專利名稱：流體分析系統(tǒng)及用于分析系統(tǒng)的操作的方法
流體分析系統(tǒng)及用于分析系統(tǒng)的操作的方法本發(fā)明涉及用于分析在管道(pipe)中或在管路(pipeline)中流動的流體的流體分析系統(tǒng)。其特別適用于為了計數(shù)在管道或管路中流動的流體中的顆粒而布置的流體分析系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于分析在管道或管路中流動的流體的流體分析系統(tǒng)的操作的方法。 本發(fā)明也涉及所述流體分析系統(tǒng)的用途(use)。所述流體分析系統(tǒng)對于計數(shù)在位于難以接近的區(qū)域的管道或管路中流動的流體中的顆粒特別有用，舉例來說所述管道或管路諸如是在海底或海床上。這可與對液壓系統(tǒng)中的液壓油的控制相結(jié)合，例如與用于生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏脑O(shè)備相結(jié)合，其中該設(shè)備可以是海底生產(chǎn)設(shè)備。本發(fā)明也特別適用于存在爆炸和/或起火危險的區(qū)域。從美國專利申請US 2004/0197922 Al中已知一種用于檢測在管道系統(tǒng)中流動的給水中的雜質(zhì)的系統(tǒng)。在說明書中還提到，可在所述管道系統(tǒng)中設(shè)置螺旋槳以對為該系統(tǒng)的操作供應(yīng)電力的電池充電。在日本專利JP 2002267510中公開了一種類似的系統(tǒng)，其中由通過螺旋槳充電的電池提供對于系統(tǒng)的操作所需的電力，其中所述螺旋槳被安裝在管道中并且由管道中的流體流驅(qū)動。申請人:自己的專利申請WO 2004/057306公開了由流體分析器就地對流體進(jìn)行采樣和監(jiān)視，該流體分析器將能夠與本專利申請中的發(fā)明相結(jié)合使用。在US 5，572，320中詳細(xì)描述了用于確定流體中的顆粒物質(zhì)的分析設(shè)備。當(dāng)必須計數(shù)流體中所存在的顆粒的數(shù)目時，顆粒應(yīng)該盡可能均勻地分布在流體中。萬一顆粒因為這樣或那樣的原因具有在流體中凝聚的傾向，則如果為計數(shù)顆粒所取出的流體樣本包含顆粒密度遠(yuǎn)低于或遠(yuǎn)高于流體中的實際顆粒密度的流體，就會給出對流體中的顆粒密度的完全錯誤的描述。因此，有利的是在取出流體樣本用以計數(shù)流體中的顆粒之前混合流體以便獲得顆粒在流體中的均勻分布。由于用于顆粒計數(shù)的本系統(tǒng)意圖用在難以接近或存在起火和/或爆炸的危險的環(huán)境中，因此還有利的是顆粒計數(shù)器完全地或者在最大可能的程度上在所需能量方面自給自足。這避免了對用于為操作顆粒計數(shù)器而供應(yīng)電能的纜線的使用。例如，這適用于用于顆粒計數(shù)和圖像識別的光源、數(shù)據(jù)處理、用于傳輸來自顆粒計數(shù)器的數(shù)據(jù)和/或用于控制顆粒計數(shù)器及系統(tǒng)的其他部件的控制信號的無纜線通信。此外在其他方面，如果整個系統(tǒng)可以在沒有外部干涉的情況下盡可能地起作用會是有利的。這樣的實例為避免使用用于驅(qū)動流體樣本通過流體分析系統(tǒng)并且可能地回到從其取出所述流體樣本的管道流(pipe flow)的泵。因此，本發(fā)明的目的在于提供流體分析系統(tǒng)，其試圖解決上述問題并且因此可以在不可接近或難以接近的區(qū)域中或在存在起火和/或爆炸的危險的區(qū)域中被采用。利用在獨立權(quán)利要求1中所限定的流體分析系統(tǒng)、在獨立權(quán)利要求18中所限定的用于流體分析系統(tǒng)的操作的方法并且通過如在權(quán)利要求20和21中所指示的那樣使用所述流體分析系統(tǒng)來實現(xiàn)上述目的。在相關(guān)聯(lián)的從屬權(quán)利要求2-17中指示了所述流體分析系統(tǒng)的另外的優(yōu)選實施例，而在權(quán)利要求19中指示了用于流體分析系統(tǒng)的操作的方法的另
5外的實施例。從而提供了一種用于分析在管道或管路中流動的流體的流體分析系統(tǒng)。所述流體分析系統(tǒng)包括管道部分，當(dāng)所述流體分析系統(tǒng)投入使用時，所述管道部分形成流體所流過的管道或管路的一部分。所述管道部分設(shè)置有用于從流過所述管道部分的流體中提取流體樣本的流體樣本出口和用于將流體樣本送回所述管道部分的流體樣本回送出口，其中所述流體樣本回送出口被布置在所述流體樣本出口的下游。所述流體分析系統(tǒng)還包括 流體分析器，其被布置為與所述流體樣本出口和所述流體回送出口流體連通(in fluid communication)；以及螺旋槳單元，其設(shè)置有至少一個上游螺旋槳和至少一個下游螺旋槳。 所述螺旋槳單元被安裝在所述管道部分中使得所述上游螺旋槳位于所述流體樣本出口的上游，由此使得所述上游螺旋槳能夠在流體樣本通過所述流體樣本出口被提取之前混合所述管路中的流體；并且使得所述下游螺旋槳位于所述流體樣本出口的下游以及所述流體樣本回送出口的上游，由此使得所述下游螺旋槳能夠在所述流體樣本出口與所述流體樣本回送出口之間的管道部分中提供壓降，所述壓降足以驅(qū)動流體樣本通過所述流體分析系統(tǒng)。所述螺旋槳單元還包括螺旋槳殼體，在所述螺旋槳殼體中安裝有至少一個發(fā)電機。通常將在所述螺旋槳殼體中安裝一個發(fā)電機，但例如當(dāng)在通常被使用的發(fā)電機發(fā)生故障或者要求涉及需要停止所述發(fā)電機的維護(hù)的情形下要求備用發(fā)電機接管電力產(chǎn)生時，可在所述螺旋槳殼體中設(shè)置多于一個的發(fā)電機。所述上游和下游螺旋槳可以是具有輪軸和螺旋槳殼體的傳統(tǒng)螺旋槳設(shè)計，其中槳葉附接于所述輪軸，而所述螺旋槳殼體被安裝在所述管道部分中。將所述螺旋槳殼體做得盡可能小并且盡可能做成流線型，以便最小可能程度地影響通過所述管道部分的管道流。根據(jù)所述上游螺旋槳和所述下游螺旋槳必須執(zhí)行的功能來選擇所述上游螺旋槳和所述下游螺旋槳的直徑。如果所述上游螺旋槳僅被布置用以混合所述流體樣本出口之前的管道流中的流體，則所述上游螺旋槳的槳葉將能夠被設(shè)計使得產(chǎn)生混合流體所需的擾動程度。也可通過調(diào)節(jié)所述上游螺旋槳的直徑來達(dá)到所期望的擾動程度并且由此達(dá)到混合所述管道流的程度。所述下游螺旋槳的任務(wù)優(yōu)選地是產(chǎn)生電能并在所述流體樣本出口與所述流體樣本回送出口之間的管道部分中提供壓降，而且可以選擇最好地滿足這兩個要求的直徑。作為普通螺旋槳設(shè)計的替代方案，所述上游螺旋槳和/或所述下游螺旋槳可被設(shè)計為具有外周環(huán)(peripheral ring)，所述外周環(huán)附接于所述螺旋槳槳葉沿徑向的外部尖端(outer tip)，其中所述外周環(huán)被可旋轉(zhuǎn)地安裝為所述管道部分的一部分。該旋轉(zhuǎn)的環(huán)可以充當(dāng)發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子，而定子在所述管道部分中圍繞所述環(huán)安裝。當(dāng)然，也有可能將所述外周環(huán)安裝在傳統(tǒng)的軸承上使得所述螺旋槳僅旋轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生電能。如果所述上游螺旋槳僅必須混合所述管道流中的流體，則這對于所述上游螺旋槳將是特別相關(guān)的。另一替代方案將是這兩種類型的螺旋槳的組合。在這種情況下，所述下游螺旋槳優(yōu)選地設(shè)置有外周環(huán)并且充當(dāng)發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子，而上游渦輪被安裝在居中地附接于所述下游螺旋槳并且與所述下游螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸線大致同軸的軸上。所述軸從所述下游螺旋槳向上游突出，使得被安裝在所述軸上的所述上游螺旋槳位于所述流體樣本出口的上游。為了使得所述上游螺旋槳能夠旋轉(zhuǎn)，所述上游螺旋槳被可旋轉(zhuǎn)地安裝在固定于所述下游螺旋槳的軸上，或者所述上游螺旋槳被固定于所述軸上而同時所述軸被可旋轉(zhuǎn)地安裝在處于所述
6下游螺旋槳的中心的輪軸上(所述下游螺旋槳的槳葉又附接于該輪軸)。除了在所述管道部分中提供壓降之外，所述下游螺旋槳通常還將驅(qū)動或有助于驅(qū)動布置在所述螺旋槳單元中的發(fā)電機。類似地，除了混合所述管路中的流體之外，所述上游螺旋槳還可驅(qū)動或有助于驅(qū)動布置在所述螺旋槳單元中的發(fā)電機。所述流體分析系統(tǒng)還包括用于將電能從所述至少一個發(fā)電機傳輸?shù)剿隽黧w分析器及所述流體分析系統(tǒng)中的其他耗電設(shè)備的裝置。這些裝置通常將是市場上自由地可得到的普通電纜。在本發(fā)明的實施例中，所述至少一個上游螺旋槳和所述至少一個下游螺旋槳可被安裝在獨立的軸上，其中所述軸是同軸的。所述至少一個上游螺旋槳和所述至少一個下游螺旋槳可以對轉(zhuǎn)(contra-rotating)方式布置。發(fā)電機則可以是對轉(zhuǎn)發(fā)電機，結(jié)果所述上游螺旋槳和所述下游螺旋槳兩者均參與使所述發(fā)電機運轉(zhuǎn)。另一替代方案是將所述至少一個上游螺旋槳和所述至少一個下游螺旋槳安裝在驅(qū)動所述發(fā)電機的同一軸上。代替將所述上游螺旋槳和所述下游螺旋槳兩者均安裝在螺旋槳殼體的上游，所述至少一個上游螺旋槳可被安裝在所述螺旋槳殼體的上游，而所述至少一個下游螺旋槳被安裝在所述螺旋槳殼體的下游。有可能將所述上游螺旋槳和所述下游螺旋槳安裝在貫通的軸上或者可將它們安裝在獨立的軸上，所述獨立的軸則可以驅(qū)動對轉(zhuǎn)發(fā)電機。在本發(fā)明的實施例中，所述螺旋槳單元包括至少兩個發(fā)電機，其中所述至少一個上游螺旋槳驅(qū)動第一發(fā)電機，并且所述至少一個下游螺旋槳驅(qū)動第二發(fā)電機。所述流體分析器優(yōu)選地包括用于自動計數(shù)流體樣本中的顆粒的數(shù)目的裝置。這些裝置例如可包括顆粒計數(shù)器，所述顆粒計數(shù)器能夠識別流體樣本中的顆粒并且將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)交?。為了能夠存儲流體樣本的分析數(shù)據(jù)，所述流體分析系統(tǒng)優(yōu)選地包括可存儲來自所述流體分析器的與各個單獨的流體樣本相關(guān)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲單元。所述流體分析系統(tǒng)還包括用于在所述流體分析系統(tǒng)與和所述流體分析系統(tǒng)相距一定距離的基站之間傳輸數(shù)據(jù)和/或控制信號的裝置。所述用于傳輸數(shù)據(jù)和/或控制信號的裝置可包括用于數(shù)據(jù)和/或控制信號在所述流體分析器與所述基站之間的無線傳輸?shù)囊粋€或多個裝置。移動網(wǎng)絡(luò)和藍(lán)牙是可被采用的無線數(shù)據(jù)傳輸方法的實例。所述用于傳輸數(shù)據(jù)和/或控制信號的裝置也可包括用于在所述流體分析器與所述基站之間傳輸數(shù)據(jù)和/或控制信號的一個或多個纜線，如果所述流體分析器以使得這樣有利的方式被設(shè)置。所述流體分析器優(yōu)選地還包括一個或多個樣本收容器，所述樣本收容器用于收集一個或多個流體樣本，由此使得能夠在適當(dāng)?shù)膶嶒炇抑杏嫈?shù)流體樣本中的顆粒的數(shù)目。例如，當(dāng)對流體樣本的自動分析提供與預(yù)期值不同并且必須借助于在適當(dāng)?shù)膶嶒炇抑羞M(jìn)行徹底分析來核實的結(jié)果時，這可能是相關(guān)的。所述一個或多個樣本收容器優(yōu)選地以下述方式被可拆卸地安裝在所述流體分析器中即可以通過R0V、機械手(robot)或類似設(shè)備從所述流體分析器中取出所述樣本收容器以及將所述樣本收容器放置在所述流體分析器中。當(dāng)所述系統(tǒng)在正常操作期間被用在難以接近的區(qū)域中時，這特別重要。所述流體分析系統(tǒng)優(yōu)選地還包括用于流體樣本中的預(yù)定量的流體的受控提取的裝置。這些裝置可根據(jù)要求由一個或多個閥裝置組成。所述閥裝置優(yōu)選地為自動的并且被CN 102216752 A
說明書
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有利地設(shè)計使得可以從所述基站對它們進(jìn)行控制。類似地，所述流體分析系統(tǒng)優(yōu)選地還包括控制從流體樣本返回所述管道部分中的管道流的流體流量并且防止流體從所述管道部分沿所述流體分析器的方向流過所述流體樣本回送出口的裝置。這些裝置可由一個或多個閥裝置組成。所述閥裝置優(yōu)選地為自動的并且有利地能夠從基站進(jìn)行控制?？山柚谏衔乃峒暗臒o線系統(tǒng)或纜線來調(diào)節(jié)和設(shè)定當(dāng)提取流體樣本時應(yīng)當(dāng)從任何時候通過所述管道部分的流體流中取出多大的量?？商娲兀@可通過手動設(shè)定所述閥裝置來調(diào)節(jié)。還提供了一種用于分析在管道或管路中流動的流體的流體分析器的操作的方法， 其中在所述管道或管路中設(shè)置有流體樣本出口。流體樣本通過所述流體樣本出口被提取， 進(jìn)而被傳遞到所述流體分析器以分析所述流體樣本。所述方法包括以下步驟·設(shè)置螺旋槳單元，所述螺旋槳單元包括至少一個上游螺旋槳和至少一個下游螺旋槳，其中所述螺旋槳被安裝在一個或多個旋轉(zhuǎn)軸上并且沿所述管路的縱向間隔軸向距離，并且其中所述螺旋槳中的至少一個被布置為能夠驅(qū)動安裝在所述螺旋槳單元中的發(fā)電機。·以下述方式將所述螺旋槳單元放置在所述管路中即所述至少一個上游螺旋槳位于所述管路中的流體樣本出口的上游，并且所述至少一個下游螺旋槳位于所述流體樣本出口的下游。按照這種方式，所述螺旋槳在流體樣本通過所述流體樣本出口被提取之前提供流體的混合并且為所述流體分析器及其他需要電流的設(shè)備的操作提供電流產(chǎn)生。在本發(fā)明的實施例中，所述方法還包括以下述方式將所述螺旋槳單元放置在所述管路中的步驟即所述下游螺旋槳位于所述管路所設(shè)置有的流體樣本回送出口的上游。按照這種方式，可以在所述流體樣本出口與所述流體樣本回送出口之間的管路中提供所期望的壓降。還提供了流體分析系統(tǒng)用于分析在管道或管路中流動的流體的用途，其中管道部分形成所述管道或所述管路的一部分。還提供了流體分析系統(tǒng)用于分析在管道或管路中流動的流體的用途，其中所述管道或所述管路位于水下，即優(yōu)選地位于洋底或海床上，或處于存在起火和/或爆炸危險的環(huán)境中。下面將參考附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的一些實施例，其中

圖1是本發(fā)明的第一實施例的示意圖，圖2是本發(fā)明的第二實施例的示意圖，圖3是本發(fā)明的第三實施例的示意圖，圖4是本發(fā)明的第四實施例的示意圖，。圖1-4示意了本發(fā)明的不同實施例。然而，這些不同實施例具有許多共同特征，在更加詳細(xì)地解釋各個單獨的實施例之前將進(jìn)一步解釋這些共同特征。在圖中示意了流體分析系統(tǒng)，其一般由附圖標(biāo)記10指示。該流體分析系統(tǒng)包括管道部分12，當(dāng)流體分析系統(tǒng)10被使用時，管道部分12形成管道或管路的一部分。流體的管道流50流過管道或管路。在某些情況下，所期望的是對流體流50中的顆粒密度進(jìn)行定期
8檢查。這例如對于液壓系統(tǒng)可能是相關(guān)的，在液壓系統(tǒng)中流體流50中的顆粒的數(shù)目和顆粒的尺寸將能夠指示液壓系統(tǒng)中的部件上的磨損和開裂的跡象到何種程度，從而可以在早期開始預(yù)防性的維護(hù)。潤滑系統(tǒng)是將能夠采用本發(fā)明的另一技術(shù)領(lǐng)域，其中潤滑液中的顆粒密度將能夠被用于檢測各種機器部件上的磨損的早期征兆，從而可以在被加以潤滑液的一個或多個機器中的關(guān)鍵部件發(fā)生完全故障之前采取措施。管道部分12設(shè)置有流體樣本出口 35和流體分析器16。流體分析器16將優(yōu)選地自動操作并且包括使得對流體樣本的分析能夠被實施所必需的設(shè)備。除其他以外，流體分析器16包括顆粒計數(shù)器17，在該顆粒計數(shù)器中檢查流體樣本。如本申請的開篇部分所指示的那樣，在US 5，572，320中描述了這樣的設(shè)備的實例。自動分析設(shè)備(圖中未詳細(xì)示出)例如可包括使光透過流體樣本的激光器二極管。然后，光在圖像被記錄在圖像傳感器芯片上之前從激光器穿過放大透鏡。接著，由識別設(shè)備分析被記錄在圖像傳感器芯片上的圖像，該識別設(shè)備識別并且計數(shù)被顯示在圖像上的顆粒。在該過程中，優(yōu)選地將相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)18上，并且優(yōu)選地借助于通信設(shè)備19以無線方式將所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)交?0，通信設(shè)備19至少包括發(fā)射器并且優(yōu)選地包括接收器。如果通信設(shè)備19設(shè)置有接收器，則該通信設(shè)備也可被用于流體分析系統(tǒng)10與基站20之間的通信，基站20通常位于和流體分析系統(tǒng)10相距一定距離處，結(jié)果有可能控制例如可位于海床上的流體分析系統(tǒng)。流體分析器16優(yōu)選地借助于流體線(fluid line) 38,39和至少一個閥裝置43與管道部分12連接，該閥裝置43優(yōu)選地為自動閥裝置，其控制從管道部分12中的管道流50 中提取流體樣本以及流體樣本通過流體分析器的流量。在已穿過流體分析器16之后，流體樣本可被傾倒入貯存器(圖中未示出)，或者流體分析器16可通過流體線40、41與設(shè)置在管道部分12中的流體樣本回送出口 36連接，從而使得流體樣本能夠被送回流體流50。流體樣本回送出口 36優(yōu)選地設(shè)置在管道部分12中的流體樣本出口 35的下游。還至少設(shè)置一個與流體線40、41相結(jié)合的閥裝置44，該閥裝置 44優(yōu)選地為自動閥裝置，由此使得被送回管道部分12中的管道流50的流體樣本的流量能夠被調(diào)節(jié)。借助于至少一個閥裝置44，還有可能防止流體從管道流50流過流體線40、41。如已經(jīng)提及的那樣，閥裝置43、44優(yōu)選地為自動的，由此允許從基站20對它們進(jìn)行控制。優(yōu)選地經(jīng)由無線系統(tǒng)引導(dǎo)流體分析系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)傳輸和/或控制，但如果流體分析系統(tǒng)10以使得使用通信纜線有利并且可行的方式被設(shè)置，則也可借助于通信纜線來執(zhí)行所述數(shù)據(jù)傳輸和/或控制。流體分析器還優(yōu)選地包括樣本收容器(圖中未示出)，該樣本收容器可以儲存從管道部分12中提取的流體樣本。這個樣本收容器優(yōu)選地以這樣的方式被可拆卸地安裝在流體分析器17中即通過ROV或其他機械設(shè)備將其取出并且將其傳送到實驗室用于詳細(xì)分析。舉例來說，如果從流體分析系統(tǒng)傳輸?shù)慕Y(jié)果提供對流體樣本進(jìn)行更徹底的分析的根據(jù)， 則這可能是相關(guān)的。當(dāng)然，流體分析器也可設(shè)置有多于一個的樣本收容器。在管道部分12中安裝有螺旋槳單元22。螺旋槳單元22包括上游螺旋槳29、下游螺旋槳30以及至少一個發(fā)電機25、26、27，所述發(fā)電機布置在螺旋槳殼體23中并且由螺旋槳29、30中的一個或兩個驅(qū)動?？梢越柚谂e例來說諸如為支柱或板等緊固裝置24將螺旋槳單元固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。將螺旋槳殼體23的尺寸最小化并且將螺旋槳殼體設(shè)計為使得通過螺旋槳殼體的流體的流量最小可能程度地受到影響。術(shù)語上游螺旋槳這里是指螺旋槳被放置在流體樣本出口 35的上游的事實，而下游螺旋槳對應(yīng)地是指螺旋槳被放置在流體樣本出口 35的下游的事實。上游螺旋槳29和下游螺旋槳30應(yīng)當(dāng)被放置的、流體樣本出口 35的上游和下游的精確距離除其他以外將取決于管道和螺旋槳的尺寸(即直徑)以及何種流體在管道部分中流動。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠調(diào)節(jié)該距離以便達(dá)到本發(fā)明的目的， 可能地如果有必要的話在進(jìn)行一定量的測試之后進(jìn)行調(diào)節(jié)。在發(fā)電機22與流體分析器16及流體分析系統(tǒng)中的任何其他耗電設(shè)備之間設(shè)置有用于傳輸所產(chǎn)生的電流的裝置，優(yōu)選地為電纜28。螺旋槳單元22所產(chǎn)生的電流可以被用于對一個或多個電池(圖中未示出)充電，所述一個或多個電池又對流體分析器16及流體分析系統(tǒng)10中的其他耗電設(shè)備供應(yīng)電流。在圖1-4中示意了關(guān)于上游螺旋槳和下游螺旋槳可如何布置的一些實例。在圖1中示意了其中上游螺旋槳29和下游螺旋槳30被安裝在公共軸33上的本發(fā)明的實施例。公共軸33驅(qū)動被布置在螺旋槳殼體23中的發(fā)電機25?？梢韵率龇绞皆O(shè)計下游螺旋槳30 即是這個下游螺旋槳實質(zhì)上有助于驅(qū)動發(fā)電機25的螺旋槳，而上游螺旋槳 29實質(zhì)上有助于在流體樣本出口 35的前沿混合流體流50中的流體。上游螺旋槳29上的槳葉的設(shè)計和設(shè)定對流體流50中的流體被混合的程度將是決定性的。這適用于本發(fā)明所有不同的實施例。下游螺旋槳30還將優(yōu)選地在流體樣本出口 35與流體樣本回送出口 36 之間的管道部分12中提供所需的壓降，由此在不需要布置任何類型的泵的情況下使得流體樣本被驅(qū)動通過流體分析器并且返回管道流50。在圖2中示意了其中上游螺旋槳29被安裝在上游螺旋槳軸31上而下游螺旋槳30 被安裝在下游螺旋槳軸32上的本發(fā)明的實施例，其中上游螺旋槳軸31和下游螺旋槳軸32 被同軸地安裝。對于這個實施例，對于發(fā)電機25的操作而言大致存在兩種可能性。下游螺旋槳30可以驅(qū)動發(fā)電機25，而上游螺旋槳29以這樣的方式被安裝即使得上游螺旋槳29 獨立于下游螺旋槳的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)并且僅對流體的混合做貢獻(xiàn)，這例如通過將上游螺旋槳軸 31可旋轉(zhuǎn)地安裝在形狀可為圓筒狀的下游螺旋槳軸32的內(nèi)部來實現(xiàn)?？商娲?，可以這樣的方式安裝上游螺旋槳29和下游螺旋槳30 即上游螺旋槳29與下游螺旋槳30對轉(zhuǎn)并且兩者均有助于驅(qū)動發(fā)電機并且由此產(chǎn)生電力。在現(xiàn)有技術(shù)中已知對轉(zhuǎn)發(fā)電機，這里將不再進(jìn)一步描述。下游螺旋槳30還將優(yōu)選地在流體樣本出口 35與流體樣本回送出口 36之間的管道部分12中提供所需的壓降，由此在不需要布置任何類型的泵的情況下使得流體樣本被驅(qū)動通過流體分析器并且返回管道流50。在圖3中示意了其中上游螺旋槳29和下游螺旋槳30被安裝在螺旋槳殼體23的兩側(cè)的本發(fā)明的實施例。上游螺旋槳29被安裝在螺旋槳殼體23和流體樣本出口 35的上游，而下游螺旋槳30被安裝在流體樣本出口 35的下游以及流體樣本回送出口 36的上游。 在圖中示意了其中借助于軸承34安裝上游螺旋槳29并且上游螺旋槳29獨立于下游螺旋槳30和發(fā)電機25旋轉(zhuǎn)的實施例。因此，發(fā)電機僅由下游螺旋槳30來驅(qū)動。當(dāng)然，替代方案將是把上游螺旋槳29和下游螺旋槳30安裝在貫通的公共軸上，其中螺旋槳29、30兩者均有助于驅(qū)動發(fā)電機25。下游螺旋槳30還將優(yōu)選地在流體樣本出口 35與流體樣本回送出口 36之間的管道部分12中提供所需的壓降，由此在不需要布置任何類型的泵的情況下使得流體樣本被驅(qū)動通過流體分析器并且返回管道流50。在圖4中示意了其中以與圖3所示相似的方式將上游螺旋槳29和下游螺旋槳30 安裝在螺旋槳殼體23的兩側(cè)的本發(fā)明的實施例。上游螺旋槳29被安裝在螺旋槳殼體23 和流體樣本出口 35的上游，而下游螺旋槳30被安裝在流體樣本出口 35的下游以及流體樣本回送出口 36的上游。然而，螺旋槳單元22設(shè)置有第一發(fā)電機26和第二發(fā)電機27，這兩者均設(shè)置在螺旋槳殼體23中。上游螺旋槳29經(jīng)由上游螺旋槳軸31驅(qū)動第一發(fā)電機26， 而下游螺旋槳30經(jīng)由下游螺旋槳軸32驅(qū)動第二發(fā)電機27。在正常操作期間，兩個發(fā)電機 26,27中的一個將能夠被斷開，使得只有一個發(fā)電機在操作并且產(chǎn)生電能。由上游螺旋槳 29驅(qū)動的第一發(fā)電機26將優(yōu)選地在正常操作期間被切斷。然后，下游螺旋槳30將驅(qū)動第二發(fā)電機27而同時在流體樣本出口 35與流體樣本回送出口 36之間提供壓降，而上游螺旋槳在正常操作期間僅混合流體流50中的流體。在第二發(fā)電機27的必要維護(hù)或發(fā)生故障的情況下，第一發(fā)電機26將能夠被接通，由此允許繼續(xù)產(chǎn)生電力。目前已描述了本發(fā)明的數(shù)個實施例，其在從流體流中取出流體樣本之前混合流體流50中的流體并且其將使得流體分析系統(tǒng)10不依賴于電力的外部供應(yīng)以及對用于泵送流體樣本通過流體分析系統(tǒng)10并且返回管道部分12的泵的使用。當(dāng)然，以上所描述的系統(tǒng)可被用于任何情況，但其特別適用于在難以接近的區(qū)域中使用，舉例來說諸如與用于在海上產(chǎn)生碳?xì)浠衔锏淖资皆O(shè)施(bottom-based installation)相結(jié)合。該系統(tǒng)還很適合于在存在具有起火和爆炸危險的環(huán)境的區(qū)域中使用。
權(quán)利要求
1.一種用于分析在管道中或在管路中流動的管道流(50)中的流體的流體分析系統(tǒng) (10)，所述流體分析系統(tǒng)(10)包括-管道部分(12)，當(dāng)所述流體分析系統(tǒng)(10)投入使用時，所述管道部分(12)形成流體所流過的管道或管路的一部分，所述管道部分(12)設(shè)置有用于從所述管道部分(12)中的管道流(50)中提取流體樣本的流體樣本出口(35)和用于將流體樣本送回所述管道部分 (12)中的管道流的流體樣本回送出口(36)，所述流體樣本回送出口(36)被布置在所述流體樣本出口(35)的下游；-流體分析器(16)，其被設(shè)置為與所述流體樣本出口(35)和所述流體樣本回送出口 (36)流體連通，其特征在于，所述流體分析系統(tǒng)(10)還包括螺旋槳單元(22)，所述螺旋槳單元(22)設(shè)置有至少一個上游螺旋槳(29)和至少一個下游螺旋槳(30)，所述螺旋槳單元(22)以下述方式被安裝在所述管道部分(12)中-所述上游螺旋槳(29)位于所述流體樣本出口(35)的上游，由此使得所述上游螺旋槳 (29)能夠在流體樣本通過所述流體樣本出口(35)被提取之前混合所述管道部分(12)中的管道流(50)，-所述下游螺旋槳(30)位于所述流體樣本出口(35)的下游以及所述流體樣本回送出口(36)的上游，由此使得所述下游螺旋槳(30)能夠在所述流體樣本出口(35)與所述流體樣本回送出口(36)之間的管道部分(12)中提供壓降，所述壓降足以驅(qū)動流體樣本通過所述流體分析系統(tǒng)(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋槳單元(22)包括螺旋槳殼體(23)，在所述螺旋槳殼體(23)中設(shè)置有至少一個發(fā)電機(25，26，27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，除了在所述管道部分(12)中提供壓降之外，所述下游螺旋槳(30)還驅(qū)動或有助于驅(qū)動布置在所述螺旋槳殼體(23)中的發(fā)電機(25，26，27)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，除了混合所述管道部分(12)中的管道流(50)之外，所述上游螺旋槳還驅(qū)動或有助于驅(qū)動布置在所述螺旋槳殼體(23)中的發(fā)電機(25，26，27)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述流體分析系統(tǒng)(10)包括用于將電能從所述發(fā)電機(25，26，27)傳輸?shù)剿隽黧w分析器(16)及所述流體分析系統(tǒng)(10)中的其他耗電設(shè)備的裝置(28)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的一項所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個上游螺旋槳(29)和所述至少一個下游螺旋槳(30)被安裝在獨立的軸(31，32)上，所述軸(31，32)是同軸的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個上游螺旋槳(29)和所述至少一個下游螺旋槳(30)被以對轉(zhuǎn)方式安裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的一項所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個上游螺旋槳(29)和所述至少一個下游螺旋槳(30)被安裝在同一軸(33)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8中的一項所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個上游螺旋槳(29)被安裝在所述螺旋槳殼體(23)的上游，并且所述至少一個下游螺旋槳(30)被安裝在所述螺旋槳殼體(23)的下游。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7或9中的一項所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋槳單元(22)包括兩個發(fā)電機(26，27)，其中所述至少一個上游螺旋槳(29)驅(qū)動第一發(fā)電機(26)，并且所述至少一個下游螺旋槳(30)驅(qū)動第二發(fā)電機 (27)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的一項所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述流體分析器(16)包括用于自動計數(shù)所述流體樣本中的顆粒的數(shù)目的顆粒計數(shù)器(17)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述流體分析器(16)包括可存儲來自所述顆粒計數(shù)器(17)的與各個單獨的流體樣本相關(guān)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲單元(18)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中的一項所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述流體分析系統(tǒng)(10)包括用于在所述流體分析系統(tǒng)(10)與位于和所述流體分析系統(tǒng)相距一定距離處的基站之間傳輸數(shù)據(jù)和/或控制信號的裝置(19)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述用于傳輸數(shù)據(jù)和/或控制信號的裝置(19)包括用于數(shù)據(jù)和/或控制信號在所述流體分析器(16)與所述基站(20)之間的無線傳輸?shù)囊粋€或多個裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述用于傳輸數(shù)據(jù)和/或控制信號的裝置(19)包括用于在所述流體分析器(16)與所述基站(20)之間傳輸數(shù)據(jù)和/或控制信號的一個或多個纜線。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中的一項所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述流體分析器(16)包括樣本收容器，所述樣本收容器用于收集流體樣本，由此使得能夠在適當(dāng)?shù)膶嶒炇抑杏嫈?shù)流體樣本中的顆粒的數(shù)目。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述樣本收容器以下述方式被可拆卸地安裝在所述流體分析器(16)中 即可以通過R0V、機械手或類似設(shè)備從所述流體分析器(16)中取出所述樣本收容器以及將所述樣本收容器放置在所述流體分析器(16)中。
18.一種用于分析在管道或管路中流動的管道流(50)中的流體的流體分析器(16)的操作的方法，其中在所述管道或所述管路中設(shè)置有流體樣本出口(35)，流體樣本通過所述流體樣本出口(35)被提取，進(jìn)而被傳遞到所述流體分析器(16)以分析所述流體樣本，其特征在于，所述方法包括以下步驟-設(shè)置螺旋槳單元(22)，所述螺旋槳單元(22)包括至少一個上游螺旋槳(29)和至少一個下游螺旋槳(30)，所述螺旋槳(29，30)被安裝在一個或多個旋轉(zhuǎn)軸(31，32，33)上并且沿所述管路的縱向間隔軸向距離，并且其中所述螺旋槳(29，30)中的至少一個被布置為能夠驅(qū)動布置在所述螺旋槳單元(23)中的一個或多個發(fā)電機(25，26，27)，-以下述方式將所述螺旋槳單元(22)放置在所述管路中即所述至少一個上游螺旋槳(29)位于所述管路中的流體樣本出口(35)的上游，并且所述至少一個下游螺旋槳(30)位于所述流體樣本出口(35)的下游，由此所述螺旋槳在流體樣本通過所述流體樣本出口被提取之前提供所述管道流(50) 中的流體的混合并且為所述流體分析器(16)及其他耗電設(shè)備的操作提供電流產(chǎn)生。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步以下述方式將所述螺旋槳單元(22)放置在所述管路中即所述下游螺旋槳(29)位于所述管路所設(shè)置有的流體樣本回送出口(36)的上游，由此可以在所述流體樣本出口(35)與所述流體樣本回送出口(36)之間的管路中提供所期望的壓降。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-16中的一項所述的流體分析系統(tǒng)(10)用于分析在管道部分(12) 中流動的管道流(50)中的流體的用途，其中所述管道部分(12)形成管道或管路的一部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-16中的一項所述的流體分析系統(tǒng)(10)用于分析在管道部分(12) 中流動的管道流(50)中的流體的用途，其中所述管道部分(12)形成管道或管路的一部分， 所述管道或管路位于水下或處于存在起火和/或爆炸危險的環(huán)境中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于分析在管道中或在管路中流動的流體的流體分析系統(tǒng)(10)。所述流體分析系統(tǒng)(10)包括管道部分(12)，當(dāng)所述流體分析系統(tǒng)投入使用時，所述管道部分(12)形成流體所流過的管道或管路的一部分。所述管道部分(12)設(shè)置有用于從流過所述管道部分(12)的流體中提取流體樣本的流體樣本出口(35)和用于將流體樣本送回所述管道部分(12)的流體樣本回送出口(36)，其中所述流體樣本回送出口(36)被布置在所述流體樣本出口(35)的下游。所述流體分析系統(tǒng)(10)還包括流體分析器(16)，其被設(shè)置為與所述流體樣本出口(35)和所述流體樣本回送出口(36)流體連通；以及螺旋槳單元(22)，其設(shè)置有至少一個上游螺旋槳(29)和至少一個下游螺旋槳(30)。所述螺旋槳單元(22)以下述方式被安裝在所述管道部分(12)中即所述上游螺旋槳(29)位于所述流體樣本出口(35)的上游，由此使得所述上游螺旋槳(29)能夠在流體樣本通過所述流體樣本出口(35)被提取之前混合所述管路中的流體，并且所述下游螺旋槳(30)位于所述流體樣本出口(35)的下游以及所述流體樣本回送出口(36)的上游，由此使得所述下游螺旋槳(30)能夠在所述流體樣本出口(35)與所述流體樣本回送出口(36)之間的管道部分(12)中提供壓降，所述壓降足以驅(qū)動流體樣本通過所述流體分析系統(tǒng)(10)。本發(fā)明還提供了一種用于流體分析器(16)的操作的方法。
文檔編號G01N33/26GK102216752SQ200980145641
公開日2011年10月12日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者S·弗丁斯塔德 申請人:弗里亞斯科技公司