專利名稱：元素成分檢測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題主要涉及檢測(cè)燃料中的污染物，并且具體地涉及監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)燃 氣輪機(jī)的燃料。
背景技術(shù)：
燃料成分特別影響腐蝕，且因此影響燃?xì)廨啓C(jī)中構(gòu)件材料的壽命。燃料可包括直 接燃燒以產(chǎn)生能量的烴基氣體和液體。周期表中的元素，如硫、鈉、釩、鉀、鈣、鉛等，可作為 污染物存在于燃料中，導(dǎo)致合金涂層的退化。例如，硫和釩的氧化物可與其它污染物反應(yīng)而 形成在高溫下有腐蝕性的硫酸鹽和釩酸鹽。通常，燃料中存在的污染物，如鈉、鉀和釩，導(dǎo)致 由燃燒過程形成破壞燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件的保護(hù)性表面涂層的沉積物。燃?xì)廨啓C(jī)的壽命受不同構(gòu)件的腐蝕所影響。燃料成分成為對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)中腐蝕的 重要因素。總的來說，燃料中的元素污染物的濃度水平影響燃?xì)廨啓C(jī)的性能和維護(hù)。此外， 污染物影響暴露于熱氣體中的燃?xì)廨啓C(jī)零件的退化，這些零件包括燃燒器、過渡件以及渦 輪輪葉。壓縮入口空氣、噴射蒸汽以及水中所含有的污染物也可顯著地促進(jìn)腐蝕。用于檢 查燃料污染物的常規(guī)方法包括使用轉(zhuǎn)盤發(fā)射(RDE)分光計(jì)來進(jìn)行人工采樣和測(cè)試。這些方 法容易可能因誤操作或不良采樣技術(shù)而引起燃料樣本的不純。在燃料易于具有較高污染物 水平的位置，需要進(jìn)行頻繁采樣。這樣頻繁的采樣耗費(fèi)時(shí)間且勞動(dòng)強(qiáng)度大。期望的是，具有一種在線(online)燃料分析系統(tǒng)，其提供實(shí)時(shí)追蹤元素污染物濃 度的能力。此外，這種燃料的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)將使得能夠及時(shí)地進(jìn)行校正動(dòng)作并減少非預(yù)期維護(hù) 的情形。
發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)言之，提出了一種用以檢測(cè)多種元素的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于將X射線朝向樣 本傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)X射線源，且還包括多個(gè)光子檢測(cè)器。晶體陣列以一定曲率布置成具 有適合的幾何形狀，用于接收由樣本發(fā)出的多種光子能量和將光子能量聚焦在多個(gè)檢測(cè)器 上。多個(gè)光子檢測(cè)器在空間上布置成對(duì)應(yīng)于標(biāo)記光子能量的布拉格角，以便同時(shí)檢測(cè)多種 元素。在一個(gè)實(shí)施例中，提出了一種用于燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的在線燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包 括聯(lián)接到燃?xì)廨啓C(jī)的燃料供送管線(line)上以對(duì)燃料實(shí)時(shí)采樣的燃料采樣單元。該系統(tǒng) 還包括元素檢測(cè)系統(tǒng)，該元素檢測(cè)系統(tǒng)具有用于朝向樣本傳輸X射線的一個(gè)或多個(gè)X射線 源、一個(gè)或多個(gè)光子檢測(cè)器，以及以一定曲率布置成具有適合的幾何形狀來用于接收從樣 本發(fā)出的一種或多種光子能量的一個(gè)或多個(gè)晶體。該晶體還構(gòu)造成用于將一種或多種光子 能量聚焦在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器上，其中，一個(gè)或多個(gè)光子檢測(cè)器在空間上布置成對(duì)應(yīng)于標(biāo) 記光子能量的布拉格角，以檢測(cè)一種或多種元素。該系統(tǒng)還包括聯(lián)接到元素檢測(cè)系統(tǒng)上且 構(gòu)造成用以計(jì)算燃料樣本中的一種或多種元素的濃度的處理器。在另一實(shí)施例中，提出了一種用以檢測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)燃料中的釩的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用以產(chǎn)生和朝向燃?xì)廨啓C(jī)燃料樣本傳輸X射線的一個(gè)或多個(gè)X射線源。該系統(tǒng)還包括一個(gè) 或多個(gè)X射線光學(xué)晶體，該晶體排列成用以接收由樣本發(fā)出的一種或多種光子能量，以及 發(fā)射具有大約4. 95千電子伏的能量級(jí)的光子。該系統(tǒng)包括光子檢測(cè)器，該光子檢測(cè)器設(shè)置 在X射線光學(xué)晶體的反射通路內(nèi)的預(yù)定位置處，且構(gòu)造成用以檢測(cè)具有大約4. 95千電子伏 的能量的光子。
當(dāng)參照附圖研讀如下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得 更容易理解，所有附圖中的相似標(biāo)號(hào)表示相似的零件，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的元素檢測(cè)系統(tǒng)；圖2示出了圖1中的晶體陣列的透視圖；圖3示出了圖1中的晶體陣列的備選構(gòu)造；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的元素檢測(cè)系統(tǒng)；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在線燃?xì)廨啓C(jī)燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；以及圖6為用以檢測(cè)和基于燃料類型應(yīng)用定標(biāo)(calibration)的示例性方法。零件清單10元素檢測(cè)系統(tǒng)12X射線源14X 射線16 樣本18晶體陣列20 曲面22光子檢測(cè)器24-32 晶體34內(nèi)表面36-44光子檢測(cè)器50晶體陣列52晶體陣列的透視圖54 寬度56 長(zhǎng)度60透視圖62-68 晶體組70-76 晶體組78-84 晶體組86-92 晶體組94-100 晶體組104元素檢測(cè)系統(tǒng)106X射線光學(xué)晶體108光子檢測(cè)器
110在線燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)112燃料采樣單元114燃料供送管線116燃?xì)廨啓C(jī)118 燃料120元素檢測(cè)系統(tǒng)122處理器123命令信號(hào)/燃料品質(zhì)信號(hào)124抑制劑噴射單元/燃料輸送系統(tǒng)1 切斷閥1 數(shù)據(jù)中心130用以檢測(cè)燃料類型的示例性方法132測(cè)量來自樣本的光子能量強(qiáng)度134對(duì)燃料類型分類136針對(duì)強(qiáng)度與樣本數(shù)繪圖138應(yīng)用定標(biāo)140多個(gè)定標(biāo)圖142應(yīng)用校正因數(shù)144元素濃度
具體實(shí)施例方式在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行期間監(jiān)測(cè)的典型操作參數(shù)包括起動(dòng)周期、功率輸出、燃料流量以 及蒸汽/水的噴射速率。包括但不限于天然氣、原油和殘余燃料的各種燃料用于在燃?xì)廨?機(jī)中燃燒。燃料成分影響腐蝕，且因此影響燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的各種構(gòu)件如渦輪輪葉和熱氣體通 路構(gòu)件的壽命。公知的是，使用包括諸如硫、鈉、鉀和釩的污染物的燃料會(huì)導(dǎo)致渦輪構(gòu)件的 合金涂層和基底合金的退化。這些污染物可能為燃料中固有的，或可能是在不良的操作/ 處理技術(shù)期間添加的。在燃?xì)廨啓C(jī)中于高溫下形成的硫酸鹽和釩酸鹽的熔融的易溶鹽混合 物溶解葉片表面上的保護(hù)性氧化涂層，且影響燃?xì)廨啓C(jī)中熱氣體通路構(gòu)件的壽命。本發(fā)明 的一些實(shí)施例包括檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)燃料中的污染物和元素濃度。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的元素檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)10包括用于傳輸X射 線14的一個(gè)或多個(gè)X射線源12。X射線源12可產(chǎn)生多色輻射和單色輻射，且可包括單個(gè) 陽(yáng)極靶。X射線源12的其它構(gòu)思出的構(gòu)造包括具有濾波器和/或X射線光學(xué)元件如多層 (multilayer)或晶體的多個(gè)陽(yáng)極靶。在示例性實(shí)施例中，X射線源構(gòu)造成用于產(chǎn)生多條單 色光子射束，作為具有產(chǎn)生多條多色光子射束的多個(gè)陽(yáng)極靶的X射線源、具有多種元素的 合金的陽(yáng)極靶的X射線源、多個(gè)X射線源、同步加速器源以及一個(gè)或多個(gè)X射線激光器。在 示例性實(shí)施例中，X射線源12構(gòu)造成用以產(chǎn)生高通量的X射線，以便量化組成元素。高通量 源可裝備有聯(lián)接到聚焦X射線光學(xué)器件上的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極靶、c形撓曲陽(yáng)極或靜止陽(yáng)極，其中，X 射線光學(xué)元件可包括多毛細(xì)管、全內(nèi)反射多層或三維彎曲晶體光學(xué)器件。來自于X射線源12的X射線14射向包括例如燃?xì)廨啓C(jī)燃料的樣本16。晶體18陣列以一定曲率20布置成具有適合的幾何形狀，用于在多個(gè)光子檢測(cè)器22上接收和聚焦 多種光子能量(或熒光)。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體18陣列包括多個(gè)晶體如M-32。各個(gè)這 樣的晶體對(duì)，26，觀，30，32均可在其內(nèi)表面34內(nèi)為單曲(或單曲面)的，或雙曲(或雙曲 面)的，或多層的。曲率20的幾何形狀可包括但不限于超環(huán)面形、橢面形和拋物線表面或 這些表面的組合。光子檢測(cè)器22在空間上布置成對(duì)應(yīng)于標(biāo)記光子能量的布拉格角。在一 個(gè)實(shí)施例中，各光子檢測(cè)器均設(shè)置在預(yù)定位置處以檢測(cè)元素。例如，用以檢測(cè)釩的光子檢測(cè) 器設(shè)置在預(yù)定位置處，其中，該位置根據(jù)釩的傳輸光子特征的能量和布拉格角計(jì)算。各光子 檢測(cè)器36，38，40，42，44可包括但不限于一個(gè)或多個(gè)固態(tài)檢測(cè)器、硅漂移檢測(cè)器、氣流正比 計(jì)數(shù)器、閃爍計(jì)數(shù)器以及電荷耦合檢測(cè)器。在另一示例性實(shí)施例中，光子檢測(cè)器可包括對(duì)光 子能量級(jí)敏感的像素化硅檢測(cè)器。在示例性操作中，元素檢測(cè)系統(tǒng)10構(gòu)造成用以同時(shí)地檢測(cè)樣本16中的多種元素。 X射線源構(gòu)造成用以將X射線射束射向樣本16。如上文所述，X射線可包括高通量多色射 束或從一個(gè)或多個(gè)單色X射線源發(fā)出的一條或多條單色射束。當(dāng)這些X射線入射時(shí)，多種 光子能量由樣本發(fā)出。各個(gè)這樣的光子能量均與樣本中的對(duì)應(yīng)元素相關(guān)聯(lián)，稱作為對(duì)于元 素的標(biāo)記光子能量。例如，大約4. 95千電子伏的能量級(jí)對(duì)應(yīng)于釩。多種標(biāo)記光子能量同時(shí) 地檢測(cè)，以便檢測(cè)多種元素。待檢測(cè)元素的其它非限制性實(shí)例包括鎂、鈉、鋰、鉀、鈣、硫、鎳 和鉛。圖2示出了圖1中的晶體陣列的透視圖。如由參考標(biāo)號(hào)50示出的晶體18陣列構(gòu) 造成用于接收從樣本16發(fā)出的多種光子能量，以及分別將這些光子能量聚焦在如圖1中所 指出的對(duì)應(yīng)光子檢測(cè)器22上。參考標(biāo)號(hào)52示出了晶體18陣列的透視圖，其中，多個(gè)晶體 24-32在曲面上彼此堆疊在近旁。各晶體對(duì)，26,28,30, 32均包括沿寬度M和沿長(zhǎng)度56的 彎曲晶格。這樣的多個(gè)晶體M-32有助于從樣本獲取熒光光子的較大立體角，且衍射或反 射具有多種能量(或波長(zhǎng))的多個(gè)光子。例如，晶體M構(gòu)造成用以衍射或反射從樣本發(fā)出 的特定波長(zhǎng)λ ρ此外，晶體26，28，30，32構(gòu)造成用以衍射或反射對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ 2，λ 3，λ 4， λ 5。沿寬度M和長(zhǎng)度56的曲率有助于聚焦具有較高強(qiáng)度的衍射或反射光子能量。圖3示出了圖1中的晶體陣列的備選構(gòu)造。如透視圖中由參考標(biāo)號(hào)60所示的晶 體陣列包括沿寬度56的多個(gè)晶體。例如，多個(gè)晶體62-68沿陣列寬度56布置。類似的是， 多組這樣的晶體70-76，78-84，86-92，94-100緊密布置以形成沿寬度56和長(zhǎng)度M的平面 或曲面。例如，其中的一組晶體62-68可構(gòu)造成用以衍射或反射特定波長(zhǎng)λ 1()因此，剩余 晶體組70-76，78-84，86-92，94-100可構(gòu)造成用以分別衍射或反射波長(zhǎng)λ 2，λ 3，λ 4，λ 5。 作為備選，晶體組可沿多列布置，以便衍射或反射特定的波長(zhǎng)。例如，62，70，78，86，94可構(gòu) 造成用以衍射或反射特定的波長(zhǎng)λ1 5在這樣的構(gòu)造中，沿長(zhǎng)度M的晶體組構(gòu)造成用以衍 射或反射特定的波長(zhǎng)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的元素檢測(cè)系統(tǒng)。在示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)104構(gòu)造 成用以檢測(cè)燃料樣本中很低濃度水平的釩。系統(tǒng)104包括構(gòu)造成用以產(chǎn)生和朝向樣本16傳 輸X射線14的一個(gè)或多個(gè)射線源12。X射線光學(xué)晶體106排列成用以接收由樣本發(fā)出的光 子能量，且朝向光子檢測(cè)器108衍射或反射具有大約4. 95千電子伏的能量級(jí)的光子。光學(xué) 晶體106可包括多個(gè)晶體101-109，且以一定曲率布置。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體101-109包括 單曲晶體、雙曲晶體、多層晶體或它們的組合。光子檢測(cè)器108設(shè)置在X射線光學(xué)晶體的反射通路中的預(yù)定位置處，且構(gòu)造成用以檢測(cè)具有對(duì)應(yīng)于大約0. 25納米波長(zhǎng)的大約4. 95keV 能量的光子。X射線光學(xué)晶體106可包括如圖2和圖3中所述的其中一種構(gòu)造。在一個(gè)實(shí) 施例中，陣列中的所有晶體106都構(gòu)造成用以反射特定的波長(zhǎng)，使得較高強(qiáng)度的熒光光子 能量入射在檢測(cè)器上。繼而通過檢測(cè)這些較高的光子強(qiáng)度，可檢測(cè)到例如檢測(cè)下限為大約 0. Ippb(十億分率)的較低濃度水平的元素。在示例性實(shí)施例中，元素檢測(cè)系統(tǒng)104可為在 線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一部分。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)的在線燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在線系統(tǒng)110包 括聯(lián)接到燃?xì)廨啓C(jī)116的燃料供送管線114上的燃料采樣單元112，用以對(duì)燃料118實(shí)時(shí)采 樣。如本文所用，用語(yǔ)"實(shí)時(shí)"是指與被測(cè)量的參數(shù)的當(dāng)前狀態(tài)在時(shí)間上精確相關(guān)或密切 相關(guān)的測(cè)量狀態(tài)?！霸诰€"是指物理地附接到被監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)上，且在沒有人工干預(yù)的情況 下持續(xù)地提供關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)的信息的系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)注意的是，本文以燃?xì)廨啓C(jī)為參照是示例 性的。此類在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可在需要固體、液體或氣體燃料的任何發(fā)電平臺(tái)中執(zhí)行，這些發(fā)電 平臺(tái)包括但不限于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電平臺(tái)、蒸汽輪機(jī)、蒸汽發(fā)電站、鍋爐或聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站。元 素檢測(cè)系統(tǒng)120聯(lián)接到采樣單元112上。在一個(gè)實(shí)施例中，元素檢測(cè)系統(tǒng)120包括如圖1中 所述的系統(tǒng)配置。處理器122聯(lián)接到元素檢測(cè)系統(tǒng)120上，且構(gòu)造成用以計(jì)算燃料品質(zhì)信 號(hào)123。如本文所指的處理器可包括任何數(shù)字/模擬電路，其用于采集、計(jì)算或分析對(duì)于信 息存儲(chǔ)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，或用于確定對(duì)于控制動(dòng)作的命令信號(hào)以改善系統(tǒng)狀態(tài)和性能。燃料輸 送系統(tǒng)IM聯(lián)接到燃料供送管線114上，且構(gòu)造成用以接收來自于處理器122的輸入。在 一個(gè)實(shí)施例中，燃料輸送系統(tǒng)1 構(gòu)造成用以控制進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)116中的燃料流速。在另 一實(shí)施例中，燃料輸送系統(tǒng)1 構(gòu)造為燃料抑制劑單元，該燃料抑制劑單元構(gòu)造成用以將 抑制劑噴射到燃料中，以減輕所存在的污染物的效果。緊急切斷閥126在燃?xì)廨啓C(jī)116的 入口處聯(lián)接到燃料供送管線114上?？蛇x的是，數(shù)據(jù)中心1 可聯(lián)接到處理器122上，且構(gòu) 造成基于燃料118中的元素的濃度水平和成分來儲(chǔ)存燃?xì)廨啓C(jī)116的各種參數(shù)。在在線燃料監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)110的示例性操作中，供給燃?xì)廨啓C(jī)116的燃料118 以連續(xù)或規(guī)則的時(shí)間間隔由采樣單元112采樣。聯(lián)接到采樣單元112上的元素檢測(cè)系統(tǒng)120 構(gòu)造成用以檢測(cè)燃料樣本中的多種組成元素及其濃度，且因此檢測(cè)燃料品質(zhì)。元素檢測(cè)系 統(tǒng)可包括與圖1中所述的晶體陣列和光子檢測(cè)器相似的構(gòu)造。在另一實(shí)施例中，元素檢測(cè) 系統(tǒng)120構(gòu)造成用以檢測(cè)單種元素，如釩或鈉。例如，元素品質(zhì)信號(hào)123(由處理器122計(jì) 算)可包括燃料樣本中的元素濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，來自于處理器122的命令信號(hào)123 使抑制劑噴射單元1 能夠基于由元素檢測(cè)系統(tǒng)120所檢測(cè)的元素濃度來計(jì)算抑制劑噴射 速率。作為備選，如果組成元素的濃度水平超過危險(xiǎn)腐蝕性或此后采取任何其它校正動(dòng)作 的閾值，則處理器輸出123可用于切斷對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的燃料供送。數(shù)據(jù)中心1 構(gòu)造成用以 持續(xù)地記錄供送給燃?xì)廨啓C(jī)的燃料中的污染物濃度。數(shù)據(jù)這樣歸并有助于計(jì)算各種參數(shù)， 例如，燃?xì)廨啓C(jī)的維護(hù)循環(huán)或燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的熱氣體通路構(gòu)件的腐蝕速率。這些參數(shù)還有助 于安排預(yù)防性維護(hù)。各種類型的液體燃料都可用于燃?xì)廨啓C(jī)，如原油、煤油或柴油。如上文所述的元 素檢測(cè)系統(tǒng)可檢測(cè)燃料中的污染物，這些污染物可根據(jù)較寬范圍的碳?xì)浠衔锍煞诌M(jìn)行分 類。因此，準(zhǔn)確地檢測(cè)燃料中的X射線傳輸信號(hào)和/或元素信號(hào)將識(shí)別燃料的類型，且因此 基于燃料類型確定待應(yīng)用的適合的定標(biāo)程序。圖6中示出了用以檢測(cè)燃料類型的一種這樣的示例性方法。流程圖130示出了識(shí)別燃料類型且因此應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的定標(biāo) 技術(shù)的各種步驟。初始步驟132包括通過使未知的燃料樣本經(jīng)受X射線輻射(如上文所 述)來檢測(cè)燃料類型，其中，測(cè)量來自于樣本的光子能量的強(qiáng)度。在下一步驟134中，測(cè)得 的強(qiáng)度與例如在數(shù)據(jù)中心中儲(chǔ)存的強(qiáng)度相比較，以便對(duì)燃料的類型分類。定標(biāo)在步驟138中應(yīng)用，其中，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的定標(biāo)是指從樣本所測(cè)得的強(qiáng)度 與樣本濃度之間的函數(shù)關(guān)系。通過測(cè)量含有已知量的組成元素的樣本范圍的光子能量強(qiáng)度 來導(dǎo)出此種函數(shù)，該種函數(shù)繼而又產(chǎn)生對(duì)于特定燃料類型的定標(biāo)曲線。如參考標(biāo)號(hào)140所 示，對(duì)于多種燃料類型儲(chǔ)存了多條這樣的定標(biāo)曲線。為了確定未知樣本中的組成元素的濃 度，在134中所確定的適合的定標(biāo)應(yīng)用于在132中測(cè)得的X射線信號(hào)。影響組成元素的定 標(biāo)函數(shù)的因素包括來自樣本矩陣的干擾，以及與樣本中的其它成分的任何相互作用。未知 樣本中的組成元素的濃度的準(zhǔn)確度取決于所應(yīng)用的正確的定標(biāo)曲線。作為備選，校正因數(shù) (步驟142中)可取決于在134中從儲(chǔ)存的校正因數(shù)表中所確定的燃料類型而應(yīng)用于儲(chǔ)存 的定標(biāo)曲線。最后的步驟144為計(jì)算元素的濃度。有利的是，執(zhí)行晶體陣列的這些元素檢測(cè)系統(tǒng)有助于檢測(cè)低濃度水平的元素。此 外，單個(gè)系統(tǒng)可執(zhí)行用以檢測(cè)多種元素。用以檢測(cè)元素的在線系統(tǒng)提供了在一定時(shí)間內(nèi)追 蹤污染物濃度的能力，以及推薦用以開始添加抑制試劑的步驟，或推薦燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)以便 在故障之前進(jìn)行檢查和清潔。記錄的數(shù)據(jù)可用于在一定時(shí)間內(nèi)追蹤燃料污染物，以及確定 其對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的熱腐蝕的影響。此外，這些在線系統(tǒng)消除了人工采樣、向測(cè)試設(shè)備的傳輸， 以及在樣本制備和元素濃度分析上花費(fèi)的大量時(shí)間。盡管本文僅示出和描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)想到多 種修改和變化。因此，應(yīng)當(dāng)理解到，所附權(quán)利要求意圖涵蓋落入本發(fā)明的真正精神內(nèi)的所有 這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用以檢測(cè)多種元素的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用于朝向樣本傳輸X射線的一個(gè)或多個(gè)X射線源； 多個(gè)光子檢測(cè)器；以及以一定曲率布置成具有適合的幾何形狀的晶體陣列，其用于接收從所述樣本發(fā)出的多 種光子能量和將所述光子能量聚焦在所述多個(gè)檢測(cè)器上，其中，所述多個(gè)光子檢測(cè)器在空間上布置成對(duì)應(yīng)于標(biāo)記光子能量的布拉格角，以便同 時(shí)地檢測(cè)所述多種元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，各晶體均包括單曲晶體、雙曲晶體或多層 晶體中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還聯(lián)接到發(fā)電平臺(tái)的燃料供送 管線上，且還包括聯(lián)接到所述光子檢測(cè)器上且構(gòu)造成用以產(chǎn)生燃料品質(zhì)信號(hào)的處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器構(gòu)造成用以檢測(cè)所 述元素的濃度和控制對(duì)所述發(fā)電平臺(tái)的燃料供送。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電平臺(tái)包括燃?xì)廨啓C(jī)，以及所述處 理器還構(gòu)造成用以計(jì)算所述燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，其中，所述參數(shù)包括基于所述燃 料品質(zhì)信號(hào)的維護(hù)計(jì)劃、熱氣體通路腐蝕或構(gòu)件腐蝕。
6.一種燃?xì)廨啓C(jī)的在線燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括聯(lián)接到所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃料供送管線上用以對(duì)燃料實(shí)時(shí)采樣的燃料采樣單元； 元素檢測(cè)系統(tǒng)，其包括用于朝向樣本傳輸X射線的一個(gè)或多個(gè)X射線源； 一個(gè)或多個(gè)光子檢測(cè)器；以及以一定曲率布置成具有適合的幾何形狀的一個(gè)或多個(gè)晶體，其用于接收從所述樣本發(fā) 出的一種或多種光子能量以及將所述一種或多種光子能量聚焦在所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器 上，其中，所述一個(gè)或多個(gè)光子檢測(cè)器在空間上布置成對(duì)應(yīng)于標(biāo)記光子能量的布拉格角， 用以檢測(cè)一種或多種元素；以及聯(lián)接到所述元素檢測(cè)系統(tǒng)上且構(gòu)造成用以計(jì)算所述燃料樣 本中的所述一種或多種元素的濃度的處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在線燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述在線燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還 包括燃料抑制劑單元，所述燃料抑制劑單元聯(lián)接到所述燃料供送管線上，以便基于所述燃 料品質(zhì)信號(hào)來噴射抑制劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在線燃料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還構(gòu)造成用以 基于測(cè)得的燃料類型來應(yīng)用定標(biāo)。
9.一種用以檢測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)燃料中的釩的系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)X射線源，其用以產(chǎn)生和朝向燃?xì)廨啓C(jī)燃料樣本傳輸X射線； 一個(gè)或多個(gè)X射線光學(xué)晶體，其排列成用以接收由所述樣本發(fā)出的一種或多種光子能 量以及用以反射具有對(duì)應(yīng)于釩的能量的光子；以及光子檢測(cè)器，其設(shè)置在所述X射線光學(xué)晶體的反射通路內(nèi)的預(yù)定位置處，且構(gòu)造成用 以檢測(cè)具有對(duì)應(yīng)于釩的能量的光子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括處理器，所述處理器聯(lián)接到所述檢測(cè)器上，且構(gòu)造成用以檢測(cè)大約4. 95千電子伏的光子能量，或?qū)?yīng)于所述樣本 中的釩的大約0. 25納米的波長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及元素成分檢測(cè)系統(tǒng)及方法。具體而言，提出了一種用以檢測(cè)多種元素的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于將X射線朝向樣本傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)X射線源，以及還包括多個(gè)光子檢測(cè)器。晶體陣列以一定曲率布置成具有適合的幾何形狀，用于接收由樣本發(fā)出的多種光子能量和將光子能量聚焦在多個(gè)檢測(cè)器上。多個(gè)光子檢測(cè)器在空間上布置成對(duì)應(yīng)于標(biāo)記光子能量的布拉格角，以便同時(shí)地檢測(cè)多種元素。
文檔編號(hào)F02C9/00GK102053095SQ201010536430
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者M·韋努戈帕爾, P·B·格拉澤, P·J·馬丁, R·勞, S·M·李, S·桑穆赫, V·K·R·科馬雷迪 申請(qǐng)人:通用電氣公司