CN111108382A - 测量集中供热系统水中腐蚀抑制剂的浓度 - Google Patents

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Abstract

一种用于测试集中供热系统回路中的集中供热系统水中所选的化学物质含量的测试设备(10)，包括：样品室(14)，用于保存待测试的集中供热系统水的样品，该样品室(14)可连接(12)到集中供热系统回路，以允许流体在集中供热系统回路和样品室(14)之间通过；构件(16)，用于控制来自集中供热系统回路的集中供热系统水向样品室(14)的填充，和样品室(14)的排空；至少一个阀门(18)，用于在测试期间从供热回路中隔离集中供热系统水的样品；光学测试装置，包括光源(20)和检测器(22)，用于测量在样品室(14)中隔离的集中供热系统水的样品的光学特性，从而确定是否水中所选的化学物质的水平大于预定的阈值水平。

Description

测量集中供热系统水中腐蚀抑制剂的浓度
本发明涉及测量样品中化学物质的水平，特别是测量在集中供热系统水中，腐蚀抑制剂化学物质的水平。
背景技术
众所周知，潮湿的集中供热系统会受到内部腐蚀。散热器内表面的钢，在通过系统的水循环和氧气(其在一定程度上不可避免地溶解在水中)的存在下，容易生锈。由于腐蚀，颗粒会从损坏的散热器内表面脱落，逐渐被带入到系统水中。然后这些颗粒可以对锅炉造成损坏，特别是现代高效锅炉，所述现代高效锅炉的换热器中具有非常窄的通道。颗粒的存在也会降低传热效率，导致更高的燃料消耗。
因此，处理这个问题对于防止过早的锅炉故障，以及确保高效的运行，是重要的。通过使用磁性过滤器可以减少系统水中的颗粒污染的量，该磁性过滤器持续捕获颗粒并将它们从系统流体中去除颗粒。过滤器是可以利用的，其可以有效去除磁性和非磁性颗粒-参见示例GB2508257。
但是，只使用磁性过滤器本身并不能防止腐蚀，因此也将不能首先解决产生磁性颗粒的问题。在特别容易腐蚀的系统中，添加到系统水中的颗粒的体积，可能超过用合理使用间隔的磁性过滤器去除它们的速率。因此确保系统高效和可靠的最佳做法，包括用抑制剂化学物质向系统水中进行加药(dosing)，以减少腐蚀，从而降低在系统水中颗粒污染物的累积速度。原则上，正确地使用抑制剂加药的密封系统，可以维持多年的稳定。但是，系统之间的因素不同，这意味着随着时间的推移，抑制剂化学物质会被稀释和/或降解。简单处理它的一种方式是使用“经验法则”，在一系统中加满抑制剂，例如每12个月添加一瓶。适量地对抑制剂过量加药，不太可能引起任何技术问题，但是不必要地添加抑制剂是昂贵的。
本发明的目的是通过提供测试集中供热系统水中是否正确地用抑制剂化学物质进行加药的方法来解决这个问题。
发明内容
根据本发明，提供了一种测试设备，用于测试在集中供热系统回路中的集中供热系统水中所选的化学物质的水平，所述设备包括：
样品室，用于保存待测试的集中供热系统水的样品，样品室连接到集中供热系统回路，以允许流体在集中供热系统回路和样品室之间流动；
构件，用于控制用来自集中供热系统回路的集中供热系统水向样品室的填充，和样品室的排空；
至少一个阀门，用于在测试期间，将集中供热系统水的样品与加热回路隔离；以及
包括光源和检测器的光学测试装置，用于测量隔离在样品室内的集中供热系统水的样品的光学特性，从而确定水中所选的化学物质的水平是否大于预定的阈值水平。
本发明的设备允许对集中供热系统水进行自动的现场样品测试，以确定其是否是与所选的化学物质的正确的水平一起加药。所选的化学物质通常地是一种腐蚀抑制剂，尽管如此，如果需要，通过本发明的实施例来监测集中供热系统水中其他类型的化学物质的浓度是可能的。通过使用本发明的设备，所述系统可以保持以正确水平的抑制剂进行加药以限制腐蚀，而不会浪费抑制剂。
优选地，通过将集中供热系统水返回到集中供热系统回路排空样品室。这样可以确保集中供热系统回路中没有压力损失。如果量足够小，在一些实施例中，在测试后将水排空到下水道是可以接受的，但是随着时间的推移，这将不可避免地导致系统压力损失，并且加满的系统将导致抑制剂化学物质的稀释。
优选地，在样品室和集中供热系统回路之间有单个流道，以允许流体在集中供热系统回路和样品室之间的两个方向上通过。
样品室优选地是可透光的，至少在光学测试装置的操作范围内。这使得光学测试装置可以安装在样品室外部。在一个实施例中，样品室由硼硅酸盐玻璃制成。优选地，光学测试装置和样品室由一防光外罩，或至少一外罩封闭，其基本上阻挡了会干扰光学测试装置的任何波长。
用于控制样品室的填充和排空的构件可以是以活塞的形式。优选地，所述活塞包括压力密封件(wiper seal)，其密封样品室的内侧。活塞可以缩回，将水从集中供热系统回路中抽(draw)到样品室中，在进行测试时保持缩回，然后伸展，以排空样品室，并将水返回到集中供热系统回路。每次测试操作后排空样品室，防止水中的污垢积聚到样品室表面使得可透光样品室变暗。
在使用活塞的情况下，在测试期间，用于隔离样品的阀门可以集成到活塞中，以便当活塞处于完全缩回位置时，在将水抽入样品室后，活塞上的密封元件密封样品室的入口，防止在样品室和集中供热系统回路之间进一步流动。
带有集成阀的活塞可包括活塞顶前面的缩颈段，以将阀门连接到活塞，同时允许水围绕缩颈段流入样品室。可替代地，活塞可以包括沿一侧的槽(原则上，这可以被认为是活塞在活塞顶前面的不对称缩颈)。在任何一种替代下，在测试期间，活塞的缩颈段都将存在于样品室中。因此，需要选择缩颈活塞的形状和光学特性，以使活塞的缩颈段不与光学测试装置相互作用，或者任何相互作用都是可预测的，以便能够系统地对其进行解释，或者无关紧要足以忽略。开槽活塞/非对称缩颈活塞，可使活塞的缩颈部分位于光学测试装置“看不见”的位置。
作为替代，可提供独立于活塞的阀门。例如，可以在集中供热系统回路和样品室之间提供电动球阀。
优选地，测试过程是全自动的，控制构件适用于将水抽入样品室(例如通过操作电动活塞)，通过关闭阀门来密封样品室(如果阀门需要独立于活塞操作)，使用光学测试装置测试样品，包括确定所选的化学物质的水平是否是可以接受的，然后打开阀门并排空腔室。优选地，在关闭阀门和测试样品之间，可能有时间延迟，例如十分钟。这是为了考虑沉降样品中的任何颗粒污染物，同时将样品保存在静态测试箱中，从而使悬浮在系统水中的任何颗粒不会影响光学测试装置的读数。
在一些实施例中，可以在样品室和集中供热系统之间提供过滤网，以防止颗粒进入样品室。但是，这种方法存在一些问题，包括在操作活塞时，由于过滤网引起的阻力使得功耗增加。
作为替代，可提供磁体，用于吸引可能在待测水中被夹带的任何磁性颗粒。优选地，磁体在使用位置和停用位置之间是可移动的，所述使用位置位于磁体在样品室中产生磁场的位置，所述停用位置位于磁体远离样品室且在样品室不产生明显磁场的位置。在测试过程中，一旦样品室被密封，磁体可能会被带到使用位置。然后，样品室中的任何磁性颗粒将被吸引到磁体上，并从样品室中的水主体中移除，从而清理水。一旦测试完成，磁体可能会移动到停用位置，磁体颗粒将返回水中。
使用可移动的磁体暂时维持磁性颗粒，确保在测试过程中，水中清除了磁性颗粒。这样，再加上在测试前让水沉降几分钟，确保浊度不会影响测试过程。同时，由于磁体是在测试后移除的，所以磁性颗粒不会在样品室中积聚。所述设备并不旨在永久地清除集中供热系统水中的磁性颗粒，设想它将与定期清洗的供热系统回路上的磁性过滤器结合使用。但是，提供可移动的磁体确保系统水中残留的低水平的磁性颗粒不会干扰测试过程。
优选地，磁体设置在样品室的外部，处于使用位置的磁体设置在样品室的外壁，处于停用位置的磁体设置在样品室外部的位置，并且与样品室的壁隔开。磁体可以安装在旋转臂上，以便于在使用位置和停用位置之间的移动。当操作活塞以将流体抽入和排出腔室时，旋转臂可设置为自动旋转，从而当腔室充满时，磁体处于使用位置，当腔室排空时，磁体处于停用位置。
所选的化学物质在大多数情况下是腐蚀抑制剂，尽管可以使用根据本发明的装置来测量其他化学物质的水平。在许多实施例中，光学测试装置可以间接地测量所选的化学物质的水平，因为示踪化学物质首先将添加到腐蚀抑制剂(或其他所选的化学物质)中，并且它是通过光学测试构件直接测量的示踪化学物质。可以选择与所选的化学物质具有相似稳定性的示踪化学物质(即示踪剂化学物的任何降解与所选的化学物质的降解大致相同)，因此，在系统水中检测到一定量的示踪化学物质，可靠地指示了存在一定量的所选的化学物质。已经发现对典型的腐蚀抑制剂有很好的效果的荧光染料示踪剂是1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐(PTSA)。在典型的供热系统的温度条件下，这种荧光染料在典型的抑制剂化学物质中是相当稳定的。当用375nm的光源激发时，PTSA在405nm处表现荧光。在典型的抑制剂中，发现每升腐蚀抑制剂的示踪剂浓度为200-400mg是足够的。当完全正确地加药，将使得每升系统水的示踪剂浓度约为0.8-1.6mg。‘可接受的’抑制剂水平通常为每升系统水约0.8mg示踪剂。当检测到较低水平的示踪剂时，设备应指示需要加满抑制剂。
适用于测量荧光的光学测试装置的实施例，包括用于激发(示踪)化学物质的光源-如上文描述的所使用的PTSA，其中激发光源至少需要在375nm处发射，和检测器，用于检测发射光的发射波-在该实施例中405nm处。在405nm处检测到的发射光的强度直接与样品中荧光示踪化学物质的浓度成正比，因此基于检测到的光的强度是否超过阈值，可以简单地作出判定。
优选地，激发光源是LED，检测器是光电二极管。在一个实施例中，激发光源和检测器彼此成锐角放置，面向基本上呈圆柱形的硼硅酸盐玻璃样品室。作为替代，光源和检测器可以以钝角布置，彼此垂直或直接地彼此相对。
取决于在特定的实施例中使用的激发光源和检测器，在检测器之前包括过滤器可能是有必要的或期望的，以便仅允许从荧光示踪剂发射的光穿过并限制来自激发光源的任何干扰。优选地，使用窄带LED，但为了降低成本，在发射器和/或检测器上，使用更宽的带宽激发光源和过滤器是可能的。
通过所述设备测量的PTSA的光学特性为荧光。但是，也可以设想本发明的替代实施例，使用不同的示踪剂或所选的化学物质的固有光学特性，其中所测量的光学特性，例如是吸收或磷光。
设想所述设备将自动运行以执行测试，例如两周一次或每月一次。这种频率足以确保集中供热系统在任何重要的时间段内都不会留下不充足的抑制剂，但在该测试间隔内，设备可以由电池供电，例如，由PP3电池，其将持续一段合理的时间。
可在样品室中设置校准元件。优选地，当样品室排空时，校准元件自动移入样品室，当水被抽入样品室进行测试时，校准元件被再次移出样品室。在优选实施例中，提供的校准元件作为活塞的一部分，使得当活塞伸展时，校准元件移动到样品室中。在一个实施例中，校准元件是经涂层处理的塑料部件，该涂层使其以已知和恒定的强度发出荧光，该荧光与所用的示踪化学物质具有相似特性。通常地，进行校准是自动的测试周期的一部分，在每次和所有样品测试之前进行。
所述设备可以简单地如(例如)一红色LED一样输出测试结果，该红色LED发光指示抑制剂浓度不足，和一绿色LED，该绿色LED发光指示抑制剂浓度足够。设想更先进的实施例将能够发送测试结果，例如通过NFC或蓝牙(RTM)或WiFi或其他射频通信技术进行无线通信，或通过有线的通信通道。一些实施例可以集成到集中供热系统的锅炉中，在这种情况下它们可以将测试结果传送到锅炉数据管理系统。
一些实施例可包括数据存储构件，用于存储历史测试结果，该测试结果可在输出装置上读出或下载到另一设备上。
在一些实施例中，所述设备可以包括抑制剂储存器和将抑制剂引入集中供热系统水中的设备。当测试指示抑制剂浓度过低时，系统可以自动地加药以恢复正确的抑制剂浓度。
作为替代，可在相同供热系统上设置单独的加药设备，包括抑制剂储存器和将抑制剂引入集中供热系统水的构件，该测试设备布置成与加药设备通信来引起系统水的加药，以响应指示需要加药的测试结果。理想地，当检测到抑制剂浓度不足时，通过测试设备可以向加药设备发送(有线或无线)电子信号以引起系统加药。
除了用于确定所选的化学物质的浓度是否是可接受的光学测试装置以外，设备还可以包括用于测试样品室中集中供热系统水的浊度、pH和/或电导率的测试装置。浊度可以用光学测试装置测量，特别是发射器和检测器，它们可以在相对较宽的光谱下工作。理想情况下，浊度测试是在水被抽入样品室后不久，在任何悬浮颗粒有时间沉降之前进行的。浊度提供了颗粒污染的水平的测量，过量可能表明系统中的磁性过滤器已达到容量，需要清洁。如果提供可移动的磁体，则可在磁体处于停用位置时进行浊度测试。在一些实施例中，可以在磁体处于使用位置时进行一次浊度测量，并且可以在磁体处于停用位置时进行一次浊度测量，这两次测量之间的差异用作由于磁体颗粒引起的浊度水平的指示。pH和电导率可以通过已知类型的探针来测量，其需要与样品室中的水接触。重要的是确保系统水的pH足够低，以使其碱度不会侵蚀系统内的铝表面，例如铝散热器或锅炉热交换器。电导率可以用于测量在系统水中溶解的盐(其可能导致水垢的形成)的水平。
根据本发明的第二方面，提供了一种测试集中供热系统水的所选的化学物质浓度的方法，所述方法包括：
将集中供热系统水的样品抽入样品室；
等待一段时间，以允许悬浮固体从样品室的水中沉降出来；
激活包括光源和检测器的光学测试装置，以测量样品的光学特性，从而确定水中所选的化学物质的水平是否大于预定的阈值；
排空样品室。
在权利要求33至43中阐述了本发明第二方面的优选的/可选的特征。
根据本发明的第三方面，提供了一种自动的加药设备，用于向集中供热系统水中用化学物质进行加药，所述加药设备包括将加药设备永久地连接到集中供热系统回路中的配件、化学物质储存器，在集中供热系统回路和化学储存器之间的配件中的通道、通道中的阀门，以及用于响应电子信号，将化学物质储存器中的化学物质引入集中供热系统回路的构件。
根据本发明的第一方面，电子信号可以是来自测试设备的信号。当信号显示需要加药时，化学物质将通过通道，从储存器引入集中供热系统回路。当不需要加药时，通道中的阀门将关闭，以使储存器不与集中供热系统回路流动连接。
一起工作的测试设备可以测试抑制剂浓度，并且响应于来自该测试设备的信号，加药设备可以向系统添加抑制剂以纠正浓度不足。
在一个实施例中，化学物质储存器的形式是注射器，注射器具有通过电子致动器驱动的活塞。在该实施例中，阀门可以是止回阀，其允许流体从储存器流向集中供热系统回路，但不能朝另一个方向。当活塞伸展至注射器时，将迫使流体从储存器中流出通过止回阀，并通过配件中的通道进入集中供热系统。操作注射器活塞使得注射器中的压力增加，将导致单向阀打开，并允许流体流入集中供热系统回路。
致动器可以是电机。电机可旋转驱动螺杆，其进而使臂线性地移动，将活塞的背面压入注射器中，给系统加入化学物质。
在一可替代实施例中，储存器被加压至比集中供热系统更大的静态压力，并且阀门是电动阀或另一个电子致动阀。例如，电磁阀可适用于一些实施例。在该实施例中，阀门可以打开一段时间，以响应电子信号，这将导致流体从高压储存器流出，并流入低压集中供热系统。
储存器可以以加压罐(pressurised canister)的形式提供，其包括喷嘴上的压开阀。当安装到加药设备上时，可以将罐保持在座上，以便在安装罐时，罐喷嘴上的阀门永久打开。座在设备通道的入口处。可通过夹紧布置实现将罐固定到位，该夹紧布置将罐推到座上并将其保持到位。当罐喷嘴上的阀门永久打开时，它将成为电子致动阀，其控制从罐流入集中供热系统回路的流体的流量。但是，当罐需要拆卸和更换时，罐喷嘴上的阀门将随着罐的移除而关闭。
优选地，设置开关或传感器以检测何时已移除罐，并抑制电子致动阀的操作，以确保在未安装罐时，电子致动阀保持关闭。作为替代或补充，可以提供单向止回阀，以防止在移除罐或将罐减压时，流体从集中供热系统回路流出。
在另一个替代实施例中，储存器可再次以加压罐的形式设置，该加压罐在喷嘴上具有压开阀。但是，加压罐可以位于喷嘴靠着座的位置，以便喷嘴在静止位置关闭。当接收到电子信号且需要加药时，可设置电子致动器，使罐抵着座按压以打开喷嘴，并允许流体从罐流入集中供热系统回路。根据本发明的第四方面，基于本发明的第一和第三方面提供了组合的测试和加药设备。
通过持续监测存在于系统水中腐蚀抑制剂的浓度，测试和加药设备组合在一起工作以保护集中供热系统。
附图说明
为了更好地理解本发明和更清楚地表明实施它的效果如何，现在参考附图来描述优选的实施例，其中：
图1示出了根据本发明第一方面穿过测试设备的第一实施例的横截面；
图2示出了图1的装有外壳的测试设备的透视图；
图3示出了根据本发明第一方面穿过测试设备的第二实施例的横截面；
图4示出了图3的装有外壳的测试设备的透视图；
图5示出了根据本发明第一方面测试设备的第三实施例的的透视图；
图6示出了穿过图5的设备的横截面；
图7示出了根据本发明第三方面穿过加药设备的第一实施例的横截面；
图8示出了根据本发明第三方面穿过加药设备的第二实施例的横截面；以及
图9示出了根据本发明第三方面穿过加药设备的第三实施例的横截面。
具体实施方式
首先参考图1，根据本发明的测试设备的第一实施例大体示出在10处。测试设备10包括配件或连接器12，用于将测试设备10连接至集中供热系统回路；样品室14，用于在测试期间保存集中供热系统水的隔离的样品；以电动活塞16的形式用于控制样品室14的填充的构件，该电动活塞16具有用于当活塞缩回时密封样品室14的集成阀18；以及包括激发光源20和检测器22的光学测试装置。
连接器12的形式为简单的T形连接器，允许集中供热系统水(例如)流入进口24和流出出口26。在本实施例中，连接器12是对称的，因此入口24和出口26可以互换，即与流向另一方向的集中供热系统水交换。连接器12将样品室14连接到集中供热系统回路中，以便无论何时需要时，集中供热系统水的样品，可以被抽入样品室并进行自动测试。
在本实施例中，连接器12的形式为缩径(reducing)T，即入口和出口是22mm的压缩配件，并且连接到样品室14的T的分支的直径较小。作为压缩配件的替代，可提供推入式配件或任何其他合适的配件，用于将设备连接到集中供热系统回路中。也可为使用管道直径大于或小于22mm的集中供热系统提供不同尺寸的设备。
作为T形连接器的替代，可以使用Y形连接器，或任何其他合适的形状。
样品室14的壁14a由硼硅酸盐玻璃制成，其是透明的，并且具有很高的抗热震性。样品室14基本上是圆柱形管。在样品室14和连接器12之间设置有流道28，以允许水从集中供热系统回路进入样品室14，然后再次从样品室14返回到集中供热系统回路中。
为了控制样品室14的填充和排空，活塞16可以伸展至样品室以排空样品室14，或者缩回以填充它。在图1中，活塞16显示在中间位置；完全伸展的位置将进一步朝向图1的顶部，完全缩回的位置将进一步朝向底部。活塞16包括一O形圈压力密封件16a，其防止任何水进入密封件16a后面(即图1中密封件16a下面)。压力密封件16a还可在每次使用后，清洁样品室14的硼硅酸盐玻璃壁14a，以防止由于污垢积聚而引起的壁14a变暗以及透光率降低。
在本实施例中，活塞包括集成阀18。当活塞完全缩回(即图1中一直向下)时，阀18与阀座18a啮合，以密封来自集中供热系统回路的样品室，并保持水样品静止和隔离。
提供的激发光源20和检测器22彼此成锐角，面向硼硅酸盐玻璃壁外侧的样品室14。提供了一不透明模塑件30，其容纳硼硅酸盐玻璃管样品室14，并提供光源20和检测器22的固定。不透明模塑件30防止任何光从外部进入样品室14，控制从光源20照射到样品室上的光的入射，并确保光源20和检测器22保持相对于彼此固定的位置，以保持测量的一致性。
提供的步进电机32用于移动位于螺纹上的缩回和延伸位置之间的活塞16。另一种类型的致动器，例如电磁阀或其它线性的致动器，可适用于其它实施例。
现在参考图2，示出了安装有外壳34的相同实施例。外壳基本上封闭了测试设备10的所有组件，只有连接器12伸展出外壳，用于连接集中供热系统回路。除了图1中所描述和示出的组件外，外壳34还容纳了控制PCB和给设备供电的电池。在一些实施例中，可以在外壳34的内部或外部，提供AC/DC变压器，取代电池。
图3示出了测试设备10’的替代的实施例。在大多数方面，本实施例类似于图1的实施例，并且用类似的标号标记类似的部分。但是，不同于与活塞(16)集成的阀(18)，替代的实施例使用设置在连接器12中的电动球阀18’，从集中供热回路密封样品室14。球阀18’由单独的电机(图中不可见)操作，而不是通过操作活塞16’的步进电机32操作。如图4所示，电动球阀(18’)及其相应的电机安装在单独的外壳36中。
活塞16的主体可以包括校准元件，当活塞处于其伸展位置时，校准元件布置在样品室中，在光学测试装置的“视线”范围内。
通常地，这些设备适用于遵循如下所述的测试程序。所述设备通常地将由在控制PCB上的电子器件控制，其可以封装在外壳34中，尽管在一些实施例中可以外部安装，例如，如果所述设备要集成到锅炉中。控制PCB可以包括微控制器，或任何其它合适的类型的控制回路。
过程从活塞16处于它完全伸展的位置开始，样品室是空的。
首先，打开激发光源20。这会激发校准元件上的荧光涂层，其构成了活塞16主体的一部分。荧光涂层以(例如)405nm的波长发光。通过检测器22测量405nm处辐射的强度。因为激发光源20的强度和校准元件上的涂层的荧光特性已知是具有一定的准确度的，所以可以使用来自检测器22的测量来校准设备10，有效地考虑到可能在硼硅酸盐玻璃壁14a上积聚的任何污垢。一旦读取校准读数，即可关闭激发光源20。
然后，活塞16缩回，将水样品抽入样品室14。在第一实施例(图1)中，这还具有移动集成阀18以满足阀座18a、从集中供热系统回路密封样品室14的效果。在替代的实施例(图3)中，必须在此阶段操作电动球阀18’，以将样品室与集中供热系统回路密封。
一旦水样进入样品室14，它就被冷却和沉降一段时间。这个时间段可以是5分钟，或者10分钟，或者是另一个时间段。延迟的目的是允许任何固体从样品中沉降出来，从而浑浊度不会影响测试结果。让样品冷却也可能是必要的，这取决于所测试的光学特性和所使用的化学物质。
然后打开激发光源来激发样品。这导致样品的荧光，取决于所选的化学物质的浓度。将要认识到，荧光并不是可用于测试所选的化学物质浓度的唯一光学特性。吸收和磷光是其他潜在合适的特性。
然后，检测器在(例如)405nm处(这是在一个特定的实施例中，示踪剂化学物质所期望的荧光发射波长)测量发射光的强度。优选地，进行了多个测量，例如在10到20秒内进行三次测量。平均多次测量有助于确保一致的结果。一旦进行了所有测量，则关闭激发光源。
测试完成后，电动球阀18’(适用于此)打开，活塞16伸展以排空样品室14。当活塞16延伸展时，压力密封件16a清洁硼硅酸盐玻璃壁14a的内部。
对检测器22的读数进行评估。在一简单的实施例中，简单地确定该化学物质的水平是否可接受。简单的输出接口可能包括一绿色的LED，表示是可以接受的，一红色的LED表示是不足的。可替代地，可以通过有线或无线连接，将结果传送到后续系统，例如锅炉数据管理系统。在一些实施例中，当检测到浓度不足时，电子信号可被发送到加药设备，导致用抑制剂对系统进行加药。
现在参考图5和图6，测试设备的另一个实施例在10”处显示。本实施例与图3和图4的测试设备10’基本相同，但包括可移动的磁体40。磁体40设置在旋转臂42的一端，通过旋转所述臂，磁体可以从磁体40与样品室14的壁14a接触的使用位置，移动到磁体与样品室14的壁14a隔开的停用位置。使用位置如图5和图6所示。
处于使用位置的磁体，通过在不透明的二次成型中的孔，接触样品室壁14a的外部。优选地，提供不透光的密封件，以防止光泄漏到样品室中。可替代地，可以依靠不透光的外部的外壳，以防止外来光泄漏到样品室中。
如图6最清楚地所示，旋转臂在枢轴44处与测试设备主体相连。在枢轴44和磁体40之间设置弹簧46，该弹簧46促使旋转臂的磁体端远离样品室的壁，即进入停用位置。在旋转臂的另一端(非磁性)设置从动件47。从动件47接触线性凸轮48，其随后与活塞16线性地移动。当活塞16缩回以填充样品室14时，线性凸轮48被定位，以将从动件从测试设备主体上提离。通过将从动件提离测试装置主体，旋转臂另一端的磁体40，与样品室14的壁14a接触，从而抵住弹簧46的活动。以这种方式，不论何时注射器缩回且样品室充满液体时，磁体40位置处于与样品室14的壁14a接触。
磁体吸引任何可能夹带在待测水样中的磁性颗粒，并防止夹带的磁性颗粒对测试程序产生不利影响。
现在参考图7，根据本发明第三方面的加药设备大体示出在50处。加药设备包括将加药设备50连接到集中供热系统回路中的配件52、注射器形式的化学物质储存器54，以及注射器54和配件52之间的通道56。在通道56中设置单向阀58。所述单向阀58允许流体从注射器54流出，并流入集中供热系统回路，但防止流体从集中供热系统回路流出并流入注射器54。
所述注射器54包括活塞60，其可以伸展到注射器54中(即在图7中向左移动)，以迫使液体从注射器54通过通道56和阀门58，通过配件52进入集中供热系统回路。
注射器活塞60可由臂62推入注射器体内。臂62包括螺纹孔。外螺纹杆64穿过孔，并固定在电机66的轴的一端，其依次相对于注射器主体54固定。这样，电机可以旋转螺杆64，以便使臂62线性地移动，将活塞60伸展至注射器54，并迫使抑制剂化学物质从注射器54进入集中供热系统回路。
注射器54可从通道56上移除，以便注射器在排空时，可重新注入抑制剂化学物质。移除注射器后，止回阀58将始终关闭，以防止水从集中供热系统回路中泄漏。
现在参考图8，第二实施例的加药设备大体示出在70处。加药设备70还包括用于连接到集中供热系统的配件72、包含抑制剂化学物质的储存器74、储存器74和集中供热系统回路之间的通道76，以及通道76中的阀门78。但是，在本实施例中，储存器是加压罐，阀门是电动阀。响应于电子信号，阀门78打开，并且由于储存器侧的静压较大，流体将从储存器流入集中供热系统。阀门78可以打开一段时间，以控制进入集中供热系统的抑制剂化学物质的用量。
加压罐74包括具有推开阀的喷嘴80。在通道76的入口处设置有一座，当罐配合时，喷嘴80被推到座上，当罐74连接到加药设备70时，保持推开阀永久打开。罐74固定在设备70的剩余部分上，并通过从配件72延伸的夹具82，抵住通道76入口处的座，沿着罐外部和罐后面，将罐推到座上。夹具82可以是弹簧加载的，以允许快速释放罐。当移除罐后，喷嘴80上的阀门将关闭以防止任何泄漏。设想一次性的罐将充满抑制剂化学物质，当罐为空的时，它将被丢弃并替换为新的、满的、加压罐。
现在参考图9，第三实施例的化学加药设备大体示出在90处。加药设备包括用于连接集中供热系统回路的配件92、储存器94，该储存器94为在本实施例中为喷嘴上具有推开阀的加压罐，类似于第二实施例的罐(74)、罐94和集中供热系统回路之间的配件中的通道96，以及通道96中的止回阀98。罐94配置有喷嘴100，喷嘴100位于通道96的入口处，当罐94被推向通道96的入口处时，喷嘴100上的阀门将打开，化学物质将通过止回阀98，进入通道96，然后进入集中供热系统回路92。
罐94通过夹紧和致动布置102固定在通道96的入口上。夹紧和致动布置的一端固定在配件上。可缩回元件104从配件92延伸，沿着罐94的外侧(在图9中罐94的下面)然后在罐的后面，它从后面固定罐94。通过缩回可缩回元件104，罐的喷嘴100被推到通道96入口处的座上，以打开推开阀。可缩回元件104由致动器105缩回。致动器可以是带螺纹杆的电机，或可替代地，致动器可以是电磁阀或其他线性致动器。致动器响应于电子信号操作，以缩回杆，将罐94推向通道96的入口，并从罐94向供热系统中用抑制剂化学物质进行加药。
测试设备和加药设备可以一起工作以保护供热系统。当检测设备检测到集中供热系统中抑制剂化学物质的用量不足时，它会向加药设备发送电子信号，导致系统用抑制剂进行加药，从而在允许发生严重腐蚀之前纠正加药水平。在一些实施例中，测试设备和加药设备可以合并到单个外壳中，和/或可以共享单个配件，用于连接到集中供热系统回路。
上述实施例和图中所示的只是本发明如何可能将实施例付诸实践的示例。对技术人员来说，各种修改将是显而易见的。权利要求中对本发明进行了限定。

Claims (57)

1.一种用于测试集中供热系统回路中的集中供热系统水中所选的化学物质的水平的测试设备，所述设备包括：
样品室，该样品室用于保存待测试的集中供热系统水的样品，该样品室连接到集中供热系统回路以允许流体在集中供热系统回路和样品室之间流动；
构件，该构件用于控制用来自集中供热系统回路的集中供热系统水向样品室的填充，和样品室的排空；
至少一个阀门，该阀门用于在测试期间将集中供热系统水的样品与集中供热系统回路隔离；以及
光学测试装置，该光学测试装置包括光源和检测器，用于测量隔离在样品室内的集中供热系统水的样品的光学特性，从而确定水中所选的化学物质的水平是否大于预定的阈值水平。
2.如权利要求1所述的测试设备，其中所选的化学物质为腐蚀抑制剂。
3.如权利要求1或2所述的测试设备，其中通过将样品室中的集中供热系统水返回到集中供热系统回路将样品室排空。
4.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中在样品室和集中供热系统回路之间设置有单个流体通道，以允许流体在集中供热系统回路和样品室之间的两个方向上通过。
5.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中样品室是可透光的。
6.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中样品室由硼硅酸盐玻璃制成。
7.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中所述光学测试装置和样品室由遮光外罩封闭，其至少阻挡会干扰光学测试过程的辐射波长。
8.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中用于控制填充和排空样品室的构件由活塞提供。
9.如权利要求8所述的测试设备，其中活塞包括用于密封和清洁样品室内壁的压力密封件。
10.如权利要求8或9所述的测试设备，其中在测试期间用于隔离样品的阀门集成在活塞中。
11.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中所提供的控制构件适用于控制所述设备进行全自动测试，包括将水从集中供热系统回路抽入样品室、密封所述样品室、用光学测试装置测试样品、打开阀门和排空腔室。
12.如权利要求11所述的测试设备，其中控制构件适用于在关闭阀门和用光学测试装置测试样品之间等待一段时间。
13.如权利要求12所述的测试设备，其中所述一段时间至少为一分钟。
14.如权利要求13所述的测试设备，其中所述一段时间至少为五分钟。
15.如权利要求14所述的测试设备，其中所述一段时间至少为10分钟。
16.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中通过使用光学测试装置测量以已知浓度添加到所选的化学物质中的示踪化学物质的浓度，来间接确定所选的化学物质的水平。
17.如权利要求16所述的测试设备，其中示踪化学物质为1,3,6,8芘四磺酸四钠盐(PTSA)。
18.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中光源是发光二极管(LED)。
19.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中检测器是光电二极管。
20.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中光源和检测器彼此成锐角布置，面向样品室。
21.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中在检测器和/或光源上设置过滤器。
22.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中光学特性为荧光。
23.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中在样品室中设置有校准元件。
24.如权利要求23所述的测试设备，其中校准元件在样品室排空时自动移入到样品室中，并且在水被抽入样品室进行测试时移出样品室。
25.如权利要求24所述的测试设备，当从属于权利要求8至10中的任一项时，其中校准元件设置成作为活塞的一部分。
26.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，其中设置有磁体，用于吸引样品室中夹带在水中的任何磁性颗粒。
27.如权利要求26所述的测试设备，其中磁体在邻近于样品室的使用位置和与样品室隔开的停用位置之间是可移动的。
28.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，进一步包括所选的化学物质的储存器，和将一定量的所选的化学物质引入到集中供热系统回路的构件，响应于由光学测试装置确定的所选的化学物质在测试的水中的浓度是不足的。
29.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，进一步包括用于测试样品室中集中供热系统水的浊度的测试装置。
30.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，进一步包括用于测试样品室中集中供热系统水的pH的测试装置。
31.如前述权利要求中任一项所述的测试设备，进一步包括用于测试样品室中集中供热系统水的电导率的测试装置。
32.一种测试集中供热系统水中所选的化学物质的浓度的方法，所述方法包括：
将集中供热系统水的样品抽入样品室；
等待一段时间，以允许悬浮固体从样品室的水中沉降出来；
激活包括光源和检测器的光学测试装置，以测量样品的光学特性，从而确定水中所选的化学物质的水平是否大于预定的阈值；
排空样品室。
33.如权利要求32所述的方法，其中所选的化学物质为腐蚀抑制剂。
34.如权利要求32所述的方法，其中排空样品室的步骤包括将样品室中的集中供热系统水返回到集中供热系统回路。
35.如权利要求32至34中任一项所述的方法，其中填充和排空样品室的步骤包括操作活塞。
36.如权利要求32至35中任一项所述的方法，其中所述一段时间至少为一分钟。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述一段时间至少为五分钟。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述一段时间至少为十分钟。
39.如权利要求32至38中任一项所述的方法，其中通过使用光学测试装置测量以已知浓度添加到所选的化学物质中的示踪化学物质的浓度，来间接确定所选的化学物质的水平。
40.如权利要求39所述的方法，其中示踪化学物质为1,3,6,8芘四磺酸四钠盐(PTSA)。
41.如权利要求32至40中任一项所述的方法，其中光学特性为荧光。
42.如权利要求32至40中任一项所述的方法，进一步包括在水被抽入样品室之前，用存在于样品室中的校准元件校准光学测试装置，当水被抽入样品室进行测试时，从样品室中取出校准元件的步骤。
43.如权利要求32至42中任一项所述的方法，进一步包括在确定集中供热系统水中所选的化学物质不足的情况下，将测量剂量的所选的化学物质引入集中供热系统水中的步骤。
44.适用于实施权利要求32至43中任一项所述的方法的装置。
45.一种非暂时性的计算机可读的介质，例如存储介质或传输介质，包含当在计算机上执行时使计算机控制装置实施权利要求32至43中任一项的方法的指令。
46.一种自动加药设备，用于将化学物质向集中供热系统水进行加药，所述加药设备包括将加药设备永久地连接到集中供热系统回路的配件、化学物质储存器、集中供热系统回路和化学物质储存器之间的配件通道，通道中的阀门，以及在响应电子信号时将化学物质从化学物质储存器引入集中供热系统回路的构件。
47.如权利要求46所述的自动加药设备，其中所述化学物质储存器的形式为注射器。
48.如权利要求47所述的自动加药设备，其中注射器具有通过电机操作延伸至注射器主体的活塞。
49.如权利要求46所述的自动加药设备，其中所述阀门是单向止回阀，设置为允许流体从储存器流向集中供热系统回路，但不允许流体从集中供热系统回路流向储存器。
50.如权利要求46所述的自动加药设备，其中所述储存器以加压罐的形式提供。
51.如权利要求50所述的自动加药设备，其中所述阀门为电动阀，其响应于电子信号时打开的一段时间，使得流体从加压储存器流入集中供热系统回路。
52.如权利要求50或51所述的自动加药设备，其中所述加压罐包括具有推开阀的喷嘴。
53.如权利要求52所述的自动加药设备，其中设置有致动器，所述致动器布置在将罐推靠在通道入口处的座上，以响应电子信号打开罐的喷嘴上的推开阀。
54.一种组合式自动测试和加药设备，包括根据权利要求1至31中任一项所述的测试设备和根据权利要求46至53中任一项所述的加药设备。
55.如权利要求54所述的组合式自动测试和加药设备，其中测试设备和加药设备共用一单个配件，用于连接集中供热系统回路。
56.如权利要求54或55所述的组合式自动测试和加药设备，其中，测试设备适用于向加药设备发送电子信号以引起加药设备将化学物质加药到集中供热系统回路中，响应于测试设备上显示化学物质浓度不足的测量。
57.一种保护集中供热系统的方法，包括根据权利要求32至43中任一项进行测试，提供根据权利要求46至53中任一项的加药设备，并向加药设备发送电子信号并引起用化学物质对集中供热系统进行加药，响应于集中供热系统水中所选的化学物质不足的测量。
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