CN110088559A - 冷却塔调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种用于调节冷却塔的收集箱的液体排放操作的调节方法，包括以下步骤：检查水箱的排放电磁阀(EV)的激活信号；检测在收集箱的进入口与排放口之间流动的液体的流速值，以允许容纳在水箱中的液体的排放操作，其中对应于检测到所述收集箱的进入口与排放口之间流动的液体的流速值至少等于参考阈值，允许所述排放操作，并且其中对应于检测到液体流速值为零或低于所述参考阈值而禁止所述排放操作。

Description

冷却塔调节方法及系统

技术领域

本发明涉及一种用于调节液压回路中的流体参数的方法和系统，特别是用于调节冷却塔的液压回路中流动的水中包含的电导率和化学产品值的方法和系统。

背景技术

大多数涉及热循环的工业过程，例如工业设备或空调系统，都设有冷却系统，在冷却系统中用于冷却的液体(水)对应于冷却塔或蒸发塔的上部而下降。因此，冷却塔包括上面的降落部分和下部收集箱，冷却水从上面的降落部分降落。还提供了一通风系统，该通风系统在水降落区中产生气流，从而允许液相在降落期间将能量转换到气相，从而降低其自身的温度。事实上，获得有利于少量水自身蒸发的水冷却。

降落的水显然在收集箱中被回收，并通过配水液压回路在冷却系统中循环。

蒸发水的损失由补给水补偿，补给水从外部进给到收集箱。正因为蒸发，在液压回路中，水中包含的盐被浓缩，因此是使冷却回路中的水(“吹落”)排出或排放的步骤。因此，水的重组(reintegration)必须在容积上补偿蒸发和排出，以保持冷却系统中的水量恒定。

不管设备和蒸发塔的大小如何，在液压回路中流动的水必须使例如关于电导率、氯百分比和pH值的参数保持恒定，以确保设备的最佳操作，从而避免在管道中或补给水的相应入口/出口节段形成沉积物和腐蚀现象的风险。

此外，有必要保证水中的残余消毒剂值，以限制藻类或微生物形成的风险。

在现有技术中，提供了计量泵用于将化学试剂引入液压回路，以调节冷却水的某些参数，例如pH值和/或氯百分比。所使用的计量泵通常是自动的，并由中央电子控制单元控制。对应于所谓的“液压模块”，即其中存在检测探针的模块，电子控制单元收集关于水的实际存在的数据。

化学参数的调节通过计量泵的激活来进行，特别是为每种待计量施加的产品设置一个泵。

不同的是，电导率的调节通过使冷却塔中的液体(水)排放(“吹落”)和补给的操作进行，直到电导率值落入系统允许的参数范围内。

在现有技术系统中，排放操作必须在预设时间段内完成，并且排放操作的控制是相对于排放本身的持续时间执行。在排放时间长于预设持续时间的情况下，会向调节系统发出异常的信号，并中断“吹落”过程。文献US5084217中描述了现有技术系统的一个示例。

现有技术系统的缺点在于，在出现故障的情况下，例如在沉积物、污垢或电磁阀打开问题的情况下，实际流出量不能对应于排放信号，从而对系统造成损坏。

对于入流显然会出现类似的问题，例如补给信号不能对应于实际的水的入流。

若未能补给，尤其是长时间未能补给，由于液压回路中的沉积物、腐蚀、微生物和悬浮固体现象，会对设备造成损坏，并导致相关的高维护成本。

现有技术系统的另一个缺点是，与排放中断相对应，所有计量施加(dosage)都被中断，例如计量施加用于调节冷却水中pH和氯的产品的那些装置也被中断。

发明内容

因此，本发明提出并解决的技术问题是提供一种调节方法和系统，其允许克服参考现有技术的上述缺点。

这个问题分别通过根据独立方法和系统权利要求的方法和(根据相同的发明构思)系统来解决。

本发明的优选特征存在于从属权利要求中。有利地，本发明的方法允许以简单、可靠、高效和廉价的方式大幅降低冷却塔液压回路中调节排放操作出错的可能性。

同样有利地，本发明的方法允许自动调节排放操作的持续时间。

根据本发明的方法的另一个优点是，它允许自动控制分配装置，从而减少了由外部操作者控制的需要。

更进一步的优点是，在收集箱中分配化学产品的操作，即引入冷却塔正确操作所需的产品量，从而允许减少因化学产品浓度不正确而产生的风险。

根据本发明的方法的另一个优点是保持液压回路的完整性和减少手动维护干预的需要的可能性，因此降低了过程成本并避免了对环境和/或设备本身造成损害的可能性。

本发明的其他优点、特征和使用方式将从以下对一些实施例的详细描述中变得显而易见，这些实施例通过示例而非限制的方式来说明。

附图说明

现在将根据本发明的优选实施例，通过特别参考附图，以说明而非限制的方式描述本发明，其中:

图1示出了根据本发明的方法的一个实施例的流程图；

图2示出了根据本发明的方法的另一实施例的流程图；

图3示出了被配置为执行根据本发明的方法的实施例的调节系统的示意图。

具体实施方式

如图1示意性示出的流程图所示，根据本发明的方法的优选实施例包括检查位于冷却塔的收集箱下游的排放电磁阀EV的激活条件的检查步骤(图1中用开始表示的步骤)。

根据本发明的调节方法还包括检测在冷却塔的收集箱的入口与出口之间流动的液体的流速的步骤。为了本说明书的目的，特别地考虑蒸发塔补给过程中涉及的流体，因此被引入收集箱的流入流体和从收集箱排放的流出流体被认为流过收集箱。如稍后将更好地描述的，包含在水箱内并由液压模块中存在的探针分析(以检查其化学参数，如电导率)的相同流体也被认为是流动流体，其中液体流速由传感器F1检查。

在根据本发明的方法的一个实施例中(在图1中示意性地表示)，对应于检测到在收集箱的进入口与排放口之间流动的液体的流速值(例如通过图3所示的传感器F1、F2或F3中的一个测量)至少等于预设的参考阈值，允许排放操作。否则，在检测到在收集箱的进入口与排放口之间流动的液体的流速值等于零或在任何情况下低于预设阈值的情况下，禁止排放操作。

在根据本发明的方法的另一个实施例中(示意性地表示在图2中)，对应于检测到在收集箱的进入口与排放口之间流动的液体的流速值(例如通过图3所示的传感器F1、F2或F3中的一个测量)至少等于预设的参考阈值，允许排放操作。否则，在检测到在收集箱的进入口与排放口之间流动的液体的流速值等于零或者在任何情况下低于预设阈值的情况下，禁止排放操作，同时也禁止收集箱内的化学产品的分配。

将检测到的流速值(分别通过图3所示的传感器F1、F2和F3)与相应的预设阈值进行比较。

例如，根据设备的具体需要和特性，预设阈值可以改变。

对应于检测到进入和/或离开收集箱的液体的流速值至少等于预设的参考阈值，允许排放操作。否则，在检测到进入和/或离开收集箱的液体的流速值等于零或在任何情况下低于预设阈值的情况下，禁止排放操作。

特别地，禁止排放的步骤(以及在另一实施例中，禁止化学产品分配的步骤)的持续时间等于冷却塔收集箱中液体流速值恢复的时间(T)，加上用于检测所述液体流速值的传感器装置的附加禁止时间(T2；T3)特性，这将在后面详述。

优选地，禁止步骤包括处理数字信号。在替代实施例中，禁止步骤可以由操作者手动激活，例如在再循环系统停止或设备控制单元出错的情况下。

图3示出了一种调节系统，包括：检测装置F1、F2、F3，其被配置为检测流过收集箱的液体的相应流速；用于分配化学产品的装置D1、D2；用于排放冷却液体(“吹落”)的电磁阀(EV)；以及，被配置为执行根据本发明的方法的中央处理单元(CU)。

有利地，所描述的方法允许基于使用传感器装置检测到的问题的原因来使动作多样化。

在根据本发明的系统的优选实施例中，传感器装置包括传感器F1，该传感器F1优选地对应于控制单元定位。特别地，传感器F1是基于流量的开关，即指示水流水位的布尔指示器，其由液压模块中存在的磁触头和液压流量调节器制成。该传感器允许检测液压模块内的水流速值，并因此通过传输到控制单元的信号来保证检测值与预设值的比较，其中该预设值用于保证冷却塔中水参数的正确测量。

特别地，基于流量的开关F1的功能是证实检测到的化学参数以及设备中进行测量的有效性。因此，在通过F1检测到流速问题的情况下，在图1示意性示出的实施例中，检测到的电导率的测量值与水箱电导率值不一致，因此排放操作被禁止。

在图2示意性示出的另一个实施例中，在通过F1检测到流速问题的情况下，水箱中包含的液体的排放操作和化学产品的所有计量施加都被禁止。

传感器装置还包括另一流量传感器F2，该流量传感器F2对应于来自收集箱的水排放管道定位或可对应于来自收集箱的水排放管道定位，特别是定位于排放电磁阀EV的下游。例如，另一传感器F2是流量计，特别是旋叶流量计。通常，这种类型的传感器允许对从收集箱排出的实际水排放流量进行测量。另一传感器F2被定位成检测电磁阀激活时实际排放的水的准确流速，以及电磁阀是否导致由操作者设定的至少确定的瞬时水量的流动。以这种方式，通过传输到控制单元CU的信号，通过与操作者预设的流量值的比较，检查排放电磁阀实际上是操作或关掉或者以降低的流速操作。

此外，所述传感器装置包括优选位于用于补给收集箱中水的管道上游的又一传感器F3。特别地，又一传感器F3是流量计，即水瞬时流速计，例如旋叶流量计。这样，通过传输到CU控制单元的又一信号，测量在冷却塔的收集箱中流动的水的总流速值。

有利地，流量计F3对冷却塔的管理具有双重改善效果。首先，在缺乏足够的补给水流量的情况下，禁止排放(“吹落”)操作防止塔中的水位下降到系统最低操作值以下。此外，不同于仅检测与水箱液位的显著变化相对应的错误的液位探针，流量传感器实时地检查流速值是否符合要求，因此允许快速检测可能的异常。

此外，通过测量(进入收集箱的)补给水量并将其与对应于排放管(在收集箱的出口处)的测量流速值进行比较，可以实时对系统进行重新校准。事实上，通过排放时间的适当调节，即使在输入水的流速值低于与排放相对应的流速值的情况下，系统也可以操作。

当水电导率恢复到可接受的值时，排放操作完成。

事实上，排放水的特征在于高电导率值，并且补给将低电导率的水带入冷却塔。补给水的控制有利地允许在没有警报的情况下继续排放操作，即使低电导率水的流速不高(或与排放水相当)。在这种情况下，等待补给的时间会更长。

如图1所示，禁止步骤的持续时间至少等于与特定传感器相关的警报(或错误状况)的时间T，特别是，收集箱中包含的液体的排放操作被禁止一段附加的时间，其持续时间取决于首先检查的传感器的类型，这将在后面更好地说明。

在替代实施例中，附加持续时间取决于首先产生错误状况的特定传感器的类型。

有利地，上述传感器中的每一个都可以产生一个事件，例如错误状况，以禁止排放操作(特别是，在图2中示意性表示的另一个实施例中，F1也禁止化学试剂在冷却塔收集箱内的计量施加)。

例如，错误1表示出现传感器F1产生的错误状况，因此，如果传感器F1检测到的流量低于预设值，错误1＝真。特别地，传感器F1的错误状况包括检测液压模块中存在的浮子的位置低于预设最低位置(等于预设最小流量值)。T1表示与特定传感器F1相关的排放操作禁止和化学产品分配的附加时间，例如等于设备恢复与传感器F1相对应的稳态条件所需的时间，或者例如等于传感器F1从启动配置转变到操作配置所需的时间。

因此，排放冷却塔的水箱内的水的操作被禁止一持续时间T(等于错误状况的持续时间)加上始于传感器F1从警报或错误状况返回的时间的附加时间T1(特定传感器的特性)。

错误2表示出现传感器F2产生的错误状况，例如，如果传感器F2检测到的流量低于预设值，错误2＝真。特别地，传感器F2的错误状况包括检测液体流量的确定参考值(预设最小值，所谓的设定点)。T2表示与特定传感器F2相关的排放操作被禁止一附加时间，例如等于设备恢复与传感器F2相对应的稳态条件所需的时间，或者例如等于传感器F2从启动配置转变到操作配置所需的时间。

因此，禁止排放冷却塔的水箱中的水的操作持续时间T(等于错误状况的持续时间)加上从传感器F2自警报或错误状况返回的时间开始的附加时间T2(特定传感器的特性)。

错误3表示出现传感器F3产生的错误状况，例如，如果传感器F3检测到的液体流量低于确定的参考液体流量值(预设最小值，所谓的设定点)，错误3＝真。T3表示与特定传感器F3相关的排放操作被禁止一附加时间，例如等于设备恢复与传感器F3相对应的稳态条件所需的时间，或者例如等于传感器F3从启动配置转变到操作配置所需的时间。

因此，排放冷却塔水箱内包含的水的排放操作被禁止一持续时间T(等于错误状况的持续时间)加上从传感器F3自警报或错误状况返回的时间开始的附加时间T3(特定传感器的特性)。

有利地，所述传感器装置(F1、F2、F3)被连续监测，以检查传感器中至少一个是否处于错误状况。

替代实施例提供了对传感器装置的不连续监测，例如具有预定时间频率的监测。

因此，通过监测传感器装置的步骤，检查关系C＝错误1或错误2或错误3，这种情况在图1中示出。

在传感器中仅仅一个发生错误状况的一般情况下，则关系C为真，如图1的流程图所示，控制单元中断冷却塔水箱中包含的水的排放过程，并例如通过激活发光和/或发声装置发出表示存在警报状况的信号。只要所述关系C为真，这种警报状况就会持续。

特别是，如图2所示，如果在传感器F2或F3上检测到错误状况，则中断吹落过程，但是计量施加化学产品的过程不能被中断，因为传感器F1上没有错误。

根据本发明的方法的另一个优选实施例提供了对个别传感器的差异化监测，因此，除了所述关系C之外，还检查关系Ca＝错误1和Cb＝错误2或错误3，如图2所示。

有利地，对个别传感器的可能错误状况的差异化检查允许独立于收集箱中化学产品的分配来禁止排放操作。

如图2所示，根据本发明的方法的另一个实施例包括在已经检查了排放电磁阀EV的激活之后立即检查关系Ca＝错误1。在传感器F1没有检测到任何错误状况的情况下，执行关系Cb＝错误2或错误3的检查。有利地，在后一种情况下，对应于条件Cb＝真，根据本发明的方法仅提供排放操作的禁止。因此，类似于上述内容，排放冷却塔水箱内包含的水的操作被禁止一持续时间T(等于错误状况的持续时间)加上从传感器F2或F3自警报或错误状况返回的时间开始的附加时间T2或T3(特定传感器的特性)。

在所有实施例中，从校正每个传感器的错误状况并因此恢复循环系统的正确操作的时刻起，也就是说，从所述关系C为假的时刻起，排放操作被禁止一附加时间T1、T2或T3，传感器的这种特性被认为更好地表征冷却塔的正确操作，并且首先对所述关系C或所述关系Cb进行检查。

例如，在上述情况下，首先检查的可能错误状况是错误1，即传感器F1的错误状况，因此排放操作的禁止将维持时间T加上特定传感器F1的特性的时间T1。

在替代实施例中，根据本发明的方法提供了在检查传感器F1之前检查传感器F3。因此，在这种情况下，检查关系C＝错误3或错误2或错误1，因此计量施加的禁止将维持时间T加上特定传感器F3的特性的时间T3。

明显地，为了适应不同的情况和特定的设备需要，可能的相关性可能是多种的。

因为根据发生流量问题的设备的点，可能需要等待更长或更短的时间，然后才能返回稳态条件，因而区分特定传感器的附加禁止时间T1、T2或T3特性可能非常有用。

有利地，可能配置时间T1、T2和T3的特性允许在例如主动关闭或意外阻塞之后优化冷却塔的恢复时间。

事实上，根据具体的设备需要，可以配置传感器F1、F2、F3，使得它们具有相同的恢复时间T1、T2、T3值，或者为每个传感器设置不同的恢复值。

在希望在安全条件下工作并确保当禁止操作被恢复时整个设备处于稳定状态的情况下，例如在具有非常高惯性的大型设备中，检查具有最长恢复时间的传感器的错误状况是方便的。替代地，在希望在设备稳态状态快速恢复的条件下工作，例如在具有小型水箱的蒸发塔(在该蒸发塔中系统可以更快地恢复)中，具有最短恢复时间的传感器的错误状况的检查是方便的。

然后，根据本发明的调节方法具有减少附加禁止时间的步骤，并且对应于这种附加时间的零值，能够重新实现分配化学产品和/或从收集箱中排放水的操作。

因此，如果冷却塔中的液体流动由于任何原因而中断或减少(例如由于故障、循环泵不起作用或在非使用条件下冷却塔的简单关闭)，化学产品的分配也会中断，然后在根据设备的特定尺寸特性可调节的恢复时间之后，化学产品的分配自动恢复(尽管不排除手动恢复的可能性)。

有利地，以这种方式，即使在出现故障的情况下，也总是保证最佳的和严格必要的化学产品分配，因此既不高于也不低于用于冷却塔循环系统有效操作所需的量。

本发明还包括通过计算机程序实现所描述的方法。

有利地，计算机程序可以被存储在存储介质中，例如通过可编程的电子设备可读。

此外，计算机程序可以通过开发任何可编程的电子设备支持的软件来实现。

实施例的一些示例描述如下:

第一示例

排放水的流速值等于每分钟1000升，补给水的流速值等于每分钟1000升，同时排放高电导率水，用低电导率水进行等量补给，并且在确定的时间内(取决于冷却塔水箱的尺寸)，排放过程将无差错地完成。

第二示例

排放水的流速值等于每分钟1000升，补给水的流速值等于每分钟500升，确保塔中的水回到合适的电导率水平需要更长的时间。

第三示例

排放水的流速值等于每分钟1000升，补给水的流速值为零或更低(例如每分钟10升)，存在由于补给流量不足而无法成功抵消由于排放造成的缺水的风险。

有利的是，通过引入对补给的可容许最小值的控制或者将其与排放流速值相关联，有可能拦截错误状况并禁止排放。

上文已经描述了本发明的优选实施例，并且已经提出了许多变型，但是应当理解，本领域技术人员可以做出其他变型和改变，而不背离由所附权利要求限定的保护范围。

Claims (14)

1.一种用于调节来自冷却塔的收集箱的液体排放操作的调节方法，包括以下步骤:

-检查所述收集箱的排放电磁阀(EV)的激活信号；

-检测在所述收集箱的进入口与排放口之间流动的液体的流速值，以允许容纳在所述水箱中的所述液体的排放操作，

其中，对应于检测到在所述收集箱的进入口与排放口之间流动的液体的流速值至少等于参考阈值而允许所述排放操作，并且其中，对应于检测到的所述液体的流速值为零或低于所述参考阈值而禁止所述排放操作。

2.根据前述权利要求所述的调节方法，其中，所述检测步骤包括检测与所述收集箱的进入口相对应的液体流速值。

3.根据前述权利要求中任一项所述的调节方法，其中，所述检测步骤包括检测与所述收集箱的排放口相对应的液体流速值。

4.根据前述权利要求中任一项所述的调节方法，其中，禁止所述排放操作的持续时间等于在所述收集箱的进入口与排放口之间流动的所述液体的所述液体流速值的恢复时间(T)加上与配置成检测所述液体流速值的一个或多个检测传感器装置相关联的附加的禁止时间(T1；T2；T3)。

5.根据前述权利要求所述的调节方法，其中禁止所述排放操作的持续时间等于与检测所述液体流速值的两个或更多个传感器装置相关联的两个或更多个附加禁止时间值(T1；T2；T3)中的最长值。

6.根据权利要求4所述的调节方法，其中，所述禁止步骤的持续时间等于检测所述液体流速值的传感器装置的所述附加禁止时间值(T1；T2；T3)特性中的最短值。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的调节方法，其中，所述恢复时间(T)等于所述传感器装置(F1；F2；F3)中的至少一个传感器装置的错误状况的持续时间。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的调节方法，其中，对应于所述附加禁止时间的值(T1；T2；T3)等于零，重新激活所述排放操作。

9.根据前述权利要求中任一项所述的调节方法，其中，检测液体流量值的所述步骤包括处理至少一个布尔信号。

10.根据前述权利要求中任一项所述的调节方法，其中，所述排放操作被机械禁止。

11.一种调节系统，包括:

-传感器装置(F1；F2；F3)，其被配置为检测冷却塔的液压回路中的液体流速值；

-电磁阀(EV)，其定位成或能定位在一收集箱的下游，以允许所述液体的排放操作；

-处理单元(CU)，其被配置为执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法，

其中，对应于所述传感器装置(F1；F2；F3)的错误状况，所述电磁阀(EV)通过由所述处理单元(CU)传输的信号控制，以禁止所述排放操作限定的时间段。

12.根据前述权利要求所述的调节系统，包括用于分配化学产品的分配装置(D1；D2)，其中对应于所述传感器装置(F1)的错误状况，通过由所述处理单元(CU)传输的信号将所述分配装置(D1；D2)去激活，以禁止化学产品分配限定的时间段。

13.一种计算机程序，包括当由处理单元(CU)执行时，使所述处理单元(CU)实行根据权利要求1至10中任一项所述的调节方法的指令。

14.一种存储根据前述权利要求的计算机程序的计算机可读介质。