CN109925780B - 一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统 - Google Patents
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Abstract
一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统，设置有膜元件、泵元件、用于检测原水总溶解固体含量的TDS传感器、用于检测膜元件的进水口流量的原水流量传感器、用于检测膜元件的纯水出水口流量的纯水流量传感器和用于检测原水水温的水温传感器，泵元件与膜元件的原水进水口以管路连接，TDS传感器、原水流量传感器和水温传感器分别装配于原水进水口，纯水流量传感器装配于膜元件的纯水出水口，并通过三个步骤对滤芯使用状态进行判断。该判断方法能够真实得到滤芯使用状态。同时本发明的只需要利用现有技术中滤芯的常见的配件，而无需要增加其他传感器。还可以通过经归一化处理的数据进行同比或者环比，以观察滤芯的健康情况。
Description
技术领域
本发明涉及滤芯领域，特别涉及一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统。
背景技术
家用净水机的滤芯使用寿命通常是根据总过水量或者总使用时间而定，一般在总水量和总时间中任意一个值达到预设值，就会提醒用户进行更换。然而滤芯在不同地区、不同水质或者不同水温情况下，滤芯的健康情况并不相同。例如，在水质较差环境中使用的滤芯，滤芯在少于预设值时就会失效，如果在达到预设值时再更换滤芯，就会对人们的身体健康产生影响；反之，在水质情况更好的环境中使用的滤芯，即使在超过预设值时，该滤芯仍然有效，在这时更换就会更成浪费。
因此，针对现有技术不足，提供一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统以解决现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统。该过滤系统能够真实得到滤芯使用状态。
本发明的上述目的通过以下技术措施实现：
提供一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,设置有膜元件、泵元件、用于检测原水总溶解固体含量的TDS传感器、用于检测膜元件的进水口流量的原水流量传感器、用于检测膜元件的纯水出水口流量的纯水流量传感器和用于检测原水水温的水温传感器，泵元件与膜元件的原水进水口以管路连接，TDS传感器、原水流量传感器和水温传感器分别装配于原水进水口，纯水流量传感器装配于膜元件的纯水出水口。
使用状态判断的步骤包括有：
步骤一、采集实时TDS传感器的数据和原水流量传感器的数据，得到滤芯有效压力P；
步骤二、通过步骤一得到的滤芯有效压力P与当前原水水温t和纯水流量进行归一化处理，得到归一化流速，t为水温传感器的检测数据；
步骤三、通过步骤二得到的归一化流速与滤芯参比流速进得对比，得到当前滤芯健康情况。
优选的，上述步骤一具体包括有，
步骤1.1、采集TDS数据和原水流量数据，得到原水压力P1、原水渗透压P2和压力损失P3；
步骤1.2、通过步骤1.1得到的原水压力P1、原水渗透压P2和压力损失P3，通过式Ⅰ计算得滤芯有效压力P；
P＝P1-P2-P3 式Ⅰ。
优选的，上述原水渗透压P2通过式Ⅱ计得，
P2＝TDS2×A1+TDS×A2+A3 式Ⅱ；
其中TDS为TDS传感器检测的数值，A1为第一TDS影响因子，A2为第二TDS影响因子，A3为第三TDS影响因子。
优选的，上述A1的范围为10-5～10-4。
优选的，上述A2的范围为0.005～0.01。
优选的，上述A3的范围为0.1～0.5。
优选的，上述压力损失P3通过式Ⅲ计得，
P3＝Y×V废水 式Ⅲ；
其中Y为滤芯的格网厚度及孔密度的影响因子，V废水＝(F原水-F纯水)/T,其中T为单位时间，V废水为废水流速，F原水为原水流量传感器检测的数值。
优选的，上述Y的范围为1.0～10.0；
优选的，上述V废水的范围为0.1L/min～4.0L/min。
归一化流速为纯水的归一化流速，根据式Ⅳ进行归一化处理得到V’，且V’＝V纯水’，
其中F纯水为纯水流量传感器检测的数值，P0为滤芯在使用初期压力，E为水分子透过膜时的活化能系数且E的范围为1000～7000。
归一化流速为废水的归一化流速，根据式Ⅴ进行归一化处理得到V’，且V’＝V废水’，
其中P0为滤芯在使用初期压力。
优选的，上述滤芯参比流速为在滤芯使用初期时的归一化流速，并定义V0’，当V’≤0.7V0’时，则滤芯判断为失效，当V’＞0.7V0’时，则滤芯判断为有效。
本发明的一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统还设置有用于检测泵元件的出口处的原水压力的压力传感器，压力传感器装配于泵元件的出口处。
优选的，上述泵元件的原水压力P1为压力传感检测的数值。
另一优选的，上述原水压力P1通过式Ⅵ计得，
P1＝B1V原水 2+B2V原水+B3 式Ⅵ；
其中B1为泵元件的第一影响因子，B2为泵元件的第二影响因子，B3为泵元件的第三影响因子，B1、B2和B3都为常数。
其中V原水为原水流速，且V原水＝F原水/T。
本发明的一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统，设置有膜元件、泵元件、用于检测原水总溶解固体含量的TDS传感器、用于检测膜元件的进水口流量的原水流量传感器、用于检测膜元件的纯水出水口流量的纯水流量传感器和用于检测原水水温的水温传感器，泵元件与膜元件的原水进水口以管路连接，TDS传感器、原水流量传感器和水温传感器分别装配于原水进水口，纯水流量传感器装配于膜元件的纯水出水口。通过三个步骤对滤芯使用状态进行判断。本发明的判断方法能够真实得到滤芯使用状态。同时本发明的只需要利用现有技术中滤芯的常见的配件，而无需要增加其他传感器。本发明还可以通过经归一化处理的数据进行同比或者环比，以观察滤芯的健康情况。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明的一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统的流程示意图。
图2为纯水流量传感器检测的纯水流速曲线图。
图3为水温传感器检测的温度曲线图。
图4为TDS传感器检测的TDS曲线图。
图5为经归一化处理的纯水流速曲线图。
图6为未经归一化处理的废水流速曲线图。
图7为经归一化处理后的废水流速曲线图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1。
一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,如图1至图5所示，设置有膜元件、泵元件、用于检测原水总溶解固体含量的TDS传感器、用于检测膜元件的进水口流量的原水流量传感器、用于检测膜元件的纯水出水口流量的纯水流量传感器和用于检测原水水温的水温传感器，泵元件与膜元件的原水进水口以管路连接，TDS传感器、原水流量传感器和水温传感器分别装配于原水进水口，纯水流量传感器装配于膜元件的纯水出水口。
使用状态判断的步骤包括有：
步骤一、采集实时TDS传感器的数据和原水流量传感器的数据，得到滤芯有效压力P；
步骤二、通过步骤一得到的滤芯有效压力P与当前原水水温t和纯水流量进行归一化处理，得到归一化流速，t为水温传感器的检测数据；
步骤三、通过步骤二得到的归一化流速与滤芯参比流速进得对比，得到当前滤芯健康情况。
其中步骤一具体包括有，
步骤1.1、采集TDS数据和原水流量数据，得到原水压力P1、原水渗透压P2和压力损失P3；
步骤1.2、通过步骤1.1得到的原水压力P1、原水渗透压P2和压力损失P3，通过式Ⅰ计算得滤芯有效压力P；
P＝P1-P2-P3 式Ⅰ。
其中原水渗透压P2通过式Ⅱ计得，
P2＝TDS2×A1+TDS×A2+A3 式Ⅱ；
其中TDS为TDS传感器检测的数值，A1为第一TDS影响因子，A2为第二TDS影响因子，A3为第三TDS影响因子。
本发明经过大量数据进行似合，得出A1的范围为10-5～10-4，A2的范围为0.005～0.01，A3的范围为0.1～0.5最能真实反应原水渗透压。
压力损失P3通过式Ⅲ计得，
P3＝Y×V废水 式Ⅲ；
其中Y为滤芯的格网厚度及孔密度的影响因子，V废水＝(F原水-F纯水)/T,其中T为单位时间，V废水为废水流速，F原水为原水流量传感器检测的数值。
本发明的Y的范围为1.0～10.0，V废水的范围为0.1L/min～4.0L/min。
归一化流速为纯水的归一化流速，根据式Ⅳ进行归一化处理得到V’，且V’＝V纯水’，
其中F纯水为纯水流量传感器检测的数值，P0为滤芯在使用初期压力，E为水分子透过膜时的活化能系数且E的范围为1000～7000。
本发明的E的范围为1000～7000，这个范围是根据不同类型的膜元件而决定的，膜元件可为反渗透膜元件或纳滤膜元件。因此E根据实际情况选取的膜元件而定。
需说明的是，式Ⅳ中P0/P对压力进行归一化得处理，而1/e(E*(1/298.15-1/(273.15+t)))是将当前水温进行归一化至25℃。
需说明的是，对不同离子组合有可能得到相同的TDS值。但是相对于大多数使用的家用机的使用环境，即使不同离子组合下产生的渗透压与泵元件的给水压力相比不超过10％，因此本发明忽略不同离子组合造成的渗透压影响。
滤芯参比流速为在滤芯使用初期时的纯水归一化流速，并定义V0’，当V’≤0.7V0’时，则滤芯判断为失效，当V’＞0.7V0’时，则滤芯判断为有效。
需说明的是，本发明只需要实时测得到的纯水归一化流速V纯水’与滤芯使用初期时的对应的纯水的归一化流速V0’进行对比，则可以判断滤芯现在是否失效。
本发明的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统还设置有用于检测泵元件的出口处的原水压力的压力传感器，压力传感器装配于泵元件的出口处。泵元件的原水压力P1为压力传感检测的数值。
从图2和图4对比，可知经过归一化处理后的纯水归一化流速的波幅变窄，而且与未归一化处理相比经归一化的纯水流速总体数值都较大，因此与滤芯参比流速对比能真实反映滤芯使用状态。
本发明的判断方法能够真实得到滤芯使用状态。同时本发明的只需要利用现有技术中滤芯的常见的配件，而无需要增加其他传感器。本发明还可以通过经归一化处理的数据进行同比或者环比，以观察滤芯的健康情况。
实施例2。
一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,如图6和图7所示，其他特征与实施例1相同，不同之处在于：归一化流速为废水的归一化流速，根据式Ⅴ进行归一化处理得到V’，且V’＝V废水’，
归一化流速为废水的归一化流速，根据式Ⅴ进行归一化处理得到V’，且V’＝V废水’，
其中P0为滤芯在使用初期压力。
当滤芯参比流速为在滤芯使用初期时的归一化流速时，将滤芯使用初期时的废水的归一化流速并定义V0’，当V废水’≤0.7V0’时，则滤芯判断为失效，当V废水’＞0.7V0’时，则滤芯判断为有效。
本实施例将实时测得到的废水归一化流速V废水’与滤芯使用初期时的对应的废水归一化流速V0’进行对比，则可以判断滤芯现在是否失效。
从图6和图7对比，可知经过归一化处理后的废水归一化流速的波幅变窄，而且与未归一化处理相比经归一化的废水流速总体数值都较大，因此与滤芯参比流速对比能真实反映滤芯使用状态。
与实施例1相比，增加了滤芯使用状态判断的多样性。
实施例3。
一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其他特征与实施例1相同，不同之处在于：本实施例的原水压力P1通过式Ⅵ计得，
P1＝B1V原水 2+B2V原水+B3 式Ⅵ；
其中B1为泵元件的第一影响因子，B2为泵元件的第二影响因子，B3为泵元件的第三影响因子，B1、B2和B3都为常数。
其中V原水为原水流速，V原水＝F原水/T。
与实施例1相比，本实施例的滤芯可以不用需在泵元件的出口处设置压力传感器，从而降低滤芯的生产成本。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：设置有膜元件、泵元件、用于检测原水总溶解固体含量的TDS传感器、用于检测膜元件的进水口流量的原水流量传感器、用于检测膜元件的纯水出水口流量的纯水流量传感器和用于检测原水水温的水温传感器，泵元件与膜元件的原水进水口以管路连接，TDS传感器、原水流量传感器和水温传感器分别装配于原水进水口，纯水流量传感器装配于膜元件的纯水出水口；
使用状态判断的步骤包括有：
步骤一、采集实时TDS传感器的数据和原水流量传感器的数据，得到滤芯有效压力P；
步骤二、通过步骤一得到的滤芯有效压力P与当前原水水温t和纯水流量进行归一化处理，得到归一化流速，t为水温传感器的检测数据；
步骤三、通过步骤二得到的归一化流速与滤芯参比流速进得对比，得到当前滤芯健康情况；
所述步骤一具体包括有，
步骤1.1、采集TDS数据和原水流量数据，得到原水压力P1、原水渗透压P2和压力损失P3；
步骤1.2、通过步骤1.1得到的原水压力P1、原水渗透压P2和压力损失P3，通过式I计算得滤芯有效压力P；
P＝P1-P2-P3 式I。
2.根据权利要求1所述的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：所述原水渗透压P2通过式Ⅱ计得，
P2＝TDS2×A1+TDS×A2+A3 式Ⅱ；
其中TDS为TDS传感器检测的数值，A1为第一TDS影响因子，A2为第二TDS影响因子，A3为第三TDS影响因子。
3.根据权利要求2所述的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：所述A1的范围为10-5～10-4；
所述A2的范围为0.005～0.01；
所述A3的范围为0.1～0.5。
4.根据权利要求3所述的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：所述压力损失P3通过式Ⅲ计得，
P3＝Y×V废水 式Ⅲ；
其中Y为滤芯的格网厚度及孔密度的影响因子，V废水＝(F原水-F纯水)/T,其中T为单位时间，V废水为废水流速，F原水为原水流量传感器检测的数值；
所述Y的范围为1.0～10.0；
所述V废水的范围为0.1L/min～4.0L/min。
5.根据权利要求4所述的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：所述归一化流速为纯水的归一化流速，根据式Ⅳ进行归一化处理得到V’，且V’＝V纯水’，
其中F纯水为纯水流量传感器检测的数值，P0为滤芯在使用初期压力，E为水分子透过膜时的活化能系数且E的范围为1000～7000。
6.根据权利要求4所述的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：所述归一化流速为废水的归一化流速，根据式V进行归一化处理得到V’，且V’＝V废水’，
其中P0为滤芯在使用初期压力。
7.根据权利要求5或者6所述的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：所述滤芯参比流速为在滤芯使用初期时的归一化流速，并定义V0’，当V’≤0.7V0’时，则滤芯判断为失效，当V’＞0.7V0’时，则滤芯判断为有效。
8.根据权利要求7所述的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：还设置有用于检测泵元件的出口处的原水压力的压力传感器，压力传感器装配于泵元件的出口处；
所述泵元件的原水压力P1为压力传感检测的数值。
9.根据权利要求7所述的具有滤芯使用状态判断功能的过滤系统,其特征在于：所述原水压力P1通过式Ⅵ计得，
P1＝B1V原水 2+B2V原水+B3 式Ⅵ；
其中B1为泵元件的第一影响因子，B2为泵元件的第二影响因子，B3为泵元件的第三影响因子，B1、B2和B3都为常数；
其中V原水为原水流速，且V原水＝F原水/T。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Effective date of registration: 20211018 Address after: 528308 No.2, North Xinxi 4th Road, Xiashi village, Lunjiao street, Shunde District, Foshan City, Guangdong Province Patentee after: Guangdong Chestnut Technology Co.,Ltd. Address before: 528300 Nepheline Village Committee, Lunjiao Sub-district Office, Shunde District, Foshan City, Guangdong Province Patentee before: FOSHAN VIOMI ELECTRICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: Chen Xiaoping |
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Application publication date: 20190625 Assignee: FOSHAN VIOMI ELECTRICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: Guangdong Chestnut Technology Co.,Ltd. Contract record no.: X2022980025637 Denomination of invention: A Filtering System with the Function of Judging the Service State of Filter Element Granted publication date: 20210827 License type: Common License Record date: 20221208 |
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Denomination of invention: A filtration system with the function of judging the usage status of filter cartridges Effective date of registration: 20231222 Granted publication date: 20210827 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Shunde branch Pledgor: Guangdong Chestnut Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980073479 |