CN108344324A - 冷却塔智能节水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工业冷却塔智能节水系统。智能节水系统包括依次连接的测量系统、旁路系统、补水及排水系统和智能控制系统。测量系统用于测量冷却塔系统工作参数，并反馈给智能控制系统、以使控制系统生成控制信号调整冷却塔系统的工作状态；旁路系统用于在冷却塔进水口与冷却塔底部的蓄水池之间建立旁路管线，通过控制旁路管线水流量，减少通过冷却塔的循环冷却水水量，以减少冷却水通过冷却塔所产生的蒸发及漂水损耗；补水及排水系统用于排放冷却塔底部的浓水，补充新鲜水，以改善循环冷却水的水质；智能控制系统用于通过对冷却塔系统工作状态进行监控，优化运行参数，实现精准调节与控制。该冷却塔智能节水系统不仅方便调节冷却塔出水温度，还能够节约水资源，有效防止资源浪费。

Description

冷却塔智能节水系统

技术领域

本发明涉及冷却塔的技术领域，具体涉及一种冷却塔智能节水系统。

背景技术

我国是一个严重缺水的国家，水资源总量虽位居世界第六，但人均占有量仅居于居世界第110位，人均水资源为世界人均量的1/4；同时，我国水资源分布严重不均匀，全国600多个城市中有三分之二供水不足，其中六分之一严重缺水。特别是内蒙古、宁夏、新疆、青海、河南等缺水地区，由于矿产资源丰富，考虑当地经济发展及就业等问题，布局了许多石油炼化、煤化工、氧化铝等矿产深度加工企业，这些企业生产运行需要大量用水，进一步加重了当地的水资源供应压力。为了调整产业结构、合理配备有限的水资源，国家2017年扩大了水资源费的试点增收范围，今后企业水资源的利用成本会不断提高。

工业企业用水的80％是用于工业冷却循环水，目前工业上一般采用喷淋式冷却塔，无论是电厂用的自然通风冷却塔，还是化工等企业常用的强制通风冷却塔，均是通过水与空气直接接触换热达到冷却效果，它的优点是结构简单，操作方便；但也存在较大的缺点，一是由于基本采用简单人工操作方式，水温难以精确控制；二是由于一般厂家均依据夏季环境数据进行设计，而冬夏季环境温度相差较大，在冬季运行冷却塔能力会过剩，满负荷运行会造成循环冷却水不必要的蒸发损失，浪费了大量的水资源。因此，如何通过对整个冷却系统进行系统性操作优化，减少冷却塔运行过程中不必要的水蒸发量及排水量是未来冷却水塔行业的一个发展方向，也是很多缺水企业迫切需要解决的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却塔智能节水系统，以解决现有的冷却塔系统进行工业冷却时水温难控制且浪费大量水资源的问题。

本发明提供的一种工业冷却塔智能节水系统，包括依次连接的测量系统、旁路系统、补水及排水系统和智能控制系统；

所述测量系统用于测量冷却塔系统工作参数，并反馈给智能控制系统、以使控制系统生成控制信号调整冷却塔系统的工作状态；

进一步的，所述测量系统包括温度传感器、流量传感器以及电导率测量仪表等；所述温度传感器设置在冷却塔进出口、补水口等位置；所述流量传感器设置在冷却塔进出口、旁路管道、补水及排水口等位置；所述电导率测量仪表设置在冷却塔底部蓄水池等位置。

所述旁路系统用于在冷却塔进水与冷却塔底部的蓄水池之间建立旁路管线，通过减少通过冷却塔的循环冷却水水量，以减少冷却水通过冷却塔所产生的蒸发及漂水损耗；

进一步的，所述旁路管线通过连接冷却塔进水与冷却塔蓄水池或出水，使部分或全部冷却水通过旁路管线直接由冷却塔进水管道流至蓄水池或出水管道。通过控制旁路水流量，使通过旁路管线的高温水与通过冷却塔冷却的低温水进行混合，达到规定的出水温度；

进一步的，所述旁路管线的冷却水流量可以进行调控；

所述补水及排水系统用于排放冷却塔底部的浓水，补充新鲜水，以改善循环冷却水的水质；

进一步的，所述排水系统，系单独设置，用于排放一定量的浓水，排水实现自动控制；

进一步的，所述补水系统，系单独设置，通过补充新鲜水，以弥补排水及蒸发漂水损耗，保持总循环冷却水量的恒定，补水实现自动控制；

进一步的，所述的补水及排水系统，通过控制实现自动排水及补水，使冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量等控制在一个合理的允许范围，以改善冷却水水质；

智能控制系统用于通过冷却塔系统工作状态进行监控，优化运行参数，实现精准调节与控制，从而达到节水效果。

进一步的，所述智能控制系统，包括由PLC或DCS构成的控制模块、控制阀等执行机构、控制软件等。

进一步的，所述的智能控制系统，能根据测量系统采集反馈的冷却塔系统的工作状态，经过控制软件计算，通过控制模块输出控制信号给执行机构，对系统工作状态进行精确控制、实时调节；

进一步的，所述的精确控制、实时调节，可以对冷却塔出水水温进行精确控制，保证水温的稳定，减少温度波动；

所述的冷却塔智能节水系统，通过智能控制系统对旁路系统、进排水系统的工作参数进行调节，调整冷却水系统至最优工作状态，以减少冷却水的浪费，从而达到节水目的，具有很好的经济效益与社会效益。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供的冷却塔智能节水系统，当环境温度比较低或负荷降低时，可以通过调节旁路系统的旁路开关阀，到实现对进水的分流，从而使部分高温水通过旁路不进入冷却塔，与经过冷却塔冷却后的低温水混合，达到规定的出水温度。这样，不仅可以使出水温度尽量恒定，而且减少了循环冷却水经过冷却塔造成的不必要的蒸发损失，达到节水效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的冷却塔系统的框图；

图2为本发明实施例提供的冷却塔智能节水系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的测量系统、冷却塔系统及智能控制系统连接及控制示意图。

图标：1-测量系统；2-冷却塔系统；3-智能控制系统；21-冷却塔；22-旁路系统；23-补水系统；24-排水系统；11-温度传感器；12-流量传感器；13-电导率测量仪表；211-进水口；212-出水口；213-补水口；214-排水口；31-控制模块；32-控制软件；215-集水池；221-旁路管道；222-旁路控制阀；231-补水管道；232-补水控制阀；241-排水管道；242-排水控制阀；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的冷却塔系统的框图；图2为本发明实施例提供的冷却塔智能节水系统的示意图；图3为本发明实施例提供的测量系统、冷却塔系统及智能控制系统连接及控制示意图。

如图1-3所示，本发明提供的冷却塔节水系统，包括依次连接的测量系统1、冷却塔系统2和控制系统3。所述测量系统1用于测量所述冷却塔系统2的工作参数，并反馈给所述控制系统3，以使所述控制系统3生成控制信号调整所述冷却塔系统2的工作状态。

进一步，所述测量系统1包括温度传感器11、流量传感器12以及电导率测量仪表13等；所述温度传感器11设置在冷却塔进水口211、出水口212、补水口213及冷却塔周边216等位置；所述流量传感器12设置在冷却塔进水口211、出水口212、旁路管道221、补水口213及排水口214等位置；所述电导率测量仪表13设置在冷却塔底部蓄水池215等位置。

所述冷却塔系统2包括冷却塔21、旁路系统22、补水系统23和排水系统24，所述旁路系统22分别与冷却塔进水口211和冷却塔底蓄水池215相连，用于旁路部分或全部冷却水，由冷却塔进水口直接至冷却塔底蓄水池的热水，与经过冷却塔冷却的冷水在冷却塔底蓄水池215混合，充分混合后的冷却水再经过冷却塔出水口212送往区域外各用水用户。

冷却塔21，测量系统1、冷却塔旁路系统22和智能控制系统3依次连接，测量系统1采集到冷却塔系统2的工作参数，转换成信号传递给控制系统3，控制系统3生成控制信号调控旁路系统22的工作状态，从而改变冷却塔系统2的工作状态，冷却效果得到精确控制；部分冷却水通过旁路管道221直接流至冷却塔底蓄水池215，而不经过冷却塔的喷淋冷却，避免这部分冷却水经过喷淋而造成冷却水蒸发或者漂水损耗，减少冷却水损失。

进一步，部分冷却水不经过冷却塔21而通过旁路系统22流至蓄水池215，不和外界环境接触，减少了进入到冷却塔系统2的杂质量，进而减少循环冷却水药剂的用量以及为改善水质所需的排水水量。

进一步，旁路系统22的水流量是自动调节的，控制系统3通过测量系统1反馈的冷却塔系统工作参数，通过软件计算，形成控制信息传递到旁路系统执行机构，执行机构作动旁路系统控制阀222的开度，进而调节旁路系统22的冷却水流量。

所述的补水系统23及排水系统24，用于排放冷却塔底部的浓水，补充新鲜水，以改善循环冷却水的水质；

其中，排水系统24，系单独设置，用于排放集聚在冷却塔系统中有机物、悬浮物及含盐量较高的浓水；排水系统24包括排水管道241和排水控制阀242，测量系统1将电导率测量仪表13测得的数据传递给智能控制系统3，智能控制系统3检测到数据达到设定上限时，形成控制信号，并传输给执行机构，执行机构控制排水控制阀242开启，系统进行排水；在排水过程中，测量系统1持续将电导率测量仪表13测得的数据传输给智能控制系统3；当智能控制系统3检测到数据回落至设定下限时，再次形成控制信号，传输给执行机构，控制排水控制阀242关闭，系统停止排水。

其中，补水系统23，系单独设置，通过补充新鲜水，以弥补排水及蒸发漂水损耗，保持总循环冷却水量的恒定；补水系统23包括补水管道231和补水控制阀232；当冷却塔系统2排水及蒸发漂水损耗造成系统总水量达到设定下限时，智能控制系统3形成控制信号，传输给执行机构，执行机构控制补水控制阀231开启，系统开始补水；在补水过程中，测量系统1持续数据传输给智能控制系统3；当智能控制系统3检测到系统总水量达到设定上限时，再次形成控制信号，传输给执行机构，控制补水控制阀232关闭，系统停止补水。

进一步，补水系统23及排水系统24，通过智能控制系统3控制实现自动排水及补水，使冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量等控制在一个合理的允许范围，以保持冷却水水质。

所述智能控制系统3，用于通过冷却塔系统工作状态进行监控，优化运行参数，实现精准调节与控制，从而达到节水效果。

进一步，智能控制系统3，包括控制模块31、控制阀等执行机构、内置控制软件32等。

其中，控制模块31由PLC或DCS构成，并经过组态，形成利于操作的操作界面，在操作界面上可以对控制点参数进行设定以及对控制回路进行设定。

其中，内置控制软件32为综合冷却塔系统2各工作参数，并根据工作参数之间的逻辑关系及影响程度的大小形成的计算软件；测量系统1反馈的信号通过内置控制软件32形成控制参数，通过控制模块形成控制信号，输送给执行机构，控制控制阀的操作，进而对整个冷却塔系统工作状态进行优化调节。

进一步，智能控制系统3，能根据测量系统采集反馈的冷却塔系统2的工作状态，经过内置控制软件32计算，通过控制模块输出控制信号给执行机构，对系统工作状态进行精确控制、实时调节；

进一步，所述的精确控制、实时调节，可以对冷却塔出水水温进行精确控制，保证水温的稳定，减少温度波动；

综上所述，本发明提供的冷却塔智能节水系统，测量系统1测量冷却塔系统2工作参数，并传递给智能控制系统3，智能控制系统3经过内部控制软件32的计算，通过控制模块31形成控制信号，对旁路系统、进排水系统的工作参数进行调节，调整冷却水系统至最优工作状态，以减少冷却水的浪费，从而达到节水目的，具有很好的经济效益与社会效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种冷却塔智能节水系统，其特征在于，包括依次连接的测量系统、旁路系统、补水及排水系统和智能控制系统；

所述测量系统用于测量所述冷却系统的工作参数，并反馈给所述智能控制系统，以使所述控制系统生成控制信号调整所述冷却系统的工作状态；

所述旁路系统用于在冷却塔进水与冷却塔底部的蓄水池之间建立旁路管线，通过旁路，减少通过冷却塔的循环冷却水水量，以达到减少冷却水通过冷却塔所产生的蒸发及漂水损耗；

所述补水及排水系统用于排放冷却塔底部的浓水，补充新鲜水，以改善循环冷却水的水质；

所述智能控制系统用于通过对冷却塔系统工作状态进行监控，优化运行参数，实现精准调节与控制，从而达到节水效果。

2.根据权利要求1所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，通过建立连接冷却塔进水与冷却塔蓄水池或出水的旁路管线，使部分或全部冷却水通过旁路管线直接由冷却塔进水管道流至蓄水池或出水管道，且流量可调。通过控制旁路水流量，使通过旁路管线的高温水与通过冷却塔冷却的低温水进行混合，达到规定的出水温度。

3.根据权利要求1所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，设置单独的排水系统，用于排放一定量的浓水，排水实现自动控制。

4.根据权利要求1所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，设置单独的补水系统，通过补充新鲜水，以弥补排水及蒸发漂水损耗，保持总循环冷却水量的恒定，补水实现自动控制。

5.根据权利要求3和4所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，通过控制实现自动排水及补水，使冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量等控制在一个合理的允许范围，以改善冷却水水质。

6.根据权利要求1所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，所述测量系统包括温度传感器、流量传感器以及电导率测量仪表等；

所述温度传感器设置在冷却塔进出口、补水口等位置；

所述流量传感器设置在冷却塔进出口、旁路管道、补水及排水口等位置；

所述电导率测量仪表设置在冷却塔底部蓄水池等位置。

7.根据权利要求1所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，所述智能控制系统包括由PLC或DCS构成的控制模块、控制阀等执行机构、控制软件等。

8.根据权利要求7所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，能根据测量系统采集反馈的冷却塔系统的工作状态，经过控制软件计算，通过控制模块输出控制信号给执行机构，控制控制阀开度，对系统工作状态进行精确控制、实时调节。

9.根据权利要求8所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，精确控制、实时调节，可以对冷却塔出水水温进行精确控制，保证水温的稳定，减少温度波动。

10.根据权利要求1所述的冷却塔智能节水系统，其特征在于，通过智能控制系统对旁路系统、进排水系统的工作参数进行调节，调整冷却塔系统至最优工作状态，以减少冷却水的浪费，从而达到节水目的。