Спосіб і пристрій для виявлення рухомих об’єктів в потоці газу під час кріогенної сепарації газу

Реферат: Винахід належить до способу сепарації газів газової суміші в формі потоку газу, в якому потік газу опромінюється випущеним електромагнітним випромінюванням (12) в мікрохвильовому або терагерцовому діапазоні, виявляється розсіяне випромінювання (13), причому розсіяне випромінювання виникає внаслідок розсіювання випущеного випромінювання на щонайменше одному об'єкті (11) в потоці газу, виявляється відмінність в частоті між розсіяним випромінюванням і випущеним випромінюванням, визначається присутність, кількість і/або частка рухомих об'єктів в потоці газу з відмінності в частоті і сепарація газів газової суміші здійснюється з урахуванням визначеної присутності, визначеної кількості і/або визначеної частки рухомих об'єктів в потоці газу. UA 116109 C2 (12) UA 116109 C2 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується способу виявлення рухомих об'єктів в потоці газу під час кріогенної сепарації газу. У пристроях прямого контакту, наприклад, колонах або насадних колонах, а також в процесах кипіння, газові і рідкі фази знаходяться в безпосередньому контакті. Це може приводити до краплинного винесення, іншими словами, перенесення малих краплин або туману потоком газу. Це відділення рідкої фази, в загальному випадку, небажане. Для запобігання краплинному винесенню використовуються краплиновідділювачі, наприклад, мембранні сепаратори, такі як ламельні сепаратори, сітчасті сепаратори, гравітаційні сепаратори або циклонні сепаратори. Якщо краплиновідділювач працює неправильно, відбувається краплинне винесення. Це може приводити до серйозного пошкодження нижче розташованих частин установки, які виникають через течію газу без рідкої фракції. Регулярний моніторинг сепаратора, іншими словами, виявлення краплинного винесення, звичайно можна використовувати у випадку сітчастих сепараторів. Це передбачає використання властивості дротяної сітки, що полягає в тому, що помітному збільшенню винесення води з сітки передує формування шару барботованої води в нижній ділянці сітки. Цей шар барботованої води збільшує втрату тиску повітря при його проходженні через сітку долонально висоті барботованого шару. Непрямий моніторинг винесення води за допомогою втрати тиску має той недолік, що піна, яку не можна стримувати у випадку сітчастого сепаратора, не приводить до якого-небудь помітного збільшення втрати тиску. Тому, якщо піна виробляється, то моніторинг виявляється неадекватним. Крім того, з плином часу на сітці можуть осідати забруднення, наприклад, водорості або накип, якщо використовується вода. Таким чином, втрата тиску на сітці збільшується повільно і безперервно. Темп винесення збільшується із збільшенням забруднення сітки, тому граничне значення сигналу попередження про втрату тиску можна задавати лише на деякий час. У випадку сепараторів інших типів, висновки відносно можливого краплинного винесення можна одержувати на основі інших параметрів процесу, наприклад, температури на виході сепаратора або поведінка середовища на подальших етапах процесу. Однак ці способи дуже схильні до помилок, оскільки згадані відхилення параметрів процесу також можуть бути зумовлені багатьма іншими причинами. Для безпосереднього виявлення краплинного винесення в потоці газу досі були комерційно доступні тільки трудомісткі способи і пристрої оптичного вимірювання за допомогою комп'ютерного розпізнавання образів. У US2008/0295609 A1 описаний можливий спосіб визначення текучості багатофазної суміші (зокрема, краплин рідини, які несуться в газі), що протікає через трубопровід. З цією метою, надвисокочастотний сигнал випускається через трубопровід, і приймаються два сигнали з доплерівським зсувом. З цих прийнятих сигналів визначається текучість, наприклад, швидкість газової фази або рідкої фази. Згідно з GB 2 322 987 А, виявляються об'єкти, які рухаються в газову турбіну або з газової турбіни. З цією метою, випускається електромагнітний сигнал, і відбитий електромагнітний сигнал виявляється і оцінюється. Об'єкти виявляються по доплерівському зсуву відбитого сигналу. У GB 2 026 276 А описаний можливий спосіб виявлення агломерованого пилу у відпрацьованому газі в фабричній трубі за допомогою доплерівського радара. Задачею даного винаходу є забезпечення способу і пристрою, що дозволяють надійно і легко виявляти рухомі об'єкти, зокрема, краплини рідини, в потоці газу. Ця задача вирішується за допомогою способів і пристрою з ознаками незалежних пунктів формули винаходу. Способи згідно з винаходом придатні для виявлення рухомих об'єктів в потоці газу. Тут і надалі передбачається, що рухомі об'єкти повністю або частково оточені потоком газу, незалежно від того, чи рухаються об'єкти з потоком газу або відносно нього. Надалі, під рухомими об'єктами в потоці газу будемо розуміти, зокрема, краплини рідини або відповідно туман в потоці газу. Рухомі об'єкти в потоці газу, відповідно, описують, зокрема, краплинне винесення в потоці газу. Вираз «рухомі об'єкти» або відповідно «переміщені об'єкти» застосовується надалі як у випадку окремого об'єкта, так і у випадку декількох об'єктів. Виявлення цих рухомих об'єктів в потоці газу і, отже, виявлення краплинного винесення охоплює в рамках винаходу опромінення потоку газу електромагнітно випущеним випромінюванням в мікрохвильовому або терагерцевому діапазоні і виявлення вислідного розсіяного випромінювання. Це відбувається внаслідок розсіювання або відповідно відбиття випущеного випромінювання на щонайменше одному об'єкті, що знаходиться в потоці газу або 1 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 захопленому ним. Спосіб згідно з винаходом додатково містить виявлення відмінності в частоті між випущеним випромінюванням і розсіяним випромінюванням. Висновок про присутність рухомого об'єкта або декількох рухомих об'єктів в потоці газу роблять на основі цієї відмінності в частоті. Присутність, кількість і/або частка рухомих об'єктів в потоці газу визначається, таким чином, з відмінності в частоті і з амплітуди, зокрема, амплітуди розсіяного випромінювання або відбитого випущеного випромінювання. Це виявлення рухомих об'єктів в потоці газу використовується в рамках винаходу для сепарації газів, зокрема, для кріогенної сепарації газу. Згідно з першим способом згідно з винаходом, виявлення рухомих об'єктів в потоці газу використовується під час способу сепарації газів газової суміші. Газова суміш в цьому випадку транспортується в формі потоку газу, наприклад через відповідну установку для сепарації газу. Висновки відносно того, чи присутній рухомий об'єкт в потоці газу, можна, в результаті, використовувати для визначення присутності, кількості і/або частки рухомих об'єктів в потоці газу. Сепарація газів газової суміші здійснюється з урахуванням цих рухомих об'єктів в потоці газу, які визначаються таким чином. Терміни «сепарація газу» або відповідно «кріогенна сепарація газу» або відповідно «сепарація газів» потрібно тлумачити в даній заявці, зокрема, в значенні повного процесу сепарації газів, зокрема, виходячи з того, що застосовуються всі етапи цього процесу. Зокрема, процес сепарації газів починається в цьому випадку з першого етапу, на якому газова суміш, що підлягає розділенню, всмоктується, і закінчується завершальним етапом, на якому окремі розділені гази газової суміші видаляються. Зокрема, процес сепарації газів містить (попереднє) очищення або відповідно промивання газової суміші, для відфільтровування пилу й інших твердих частинок. Крім того, окремі етапи процесу сепарації газів містять, зокрема, багаторазове нагрівання і охолоджування газової суміші або відповідно багаторазове стиснення і розширення газової суміші. У випадку повітряної сепарації процес сепарації газів, зокрема, може бути низькотемпературною сепарацією повітря. Зокрема, етапи процесу сепарації газів у випадку повітряної сепарації включають, зокрема, спочатку попереднє очищення повітря, зокрема, за допомогою молекулярного сита, зокрема, для фільтрації водяної пари, пилу, вуглеводнів, оксиду азоту і діоксиду вуглецю з повітря. Подальші етапи містять, зокрема, попереднє охолоджування до визначеної температури, стиснення і розширення повітря, охолоджування до точки роси, видалення окремих розділених газів повітря і, за необхідності, нагрівання розділених газів. Згідно з другим способом згідно з винаходом, моніторинг і/або контроль елементів або відповідно компонентів, які використовуються, зокрема, під час операції кріогенної сепарації газу, здійснюється за допомогою виявлення рухомих об'єктів в потоці газу. Такі елементи можуть бути сформовані у вигляді краплиновідділювача, охолоджувача безпосереднього контакту, випарника, інерційного сепаратора, циклонного сепаратора, електрофільтра або газоочисника. Якщо не тільки краплини рідини або відповідно туман, а і, наприклад, тверді частинки (наприклад, частинки золи, пил, лід) виявляються за допомогою способу згідно з винаходом як рухомі об'єкти в потоці газу, такі елементи або відповідно компоненти також, зокрема, можуть бути сформовані у вигляді фільтра твердих речовин або сажового фільтра. Такі елементи використовуються під час кріогенної сепарації газу, зокрема, для процесів осадження, для запобігання краплинному винесенню. Проте, на цих елементах може відбуватися краплинне винесення. Наприклад, у випадку випарника неповне випаровування може приводити до винесення краплин. Моніторинг таких елементів може здійснюватися шляхом виявлення рухомих об'єктів в потоці газу. Зокрема, виявлення рухомих об'єктів в цьому випадку може здійснюватися по потоку нижче відповідного елемента, для моніторингу правильного функціонування цього елемента і запобігання краплинному винесенню. Альтернативно або додатково, відповідний елемент також можна контролювати. У цьому випадку, виявлення рухомих об'єктів може здійснюватися, зокрема, перед елементом. Якщо в потоці газу виявляються рухомі об'єкти, елемент можна інформувати про це і активувати відповідно, наприклад, для відфільтровування об'єктів і запобігання подальшому краплинному винесенню. Таким чином, в двох способах згідно з винаходом краплинне винесення виявляється під час кріогенної сепарації газу. Це дозволяє перешкоджати пошкодженню внаслідок краплинного винесення під час кріогенної сепарації газу. Вираз «кріогенна сепарація газу» надалі включає в 2 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 себе кріогенну сепарацію газу згідно з першим способом згідно з винаходом і також згідно з другим способом згідно з винаходом. Аналогічно з двома способами згідно з винаходом, винахід також містить два пристрої. Аналогічно з першим способом згідно з винаходом, перший пристрій згідно з винаходом служить для сепарації газів газової суміші в потоці газу. «Пристрій для сепарації газів» або відповідно «пристрій для сепарації газу» або відповідно «пристрій для кріогенної сепарації газу» сформований, зокрема, як установка. Ця установка має, зокрема, одну або більше холодильних камер. У такі холодильні камери можуть інтегруватися, наприклад, такі компоненти або відповідно частини установки, як колони, пластинчаті теплообмінники, резервуари високого тиску, сепаратори, відповідний трубопровід, прилади для вимірювання температури і тиску, індикатори перепаду тиску і рівня рідини і також фітинги корпусу і арматура. У випадку розділення повітря, установка для сепарації газів сформована, зокрема, як повітророздільна установка. Такі повітророздільні установки мають, зокрема, системи дистиляційних колон, які можуть бути сформовані, наприклад, як двоколонні системи, зокрема, як класичні двоколонні системи Лінде, а також як три- або багатоколонні системи. Крім того, можна забезпечити пристрої для одержання додаткових компонентів повітря, зокрема, благородних газів, таких як криптон, ксенон і/або аргон. Перший пристрій згідно з винаходом має в цьому випадку елементи, які призначені для здійснення виявлення рухомих об'єктів в потоці газу. Зокрема, перший пристрій згідно з винаходом містить трубу або резервуар, через яку/який може пройти потік газу. Він також містить щонайменше один випромінювач, придатний для опромінення потоку газу електромагнітно випущеним випромінюванням в мікрохвильовому або терагерцевому діапазоні. Пристрій додатково має щонайменше один приймач. Він передбачений для виявлення розсіяного випромінювання (зокрема, відбитого випромінювання), яке відбувається, якщо випущене випромінювання розсіюється (або навіть відбивається) на щонайменше одному об'єкті. Нарешті, пристрій згідно з винаходом містить засіб, придатний для виявлення відмінності в частоті між випущеним випромінюванням і виявленим розсіяним випромінюванням (відбитим випромінюванням). Засоби в цьому випадку також містять засіб обробки даних для оцінювання одного або більше параметрів розсіяного випромінювання, для висновку з відмінності в частоті, чи присутні рухомі об'єкти в потоці газу. Аналогічно з першим способом згідно з винаходом, цей висновок використовується для визначення, зокрема, присутності, кількості і/або частинок переміщених об'єктів в потоці газу. Перший пристрій згідно з винаходом призначений для здійснення сепарації газів газової суміші з урахуванням висновків, зроблених засобом для виявлення відмінності в частоті. Сепарація газів газової суміші з урахуванням певних рухомих об'єктів в потоці газу може містити, зокрема, заходи для захисту компонентів або відповідно елементів, які чутливі до краплинного винесення і можуть ушкоджуватися ними. Альтернативно або додатково, можуть бути задіяні заходи, що дозволяють ефективніше здійснювати сепарацію газів газової суміші залежно від частки рухомих об'єктів в потоці газу. Наприклад, параметри окремих компонентів або відповідно елементів можуть в цьому випадку специфічно встановлюватися і пристосуватися до частки рухомих об'єктів в потоці газу. Зокрема, контроль або відповідно моніторинг здійснюється таким чином. Контроль або відповідно моніторинг в цьому випадку можуть аналогічно здійснюватися засобами або додатковим елементом, наприклад, контролером. Аналогічно з другим способом згідно з винаходом, другий пристрій згідно з винаходом служить для моніторингу і/або контролю краплиновідділювача, охолоджувача безпосереднього контакту, випарника, інерційного сепаратора, циклонного сепаратора, електрофільтра і/або газоочисника. У цьому випадку, другий пристрій згідно з винаходом містить трубу або резервуар, через яку/який може пройти потік газу. Аналогічно з першим пристроєм згідно з винаходом, другий пристрій згідно з винаходом також містить щонайменше один випромінювач, щонайменше один приймач і засіб для виявлення відмінності в частоті і для висновку, чи присутні рухомі об'єкти в потоці газу. Таким чином, в рамках винаходу, окремі компоненти або відповідно елементи кріогенної сепарації газу можна захищати від краплинного винесення. Виявлення рухомих об'єктів в потоці газу в цьому випадку може здійснюватися один раз або багато разів під час кріогенної сепарації газу. Зокрема, виявлення рухомих об'єктів в потоці газу здійснюється до проходження потоку газу через компоненти або відповідно елементи, які чутливі до краплинного винесення і можуть ушкоджуватися ним. Отже, під час винаходу, краплинне винесення виявляється попередньо, і можуть бути зроблені відповідні заходи для захисту відповідних компонентів або елементів. 3 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Нижченаведені варіанти здійснення винаходу і представлені переваги застосовуються аналогічним чином до двох способів згідно з винаходом і також до двох пристроїв згідно з винаходом. Випарник в цьому випадку може бути сформований, наприклад, як ванний випарник, як теплообмінник з «вбудовуваним казаном», як спіральний теплообмінник, як кожухотрубчатий теплообмінник або як пластинчатий теплообмінник. У контексті винаходу можна, таким чином, виявляти винесення випарника. Винесення описує, в загальному випадку, поглинання частинок в текучому середовищі. У контексті винаходу, винесення описує, зокрема, поглинання об'єктів в потоці газу. Наприклад, випарник може використовуватися, зокрема, для зрідження природного газу або для стадії охолоджування пропану. Аналогічно, перший спосіб згідно з винаходом також може використовуватися для зрідження природного газу або стадії охолоджування пропану. Для виявлення рухомих об'єктів в потоці газу і, отже, для виявлення краплинного винесення, в даному винаході передбачається використання доплер-ефекту, який дозволяє визначати відносну швидкість або відповідно розподіл відносної швидкості розсіювального/відбивального об'єкта з можливо виявленого частотного зсуву зворотнорозсіяного або відповідно відбитого сигналу відносно спочатку випущеного сигналу. У випадку порівняно великої кількості розсіювальних/відбивальних об'єктів і, отже, порівняно великої кількості центрів розсіювання, висновок стосується, зокрема, тільки розподілу відносної швидкості. Щонайменше одним розсіювальним або відповідно відбивальним об'єктом може бути, наприклад, нерухома стінка труби або резервуара (в цьому випадку частотний зсув не виявляється) або частка або об'єкт, який рухається з потоком газу, наприклад, краплина рідини або тверда частинка (наприклад, зокрема, частинка золи). Принцип вимірювання способів згідно з винаходом і пристроїв згідно з винаходом має перевагу в тому, що його також можна використовувати у випадку сепараторів, які не дозволяють виявляти рухомі об'єкти по втраті тиску. Для виявлення, труба або відповідно резервуар повинен бути доступний хоча би з одного боку. Оскільки принцип базується на прямому порядку дій, додатково досягається високий ступінь достовірності у виявленні об'єктів, які рухаються в потоці газу. При використанні спільно з охолоджувачем безпосереднього контакту, винахід дозволяє здійснювати вимірювання далі від сепаратора, наприклад, безпосередньо перед компонентом, чутливим до води. На відміну від комерційно доступних датчиків дощу, у випадку методу об'ємів, на якому базується винахід, можна дискримінувати і/або ігнорувати граничні ефекти, наприклад, конденсацію рідини на стінці трубки або резервуара. Оскільки можна відмовитися від рухомих механічних частин, пристрій згідно з винаходом має тривалий термін служби. Спосіб згідно з винаходом і пристрій згідно з винаходом, крім того, практично нечутливі до відкладення на стінках труби або резервуара. Зокрема, відкладення накипу або шари мокрих водоростей в достатній мірі пропускають електромагнітно випущене випромінювання, тому вони не впливають негативним чином на функціональні здібності. Переважні конфігурації даного винаходу відображені в залежних пунктах формули винаходу, цьому описі і фігурі. У переважному варіанті здійснення способу згідно з винаходом, етап виявлення відмінності в частоті містить виявлення такого розсіяного (наприклад, відбитого) випромінювання, яке було розсіяне (або відповідно відбите) щонайменше одним нерухомим об'єктом, наприклад, краплинами на стінці труби або резервуара або самою стінкою. Виявлення може здійснюватися, наприклад, за допомогою придатного фільтра. Альтернативно або додатково, під час оцінювання частот розсіяного випромінювання (наприклад, за допомогою відповідного програмного забезпечення аналізу), можна виявляти розсіяне випромінювання, яке було розсіяне щонайменше одним нерухомим об'єктом. За допомогою придатної підготовки даних можна аналізувати розсіяне випромінювання або, альтернативно, безпосередньо вислідний доплерівський сигнал. Виміряна відносна швидкість, часова модуляція розсіяного випромінювання, що вноситься окремими переміщеними об'єктами і/або абсолютна інтенсивність сигналу можуть бути включені при цьому в підготовку і аналіз даних. Це дозволяє підвищити достовірність виявлення. У переважному варіанті здійснення, змінні магнітна проникність µ і діелектрична проникність  спостережуваних переміщених об'єктів і газу, що залежать від речовини, включені в аналіз даних. Вони впливають на розсіювання або відповідно відбиття випущеного випромінювання. У випадку води і повітря, відносна діелектрична проникність (діелектричні сталі) становлять приблизно  =77 і  =1 відповідно. 4 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У переважному варіанті здійснення оцінюються один або більше параметрів розсіяного випромінювання; пристрій може містити придатний для цього засіб обробки даних. Наприклад, визначення, чи присутні рухомі об'єкти в потоці газу, може містити порівняння щонайменше одного параметра виявленого розсіяного випромінювання з одним або більше попередньо визначеним пороговим значенням. Параметром або параметрами може бути, наприклад, одна або більше частоти або амплітуди розсіяного випромінювання. Порогове значення або значення можуть розмежовувати один або більше інтервалів, які є діапазонами допуску для параметра або параметрів відносно вказівки рухомих об'єктів в потоці газу. Цей варіант здійснення допускає гнучке застосування способу. Наприклад, визначення може включати в себе виявлення непередбаченої мінімальної амплітуди розсіяного випромінювання. Якщо амплітуда лежить нижче цього мінімуму, можна передбачити помилку вимірювання або нехтувано малу кількість рухомих об'єктів. Яку кількість вважати незначною у відповідному випадку, можна задавати по-різному за допомогою фіксації порогового значення. Інформацію, що стосується рухомих об'єктів, можна одержувати з параметра або параметрів розсіяного випромінювання. Наприклад, відносну швидкість рухомих об'єктів в напрямку випущеного випромінювання можна вивести з частоти розсіяного випромінювання. Альтернативно або додатково, верхня або нижня межа кількості об'єктів на одиницю об'єму в потоці газу і/або середній розмір об'єкта можна одержувати з інтенсивності сигналу (тобто амплітуди) розсіяного випромінювання. Зокрема, інтегральний поперечний переріз розсіювання можна обчислити з амплітуди розсіяного випромінювання, іншими словами, характеристичної змінної, яка відповідає середньому розміру і/або кількості рухомих об'єктів на одиницю об'єму в потоці газу. Це дозволяє одержати інформацію про процеси, що відбуваються в трубі або резервуарі. Одержання величини або кількості, або частки об'єктів, або (середнього) розміру об'єктів в потоці газу, передусім, можливе при цьому тільки за допомогою інтенсивності доплерівського сигналу або відповідно розсіяного випромінювання. Оскільки розмір об'єктів (зокрема, в субміліметровому діапазоні) іноді може бути значно меншим довжини хвилі випущеного випромінювання (якщо, наприклад, як випущене випромінювання використовується випромінювання радара, довжина хвилі випущеного випромінювання знаходиться в сантиметровому діапазоні), зворотне розсіювання випущеного випромінювання доведеться описувати як випромінювання Мі або випромінювання Релея. У цьому випадку, звичайно задається ефективний поперечний переріз. Оскільки, в об'ємі винаходу, довжина хвилі і кут зворотного розсіювання або кут спостереження, під яким випускається зворотнорозсіяне випромінювання, постійні, опис є аналогічним опису безпосередньому розсіюванню на окремих частинках. Нижче для вкладення окремого об'єкта або відповідно краплини в інтенсивність доплерівського сигналу або розсіяного випромінювання справедливо: , де I - інтенсивність, d - відстань між об'єктами, А - площа поперечного перерізу і r - радіус об'єктів. Отже, при однаковій відстані d невелика кількість великих об'єктів або відповідно краплин забезпечує вище перенесення води, ніж велика кількість малих об'єктів або відповідно краплин. Можна передбачити, що об'єкти в потоці газу в належному об'ємі розподіляються рівномірно або щонайменше розподіляються постійно за часом. Отже, відстань не здійснює впливу, внаслідок чого існує тільки залежність від розміру об'єктів. Щоб, таким чином, кількісно визначити величину об'єктів, відповідно, розподіл по розміру об'єктів також повинен бути відомий, або щонайменше постійним. Це можна передбачати для краплин в формі краплинного винесення в потоці газу. Отже, систему згідно з винаходом можна калібрувати експериментально на основі датчиків. Переважний варіант здійснення даного винаходу містить об'єднання даних інформації, одержаної з виявленого розсіяного випромінювання, причому дані були одержані на основі інших принципів вимірювання, наприклад, оптичних або акустичних методів. Таким чином, відповідний аналіз може забезпечувати ще повніші і надійніші результати, що стосуються рухомих об'єктів в потоці газу. Опромінення потоку газу випущеним випромінюванням переважно здійснювати похило відносно напрямку течії потоку газу і/або під різними кутами опромінення (одночасно або навперемінно) і/або на різних частотах (одночасно або навперемінно). Зокрема, таким чином, можуть виникати надмірності, що дозволяє збільшити достовірність. Альтернативно або 5 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 додатково, опромінення можна направляти одночасно на різні лінії течії газу в трубі або резервуарі, завдяки тому, що, наприклад декілька випромінювачів розподілені навколо труби або відповідно резервуара або розміщені в різних позиціях вздовж труби або резервуара. Таким чином, можна одержати інформацію, що стосується розподілу рухомих об'єктів в трубі або резервуарі. Щонайменше один випромінювач і щонайменше один приймач можуть інтегруватися в загальний датчик або розташовуватися окремо один від одного. У першому випадку, датчик, переважно, містить змішувач, який накладає випущене випромінювання і розсіяне випромінювання одне на одне і з цього формує і виводить інтегрований сигнал (тобто доплерівський сигнал); такі датчики комерційно доступні з низькими витратами і в надійній формі. За допомогою частотної фільтрації можна виключати непридатні частоти, наприклад, доплерівські частоти, які є дуже низькими або перешкодовими частотами. Етап виявлення відмінності в частоті згідно з винаходом можна здійснювати тільки з урахуванням інтегрованого сигналу. Наприклад, доплерівська частота у випадку звичайних швидкостей течії, що спостерігаються у повітровідділювальних установках, знаходитися в межах від 10 Гц до 100 Гц. Особливо придатними для опромінення потоку газу випущеним випромінюванням і/або для прийому розсіяного випромінювання є один або більше радарних пристроїв. Випущене випромінювання, переважно, є імпульсним випромінюванням радара або випромінюванням радара FMCW. Спосіб може містити визначення відстані рухомих об'єктів від попередньо визначеного опорного значення (наприклад, вибраної позиції, зокрема, позиції випромінювача). Наприклад, інтервал часу між передачею імпульсу радара і виявленням його розсіяного випромінювання можна виявляти і використовувати для такого обчислення, або частотну модуляцію можна використовувати для маркування випущеного випромінювання і, отже, для визначення відстані. Особливо переважним є варіант здійснення, в якому труба або резервуар входить до складу охолоджувача безпосереднього контакту. Рухомими об'єктами, в цьому випадку, переважно, є краплини води. У випадку звичайних діаметрів резервуара приблизно від 0,1 м до 5 м, придатний, зокрема, радарний датчик, який опромінює на частоті 24 ГГц під кутом 45° відносно подовжньої осі резервуара або відносно напрямку потоку газу. Особливо переважно, якщо труба або резервуар виконаний/а з електрично непровідного матеріалу. Потім випущене випромінювання може випромінюватися зовні через стінку труби або резервуара, і відповідний засіб випромінювання, таким чином, може бути приєднаний до зовнішньої частини труби або резервуара, і, зокрема, може роздаватися за допомогою фланця і т. п. Це дозволяє модернізувати з невисокими витратами відповідну установку, наприклад, охолоджувач безпосереднього контакту. Альтернативно щонайменше один випромінювач і/або щонайменше один приймач можуть розташовуватися всередині труби або резервуара. Зокрема, пристрої згідно з винаходом (або відповідно способи згідно з винаходом) можуть використовуватися для виявлення твердих частинок (наприклад, частинки золи) в газових фазах, наприклад, якщо вони використовуються, як згадано, для моніторингу і/або контролю згаданих фільтрів. У переважній конфігурації, газова суміш в формі потоку газу стискується в процесі стиснення і розширюється в процесі розширення. Цей процес стиснення і цей процес розширення складають частину кріогенної сепарації газу. Виявлення рухомих об'єктів в потоці газу доцільно здійснювати до і/або після процесу стиснення і/або процесу розширення. Залежно від конфігурації кріогенної сепарації газу, використовуваних елементів і будь-якою чутливістю окремих елементів до краплинного винесення, доцільно здійснювати виявлення рухомих об'єктів в потоці газу до і/або після процесу стиснення і/або процесу розширення. У ході кріогенної сепарації газу, (щонайменше частково) зріджена газова суміш також може випаровуватися в процесі випаровування і повертатися в газоподібний стан в формі потоку газу. Крім того, газова суміш в формі потоку газу може знов зріджуватися (щонайменше частково) в процесі конденсації. У цьому випадку, виявлення рухомих об'єктів в потоці газу може здійснюватися особливо доцільно до і/або після процесу випаровування і/або процесу конденсації. Наприклад, особливо доцільно в цьому відношенні здійснювати виявлення рухомих об'єктів в потоці газу після процесу випаровування. Отже, можна виявляти, чи всі ще краплини рідини присутні в потоці газу під час процесу випаровування. Крім того, може бути особливо доцільно здійснювати виявлення рухомих об'єктів в потоці газу до процесу конденсації. Отже, можна виявляти, чи присутнє в потоці газу краплинне винесення, яке може ушкоджувати елементи для конденсації потоку газу. Альтернативно або додатково, виявлення рухомих об'єктів може здійснюватися до і/або після процесу осадження в потоці газу. 6 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Переважно газову суміш розширюють за допомогою дросельного клапана, турбодетандера, втрати тиску на трубопроводі і/або коліні. Також переважно, газова суміш стискується і охолоджується в багатоступінчастому компресорі, зокрема, за допомогою охолоджувачів. Альтернативно або додатково, переважно відстежувати точку роси газової суміші. Винахід забезпечує захист різних стадій процесу стиснення і/або процесу розширення. Переважно, рухомі об'єкти відфільтровуються з потоку газу з урахуванням визначеної присутності, визначеної кількості і/або визначеної частки рухомих об'єктів в потоці газу. Рухомі об'єкти також можна відфільтровувати тільки коли визначена присутність, визначена кількість і/або визначена частка досягає порогового значення. Як це порогове значення можна вибирати, наприклад, граничне значення, після якого може відбуватися ушкодження елемента кріогенної сепарації газу. Альтернативно або додатково, подальші належні заходи також можна здійснювати залежно від визначеної присутності, визначеної кількості і/або визначеної частки рухомих об'єктів в потоці газу. Визначену присутність, визначену кількість і/або визначену частку рухомих об'єктів в потоці газу також можна використовувати для визначення чистоти або ступеня забруднення розділених газів газової суміші. Зокрема, ця конфігурація придатна для сепаратора, зокрема, для сепаратора, розташованого після пристроїв безпосереднього контакту. Зокрема, такий сепаратор може використовуватися в першому способі згідно з винаходом або першому пристрої згідно з винаходом для сепарації газів газової суміші. Відфільтровування рухомих об'єктів в цьому випадку здійснюється за допомогою сепаратора. Можливий моніторинг і/або контроль сепаратора за допомогою визначеної присутності, визначеної кількості і/або визначеної частки рухомих об'єктів в потоці газу. Особливо переважно, винахід сформований для охолоджувачів безпосереднього контакту або для пристроїв безпосереднього контакту для повітророздільної установки або як сама повітророздільна установка. У цьому випадку, другий пристрій згідно з винаходом сформований, зокрема, як охолоджувач безпосереднього контакту повітророздільної установки. Аналогічно, другий спосіб згідно з винаходом здійснюється зокрема в охолоджувачі безпосереднього контакту повітророздільної установки. У цьому випадку перший пристрій згідно з винаходом сформований, зокрема, як повітророздільна установка, або перший спосіб згідно з винаходом здійснюється у повітророздільній установці. Зокрема, в об'ємі винаходу доцільно здійснювати виявлення рухомих об'єктів в потоці газу у повітророздільнійї установці між молекулярним ситом і холодильною камерою. Опис фігур Фіг. 1 демонструє варіант здійснення пристрою згідно з винаходом, наведеного в порядку прикладу. На фіг. 1 схематично представлений пристрій 1 для виявлення рухомих об'єктів в потоці газу. Пристрій містить трубу 2, через яку потік 10 газу протікає зі швидкістю v знизу вгору (в представленому випадку). Об'єкти 11, наприклад, краплини води або тверді частинки, несуться потоком газу. Труба 2 в цьому випадку сформована, зокрема, як частина повітророздільної установки. У повітророздільній установці гази газової суміші в формі потоку газу розділяються. Наприклад, потік газу в трубі 2 може надходити на компресор, для стиснення в процесі стиснення. Наприклад, потік газу в трубі 2 також може надходити на дросельний клапан, що дозволяє йому розширюватися в процесі розширення. Зокрема, труба 2 також може розташовуватися між молекулярним ситом і холодильною камерою повітророздільної установки. Поза трубою 2 передбачений радарний пристрій 14, який містить випромінювач 18 для електромагнітно випущеного випромінювання 12 в мікрохвильовому або терагерцевому діапазоні. Під кутом  опромінення, випромінювач опромінює потік газу випущеним випромінюванням. У наведеному прикладі, кут опромінення вимірюється відносно напрямку течії газу, але також може визначатися відносно будь-якого бажаного напрямку для порівняння, яке вибирається як нерухоме, наприклад, відносно горизонтального або вертикального (яке в наведеному прикладі співпадає з напрямком течії газу). Об'єкти 11, які рухаються з потоком 10 газу, відбивають випущене випромінювання. Таким чином, рух об'єктів приводить до утворення доплерівського сигналу, частота якого залежить від відносної швидкості об'єктів 11 в напрямку випромінювання 12 радара і, отже, від швидкості течії. Розсіяне випромінювання 13 виявляється радарним пристроєм 14, який має придатний приймач (не показаний). До радарного пристрою підключений блок 15 обчислення, який призначений для виявлення відмінності в частоті між випущеним випромінюванням 12 і виявленим розсіяним випромінюванням 13. Це представлено на фігурі схематичними графіками 7 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 16a хвилі (для випущеного випромінювання) і 16b (для розсіяного випромінювання) розташованими один за одним. Відмінність можна використовувати для визначення присутності об'єктів 11, які рухаються в потоці газу, і їх швидкості або їх розподіл швидкостей. Оцінювання амплітуди 17 розсіяного випромінювання дозволяє робити висновки відносно кількості переміщених об'єктів в потоці газу (на одиницю об'єму). На основі цієї кількості переміщених об'єктів в потоці газу (на одиницю об'єму) визначається частка переміщених об'єктів в потоці газу. Ця визначена частка враховується для повітряної сепарації у повітророздільній установці. Блок 15 обчислення може передавати цю визначену частку, наприклад, пристрою керування повітророздільної установки. Пристрій керування активує окремі елементи або компоненти повітророздільної установки залежно від цієї визначеної частки. Альтернативно або додатково, труба 2 може входити до складу одного з наступних елементів: краплиновідділювача, охолоджувача безпосереднього контакту, випарника, інерційного сепаратора, циклонного сепаратора, електрофільтра або газоочисника. Тоді цей відповідний елемент є складовою частиною повітророздільної установки. Блок 15 обчислення керує відповідним елементом згідно з визначеною часткою переміщених об'єктів в потоці газу. Перелік умовних позначень 1 пристрій для виявлення переміщених об'єктів в потоці газу 2 труба 10 потік газу 11 переміщені об'єкти 12 випущене випромінювання 13 розсіяне випромінювання 14 радарний пристрій 15 блок обчислення 16a графік випущеного випромінювання 16b графік розсіяного випромінювання 17 амплітуда розсіяного випромінювання  кут опромінення 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб сепарації газів газової суміші в формі потоку газу, в якому газову суміш в формі потоку газу стискають в процесі стиснення і піддають розширенню в процесі розширення, потік газу опромінюють випущеним електромагнітним випромінюванням (12) в мікрохвильовому або терагерцовому діапазоні, виявляють розсіяне випромінювання (13), причому розсіяне випромінювання виникає внаслідок розсіювання випущеного випромінювання на щонайменше одному об'єкті (11) в потоці газу, виявляють відмінність в частоті між розсіяним випромінюванням і випущеним випромінюванням, який відрізняється тим, що присутність, кількість і/або частку рухомих об'єктів в потоці газу визначають з відмінності в частоті до і/або після процесу стиснення і/або процесу розширення і сепарацію газів газової суміші здійснюють з урахуванням визначеної присутності, визначеної кількості і/або визначеної частки рухомих об'єктів в потоці газу, міри для захисту елементів, які можуть бути пошкоджені рухомими об'єктами в потоці газу, здійснюють залежно від визначеної присутності, визначеної кількості і/або визначеної частки. 2. Спосіб моніторингу і/або контролю елементів, які використовуються під час кріогенної сепарації газу, в якому, під час кріогенної сепарації газу, газову суміш в формі потоку (10) газу стискають в процесі стиснення і піддають розширенню в процесі розширення, який відрізняється тим, що для виявлення рухомих об'єктів (11) в потоці (10) газу потік газу опромінюють випущеним електромагнітним випромінюванням (12) в мікрохвильовому або терагерцовому діапазоні, виявляють розсіяне випромінювання (13), яке виникає внаслідок розсіювання випущеного випромінювання на щонайменше одному об'єкті (11) в потоці газу, виявляють відмінність в частоті між розсіяним випромінюванням і випущеним випромінюванням і визначають присутність, кількість і/або частку рухомих об'єктів в потоці газу з відмінності в частоті до і/або після процесу стиснення і/або процесу розширення. 8 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що елементи, які використовують під час кріогенної сепарації газу, сформовані у вигляді краплиновідділювача, охолоджувача безпосереднього контакту, випарника, за допомогою якого краплини виносяться у випадку неповного випаровування, інерційного сепаратора, циклонного сепаратора, електрофільтра або газоочисника. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що газова суміш розширюється за допомогою дросельного клапана, турбодетандера, втрати тиску на трубопроводі і/або коліні. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що газова суміш стискується і охолоджується в багатоступінчастому компресорі і/або відстежується точка роси газової суміші. 6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що рухомі об'єкти відфільтровуються з потоку газу з урахуванням визначеної присутності, визначеної кількості і/або визначеної частки рухомих об'єктів в потоці газу. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що визначення присутності, кількості і/або частки рухомих об'єктів у потоці газу містить етапи, на яких: порівнюють один або більше параметрів (17) виявленого розсіяного випромінювання з одним або більше попередньо визначеними пороговими значеннями; і встановлюють, що параметр або параметри, відповідно, лежить/лежать всередині або поза інтервалом порівняння, заданого пороговим значенням або значеннями. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додатково містить етапи, на яких: визначають частоту розсіяного випромінювання і/або частоту доплерівського сигналу, зумовленого випущеним випромінюванням і розсіяним випромінюванням; визначають з частоти розсіяного випромінювання або доплерівського сигналу відносну швидкість рухомих об'єктів в напрямку випущеного випромінювання і/або швидкість течії рухомих об'єктів в напрямку потоку газу. 9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додатково містить етапи, на яких: визначають інтенсивність (17) сигналу розсіяного випромінювання і/або інтенсивність сигналу доплерівського сигналу, зумовленого випущеним випромінюванням і розсіяним випромінюванням; визначають з інтенсивності сигналу розсіяного випромінювання або доплерівського сигналу характеристичну змінну, яка відповідає середньому розміру рухомих об'єктів і/або кількості рухомих об'єктів на одиницю об'єму в потоці газу. 10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що випущене випромінювання випускається похило або паралельно, або перпендикулярно відносно напрямку потоку газу і/або під змінюваними кутами () опромінення і/або зі змінюваними частотами випромінювання. 11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що випущене випромінювання випускається одним або більше радарними пристроями (14), причому спосіб містить етап, на якому визначають відстань або діапазон відстаней рухомих об'єктів від попередньо визначеного опорного значення. 12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить етап, на якому визначають швидкість течії потоку газу. 13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що рухомі об'єкти є твердими речовинами або краплинами рідини. 14. Пристрій для сепарації газів газової суміші в потоці газу, що має пристрій, виконаний з можливістю стиснення газової суміші в формі потоку газу в процесі стиснення і надання можливості розширення в процесі розширення, щонайменше один випромінювач (18) для опромінення потоку газу випущеним електромагнітним випромінюванням (12) в мікрохвильовому або терагерцовому діапазоні, щонайменше один приймач для виявлення розсіяного випромінювання (13), коли останнє виникає внаслідок розсіювання випущеного випромінювання на щонайменше одному об'єкті (11) в або на потоці газу, і засіб (15) для виявлення відмінності в частоті між розсіяним випромінюванням і випущеним випромінюванням, який відрізняється тим, що 9 UA 116109 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 засіб призначений для визначення присутності, кількості і/або частки рухомих об'єктів (11) в потоці газу з виявленої відмінності в частоті до і/або після процесу стиснення і/або процесу розширення, причому пристрій призначений для здійснення сепарації газів газової суміші з урахуванням визначення засобу (15) для виявлення відмінності в частоті, причому пристрій призначений для здійснення міри для захисту елементів, які можуть бути пошкоджені рухомими об'єктами (11) в потоці газу залежно від визначеної присутності, визначеної кількості і/або визначеної частки. 15. Пристрій (1) для моніторингу і/або контролю елементів, які використовуються під час кріогенної сепарації газу, в якому, під час кріогенної сепарації газу, газова суміш в формі потоку (10) газу стискається в процесі стиснення і піддається розширенню в процесі розширення, причому пристрій має: трубу (2) або резервуар для пропускання потоку газу; який відрізняється тим, що пристрій (1) також має: щонайменше один випромінювач (18) для опромінення потоку газу випущеним електромагнітним випромінюванням (12) в мікрохвильовому або терагерцовому діапазоні; щонайменше один приймач для виявлення розсіяного випромінювання (13), коли останнє виникає внаслідок розсіювання випущеного випромінювання на щонайменше одному об'єкті (11) в або на потоці газу; і засіб (15) для виявлення відмінності в частоті між розсіяним випромінюванням і випущеним випромінюванням до і/або після процесу стиснення і/або процесу розширення, причому засіб (15) містить засіб обробки даних для оцінювання одного або більше параметрів (17) розсіяного випромінювання, для визначення присутності, кількості і/або частки рухомих об'єктів (11) в потоці газу з відмінності в частоті. 16. Пристрій за п. 14 або 15, який відрізняється тим, що щонайменше один випромінювач і щонайменше один приймач є компонентами одного або більше радарних пристроїв (14). 17. Пристрій за будь-яким з пп. 14-16, який відрізняється тим, що випромінювач або випромінювачі призначені для опромінення потоку газу похило або паралельно або перпендикулярно відносно напряму течії. 18. Пристрій за будь-яким з пп. 14-17, який відрізняється тим, що випромінювач або випромінювачі призначені для опромінення потоку газу похило змінно з різних напрямків і/або одночасно з декількох напрямків. 19. Пристрій за будь-яким з пп. 14-18, який відрізняється тим, що засіб (15) для виявлення відмінності в частоті містить засіб обробки даних для оцінювання одного або більше параметрів (17) випущеного випромінювання і/або сформований для порівняння одного або більше параметрів виявленого розсіяного випромінювання (13) з одним або більше попередньо визначеними пороговими значеннями і для встановлення, що параметр або параметри, відповідно, лежить/лежать в інтервалі порівняння, заданим пороговим значенням або значеннями; і/або для визначення частоти розсіяного випромінювання і/або частоти доплерівського сигналу, зумовленого випущеним випромінюванням і розсіяним випромінюванням, і для визначення з частоти розсіяного випромінювання або доплерівського сигналу відносної швидкості рухомих об'єктів в напрямку випущеного випромінювання; і/або для визначення інтенсивності (17) сигналу розсіяного випромінювання і/або інтенсивності сигналу доплерівського сигналу, зумовленого випущеним випромінюванням і розсіяним випромінюванням, і для визначення з інтенсивності сигналу розсіяного випромінювання або доплерівського сигналу характеристичної змінної, яка відповідає середньому розміру рухомих об'єктів і/або кількості рухомих об'єктів на одиницю об'єму в потоці газу; і/або для визначення відстані рухомих об'єктів від приймача (14); і/або для визначення швидкості течії потоку газу; і/або для об'єднання параметра або параметрів з даними, що надходять від одного або більше зовнішніх датчиків, причому зовнішній датчик або датчики спираються на інші принципи вимірювання, ніж доплерівський радар. 20. Пристрій за будь-яким з пп. 14-19, який відрізняється тим, що також містить фільтр, придатний для виявлення випромінювання, яке виникає внаслідок розсіювання випущеного випромінювання на нерухомих об'єктах (2). 21. Пристрій за будь-яким з пп. 14-20, який відрізняється тим, що сформований у вигляді охолоджувача безпосереднього контакту для повітророздільної установки або у вигляді повітророздільної установки. 10 UA 116109 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11