреляций между тремя местами в ряду A' можно сопоставлять температуры воздуха в эквивалентных местах, и любое отклонение температуры воздуха от значений, определенных в эквивалентных местах, является показателем неисправности. Таким образом, при мониторинге работы теплообменника 100 с воздушным охлаждением одна или несколько температур воздуха в одном месте могут быть оценены посредством сопоставления с температурами воздуха в эквивалентном месте.
Конкретнее говоря, снижение скорости воздуха в месте 17a по сравнению с местами 17d и 17g может свидетельствовать, например, о неполадках в работе вентилятора, а именно о загрязнении вентилятора со стороны воздуха или о механическом повреждении вентилятора 5a, передачи или вентиляторного двигателя. Если несколько вентиляторов, в частности два вентилятора 5a и 5b, приводятся в действие одним двигателем и в месте 17d не выявлено ослабление скорости воздушного потока, создаваемого вентилятором 5b, можно сделать вывод, что причиной неисправности не является отказ вентиляторного двигателя и нужно обследовать лишь передачу, а также проверить вентилятор 5a на загрязнение.
В другом примере, снижение температуры потока нагретого воздуха, определенной в местах 17a, 17b, 17c, по сравнению с местами 17e, 17f, 17g соответственно (и/или местами 17g, 17h, 17i соответственно), может свидетельствовать о загрязнении трубного пучка 21 со стороны воздуха или неправильном распределении технологической среды, поступающей к трубному пучку 21, а именно о закупорке одного из технологических трубопроводов в указанном пучке либо о закупорке входного или выходного коллекторов для технологической среды, обслуживающих указанный трубный пучок, что приводит к снижению массового потока технологической среды, проходящей через технологические трубопроводы.
В качестве дополнительного примера, снижение температуры воздушного потока, определенное в месте 17b, по сравнению с местами 17e и 17h может свидетельствовать о загрязнении в трубном пучке 21 технологических трубопроводов с воздушной стороны. Если температура, определенная в месте 17a, не отклоняется от температуры в местах 17d и 17g, можно отсеять предположение о возможной неисправности в сегменте 21a или блокировке технологической среды, поступающей к трубному пучку, т.е. проблема локализована в сегменте 21b трубного пучка с воздушной стороны.
Для специалистов в данной области техники является очевидным, что для мониторинга работы теплообменника с воздушным охлаждением можно использовать множество других корреляций, позволяющих оценить одно или несколько рабочих условий в разных местах.
На фиг. 2 представлен схематичный вид теплообменника 200 с принудительным воздушным охлаждением. В указанной конфигурации предусмотрено множество вращающихся вентиляторов 5, расположенных гравитационно ниже и под множеством технологических трубопроводов 25, чтобы находящийся под вентиляторами воздух проталкивался вверх и обтекал технологические трубопроводы. Обозначенные одинаковой ссылочной позицией компоненты теплообменника с принудительным воздушным охлаждением, представленного на фиг. 2, и компоненты теплообменника с охлаждением просасываемым воздухом, представленного на фиг. 1, имеют одинаковое назначение и выполняют одну и ту же функцию.
Аналогично варианту осуществления изобретения, представленному на фиг. 1, в варианте, представленном на фиг. 2, оптоволокно 15a, 15b, которое может представлять собой непрерывное оптоволокно или отдельные оптоволокна, расположено между множеством вращающихся вентиляторов 5 и множеством технологических трубопроводов 25, к тому же находится гравитационно выше и над множеством технологических трубопроводов 25. Оптоволокно 15a, 15b может быть закреплено, например, на раме теплообменника с воздушным охлаждением, в частности на монтажной балке, поддерживающей технологические трубопроводы 25.
Оптоволокно 15a, 15b действует как распределенный датчик, вдоль которого можно определить одну или несколько температур воздуха, как описано выше.
Предпочтительно оптоволокно 15b может использоваться для определения одной или нескольких температур воздуха, выбранных из одной или нескольких температур окружающего воздуха, т.е. темпе
ратуры (в пределах воздушного теплообменника) потока окружающего воздуха до его прохождения с обтеканием множества технологических трубопроводов 25. Также в местах 37a-37i могут быть получены данные о скорости потока окружающего воздуха до его прохождения с обтеканием множества технологических трубопроводов 25. Оптоволокно 15a может использоваться для определения в местах a-i одной или нескольких температур воздуха после его прохождения с обтеканием множества технологических трубопроводов 25 и скорости воздушного потока после его прохождения с обтеканием множества технологических трубопроводов 25.
В отличие от варианта, представленного на фиг. 1, в описываемом варианте осуществления изобретения предпочтительно, чтобы была определена скорость воздушного потока в местах ближе к оптоволокну 15b, а не к оптоволокну 15a. Это связано с тем, что оптоволокно 15b расположено между вращающимися вентиляторами 5 и множеством технологических трубопроводов 25 и соответственно более защищено от завихрения воздушной струи по сравнению с оптоволокном 15a, которое расположено над множеством технологических трубопроводов 25.
Кроме указанного отличия, способ мониторинга аналогичен представленному на фиг. 1, и в разных местах применяются идентичные корреляции между температурами воздуха.
В теплообменнике с воздушным охлаждением, раскрытом в описании изобретения, в частности со ссылкой на фиг. 1 и 2, используемый хладагент может быть хладагентом предварительного охлаждения, применяемым при сжижении природного газа. Хладагент предварительного охлаждения может являться углеводородом или смесью углеводородов.
Способ мониторинга теплообменника с воздушным охлаждением и соответствующую аппаратуру можно использовать для обнаружения неисправности в теплообменнике с воздушным охлаждением и локализации области неисправности. Таким образом, имеется возможность целенаправленно проводить ремонтные работы и/или обслуживание конкретных мест теплообменника с воздушным охлаждением, например конкретных отсеков в теплообменнике с воздушным охлаждением или даже конкретных компонентов отсека, таких как вентиляторы, ременные приводы или вентиляторные двигатели. Преимущество состоит в том, что имеется возможность локализовать и устранить неисправность в определенном месте без необходимости прерывания работы всего теплообменника с воздушным охлаждением. В таком случае достаточно лишь приостановить работу конкретного неисправного компонента или отсека, содержащего неисправный компонент. Таким образом, можно повысить эффективность теплообменника с воздушным охлаждением. При практическом применении предложенного теплообменника с воздушным охлаждением для сжижения природного газа ожидается повышение производительности на 0,7% за счет улучшения охлаждения на 1°C.
Для специалистов в данной области техники является очевидным, что существует множество вариантов осуществления настоящего изобретения, не выходящих за рамки объема нижеследующей формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ мониторинга воздушного теплообменника (100, 200), причем указанный воздушный теплообменник содержит множество технологических трубопроводов (25) для технологической среды, множество вращающихся вентиляторов (5) для перемещения окружающего воздуха по одному или нескольким путям воздушного потока мимо указанного множества технологических трубопроводов (25), при этом в пределах указанных одного или нескольких путей воздушного потока конфигурировано по меньшей мере одно оптоволокно (15),
причем указанное оптоволокно (15) включает в себя первое оптическое волокно (15a), находящееся в первом слое на указанном пути воздушного потока, ниже по ходу от технологических трубопроводов (25) для обеспечения мест (17a-i) ниже по потоку,
указанное оптоволокно (15) также включает в себя второе оптоволокно (15b), находящееся во втором слое на указанном пути воздушного потока, выше по ходу от технологических трубопроводов (25) для обеспечения мест (37a-i) выше по потоку,
при этом указанные первый слой и второй слой находятся в пределах воздушного теплообменника (100, 200);
содержащий этапы, на которых
подают световой импульс (51) в указанное оптоволокно (15),
обнаруживают оптический сигнал (55) из оптоволокна (15) в ответ на световой импульс (51) для получения сигнального профиля;
определяют на основании сигнального профиля значения температуры воздуха по мере того как воздух перемещается вдоль указанных одного или нескольких путей воздушного потока в парах мест (17a-i; 37a-i) вдоль указанного оптоволокна;
согласовывают указанные температуры воздуха для мониторинга работы конкретного вращающегося вентилятора (5) и охлаждения, обеспеченного в соответствующем сегменте технологических трубопроводов (25);
оценивают по меньшей мере одно из указанных значений температуры воздуха из указанного множества мест относительно одного или нескольких сравнительных рабочих условий.
2. Способ по п.1, в котором указанное первое оптоволокно (15a) или указанное второе оптоволокно (15b) расположено между указанным множеством технологических трубопроводов (25) и указанным множеством вращающихся вентиляторов (5), при этом измеряют скорость воздуха в местах вдоль указанного оптоволокна, расположенного между указанным множеством технологических трубопроводов (25) и указанным множеством вращающихся вентиляторов (5).
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором создают двумерную карту температуры воздуха всех соответствующих воздушных потоков, перемещаемых вентиляторами (5) указанного воздушного теплообменника (100, 200): входящего воздуха - температура воздуха выше по потоку и выходящего воздуха - температура воздуха ниже по потоку.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором подмножество указанного множества мест, в котором определяют температуры воздуха на основании сигнального профиля, находится на эквивалентных местах в воздушном теплообменнике.
5. Способ по п.4, в котором при стандартном режиме работы воздушного теплообменника в указанных эквивалентных местах одно или несколько рабочих условий являются одинаковыми.
6. Способ по п.4 или 5, в котором сравнительные температуры являются температурами воздуха, определенными на основании сигнального профиля в эквивалентном месте по отношению к месту, в котором оценивается указанная по меньшей мере одна из температур воздуха.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанные одна или несколько сравнительных температур являются оптимальными температурами для воздушного теплообменника.
8. Способ по п.7, в котором указанные одну или несколько оптимальных температур вычисляют на основе модели требующегося режима работы воздушного теплообменника для теплообмена технологической среды.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с охлаждением просасываемым воздухом, в котором указанное множество вращающихся вентиляторов расположено гравитационно выше указанного множества технологических трубопроводов.
10. Способ по п.9, в котором оптоволокно расположено гравитационно ниже множества технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока и/или между множеством технологических трубопроводов и множеством вращающихся вентиляторов в указанных одном или нескольких путях воздушного потока.
11. Способ по любому из пп.1-8, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с принудительным воздушным охлаждением, в котором множество вращающихся вентиляторов расположено гравитационно ниже множества технологических трубопроводов.
12. Способ по п.11, в котором оптоволокно расположено гравитационно выше множества технологических трубопроводов в одном или нескольких путях воздушного потока и/или между множеством технологических трубопроводов и множеством вращающихся вентиляторов в указанных одном или нескольких путях воздушного потока.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором воздушный теплообменник является теплообменником с воздушным охлаждением и технологическая среда в указанном множестве технологических трубопроводов является хладагентом, при этом указанный способ также включает
косвенный теплообмен между потоком хладагента во множестве технологических трубопроводов и окружающим воздухом для получения потока охлажденного хладагента;
передачу потока охлажденного хладагента к теплообменнику с продуктом;
косвенный теплообмен между потоком охлажденного хладагента и потоком продукта, например потоком природного газа, для получения потока охлажденного продукта, например потока охлажденного природного газа.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором одно или несколько рабочих условий включает температуру окружающего воздуха, определенную из первого места, до того как окружающий воздух проходит мимо множества технологических трубопроводов, и температуру воздуха, определенную из второго места, после того как воздух проходит мимо множества технологических трубопроводов.
14.
14.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032538
- 1 -
(1)
032538
- 1 -
(19)
032538
- 9 -
(19)
032538
- 15 -
032538
200
- 16 -