CN110465236A - 一种加热炉汽化冷却加药智能化系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热炉汽化冷却加药智能化系统及其方法，它包括溶解稀释罐、药液储罐、软水罐、配比罐和若干个加热炉，溶解稀释罐顶部设有进液管一和进水管一，溶解稀释罐通过进液管一与药液储罐相连通，溶解稀释罐通过进水管一与软水罐相连通，溶解稀释罐的底部设有出液管一，出液管一上设有液体浓度传感器，溶解稀释罐通过出液管一分别与配比罐和若干个加热炉相连通，配比罐顶部设有进液管二和进水管二，配比罐通过进液管二分别与出液管一和药液储罐的底部相连通，配比罐通过进水管二与软水罐相连通，配比罐的底部设有出液管二，配比罐通过出液管二分别与若干个加热炉相连通。本发明的有益效果是：提高了药液的配比精准度。
Description
技术领域
本发明涉及加热炉设备相关技术领域，尤其是指一种加热炉汽化冷却加 药智能化系统及药液的配比方法。
背景技术
工业加热炉在炉水给水的水质要求都达标的情况下，各企业为了落实节 能减排的政策，而建设资源节约型、环境友好型，继续为企业、为国家经济 发展做出更大贡献。
工业加热炉是重要的热能动力设备，在要用到加热炉的工业生产中，需 要不断的往加热炉内加水，长期使用当加热炉内出现结垢、腐蚀等，直接影 响加热炉的安全、经济运行，以及加热炉的使用寿命。此时需要往加热炉内 加药以此来保证加热炉的正常运行。目前对于工业加热炉的加药，通常需要 人工将磷酸盐或氢氧化钠搬运至稀释罐上的加药口并加入到稀释罐内进行配 比溶解，然后再根据实际需求向加热炉内添加溶解后的药液。这种方法工作 效率低，劳动强度大，而且容易出现药剂伤人事故，同时当溶解不充分或者 稀释罐内残留有药液等情况下，往往会影响稀释罐内溶液的配比浓度，从而 使加热炉加药后的效果大打折扣。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中稀释罐内药液配比出现偏差的问题，提供 了一种能够提高药液配比精准度的加热炉汽化冷却加药智能化系统及其方 法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，包括稀释罐、药液储罐、软水罐、 配比罐和若干个加热炉，所述稀释罐的顶部设有进液管一和进水管一，所述 稀释罐通过进液管一与药液储罐的底部相连通，所述药液储罐的顶部设有入 药口，所述稀释罐通过进水管一与软水罐相连通，所述稀释罐的底部设有出 液管一，所述出液管一上设有液体浓度传感器，所述稀释罐通过出液管一分 别与配比罐和若干个加热炉相连通，所述配比罐的顶部设有进液管二和进水 管二，所述配比罐通过进液管二分别与出液管一和药液储罐的底部相连通，所述配比罐通过进水管二与软水罐相连通，所述配比罐的底部设有出液管二， 所述配比罐通过出液管二分别与若干个加热炉相连通。
稀释罐的顶部设有进液管一和进水管一，稀释罐通过进液管一与药液储 罐的底部相连通，药液储罐的顶部设有入药口，稀释罐通过进水管一与软水 罐相连通，稀释罐的底部设有出液管一，出液管一上设有液体浓度传感器， 稀释罐通过出液管一分别与配比罐和若干个加热炉相连通，配比罐的顶部设 有进液管二和进水管二，配比罐通过进液管二分别与出液管一和药液储罐的 底部相连通，配比罐通过进水管二与软水罐相连通，配比罐的底部设有出液 管二，配比罐通过出液管二分别与若干个加热炉相连通。药液储罐内存放液体药剂，改变原有粉剂手工配比添加的作业方式，采用灌装液体药液进行添 加，降低排放标准，符合日益提升的环保要求；PLC控制系统启动执行稀释 配比命令，通过系统配比计算将药液储罐内一定量的药液通过进液管一输送 到稀释罐内，同时将软水罐内所需一定量的软水通过进水管一输送到稀释罐 内与药液进行混合稀释配比；液体浓度传感器监测配比后的溶液浓度，如果 浓度符合要求则系统控制混合后的药液通过出液管一输送到加热炉内，如果 浓度不符合要求则将数据输送到PLC控制单元进行再次分析需要配比的药液量或者软水量，并且与稀释罐内的溶液一起输送到配比罐内进行二次配比， 达到了能够提高药液配比精准度的目的。
作为优选，稀释罐、药液储罐、软水罐和配比罐的底部均设有液位传感 器和排泄管，排泄管上设有排泄阀，进水管一上设有两个软水阀一、进水阀 一、计量泵一和备用管一，计量泵一位于两个软水阀一之间，计量泵一的输 出端依次通过其中一个软水阀一和进水阀一与稀释罐的顶部相连通，计量泵 一的输入端通过另一个软水阀一与软水罐的底部相连通，备用管一的一端与 进水管一相连通，备用管一与进水管一相连通的一端位于计量泵一的输出端 且位于软水阀一和进水阀一之间，备用管一的另一端与进水管二相连通，进水管二上设有计量泵二、进水阀二和两个软水阀二，计量泵二位于两个软水 阀二之间，计量泵二的输入端通过其中一个软水阀二与软水罐的底部相连通， 计量泵二的输出端依次通过另一个软水阀二和进水阀二与配比罐的顶部相连 通，备用管一与进水管二相连通的一端位于计量泵二的输出端且位于位于进 水阀二和软水阀二之间，备用管一上设有备用阀一，软水罐的顶部设有入水 管。液位传感器用于监测罐内液体的容量变化，并传输给PLC控制系统进行 相对应的操作；当需要清理罐内的溶液时，通过打开排泄阀进行排出，并且使得罐内气压与大气压强相同后关闭排泄阀；软水罐内的软水可以通过进水 管一输送到稀释罐内进行配比溶解，同时也可以通过进水管二输送到配比罐 内进行二次配比；正常情况下，备用阀一始终处于关闭状态，与计量泵一的 输出端相连通的软水阀一、进水阀一、进水阀二和与计量泵二输出端相连通 的软水阀二均始终处于开启状态，当需要将软水输送至稀释罐内时，开启软 水阀一和计量泵一，PLC控制系统控制计量泵一将一定量的软水通过进水管 一输送到稀释罐内，经液体浓度传感器监测出药液浓度过高需要将软水输送 到配比罐内进行二次配比时，开启软水阀二和计量泵二，PLC控制系统控制 计量泵二将一定量的软水通过进水管二输送到配比罐内；当计量泵一出现故 障，无法将软水直接从进水管一输送到稀释罐内时，由PLC系统控制关闭软 水阀一、进水阀二，开启软水阀二、计量泵二、备用阀一和进水阀一，软水 依次通过进水管二、备用管一和进水管一输送到稀释罐内；当计量泵二出现 故障，无法将软水直接从进水管二输送到配比罐内时，由PLC系统控制关闭软水阀二、进水阀一，开启软水阀一、计量泵一、备用阀一和进水阀二，软 水依次通过进水管一、备用管一和进水管二输送到配比罐内。
作为优选，进液管一上设有药液阀一和计量泵三，进液管一的一端与药 液储罐的底部相连通，进液管一的另一端与稀释罐的顶部相连通，药液储罐、 药液阀一、计量泵三和稀释罐依次通过进液管一相连通，进液管一上设有连 接管，连接管上设有备用阀二，连接管的一端与进液管一相连通且位于药液 阀一和药液储罐之间，连接管的另一端与进液管二相连通，进液管二上设有 药液阀二和计量泵四，所述计量泵四位于药液阀二和配比罐之间。正常状态 下，备用阀二一直处于关闭状态；当稀释罐内需要一定量的液体药剂进行配比时，由PLC控制系统打开药液阀一和计量泵三，从药液储罐内输送经控制 系统计算后所得一定量的药剂输送到稀释罐内进行配比；稀释罐内的药液经 过液体浓度传感器监测不符合药液配比浓度要求时，再次经过控制系统的数 据分析计算后若药液浓度过低时，由PLC控制系统控制关闭药液阀一，打开 备用阀二、药液阀二和计量泵四，控制计量泵四从药液储罐内输送一定量的 药剂到配比罐内进行二次配比，提高药液的配比精度。
作为优选，出液管一的一端与稀释罐的底部相连通，出液管一的另一端 设有组合阀，进液管二的一端与配比罐的顶部相连通，进液管二的另一端通 过组合阀与出液管一相连通，组合阀上设有进液总管，组合阀通过进液总管 分别与若干个加热炉相连通，加热炉上设有进水管三和出水管，出水管上设 有水质监测器，加热炉上设有两根进液管三，其中一根进液管三的一端与进 液总管相连通，且其另一端与加热炉相连通，另一根进液管三的一端与出液 管二相连通，且其另一端与加热炉相连通，出液管二上设有总阀，进液管三 上设有加药泵、单向阀、控制阀一和控制阀二，加药泵位于控制阀一和控制 阀二之间，单向阀位于靠近加热炉的一侧，加药泵、控制阀一和控制阀二均 位于远离加热炉的一侧。正常情况下，加热炉从进水管三进水，并从出水管 流出，出水管上的水质监测器实时监测出水管内水质的综合指标，包括溶解 氧、PH、磷酸盐、总碱度等，系统通过多变量模糊控制器对加热炉的溶解氧、 PH、磷酸盐、总碱度进行实时精准的调节，当水质出现问题时，自动往加热炉内加药，使得加热炉内的水质处于良好状态，从而利于提高加热炉的使用 率；经液体浓度传感器监测的药液浓度符合要求时，由PLC控制系统控制打 开组合阀、其中一根进液管三上的控制阀一、加药泵、控制阀二和单向阀， 关闭药液阀二，稀释罐内的药液依次通过出液管一和其中一根进液管三输送 到加热炉内；单向阀能够使药液仅向加热炉内流通，同时避免加热炉内的蒸 汽等倒流；经液体浓度传感器监测的药液浓度不符合要求时，则将稀释罐内 的药液输送到配比罐内进行二次配比，然后由PLC控制系统控制开启总阀、 另一根进液管三上的控制阀一、加药泵、控制阀二和单向阀，配比罐内的药 液依次通过出液管二和另一根进液管三输送到加热炉内；进液管三上设有备 用管二，若干个加热炉上的进液管三依次通过备用管二相连通，备用管二上 设有若干个备用阀三，备用阀三位于相邻两个加热炉之间，备用管二位于控 制阀二和单向阀之间。正常状况下，备用阀三始终处于关闭状态，控制阀二 始终处于开启状态；当其中一个加热炉上的加药泵出现故障时，由PLC控制 系统控制关闭与其相应的控制阀一和控制阀二、开启单向阀，开启组合阀或 总阀、另一个加热炉上的控制阀一、加药泵和控制阀二，以及两加热炉之间 的备用阀三，稀释罐或配比罐内的药液通过另一加热炉上的进液管三输送到 加热炉内。
作为优选，组合阀包括阀体，阀体的形状为长方体，阀体的一侧设有两 个阀槽，阀体的另一侧设有两个出液口，阀体通过其中一个出液口与进液管 二相连通，阀体通过另一个出液口与进液总管相连通，阀体的内部设有主流 道和分流道，主流道与分流道相互垂直，阀体的端部设有进液口，阀体通过 进液口与出液管一相连通，主流道的一端通过其中一个阀槽与进液口相连通， 主流道的另一端与另一个阀槽相连通，出液口通过分流道与阀槽相连通，阀 体上设有阀槽的一侧设有两个与阀槽相对应的阀块，阀块与阀体可拆卸连接， 阀块上设有凹槽，凹槽与阀槽相连通，凹槽内设有步进电机，阀槽内设有阀 芯，步进电机的输出端与阀芯固定连接，所述阀芯与阀体转动连接。药液从 进液口进入到通孔内，步进电机带动阀芯旋转，通过单向阀来控制药液的流 向。
作为优选，阀芯的形状为圆柱形，阀芯的一端与步进电机的输出端固定 连接，阀芯的另一端设有与主流道相匹配的通孔和与分流道相匹配的分液孔， 主流道的直径大于分流道的直径，通孔通过主流道与进液口相连通，分液孔 的一端与通孔相连通，分液孔的另一端通过分流道与出液口相连通，通孔内 设有单向止回阀，单向止回阀包括与通孔相匹配的阀门、扭转弹簧和挡块， 扭转弹簧位于阀门靠近分液孔的一端，挡块位于阀门远离分液孔的一端，挡 块与阀芯固定连接，阀门设有扭转弹簧的一端与阀芯转动连接，扭转弹簧位 于阀门靠近分液孔的一侧，挡块位于阀门远离分液孔的一侧。主流道的直径 大于分流道的直径，通孔与主流道相匹配，因阀门的外形与通孔相匹配，故 当需要关闭出液口时，阀门能够完全覆盖分液孔；关闭分液孔，打开通孔时， 此时阀门位于分液孔的上方，药液流经一个阀腔后到达另一个阀腔内；打开 分液孔，关闭通孔时，启动相对应的步进电机，步进电机带动阀芯旋转180 度，阀门位于分液孔的下方，挡块位于阀门的底部，扭转弹簧位于阀门的顶 部，阀门封闭通孔，挡住药液，药液经过分液孔到达相应的管道内，实现了 用步进电机带动阀芯旋转改变药液流向的目的。
作为优选，稀释罐的形状结构和配比罐的形状结构均相同，稀释罐内和 配比罐内均设有搅拌组件，搅拌组件包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶片，搅 拌电机位于稀释罐的顶部中心位置处，搅拌电机的输出端贯穿稀释罐的顶部 与搅拌轴连接，搅拌轴的一端与搅拌电机的输出端连接，搅拌轴的另一端位 于稀释罐的底部，搅拌叶片分布于搅拌轴上。搅拌电机驱动搅拌轴旋转，同 时带动叶片搅拌，能够加快溶液的溶解和混合速度，同时利于提高药液配比 的精度。
本发明还提供了一种加热炉汽化冷却加药方法，包括以下步骤：
步骤一，PLC控制系统执行全自动启动命令，设定需要配比的软水流量 和稀释目标值，计算需要配比的药液流量；
步骤二，根据液位传感器对各罐内液位的监测，判断药液储罐和软水罐 的液位是否处于低位、稀释罐的液位是否处于高位、计量泵一或计量泵二是 否无故障、计量泵三和计量泵四是否无故障；
步骤三，若药液储罐和软水罐的液位处于低位、稀释罐的液位处于高位、 计量泵一或计量泵二无故障、计量泵三和计量泵四无故障，自动开启计量泵 三和计量泵一或计量泵二；当稀释罐内的液位达到高位时，配比结束，设备 执行停止作业，等待稀释罐内的液位降到低位、液位传感器报警时，再次自 动开启配比作业，稀释罐配比开始；稀释罐内的液位离开最低位时，搅拌电 机将自动开启，如果稀释罐内的液位小于最低位时搅拌电机停止；
步骤四，药液从药液储罐通过计量泵三输送到稀释罐内，同时软水通过 计量泵一或计量泵二从软水罐输送到稀释罐内与药液稀释混合；
步骤五，液体浓度传感器监测出液管一内的药液浓度，药液浓度符合要 求，则通过加药泵直接输送到锅炉内；药液浓度不符合要求，则通过计量泵 四输送到配比罐内进行二次配比；
步骤六，经过配比罐内二次配比后的药液通过加药泵输送至锅炉内。
加热炉汽化冷却加药智能化系统采用多传感器检测与模糊控制技术，结 合加药自动化控制设备，实现了药液自动配比和精确控制，降低了成本，提 高了水质的控制精度；建立了实时多变量模糊控制模型，实现了控制参数的 动态修正，提高了系统的可靠性和稳定性。
作为优选，在步骤一中，设定需要配比的软水流量W1和稀释目标值D1， 根据以下公式计算出需加入配比药液的流量X1，计算公式为：
X1＝(W1×D1/100)/[K1-K2(D1/100)]
其中，K1表示药液稀释常数1，K2表示药液稀释常数2，计量泵三出口流量 设定为X1，计量泵一和计量泵二出口流量均设定为W1。
作为优选，在步骤五中，液体浓度传感器监测出液管一内的药液浓度过 高时，由PLC控制系统控制开启组合阀上与进液管二相连通的出液口、药液 阀二和计量泵四，稀释罐内的药液输送至配比罐内，同时开启软水阀二和计 量泵二，PLC控制系统控制计量泵二将一定量的软水通过进水管二输送到配 比罐内进行二次配比，最后再依次通过出液管二和进液管三输送到锅炉内； 液体浓度传感器监测出液管一内的药液浓度过低时，由PLC控制系统控制开 启组合阀上与进液管二相连通的出液口、药液阀二和计量泵四，稀释罐内的药液输送至配比罐内，然后打开备用阀二，PLC控制系统控制计量泵四从药 液储罐内输送一定量的药液到配比罐内进行二次配比；然后由PLC控制系统 控制开启总阀、进液管三上的控制阀一、加药泵、控制阀二和单向阀，配比 罐内的药液依次通过出液管二和进液管三输送到锅炉内。
本发明的有益效果是：液体浓度传感器监测配比后的溶液浓度，如果浓 度不符合要求则将稀释罐内的溶液输送到配比罐内分析进行二次配比，提高 药液配比精准度；当水质出现问题时，系统自动控制往加热炉内加药，使得 加热炉内的水质处于良好状态，使得加热炉的使用率得以提高；搅拌电机驱 动搅拌轴旋转，同时带动叶片搅拌，能够加快溶液的溶解和混合速度，同时 利于提高药液配比的精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的管路连接图；
图3是组合阀的内部结构图；
图4是组合阀的外观图；
图5是图3中A处分液孔打开、通孔关闭的局部放大图；
图6是图3中A处分液孔关闭、通孔打开的局部放大图；
图7是本发明的方法流程图。
图中：1.稀释罐，2.药液储罐，3.软水罐，4.配比罐，5.进液管一，6.进水 管一，7.入药口，8.出液管一，9.液体浓度传感器，10.加热炉，11.进液管二， 12.进水管二，13.出液管二，14.阀体，15.液位传感器，16.排泄管，17.排泄阀， 18.软水阀一，19.进水阀一，20.计量泵一，21.备用管一，22.计量泵二，23. 进水阀二，24.软水阀二，25.备用阀一，26.入水管，27.药液阀一，28.计量泵 三，29.连接管，30.备用阀二，31.药液阀二，32.计量泵四，33.组合阀，34. 进水管三，35.出水管，36.水质监测器，37.进液管三，38.总阀，39.加药泵，40.单向阀，41.控制阀一，42.控制阀二，43.备用管二，44.备用阀三，45.搅拌 电机，46.搅拌轴，47.搅拌叶片，48.阀槽，49.出液口，50.主流道，51.分流道， 52.出液口，53.阀块，54.凹槽，55.步进电机，56.阀芯，57.通孔，58.分液孔， 59.单向止回阀，60.阀门，61.扭转弹簧，62.挡块，63，进液总管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所述的实施例中，一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，包括稀 释罐1、药液储罐2、软水罐3、配比罐4和若干个加热炉10，稀释罐1的顶 部设有进液管一5和进水管一6，稀释罐1通过进液管一5与药液储罐2的 底部相连通，药液储罐2的顶部设有入药口7，稀释罐1通过进水管一6与 软水罐3相连通，稀释罐1的底部设有出液管一8，出液管一8上设有液体 浓度传感器9，稀释罐1通过出液管一8分别与配比罐4和若干个加热炉10 相连通，配比罐4的顶部设有进液管二11和进液管二12，配比罐4通过进 液管二11分别与出液管一8和药液储罐2的底部相连通，配比罐4通过进液 管二12与软水罐3相连通，配比罐4的底部设有出液管二13，配比罐4通 过出液管二13分别与若干个加热炉10相连通。
如图2所示，稀释罐1、药液储罐2、软水罐3和配比罐4的底部均设有 液位传感器15和排泄管16，排泄管16上设有排泄阀17，进水管一6上设有 两个软水阀一18、进水阀一19、计量泵一20和备用管一21，计量泵一20 位于两个软水阀一18之间，计量泵一20的输出端依次通过其中一个软水阀 一18和进水阀一19与稀释罐1的顶部相连通，计量泵一20的输入端通过另 一个软水阀一18与软水罐3的底部相连通，备用管一21的一端与进水管一 6相连通，备用管一21与进水管一6相连通的一端位于计量泵一20的输出 端且位于软水阀一18和进水阀一19之间，备用管一21的另一端与进液管二 12相连通，进液管二12上设有计量泵二22、进水阀二23和两个软水进水阀 二23，计量泵二22位于两个软水进水阀二23之间，计量泵二22的输入端 通过其中一个软水阀二24与软水罐3的底部相连通，计量泵二22的输出端依次通过另一个软水阀二24和进水阀二23与配比罐4的顶部相连通，备用 管一21与进液管二12相连通的一端位于计量泵二22的输出端且位于进水阀 二23和软水阀二24之间，备用管一21上设有备用阀一25，软水罐3的顶 部设有入水管26。
如图2所示，进液管一5上设有药液阀一27和计量泵三28，进液管一5 的一端与药液储罐2的底部相连通，进液管一5的另一端与稀释罐1的顶部 相连通，药液储罐2、药液阀一27、计量泵三28和稀释罐1依次通过进液管 一5相连通，进液管一5上设有连接管29，连接管29上设有备用阀二30， 连接管29的一端与进液管一5相连通且位于药液阀一27和药液储罐2之间， 连接管29的另一端与进液管二11相连通，进液管二11上设有药液阀二31 和计量泵四32，计量泵四32位于药液阀二31和配比罐4之间。
如图2所示，出液管一8的一端与稀释罐1的底部相连通，出液管一8 的另一端设有组合阀33，进液管二11的一端与配比罐4的顶部相连通，进 液管二11的另一端通过组合阀33与出液管一8相连通，组合阀33上设有进 液总管63，组合阀33通过进液总管63分别与若干个加热炉10相连通，加 热炉10上设有进水管三34和出水管35，出水管35上设有水质监测器36， 加热炉10上设有两根进液管三37，其中一根进液管三37的一端与进液总管 63相连通，且其另一端与加热炉10相连通，另一根进液管三37的一端与出 液管二13相连通，且其另一端与加热炉10相连通，出液管二13上设有总阀 38，进液管三37上设有加药泵39、单向阀40、控制阀一41和控制阀二42， 加药泵39位于控制阀一41和控制阀二42之间，单向阀40位于靠近加热炉 10的一侧，加药泵39、控制阀一41和控制阀二42均位于远离加热炉10的一侧，进液管三37上设有备用管二43，若干个加热炉10上的进液管三37 依次通过备用管二43相连通，备用管二43上设有若干个备用阀三44，备用 阀三44位于相邻两个加热炉10之间，备用管二43位于控制阀二42和单向 阀40之间。
如图3、图4所示，组合阀33包括阀体14，阀体14的形状为长方体， 阀体14的一侧设有两个阀槽48，阀体14的另一侧设有两个出液口49，阀体 14通过其中一个出液口49与进液管二11相连通，阀体14通过另一个出液 口49与进液总管63相连通，阀体14的内部设有主流道50和分流道51，主 流道50与分流道51相互垂直，阀体14的端部设有进液口52，阀体14通过 进液口52与出液管一8相连通，主流道50的一端通过其中一个阀槽48与进 液口52相连通，主流道50的另一端与另一个阀槽48相连通，出液口49通 过分流道51与阀槽48相连通，阀体14上设有阀槽48的一侧设有两个与阀 槽48相对应的阀块53，阀块53与阀体14可拆卸连接，阀块53上设有凹槽 54，凹槽54与阀槽48相连通，凹槽54内设有步进电机55，阀槽48内设有 阀芯56，步进电机55的输出端与阀芯56固定连接，阀芯56与阀体14转动 连接。
如图5、图6所示，阀芯56的形状为圆柱形，阀芯56的一端与步进电 机55的输出端固定连接，阀芯56的另一端设有与主流道50相匹配的通孔 57和与分流道51相匹配的分液孔58，主流道50的直径大于分流道51的直 径，通孔57通过主流道50与进液口52相连通，分液孔58的一端与通孔57 相连通，分液孔58的另一端通过分流道51与出液口49相连通，通孔57内 设有单向止回阀59，单向止回阀59包括与通孔57相匹配的阀门60、扭转弹 簧61和挡块62，扭转弹簧61位于阀门60靠近分液孔58的一端，挡块62 位于阀门60远离分液孔58的一端，挡块62与阀芯56固定连接，阀门60设 有扭转弹簧61的一端与阀芯56转动连接，扭转弹簧61位于阀门60靠近分 液孔58的一侧，挡块62位于阀门60远离分液孔58的一侧。
如图1所示，稀释罐1的形状结构和配比罐4的形状结构均相同，稀释 罐1内和配比罐4内均设有搅拌组件，搅拌组件包括搅拌电机45、搅拌轴46 和搅拌叶片47，搅拌电机45位于稀释罐1的顶部中心位置处，搅拌电机45 的输出端贯穿稀释罐1的顶部与搅拌轴46连接，搅拌轴46的一端与搅拌电 机45的输出端连接，搅拌轴46的另一端位于稀释罐1的底部，搅拌叶片47 分布于搅拌轴46上。
如图7所示，本发明还提供一种加热炉汽化冷却加药方法，包括以下步 骤：
步骤一，PLC控制系统执行全自动启动命令，设定需要配比的软水流量 和稀释目标值，计算需要配比的药液流量；
设定需要配比的软水流量W1和稀释目标值D1，根据以下公式计算出需 加入配比药液的流量X1，计算公式为：
X1＝(W1×D1/100)/[K1-K2(D1/100)]
其中，K1表示药液稀释常数1，K2表示药液稀释常数2，计量泵三28 出口流量设定为X1，计量泵一20和计量泵二22出口流量均设定为W1。
步骤二，根据液位传感器15对各罐内液位的监测，判断药液储罐2和软 水罐3的液位是否处于低位、稀释罐1的液位是否处于高位、计量泵一20或 计量泵二22是否无故障、计量泵三28和计量泵四32是否无故障；
步骤三，若药液储罐2和软水罐3的液位处于低位、稀释罐1的液位处 于高位、计量泵一20或计量泵二22无故障、计量泵三28和计量泵四32无 故障，自动开启计量泵三28和计量泵一20或计量泵二22；当稀释罐1内的 液位达到高位时，配比结束，设备执行停止作业，等待稀释罐1内的液位降 到低位、液位传感器15报警时，再次自动开启配比作业，稀释罐1配比开始； 稀释罐1内的液位离开最低位时，搅拌电机45将自动开启，如果稀释罐1内 的液位小于最低位时搅拌电机45停止；
步骤四，药液从药液储罐2通过计量泵三28输送到稀释罐1内，同时软 水通过计量泵一20或计量泵二22从软水罐3输送到稀释罐1内与药液稀释 混合；
步骤五，液体浓度传感器15监测出液管一8内的药液浓度，药液浓度符 合要求，则通过加药泵39直接输送到锅炉10内；药液浓度不符合要求，则 通过计量泵四32输送到配比罐4内进行二次配比；
液体浓度传感器15监测出液管一8内的药液浓度过高时，由PLC控制 系统控制开启组合阀33上与进液管二11相连通的出液口49、药液阀二31 和计量泵四32，稀释罐1内的药液输送至配比罐4内，同时开启软水阀二24 和计量泵二22，PLC控制系统控制计量泵二22将一定量的软水通过进水管 二12输送到配比罐4内进行二次配比，最后再依次通过出液管二13和进液 管三37输送到锅炉10内；液体浓度传感器15监测出液管一8内的药液浓度 过低时，由PLC控制系统控制开启组合阀33上与进液管二11相连通的出液 口49、药液阀二31和计量泵四32，稀释罐1内的药液输送至配比罐4内， 然后打开备用阀二30，PLC控制系统控制计量泵四32从药液储罐2内输送 一定量的药液到配比罐4内进行二次配比；然后由PLC控制系统控制开启总 阀38、进液管三37上的控制阀一41、加药泵39、控制阀二42和单向阀40，配比罐4内的药液依次通过出液管二13和进液管三37输送到锅炉10内；
步骤六，经过配比罐4内二次配比后的药液通过加药泵39输送至锅炉10内。
工作原理：加热炉从进水管三34进水，并从出水管35流出，出水管35 上的水质监测器36实时监测出水管35内水质的综合指标，包括溶解氧、PH、 磷酸盐、总碱度等，系统通过多变量模糊控制器对加热炉的溶解氧、PH、磷 酸盐、总碱度进行实时精准的调节，当水质出现问题时，根据在线检测报告， 加药系统自动配比药液后往加热炉10内加药，使得加热炉10内的水质处于 良好状态，从而利于提高加热炉10的使用率。
软水罐3内的软水通过进水管一6输送到稀释罐1内进行配比溶解，同 时可通过进水管二12输送到配比罐4内进行二次配比；正常情况下，备用阀 一25始终处于关闭状态，与计量泵一20的输出端相连通的软水阀一18、进 水阀一19、进水阀二23和与计量泵二22输出端相连通的软水阀二24均始 终处于开启状态，当需要将软水输送至稀释罐1内时，开启软水阀一18和计 量泵一20，PLC控制系统控制计量泵一20将经计算后所得一定量的软水通过进水管一6输送到稀释罐1内。
当计量泵一20出现故障，无法将软水直接从进水管一6输送到稀释罐1 内时，由PLC系统控制关闭软水阀一18、进水阀二23，开启软水阀二24、 计量泵二22、备用阀一25和进水阀一19，软水依次通过进水管二12、备用 管一21和进水管一6输送到稀释罐1内。
当计量泵二22出现故障，无法将软水直接从进水管二12输送到配比罐 4内时，由PLC系统控制关闭软水阀二24、进水阀一19，开启软水阀一18、 计量泵一20、备用阀一25和进水阀二23，软水依次通过进水管一6、备用 管一21和进水管二12输送到配比罐4内。
正常状况下，备用阀三44始终处于关闭状态，控制阀二42始终处于开 启状态；当其中一个加热炉10上的加药泵39出现故障时，由PLC控制系统 控制关闭与其在同一根进液管三37上的控制阀一41和控制阀二42、开启单 向阀40，开启组合阀33或总阀38，同时开启另一个加热炉10上的控制阀一 41、加药泵和39控制阀二42，以及两加热炉之间的备用阀三44，稀释罐1 或配比罐4内的药液通过另一加热炉10上的进液管三37输送到加热炉10内。
Claims (10)
1.一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，其特征是，包括稀释罐(1)、药液储罐(2)、软水罐(3)、配比罐(4)和若干个加热炉(10)，所述稀释罐(1)的顶部设有进液管一(5)和进水管一(6)，所述稀释罐(1)通过进液管一(5)与药液储罐(2)的底部相连通，所述药液储罐(2)的顶部设有入药口(7)，所述稀释罐(1)通过进水管一(6)与软水罐(3)相连通，所述稀释罐(1)的底部设有出液管一(8)，所述出液管一(8)上设有液体浓度传感器(9)，所述稀释罐(1)通过出液管一(8)分别与配比罐(4)和若干个加热炉(10)相连通，所述配比罐(4)的顶部设有进液管二(11)和进水管二(12)，所述配比罐(4)通过进液管二(11)分别与出液管一(8)和药液储罐(2)的底部相连通，所述配比罐(4)通过进水管二(12)与软水罐(3)相连通，所述配比罐(4)的底部设有出液管二(13)，所述配比罐(4)通过出液管二(13)分别与若干个加热炉(10)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，其特征是，所述稀释罐(1)、药液储罐(2)、软水罐(3)和配比罐(4)的底部均设有液位传感器(15)和排泄管(16)，所述排泄管(16)上设有排泄阀(17)，所述进水管一(6)上设有两个软水阀一(18)、进水阀一(19)、计量泵一(20)和备用管一(21)，所述计量泵一(20)位于两个软水阀一(18)之间，所述计量泵一(20)的输出端依次通过其中一个软水阀一(18)和进水阀一(19)与稀释罐(1)的顶部相连通，所述计量泵一(20)的输入端通过另一个软水阀一(18)与软水罐(3)的底部相连通，所述备用管一(21)的一端与进水管一(6)相连通，所述备用管一(21)与进水管一(6)相连通的一端位于计量泵一(20)的输出端且位于软水阀一(18)和进水阀一(19)之间，所述备用管一(21)的另一端与进水管二(12)相连通，所述进水管二(12)上设有计量泵二(22)、进水阀二(23)和两个软水阀二(24)，所述计量泵二(22)位于两个软水阀二(24)之间，所述计量泵二(22)的输入端通过其中一个软水阀二(24)与软水罐(3)的底部相连通，所述计量泵二(22)的输出端依次通过另一个软水阀二(24)和进水阀二(23)与配比罐(4)的顶部相连通，所述备用管一(21)与进水管二(12)相连通的一端位于计量泵二(22)的输出端且位于进水阀二(23)和软水阀二(24)之间，所述备用管一(21)上设有备用阀一(25)，所述软水罐(3)的顶部设有入水管(26)。
3.根据权利要求1或2所述的一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，其特征是，所述进液管一(5)上设有药液阀一(27)和计量泵三(28)，所述进液管一(5)的一端与药液储罐(2)的底部相连通，所述进液管一(5)的另一端与稀释罐(1)的顶部相连通，所述药液储罐(2)、药液阀一(27)、计量泵三(28)和稀释罐(1)依次通过进液管一(5)相连通，所述进液管一(5)上设有连接管(29)，所述连接管(29)上设有备用阀二(30)，所述连接管(29)的一端与进液管一(5)相连通且位于药液阀一(27)和药液储罐(2)之间，所述连接管(29)的另一端与进液管二(11)相连通，所述进液管二(11)上设有药液阀二(31)和计量泵四(32)，所述计量泵四(32)位于药液阀二(31)和配比罐(4)之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，其特征是，所述出液管一(8)的一端与稀释罐(1)的底部相连通，所述出液管一(8)的另一端设有组合阀(33)，所述进液管二(11)的一端与配比罐(4)的顶部相连通，所述进液管二(11)的另一端通过组合阀(33)与出液管一(8)相连通，所述组合阀(33)上设有进液总管(63)，所述组合阀(33)通过进液总管(63)分别与若干个加热炉(10)相连通，所述加热炉(10)上设有进水管三(34)和出水管(35)，所述出水管(35)上设有水质监测器(36)，所述加热炉(10)上设有两根进液管三(37)，其中一根进液管三(37)的一端与进液总管(63)相连通，且其另一端与加热炉(10)相连通，另一根进液管三(37)的一端与出液管二(13)相连通，且其另一端与加热炉(10)相连通，所述出液管二(13)上设有总阀(38)，所述进液管三(37)上设有加药泵(39)、单向阀(40)、控制阀一(41)和控制阀二(42)，所述加药泵(39)位于控制阀一(41)和控制阀二(42)之间，所述单向阀(40)位于靠近加热炉(10)的一侧，所述加药泵(39)、控制阀一(41)和控制阀二(42)均位于远离加热炉(10)的一侧，所述进液管三(37)上设有备用管二(43)，若干个加热炉(10)上的进液管三(37)依次通过备用管二(43)相连通，所述备用管二(43)上设有若干个备用阀三(44)，所述备用阀三(44)位于相邻两个加热炉(10)之间，所述备用管二(43)位于控制阀二(42)和单向阀(40)之间。
5.根据权利要求4所述的一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，其特征是，所述组合阀(33)包括阀体(14)，所述阀体(14)的形状为长方体，所述阀体(14)的一侧设有两个阀槽(48)，所述阀体(14)的另一侧设有两个出液口(49)，所述阀体(14)通过其中一个出液口(49)与进液管二(11)相连通，所述阀体(14)通过另一个出液口(49)与进液总管(63)相连通，所述阀体(14)的内部设有主流道(50)和分流道(51)，所述主流道(50)与分流道(51)相互垂直，所述阀体(14)的端部设有进液口(52)，所述阀体(14)通过进液口(52)与出液管一(8)相连通，所述主流道(50)的一端通过其中一个阀槽(48)与进液口(52)相连通，所述主流道(50)的另一端与另一个阀槽(48)相连通，所述出液口(49)通过分流道(51)与阀槽(48)相连通，所述阀体(14)上设有阀槽(48)的一侧设有两个与阀槽(48)相对应的阀块(53)，所述阀块(53)与阀体(14)可拆卸连接，所述阀块(53)上设有凹槽(54)，所述凹槽(54)与阀槽(48)相连通，所述凹槽(54)内设有步进电机(55)，所述阀槽(48)内设有阀芯(56)，所述步进电机(55)的输出端与阀芯(56)固定连接，所述阀芯(56)与阀体(14)转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，其特征是，所述阀芯(56)的形状为圆柱形，所述阀芯(56)的一端与步进电机(55)的输出端固定连接，所述阀芯(56)的另一端设有与主流道(50)相匹配的通孔(57)和与分流道(51)相匹配的分液孔(58)，所述主流道(50)的直径大于分流道(51)的直径，所述通孔(57)通过主流道(50)与进液口(52)相连通，所述分液孔(58)的一端与通孔(57)相连通，所述分液孔(58)的另一端通过分流道(51)与出液口(49)相连通，所述通孔(57)内设有单向止回阀(59)，所述单向止回阀(59)包括与通孔(57)相匹配的阀门(60)、扭转弹簧(61)和挡块(62)，所述扭转弹簧(61)位于阀门(60)靠近分液孔(58)的一端，所述挡块(62)位于阀门(60)远离分液孔(58)的一端，所述挡块(62)与阀芯(56)固定连接，所述阀门(60)设有扭转弹簧(61)的一端与阀芯(56)转动连接，所述扭转弹簧(61)位于阀门(60)靠近分液孔(58)的一侧，所述挡块(62)位于阀门(60)远离分液孔(58)的一侧。
7.根据权利要求1所述的一种加热炉汽化冷却加药智能化系统，其特征是，所述稀释罐(1)的形状结构和配比罐(4)的形状结构均相同，所述稀释罐(1)内和配比罐(4)内均设有搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌电机(45)、搅拌轴(46)和搅拌叶片(47)，所述搅拌电机(45)位于稀释罐(1)的顶部中心位置处，所述搅拌电机(45)的输出端贯穿稀释罐(1)的顶部与搅拌轴(46)连接，所述搅拌轴(46)的一端与搅拌电机(45)的输出端连接，所述搅拌轴(46)的另一端位于稀释罐(1)的底部，所述搅拌叶片(47)分布于搅拌轴(46)上。
8.一种加热炉汽化冷却加药方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一，PLC控制系统执行全自动启动命令，设定需要配比的软水流量和稀释目标值，计算需要配比的药液流量；
步骤二，根据液位传感器(15)对各罐内液位的监测，判断药液储罐(2)和软水罐(3)的液位是否处于低位、稀释罐(1)的液位是否处于高位、计量泵一(20)或计量泵二(22)是否无故障、计量泵三(28)和计量泵四(32)是否无故障；
步骤三，若药液储罐(2)和软水罐(3)的液位处于低位、稀释罐(1)的液位处于高位、计量泵一(20)或计量泵二(22)无故障、计量泵三(28)和计量泵四(32)无故障，自动开启计量泵三(28)和计量泵一(20)或计量泵二(22)；当稀释罐(1)内的液位达到高位时，配比结束，设备执行停止作业，等待稀释罐(1)内的液位降到低位、液位传感器(15)报警时，再次自动开启配比作业，稀释罐(1)配比开始；稀释罐(1)内的液位离开最低位时，搅拌电机(45)将自动开启，如果稀释罐(1)内的液位小于最低位时搅拌电机(45)停止；
步骤四，药液从药液储罐(2)通过计量泵三(28)输送到稀释罐(1)内，同时软水通过计量泵一(20)或计量泵二(22)从软水罐(3)输送到稀释罐(1)内与药液稀释混合；
步骤五，液体浓度传感器(15)监测出液管一(8)内的药液浓度，药液浓度符合要求，则通过加药泵(39)直接输送到锅炉(10)内；药液浓度不符合要求，则通过计量泵四(32)输送到配比罐(4)内进行二次配比；
步骤六，经过配比罐(4)内二次配比后的药液通过加药泵(39)输送至锅炉(10)内。
9.根据权利要求8所述的一种加热炉汽化冷却加药方法，其特征是，在步骤一中，设定需要配比的软水流量W1和稀释目标值D1，根据以下公式计算出需加入配比药液的流量X1，计算公式为：
X1＝(W1×D1/100)/[K1-K2(D1/100)]
其中，K1表示药液稀释常数1，K2表示药液稀释常数2，计量泵三(28)出口流量设定为X1，计量泵一(20)和计量泵二(22)出口流量均设定为W1。
10.根据权利要求8所述的一种加热炉汽化冷却加药方法，其特征是，在步骤五中，液体浓度传感器(15)监测出液管一(8)内的药液浓度过高时，由PLC控制系统控制开启组合阀(33)上与进液管二(11)相连通的出液口(49)、药液阀二(31)和计量泵四(32)，稀释罐(1)内的药液输送至配比罐(4)内，同时开启软水阀二(24)和计量泵二(22)，PLC控制系统控制计量泵二(22)将一定量的软水通过进水管二(12)输送到配比罐(4)内进行二次配比，最后再依次通过出液管二(13)和进液管三(37)输送到锅炉(10)内；液体浓度传感器(15)监测出液管一(8)内的药液浓度过低时，由PLC控制系统控制开启组合阀(33)上与进液管二(11)相连通的出液口(49)、药液阀二(31)和计量泵四(32)，稀释罐(1)内的药液输送至配比罐(4)内，然后打开备用阀二(30)，PLC控制系统控制计量泵四(32)从药液储罐(2)内输送一定量的药液到配比罐(4)内进行二次配比；然后由PLC控制系统控制开启总阀(38)、进液管三(37)上的控制阀一(41)、加药泵(39)、控制阀二(42)和单向阀(40)，配比罐(4)内的药液依次通过出液管二(13)和进液管三(37)输送到锅炉(10)内。
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