蒸馏柱溢流的检测的制作方法

专利名称：蒸馏柱溢流的检测的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及流体处理，具体地涉及用于分离不同挥发性流体的蒸馏工艺。 具体地，本发明涉及蒸馏柱中溢流状况的检测。
背景技术：
蒸馏和相关工艺用于分离流体混合物的不同成分。通过将混合物加热到沸点，并 且基于沸点温度、液化点和气压的差异来提取具有相对较高或较低挥发性的产品。蒸馏设备和技术随应用而改变。例如在含酒精饮料产品和其他工艺中，典型地将 蒸馏设备称作蒸馏釜(still)。在简单的间歇蒸馏釜中，将诸如麦芽浆之类的发酵产品在单 向工艺中煮沸，以便产生具有混合成分的蒸馏物，包括水和酒精两者、油以及麦芽浆的其他 调味成分。仔细地控制压力、温度和沸腾速率以便调节味道和酒精含量。在工业技术中，通常需要更加彻底地分离最终产品，并且基于产品的不同沸点和 所需纯度级别重复所述批次多次。另一方面在连续蒸馏时，将流体混合物或“给料”恒定地 馈送到蒸发器中以产生通过蒸馏柱的连续蒸汽流，其中在所述柱顶部附近去除了更易挥发 的蒸馏物(或者顶部产品)，并且在底部附近去除了不易挥发的残渣(或者“底部)。在分馏蒸馏时，将加热容器典型地描述为重沸器，并且利用汽提器和精馏器之间 的给料进口，将蒸馏柱分为底部汽提器部分和顶部精馏器。经由重沸器通过汽提器连续地 循环底部产品，以便增加底部的较重分量的分馏。类似地，经由回流鼓通过精馏器部分连续 地循环顶部产品，以便增加蒸馏物的较轻分量的分馏。汽提器和精馏器部分典型地还包括 蒸馏盘或封装材料以向浓缩、重新加热和汽化提供增加的表面积。这增加了质量传递和产 量，有效地改善并且提供更加精细、更高纯度的顶部和底部产品。在石油精炼时，工艺给料(例如原油)经常具有多种成分，并且将较大的蒸馏柱 (或者蒸馏塔)用于在不同高度提取多种不同产品或(分馏成分)。另一方面，在天然气处 理(或者“脱硫”)和发射控制应用时，目标是去除不需要的杂质，并且通常将蒸馏柱称作吸 收柱或涤气塔。在空气分离和其他低温工艺中也使用蒸馏，例如用于分离液态氧、液态氮和液态 氩，以及用于多种基于二氧化碳的工艺。其他技术包括针对热敏感和高沸点材料的蒸汽蒸 馏，以及用于与空气中的氧或氮反应的、或者对于环境污染物高度敏感的流体的真空蒸馏。在每一个这些应用中，安全性和效率要求较高程度的工艺控制。尽管输出率最终 由热输入确定，然而在加热速率和溢流(flooding)风险之间存在恒定的折衷。当气流破坏 液化流时发生溢流，引起减小分化并且降低效率的轴向混合。当不进行检查时，溢流也能引 起破坏整个蒸馏工艺的失控条件，导致产品损失和系统停工。因此，存在用于改进溢流检测 和控制技术的恒定需求，具体地对于适用于不同蒸馏系统和工艺范围的技术。

发明内容
本发明涉及一种用于检测蒸馏柱中溢流的方法，以及使用所述方法的系统和设
4备。所述方法包括感测压力差信号；对所述信号进行滤波；产生溢流指示符；以及指示溢 流的开始。沿蒸馏流体路径感测所述压力差信号，并且根据频率进行滤波。滤波的压力差 信号对于沿所述流体路径的相转变做出响应。根据滤波的压力差信号产生溢流指示符，并 且所述溢流指示符基于所述相转变来响应溢流状况的开始。基于溢流指示符的变化来指示 溢流的开始。


图1是具有压力差传感器的系统的截面图，用于检测蒸馏柱中的溢流。图2A是在具有两相逆流的容器中的质量传递工艺的示意性说明。图2B是图2A容器中溢流的示意性说明。图3是用于指示两相逆流中点溢流开始的方法的示意图，例如如图2B中所示。图4是是用于执行图3所说明方法的系统的示意图。图5是溢流指示符对时间的曲线，演示了溢流状况的开始。
具体实施例方式图1是具有压力差(DP)变送器12的蒸馏系统10的截面图，所述压力差变送器用 于检测柱溢流。蒸馏系统10包括DP变送器12、重沸器14、蒸馏柱16、液化器18、回流鼓 20、热源22、顶部产品(液化物)的收纳器M和底部产品的贮藏器沈。变送器12基于蒸 馏柱16中的压力差信号产生溢流指示符，并且控制器洲基于包括来自变送器12的溢流指 示符的控制输入来控制系统10。DP变送器12是现场设备或者其他测量设备，配置用于感测目标柱蒸馏柱16垂直 高度(即，沿蒸馏气流方向)两端的压力差，并且配置用于向操作者或者工艺控制器发送表 示所述压力的输出。在一些实施例中，例如变送器12是双线变送器，配置用于在回路线上 工作，所述回路线向变送器12提供功率和通信连接。在双线实施例中，典型地经由约4_20mA的模拟信号提供通信，有时利用诸如 HART 之类的混合模拟/数字协议。可选地，通信采用诸如Fieldbus Rnmdation 、或者 PR0FI BUS或PR0FI NET之类的数字协议，并且利用多种双线回路、缆线、数据总线和其他 硬件，包括红外(IR)、光学、RF(射频)和其他无线通信装置。在一些这些实施例中，变送器 12包括3051系列或3051S压力变送器，所述压力变送器可向Emerson Process Management 公司，明尼苏达，Chanhassen的罗斯蒙德公司购买。在其他实施例中，传感器结构和通信协 议可以改变。在图1的具体实施例中，重沸器14包括具有外壳(或锅)30的蒸汽锅型蒸发器、 热交换器32和过流坝/护壁34。热交换器32包括蒸汽管束或者用于利用过流坝34将热 能量从热源22传递到重沸器14中的流体的类似装置，以保持热交换器32上的流体水平。 在其他实施例中，重沸器14利用热虹吸器或强制再循环设计，并且锅30、热交换器32和坝 34的结构因此改变。可选地，重沸器14利用放电蒸发器设计，其中电炉或者燃气炉代替热 源22和热交换器22的一个或者两者。蒸馏柱16典型地沿垂直方式朝向，具有在容器壁36内封装的主要元件。例如在 图1的具体实施例中，柱16包括汽提部分(汽提器)38和精馏部分(精馏器或者浓缩部分)40。供料(或者给料)42进入汽提器部分38和精馏器部分40之间的容器壁36，底部 输出44位于汽提器部分38内或者位于汽提器部分38之下，并且顶部输出46位于精馏器 部分40之内或者位于精馏器部分40之上。 汽提器38和精馏器40是流体处理区域，在所述流体处理区域中，在给料部件的液 相和气相之间或者在诸如脱硫剂或涤气液之类的给料部件其他处理流体之间发生质量传 递。通过增加汽提器38和精馏器40中的表面积来提高质量传递，例如利用蒸馏托盘(或 片)和落水管结构，或者利用实质上连续的封装材料。封装材料典型地由或者来自随机朝 向的本体构成，所述随机朝向的本体具有较高的表面积体积比，例如Raschig环或者Beryl 底垫，或者使用网格、丝网印刷或者基于片状金属的封装结构来形成。液化器18包括热交换器，用于对从蒸馏柱16的顶部输出提取的气体进行冷却，产 生液化的馏出物。回流鼓(Rf)20包括压力容器，用于存储所述馏出物，所述馏出物作为回 流重新循环回蒸馏柱16，或者提取用于输出至接收器(RT)24。从重沸器14中的过量液体 过流坝34提取出底部产品(“底部”)，并且将其存储在底部容器(Rb) 26。如图1所示，蒸馏系统1典型地工作于稳态或者连续模式。将给料42通过汽提器 38和精馏器40之间的容器壁36馈送到蒸馏柱16中。重沸器流体通过底部输出44和重沸 器锅30循环。热源22和热交换器/燃烧炉32加热重沸器流体，以在整流器容器壁36内 侧产生通过汽提器38和精馏器40的热气流。通过多个阀门48控制馈料、重沸器流和加热 速率(以及系统10中的其他流速)。在蒸馏柱16内侧存在两相逆流。重沸器蒸汽流通过汽提器38和精馏器40向上 流向顶部出口 46，并且液化液体向下流向底部出口 44。沿所述向上气流路径浓缩蒸汽中的 更易挥发(较轻的、低沸腾温度)成分。经由通过液化器18、回流鼓20和精馏器40的回流 循环增加这种分离。沿向下的液体流路径浓缩不易挥发(较重的、高沸腾温度)成分。经 由通过热交换器32和重沸器外壳锅30的重沸器流体循环来增加这种分离，并且将所述底 部产品提取到底部贮藏器26。当使用诸如原油之类的复杂给料42时，附加的出口有时位于底部出口 42和顶部 出口 44之间以提出中间挥发性的产品，例如具有不同脂肪族烃成分(或者链长)的组，例 如石脑油、汽油煤油、柴油、润滑油、石蜡、柏油和浙青。可选地，蒸馏系统10按照批处理模 式工作，并且在不同的时刻移除不同挥发性的产品，或者系统10按照连续和批处理模式的 组合工作。在另外的实施例中，系统10包括涤气塔、吸收柱或相关设备，并且执行诸如发射 控制或脱硫之类的另一种功能。蒸馏效率、产量和可靠性都对于蒸馏系统10造成工作要求，必须在成本关系和安 全考虑之间进行平衡。这要求操作者或诸如工艺控制器观之类的控制系统的持续监管， 所述控制系统依赖于系统10的具体结构，在各种回流、重沸器、吸收、吸收和相关流体回路 中，维持热输入和给料流速率之间的恒定平衡。具体地，控制器28控制汽提器38、精馏器 40和其他两相流体元件中的质量传递速率，以便在不会带来气流中液体不期望的带走的情 况下促使液化和分离，并且不会在容器壁36内侧引起气泡形成、起泡和溢流。图2A是在诸如图1的蒸馏柱16之类的两相逆流容器内侧的质量传递过程的示 意性说明。具体地，图2A穿过压力端口 50得到的反应容器的内部视图，示出了连续气相 52 (虚线)的向上流和液相M (实现)的向下(逆)流。液相M在封装材料56上液化，在实施例中封装材料采取诸如网格或丝网之类的连续结构。如图2A所示，气相52是连续相，点缀有非连续液相54的区域(小液滴)。即，气 相52占据封装材料56之间的空隙空间，并且穿过封装材料56的气相52的向上流体路径 是曲折但是完整的。相反，将液相M的向下流体路径拆开为分立的液滴、液体流或者“滴”， 它们由连续气相52的区域分离。当气相52沿蒸馏流体路径向上行进时，较重的成分倾向于在封装材料56上液化。 这产生了向非连续液相M的液滴或液体流的质量传递，增加了液相M的较重分馏成分并 且降低了气相52的较重分馏成分。液化也将能量释放到液相M中，促使更多挥发性成分 的汽化。这产生了较轻成分从非连续液相M到连续的气相52的质量传递，降低了液相M 的较轻分馏成分并且增加了气相52的较轻分馏成分。封装材料56促使这两相之间的混合。然而在有效的蒸馏(和其他有效的两相逆 流流体)中，所述混合主要是径向的(即实质上是水平的)，而不是轴向的(即，不垂直)。 因此，当气相52的较轻分馏成分上升到所述柱时继续增加，直到最终将其提取为相对易挥 发的顶部产品为止。相反，液相M的较重分馏成分在向下传播或流向所述柱时继续增加， 直到将其提取为相对不易挥发的底部产品为止。连续的气相52的向上流也在非连续液相M上产生气动阻力。此外，增加输出要 求增加流量，导致增加的气动阻力。这减缓了液相M的向下流动，导致轴向混合和减小的 蒸馏效率。具体地，当气动阻力与重力平衡时，向下的流体终止，并且液相M夹带在气相52 的向上流体中。然后，可以反转连续的气相和非连续的液相，以使液相M占据封装材料56 之间的空隙空间，并且液相流体路径不再是连续的。因此，这种相转变表示两相流体中的溢 流的开始。图2B是图2A的两相逆流流体容器中溢流的示意性说明。图2B示出了相转变的 结果，其中液相54(现在用实线箭头示出)已经变成了连续的相，点缀有气相52的离散区 域(现在由虚线椭圆或气泡示出)。现在，气相52是非连续的相，具有由连续液相M分离 的气相52的分立区域(气泡)。如图2B所示，溢流是一种湍流过程，其中液相M的全部向下流体用小尺寸的(局 部化的)和随机向上、向下和径向的流动区域来代替。此外，液相M变成连续的相，并且不 再局限于封装材料56的表面，而是延伸以填充之间的空隙空间。结果是形成多泡液体/气体混合物或“泡沫”。平均来说，(非连续)气相52的气 泡(非不连续)继续上升，支撑连续的液相M来抵抗重力，但是单独气泡的运动也比图2A 的非流体条件下更加随机化和更加无序。相转变、气泡形成、起泡和溢流依赖于多种因素，包括液体和气体流速、热能输入、 沸腾温度、气压以及容器内部的压位差。因为这些变量依赖于柱高度，可能在所述柱内的特 定位置处发生局部溢流，而与其他柱高度处的流体条件无关。具体地，溢流有时只在汽提器 或精馏器的特定区域中发生，并且有时同时在两个部分中扩展。在发生溢流的区域中，存在两相流体的轴向混合。垂直温度梯度降低，并且减小了 分离效率，以使气相52和液相M的较轻和较重分馏成分不强烈地依赖于柱高度。也可以 存在这种的条件，以使超出了临界点，并且在液相和气相之间没有清晰的区别(即，液体变 成超临界的)。
当溢流是较大范围时，顶部和底部产品的合成物汇聚于原料流的合成物，实质上 减小了蒸馏效率。在失控溢流时，径向混合实质上沿垂直柱高度的部分发生，在这种情况下 分离终止，并且因此蒸馏过程关闭。图1的系统10设计用于检测在发生这种情况之前溢流活动性的开始，并且在一 些实施例中，设计用于提供控制蒸馏过程以便放置失控溢流的装置。这是通过对沿蒸馏柱 (或者其他两相处理容器)的高度采样的压力差信号进行滤波和处理、并且基于所述输出 表示溢流状况的开始来实现的，如图3和4所示。图3是用于检测两相流体中溢流状况的方法60的示意图，例如图2A和2B的两相 逆流。图4是用于执行图3的方法60的系统62的示意图。方法60(图幻包括感测压力差(步骤64)；对压力差信号进行滤波(步骤66)； 产生溢流指示符(步骤68)；以及基于所述指示符表示溢流状况(步骤70)。在一些实施例 中，方法60还包括基于在步骤68中产生的溢流指示，控制所述蒸馏或者其他两相流体处理 (步骤72)。用于执行方法60的系统62 (图4)包括蒸馏柱16、压力差传感器74、频率滤波器 76、处理器78和指示符或接口 80。在一些实施例中，将压力差传感器74、频率滤波器76、处 理器78和指示器80包括在变送器12中，并且在其他实施例中这些部件是分立的。在附加 实施例中，系统62包括控制器观，所述控制器基于由指示器/接口 80产生的溢流指示符来 控制蒸馏柱16的操作。溢流不是一种离散的开启/关闭工艺，而是倾向于在蒸馏柱的特定区域中(S卩，在 特定的垂直高度)开始，然后扩展到其他区域。因为溢流包括连续的相转变、非线性流体和 复杂的热力学效应，溢流的早期阶段也难以检测。对于溢流的敏感度也受到其他工艺变量 变化的影响，例如给料成分、温度梯度和压力降，并且通过使用控制系统来调节给料速率、 重沸器占空比和逆流率。为了使方法60和系统62有效地检测溢流状况，必须对于多个不同的蒸馏、涤气和 吸收系统以及在不同操作条件的范围内考虑这些效果。具体地，方法60和系统62利用对于 气泡形成和破裂敏感的压力差信号、泡沫以及与局部化溢流的开始有关的其他物理现象， 并且产生对于溢流程度做出响应的溢流指示符，所述溢流程度由气流中的夹带以及连续和 非连续气相和液相(或者超临界流动性)之间的转变(或者反转)。通过诸如DP传感器74之类的压力差传感器来完成感测压力差(步骤64)。传感 器74定位为感测蒸馏柱16的特定垂直高度两端的压力差。通常，传感器74连接在汽提器 38或精馏器40之一或二者中的封装材料任意垂直高度两端，提供沿容器壁36内的两相逆 流的任意具体位置中的溢流状况开始的敏感度。典型地使用变送器12的外壳中的DP端口 82来完成压力连接，使用动力管道连接 如图4所示的容器壁36中的压力端口 84。可选地，传感器74定位为感测现有流体连接两 端的压力差，例如所述逆流和重沸器连接两端，如图1所示，或者使用重沸器连接、逆流连 接、给料入口、底部出口 44、顶部出口 46或者位于沿容器壁36的任意位置的中间入口或出 口中的任意一个。对压力差信号进行滤波(步骤66)包括向所述压力差信号应用频率相关滤波器， 例如使用频率滤波器(fF)76。产生溢流指示符(步骤68)包括例如使用微处理器(μ P) 78根据滤波的压力差信号函数产生指示符。如下参考图5所述，所利用的具体频率滤波器和 指示符函数依赖于多种因素，包括蒸馏柱16的物理结构、容器壁36内的操作条件以及压力 差传感器74的频率响应。指示溢流状况(步骤70)包括将输出信号发送或者通信给操作者或蒸馏控制系 统，例如通过使用与工艺控制器观通信的接口(I/F)80。在一些实施例中，指示溢流状况包 括输出或发送所述溢流指示符本身。在其他实施例中，方法60和系统62输出溢流警报或者 基于所述溢流指示符或者溢流指示符变化的其他信号。所述警报信号也采取多种形式，包 括二进制(双态)输出、随溢流指示符缩放的模拟和数字函数、音频和视觉信号及其组合。控制蒸馏(步骤7 包括通常基于来自步骤70的输出信号来控制蒸馏柱16的一 个或更多操作参数。在一些实施例中，例如系统62利用工艺控制器观通过控制热源22和 热交换器/燃烧炉32来减少对于重沸器14的热输入，以便响应于溢流状况的开始减小通 过蒸馏柱16的气流。可选地，例如，系统62响应于表示不存在溢流的输出信号增加气流速率。在另外 的实施例中，系统62利用控制器观、热源22、热交换器/燃烧炉32和各种阀门48的任意 组合，以便控制给料、重沸器、逆流、底部或蒸馏柱16的蒸馏流体路径中的一个或更多，以 控制诸如涤气塔、吸收器、或天然气脱硫器之类的通用两相液体处理系统。在一些实施例中，传感器74、频率滤波器76、处理器78和接口 80被包括在变送器 12内部，例如参考图1所述的两线或无线变送器。在这些实施例中，有时通过统计滤波器或 诸如异常条件预防(ASP)模块或统计工艺监测(SPM)模块之类的相关处理器部件来完成对 压力差信号的滤波(步骤66)以及产生溢流指示符(步骤68)。可选地，将频率滤波器76、处理器78和接口 80的一个或更多被包括在控制器28 或其他不同设备中，所述其他不同设备执行对压力差信号进行滤波(步骤66)、产生溢流指 示符(步骤68)或者指示所述溢流状况(步骤70)中的一个或更多功能。在另外的实施例 中，将诸如Fieldbus Rnmdati0nTMPCMCIA卡之类的附加数据获取或数据处理设备用于频率 分析和其他校准研究，并且所述频率滤波和溢流指示功能基于所述校准。图5是溢流指示符(滤波的指示符函数Fs)随时间(t)的曲线，说明了具体溢流 状况的开始。溢流指示符Fs在垂直轴上进行缩放，并且时间t在水平轴上缩放，两者都是 任意单位。如上所述，溢流指示符(或者溢流信号)FS经由垂直流体路径两端采样的压力差 信号来响应相转变、气泡形成、气泡破裂、起泡和其他溢流相关效果。具体地，DP信号对于 具有特定低频阈值以上的相对平坦功率谱的宽谱(或者白噪声)信号、以及对于位于特定 低频和高频限制之间的窄带信号敏感。DP信号的频率响应依赖于采样率和相关联的分析参数，包括奈奎斯特频率。通常， 奈奎斯特频率大于气泡形成、气泡破裂和其他压力信号的频率，以便提供对于溢流相关效 应的较宽范围的敏感度。具体地，奈奎斯特频率提供对于两相流体的局部反转的敏感度，包 括局部泡沫和夹带效应，允许在发生失控条件之前产生适当的溢流指示符。例如，在利用罗斯蒙德3051S压力变送器的实施例中，采样速率范围在约22. 2Hz 或者以上。这与约45ms或更小的采样周期和约11. IHz或以上的奈奎斯特频率相对应。在 这一范围内，将约11. IHz以上的压力差信号称作较低频率，而不是11. IHz以下(奈奎斯特
9频率以下)。可选地，采样速率可以是约IOHz或更高，这与约IOOms或以下的采样周期以及 约5Hz或以上的奈奎斯特频率相对应。在另外的实施例中，采样速率是约2Hz或以上，与约 500Ms或以下的采样周期以及约IHz或以上的奈奎斯特频率相对应。适当的频率滤波器和溢流指示符函数依赖于DP信号的频率敏感度和蒸馏系统或 其他两相流体工艺的响应时间。具体地，这些功能依赖于溢流开始的时间比例、从局部溢流 到失控溢流的转变、具体控制输入之间的时滞、以及特定流体柱高度两端压力差信号中所 得到的变化。处理结构也起一定作用。例如在一个实施例中，图1的蒸馏柱按照全逆流模式运 行，即不存在从逆流鼓输出的顶部产品，将所有蒸馏物重新循环到精馏器。此外，关闭给料 输入，并且不会从重沸器移除底部产品，创建了闭合的流体系统。在这种结构中，溢流主要 依赖于重沸器占空因子；因此可以增加重沸器占空比直到观察到溢流为止，并且可以将所 述工艺重复多次以便校准频率滤波器和溢流指示符函数。在一组全溢流测试中，所述压力差信号的低频功率谱(即小于约2Hz)对于溢流的 开始实质上并不敏感。然而在较高的频率范围中(大于约4Hz)，在溢流开始和失控溢流状 况之间的功率谱中存在接近IOdB的增加。在这种情况下，使用简单的高通滤波器，其中低 频截止在约2Hz和约4Hz之间。然而，截止频率通常依赖于操作条件，并且范围从约IHz至 约 IOHz。可选地，使用差分滤波器，例如
权利要求
1.一种方法，包括感测沿蒸馏流体路径的压力差信号；根据频率对所述压力差信号进行滤波，以使滤波的压力差信号对于沿流体路径的相转 变做出响应；根据滤波的压力差信号产生溢流指示符，以使所述溢流指示符基于所述相转变对溢流 状况做出响应；以及基于所述溢流指示符的变化来指示所述溢流状况的开始。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述压力差信号进行滤波包括对所述压力差信 号进行滤波，以使滤波的压力差信号对于相转变做出响应，所述相转变包括沿所述流体路 径的连续和非连续的气相和液相的转变。
3.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述溢流指示符包括产生溢流指示符，以使 所述溢流指示符基于沿所述流体路径的气泡形成和破裂来对溢流状况做出响应。
4.根据权利要求3所述的方法，其中感测所述压力差信号包括感测所述压力差信号， 以使奈奎斯特频率大于沿蒸馏流体路径的气泡形成和破裂的频率。
5.根据权利要求3所述的方法，其中对所述压力差信号进行滤波包括向所述压力差信 号应用差分滤波器，以使滤波的压力差信号对于气泡形成和破裂做出响应。
6.根据权利要求3所述的方法，其中对所述压力差信号进行滤波包括向所述压力差信 号应用窄带滤波器，以使滤波的压力差信号对气泡形成和破裂做出响应。
7.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述溢流指示符是基于滤波的压力差信号的 标准差。
8.根据权利要求7所述的方法，其中产生所述溢流指示符还基于滤波的压力差信号与 沿蒸馏流体路径感测到的绝对压力信号的比率。
9.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述溢流指示符是基于滤波的压力差信号的 均方根。
10.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述溢流指示符是基于滤波的压力差信号 的斜度或峰度。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述溢流指示符的变化来控制所述溢流 状况，以防止失控溢流。
12.—种感测柱中溢流状况的系统，所述系统包括压力传感器，用于感测沿所述柱的垂直高度的压力差；滤波器，根据频率对所述压力差信号滤波；处理器，基于滤波的压力差信号产生指示符函数，其中所述指示符函数指示所述柱中 的溢流状况；以及指示器，用于基于所述指示符函数的变化来指示所述溢流状况的开始。
13.根据权利要求12所述的系统，还包括所述柱中的封装材料，并且其中所述压力传 感器配置用于感测频率范围内的压力差，所述频率范围对于封装材料之间的空隙区域中的 气泡形成和破裂做出响应。
14.根据权利要求13所述的系统，所述指示符函数指示在封装材料之间的空隙区域中 的连续和非连续气相和液相之间的相转变。
15.根据权利要求14所述的系统，还包括控制器，用于基于所述指示符函数的变化来 控制所述溢流状况。
16.根据权利要求14所述的系统，还包括变送器，配置用于容纳所述压力传感器、滤波 器、处理器和指示器。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述滤波器配置用于通过差分滤波器对压力差 信号进行滤波。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述处理器配置用于基于滤波的压力差信号的 标准差来产生指示符函数。
19.根据权利要求16所述的系统，其中所述压力传感器配置用于按照至少IOHz的速率 来感测压力，并且其中所述变送器配置用于在具有约20mA或更小电流的两线控制回路上 操作。
20.一种设备，包括传感器，配置用于采样压力差；用于连接沿两相逆流流体柱的垂直高度的传感器的装置；用于基于所述压力差产生频率滤波的信号的装置，以使所述频率滤波的信号对于垂直 高度内的泡沫做出响应；用于基于所述频率滤波的信号产生指示符的装置，以使所述指示符指示所述两相逆流 流体中的相转换；以及用于基于指示符函数的变化来指示所述流体柱中的溢流状况的装置。
21.根据权利要求20所述的设备，其中用于产生频率滤波的信号装置包括用于对与起 泡相关联的气泡形成和破裂相关联的噪声信号做出响应的装置。根据权利要求21所述的设备，其中用于产生频率滤波的信号的装置还包括用于产生 频率滤波的信号的差分滤波器。
22.根据权利要求21所述的设备，其中用于产生指示符的装置包括基于频率滤波信号 的标准差。
23.根据权利要求23所述的设备，其中用于产生指示符的装置还包括约5分钟或更少 的采样窗口，并且在所述采样窗口内产生所述标准差。
24.根据权利要求21所述的设备，还包括用于控制所述流体柱的装置，以基于所述指 示符函数的变化来控制所述流体柱，以便防止失控溢流。
全文摘要
一种方法包括感测压力差信号(64，74)；对所述压力差信号进行滤波(66，76)；根据滤波的压力差信号产生溢流指示符；以及指示溢流的开始(70、80)。沿蒸馏流体路径感测所述压力差信号(16)。滤波的压力差信号对沿流体路径的相转变做出响应，并且所述溢流指示符基于所述相转变对于溢流状况的开始做出响应。基于所述溢流指示符中的变化来指示溢流状况的开始。
文档编号C02F1/04GK102065966SQ200980122422
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月17日 优先权日2008年6月18日
发明者约翰·菲利普·米勒, 罗格·肯尼斯·皮赫拉亚 申请人:罗斯蒙德公司