專利名稱：冷卻系統(tǒng)中截留氣體的光學(xué)探測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及冷卻系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地說，涉及增壓冷卻系統(tǒng)及該系統(tǒng)中泄漏的光學(xué)探測。更具體地，本發(fā)明涉及氣化設(shè)備的增壓冷卻系統(tǒng)使用的光學(xué)泄漏探測器。
氣化是局部氧化過程，它由噴射的含碳供給料、氣流和氧氣產(chǎn)生氣體。供給料、氣流和氧氣通過供給噴嘴噴射入氣化艙室。典型的是供給噴嘴具有供給通道和一、二條氧氣通道，這樣使供給料保持與氧氣隔離，直至供給料由供給噴嘴末端排出。因為氣化為放熱過程，氣化艙室內(nèi)的溫度典型地為由約2000°F(1093℃)至約2700°F(1482℃)。
本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該理解，氣化艙室的工作取決于供給噴嘴的條件和設(shè)計。例如，如果供給噴嘴末端被燒損或熱變形，則料漿和氧氣可能提前混合，從而導(dǎo)致設(shè)備不滿意的工作或不安全的工作條件。為了降低供給噴嘴末端類似的損傷，圍繞供給噴嘴末端設(shè)置了連接冷卻套或冷卻環(huán)圈的冷卻系統(tǒng)使供給噴嘴末端的溫度保持在給定的允許范圍內(nèi)。冷卻系統(tǒng)內(nèi)存在泄漏可使一氧化碳、合成氣體或其他氣體進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，因為反應(yīng)器的壓力大大高于冷卻系統(tǒng)的壓力。結(jié)果即使很小的泄漏，大量的氣體會進(jìn)入冷卻系統(tǒng)而導(dǎo)致供給噴嘴末端的冷卻不當(dāng)和反應(yīng)器性能不良。此外，冷卻系統(tǒng)中存在合成氣體可引起氫氣和一氧化碳?xì)怏w積累，從而又導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)內(nèi)的爆炸。因此，本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該理解，探測冷卻系統(tǒng)中泄漏引起的截留氣體的探測系統(tǒng)對于氣化設(shè)備的安全和有效工作十分重要。
一種普通類型的氣體探測系統(tǒng)是利用氣敏探頭探測泄漏以監(jiān)控冷卻系統(tǒng)中一氧化碳，空氣等氣體的存在。在這種系統(tǒng)中，典型的冷卻劑如水或處理過的冷卻水通過冷卻劑供給通道流動和到達(dá)供給噴嘴末端而變熱，然后通過冷卻劑返回通道流動。熱的冷卻劑返回至熱交換器，在其中除去熱量和冷卻劑返回到冷卻劑供給通道供重復(fù)使用。系統(tǒng)中的泄漏可能引起冷卻系統(tǒng)中截留氣體，特別如果泄漏發(fā)生在供給噴嘴內(nèi)時。當(dāng)氣體被截留在冷卻系統(tǒng)內(nèi)，氣泡可能自由向上漂浮進(jìn)入泄漏探測通道，它是一條代替的返回通道支流。理想的是氣體量被位于泄漏探測通道高點或頂部的氣體傳感器探測。存在氣體時，氣體傳感器產(chǎn)生電子信號，傳送至控制系統(tǒng)；如果存在的氣體量指示冷卻系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生泄漏，則控制系統(tǒng)發(fā)出警報和可采取校正行動。
在理想的條件下，在供給噴嘴末端損壞之前，該氣體探測系統(tǒng)就可探測出冷卻劑系統(tǒng)的泄漏。在實際上，上述氣體探測系統(tǒng)難以探測泄漏，因為很難由冷卻系統(tǒng)清除全部氣體。因此，并非罕見的是即使冷卻系統(tǒng)中沒有泄漏，而氣體傳感器已飽和。本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)理解，氣體傳感器的飽和使得冷卻系統(tǒng)中被泄漏截留的氣體探測變得非常困難。
代替的方案是可以仔細(xì)地監(jiān)控冷卻劑的pH值變化，這種變化是由于氣體截留和泄漏引起。然而，使用這種系統(tǒng)也受到冷卻系統(tǒng)內(nèi)截留酸性氣體如二氧化碳、硫化氫、氧化氮、氧化硫等條件的限制。還有一個增加的限制，那就是冷卻液，特別是水冷卻劑，常常要用堿性化合物處理以減少腐蝕。本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該理解，截留的酸性氣體可能與防腐劑反應(yīng)，因此在一段時間內(nèi)泄漏可能不被探測。
因此，很需要提供一種設(shè)備和方法來探測冷卻系統(tǒng)內(nèi)的泄漏，以克服普通探測方法的缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種冷卻系統(tǒng)，特別是氣化設(shè)備所附冷卻系統(tǒng)用的光學(xué)氣體探測器。在一說明的實施例中，探測系統(tǒng)具有光源，光學(xué)探測器，轉(zhuǎn)換裝置和控制系統(tǒng)。光源與第一光學(xué)纖維連接，第一光學(xué)纖維將光源連接至第一探頭，第一探頭的功能為有效傳輸光。光學(xué)探測器應(yīng)與第二光學(xué)纖維連接，第二光學(xué)纖維將光學(xué)探測器連接至第二探頭，第二探頭的功能是有效接收來自光源的光。轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)與光學(xué)探測器連接，轉(zhuǎn)換裝置響應(yīng)光源發(fā)射和光學(xué)探測器接收的光產(chǎn)生調(diào)節(jié)電子信號?？刂葡到y(tǒng)接收來自轉(zhuǎn)換裝置的調(diào)節(jié)電子信號，控制系統(tǒng)的功能是響應(yīng)電子信號以提供增壓的冷卻系統(tǒng)中至少一個泄漏的指示。泄漏的探測是根據(jù)光源與光學(xué)探測器之間形成的光學(xué)通道中通過的氣泡的切斷引起的調(diào)節(jié)電子信號的變化進(jìn)行的。在一個說明的實施例中，至少一個探頭是由高壓探頭，高溫探頭，高壓-高溫探頭組選取的以及最好至少一個探頭為藍(lán)寶石探頭。在另一實施例中，光源可以是相干光源或不相干的平行光源。光學(xué)探測器可由下列組中選擇，即光電二極管，光電晶體管，光電倍增管和充電-匹配裝置。
下面通過附圖及實施例詳細(xì)說明本發(fā)明，附圖中

圖1為按照本發(fā)明的光學(xué)氣體探測系統(tǒng)的部分元件圖。
圖2為本發(fā)明實施例的高壓冷卻系統(tǒng)圖。
圖3為圖2所示實施例使用的轉(zhuǎn)換裝置圖。
圖4為本發(fā)明另一實施例的低壓冷卻系統(tǒng)圖。
圖1示出了按照本發(fā)明的光學(xué)氣體探測器200的部分元件。光源203與光學(xué)探測器205這樣排列，使其間形成光學(xué)通道210。光學(xué)通道210橫穿過冷卻劑通道211。冷卻劑可以是任何適合此目的的液體，包括溶有抗腐蝕劑的水溶液。光源203可以是任何型號的電磁輻射的相干光源或不相干光源(即激光或氙管)。如果使用不相干光源，最好用普通的準(zhǔn)直裝置如透鏡或光闌使其準(zhǔn)直。光學(xué)探測器205可以是任何型號的普通光學(xué)探測器(光電二極管，光電晶體管，光電倍增管或電荷耦合裝置)。光學(xué)探測器205產(chǎn)生一個相當(dāng)于接收自光源203光量的電子信號。轉(zhuǎn)換裝置215將接收自光學(xué)探測器205的電子信號轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)電子信號(即4-20mA電子信號)，傳送至控制系統(tǒng)220。
如果在冷卻系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)泄漏，則在氣體壓力超過冷卻系統(tǒng)壓力條件下氣體進(jìn)入冷卻系統(tǒng)。例如，氣體反應(yīng)器內(nèi)氣體的壓力大大超過用于冷卻供給噴嘴末端的冷卻套或冷卻環(huán)圈內(nèi)的壓力。冷卻系統(tǒng)內(nèi)存在的氣體引起冷卻劑內(nèi)和冷卻劑通道內(nèi)的氣泡。因此探測冷卻劑通道內(nèi)的氣泡可以指示冷卻系統(tǒng)中存在泄漏。例如，本發(fā)明使用冷卻劑內(nèi)氣泡的探測作為供給噴嘴末端的冷卻套或冷卻環(huán)圈內(nèi)泄漏的早期指示器。如果探測到氣泡，控制系統(tǒng)比較吸收信號與參考信號之間的差別以確定是否有泄漏。如果比較指示有泄漏，則控制系統(tǒng)發(fā)出存在泄漏的警報。
圖2示出本發(fā)明實施例的高壓冷卻系統(tǒng)300。實施例中使用的高壓系指壓力約400至約1000 Psig(表壓磅/英寸2)。高壓系統(tǒng)包括通道管子303，供電305，光源310，光源315，探測器320，探測器325和轉(zhuǎn)換裝置340。
通道管子303形成供冷卻系統(tǒng)的冷卻劑流動的冷卻劑通道。圖2示出通道管子的橫截面圖。通道管子設(shè)計具有4個螺紋接口(圖中未示出)可用于使光學(xué)探頭，或者光源和探測器相互連接。
光源/光學(xué)探測器對(即310和320)連接在相對的接口上，這樣它們形成了光學(xué)通道330，與此相似，光源315和光學(xué)探測器325形成了光學(xué)通道335。任何橫穿光學(xué)通道的物體會使光向多方向散射。本專業(yè)技術(shù)人員可以理解，圖2中接口對的數(shù)目和位置是為了說明目的而做出。
圖2中的光源和光學(xué)探測器是借助4根普通的光學(xué)纖維連接至通道管子。通道管子和光學(xué)纖維之間的界面為探頭，應(yīng)制成普通連接器用于此目的，在圖中未示出。探頭為普通藍(lán)寶石探頭，可選擇有高壓，高溫的，或高壓-高溫容差的。本實施例使用的高溫指高于水的大氣沸點的溫度，此值最好高于約500°F(260℃)。使用探頭和光學(xué)纖維可使光源和光學(xué)探測器放置在遠(yuǎn)處。然而，在代替的實施例中是將光源和探測器直接連接到通道管子上。在另一代替的實施例中，使用激光二極管作為光源和使用包括光束分離器及探測器的反饋線路防止激光二極管超時衰減。在這種安排中，激光束是由激光二極管產(chǎn)生的，分離后部分用于探測泄漏，而另一部分反射折回探測器。來自探測器的信號可以放大和用于至激光二極管供電的反饋系統(tǒng)，這樣來保持恒定的光強度。采用這種方式，光源的超時衰減可以降低。在本發(fā)明中在光學(xué)探測器之前也可以使用帶通濾波器以防止干擾或散射光到達(dá)探測器。
每個探測器(即探測器320和探測器325)與轉(zhuǎn)換裝置340連接，它接收相當(dāng)于探測光量的信號。圖3為轉(zhuǎn)換裝置340的放大圖。轉(zhuǎn)換裝置接收沿線路400來自探測器320的信號和沿線路405來自探測器325的信號。轉(zhuǎn)換裝置340包括放大器410和415，加法器420和換能器425。
放大器410放大沿線路400來自探測器320接收的電子信號，而放大器415放大沿線路405從探測器325接收到的電子信號。此兩個放大的信號傳送至加法器420。加法器420合并此兩個放大的信號以產(chǎn)生合并的電子信號并傳送至換能器425。雖然圖上只示出兩個放大器，本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)來自光學(xué)探測器的接收信號，也可以使用少于兩個放大器。換能器產(chǎn)生調(diào)節(jié)的電子信號(例如4-20mA的信號)，它可傳送至控制系統(tǒng)(圖中未示出)。控制系統(tǒng)分析來自換能器的接收信號，以確定冷卻系統(tǒng)中是否存在泄漏。如果控制系統(tǒng)確定冷卻系統(tǒng)中存在泄漏，則在供給噴嘴損壞之前可發(fā)出適當(dāng)?shù)木瘓蟆?br> 冷卻系統(tǒng)中的泄漏引起冷卻劑通道內(nèi)形成氣泡。如果通道管子303內(nèi)存在氣泡，似乎它們切斷了光學(xué)通道330或光學(xué)通道335。當(dāng)光學(xué)通道330未阻塞時(也就是在通道中無氣泡)，由光源310發(fā)射的大部分光被探測器320接收。如果氣泡切斷光學(xué)通道330，它們散射光源310發(fā)射的光。散射使發(fā)射光向多方向折射，因此探測器320接收的光較少，因為僅有一小部分光被探測器320接收。當(dāng)氣泡切斷光學(xué)通道335時也產(chǎn)生類似的結(jié)果。
探測較小量光引起探測器320產(chǎn)生的電子信號較小。因此，放大的信號也較小以及換能器產(chǎn)生的信號也較小。來自未阻塞光學(xué)通道的信號和來自阻塞的光學(xué)通道信號之間的差別可由控制系統(tǒng)比較。如果信號差別大于規(guī)定值，則氣泡指示冷卻系統(tǒng)中存在泄漏。控制系統(tǒng)響應(yīng)泄漏探測發(fā)出警報。
以上實例是為了說明目的給出，本專業(yè)技術(shù)人員可以理解，可以同時使用光源/光學(xué)探測器對指示冷卻系統(tǒng)中是否存在泄漏。同時使用兩個光學(xué)探測器(即320和325)可提供更好的分辨力，可以更有效的探測產(chǎn)生較少氣泡的慢泄漏。
圖4示出本發(fā)明第二實施例使用的低壓冷卻系統(tǒng)500。實施例中使用的低壓系指壓力低于約400psig(表壓磅/英寸2)。低壓系統(tǒng)包括冷卻劑通道505，排放通道510，供電305，光源310，光學(xué)探測器320，轉(zhuǎn)換裝置500和瞄準(zhǔn)管515。
低壓系統(tǒng)的功能與高壓系統(tǒng)類似。圖4示出部分冷卻劑通道505，它帶有可使一些冷卻液排出冷卻劑通道的排放通道510。觀察管515與排放通道510連接。光源310和光學(xué)探測器320放置在瞄準(zhǔn)管的相對面，形成光學(xué)通道520。部分光學(xué)通道520位于觀察管515內(nèi)。轉(zhuǎn)換裝置500包括放大器和換能器。當(dāng)探測器320產(chǎn)生的電子信號被轉(zhuǎn)換裝置510接收時，電子信號被放大和轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)電子信號(即4-20mA信號)，它可被主控制系統(tǒng)接收(圖中未示出)。
冷卻系統(tǒng)內(nèi)的泄漏引起冷卻劑通道內(nèi)產(chǎn)生氣泡。如果冷卻劑通道505內(nèi)存在氣泡，則似乎變成部分氣泡位于排放通道510的液體內(nèi)。在排放通道510內(nèi)的任何氣泡會通過瞄準(zhǔn)管515以及切斷光學(xué)通道520。如上所述，光學(xué)通道的切斷改變了探測器320接收的光量，以及改變了產(chǎn)生的相應(yīng)電子信號。控制系統(tǒng)分析相當(dāng)于光學(xué)通道中存在氣泡時接收的光量和光學(xué)通道中沒有氣泡時接收的光量的信號差別。如果信號差別超過規(guī)定值，則控制系統(tǒng)發(fā)出探測到泄漏的警報。
本發(fā)明使用氣泡作為指示劑，氣泡的探測提供了氣化設(shè)備用增壓冷卻系統(tǒng)中泄漏的早期探測。如前所述，供給噴嘴冷卻套或環(huán)圈內(nèi)極小的泄漏也會使氣體進(jìn)入冷卻系統(tǒng)。冷卻劑內(nèi)的最終氣泡大大影響通過冷卻劑光的傳輸。因此，緩慢的和/或極小的泄漏均可被探測到，它保證了氣化系統(tǒng)的安全工作。本發(fā)明還允許探測各種氣體(即一氧化碳和氫氣)，它們可能通過供給噴嘴末端進(jìn)入冷卻劑通道或合成氣體冷卻用的熱交換器。
本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明的氣體探測系統(tǒng)應(yīng)不僅局限于使用在合成氣體反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng)內(nèi)。如前面指出，在氣體圍繞冷卻環(huán)圈，熱交換器，冷卻套等任何情況下其壓力大于冷卻系統(tǒng)內(nèi)部壓力，氣體將被截留入冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)內(nèi)氣體截留不僅降低了冷卻系統(tǒng)的效率，而且根據(jù)氣體的不同產(chǎn)生其他安全問題。本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明的氣體探測系統(tǒng)可使用于冷卻系統(tǒng)處于比周圍氣體壓力低的任何情況下。
此外，本發(fā)明不要求大量的附加管道。在公布的每一實施例中，本發(fā)明利用已有的管道。最后，本發(fā)明的部件是普通的和較廉價的。與配備氣體監(jiān)控設(shè)備的普通冷卻系統(tǒng)比較，配備光源和光學(xué)探測器的費用可降低冷卻系統(tǒng)的設(shè)備費用超過5％。
根據(jù)以上公布內(nèi)容，本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明的說明實施例為增壓冷卻系統(tǒng)使用的光學(xué)泄漏探測器，其冷卻系統(tǒng)包括至少一個供冷卻劑流動的冷卻劑通道。探測器包括光源，光學(xué)探測器，轉(zhuǎn)換裝置和控制系統(tǒng)。光源應(yīng)與第一光學(xué)纖維連接，后者將光源連接至第一探頭，第一探頭的功能是傳輸光。最好光源為相干光源，例如激光，但也可使用非相干光源，通過準(zhǔn)直器形成光束。光學(xué)探測器應(yīng)與第二光學(xué)纖維連接，第二光學(xué)纖維將光學(xué)探測器連接至第二探頭，后者的功能是接收來自光源的光。最好探頭由高壓探頭，高溫探頭和高壓-高溫探頭組選取，更希望探頭為藍(lán)寶石探頭，以便耐冷卻劑的高壓和高溫以及其他性能。光學(xué)探測器可由光電二極管，光電晶體管，光電倍增管，電荷耦合裝置一組選取。轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)與光學(xué)探測器連接。轉(zhuǎn)換裝置響應(yīng)光源發(fā)射的和被光學(xué)探測器接收的光產(chǎn)生調(diào)節(jié)的電子信號。調(diào)節(jié)電子信號根據(jù)光源和光學(xué)探測器之間形成的光學(xué)通道內(nèi)氣泡的切斷而變化。在最佳實施例中，轉(zhuǎn)換裝置包括與第一光學(xué)探測器連接的放大器，放大器的功能是放大來自光學(xué)探測器的電子信號。轉(zhuǎn)換裝置還包括與放大器連接的換能器，換能器的功能是接收來自放大器的電子信號和產(chǎn)生控制系統(tǒng)用的調(diào)節(jié)電子信號。來自轉(zhuǎn)換裝置的調(diào)節(jié)電子信號被控制系統(tǒng)接收，控制系統(tǒng)的功能是響應(yīng)電子信號以提供冷卻系統(tǒng)內(nèi)泄漏的指示。
本發(fā)明的另一說明實施例是低壓冷卻系統(tǒng)使用的光學(xué)泄漏探測器，低壓冷卻系統(tǒng)包括至少一個供冷卻劑流動的冷卻劑通道。光學(xué)泄漏探測器包括光源，光學(xué)探測器，排放管，轉(zhuǎn)換裝置和控制系統(tǒng)。光源應(yīng)與第一光學(xué)纖維連接，后者將光源連接至第一探頭，第一探頭的功能是傳輸光。最好光源為相干光源，但也可使用非相干光源，通過準(zhǔn)直器準(zhǔn)直。光學(xué)探測器應(yīng)與第二光學(xué)纖維連接，第二光學(xué)纖維將光學(xué)探測器連接至第二探頭。第二探頭的功能是接收來自光源的光和傳輸至光學(xué)探測器。最好，光學(xué)探測器由光電二極管，光電晶體管，光電倍增管，電荷耦合裝置組選取。排放管與冷卻通道連接，其功能是接收冷卻劑和由冷卻通道截留的任何氣泡。此外，排故管應(yīng)位于第一和第二探頭之間和切斷兩個探頭之間形成光學(xué)通道的至少一部分。最好，排放管為高壓觀察管。轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)連接至光學(xué)探測器，轉(zhuǎn)換裝置響應(yīng)光源發(fā)射的和被光學(xué)探測器接收的光產(chǎn)生調(diào)節(jié)的電子信號。最好轉(zhuǎn)換裝置包括與第一光學(xué)探測器連接的放大器，放大器的功能是放大來自光學(xué)探測器的電子信號，以及與放大器連接的換能器，換能器的功能是接收來自放大器的電子信號和產(chǎn)生控制系統(tǒng)用的調(diào)節(jié)電子信號。由于調(diào)節(jié)電子信號根據(jù)光源和光學(xué)探頭之間形成的光學(xué)通道內(nèi)冷卻劑氣泡的切斷而變化，截留的空氣或氣體可以被探測。調(diào)節(jié)電子信號被傳送至響應(yīng)該調(diào)節(jié)電子信號的裝置從提供低壓冷卻系統(tǒng)中泄漏的指示。隨后控制系統(tǒng)觸發(fā)警報和采取自動的和編程的所需校正動作。
本發(fā)明的另一說明實施例為高壓冷卻系統(tǒng)使用的光學(xué)泄漏探測器，特別是氣化設(shè)備使用的系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)應(yīng)包括至少一個供冷卻劑流動的冷卻通道。然而也可以具有多個通道。本實施例的光學(xué)泄漏探測器包括第一光源，第一光學(xué)探測器，第二光源，第二光學(xué)探測器，冷卻通道管子，轉(zhuǎn)換裝置和控制系統(tǒng)。第一光源應(yīng)與第一光學(xué)纖維連接，第一光學(xué)纖維將第一光源連接至第一探頭，第一探頭的功能為傳輸光，第一光學(xué)探測器應(yīng)與第二光學(xué)纖維連接，第二光學(xué)纖維將第一光學(xué)探測器連接至第二探頭，第二探頭的功能是接收來自第一光源的光。第一光源借助于在冷卻通道內(nèi)形成的光學(xué)通道與第一光學(xué)探測器連接。第二光源應(yīng)與第三光學(xué)纖維連接，第三光學(xué)纖維將第二光源連接至第三探頭，與第一探頭相似，它的功能是傳輸光。第二光學(xué)探測器應(yīng)與第四光學(xué)纖維連接，第四光學(xué)纖維將第二光學(xué)探測器連接至第四探頭。與第二探頭相似，第四探頭的功能是接收來自第二光源的光。第二光源借助于在冷卻通道內(nèi)形成的第二光學(xué)通道與第二光學(xué)探測器連接。第二光學(xué)通道可以是平行，垂直于上述第一光學(xué)通道或處于不同平面。光源可以是相干光源如激光或不相干光源，經(jīng)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直為光束。如前所述，通道管子限定了冷卻通道，但它還用于使光源與光學(xué)探頭對準(zhǔn)。因此通道管子具有4個螺紋接口，螺紋接口與探頭連接，按上述使探頭對準(zhǔn)。探頭可由高壓探頭，高溫探頭和高壓-高溫探頭組選取，但最好為藍(lán)寶石探頭，它可以耐遭遇的高壓和高溫。轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)與第一和第二光學(xué)探測器連接。轉(zhuǎn)換裝置的作用是響應(yīng)光源發(fā)射的和光學(xué)探測器接收的光而產(chǎn)生調(diào)節(jié)電子信號。調(diào)節(jié)電子信號根據(jù)光源和光學(xué)探頭之間形成的一條或兩條光學(xué)通道內(nèi)冷卻劑氣泡的切斷而變化。最好轉(zhuǎn)換裝置具有至少兩個放大器與第一和第二光學(xué)探測器連接。放大器的功能是放大來自第一和第二光學(xué)探測器的電子信號。光學(xué)探測器最好由光電二極管，光電晶體管，光電倍增管和電荷耦合裝置組選取。轉(zhuǎn)換裝置還具有加法器，它的功能是響應(yīng)來自第一光學(xué)探測器的電子信號和來自第二光學(xué)探測器的電子信號的選加產(chǎn)生綜合的電子信號。此外轉(zhuǎn)換裝置還具有換能器與加法器連接，換能器的功能是接收來自加法器的綜合電子信號和產(chǎn)生控制系統(tǒng)用的調(diào)節(jié)電子信號。控制系統(tǒng)接收來自轉(zhuǎn)換裝置的調(diào)節(jié)電子信號和響應(yīng)電子信號以提供高壓冷卻系統(tǒng)中至少一處泄漏的指示。響應(yīng)方式可以是觸發(fā)警報和采取所需的自動的預(yù)定動作。
另外，本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)理解本發(fā)明還包括冷卻系統(tǒng)內(nèi)泄漏的光學(xué)探測方法，該方法包括由光源發(fā)射光；探測由光源發(fā)射的光；響應(yīng)探測光產(chǎn)生調(diào)節(jié)電子信號；以及分析電子信號以確定冷卻系統(tǒng)內(nèi)是否存在泄漏。由于調(diào)節(jié)電子信號根據(jù)光源和光學(xué)探測器之間形成的光學(xué)通道內(nèi)冷卻劑氣泡的切斷而變化，電子信號被控制系統(tǒng)分析，如果需要，控制系統(tǒng)發(fā)生警報，指示冷卻系統(tǒng)內(nèi)的泄漏。在本方法的實踐中，光源為相干光源或經(jīng)準(zhǔn)直的不相干光源。本方法使用的光學(xué)探測器可以是光電二極管，光電晶體管，光電倍增管或電荷耦合裝置。
本專業(yè)技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明上述范圍條件下，上述說明可有許多改進(jìn)。因此，下面所列權(quán)利要求書，而不只是上述的說明限定了排他性的要保護(hù)的權(quán)利。
權(quán)利要求
1.一種包括至少一個供冷卻劑流動的冷卻劑通道的冷卻系統(tǒng)用光學(xué)泄漏探測器，該探測器具有光源，光源與第一光學(xué)纖維連接，第一光學(xué)纖維將光源連接至第一探頭，第一探頭的功能是傳輸光；光學(xué)探測器，光學(xué)探測器與第二光學(xué)纖維連接，第二光學(xué)纖維將光學(xué)探測器連接至第二探頭，第二探頭的功能是接收來自光源的光；轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置與光學(xué)探測器連接，轉(zhuǎn)換裝置響應(yīng)光源發(fā)射的和光學(xué)探測器接收的光而產(chǎn)生調(diào)節(jié)電子信號，而調(diào)節(jié)電子信號根據(jù)光源和光學(xué)探測器之間形成的光學(xué)通道內(nèi)冷卻劑氣泡的切斷而變化；以及控制系統(tǒng)，用于接收來自轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的調(diào)節(jié)電子信號，控制系統(tǒng)的功能是響應(yīng)電子信號以提供增壓冷卻系統(tǒng)內(nèi)至少一處泄漏的指示。
2.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于至少一個探頭是由高壓探頭，高溫探頭，高壓-高溫探頭一組中選取的。
3.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于至少一個探頭為藍(lán)寶石探頭。
4.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于光源為相干光源。
5.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于光學(xué)探測器是由光電二極管、光電晶體管、光電倍增管和電荷耦合裝置組中選取的。
6.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于轉(zhuǎn)換裝置具有與第一光學(xué)探測器連接的放大器，其功能為放大來自光學(xué)探測器的電子信號；以及與放大器連接的換能器，其功能為接收來自放大器的電子信號和產(chǎn)生控制系統(tǒng)用的調(diào)節(jié)電子信號。
7.一種低壓冷卻系統(tǒng)用的光學(xué)泄漏探測器，低壓冷卻系統(tǒng)具有至少一個供冷卻劑流動的冷卻劑通道，光學(xué)泄漏探測器具有光源，光源與第一光學(xué)纖維連接，第一光學(xué)纖維將光源連接至第一探頭，第一探頭的功能是傳輸光；光學(xué)探測器，光學(xué)探測器與第二光學(xué)纖維連接，第二光學(xué)纖維將光學(xué)探測器連接至第二探頭，第二探頭的功能是接收來自光源的光；排放管，排放管與冷卻通道連接，其功能是接收來自冷卻劑通道的冷卻劑和任何截留的氣泡，排放管位于第一和第二探頭之間；轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置與光學(xué)探測器連接，轉(zhuǎn)換裝置響應(yīng)光源發(fā)射的和光學(xué)探測器接收的光產(chǎn)生調(diào)節(jié)電子信號，而調(diào)節(jié)電子信號根據(jù)光源和光學(xué)探測器之間形成的光學(xué)通道內(nèi)冷卻劑氣泡的切斷而變化；以及控制系統(tǒng)，用于接收來自轉(zhuǎn)換裝置的調(diào)節(jié)電子信號，控制系統(tǒng)的功能是響應(yīng)電子信號以提供低壓冷卻系統(tǒng)內(nèi)至少一處泄漏的指示。
8.按照權(quán)利要求7所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于排放管為高壓觀察管。
9.按照權(quán)利要求7所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于光源為相干光源。
10.按照權(quán)利要求7所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于光學(xué)探測器是由光電二極管、光電晶體管、光電倍增管，和電荷耦合裝置組選取的。
11.按照權(quán)利要求7所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于轉(zhuǎn)換裝置具有與第一光學(xué)探測器連接的放大器，放大器的功能是放大來自光學(xué)探測器的電子信號；以及與放大器連接的換能器，換能器的功能是接收來自放大器的電子信號和產(chǎn)生控制系統(tǒng)用的調(diào)節(jié)電子信號。
12.一種高壓冷卻系統(tǒng)用的光學(xué)泄漏探測器，冷卻系統(tǒng)具有至少一個供冷卻劑流動的冷卻劑通道，光學(xué)泄漏探測器具有第一光源，第一光源與第一光學(xué)纖維連接，第一光學(xué)纖維將第一光源連接至第一探頭，第一探頭的功能是傳輸光；第一光學(xué)探測器，第一光學(xué)探測器與第二光學(xué)纖維連接，第二光學(xué)纖維將第一光學(xué)探測器連接至第二探頭，第二探頭的功能是接收來自第一光源的光；第二光源，第二光源與第三光學(xué)纖維連接，第三光學(xué)纖維將第二光源連接至第三探頭，第三探頭的功能是傳輸光；第二光學(xué)探測器，第二光學(xué)探測器與第四光學(xué)纖維連接，第四光學(xué)纖維將第二光學(xué)探測器連接至第四探頭，第四探頭的功能是接收來自第二光源的光；通道管子，通道管子限定冷卻劑通道，通道管子具有4個螺紋接口，螺紋接口與探頭連接；轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置與第一和第二光學(xué)探測器連接，轉(zhuǎn)換裝置響應(yīng)光源發(fā)射的和探測器接收的光產(chǎn)生調(diào)節(jié)電子信號，而調(diào)節(jié)電子信號根據(jù)光源和光學(xué)探測器之間形成的光學(xué)通道內(nèi)冷卻劑氣泡的切斷而變化；以及控制系統(tǒng)，用于接收來自轉(zhuǎn)換裝置的調(diào)節(jié)電子信號，控制系統(tǒng)的功能是響應(yīng)電子信號以提供高壓冷卻系統(tǒng)內(nèi)至少一處泄漏的指示。
13.按照權(quán)利要求12所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于轉(zhuǎn)換裝置具有與第一和第二光學(xué)探測器連接的兩個放大器，放大器的功能是放大來自第一和第二光學(xué)探測器的電子信號；加法器，其功能是響應(yīng)來自第一光學(xué)探測器的電子信號和來自第二光學(xué)探測器的電子信號的迭加以產(chǎn)生綜合的電子信號；以及與加法器連接的換能器，換能器的功能是接收來自加法器的綜合電子信號和產(chǎn)生控制系統(tǒng)用的調(diào)節(jié)電子信號。
14.按照權(quán)利要求12所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于光源為相干光源。
15.按照權(quán)利要求12所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于光學(xué)探測器是由光電二極管、光電晶體管、光電倍增管和電荷耦合裝置組選取的。
16.按照權(quán)利要求12所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于至少一個探頭是由高壓探頭、高溫探頭和高壓-高溫探頭一組中選取的。
17.按照權(quán)利要求16所述的光學(xué)泄漏探測器，其特征在于至少一個探頭是藍(lán)寶石探頭。
全文摘要
敘述一種冷卻系統(tǒng)用的光學(xué)泄漏探測器(200)。光學(xué)泄漏探測器具有光源(203),光學(xué)探測器(205)和轉(zhuǎn)換裝置(215)。光源通過光學(xué)通道與光學(xué)探測器連接。光學(xué)探測器響應(yīng)接收來自光源的光產(chǎn)生電子信號。與光學(xué)探測器連接的轉(zhuǎn)換裝置響應(yīng)接收來自光源的光量產(chǎn)生電子信號,該電子信號可以根據(jù)光源和光學(xué)探測器之間形成的光學(xué)通道內(nèi)截留氣泡的切斷指示冷卻系統(tǒng)內(nèi)是否存在泄漏。
文檔編號F25B49/02GK1264469SQ9880730
公開日2000年8月23日 申請日期1998年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月6日
發(fā)明者史蒂文·R·格林 申請人:德士古發(fā)展公司