NO323248B1 - System og fremgangsmate, samt anvendelse av disse, for deteksjon av skum i rorstromning - Google Patents
System og fremgangsmate, samt anvendelse av disse, for deteksjon av skum i rorstromning Download PDFInfo
- Publication number
- NO323248B1 NO323248B1 NO20035031A NO20035031A NO323248B1 NO 323248 B1 NO323248 B1 NO 323248B1 NO 20035031 A NO20035031 A NO 20035031A NO 20035031 A NO20035031 A NO 20035031A NO 323248 B1 NO323248 B1 NO 323248B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- reference value
- noise
- acoustic
- threshold value
- curve
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 16
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 4
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000699662 Cricetomys gambianus Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/222—Constructional or flow details for analysing fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/024—Mixtures
- G01N2291/02433—Gases in liquids, e.g. bubbles, foams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02836—Flow rate, liquid level
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/263—Surfaces
- G01N2291/2634—Surfaces cylindrical from outside
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Fremgangsmåte for deteksjon av endringer, som skumdannelser, i fluidstrømmer, hvilket fluid strømmer gjennom et rør, samt system for og anvendelse av fremgangsmåten. Ifølge fremgangsmåten omfattes anordning av en akustisk detektor plassert i tilknytning til røret for avlesning av akustisk informasjon fra fluidstrømmen, definisjon av en referanseverdi for signalet fra detektoren, definisjon av en terskelverdi i forhold til referanseverdien og deteksjon av endring når nivået til det mottatte akustiske signalet overstiger terskelverdien.
Description
Foreliggende oppfinnelse angår generelt et system og en metode for deteksjon av raske strømningsendringer i fluidførende rør, samt en anvendelse av dette. Mer spesifikt, men ikke eksklusivt, angår oppfinnelsen deteksjon av skum eller annen uønsket væskemedrivning i gassutløpet på separatorer for olje, vann og gass.
Dannelse av skum i olj e/vann/gass - separatorer er et velkjent problem, og eventuell medrivning av skum og væskepartikler i gassutløp kan gjøre store skader på nedstrøms utstyr, f.eks. kompressorer. Det anvendes derfor kostbare skumhemmende kjemikalier (inhibitorer) for å redusere problemet.
Ved en del installasjoner benyttes Coriolis strømningsmetre til deteksjon av evt. skum-eller væskemedrivning, men dette er en relativt kostbar og plasskrevende teknologi. Ofte mangler derfor instrumentering for kontinuerlig overvåking, og 'måling' kan foregå på enklest mulig vis: ved å manuelt åpne en liten ventil, holde en klut foran utløpet, og sjekke om denne blir fuktig/misfarget (en såkalt 'rag-test').
Det finnes en rekke kjente teknikker og sensorsystemer for måling av strømning i rør, enten det er for deteksjon av tilstedeværelse av et gitt medium, deteksjon av bevegelse, måling av massetransport e.l. Et fellestrekk er at en eller flere sensorer direkte eller indirekte måler spesifikke fysiske egenskaper ved strømningsmediene, og at de gir ut råsignaler eller prosesserte signaler som gjenspeiler disse egenskapene, evt. avledete måleparametre.
Måling og analyse av akustisk strømningsstøy i ultralyd-området har vist seg å være en robust teknologi for deteksjon av sand i rørtransport av fluider. Sand som kolliderer med eller evt. skraper langs innsiden av rørveggen ved rør-kne genererer en karakteristisk bredbåndet støy som detekteres av en eller flere akustiske sensorer montert på utsiden av røret. Denne type sandgenerert støy vil imidlertid alltid være overlagret et bakteppe av bredbåndet støy fra selve fluidstrømningen, med bidrag innenfor samme aktuelle frekvensbånd. Dagens passive akustiske sanddetektorer er derfor basert på relative målinger, og må normalt kalibreres opp mot aktuelle strømningsbetingelser og rater.
For sandmåling kan uønsket strømningsstøy være spesielt fremtredende og problematisk når 'uheldig' gass-væske-forhold (GVF) gir turbulent og ujevn strømning, og ved måling på gassbrenner er det en velkjent problemstilling at selv små væskepartikler kan gi markerte støyutslag. Dette er normalt forhold som kan legge begrensninger for denne type systemer, men (indirekte) brukt som måleparametre er de på den annen side godt egnet til deteksjon av skum- eller væskemedrivning i gassutløp på separatorer. Systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse er basert på eksisterende basisteknologi for sand- og pig-deteksjon, men med tilpasset montering, deteksjonsmetoder og software for dette nye bruksområdet. Et eksempel på en aktuell sandmåler er vist i norsk patentsøknad nr. 1997 4904.
Andre eksempler på kjente løsninger er gitt i US 3.906.780, der en akustisk detektor brukes for deteksjon av fluidstrøm i et rør, der detektoren er anordnet for avlesing av akustisk informasjon fra fluidstrømmen ved plassering i tilknytning til denne. Det blir definert en referanseverdi for signalet fra detektoren og deteksjon av en endring trigger et feilsignal når signalet fra detektoren overstiger denne referanseverdien. Dette er en lite fleksibel løsning I US 4.879.546 brukes også en fast definert referanseverdi som grense for å trigge et alarmsignal.
Ingen av US 3.906.780 eller US 4.879.546 angår justering av referanseverdien på bakgrunn av målingene, og de angår derfor langt mindre fleksible løsninger som ikke kan brukes til å velge mellom forskjellige typer endringer i fluidstrømmen.
Foreliggende oppfinnelse har til formål å muliggjøre kontinuerlig overvåking av rørstrøm med kompakt og kostnadseffektiv teknologi, og med robust og øyeblikkelig deteksjon av evt. hendelser. Utstyret er utenpåmontert og kan installeres på eksisterende rør uten nedstenging av prosessen. De potensielle gevinstene er betydelige: • Generell reduksjon i forbruk av skumhemmende kjemikalier, uten økt risiko for væskemedrivning eller nedstenging av prosessen. Reduksjon i utgifter til kjemikalier; redusert miljøbelastning.
• Økt sikkerhet for nedstrøms prosessutstyr.
• Bedret kontroll når brønner tas fira test og inn i prosessen, og det skal etableres ny minimum rate for skumhemmende kjemikalier. • Færre og kortere hendelser med medrivning av væske inn i gassrørledning. Dette vil bidra til å holde rørleciningen renere, og til å opprettholde lavt trykkfall og stor gjennomstrømning. • Redusert risiko for plugging av glykolsystem ved nedstenging, planlagt eller ikke planlagt. (På bakgrunn av renere linje, tilsvarende ovenfor).
Mer spesifikt er formålene ved den foreliggende oppfinnelsen oppnådd slik som beskrevet i de selvstendige kravene.
Oppfinnelsen kan som nevnt over utnyttes hovedsaklig med utgangspunkt i allerede eksisterende måleutstyr anvendt i en ny sammenheng.
Oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor med henvisning til de vedlagte tegningene, som beskriver oppfinnelsen ved hjelp av eksempler. Figur 1 Prinsippskisse for en mulig implementering av 'RFM Carryover Detector' Figur 2 Forenklet flytdiagram for estimering av gjeldende bakgrunnsstøy, og evt.
justering av referansenivå / referansekurve.
Noen karakteristiske trekk ved nevnte system er angitt nedenfor, og en mulig implementering er skissert i Figur 1, som viser en skisse av en foretrukket anvendelse av oppfinnelsen.
Figuren viser et separasjons-system omfattende et innløp 7 til en separatortank 3, som er forsynt med tre utløpsrør 2,5,6 for henholdsvis gass, vann og olje.
Én eller flere passive akustiske sensorer 1 er montert utenpå et aktuelt fluidførende rør, i det viste tilfellet gassutløpet 2. Sensoren eller sensorene er ikke i direkte kontakt med prosessen, er ikke inntrengende, og kan ettermonteres på eksisterende rør. Fjerning av eventuell maling eller annen overflatebehandling ved kontaktpunkt på rør eneste
nødvendige tilpasning; da for å sikre best mulig akustisk kobling og for å oppfylle evt. krav til galvanisk kontakt for egensikkert utstyr.
Sensoren kan som nevnt være av den typen som er beskrevet i ovennevnte patentsøknad nr. 1997 4904. Sensoren 1 kan monteres i egen sokkel på rør; sokkel spennes fast til rør med stålbånd og strekkfisk, justerbar klemme eller annen fleksibel og sikker anordning. Sensor og sokkel kan evt. være én integrert enhet.
Sensoren monteres primært i eller nær rør-kne 2a, evt. ved andre obstruksjoner som bidrar til turbulent strømning. Funksjonaliteten kan også opprettholdes ved montering på rette strekk, men da nomalt med svakere utslag i målingene.
Sensoren ifølge denne utførelsen av oppfinnelsen betegner en enhet med minst én passiv akustisk føler og én eller flere forsterkeitrinn og filtermoduler, samt evt. A/D - omformede), signalbehandlings-modul med én eller flere DSP eller mikrokontrollere/ prosessorer og tilhørende programvare, minnemodul, kommunikasjonsmodul, m.m.
Sensoren(e) opererer typisk innen ett eller flere frekvensbånd i ultralydområdet, men for denne type applikasjon er også deteksjon i det hørbare området (< 20 kHz) aktuelt. Valg av frekvensbånd vil kunne tilpasses den enkelte anvendelse.
Utgangssignal fra sensoren kan være filtrerte råverdier som gjenspeiler målt akustisk støynivå, forbehandlete data, eller ferdig prosesserte data i form av alarm- eller kontrollsignaler. Som et alternativ til en fullt integrert enhet kan dataprosessering, datalagring, konfigurasjon eller annen funksjonalitet helt eller delvis legges til en separat modul. Figur 1 illustrerer en slik løsning for eksplosjonsfarlig område, hvor sensoren er egensikker men deler av elektronikken er plassert i sikker sone.
Utgangssignal fra sensorsystemet kan kobles til kommunikasjonsport på PC for evt. videre prosessering, resultatvisning, alarmhåndtering osv., evt. kobles direkte til eksternt styringssystem for prosessen, evt. til styringssystem via PC, evt. til alarmlamper eller lydgivere 4.
Deteksjonsmetodene inkluderer fortrinnsvis opsjon for automatisk justering av referansenivå og evt. referansekurve mot prosessens bakgrunnsstøy, og justerbare terskeler mhp. både tidsvarighet og nivå på støyutslag. Også terskelene kan gjøres adaptive. Dette gir et robust system, samtidig som operatør eller servicepersonell får stor fleksibilitet mhp. innstillingen av toleransegrenser og alarm-funksjoner. Dette vil bli beskrevet nærmere nedenfor.
Øverst i figur 1 illustreres hvordan skumhemmende midler reduseres 11, noe som vil bidra til økt skumdannelse. Ved et tidspunkt indikerer en markert nivåøkning i råsignalet 10 fra sensoren 1 medrivning av skum i gassutløpet 2. Alarmsignalet 13 aktiveres og det besørges en økning i mengden skumhemmende midler 11. Selve den tekniske utførelsen av denne prosessen vil ikke bli beskrevet mer i detalj her, siden det kun er et eksempel på en anvendelse av oppfinnelsen.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beskrives med henvisning til figur 2. De beskrevne metodene er i denne sammenheng rettet spesielt mot robust deteksjon av skum eller væskemedrivning i gassutløpet på separatorer for olje, vann og gass, men er generelt ikke begrenset mot denne type anvendelse. (Ulike sider ved prosesseringen vil eksempelvis være direkte anvendelig for både sand- og pigdeteksjon, deteksjon av hydratpartikler i rørtransport av våtgass, m.m.). Metodene dekker to hovedpunkter: Adaptiv justering av referansenivå og evt. referansekurve mot prosessens
bakgrunnsstøy (ABA funksjon)
Deteksjon
Ordet ■bakgrunnsstøy' brukes her som samlebegrep for støybidrag som ikke utgjør nyttesignalet i målingene. F.eks. i forbindelse med sandmåling vil dette gjenspeile summen av bidrag fra sensorens egenstøy og strømningsgenerert støy når sand ikke er tilstede i rørstrømmen, i tillegg til evt. støy fra nærliggende ventiler e.l. All støy som overstiger bakgrunnsstøyen for en gitt hastighet vil siden tolkes som bidrag fra sand. For deteksjon av skum- eller væskemedrivning i gassutløp blir det tilsvarende, men nyttesignalet utgjøres da av en markert økning i strømningsstøy - utover normalnivå ved aktuell hastighet.
For sandsystemer med tilgang til prosessparametre (f.eks. rater, trykk, temperatur, osv.) etableres det normalt en referansekurve for bakgrunnsstøy som funksjon av strømningshastighet (typisk jevnt økende), f.eks. ved polynomisk tilpasning mot empiriske målinger. Man skal da i ettertid kunne isolere nyttesignalet ved 'oppslag' i kurven, med strømningshastighet som input. Bruk av en fast kurve over tid forutsetter imidlertid implisitt at prosessforholdene ikke endrer seg vesentlig i forhold til referansemålingene. En slik antagelse vil ha en tidsbegrenset holdbarhet, og behov for manuelle etterjusteringer av referansekurver har til nå vært vanlig for denne type passiv-akustiske systemer. Foreliggende oppfinnelse inkluderer en ny funksjon for adaptiv etterjustering av referansenivå og evt. referansekurve mot bakgrunnsstøy. Denne er gitt betegnelsen 'ABA' etter 'Automatic Background Noise Curve Adjustment', og aktiveres og konfigureres gjennom Service Software. Merk at ABA funksjonlitet ikke nødvendigvis må knyttes opp mot en kurve, navnet til tross. For systemer uten tilgang til prosessparametre er det kun sist oppdaterte referansenivå som får noen praktisk betydning, uansett strømningshastighet.
ABA-funksjonen tar utgangspunkt i jevnlige beregninger av et estimert gjennomsnittlig bakgrunnsstøynivå, 'ANL', en forkortelse for Average Background Noise Level. Under gitte forutsetninger vil en evaluering av ANL over tid kunne gi grunnlag for en automatisk etterjustering av referansenivå og evt. referansekurve, også kalt bakgrunnsstøykurve.
En evt. etterjustering av referansenivå forutsetter at ANL har vært relativt stabil over tid. Graden av stabilitet målsettes i praksis ved bestemmelse av en 'ANL Slope'
(endringsrate), som beregnes ut fra ANL over et gitt antall etterfølgende tidsintervaller. 'ANL Slope' finnes som summen av to ledd; en estimert midlere ANL endringsrate for hele perioden, og et ledd som skal gjenspeile spredningen til ANL-verdiene som inngår. Totalen skal dermed gi et strengere estimat for endringsrate, med 'straffetillegg' for lokale variasjoner. (En lav midlere endringsrate ville ikke alene være noen god indikator
for stabile forhold; periodiske støyfluktuasjoner kan f.eks. oppstå under visse strømningsforhold, med betydelige variasjoner rundt et tilnærmet konstant nivå). I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen finnes midlere ANL endringsrate over intervallene i en periode som absoluttverdien til stigningstallet til en første-ordens tilpasning, funnet ved såkalt minste kvadraters metode. 'Straffetillegget' beregnes som to gang standard usikkerhet i estimatet; det skal tilsvare 95 % konfidensintervall ved antatt normalfordeling.
Beregnet 'ANL Slope', holdes opp mot en definert terskel. Hvis lavere enn terskel antas stabile forhold, og gjennomsnittlig ANL over evaluerings-perioden tas å være representativ for gjeldende bakgrunnsstøynivå. Det er denne gjennomsnittsverdien som benyttes til etterjustering av referansenivå og evt. kurve, gitt at alle kriterier er oppfylt. Evt. tilpasning av kurve gjennomføres ved en såkalt 'ettpunktsjustering':
En bakgrunns støy kurve kan eksempelvis representeres med et tredje-ordens polynom på fonnen,
hvor v er strømningshastighet, og A til D er koeffisienter. Med 'ettpunktsjustering' antar man at i) er kontant, mens de øvrige koeffisientene skaleres lineært med en felles multipliseringsfaktor - bestemt av at at kurven skal skjære gjennom det nye referansepunktet. Dette bevarer konstantleddet som skal gjenspeile null-lesingen til sensoren ved strømningsfrie forhold, og opprettholder samtidig den generelle formen på kurven. Kun stigningen på kurven tilpasses.
ANL for ett enkelt intervall beregnes som middelverdien til et utvalg av de lavere måleverdiene: Måleverdiene sorteres først i stigende rekkefølge, og en viss prosentsats av de aller laveste verdiene forkastes som mulige utskudd. ANL finnes deretter som middelverdien til ny prosentsats av de laveste (gjenstående) måleverdiene.
Hvis alle kriterier for justering av referansenivå og evt. kurve er oppfylt antas gjennomsnittlig ANL (for en evalueringsperiode på n intervaller) å være representativ for nivået til gjeldende bakgrunnsstøy. Før bruk som referansepunkt skaleres imidlertid ANL opp med en liten prosentvis faktor. Det skal sikre at referansenivået blir liggende noe over støygulvet, for å ta høyde for mindre og ellers ubetydelige støyfluktuasjoner.
Figur 2 illustrerer et forenklet flytdiagram for ABA-funsjonen.
Ifølge utførelsen vist i figuren beregnes lokal ANL over et antall intervaller 23, og på bakgrunn av disse beregnes 'ANL slope' 24.
Justering av referansenivå og evt. bakgrunnsstøykurve vil ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen kun slå inn under forutsetning av at samtlige av følgende kriterier 21 er oppfylt: • Beregnet 'ANL slope' 24 er under en definert terskelverdi. (Indikerer stabile forhold). • Strømningshastigheten (hvis kjent) har ikke endret seg 'vesentlig' innen evalueringsperioden. Toleransen for hastighetsendring bestemmes av en definert terskelverdi, og skal ta høyde for mindre variasjoner som f.eks. kan skyldes svakt fluktuerende trykk. • Absolutt differanse mellom gjennomsnittlig ANL 25 og bakgrurmsstøynivå mht.
gjeldende referanse må overstige en definert miniumumsverdi. (Marginale endringer overses for å unngå stadige justeringer under tilnærmet konstante forhold). • En definert minimumstid er passert siden forrige evt. justering. (Autojustering tar kun sikte på å kompensere for langsiktige trender i prosessforhold).
Hvis alle kriterier er oppfylt etableres det et nytt referansenivå, evt. foretas også en ettpunktsjustering 22 av bakgrunnsstøykurve - som beskrevet. Hvis ikke tas det ingen videre aksjon. Systemet går i begge tilfeller rett inn i en ny ANL evalueringsperiode.
ABA-funksjonen kan fleksibelt konfigureres med følgende justerbare parametre:
ANL Interval Length [min]: Varighet av hvert enkelt (lokale) intervall.
ANL Selection Fraction [%]: Andel av måleverdier som inngår i beregning av
lokal ANL (etter første siling).
# of Intervals: Antall ANL-intervall, n, som inngår i evalueringen av ANL trend
/ gjeldende bakgrunnsstøynivå.
Velocity Variation Tolerance [m/s]: Toleranseterskel for hastighetsvariasjon innen evauleringsperioden for ANL. (Kun relevant for systemer med tilgang til strømningshastighet).
Maximum ANL Slope [100 nV / hour]: Toleranseterskel for ANL endringsrate
innen evalueringsperioden.
Minimum A ANL [100 nV]: Angår differanse mellom ny gjennomsnittlig ANL
og bakgrunnsstøy-nivå ihht. gjeldende referanse. Hvis absolutt differanse er lavere enn terskelen vil ingen justering referansenivå og evt. kurve bli foretatt.
ANL Margin [%]: Prosentvis faktor for oppskalering av beregnet gjennomsnittlig ANL før evt. bruk som referansepunkt og evt. justering av bakgrunnsstøykurve.
Deteksjon
Ved medrivning av væske eller skum i gassutløp vil nyttesignalet være karakterisert av en markert økning i strømningsstøy, utover normalnivå ved aktuell strømningshastighet. For denne type anvendelse kan man derfor legge tilrette for robust deteksjon uten en nøyaktig kalibrert bakgrunnsstøykurve, og det vil ikke engang nødvendigvis være hensiktsmessig å koble systemet opp mot prosess-input fra eksterne kilder. En jevnlig etterjustering av referansenivå, slik ABA-funksjonalitet kan besørge, skal være tilstrekkelig. En enkel sammenligning med sanddeteksjon kan utdype dette: Nøyaktigheten i sandmåling vil være direkte avhengig av nøyaktigheten til referansenivået som benyttes. Et for lavt eller høyt nivå kan medføre hhv. over- eller underestimering av produsert sandmengde, og tilsvarende mulighet for hhv. falsk sandindikasjon under sandfrie forhold eller redusert følsomhet for små mengder sand. Det er derfor viktig at referansenivået til enhver tid er mest mulig nøyaktig, og prosessinput må ideelt sett kontinuerlig gjenspeile slrømningshastigheten - slik at 'oppslag<1> i referanse-/bakgrunnsstøykurve blir korrekt. Ved deteksjon av skum-/ væskemedrivning har man ikke samme strenge krav til nøyaktighet Man forholder seg kun til deteksjon / ikke deteksjon, og typisk deteksjonsterskel vil overstige effekten av normale hastighetsvariasjoner. Man er dermed ikke avhengig av nøyaktig kalibrering eller kontinuerlig oppdatering av referansenivå mot hastighet, og bruk av og prosess-input fra eksterne kilder blir strengt tatt overflødig.
Systemet finner adaptivt et estimat for gjeldende bakgrunnstøynivå, og benytter dette som referanse for relative terskler. (En deteksjonsterskel vil f.eks. forholde seg til tilleggsstøy utover gjeldende estimert referanse-/bakgrunnsstøynivå). Selve deteksjonen kan konfigureres med følgende justerbare parametre: • Carryover Onset Threshold [A 100 nV]: Støyterskel for deteksjon av medrivning, relativ til gjeldende referansenivå. • Minimum Duration [Sec.]: Minimum varighet av deteksjon over absolutt teskelmvå før en evt. alarmtilstand aktiveres. Med dette kan man unngå evt. falske alarmer pga. kortvarig støy fra andre kilder. (Klokke / teller vil nulles ut straks støynivået faller tilbake under 'Carryover End Threshold'. Evt. aktvive alarmer vil samtidig deaktiveres). • Carryover End Threshold [A 100 nV]: Støyterskel for å gå ut av deteksjonsmodus og evt. alarmtilstand forårsaket av medrivning, relativ til gjeldende referansenivå. ('Carryover End Threshold' kan ikke settes større enn 'Carryover Onset Threshold')
Den enkle deteksjonsmetoden gir sammen med ABA-funskjonalitet et robust og adaptivt system.
Alarmfunksjon og styresignaler
Systemet vil detektere medrivning av væske / skum hvis målt støynivå
overskrider summen av 'Carryover Onset Threshold' og gjeldende referansenivå.
Aktivering av alarm forutsetter i tillegg at deteksjonen kontinuerlig vedvarer i en minimumsperiode bestemt av 'Minimum Duration'.
Systemet vil gå ut av en alarmtilstand når støynivået faller tilbake under summen av gjeldende referansenivå og 'Carryover End Threshold'.
Foreliggende oppfinnelse vil kunne leveres i en rekke ulike utgaver, med et vidt register av tekniske løsninger og elektroniske grensesnitt. Alarmsignal kan f.eks. med dagens hardware kommuniseres som digitale meldinger ved seriell kommunikasjon (direkte fra sensorsystem eller via PC med dedikert software), evt. gis ut som strømsignal på 4-20 mA utgang eller spenningssignal via en galvanisk isolert "Volt Free Contact'. Type grensesnitt og kommunikasjonslink er ellers underordnet for funksjonen til selve systemet.
Alarmsignaler vil typisk kobles opp mot et overordnet kontrollsystem for varsling av operatør som kan ta de nødvendige aksjoner, evt. for automatisert styring via en egen reguleringssløyfe. Tiltak ved medrivning av skum- eller væske i gassutløp vil typisk kunne være økt dosering av skumhemmende kjemikalier og/eller økning av pumperater på væskeutløp, for generell senkning av toppnivå.
Med optimal utnyttelse av foreliggende oppfinnelse ønsker man primært å oppnå en generell reduksjon i forbruk av dyre skumhemmende kjemikalier, uten økt risiko for skum/ væskemedrivning og nedstenging av prosessen. De potensielle økonomiske gevinstene for sluttbruker skal være betydelige.
Claims (11)
1. Fremgangsmåte for deteksjon av endringer, som skumdannelser, i fluidstrømmer, hvilket fluid strømmer gjennom et rør, omfattende anordning av en akustisk detektor plassert i tilknytning til røret for avlesning av akustisk informasjon fra fluidstrømmen,
karakterisert ved definisjon av en referanseverdi for signalet fra detektoren og definisjon av en terskelverdi i forhold til referanseverdien, samt deteksjon av endring når nivået til det mottatte akustiske signalet overstiger terskelverdien,
der akustisk støynivå løpende estimeres og evalueres for vedvarende endringer, og der referanseverdien etterjusteres som følge av slike endringer i løpet av en forutbestemt tidsperiode, hvilken referanseverdi er en valgt størrelse større enn estimert midlere referanseverdi.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det defineres en referansekurve for bakgrunnsstøy G( v) som funksjon av strømningshastigheten v, der kurven G( v) justeres automatisk på bakgrunn av målt endring i støysituasjonen, slik at den skjærer gjennom ny referanseverdi for støyen ved aktuell strømningshastighet.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, der kurven for bakgrunnstøy er gitt av G(v) = A ■ v3 + B • v<2> + C • v + D, der v er strømningshastigheten, D er det konstante støybidraget, mens A, B, og C definerer kurvens forløp,
der koeffisientene A, B og C justeres på bakgrunn av den målte endringen i støysituasjonen for å tilpasse kurven til å skjære gjennom den nye referanseverdien for støyen G(v) ved en gitt strømningshastighet,
og der justeringen av koeffisientene A, B og C skjer ved at alle tre koeffisientene multipliseres med samme faktor.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der referanseverdien endres som følge av at følgende forutsetninger oppfylles: • Beregnet endringsrate for støynivå er under en valgt første terskelverdi • Endringer i strømningshastighet (hvis tilgjengelig) er under en valgt andre terskelverdi • Forskjellen mellom ny, gjennomsnittlig referanseverdi og gjeldende estimerte verdi for bakgrunnsstøy er over en valgt tredje terskelverdi • Tiden siden forrige endring har oversteget en valgt tidsperiode.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der beregnet / estimert endringsrate kan inkludere tillegg for estimatets usikkerhet, eksempelvis tilsvarende 95% konfidensintervall ved antatt normalfordeling.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der referanseverdien er en valgt prosentsats støne enn estimert midlere referanseverdi.
7 System for deteksjon av uregelmessigheter i en fluidstrøm, særlig relatert til skumdannelse i en separatortank, omfattende minst én akustisk sensor innrettet til montering på utsiden av et rør inneholdende fluidstrømmen, hvilken sensor er tilknyttet signalbehandlingsmidler for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-6, karakterisert ved at signalbehandlingsmidlene er innrettet til å frembringe et varslingssignal ved overstigelse av nevnte terskelverdi.
8. System ifølge krav 7, der signalbehandlingsmidlene også er innrettet til å måle varigheten for overskridelsen av terskelverdien, og for å frembringe varslingssignalet etter at overskridelsen har vart lenger enn en forutbestemt periode.
9. System ifølge krav 7, der den akustiske sensoren er plassert ved nedstrømsiden av et rørbend.
10. Anvendelse av akustisk sensor innrettet til mottak av akustiske signaler innen et gitt frekvensområde, for deteksjon av skum- eller væskemedrivning i gassutløpet på en separasjonstank, der deteksjonen oppnås når det akustiske signalet overstiger en gitt terskelverdi.
11. Anvendelse ifølge krav 10, der terskelverdien forholder seg dynamisk i forhold til en regulerbar referanseverdi, hvilken referanseverdi beregnes på bakgrunn av målt akustisk støy ved tilknytningen til røret.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20035031A NO323248B1 (no) | 2003-11-13 | 2003-11-13 | System og fremgangsmate, samt anvendelse av disse, for deteksjon av skum i rorstromning |
GB0616567A GB2426823B (en) | 2003-11-13 | 2004-11-12 | System and method for detection of foam in pipe flow |
GB0424969A GB2408100B (en) | 2003-11-13 | 2004-11-12 | System and method for detection of foam in pipe flow |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20035031A NO323248B1 (no) | 2003-11-13 | 2003-11-13 | System og fremgangsmate, samt anvendelse av disse, for deteksjon av skum i rorstromning |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20035031D0 NO20035031D0 (no) | 2003-11-13 |
NO20035031L NO20035031L (no) | 2005-05-18 |
NO323248B1 true NO323248B1 (no) | 2007-02-12 |
Family
ID=29775176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20035031A NO323248B1 (no) | 2003-11-13 | 2003-11-13 | System og fremgangsmate, samt anvendelse av disse, for deteksjon av skum i rorstromning |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
GB (2) | GB2408100B (no) |
NO (1) | NO323248B1 (no) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010094809A1 (en) | 2009-02-23 | 2010-08-26 | Roxar Flow Measurement As | System and method for passive acoustic monitoring of fluids and solids in pipe flow |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0522312D0 (en) | 2005-11-01 | 2005-12-07 | Cormon Ltd | Monitoring particles in a fluid stream |
WO2007052022A1 (en) | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Cormon Limited | Monitoring particles in a fluid stream |
NO327568B1 (no) * | 2006-04-26 | 2009-08-17 | Det Norske Veritas As | Akustisk fremgangsmate og anordning for deteksjon eller karakterisering av et medium inneholdt i en struktur, saerlig en gass, et kondensat eller et hydrat i en rorledning for transport av hydrokarboner |
WO2016097728A1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | Sand Monitoring Services Limited | Measurement systems and methods |
SE541997C2 (en) * | 2016-01-13 | 2020-02-11 | Freezeguard Ab | Freeze detector for a pipe or a container |
CN106368675B (zh) * | 2016-08-29 | 2019-09-24 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种油气井出砂监测仪及出砂监测资料处理方法 |
CN116253163B (zh) * | 2023-01-06 | 2023-09-29 | 广州宇凡自动化科技有限公司 | 一种自动送料控制系统及方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4651555A (en) * | 1984-09-11 | 1987-03-24 | Introtek Corporation | Apparatus for detecting discontinuities in a fluid stream |
JPH04235380A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-08-24 | Koyo Seiko Co Ltd | 管内流体中異物検出装置 |
US5257530A (en) * | 1991-11-05 | 1993-11-02 | Atlantic Richfield Company | Acoustic sand detector for fluid flowstreams |
US6121602A (en) * | 1998-06-18 | 2000-09-19 | Nalco/Exxon Energy Chemicals, L.P. | Method for monitoring foam and gas carry under and for controlling the addition of foam inhibiting chemicals |
-
2003
- 2003-11-13 NO NO20035031A patent/NO323248B1/no not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-11-12 GB GB0424969A patent/GB2408100B/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-11-12 GB GB0616567A patent/GB2426823B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010094809A1 (en) | 2009-02-23 | 2010-08-26 | Roxar Flow Measurement As | System and method for passive acoustic monitoring of fluids and solids in pipe flow |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2426823A (en) | 2006-12-06 |
NO20035031D0 (no) | 2003-11-13 |
GB0424969D0 (en) | 2004-12-15 |
NO20035031L (no) | 2005-05-18 |
GB2408100A (en) | 2005-05-18 |
GB0616567D0 (en) | 2006-09-27 |
GB2408100B (en) | 2007-01-24 |
GB2426823B (en) | 2007-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3106249B2 (ja) | インパルス管路閉塞検出装置および方法 | |
CA2677460C (en) | Ultrasonic system for detecting and quantifying of air bubbles/particles in a flowing liquid | |
EP2893301B1 (en) | Self-diagnosing differential pressure flow meter | |
WO2010103005A3 (de) | Verfahren und wirbelströmungsmessgerät zum überwachen und/oder messen einer wandströmung eines in einer rohrleitung strömenden, zwei- oder mehrphasigen mediums | |
US11536694B2 (en) | Steady state fluid flow verification for sample takeoff | |
TW200728693A (en) | Flow measurement and control with bubble detection | |
US20170328750A1 (en) | Flow-Rate Measurement Assembly According to the Differential-Pressure Measurement Principle | |
US10908003B2 (en) | Vortex flowmeter including pressure pulsation amplitude analysis | |
JP6612441B2 (ja) | 同伴流体検出診断 | |
NO323248B1 (no) | System og fremgangsmate, samt anvendelse av disse, for deteksjon av skum i rorstromning | |
US10184611B2 (en) | Detecting fluid properties of a multiphase flow in a condensate drain | |
JP2011180055A (ja) | 超音波式ガスメーター | |
US11029181B2 (en) | Vortex flowmeter with flow instability detection | |
JP2008203000A (ja) | 詰まり診断装置及び詰まり診断方法 | |
JP3117842B2 (ja) | ガス漏れ検出方法 | |
GB2475078A (en) | A method of detecting slugs of one phase in a multiphase flow | |
JP2004117283A (ja) | 超音波式渦流量計 | |
JP2005037290A (ja) | 超音波流量計 | |
JPH08247900A (ja) | 流量制御設備の異常診断装置 | |
US9778088B2 (en) | Sensor device for detecting a liquid and method therefor | |
JP5617185B2 (ja) | ガス遮断装置 | |
JP3117844B2 (ja) | ガス漏れ検出方法 | |
WO1993009406A1 (en) | Optical flow detector | |
JP6987618B2 (ja) | ガスメータ | |
JP2005274263A (ja) | 流体の流れ計測装置および流体の流れ計測方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |