CN111610051A - 用于水冷器的在线检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于水冷器的在线检测系统和检测方法，该系统包括：水冷器和智能化集成装置；循环水进水管连接水冷器的循环水进口，设有一采集流量、温度和压力数据的第一集成传感器；循环水出水管连接水冷器的循环水出口，设有一采集循环水出水管的温度和压力数据的第三集成传感器；工艺物流进料管连接水冷器的工艺物流进口，设有一第二温度传感器、一第二流量传感器和一第二压力传感器；工艺物流出料管连接水冷器的工艺物流出口，设有一第四温度传感器；智能化集成装置分别连接第一集成传感器、第三集成传感器、第二温度传感器、第二流量传感器、第二压力传感器以及第四温度传感器。本发明能够更便捷和准确的测量水冷器运行数据。

Description

用于水冷器的在线检测系统和检测方法

技术领域

本发明涉及石油化工处理领域，具体地说，涉及一种用于水冷器的在线检测系统和检测方法。

背景技术

石油化工装置为了控制工艺介质换后温度，均配有循环水冷却器。一般情况下，工艺介质进出水冷器会设置热电偶温度计，循环水进出水冷器不设置热电偶温度计和远传压力表。循环水冷却器作为辅助设备，管理比较粗放，只要工艺介质冷后温度能满足工艺指标要求，一般不会对水冷器操作进行调整，更无法实时掌握水冷器的运行状况，如水冷器流速、压降，结垢程度和冷却效率等。

部分装置会在水冷器上回水管道上新增热电偶温度计，通过采集工艺侧流量、进出水冷器温度，以及循环水侧进出水冷器温度，利用流程模拟软件(如ASPEN、HYSYS、Petro-sim等)，在电脑平台上，对水冷器进行模拟，核算水冷器循环水流速和压降。

首先，利用流程模拟软件对水冷器运行状况进行核算的方法存在不足。因循环水冷却器随着运行时间的延长，均存在不同程度的结垢问题；水冷器结垢后，循环水侧的污垢热阻是变化的，而模拟软件中循环水污垢热阻是固定值；同时水冷器结垢后，循环水侧列管直径堵塞变小，而模拟软件中水冷器结构参数列管直径是固定值。因此，采用流程模拟软件无法准确核算出水冷器循环水流速、压降和污垢热阻等参数。

其次，在电脑平台上进行水冷器运行状况核算的工作方法也存在不足。因企业信息化系统众多，通过电脑平台进行核算需要安装相关计算软件或开发相关信息系统，人工开发工作量大、成本投入多，且常常由于企业技术或管理人员工作任务重，对电脑平台上水冷器运行状况的核算结果登录查看的及时性差，使得水冷器现场管理的时效性不足。

因此，本发明提供了一种用于水冷器的在线检测系统和检测方法。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供用于水冷器的在线检测系统和检测方法，能够更便捷和准确的测量水冷器运行数据，为企业管理水冷器提供准确的数据支持。

本发明的实施例提供一种用于水冷器的在线检测系统，包括以下步骤：

一水冷器，所述水冷器具有循环水进口、循环水出口、工艺物流进口以及工艺物流出口；

一循环水进水管，所述循环水进水管连接所述水冷器的循环水进口，所述循环水进水管的管路上设有一采集流量、温度和压力数据的第一集成传感器；

一循环水出水管，所述循环水出水管连接所述水冷器的循环水出口，所述循环水出水管的管路上设有一采集所述循环水出水管的温度和压力数据的第三集成传感器；

一工艺物流进料管，所述工艺物流进料管连接所述水冷器的工艺物流进口，所述工艺物流进料管的管路上设有一第二温度传感器、一第二流量传感器和一第二压力传感器；

一工艺物流出料管，所述工艺物流出料管连接所述水冷器的工艺物流出口，所述工艺物流出水管的管路上设有一第四温度传感器；以及

一智能化集成装置，所述智能化集成装置分别连接所述第一集成传感器、第三集成传感器、第二温度传感器、第二流量传感器、第二压力传感器以及第四温度传感器。

优选地，所述第一集成传感器包括第一流量传感器、第一温度传感器和第一压力传感器，所述第一流量传感器、第一温度传感器和第一压力传感器均设置于所述循环水进水管的同一位置。

优选地，所述第三集成传感器包括第三温度传感器和第三压力传感器，所述第三温度传感器和第三压力传感器均设置于所述循环水出水管的同一位置。

本发明的实施例还提供一种用于水冷器的在线检测系统，采用如上述的用于水冷器的在线检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

S101、采集所述循环水进水管的压力数据和循环水出水管的压力数据，获得水冷器的列管直径；

S102、获得所述水冷器中的循环水实时流速和污垢热阻；以及

S103、实时监测和显示所述水冷器的运行数据。

优选地，所述步骤S101中通过所述第一集成传感器采集循环水进水管的压力数据。

优选地，所述步骤S101中，通过第三集成传感器采集循环水出水管的压力数据。

优选地，所述步骤S102中，所述智能化集成装置根据所述循环水进水管的流量、温度和压力数据、所述循环水出水管的温度和压力数据、所述工艺物流进料管的温度、流量和压力数据、所述工艺物流出料管的温度数据获得所述水冷器中的循环水实时流速和污垢热阻。

优选地，所述步骤S103中，所述智能化集成装置监测和显示所述水冷器的运行数据。

本发明的目的在于提供用于水冷器的在线检测系统和检测方法，能够更便捷和准确的测量水冷器运行数据，为企业管理水冷器提供准确的数据支持。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明的用于水冷器的在线检测系统的示意图。

图2是本发明的用于水冷器的在线检测方法的流程图。

附图标记

1 水冷器

2 智能化集成装置

3 第一集成传感器

4 第三集成传感器

5 第二温度传感器

6 第二流量传感器

7 第二压力传感器

8 第四温度传感器

11 循环水进水管

12 循环水出水管

13 工艺物流进料管

14 工艺物流出料管

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

图1是本发明的用于水冷器的在线检测系统的示意图。如图1所示，本发明的实施例提供一种用于水冷器的在线检测系统，包括：一水冷器1、一循环水进水管11、一循环水出水管12、一工艺物流进料管13一工艺物流出料管14以及一智能化集成装置2。水冷器1具有循环水进口、循环水出口、工艺物流进口以及工艺物流出口。循环水进水管11连接循环水进口，循环水进水管11的管路上设有一采集流量、温度和压力数据的第一集成传感器3。循环水出水管12连接循环水出口，循环水出水管12的管路上设有一采集循环水出水管12的温度和压力数据的第三集成传感器4。工艺物流进料管13连接工艺物流进口，工艺物流进料管13的管路上设有一第二温度传感器5、一第二流量传感器6和一第二压力传感器7。工艺物流出料管14连接工艺物流出口，工艺物流出料管14的管路上设有一第四温度传感器8。循环水A自循环水进水管11流入水冷器1，并且循环水B自循环水出水管12流出水冷器1。工艺物流C自工艺物流进料管13流入水冷器1，并且工艺物流D自工艺物流出料管14流出水冷器1。智能化集成装置2分别连接第一集成传感器3、第三集成传感器4、第二温度传感器5、第二流量传感器6、第二压力传感器7以及第四温度传感器8。

为解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种用于水冷器的在线检测系统，通过所述智能化集成装置，在循环水侧上水管道上新增流量、温度和压力的一体化仪表，回水管道上新增温度和压力的一体化仪表；将上述实时数据传输至智能化集成装置中，通过在智能化集成装置中利用边缘计算方法开发的水冷器计算程序，实现对水冷器运行状况的在线核算、监测、展示和预警。

在一个优选方案中，第一集成传感器3包括第一流量传感器、第一温度传感器和第一压力传感器，第一流量传感器、第一温度传感器和第一压力传感器均设置于循环水进水管11的同一位置。

在一个优选方案中，第三集成传感器4包括第三温度传感器和第三压力传感器，第三温度传感器和第三压力传感器均设置于循环水出水管12的同一位置。

图2是本发明的用于水冷器的在线检测方法的流程图。如图2所示，本发明还提供一种用于水冷器的在线检测方法，采用上述用于水冷器的在线检测系统，包括以下步骤：

S101、采集循环水进水管的压力数据和循环水出水管的压力数据，获得水冷器的列管直径。

S102、获得水冷器中的循环水实时流速和污垢热阻。以及

S103、实时监测和显示水冷器的运行数据。

在一个优选方案中，步骤S101中通过第一集成传感器采集循环水进水管的压力数据。

在一个优选方案中，步骤S101中，通过第三集成传感器采集循环水出水管的压力数据。

在一个优选方案中，步骤S102中，智能化集成装置2根据循环水进水管的流量、温度和压力数据、循环水出水管的温度和压力数据、工艺物流进料管的温度、流量和压力数据、工艺物流出料管的温度数据获得水冷器中的循环水实时流速和污垢热阻。

在一个优选方案中，步骤S103中，智能化集成装置2监测和显示水冷器的运行数据。

本发明得到的具体核算过程如下：

首先，利用智能化集成装置中的计算程序，根据循环水上回水实测压差，核算水冷器实际列管直径，作为水冷器结构输入值；然后，通过采集工艺侧压力、流量、进出水冷器温度，循环水侧流量、进出水冷器温度，核算水冷器循环水侧的实时流速和污垢热阻；最后，通过智能化集成装置对水冷器温度、流量、流速、压降、污垢热阻等进行实时展示和预警。

随着水冷器运行时间的延长，循环水污垢热阻逐渐增大，对应水冷器结垢程度增大，换热效果变差。通过该智能化集成装置，可以便捷的在线核算、监测和查看水冷器运行数据，为企业管理水冷器提供准确数据支持。

如图1所示，本发明提出一种用于水冷器的在线检测系统，主要包括水冷器1、智能化集成装置2，并且第一集成传感器3包括图1中的第一流量传感器FT1、第一温度传感器TT1和第一压力传感器PT1。第三集成传感器4包括图1中的第三温度传感器TT3和第三压力传感器PT3。第二温度传感器5可以是图1中的温度传感器TT2。第二流量传感器6可以是图1中的流量传感器FT2。第二压力传感器7可以是图1中的压力传感器PT2。第四温度传感器8可以是图1中的温度传感器TT4。

本发明运行的方法步骤包括：

1)在循环水上水11管道上新增同时测量流量、温度和压力的一体化仪表，在循环水回水12管道上新增同时测量温度和压力的一体化仪表。

2)在工艺物流进料13管道上新增流量、温度和压力远传表(如果有，可忽略)，在工艺物流出料14管道上新增温度远传表(如果有，可忽略)。

3)根据循环水上回水远传压力表PT1和PT3的测量结果，经智能化集成装置(2)核算水冷器列管直径，作为水冷器结构参数输入值。

4)采集循环水侧流量、进出水冷器温度，以及工艺侧压力、流量、进出水冷器温度，根据FT1、TT1、TT3、PT2、FT2、TT2和TT4测量结果，经智能化集成装置(2)核算水冷器列管流速和污垢热阻等参数。

5)根据采集的循环水侧参数FT1、TT1、PT1、TT3和PT3的大量数据，工艺侧参数PT2、FT2、TT2和TT4的大量数据，以及经智能化集成装置(2)核算的循环水流速和污垢热阻数据，经智能化集成装置(2)进行实时核算、展示、监测和预警。

本发明能够利用循环水上回水管道上实测的压力，核算水冷器的列管直径，作为水冷器结构参数的输入值。本发明还能够根据FT1、TT1、TT3、PT2、FT2、TT2和TT4测量结果，经智能化集成装置(2)核算水冷器列管流速和污垢热阻等参数。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明首先核算水冷器列管直径，作为输入值；然后根据循环水侧和工艺侧测量参数，经智能化集成装置(2)核算循环水实时流速和污垢热阻；最后，根据测量和核算的参数，经智能化集成装置(2)实时展示、监测和预警水冷器的运行状况。

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

水冷器结构参数如下表：

DCS显示参数：工艺侧进水冷器流量28.45t/h，压力为1.1MPa，冷前温度58.4℃，冷后温度39.4℃，循环水进装置温度26.2℃，压力0.4MPa。实测循环水换后温度33.5℃。

常规软件核算结果如下：

上述数据经数据库或人工输入至流程模拟软件中，进行相关参数核算。首先，根据热平衡计算循环水流量75.82m3/h，再模拟出其它结果如水冷器循环水侧列管流速0.95m/s，循环水进出水冷器压降19.67kPa，污垢热阻0.00295m²K/W。

采用本发明利用智能化集成装置核算过程如下：

在循环水上水管道上新增流量、温度和压力的一体化仪表，回水管道上新增温度和压力一体化仪表，在线测量循环水上水参数：流量72.1m3/h、温度26℃和压力0.23MPa，回水参数：温度33.8℃和压力0.15MPa，同时将工艺侧参数进水冷器流量28.45t/h，压力为1.1MPa，冷前温度58.4℃，冷后温度39.4℃，传送至智能化集成装置中。

首先，根据循环水上回水实测压力，内置上回水测压点高度差、管道压降等数值，核算水冷器压降为75kPa；然后，根据水冷器压降75kPa，核算水冷器列管直径为18.5mm。最后，根据智能化集成装置中内置软件核算其它结果如水冷器循环水侧列管流速0.86m/s，污垢热阻0.00271m²K/W。

综上，本发明的目的在于提供用于水冷器的在线检测系统和检测方法，能够更便捷和准确的测量水冷器运行数据，为企业管理水冷器提供准确的数据支持。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于水冷器的在线检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

一水冷器(1)，所述水冷器(1)具有循环水进口、循环水出口、工艺物流进口以及工艺物流出口；

一循环水进水管(11)，所述循环水进水管(11)连接所述水冷器(1)的循环水进口，所述循环水进水管(11)的管路上设有一采集流量、温度和压力数据的第一集成传感器(3)；

一循环水出水管(12)，所述循环水出水管(12)连接所述水冷器(1)的循环水出口，所述循环水出水管(12)的管路上设有一采集所述循环水出水管(12)的温度和压力数据的第三集成传感器(4)；

一工艺物流进料管(13)，所述工艺物流进料管(13)连接所述工艺物流进口，所述工艺物流进料管(13)的管路上设有一第二温度传感器(5)、一第二流量传感器(6)和一第二压力传感器(7)；

一工艺物流出料管(14)，所述工艺物流出料管(14)连接所述工艺物流出口，所述工艺物流出料管(14)的管路上设有一第四温度传感器(8)；以及

一智能化集成装置(2)，所述智能化集成装置(2)分别连接所述第一集成传感器(3)、第三集成传感器(4)、第二温度传感器(5)、第二流量传感器(6)、第二压力传感器(7)以及第四温度传感器(8)。

2.根据权利要求1所述的用于水冷器的在线检测系统，其特征在于，所述第一集成传感器(3)包括第一流量传感器、第一温度传感器和第一压力传感器，所述第一流量传感器、第一温度传感器和第一压力传感器均设置于所述循环水进水管(11)的同一位置。

3.根据权利要求1所述的用于水冷器的在线检测系统，其特征在于，所述第三集成传感器(4)包括第三温度传感器和第三压力传感器，所述第三温度传感器和第三压力传感器均设置于所述循环水出水管(12)的同一位置。

4.一种用于水冷器的在线检测方法用于水冷器的在线检测方法，采用如权利要求1中所述的用于水冷器的在线检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

S101、采集所述循环水进水管的压力数据和循环水出水管的压力数据，获得水冷器的列管直径；

S102、获得所述水冷器中的循环水实时流速和污垢热阻；以及

S103、实时监测和显示所述水冷器的运行数据。

5.根据权利要求4所述的用于水冷器的在线检测方法，其特征在于：所述步骤S101中通过所述第一集成传感器采集循环水进水管的压力数据。

6.根据权利要求4所述的用于水冷器的在线检测方法，其特征在于：所述步骤S101中，通过第三集成传感器采集循环水出水管的压力数据。

7.根据权利要求4所述的用于水冷器的在线检测方法，其特征在于：所述步骤S102中，所述智能化集成装置(2)根据所述循环水进水管的流量、温度和压力数据、所述循环水出水管的温度和压力数据、所述工艺物流进料管的温度、流量和压力数据、所述工艺物流出料管的温度数据获得所述水冷器中的循环水实时流速和污垢热阻。

8.根据权利要求4所述的用于水冷器的在线检测方法，其特征在于：所述步骤S103中，所述智能化集成装置(2)显示所述水冷器的实时运行数据。

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