CN111351393A - 一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置及方法，装置包括与基于光能的循环水换热器连接的水流压力传感器和水流流速传感器，水流压力传感器和水流流速传感器均连接流速与压力分析系统，流速与压力分析系统连接除垢溶液自动添加装置；方法包括水流压力与流速数据采集步骤、水流流速与压力分析步骤、除垢溶液添加或停止添加步骤；本发明通过采集循环水水流压力数据与水流流速数据，分析判断是否造成冷却水堵塞，如堵塞则控制自动添加除垢溶液，实现自动监测与除垢，保证正常生产进程，避免因堵塞停工带来损失，并且减少堵塞时可能带来的生产安全事故；使用清洁能源光能，减少不必要的线路和充电过程，减少电能的使用，节约能源。

Description

一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置及方法

技术领域

本发明涉及循环水换热器除垢技术领域，尤其涉及一种基于光能的循环水 换热器自动检测及除垢装置及方法。

背景技术

随着化工领域的不断发展，循环水换热器逐渐成为关键环节。在循环水换 热器使用过程中，循环水换热器中冷却水流动，冷却水中溶有的阴阳离子经过 温度高的循环水换热器表面时将产生沉淀。在循环水换热器传热表面上，这些 难溶性盐(例如碳酸盐)易达到过饱和状态从而形成结晶。当冷却水的流速小 或传热面较粗糙时，这些结晶将会附着在传热表面上，形成结垢。当循环水换 热器结垢严重时将影响冷却水的正常流通，造成工厂停工，严重时会引起冷却 水的泄漏，甚至造成生产事故。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足而提供一种基于光能的循环水换热器自动 检测及除垢装置及方法，解决了自动监测水流压力与流速，并自动除垢、预防 冷却水堵塞的技术问题。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

本发明一方面提供一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置，包 括与所述基于光能的循环水换热器连接的水流压力传感器和水流流速传感器， 水流压力传感器和水流流速传感器均连接流速与压力分析系统，流速与压力分 析系统连接除垢溶液自动添加装置；

所述基于光能的循环水换热器包括循环水换热器和太阳能电池板，太阳能 电池板的电能输出端连接循环水换热器；

所述水流压力传感器用于接收流速与压力分析系统传送的水流压力数据采 集控制电信号，按设定间隔时间或实时采集水流压力数据；

所述水流流速传感器用于接收流速与压力分析系统传送的水流流速数据采 集控制电信号，按设定间隔时间或实时采集水流流速数据；

所述流速与压力分析系统用于分析整合采集的水流压力数据和水流流速数 据，将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较， 根据比较结果，向水流压力传感器和水流流速传感器分别发出水流压力数据采 集控制电信号和水流流速数据采集控制电信号，控制切换按设定间隔时间采集 和实时采集两种方式；并且，向除垢溶液自动添加装置输出除垢溶液添加控制 电信号或停止添加除垢溶液控制电信号；

所述除垢溶液自动添加装置用于根据接收的除垢溶液添加控制电信号或停 止添加除垢溶液控制电信号，进行除垢溶液添加操作或停止添加除垢溶液操作。

进一步地，所述流速与压力分析系统连接报警装置，流速与压力分析系统 将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较，若水 流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值，向报警装置发出堵塞 报警信号；若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值，向 报警装置发出解除堵塞报警信号。

更进一步地，当水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值时，实时 更新水流压力数据和水流流速数据。

进一步地，所述除垢溶液自动添加系统包括除垢溶液容量分析模块和报警 模块，除垢溶液容量分析模块用于将剩余溶液容量值与设定的溶液容量阈值相 比较，若未低于溶液容量阈值，则实时更新除垢溶液容量值；若低于溶液容量 阈值，则向报警模块发出报警信号，并实时更新除垢溶液容量值，当高于溶液 容量阈值时，向报警模块发出解除报警信号。

本发明另一方面提供一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法， 其特征在于，包括：

S1.水流压力与流速数据采集步骤：按设定间隔时间采集循环水水流压力数 据与水流流速数据；

S2.水流流速与压力分析步骤：分析整合采集的水流压力数据和水流流速数 据，将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较；

若水流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值，将步骤S1中 按设定间隔时间采集压力与流速数据的方式切换为实时采集压力与流速数据的 方式；并且输出除垢溶液添加控制电信号；

若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值，将步骤S1 中实时采集压力与流速数据的方式切换为按设定间隔时间采集压力与流速数据 的方式；并且输出停止添加除垢溶液控制电信号；

S3.除垢溶液添加或停止添加步骤：根据除垢溶液添加控制电信号进行除垢 溶液添加操作；或者，根据停止添加除垢溶液控制电信号进行停止添加除垢溶 液操作。

进一步地，所述基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法还包括：

S21.堵塞报警步骤：将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水 流流速阈值比较，若水流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值， 发出堵塞报警信号；

S22.解除堵塞报警步骤：若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高 于相应的阈值，发出解除堵塞报警信号。

更进一步地，当水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值时，实时 更新水流压力数据和水流流速数据。

进一步地，所述基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法还包括：

S31.除垢溶液容量分析步骤：将剩余溶液容量值与设定的溶液容量阈值相 比较，若未低于溶液容量阈值，则实时更新除垢溶液容量值；若低于溶液容量 阈值，则向报警模块发出除垢溶液容量报警信号并实时更新除垢溶液容量值， 当高于溶液容量阈值时，向报警模块发出解除报警信号；

S32.除垢液容量报警或解除报警步骤：接收除垢溶液容量报警信号或解除 除垢溶液容量报警信号，进行报警或解除报警操作。

本发明的基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置及方法的有益效果 在于：本发明通过采集循环水水流压力数据与水流流速数据，并分析判断是否 造成冷却水堵塞，如堵塞则控制自动添加除垢溶液，从而实现自动监测与除垢， 保证正常生产进程，避免因堵塞停工带来损失，并且减少堵塞时可能带来的生 产安全事故；使用清洁能源光能，减少不必要的线路和充电过程，减少电能的 使用，节约能源。

附图说明

图1是本发明基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置的结构示意图；

图2是本发明中水流压力传感器的结构示意图；

图3是本发明中水流流速传感器的工作过程图；

图4是本发明中溶液自动添加装置的工作过程图；

图5本发明基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不 构成对本发明专利保护范围的限制。

如图1-5所示，本发明提供一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装 置，包括与所述基于光能的循环水换热器10连接的水流压力传感器4和水流流 速传感器2，水流压力传感器4和水流流速传感器2均连接流速与压力分析系统 1，流速与压力分析系统1连接除垢溶液自动添加装置7；

所述基于光能的循环水换热器10包括循环水换热器10和太阳能电池板5， 太阳能电池板5的电能输出端连接循环水换热器10；

所述水流压力传感器4用于接收流速与压力分析系统1传送的水流压力数 据采集控制电信号，按设定间隔时间或实时采集水流压力数据；

所述水流流速传感器2用于接收流速与压力分析系统1传送的水流流速数 据采集控制电信号，按设定间隔时间或实时采集水流流速数据；

所述流速与压力分析系统1用于分析整合采集的水流压力数据和水流流速 数据，将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较， 根据比较结果，向水流压力传感器4和水流流速传感器2分别发出水流压力数 据采集控制电信号和水流流速数据采集控制电信号，控制切换按设定间隔时间 采集和实时采集两种方式；并且，向除垢溶液自动添加装置7输出除垢溶液添 加控制电信号或停止添加除垢溶液控制电信号；

所述除垢溶液自动添加装置7用于根据接收的除垢溶液添加控制电信号或 停止添加除垢溶液控制电信号，进行除垢溶液添加操作或停止添加除垢溶液操 作。

在本实施例中，所述太阳能电池板5采集光能，并将光能转化为电能进行 储存，并将储存的电能传送给循环水换热器自动检测及其除垢装置。

在本实施例中，所述水流压力传感器4和水流流速传感器2根据人为设定 的间隔时间采集循环水水流压力和水流流速的数据，若发生堵塞时将改为实时 采集数据。将采集的数值显示在显示屏上，并将数据以电信号的形式传送至信 号采集分析系统。

如图2所示，所述水流压力传感器4设有液压系统振动部位、轻质弹簧、 压力传感器和压力传感器显示器。基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装 置工作时，此位移传感器也开始工作，弹簧即开始伸缩，弹簧的伸缩量就是Δx， 选取的弹簧的劲度系数k较小，由胡克定律(F＝k*Δx)可知，弹簧将压力F传 递给压力传感器，传感器将压力信号转化为电信号传输至显示器(报警系统) 中。

如图3所示，所述水流流速传感器的工作过程包括：设定液位报警值、检 测启动、液位流速检测，若检测值超过预警值，则实时更新显示检测值，若检 测值未超过预警值，则通过报警器报警。

在本实施例中，所述流速与压力分析系统1连接报警装置，流速与压力分 析系统1将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比 较，若水流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值，向报警装置 发出堵塞报警信号；若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高于相应的 阈值，向报警装置发出解除堵塞报警信号。

在本实施例中，当水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值时，实 时更新水流压力数据和水流流速数据。

在本实施例中，所述流速与压力综合分析系统1将采集的水流流速与水流 压力信息进行分析整合，采用单片机处理，判断是否超过人为设定的临界堵塞 时的水流流速阈值以及水流压力阈值，进行数电中OR运算操作，若水流流速低 于设定阈值或者水流压力低于设定阈值时，或者两者都低于设定阈值时将输出 一个高电平电信号给相连的除垢溶液自动添加装置7以及水流流速传感器2和 水流压力传感器4，并进行报警操作，此时接受水流流速传感器2与水流压力传 感器4发来的实时信号，并进行判断，若此时水流压力与水流流速都已超过人 为设定的临界堵塞阈值，则警报解除，并向溶液自动添加装置7发送高电平电 信号。

在本实施例中，所述除垢溶液自动添加系统7包括除垢溶液容量分析模块 和报警模块，除垢溶液容量分析模块用于将剩余溶液容量值与设定的溶液容量 阈值相比较，若未低于溶液容量阈值，则实时更新除垢溶液容量值；若低于溶 液容量阈值，则向报警模块发出报警信号，并实时更新除垢溶液容量值，当高 于溶液容量阈值时，向报警模块发出解除报警信号。

在本实施例中，如图4所示，所述除垢溶液自动添加装置7接受流速与压 力综合分析系统1传来的高电平信号，然后进行除垢溶液投放操作，当收到流 速与压力综合分析系统1再次传来高电平信号时，停止投放除垢溶液。在除垢 溶液在不断消耗的过程中，可以判断所剩余溶液是否低于人为设置的溶液容量 值，若未低于溶液最低容量值，则实数更新溶液容量。

若低于溶液最低容量值，则除垢溶液自动添加装置7进行报警操作，提醒 工人向溶液自动添加装置中添加除垢溶液，并实时更新溶液容量，当超过溶液 最低容量值时，警报解除。

在本实施例中，除垢液为一种中弱酸，一般采用一定配比的乙酸，既可以 除去结垢，又不损耗循环水换热器内部的钢管结构。

如图5所示，本发明还提供一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢 方法，其特征在于，包括：

S1.水流压力与流速数据采集步骤：按设定间隔时间采集循环水水流压力数 据与水流流速数据；

S2.水流流速与压力分析步骤：分析整合采集的水流压力数据和水流流速数 据，将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较；

若水流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值，将步骤S1中 按设定间隔时间采集压力与流速数据的方式切换为实时采集压力与流速数据的 方式；并且输出除垢溶液添加控制电信号；

若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值，将步骤S1 中实时采集压力与流速数据的方式切换为按设定间隔时间采集压力与流速数据 的方式；并且输出停止添加除垢溶液控制电信号；

S3.除垢溶液添加或停止添加步骤：根据除垢溶液添加控制电信号进行除垢 溶液添加操作；或者，根据停止添加除垢溶液控制电信号进行停止添加除垢溶 液操作。

在本实施例中，所述基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法还包括：

S21.堵塞报警步骤：将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水 流流速阈值比较，若水流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值， 发出堵塞报警信号；

S22.解除堵塞报警步骤：若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高 于相应的阈值，发出解除堵塞报警信号。

在本实施例中，当水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值时，实 时更新水流压力数据和水流流速数据。

在本实施例中，所述基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法还包括：

S31.除垢溶液容量分析步骤：将剩余溶液容量值与设定的溶液容量阈值相 比较，若未低于溶液容量阈值，则实时更新除垢溶液容量值；若低于溶液容量 阈值，则向报警模块发出除垢溶液容量报警信号并实时更新除垢溶液容量值， 当高于溶液容量阈值时，向报警模块发出解除报警信号；

S32.除垢液容量报警或解除报警步骤：接收除垢溶液容量报警信号或解除 除垢溶液容量报警信号，进行报警或解除报警操作。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实 施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置，其特征在于：包括与所述基于光能的循环水换热器连接的水流压力传感器和水流流速传感器，水流压力传感器和水流流速传感器均连接流速与压力分析系统，流速与压力分析系统连接除垢溶液自动添加装置；

所述基于光能的循环水换热器包括循环水换热器和太阳能电池板，太阳能电池板的电能输出端连接循环水换热器；

所述水流压力传感器用于接收流速与压力分析系统传送的水流压力数据采集控制电信号，按设定间隔时间或实时采集水流压力数据；

所述水流流速传感器用于接收流速与压力分析系统传送的水流流速数据采集控制电信号，按设定间隔时间或实时采集水流流速数据；

所述流速与压力分析系统用于分析整合采集的水流压力数据和水流流速数据，将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较，根据比较结果，向水流压力传感器和水流流速传感器分别发出水流压力数据采集控制电信号和水流流速数据采集控制电信号，控制切换按设定间隔时间采集和实时采集两种方式；并且，向除垢溶液自动添加装置输出除垢溶液添加控制电信号或停止添加除垢溶液控制电信号；

所述除垢溶液自动添加装置用于根据接收的除垢溶液添加控制电信号或停止添加除垢溶液控制电信号，进行除垢溶液添加操作或停止添加除垢溶液操作。

2.根据权利要求1所述的基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置，其特征在于：所述流速与压力分析系统连接报警装置，流速与压力分析系统将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较，若水流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值，向报警装置发出堵塞报警信号；若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值，向报警装置发出解除堵塞报警信号。

3.根据权利要求2所述的基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置，其特征在于：当水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值时，实时更新水流压力数据和水流流速数据。

4.根据权利要求1所述的基于光能的循环水换热器自动检测及除垢装置，其特征在于：所述除垢溶液自动添加系统包括除垢溶液容量分析模块和报警模块，除垢溶液容量分析模块用于将剩余溶液容量值与设定的溶液容量阈值相比较，若未低于溶液容量阈值，则实时更新除垢溶液容量值；若低于溶液容量阈值，则向报警模块发出报警信号，并实时更新除垢溶液容量值，当高于溶液容量阈值时，向报警模块发出解除报警信号。

5.一种基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法，其特征在于，包括：

S1.水流压力与流速数据采集步骤：按设定间隔时间采集循环水水流压力数据与水流流速数据；

S2.水流流速与压力分析步骤：分析整合采集的水流压力数据和水流流速数据，将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较；

若水流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值，将步骤S1中按设定间隔时间采集压力与流速数据的方式切换为实时采集压力与流速数据的方式；并且输出除垢溶液添加控制电信号；

若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值，将步骤S1中实时采集压力与流速数据的方式切换为按设定间隔时间采集压力与流速数据的方式；并且输出停止添加除垢溶液控制电信号；

S3.除垢溶液添加或停止添加步骤：根据除垢溶液添加控制电信号进行除垢溶液添加操作；或者，根据停止添加除垢溶液控制电信号进行停止添加除垢溶液操作。

6.根据权利要求5所述的基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法，其特征在于，还包括：

S21.堵塞报警步骤：将采集的数据与设定的临界堵塞时的水流压力阈值和水流流速阈值比较，若水流压力数据和水流流速数据中至少一项低于相应的阈值，发出堵塞报警信号；

S22.解除堵塞报警步骤：若实时采集的水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值，发出解除堵塞报警信号。

7.根据权利要求6所述的基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法，其特征在于：当水流压力数据和水流流速数据均高于相应的阈值时，实时更新水流压力数据和水流流速数据。

8.根据权利要求5所述的基于光能的循环水换热器自动检测及除垢方法，其特征在于，还包括：

S31.除垢溶液容量分析步骤：将剩余溶液容量值与设定的溶液容量阈值相比较，若未低于溶液容量阈值，则实时更新除垢溶液容量值；若低于溶液容量阈值，则向报警模块发出除垢溶液容量报警信号并实时更新除垢溶液容量值，当高于溶液容量阈值时，向报警模块发出解除报警信号；

S32.除垢液容量报警或解除报警步骤：接收除垢溶液容量报警信号或解除除垢溶液容量报警信号，进行报警或解除报警操作。

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