Устройство и способ определения толщины отложений на поверхностях технологического оборудования, использующего текучие среды - RU2019110371A

1. Устройство для определения нарастания твердых отложений на нагретой поверхности, предрасположенной к образованию твердых отложений, включающее:

первый узел или узел измерительного ультразвукового приемопередатчика, имеющий невыступающую поверхность ультразвукового приемопередатчика и способный передавать и принимать ультразвуковой (УЗ) сигнал через промышленную текучую среду; узел нагретой мишени, имеющий нагретую поверхность мишени, накапливающую твердые отложения, причем обеспечивается отражение переданного УЗ сигнала от нагретой поверхности мишени, накапливающей твердые отложения, или от скопления твердых отложений на нагретой поверхности мишени, накапливающей твердые отложения, и возвращения к невыступающей поверхности ультразвукового приемопередатчика;

второй узел или узел опорного ультразвукового приемопередатчика, имеющий невыступающую поверхность ультразвукового приемопередатчика, способный передавать и принимать УЗ сигнал через ту же промышленную текучую среду, что и измерительный УЗ сигнал; и ненагретую, устойчивую к образованию твердых отложений поверхность, отражающую УЗ волны, причем ненагретая, устойчивая к образованию твердых отложений поверхность, отражающая УЗ волны, расположена на известном и неизменном расстоянии от невыступающей поверхности опорного измерительного ультразвукового приемопередатчика;

один или более процессоров сигнала для измерения времени прохождения УЗ сигналом известного расстояния от узла опорного ультразвукового приемопередатчика через промышленную текучую среду к ненагретой, устойчивой к образованию твердых отложений поверхности, отражающей УЗ волны, и обратно через промышленную текучую среду к опорному ультразвуковому приемопередатчику, который используется, наряду с известным пространственным разнесением, для вычисления истинной скорости УЗ сигнала через промышленную текучую среду, и также обеспечивает измерение времени распространения УЗ сигнала от узла измерительного ультразвукового приемопередатчика через промышленную текучую среду к нагретой поверхности мишени, накапливающей твердые отложения, либо слою твердых отложений на нагретой поверхности мишени, накапливающей твердые отложения, и обратно через промышленную текучую среду к узлу измерительного ультразвукового приемопередатчика, причем время распространения и истинная скорость ультразвука через промышленную текучую среду используются для вычисления расстояния между измерительным ультразвуковым приемопередатчиком и нагретой поверхностью мишени, накапливающей твердые отложения, или слоем твердых отложений на нагретой поверхности мишени, накапливающей твердые отложения.

2. Устройство по п. 1, в котором узел нагретой мишени содержит нагреватель, нагретую мишень, поверхность накопления твердых отложений нагретой мишени, датчик 1 температуры, датчик 2 температуры, изоляцию и изоляционную прокладку.

3. Устройство по п. 1 или 2, содержащее одно или более измерительных устройств для измерения изменений температуры, концентрации или состава ионов, концентрации или состава неионных растворенных или взвешенных компонентов и/или изменений плотности промышленной текучей среды.

4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором опорная поверхность, устойчивая к образованию твердых отложений, выбрана из группы, состоящей из неадгезионной поверхности Teflon^® компании DuPont, поверхности с покрытием наночастиц и хорошо отполированной поверхности.

5. Устройство по п. 4, в котором опорная поверхность, устойчивая к образованию твердых отложений, имеет покрытие, выбранное из группы, состоящей из полимерного покрытия, силиконового покрытия и сверхгидрофобного покрытия.

6. Способ определения нарастания твердых отложений на нагретой поверхности, предрасположенной к образованию твердых отложений, при осуществлении которого:

измеряют время распространения УЗ сигнала от первого узла или узла измерительного ультразвукового приемопередатчика, имеющего невыступающую поверхность ультразвукового приемопередатчика и способного генерировать и принимать УЗ сигнал через промышленную текучую среду, к узлу нагретой мишени, имеющей поверхность накопления твердых отложений нагретой мишени, причем переданный УЗ сигнал отражается от поверхности накопления твердых отложений нагретой мишени или слоя твердых отложений на поверхности накопления твердых отложений нагретой мишени обратно к невыступающей поверхности ультразвукового приемопередатчика;

измеряют время распространения второго или опорного, УЗ сигнала от второго узла, или узла опорного ультразвукового приемопередатчика, имеющего невыступающую поверхность ультразвукового приемопередатчика, и способного генерировать и принимать УЗ сигнал через ту же промышленную текучую среду, к ненагретой, устойчивой к образованию твердых отложений, отражающей ультразвук поверхности, расположенной на известном и неизменном расстоянии от опорной невыступающей поверхности ультразвукового приемопередатчика;

определяют изменение накопленных твердых отложений на нагретой поверхности посредством вычисления истинной скорости опорного УЗ сигнала и расстояния, проходимого измерительным УЗ сигналом от измерительного ультразвукового передатчика до поверхности накопления твердых отложений нагретой мишени или до слоя твердых отложений на поверхности накопления твердых отложений нагретой мишени, с течением времени.

7. Способ по п. 6, к котором один или более процессоров сигнала используют для измерения и регистрации времени распространения УЗ сигнала от узла измерительного ультразвукового приемопередатчика через промышленную текучую среду до поверхности накопления твердых отложений нагретой мишени или слоя твердых отложений на поверхности накопления твердых отложений нагретой мишени, и обратно через промышленную текучую среду к узлу измерительного ультразвукового приемопередатчика, причем расстояние, пройденное измерительным УЗ сигналом от узла измерительного ультразвукового приемопередатчика до поверхности накопления твердых отложений нагретой мишени или к слою твердых отложений на поверхности накопления твердых отложений нагретой мишени вычисляется с использованием истинной скорости опорного УЗ сигнала и измеренного времени распространения измерительного УЗ сигнала.

8. Способ по п. 6 или 7, в котором истинная скорость опорного УЗ сигнала используется при вычислении расстояния, проходимого измерительным УЗ сигналом от узла измерительного ультразвукового приемопередатчика до поверхности накопления твердых отложений или до слоя твердых отложений на поверхности накопления твердых отложений.

9. Способ по любому из пп. 6-8, в котором один или более процессоров сигнала используются для измерения и регистрации времени распространения УЗ сигнала от узла опорного ультразвукового приемопередатчика через промышленную текучую среду до ненагретой устойчивой к образованию твердых отложений поверхности отражения ультразвука и обратно через промышленную текучую среду к опорному ультразвуковому приемопередатчику, причем время распространения и известное расстояние между узлом опорного ультразвукового приемопередатчика и ненагретой устойчивой к образованию твердых отложений невыступающей поверхностью ультразвукового приемопередатчика используется для вычисления истинной скорости опорного УЗ сигнала.

10. Способ по любому из пп. 6-9, в котором известное и неизменное расстояние между невыступающей поверхностью опорного ультразвукового приемопередатчика и поверхностью, устойчивой к образованию твердых отложений, используется для вычисления истинной скорости УЗ сигнала через промышленную текучую среду.