汙垢熱阻實時在線監測控制裝置和方法
2023-05-16 19:11:11
專利名稱：汙垢熱阻實時在線監測控制裝置和方法
技術領域：
本發明涉及工業循環水處理裝置和方法，特別涉及一種可實時在線監測和控制加藥的汙垢熱阻實時在線監測控制裝置和方法。
背景技術：
循環冷卻水運行過程中，會有各種物質沉積在換熱器的傳熱管表面，主要有水垢、淤泥、腐蝕產物、生物沉積物，這些汙垢在傳熱管表面的沉積會導致系統傳熱效率的下降，嚴重的還可能引起冷卻水系統停止運行，從而引起生產系統的停產。為了有效控制循環水系統中汙垢的產生，必須對汙垢沉積情況進行在線監測，目前常用的沉積物在線監測的方法有監測換熱器法、電熱式汙垢監測儀法、壓力降法、鈣離子濃度法等。其中監測換熱器法是在工業循環冷卻水現場使用較多的一種監測儀器，它主要是通過在系統旁路上安裝一臺小型換熱器，測量冷卻水系統中運行時的汙垢熱阻值，因為汙垢熱阻與傳熱係數成倒數關係，而與沉積物的多少成正比關係，從而可以預測或判斷換熱器內沉積物沉積的程度。但是監測換熱器法僅能在線監測系統的汙垢熱阻值，不能實現自動控制相應的加藥裝置，對汙垢沉積的控制能力不強，只能停留在手動階段。
發明內容
本發明的目的是克服上述現有技術的缺陷，提供一種可以實現對加藥設備自動控制的汙垢熱阻實時在線監測控制裝置和方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，包括汙垢熱阻信號採集組件、可編程控制器、加藥組件，該汙垢熱阻信號採集組件採集汙垢熱阻信號傳遞給該可編程控制器，該可編程控制器根據該汙垢熱阻信號控制該加藥組件運轉。
其中，該汙垢熱阻信號採集組件包括一個監測換熱器、至少一個安裝在監測換熱器上的溫度探頭、一個與該溫度探頭相連的擴展模塊，該擴展模塊與該可編程控制器相連。
其中，該可編程控制器包括一個計算裝置，其根據從該擴展模塊傳來的信號計算出多個汙垢熱阻值，然後計算出這些汙垢熱阻值的平均值；一個控制裝置，其根據上述汙垢熱阻值的平均值控制該加藥組件運行。
其中，該加藥組件包括一個與該可編程控制器相連的繼電器、一個與該繼電器相連的加藥泵。
其中，該計算裝置計算出五個汙垢熱阻值。
另外，該控制裝置還將該汙垢熱阻值的平均值傳送到顯示設備，並且保存該平均值。
本發明的技術方案還包括一種使用所述汙垢熱阻實時在線監測控制裝置的汙垢熱阻實時在線監測控制方法，包括如下步驟步驟一，利用所述溫度探頭、擴展模塊採集現場數據；步驟二，使用所述計算裝置根據採集的現場數據計算汙垢熱阻值；步驟三，判斷是否已經計算了預定數目的汙垢熱阻值，如果是進行步驟四，否則進行步驟一和步驟二；步驟四，利用所述計算裝置將所得汙垢熱阻值去除極值求得平均值；步驟五，利用所述控制裝置判斷所述平均值是否大於設定的上限，如果是則進行步驟七，否則進行步驟六；步驟六，利用所述控制裝置判斷所述平均值是否小於設定的下限，如果是，則進行步驟八；步驟七，利用所述控制裝置通過所述繼電器打開該加藥泵；
步驟八，利用所述控制裝置通過該繼電器關閉該加藥泵；其中，在步驟三中計算五個汙垢熱則值。
該方法還包括將該平均值送顯示，並且保存該平均值的步驟，該步驟在步驟六的判斷條件為假時進行，或者在步驟七或步驟八完成後進行。
本發明的積極進步效果在於能長時間對循環水系統中的汙垢熱阻進行實時監測和自動控制，具有高穩定性、高精確性的優點。
圖1為本發明第一實施例的結構示意圖。
圖2為本發明第三實施例的工作流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
第一實施例如圖1所示，一種汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，包括汙垢熱阻信號採集組件1、可編程控制器2、加藥組件3，該汙垢熱阻信號採集組件1採集汙垢熱阻信號傳遞給該可編程控制器2，該可編程控制器2根據該汙垢熱阻信號控制該加藥組件3運轉。
其中，汙垢熱阻信號採集組件1包括一個監測換熱器11，其安裝在循環水系統中的旁路中；三個安裝在該監測換熱器11上的溫度探頭12，採集冷卻水進出口的溫度、蒸汽溫度，其輸出端接擴展模塊13信號輸入端，擴展模塊13將電阻信號轉化為數位訊號，其信號輸出端連接該可編程控制器2信號輸入端。
該可編程控制器2包括一個計算裝置21和一個控制裝置22，該計算裝置21根據從該擴展模塊13傳來的信號計算出五個汙垢熱阻值，然後計算出這些汙垢熱阻值的平均值，該控制裝置22根據上述汙垢熱阻速率值的平均值控制該加藥組件3運行，並且將該汙垢熱阻值的平均值傳送到一個現有的計算機4上顯示，該計算機4運用最新的值覆蓋原先的數值，並且保存該平均值。
該加藥組件3包括一個與該可編程控制器2相連的繼電器31和一個與該繼電器31相連的加藥泵32，該繼電器31將數位訊號轉換為220VAC電壓通斷信號，該繼電器信號31輸出端接該加藥泵32信號輸入端，控制其開閉。該可編程控制器2的信號輸出端中，一個通過串口通信協議接現有的計算機5串行接口，一個接繼電器31信號接入端。
監測換熱器可以選用市售JHQ-II型，所述計算機可以為工控機，可編程控制器可以選用三菱FXZN系列，所述擴展模塊可選用三菱FXZN-4AD系列，測溫元件可以是Pt100熱電阻，脈衝泵可選用Milton-Roy P036，繼電器型號可選用OMRON MY4，串口連線型號可以選用CY-09。
第二實施例本實施例與上述第一實施例的不同在於在該監測換熱器11上設有一個溫度探頭12(圖未示)。其餘部分構造均與第一實施例相同，不再贅述。
第三實施例如圖2所示，一種利用上述裝置進行汙垢熱阻實時在線監測控制的方法該計算裝置21獲取由汙垢熱阻信號採集組件獲取的數據(步驟10)，根據步驟10中獲取的數據計算汙垢熱阻速率值(步驟20)，判斷是否已經計算了五個汙垢熱阻值(步驟30)，如果是則根據得到的汙垢熱阻值計算，去除極值求平均值(步驟40)，如果否，則轉到步驟10繼續獲取數據並進行步驟20計算汙垢熱阻值，控制裝置22判斷所求得的平均值是否超過設置的上限值(步驟50)，如果超過，則啟動該加藥泵(步驟55)，如果沒有超過上限值，則判斷是否低於設定的下限值(步驟60)，如果低於下限值，則關閉加藥泵(步驟65)，將該求得的平均值傳到所述計算機4進行顯示(步驟70)，保存該平均值(步驟80)。
在完成上述過程後，該可編程控制器2重新載入初始化數據，然後重複上述步驟，繼續進行監測。
在上述各實施例中，汙垢熱阻的計算方法是現有技術，計算過程如下當系統冷卻設備運轉到有一定沉積物時，冷熱流體進出口溫差將發生變化，相應的管內表面傳熱係數值從K0變為Kt，傳熱係數計算公式為K0＝2G*Cp(t2-t1)/A[(T1-t2)+(T2-t1)]KJ/m2h℃式中G通過試管循環水的重量流率(Kg/h)Cp循環水在運行情況下的定壓比熱(KJ/Kg℃)t1、t2循環水進出換熱器的溫度(℃)A試管的有效傳熱面積(m2)T1、T2熱介質進出換熱器的溫度(℃)保持流量不變的狀態下，可以通過監測溫度的方法來獲得傳熱係數，並由K值計算汙垢熱阻Rt＝1/Kt-1/K0式中Rt換熱器在t時刻的汙垢熱阻Kt換熱器在t時刻的傳熱係數K0換熱器運行初期的傳熱係數
權利要求
1.一種汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，其特徵在於，該裝置包括汙垢熱阻信號採集組件、可編程控制器、加藥組件，該汙垢熱阻信號採集組件採集汙垢熱阻信號傳遞給該可編程控制器，該可編程控制器根據該汙垢熱阻信號控制該加藥組件運轉。
2.根據權利要求1所述的汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，其特徵在於，該汙垢熱阻信號採集組件包括一個監測換熱器、至少一個安裝在監測換熱器上的溫度探頭、一個與該溫度探頭相連的擴展模塊，該擴展模塊與該可編程控制器相連。
3.根據權利要求2所述的汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，其特徵在於，該可編程控制器包括一個計算裝置，其根據從該擴展模塊傳來的信號計算出多個汙垢熱阻值，然後計算出這些汙垢熱阻值的平均值；一個控制裝置，其根據上述汙垢熱阻值的平均值控制該加藥組件運行。
4.根據權利要求3所述的汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，其特徵在於，該加藥組件包括一個與該可編程控制器相連的繼電器、一個與該繼電器相連的加藥泵。
5.根據權利要求4所述的汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，其特徵在於，該計算裝置計算出五個汙垢熱阻值。
6.根據權利要求5所述的汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，其特徵在於，該控制裝置還將該汙垢熱阻值的平均值傳送到顯示設備，並且保存該平均值。
7.一種使用如權利要求1所述汙垢熱阻實時在線監測控制裝置的汙垢熱阻實時在線監測控制方法，包括如下步驟步驟一，利用所述溫度探頭、擴展模塊採集現場數據；步驟二，使用所述計算裝置根據採集的現場數據計算汙垢熱阻值；步驟三，判斷是否已經計算了預定數目的汙垢熱阻值，如果是進行步驟四，否則進行步驟一和步驟二；步驟四，利用所述計算裝置將所得汙垢熱阻值去除極值求得平均值；步驟五，利用所述控制裝置判斷所述平均值是否大於設定的上限，如果是則進行步驟七，否則進行步驟六；步驟六，利用所述控制裝置判斷所述平均值是否小於設定的下限，如果是，則進行步驟八；步驟七，利用所述控制裝置通過所述繼電器打開該加藥泵；步驟八，利用所述控制裝置通過該繼電器關閉該加藥泵。
8.根據權利要求7所述的汙垢熱阻實時在線監測控制方法，其特徵在於，在步驟三中計算五個汙垢熱則值。
9.根據權利要求8所述的汙垢熱阻實時在線監測控制方法，其特徵在於，其還包括將該平均值送顯示，並且保存該平均值的步驟，該步驟在步驟六的判斷條件為假時進行，或者在步驟七或步驟八完成後進行。
全文摘要
本發明公開了一種汙垢熱阻實時在線監測控制裝置，該裝置包括汙垢熱阻信號採集組件、可編程控制器、加藥組件，該汙垢熱阻信號採集組件採集汙垢熱阻信號傳遞給該可編程控制器，該可編程控制器根據該汙垢熱阻信號控制該加藥組件運轉。本發明還公開了一種使用所述汙垢熱阻實時監測控制裝置的汙垢熱阻實時在線監測控制方法，根據計算所得到的汙垢熱阻值控制加藥泵。本發明能長時間對循環水系統中的汙垢熱阻進行實時監測和自動控制，具有高穩定性、高精確性的優點。
文檔編號C02F5/00GK1903746SQ200510028159
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月27日 優先權日2005年7月27日
發明者王煒 申請人:王煒, 上海洗霸科技有限公司