用于检测冷却塔的方法和装置.pdf

一种检测冷却塔的填料包以探测污垢的存在的方法和装置，其中所述方法包括使用地面穿透雷达(GPR)。所述方法包括发送GPR到填料包且探测从填料包反射回来的雷达信号。还提出一种从冷却塔清理污垢的方法，该方法包括以下步骤：用地面穿透雷达(GPR)检测冷却塔填料包；识别填料包中存在不可接受程度的污垢的部分；以及清理如此识别出的部分。

权利要求书
1.  一种检测冷却塔的填料包以探测污垢的存在的方法，所述方法包括使用地面穿透雷达GPR。

2.  如权利要求1所述的方法，其中所述GPR的操作模式是基于距离的数据收集。

3.  如权利要求1或2所述的方法，其中，GPR装置被移动穿过所述填料包的顶面。

4.  如权利要求3所述的方法，其中所述GPR装置以一系列平行扫描线横穿所述填料包的顶部。

5.  如权利要求3所述的方法，其中所述GPR装置相对于所述填料包的顶面、底面或侧面移动。

6.  如权利要求3到5中任一项所述的方法，其中所述GPR装置被安装在可远程操作的交通工具ROV上。

7.  如权利要求6所述的方法，其中所述ROV为履带式交通工具、轮式交通工具、可飞行的交通工具或可浮动的交通工具。

8.  如权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述ROV还安装了数据记录器，所述数据记录器被设置为存储GPR数据，供之后下载和分析。

9.  如权利要求6到8中任一项所述的方法，其中所述ROV配备有摄像机。

10.  如前述权利要求中任一项所述的方法，其包含处理所接收的GPR数据以形成所述填料包中的污垢的位置和程度的三维图的步骤。

11.  如权利要求10所述的方法，其中，处理所接收的GPR数据以形成所述填料包中的污垢的位置和程度的三维图的步骤包含区分所述填料包和其上的污垢的步骤。

12.  如权利要求11所述的方法，其中所述方法包含过滤、忽略和/或 删除与所述填料包有关的所接收的数据。

13.  如权利要求11或12所述的方法，其中所述GPR装置可配置为通过对组成所述填料包的特定物质的适当的相对密度或介电常数编程来自己识别或认出和忽略所述填料包的结构。

14.  如权利要求11到13中任一项所述的方法，其中处理所接收的GPR数据以形成所述填料包中的污垢的位置和程度的三维图的步骤包含分析所接收的GPR数据，以辅助确定所述污垢的沉积类型和组成。

15.  如权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述GPR装置为手持装置。

16.  一种从冷却塔清理污垢的方法，包括以下步骤：
用地面穿透雷达GPR检测所述冷却塔的填料包；
识别所述填料包中存在不可接受程度的污垢的部分；以及
清理如此识别出的所述部分。

17.  一种检测冷却塔的填料包以探测污垢的存在的装置，所述装置包括能够相对于所述填料包的表面移动的可远程操作的交通工具ROV和安装于所述ROV上的地面穿透雷达GPR装置。

18.  一种用于检测冷却塔的填料包以探测污垢的存在的装置，所述装置包括能够横穿所述填料包的表面而不对其造成损坏的可远程操作的交通工具ROV，以及安装于所述ROV上的地面穿透雷达GPR装置。

19.  如权利要求17或权利要求18所述的装置，其中所述ROV是履带式交通工具。

20.  如权利要求17到19中任一项所述的装置，其中所述ROV是无线电控制的或通过线缆控制的。

21.  如权利要求17到20中任一项所述的装置，其中所述ROV为轮式交通工具、履带式交通工具、可飞行的交通工具或可浮动的交通工具。

22.  如权利要求21所述的装置，其中所述ROV包含数据记录器，所述数据记录器被设置为存储GPR数据供之后下载和分析。

23.  如权利要求17到22中任一项所述的装置，其中所述ROV配备有摄像机。

说明书用于检测冷却塔的方法和装置
发明领域
本发明涉及检测冷却塔以探测和绘制污垢区域的方法和装置，以及清理冷却塔的方法。
发明背景
以下描述会特别提及庞大的、自然通风的、双曲线形状的冷却塔，例如发电站通常使用的冷却塔。然而，本发明也可适用于其它类型的冷却塔，例如强制通风冷却塔或引风冷却塔。
在冷却塔中，工艺用水朝着冷却空气的逆流向下流动。水通常由管道横跨包装或填料包的顶面分散。填料包将水打散成水滴，以产生大面积的水用于接触冷却空气，填料包通常由塑料管和凹槽组成。
久而久之，填料包中形成污垢。污垢由工艺用水中沉淀的矿物质和有机物的水垢，以及由例如藻类和细菌组成的生物污垢组成。污垢减少可用的流动区域，从而降低效率，且还是潜在的健康威胁。因此，定期清理填料包是有必要的。
传统地，由于接近、移动和清理填料包的难度，冷却塔经常变得以指数方式被污染。防止此问题的技术将注意力集中在不间断的水处理/添加制剂和/或过滤；这些可以减缓污垢过程，但本质上只能限制形成的速度。清理的传统方法涉及包移动和高压喷射；这存在问题，例如移动、安装屏蔽区域以限制细菌传播期间对填料包的损坏，以及时间和成本问题。
实践表明，冷却塔的使用者希望能够测量污垢随着时间的推移的程度。该信息可以促成关于维护选项做出的更好的过渡性管理和决策。迄今为止，人们已经尝试通过移动包部分进行目视检查以及移动且原位称重包。最近， 内窥镜技术被用来目视检查包的凹槽的沉积物。这些方法都有一定效用，但每个方法都有缺点，明显的是，其都检查孤立的区域充当整个塔的代表。
本发明设法克服或减缓这些问题。
发明内容
本发明提供检测冷却塔填料包以探测污垢的存在的方法，所述方法包含地面穿透雷达(GPR)的使用。
本发明基于地面穿透雷达可以提供包含大量空隙的结构中的有用的、准确的数据的这个意外发现。这与GPR的通常应用例如对混凝土结构和考古学的检测正好相反，其中所检测的空间全部或大部分是实心的。
在一个实施例中，将GPR装置移动穿过填料包的顶面，例如以一系列平行扫描线横穿填料包的顶面。
在另一个实施例中，将GPR装置相对于填料包的表面移动。所述表面可以是填料包的顶面、底面或侧面。
GPR装置可以与填料包的表面实质上接触。或者，GPR装置可以与填料包表面隔开。在此设置中，GPR装置未与填料包接触。
GPR装置可以被安装在可远程操作的交通工具(ROV)上，合适地在履带式交通工具上。GPR装置可以是手动操作装置。在此设置中，GPR装置可被操作人员用手拿，并且操作人员可以将其移动穿过填料包的表面。
GPR装置可以被安装在可远程操作的交通工具(ROV)上。ROV可以是无线电控制的或通过线缆控制的。
ROV可以是轮式交通工具。ROV可以是履带式交通工具。ROV可以是可飞行的交通工具。ROV可以是可浮动的交通工具。ROV可以是直升机。ROV可以是飞机。
ROV还可以安装设置为存储用于之后下载和分析的GPR数据的数据记录器且可以配备摄像机。
ROV还可以安装设置为存储用于之后下载和分析的GPR数据的数据 记录器。
ROV还可以配备摄像机。
所述方法可包括处理所接收的GPR数据以形成填料包中的污垢的位置和程度的三维图的步骤。
处理所接收的GPR数据以形成填料包中的污垢的位置和程度的三维图的步骤可以包含区分填料包和其上的污垢的步骤。所述步骤可包括过滤、忽略和/或删除与填料包有关的接收数据。GPR装置可配置为通过对组成填料包的特定物质的适当的相对密度或介电常数编程来自己识别/认出和忽略填料包的结构。在此设置中，可配置GPR装置，以识别以塑料、聚氯乙烯(PVC)、金属、石棉、木头等等制成的填料包。
从另一方面，本发明提供清理冷却塔中的污垢的方法，包含用前述方法检测冷却塔，识别填料包的存在不可接受程度的污垢的部分，并清理如此识别出的部分。
从另一方面，本发明提供有目标地清理冷却塔中的污垢的方法，包括用前述方法检测冷却塔，识别填料包的存在不可接受程度的污垢的部分，并清理如此识别出的部分。
本发明还提供用于检测冷却塔填料包以探测污垢的存在的装置，所述装置包含能够在不损坏的条件下横穿填料包的表面的可远程操作的交通工具(ROV)，以及安装于ROV上的地面穿透雷达(GPR)装置。
本发明还提供用于检测冷却塔填料包以探测污垢的存在的装置，所述装置包括能够相对于填料包表面移动的可远程操作的交通工具(ROV)和安装于ROV上的地面穿透雷达(GPR)装置。
ROV可被配置为使得其可以在不损坏填料包的情况下相对于填料包表面移动。
ROV优选地为履带式交通工具。
ROV可以是无线电控制的和/或通过线缆控制的。
ROV可以是轮式交通工具。ROV可以是履带式交通工具。ROV可以 是可飞行的交通工具。ROV可以是可浮动的交通工具。ROV可以是直升机。ROV可以是飞机。
优选地，ROV还安装了被设置为存储用于之后下载和分析的GPR数据的数据记录器。
在一个实施例中，ROV配备有摄像机。
可以将GPR装置移动穿过填料包的顶面。
可以使GPR装置以一系列平行扫描线横穿过填料包的顶面。
GPR装置可以被安装在可远程控制的交通工具(ROV)上。
ROV可以是履带式交通工具。
ROV还可以安装被设置为存储用于之后下载和分析的GPR数据的数据记录器。
ROV可以配备摄像机。
附图简述
现在将只以例子的方式参考附图描述本发明的实施例，其中：
图1是一种形式冷却塔的截面示意图；
图2是图1的冷却塔的放大比例的局部截面图；
图3是本实施例中所用的可远程操作的交通工具的透视图；
图4是示出可远程操作交的通工具的操作的侧视图；以及
图5是显示可远程操作的交通工具路径的填料包的四分之一的平面图。
具体实施方式
参照图1，一种形式的冷却塔包含由柱子12支撑的不接触地面的抛物线混凝土壳体10。待冷却的工艺用水通过管道14分散并喷洒在一定体积的填料包16上并通过填料包16，最终在水池或水坑18中将其收集，以重 新使用或排出。
图2更详细地示出冷却塔的一部分。可见，配水管14配备有喷雾嘴20。漂浮物清除器22位于管道14之上。
本发明的方法优选地由可远程操作的交通工具(ROV)24来实现。任何合适的ROV可被使用；一个合适的例子是北卡罗来纳州Fuquay Varin的SuperdroidRobots公司的HD2自动机(Robot)。这在图3中示意性示出，且包括由电动机30驱动的橡胶履带28传送的底盘26。摄像机32被安装在ROV24前面，且可被倾斜电动机(未显示)倾斜。电动机30配备有提供对移动距离的测量的编码器。ROV 24被具有一个控制向前/倒退和转向的控制杆，及控制摄像机倾斜的另一个控制杆的遥控无线电控制单元控制。
ROV24携带GPR装置34和数据记录器36。合适的GPR装置的一个例子是新罕布什尔州塞伦的Geophysical Survey System公司的GSSI TerraSIRch SIR System 3000(通常称为SIR-3000)。该公司提供合适的数据记录器。然而，可以使用任何合适形式的GPR装置。
此应用的优选频率为400MHz的天线频率，然而其他频率也可适用。GPR装置的优选模式为基于距离的收集。这将扫描与线性距离相联系，且这是生成3D模型所需要的。电动机编码器提供关于为产生3D模型而行进的水平距离的数据；然而替代的距离输入是可能的，例如手推GPR装置可配备滚动车轮等。GPR装置34可在时间模型中被用于特定扫描，这可能在手动输入距离的信息方面有用。
现在参考图4和5，使用中操作人员接近填料包16的顶面38。ROV24位于顶面38上，且以一系列直线扫描40被驾驶通过顶面。通常将很方便地将ROV 24从中心引导至边缘，倒回到中心，向侧面移动，并重复该过程。为实现这个，在边缘设置一系列瞄准点可能是方便的。然而，其他扫描模式是可能的。例如，到达边缘后的ROV可以沿着边缘被驾驶一段短距离且沿着平行线被驶回中心；或可使用螺旋式扫描。
在每种扫描中，GPR数据被存储于数据记录器36。如同在通常的GPR应用中，雷达回波在不同密度的介质之间的表面或间断处变化，且接收时 间决定其深度。数据被连续下载到生成表明每个位置的污垢程度的3D图的计算机上。GPR装置可配置为通过对组成物的特定物质的适当的相对密度或介电常数编程来自己认出和忽略填料包的结构。3D图的生成和诠释与在地下或结构测量中使用的相似，且对于使用GPR的普通技术人员很明显。
一旦可获得此信息，就可以做出关于需清理的填料包16的不同部位的清洁度的决定。用内窥镜检查填料包的选定区域以使可视地将GPR信号和污垢的程度相关联也可以是有用的。该过程考虑到更有目标、更有效的清理过程；例如，可以在一个区域内进行三次重复的处理，而在另一个区域内只进行一次处理。
因此本发明提供对冷却塔检测的一种改进的方法。本发明使对填料包更彻底的测量变成可能，而不仅仅是测量其部件，且这可在不拆卸和重新装配填料包的情况下完成。
尽管本发明是参照其示例性实施例来描述的，但本领域的技术人员应该领会，在不脱离本发明在整体上的精神和范围的情况下，可以对本发明的结构和元件进行各种修改。
此外，尽管在上述说明和描述的检测冷却塔填料包的方法中，ROV 24被描述为行驶在填料包16顶面上的履带式交通工具，应意识到ROV可不一定必须是行驶在填料包16顶面上的履带式交通工具。例如，ROV并不一定在填料包16顶面上操作。ROV可相对于填料包16的任何表面移动，例如，顶面、底面或侧面。而且，ROV并不一定接触表面本身。比如，ROV可以与填料包16表面隔开。即，ROV和填料包16的表面之间可以有间隔。
另外，尽管上文将ROV 24示出或描述为履带式交通工具，应意识到ROV可以是轮式交通工具、可飞行的交通工具或可浮动的交通工具。在ROV为可飞行的交通工具的情况下，交通工具可以是飞机或直升飞机等。在ROV是可浮动的交通工具的情况下，ROV可以是可位于水池或水坑18中的动力船或动力舰。在这种情况下，ROV将从填料包16的下表面(底面)扫描或操作。
再者，ROV的电动机编码器提供关于为产生3D模型而行进的水平距离的数据；然而替代的距离输入是可能的，例如手推装置可配备滚动车轮等。装置可在时间模型中被用于特定扫描，这可在手动输入距离的信息方面有用。
使用中操作人员接近填料包16的顶面38。ROV 24位于顶面38上，且以一系列直线扫描40被驾驶通过顶面。通常将很方便地将ROV 24从中心引导到边缘，倒回到中心，向侧面移动，并重复该过程。为实现这个，在边缘设置一系列瞄准点可能是方便的。然而，其他扫描模式是可能的。例如，到达边缘的ROV可以沿着边缘被驾驶一段短距离且沿着平行线驶回中心；或可使用螺旋式扫描。