RU2773762C2 - Method and system for determining the remaining service life of a process device through which a fluid flows - Google Patents

Abstract

FIELD: remaining service life determination.

SUBSTANCE: invention relates to a method for determining the remaining service life of a process device (1) through which fluid flows and which is a heat exchanger, column or tank for phase separation. The computing unit (20) is installed on the device (1) and is connected with the possibility of data transmission to a remote computing unit. The measured temperature values ​​are determined using a plurality of sensors (10) located in or on the device (1). The mechanical stress is determined by means of a computing unit (20), and the mechanical stress and/or the measured temperature values ​​are transmitted to the remote computing unit (30) and the remaining service life is determined there, or the measured temperature values ​​are transmitted to the remote computing unit (30) and there the mechanical stress and residual life.

EFFECT: invention makes it possible to draw a conclusion about the service life with the highest possible accuracy.

14 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способу и системе для определения остаточного срока службы технологического устройства, через которое протекает текучая среда и которое выполнено в виде теплообменника или в виде колонны или в виде резервуара для разделения фаз, и к установке, содержащей такое технологическое устройство, через которое протекает текучая среда, и такую систему.The invention relates to a method and system for determining the remaining service life of a process device through which fluid flows and which is made in the form of a heat exchanger or in the form of a column or in the form of a tank for phase separation, and to a plant containing such a process device through which fluid flows environment, and such a system.

Известный уровень техникиPrior Art

Желательно осуществлять контроль систем или по меньшей мере их компонентов, в частности устройств, путем обнаружения и оценки подходящих величин, таких как вибрации (так называемый контроль состояния), чтобы иметь возможность как можно раньше распознавать поломки, неисправности, отказы и т.п. Для этой цели подлежащие контролю компоненты установки оснащаются подходящими датчиками для измерения подходящих величин и подачи их в средства оценки. В частности, возникающие вибрации могут быть связаны с состоянием системы, чтобы определить, например, вероятность отказа или остаточный срок службы компонентов.It is desirable to monitor systems or at least their components, in particular devices, by detecting and evaluating suitable quantities such as vibrations (so-called condition monitoring) in order to be able to recognize breakdowns, malfunctions, failures, etc. as early as possible. For this purpose, the plant components to be monitored are equipped with suitable sensors for measuring suitable quantities and feeding them into the evaluation tools. In particular, the resulting vibrations can be related to the state of the system to determine, for example, the likelihood of failure or the remaining life of the components.

Проблема, однако, заключается в контроле компонентов, состояние которых не может быть оценено с помощью измерений звука или вибрации, например, в случае технологических устройств, через которые протекает текучая среда, таких как теплообменники, колонны или емкости для разделения фаз. Их материал (металл) также подвержен усталости материала, но не из-за вибрации, а из-за колебаний механического напряжения.The problem, however, lies in the control of components whose condition cannot be assessed by means of sound or vibration measurements, for example, in the case of process devices through which fluid flows, such as heat exchangers, columns or tanks for phase separation. Their material (metal) is also subject to material fatigue, not due to vibration, but due to fluctuations in mechanical stress.

Хотя можно рассчитать уровни напряжений в материале с использованием метода конечных элементов, из-за сложности и времени, необходимого для расчета, это невозможно сделать в режиме реального времени, а можно выполнять только не в реальном времени. Для регулярного контроля и определения срока службы такие методы малопригодны.Although it is possible to calculate stress levels in a material using the finite element method, due to the complexity and time required for the calculation, this cannot be done in real time, but can only be done in non-real time. For regular monitoring and determining the service life, such methods are of little use.

Например, в документе WO 95/16890 А1 описана система контроля для непосредственного обнаружения потерь мощности теплообменника из-за загрязнения, в которой измеряется разница между первым и вторым набором значений температуры и разница между первым и вторым набором скоростей потока хладагента. С помощью системы сбора данных эти разницы оцениваются, и потери мощности теплообменника отображаются на дисплее.For example, WO 95/16890 A1 describes a monitoring system for directly detecting heat exchanger power loss due to fouling, which measures the difference between a first and second set of temperature values and the difference between a first and second set of refrigerant flow rates. Using a data acquisition system, these differences are evaluated and the power loss of the heat exchanger is shown on the display.

В документе US 2015/0094988 А1 показана архитектура датчиков для технологической установки с датчиками для получения измеряемых значений и логическим блоком для оценки измеряемых значений датчика и для определения величин, которые невозможно, сложно или просто очень дорого измерять напрямую. Для этого логический блок оценивает значения датчика с помощью эмпирической модели на основе данных.US 2015/0094988 A1 shows a sensor architecture for a process plant with sensors for obtaining measured values and a logic block for evaluating the measured values of the sensor and for determining values that are impossible, difficult, or simply very expensive to measure directly. To do this, the logic block evaluates the sensor values using an empirical model based on the data.

В документе ЕР 2887168 А2 описаны контроль и управление машинами с установками для выработки электроэнергии, такими как газовые, паровые, ветряные турбины или аналогичные установки для выработки электрической энергии. Данные датчика принимаются от датчиков. Кроме того, принимаются внешние данные, касающиеся, например, истории машины. Данные датчика и внешние данные анализируются и, например, определяется срок службы.EP 2 887 168 A2 describes the monitoring and control of machines with power generation facilities such as gas, steam, wind turbines or similar power generation facilities. Sensor data is received from sensors. In addition, external data concerning, for example, the history of the machine is received. The sensor data and external data are analyzed and, for example, the service life is determined.

Желательно иметь возможность определять характеристические параметры устройств, таких как теплообменники, колонны или контейнеры для разделения фаз, которые позволяют сделать вывод о сроке службы с максимально возможной точностью.It is desirable to be able to characterize devices, such as heat exchangers, columns or phase separation containers, which allow life to be inferred as accurately as possible.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

На этом фоне настоящее изобретение предлагает способ определения остаточного срока службы технологического устройства, через которое протекает текучая среда и которое выполнено в виде теплообменника или в виде колонны или контейнера для разделения фаз, и систему, состоящую из датчиков и таких вычислительных блоков для выполнения способа, а также установку, которая состоит из такой системы и технологического устройства, согласно независимым пунктам формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования являются соответственно предметом зависимых пунктов формулы изобретения и последующего описания.Against this background, the present invention provides a method for determining the remaining service life of a process device through which fluid flows and which is in the form of a heat exchanger or in the form of a column or container for phase separation, and a system consisting of sensors and such computing units for performing the method, and also an installation that consists of such a system and a process device according to the independent claims. Preferred improvements are respectively the subject of the dependent claims and the following description.

Устройство может быть сконструировано как компонент технологической установки и соединено с другими компонентами установки, например, с дополнительными теплообменниками, колоннами или резервуарами для разделения фаз.The device can be designed as a component of a process plant and connected to other plant components, such as additional heat exchangers, columns or tanks for phase separation.

Изобретение использует определение механических напряжений как не поддающегося непосредствен ному измерению характеристического параметра технологического устройства, через которое протекает текучая среда и которое выполнено в виде теплообменника или в виде устройства для разделения фаз (резервуара с внутренними компонентами) или в виде колонны (полой тонкой колонны с внутренними компонентами), на основе измеряемых значений температуры, которые поступают от множества датчиков, расположенных в или на технологическом устройстве, через которое протекает текучая среда. Остаточный срок службы определяется по механическим напряжениям как дополнительный не поддающийся непосредственному измерению характеристический параметр. Под не поддающимся непосредственному измерению характеристическим параметром в данном контексте следует понимать, в частности, величину, которая характеризует устройство, и которая не может быть получена непосредственно с точки зрения технологии измерения с использованием существующих датчиков.The invention uses the definition of mechanical stresses as a non-measurable characteristic parameter of a process device through which a fluid flows and which is made in the form of a heat exchanger or in the form of a phase separation device (reservoir with internal components) or in the form of a column (hollow thin column with internal components) based on temperature measurements that come from a plurality of sensors located in or on the process device through which the fluid flows. The remaining service life is determined from mechanical stresses as an additional characteristic parameter that is not directly measurable. A characteristic parameter that is not directly measurable in this context is to be understood in particular as a quantity that characterizes a device and which cannot be obtained directly from the point of view of measurement technology using existing sensors.

Таким образом, согласно изобретению, преобладающие механические напряжения, в частности в форме уровней напряжения или профилей напряжения, определяются из измеряемых значений температуры, и из этого остаточный срок службы определяется как дополнительный не поддающийся непосредствен ному измерению характеристический параметр. С этой целью на первом этапе механические напряжения, в частности в форме уровней напряжений или профилей напряжений, преобладающих в материале технологического устройства, рассчитывают на основе измеряемых значений температуры, например, с помощью применения эквивалентных моделей (суррогатного моделирования) или машинного обучения.Thus, according to the invention, the predominant mechanical stresses, in particular in the form of stress levels or stress profiles, are determined from the measured temperature values, and from this the remaining service life is determined as an additional non-directly measurable characteristic parameter. To this end, in a first step, mechanical stresses, in particular in the form of stress levels or stress profiles prevailing in the material of the process device, are calculated from the measured temperatures, for example by applying equivalent models (surrogate modeling) or machine learning.

Фактически стало очевидным, что срок службы технологического устройства, через которое протекает текучая среда, определяется в решающей степени числом изменений напряжения определенной величины. Такие изменения напряжения обычно происходят во время включения питания устройства, при переключении между различными сценариями работы или в результате нарушений процесса, вызванных, например, отказами машины или клапана. В целом, окончательный срок службы очень сильно зависит от того, как осуществляется управление процессом, но обслуживающий персонал обычно не получает четких указаний о влиянии управления на уровни напряжения, которые возникают в материале устройства, и, следовательно, на ожидаемый срок службы.In fact, it has become apparent that the life of a process device through which a fluid flows is determined to a decisive extent by the number of voltage changes of a certain magnitude. Such voltage changes typically occur during device power-up, when switching between different operating scenarios, or as a result of process disturbances caused by, for example, machine or valve failures. In general, the ultimate life depends very much on how the process is controlled, but maintenance personnel usually do not receive clear guidance on the effect of control on the stress levels that occur in the material of the device, and therefore on the life expectancy.

Изобретение позволяет определять в реальном времени механические напряжения в материале (обычно в металле) технологического устройства, через которое протекает текучая среда, и из этого оценивать остаточный срок службы и, при желании, другие не поддающиеся непосредственному измерению характеристические параметры. Это предпочтительно может использоваться для контроля состояния и/или упреждающего технического обслуживания устройства. Это также может предпочтительно использоваться для управления с упреждением ("усовершенствованного управления") устройством, при котором устройство работает, например, таким образом, что поддерживается желаемый срок службы. Если, например, обнаружено, что остаточный срок службы слишком мал, например, ниже порогового значения, устройство в будущем может работать таким образом, чтобы происходило меньше изменений напряжения, и, таким образом, чтобы остаточный срок службы больше не падал и даже снова увеличивался.The invention makes it possible to determine in real time the mechanical stresses in the material (usually metal) of the process device through which the fluid flows, and from this to estimate the remaining service life and, if desired, other not directly measurable characteristic parameters. This can advantageously be used for health monitoring and/or proactive maintenance of the device. This can also preferably be used for proactive control ("advanced control") of the device, in which the device is operated, for example, in such a way that the desired lifetime is maintained. If, for example, it is found that the residual life is too short, for example below a threshold value, the device can be operated in the future in such a way that fewer voltage changes occur, and so that the residual life no longer falls and even increases again.

На устройстве установлен вычислительный блок, который связан для передачи данных с удаленным вычислительным блоком (например, сервером или так называемым "облаком"). Согласно изобретению механическое напряжение определяется посредством вычислительного блока; механическое напряжение и/или измеряемые значения температуры передаются в удаленный вычислительный блок, и там определяется остаточный срок службы. Альтернативно, согласно изобретению измеряемые значения температуры передаются в удаленный вычислительный блок, где определяются механическое напряжение и остаточный срок службы.A computing unit is installed on the device, which is connected for data transmission with a remote computing unit (for example, a server or a so-called "cloud"). According to the invention, the mechanical stress is determined by means of a computing unit; the mechanical stress and/or the measured temperature values are transmitted to a remote computer unit and the remaining service life is determined there. Alternatively, according to the invention, the measured temperature values are transmitted to a remote computer unit, where the mechanical stress and residual life are determined.

Таким образом, в рамках настоящего изобретения получаемый характеристический параметр, то есть получаемое механическое напряжение и/или измеряемые значения температуры, передаются в удаленный вычислительный блок, и там определяется остаточный срок службы, в качестве по меньшей мере одного дополнительного не поддающегося непосредственном у измерению характеристического параметра. В результате, в частности, можно получать характеристические параметры на основе данных от множества устройств и/или характеристические параметры, получение которых превышает вычислительную мощность и/или емкость запоминающих устройств локальных вычислительных блоков, которые используются.Thus, within the scope of the present invention, the obtained characteristic parameter, i.e. the obtained mechanical stress and/or the measured temperature values, are transmitted to a remote computing unit, and there the remaining service life is determined, as at least one additional characteristic parameter that is not directly measurable. . As a result, in particular, it is possible to obtain characteristic parameters based on data from a plurality of devices and/or characteristic parameters whose production exceeds the computing power and/or storage capacity of the local computing units that are used.

В этом контексте под удаленным вычислительным блоком следует понимать, в частности, вычислительный блок, который не установлен в устройстве и может быть расположен на очень большом расстоянии от него и не обязательно должен находиться в том же здании. Вычислительный блок, который установлен в устройстве, предпочтительно имеет коммуникационное соединение с удаленным процессором через сеть, в частности через Интернет. В частности, удаленный вычислительный блок выполняется в виде сервера, предпочтительно как часть удаленной распределенной вычислительной системы, в соответствии с облачными вычислениями. С помощью облачных вычислений, инфраструктуры информационных технологий (Information Technology, IT) такие как, например, хранилища данных, динамически адаптируются к потребностям и доступны по сети. В частности, поэтому вычислительный блок, установленный в устройстве, может быть выполнен небольшим, а более сложные вычислительные операции могут быть переданы удаленному вычислительному блоку, то есть облаку.In this context, a remote computing unit is to be understood in particular as a computing unit that is not installed in the device and can be located at a very large distance from it and does not have to be located in the same building. The computing unit, which is installed in the device, preferably has a communication connection with the remote processor via a network, in particular via the Internet. In particular, the remote computing unit is implemented as a server, preferably as part of a remote distributed computing system, in accordance with cloud computing. With the help of cloud computing, Information Technology (IT) infrastructures, such as data warehouses, are dynamically adapted to the needs and are available over the network. In particular, therefore, the computing unit installed in the device can be made small, and more complex computing operations can be transferred to a remote computing unit, that is, the cloud.

В частности, устройство может быть интегрировано в сеть в рамках так называемой Четвертой промышленной революции (Industry 4.0). Это включает в себя создание сетей и подключение к ним машинного оборудования или установок, и, в частности, их подключение к Интернету или к так называемому Интернету вещей (Internet of Things, IoT). Устройства Интернета вещей, которые интегрированы в сеть таким образом, могут представлять собой, например, вычислительные блоки, систему управления, блок управления, датчики, исполнительные механизмы или другие компоненты машины, которые соединены друг с другом через сеть, в частности, Интернет.In particular, the device can be integrated into the network as part of the so-called Fourth Industrial Revolution (Industry 4.0). This includes the creation of networks and the connection of machines or installations to them, and in particular their connection to the Internet or to the so-called Internet of Things (Internet of Things, IoT). The IoT devices that are networked in this way can be, for example, computing units, a control system, a control unit, sensors, actuators or other machine components that are connected to each other via a network, in particular the Internet.

Следовательно, устройство уже предпочтительно оснащено датчиками и вычислительным блоком (как часть системы в соответствии с изобретением) и, следовательно, в определенной степени снабжено своим собственным "интеллектом", независимо от блока управления установкой. Полученное механическое напряжение в качестве не поддающегося непосредственному измерению характеристического параметра затем может быть далее использовано или подвергнуто дальнейшей обработке, в частности, на технологической установке и/или вне ее (например, в компании по обслуживанию). Полученное механическое напряжение может использоваться, например, для контроля состояния и/или технического обслуживания (упреждающего технического обслуживания) и/или управления (усовершенствованного управления).Therefore, the device is already preferably equipped with sensors and a computing unit (as part of the system according to the invention) and is therefore provided to a certain extent with its own "intelligence", independent of the plant control unit. The obtained mechanical stress as a non-measurable characteristic parameter can then be further used or subjected to further processing, in particular in the process plant and/or outside it (for example, in a service company). The resulting mechanical stress can be used, for example, for condition monitoring and/or maintenance (predictive maintenance) and/or control (advanced control).

Полученный срок службы и/или другие не поддающиеся непосредственном у измерению характеристические параметры, которые определяются внешним вычислительным блоком, могут передаваться из внешнего вычислительного блока в вычислительный блок. Характеристические параметры или эти характеристические параметры могут храниться в вычислительном блоке устройства и использоваться повторно, например, для контроля состояния или упреждающего технического обслуживания или в других целях, например, для эксплуатации установки или управления установкой.The resulting lifetime and/or other not directly measurable characteristic parameters that are determined by the external computing unit can be transferred from the external computing unit to the computing unit. The characteristic parameters or these characteristic parameters may be stored in the computing unit of the device and reused, eg for condition monitoring or predictive maintenance, or for other purposes, eg plant operation or plant control.

Предпочтительно механическое напряжение определяется как характеристический параметр (по существу) в режиме реального времени, так что оно доступно для специальных целей, в частности для определения срока службы. В частности, физические или управляемые данными эквивалентные модели или эквивалентные модели, обученные алгоритмами машинного обучения, могут использоваться для этой цели. Таким образом, в некотором смысле изобретение действует как "интеллектуальный датчик", который "измеряет" интересующий характеристический параметр. Удобно, что могут быть определены дополнительные характеристические параметры, например, срок службы, который был израсходован, внутреннее загрязнение и неправильное распределение технологического потока или технологических потоков (например, неравномерное распределение технологического потока по отдельным каналам пластинчатого теплообменника, что приводит к снижению теплообменной способности, или неравномерное распределение потока газа и жидкости по поперечному сечению в колонне, что приводит к снижению массообменной мощности).Preferably, the mechanical stress is determined as a characteristic parameter (substantially) in real time, so that it is available for special purposes, in particular for determining the service life. In particular, physical or data-driven equivalent models or equivalent models trained by machine learning algorithms can be used for this purpose. Thus, in a sense, the invention acts as a "smart sensor" that "measures" a characteristic parameter of interest. Conveniently, additional performance parameters can be determined, such as the lifetime that has been consumed, internal contamination and improper distribution of the process stream or process streams (for example, uneven distribution of the process stream over the individual channels of the plate heat exchanger, resulting in a decrease in heat exchange capacity, or uneven distribution of the flow of gas and liquid over the cross section in the column, which leads to a decrease in mass transfer power).

Для определения характеристического параметра в реальном времени в идеале должно быть доступно достаточно большое количество измеряемых значений из разных мест. Однако обычно технологические устройства не оснащены или по меньшей мере не оснащены необходимыми датчиками. Следовательно, предпочтительно, чтобы технологическое устройство уже был спланировано соответствующим образом во время проектирования и оборудовано во время производства достаточным количеством датчиков, которые позволят позднее определять характеристические параметры в режиме реального времени. Эти датчики являются неотъемлемой частью предпочтительного варианта осуществления технологического устройства в соответствии с изобретением и расположены на поверхности или в материале технологического устройства.To determine the characteristic parameter in real time, ideally a sufficiently large number of measured values from different locations should be available. Typically, however, technological devices are not equipped, or at least not equipped with the necessary sensors. Therefore, it is preferable that the process device is already appropriately planned during design and equipped during production with a sufficient number of sensors to enable real-time characterization at a later time. These sensors are an integral part of the preferred embodiment of the process device according to the invention and are located on the surface or in the material of the process device.

Помимо наличия соответствующих датчиков, измерение и обработка сигналов являются еще одним важным аспектом при определении характеристических параметров. Для этой цели может использоваться один или несколько подходящих вычислительных блоков, в частности так называемые одноплатные компьютеры (Single-Board Computer, SBC), такие как Raspberry Pi или Arduino. Одноплатный компьютер - это компьютерная система, в которой все электронные компоненты, необходимые для работы, объединены в одну печатную плату. Благодаря вычислительной мощности и существую щей операционной системе, они имеют возможность гибко записывать и обрабатывать данные датчика (возможно, с помощью методов обработки сигналов, таких как определение выбросов, сглаживание и фильтрация). Они прочные, надежные и малогабаритные. Таким образом, они хорошо соответствуют важным требованиям для использования в промышленной сфере. Более того, одноплатные компьютеры обычно очень недороги. Кроме того, они имеют достаточное количество портов, в частности так называемые универсальные порты ввода/вывода общего назначения (General Purpose Input/Output GPIO, в вод/вы вод общего назначения). Благодаря наличию WiFi, локальных сетей (Local Area Network, LAN), Bluetooth и других телекоммуникационных технологий, таких как технология долгосрочной эволюции универсальной мобильной системы связи (Long Term Evolution, LTE), данные могут передаваться на удаленный процессор (сервер или так называемое "облако") особенно легко. Если сетевое соединение недоступно для передачи или если данные должны отправляться только по запросу, целесообразно использовать внутриплатную память для буферизации данных.In addition to having the right sensors, measurement and signal processing are another important aspect in characterization. One or more suitable computing units can be used for this purpose, in particular so-called Single-Board Computers (SBCs), such as Raspberry Pi or Arduino. A single board computer is a computer system in which all the electronic components required for operation are integrated into a single printed circuit board. Thanks to the processing power and the existing operating system, they have the flexibility to record and process sensor data (perhaps through signal processing techniques such as outlier detection, smoothing, and filtering). They are strong, reliable and small in size. Thus, they are well suited to the important requirements for industrial use. Moreover, single-board computers are usually very inexpensive. In addition, they have a sufficient number of ports, in particular the so-called universal general-purpose input / output ports (General Purpose Input / Output GPIO, in general-purpose input / output). Thanks to the availability of WiFi, Local Area Networks (LAN), Bluetooth and other telecommunications technologies such as Long Term Evolution (LTE), data can be transmitted to a remote processor (server or so-called "cloud"). ") is especially easy. If a network connection is not available for transmission, or if data should only be sent on request, it is advisable to use on-board memory to buffer the data.

Соединение вычислительного блока (блоков) с распределенной системой управления технологическим процессом (Process Control System, PCS) или распределенной системой управления (Distributed Control System, DCS), которая используется для управления технологической установкой, не является абсолютно необходимым, поскольку вычислительный блок или удаленный вычислительный блок используется для определения характеристического параметра или определения остаточного срока службы, который обычно не имеет никакого отношения к самой работе установки. Следовательно, возможное отсоединение от сети способствует аспектам безопасности. Однако может быть предусмотрено, что измеряемые значения (также называемые внешними измеряемыми значениями), не измеряемые датчиками, в частности температуры на входе и выходе и/или измеряемые значения окружающей среды (температура окружающей среды, давление воздуха, влажность воздуха и т.п.), в дополнение к измеряемым значениям включаются в определение характеристических параметров. В частности, измерения окружающей среды могут также проводиться сторонними организациями, такими как метеорологические службы и т.п.Connecting the compute unit(s) to a Distributed Control System (PCS) or Distributed Control System (DCS) that is used to control the process unit is not absolutely necessary because the compute unit or remote compute unit used to determine a characteristic parameter or to determine the remaining service life, which usually has nothing to do with the operation of the installation itself. Therefore, the possible disconnection from the network contributes to the security aspects. However, it can be provided that measured values (also called external measured values) not measured by the sensors, in particular inlet and outlet temperatures and/or ambient measured values (ambient temperature, air pressure, air humidity, etc.) , in addition to the measured values, are included in the definition of the characteristic parameters. In particular, environmental measurements may also be carried out by third parties such as meteorological services and the like.

Предпочтительно виртуальные измеряемые значения целевой величины из "измеряемых и/или внешних" результатов измерения также определяются в вычислительном блоке и/или удаленном вычислительном блоке. В частности, в случае, когда измеряемые значения датчиков, специально предусмотренных для этой цели, и упомянутые внешние измеряемые значения недостаточны для качественного определения характеристического параметра, так называемые виртуальные датчики или программные датчики предпочтительно предоставляются вычислительным блоком. Они основаны на зависимости целевой переменной от замещающих измеряемых величин. Таким образом, целевая величина не измеряется напрямую, а рассчитывается на основе корреляции измеряемых величин и модели корреляции или зависимости. Определение зависимости может происходить различными способами, например, с помощью моделей, искусственных нейронных сетей или многомерных методов. Предпочтительно, программные датчики основаны на моделях ab initio, эмпирических моделях или моделях на основе данных устройства и/или смежного оборудования.Preferably, the virtual measured values of the target quantity from the "measured and/or external" measurements are also determined in the computing unit and/or the remote computing unit. In particular, in the case where the measured values of sensors specially provided for this purpose and said external measured values are not sufficient for a qualitative determination of the characteristic parameter, so-called virtual sensors or software sensors are preferably provided by the computing unit. They are based on the dependence of the target variable on the proxy measurands. Thus, the target value is not measured directly, but is calculated based on the correlation of the measured values and the correlation or dependency model. Determination of dependence can occur in various ways, for example, using models, artificial neural networks or multivariate methods. Preferably, the software sensors are based on ab initio models, empirical models, or models based on device and/or related equipment data.

В целом, система, содержащая датчики и по меньшей мере один компьютерный блок, установленный в устройстве, и удаленный вычислительный блок, подключенный к нему, могут преимущественно использоваться для сбора данных датчиков, их фильтрации по мере необходимости и вычисления по мере необходимости дополнительных выходных данных, таких как отсутствующие или непосредствен но недоступные измеряемые величины (внутренние температуры, фазовые состояния), а также для определения характеристических параметров. Предпочтительно, результирующие данные сохраняются в удаленном вычислительном блоке и/или передаются из удаленного вычислительного блока в вычислительный блок. В частности, использование одноплатных компьютеров с облачной технологией является очень гибким и экономически эффективным решением для сбора данных датчиков и предоставления данных программных датчиков.In general, a system containing sensors and at least one computer unit installed in the device and a remote computing unit connected to it can be advantageously used to collect sensor data, filter it as necessary, and calculate additional output data as necessary, such as missing or directly inaccessible measured values (internal temperatures, phase states) as well as for characterization. Preferably, the resulting data is stored in the remote computing unit and/or transferred from the remote computing unit to the computing unit. In particular, the use of single board computers with cloud technology is a very flexible and cost-effective solution for collecting sensor data and providing software sensor data.

Предпочтительно теплообменник выполнен в виде пластинчатого или спирального или намотанного теплообменника, в частности, в виде двух- или многопоточного теплообменника. Колонна предпочтительно представляет собой тарельчатую колонну или насад очную колонну или колонну с насадкой для ректификации, абсорбции или физической промывки.Preferably, the heat exchanger is in the form of a plate or spiral or wound heat exchanger, in particular in the form of a two- or multi-flow heat exchanger. The column is preferably a tray column or a packed or packed column for distillation, absorption or physical washing.

Теплообменники известны в многочисленных, вариантах осуществления. В основном теплообменники предназначены для обеспечения теплообмена между текучими средами (газами или жидкостями), протекающими через них. Текучие среды остаются пространственно разделенными, поэтому смешивание между ними не происходит. Таким образом, тепло, которым обмениваются текучие среды, протекает через структуры теплообменника, которые разделяют текучие среды. Пластинчатый теплообменник имеет множество камер или каналов, которые образованы пластинами и через которые могут протекать текучие среды. Канал может иметь теплообменные профили, так называемые ребра, через которые или вдоль которых течет соответствующая текучая среда. В частности, пластинчатые теплообменники, из-за их особой конструкции с большим количеством камер, через которые протекает текучая среда при различных температурах, подвержены сильной усталости материала, вызванной напряжением, поэтому изобретение особенно хорошо подходит для них.Heat exchangers are known in numerous embodiments. Basically, heat exchangers are designed to provide heat exchange between fluids (gases or liquids) flowing through them. The fluids remain spatially separated, so mixing between them does not occur. Thus, the heat exchanged between the fluids flows through the heat exchanger structures that separate the fluids. A plate heat exchanger has a plurality of chambers or channels which are formed by the plates and through which fluids can flow. The channel may have heat transfer profiles, so-called ribs, through or along which the respective fluid flows. In particular, plate heat exchangers, due to their special design with a large number of chambers through which fluid flows at different temperatures, are subject to severe stress-induced material fatigue, so the invention is particularly well suited to them.

Благодаря гибкости доступных одноплатных компьютеров и операционных систем, благодаря подключению к облаку и доступным портам GPIO, система датчиков и одноплатный компьютер могут использоваться для всех типов компонентов установки, где установлены датчики, и для всех типов измеряемых величин, особенно в средах, где производитель/обслуживающий персонал не имеет прямого доступа к измеряемым величинам оператора, этот процесс можно использовать для генерирования и сбора данных, которые требуются для дальнейшего необходимого анализа.Due to the flexibility of available single board computers and operating systems, cloud connectivity and available GPIO ports, the sensor system and single board computer can be used for all types of plant components where sensors are installed and for all types of measured values, especially in environments where the manufacturer/maintenance personnel do not have direct access to the operator's measured values, this process can be used to generate and collect data that is required for further necessary analysis.

При таком подходе возможен, например, контроль производительности спирально-змеевиковых теплообменников. Для теплообменников этого типа трехмерное распределение температуры может быть получено с помощью волоконно-оптических измерений. Сбор данных затем может быть выполнен способами, описанными в данном документе, причем анализ данных предпочтительно направлен на температурные градиенты, наблюдаемые в разных сечениях, и потенциально неправильное распределение технологического потока или технологических потоков. В дополнение к датчикам температуры, давления и расхода, акустические датчики также полезны для контроля вибрации в спирально-змеевиковом теплообменнике. Из всей этой информации можно получить показатели целостности линий и их подвесных опор.With this approach, it is possible, for example, to control the performance of spiral coil heat exchangers. For heat exchangers of this type, a three-dimensional temperature distribution can be obtained using fiber optic measurements. Data collection can then be performed by the methods described herein, with data analysis preferably directed at temperature gradients observed across sections and potentially misallocation of the process stream or process streams. In addition to temperature, pressure and flow sensors, acoustic sensors are also useful for monitoring vibration in a spiral coil heat exchanger. From all this information, indicators of the integrity of the lines and their suspension supports can be obtained.

Другим преимущественным использованием таких систем является контроль резервуаров, в которых заявка на поставку должна автоматически генерироваться, когда уровень наполнения падает ниже определенного порога. Здесь уровень может непрерывно контролироваться с помощью подходящих датчиков, и, в частности, модели прогнозирования могут использоваться для оценки идеального времени и/или объема дополнительного заказа, насколько это возможно.Another advantageous use of such systems is the control of tanks, in which a requisition for delivery must be automatically generated when the filling level falls below a certain threshold. Here, the level can be continuously monitored with suitable sensors and, in particular, predictive models can be used to estimate the ideal time and/or reorder quantity as far as possible.

Другим преимущественным использованием таких систем является контроль качества разделения газовой и жидкой фазы в устройстве для разделения фаз или в колонне. Предпочтительно, в дополнение к температурам на поверхности и внутри потока, могут быть получены, в качестве измеряемых значений, расходы потока и потери давления. Из этих измеряемых величин, помимо механических напряжений и остаточного срока службы в качестве характеристических параметров, предпочтительно может быть определена степень разделения газовой и жидкой фазы, которая не может быть измерена непосредственно. Посредством измерения оптических свойств тазовой фазы можно также определить остаточное количество жидкости в газовой фазе. Посредством соответствующего управления технологическим процессом на основании определяемой таким образом доли жидкости могут быть защищены от жидкости находящиеся далее по потоку чувствительные к жидкости устройства, например компрессоры.Another advantageous use of such systems is quality control of gas-liquid separation in a phase separator or column. Preferably, in addition to the temperatures at the surface and within the flow, flow rates and pressure losses can be obtained as measured values. From these measured values, in addition to the mechanical stresses and the remaining service life as characteristic parameters, the degree of separation of the gaseous and liquid phases, which cannot be measured directly, can advantageously be determined. By measuring the optical properties of the pelvic phase, it is also possible to determine the residual amount of liquid in the gas phase. By appropriate process control, on the basis of the liquid fraction determined in this way, downstream liquid-sensitive devices, such as compressors, can be protected from liquid.

Другим преимущественным использованием таких систем является упреждающее техническое обслуживание крупномасштабных систем, таких как установки парового крекинга или установки риформинга. Используя большое количество упомянутых систем, можно собирать и оценивать многочисленные данные реальных и виртуальных датчиков в центре обработки данных или в облаке. На основании оценки можно затем оценить требования к техническому обслуживанию (например, удаление наслоений кокса, ремонт, замена). В то же время сбор и анализ данных могут также позволить обнаруживать слабые места и улучшать будущие системы.Another advantageous use of such systems is the proactive maintenance of large scale systems such as steam crackers or reformers. Using a large number of these systems, it is possible to collect and evaluate numerous real and virtual sensor data in the data center or in the cloud. Based on the assessment, maintenance requirements (eg removal of coke deposits, repair, replacement) can then be assessed. At the same time, data collection and analysis can also enable the detection of weaknesses and the improvement of future systems.

В рамках изобретения представлен гибкий способ для реализации датчиков в устройствах для технологических устройств и для доступа к данным датчика для определения характеристического параметра остаточного срока службы в реальном времени (онлайн). Кроме того, в изобретении предлагаются так называемые программные датчики в одноплатных компьютерах, которые генерируют оценочные значения для величин датчиков, которые не являются непосредственно доступными, на основе величин технологического процесса с использованием моделирования ab initio, из первых принципов, или оптимизации.Within the scope of the invention, a flexible method is provided for implementing sensors in devices for process devices and for accessing sensor data to determine a residual life characteristic parameter in real time (online). In addition, the invention provides so-called software sensors in single board computers that generate estimated values for sensor values that are not directly available based on process values using ab initio simulation, first principles, or optimization.

Кроме того, реализация способа в форме компьютерной программы является выгодной, потому что это влечет очень низкие затраты, особенно если блок управления, который должен быть реализован, также используется для других задач и, следовательно, присутствует в любом случае. Подходящими носителями данных для предоставления компьютерной программы являются, в частности, магнитные, оптические и электрические запоминающие устройства, такие как жесткие диски, флэш-память, электрически-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM), цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disk, DVD) и т.п. Также можно загружать программу через компьютерные сети (Интернет, интранет и т.п.).In addition, the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because it entails very low costs, especially if the control unit to be implemented is also used for other tasks and is therefore present anyway. Suitable storage media for providing a computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical storage devices such as hard disks, flash memory, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), digital universal disc (Digital Versatile Disk, DVD), etc. It is also possible to download the program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Дополнительные преимущества и формы осуществления изобретения станут очевидными из описания и прилагаемых чертежей.Additional advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Изобретение иллюстрируется схематически посредством форм осуществления на чертежах и будет описано ниже со ссылкой на чертежи.The invention is illustrated schematically by means of the embodiments in the drawings and will be described below with reference to the drawings.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 схематично и в перспективе показан пластинчатый теплообменник снаружи, с рядом добавленных компонентов.In FIG. 1 schematically and in perspective shows a plate heat exchanger from the outside, with a number of added components.

На фиг. 2 схематично в виде блок-схемы процесса показан способ в соответствии с формой осуществления изобретения.In FIG. 2 schematically shows a process flow diagram in accordance with an embodiment of the invention.

На фиг. 3 схематично в виде блок-схемы показан способ в соответствии с формой осуществления изобретения.In FIG. 3 shows schematically in block diagram form a method according to an embodiment of the invention.

Подробное описаниеDetailed description

На фиг. 1 показано снаружи технологическое устройство, выполненное здесь как пластинчатый теплообменник 1. Пластинчатый теплообменник имеет прямоугольный центральный корпус 8, длина которого составляет, например, несколько метров, а ширина или высота составляет, например, около одного или нескольких метров. Сверху центрального корпуса 8, на его боковых сторонах и снизу центрального корпуса 8 можно видеть коллекторы 6 и 6а. Коллекторы 6 и 6а, расположенные ниже центрального корпуса 8 и на стороне, обратной от показанной стороны, частично скрыты.In FIG. 1 shows from the outside the process device, here designed as a plate heat exchanger 1. The plate heat exchanger has a rectangular central body 8 which is, for example, a few meters long and has a width or height of, for example, about one or several meters. On top of the central body 8, on its sides and below the central body 8, manifolds 6 and 6a can be seen. The manifolds 6 and 6a below the central body 8 and on the side opposite the side shown are partially hidden.

Через штуцеры 7 в пластинчатый теплообменник подают текучую среду или технологический поток, или его снова удаляют. Коллекторы 6 и 6 а служат для распределения жидкости, вводимой через штуцеры 7, или для сбора и концентрирования жидкости, которая выводится из пластинчатого теплообменника. Внутри пластинчатого теплообменника различные потоки жидкости обмениваются тепловой энергией.Fluid or process stream is fed into the plate heat exchanger through nozzles 7 or removed again. Collectors 6 and 6a serve to distribute the liquid introduced through the fittings 7, or to collect and concentrate the liquid that is discharged from the plate heat exchanger. Inside the plate heat exchanger, various fluid flows exchange thermal energy.

Пластинчатый теплообмен ник, показанный на рис. 1, предназначен для того, чтобы более двух потоков жидкости проходили мимо друг друга в отдельных каналах для теплообмена. Часть потоков может проходить в противоположных направлениях друг к другу, другая часть - в поперечном или в том же направлении.The plate heat exchanger shown in fig. 1 is designed to allow more than two fluid streams to pass each other in separate heat exchange channels. Part of the flows can pass in opposite directions to each other, the other part - in the transverse or in the same direction.

Центральный корпус 8 по существу представляет собой пакет разделительных пластин, теплообменных профилей (называемых ребрами) и распределительных профилей. Существуют чередующиеся разделительные пластины и слои, имеющие профили. Слой, который имеет теплообменный профиль и распределительный профиль, называется каналом.The central body 8 is essentially a package of dividing plates, heat transfer profiles (called fins) and distribution profiles. There are alternating separating plates and layers having profiles. The layer that has a heat exchange profile and a distribution profile is called a channel.

Следовательно, центральный корпус 8 имеет попеременно каналы 14 и разделительные пластины, лежащие параллельно направлениям потока. Как разделительные пластины, так и каналы обычно изготавливают из алюминия. По бокам каналы закрыты алюминиевыми планками, поэтому боковая стенка образована многослойной структурой с разделительными пластинами. Каналы, лежащие снаружи центрального корпуса, покрыты крышкой, выполненной из алюминия, лежащей параллельно каналам и разделительным пластинам.Consequently, the central body 8 has alternately channels 14 and dividing plates lying parallel to the flow directions. Both the dividing plates and the channels are usually made of aluminium. On the sides, the channels are closed with aluminum strips, so the side wall is formed by a multilayer structure with dividing plates. The channels lying outside the central body are covered with a cover made of aluminum, which lies parallel to the channels and dividing plates.

Такой центральный корпус 8 может быть изготовлен, например, путем нанесения твердого припоя на поверхности разделительных пластин и затем попеременной укладки разделительных пластин и каналов. Крышки закрывают центральный корпус 8 сверху или снизу. Вслед за этим центральный корпус паяется нагреванием в печи.Such a central body 8 can be made, for example, by applying hard solder to the surfaces of the spacer plates and then alternately stacking the spacer plates and channels. Lids close the central body 8 from above or below. Following this, the central body is soldered by heating in an oven.

По бокам пластинчатого теплообменника распределительные профили имеют каналы доступа к распределительным профилям. Через них текучая среда может вводиться снаружи в соответствующие каналы или также снова удаляться через коллекторы 6 и 6а и соединительные элементы 7. Доступ к профилю распределителя закрыт коллекторами 6 и 6а.On the sides of the plate heat exchanger, the distribution profiles have access channels to the distribution profiles. Through them, the fluid can be introduced from the outside into the respective channels or can also be removed again through the manifolds 6 and 6a and the connecting elements 7. Access to the distributor profile is closed by the manifolds 6 and 6a.

Из документа ЕР 1798508 А1 известно, что распределение напряжений определяют путем моделирования распределения температуры на основе теплового потока в пластинчатом теплообменнике. Риск отказов может быть оценен на основе этих смоделированных распределений напряжений. Чтобы определить распределение напряжений в пластинчатом теплообменнике, сначала определяется пространственное распределение температуры на основе модели слоя, и из этого рассчитывается распределение напряжений.It is known from EP 1798508 A1 that the stress distribution is determined by modeling the temperature distribution based on the heat flow in a plate heat exchanger. Failure risk can be assessed based on these simulated stress distributions. In order to determine the stress distribution in a plate heat exchanger, the spatial temperature distribution is first determined based on the layer model, and from this the stress distribution is calculated.

В рамках одной формы осуществления изобретения теперь предлагается оборудовать пластинчатый теплообменник достаточным количеством датчиков, сконструированных здесь как датчики 10 температуры, и на основе данных датчиков на первом этапе определять распределение напряжений, в качестве не поддающегося непосредственному измерению характеристического параметра, представляющего интерес. Датчики 10 температуры связаны для передачи данных с вычислительным блоком 20, который предпочтительно также расположен на пластинчатом теплообменнике. Хотя на фигуре датчики 10 температуры находятся на относительно больших расстояниях друг от друга, на практике они обычно находятся близко друг к другу, чтобы иметь возможность измерять распределение температуры с достаточным разрешением.Within one embodiment of the invention, it is now proposed to equip the plate heat exchanger with a sufficient number of sensors, here constructed as temperature sensors 10, and on the basis of the sensor data in the first step to determine the stress distribution, as a non-directly measurable characteristic parameter of interest. The temperature sensors 10 are connected for data transmission to a computing unit 20, which is preferably also located on the plate heat exchanger. Although in the figure the temperature sensors 10 are at relatively large distances from each other, in practice they are usually close together in order to be able to measure the temperature distribution with sufficient resolution.

Согласно предпочтительной форме осуществления изобретения, проиллюстрированной здесь, вычислительный блок 20 выполнен в виде одноплатного компьютера и предназначен для реализации способа согласно изобретению, как схематически показано на фиг. 2.According to the preferred embodiment of the invention illustrated here, the computing unit 20 is in the form of a single board computer and is intended to implement the method according to the invention, as shown schematically in FIG. 2.

На этапе 201 ряд измеряемых значений температуры получают как измеряемые значения с помощью датчиков 10 температуры и подают в вычислительный блок 20.In step 201, a series of temperature measurements are obtained as measurements by the temperature sensors 10 and fed into the computing unit 20.

На этапе 202 результаты измерения температуры оценивают, в частности, с использованием моделей для определения напряжений, преобладающих в материале (203). Эти напряжения определяются, в частности, с пространственным и хронологическим разрешением, в результате чего могут быть определены, в частности, зависящие от местоположения и времени профили напряжения. Напряжения или профили напряжений представляют собой характеристическую переменную, которую нельзя измерить напрямую.At step 202, the results of the temperature measurement are evaluated, in particular, using models to determine the stresses prevailing in the material (203). These stresses are determined, in particular, with spatial and chronological resolution, as a result of which, in particular, location- and time-dependent stress profiles can be determined. Stresses or stress profiles are a characteristic variable that cannot be measured directly.

Они подаются в средство 204 оценки срока службы, в котором оставшийся срок службы определяется как дополнительная характеристическая переменная, которая не может быть измерена напрямую (205). Определение использует, в частности, определение колебаний напряжения и сравнение их с одним или несколькими заранее заданными пороговыми значениями. Чем больше локальное колебание напряжения, тем больше нагрузка на материал и тем короче оставшийся срок службы. Сильные колебания здесь включают в себя как большое абсолютное изменение, так и быстрое относительное изменение, то есть с большим градиентом.They are fed to a lifetime estimator 204, in which the remaining lifetime is defined as an additional characteristic variable that cannot be measured directly (205). The determination uses, in particular, the determination of voltage fluctuations and their comparison with one or more predetermined threshold values. The greater the local voltage fluctuation, the greater the load on the material and the shorter the remaining service life. Strong fluctuations here include both a large absolute change and a fast relative change, that is, with a large gradient.

Отдельные этапы выполняются, в частности (квази-) непрерывно, чтобы обеспечить непрерывный контроль устройства 1.The individual steps are carried out, in particular (quasi-) continuously, in order to ensure continuous monitoring of the device 1.

На фиг. 3 схематично показана блок-схема системы 100 в соответствии с предпочтительной формой осуществления изобретения. Система 100 содержит, как объяснено, множество датчиков 10, выполненных, в частности, в виде датчиков температуры; вычислительный блок 20, связанный с ними для передачи данных и предпочтительно выполненный в виде одноплатного компьютера; а также удаленный вычислительный блок 30 ("облако"), связанный для передачи данных с вычислительным блоком 20.In FIG. 3 is a schematic block diagram of a system 100 in accordance with a preferred embodiment of the invention. The system 100 contains, as explained, a plurality of sensors 10 made, in particular, in the form of temperature sensors; a computing unit 20 associated with them for data transmission and preferably made in the form of a single board computer; as well as a remote computing unit 30 ("cloud"), associated for data transmission with the computing unit 20.

Вычислительному блоку 20 предпочтительно предоставляются дополнительные данные 15, такие как, например, данные из системы управления технологическим и м процессом и/или данные предыстории и/или данные об окружающей среде. Их можно понимать как внешние измеренные значения.Computing unit 20 is preferably provided with additional data 15 such as, for example, data from the process control system and/or historical data and/or environmental data. They can be understood as external measured values.

Таким образом, в вычислительном блоке 20 многочисленные (внутренние и внешние) измеряемые значения доступны как из технологического процесса, так и из окружающей среды (21). В дополнение к измеряемым значениям температуры они могут включать, помимо прочего, измеряемые значения расхода, измеряемые значения давления и другие измеряемые значения температуры, такие как температура на входе и выходе, состав и доля жидкости или газа в текучей среде (7) или температура окружающей среды.Thus, in the computing unit 20, multiple (internal and external) measured values are available from both the process and the environment (21). In addition to temperature measurements, these may include, but are not limited to, flow measurements, pressure measurements, and other temperature measurements such as inlet and outlet temperatures, composition and proportion of liquid or gas in the fluid (7) or ambient temperature. .

В форме осуществления изобретения в вычислительном блоке 20 также могут быть реализованы один или более так называемых программных датчиков 22, которые на основе доступных измеряемых значений 21 вычисляют одно или несколько виртуальных измеряемых значений целевых величин, которые труднодоступны для измерения.In an embodiment of the invention, one or more so-called software sensors 22 can also be implemented in the computing unit 20, which, based on the available measured values 21, calculate one or more virtual measured values of target values that are difficult to measure.

Реальные (внутренние и/или внешние) измеряемые значения 21 и виртуально измеряемые значения 22 подают в средство 23 оценки, которое определяет на первом этапе преобладающие профили температуры, в частности, в контролируемом устройстве 1.Real (internal and/or external) measured values 21 and virtual measured values 22 are fed into an evaluation means 23 which determines in a first step the prevailing temperature profiles, in particular in the controlled device 1.

Альтернативно или дополнительно, измеряемые значения температуры и/или профили температуры могут передаваться в удаленный вычислительный блок 30.Alternatively or additionally, temperature measurements and/or temperature profiles may be transmitted to remote computing unit 30.

В соответствии с предпочтительной формой осуществления изобретения на этапе 24 из профилей температуры в вычислительном блоке 20 определяются профили напряжения, как не поддающиеся непосредственному измерению характеристические параметры, причем вычисление может быть основано, в частности, на моделях, таких как м era модели на основе данных, вместе с алгоритмом оценки (фильтром или наблюдателем). Профили напряжения или значения напряжения передаются на этапе 25 в удаленный блок 30 обработки для хранения и/или дальнейшей обработки.In accordance with a preferred embodiment of the invention, in step 24, from the temperature profiles in the computing unit 20, the voltage profiles are determined as characteristic parameters that are not directly measurable, and the calculation can be based, in particular, on models, such as a model model based on data, together with the estimation algorithm (filter or observer). The voltage profiles or voltage values are transmitted in step 25 to the remote processing unit 30 for storage and/or further processing.

Альтернативно, профили напряжения также могут быть получены из температурных профилей в удаленном блоке 30 обработки.Alternatively, the voltage profiles may also be obtained from the temperature profiles at the remote processing unit 30 .

В удаленном блоке 30 обработки по профилям напряжения оценивается остаточный срок службы устройства 1, как не поддающийся непосредственному измерению характеристический параметр. Результат может сохраняться и/или дополнительно обрабатываться в удаленном блоке 30 обработки. Альтернативно или дополнительно, результат также может передаваться из удаленного блока 30 обработки в вычислительный блок 20 для хранения и/или дальнейшей обработки.In the remote stress profiling unit 30, the residual life of the device 1 is estimated as a characteristic parameter that is not directly measurable. The result may be stored and/or further processed in the remote processing unit 30 . Alternatively or additionally, the result may also be transferred from the remote processing unit 30 to the computing unit 20 for storage and/or further processing.

Также возможно, что остаточный срок службы устройства 1 оценивается, как не поддающийся непосредствен ному измерению характеристический параметр, в вычислительном блоке 20 из значений напряжения или профилей напряжения.It is also possible that the residual life of the device 1 is estimated, as a characteristic parameter not directly measurable, in the calculation unit 20 from voltage values or voltage profiles.

Остаточный срок службы и/или любой другой не поддающийся непосредственному измерению характеристический параметр можно повторно использовать или дополнительно обрабатывать, в частности, на технологической установке и/или вне ее (например, сервисной компанией, занимающейся техническим обслуживанием оборудования). Остаточный срок службы и/или любой другой характеристический параметр, который нельзя измерить напрямую, может использоваться, например, для контроля состояния и/или технического обслуживания (упреждающего обслуживания) и/или управления (усовершенствованного управления) в устройстве или всей системе, соответственно.The residual life and/or any other characteristic parameter that is not directly measurable can be reused or further processed, in particular in the process plant and/or outside it (for example, by a service company engaged in the maintenance of the equipment). The residual life and/or any other characteristic parameter that cannot be directly measured can be used, for example, for condition monitoring and/or maintenance (predictive maintenance) and/or control (advanced control) in the device or the entire system, respectively.

Claims (18)

1. Способ определения остаточного срока службы технологического устройства (1), через которое протекает текучая среда и которое представляет собой теплообменник, колонну или резервуар для разделения фаз, при этом1. A method for determining the remaining service life of a process device (1) through which fluid flows and which is a heat exchanger, column or tank for phase separation, while устанавливают на этом устройстве (1) вычислительный блок (20) и соединяют его для передачи данных с удаленным вычислительным блоком (30),a computing unit (20) is installed on this device (1) and connected to a remote computing unit (30) for data transmission, определяют измеряемые значения температуры с помощью расположенных в устройстве (1) или на устройстве (1) датчиков (10), и определяют механическое напряжение из измеряемых значений температуры, как характеристический параметр, который не может быть измерен напрямую, а из механического напряжения определяют остаточный срок службы устройства, как еще один характеристический параметр, который не может быть измерен напрямую,the measured temperature values are determined using sensors (10) located in the device (1) or on the device (1), and the mechanical stress is determined from the measured temperature values as a characteristic parameter that cannot be measured directly, and the residual life is determined from the mechanical stress device service as another characteristic parameter that cannot be measured directly, a) при этом механическое напряжение определяют с помощью упомянутого вычислительного блока (20), а механическое напряжение и/или измеряемые значения температуры передают в удаленный вычислительный блок (30) и там определяют остаточный срок службы с помощью упомянутого удаленного вычислительного блока (30), илиa) in this case, the mechanical stress is determined using said computing unit (20), and the mechanical stress and/or measured temperature values are transmitted to a remote computing unit (30) and there the remaining service life is determined using said remote computing unit (30), or b) измеряемые значения температуры передают в удаленный вычислительный блок (30) и там определяют механическое напряжение и остаточный срок службы с помощью упомянутого удаленного вычислительного блока (30).b) the measured temperature values are transmitted to a remote computing unit (30) and there the mechanical stress and the remaining service life are determined using said remote computing unit (30). 2. Способ по п. 1, в котором вычислительный блок (20) представляет собой одноплатный компьютер и/или удаленный вычислительный блок (30) представляет собой сервер или облако.2. The method of claim 1, wherein the computing unit (20) is a single board computer and/or the remote computing unit (30) is a server or cloud. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором, в дополнение к измеряемым значениям температуры, определяют, посредством датчиков (10), расположенных в устройстве (1) или на устройстве (1), измеряемые значения по меньшей мере одной величины, выбранной из давления, расхода протекающего потока, состава протекающего потока, степени расширения, интенсивности вибрации; степени изменения или степени рассеяния, преломления или поглощения электромагнитных волн.3. The method according to claim 1 or 2, in which, in addition to the measured temperature values, the measured values of at least one quantity selected are determined by means of sensors (10) located in the device (1) or on the device (1). from pressure, flow rate, flow composition, expansion ratio, vibration intensity; degree of change or degree of scattering, refraction or absorption of electromagnetic waves. 4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором, в дополнение к остаточному сроку службы, определяют по меньшей мере один дополнительный не поддающийся прямому измерению характеристический параметр посредством установленного на устройстве (1) вычислительного блока (20) и/или посредством удаленного вычислительного блока (30), причем по меньшей мере один дополнительный не поддающийся непосредственному измерению характеристический параметр выбирают из группы, включающей в себя срок службы, который был израсходован, внутреннее загрязнение, некорректное распределение технологического потока, локальное распределение температуры и концентрации, локальный градиент температуры и жидкостную часть или газовую часть технологического потока.4. The method according to one of the preceding claims, in which, in addition to the remaining service life, at least one additional non-directly measurable characteristic parameter is determined by means of a computing unit (20) installed on the device (1) and / or by means of a remote computing unit (30), wherein the at least one additional non-directly measurable characteristic parameter is selected from the group including lifetime that has been consumed, internal contamination, incorrect process flow distribution, local temperature and concentration distribution, local temperature gradient, and liquid portion or the gas portion of the process stream. 5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере один дополнительный характеристический параметр, поддающийся непосредственному измерению, используют для контроля состояния и/или упреждающего технического обслуживания и/или управления технологическим устройством (1), через которое протекает текучая среда.5. The method according to one of the preceding claims, in which at least one additional directly measurable characteristic parameter is used for condition monitoring and/or predictive maintenance and/or control of the process device (1) through which the fluid flows. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере один дополнительный параметр, не поддающийся непосредственному измерению, передают из удаленного вычислительного блока (30) в вычислительный блок (20).6. A method according to one of the preceding claims, wherein at least one additional non-measurable parameter is transmitted from the remote computing unit (30) to the computing unit (20). 7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором механическое напряжение определяют, как не поддающийся непосредственному измерению характеристический параметр, путем применения физических или управляемых данными эквивалентных моделей или путем применения эквивалентных моделей, которые обучены алгоритмами машинного обучения.7. The method according to one of the preceding claims, wherein the stress is determined as a characteristic parameter that is not directly measurable, by applying physical or data-driven equivalent models, or by applying equivalent models that are trained by machine learning algorithms. 8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором определение механического напряжения, как не поддающегося прямому измерению характеристического параметра, дополнительно выполняют на основании по меньшей мере одной измеряемой величины, которую не получают с помощью датчиков (10), расположенных на устройстве (1) или в устройстве (1).8. The method according to one of the previous paragraphs, in which the determination of mechanical stress, as a characteristic parameter that cannot be directly measured, is additionally performed on the basis of at least one measurable value that is not obtained using sensors (10) located on the device (1) or in the device (1). 9. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором из измеряемых значений определяют по меньшей мере одно виртуально измеренное значение целевой величины.9. The method according to one of the preceding claims, wherein at least one virtually measured value of the target value is determined from the measured values. 10. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором преобладающие механические напряжения в виде уровней напряжения или профилей напряжения определяют из измеряемых значений температуры, и из них определяют остаточный срок службы.10. A method according to one of the preceding claims, wherein the predominant mechanical stresses in the form of stress levels or stress profiles are determined from the measured temperature values and from these the residual life is determined. 11. Способ по п. 10, в котором количество изменений механического напряжения определяют заранее заданной величиной.11. The method of claim. 10, in which the number of changes in mechanical stress is determined by a predetermined value. 12. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором технологическое устройство (1), через которое протекает текучая среда, представляет собой пластинчатый, спиральный или змеевиковый теплообменник.12. The method according to one of the preceding claims, wherein the process device (1) through which the fluid flows is a plate, spiral or coil heat exchanger. 13. Система (100) для определения остаточного срока службы технологического устройства (1), содержащая датчики (10), расположенные в технологическом устройстве (1), или на технологическом устройстве (1), через которое протекает текучая среда и которое представляет собой теплообменник, колонну или резервуар для разделения фаз; вычислительный блок (20), который соединен, с возможностью передачи данных, с упомянутыми датчиками и установлен на упомянутом устройстве (1); и удаленный вычислительный блок (30), который соединен, с возможностью передачи данных, с упомянутыми датчиками (10); причем упомянутая система (100) имеет средства для осуществления способа по одному из предыдущих пунктов.13. System (100) for determining the residual service life of the process device (1), containing sensors (10) located in the process device (1), or on the process device (1), through which fluid flows and which is a heat exchanger, a column or tank for phase separation; a computing unit (20), which is connected, with the possibility of data transmission, with the mentioned sensors and installed on the mentioned device (1); and a remote computing unit (30), which is connected, with the possibility of data transmission, with the mentioned sensors (10); wherein said system (100) has means for carrying out the method according to one of the preceding paragraphs. 14. Установка, содержащая технологическое устройство (1), через которое протекает текучая среда и которое представляет собой теплообменник, колонну или резервуар для разделения фаз, и систему по п. 13.14. An installation containing a process device (1) through which a fluid flows and which is a heat exchanger, column or tank for phase separation, and a system according to claim 13.

Images