CN114755384A - 一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置及方法，装置包括样品处理单元、检测单元及控制单元；所述样品处理单元包括水样冷却器和陈化保温水箱；所述陈化保温水箱进水口连接供热换热器低温侧出口水取样管，陈化保温水箱出水口与供热换热器低温侧入口水取样管均与所述水样冷却器的进水口连接；所述检测单元与所述水样冷却器的出口连接；所述控制单元与所述检测单元电连接。控制器分别与换热器入口水取样阀、Ca²⁺在线监测仪、换热器出口水取样阀、水箱排放阀、水箱通气阀、陈化水出口阀电连接。本发明方法可以在无需人工干预的情况下，便捷、及时地实现供热换热器及其管网结垢倾向及Ca²⁺含量的同时在线测量。

Description

一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置及方法

技术领域

本发明涉及供热换热器及其管网在线测量技术领域，特别是涉及一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置及方法。

背景技术

供热换热器及其管网是城市或供热系统的主要组成，起着能量传递及输送的作用。随着换热器及管网内水温的升高，供热换热器及其管网容易发生结垢，特别是城市供热系统一级网的换热器及其管网，一旦换热器发生结垢，换热效率降低，热能无法输送到采暖用户，而供热管网发生结垢则增加输送能耗。因此在供热系统中采取各种方式来避免或监测供热换热器及其管网发生结垢。

目前在监测供热换热器及其管网是否发生结垢上，常用的方法有直接监测换热表面和热网水质监测两种方法。直接监测换热表面法能发现换热器是否有垢，但在指导避免或减缓继续结垢滞后，需等到垢继续增多才能做出判断；热网水质指标监测法可根据试验模型估计及指导如何避免或减缓继续结垢，但对试验模型工况外的判断及指导意义就大大降低。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置及方法，该装置可以在线实时测量供热换热器及其管网的结垢倾向，无需人工干预，为热网运行及时反馈其处理效果，起到防止供热换热器及其管网发生结垢的作用。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，包括样品处理单元、检测单元及控制单元；

所述样品处理单元包括水样冷却器和陈化保温水箱；所述陈化保温水箱进水口连接供热换热器低温侧出口水取样管，陈化保温水箱出水口与供热换热器低温侧入口水取样管均与所述水样冷却器的进水口连接；

所述检测单元与所述水样冷却器的出口连接；

所述控制单元与所述检测单元电连接。

作为本发明的进一步改进，所述检测单元为Ca²⁺在线监测仪。

作为本发明的进一步改进，所述供热换热器低温侧入口水取样管上设置有换热器入口水取样阀，所述控制单元与换热器入口水取样阀电连接。

作为本发明的进一步改进，所述供热换热器低温侧出口水取样管上设置有换热器出口水取样阀，所述控制单元与换热器出口水取样阀电连接。

作为本发明的进一步改进，所述陈化保温水箱出水口分为两路，一路设置有水箱排放阀，另一路上设置有陈化水出口阀，陈化水出口阀与所述水样冷却器的进水口连接；

所述控制单元与水箱排放阀、陈化水出口阀均电连接。

作为本发明的进一步改进，所述陈化保温水箱还设置有水箱通气阀，所述控制单元与水箱通气阀电连接。

作为本发明的进一步改进，所述陈化保温水箱设置高度满足陈化保温水箱内部液位差向Ca²⁺在线监测仪提供样品流动动力。

一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：

通过供热换热器低温侧入口水取样管的来水将水样冷却器和检测单元冲洗干净后，检测供热换热器低温侧入口水取样管来水的Ca²⁺含量c₁；

打开供热换热器低温侧出口水取样管，待水样冲洗并充足陈化保温水箱后，等反应后将陈化保温水箱中的水样经过水样冷却器和检测单元冲洗干净后检测Ca²⁺含量c₂；

控制单元根据两水样的比值判断供热换热器及其管网是否发生结垢。

作为本发明的进一步改进，控制单元根据两水样的比值判断供热换热器及其管网是否发生结垢，具体为：

先计算两水样的比值K：

K＝c₁/c₂………

式中c₁为供热换热器低温侧入口水的Ca²⁺含量；c₂为供热换热器低温侧出口水经陈化后的Ca²⁺含量；

判断是否发生结垢：

当K≥1.2，则说明供热换热器及其管网具有发生结垢倾向，否则没有发生结垢倾向。

作为本发明的进一步改进，水样冷却器所在的取样管内水压为0.05～0.1Mpa。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

本发明装置包括样品处理单元、检测单元及控制单元；所述测量装置既可实现供热换热器低温侧入口水的Ca²⁺含量的监测，又可及时监测供热换热器及其管网是否具有结垢倾向。所述测量装置的测量方法根据换热器低温侧入口水与低温侧出口水陈化后的Ca²⁺含量的比较结果来判断结垢倾向，准确性更高，更及时判断供热换热器及其管网是否发生结果。

本发明装置将供热换热器及其管网实现自动在线采集，简单实用且测量供热换热器及其管网结垢倾向准确度高，能够快速获得供热换热器及其管网中的Ca²⁺含量及其是否处在结垢状态，并及时反馈结果，满足供热换热器及其管网的监测任务。相比目前供热换热器及其管网Ca²⁺含量和结垢倾向判断的其他测量，能够快速准确地实现供热换热器及其管网Ca²⁺含量和结垢倾向判断的测量，准确性高，减少人工测量引入的误差，解决了供热换热器及其管网结垢倾向监测不及时、工作量大等问题，有利于供热换热器及其管网的安全、自动控制或智慧化运行。

采用该发明测量方法将供热换热器及其管网结垢倾向的判断与换热器低温侧入口水、低温侧出口水陈化后Ca²⁺含量的比较结果进行关联，准确性更高，更及时判断供热换热器及其管网是否具有结垢倾向，提高了供热换热器及其管网结垢判断的快速性和准确性，同时减少了运行人员的工作量，提高了供热换热器及其管网运行的安全性。

所述供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置的测量方法，除了具有监测热网水中Ca²⁺水质指标外，还可及时地判断供热换热器及其管网是否具有结垢倾向，及时指导及反馈热网水的加药等其他处理工业的调整，从而及时地避免供热换热器及其管网发生结垢。

附图说明

图1供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置；

图2供热换热器及其管网结垢倾向在线测量方法流程图。

其中，1、换热器入口水取样阀；2、水样冷却器；3、Ca²⁺在线监测仪；4、陈化保温水箱；5、换热器出口水取样阀；6、水箱排放阀；7、水箱通气阀；8、陈化水出口阀；9、控制器。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明提供一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，包括样品处理单元、检测单元及控制单元；

所述样品处理单元包括水样冷却器2和陈化保温水箱4；所述陈化保温水箱4进水口连接供热换热器低温侧出口水取样管，陈化保温水箱4出水口与供热换热器低温侧入口水取样管均与所述水样冷却器2的进水口连接；

所述检测单元与所述水样冷却器2的出口连接；

所述控制单元与所述检测单元电连接。

作为优选实施例，所述检测单元为Ca²⁺在线监测仪3。可以获取Ca²⁺浓度以获取结垢信息。

作为优选实施例，所述供热换热器低温侧入口水取样管上设置有换热器入口水取样阀1，所述供热换热器低温侧出口水取样管上设置有换热器出口水取样阀5，所述陈化保温水箱4出水口分为两路，一路设置有水箱排放阀6，另一路上设置有陈化水出口阀8，陈化水出口阀8与所述水样冷却器2的进水口连接；所述陈化保温水箱4还设置有水箱通气阀7，所述控制单元与水箱排放阀6、陈化水出口阀8均水箱通气阀7控制器9分别与换热器入口水取样阀1、Ca²⁺在线监测仪3、换热器出口水取样阀5、水箱排放阀6、水箱通气阀7、陈化水出口阀8电连接。

所述水样冷却器2设在Ca²⁺在线监测仪3之前。所述水样检测单元为Ca²⁺在线监测仪3，可分别接入供热换热器低温侧入口及出口水样。

关键的，所述陈化保温水箱5设置高度满足陈化保温水箱5内部液位差向Ca²⁺在线监测仪3提供样品流动动力。所述陈化保温水箱4设在供热换热器低温侧出口水的检测管路上，经过陈化保温水箱5的液位差向Ca²⁺在线监测仪3提供样品流动动力。

本发明还提供基于所述的供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：

通过供热换热器低温侧入口水取样管的来水将水样冷却器2和检测单元冲洗干净后，检测供热换热器低温侧入口水取样管来水的Ca²⁺含量c₁；

打开供热换热器低温侧出口水取样管，待水样冲洗并充足陈化保温水箱4后，等反应后将陈化保温水箱4中的水样经过水样冷却器2和检测单元冲洗干净后检测Ca²⁺含量c₂；

控制单元根据两水样的比值判断供热换热器及其管网是否发生结垢。

本发明方法可以在无需人工干预的情况下，便捷地实现供热换热器及其管网结垢倾向和Ca²⁺含量的同时在线测量。所述测量装置的测量方法既可实现测试供热换热器低温侧入口水的Ca²⁺含量，又可测量供热换热器及其管网是否具有结垢倾向。所述测量装置的测量方法根据换热器低温侧入口水与低温侧出口水陈化后的Ca²⁺含量的比较结果来判断结垢倾向。

下面结合附图1和附图2对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

实施例

如图1所示，本发明的一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，包括样品处理单元、控制及检测单元。

其样品处理单元包括换热器入口水取样阀1、水样冷却器2、陈化保温水箱4、换热器出口水取样阀5、水箱排放阀6、水箱通气阀7、陈化水出口阀8。

换热器入口水取样阀1与供热换热器低温侧入口水取样管连接；换热器出口水取样阀5与供热换热器低温侧出口水取样管连接，供热换热器低温侧出口水的检测管路上设有陈化保温水箱4。

所述检测单元及控制单元包括Ca²⁺在线监测仪3和控制器9。控制器9分别与换热器入口水取样阀1、Ca²⁺在线监测仪3、换热器出口水取样阀5、水箱排放阀6、水箱通气阀7、陈化水出口阀8电连接。

具体工作过程为：打开换热器入口水样阀1，将水样冷却器2和Ca²⁺在线监测仪3冲洗干净后，检测换热器入口水样阀1来水的Ca²⁺含量c₁，关闭换热器入口水样阀1；打开换热器出口水取样阀5，待水样冲洗并充足陈化保温水箱4后，关闭换热器出口水取样阀5和陈化水出口阀8，等待60min后打开陈化水出口阀8，待陈化保温水箱4中的水样将水样冷却器2和Ca²⁺在线监测仪3冲洗干净后检测Ca²⁺含量c₂，然后根据两水样的比值判断供热换热器及其管网是否发生结垢。

在换热器入口水样阀1安装供热换热器低温侧入口水取样管，在换热器出口水取样阀5安装供热换热器低温侧出口水取样管；保证取样管内水压约为0.05～0.1Mpa，便于被测水样流入Ca²⁺在线监测仪3内进行测量。

如附图1所示，打开换热器入口水样阀1，将水样冷却器2和Ca²⁺在线监测仪3冲洗干净后，检测换热器入口水样阀1来水的Ca²⁺含量c₁，关闭换热器入口水样阀1；打开换热器出口水取样阀5，待水样冲洗并充足陈化保温水箱4后，关闭换热器出口水取样阀5和陈化水出口阀8，等待60min后打开陈化水出口阀8，待陈化保温水箱4中的水样将水样冷却器2和Ca²⁺在线监测仪3冲洗干净后检测Ca²⁺含量c₂，根据两水样Ca²⁺含量的比值式1判断供热换热器及其管网是否处在结垢状态，具体为：

K＝c₁/c₂………式1

式中c₁为供热换热器低温侧入口水的Ca²⁺含量；c₂为供热换热器低温侧出口水经陈化后的Ca²⁺含量。

当K≥1.2，则说明供热换热器及其管网具有发生结垢倾向，否则没有发生结垢倾向。

基于上述供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：

本装置先取供热换热器低温侧入口水，经冷却后，采用Ca²⁺含量在线测量仪测出供热换热器低温侧入口水中的Ca²⁺含量；同时取供热换热器低温侧出口水存入陈化保温箱中陈化60min，冷却后再用Ca²⁺含量在线测量仪测出供热换热器低温侧出口水陈化后的Ca²⁺含量；根据换热器低温侧入口水与低温侧出口水陈化后的Ca²⁺含量的比较结果来判断结垢倾向，同时起到在线监测供热换热器低温侧入口水中Ca²⁺含量的作用。

综上所述，本发明装置结构简单，可以实现自动化测量过程，本发明方法可以在无需人工干预的情况下，便捷地实现供热换热器及其管网结垢倾向及Ca²⁺含量的同时在线测量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，其特征在于，包括样品处理单元、检测单元及控制单元；

所述样品处理单元包括水样冷却器(2)和陈化保温水箱(4)；所述陈化保温水箱(4)进水口连接供热换热器低温侧出口水取样管，陈化保温水箱(4)出水口与供热换热器低温侧入口水取样管均与所述水样冷却器(2)的进水口连接；

所述检测单元与所述水样冷却器(2)的出口连接；

所述控制单元与所述检测单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，其特征在于，所述检测单元为Ca²⁺在线监测仪(3)。

3.根据权利要求1所述的一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，其特征在于，所述供热换热器低温侧入口水取样管上设置有换热器入口水取样阀(1)，所述控制单元与换热器入口水取样阀(1)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，其特征在于，所述供热换热器低温侧出口水取样管上设置有换热器出口水取样阀(5)，所述控制单元与换热器出口水取样阀(5)电连接。

5.根据权利要求1所述的一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，其特征在于，所述陈化保温水箱(4)出水口分为两路，一路设置有水箱排放阀(6)，另一路上设置有陈化水出口阀(8)，陈化水出口阀(8)与所述水样冷却器(2)的进水口连接；

所述控制单元与水箱排放阀(6)、陈化水出口阀(8)均电连接。

6.根据权利要求1所述的一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，其特征在于，所述陈化保温水箱(4)还设置有水箱通气阀(7)，所述控制单元与水箱通气阀(7)电连接。

7.根据权利要求1所述的一种供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置，其特征在于，所述陈化保温水箱(5)设置高度满足陈化保温水箱(5)内部液位差向Ca²⁺在线监测仪(3)提供样品流动动力。

8.基于权利要求1至7任意一项所述的供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过供热换热器低温侧入口水取样管的来水将水样冷却器(2)和检测单元冲洗干净后，检测供热换热器低温侧入口水取样管来水的Ca²⁺含量c₁；

打开供热换热器低温侧出口水取样管，待水样冲洗并充足陈化保温水箱(4)后，等反应后将陈化保温水箱(4)中的水样经过水样冷却器(2)和检测单元冲洗干净后检测Ca²⁺含量c₂；

控制单元根据两水样的比值判断供热换热器及其管网是否发生结垢。

9.根据权利要求8所述的供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置的测量方法，其特征在于，控制单元根据两水样的比值判断供热换热器及其管网是否发生结垢，具体为：

先计算两水样的比值K：

K＝c₁/c₂………(式1)

式中c₁为供热换热器低温侧入口水的Ca²⁺含量；c₂为供热换热器低温侧出口水经陈化后的Ca²⁺含量；

判断是否发生结垢：

当K≥1.2，则说明供热换热器及其管网具有发生结垢倾向，否则没有发生结垢倾向。

10.根据权利要求8所述的供热换热器及其管网结垢倾向在线测量装置的测量方法，其特征在于，

水样冷却器(2)所在的取样管内水压为0.05～0.1Mpa。

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