Система и способ обнаружения влаги

(51) 01 25/56 (2011.01) 01 25/18 (2011.01) 01 17/00 (2011.01) 01 3/00 (2011.01) 17 5/02 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Методика упрощает обнаружение влаги. Методика использует линии распределенных датчиков, размещенные вдоль изолированного сосуда, такого как изолированная труба. Линии датчиков используются для того, чтобы измерять температуру и определять разность температур вдоль изоляции между линиями датчиков. Изменения в разности температур могут быть обнаружены, и эти изменения используются для того, чтобы определять, проникла ли влага в конкретную область изоляции.(73) ПРЕД РИСЕРЧ ЭНД ДИВЕЛОПМЕНТ ЛИМИТЕДШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В.(74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич Коррозия под изоляцией является проблематичной во многих областях применения. На заводах по добыче нефти и газа,обрабатывающих заводах, рафинировочных заводах и химических заводах, например, коррозия под изоляцией может быть серьезной угрозой работоспособности завода. Управление проблемой коррозии под изоляцией может быть чрезвычайно сложным, поскольку попадание воды трудно достоверно прогнозировать, и многие типы систем изоляции могут быть повреждены. Кроме того,регулярный контроль и техническое обслуживание являются трудными и дорогими и в типичном варианте включают в себя снятие изоляции с системы трубопроводов. Иногда, методики контроля и технического обслуживания могут требовать прерывания технологического процесса. Существуют гигрометры (датчики влаги), но они имеют недостатки, которые ограничивают их полезность во многих средах, подверженных коррозии под изоляцией. Традиционные гигрометры, конструируемые как устройства,отвечающие заданным требованиям, использующие металлизированные поверхности с покрытием,которые испытывают изменение электрического полного сопротивления, при взаимодействии с влагой, нецелесообразны для использования в технологической среде. Некоторые датчики измеряют скорость рассеяния тепла, чтобы определять влагосодержание в среде, тогда как другие датчики измеряют изменения электрического сопротивления элемента, не защищенного от влаги,но ни один из этих датчиков не является целесообразным для использования во многих технологических и производственных средах. Например, некоторые из этих датчиков не особенно полезны в получении представления относительно конкретных проблемных зон, например, вдоль участков изолированной трубы. Другая методика обнаружения влаги обнаруживает вызываемый гидрогелем микроизгиб в волокнах, но такая методика также имеет ограниченную применимость в технологических и производственных средах. Например, такая методика может быть ограничена средами, в которых температуры повышаются только приблизительно до 50 С. В общем, настоящее изобретение предоставляет систему и способ для обнаружения проникновения влаги в изоляцию, к примеру, проникновения воды в изоляцию, используемую в производственной среде. Например, методика может использоваться для того,чтобы обеспечивать обнаружение влаги в изоляции системы трубопроводов, и для отслеживания условий, к примеру, влажности и температуры,которые могут приводить к коррозии под изоляцией. Первая линия распределенных датчиков и вторая линия распределенных датчиков размещаются вдоль требуемого сечения изоляции, и измеряются разности температур в изоляции между линиями. Определение зональных изменений разностей температур предоставляет индикацию потенциальной проблемы скопления влаги в конкретной области или областях изоляции. Далее описываются конкретные варианты осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи,на которых аналогичные номера ссылок обозначают аналогичные элементы, и Фиг. 1 - это схематическое представление изолированного устройства, комбинированного с системой обнаружения влаги, согласно варианту осуществления настоящего изобретения Фиг. 2 - это схематическое представление системы управления на базе процессора, которая может использоваться для того, чтобы выполнять всю или часть методики для определения проникновения влаги,согласно варианту осуществления настоящего изобретения Фиг. 3 - это вид в поперечном разрезе изолированного сосуда, имеющего разнесенные линии датчиков, направленные вдоль слоя изоляции,для определения разностей температур вдоль слоя,согласно варианту осуществления настоящего изобретения Фиг. 4 - это представление, аналогичное представлению по фиг.3, но показывающее образование влаги в конкретной области Фиг. 5 - это графическое представление температур, измеренных вдоль одной из линий датчиков, согласно варианту осуществления настоящего изобретения Фиг. 6 - это графическое представление температур, измеренных вдоль второй линии датчиков,причем график иллюстрирует температурные пики,служащие признаком уменьшенной разности температур и потенциального проникновения влаги, согласно варианту осуществления настоящего изобретения Фиг. 7 - это блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая вариант осуществления методологии, которая может использоваться для того, чтобы определять увлажнение области изоляции, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В последующем описании множество подробностей изложено для того,чтобы предоставлять понимание настоящего изобретения. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны понимать, что настоящее изобретение может быть применено на практике без этих подробностей, и что возможно множество вариантов или модификаций описанных вариантов осуществления. Настоящее изобретение относится к системе и способу для обнаружения и управления коррозией под изоляцией в изолированном оборудовании,таком как сосуды для хранения и/или переноса жидкостей. Например,система может использоваться вдоль длины изолированного трубопровода или другого изолированного оборудования. Система работает посредством обнаружения влаги в изоляции через непрерывную оценку разностей температур в изоляции или частичных секциях изоляции,окружающей трубопровод или другое оборудование. Эта автоматическая непрерывная оценка изоляции предоставляет улучшенные оценки рисков коррозии 2 под изоляцией. Непрерывная оценка также уменьшает потребности в регулярном контроле и техническом обслуживании,например,на множестве заводов,включая заводы по добыче/переработке нефти и газа, рафинировочные заводы, химические заводы и другие заводы,которые используют изолированные сосуды в технологических операциях. В общем, линии с распределенными датчиками,например, волокно или кабель с датчиками,совместимые с системой распределенного считывания температуры, размещены поперек или вдоль изоляции, окружающей трубопровод или другое оборудование, таким образом, что линии датчиков разделены, по меньшей мере, посредством части изоляционного слоя. Линии с распределенными датчиками обеспечивают распределенное и непрерывное определение разности температур в изоляции между линиями датчиков,например,через технологию распределенного считывания температуры. Начальная разность температур устанавливается между линиями датчиков как опорная разность температур. Это обеспечивает непрерывное обнаружение любых изменений в разности температур, которые могут служить признаком проникновения влаги в эту конкретную область изоляции. Если, например, область изоляции увлажнена вследствие проникновения воды или другого смачивающего вещества, линии датчиков обнаруживают уменьшение в разности температур для этой области, обусловленное нарушением изоляционных свойств изоляции, являющимся следствием влажности. Ссылаясь,в общем,на фиг.1,проиллюстрирована система 20 в качестве примера множества систем, которые могут встречаться в производственных средах или других средах,которые используют изолированное оборудование. В этом варианте осуществления система 20 содержит компонент изолированного оборудования в форме изолированного сосуда 22, имеющий сосуд 24 со стенкой 26 сосуда, закрытой посредством изоляции 28. В качестве конкретного примера, сосуд 24 может содержать трубу, и изоляция 28 может быть сформирована как слой изоляции вокруг трубопровода 24. По меньшей мере, две линии 30 и 32 распределенных датчиков размещены вдоль изолированного сосуда 22 и разделены секцией 34 изоляции 28. Дополнительные линии распределенных датчиков могут быть размещены в изоляции 28,если обнаружение разности температур и влаги производится в других зонах изолированного сосуда или если резервная система с датчиками требуется для конкретного варианта осуществления. Во многих вариантах осуществления, линии 30,32 распределенных датчиков размещены по существу с равномерным разнесением между друг другом, чтобы устанавливать равномерную опорную разность температур. Направление линий датчиков вдоль или поперек изоляции может варьироваться в зависимости от варианта осуществления. В проиллюстрированном варианте осуществления,линии 30 и 32 датчиков разнесены, в общем,равномерно и направлены в продольном направлении вдоль трубопровода 24. Линии 30 и 32 распределенных датчиков могут содержать линии датчиков, совместимые с распределенным считыванием температуры,соединенные в систему 36 распределенного считывания температуры. В качестве примера,линии 30 и 32 распределенных датчиков могут содержать совместимые с системой распределенного считывания температуры волокна с датчиками или совместимые с системой распределенного считывания температуры кабели,размещенные вдоль изолированного сосуда 22. Система 36 распределенного считывания температуры и непрерывное измерение разностей температур вдоль изолированного сосуда 22 может автоматически управляться через систему 38 управления. Система 38 управления обеспечивает непрерывное измерение температуры в каждой линии 30 и 32 распределенных датчиков,установление разностей температур между линиями датчиков и определение любых изменений разности температур в любой области вдоль изолированного сосуда 22. Дополнительно, система 38 управления предоставляет измерение температуры и определение разностей температур непрерывно и в режиме реального времени, если требуется для конкретного варианта осуществления. Пример автоматизированной системы 38 управления проиллюстрирован схематически на фиг.2. В этом варианте осуществления,автоматизированная система 38 управления может быть компьютерной системой,имеющей центральный процессор 40.40 может быть функционально соединен с системой 36 распределенного считывания температуры и может содержать запоминающее устройство 42, устройство 44 ввода и устройство 46 вывода. Устройство 44 ввода может содержать множество устройств, такие как клавиатура, мышь, модуль распознавания речи,сенсорный экран, другие устройства ввода или комбинации таких устройств. Устройство 46 вывода может содержать визуальное и/или звуковое устройство вывода, такое как монитор, имеющий графический пользовательский интерфейс. Дополнительно, обработка информации из линий 30 и 32 распределенных датчиков может выполняться в одном устройстве или нескольких устройствах в местоположении системы, в централизованном пункте на заводе, в местоположениях, удаленных от завода или в нескольких местоположениях. Ссылаясь, в общем, на фиг.3 и 4,проиллюстрирован конкретный пример системы 20. В этом примере, изоляция 28 выполнена в слое вокруг трубы 24, заданном посредством стенки 26 сосуда или трубы. В этом примере, обе линии 30 и 32 распределенных датчиков направлены, в общем,продольно через изоляционный слой 28, причем часть изоляционного слоя, т.е. сечение 34 изоляции располагается между линиями датчиков. Линия 30 распределенных датчиков расположена радиально 3 внутри относительно линии 32 распределенных датчиков, в общем, рядом с внешней частью стенки 26, задающей трубу 24. Линия 32 распределенных датчиков расположена рядом с радиально внешней поверхностью изоляционного слоя 28. Тем не менее,линии 30 и 32 распределенных датчиков могут быть расположены в других местах на или через изоляционный слой 28. В этом варианте осуществления, изоляционный слой 28 также содержит внешнюю защитную оболочку 48, и обе линии 30 и 32 распределенных датчиков располагаются радиально внутри внешней защитной оболочки 48. Линии 30 и 32 распределенных датчиков могут измерять температуры по своей длине через изоляционный слой 28, например, на расстоянии,охватываемом посредством трубы 24. Посредством использования совместимых с системой распределенного считывания температуры волокон или кабелей, система может быть выполнена с возможностью измерять температуры вплоть до и даже выше 200 С. Система 36 распределенного считывания температуры и система 38 управления используется при определении разностей температур между линиями 30 и 32 датчиков вдоль длины линий датчиков, к примеру, вдоль всей длины трубы 24. Если влага проникает в изоляцию 28 и формирует увлажненную область 50, как проиллюстрировано на фиг.4, изоляционные свойства изоляционного слоя нарушаются. Нарушенные изоляционные свойства уменьшают разность температур в увлажненной области 50, и уменьшенная разность температур обнаруживается и обрабатывается посредством системы 36 распределенного считывания температуры и системы 38 управления. Как только изменение в разности температур обнаружено посредством системы, система может предоставлять звуковой и/или визуальный вывод через, например, вывод 46 для просмотра оператором. Точно определенное местоположение изменения в разности температур предоставляет возможность оператору анализировать и следить за конкретной областью изолированного сосуда,потенциально испытывающего проблему. В качестве примера, система 36 распределенного считывания температуры и система 38 управления могут использоваться для того, чтобы предоставлять непрерывное обнаружение в реальном времени температур и определение разностей температур вдоль каждой из линий 30 и 32 распределенных датчиков, как проиллюстрировано графически на фиг.5 и 6. Форма графиков, конечно, варьируется согласно расположению линий 30 и 32 датчиков,типу сосуда 24, типу и температуре жидкости,содержащейся или проходящей через сосуд,постоянному или прерывистому характеру жидкости, проходящей через сосуд, к примеру,трубопровод 24, типу изоляции, используемой в изоляционном слое 28, и другим факторам,воздействующим на окончательную форму графиков. Соответственно,графические представления на фиг.5 и 6 являются просто одним примером температур, разностей температур и изменений в разностях температур для горячей жидкости, которая проходит через изолированную трубу. Тем не менее, графические представления иллюстрируют тип информации, предоставляемой в систему 36 распределенного считывания температуры и систему 38 управления через линии 30 и 32 распределенных датчиков. В этом конкретном примере, линия 30 распределенных датчиков расположена рядом с трубой 24, как описано относительно фиг.3 и 4. При прохождении горячей жидкости через трубу 24,линия 30 распределенных датчиков обнаруживает и измеряет температуры по длине изолированной трубы, как представлено посредством пиков 52 на графике из фиг.5. Аналогично, линия 32 распределенных датчиков обнаруживает и измеряет температуры вдоль радиально удаленной области изоляционного слоя 28, как представлено посредством пиков 54 на графике из фиг.6. Тем не менее, в увлажненных областях, таких как увлажненная область 50, проиллюстрированная на фиг.4,эффективность изоляционного слоя уменьшается. Уменьшенная эффективность вызывает увеличения температуры, которые обнаруживаются и измеряются посредством линии 32 распределенных датчиков в увлажненной области(ях) вдоль изолированного трубопровода. Увеличенные температуры, как представлено посредством пиков 56 на графике, приводят к уменьшенной разности температур между линиями 30 и 32 распределенных датчиков для этих конкретных областей. Соответственно, посредством измерения температур вдоль каждой линии 30 и 32 распределенных датчиков и определения изменений,к примеру, уменьшения разностей температур в конкретных областях, система 20 может быть использована для того, чтобы предоставлять оператору указанные области,где влага потенциально проникла в изоляцию 28. Пример реализации системы 20 и методика,используемая в работающей системе 20,проиллюстрирован в соответствии с блок-схемой последовательности операций способа по фиг.7. Следует отметить, тем не менее, что это только один пример методики, и изменения и/или добавления могут быть сделаны для того,чтобы приспосабливать различные окружения,компоненты и параметры варианта осуществления. В этом примере, по меньшей мере, две линии распределенных температурных датчиков первоначально расположены вдоль изолированного сосуда, как проиллюстрировано посредством этапа 58. Линии распределенных датчиков разнесены друг от друга таким образом, что, по меньшей мере, часть изоляции, окружающей сосуд, отделяет линии распределенных датчиков, как проиллюстрировано посредством этапа 60. Линии распределенных датчиков могут быть направлены вдоль внешних границ изоляции или через внутренние области изоляции. Дополнительно, линии распределенных датчиков могут быть направлены вдоль, в общем,прямых или окружных путей вдоль внешней части 4 или внутренней части сосуда, в зависимости от конкретного варианта осуществления, в котором используется изолированный сосуд. Разнесение между линиями датчиков также может быть постоянным или может подвергаться изменениям,например, чтобы приспосабливать уникальные формы изолированного сосуда. После конструирования изолированного сосуда с соответствующими линиями распределенных датчиков, система управляется таким образом,чтобы предоставлять возможность системе 36 распределенного считывания температуры измерять температуры вдоль каждой линии 30 и 32 распределенных датчиков, как проиллюстрировано посредством этапа 62. В ходе этого начального рабочего цикла, собранные температуры могут быть использованы для того, чтобы устанавливать опорные разности температур вдоль линий распределенных датчиков, как проиллюстрировано посредством этапа 64. В этом конкретном примере,процесс является непрерывным, к примеру, горячая жидкость непрерывно протекает через трубу 24, и разности температур между линиями датчиков определяются постоянно и в реальном времени, как проиллюстрировано посредством этапа 66. Измерение температуры и определение разностей температур может выполняться по всей длине изолированной трубы. По мере того как процесс/приложение продолжает выполнение, температуры постоянно измеряются и сравниваются, чтобы определять любые изменения в разностях температур. Если влага проникает в зону изоляции, разность температур изменяется, и эти изменения, к примеру,уменьшения разности температур обнаруживаются посредством системы 36 распределенного считывания температуры. Обнаруженные изменения могут быть для одной или более конкретных областей вдоль распределенных линий датчиков,как проиллюстрировано посредством этапа 68. Оператор, такой как оператор на заводе, затем имеет возможность оценивать конкретную область или области, чтобы определять то, стали ли какиенибудь зоны изоляции фактически увлажненными,как проиллюстрировано посредством этапа 70. В зависимости от степени и местоположения проникающей влаги,соответствующее корректирующее воздействие может быть предпринято для того, чтобы уменьшить или исключить потенциальную коррозию под изоляцией, как проиллюстрировано посредством этапа 72. Конкретные технологические процессы, в которых реализована система обнаружения влаги,могут широко варьироваться. Дополнительно,форма, размер и функция изолированных сосудов может варьироваться в зависимости от предприятия или в зависимости от участка предприятия. Тип линий распределенных датчиков, к примеру,волокна или кабели, может варьироваться, и конкретный тип изоляции, используемой для данного варианта осуществления,может варьироваться в зависимости от среды, в которой выполняется процесс, а также конкретных параметров этого процесса. Дополнительно,конкретный тип используемой системы с распределенными температурными датчиками и системы управления может варьироваться согласно требованиям по варианту осуществления, доступной технологии и изменениям в технологии. Следовательно, хотя выше подробно описано только несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники должны принимать во внимание,что множество модификаций допустимо без отступления от сути методик изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система, содержащая- компонент, имеющий стенку компонента и изоляционный слой вдоль стенки компонента и распределенную систему измерения температуры, содержащую первую линию датчиков и вторую линию датчиков,разделенные посредством изоляции изоляционного слоя, при этом распределенная система измерения температуры определяет изменения в разности температур между первой и второй линиями датчиков, чтобы обнаруживать влагу в части изоляционного слоя. 2. Система по п.1, в которой компонент содержит трубу, и первая и вторая линии датчиков радиально разнесены друг от друга посредством части изоляционного слоя. 3. Система по п.2, в которой первая и вторая линии датчиков простираются, в общем, продольно вдоль трубы. 4. Система по п.3, в которой первая линия датчиков размещена рядом с трубой, а вторая линия датчиков размещена вдоль радиально внешней части изоляционного слоя. 5. Система по п.1, в которой изоляционный слой содержит внешнюю защитную оболочку, и первая и вторая линии датчиков находятся радиально внутри внешней защитной оболочки. 6. Система по п.3, в которой система распределенного считывания температуры непрерывно определяет разность температур, чтобы обнаруживать влагу в конкретной области изоляционного слоя. 7. Система по п.1, в которой первая линия датчиков и вторая линия датчиков содержат совместимые с распределенной системой измерения температуры волокна с датчиками. 8. Система по п.1, в которой первая линия датчиков и вторая линия датчиков содержат совместимые с распределенной системой измерения температуры кабели с датчиками. 9. Система по п. 1, в которой распределенная система измерения температуры определяет изменения в разности температур между первой и второй линиями датчиков непрерывно в режиме реального времени. 10. Способ уменьшения коррозии под изоляцией,содержащий этапы, на которых 5 размещают линии распределенных температурных датчиков с изоляцией,располагающейся между линиями распределенных температурных датчиков и- измеряют разности температур между линиями распределенных температурных датчиков, чтобы определять любую область изоляции, открытую для смачивающего вещества. 11. Способ по п.10, в котором размещение содержит этап, на котором размещают линии распределенных температурных датчиков через изоляцию. 12. Способ по п.11, дополнительно содержащий этап, на котором располагают изоляцию вокруг трубы. 13. Способ по п.12, дополнительно содержащий этап, на котором формируют изоляцию как слой,имеющий внешнюю защитную оболочку. 14. Способ по п.12, в котором размещение содержит этап, на котором размещают пару линий распределенных температурных датчиков вдоль изоляции, при этом часть изоляции разделяет линии распределенных температурных датчиков. 15. Способ по п.14, в котором размещение содержит этап, на котором размещают пару линий распределенных температурных датчиков таким образом, что первая линия распределенных температурных датчиков располагается рядом с трубой,а вторая линия распределенных температурных датчиков располагается рядом с внешней частью изоляционного слоя. 16. Способ по п.10, в котором измерение разностей температур содержит этапы, на которых устанавливают начальную разность температур и- используют начальную разность температур как опорную разность температур. 17. Способ по п.10, в котором измерение разности температур содержит этап, на котором определяют области, в которых разность температур уменьшается в результате действия смачивающего вещества. 18. Способ по п.10, в котором измерение разности температур содержит этап, на котором выполняют измерения непрерывно. 19. Способ по п.18, в котором измерение разности температур содержит этап, на котором выполняют измерения в реальном времени. 20. Способ по п.10, дополнительно содержащий определение изменений в разностях температур посредством этапов, на которых- определяют уменьшение разности температур вдоль пары линий распределенных температурных датчиков и- используют уменьшение разности температур для того, чтобы указывать область, подверженную действию влаги.