專利名稱：爆震清潔設(shè)備的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備。更特別而言，本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備的爆震清潔。
背景技術(shù)：
表面污垢是工業(yè)設(shè)備中的主要問題。這種設(shè)備包括爐(煤爐、油爐、廢物爐，等等)、鍋爐、氣化器、反應(yīng)器、熱交換器，等等。通常，這種設(shè)備包括包含內(nèi)部傳熱表面的容器，內(nèi)部傳熱表面由于累積了粒子例如煙灰、灰燼和礦物，更為一體集結(jié)的如爐渣和/或污垢等，而易于形成污垢。這種粒子集結(jié)可能會逐漸妨礙設(shè)備運(yùn)行、降低效率和生產(chǎn)量以及可能引起損害。因此非常需要對設(shè)備進(jìn)行清潔并且設(shè)備的清潔工作需要考慮到許多相關(guān)因素。通常，難以直接接近帶有污垢的表面。此外，為了保持收入，需要將工業(yè)設(shè)備停工期和與清潔工作相關(guān)的成本減至最低。已經(jīng)提出了多種技術(shù)。舉例來說，在美國專利5,494,004和6,438,191以及美國專利申請出版物2002/0112638中提出了多種技術(shù)。另外的技術(shù)公開于文獻(xiàn)Huque，Z.ExperimentalInvestigation of Slag Removal Using Pulse Detonation WaveTechnique，DOE/HBCU/OMI Annual Symposium，Miami FL.，March16-18，1999中。詳細(xì)的沖擊波技術(shù)由 和 在其以下出版物中進(jìn)行了描述 K.and I.，F(xiàn)urtherExperience Using Detonation Waves for Cleaning Boiler HeatingSurfaces，International Journal of Energy Research Vol.17，583-595(1993)和 K.and I.，Detonation-WaveTechnique for On-load Depoist Removal from Surfaces Exposed toFoulingParts I and II，Journal of Engineering for Gas Turbinesand Power，Transactions of the ASME，Vol.1，116 223-236，January1994。此類系統(tǒng)還在南斯拉夫?qū)＠霭嫖颬 1756/88和P 1728/88中進(jìn)行了討論。按照這種技術(shù)的示例性應(yīng)用，此類系統(tǒng)常常被稱作“吹灰器”。
然而，在這個領(lǐng)域中仍存在許多需要進(jìn)一步改進(jìn)的可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及一種用于清潔容器內(nèi)的一個或多個表面的設(shè)備，該容器具有將容器外部與容器內(nèi)部隔開并具有壁孔的容器壁。長管道具有上游第一端和下游第二端并且安置成用于將沖擊波從第二端導(dǎo)入容器內(nèi)部。燃料和氧化劑源聯(lián)接于管道上，用于將燃料和氧化劑傳送至管道。引爆器安置成用于引起燃料和氧化劑反應(yīng)以便產(chǎn)生沖擊波。傳感器檢測與容器相關(guān)的一個或多個熱力學(xué)特性。控制系統(tǒng)聯(lián)接于引爆器、源以及傳感器上。
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，可能具有多個這種傳感器，包括至少一個溫度傳感器和至少一個壓力傳感器。這種傳感器可以包括至少一個位于管道或容器上的熱電偶和至少一個紅外線傳感器。該至少一個紅外線傳感器可以包括紅外線相機(jī)。傳感器可以包括至少一個燃燒發(fā)射傳感器?？梢杂卸鄠€這種管道和這種引爆器，每個管道與相關(guān)的一個或多個引爆器相關(guān)聯(lián)?？刂葡到y(tǒng)可以包括多個局部控制器，這些控制器分別與這些引爆器中的相關(guān)一個相關(guān)聯(lián)并且如此聯(lián)接于其上?？刂葡到y(tǒng)還可以包括聯(lián)接于這些局部控制器上的中央控制器。中央控制器可以進(jìn)行編程以便響應(yīng)于輸入而產(chǎn)生維護(hù)或維修要求。控制系統(tǒng)可以進(jìn)行編程以便與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通訊。控制系統(tǒng)可以進(jìn)行編程以便響應(yīng)于來自傳感器的輸入而控制管道的運(yùn)行。控制系統(tǒng)可以編程有多個不同的清潔過程或規(guī)程以便響應(yīng)于相應(yīng)的所檢測情況而執(zhí)行這些過程。成像檢查相機(jī)可以聯(lián)接于控制系統(tǒng)上，以便可視地監(jiān)控容器內(nèi)部。
本發(fā)明的另一個方面涉及一種用于監(jiān)控多個遠(yuǎn)程爆震清潔設(shè)備的運(yùn)行情況的監(jiān)控系統(tǒng)。通訊接口與設(shè)備進(jìn)行通訊。存儲器和處理器中至少一個存儲著許多指令，用于接收來自設(shè)備的數(shù)據(jù)并記錄關(guān)于設(shè)備的信息。
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，處理器和存儲器中至少一個存儲著用于引起設(shè)備運(yùn)行的指令。監(jiān)控系統(tǒng)可以包括一個或多個顯示器。在這一個或多個顯示器中至少有一個可以連接成用于容許至少有部分時間來顯示攝像機(jī)輸入。該系統(tǒng)可以與多個這種設(shè)備結(jié)合使用。設(shè)備可以包括多個清潔系統(tǒng)。每個清潔系統(tǒng)可以包括多個燃燒管道和多個局部控制模塊，這些局部控制模塊各與這些燃燒管道中的單個特定燃燒管道相關(guān)聯(lián)。清潔系統(tǒng)還可以包括聯(lián)接于燃燒管道上的燃料和氧化劑源，以及聯(lián)接于局部控制模塊上并且配置成用于向監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的共用控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個方面涉及一種用于清潔位于多個位置處的多個容器內(nèi)的表面的方法。在中央位置處，監(jiān)控著關(guān)于每個容器的數(shù)據(jù)。響應(yīng)于特定一個容器的所監(jiān)控數(shù)據(jù)，就使得與特定容器相關(guān)的爆震清潔設(shè)備排放，從而清潔特定容器內(nèi)的表面。
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，這種方法可以通過程序控制與監(jiān)控系統(tǒng)來執(zhí)行，這種系統(tǒng)經(jīng)過編程以便響應(yīng)于所監(jiān)控的數(shù)據(jù)而從多個至少部分預(yù)定的清潔規(guī)程中選擇至少一個并根據(jù)選定的規(guī)程引起排放。這種方法可以按照重復(fù)順序的方式執(zhí)行。紅外線相機(jī)可以用于每個容器內(nèi)，用于在容器處于運(yùn)行狀態(tài)時檢查相關(guān)表面。監(jiān)控可以包括以下內(nèi)容中的至少一個監(jiān)控容器內(nèi)的表面發(fā)射系數(shù)、監(jiān)控容器內(nèi)部的圖像以及監(jiān)控容器內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量。這種方法可以包括接收至少一個容器的自動維護(hù)或維修要求。這種要求可以是專門針對設(shè)備之一或者可以是一般要求。
本發(fā)明的一個或更多實(shí)施例的詳細(xì)情況在附圖和以下詳細(xì)描述中進(jìn)行闡明。通過閱讀以下描述和附圖以及權(quán)利要求，將可以清楚了解本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為工業(yè)爐的視圖，其與若干安置成用于清潔爐的層面的吹灰器相關(guān)聯(lián)。
圖2為圖1的吹灰器之一的側(cè)視圖。
圖3為圖2的吹灰器的上游端的部分剖開的側(cè)視圖。
圖4為圖2的吹灰器的主燃燒器部段的縱向剖視圖。
圖5為圖4的部段的端視圖。
圖6為用于多個清潔設(shè)備的控制系統(tǒng)的示意圖。
圖7為圖6中設(shè)備的示例性接口模塊的俯視圖。
圖8為圖7的接口模塊的側(cè)視圖。
圖9為用于圖7的接口模塊的控制電子設(shè)備的示意圖。
在各圖中，相同的參考數(shù)字和標(biāo)號指示相同的元件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有示例性的三個相關(guān)吹灰器22的爐20。在所示實(shí)施例中，爐身形成為正平行六面體的形式，并且吹灰器全部與爐體的單個共用壁24相關(guān)聯(lián)并沿著壁安置于相同的高度上。也可以采用其它構(gòu)型(例如單個吹灰器、多個層面中每個層面上具有一個或多個吹灰器，等等)。
每個吹灰器22包括從遠(yuǎn)離爐壁24的上游遠(yuǎn)端28向緊靠壁24的下游近端30延伸的長燃燒管道26。然而，任選地，端30可適當(dāng)?shù)匚挥跔t內(nèi)。在運(yùn)行每個吹灰器時，位于管道26內(nèi)的燃料/氧化劑混合物的燃燒在接近上游端(例如在管道長度最上游的10％內(nèi))開始以便產(chǎn)生爆震波，該爆震波與相關(guān)燃燒氣體一起作為沖擊波從下游端射出以便對爐的內(nèi)部體積內(nèi)的表面進(jìn)行清潔。每個吹灰器可與燃料/氧化劑源32相關(guān)聯(lián)。這種源或者其一個或多個部件可由各個吹灰器所共享。一個示例性源包括位于相應(yīng)容器結(jié)構(gòu)38和40中的液化或壓縮氣體燃料缸34和氧氣缸36。在示例性實(shí)施例中，氧化劑為第一氧化劑例如基本純凈的氧。第二氧化劑可為從中央空氣源42輸送的車間氣源的形式。在示例性實(shí)施例中，空氣儲存于空氣儲蓄器44中。由缸34中的燃料膨脹而得的燃料一般存儲于燃料儲蓄器46中。每個示例性源32通過位于下方的適當(dāng)波導(dǎo)管聯(lián)接于相關(guān)管道26上。類似地，每個吹灰器包括火花箱50，其用于點(diǎn)燃燃料氧化劑混合物，并且其與源32一起由控制和監(jiān)控系統(tǒng)(未示出)來控制。圖1中還示出，壁24包括多個用于進(jìn)行檢查和/或測量的口。示例性的口包括與每個吹灰器22相關(guān)聯(lián)的光學(xué)監(jiān)控口54和溫度監(jiān)控口56，用于分別容放紅外線和/或可見光攝相機(jī)和熱電偶探頭，以便觀察待清潔的表面和監(jiān)控內(nèi)部溫度。也可使用其它探頭/監(jiān)控/采樣裝置，包括壓力監(jiān)控、成分采樣裝置、等等。
圖2示出了示例性吹灰器22的更多細(xì)節(jié)。示例性爆震管道26帶有由一系列從上游到下游排列的帶雙法蘭的管道部段或部分60和具有下游部分64的下游噴嘴管道部段或部分62形成的主體部分，下游部分64延伸穿過位于壁中的孔并且終止于露在爐內(nèi)部68中的下游端或出口30處。術(shù)語噴嘴在此用的是概括的意思，因而不要求存在任何空氣電力學(xué)上的收縮、膨脹或其組合。示例性管道部段材料為金屬(例如不銹鋼)。如果提供有適當(dāng)?shù)闹С泻屠鋮s裝置的話，出口30可位于爐內(nèi)更往里的位置。圖2還示出了爐內(nèi)管束70，它們的外表面常存在污垢。在示例性實(shí)施例中，每個管道部段60被支承于相關(guān)的臺車72上，臺車72的輪與沿著設(shè)備底板76的軌道系統(tǒng)74相接合。示例性的軌道系統(tǒng)包括一對與臺車輪的凹形外周表面相接合的平行導(dǎo)軌。示例性的各部段60具有相似的長度L1，并且通過位于其相應(yīng)法蘭的螺栓孔中的相關(guān)螺栓陣列而端對端地栓接起來。類似地，各部段60中的最下游部段的下游法蘭栓接于噴嘴62的上游法蘭上。在示例性實(shí)施例中，與一個或多個金屬螺旋反作用彈簧82串聯(lián)連接的反作用帶80(例如棉花或熱學(xué)/結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的合成材料)聯(lián)接于該最末相配的法蘭對上，并且將燃燒管道連接于環(huán)境結(jié)構(gòu)如爐壁上，以便彈性地吸收與吹灰器的排放操作相關(guān)的反作用力并且保證燃燒管道正確放置以隨后點(diǎn)燃。任選地，可以提供另外的阻尼(圖中未示出)。反作用帶/彈簧組合可形成為單個長度或者環(huán)。在示例性實(shí)施例中，這個組合的下游部段具有總長度L2。替代性的彈性反沖吸收裝置可包括非金屬或非螺旋彈簧或橡膠或其它在張力、壓縮和/或剪切作用下有利地至少部分彈性變形的彈性體元件，氣壓反沖吸收器，等等。
預(yù)起爆劑管道部段84從上游端28向下游延伸，其也可帶雙法蘭并且具有長度L3。預(yù)起爆劑管道部段84的特征內(nèi)部橫截面積(垂直于管道的軸線/中心線500)小于燃燒管道的下游部分(60、62)的特征內(nèi)部橫截面積(例如平均、中值、眾數(shù)、等等)。在涉及圓形橫截面管道部段的示例性實(shí)施例中，預(yù)起爆劑橫截面積的特征在于直徑介于8cm至12cm之間，而下游部分的特征在于直徑介于20cm至40cm之間。相應(yīng)地，下游部分與預(yù)起爆劑部段的示例性橫截面積比值介于1∶1至10∶1之間，更窄的話，介于2∶1至10∶1之間。端28與30之間的總長度L可為1-15m，更窄的話，為5-15m。在示例性實(shí)施例中，過渡管道部段86在預(yù)起爆劑部段84與最上游部段60之間延伸。部段86具有尺寸適于與部段84和60的相應(yīng)法蘭相配合的上游和下游法蘭，并且具有在部段84和60的內(nèi)部橫截面之間提供了平滑過渡的內(nèi)表面。示例性部段86具有長度L4。部段86的內(nèi)表面的發(fā)散的示例性半角≤12°，更窄的話，為5-10°。
燃料/氧化劑進(jìn)料可以按照各種方式引入爆震管道內(nèi)部?？捎幸环N或多種不同的燃料/氧化劑混合物。這種混合物可在爆震管道外部進(jìn)行預(yù)混合，或者可在引入管道處或在引入管道后進(jìn)行混合。圖3示出了部段84和86構(gòu)制成用于分別引入兩種不同的燃料/氧化劑組合預(yù)起爆劑組合；和主組合。在示例性實(shí)施例中，在部段84的上游部分中，一對預(yù)起爆劑燃料噴射管道90聯(lián)接于限定了燃料噴射口的部段壁中的口92上。類似地，一對預(yù)起爆劑氧化劑管道94聯(lián)接于氧化劑入口96上。在示例性實(shí)施例中，這些口位于部段84的長度上的上游半部段中。在示例性實(shí)施例中，燃料噴射口92中每個都在相同的軸向位置處成一定角度(所示為示例性的90°，但是也可以為包括180°在內(nèi)的其它角度)與相關(guān)的氧化劑口96配對，以便為燃料和氧化劑提供相對的射流混合。在下文中將會進(jìn)一步進(jìn)行討論，吹掃氣體管道98在更上游處類似地連接于吹掃氣體口100上。栓接于部段84的上游法蘭上的端板102密封著燃燒管道的上游端并且穿過具有位于部段84內(nèi)部的運(yùn)行端108的點(diǎn)火器/引爆器106(例如火花塞)。
在示例性實(shí)施例中，主燃料和氧化劑被引入部段86中。在所示實(shí)施例中，主燃料由多個主燃料管道112運(yùn)送而主氧化劑由多個主氧化劑管道110運(yùn)送，其中每個主氧化劑管道110具有同心地環(huán)繞著相關(guān)燃料管道112的端口，以便在相關(guān)入口114處混合主燃料和氧化劑。在示例性實(shí)施例中，燃料為烴。在特別的示例性實(shí)施例中，兩種燃料相同，它們從單個燃料源引出但是與不同的氧化劑混合與基本上純凈的氧混合以便得到預(yù)起爆劑混合物；與空氣混合以便得到主混合物。在這種情況中可用的示例性燃料有丙烷、MAPP氣體、或其混合物。也可以使用其它燃料，包括乙烯和液體燃料(例如柴油、煤油和射流航空燃料)。氧化劑可包括混合物，例如適當(dāng)比例的空氣/氧混合物，以便得到所需的主和/或預(yù)起爆劑進(jìn)料化學(xué)性質(zhì)。此外，具有分子組合的燃料和氧化劑組分的單元推進(jìn)劑燃料也可作為選擇。
在運(yùn)行時，在使用周期開始處，燃燒管道中除了存在空氣(或其它吹掃氣體)之外在開始時為空。預(yù)起爆劑燃料和氧化劑隨后通過相關(guān)口引入，充入部段84并且部分延伸入部段86(例如接近中點(diǎn)處)中，并且有利地剛剛超過主燃料/氧化劑口。然后切斷預(yù)起爆劑燃料和氧化劑流。充入的預(yù)起爆劑燃料和氧化劑的示例性體積占燃燒管道體積的1-40％，更窄的話，占1-20％。然后引入主燃料和氧化劑以便基本上充入一定部分(例如20-100％)的燃燒管道剩余體積。然后切斷主燃料和氧化劑流。此前經(jīng)過主燃料/氧化劑口引入預(yù)起爆劑燃料和氧化劑，就大大消除了在預(yù)起爆劑和主進(jìn)料之間形成空氣或其它不燃塊的危險。這種塊可防止燃燒前沿在兩個進(jìn)料之間遷移。
在引入進(jìn)料之后，就觸發(fā)火花箱以便提供引爆器的火花放電，從而點(diǎn)燃預(yù)起爆劑進(jìn)料。預(yù)起爆劑進(jìn)料選擇成具有非常迅速燃燒的化學(xué)性質(zhì)，因此在部段84內(nèi)，最初的爆燃快速地轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，并且產(chǎn)生爆震波。一旦產(chǎn)生了這種爆震波，就能有效地經(jīng)過主進(jìn)料，而主進(jìn)料可能另外具有足夠慢的化學(xué)性質(zhì)以便不會自動地在管道內(nèi)爆震。波沿縱向向下游通過并且從下游端30處作為爐內(nèi)的沖擊波的形式出現(xiàn)，從而轟擊于待清潔的表面上并且產(chǎn)生熱學(xué)和機(jī)械上的沖擊，以便典型地至少使污物變松。波之后將跟著從爆震管道排出的加壓燃燒產(chǎn)物，排過來的產(chǎn)物從下游端30處作為射流的形式出現(xiàn)并且進(jìn)一步完成清潔過程(例如除去已經(jīng)松掉的材料)。在排出燃燒產(chǎn)物之后，或者與排出燃燒產(chǎn)物同時進(jìn)行，通過吹掃口100引入吹掃氣體(例如，來自用于提供主氧化劑的同一源的空氣和/或氮)以便將最終燃燒產(chǎn)物驅(qū)出并使爆震管道充滿吹掃氣體以便重復(fù)下一周期(立即進(jìn)行，或者在隨后按照有規(guī)律或者無規(guī)律的間隔進(jìn)行(其可手動地確定或者通過控制和監(jiān)控系統(tǒng)自動地確定)。任選地，在進(jìn)料/排放周期之間可保持吹掃氣體的基線流，以便于防止來自爐內(nèi)的氣體和粒子向上游滲透并且便于幫助對爆震管道進(jìn)行冷卻。
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，內(nèi)表面增加裝置可將內(nèi)表面積顯著增加至超出由名義上為圓柱形和截頭圓錐形的部段內(nèi)表面提供的表面積之外。增加裝置可有效地幫助實(shí)現(xiàn)爆燃至爆震過渡或者幫助保持爆震波。圖4示出了應(yīng)用于主部段60之一的內(nèi)表面上的內(nèi)表面增加裝置。示例性的增加裝置名義上為Chin螺旋，但是也可以使用其它增加裝置，例如Shchelkin螺旋和Smirnov腔。螺旋由螺旋狀構(gòu)件120形成。示例性的構(gòu)件120形成為具有圓形橫截面的金屬元件(例如不銹鋼金屬線)的形式，其截面直徑大約為8-20mm。替代地，也可以使用其它截面。示例性的構(gòu)件120通過多個縱向元件122與部段內(nèi)表面保持相隔。示例性的縱向元件為截面和材料類似于構(gòu)件120并且焊接于其上和相關(guān)部段60的內(nèi)表面上的桿。這種增加裝置也可用來提供預(yù)起爆，以代替涉及不同進(jìn)料和不同燃燒器橫截面的前述技術(shù)或者作為前述技術(shù)的補(bǔ)充。
這種設(shè)備具有廣泛的應(yīng)用。舉例來說，就在典型的燃煤爐內(nèi)，設(shè)備可以應(yīng)用于懸架或者二級過熱器、對流通道(初級過熱器和省煤器束)；空氣預(yù)熱器；選擇催化劑清除器(SCR)洗滌器；集塵室或靜電除塵器；省煤器灰斗；不管是位于傳熱表面或其它地方的灰渣或其它熱/積聚，等等。類似的可能性存在于其它應(yīng)用中，包括燃油爐、黑液回收鍋爐、生物燃料鍋爐、廢物回收利用爐(垃圾爐)，等等。
可以提供各種用于監(jiān)控和/或控制爆震清潔設(shè)備的運(yùn)行的系統(tǒng)。任何特定控制與監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)都可能受到包括容器及其表面的性質(zhì)與構(gòu)型以及燃燒管道的設(shè)置結(jié)構(gòu)的物理環(huán)境的影響。圖6中示意性地示出了容器200的多個層面中的一個。在該層面處，安置著多個燃燒管道202A-D。在示例性實(shí)施例中，管道的下游出口安置于容器的內(nèi)部，而上游端位于容器外部。盡管所示的管道為直型，但是管道可以是非直型構(gòu)型，以便在所需的位置并沿所需的方向排放沖擊波。每個管道與一個接口模塊204A-D緊密相關(guān)，其可能提供對各種運(yùn)行參數(shù)(例如包括燃料和氧化劑的引入，吹掃和冷卻氣體的引入、引燃等等)的局部控制。示例性接口模塊的其它詳細(xì)情況在下文中進(jìn)行討論。所給定的容器層面還可包括傳感器206和208。然而，傳感器并不需要專用于特定層面。類似地，管道也可以并不專用于特定層面并且也不限于平行平面中排放的位向。傳感器可以專用于特定管道(例如，緊靠特定相關(guān)管道的出口或者緊靠由這種管道所清潔的爐表面)或者可以處于更一般的位置上。傳感器可以檢測熱狀態(tài)、壓力、流、化學(xué)條件和/或可視條件中的一個或多個。下面將對示例性傳感器的運(yùn)行情況進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
為了進(jìn)行信號通訊，模塊和傳感器通過通訊線路209聯(lián)接于網(wǎng)絡(luò)集線器(例如以太網(wǎng))210上。在示例性實(shí)施例中，傳感器通過模塊(例如通過通訊或信號線路聯(lián)接于模塊上)而聯(lián)接于網(wǎng)絡(luò)集線器上。為了進(jìn)行物量投入(例如燃料、氧化劑、吹掃氣體、冷卻劑、電力，等等)，模塊通過流體和電力線路213而聯(lián)接于中央供應(yīng)單元212上。網(wǎng)絡(luò)集線器和供應(yīng)單元可為特定層面專用、共用或一些組合。為進(jìn)行信號通訊，網(wǎng)絡(luò)集線器(例如通過網(wǎng)絡(luò)線路215如光導(dǎo)纖維線路、以太網(wǎng)線路，等等)聯(lián)接于設(shè)備的控制和監(jiān)控系統(tǒng)214(例如通用計算機(jī)運(yùn)行的控制/監(jiān)控軟件)上，其可為特定容器專用或者為位于某處(例如給定設(shè)備)的容器組的中樞。供應(yīng)單元可類似地通過網(wǎng)絡(luò)集線器210聯(lián)接于系統(tǒng)214上或者可獨(dú)立存在。系統(tǒng)214可與遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控系統(tǒng)216保持通訊連接。系統(tǒng)216可與位于許多不同位置處的許多系統(tǒng)214保持可靠的通訊連接。然而，在這種情況下，系統(tǒng)216可與那些系統(tǒng)214中的一個或多個位于同一位置而與其它系統(tǒng)位于不同位置。系統(tǒng)216與系統(tǒng)214之間的示例性通訊方式通過廣域網(wǎng)217例如互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。也可以使用替代的公眾或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)或其它通訊系統(tǒng)。供應(yīng)單元212自身可從位于遠(yuǎn)處的罐區(qū)218(例如設(shè)備的中央罐區(qū))通過用于供應(yīng)非空氣氣體和其它流體的線路219，以及從適當(dāng)?shù)能囬g空氣和電源(未示出，其也可為設(shè)備的中央源)進(jìn)給。系統(tǒng)214可與若干中央系統(tǒng)保持通訊。例如，系統(tǒng)216可為與位于設(shè)備擁有者/操作者的不同設(shè)備處的系統(tǒng)214進(jìn)行通訊的該擁有者/操作者的中央系統(tǒng)。中央系統(tǒng)223可為直接或者通過系統(tǒng)216與不同擁有者/操作者的不同設(shè)備的系統(tǒng)214進(jìn)行通訊的維修提供者的中央系統(tǒng)。最終根據(jù)由傳感器206和208所提供的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)214可通知系統(tǒng)223需要維修或者例行維護(hù)或者維修和例行維護(hù)很適當(dāng)(在系統(tǒng)214、216或223中任意一個系統(tǒng)處做出決定)。
在示例性實(shí)施例中，緊急控制盤220位于緊靠系統(tǒng)214附近。示例性緊急控制盤包括一個或多個狀態(tài)燈和一個或多個開關(guān)(例如每個管道所用的紅色/綠色狀態(tài)燈和緊急切斷開關(guān)加上所有管道共用的總切斷開關(guān))。它們通過延伸至各個接口模塊的線路222而聯(lián)接起來。如果控制系統(tǒng)發(fā)生故障，因而可能會阻止通過系統(tǒng)214和網(wǎng)絡(luò)集線器210對管道進(jìn)行控制(即安全保障)，則切斷開關(guān)可由技術(shù)人員跳閘以便保障管道的安全(例如，切斷燃料和氧化劑閥，禁止點(diǎn)燃，等等，以便安全地切斷和/或禁止相關(guān)管道)。接口模塊自身可按照故障保護(hù)模式設(shè)置，因此相關(guān)線路215或222的斷開將會引起模塊轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩Ｊ健?br> 圖7和8示出了與燃燒管道202相關(guān)聯(lián)的示例性接口模塊204。在這種示例性實(shí)現(xiàn)方式中，接口模塊包括控制電子設(shè)備外殼230，狀態(tài)燈232從該外殼延伸。相應(yīng)的燃料和氧化劑閥外殼234和236以及空氣儲蓄器238位于緊靠外殼230附近處。在這個示例性實(shí)施例中，燃料和氧化劑線路240和242延伸入閥外殼234和236中并且與電子控制的閥(未示出)相連接，而電子控制的閥又通過適當(dāng)?shù)牧黧w線路連接至管道202上。類似地，車間空氣線路244可連接于氧化劑閥外殼236上?？刂仆鈿ねㄟ^線路209中的適當(dāng)線路而同時連接于控制盤220和網(wǎng)絡(luò)集線器210上。局部切斷開關(guān)246可通過線路248連接于控制電子設(shè)備上并且可直接安裝于電子設(shè)備外殼230上或安裝于其附近。
圖9示出了來自于接口模塊204的電子設(shè)備外殼230的示例性控制電子設(shè)備。電子設(shè)備用作相關(guān)管道專用的局部控制/監(jiān)控系統(tǒng)。電子設(shè)備的核心為運(yùn)行著接口控制軟件的CPU仿真器板250。仿真器250通過線路254與繼電器存儲體252通訊以便通過閥控制線路256控制著與相應(yīng)繼電器相關(guān)聯(lián)的外殼234和236內(nèi)的各個閥。為了安全起見，有利地，各閥在出故障時自動關(guān)閉。為了保證成功產(chǎn)生爆震波，仿真器250通過連接于安裝在管道上的電離探頭(例如兩個在靠近管道下游端處沿縱向相隔并且代表概括標(biāo)示的傳感器206的子設(shè)備的探頭)上的線路258而接收定時器輸入。仿真器通過線路260與基于以太網(wǎng)的控制器262通訊，而控制器262通過線路209與網(wǎng)絡(luò)集線器212連接?？刂破?62配置成用于通過線路270從熱電偶和電阻式溫度檢測器(RTD)，通過模擬線路272從壓力傳感器，以及通過離散輸入線路274從限位開關(guān)接收輸入。在示例性實(shí)現(xiàn)方式中，熱電偶可沿著管道在不同位置處連接于閥外殼上，或者連接于容器內(nèi)的其它位置上。壓力傳感器(即，變換器)可測量閥外殼中的一個或多個位置或者其它位置的壓力。熱電偶/RTD可代表概括標(biāo)示的傳感器206和208的子設(shè)備。其它壓力傳感器可采用探頭的形式，例如在標(biāo)題為“壓力探頭”的共有共同未決的申請案卷EH-10968(03-438)中所公開的探頭，其公開內(nèi)容如同詳細(xì)闡明一樣在此全部引入作為參考。限位開關(guān)可檢驗(yàn)機(jī)械硬件的定位(例如用于確認(rèn)外殼在點(diǎn)火前已可靠地關(guān)閉)。
仿真器和螺線管存儲體的電力通過從交流電源284抽取電力的直流電源280和282提供。在這個示例性實(shí)施例中，如果失去來自源284的電力，則不間斷電源(UPS)/備用電池286向電源280和282以及以太網(wǎng)控制器傳送交流電。
在運(yùn)行時，各種裝置可使得控制和監(jiān)控系統(tǒng)214能夠決定通過一個或多個管道啟動爆震清潔操作并且確定這種清潔操作的特征。所標(biāo)示的傳感器可包括成像或非成像式輻射傳感器(例如IR傳感器)的組合。示例性的成像傳感器(相機(jī))公開于標(biāo)題為“檢查相機(jī)”的共同未決的申請案卷EH-10969(03-439)中，其公開內(nèi)容如同詳細(xì)闡明一樣在此全部引入作為參考。替代地，或者除此以外，位于容器外部的傳感器可通過窗口來監(jiān)控容器內(nèi)部，如上所述。傳感器可提供對化學(xué)物質(zhì)放射(例如污染物)的指示。例如，離子例如CH-和OH-具有可以檢測的特征頻率(例如，在IR帶中為324nm和282nm)。放射率或其它測量可以直接檢測表面上的集結(jié)物。對流過管束的流體的溫度測量可以提供對管上的絕緣性集結(jié)物的指示。這些傳感器可便于連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)控。
在運(yùn)行時，可使用各種傳感器來確定任何集結(jié)物的性質(zhì)(例如，沉積物的組分、沉積物的厚度、以及沉積物的范圍)。它們可用來確定由待排放的特定管道來表征的適當(dāng)清潔順序/規(guī)程和此類排放的特征(例如，待引入特定管道中的特定燃料/氧化劑進(jìn)料的性質(zhì)和數(shù)量)。可以選擇對不同管道進(jìn)行點(diǎn)火的相對時間順序以便實(shí)現(xiàn)所需性能(這可包括時間延遲以避免造成妨礙或者時間同步以提供組合效應(yīng))。在完成點(diǎn)火順序(其可包括對一個或多個管道進(jìn)行一次或多次點(diǎn)火)之后，可以重新評定以便根據(jù)傳感器輸入確定增加更多點(diǎn)火是否適當(dāng)。這種重新評定和隨后的重新評定的結(jié)果可用來對特定清潔規(guī)程進(jìn)行細(xì)調(diào)以備將來使用。來自傳感器的數(shù)據(jù)還可用來確定清潔系統(tǒng)及其部件的條件。離子傳感器沒有輸入可用來指示沒有爆震。壓力傳感器可指示燃料或氧化劑壓力不足或過大。溫度傳感器可指示管道過熱。這類異常條件數(shù)據(jù)可引起顯示警報并且可引起產(chǎn)生n次自動的維修/維護(hù)要求。在示例性實(shí)現(xiàn)方式中，控制系統(tǒng)214可進(jìn)行編程以便一般地控制任意的各種類型的單射排放并且發(fā)送相應(yīng)的命令至各個管道的控制電子設(shè)備。該控制電子設(shè)備可存儲著特定爆射按照適當(dāng)方式實(shí)際進(jìn)料和排放所需的信息(例如燃料/氧化劑量)。例如，控制系統(tǒng)214可發(fā)送代表尖銳、高功率脈沖的一般命令至局部控制電子設(shè)備，而局部控制電子設(shè)備又能即使在尖銳、高功率爆射的充填參數(shù)在各個管道之間可能并不相同的情況下，也產(chǎn)生爆射?？刂葡到y(tǒng)214還可進(jìn)行編程以便為特定規(guī)程產(chǎn)生此類爆射的組合。
以上對本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例進(jìn)行了描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可做出各種改動。例如，可使得本發(fā)明適用于各種工業(yè)設(shè)備中以及各種吹灰器技術(shù)中。已有設(shè)備和技術(shù)的方面可能影響任何特定實(shí)現(xiàn)方式的方面。相應(yīng)地，其它實(shí)施例也在以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于清潔容器內(nèi)的一個或多個表面的設(shè)備，該容器具有將容器外部與容器內(nèi)部隔開并具有壁孔的容器壁，這種設(shè)備包括至少一個長管道，具有上游第一端和下游第二端并且安置成用于將沖擊波從第二端導(dǎo)入容器內(nèi)部；以及燃料和氧化劑源，聯(lián)接于管道上，用于將燃料和氧化劑傳送至管道；引爆器，安置成用于引起燃料和氧化劑反應(yīng)以便產(chǎn)生沖擊波；至少一個傳感器，用于檢測與容器相關(guān)的一個或多個熱力學(xué)特性；以及控制系統(tǒng)，聯(lián)接于引爆器、源以及傳感器上，用于從傳感器接收輸入并且響應(yīng)于所述輸入而控制著引爆器和源的運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中有多個這種傳感器，包括至少一個溫度傳感器和至少一個壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中有多個這種傳感器，包括至少一個位于管道或容器上的熱電偶和至少一個紅外線傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中該至少一個紅外線傳感器包括紅外線相機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中有多個這種傳感器，包括至少一個燃燒發(fā)射傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中有多個這種管道和這種引爆器，每個管道與相關(guān)的一個或多個引爆器相關(guān)聯(lián)；以及控制系統(tǒng)包括多個局部控制器，分別與這些引爆器中的相關(guān)一個相關(guān)聯(lián)并且聯(lián)接于其上；以及聯(lián)接于這些局部控制器上的中央控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中中央控制器進(jìn)行編程以便響應(yīng)于輸入而產(chǎn)生維護(hù)或維修要求。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通訊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制系統(tǒng)進(jìn)行編程以便響應(yīng)于來自傳感器的輸入而控制管道的運(yùn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制系統(tǒng)編程有多個不同的清潔過程并且響應(yīng)于相應(yīng)的所檢測情況而執(zhí)行這些過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括成像檢查相機(jī)，聯(lián)接于控制系統(tǒng)上以便可視地監(jiān)控容器內(nèi)部。
12.一種用于監(jiān)控多個遠(yuǎn)程爆震清潔設(shè)備的運(yùn)行情況的監(jiān)控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)包括通訊接口，用于與設(shè)備進(jìn)行通訊；聯(lián)接于通訊接口上的處理器；以及；聯(lián)接于處理器上的存儲器，處理器和存儲器中至少一個存儲著許多指令，用于接收來自設(shè)備的數(shù)據(jù)；以及記錄關(guān)于設(shè)備的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，是一種監(jiān)控和控制系統(tǒng)，其中處理器和存儲器中至少一個存儲著用于引起設(shè)備運(yùn)行的指令。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括一個或多個顯示器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中在這一個或多個顯示器中至少有一個連接成用于容許至少有部分時間來顯示攝像機(jī)輸入。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其與多個所述設(shè)備組合使用，這些所述設(shè)備包括多個系統(tǒng)，各包括多個燃燒管道；多個局部控制模塊，各自與這些燃燒管道中的單個給定燃燒管道相關(guān)聯(lián)；聯(lián)接于燃燒管道上的燃料和氧化劑源；以及聯(lián)接于這些局部控制模塊上并且配置成用于向監(jiān)控系統(tǒng)提供所述數(shù)據(jù)的共用控制系統(tǒng)。
17.一種用于清潔位于多個位置處的多個容器內(nèi)的表面的方法，這種方法包括在中央位置處，監(jiān)控關(guān)于每個容器的數(shù)據(jù)；以及響應(yīng)于特定一個容器的所述監(jiān)控數(shù)據(jù)，引起與特定容器相關(guān)的爆震清潔設(shè)備排放，從而清潔特定容器內(nèi)的表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，通過程序控制與監(jiān)控系統(tǒng)來執(zhí)行，并且其經(jīng)過編程以便響應(yīng)于所述監(jiān)控數(shù)據(jù)而從多個至少部分預(yù)定的清潔規(guī)程中選擇至少一個并根據(jù)選定的至少一個規(guī)程引起所述排放。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，按照重復(fù)順序的方式執(zhí)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括使用位于每個容器內(nèi)的紅外線相機(jī)來在容器處于運(yùn)行狀態(tài)時檢查相關(guān)表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述監(jiān)控包括以下至少一種監(jiān)控每個容器內(nèi)的表面發(fā)射系數(shù)；監(jiān)控每個容器中的一種或多種化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量；以及監(jiān)控每個容器內(nèi)部的一個或更多圖像。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其還包括接收至少一個容器的自動維護(hù)或維修要求。
全文摘要
一種爆震清潔設(shè)備用于清潔容器內(nèi)的一個或多個表面。傳感器檢測與容器相關(guān)的一個或多個熱力學(xué)特性?？刂葡到y(tǒng)聯(lián)接于引爆器和燃料/氧化劑源上以便響應(yīng)于來自于傳感器的輸入而控制著設(shè)備的點(diǎn)火。
文檔編號F27D25/00GK1623690SQ20041009520
公開日2005年6月8日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月20日
發(fā)明者J·R·小霍赫施泰因, M·J·阿尼奧, D·W·肯德里克, T·R·A·巴辛, R·R·尼布洛克 申請人:聯(lián)合工藝公司