CN107807147B - 一种热阻垢检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热阻垢检测仪，属于水质热阻垢检测技术领域，包括传感器单元、与传感器单元电连接的信号发生与检测模块、与信号发生与检测模块电连接的数据处理模块、分别与数据处理模块电连接的通讯模块和电源模块；传感器单元包括三金属电极、两温度传感器、一电加热棒、一流量传感器和一流通水管，三金属电极和流量传感器均设置在流通水管上，两温度传感器和电加热棒分别设置在其中两个金属电极内。本发明结构简单，成本低，具有连续监测连续信号输出能力，实时反馈结垢趋势，采用电学方法测量，无额外机械机构，可长时间稳定工作，维护容易，本检测器容易进行小型化，便于现场安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种水垢检测仪，特别是涉及一种热阻垢检测仪，属于水质热阻垢检测技术领域。
背景技术
目前，在水处理行业中，尤其在换热系统的水处理行业，换热器、管线结垢对换热效率有很大的影响，通常为了防止换热器和管线结垢带来的换热器效率下降，会向换热器水中的投加阻垢剂，为了监测结垢趋势和评定阻垢剂的性能，通常需要对结垢趋势进行测量。
传统的对结垢趋势测量的方式是动态模拟实验法，方法一是使用换热器同材质的试验管通过控制搭建一套微型换热系统，实时监测进水温度、出水温度、试验管温度和流量等参数来计算试验管的换热效率，进而推算实际换热器换热效率，推算出结垢趋势，方法二是使用与换热器同材质的试验管称重记录，进行加热并控温，放入循环水中，一段时间烘干后可得到结垢的重量，从而来推算出结构趋势。
对于方法一，存在系统复杂，维护困难，成本高等缺点，方法二虽然结构简单但是存在称重过程复杂，得到结果滞后的特点，无法实时指导阻垢剂投加，控制结垢趋势，因此，设计一个结构简单、成本低、且能够实时监测结垢趋势的检测器变得十分的有意义。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种热阻垢检测仪，通过向一对金属电极施加交流脉冲电压，监测电流响应情况，测定金属的表面积，进而接触阻抗的改变，从而分析出金属表面是否有微弱的结垢。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种热阻垢检测仪，包括传感器单元、与所述传感器单元电连接的信号发生与检测模块、与所述信号发生与检测模块电连接的数据处理模块、分别与所述数据处理模块电连接的通讯模块和电源模块；
所述传感器单元至少包括三个金属电极、两个温度传感器、一个电加热棒、一个流量传感器和一个流通水管，三个所述金属电极和所述流量传感器均设置在所述流通水管上，两个所述温度传感器和所述电加热棒分别设置在其中两个所述金属电极内；
所述信号发生与检测模块产生驱动电加热棒的功率信号，产生施加在其中一个所述电极上的交流脉冲信号，开启或关断另一所述电极，并测量该电极的电流响应信号，测量两个所述温度传感器的温度信号，测量流量传感器流量信号；
所述数据处理模块从所述信号发生与检测模块获得并处理包括温度、水流量和电极曲线在内的数据，通过比较电极曲线的差异，判断电极上是否有表面变化，推断是否结垢，补偿水的自身温度对电极带来的影响，并补偿电极的热损失，计算得到热垢趋势值；
所述通讯模块向外部控制器、采集器和上位机提供可通讯的接口，并发送所述数据处理模块处理计算的得到热垢趋势值；
所述电源模块向所述传感器单元、所述信号发生与检测模块、所述数据处理模块和通讯模块提供电源。
优选的方案是，还包括壳体，三个所述金属电极、两个所述温度传感器和所述电加热棒均设置在所述壳体内。
在上述任一方案中优选的是，所述金属电极包括电极A、电极B和电极C，所述电极A、所述电极B和所述电极C均设置在所述流量传感器的下游。
在上述任一方案中优选的是，所述电极B设置在所述电极A与所述电极C之间，所述电极A、所述电极B和所述电极C均设置在所述流通水管上的电极工作平面上，所述电极工作平面接触水流。
在上述任一方案中优选的是，所述电极A和所述电极C为相同材料电极，所述电极A和所述电极C与水流接触的工作平面面积相同。
在上述任一方案中优选的是，所述温度传感器包括温度传感器A和温度传感器B，所述温度传感器A和所述电加热棒均设置在所述电极A内，所述温度传感器B设置在所述电极C内。
在上述任一方案中优选的是，所述信号发生与检测模块产生驱动所述电加热棒的功率信号，产生施加在所述电极B上的交流脉冲信号，开启或者关断所述电极A或所述电极C，并检测所述电极A或所述电极C的电流响应信号、所述温度传感器A和所述温度传感器B的温度信号及所述流量传感器流量信号。
本发明的有益技术效果：按照本发明的热阻垢检测仪，本发明提供的热阻垢检测仪，相对于传统的动态模拟试验方法结构简单，成本低，具有连续监测连续信号输出能力，实时反馈结垢趋势，采用电学方法测量，无额外机械机构，可长时间稳定工作，维护容易，本检测器容易进行小型化，便于现场安装。
附图说明
图1为按照本发明的热阻垢检测仪的一优选实施例的结构示意图；
图2为按照本发明的热阻垢检测仪的一优选实施例的传感器单元结构示意图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例；
图3为按照本发明的热阻垢检测仪的一优选实施例的激励电压与电流连接电路图，该实施例可以是与图1或图2相同的实施例，也可以是与图1或图2不同的实施例；
图4为按照本发明的热阻垢检测仪的一优选实施例的激励电压与时间关系图，该实施例可以是与图1或图2或图3相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3不同的实施例；
图5为按照本发明的热阻垢检测仪的一优选实施例的电流与时间关系图，图中，实线为未结垢电流响应曲线，虚线为结垢后电流响应曲线，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4不同的实施例。
图中：01-传感器单元，02-信号发生与检测模块，03-数据处理模块，04-通讯模块，05-电源模块，1-电极工作平面，2-壳体，3-电极A，4-电极B，5-电极C，6-流量传感器，7-温度传感器A，8-温度传感器B，9-电加热棒，10-流通水管，11-水垢。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1和图2所示，本实施例提供的一种热阻垢检测仪，包括传感器单元01、与所述传感器单元01电连接的信号发生与检测模块02、与所述信号发生与检测模块02电连接的数据处理模块03、分别与所述数据处理模块03电连接的通讯模块04和电源模块05；
所述传感器单元01至少包括三个金属电极、两个温度传感器、一个电加热棒9、一个流量传感器6和一个流通水管10，三个所述金属电极和所述流量传感器6均设置在所述流通水管10上，两个所述温度传感器和所述电加热棒9分别设置在其中两个所述金属电极内；
所述信号发生与检测模块02产生驱动电加热棒9的功率信号，产生施加在其中一个所述电极上的交流脉冲信号，开启或关断另一所述电极，并测量该电极的电流响应信号，测量两个所述温度传感器的温度信号，测量流量传感器6流量信号；
所述数据处理模块03从所述信号发生与检测模块02获得并处理包括温度、水流量和电极曲线在内的数据，通过比较电极曲线的差异，判断电极上是否有表面变化，推断是否结垢，补偿水的自身温度对电极带来的影响，并补偿电极的热损失，计算得到热垢趋势值；
所述通讯模块04向外部控制器、采集器和上位机提供可通讯的接口，并发送所述数据处理模块03处理计算的得到热垢趋势值；
所述电源模块05向所述传感器单元01、所述信号发生与检测模块02、所述数据处理模块03和通讯模块04提供电源。
进一步的，在本实施例中，如图2所示，还包括壳体2，三个所述金属电极、两个所述温度传感器和所述电加热棒9均设置在所述壳体2内；所述金属电极包括电极A3、电极B4和电极C5，所述电极A3、所述电极B4和所述电极C5均设置在所述流量传感器6的下游。
进一步的，在本实施例中，如图2所示，所述电极B4设置在所述电极A3与所述电极C5之间，所述电极A3、所述电极B4和所述电极C5均设置在所述流通水管10上的电极工作平面1上，所述电极工作平面1接触水流；所述电极A3和所述电极C5为相同材料电极，所述电极A3和所述电极C5与水流接触的工作平面面积相同。
进一步的，在本实施例中，如图2所示，所述温度传感器包括温度传感器A7和温度传感器B8，所述温度传感器A7和所述电加热棒9均设置在所述电极A3内，所述温度传感器B8设置在所述电极C5内；所述信号发生与检测模块02产生驱动所述电加热棒9的功率信号，产生施加在所述电极B4上的交流脉冲信号，开启或者关断所述电极A3或所述电极C5，并检测所述电极A3或所述电极C5的电流响应信号、所述温度传感器A7和所述温度传感器B8的温度信号及所述流量传感器6流量信号。
进一步的，在本实施例中，如图3、图4和图5所示，水在金属表面结垢后会影响金属与水接触的表面积，影响金属和水之间的接触阻抗，通过向一对金属电极施加交流脉冲电压，监测电流响应情况能较好的反应金属的表面积，接触阻抗的改变，从而分析出金属表面是否有微弱的结垢。
进一步的，在本实施例中，电极A、电极B、电极C由壳体固定，并使工作平面接触水流，电极A与电极C材料相同，与水接触的工作平面面积相同，表面处理一致。
进一步的，在本实施例中，使用电热棒加热电极A，使用温度传感器A测到温度T1，温度传感器B测到温度T2，在电路中断开电极C向电极B施加交流脉冲激励电压，测量电极A的电流响应曲线S1，接着在电路中断开电极A，箱电极B施加脉宽和幅度相同的激励电压，测量电极C的电流响应曲线S2，测量流量传感器得到当前水流量V1。通过比较电极曲线S1与S2的差异，判断电极A上是否有表面变化，推断是否结垢，通过T1、T2可以补偿水的自身温度对电极C带来的影响，通过V1可以补偿电极A的热损失。
进一步的，在本实施例中，信号发生与检测模块负责产生传感器单元中驱动电加热棒的功率信号，产生施加在电极B上的交流脉冲信号，开启或者关断电极A或者电极C，并测量电极A或电极C的电流响应信号，测量温度传感器A，温度传感器B的温度信号，测量流量传感器流量信号。
进一步的，在本实施例中，数据处理模块从控制信号发生与检测模块并获得T1、T2、S1、S2、V1，计算得到热阻垢趋势。
进一步的，在本实施例中，通讯模块主要向外部控制器，采集器，上位机等提供可通讯的接口，获得数据处理模块处理计算的得到热垢趋势值。
进一步的，在本实施例中，电源模块主要向系统中各个模块提供电源。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的热阻垢检测仪，本实施例提供的热阻垢检测仪，相对于传统的动态模拟试验方法结构简单，成本低，具有连续监测连续信号输出能力，实时反馈结垢趋势，采用电学方法测量，无额外机械机构，可长时间稳定工作，维护容易，本检测器容易进行小型化，便于现场安装。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种热阻垢检测仪，其特征在于，包括传感器单元(01)、与所述传感器单元(01)电连接的信号发生与检测模块(02)、与所述信号发生与检测模块(02)电连接的数据处理模块(03)、分别与所述数据处理模块(03)电连接的通讯模块(04)和电源模块(05)；
所述传感器单元(01)至少包括三个金属电极、两个温度传感器、一个电加热棒(9)、一个流量传感器(6)和一个流通水管(10)，三个所述金属电极和所述流量传感器(6)均设置在所述流通水管(10)上；
所述数据处理模块(03)从所述信号发生与检测模块(02)获得并处理包括温度、水流量和电极曲线在内的数据，通过比较电极曲线的差异，判断电极上是否有表面变化，推断是否结垢，补偿水的自身温度对电极带来的影响，并补偿电极的热损失，计算得到热垢趋势值；
所述通讯模块(04)向外部控制器、采集器和上位机提供可通讯的接口，并发送所述数据处理模块(03)处理计算的得到热垢趋势值；
所述电源模块(05)向所述传感器单元(01)、所述信号发生与检测模块(02)、所述数据处理模块(03)和通讯模块(04)提供电源，所述金属电极包括电极A(3)、电极B(4)和电极C(5)，所述电极B(4)设置在所述电极A(3)与所述电极C(5)之间，所述电极A(3)、所述电极B(4)和所述电极C(5)均设置在所述流通水管(10)上的电极工作平面(1)上，所述电极工作平面(1)接触水流，所述温度传感器包括温度传感器A(7)和温度传感器B(8)，所述温度传感器A(7)和所述电加热棒(9)均设置在所述电极A(3)内，所述温度传感器B(8)设置在所述电极C(5)内，所述信号发生与检测模块(02)产生驱动所述电加热棒(9)的功率信号，产生施加在所述电极B(4)上的交流脉冲信号，开启或者关断所述电极A(3)或所述电极C(5)，并检测所述电极A(3)或所述电极C(5)的电流响应信号、所述温度传感器A(7)和所述温度传感器B(8)的温度信号及所述流量传感器(6)流量信号。
2.根据权利要求1所述的一种热阻垢检测仪，其特征在于，还包括壳体(2)，三个所述金属电极、两个所述温度传感器和所述电加热棒(9)均设置在所述壳体(2)内。
3.根据权利要求1所述的一种热阻垢检测仪，其特征在于，所述电极A(3)、所述电极B(4)和所述电极C(5)均设置在所述流量传感器(6)的下游。
4.根据权利要求1所述的一种热阻垢检测仪，其特征在于，所述电极A(3)和所述电极C(5)为相同材料电极，所述电极A(3)和所述电极C(5)与水流接触的工作平面面积相同。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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