[發(fā)明專利]用于監(jiān)測(cè)和控制工業(yè)流體的光電化學(xué)感測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580055492.7
• 申請(qǐng)日: 2015-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107209117B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 斯科特·M·博耶特;肖蔡斌;古杰基;耶羅爾德·默里
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 化學(xué)溶液有限公司;啟盤(pán)科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64;G01N33/49
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;王紅艷

用于基于光學(xué)和電化學(xué)特性的測(cè)量來(lái)控制工業(yè)流體系統(tǒng)的操作參數(shù)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括手持或便攜式儀表，該儀表可基本上同時(shí)測(cè)量來(lái)自流體系統(tǒng)體的樣本的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)特性和一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)特性。基于系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)量或計(jì)算的信息可用于手動(dòng)或自動(dòng)地改變各種操作參數(shù)以控制流體系統(tǒng)，并有助于維持優(yōu)選規(guī)范內(nèi)的流體系統(tǒng)的穩(wěn)定操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用簡(jiǎn)單的集成傳感單元，測(cè)量流體或流體混合物的光電化學(xué)特性，或基于光電化學(xué)特性來(lái)測(cè)量流體或流體混合物的其它特性。該系統(tǒng)將用于測(cè)量或計(jì)算工業(yè)流體或流體混合物的特性，并提供必要的信息，以正確控制工業(yè)流體系統(tǒng)的操作和處理。

背景技術(shù)

需要精確測(cè)量諸如冷卻塔和鍋爐系統(tǒng)的工業(yè)流體系統(tǒng)中的各種特性，以確保流體系統(tǒng)的正確特性、安全性和可靠性，并降低流體系統(tǒng)中組件的單位壽命成本。存在用來(lái)測(cè)量處理流體的許多傳感方法，但是更常見(jiàn)的是光學(xué)和電化學(xué)兩種。通常，諸如熒光、吸光率或透射率的光學(xué)特性的測(cè)量以及諸如導(dǎo)電性的電化學(xué)特性的測(cè)量涉及使用兩個(gè)單獨(dú)的測(cè)量?jī)x器和來(lái)自流體系統(tǒng)的兩個(gè)單獨(dú)的樣本。例如，如美國(guó)專利4,112,741所述，可串聯(lián)使用熒光計(jì)和導(dǎo)電率儀，以測(cè)量水體中的光學(xué)和電化學(xué)特性。作為另外的實(shí)例，美國(guó)專利號(hào)4,783,314和6,369,894公開(kāi)了，結(jié)合在流體系統(tǒng)中使用的單獨(dú)的導(dǎo)電率儀，添加到工業(yè)流體系統(tǒng)中的處理產(chǎn)品中包含的熒光示蹤劑的濃度的熒光測(cè)量，所述熒光示蹤劑的濃度表明流體系統(tǒng)中處理產(chǎn)品的濃度。然后可使用這些測(cè)量的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)流體系統(tǒng)內(nèi)的各種操作參數(shù)，以便控制流體系統(tǒng)。已知使用來(lái)自各種測(cè)量特性的數(shù)據(jù)來(lái)控制流體系統(tǒng)的其它方法和裝置。例如，美國(guó)專利號(hào)6,280,635公開(kāi)了使用熒光和補(bǔ)充水組合物(make-up watercomposition)來(lái)控制冷卻塔。在美國(guó)專利號(hào)6,315,909中公開(kāi)了一種復(fù)雜的矩陣控制平臺(tái)，其中，單獨(dú)測(cè)量的導(dǎo)電率和熒光是可用來(lái)對(duì)流體系統(tǒng)做出調(diào)節(jié)的兩種工具。

還已知在相同的水樣本上進(jìn)行熒光測(cè)量和導(dǎo)電率測(cè)量，但是使用的是未集成在單個(gè)手持式裝置中的熒光計(jì)和單獨(dú)的導(dǎo)電率儀。例如，美國(guó)專利號(hào)5,691,809公開(kāi)了一種用于監(jiān)測(cè)原油和其它有機(jī)液體的處理過(guò)程中的流體相變的系統(tǒng)。’809專利中的系統(tǒng)使用含有待分析液體樣本的加熱加壓?jiǎn)卧c電極接觸。該單元連接到單元外部的光纖探針和熒光計(jì)，并連接到外部導(dǎo)電率儀。另外，電導(dǎo)通過(guò)盤(pán)電極和壓力單元體來(lái)測(cè)量。已知這種配置缺乏靈敏度，如’809專利的圖5所示，其變化范圍小，并且不足以監(jiān)測(cè)大多數(shù)工業(yè)處理流體。

將熒光測(cè)量和導(dǎo)電率或其它電化學(xué)特性測(cè)量結(jié)合到單個(gè)裝置中的更復(fù)雜的儀器也是已知的。例如，在美國(guó)專利號(hào)7,550,746和8,440,062中公開(kāi)了浸漬型或浸入型傳感器，用于測(cè)量熒光和導(dǎo)電率。這些儀器被浸入被測(cè)試的水中，這可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的測(cè)量。’062專利中的多組件傳感器系統(tǒng)的復(fù)雜性還要求電導(dǎo)電極在與其它電化學(xué)電極進(jìn)行測(cè)量時(shí)浮動(dòng)，這在進(jìn)行電導(dǎo)測(cè)量時(shí)會(huì)造成橋接平衡不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)。在美國(guó)專利號(hào)4,555,936中公開(kāi)了用于測(cè)量熒光、吸收率和導(dǎo)電率的流通樣本池儀器。電極作為樣本通過(guò)樣本池的入口和出口流動(dòng)管道。用流動(dòng)的流體測(cè)量導(dǎo)電率，并且在正方形池配置中進(jìn)行混合的情況下容易出錯(cuò)。

測(cè)量血樣中的導(dǎo)電率和熒光也在美國(guó)專利號(hào)6,228,652中公開(kāi)。在’652專利中公開(kāi)的儀器使用熒光測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)配置，但具有大量的濾光器、反射鏡和光電倍增管。電導(dǎo)測(cè)量使用兩個(gè)電極，但它測(cè)量射頻(RF)電導(dǎo)，其中導(dǎo)電率與RF功率的損耗成比例。這是為了測(cè)量血液細(xì)胞內(nèi)的電導(dǎo)而設(shè)計(jì)的，并且它要求將場(chǎng)(field)聚焦在單細(xì)胞被測(cè)量的小細(xì)胞窗口處。另外，樣本池是設(shè)計(jì)用于允許血細(xì)胞一次通過(guò)一個(gè)的細(xì)胞流通池。’652專利中公開(kāi)的測(cè)量方法對(duì)塊流體或流體混合物是不合適的。