CN101893322A - 一种对容器水垢限值在线检测和干烧保护的方法 - Google Patents

一种对容器水垢限值在线检测和干烧保护的方法 Download PDF

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一种对容器水垢限值在线检测和干烧保护的方法，本发明在加热容器中设置水温传感器、液位传感器和以微处理器为核心并辅以软件支持的控制器，通过输入固定的热负荷，在加热容器的水中采用水温传感器在线检测水温在加热过程中的上升率，利用水温上升率的变化表征水垢形成厚度的变化，当水温上升率降到限值时提示除垢；并且在加热过程中用同一水温传感器实时监测加热容器内部温度，当温度超过容器中水的沸点一定值时提示补水，在不能及时补水时自动关闭热源防止干烧。

Description

一种对容器水垢限值在线检测和干烧保护的方法
技术领域
本发明属于加热容器水垢检测技术，尤其是加热容器的水垢限值自动检测告警以及加热容器干烧自动保护方法技术领域。
背景技术
水垢的导热性非常差，其导热系数比金属小几十倍甚至上百倍，研究表明：当水垢厚度达到0.8毫米，就要多消耗4％的能源，达到2.82毫米，多消耗22％的能源，达到12.7毫米，就要多消耗70％的能源，那么对水结垢程度检测和除垢在节能环保工作中就显得十分重要了。对于水垢检测，研究人员做了大量的工作，例如中国专利200620027243.5公开了一种水结垢在线检测装置(专利文献1)，提供了利用结垢温差-厚差关系系数的大小变化来表征不同条件下，结垢温差变化对于结垢厚度增长的不同反馈影响。中国专利200510013554.6公开了一种锅炉水处理药剂及设备的阻垢缓蚀性能测试方法(专利文献2)，其中提供了利用水垢影响锅炉钢管的导热效率导致温度变化来反映结垢的程度。
上述现有的技术方案能反映水结垢的程度，但是仍然存在检测方法比较复杂和不方便等缺陷。专利文献1的结构在系统工作时须额外加入结垢试片和加热元件，在工作过程中还须拆卸下结垢试片来测量结垢的厚度，这种检测装置操作麻烦，并且增加了能耗。专利文献2的方法在系统工作中需额外加入和锅炉燃烧输出同等功率的加热元件，大大的增加了能耗。
通过专利检索，尚未发现加热容器水垢限值自动检测及干烧自动保护技术方案。
发明内容
本发明正是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、方便、可靠、自动的对水垢限值在线检测和容器干烧保护的方法，此方法应用于加热容器的水垢检测和干烧保护。
由于我们在日常使用的水中含有钙、镁等结垢物质，在加热的过程中，随着温度压力升高溶解度下降，并且在蒸汽排出后溶解物质浓缩，达到过饱和程度形成结垢晶体沉淀在加热容器的换热面上形成水垢。水垢直接影响了换热的效果，导致换热面导热性下降，致使容器加热过程中水温上升率下降。
本发明方法的技术方案是：在加热容器中设置水温传感器、液位传感器和以微处理器为核心并辅以软件支持的控制器，通过输入固定的热负荷，在加热容器的水中采用水温传感器在线检测水温在加热过程中的上升率，利用水温上升率的变化表征水垢形成厚度的变化，当水温上升率降到限值时提示除垢；并且在加热过程中用同一水温传感器实时监测加热容器内部温度，当温度超过容器中水的沸点一定值时提示补水，不能及时补水时自动关闭热源防止干烧。
检测方法原理如下：检测前通过液位传感器确保容器中水量符合要求，控制器选择的热源输出热负荷恒定并符合要求，水温传感器检测的初始水温符合要求，在此条件下通过实验确定当垢层厚度为6时的水温上升率为V，控制器开始执行检测指令，并规定V为检测提示限值。
设水温从T1上升到T2需要的时间为T，则水温的上升率V1为：
V1＝(T2-T1)/T
那么，经长时间的工作后，换热面的水垢越来越厚，换热面的导热性越来越差，当V1＜V。此时控制器发出提示，要求操作人员及时除垢。
在炊事作业过程中，加热容器的干烧保护非常重要。在本发明中，利用了水温传感器检测温度的方式来判断加热容器是否缺水干烧，并对其进行保护。在一个大气压下，水的沸腾温度是100℃。当加热容器缺水后，水温传感器检测到的温度是换热面辐射的温度，这个温度要大于100℃，当水温传感器检测到的温度大于预设值时进行干烧报警并给出保护指令。
附图说明
图1是本发明原理图；
图2是本发明实施例示意图。
图2中标号为：
1热源，2加热容器，3蒸汽管，4炒锅，5补水管，6液位传感器，7水温传感器，8线束，9排水管，10控制器。
具体实施方式
本发明在加热容器中设置水温传感器、液位传感器和以微处理器为核心并辅以软件支持的控制器，通过输入固定的热负荷，在加热容器的水中采用水温传感器在线检测水温在加热过程中的上升率，利用水温上升率的变化表征水垢形成厚度的变化，当水温上升率降到限值时提示除垢；并且在加热过程中用同一水温传感器实时监测加热容器内部温度，当温度超过容器中水的沸腾温度一定值时提示补水，在不能及时补水时自动关闭热源防止干烧。
本发明实施例结合附图2说明如下：
水温传感器7安装在加热容器2的上部水中，位于液位检测6之下20mm，用于检测初始水温和加热过程的温度。水温传感器6通过螺纹结构密封连接到加热容器2上；水温传感器6的信号通过线束8连接到控制器10上。通过补水管5往加热容器2里注水，通过排水管9把加热容器2里的余水排出。加热容器中的蒸汽通过蒸汽管3输出利用。液位传感器6安装在加热容器2的上部最高水位处，检测容器中水量的初始值。
控制器10通过线束8与水温传感器7、液位传感器6和热源1的继电开关连接，控制器10自动完成以下操作：
a检测初始水位和初始水温，当热源的热负荷、初始水位和初始水温符合规定值时进行水温上升率检测，在检测中，水温上升至T1＝40℃时计时，水温上升至T2＝80℃时计时结束，升温计时t，水温上升率V1＝(T2-T1)/t，当V1＜V(V-规定的限值)，控制器声光提示除垢。
b检测液位和温度，当液位低于液位传感器位置，同时加热容器中温度高于当地水沸腾温度T+10℃时提示补水，当温度高于T+20℃时自动关闭热源。
通过实验，我们规定当水垢厚度为0.6mm时为提示限值，在规定的条件下，此时的水温上升速率为V＝5℃/min
如果检测条件符合要求，即加热容器2中加满水(20L)，水温初始值低于40℃，热源输出额定热负荷(30000Kcal/h)时，控制器10实时检测加热容器2中的水温，当水温上升到40℃时开始计时，当温度达到80℃时计时完毕，如果这段水温上升用时是5min，则水温的上升率为：
(80-40)/5＝8(℃/min)
此时水温上升速率大于结垢限值，控制器放弃提示，只有当检测到水温上升速率小于结垢限值V时控制器才给出提示。
加热容器在工作的过程中，由于蒸汽的排出，容器中的水不断的减少，当不及时补水时就会出现干烧，换热面的温度迅速上升，上升的温度大于水的沸点，本实例中通过试验把干烧提示限值设定为110℃，保护限值设定为120℃，当检测到的温度大于110℃时，控制器发出干烧提示；当检测到的温度大于120℃时，控制器干烧保护，关闭热源。
以上是对本发明实施案例其一的描述，而非限制，基于本发明内容的其他实施方案，亦在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种对水垢限值在线检测和容器干烧保护的方法，其特征在于，在加热容器中设置水温传感器、液位传感器和以微处理器为核心并辅以软件支持的控制器，通过输入固定的热负荷，在加热容器的水中采用水温传感器在线检测水温在加热过程中的上升率，利用水温上升率的变化表征水垢形成厚度的变化，当水温上升率降到限值时提示除垢；并且在加热过程中用同一水温传感器实时监测加热容器内部温度，当温度超过容器中水的沸点一定值时提示补水，在不能及时补水时自动关闭热源防止干烧。
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