CN115047158B - 供暖管道水质监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供暖管道水质监测系统，本发明所述的水硬度检测装置能够连续、快速、自动的进行采样检测，且整个采样检测过程中产生的废水能够直接排入供暖管道，无需额外进行处理，大大节省了成本，提升了效率；本发明还利用供暖管道内水垢的生成会降低管道导热效率的特性，对导热管道无水垢情况下的导热效率进行记录，并根据后续工作中导热效率的变化来及时发现供暖管道中出现的水垢厚度变大的情况，整个过程无需打开供暖管道查看即可实现对水垢厚度的监控，大大降低了对供暖管道内水垢检查的难度与成本。
Description
技术领域
本发明属于综合能源系统供暖技术领域，具体的，涉及一种供暖管道水质监测系统。
背景技术
水垢是水中的钙镁离子在加热过程中，慢慢的从开水中析出，然后沉淀在容器底部或者附着在容器的内壁上，水垢的主要成分为硫酸钙、碳酸钙与氢氧化镁，目前使用的井水、湖水、河水等均富有钙镁离子，属于硬水范畴，在使用时容易在管道中形成水垢，水垢的存在一方面会降低管道的导热效率，导致供暖管道无法起到良好的供暖效果，降低了能量的使用效率，另一方面，水垢在管道内壁上的积累还会导致管道受热受力不均，从而出现管道破裂的问题，另外，管道内壁上水垢的积累还会影响供暖水在管道内的流动，减少进入供暖区域管道的供暖水量，进一步降低了供暖管道的供暖效率，为了解决上述问题，提供一种能够对供暖管道水质以及硬水所引发的管道内壁结水垢的问题进行实时监控的系统，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种供暖管道水质监测系统，解决现有技术中对供暖管道水质的检测效率低下，且难以对供暖管道内水垢的形成情况进行方便的判断的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种供暖管道水质监测系统，包括：
水硬度检测装置，用于检测进入独立供暖区域的供暖水的硬度；
所述水硬度检测装置包括动力结构以及检测结构，动力结构包括依次连接设置的储液筒、中间连接筒与吸排筒，动力结构通过吸排筒与供暖管接通；
所述储液筒内设置有活塞，活塞在竖直方向上往复运动；
所述中间连接筒通过传输管道连接有检测结构，中间连接筒上设置有第一电磁阀，第一电磁阀设置在中间连接筒与传输管道连接处的下方，传输管道上设置有第二电磁阀；
所述检测结构包括检测筒，检测筒的底部设置有导流口，导流口与传输管道的一端连接，检测筒内设置有水硬度传感器，检测筒通过净水连接管导入清洗用水。
作为本发明的进一步方案，所述供暖管上设置有第一对接螺孔，所述吸排筒的外壁对应设置为螺纹结构。
作为本发明的进一步方案，供暖管上固定安装有加强弧形板，加强弧形板上对应第一对接螺孔设置有第二对接螺孔。
作为本发明的进一步方案，所述净水连接管处于检测筒内的一端连接有喷头，喷头的出水方向朝向水硬度传感器的检测端。
作为本发明的进一步方案，所述检测筒的内壁底部安装有筛网，筛网上设置有磁力搅拌转子，检测筒的外壁底部安装有磁力搅拌器。
作为本发明的进一步方案，上述的水硬度检测装置的工作方法为：
S1、首先打开第一电磁阀，通过驱动储液筒内的活塞向上移动，将供暖管内的供暖热水抽出至储液筒中，在抽出的液相体积达到预设值时，第一电磁阀关闭，第二电磁阀打开，储液筒内的活塞向下移动，将储液筒内的液相挤压至检测筒中，然后关闭第二电磁阀；
S2、磁力搅拌器工作，驱动磁力搅拌转子转动预设时间后停止工作，读取水硬度传感器的检测值作为该批供暖水的水硬度值；
S3、第二电磁阀打开，通过储液筒内的活塞向上移动，将检测筒内的液相全部排至储液筒中，然后通过净水连接管向检测筒内导入清洗用水，对检测筒和水硬度传感器进行清洗；
S4、第二电磁阀打开，通过储液筒内的活塞继续向上移动，将检测筒内的液相全部排至储液筒中，然后关闭第二电磁阀，再打开第一电磁阀，通过储液筒内的活塞向下移动，将储液筒内的液相全部排入供暖管中。
一种供暖管道水质监测系统，还包括：
第一温度检测单元，用于检测进入独立供暖区域的供暖水温度R1；
第二温度检测单元，用于检测独立供暖区域管道内水温R2；
第三温度检测单元，用于检测独立供暖区域管道外壁温度R3；
该系统的工作方法为：
第一步，每隔预设时间t1通过水硬度检测装置采集进入供暖区域的供暖水硬度，获取各时间点采集的供暖水硬度值G1、G2、...、Gn，当连续m次检测值均大于预设值Gi时，发出报警信号，m为预设值；
第二步，在供暖管通水工作时，采集R2与R3的温度值，获取温度R3升温至预设温度r1的时间，进而获得在各供暖水温度条件下供暖管道外壁的升温速率Q；
第三步，在每次供暖管通水进行工作时，记录实时的供暖水温度R1与供暖管道外壁的升温速率Q1，当对应的供暖水温度条件下，|Q-Q1|/Q的值大于预设值时，认为供暖管道内的水垢需要进行清除。
作为本发明的进一步方案，第二步中在获取温度R3升温至预设温度r1的时间时，在供暖管道通水t2时间后开始计时。
本发明的有益效果：
（1）相较于传统的通过工作人员进行药剂滴定以及传感器检测的方式，本发明所述的水硬度检测装置能够连续、快速、自动的进行采样检测，且整个采样检测过程中产生的废水能够直接排入供暖管道，无需额外进行处理，大大节省了成本，提升了效率；
（2）本发明所述的水硬度检测装置能够外装在现有的供暖管道上，对供暖管道伤害较小，通用性强，安装方便，降低了施工难度与施工成本；
（3）本发明通过水硬度检测装置对进入供暖区域的供暖热水的水硬度进行检测，能够对水硬度进行监控，及时阻断或稀释超出要求硬度的供暖热水进入供暖管路，延长供暖管路的水垢清理间隔时间；
（4）本发明利用供暖管道内水垢的生成会降低管道导热效率的特性，对导热管道无水垢情况下的导热效率进行记录，并根据后续工作中导热效率的变化来及时发现供暖管道中出现的水垢厚度变大的情况，整个过程无需打开供暖管道查看即可实现对水垢厚度的监控，大大降低了对供暖管道内水垢检查的难度与成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明水硬度检测装置的结构示意图。
图中：1、供暖管；2、加强弧形板；3、动力结构；4、检测结构；11、第一对接螺孔；21、第二对接螺孔；31、储液筒；32、中间连接筒；33、吸排筒；34、第一电磁阀；35、第二电磁阀；41、检测筒；42、水硬度传感器；43、净水连接管；44、磁力搅拌转子；45、筛网；46、磁力搅拌器；47、传输管道；48、导流口。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种供暖管道水质监测系统，包括：
水硬度检测装置，设置在一独立供暖区域的供暖水入水端，用于检测进入独立供暖区域的供暖水的硬度；
第一温度检测单元，设置在独立供暖区域的供暖水进水端，用于检测进入独立供暖区域的供暖水温度R1；
第二温度检测单元，设置在独立供暖区域内，用于检测独立供暖区域管道内水温R2；
第三温度检测单元，设置在独立供暖区域，用于检测独立供暖区域管道外壁温度R3；
报警模块，用于发出报警信息，对用户进行提醒；
如图1所示，所述水硬度检测装置包括动力结构3以及检测结构4，所述动力结构3包括依次连接设置的储液筒31、中间连接筒32与吸排筒33，所述动力结构3通过吸排筒33与供暖管1内部接通；
其中吸排筒33的直径在不影响正常工作的情况下尽可能的小，从而降低吸排筒33插入供暖管1内对供暖热水流动的影响；
在本发明的一个实施例中，所述供暖管1上设置有第一对接螺孔11，所述吸排筒33的外壁对应设置为螺纹结构，工作时，通过将吸排筒33旋入第一对接螺孔11，实现对动力结构3的固定；
在本发明的一个实施例中，供暖管1上固定安装有加强弧形板2，加强弧形板2上对应第一对接螺孔11设置有第二对接螺孔21，工作时，通过将吸排筒33依次旋入第一对接螺孔11与第二对接螺孔21，实现对动力结构3的固定；
通过设置具有一定厚度的加强弧形板2能够提升吸排筒33的长度，从而提升动力结构3的固定效果，并且能够避免连接处的供暖管1变形；
所述储液筒31能够通过改变储液筒31内的压强实现将液相抽至储液筒31中以及排出储液筒31的目的；
在本发明的一个实施例中，所述储液筒31的顶部为开放结构，储液筒31内设置有活塞，活塞能够通过直线动力结构驱动在竖直方向上往复运动，实现储液筒31对液相的抽取与排出；
在本发明的另一个实施例中，所述储液筒31的顶部通过管道连接有抽真空结构与空气泵，通过抽气与充气改变储液筒31内的空气压强，从而实现储液筒31内对液相的抽取与排出；
所述中间连接筒32通过传输管道47连接有检测结构4，中间连接筒32上设置有第一电磁阀34，第一电磁阀34设置在中间连接筒32与传输管道47连接处的下方，所述传输管道47上设置有第二电磁阀35；
所述检测结构4包括检测筒41，检测筒41的底部设置有导流口48，导流口48与传输管道47的一端连接，检测筒41内设置有水硬度传感器42，检测筒41还通过净水连接管43连接有微型泵，微型泵用于将清洗用水泵入检测筒41内，对进行水硬度检测之后的水硬度传感器42进行清洗；
在本发明的一个实施例中，所述净水连接管43处于检测筒41内的一端连接有喷头，喷头的出水方向朝向水硬度传感器42的检测端，提升清洗效果，避免水硬度传感器42表面残留有大量上一次检测用水，从而对结果造成影响；
在本发明的一个实施例中，所述检测筒41的内壁底部安装有筛网45，筛网45上设置有磁力搅拌转子44，检测筒41的外壁底部安装有磁力搅拌器46，磁力搅拌器46通电后驱动磁力搅拌转子44转动，对检测筒41内的液相进行搅拌，一方面提升待测液相内钙镁离子的均匀分散，有利于检测结果的准确性提升，另一方面能够提升清洗用水对检测筒41以及水硬度传感器42的清洗效果；
上述的水硬度检测装置的工作方法为：
S1、在供暖管1正常工作时，第一电磁阀34与第二电磁阀35处于关闭状态，在需要进行检测工作时，首先打开第一电磁阀34，通过驱动储液筒31内的活塞向上移动，将供暖管1内的供暖热水抽出至储液筒31中，在抽出的液相体积达到预设值时，第一电磁阀34关闭，第二电磁阀35打开，储液筒31内的活塞向下移动，将储液筒31内的液相挤压至检测筒41中，然后关闭第二电磁阀35；
需要注意的是，抽入储液筒31内的液相体积应当能够保证后续水硬度传感器的正常工作；
S2、磁力搅拌器46工作，驱动磁力搅拌转子44转动预设时间后停止工作，静置预设时间待检测筒41内的液相平静后，读取水硬度传感器42的检测值作为该批供暖水的水硬度值；
通过磁力搅拌转子44转动能够使供暖管1中的液相与检测筒41内清洗残留水均匀混合，降低清洗残留的清洗用水对检测结果的影响；
S3、第二电磁阀35打开，通过储液筒31内的活塞向上移动，将检测筒41内的液相全部排至储液筒31中，然后通过净水连接管43向检测筒41内导入预设量的清洗用水，然后通过磁力搅拌转子44转动对清洗用水进行搅拌，实现对检测筒41和水硬度传感器42进行清洗；
S4、第二电磁阀35打开，通过储液筒31内的活塞继续向上移动，将检测筒41内的液相全部排至储液筒31中，然后关闭第二电磁阀35，再打开第一电磁阀34，通过储液筒31内的活塞向下移动，将储液筒31内的液相全部排入供暖管1中。
所述水硬度检测装置的整个检测过程能够自动进行，无需停机取样，且检测后产生的废水也能够直接排入供暖管1中，不会造成负面影响，整个检测过程中通过对水硬度传感器42进行自动清洗并进行清洗水回收，能够提升水硬度的检测精度；
在本发明的一个实施例中，所述净水连接管43通过管道连接有微型泵，微型泵通过管道与供暖管1接通，且微型泵与供暖管1相连接的管道上设置有一个容器，在水硬度传感器42检测到供暖水的水硬度低于一个预设值时，则通过净水连接管43所连接微型泵向上述容器内泵入供暖水，并通过该供暖水作为后续的清洗用水，这样能够在将实现降低检测误差的前提下，避免引入清洗用水，降低了检测成本，是检测过程完全自动进行，避免人工参与；
上述的一种供暖管道水质监测系统的工作方法为：
第一步，每隔预设时间t1通过水硬度检测装置采集进入供暖区域的供暖水硬度，获取各时间点采集的供暖水硬度值G1、G2、...、Gn，当连续m次检测值均大于预设值Gi时，发出报警信号，提醒用户水质较差，阻断部分或全部供暖区域的供暖水传输，或者对进入供暖管网的供暖热水进行稀释，避免劣质供暖水导致管道结垢速度较快，其中m为预设值；
预设值Gi的设定值根据供暖水硬度对结垢速度的影响进行设定，m则根据相邻两次采样之间的间隔时间进行设定；
第二步，实时获取温度R1、R2与R3的数值，在供暖管1通水工作时，采集R2与R3的温度值，具体的，在供暖管1通水t2时间后开始计时，这样能够保证供暖水能够完全经过供暖管1，获取温度R3升温至预设温度r1的时间，进而获得在各供暖水温度条件下供暖管1外壁的升温速率Q，其中t2为预设值；
需要注意的是，在该步骤中进行数据的采集时，需要在供暖管1新铺设或进行除水垢后进行，降低水垢的生成对原始数据的影响；
在本发明的一个实施例中，第二温度检测单元与第三温度检测单元均设置有若干个传感器，通过取平均值作为管道内水温R2与管道外壁水温R3，由此可以降低供暖区域各点温度差异带来的误差；
第三步，在每次供暖管1通水进行工作时，记录实时的供暖水温度R1与供暖管1外壁的升温速率Q1，当对应的供暖水温度条件下，|Q-Q1|/Q的值大于预设值时，认为供暖管1内的水垢需要进行清除。
本发明利用供暖管1内水垢的生成会降低管道导热效率的特性，对导热管道无水垢情况下的导热效率进行记录，并根据后续工作中导热效率的变化来及时发现供暖管1中出现的水垢厚度变大的情况，整个过程无需打开供暖管1查看即可实现对水垢厚度的监控，大大降低了对供暖管1内水垢检查的难度与成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种供暖管道水质监测系统，其特征在于，包括：
水硬度检测装置，用于检测进入独立供暖区域的供暖水的硬度；
所述水硬度检测装置包括动力结构(3)以及检测结构(4)，动力结构(3)包括依次连接设置的储液筒(31)、中间连接筒(32)与吸排筒(33)，动力结构(3)通过吸排筒(33)与供暖管(1)接通；
所述储液筒(31)内设置有活塞，活塞在竖直方向上往复运动；
所述中间连接筒(32)通过传输管道(47)连接有检测结构(4)，中间连接筒(32)上设置有第一电磁阀(34)，第一电磁阀(34)设置在中间连接筒(32)与传输管道(47)连接处的下方，传输管道(47)上设置有第二电磁阀(35)；
所述检测结构(4)包括检测筒(41)，检测筒(41)的底部设置有导流口(48)，导流口(48)与传输管道(47)的一端连接，检测筒(41)内设置有水硬度传感器(42)，检测筒(41)通过净水连接管(43)导入清洗用水；
第一温度检测单元，用于检测进入独立供暖区域的供暖水温度R1；
第二温度检测单元，用于检测独立供暖区域管道内水温R2；
第三温度检测单元，用于检测独立供暖区域管道外壁温度R3；
上述水质监测系统的工作方法为：
第一步，每隔预设时间t1通过水硬度检测装置采集进入供暖区域的供暖水硬度，获取各时间点采集的供暖水硬度值G1、G2、...、Gn，当连续m次检测值均大于预设值Gi时，发出报警信号，m为预设值；
第二步，在供暖管(1)通水工作时，采集R2与R3的温度值，获取温度R3升温至预设温度r1的时间，进而获得在各供暖水温度条件下供暖管(1)外壁的升温速率Q；
第三步，在每次供暖管(1)通水进行工作时，记录实时的供暖水温度R1与供暖管(1)外壁的升温速率Q1，当对应的供暖水温度条件下，|Q-Q1|/Q的值大于预设值时，认为供暖管(1)内的水垢需要进行清除。
2.根据权利要求1所述的一种供暖管道水质监测系统，其特征在于，所述供暖管(1)上设置有第一对接螺孔(11)，所述吸排筒(33)的外壁对应设置为螺纹结构。
3.根据权利要求2所述的一种供暖管道水质监测系统，其特征在于，供暖管(1)上固定安装有加强弧形板(2)，加强弧形板(2)上对应第一对接螺孔(11)设置有第二对接螺孔(21)。
4.根据权利要求1所述的一种供暖管道水质监测系统，其特征在于，所述净水连接管(43)处于检测筒(41)内的一端连接有喷头，喷头的出水方向朝向水硬度传感器(42)的检测端。
5.根据权利要求4所述的一种供暖管道水质监测系统，其特征在于，所述检测筒(41)的内壁底部安装有筛网(45)，筛网(45)上设置有磁力搅拌转子(44)，检测筒(41)的外壁底部安装有磁力搅拌器(46)。
6.根据权利要求5所述的一种供暖管道水质监测系统，其特征在于，硬度检测装置的工作方法为：
S1、首先打开第一电磁阀(34)，通过驱动储液筒(31)内的活塞向上移动，将供暖管(1)内的供暖热水抽出至储液筒(31)中，在抽出的液相体积达到预设值时，第一电磁阀(34)关闭，第二电磁阀(35)打开，储液筒(31)内的活塞向下移动，将储液筒(31)内的液相挤压至检测筒(41)中，然后关闭第二电磁阀(35)；
S2、磁力搅拌器(46)工作，驱动磁力搅拌转子(44)转动预设时间后停止工作，读取水硬度传感器(42)的检测值作为该批供暖水的水硬度值；
S3、第二电磁阀(35)打开，通过储液筒(31)内的活塞向上移动，将检测筒(41)内的液相全部排至储液筒(31)中，然后通过净水连接管(43)向检测筒(41)内导入清洗用水，对检测筒(41)和水硬度传感器(42)进行清洗；
S4、第二电磁阀(35)打开，通过储液筒(31)内的活塞继续向上移动，将检测筒(41)内的液相全部排至储液筒(31)中，然后关闭第二电磁阀(35)，再打开第一电磁阀(34)，通过储液筒(31)内的活塞向下移动，将储液筒(31)内的液相全部排入供暖管(1)中。
7.根据权利要求1所述的一种供暖管道水质监测系统，其特征在于，第二步中在获取温度R3升温至预设温度r1的时间时，在供暖管(1)通水t2时间后开始计时。
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