CN108585225A - 一种循环水水质稳定控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种循环水水质稳定控制系统及控制方法，包括循环水池、循环泵、换热器和冷却塔；冷却塔设置在所述循环水池的上方，循环水池、循环泵、换热器和冷却塔通过管路依次连接；循环水池还连接有垢菌清设备；垢菌清设备用于对循环水进行除垢杀菌灭藻处理；该系统还包括检测模块、PLC控制模块和设置在各管路上的调节阀门，垢菌清设备、检测模块和调节阀门分别与PLC控制模块连接。
Description
技术领域
本发明属于水质监测控制技术领域，具体涉及一种循环水水质稳定控制系统及控制方法。
背景技术
我国城市水资源存在极其匮乏且涉及面广的问题，全国城市每年缺水 60 亿m3，每年因缺水造成经济损失约2,000 亿元。在我国，城市水资源的需求几乎涉及到国民经济的方方面面，如工业、农业、建筑业、居民生活等，城市用水需求持续增长，而城市水资源的量是有限的，多数城市的当地水资源已接近或达到开发利用的极限，部分城市的地下水已处于超采状态。当地下水开采量超过补给量时，水资源质与量的状态便失去平衡，同时还会引起一系列环境工程地质问题。大量开采利用水资源的同时，会增大生活污水和工业废水的排放，使地表水和地下水体遭受不同程度的污染。过量开采地下水导致地下水位逐年下降，单井出水量减少，供水成本增加，水资源逐渐枯竭，从而产生地面沉降、塌陷、地裂缝等问题。
据统计工业用水占总用水量的21.6%，而循环水用水量占工业用水量的70~80%，因此节约冷却循环用水量则是节约工业用水最有效的措施，循环水系统在运行过程中需要根据运行要求进行排水、补水及换水等，但目前大多循环水系统无水质在线监测分析系统，即使配备化验室的循环水系统也因需人工测定导致反馈周期较长，操作滞后，且在运行中均采用人工进行控制，运行机制比较差，系统的补排水操作仅靠经验或感觉进行，补排水时间及水量均无明确规定，因此导致循环冷却水系统在运行过程中存在水资源浪费严重、污染严重、换热器及管道结垢、腐蚀、微生物滋生等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种循环水水质稳定控制系统及控制方法，以解决上述技术问题。
本发明的技术方案是：
一种循环水水质稳定控制系统，包括循环水池、循环泵、换热器和冷却塔；冷却塔设置在所述循环水池的上方，循环水池、循环泵、换热器和冷却塔通过管路依次连接；循环水池还连接有垢菌清设备；垢菌清设备用于对循环水进行除垢杀菌灭藻处理；
该系统还包括检测模块、PLC控制模块和设置在各管路上的调节阀门，垢菌清设备、检测模块和调节阀门分别与PLC控制模块连接。
优选地，所述管路包括第一循环管路、第二循环管路和回水管路；循环水池通过第一循环管路与循环泵连接，循环泵通过第二循环管路与换热器连接，换热器通过回水管路与冷却塔连通；
垢菌清设备连接有处理进水管路和处理出水管路；回水管路与处理进水管路连接，处理出水管路连接到循环水池；
检测模块包括设置在回水管路上的第三温度监测仪、设置在处理进水管路上的压力传感器和第一流量传感器、设置在换热器上的第二温度监测仪和设置在循环水池上的液位计。
调节阀门包括设置在处理进水管路上与PLC控制模块连接的处理进水阀门。
优选地，所述管路包括第一循环管路、第二循环管路和回水管路；循环水池通过第一循环管路与循环泵连接，循环泵通过第二循环管路与换热器连接，换热器通过回水管路与冷却塔连通；
循环水池设有出水口和吸水口，出水口和吸水口在循环水池上成对角设置；垢菌清设备连接有处理进水管路和处理出水管路；循环水池的出水口通过处理循环管路连接有处理循环泵，处理循环泵与处理进水管路连接，处理出水管路与循环水池的吸水口连接；
检测模块包括设置在回水管路上的第三温度监测仪、设置在处理进水管路上的压力传感器和第一流量传感器、设置在换热器上的第二温度监测仪和设置在循环水池上的液位计。
调节阀门包括设置在处理进水管路上与PLC控制模块连接的处理进水阀门；
处理循环管路还设有第三手动阀门；处理进水管路靠近处理循环泵的一端依次设有第二止回阀和第三手动阀门。
优选地，检测模块还包括与PLC控制模块连接的氯离子监测仪钙离子监测仪、水硬度监测仪、水碱度检测仪、浊度监测仪、TDS监测仪、电导率监测仪、PH监测仪、总铁监测仪、第一温度监测仪、氧化还原电位监测仪、补水流量计、排污流量计；
调节阀门还包括与PLC控制模块连接的补水进水阀门和排污阀门；
循环水池还连接有补水管路，所述补水管路连接到外部的水源；补水进水阀门和补水流量计设置在补水管路上；
循环水池还连接有排污管路，排污流量计和排污阀门设置在排污管路上。
第一循环管路上还设有第一手动阀门，第二循环管路上靠近循环泵的一端依次设有第一止回阀和第二手动阀门。
优选地，所述垢菌清设备为全自动垢菌清设备，用于对循环水进行杀菌除垢，包括反应室和支撑架，所述反应室上部分圆柱体结构，下部分锥形结构；反应室顶端外部设置有传动装置，所述传动装置通过减速机连接有电机；
反应室顶端设置有出水口；
反应室中部设置有进水口；
反应室的底部设置有排污口，排污口连接有排污电动阀；
所述的反应室内部设置至少有一个圆柱体阴极筒，阴极筒的顶端与传动装置连接，阴极筒的底端与设置在反应室内部的支撑架连接，支撑架固定连接在反应室内壁与反应室内壁垂直；
反应室中心位置设置有刮刀，刮刀顶端固定连接在反应室顶部中心，刮刀底端固定在支撑架的中心，刮刀数量根据阴极筒的数量设置，刮刀贴合在阴极筒的外圆周；
所述反应室内部至少设置一根阳极棒，阳极棒与反应室顶端相连接；
传动装置贯穿反应室顶部连接阴极筒采用密封装置，反应室顶部端盖与圆柱体结构反应室采用法兰式连接。
优选地，所述垢菌清设备为卧式旋转垢菌清设备，用于对循环水进行杀菌除垢，包括：筒体、前封盖、后封盖、转动轴、刮刀架、刮刀、阳极棒、阳极接线柱，其中，筒体呈圆柱体，筒体一端面设置前封盖，另一端面设置后封盖，所述筒体一端下部设置有进水口，筒体另一端上部设置有出水口，筒体另一端下部设置有排渣口，转动轴的一端连接前封盖，且穿过前封盖中心深入筒体内部与刮刀架连接，转动轴的另一端连接有转动机构；所述刮刀架镂空无轴紧贴筒体内壁，刮刀架上设置至少一片刮刀，刮刀可以在转动机构的作用下以筒体中心为圆心沿筒体内壁旋转，阳极棒设置于筒体内部中轴线上，阳极棒连接于另一端筒体后封盖，阳极接线柱设置于后封盖外侧同时连接内侧阳极棒。
优选地，所述刮刀架镂空无轴紧贴筒体内壁，刮刀架上设置至少一片刮刀，刮刀架与刮刀采用螺栓固定，刮刀材质为尼龙或四氟，刮刀与筒体内壁的距离为3—5mm，在这个范围内的间隙可以使螺旋刮刀旋转更稳定。
优选的，所述筒体直径100mm—460mm。
优选地，所述转动机构包括旋转把手或电机驱动机构。
优选地，电机驱动机构包括减速机和与减速机连接的电机，转动轴的另一端连接减速机，减速机与电机连接。
优选的，电机驱动机构包括齿轮、链条和电机，齿轮与链条一端连接，电机与链条另一端通过齿轮连接，电机与转动轴之间通过链条、齿轮传动。
优选地，所述垢菌清设备为网格式垢菌清设备，用于对循环水进行杀菌除垢，包括箱体、箱壁、阴极板、阳极棒和支撑板；
箱体与箱壁连接，箱体下侧设置有进水口，箱体上侧设置有出水口，阴极板连接于两个相对的箱壁上且平行分布于箱体内部，所述阴极板之间通过支撑板连接，增加阴极板之间的稳定性，减少水流冲击带来的晃动以及水垢长期积累造成阴极板的变形下垂等问题，阳极棒设置在两个相对的箱壁上且平行分布于箱体内部与阴极板相互交叉，阴极板上设置有若干水孔，方便水流通过，水流经过阴极板、阳极棒时通过电流作用发生电化学反应，箱壁上设置有接线柱，接线柱分别与箱体内部阴极板、阳极棒连接，接通电源后为其提供电流。
优选地，支撑板上设置插接孔，阴极板上设置插接孔，阴极板与支撑板
之间插接。
优选地，所述阴极板之间通过支撑板连接，阴极板与支撑板之间为焊接。
本发明技术方案还提供一种循环水水质稳定控制方法，包括如下步骤：
检测模块将检测数据传输到PLC控制模块，PLC控制模块根据接收到的数据进行分析水质稳定指数朗格利尔指数LSI及稳定指数RSI；
根据水质稳定指数朗格利尔指数LSI及稳定指数RSI控制范围（LSI：0~2，RSI：4~6）判断是否调整垢菌清设备控制处理进水阀门以及设备运行电压或电流；
根据检测数据PLC控制模块计算出控制值对系统进行调节控制。
优选地，步骤根据水质稳定指数朗格利尔指数LSI及稳定指数RSI控制范围（LSI：0~2，RSI：4~6）判断是否调整垢菌清设备控制处理进水阀门以及设备运行电压或电流，包括：
当LSI在0~2，RSI在4~6控制范围内时，此时系统处于微结垢状态，无需进行调整；
当稳定指数LSI<0或RSI>6时，证明系统处于腐蚀状态，此时通过降低运行电压值（或电流值）或减少处理进水阀门的开度的方式进行调节；
当稳定指数LSI>2或RSI<4时，证明系统处于严重结垢状态，此时通过提高运行电压值（或电流值）或增大处理进水阀门的开度的方式进行调节，以此实现系统水质的稳定控制。
优选地，步骤根据检测数据PLC控制模块计算出控制值对系统进行调节控制，包括：
当稳定指数在控制范围内时， PLC控制模块根据第一温度监测仪与回水管路上设置的第三温度监测仪所测数据计算出冷却塔降温温差△t（摄氏度），并结合测定循环系统附近空气温度的温度计所测数据计算出循环水系统的蒸发量Qe；
根据系统中氯离子监测仪测定的数据确定系统的浓缩倍数N，并结合计算的蒸发量Qe计算出系统的补水量Qm，进而通过补水流量计控制补水进水阀门的开度，保证补水量的准确；
根据系统的蒸发量Qe、风吹损失量Qw及补水量Qm计算出系统的排污量Qb，进而通过排污流量计控制排污阀门的开度，保证排污量的准确；
当系统中氯离子监测仪或电导率仪或浊度仪监测数据超过设定值时，需要加大排污量及补水量，此时控制补水进水阀门及排污阀门开度均至最大，直至氯离子监测仪、电导率仪和浊度仪监测数据在设定值后，恢复排污阀门之前的开度，待循环水池内的液位计到达设定液位时恢复补水进水阀门之前的开度，实现补水及排污的自动控制。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明所提供的垢菌清设备具有除垢率高、杀菌效果好、结构简单等优点。
PLC控制模块通过接受检测的水质状态进行系统控制，提高了循环水系统的自动化程度及控制水平，节省了人工，进而实现节约水资源、减少污染、控制换热设备及管道的结垢、腐蚀及微生物滋生的目的。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明提供的一种循环水水质稳定控制系统连接示意图；
图2为本发明提供的一种循环水水质稳定控制系统连接示意图；
图3为卧式旋转垢菌清装置的结构示意图；
图4为卧式旋转垢菌清装置的刮刀架结构示意图及左视图；
图5为网格式垢菌清设备的阴、阳极分布主视示意图；
图6为网格式垢菌清设备的阴、阳极及支撑板左视示意图
图7为网格式垢菌清设备的阴极板与支撑板连接示意图；
图8为全自动垢菌清设备剖面示意图；
图9为全自动垢菌清设备俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
实施例一
如图1所示，一种循环水水质稳定控制系统，包括循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1；冷却塔1设置在所述循环水池3的上方，循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1通过管路依次连接；循环水池3还连接有垢菌清设备5；垢菌清设备5用于对循环水进行杀菌除垢灭藻处理；
该系统还包括检测模块、PLC控制模块6和设置在各管路上的调节阀门，垢菌清设备5、检测模块和调节阀门分别与PLC控制模块6连接。
所述管路包括第一循环管路32、第二循环管路24和回水管路14；循环水池3通过第一循环管路32与循环泵2连接，循环泵2通过第二循环管路24与换热器4连接，换热器4通过回水管路14与冷却塔1连通；
垢菌清设备5连接有处理进水管路54和处理出水管路53；回水管路14与处理进水管路54连接，处理出水管路53连接到循环水池3；
检测模块包括设置在回水管路14上的第三温度监测仪T3、设置在处理进水管路54上的压力传感器P和第一流量传感器Q1、设置在换热器4上的第二温度监测仪T2和设置在循环水池3上的液位计H；
调节阀门包括设置在处理进水管路54上与PLC控制模块6连接的处理进水阀门M1。
检测模块还包括与PLC控制模块6连接的氯离子监测仪CL-、钙离子监测仪Ca2+、水硬度监测仪YD、水碱度检测仪JD、浊度监测仪NTU、TDS监测仪TDS、电导率监测仪G、PH监测仪PH、总铁监测仪Fe、第一温度监测仪T1、氧化还原电位监测仪ORP、补水流量计Q2、排污流量计Q3；
调节阀门还包括与PLC控制模块6连接的补水进水阀门M2和排污阀门M3；
循环水池3还连接有补水管路33，所述补水管路33连接到外部的水源；补水进水阀门M2和补水流量计Q2设置在补水管路33上；
循环水池3还连接有排污管路30，排污流量计Q3和排污阀门M3设置在排污管路30上。
第一循环管路32上还设有第一手动阀门32.1，第二循环管路24上靠近循环泵2的一端依次设有第一止回阀24.2和第二手动阀门24.1。
垢菌清设备的工作原理：循环水在阴极附近形成一个强碱性环境（PH高达13），使碳酸钙从水中析出，与沉积的重金属离子一起附着在内壁上。电流导致悬浮颗粒失稳，形成较大絮体沉淀下来。在阳极附近，氯离子被电解氧化生成游离氯或者次氯酸。在阳极附近同时生成氢氧根自由基、氧自由基、臭氧以及双氧水，这些物质进一步强化了整个水系统的杀菌灭藻、除垢防腐效果。
当系统中氯离子监测仪或电导率仪或浊度仪监测数据超过设定值时，需要加大排污量及补水量，此时控制补水进水阀门及排污阀门开度均至最大，直至氯离子监测仪、电导率仪和浊度仪监测数据在设定值后，恢复排污阀门之前的开度，待循环水池内的液位计到达设定液位时恢复补水进水阀门之前的开度，实现补水及排污的自动控制。
当垢菌清设备工作时间达到设定值，PLC控制模块启动垢菌清设备对设备内部垢体进行清除，从而达到除垢的目。
实施例二
如图2所示，一种循环水水质稳定控制系统，包括循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1；冷却塔1设置在所述循环水池3的上方，循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1通过管路依次连接；循环水池3还连接有垢菌清设备5；垢菌清设备5用于对循环水进行杀菌灭藻处理；
该系统还包括检测模块、PLC控制模块6和设置在各管路上的调节阀门，垢菌清设备5、检测模块和调节阀门分别与PLC控制模块6连接。
所述管路包括第一循环管路32、第二循环管路24和回水管路14；循环水池3通过第一循环管路32与循环泵2连接，循环泵2通过第二循环管路24与换热器4连接，换热器4通过回水管路14与冷却塔1连通；
循环水池3设有出水口和吸水口，出水口和吸水口在循环水池上成对角设置；垢菌清设备5连接有处理进水管路54和处理出水管路53；循环水池的出水口通过处理循环管路38连接有处理循环泵8，处理循环泵8与处理进水管路54连接，处理出水管路53与循环水池3的吸水口连接；
检测模块包括设置在回水管路14上的第三温度监测仪T3、设置在处理进水管路54上的压力传感器P和第一流量传感器Q1、设置在换热器4上的第二温度监测仪T2和设置在循环水池3上的液位计H;
调节阀门包括设置在处理进水管路54上与PLC控制模块6连接的处理进水阀门M1；
处理循环管路38还设有第三手动阀门38.1；处理进水管路54靠近处理循环泵的一端依次设有第二止回阀54.2和第三手动阀门54.1。
检测模块还包括与PLC控制模块6连接的氯离子监测仪CL-、钙离子监测仪Ca2+、水硬度监测仪YD、水碱度检测仪JD、浊度监测仪NTU、TDS监测仪TDS、电导率监测仪G、PH监测仪PH、总铁监测仪Fe、第一温度监测仪T1、氧化还原电位监测仪ORP；
检测模块还包括PLC控制模块6连接的补水流量计Q2和排污流量计Q3；
调节阀门还包括与PLC控制模块6连接的补水进水阀门M2和排污阀门M3；
循环水池3还连接有补水管路33，所述补水管路33连接到外部的水源；补水进水阀门M2和补水流量计Q2设置在补水管路33上；
循环水池3还连接有排污管路30，排污流量计Q3和排污阀门M3设置在排污管路30上。
第一循环管路32上还设有第一手动阀门32.1，第二循环管路24上靠近循环泵2的一端依次设有第一止回阀24.2和第二手动阀门24.1。
垢菌清设备的工作原理：循环水在阴极附近形成一个强碱性环境（PH高达13），使碳酸钙从水中析出，与沉积的重金属离子一起附着在内壁上。电流导致悬浮颗粒失稳，形成较大絮体沉淀下来。在阳极附近，氯离子被电解氧化生成游离氯或者次氯酸。在阳极附近同时生成氢氧根自由基、氧自由基、臭氧以及双氧水，这些物质进一步强化了整个水系统的杀菌灭藻、除垢防腐效果。
当系统中氯离子监测仪或电导率仪或浊度仪监测数据超过设定值时，需要加大排污量及补水量，此时控制补水进水阀门及排污阀门开度均至最大，直至氯离子监测仪、电导率仪和浊度仪监测数据在设定值后，恢复排污阀门之前的开度，待循环水池内的液位计到达设定液位时恢复补水进水阀门之前的开度，实现补水及排污的自动控制。
当垢菌清设备工作时间达到设定值，对设备内部垢体进行清除，从而达到除垢的目。
实施例三
如图1、图3、图4所示，一种循环水水质稳定控制系统，包括循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1；冷却塔1设置在所述循环水池3的上方，循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1通过管路依次连接；循环水池3还连接有垢菌清设备5；垢菌清设备5用于对循环水进行杀菌灭藻处理；
该系统还包括检测模块、PLC控制模块6和设置在各管路上的调节阀门，垢菌清设备5、检测模块和调节阀门分别与PLC控制模块6连接。
所述管路包括第一循环管路32、第二循环管路24和回水管路14；循环水池3通过第一循环管路32与循环泵2连接，循环泵2通过第二循环管路24与换热器4连接，换热器4通过回水管路14与冷却塔1连通；
垢菌清设备5连接有处理进水管路54和处理出水管路53；回水管路14与处理进水管路54连接，处理出水管路53连接到循环水池3；
检测模块包括设置在回水管路14上的第三温度监测仪T3、设置在处理进水管路54上的压力传感器P和第一流量传感器Q1、设置在换热器4上的第二温度监测仪T2和设置在循环水池3上的液位计H；
调节阀门包括设置在处理进水管路54上与PLC控制模块6连接的处理进水阀门M1。
检测模块还包括设置在第二循环管路上与PLC控制模块6连接氯离子监测仪CL-、钙离子监测仪Ca2+、水硬度监测仪YD、水碱度检测仪JD、浊度监测仪NTU、TDS监测仪TDS、电导率监测仪G、PH监测仪PH、总铁监测仪Fe、第一温度监测仪T1、氧化还原电位监测仪ORP；
检测模块还包括PLC控制模块6连接的补水流量计Q2和排污流量计Q3。
调节阀门还包括与PLC控制模块6连接的补水进水阀门M2和排污阀门M3；
循环水池3还连接有补水管路33，所述补水管路33连接到外部的水源；补水进水阀门M2和补水流量计Q2设置在补水管路33上；
循环水池3还连接有排污管路30，排污流量计Q3和排污阀门M3设置在排污管路30上。
第一循环管路32上还设有第一手动阀门32.1，第二循环管路24上靠近循环泵2的一端依次设有第一止回阀24.2和第二手动阀门24.1。
所述垢菌清设备5为卧式旋转垢菌清设备，用于对循环水进行杀菌除垢，包括：筒体6.4、前封盖6.5、后封盖6.6、转动轴6.7、刮刀架6.8、刮刀6.9、阳极棒6.10、阳极接线柱6.11，其中，筒体6.4呈圆柱体，筒体6.4一端面设置前封盖6.5，另一端面设置后封盖6.6，所述筒体6.4一端下部设置有进水口6.1，筒体6.4另一端上部设置有出水口6.2，筒体6.4另一端下部设置有排渣口6.3，转动轴6.7的一端连接前封盖6.5，且穿过前封盖6.5中心深入筒体6.4内部与刮刀架6.8连接，转动轴6.7的另一端连接有转动机构；所述刮刀架6.8镂空无轴紧贴筒体6.4内壁，刮刀架6.8上设置至少一片刮刀6.9，刮刀6.9可以在转动机构的作用下以筒体6.4中心为圆心沿筒体6.4内壁旋转，阳极棒6.10设置于筒体6.4内部中轴线上，阳极棒6.10连接于另一端筒体后封盖6.6，阳极接线柱6.11设置于后封盖6.6外侧同时连接内侧阳极棒6.10。
所述刮刀架6.8镂空无轴紧贴筒体6.4内壁，刮刀架6.8上设置至少一片刮刀6.9，刮刀架6.8与刮刀6.9采用螺栓固定，刮刀6.9材质为尼龙或四氟，刮刀6.9与筒体6.4内壁的距离为3—5mm，在这个范围内的间隙可以使螺旋刮刀旋转更稳定。
所述筒体6.4直径100mm—460mm。
所述转动机构为电机驱动机构，电机驱动机构包括减速机6.17和与减速机连接的电机6.12，转动轴6.7的一端连接前封盖6.5，转动轴6.7的另一端连接减速,6.17，减速机6.17与电机6.12连接。
所述转动轴6.7穿过筒体6.4其中一侧面且位于圆柱体中轴线上，采用常规技术手段密封，所述阳极接线柱6.11设置于筒体6.4外壁且与筒体6.4内部阳极棒6.10相连接，阳极接线柱6.11与阳极棒6.10的连接与筒体6.4绝缘。工作时，阳极接线柱6.11连接电源正极，筒体6.4连接电源负极，循环水自进水口6.1进入，出水口6.2排出，水流通过筒体6.10内部时，在此过程中，在电流的作用下，阴阳极发生电化学反应，长期运行后在筒体内壁形成大量水垢，通过电机6.12的动力下，转动轴6.7的传动，刮刀架6.8带动刮刀6.9旋转刮除筒体6.4内壁上形成的水垢，最后通过排渣口6.3排出。
当系统中氯离子监测仪或电导率仪或浊度仪监测数据超过设定值时，需要加大排污量及补水量，此时控制补水进水阀门及排污阀门开度均至最大，直至氯离子监测仪、电导率仪和浊度仪监测数据在设定值后，恢复排污阀门之前的开度，待循环水池内的液位计到达设定液位时恢复补水进水阀门之前的开度，实现补水及排污的自动控制。
当垢菌清设备工作时间达到设定值，PLC控制模块启动垢菌清设备进行排污，沉淀在反应室底部水垢、污垢等沉淀物，一起由设备底部的排渣口6.3，排出，从而达到除垢的目。
实施例四
一种循环水水质稳定控制系统，包括循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1；冷却塔1设置在所述循环水池3的上方，循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1通过管路依次连接；循环水池3还连接有垢菌清设备5；垢菌清设备5用于对循环水进行杀菌灭藻处理；
该系统还包括检测模块、PLC控制模块6和设置在各管路上的调节阀门，垢菌清设备5、检测模块和调节阀门分别与PLC控制模块6连接。
所述管路包括第一循环管路32、第二循环管路24和回水管路14；循环水池3通过第一循环管路32与循环泵2连接，循环泵2通过第二循环管路24与换热器4连接，换热器4通过回水管路14与冷却塔1连通；
垢菌清设备5连接有处理进水管路54和处理出水管路53；回水管路14与处理进水管路54连接，处理出水管路53连接到循环水池3；
检测模块包括设置在回水管路14上的第三温度监测仪T3、设置在处理进水管路54上的压力传感器P和第一流量传感器Q1、设置在换热器4上的第二温度监测仪T2和设置在循环水池3上的液位计H；
调节阀门包括设置在处理进水管路54上与PLC控制模块6连接的处理进水阀门M1。
检测模块还包括设置在第一循环管路上与PLC控制模块6连接的氯离子监测仪CL-、钙离子监测仪Ca2+、水硬度监测仪YD、水碱度检测仪JD、浊度监测仪NTU、TDS监测仪TDS、电导率监测仪G、PH监测仪PH、总铁监测仪Fe、第一温度监测仪T1、氧化还原电位监测仪ORP；
检测模块还包括PLC控制模块6连接的补水流量计Q2和排污流量计Q3。
调节阀门还包括与PLC控制模块6连接的补水进水阀门M2和排污阀门M3；
循环水池3还连接有补水管路33，所述补水管路33连接到外部的水源；补水进水阀门M2和补水流量计Q2设置在补水管路33上；
循环水池3还连接有排污管路30，排污流量计Q3和排污阀门M3设置在排污管路30上。
第一循环管路32上还设有第一手动阀门32.1，第二循环管路24上靠近循环泵2的一端依次设有第一止回阀24.2和第二手动阀门24.1。
如图5-图7所示，所述垢菌清设备5为网格式垢菌清设备，用于对循环水进行杀菌除垢，包括箱体7.6、箱壁7.8、阴极板7.3、阳极棒7.4和支撑板7.7；
箱体7.6与箱壁7.8连接，箱体7.6下侧设置有进水口7.1，箱体7.6上侧设置有出水口7.2，阴极板7.3连接于两个相对的箱壁7.8上且平行分布于箱体7.6内部，所述阴极板7.3之间通过支撑板7.7连接，阳极棒7.4设置在两个相对的箱壁7.8上且平行分布于箱体7.6内部与阴极板7.3相互交叉，阴极板7.3上设置有若干水孔7.9，方便水流通过，水流经过阴极板7.3、阳极棒7.4时通过电流作用发生电化学反应，箱壁7.8上设置有接线柱7.5，接线柱7.5分别与箱体7.6内部阴极板7.3、阳极棒7.4连接，接通电源后为其提供电流。
支撑板7.7上设置插接孔7.10.1，阴极板 7.3上设置插接孔7.10.2，阴极
板7.3与支撑板 7.7之间插接。
工作时，循环水自进水口 7.1 进入，出水口 7.2 排出，水流通过箱体内部时，依次通过交错分布的阴极板7.3、阳极棒 7.4，在此过程中，在电流的作用下，阴阳极发生电化学反应：阴极板7.3 附近产生大量氢氧根离子，形成一个强碱性环境，强碱性环境扰乱了水垢的化学平衡，阴极板 7.3 的电流导致溶解的重金属离子形成沉淀，在阳极棒7.4 附近氯离子被电解氧化生成游离氯或者次氯酸，在阳极棒7.4附近同时生成氢氧根自由基、氧自由基、臭氧以及双氧水，这些物质进一步强化了反应室内和整个水系统的杀菌灭藻效果，悬浮物在电场的作用下失稳，发生絮凝沉淀。
当系统中氯离子监测仪或电导率仪或浊度仪监测数据超过设定值时，需要加大排污量及补水量，此时控制补水进水阀门及排污阀门开度均至最大，直至氯离子监测仪、电导率仪和浊度仪监测数据在设定值后，恢复排污阀门之前的开度，待循环水池内的液位计到达设定液位时恢复补水进水阀门之前的开度，实现补水及排污的自动控制。
当垢菌清设备工作时间达到设定值，需要打开垢菌清设备进行清垢，从而达到除垢的目。
实施例五
一种循环水水质稳定控制系统，包括循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1；冷却塔1设置在所述循环水池3的上方，循环水池3、循环泵2、换热器4和冷却塔1通过管路依次连接；循环水池3还连接有垢菌清设备5；垢菌清设备5用于对循环水进行杀菌灭藻处理；
该系统还包括检测模块、PLC控制模块6和设置在各管路上的调节阀门，垢菌清设备5、检测模块和调节阀门分别与PLC控制模块6连接。
所述管路包括第一循环管路32、第二循环管路24和回水管路14；循环水池3通过第一循环管路32与循环泵2连接，循环泵2通过第二循环管路24与换热器4连接，换热器4通过回水管路14与冷却塔1连通；
垢菌清设备5连接有处理进水管路54和处理出水管路53；回水管路14与处理进水管路54连接，处理出水管路53连接到循环水池3；
检测模块包括设置在回水管路14上的第三温度监测仪T3、设置在处理进水管路54上的压力传感器P和第一流量传感器Q1、设置在换热器4上的第二温度监测仪T2和设置在循环水池3上的液位计H；
调节阀门包括设置在处理进水管路54上与PLC控制模块6连接的处理进水阀门M1。
检测模块还包括设置在第二循环管路上与PLC控制模块6连接的氯离子监测仪CL-、钙离子监测仪Ca2+、水硬度监测仪YD、水碱度检测仪JD、浊度监测仪NTU、TDS监测仪TDS、电导率监测仪G、PH监测仪PH、总铁监测仪Fe、第一温度监测仪T1、氧化还原电位监测仪ORP；
其中，氯离子监测仪CL-、钙离子监测仪Ca2+、水硬度监测仪YD、水碱度检测仪JD、浊度监测仪NTU、TDS监测仪TDS、电导率监测仪G、PH监测仪PH、总铁监测仪Fe、第一温度监测仪T1、氧化还原电位监测仪ORP也可设在循环水池内。
检测模块还包括PLC控制模块6连接的补水流量计Q2和排污流量计Q3。
调节阀门还包括与PLC控制模块6连接的补水进水阀门M2和排污阀门M3；
循环水池3还连接有补水管路33，所述补水管路33连接到外部的水源；补水进水阀门M2和补水流量计Q2设置在补水管路33上；
循环水池3还连接有排污管路30，排污流量计Q3和排污阀门M3设置在排污管路30上。
第一循环管路32上还设有第一手动阀门32.1，第二循环管路24上靠近循环泵2的一端依次设有第一止回阀24.2和第二手动阀门24.1。
如图8-9所示，垢菌清设备5为全自动垢菌清设备，全自动垢菌清设备包括反应室5.14和支撑架5.8，所述反应室5.14上部分圆柱体结构，下部分锥形结构；
反应室5.14顶端外部设置有传动装置5.3，所述传动装置5.3通过减速机5.2连接有电机5.1；
反应室5.14顶端设置有出水口5.10；
反应室5.14中部设置有进水口5.9；
反应室5.14的底部设置有排污口5.11，排污口5.11连接有排污电动阀5.12；
所述的反应室5.14内部设置至少有一个圆柱体阴极筒5.5，阴极筒5.5的顶端与传动装置5.3连接，阴极筒5.5的底端与设置在反应室5.14内部的支撑架5.8连接，支撑架5.8固定连接在反应室5.14内壁与反应室5.14内壁垂直；
反应室5.14中心位置设置有刮刀5.7，刮刀5.7顶端固定连接在反应室5.14顶部中心，刮刀5.7底端固定在支撑架5.8的中心，刮刀5.7数量根据阴极筒5.5的数量设置，刮刀5.7贴合在阴极筒5.5的外圆周；
所述反应室5.14内部至少设置一根阳极棒5.6，阳极棒5.6与反应室5.14顶端相连接；
所述传动装置5.3贯穿反应室5.14顶部连接阴极筒5.5采用密封装置5.4，反应室5.14顶部端盖与圆柱体结构反应室采用法兰式连接。
所述的刮刀5.7贴合在阴极筒5.5的外圆周，刮刀5.7与阴极筒5.5外圆的距离为0.05cm。
所述反应室5.14内部设置三个阴极筒5.5，三个阴极筒呈正三角形且以反应室圆心为中心设置，设置三片刮刀5.7贴合在阴极筒5.5外圆周；所述反应室（5.14）外壁设置有三根支腿用于支撑整个垢菌清设备。
所述的反应室5.14内部设置三根阳极棒5.6，三根阳极棒5.6呈倒正三角形且以反应室圆心为中心设置，阳极棒5.6与阴极筒5.5相互交叉设置。
垢菌清设备正常工作时，循环水通过处理进水管路54连接到垢菌清设备的进水口5.9进入反应室5.14，与旋转的阴极筒5.5充分接触，在电流的作用下，在阴极筒5.5外壁附近产生大量氢氧根离子OH-，形成一个强碱性环境，强碱性环境使水垢失去化学平衡；同时带电的阴极筒5.5导致溶解的重金属离子形成沉淀，沉到反应室5.14底部；在阳极棒5.6附近同时生成氢氧根自由基、氧自由基、臭氧以及双氧水，这些物质进一步强化了反应室内5.14和整个水系统的杀菌灭藻效果；悬浮物在电场的作用下失稳，沉淀到反应室5.14底部。
当系统中氯离子监测仪或电导率仪或浊度仪监测数据超过设定值时，需要加大排污量及补水量，此时控制补水进水阀门及排污阀门开度均至最大，直至氯离子监测仪、电导率仪和浊度仪监测数据在设定值后，恢复排污阀门之前的开度，待循环水池内的液位计到达设定液位时恢复补水进水阀门之前的开度，实现补水及排污的自动控制。
通过系统中的氧化还原电位计可实时观测水中的杀菌能力；
通过系统中的铁监测仪可以实时反映系统有无腐蚀现象，确保系统的稳定运行。
当垢菌清设备工作时间达到设定值，PLC控制模块启动排污电动阀5.12排污，沉淀在反应室底部水垢、污垢等沉淀物，一起由设备底部的排污口5.11 排出，从而达到除垢的目。设定排污时间，到达时间后PLC控制模块6控制排污电动阀5.12自动关闭。
实施例六
一种循环水水质稳定控制方法，循环水系统附近设有与PLC控制模块连接的测定空气温度的在线温度计，包括如下步骤：
步骤1：检测模块将检测数据传输到PLC控制模块，PLC控制模块根据接收到的数据进行分析水质稳定指数朗格利尔指数LSI及稳定指数RSI；
步骤2：根据水质稳定指数朗格利尔指数LSI及稳定指数RSI控制范围（LSI：0~2，RSI：4~6）判断是否调整垢菌清设备控制处理进水阀门以及设备运行电压或电流；
其中，步骤2包括：
当LSI在0~2，RSI在4~6控制范围内时，此时系统处于微结垢状态，无需进行调整；
当稳定指数LSI<0或RSI>6时，证明系统处于腐蚀状态，此时通过降低运行电压值（或电流值）或减少处理进水阀门的开度的方式进行调节；
当稳定指数LSI>2或RSI<4时，证明系统处于严重结垢状态，此时通过提高运行电压值（或电流值）或增大处理进水阀门的开度的方式进行调节，以此实现系统水质的稳定控制。
步骤3：根据检测数据PLC控制模块计算出控制值对系统进行调节控制；
其中，步骤3包括：
当稳定指数在控制范围内时，PLC控制模块根据第一温度监测仪与回水管路上设置的第三温度监测仪所测数据计算出冷却塔（1）降温温差△t（摄氏度），并结合测定循环系统附近空气温度的温度计所测数据计算出循环水系统的蒸发量Qe；
根据系统中氯离子监测仪测定的数据确定系统的浓缩倍数N，并结合计算的蒸发量Qe计算出系统的补水量Qm，进而通过补水流量计控制补水进水阀门的开度，保证补水量的准确；
根据系统的蒸发量Qe、风吹损失量Qw及补水量Qm计算出系统的排污量Qb，进而通过排污流量计控制排污阀门的开度，保证排污量的准确；
当系统中氯离子监测仪或电导率仪或浊度仪监测数据超过设定值时，需要加大排污量及补水量，此时控制补水进水阀门及排污阀门开度均至最大，直至氯离子监测仪、电导率仪和浊度仪监测数据在设定值后，恢复排污阀门之前的开度，待循环水池内的液位计到达设定液位时恢复补水进水阀门之前的开度，实现补水及排污的自动控制;
当垢菌清设备工作时间达到设定值，对设备内部垢体进行清除，从而达到除垢的目。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种循环水水质稳定控制系统，其特征在于，包括循环水池（3）、循环泵（2）、换热器（4）和冷却塔（1）；冷却塔（1）设置在所述循环水池（3）的上方，循环水池（3）、循环泵（2）、换热器（4）和冷却塔（1）通过管路依次连接；循环水池（3）还连接有垢菌清设备（5）；垢菌清设备（5）用于对循环水进行杀菌灭藻处理；
该系统还包括检测模块、PLC控制模块（6）和设置在各管路上的调节阀门，垢菌清设备（5）、检测模块和调节阀门分别与PLC控制模块（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种循环水水质稳定控制系统，其特征在于，
所述管路包括第一循环管路（32）、第二循环管路（24）和回水管路（14）；循环水池（3）通过第一循环管路（32）与循环泵（2）连接，循环泵（2）通过第二循环管路（24）与换热器（4）连接，换热器（4）通过回水管路（14）与冷却塔（1）连通；
垢菌清设备（5）连接有处理进水管路（54）和处理出水管路（53）；回水管路（14）与处理进水管路（54）连接，处理出水管路（53）连接到循环水池（3）；
检测模块包括设置在回水管路（14）上的第三温度监测仪（T3）、设置在处理进水管路（54）上的压力传感器（P）和第一流量传感器（Q1）、设置在换热器（4）上的第二温度监测仪（T2）和设置在循环水池（3）上的液位计（H）;
调节阀门包括设置在处理进水管路（54）上与PLC控制模块（6）连接的处理进水阀门（M1）。
3.根据权利要求1所述的一种循环水水质稳定控制系统，其特征在于，
所述管路包括第一循环管路（32）、第二循环管路（24）和回水管路（14）；循环水池（3）通过第一循环管路（32）与循环泵（2）连接，循环泵（2）通过第二循环管路（24）与换热器（4）连接，换热器（4）通过回水管路（14）与冷却塔（1）连通；
循环水池（3）设有出水口和吸水口，出水口和吸水口在循环水池上成对角设置；垢菌清设备（5）连接有处理进水管路（54）和处理出水管路（53）；循环水池（3）的出水口通过处理循环管路（38）连接有处理循环泵（8），处理循环泵（8）与处理进水管路（54）连接，处理出水管路（53）与循环水池（3）的吸水口连接；
检测模块包括设置在回水管路（14）上的第三温度监测仪（T3）、设置在处理进水管路（54）上的压力传感器（P）和第一流量传感器（Q1）、设置在换热器（4）上的第二温度监测仪（T2）和设置在循环水池（3）上的液位计（H）；
调节阀门包括设置在处理进水管路（54）上与PLC控制模块（6）连接的处理进水阀门（M1）；
处理循环管路（38）还设有第三手动阀门（38.1）；处理进水管路（54）靠近处理循环泵（8）的一端依次设有第二止回阀（54.2）和第三手动阀门（54.1）。
4.根据权利要求2或3所述的一种循环水水质稳定控制系统，其特征在于，检测模块还包括与PLC控制模块（6）连接的氯离子监测仪（CL-）、钙离子监测仪（Ca2+）、水硬度监测仪（YD）、水碱度检测仪（JD）、浊度监测仪（NTU）、TDS监测仪（TDS）、电导率监测仪（G）、PH监测仪（PH）、总铁监测仪（Fe）、第一温度监测仪（T1）、氧化还原电位监测仪（ORP）、补水流量计（Q2）、排污流量计（Q3）；
调节阀门还包括与PLC控制模块（6）连接的补水进水阀门（M2）和排污阀门（M3）；
循环水池（3）还连接有补水管路（33），所述补水管路（33）连接到外部的水源；补水进水阀门（M2）和补水流量计（Q2）设置在补水管路（33）上；
循环水池（3）还连接有排污管路（30），排污流量计（Q3）和排污阀门（M3）设置在排污管路（30）上；
第一循环管路（32）上还设有第一手动阀门（32.1），第二循环管路（24）上靠近循环泵（2）的一端依次设有第一止回阀（24.2）和第二手动阀门（24.1）。
5.根据权利要求1所述的一种循环水水质稳定控制系统，其特征在于，所述垢菌清设备（5）为全自动垢菌清设备，用于对循环水进行杀菌除垢，包括反应室（5.14）和支撑架（5.8），所述反应室（5.14）上部分圆柱体结构，下部分锥形结构；
反应室（5.14）顶端外部设置有传动装置（5.3），所述传动装置（5.3）通过减速机（5.2）连接有电机（5.1）；
反应室（5.14）顶端设置有出水口（5.10）；
反应室（5.14）中部设置有进水口（5.9）；
反应室（5.14）的底部设置有排污口（5.11），排污口（5.11）连接有排污电动阀（5.12）；
所述的反应室（5.14）内部设置至少有一个圆柱体阴极筒（5.5），阴极筒（5.5）的顶端与传动装置（5.3）连接，阴极筒（5.5）的底端与设置在反应室（5.14）内部的支撑架（5.8）连接，支撑架（5.8）固定连接在反应室（5.14）内壁与反应室（5.14）内壁垂直；
反应室（5.14）中心位置设置有刮刀（5.7），刮刀（5.7）顶端固定连接在反应室（5.14）顶部中心，刮刀（5.7）底端固定在支撑架（5.8）的中心，刮刀（5.7）数量根据阴极筒（5.5）的数量设置，刮刀（5.7）贴合在阴极筒（5.5）的外圆周；
所述反应室（5.14）内部至少设置一根阳极棒（5.6），阳极棒（5.6）与反应室（5.14）顶端相连接；
传动装置（5.3）贯穿反应室（5.14）顶部连接阴极筒（5.5）采用密封装置（5.4），反应室（5.14）顶部端盖与圆柱体结构反应室采用法兰式连接。
6.根据权利要求1所述的一种循环水水质稳定控制系统，其特征在于，垢菌清设备（5）为卧式旋转垢菌清设备，用于对循环水进行杀菌除垢，包括筒体（6.4）、前封盖（6.5）、后封盖（6.6）、转动轴（6.7）、刮刀架（6.8）、刮刀（6.9）、阳极棒（6.10）、阳极接线柱（6.11），其中，筒体（6.4）呈圆柱体，筒体（6.4）一端面设置前封盖（6.5），另一端面设置后封盖（6.6），所述筒体（6.4）一端下部设置有进水口（6.1），筒体（6.4）另一端上部设置有出水口（6.2），筒体（6.4）另一端下部设置有排渣口（6.3），转动轴（6.7）的一端连接前封盖（6.5），且穿过前封盖（6.5）中心深入筒体（6.4）内部与刮刀架（6.8）连接，转动轴（6.7）的另一端连接有转动机构；所述刮刀架（6.8）镂空无轴紧贴筒体（6.4）内壁，刮刀架（6.8）上设置至少一片刮刀（6.9），刮刀（6.9）可以在转动机构的作用下以筒体（6.4）中心为圆心沿筒体（6.4）内壁旋转，阳极棒（6.10）设置于筒体（6.4）内部中轴线上，阳极棒（6.10）连接于另一端筒体后封盖（6.6），阳极接线柱（6.11）设置于后封盖（6.6）外侧同时连接内侧阳极棒（6.10）。
7.根据权利要求1所述的一种循环水水质稳定控制系统，其特征在于，垢菌清设备（5）为网格式垢菌清设备，用于对循环水进行杀菌除垢，包括箱体（7.6）、箱壁（7.8）、阴极板（7.3）、阳极棒（7.4）和支撑板（7.7）；
箱体（7.6）与箱壁（7.8）连接，箱体（7.6）下侧设置有进水口（7.1），箱体（7.6）上侧设置有出水口（7.2），阴极板（7.3）连接于两个相对的箱壁（7.8）上且平行分布于箱体（7.6）内部，所述阴极板（7.3）之间通过支撑板（7.7）连接，阳极棒（7.4）设置在两个相对的箱壁（7.8）上且平行分布于箱体（7.6）内部与阴极板（7.3）相互交叉，阴极板（7.3）上设置有若干水孔（7.9），水流经过阴极板（7.3）、阳极棒（7.4）时通过电流作用发生电化学反应，箱壁（7.8）上设置有接线柱（7.5），接线柱（7.5）分别与箱体（7.6）内部阴极板（7.3）、阳极棒（7.4）连接。
8.一种循环水水质稳定控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
检测模块将检测数据传输到PLC控制模块，PLC控制模块根据接收到的数据进行分析水质稳定指数朗格利尔指数LSI及稳定指数RSI；
根据水质稳定指数朗格利尔指数LSI及稳定指数RSI控制范围（LSI：0~2，RSI：4~6）判断是否调整垢菌清设备控制处理进水阀门以及设备运行电压或电流；
根据检测数据PLC控制模块计算出控制值对系统进行调节控制。
9.根据权利要求8所述的一种循环水水质稳定控制方法，其特征在于，
步骤根据水质稳定指数朗格利尔指数LSI及稳定指数RSI控制范围（LSI：0~2，RSI：4~6）判断是否调整垢菌清设备控制处理进水阀门以及设备运行电压或电流，包括：
当LSI在0~2，RSI在4~6控制范围内时，此时系统处于微结垢状态，无需进行调整；
当稳定指数LSI<0或RSI>6时，证明系统处于腐蚀状态，此时通过降低运行电压值（或电流值）或减少处理进水阀门的开度的方式进行调节；
当稳定指数LSI>2或RSI<4时，证明系统处于严重结构状态，此时通过提高运行电压值（或电流值）或增大处理进水阀门的开度的方式进行调节，以此实现系统水质的稳定控制。
10.根据权利要求9所述的一种循环水水质稳定控制方法，其特征在于，
步骤根据检测数据PLC控制模块计算出控制值对系统进行调节控制，包括：
当稳定指数在控制范围内时， PLC控制模块根据第一温度监测仪与回水管路上设置的第三温度监测仪所测数据计算出冷却塔降温温差△t（摄氏度），并结合测定循环系统附近空气温度的温度计所测数据计算出循环水系统的蒸发量Qe；
根据系统中氯离子监测仪测定的数据确定系统的浓缩倍数N，并结合计算的蒸发量Qe计算出系统的补水量Qm，进而通过补水流量计控制补水进水阀门的开度，保证补水量的准确；
根据系统的蒸发量Qe、风吹损失量Qw及补水量Qm计算出系统的排污量Qb，进而通过排污流量计控制排污阀门的开度，保证排污量的准确；
当系统中氯离子监测仪或电导率仪或浊度仪监测数据超过设定值时，需要加大排污量及补水量，此时控制补水进水阀门及排污阀门开度均至最大，直至氯离子监测仪、电导率仪和浊度仪监测数据在设定值后，恢复排污阀门之前的开度，待循环水池内的液位计到达设定液位时恢复补水进水阀门之前的开度，实现补水及排污的自动控制。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180928 |