CN110056037A - 一种工业用能量回馈循环水系统及其调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业用能量回馈循环水系统，包括冷却塔群、循环水泵群、总出水管、总回水管、出水支管、回水支管、精馏塔装置、直流能量回馈电缆、网络型阻尼调整式能量回馈装置、网络型多功能传感器、能量回馈供电柜和三相供电电缆。本发明能够根据工业循环水系统精馏塔负荷变化需要手动调整阀门而造成能量损失的情况，即工业循环水系统精馏塔负荷变化需自动调整且因手动阀门调整产生的阻力所导致的能量损失需要回收。本发明还公开了此种工业用能量回馈循环水系统的调控方法。本发明结构简单、使用方便、投资费用较低。
Description
技术领域
本发明涉及工业循环水系统，具体涉及一种工业用能量回馈循环水系统及其调控方法。
技术背景
工业循环冷却水系统是工艺生产的生命线，遍布石油、钢铁、化工、电力、冶金等行业，从总体上看有着用途广、耗能多、运行效率低、能源浪费严重等特点。循环水站作为大部分工厂的耗能核心，其能耗约占工厂总能耗的30％至40％以上，但是由于工况调节方式不合理、管理维护粗放等原因，能源浪费现象更加突出。
工业循环水系统主要以水为介质用于工艺过程的冷(热)量交换和传送。通过若干工业循环水系统的实地调研，我们发现造成系统能耗高，效率低的主要原因来自于，不同的现场管网复杂，耦合度高，现场通过手动阀门调节精馏塔装置需求造成阀门处大阻尼工作点，使得管网能量损失过大，且不能按终端需求进行水量合理输配。
现有技术：工业冷却水系统中，精馏塔不同的负荷需求的流量控制，对产品的产量和质量有重要影响。现有技术中为了满足工业生产日常需要，几乎所有工业冷却水系统都是通过手动阀调节，通过手动阀门调节精馏塔装置需求造成阀门处大阻尼工作点，使得管网能量损失过大。
显然这种应用方法虽然很简单也很普遍，但并没有从根源上解决工业循环水系统精馏塔装置的需求匹配，更无法将为克服调整手动阀门而产生的能量损失进行回收，工业循环水系统无法成为一种高效的、节能的智能化系统，更不能对生产产量及生产质量进行合理控制。
发明内容
发明目的：本发明的目的是解决现有的工业冷却水系统中，几乎所有工业冷却水系统都是通过手动阀调节，通过手动阀门调节精馏塔装置需求造成阀门处大阻尼工作点，使得管网能量损失过大的问题。
技术方案：为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种工业用能量回馈循环水系统，包括冷却塔群、循环水泵群、总出水管、总回水管、出水支管、回水支管、精馏塔装置、直流能量回馈电缆、网络型阻尼调整式能量回馈装置、网络型多功能传感器和能量回馈供电柜，冷却塔群的出水口连接循环水泵群，循环水泵群通过总出水管连接多根出水支管，出水支管连接到精馏塔装置的进水口，每台精馏塔装置的出水口均连接有一根回水支管，回水支管上有网络型阻尼调整式能量回馈装置，回水支管汇总后连接到总回水管，总出水管连接冷却塔群，每台精馏塔装置的回水支管上的网络型阻尼调整式能量回馈装置以及循环水泵群均连接至能量回馈供电柜。
进一步地，所述总出水管和总回水管上均有网络型阻尼调整式能量回馈装置，网络型阻尼调整式能量回馈装置连接至能量回馈供电柜。
进一步地，网络型阻尼调整式能量回馈装置安装位置于替换原手动阀门的位置。
进一步地，每台精馏装置出水支管上有网络型多功能传感器，安装位置距离网络型阻尼调整式能量回馈装置距离不超过20m。
进一步地，所述网络型阻尼调整式能量回馈装置包括阻尼调控装置、电能回馈装置、信号采集器、网络通讯器及控制器，阻尼调控装置为位于管内的能够调整叶片之间角度的叶轮，电能回馈装置为与叶轮连接的能够收集叶轮所发电力并进行整流的装置，信号采集器、网络通讯器、阻尼调控装置和电能回馈装置均连接至控制器。
进一步地，所述网络型多功能传感器包含：压力检测器、温度检测器、网络通讯器、电源和控制器。
进一步地，所述网络通讯器为Zigbee网络通讯器或4G网络通讯器。
进一步地，所述控制器为工业级ARM芯片。
一种工业用能量回馈循环水系统的调控方法，以精馏塔标准工况参数为参照，包括标准工况流量、标准工况扬程消耗、标准工况温差、标准工况效率损失；用户可设置当前工况的百分比，将标准工况参数乘以当前百分比作为当前工况目标，网络型阻尼调整式能量回馈装置通过检测的流量、温度、压力、压差数据实时进行阻尼的匹配调控；
通过阻尼调控，网络型阻尼调整式能量回馈装置内叶轮角度根据当前工况实时调整，通过叶轮转动发出直流电，根据工况的不同产生不同大小的电能，电能回馈系统将产生的电能经过处理后一部分供给网络型阻尼调整式能量回馈装置自身使用，另一部分输出至能量回馈供电柜(5)。
进一步地，设计供电周期为2年，每1年需对网络型多功能传感器进行一次校验；网络型阻尼调整式能量回馈装置通过Zigbee网络找寻网络多功能传感器ID进行连接，在Zigbee网络下传感器每1秒更新1次采集数据，在4G通讯网络下，每5秒一个周期，5秒以后数据产生变化时上传一次采集数据，5秒钟以内数据产生变化不进行上传，在前5秒数据与后5秒数据相同或变化在±5kPa时数据不进行上传，周期反复迭代进行。
有益效果：本发明与现有技术相比：
本发明实现工业循环水系统精馏塔负荷变化流量自动匹配当前工况，且负荷调整所产生的能量损失得到回收。完全解决并回收了工业循环水系统因工况调整产生的能量损失，不仅使运行系统更高效，且系统能耗得到了降低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为现有技术的结构示意图。
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。
实施例1
一种工业用能量回馈循环水系统，包括冷却塔群4、循环水泵群7、总出水管10、总回水管3、出水支管11、回水支管15、精馏塔装置12、直流能量回馈电缆8、网络型阻尼调整式能量回馈装置、网络型多功能传感器13和能量回馈供电柜5，冷却塔群4的出水口连接循环水泵群7，循环水泵群7通过总出水管10连接多根出水支管11，出水支管11连接到精馏塔装置12的进水口，每台精馏塔装置12的出水口均连接有一根回水支管15，回水支管15上有网络型阻尼调整式能量回馈装置，回水支管15汇总后连接到总回水管3，总出水管10连接冷却塔群4，每台精馏塔装置12的回水支管15上的网络型阻尼调整式能量回馈装置以及循环水泵群7均连接至能量回馈供电柜5。
每台精馏塔装置12的回水支管15上的网络型阻尼调整式能量回馈装置，图1中有三台精馏塔装置12，对应的网络型阻尼调整式能量回馈装置用标号14来表示。总出水管10上的网络型阻尼调整式能量回馈装置对应用标号9来表示，总回水管3上的网络型阻尼调整式能量回馈装置对应用标号2来表示。
所述总出水管10和总回水管3上均有网络型阻尼调整式能量回馈装置，网络型阻尼调整式能量回馈装置连接至能量回馈供电柜5。
网络型阻尼调整式能量回馈装置安装位置于替换原对应水管支路上手动阀门的位置。
每台精馏装置12出水支管11上有网络型多功能传感器13，安装位置距离网络型阻尼调整式能量回馈装置距离不超过20m。
所述网络型阻尼调整式能量回馈装置包括阻尼调控装置、电能回馈装置、信号采集器、网络通讯器及控制器，阻尼调控装置为位于管内的能够调整叶片之间角度的叶轮，电能回馈装置为与叶轮连接的能够收集叶轮所发电力并进行整流的装置，信号采集器、网络通讯器、阻尼调控装置和电能回馈装置均连接至控制器。
叶轮应该自带发电装置，即叶轮的中心位于发电机的转轴上或通过齿轮传动能够传动到发电机的转轴上，然后发电机的电流输出口连接至整流电路，整流电路再连接至能量回馈供电柜5。
叶片可以根据所需控制的流量来进行数量选择，然后根据叶片之间的间距可以产生对应的阻尼以及使得叶轮转动，产生能量回馈以及控制流量。
信号采集器包括流量采集器、温度采集器和压力采集器。
所述网络型多功能传感器包含：压力检测器、温度检测器、网络通讯器、电源和控制器。
所述网络通讯器为Zigbee网络通讯器或4G网络通讯器。
所述控制器为工业级ARM芯片。
网络通讯器最终将信号汇总至上位机进行数据汇总并分析。
实施例2
一种工业用能量回馈循环水系统的调控方法，以精馏塔标准工况参数为参照，包括标准工况流量、标准工况扬程消耗、标准工况温差、标准工况效率损失；用户可设置当前工况的百分比，将标准工况参数乘以当前百分比作为当前工况目标，网络型阻尼调整式能量回馈装置通过检测的流量、温度、压力、压差数据实时进行阻尼的匹配调控；
通过阻尼调控，网络型阻尼调整式能量回馈装置内叶轮角度根据当前工况实时调整，通过叶轮转动发出直流电，根据工况的不同产生不同大小的电能，电能回馈系统将产生的电能经过处理后一部分供给网络型阻尼调整式能量回馈装置自身使用，另一部分输出至能量回馈供电柜(5)。
设计供电周期为2年，每1年需对网络型多功能传感器进行一次校验；网络型阻尼调整式能量回馈装置通过Zigbee网络找寻网络多功能传感器ID进行连接，在Zigbee网络下传感器每1秒更新1次采集数据，在4G通讯网络下，每5秒一个周期，5秒以后数据产生变化时上传一次采集数据，5秒钟以内数据产生变化不进行上传，在前5秒数据与后5秒数据相同或变化在±5kPa时数据不进行上传，周期反复迭代进行。
Claims (10)
1.一种工业用能量回馈循环水系统，其特征在于：包括冷却塔群(4)、循环水泵群(7)、总出水管(10)、总回水管(3)、出水支管(11)、回水支管(15)、精馏塔装置(12)、直流能量回馈电缆、网络型阻尼调整式能量回馈装置、网络型多功能传感器(13)和能量回馈供电柜(5)，冷却塔群的出水口连接循环水泵群，循环水泵群通过总出水管连接多根出水支管，出水支管连接到精馏塔装置的进水口，每台精馏塔装置的出水口均连接有一根回水支管，回水支管上有网络型阻尼调整式能量回馈装置，回水支管汇总后连接到总回水管，总出水管连接冷却塔群，每台精馏塔装置的回水支管上的网络型阻尼调整式能量回馈装置以及循环水泵群均连接至能量回馈供电柜(5)。
2.根据权利要求1所述的工业用能量回馈循环水系统，其特征在于：所述总出水管(10)和总回水管上均有网络型阻尼调整式能量回馈装置，网络型阻尼调整式能量回馈装置连接至能量回馈供电柜(5)。
3.根据权利要求1或2所述的工业用能量回馈循环水系统，其特征在于：网络型阻尼调整式能量回馈装置安装位置于替换原手动阀门的位置。
4.根据权利要求3所述的工业用能量回馈循环水系统，其特征在于：每台精馏装置出水支管(11)上有网络型多功能传感器(13)，安装位置距离网络型阻尼调整式能量回馈装置距离不超过20m。
5.根据权利要求3所述的工业用能量回馈循环水系统，其特征在于：所述网络型阻尼调整式能量回馈装置包括阻尼调控装置、电能回馈装置、信号采集器、网络通讯器及控制器，阻尼调控装置为位于管内的能够调整叶片之间角度的叶轮，电能回馈装置为与叶轮连接的能够收集叶轮所发电力并进行整流的装置，信号采集器、网络通讯器、阻尼调控装置和电能回馈装置均连接至控制器。
6.根据权利要求4所述的工业用能量回馈循环水系统，其特征在于：所述网络型多功能传感器(13)包含：压力检测器、温度检测器、网络通讯器、电源和控制器。
7.根据权利要求5或6所述的工业用能量回馈循环水系统，其特征在于：所述网络通讯器为Zigbee网络通讯器或4G网络通讯器。
8.根据权利要求5或6所述的工业用能量回馈循环水系统，其特征在于：所述控制器为工业级ARM芯片。
9.一种如权利要求1所述的工业用能量回馈循环水系统的调控方法，其特征在于：以精馏塔标准工况参数为参照，包括标准工况流量、标准工况扬程消耗、标准工况温差、标准工况效率损失；用户可设置当前工况的百分比，将标准工况参数乘以当前百分比作为当前工况目标，网络型阻尼调整式能量回馈装置通过检测的流量、温度、压力、压差数据实时进行阻尼的匹配调控；
通过阻尼调控，网络型阻尼调整式能量回馈装置内叶轮角度根据当前工况实时调整，通过叶轮转动发出直流电，根据工况的不同产生不同大小的电能，电能回馈系统将产生的电能经过处理后一部分供给网络型阻尼调整式能量回馈装置自身使用，另一部分输出至能量回馈供电柜(5)。
10.根据权利要求1所述的工业用能量回馈循环水系统的调控方法，其特征在于：设计供电周期为2年，每1年需对网络型多功能传感器进行一次校验；网络型阻尼调整式能量回馈装置通过Zigbee网络找寻网络多功能传感器ID进行连接，在Zigbee网络下传感器每1秒更新1次采集数据，在4G通讯网络下，每5秒一个周期，5秒以后数据产生变化时上传一次采集数据，5秒钟以内数据产生变化不进行上传，在前5秒数据与后5秒数据相同或变化在±5kPa时数据不进行上传，周期反复迭代进行。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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