CN103869743B - 一种粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置 - Google Patents
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Abstract
本专利公开了一种粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，包括红外线防水摄像监控检测设备（1）、智能计算控制器（2）和超声波清洗装置（3）。本专利技术通过安装在粉末树脂覆盖过滤器直边高度2/3处的红外线防水摄像监控检测设备（1）连续监视设备运行和铺膜过程中的滤元表面形态、滤元安装固定情况，并通过智能计算控制器（2）计算铺膜厚度。超声波清洗装置（3）用来清洗摄像镜头表面，防止污垢附着影响测量精度。红外线防水摄像监控检测设备（1）兼具了视频监控和铺膜厚度的测量功能，可以准确控制铺膜过程和铺膜厚度，解决了现有粉末树脂过滤器运行周期短、爆膜不彻底、铺膜不均匀的现象，提高了空冷机组凝结水精处理系统的自动化控制水平。
Description
技术领域
本专利涉及一种粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，特别是用于空冷机组火力发电厂凝结水精处理系统粉末树脂覆盖过滤器的运行铺膜控制。覆盖过滤器是在滤元外表面铺覆不同材质的助滤剂，借助滤料架桥原理使之形成致密覆盖层，当过滤阻力达到一定值或水质变坏时，用水和空气进行爆破膜及冲洗，然后重新铺覆助滤剂，恢复其功能。
背景技术
粉末树脂覆盖过滤器主要用于空冷机组凝结水精处理系统和核电站凝结水精处理系统。粉末树脂过滤器实质上也是薄层离子交换法的应用，只是它的树脂粒度更小（0.1mm左右），铺层更薄（1cm左右）。在过滤器内部安装的滤元表面上预涂纤维粉或树脂粉以达到同时过滤和除盐的目的。当过滤器进出口的压差、过滤器出水水质（电导率或二氧化硅）达到设定值时，过滤器处于失效状态，此时对过滤器进行曝膜、反洗和铺膜后再重新投入运行。
粉末树脂覆盖过滤器使用过程中，凝结水精处理效果的好坏、运行周期的长短、运行费用的高低，主要取决于使用过程中铺膜效果。但目前所有的粉末树脂覆盖过滤器铺膜效果都是通过安装在过滤器上的窥视孔人工观察判断，没有科学的定量分析手段，观测范围有限，影响系统的安全有效运行，自动化程度低。
发明内容
本专利的目的在于，提供一种粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，它采用了红外线防水摄像监控检测设备进行铺膜过程的视频监控和铺膜厚度的定量检测，通过智能计算控制器计算和逻辑判断自动控制铺膜系统的运行，可以精确控制滤元的铺膜厚度，解决现有粉末树脂过滤器运行周期短、爆膜不彻底、铺膜不均匀的现象。粉末树脂和纤维粉的购置费用以及滤元的更换费用构成了粉末树脂过滤器的主要运行成本。精确的铺膜控制可以延长粉末树脂过滤器的运行周期，从而使粉末树脂的性能得到充分发挥，降低系统的运行成本。
为解决上述技术问题，本专利采用如下的技术方案：通过安装在粉末树脂覆盖过滤器直边高度2/3处的红外线防水摄像监控检测设备，连续监视设备运行和铺膜过程中的滤元表面形态、滤元安装固定情况。红外线防水摄像监控检测设备兼具了视频监控和铺膜厚度的测量功能，可以准确控制铺膜过程和铺膜厚度。
前述的粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置中，所述智能计算控制器包括红外线防水摄像监控检测图像数据A/D采集芯片、用于数据处理的PLC。根据测量分辨率和精度的要求，图像的分辨率要求达到300PPI以上，采用的摄像头的有效分辨率为768×567的高精度逐行扫描黑白摄像机。
由于红外线防水摄像头直接接触的是设备内流体介质，尤其是铺膜、爆膜过程流体介质含有的纤维/树脂粉末，容易附着粘连在摄像头表面，影响监控质量和检测精度。所以，本技术方案采用了超声波清洗装置对摄像头进行自动清洗，保持摄像头表面的清洁。超声波发生器将一定频率的电脉冲传给振板，振板将高频电脉冲转换成超声波，超声波在传播过程中产生空化效应，连续不断的产生瞬间高压冲刷镜头表面，使表面及缝隙中的污垢迅速剥离。通过试验确定本专利超声频率采用30～50 kHz、超声功率为50～200 W、每次清洗时间为1～5 min就可以达到很好的清洗效果。
由于现有的空冷机组凝结水精处理基本采用中压运行方式，运行压力一般为3～5MPa，所以连接在粉末树脂覆盖过滤器上的摄像装置采用了工业化的防水和高强度材料和结构。
与现有技术相比，本专利提供的粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，可以精确控制滤元的铺膜厚度，解决现有粉末树脂过滤器运行周期短、爆膜不彻底、铺膜不均匀的现象，提高了空冷机组凝结水精处理系统的自动化控制水平。
粉末树脂覆盖过滤器主要参数：粉末树脂覆盖过滤器树脂粒度0.1～0.15mm左右，铺层5～12 mm。5 mm厚树脂粉薄层，流速8～10 m／h，可运行20～25 d。
粉末树脂覆盖过滤器优点：
（1） 适应温度高。由于超（超）临界空冷机组的背压比湿冷机组高，所以凝结水温度比较高，一般凝结水温度可达 60～70 ℃，比环境温度高出 30～40 ℃。粉末树脂过滤器适用于超（超）临界空冷机组是基于粉末树脂是一次性使用，不必考虑温度超过 60 ℃出现的阴树脂降解问题；
（2）单位质量的工作交换容量大。传统颗粒树脂的工作交换容量在运行到失效点时, 通常只是理论交换容量的20%～50%；粉末树脂工作交换容量在运行到失效点时, 达到树脂理论交换容量的60%～95%，有效去除有机物及胶体硅。离子交换树脂对有机物、胶体物质的去除率极为有限，而粉末树脂过滤技术因兼有过滤和除盐的双重特点，粉末树脂在合适PH 条件下, 胶体硅的去除率可达99%；而深层混床对胶体硅基本不能去除；
（3） 设备数量较少，运行操作简单，可以实现无人值班。粉末树脂覆盖过滤器系统由于树脂不需再生，因而只有过滤器、铺膜箱、辅助箱、铺膜泵、空气储罐等设备，因此占地面积小，基建投资低；
（4）运行灵活，适应性强。在新机组启动初期铺纤维粉, 用于除铁。正常运行时，为了过滤系统中铁的腐蚀产物，可以涂纤维加阴阳树脂粉混合一起使用；在夏季工况时，凝结水水温高，也可不涂阴树脂粉，可同正常工况一样铺涂阴阳树脂粉。更能适应于空冷机组凝结水处理及机组频繁启停的工况；
（5）无废酸碱排放。失效后的纤维粉及树脂粉排至废水集中处理系统。
基于摄像技术的厚度测量
在工业生产中，精密的厚度测量是保证产品质量，系统安全运行的重要依据。本专利提出采用非接触式测量滤元铺膜厚度，利用CCD测量具有无接触，精确度高，便于计算机处理，易于和自动控制设备连接的特点。由于视频信号具有较大的噪声干扰，装置使用了专门的A/D采集芯片对信号进行采集，并进行相关检测和滤波处理，以保证采集数据的正确性和可靠性。根据测量实时性要求，采用简便的最小二乘法直接拟合方法对边界检测和最终测量结果进行处理。
附图说明
图1是本专利的一种实施例的结构示意图。
图1中的标记：红外线防水摄像监控检测设备（1），智能计算控制器（2），超声波清洗装置超声波发生器（3），超声波清洗装置超声振板（环状）（4），粉末树脂覆盖过滤器（5）。
下面结合附图和具体实施方式对本专利作进一步的说明。
具体实施方式
本专利的实施例：如图1所示，是空冷机组火力发电厂凝结水精处理系统的核心处理设备，主要包括：红外线防水摄像监控检测设备（1），智能计算控制器（2），超声波清洗装置超声波发生器（3），超声波清洗装置超声振板(环状）（4），粉末树脂覆盖过滤器（5）。
通过安装在粉末树脂覆盖过滤器（5）直边高度2/3处的红外线防水摄像监控检测设备（1），连续监视粉末树脂覆盖过滤器的运行和铺膜过程中的滤元表面形态、滤元安装固定情况。红外线防水摄像监控检测设备（1）兼具了视频监控和铺膜厚度的测量功能，可以在线连续测量铺膜厚度，当铺膜厚度达到设定值时启动保持泵（铺膜系统设备），关断铺膜泵（铺膜系统设备）。铺膜厚度是通过红外线防水摄像监控检测设备（1）的数据采集芯片参数通过智能计算控制器（2）取得，智能计算控制器（2）与凝结水精处理系统控制设备连接，并控制相关设备。由于红外线防水摄像头直接接触的是设备内流体介质，在铺膜、爆膜过程流体介质含有的纤维/树脂粉末，容易附着粘连在摄像头表面，影响监控质量和检测精度。所以，运行过程可以设定自动程序清洗，也可以手动控制进行清洗。本专利采用的是超声波清洗，超声波清洗装置超声波发生器（3）将一定频率的电脉冲传给超声波清洗装置超声振板（4），振板将高频电脉冲转换成超声波，超声波在传播过程中产生空化效应，连续不断的产生瞬间高压冲刷镜头表面，使表面及缝隙中的污垢迅速剥离。
Claims (5)
1.一种粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，由红外线防水摄像监控检测设备（1）、智能计算控制器（2）和超声波清洗装置（3）组成，其特征在于：智能计算控制器（2）通过红外线防水摄像监控检测设备（1）将图像坐标转换为世界坐标，比较铺膜前后图像的边界轮廓来计算实际铺膜厚度，实现了铺膜厚度的定量测量；同时，粉末树脂覆盖过滤器铺膜终点采用了智能计算控制器（2）的计算结果和逻辑判断自动控制铺膜泵的启停，精确控制滤元的铺膜厚度；
还包括红外线防水摄像监控检测设备（1）能连续监控滤元运行状态，直观观测滤元的铺膜效果、滤元在设备内部固定情况，判断滤元的更换、维护及可能的泄漏风险。
2.根据权利要求1所述的粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，其特征在于：粉末树脂覆盖过滤器铺膜过程、铺膜厚度采用了安装在粉末树脂覆盖过滤器直边高度2/3处的红外线防水摄像监控检测设备（1）进行视频监控和定量厚度检测。
3.根据权利要求1所述的粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，其特征在于：红外线防水摄像监控检测设备（1）通过超声波清洗装置（3）进行自动清洗，保持摄像头表面的清洁。
4.根据权利要求1所述的粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，其特征在于：红外线防水摄像监控检测设备（1）的前端是一个摄像头和图像数据采集卡，根据测量分辨率和精度的要求，图像的分辨率要求达到300PPI以上，采用的摄像头和有效分辨率为768×567的高精度逐行扫描黑白摄像机。
5.根据权利要求1所述的粉末树脂覆盖过滤器铺膜监控装置，其特征在于：红外线防水摄像监控检测设备（1）能在容器内压力0～5MPa以下，悬浮物浓度0～30%条件下正常工作，抗干扰能力强，检测准确。
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