CN110059352B - 一种滤芯健康判断方法及具有该判断方法的过滤系统 - Google Patents

一种滤芯健康判断方法及具有该判断方法的过滤系统 Download PDF

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Abstract

一种滤芯使用状态判断方法，步骤一、通过实时的原水总固体含量值和原水流量值，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与原水水温值t和纯水流量值进行归一化处理，得到归一化流速；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。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。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。一种过滤系统能真实得到滤芯使用状态。

Description

一种滤芯健康判断方法及具有该判断方法的过滤系统
技术领域
本发明涉及滤芯领域，特别涉及一种滤芯使用状态判断方法及使用该判断方法的过滤系统。
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，提供一种滤芯使用状态判断方法及使用该判断方法的过滤系统以解决现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的其中一个目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种滤芯使用状态判断方法。该判断方法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：
提供一种滤芯使用状态判断方法,步骤包括有：步骤一、通过实时的原水总固体含量值和原水流量值，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与原水水温值t和纯水流量值进行归一化处理，得到归一化流速；
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、通过实时的原水总固体含量值和原水流量值，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为原水总固体含量值，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。
优选的，上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’，
Figure BDA0001994301870000031
其中F纯水’为纯水流量值，P0为滤芯在使用初期压力值，E为水分子透过膜时的活化能系数且E的范围为1000～7000。
优选的，上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’，
Figure BDA0001994301870000032
其中P0为滤芯在使用初期压力，P30为滤芯在使用初期的压力损失。
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。
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。
本发明的一种滤芯使用状态判断方法，步骤一、通过实时的原水总固体含量值和原水流量值，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与原水水温值t和纯水流量值进行归一化处理，得到归一化流速；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。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。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。
本发明的另一目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种过滤系统。该过滤系统能够真实判断滤芯的使用状态。
本发明的上述目的通过以下技术措施实现：
提供一种过滤系统，使用上述的滤芯使用状态判断方法的过滤系统。
本发明的一种过滤系统，使用上述的滤芯使用状态判断方法的过滤系统能够真实得到滤芯使用状态。
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为本发明的一种滤芯使用状态判断方法的流程示意图。
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。
一种滤芯使用状态判断方法,如图1至图5所示，步骤包括有：
步骤一、通过实时的原水总固体含量值和原水流量值，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与原水水温值t和纯水流量值进行归一化处理，得到归一化流速；
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、通过实时的原水总固体含量值和原水流量值，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为原水总固体含量值，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。
其中压力损失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’，
Figure BDA0001994301870000061
其中F纯水’为纯水流量值，P0为滤芯在使用初期压力值，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℃。
其中原水压力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。
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。
将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归一化流速V0’进行对比，则可以判断滤芯现在是否失效。
需说明的是，对不同离子组合有可能得到相同的原水总固体含量值。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。
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。
一种滤芯使用状态判断方法,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’，
Figure BDA0001994301870000081
其中P0为滤芯在使用初期压力。
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。
一种过滤系统,使用实施例1的滤芯使用状态判断方法。
本发明的一种过滤系统，使用上述的滤芯使用状态判断方法的过滤系统能够真实得到滤芯使用状态。
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 (7)

1.一种滤芯使用状态判断方法,其特征在于：步骤包括有：
步骤一、通过实时的原水总固体含量值和原水流量值，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与原水水温值t和纯水流量值进行归一化处理，得到归一化流速；
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、通过实时的原水总固体含量值和原水流量值，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；
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为原水总固体含量值，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。
2.根据权利要求1所述的滤芯使用状态判断方法,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。
3.根据权利要求2所述的滤芯使用状态判断方法,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；
F纯水为纯水流量值。
4.根据权利要求3所述的滤芯使用状态判断方法,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’，
Figure FDA0004019386530000021
其中P0为滤芯在使用初期压力值，E为水分子透过膜时的活化能系数且E的范围为1000～7000。
5.根据权利要求3所述的滤芯使用状态判断方法,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’，
Figure FDA0004019386530000022
其中P0为滤芯在使用初期压力。
6.根据权利要求4或5所述的滤芯使用状态判断方法,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。
7.根据权利要求6所述的滤芯使用状态判断方法,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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