[發明專利]用于溫度數據獲取的系統和方法

有效

• 申請號: 201010198986.X
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101907225A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: A·埃斯梅利;X·J·李;W·R·利奇特;K·B·富加什;O·J·史密斯四世;B·E·赫爾布;T·J·布茲克
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: F17D3/00
• 分類號: F17D3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉金鳳;王忠忠

技術領域

本公開致力于具有復雜幾何特征的區域中的溫度數據獲取。具體而言，本公開致力于熔爐中的工藝管道上的溫度數據獲取。

背景技術

一般而言，工業過程的能量效率正在變得越來越重要。對于諸如制氫的許多過程而言，過程的效率與監視/保持某些溫度的能力有關。測量具有復雜幾何特征的區域中的溫度會存在幾個挑戰。例如，當測量特征的特定位置處的溫度時，在特征上的特定位置處進行測量的不一致性可能導致不一致的測量結果。更精確地監視特征上的特定位置處的溫度能夠通過允許將更準確的數據用于過程控制來允許改善的能量效率。

具有復雜幾何特征的一區域是熔爐(包括但不限于蒸汽甲烷重整爐)。一種類型的熔爐可以利用用于傳輸過程流體(例如，蒸汽和碳氫化合物)的包含催化劑(例如，重整催化劑)的許多工藝管道(包括具有多于400個工藝管道的一個配置)。在一個示例中，熔爐可以包括被布置成平行的排的垂直延伸的工藝管道，每排有約30至60個管道。兩排管道之間的距離是約2至3米。管道可以垂直延伸約12米并具有100至150毫米的外直徑。管道可以以250至500mm的中心間距布置成排。在每組的兩排管道之間可以布置約10至20個燃燒器。在熔爐中可以包括總共八排或更多排的管道和九排或更多排的燃燒器。

改善熔爐的效率的一種方法是保持熔爐中預定高度處的工藝管道之間的溫度均勻性。因此，可能需要測量或監視預定位置或高度處的每個工藝管道的溫度以獲得期望的效率改善。另外，熔爐的工藝管道可能處于非常高的內部壓力(高達約50個大氣壓)下且在非常高的溫度(高達約950℃)下。因此，溫度的輕微變化就可能縮短工藝管道的使用壽命。例如，在管道的設計溫度之上約10℃下工作可能使管道的使用壽命縮短差不多一半。管道的修理和/或替換成本可能由于管道中特殊合金的使用而很高，需要所述特殊合金以允許管道能夠經受住熔爐的工作條件。這樣，除嘗試獲得效率改善之外，熔爐操作員還測量/監視管道溫度以避免超過管道設計溫度。

在測量/監視工藝管道的溫度的一種方法中，操作員可以使用光學高溫計。當使用光學高溫計時，操作員瞄準工藝管道上預定位置處的設備并隨后激活該設備。在激活后，光學高溫計測量熱輻射并顯示或記錄工藝管道上該預定位置的相應溫度。操作員對每個管道重復該過程。使用光學高溫計具有以下幾個缺點：可能發生高溫暴露，可能不是對所有的管道使用同一預定位置，所選管道的溫度可能未測量，可能無意中測量同一管道兩次而不是測量期望的相鄰管道，并且該過程可能費時太久從而導致管道的溫度波動。

因此，需要提供一種用于使用允許較快的數據收集的標準化過程來測量復雜幾何特征的溫度的方法。

發明內容

根據一方面，本公開致力于一種用于確定關于熔爐中的多個管道的溫度信息的方法。該方法包括捕捉熔爐的內部區域的多個圖像。使所述多個圖像中的至少某些圖像與熔爐的內部區域的不同部分相關聯且所述多個圖像中的每個圖像包括與位于熔爐內部的所述多個管道的子集相關聯的像素數據。該方法還包括識別所述多個圖像中的每個圖像中的所述多個管道的所述子集中的每個管道，處理與每個已識別管道相關聯的像素數據的部分以獲得表示所述多個圖像中的每個圖像中的所述多個管道的所述子集中的每個已識別管道的中心趨勢量度的值并處理表示每個已識別管道的中心趨勢量度的值以獲得所述多個管道的溫度信息。

處理表示每個已識別管道的中心趨勢量度的值可以包括根據表示每個已識別管道的中心趨勢量度的相應值來確定每個已識別管道的溫度值。該方法還可以包括建立先前獲得的表示中心趨勢量度的值與相應的測量溫度之間的相關性，并且其中，根據表示中心趨勢量度的相應值來確定每個已識別管道的溫度使用該相關性。該方法還可以包括生成位于熔爐中的所述多個管道的幾何模型。可選地，識別每個管道可以包括識別所述多個管道中的管道的邊緣并使用位于熔爐中的所述多個管道的幾何模型和已識別的管道邊緣在相應圖像上覆蓋網格。覆蓋網格可以包括分配網格線以對應于相應圖像中的所述多個管道中的每個管道的邊緣。處理像素數據的部分可以包括：識別對應于每個已識別管道的網格的線段(segment)并處理與該已識別線段相關聯的像素數據，以獲得表示相應已識別管道的中心趨勢量度的值。