特許 6771030 試料採取用の定常状態の流体流れの検証

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6771030

(24)【登録日】2020年9月30日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】試料採取用の定常状態の流体流れの検証

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/10 20060101AFI20201012BHJP

   G01N 29/02 20060101ALI20201012BHJP

   G01F 1/66 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   G01N1/10 R

   G01N29/02

   G01F1/66 Z

【請求項の数】19

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-521924(P2018-521924)

(86)(22)【出願日】2016年11月8日

(65)【公表番号】特表2019-501370(P2019-501370A)

(43)【公表日】2019年1月17日

(86)【国際出願番号】US2016058139

(87)【国際公開番号】WO2017074812

(87)【国際公開日】20170504

【審査請求日】2018年4月27日

(31)【優先権主張番号】15/297,425

(32)【優先日】2016年10月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515256545

【氏名又は名称】ムスタング サンプリング， エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＭＵＳＴＡＮＧ ＳＡＭＰＬＩＮＧ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】トンプソン， ケネス オー．

(72)【発明者】

【氏名】ワーナー， ケヴィン

【審査官】 西浦 昌哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２３９２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１０５９６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表平０６−５０７７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０４４６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３０４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２７３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５２９９１４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３６０３６６１（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２７３２７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １／００− １／４４

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

Ｇ０１Ｆ １／５６− １／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ）試料採取プローブと、
ｂ）前記試料採取プローブに関連付けられ、前記プローブによる試料採取を制御する動力操作弁と、
ｃ）試料採取プローブに近接して配置された、パイプライン内の流体の流れ状態の検出器であって、流体の流れが不安定な期間にパイプラインからの試料採取を終了させるために、前記動力操作弁に伝達される少なくとも１つの制御信号を生成する検出器とを含むことを特徴とする、パイプライン内の極低温流体用の試料採取システム。

【請求項2】

さらに、前記検出器から伝達された信号を受信する電子コントローラを含み、前記動力操作弁が電気的に作動する電磁弁であることを特徴とする、請求項１に記載の試料採取システム。

【請求項3】

さらに、前記電磁弁の信号処理および制御用のエキスパートソフトウェアシステムを含むことを特徴とする、請求項２に記載の試料採取システム。

【請求項4】

前記検出器が音波センサであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の試料採取システム。

【請求項5】

前記検出器が、超音波、可聴および超低周波音からなる群から選択された周波数範囲内の音波を検出することにより、パイプライン流体の流れ状態を監視することを特徴とする請求項４に記載の試料採取システム。

【請求項6】

前記検出器が、脈動、相転移および非層流のいずれかによって生成された異常から、前記パイプライン内の流体流れの不安定性が許容閾値を超えたことを検出することを特徴とする、請求項５に記載の試料採取システム。

【請求項7】

前記検出器が受動的であり、前記パイプラインの外部に取り付けられ、流れの均一性に関連する標準流量の条件でのノイズ発生に対応するベースライン信号を提供し、かつ前記ベースライン信号を超える選択閾値でノイズを検出すると信号を伝達することを特徴とする、請求項６に記載の試料採取システム。

【請求項8】

前記検出器が、超音波源発生器に関連付けられることを特徴とする、請求項７に記載の試料採取システム。

【請求項9】

前記検出器が、超音波伝播、超音波減衰または超音波境界反射のうちの１つによって流体の流れを測定することを特徴とする、請求項８に記載の試料採取システム。

【請求項10】

前記超音波源発生器が、前記パイプライン上の前記検出器と完全に離れていることを特徴とする、請求項９に記載の試料採取システム。

【請求項11】

試料採取プローブと、パイプライン内の流体の少なくとも１つの不安定な流れ条件によって生成された音響異常の存在を検出し、かつそれを表す信号を生成する音波検出器と、
前記信号を受信し、かつ前記信号が選択閾値を超えたか否かを判定するコントローラと、
前記試料採取プローブに関連付けられ、前記コントローラと信号通信し、閾値超過信号を検出した場合に流体試料抽出を終了し、選択閾値を超えずかつ実質的に定常流条件の再確立を示す信号を受信した場合に、パイプラインからの流体試料抽出を再開するように操作される電気機械的作動弁とを含むことを特徴とする、実質的に同時に行われる流量検証
用の流体パイプライン試料採取システム。

【請求項12】

超音波伝播、超音波減衰および超音波境界減衰からなる群から選択された流体の流れを分析するために、流体に超音波信号を送信する超音波送信機を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の流体パイプライン試料採取システム。

【請求項13】

前記超音波送信機が、前記音波検出器と完全に対向する前記パイプラインの外部に固定されたことを特徴とする、請求項１２に記載の流体パイプライン試料採取システム。

【請求項14】

パイプライン内の流体の流れ条件を検出するステップと、
前記パイプライン内の流体の流れ条件によって生成された、検出された信号に対応する検出信号を生成するステップと、
前記信号が流体の流れの不安定性を示す予め選択された閾値を超えるか否かを判定するコントローラに、前記検出信号を伝達するステップと、
閾値超過信号を検出した場合、動力操作弁により前記パイプラインからの試料流体抽出を終了させ、かつ実質的に定常状態の流体の流れに対応する予め選択された閾値よりも小さい信号を検出した場合、試料流体抽出を再開するステップとを含むことを特徴とする、プローブによるパイプラインからの流体試料抽出を選択的に作動させる方法。

【請求項15】

前記検出信号が、超音波、可聴および超低周波音からなる群から選択された範囲内の音響信号の音波検出に基づくことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記音波検出が受動的であることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

さらに、超音波信号を流体に送信し、かつそれによって発生した反射信号を検出するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記動力操作弁が、閾値超過信号を検出した場合に閉じて試料採取を終了させるように作動される電磁弁であることを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

さらに、信号が流体流れの不安定性を示す予め選択された閾値を超えていない場合、前記パイプラインから抽出された前記試料流体を、関連する分析装置に搬送するステップを含むことを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

このＰＣＴ国際出願は、２０１６年１０月１９日提出の米国出願出願番号１５／２９７，４２５、及び、２０１５年１０月２９日提出の米国仮出願出願番号６２／２４８，１４０の優先権を主張する。

【0002】

本発明は、ガス試料分析の分野において得られた測定値の信頼性を向上させる改善に関する。本発明は、分析用試料採取中の定常状態の流体流れの実質的に同時に行われる検証を提供し、特に液化天然ガス（ＬＮＧ）のような極低温流体での使用に適している。

【背景技術】

【0003】

燃料、特にパイプラインまたは供給源からの管理輸送におけるガスの品質、量およびエネルギーの測定には、試料採取および調整が必要となる。試料測定値の変化は、例えば、試料抽出プロセス前または試料抽出プロセス中の流体流れの不規則性、組成分割、および／または相分離によって引き起こされることが知られている。流れの脈動、非層流、抽出された試料の遅れ時間の存在は、試料流れの十分な均一性を損ない、正確な分析を妨げる周知の問題の一部である。

【0004】

ＬＮＧ産業における標準的な試料採取の実践は、特に管理輸送操作において、一般的にＬＮＧが静的貯蔵容器内で特定のレベルにあるとき、あるいは安定した流量を達成したと考えられるときに、パイプライン内の物理的な流れ状態の観測に基づいて行われる。不安定または不規則な流れの期間において、試料抽出および分析は、一般的に許容可能な条件を回復するまで一時停止される。液化天然ガスの試料採取管理基準、例えばＩＳＯ ８９４３：２００７の第７．１章には、「．．．流量が十分に安定している期間．．．」の間にのみ試料採取を行うべきであることが記載されている。前記管理基準は、上述の「安定した」という条件を定量化するいずれの特定の方法も定義していない。しかし、明らかな問題が存在しない場合、定常状態の流れの決定は、通常は事後に限って行われる。すなわち、分析装置を通過し、かつ得られた分析結果の変動が許容閾値を超えたことを検出した後にのみ、試料流れの安定性が疑わしくなる。したがって、得られた結果の妥当性には問題があり、管理輸送等におけるエネルギー監査の結果の精度は、信頼できないものとなることが多い。パイプライン内の流体の流れ分析用の既存のシステムおよび装置は、不安定な流れ条件での試料採取に関連する問題に対処していないため、結果として生じる測定／分析精度の問題を見落としている。

【0005】

採取された流体の定常流状態の実質的に同時に行われる検証のために、試料採取装置に統合された、またはそれに関連したシステムが必要となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特定の実施形態では、本発明の１つの目的は、パイプラインを通る流体の流れが、いつ試料抽出および分析に適した実質的に安定した定常流状態をとるかを決定するシステムを提供することである。

【0007】

本発明の他の目的は、試料分析を行う分析装置に抽出された試料を導入する前の安定した流れの検証方法を少なくとも１つ提供することである。

【0008】

特定の実施形態では、本発明の他の目的は、試料の流れが不安定な期間を含み得る長期間にわたって、試料から採取される分析測定値の精度を向上させるシステムおよび方法を提供することである。

【0009】

特定の実施形態では、本発明のさらなる目的は、試料分析の品質を向上させるために、試料抽出時の試料の流れの安定性を検出する技術を提供することである。

【0010】

特定の実施形態では、本発明のさらなる他の目的は、流れが安定していない期間に試料採取を中止することである。

【0011】

特定の実施形態では、本発明のさらなる目的は、流体含有源からの試料採取と実質的に同時に行われる流量の検証に用いられるシステムおよび方法を提供することである。

【0012】

これらおよびその他の目的のうちのいくつかを達成するパイプライン内の極低温流体用の試料採取システムは、ａ）試料採取プローブと、ｂ）前記試料採取プローブに関連付けられ、前記プローブによる試料採取を制御する動力操作弁と、ｃ）試料採取プローブに近接して配置された、パイプライン内の流体の流れ状態の検出器であって、流体の流れが不安定な期間にパイプラインからの試料採取を終了させるために、前記動力操作弁に伝達される少なくとも１つの制御信号を生成する検出器とを含むことを特徴とする。

【0013】

本発明は、前述の実施形態のさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、さらに、前記検出器から伝達された信号を受信する電子コントローラを含み、前記動力操作弁が電気的に作動する電磁弁であることを特徴とする。

【0014】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、さらに、電磁弁の信号処理および制御用のエキスパートソフトウェアシステムを含むことを特徴とする。

【0015】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、前記検出器が音波センサであることを特徴とする。

【0016】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、前記検出器が、超音波、可聴および超低周波音からなる群から選択された周波数範囲内の音波を検出することにより、パイプライン流体の流れ状態を監視することを特徴とする。

【0017】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、前記検出器が、脈動、相転移および非層流のいずれかによって生成された異常から、前記パイプライン内の流体の流れの不安定性が許容閾値を超えたことを検出することを特徴とする。

【0018】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、前記検出器が受動的であり、パイプラインの外部に取り付けられ、流れの均一性に関連する公称流れ条件でのノイズ発生に対応するベースライン信号を提供し、かつベースライン信号を超える選択閾値でノイズを検出すると信号を伝達することを特徴とする。

【0019】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、前記検出器が、超音波源発生器に関連付けられることを特徴とする。

【0020】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、前記検出器が、超音波伝播、超音波減衰または超音波境界反射のうちの１つによって流体の流れを測定することを特徴とする。

【0021】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、前記超音波源発生器が、前記パイプライン上の前記検出器と完全に離れていることを特徴とする。

【0022】

特定の目的および他の目的を依然として達成できる実質的に同時に行われる流量検証用の流体パイプライン試料採取システムは、試料採取プローブと、パイプライン内の流体の少なくとも１つの不安定な流れ条件によって生成された音響異常の存在を検出し、かつそれを表す信号を生成する音波検出器と、前記信号を受信し、かつ前記信号が選択閾値を超えたか否かを判定するコントローラと、前記試料採取プローブに関連付けられ、前記コントローラと信号通信し、閾値超過信号を検出した場合に流体試料抽出を終了し、選択閾値を超えずかつ実質的に定常流条件の再確立を示す信号を受信した場合に、パイプラインからの流体試料抽出を再開するように操作される電気機械的作動弁とを含むことを特徴とする。

【0023】

本発明は、前述の実施形態のさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、超音波伝播、超音波減衰および超音波境界減衰からなる群から選択された流体の流れを分析するために、流体に超音波信号を送信する超音波送信機を含むことを特徴とする。

【0024】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、超音波送信機が前記音波検出器と完全に対向する前記パイプラインの外部に固定されたことを特徴とする。

【0025】

本発明の上記および他の目的を達成するプローブによるパイプラインからの流体試料抽出を選択的に作動させる方法は、パイプライン内の流体の流れ条件を検出するステップと、前記パイプライン内の流体の流れ条件によって生成された、検出された信号に対応する検出信号を生成するステップと、前記信号が流体の流れの不安定性を示す予め選択された閾値を超えるか否かを決定するコントローラに、前記検出信号を伝達するステップと、閾値超過信号を検出した場合に、動力操作弁によりパイプラインからの試料流体抽出を終了させ、かつ実質的に定常状態の流体の流れに対応する予め選択された閾値よりも小さい信号を検出した場合に、試料流体抽出を再開するステップとを含むことを特徴とする。

【0026】

本発明は、前述の実施形態のさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、パイプラインの流れ条件信号が、超音波、可聴および超低周波音からなる群から選択された範囲内の音響信号の音波検出に基づくことを特徴とする。

【0027】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、音波検出が受動的であることを特徴とする。

【0028】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、超音波信号を流体に送信し、かつそれによって発生した反射信号を検出するステップを含むことを特徴とする。

【0029】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、前記動力操作弁が、閾値超過信号を検出した場合に閉じて試料採取を終了するように作動する電磁弁であることを特徴とする。

【0030】

本発明は、前述の実施形態のいずれか１つのさらなる実施形態を提供し、該実施形態は、信号が流体流れの不安定性を示す予め選択された閾値を超えていない場合、前記パイプラインから抽出された前記試料流体を、関連する分析装置に搬送するステップを含むことを特徴とする。

【0031】

本発明は、採取システムのバックエンドではなく、そのフロントエンドで定常状態流れの検証を考慮する。既存のＬＮＧ（極低温）またはＮＧＬ（非極低温）試料調整および分析システムと比べて、本発明は、流体流れの安定性の事前分析装置による検出を考慮する。このような検出により、試料流れの不安定性と、分析装置から得られた結果に伴う望ましくない変動とを回避する。本発明は、試料分析を完了した後にのみ変動を検出した後の試料除去に関連する資源および時間の浪費をさらに回避する。管理輸送のエネルギー含量監査の状況において、本発明は、得られた結果の信頼度を高める。

【0032】

理論的には、本発明は、十分な周波数（音響／超音波）の音波の挙動に基づくセンサ検出に依存する。このような周波数では、音波は、液体中で機械的かつ効果的に伝播し、ガス中での伝播効率が低く、かつ液体とガスの混合物中では、実質的には完全に伝播しない。特定の組成の実質的に均一な液体中では、音速は比較的高く、減衰は同様の組成のガス中の減衰よりも実質的に小さい。したがって、音響測定によって確認されるように、パイプライン内の液体または液体／ガス混合物によって生成された信号を利用して、試料抽出のために前記パイプライン内に安定した流れが存在するか否かを判定することができる。試料抽出が試料採取されたストリームの定常の／安定した流れの間に起こる場合、より正確で確実な結果が得られ、かつＩＳＯ ８９４３：２００７の必要条件を満たす。

【0033】

本発明によって考慮される１つの構成では、音響センサは、パイプライン、例えばＬＮＧ輸送装置上の試料採取プローブに、またはその近くに（永久にまたは取り外し可能に）取り付けられる。前記センサは、クランプオンのようなプロセスでは（流体と接触して）濡れるかまたは外部に配置することができる。前記センサは、適切な接続を介して音波プロセッサ／電子分析装置と信号通信し、次のＡ〜Ｆの６つの特徴のうちの１つまたは組み合わせを測定する。

【0034】

Ａ．流体を通る超音波信号の音速（能動測定）：ＬＮＧの場合、音速はその温度、圧力および組成の関数である。それは、パイプラインを通るＬＮＧの速度（すなわち、流速）の関数ではない。検出された音速の変動は、いずれもＬＮＧのこれらの特徴（すなわち、温度、圧力または組成）のうちの少なくとも１つが測定期間中に変化しているという表れであり、試料の不安定性を示している。

【0035】

Ｂ．流体を通る超音波信号の減衰（能動測定）：ＬＮＧの場合、超音波減衰係数も厳密にその温度、圧力および／または組成の関数である。既知のＬＮＧ量を伝播する信号強度の検出された変動は、不安定な流れ状態の指標である。

【0036】

Ｃ．流体を通過した超音波信号の周波数成分の変化（能動測定）：音速および減衰の場合と同様に、既知量のＬＮＧを通る検出された超音波パルスにおける周波数シフトは、流れの不安定性を示す。

【0037】

Ｄ．ＬＮＧの流れによって生成される機械的エネルギーの振幅および周波数スペクトル（受動測定）：液体がパイプラインに流れることにより、特定のレベルおよび周波数の音響エネルギーまたはノイズを生成する。音響または超音波センサは、受動的に「聞く」ことによって機械的エネルギーの特徴を測定することができる。パイプラインを流れるＬＮＧによって発生するノイズの変化は、不安定な流れの指標である。

【0038】

Ｅ．パイプラインを流れる液体の物理的レベル：液体を介して測定された反射により液体／ガス界面を検出することによって、超音波信号を用いてパイプライン内の液体のレベルを判定することができる。検出レベルの変動は、流量の不安定性の直接的な指標である。

【0039】

Ｆ．パイプラインを流れるガスの物理的レベル：ガス／蒸気を介して測定された反射により液体／ガス界面を検出することによって、超音波信号を用いてパイプライン内のガスまたは気化した液体のレベルを判定することができる。検出レベルの変動は、流量の不安定性の直接的な指標である。

【0040】

本発明は、適切な試料流れ条件が存在し、例えば定常流状態が存在する場合に、試料採取を効果的に複数倍に制限する診断ツールを考慮する。前記システムは、試料の採取時間に、またはそれに近い時間に、パイプライン内の流れを監視し、その後に該試料は関連する試料調整器に導かれる。本発明は、許容可能な閾値を超える流れ変動を検出した場合に試料採取を終了し、かつ定常流状態を回復した場合に試料採取を再開するように、採取弁調整をトリガーすることを特徴とする。このためには、本発明は、一実施形態において、試料採取／抽出された流体のパイプラインソースを通る信号伝播から得られる減衰係数に基づいて、適切な検出流れ条件ウィンドウの存在を認識する。

【0041】

別の実施形態は、超音波を用いてパイプラインを通る音波の伝播を確認するという基本的な前提から始まる。受動的な実施形態は、理論的には、抽出プローブの近くのパイプライン上に取り付けられた外部センサでパイプライン内のノイズを「聴き」、公称流れ条件でノイズのベースラインを生成する。確立された閾値を超えるノイズ特徴の変動により、ベースラインを再確立するまで、アラーム信号および／または試料抽出の自動シャットオフをトリガーする。換言すれば、ノイズレベルが輸送プロセス中に閾値境界外にあると、気泡、キャビテーション、（ポンピングからの）脈動、蒸気形成、成分分割による流体組成変化などの不規則性によって引き起こされる流れ中断の指示がある。そのような条件下で、異常の直接検出は、下流の調整装置およびガス分析器への損傷した流体の導入を防止する。

【0042】

本明細書で使用される特定の用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。

【0043】

本明細書で使用されるように、単数形「１」、「１つ」および「前記」は、文脈上他に明示されていない限り、複数形も含むことを意図している。基本用語「含む」および／または「有する」は、本明細書に使用される場合、記載された特徴、ステップ、操作、要素および／または構成要素の存在を特定するが、少なくとも１つの他の特徴、ステップ、操作、要素、構成要素および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されるべきである。

【0044】

本明細書で使用されるように、用語「含む」、「包含する」、「備える」、「含有する」、「有する」、「具備する」またはそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図している。例えば、一連の特徴を含むプロセス、方法、物品または装置は必ずしもこれらの特徴に限定されないが、そのようなプロセス、方法、物品または装置に明示的に記載されないかまたはそれらに固有のものでない他の特徴を含むことができる。

【0045】

定義上の目的のために、本明細書で使用される「接続される」とは、例えば「気化器が採取プローブに接続される」のように、直接的か間接的か、永久的に固定されるか調整可能に取り付けられるかに関わらず、物理的接続を含む。従って、特定されない限り、「接続される」は、いかなる操作上の機能的な接続も含むことを意図している。

【0046】

「一実施形態」、「実施形態」または「実施形態において」は、参照される特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。さらに、「一実施形態」、「実施形態」、または「いくつかの実施形態」への他の参照は、必ずしも同じ実施形態を参照するものではないが、そのような実施形態は、記載されていない限り、また当業者には容易に明らかである場合を除いて、相互に排他的でもない。従って、本発明は、本明細書に記載される実施形態のいずれかの様々な組み合わせおよび／または統合を含むことができる。

【0047】

本明細書において、「統合型」および「統合」は、単一の統合型構造に組み合わせ可能または結合される／組み合わせられる少なくとも２つの協同的で、分離可能で、個別の構成要素を意味することを意図している。

【0048】

本明細書において、逆のことが明示的に記載されていない限り、「または」は排他的でなく、包括的な「または」を意味する。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれかによって満たされる。Ａは真（または存在）でＢは偽（または存在しない）であり、Ａは偽で（または存在しない）Ｂは真（または存在）であり、ＡとＢの両方が真である（または存在する）。

【0049】

本明細書において、「実質的に」「一般的に」および他の程度の用語は、そのように修飾された特性からの許容可能な変化を示すことを意図した相対的修飾語である。本明細書は、変更している絶対値または特性に限定されることを意図していないが、その反対のものよりも物理的または機能的な特性の方が多く、好ましくは、そのような物理的または機能的特性に近づくまたは近似することを意図している。

【0050】

本明細書において、「動力操作弁」は、電気、油圧または空気圧のいずれかによって作動される自動操作弁、より好ましくは、電磁弁のような電気機械作動弁を意図している。

【0051】

本明細書において、「単一」とは、不可分の／分割されない単一の構造を意味することを意図している。

【0052】

以下の説明では、本発明を実施することができる特定の実施形態の例証によって示された添付の図面を参照する。当業者が本発明を実施することを可能にするために、以下に説明される実施形態をより詳細に説明する。他の実施形態を利用してもよく、現在既知の構造的および／または機能的等価物に基づく構造的変更を、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】図１は、本発明の基本的な構成要素の概略図である。

【図2】図２は、流れセンサがパイプライン内において試料採取プローブに近接して配置される本発明の実施形態を示す。

【図3】図３は、流れセンサが試料採取システム内の３つの異なる位置のうちの少なくとも１つに配置される本発明の他の潜在的な実施形態を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0054】

図１は、本発明の定常状態流れ（ＳＳＦ）検出システム１０の実施形態を概略的に示す。最も基本的なレベルでは、本発明のＳＳＦシステム１０は、極低温流体Ｆ（図２に示す）の流れに取り付けられた音波センサ１２を有する検出システムと、センサ１２からの信号を励起し測定する電子コントローラ１４と、コントローラ１４に設定してそれに通信するエキスパートソフトウェアシステム１６を含む。コントローラ１４は、流れの不安定性が検出された場合に試料の採取を終了する遮断電磁弁１８に接続される。

【0055】

通常の操作では、超音波測定システムがパイプラインＰに取り付けられる。典型的には、能動的な場合、アレイは超音波送信機および超音波受信機を含む。受動的な場合、音声検出器のみが必要である。いずれの場合にも、システム１０は、入力信号２０を受信し、選択されたプロトコル／アルゴリズムに従って信号を処理し、許容された閾値を超えた変動を検出し、検出された変動に応答して適切な操作、すなわち電磁操作弁１８を閉じて試料の採取を終了し、警報を発生させる等を行うための信号を生成するために、マイクロチップまたはＰＬＣに電気的に接続されることが好ましい。定常流状態の回復時のみに試料の採取が再確立される。

【0056】

センサ１２の特定の形態は、能動的または受動的測定のために選択された技術またはその組み合わせに依存したユニットの所望の機能に依存する。定常状態流れの決定（すなわち、超音波伝播、超音波減衰、超音波境界反射、受動的ノイズ検出等）用の選択された１つまたは複数のパラメータに関らず、センサ１２は、好ましくは、電磁弁１８に接続され、プローブ２２に関連付けられ、プローブ２２と下流試料分析器との間に並んで配置されて、実質的に定常流状態で作動する。

【0057】

センサ１２は、単一ハウジング（反射）内の、または完全に分離されたスタンドアローン検出器（受動的）または波源発生器／送信機および受信機（能動的）の形態を有することができる。センサ１２は、パイプラインＰ上の永久的な固定用取付部材に設置され、クランプアレイを用いて選択的に位置決めしても、着脱しやすくするために柔軟なベルトを用いて一時的に取り付けられてもよい。好ましくは、図２の実施形態に示すように、単一の形態を有するかまたは別個の送信機／受信機要素を有するかに関わらず、センサ１２は、パイプライン流体Ｆの実質的に同時に行われる流れの検証を容易にするために、パイプラインＰ上の関連付けられた試料採取プローブ２２に近接して配置される。

【0058】

操作の状況では、前述の方法の組み合わせを用い、さらに直接的（音速／減衰係数および周波数変化／デルタ）または間接的（キャビテーション／気泡からのノイズ検出）のような異なる感知機能に依存することは、条件（温度／圧力）が流体の相境界に近づく場合、ＬＮＧのような極低温流体Ｆの流れの不規則性による潜在的な不正確性を最小化することができる。

【0059】

図３は、センサ１２が試料採取システム内の異なる位置にある本発明の他の潜在的な実施形態を示す。それらは、図２に説明された構成を含むパイプラインＰ内に含まれる。

【0060】

あるいは、センサ１２は、採取の「下流」に配置され、例えば、パイプラインＰからの試料を、好ましくは真空ジャケット付きチューブ等を用いて断熱能力を提供する試料空調箱に連通させるための試料採取チューブ２４に配置される。センサ１２は、試料が採取されてから通過する、加熱されないＰＯＮＹボックスのような受動的ハウジングに配置されてもよい。

【0061】

本発明に係るセンサ配置のさらなる選択として、センサ１２は、試料調整前に試料流れ状態を検出するように、気化器キャビネット２６に入る入口ポートに配置されてもよい。
試料採取制御の状況では、動力操作弁がパイプラインの流れ条件に応じて開閉するように実質的で直ちに作動可能である限り、好ましくは従来の電気機械式電磁弁である場合、該弁は、油圧、流体システム、または空気圧システムのような他の既知の動力源によって、接続されたセンサにより流れの不安定性を検出した場合に弁の遮断を作動させることができる。

【0062】

本発明で選択された実施形態は前述の明細書に説明されているが、本発明に関連し、前述の明細書および関連図面に提示された教示の利点を有する本発明の多くの変更および実施形態を思い付くであろうことは、当業者には理解される。従って、本発明は、本明細書に開示される特定の実施形態に限定されず、本発明の多くの変更および他の実施形態も本発明の特許範囲内に含まれると理解されるべきである。

【0063】

さらに、本明細書では特定の用語を用いているが、それらは一般的で説明的な意味でのみ用いられ、本発明の説明を限定する目的では用いられない。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、不安定な流れが検出された場合、試料採取プローブによって流体試料抽出を終了し、実質的に定常流状態が検出された場合、試料採取プローブによって流体試料を抽出できるように動力操作弁に信号を伝達する検出器を提供することにより、パイプラインを通る流体流れの安定性の状態を検証するパイプライン流体の試料採取システムに利用可能である。

【図1】

【図2】

【図3】