CN104807368A - 水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置，包括收球筒、储球筒、注球筒和三通球阀；其特征在于：所述收球筒的进端内设置有收球过滤网，所述注球筒的进端内设置有取水防蹿球过滤网；收球过滤网和取水防蹿球过滤网上均设置有若干过滤孔；储球筒的两端分别设置有三通球阀，且储球筒与三通球阀的第一端相连通；储球筒与三通球阀二的第一端之间还设置有过滤孔板；三通球阀一的第二端与收球过滤网相连通，三通球阀一的第三端与注球筒相连通；三通球阀二的第二端与收球筒相连通，三通球阀二的第三端与取水防蹿球过滤网相连通；所述三通球阀为L形三通球阀，可广泛应用在能源、化工以及暖通空调等领域。

Description

水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置和方法

技术领域

本发明涉及换热器在线清洗装置和方法，具体涉及水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置和方法。

背景技术

随着人类文明的进步和工业水平的提高，现代社会对于能源的利用越来越精细，节能减排越来越被各国政府和人民所呼吁。管壳式换热器在能源化工行业以及暖通空调领域应用非常普遍。许多以水在管程内做冷却介质的管壳式换热器换热管内壁常出现结垢现象，污垢热阻占据了换热总热阻的很大一部分，造成整个换热器的换热效率降低，形成能源的极大浪费。

管壳式换热器内壁污垢治理方法一般分为化学方法和物理方法两类。化学方法是在线向冷却水中添加软化剂除垢剂等化学药剂，以及停机时使用酸或其他清洗剂清洗管壁污垢。物理方法常见的是停机时人工刷洗或使用高压水冲洗，以及使用胶球清洗装置在线清洗。化学和物理方法通常结合起来使用。

胶球清洗系统因其清洗效果明显，可实现在线自动清洗，方便可靠而被广泛应用在各大发电厂冷凝器清洗以及中央空调制冷机冷凝器清洗中。现有的胶球清洗装置按工作原理可分为单回路系统和双回路系统两类。其中单回路系统胶球从换热器出水口经过中间储球室暂停然后进入换热器入水口或直接进入换热器进水口，这类系统会将换热器出水口的热水带回到换热器入水口，额外增加主机换热负荷，且自身系统需克服较大压差阻力，耗能较多，很不经济。第二类系统，也就是双回路胶球清洗系统，收球回路与注球回路交替工作，收球时抽取的换热器出水口热水会被收球回路导回换热器出水口，注球时只从换热器进水口抽取冷水，这类系统对主机换热负荷影响很小，但自身所需动力源较多(每个回路各有一台水泵)，或控制阀较多(一台泵通过数个三通阀切换工作回路)，导致结构复杂，成本高，占地面积和所需安装空间较大，也不太经济。

属于上述双回路系统的某款胶球清洗系统设计了一种特殊结构的收发球装置实现无泵运行，参考发明专利201210565878.0。但是该发明因内部结构复杂存在体积臃肿和流道阻力大等缺陷，进而衍生出制造成本较高，占用空间较大，对主管路系统阻力增加较大等问题。且因自身结构限制不能适应任意管壳式换热器主机进出口管路的不同间距。

现有的各种胶球清洗系统，不论是单回路系统还是双回路系统，都存在以下若干或全部缺点：装置结构复杂，体积大，占用空间大，现场安装难度大，耗能较多，对主管路系统阻力增加较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置和方法。

根据本发明的技术方案,水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置，包括收球筒、储球筒、注球筒和三通球阀；其特征在于：所述三通球阀为L形三通球阀，包括三通球阀一和三通球阀二；所述收球筒的进端内设置有收球过滤网，所述注球筒的进端内设置有取水防蹿球过滤网；收球过滤网和取水防蹿球过滤网上均设置有若干过滤孔；储球筒的两端分别设置有三通球阀，且储球筒两端分别与三通球阀的第一端相连通；储球筒与三通球阀二的第一端之间还设置有过滤孔板；三通球阀一的第二端与收球过滤网相连通，三通球阀一的第三端与注球筒的出端相连通；三通球阀二的第二端与收球筒的出端相连通，三通球阀二的第三端与取水防蹿球过滤网相连通。

本发明基于皮托管原理，利用流体动压与静压之差作为驱动力进行胶球回收和胶球注入，整个系统无需水泵提供额外驱动力，流道短，弯道少，阻力小，能耗大大降低；本发明在所述收球筒的进端内设置有收球过滤网，在所述注球筒的进端内设置有取水防蹿球过滤网，可有效形成封闭区域，以供胶球完成循环清洗作业，使胶球按指定流道流动，防止胶球损耗等一系列其他安全隐患；储球筒内设有过滤孔板，使储球筒筒内空间可以储存胶球。

根据本发明所述的水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置的优选方案，所述三通球阀一为主动球阀，三通球阀二为从动球阀；主动球阀与电动球阀执行器连接，由电动球阀执行器驱动；从动球阀由主动球阀通过储球筒传递扭矩驱动，当电动球阀执行器控制主动球阀的第一端与第三端连通时，从动球阀的第一端与第三端也连通，当电动球阀执行器控制主动球阀的第一端与第二端连通时，从动球阀的第一端与第二端也连通。本方案使用同一个电动球阀执行器控制，实现双阀联动，控制简单，降低成本。

根据本发明所述的水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置的优选方案，三通球阀包括阀芯、阀盖和阀壳；储球筒采用双层套筒结构，包括储球筒内筒和储球筒外筒；储球筒内筒筒壁设置有若干过滤孔；储球筒外筒两端分别与两端设置的三通球阀阀盖固定连接，储球筒内筒两端分别与两端设置的三通球阀的阀芯固定连接；外筒使用透明材质，能够实现胶球收球、注球过程可视化。

根据水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置进行胶球在线清洗的方法，包括如下步骤：

第一步、将水源出口与注球筒的前端连接，将换热器的进水口与注球筒的后端连接，换热器的出水口与收球筒的前端连接；

第二步、在开始一个新的清洗循环之前，使两个三通球阀均关闭，胶球暂存在储球筒内；

第三步、使两个三通球阀的第一端均与第三端连通；打开水源，关闭换热器出水管路控制阀，进水注球筒的一部分水流被取水防蹿球过滤网的过滤孔分流，另一部分水流通过三通球阀二的第三端和第一端进入储球筒内，水流将储球筒筒内胶球冲出，经过三通球阀一的第一端和第三端进入注球筒内，这些胶球随着水流被带入换热器，对换热器进行清洗；

第四步、当换热器清洗完成后，使三通球阀的第一端与第二端连通；打开换热器出水管路控制阀，换热器出水管路水流夹带着胶球流出，通过收球过滤网以及三通球阀一的第二端和第一端进入储球筒内；第五步、胶球收集完成后，使两个三通球阀均关闭，完成一个清洗循环。

本发明所述的水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置和方法的有益效果是:本发明利用流体动压与静压之差作为驱动力进行胶球回收和胶球注入，整个系统无需水泵提供额外驱动力，结构简单，成本低，流道短，弯道少，阻力小，能耗大大降低；可广泛应用在能源、化工以及暖通空调等领域。

附图说明

图1是本发明所述的水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置的结构示意图。

图2是收球回路与注球回路流道剖面图。

图3是具体实施例中，收球筒1与注球筒3结构示意图。

图4是具体实施例中储球筒2结构爆炸图。

具体实施方式

参见图1至图4，水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置，包括收球筒1、储球筒2、注球筒3、手动球阀4、电动球阀执行器5和三通球阀10；所述三通球阀10为L形三通球阀，包括三通球阀一10a和三通球阀二10b；收球筒1设置在储球筒2的上方，注球筒3设置在储球筒2的下方；所述收球筒1的进端内设置有收球过滤网11，所述注球筒3的进端内设置有取水防蹿球过滤网15；收球过滤网11和取水防蹿球过滤网15上均设置有若干过滤孔；储球筒2的两端分别设置有三通球阀10a、10b，且储球筒2两端分别与三通球阀的第一端相连通；储球筒2的一端与三通球阀二10b的第一端之间还设置有过滤孔板20；三通球阀一10a的第二端通过手动球阀4a与收球过滤网11相连通，三通球阀一10a的第三端通过手动球阀4b与注球筒3的出端相连通；三通球阀二10b的第二端通过手动球阀4c与收球筒1的出端相连通，三通球阀二10b的第三端通过手动球阀4d与取水防蹿球过滤网15相连通。

这种采用四个手动球阀隔断收球筒、储球筒与注球筒的连接方式,方便拆卸储球筒进行维护、检修。需要维护、检修储球筒时，只需同时关闭四个手动球阀即可。过滤孔板20能够将胶球过滤并拦截，实现储球功能。

参见图4，在具体实施例中，所述三通球阀一10a为主动球阀，三通球阀二10b为从动球阀；主动球阀与电动球阀执行器5连接，由电动球阀执行器5驱动；从动球阀由主动球阀通过储球筒2传递扭矩驱动，当电动球阀执行器5控制主动球阀的第一端与第三端连通时，从动球阀的第一端与第三端也连通，当电动球阀执行器5控制主动球阀的第一端与第二端连通时，从动球阀的第一端与第二端也连通。

所述三通球阀包括阀芯、阀盖和阀壳；储球筒2采用双层套筒结构，包括储球筒内筒24和储球筒外筒26；储球筒内筒24筒壁设置有若干过滤孔；储球筒外筒26两端分别与两端设置的三通球阀阀盖固定连接，储球筒内筒24两端分别与两端设置的三通球阀的阀芯固定连接。

在具体实施例中，内筒24的一端与从动球阀阀芯23连接，内筒24的另一端与主动球阀阀芯28相连；主动球阀阀芯28与电动球阀执行器5的驱动轴相连，由电动球阀执行器5驱动；主动球阀获得转动扭矩并将之传递给内筒，由内筒24带动从动球阀阀芯23转动。当电动球阀执行器5控制主动球阀的第一端与第三端连通时，从动球阀的第一端与第三端也连通，当电动球阀执行器5控制主动球阀的第一端与第二端连通时，从动球阀的第一端与第二端也连通，实现双阀联动。

储球筒内筒24在保证自身强度的前提下，内筒侧壁被挖空出矩形开孔，配合透明的外筒实现可视化运行。储球筒外筒26为机械强度较高的透明材料，如钢化玻璃管，硬质PC管等均可，外筒26与两端阀盖25、27之间垫有密封圈，两个阀盖25、27被螺杆21拧紧之后会将外筒26夹住固定。阀壳22、29和阀盖25、27上均有八个法兰孔，其中四个孔供固定外筒的螺杆21使用，其余四个孔供固定阀盖的短螺栓使用。阀盖与阀芯，阀芯与阀壳之间均有密封圈防止泄漏。

参见图2，根据水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置进行胶球在线清洗的方法，包括如下步骤：

第一步、将水源出口与注球筒3的前端连接，将换热器的进水口与注球筒3的后端连接，换热器的出水口与收球筒1的前端连接；

第二步、在开始一个新的清洗循环之前，使两个三通球阀10a、10b均关闭，胶球暂存在储球筒2内；

第三步、使三通球阀10a、10b的第一端与第三端连通；打开水源，关闭换热器出水管路控制阀，进入注球筒3的水流一部分被取水防蹿球过滤网15的过滤孔分流，形成注球回路水流9，另一部分水流通过三通球阀二的第三端和第一端进入储球筒2内，形成储球回路水流8，储球回路水流8将储球筒筒内胶球冲出，经过三通球阀一10a的第一端和第三端进入注球筒3内，这些胶球随着注球回路水流9被带入换热器，对换热器进行清洗；

第四步、当换热器清洗完成后，使三通球阀10的第一端与第二端连通；打开换热器出水管路控制阀，换热器出水管路水流夹带着胶球流出，进入收球筒1，进入收球筒1的水流一部分被收球过滤网11分流，形成水流6，另一部分水流通过三通球阀二10b的第三端和第一端进入储球筒2内，形成收球回路水流7，胶球随收球回路水流7通过收球过滤网11，以及三通球阀一的第二端和第一端进入储球筒2内；过滤孔板20能够将胶球过滤并拦截，实现储球；

第五步、胶球收集完成后，使两个三通球阀10a、10b均关闭，完成一个清洗循环。

在具体实施例中，三通球阀由电动球阀执行器5驱动；三通球阀一为主动球阀，三通球阀二为从动球阀；从动球阀由主动球阀通过储球筒2的内筒传递扭矩驱动，当电动球阀执行器5包括三档，当置于下档位置时，控制主动球阀的第一端与第三端连通，从动球阀的第一端与第三端也连通，当电动球阀执行器5置于上档位置时，电动球阀执行器5控制主动球阀的第一端与第二端连通，从动球阀的第一端与第二端也连通；当电动球阀执行器5置于中档位置时，两个三通球阀均关闭。

Claims (4)

1.水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置，包括收球筒(1)、储球筒(2)、注球筒(3)和三通球阀(10)；其特征在于：所述三通球阀(10)为L形三通球阀，包括三通球阀一(10a)和三通球阀二(10b)；所述收球筒(1)的进端内设置有收球过滤网(11)，所述注球筒(3)的进端内设置有取水防蹿球过滤网(15)；收球过滤网(11)和取水防蹿球过滤网(15)上均设置有若干过滤孔；储球筒(2)的两端分别设置有三通球阀(10a、10b)，且储球筒(2)两端分别与三通球阀的第一端相连通；储球筒(2)与三通球阀二(10b)的第一端之间还设置有过滤孔板(20)；三通球阀一(10a)的第二端与收球过滤网(11)相连通，三通球阀一(10a)的第三端与注球筒(3)的出端相连通；三通球阀二(10b)的第二端与收球筒(1)的出端相连通，三通球阀二(10b)的第三端与取水防蹿球过滤网(15)相连通。

2.根据权利要求1所述的水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置，其特征在于：所述三通球阀一(10a)为主动球阀，三通球阀二(10b)为从动球阀；主动球阀与电动球阀执行器(5)连接，由电动球阀执行器(5)驱动；从动球阀由主动球阀通过储球筒(2)传递扭矩驱动，当电动球阀执行器(5)控制主动球阀的第一端与第三端连通时，从动球阀的第一端与第三端也连通，当电动球阀执行器(5)控制主动球阀的第一端与第二端连通时，从动球阀的第一端与第二端也连通。

3.根据权利要求1或2所述的水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置，其特征在于：所述三通球阀包括阀芯、阀盖和阀壳；储球筒(2)采用双层套筒结构，包括储球筒内筒(24)和储球筒外筒(26)；储球筒内筒(24)筒壁设置有若干过滤孔；储球筒外筒(26)两端分别与两端设置的三通球阀阀盖固定连接，储球筒内筒(24)两端分别与两端设置的三通球阀的阀芯固定连接。

4.利用权利要求1、2或3所述的水冷冷水机组管壳式换热器胶球自动在线清洗装置进行胶球在线清洗的方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步、将水源出口与注球筒(3)的前端连接，将换热器的进水口与注球筒(3)的后端连接，换热器的出水口与收球筒(1)的前端连接；

第二步、在开始一个新的清洗循环之前，使两个三通球阀均关闭，胶球暂存在储球筒(2)内；

第三步、使两个三通球阀的第一端与第三端连通；打开水源，关闭换热器出水管路控制阀，进水注球筒(3)的一部分水流被取水防蹿球过滤网(15)的过滤孔分流，另一部分水流通过三通球阀二的第三端和第一端进入储球筒(2)内，水流将储球筒筒内胶球冲出，经过三通球阀一的第一端和第三端进入注球筒(3)内，这些胶球随着水流被带入换热器，对换热器进行清洗；

第四步、当换热器清洗完成后，使三通球阀的第一端与第二端连通；打开换热器出水管路控制阀，换热器出水管路水流夹带着胶球流出，胶球通过收球过滤网(11)以及三通球阀一的第二端和第一端进入储球筒(2)内；

第五步、胶球收集完成后，使两个三通球阀均关闭，完成一个清洗循环。