CN108980619B - 一种工业循环水安全运行检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业循环水安全运行检测系统，包括冷却塔，冷却塔上至少接出两条并联的总出水管支路，每条总出水管支路有一台循环水泵，两条总出水管支路并联后连接到总出水管主路，总出水管主路再连接到相互并联的出水支管，各出水支管连接精馏塔装车间，自精馏塔装车间使用过的水再通过水管返回冷却塔。在总出水管支路上各个循环水泵的前后均设有阀门，且在循环水泵的出水口处还设有压力传感器，在总出水管主路内设有至少三个间隔设置的压力传感器。总出水管上所有的压力传感器连接工业循环水系统安全运行检测装置。本发明还公开了此种工业循环水安全运行检测系统的检测方法，采用本发明的设计，能够保证管路内的压力均衡，且结构简单。

Description

一种工业循环水安全运行检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及工业循环水管路控制领域，特别是一种工业循环水安全运行检测系统及其检测方法。

背景技术

由于石油化工等相关行业的特殊性，安全生产一直是工业行业管理的重中之重。在工业生产中，各生产车间装置通过一系列的化学反应得到所需的产品。伴随着这一系列的化学反应，工业冷却水循环系统则是生产中必不可少的一个环节，但由于设计、环境以及人为操作等因素，因工业冷却水循环系统故障原因而引发的生产中断、有害气体异常排放、装置爆炸等安全事故时有发生。

现有技术1：工业冷却水循环系统管理比较粗放，使用人工进行系统点检，效率低，对系统潜在的运行风险预见性不高。利用人工进行报表记录，不能对系统数据进行有效分析和科学利用，循环水系统运行状况对生产安全及产品质量的影响缺乏预见性。设备运行没有全面并且响应迅速的安全运行检测系统，安全运行仅依靠人工将备用泵投入运行，应急响应能力不够及时。

显然这样的运行方式方法存在极大的安全隐患，运行管理是粗犷的，没有从根源上解决安全运行问题，使得系统整体运行风险变高。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有的工业循环水管理粗放，使用人工点检，效率低，风险高，同时系统的问题无法实时解决的问题。

技术方案：为实现本发明目的，提供了以下技术方案：

一种工业循环水安全运行检测系统，包括冷却塔，冷却塔出水口连接至少两条并联的总出水管支路，每条总出水管支路有一台循环水泵，两条总出水管支路并联后连接到总出水管主路，总出水管主路再连接到相互并联的出水支管，各出水支管连接精馏塔装车间，自精馏塔装车间使用过的水再通过水管返回冷却塔，在总出水管支路上各个循环水泵的前后均设有阀门，且在循环水泵的出水口处还设有压力传感器，在总出水管主路内设有至少三个间隔设置的压力传感器，总出水管上所有的压力传感器连接工业循环水系统安全运行检测装置，工业循环水系统安全运行检测装置连接用于控制总出水管支路上的循环水泵和阀门。

进一步地，所述总出水管支路上的压力传感器设置于沿水流动方向的循环水泵的出水口。

进一步地，所述总出水管支路上还具有止回阀。

进一步地，所述工业循环水系统安全运行检测装置包括显示屏、点检按钮、复位按钮、控制器和多个指示灯，点检按钮、显示屏、复位按钮和指示灯均连接控制器，控制器连接到所有的压力传感器、各个位于总出水管支路上的阀门以及总出水管支路上的循环水泵，控制器还与声光报警器以及控制中心连接。

进一步地，总出水管支路上循环水泵上还设有自动排气孔，自动排气孔与工业循环水系统安全运行检测装置内的控制器连接。

进一步地，所述控制器为PLC控制器。

一种工业循环水安全运行检测系统的检测方法，包括以下步骤：

1)启动总出水管支路上的循环水泵作为主水泵，另一总出水管支路上的循环水泵作为备用水泵，工业循环水系统安全运行检测装置获取各压力传感器的工作情况；

2)根据压力传感器的工作情况，判断总出水管是处于正常工作/失压/压力失衡的工作状态，并指示阀门和循环水泵作出对应动作，并将数据传递给控制中心。

进一步地，所述步骤1)中，每隔1小时，要求进行强制点检，需要工作人员至工作场地操作工业循环水系统安全运行检测装置上的点检按钮，获取实时各压力传感器的数值，若无人到场，点检获取不到点检数值，保存为具有点检时段信息的空文档。

压力传感器自动平衡校正，计算总出水管主路上所有压力检测互相之间偏差在±5kPa，则进行相互自动修正，使总出水管主路上压力传感器测量值相同。

进一步地，所述步骤2)中，

若总出水管工作正常，当各个压力传感器同时检测出水压力位于水压力界定值10％内时，即：

式中，V₁，V₂和V₃为总出水管主路上的压力值，V₄为主水泵对应总出水管主路上的压力值，误差范围为10％；此时，判断总出水管工作正常，工业循环水系统安全运行检测装置不做操作；

若总出水管失压，即V₄＝0，V₁＝V₂＝V₃＝0，则判断总出水管失压，工业循环水系统安全运行检测装置控制开启备用水泵，打开备用水泵上对应的阀门，同时，将备用水泵对应总出水管支路上的自动排气孔开启，使得管压平衡，此时：

式中，V₅为备用水泵所在总出水管支路的管压。

进一步地，所述步骤2)中，

若总出水管压力失衡，此时表现为V₁，V₂和V₃的波动超过10％，并且与V₄差异较大，进行声光报警并将数据传递给控制中心，人员进行多次点检，以排除压力传感器是否存在自身问题，若非压力传感器的自身问题，则为管路问题，工业循环水系统安全运行检测装置控制开启备用水泵，打开备用水泵上对应的阀门，同时，将备用水泵对应总出水管支路上的自动排气孔开启，使得管压平衡，此时，

V₁，V₂和V₃的压力达到平衡，V₅起到压力补偿的作用。

工业循环水系统安全运行检测装置上有备用水泵指示灯，当备用水泵运行时，该指示灯点亮，当前处于应急状态。从工业循环水安全运行检测装置上按下复位按钮一次，此时工业循环水安全运行检测装置可强制取消启动备用泵功能，解除应急状态，若备用泵已运行，则仍保持正常运行。

当长按复位按钮5秒后，工业循环水安全运行检测装置应急状态待命，工业循环水安全运行检测装置重新投入启动备用泵功能。

有益效果：本发明与现有技术相比：

目前国际上对于工业冷却水循环系统效率低下而导致安全运行风险的难题尚未有系统研究，更没有成熟的应对办法。本发明实现了一种工业循环水安全运行检测系统，其结构简单，投资费用较低，利用系统内每个需保压运行单元的检测装置采集各区域压力和管网压力变化的趋势情况进行记录分析，并提供点检功能，当检测数据出现失压或连续异常波动时，系统自动报警或自动启动备用设备，实现了工业循环水系统保压安全运行，完全解决了由于传统工业冷却水循环系统设计缺陷及管理模式的粗放，因安全点检不及时、发现问题不迅速、异常失压而导致生产中断、有害气体异常排放、装置爆炸等安全事故。

附图说明

图1为本发明采用两条总出水管支路的结构示意图；

图2为本发明采用三条总出水管支路的结构示意图；

图3为本发明采用并联的支路出水管的结构示意图；

图4为本发明工业循环水系统安全运行检测装置内的电路示意图；

图5为本发明控制中心的结构示意图；

图6为本发明控制中心所接收的故障数据示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步地说明。

工业循环水系统安全运行检测装置原理说明：

如图4所示，不间断电源供电原理：

总电源采用市电供电，即交流AC200V。内部采用双回路供电形式，市电通过直流开关电源逆变为直流DC24V对装置进行供电，若供电正常，则工业循环水系统安全运行检测装置市电指示灯1常亮；若此时市电供电异常则通过直流DC24V锂电池进行供电；当检测直流电压在21-29V±3％范围内时短路，工业循环水系统安全运行检测装置直流正常指示灯2熄灭；当锂电池电压降至21.9V±3％以下时或通过电池测试功能，电池失效则电池失效指示灯3常亮；当使用锂电池进行供电时，电池放电指示灯4常亮。

如图5所示，控制中心原理：

控制中心采集复位按钮7信号、点检按钮8信号、备用水泵运行反馈信号，信号形式为无源开关输入信号，总出水管主路上三个压力传感器P0、P1、P2信号形式为电流型有源4-20mA信号，经过采集信号处理、计算、分析以后，输出系统故障指示灯6、备用泵运行指示灯5及备用泵启动信号，I/O如图6所示。

驱动执行原理：

当备用水泵启动信号输出时，驱动泵用泵运行；当故障指示6指示输出时，则驱动声光报警器10进行报警提示并为用户提供外部输出接口可用于用户自定义使用。当泵运行指示5输出时，为用户提供外部输出接口可用于用户自定义使用。

实施例1

如图1所示，一种工业循环水安全运行检测系统，包括冷却塔9，冷却塔9出水口连接两条并联的总出水管支路10，每条总出水管支路10有一台循环水泵11，两条总出水管支路10并联后连接到总出水管主路12，总出水管主路12再连接到相互并联的出水支管13，各出水支管13连接精馏塔装车间14，自精馏塔装车间14使用过的水再通过水管返回冷却塔9，在总出水管支路10上各个循环水泵11的前后均设有阀门15，且在循环水泵11的出水口处还设有压力传感器16，在总出水管主路12内设有至少三个间隔设置的压力传感器16，总出水管上所有的压力传感器16连接工业循环水系统安全运行检测装置17，工业循环水系统安全运行检测装置17连接用于控制总出水管支路10上的循环水泵11和阀门15。

所述总出水管支路10上的压力传感器16设置于沿水流动方向的循环水泵11的出水口。

所述总出水管支路10还具有止回阀。

所述工业循环水系统安全运行检测装置包括显示屏18、点检按钮8、复位按钮7、控制器(未图示)和多个指示灯，指示灯包括市电指示灯1、直流正常指示灯2、电池失效指示灯3、电池放电指示灯4、备用泵运行指示灯5和输出系统故障指示灯6，点检按钮8、显示屏18、复位按钮7和指示灯均连接控制器，控制器连接到所有的压力传感器16、各个位于总出水管支路上的阀门15以及总出水管支路10上的循环水泵11，控制器还与声光报警器19以及控制中心连接。

其中一条总出水管支路10上的循环水泵11作为主水泵，另一条总出水管支路10上循环水泵11作为备用水泵，备用水泵上还设有自动排气孔20，自动排气孔20与工业循环水系统安全运行检测装置17内的控制器连接。

所述控制器为PLC控制器。

实施例2

如图2所示，一种工业循环水安全运行检测系统，包括冷却塔9，冷却塔9出水口连接三条并联的总出水管支路10，每条总出水管支路10有一台循环水泵11，两条总出水管支路10并联后连接到总出水管主路12，总出水管主路12再连接到相互并联的出水支管13，各出水支管13连接精馏塔装车间14，自精馏塔装车间14使用过的水再通过水管返回冷却塔9，在总出水管支路10上各个循环水泵11的前后均设有阀门15，且在循环水泵11的出水口处还设有压力传感器16，在总出水管主路12内设有至少三个间隔设置的压力传感器16，总出水管上所有的压力传感器16连接工业循环水系统安全运行检测装置17，工业循环水系统安全运行检测装置17连接用于控制总出水管支路10上的循环水泵11和阀门15。

所述总出水管支路10上的压力传感器16设置于沿水流动方向的循环水泵11的出水口。

所述总出水管支路10还具有止回阀。

所述工业循环水系统安全运行检测装置包括显示屏18、点检按钮8、复位按钮7、控制器(未图示)和多个指示灯，指示灯包括市电指示灯1、直流正常指示灯2、电池失效指示灯3、电池放电指示灯4、备用泵运行指示灯5和输出系统故障指示灯6，点检按钮8、显示屏18、复位按钮7和指示灯均连接控制器，控制器连接到所有的压力传感器16、各个位于总出水管支路上的阀门15以及总出水管支路10上的循环水泵11，控制器还与声光报警器19以及控制中心连接。

其中一条总出水管支路10上的循环水泵11作为主水泵，另两条总出水管支路10上循环水泵11作为备用水泵，备用水泵上还设有自动排气孔20，自动排气孔20与工业循环水系统安全运行检测装置17内的控制器连接。

此种设计还能应用于出水支管13，如图3所示。

实施例3(以两条总出水管支路为例)

一种工业循环水安全运行检测系统的检测方法，包括以下步骤：

1)启动总出水管支路10上的循环水泵11作为主水泵，另一总出水管支路10上的循环水泵11作为备用水泵，工业循环水系统安全运行检测装置17获取各压力传感器16的工作情况；

2)根据压力传感器的工作情况，判断总出水管是处于正常工作/失压/压力失衡的工作状态，并指示阀门15和循环水泵11作出对应动作，并将数据传递给控制中心。

所述步骤1)中，每隔1小时，要求进行强制点检，需要工作人员至工作场地操作工业循环水系统安全运行检测装置上的点检按钮8，获取实时各压力传感器16的数值，若无人到场，点检获取不到点检数值，保存为具有点检时段信息的空文档。

压力传感器自动平衡校正，计算总出水管主路上所有压力检测互相之间偏差在±5kPa，则进行相互自动修正，使总出水管主路上压力传感器测量值相同。

所述步骤2)中，

若总出水管工作正常，当各个压力传感器同时检测出水压力位于水压力界定值10％内时，即：

式中，V₁，V₂和V₃为总出水管主路上的压力值，V₄为主水泵对应总出水管主路上的压力值，误差范围为10％；此时，判断总出水管工作正常，工业循环水系统安全运行检测装置不做操作；

若总出水管失压，即V₄＝0，V₁＝V₂＝V₃＝0，则判断总出水管失压，工业循环水系统安全运行检测装置控制开启备用水泵，打开备用水泵上对应的阀门，同时，将备用水泵对应总出水管支路上的自动排气孔开启，使得管压平衡，此时：

式中，V₅为备用水泵所在总出水管支路的管压。

所述步骤2)中，

若总出水管压力失衡，此时表现为V₁，V₂和V₃的波动超过10％，并且与V₄差异较大，进行声光报警并将数据传递给控制中心，人员进行多次点检，以排除压力传感器是否存在自身问题，若非压力传感器的自身问题，则为管路问题，工业循环水系统安全运行检测装置控制开启备用水泵，打开备用水泵上对应的阀门，同时，将备用水泵对应总出水管支路上的自动排气孔开启，使得管压平衡，此时，

V₁，V₂和V₃的压力达到平衡，V₅起到压力补偿的作用。

工业循环水系统安全运行检测装置上有备用水泵指示灯，当备用水泵运行时，该指示灯点亮，当前处于应急状态。从工业循环水安全运行检测装置上按下复位按钮一次，此时工业循环水安全运行检测装置可强制取消启动备用泵功能，解除应急状态，若备用泵已运行，则仍保持正常运行。

当长按复位按钮5秒后，工业循环水安全运行检测装置应急状态待命，工业循环水安全运行检测装置重新投入启动备用泵功能。

Claims (3)

1.一种工业循环水安全运行检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)启动总出水管支路上的循环水泵作为主水泵，另一总出水管支路上的循环水泵作为备用水泵，工业循环水系统安全运行检测装置获取各压力传感器的工作情况；

2)根据压力传感器的工作情况，判断总出水管是处于正常工作/失压/压力失衡的工作状态，并指示阀门和循环水泵作出对应动作，并将数据传递给控制中心；

所述步骤2)中，

若总出水管工作正常，当各个压力传感器同时检测出水压力位于水压力界定值10％内时，即：

式中，V₁，V₂和V₃为总出水管主路上的压力值，V₄为主水泵对应总出水管支路上的压力值，误差范围为10％；此时，判断总出水管工作正常，工业循环水系统安全运行检测装置不做操作；

若总出水管失压，即V₄＝0，V₁＝V₂＝V₃＝0，则判断总出水管失压，工业循环水系统安全运行检测装置控制开启备用水泵，打开备用水泵上对应的阀门，同时，将备用水泵对应总出水管支路上的自动排气孔开启，使得管压平衡，此时：

式中，V₅为备用水泵所在总出水管支路的管压。

2.根据权利要求1所述的工业循环水安全运行检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤1)中，每隔1小时，要求进行强制点检，需要工作人员至工作场地操作工业循环水系统安全运行检测装置上的点检按钮，获取实时各压力传感器的数值，若无人到场，点检获取不到点检数值，保存为具有点检时段信息的空文档。

3.根据权利要求1所述的工业循环水安全运行检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤2)中，

若总出水管压力失衡，此时表现为V₁，V₂和V₃的波动超过10％，并且与V₄差异较大，进行声光报警并将数据传递给控制中心，人员进行多次点检，以排除压力传感器是否存在自身问题，若非压力传感器的自身问题，则为管路问题，工业循环水系统安全运行检测装置控制开启备用水泵，打开备用水泵上对应的阀门，同时，将备用水泵对应总出水管支路上的自动排气孔开启，使得管压平衡，此时，

V₁，V₂和V₃的压力达到平衡，V₅起到压力补偿的作用。

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