包括用于确定热交换器的传热管的管壁厚度的光纤传感器的热交换器和用于操作此类热交换器的方法与流程

本发明涉及一种包括用于传输第一流体的多个传热管以便经由传热管在第一流体和第二流体之间传递热量的热交换器，特别是用于尿素合成的高压热交换器。本发明此外还涉及一种用于操作热交换器的方法。

背景技术：

1、从现有技术知道使用热交换器来在第一流体流和第二流体流之间交换热能。热交换器通常包括多个用于传输第一流体流的传热管，以便经由传热管将热量传递到围绕传热管流动的第二流体流，或者经由传热管从所述第二流体流吸收热量。作为尿素合成的一部分，其中第一流体流或第二流体流具有高压(通常大于30巴)和高温(通常大于80℃)的热交换器通常被使用。第一流体流通过传热管的传输从而通常与传热管的管壁材料的去除(特别是腐蚀性去除和/或侵蚀性去除)或沉积物分别在传热管内部的形成相关联，使得传热管的管壁厚度在热交换器的操作期间改变，通常是减小。传热管的管壁完整性的降低对于热交换器的操作安全可能是有问题的。因此，基于按时间顺序的维护间隔，通常有必要定期关闭热交换器并测量传热管的管壁厚度。

2、为此目的，通常在热交换器的非操作状态下将测量探头插入到相应的传热管中，以便确定传热管的内半径或管壁厚度。测量探头包括超声传感器、光学传感器或涡电流传感器是已知的，以便确定管壁厚度。

3、特别是就在第一流体流和/或第二流体流的压力大于30巴且大于80℃的高温的情况下工作的热交换器而言，用于确定传热管的管壁厚度的这种类型的服务中断通常是耗时费力的并且与高成本相关联。

技术实现思路

1、这通过本发明来解决。本发明的目的是指定一开始命名的类型的具有优化的可用性、特别是优化的操作的热交换器。

2、指定用于操作热交换器、使得能够优化热交换器的使用或操作的方法也是本发明的目的。

3、根据本发明，目的被达成，因为就一开始命名的类型的热交换器来说，光纤传感器分别被布置在传热管中的一个或更多个上，其中光纤传感器被设计为在热交换器的操作期间通过干涉方式探知相应的传热管的弹性振动、特别是固有振动，以便在热交换器的操作期间确定相应的传热管的管壁厚度。

4、本发明的基础是提高热交换器(特别是针对第一流体和/或第二流体的高操作压力和/或高操作温度设计的热交换器)的可用性的构思，因为热交换器的至少一个(优选地多个)传热管的管壁厚度在热交换器的操作期间被确定。结果，热交换器的操作、特别是过程管理和/或维护可以根据使用光纤传感器确定的管壁厚度进行。具体地说，没有必要为了确定管壁厚度而中断热交换器的操作。如果特别是如所描述的，光纤传感器分别被布置在传热管中的一个或更多个上，则这可以被实用地实现。实际上，相应的传热管的管壁的管壁厚度在热交换器的操作期间可以使用相应的光纤传感器来确定，因为使用光纤传感器，相应的传热管的弹性振动、特别是弹性振动的频率被通过干涉方式探知。弹性振动通常是传热管的弹性固有振动，或者频率是传热管的固有频率。合宜地，相应的传热管的多个弹性固有振动或多个固有频率可以使用光纤传感器来探知以便确定管壁厚度。

5、热交换器的操作表示其中第一流体被传导通过传热管以便经由传热管与第二流体交换热量的状态。高操作压力和高操作温度分别表示第一流体和/或第二流体的大于30巴的操作压力和第一流体和/或第二流体的大于80℃的操作温度。特别是，操作压力在30巴和200巴之间，优选地大约180巴，和/或操作温度在80℃和300℃之间，优选地大约230℃。通常，第一流体和/或第二流体在热交换器的操作期间具有这种类型的操作压力和这种类型的操作温度，或者热交换器被设计用于这种类型的操作。因此，如果相应的光纤传感器被设计为在分别与操作压力和操作温度相对应的工作压力和工作温度下使用或测量，则是有益的。热交换器优选为高压热交换器。优选地，热交换器或光纤传感器被设计为由于原位确定和在操作中确定相应的传热管的管壁厚度，或者相应的传热管的管壁厚度使用光纤传感器被原位和在操作中确定。

6、如果热交换器是用于进行汽提的汽提器，则是特别有益的。如果汽提器被用于尿素合成，则是有益的。汽提器可以被实施为通过汽提(通常在传热管内部)来合成尿素。

7、如果光纤传感器包括构成光学测量部段的光学测量纤维和构成光学参考部段的光学参考纤维，则是有利的，其中测量纤维以振动传递的方式被连接到传热管，优选地缠绕传热管，以便使用光纤传感器的检测器来检测用沿着测量部段引导的电磁波和沿着参考部段引导的电磁波创建的干涉信号。传热管的弹性振动因此可以被实用地探知。使用光纤实现测量部段和参考部段使得能够进行高鲁棒性的测量，这在热交换器(特别是高压热交换器)中的使用条件下通常是必要的。在本文件中，特别是在下文中，为了更好的可读性，尤其是在不改变所述术语的情况下，光学测量纤维和光学参考纤维以及光学测量部段和光学测量部段也被简单地称为测量纤维和参考纤维以及测量部段和参考部段。

8、通常，相应的传热管的质量变化(特别是管壁厚度的变化)导致传热管的弹性振动、特别是固有振动。通过探知或测量弹性振动、特别是其频率或固有频率，传热管的管壁厚度可以被确定。通常规定的是，传热管的弹性振动产生测量部段(特别是测量纤维)的长度的变化。合宜地，测量纤维可以以振动传递的方式(通常是以材料粘合的方式)被对应地连接到传热管，以便实现这一点。通常，测量纤维被连接到相应的传热管以使得与传热管的弹性振动相关联的传热管的膨胀或收缩导致测量纤维的与传热管的振动相对应的弹性膨胀和松弛、特别是长度变化。参考纤维通常被布置(特别是被连接到相应的传热管)为使得参考纤维的长度基本上不受热交换器管的质量变化或弹性振动变化的影响。优选地，参考纤维和测量纤维被布置为使得所述纤维基本上受到相同的温度影响和/或压力影响。测量纤维和参考纤维(特别是其相应的相互作用部段)通常被布置在同一传热管上，或者被连接到同一传热管。通常，在测量纤维上或沿着测量部段传导的电磁波被称为测量波，并且在参考纤维上或沿着参考部段传导的电磁波被称为参考波。测量波和参考波可以具有由传热管的弹性振动引起的路径差，特别是相位差。路径差或相位差从而通常取决于传热管的弹性振动的频率、特别是固有频率。通常提供测量纤维和参考纤维彼此耦合以便使测量波和参考波彼此干涉以创建干涉信号。干涉信号(也被称为电磁干涉波)通常取决于电磁波(特别是测量波和参考波)的路径差、特别是相位差，以使得干涉信号对应于传热管的弹性振动、特别是弹性振动的频率或固有频率。相位差从而通常取决于传热管的质量，其中质量通常与传热管的弹性振动的固有频率或共振频率相关。应该理解光纤传感器可以被相应地实施。测量波和参考波通常被实施为彼此相干以便在通过测量部段和参考部段之后通过干涉来创建干涉信号。如果测量波和参考波来源于共享的电磁发射源，以便形成测量波和参考波以使得它们彼此相干，则已经证明是有效的。

9、通常，传热管的弹性振动的一个或更多个频率(特别是固有频率(也被称为共振频率))使用光纤传感器被探知。传热管的弹性振动(特别是其频率或固有频率)通常与传热管的管壁厚度相关，以使得通过探知或测量弹性振动(特别是其频率或固有频率)，传热管的管壁厚度可以被确定。通常，频率(特别是固有频率)随着传热管的管壁厚度减小而增大。特别是，已经表明在传热管的弹性振动的频率(特别是固有频率)和传热管的管壁厚度之间通常存在基本线性的关系。以这种方式，鲁棒的评估可以被实用地实现。合宜地，干涉信号的强度可以以时间依赖的方式被检测。干涉信号的检测的强度可以被转换到数学频率空间中进行评估(通常借助于傅里叶变换)，以便探知固有频率、特别是多个固有频率。，管壁厚度可以由一个或多个固有频率被确定。合宜地，光纤传感器可以包括一个或更多个检测器以便检测干涉信号。干涉信号的评估，特别是固有频率的探知或管壁厚度的确定，可以使用电子数据采集单元来进行。电子数据采集单元可以是热交换器的一部分，特别是光纤传感器的一部分。电子数据采集单元可以被设计用于计算机辅助评估，并且特别是，可以被形成为使得其包括微控制器。传热管的管壁厚度的确定的精确度通常小于100μm。

10、测量纤维和参考纤维通常被实施为传导电磁波，特别是分别传导测量波和参考波。测量纤维和参考纤维通常是介质波导，介质波导通常被形成为使得它们包括石英玻璃或塑料(优选地光纤电缆)或者由石英玻璃或塑料(优选地光纤电缆)制成。如果在热交换器的非操作状态下，测量纤维或测量部段和参考纤维或参考部段基本上具有相等的长度，则是有益的。

11、测量纤维通常以振动传递的方式被连接到传热管，以使得测量纤维的长度或测量部段的长度与在热交换器的操作期间传热管的弹性振动(特别是弹性振动的频率)相对应地改变。如果为此目的，测量纤维包括以振动传递的方式被连接到传热管的相互作用部段，则是有益的。相互作用部段可以缠绕传热管的圆周至少一次，优选地多次。测量纤维的相互作用部段可以围绕传热管的圆周形成一个或更多个绕组，特别是2个绕组和10个绕组之间，优选地4个绕组和7个绕组之间，通常大约5个绕组。以这种方式，传热管的弹性振动在热交换器的操作期间可以高效地作用于测量纤维上。可替代地或累积地，相互作用部段可以具有蜿蜒的形状。在简单的实施方式中，相互作用部段可以被成形为直线。测量纤维，特别是其相互作用部段，可以以振动传递的方式用材料粘合(特别是借助于粘合剂)被连接到传热管。为此目的，粘合剂可以被实施为在测量纤维(特别是其相互作用部段)和传热管之间产生刚性连接。

12、如果参考纤维以振动解耦的方式被连接到传热管，优选地缠绕传热管，则是有益的。这通常被实现，因为在热交换器的操作期间，参考纤维的长度或参考部段的长度基本上不随着传热管的弹性振动(特别是弹性振动的频率)而改变。为此目的，参考纤维可以包括以振动解耦的方式被连接到传热管的相互作用部段。以这种方式，类似的边界条件可以针对测量纤维或测量部段和参考纤维或参考部段被实现，以便实现使用传感器确定管壁厚度的高精确度。相互作用部段可以缠绕传热管的圆周至少一次，优选地多次。参考纤维的相互作用部段可以围绕传热管的圆周形成一个或更多个绕组，特别是2个绕组和10个绕组之间，优选地4个绕组和7个绕组之间，通常大约为5个绕组。可替代地或累积地，相互作用部段可以具有蜿蜒的形状。在简单的实施方式中，相互作用部段可以被成形为直线。测量纤维，特别是其相互作用部段，可以以振动解耦的方式用材料粘合(特别是借助于粘合剂)被连接到传热管。为此目的，粘合剂可以在测量纤维和传热管(特别是其相互作用部段)之间产生弹性连接。如果粘合剂被形成为使得其包括聚二甲硅氧烷(pdms)，则已经证明是有效的。优选地，测量纤维的相互作用部段和参考纤维的相互作用部段具有相同的形状。如果测量纤维的相互作用部段和参考纤维的相互作用部段形成围绕传热管的相等数量的绕组，则是有利的。通常，测量纤维的相互作用部段和参考纤维的相互作用部段被彼此相邻地布置在同一传热管上，特别是被连接到所述同一传热管，特别是沿着传热管的纵向延伸。如果相互作用部段之间的间距从而小于30mm、优选地小于10mm，则已经证明是有效的。通常，间距从而在1mm和30mm之间，优选地大约5mm。

13、传热管通常被实施用于传导第一流体以便通过传热管的管壁在第一流体和第二流体之间传递热量。优选地提供，在热交换器的操作期间，第二流体与传热管或管壁接触，特别是直接与传热管或管壁接触。第一流体通常为在热交换器的操作期间通过传热管传导的第一流体流。在热交换器的操作期间，第二流体可以是通常围绕传热管流动的第二流体流。

14、热交换器通常包括用于容纳第二流体的流体室，其中传热管在流体室内部延伸。流体室通常形成流体室的流体室壁和传热管之间的流体室腔，以便用流体室腔容纳第二流体以用于在第一流体和第二流体之间传递热量。传热管通常延伸穿过流体室腔。通常，提供在热交换器的操作期间，第二流体被传导通过流体室腔，特别是使得第二流体围绕传热管流动。合宜地，流体室腔可以被实施为一个或更多个通道的形式，以便在热交换器的操作期间使用通道来传导第二流体。流体室通常包括至少一个流体室入口和至少一个流体室出口，以便经由流体室入口将第二流体传导到流体室(特别是流体室腔)中，并且通常是在热量传递已经在第一流体和第二流体之间发生之后，经由流体室出口再次从流体室(特别是流体室腔)移除第二流体。流体室通常被形成为使得其包括以下成分，特别是由以下成分制成：金属，优选地铁合金，特别优选地钢。

15、通常，传热管至少分多部段彼此间隔开，以使得在热交换器的操作期间，第二流体可以在传热管之间流过以用于与传热管传递热量。这特别适用于流体室或其流体室腔的内部。

16、通常，第一流体和第二流体被实施为液态的和/或气态的。例如，第一流体和第二流体可以被形成为使得它们包括以下成分，特别是由以下成分制成：液态水和气态水。可以提供第一流体和第二流体被实施为使得它们包括以下成分，特别是由以下成分制成：液态介质和气态介质，其中相应流体的液态介质和气态介质沿相反的方向流过热交换器，通常使得它们彼此接触。例如，第一流体可以被形成为使得其包括液态介质和气态介质，其中在相应的传热管中，介质沿相反的方向流过传热管，使得它们彼此接触。

17、传热管通常在第一管板和第二管板之间延伸，其中管板界定用于容纳第二流体的流体室腔，其中传热管终止于相应管板的贯通开口中，或者被引导通过贯通开口。通常，通过板中的一个的贯通开口进给的流体通过传热管被传导到另一个管板的贯通开口。传热管通常以流体密封的方式被连接到管板。通常，相应的管板被实施为是具有相对于管板的纵向延伸横向地(特别是正交地)定向的多个流动通道的板形的，所述流动通道形成相应的贯通开口。管板可以被实施为流体室的流体室壁的部分。热交换器通常包括至少一个这种类型的第一管板和至少一个这种类型的第二管板。管板通常被形成为使得它们包括以下成分，特别是由以下成分制成：金属，优选地铁合金，特别优选地钢。

18、在流体室中，一个或更多个流体引导表面可以存在，以便使用流体引导表面来限定第二流体的流动路径。相应的流体引导表面通常被实施为分部段阻止第二流体在传热管之间的流体流动。流体引导表面可以限定具有多个偏转曲线的流动路径，第二流体从流体室入口沿着所述流体路径被引导到流体室出口。例如，流动路径可以具有蜿蜒的形状。通常，多个传热管穿过相应的引导表面。通常，与传热管相交并且彼此间隔开的多个引导表面被提供。相应的流体引导表面通常相对于传热管的纵向延伸被横向地(特别是正交地)定向。通常，在传热管的纵向方向上彼此间隔开的多个流体引导表面被提供。通常，多个传热管之间的中间空间被相应的流体引导表面基本上封闭，以便阻止第二流体流过中间空间。相应的流体引导表面可以被实施为封闭传热管之间的中间空间的大部分，以用于第二流体在穿过流体室的截面中的流动。流体引导表面可以使用被布置在流体室中的引导壁来形成。流体引导表面通常被实施为板形。流体室通常包括一个或更多个这种类型的引导表面。

19、通常，多个传热管通过稳定元件相互连接以便在热交换器的操作期间稳定传热管。相应的稳定元件可以被实施为板形，其中稳定元件的纵向延伸通常相对于通过稳定元件连接的传热管的纵向延伸被横向地(特别是正交地)定向。通常，传热管穿过稳定元件。稳定元件通常被称为挡板。通常，彼此间隔开并且将传热管相互连接的多个稳定元件沿着传热管的纵向延伸被提供。特别地，流体引导表面可以由稳定元件形成。稳定元件于是既可以用于稳定传热管，又可以用于限定第二流体的流动路径。

20、通常，相应的光纤传感器的测量纤维在流体室的内部以振动传递的方式被连接到相应的传热管。如果光纤传感器的检测器被布置在流体室(特别是流体室腔的外部)以用于检测沿着测量部段引导的电磁波和沿着参考部段引导的电磁波的干涉信号。通常，电子数据采集单元也被布置在流体室(特别是流体室腔)的外部。结果，检测器和电子数据采集单元被保护不受特别是第一流体和第二流体的荷载、特别是压力荷载和/或温度荷载的影响。通常，测量纤维和参考纤维在热交换器的操作期间至少分部段延伸穿过流体室(特别是流体室腔)或者穿过第二流体。通常，测量纤维的相互作用部段和参考纤维的相互作用部段被连接到流体室内部的相应的传热管。流体室可以包括一个或更多个光纤馈通件，利用光纤馈通件，测量纤维和参考纤维以流体密封的方式被引导通过流体室的流体室壁，特别是被引导出流体室。

21、合宜地，光纤传感器可以包括用于产生和发射电磁波(特别是测量波和参考波)的电磁发射源，优选地激光器，其中电磁发射源被耦合到测量纤维和参考纤维以便将电磁波引入到测量纤维和参考纤维中。被引入到测量纤维和参考纤维中的电磁波通常彼此相干，以使得电磁波可以在通过测量部段和参考部段之后创建干涉或干涉信号。如果电磁发射源或电磁波(特别是测量波和参考波)具有大于0.5mm、特别是大于1mm、优选地大于2mm、特别优选地大于5mm的相干长度，则是有利的。通常，相干长度在1mm和10mm之间。优选地，电磁发射源(特别是激光器)被实施为发射波长在500nm和2000nm之间、特别是在1000nm和1500nm之间、优选为大约1300nm的电磁波，特别是光波。如果激光器被构建为用垂直腔表面发射激光二极管(vcsel)发射电磁波，则是有利的。干涉信号通常具有基本上周期性的结构。如果在馈送方向上电磁发射源下游，光学隔离器(也被称为光学二极管)被布置在下游，以便最小化(特别是防止)对电磁发射源的电磁背反射，则是有益的。馈送方向通常表示电磁波使用电磁发射源沿其被馈送到测量纤维和参考纤维的方向。

22、已经表明如果相干长度在10μm和500μm之间、特别是在20μm和100μm之间、优选地在25μm和50μm之间、例如大约30μm，则也可以确定管壁厚度，尽管就鲁棒性而言不是那么优选的。通常，干涉信号在这种情况下具有非周期性结构，非周期性结构具有最大值、特别是多个极大值。干涉信号或非周期性结构通常包括一个或更多个类似高斯函数的子结构。干涉信号(特别是类似高斯函数的子结构)的最大值(特别是多个极大值之间的距离)通常对应于测量波和参考波之间的路径差。如果在热交换器的非操作状态下，测量纤维或测量部段的长度与参考纤维或参考部段的长度之间的长度差小于相干长度，那么是有益的。

23、如果测量纤维和参考纤维分别包括反射元件或者连接到此类反射元件，以便使用反射元件来反射沿着测量部段和参考部段传导的电磁波，特别是分别沿着测量部段和参考部段反射回来，则是有利的。通常，利用反射元件，测量波在通过测量部段之后被反射回来，并且参考波在通过参考部段之后被反射回来，分别沿着测量部段和参考部段。反射元件优选地包括反射表面以便反射相应的电磁波。如果反射元件或反射表面具有大于90％、特别是大于95％、优选地大于98％的反射率，则是合宜的。反射元件可以是镜子。如果这种类型的反射元件分别被布置在测量纤维和参考纤维的纤维端部处，则已经证明是有效的。通常，纤维端部是测量纤维和参考纤维的纤维端部中的被布置在具有电磁发射源的电磁波的馈送方向上沿着相应纤维的下游的一个。反射元件通常被布置在馈送方向上沿着相应纤维的测量部段和参考部段的下游。反射元件可以被形成为使得其包括被布置在测量纤维和参考纤维的纤维端部处的金属层，特别是由被布置在测量纤维和参考纤维的纤维端部处的金属层形成。金属层可以被形成为使得其包括金、银和/或铝，特别是由金、银和/或铝制成。优选地，金属层使用溅射法被施加到纤维端部。反射元件可以是布拉格(bragg)镜，特别是电介质镜。反射元件可以被形成为使得其包括可以相互堆叠施加的一个或更多个薄膜。薄膜可以使用薄膜沉积被施加。薄膜可以被形成为使得其包括氟化镁、二氧化硅、氧化钽(v)、硫化锌和/或二氧化钛，特别是基本上由氟化镁、二氧化硅、氧化钽(v)、硫化锌和/或二氧化钛制成。

24、优选地，光纤传感器可以具有根据迈克尔逊(michelson)干涉仪的类型的干涉仪设计，其中电磁波经由测量纤维沿着测量部段以及经由参考纤维沿着参考部段行进，在测量部段和参考部段的相应端部(特别是相应的纤维端部)处被反射，以便叠加经反射的电磁波以创建干涉信号。

25、如果测量纤维和参考纤维在耦合位点处彼此耦合以便使用沿着测量部段传输的电磁波和沿着参考部段传输的电磁波来创建干涉信号，则是有益的。耦合位点通常通过测量纤维和参考纤维的机械连接来实现。

26、如果光纤传感器包括具有多个输入线和多个输出线的光学耦合器，其中输入线和输出线彼此连接以用于分布式传输电磁波，则已经证明是有效的。光学耦合器可以形成耦合位点。通常，输入线和输出线被连接为使得经由输入线馈送到光学耦合器的电磁波被传输到多个输出线，并且经由输出线中的一个馈送到光学耦合器的电磁波被传输到多个输入线。如果电磁发射源被连接到输入线中的一个，并且测量纤维和参考纤维分别被连接到输出线中的一个，以使得使用发射源被引入到输入线中的电磁波经由输出线被传导到测量纤维和参考纤维中，则是实用的。通常，测量纤维和参考纤维分别被连接到输出线以使得经由测量纤维和参考纤维被引入到输出线中的电磁波(特别是沿着测量纤维和参考纤维反射回来的电磁波)被传输到输入线中的一个或更多个，以使得电磁波在相应的输入线处被作为干涉信号输出。合宜地，用于检测干涉信号的检测器可以被布置在输入线中的一个或更多个上。如果检测器(其优选地被形成为使得其包括光电二极管)分别被连接到输入线中的一个或更多个，以便在输入线处使用相应的检测器来将分别沿着测量纤维和参考纤维反射回到输出线中的电磁波作为干涉信号检测，则是有益的。例如，光学耦合器可以包括至少三个输入线和至少两个输出线，其中电磁发射源连接到输入线中的一个，并且检测器分别连接到其他的两个输入线，并且其中测量纤维连接到输出线中的一个，并且参考纤维连接到另一个输出线。

27、检测器可以被实施为以时间依赖的方式检测干涉信号，特别是干涉信号的强度。检测器通常是光电子检测器，其通常被实施为使得其包括光电二极管或者就是光电二极管。检测器通常被连接到电子数据采集单元以用于传送数据。

28、第二流体在热交换器的操作期间通常具有大于30巴、特别是在30巴和200巴之间、优选地大约180巴的压力和/或大于80℃、特别是在80℃和300℃之间、优选地大约230℃的温度。第一流体可以具有比第二流体更高的压力和/或更高的温度。通常，提供在热交换器的操作期间测量纤维至少分部段延伸穿过第二流体，或者热交换器被实施为使得在热交换器的操作期间测量纤维至少分部段延伸穿过第二流体。如果光纤传感器被实施为使得测量纤维和参考纤维可以在大于30巴的工作压力和/或大于80℃的工作温度下被使用，则是有益的。特别地，如果工作压力在30巴和200巴之间、优选地大约180巴，和/或工作温度在80℃和300℃之间、优选地大约230℃，则相应地是有益的。

29、如果测量纤维和参考纤维至少分部段在保护护套内部延伸以用于保护不受环境压力和/或环境温度的影响，则是有利的。通常，保护护套被形成为使得其包括金属，特别是由金属制成，特别是使得其包括铜和/或铁、优选地钢、特别优选地奥氏体钢，或者由铜和/或铁、优选地钢、特别优选地奥氏体钢制成。可替代地，保护护套可以被形成为使得其包括塑料(特别是聚酰亚胺)，特别是基本上由塑料(特别是聚酰亚胺)制成。如果测量纤维的一部段和参考纤维的一部段(该部段在热交换器的操作期间在流体室内部延伸，特别是穿过第二流体)在这种类型的保护护套内部延伸，则是有益的。部段可以被形成为使得其包括测量纤维和参考纤维的在流体室内部延伸的(特别是基本上整个)纵向延伸的主要部分。保护护套可以被实现为使得其包括或者就是被施加到测量纤维和参考纤维的涂层。测量纤维和参考纤维分别可以被实施为光学电缆的一部分，其中保护护套形成光学电缆的外套。

30、如果被布置在各种传热管上以用于确定相应的管壁厚度的多个光纤传感器具有共享的电磁发射源，则是有利的。合宜地，电磁发射源可以被耦合到光纤传感器的测量纤维和参考纤维以使得使用电磁发射源产生的电磁波被切分并且被传导到测量纤维和参考纤维中。这可以使用连接电磁发射源与测量纤维和参考纤维以用于传输电磁波的一个或更多个光学馈送纤维来实现。合宜地，馈送纤维可以包括主分支和从主分支分出去的多个侧分支，以使得使用电磁发射源被传导到主分支中的电磁波被切分到侧分支中以便经由侧分支将电磁波引导到相应的光纤传感器的测量纤维和参考纤维。相应的光纤传感器可以包括光学耦合器，特别是前述的光学耦合器，其中馈送纤维被连接到相应的光学耦合器的输入线，以便经由馈送纤维将电磁波馈送到输入线中。合宜地，一个侧分支各自可以分别被连接到相应的光纤传感器的输入线以用于传输电磁波。

31、如果被布置在各种传热管上以用于确定相应的管壁厚度的多个光纤传感器具有共享的电子数据采集单元(特别是前述的电子数据采集单元)或者被连接到此类单元，则是有益的。

32、如果光纤传感器具有多个电磁发射源，多个电磁发射源具有其可产生的电磁波的不同波长和/或相干长度不同，则是有利的。电磁发射源可以如本文件中描述的那样被实施。如果电磁发射源被耦合到测量纤维和参考纤维以使得使用不同的发射源产生的电磁波可以以叠加的方式经由测量纤维和参考纤维被传输，则是有益的。如果多个检测器被提供，其中检测器被实施和/或连接到测量纤维和参考纤维(特别是经由光学耦合器)，以使得各种干涉信号使用检测器被检测，则是有利的。如果检测器经由波长选择的解复用器被耦合到测量纤维和参考纤维，以便在解复用器的不同输出处输出来自不同波长的电磁波的干涉信号，则是实用的。检测器在这种情况下通常被连接到解复用器的不同输出以用于检测干涉信号。解复用器的输入可以被连接到测量纤维和参考纤维(通常是经由光学耦合器)以用于传输电磁波。不同的发射源于是通常具有从而可以被生成的不同波长的电磁波。

33、为了高精度地确定管壁厚度，如果管壁厚度和传热管的弹性振动的一个或更多个固有频率之间的相关函数被建立，则是有利的。相关函数可以被建立为使得其取决于传热管的材料和尺寸(特别是直径和/或长度)。可替代地或累积地，相关函数可以通过校准来建立，其中通常传热管的弹性振动的固有频率在传热管的不同的已知的管壁厚度下被测量。

34、通常，光纤传感器，特别是其测量纤维或参考纤维，分别被布置在热交换器的多个传热管上。还可以使多个光纤传感器分别被布置在多个传热管上。传热管通常被形成为使得其包括金属、特别是铁合金、优选地钢合金，特别是由金属、特别是铁合金、优选地钢合金制成。

35、通常，光纤传感器，特别是其测量纤维或参考纤维，被布置在相应的传热管上的布置区域中。布置区域优选地为其中优选地在热交换器的操作期间发生腐蚀的区域。布置区域通常取决于生产能力。如果相应的光纤传感器(特别是其测量纤维或参考纤维)被布置在相应的传热管上的布置区域中，则是有益的，其中布置区域(特别是在第一流体通过传热管的流动方向上，从传热管进入流体室(特别是流体室腔)中的进入口开始，沿着传热管的纵向延伸)由流体室的或流体室腔的内部的传热管的纵向延伸的三分之二限定。具体地说，相应的传热管的布置区域可以延伸，特别是在第一流体通过传热管的流动方向上，通常从传热管进入流体室(特别是流体室腔)中的进入口开始，沿着传热管的纵向延伸，在流体室的或流体室腔的内部以热交换器管的纵向延伸的30％、特别是20％、优选地10％的长度延伸。如果热交换器(特别是汽提器)是用于生产尿素(特别是用于尿素合成)的尿素装置的一部分，则这优选地适用，其中尿素装置具有小于2700mtpd(公吨/天)的生产能力。可替代地，相应的传热管的布置区域可以由流体室的或流体室腔的内部的传热管的纵向延伸的三分之二的部段限定，特别是在第一流体流过传热管(通常是沿着传热管的纵向延伸从传热管的进入口开始流到流体室(特别是流体室腔)中)的流动方向上。如果热交换器(特别是汽提器)是用于生产尿素(特别是用于尿素合成)的尿素装置的一部分，则这优选地适用，其中尿素装置具有大于或等于2700mtpd(公吨/天)的生产能力。已经表明，通常传热管的材料去除或磨损在相应的传热管的该布置区域中特别大，这就是为什么将光纤传感器定位在所述区域中是有益的原因。通常，布置区域(特别是在第一流体流过传热管的流动方向上)被布置在流体室的长度或流体室腔的长度的三分之一和/或三分之二中。流体室的长度或流体室腔的长度的中心的区域从而在三分之二是优选的。

36、另一个目的用一开始命名的类型的用于操作热交换器的方法来达成，如果在一个或更多个传热管(利用传热管，第一流体被传输以便经由传热管在第一流体和第二流体之间传递热量)上，光纤传感器分别被布置，其中相应的传热管的弹性振动(特别是固有振动)在热交换器的操作期间使用光纤传感器被通过干涉方式探知，以便在热交换器的操作期间确定相应的传热管的管壁厚度。方法特别是可以使用前述热交换器来实现。通常，传热管的管壁厚度在传热管的截面中表示传热管的管壁的内表面和外表面之间的(特别是径向)距离。通常，第二流体位于传热管的外部，以使得热量通过传热管的管壁在第一流体和第二流体之间传送。

37、特别是如前所述，热交换器中的相应的传热管的管壁的管壁厚度的鲁棒的确定(特别是在高压和/或高温环境中)因此在热交换器的操作期间能够实现。结果，热交换器的操作(特别是过程管理和/或维护)可以根据使用光纤传感器确定的管壁厚度进行。以这种方式，热交换器的优化的可用性和热交换器的优化的操作成为可能。

38、应该理解用于操作热交换器的方法可以根据在本文件中(特别是在前面)在热交换器的范围内描述的特征和效果来实施。就方法而言，同样也适用于热交换器。

39、如果光纤传感器包括构成测量部段的光学测量纤维和构成参考部段的光学参考纤维，则是有利的，其中测量纤维以振动传递的方式被连接到传热管，其中传热管的弹性振动(特别是弹性振动的频率)通过检测(特别是测量)来自沿着测量部段引导的电磁波和沿着参考部段引导的电磁波的干涉信号来探知。通常，在沿着测量部段引导的电磁波和沿着参考部段引导的电磁波之间产生干涉，以使得电磁波创建干涉信号。干涉信号通常使用检测器来检测，以便使用检测到的干涉信号来探知传热管的弹性振动的频率(特别是固有频率)。弹性振动的多个频率(特别是固有频率)可以被探知。，可以由一个频率或多个频率(特别是固有频率)确定管壁厚度。

40、优选地，光纤传感器被实施为以小于100μm的精确度确定传热管的管壁厚度。

41、如果用于操作热交换器的方法被用于尿素合成，则是特别有益的。热交换器可以，特别是为了尿素合成，被实施为用于汽提的汽提器，其中通常提供的是，具有相反的流动方向的液相和气相被使得彼此接触，通常在传热管的内部。如果第一介质沿流动方向流过相应的传热管，并且第二介质沿与流动方向相反的方向流过传热管，以便彼此发生反应，则是有益的，其中介质中的一个通常为液态，并且另一介质为气态。这通常发生在流体室或流体室腔的内部。第一流体可以被形成为使得其包括第一介质和第二介质，或者由第一介质和第二介质制成。如果传热管和第一流体流过传热管的流动方向的取向基本上是垂直的，特别是如果热交换器是汽提器，则是有益的。热交换器或汽提器通常包括多个、特别是多于10个、优选地多于50个、尤其优选地多于100个、特别优选地多于1000个传热管。

42、通常，热交换器(特别是如果所述热交换器是汽提器)包括第一介质经由其被馈送到传热管中的第一入口和第二介质经由其被馈送到传热管中的第二入口，以使得在流体室或流体室腔的内部，介质以相反的流动方向流过传热管以便彼此发生反应。关于流体室腔，第一入口和第二入口通常在传热管的不同端部处以流体传导的方式被连接到传热管。热交换器通常包括用于从传热管移除通过第一介质和第二介质之间的反应形成的产物的至少一个出口。实用地，热交换器可以包括第一产物可以经由其从传热管被移除的第一出口和第二产物可以经由其从传热管被移除的第二出口，其中关于流体室腔，出口在传热管的不同端部处以流体传导的方式被连接到传热管。第一产物和第二产物通常是借助于第一介质和第二介质之间的反应或者是作为第一介质和第二介质之间的反应的结果而形成的。如果热交换器被实施为汽提器，则这特别适用。

43、对于尿素合成，第一介质通常被形成为使得其包括以下成分，特别是由以下成分制成：尿素、氨基甲酸铵和氨，并且第二介质被形成为使得其包括气态二氧化碳(co2)，特别是由气态co2制成。以这种方式，尿素(特别是高纯度的尿素)可以作为产物(特别是第一产物)被分离，尿素被引导出传热管，通常是在传热管的端部中的一个端部处或者经由第一出口。合宜地，所形成的工艺气体，通常是气态氨(nh3)和/或气态二氧化碳(co2)，可以被引导出传热管，通常是在传热管的另一个端部处或者经由第二出口。第二流体可以被形成为使得其包括液态水和/或气态水，特别是由液态水和/或气态水制成。汽提器可以如在本文件中特别是关于热交换器描述的那样被实施和操作。

44、如果使用测量纤维或参考纤维引导的电磁波具有大于2mm、特别是大于5mm的相干长度，则是合宜的。结果，鲁棒的干涉信号可以通过产生沿着测量部段引导的电磁波和沿着参考部段引导的电磁波之间的干涉来实现。特别地，相干长度可以如前文中所描述的那样。

45、第二流体通常具有大于30巴、特别是30巴和200巴之间、优选地大约180巴的压力和/或大于80℃、特别是在80℃和300℃之间、优选地大约230℃的温度。

46、应该理解光纤传感器及其在传热管上的实施方案和/或布置通常是指其上布置光纤传感器的传热管、或者光纤传感器被连接到其以用于测量传热管的管壁厚度的传热管。合宜地，多个光纤传感器可以被布置在各种传热管上或者被连接到各种传热管，特别是通过本文件中描述的相应的实现被布置或被连接。