CN1183357C - 一种供暖管网防窃水方法及其处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供暖管网防窃水方法，是利用电化学的金属腐蚀原电池原理，在供暖管网中设置一个槽内交错排列有阳极和阴极的电解槽，符合锅炉用水标准的水加入电解槽中通电反应生成溶解度极小的、带负电荷的、深黄色的胶体状Fe(OH)₃，加入供暖管网中，实现Fe(OH)₃均匀地分布在水中；其处理装置串联于供暖管网水处理设备与管网补水泵之间，水处理设备出水端经变频上水泵、电解水处理罐至与管网补水泵的进水端，电解水处理罐与变频上水泵以及出水端之间设有逆止阀，电解水处理罐分别连有液位计及可编程控制器，电解水处理罐内设交错排列有阳极、阴极极板的电解槽；本发明有效地阻止了用户窃水问题的发生。

Description

一种供暖管网防窃水方法及其处理装置

技术领域

本发明涉及一种防窃水技术，具体为一种供暖管网防窃水方法及其处理装置。

背景技术

失水严重是供暖系统面临的共同难题，其主要原因是供暖用户盗用热水，使供暖系统缺水严重。为保证供暖系统的安全运行，必须不断地补水以保证管网内正常压力。国内一些单位对此问题也进行了一定的研发工作，采取了一些相应的解决办法，如加入化学药剂、臭味剂、柴油等，但都不能从根本上解决用户窃水问题。而市场上某些采用电化学方法的水处理装置的主要目的是对锅炉及工业冷却水进行除氧、防垢处理，使用时还需投加化学药剂(NaOH)。

发明内容

本发明目的是提供一种供暖管网防窃水方法及其处理装置。

本发明技术方案是在供暖管网中设置一个槽内交错排列有阳极和阴极的电解槽，符合锅炉用水标准的水加入电解槽中通电反应生成溶解度极小的、带负电荷的、深黄色的胶体状Fe(OH)₃，加入供暖管网中，实现Fe(OH)₃均匀地分布在水中。

其处理装置串联于供暖管网的水处理设备与管网补水泵之间，水处理设备的出水端经变频上水泵、电解水处理罐至管网补水泵的进水端，电解水处理罐与变频上水泵以及出水端之间设有逆止阀，电解水处理罐分别连有液位计及供暖管网防窃水控制器，电解水处理罐内设有阳极、阴极极板交错排列的电解槽。

阳极极板为铁板，阴极极板为不锈钢板；电解水处理罐上方设通气管，与真空泵相连；供暖管网防窃水控制器的电路连接关系是可编程控制器扩展一个模拟量I/O模块，模拟量I/O模块输出端子MO、VO经整流手动/自动转换开关至整流脉冲触发器，并通过输出端子与供暖管网补水泵的变频器相连，整流脉冲触发器输入端与交流三相电源相连，电解水处理罐上的电极水位计高、中、低三个接点通过第3～5中间继电器至可编程控制器，整流变压器输入端接三相交流电源，输出端接第1～6可控硅的阴极，整流后的直流电压经第3～4接触器接电解水处理罐内的电解槽的阴极、阳极；整流脉冲触发器为可控硅触发器；整流变压器采用带平衡电抗器的双反星接整流变压器。

本发明原理是利用电化学的金属腐蚀原电池原理，即若把两种不同的金属浸入电解液中，便可形成所谓原电池，在原电池的不同部位、不同成份处可产生电极电位差，当不同电位的两部分金属接通后便可产生电流，此时，阳极部位不断放出电子而成阳离子溶液解于溶液中，阴极部位接受电子并同溶液中的氢离子(H⁺)形成氢气(H₂)逸出液面，或者若有氧气存在时会反应形成OH^-，与阳极溶解下来的金属离子生成氢氧化物。

本发明的优点是：

1.本发明方法较好地解决了供暖行业失水严重的问题。本发明应用在供暖管网补水系统中，利用金属腐蚀原电池原理，人为地安设一个直接电解槽，槽内装有阳极(铁板)和阴极(不锈钢板)，将经过处理后符合锅炉用水标准的水加入电解槽中，通电后反应生成溶解度极小的，带负电荷的，深黄色的胶体状的氢氧化铁Fe(OH)₃，由于Fe(OH)₃稳定溶解度很小，带深黄色又能均匀地分布在水中，所以用此水洗衣、拖地、洗脸、刷车后均会留下一层黄色的Fe(OH)₃，用户不敢再使用了，从而有效地阻止了用户窃水问题的发生。

2.本发明装置的控制部分编制成控制程序，采用一套可编程控制器控制，具有较高的可靠性和先进性。本发明设计时严格根据供暖管网失水量的大小来确定水处理装置的电解电流密度及电解水处理罐上水泵功率、电极极板面板大小、数量等参数，电气设计中采用了几种闭环自动调节方法，电解水主要控制回路是根据供暖管网补水泵补水量的大小，达到补水泵恒压变流量自动调节的目的，在电解水处理罐水位自动控制设计上取消了传统的执行机构—电动调节阀，采用变频调速控制，从根本上消除了水处理罐上水故障的根源，保证了电解装置的连续供水。

3.另外，由于电解水工艺上的特殊性，装置工作一段时间后，会普遍出现电解电压上升，电流大幅降低，电解效率下降的问题，我们从电化学原理出发，采取定时对调阳极、阴极，达到阴极除垢(包括其它金属离子)的目的，使电解装置能长期稳定、高效运行。

附图说明

图1是本发明装置结构示意图。

图2是本发明电路框图。

图3是本发明电解部分电气原理图。

图4是本发明可控硅阻容吸收保护回路电气原理图。

图5是本发明真空泵及上水泵回路电气原理图。

图6是本发明控制回路部分电气原理图。

图7是本发明冷却风扇控制回路电气原理图。

图8是本发明上水泵变频器控制回路电气原理图。

图9是本发明上水泵变频频率显示图。

图10是本发明管网补水泵变频频率显示图。

图11是本发明主控制单元电气原理图。

具体实施方式

实施例

本发明利用电化学的金属腐蚀原电池原理，在供暖管网中设置一个电解槽，槽内交错排列有阳极和阴极，具体步骤为：

1)将经过处理后符合锅炉用水标准的水加入电解槽中，通电后反应生成溶解度极小的、带负电荷的、深黄色的胶体状Fe(OH)₃；

2)将含有Fe(OH)₃的锅炉用水加入供暖管网中，使Fe(OH)₃均匀地分布在水中。

以35t/h处理量的防窃水装置说明本发明防窃水目的的实现，如图1～11所示，本发明装置由变频上水泵3、电解水处理罐4、液位计5、真空泵、BP3Y系列供暖管网防窃水控制器6、逆止阀7等组成，图1中虚线框内为原补水系统。其处理装置串联于供暖管网的水处理设备2与管网补水泵8之间，水处理设备2的出水端经变频上水泵3、电解水处理罐4至管网补水泵8的进水端，电解水处理罐4与变频上水泵3以及出水端之间设有逆止阀7，电解水处理罐4分别连有液位计5及供暖管网防窃水控制器6，电解水处理罐4内设有阳极、阴极极板交错排列的电解槽41，阳极极板为铁板，阴极极板为不锈钢板，电解水处理罐4上方设通气管，与真空泵相连；BP3Y系列供暖管网防窃水控制器6的电路连接关系是可编程控制器U1扩展一个模拟量I/O模块U2，模拟量I/O模块U2输出端子MO、VO经整流手动/自动转换开关SA1至整流脉冲触发器U3，并通过输出端子A1+、A1-与供暖管网补水泵8的变频器相连，整流脉冲触发器U3输入端与交流三相电源相连，电解水处理罐4上的电极水位计5高、中、低三个接点通过第3～5中间继电器KA3、KA4、KA5至可编程控制器U1，整流变压器U4输入端接三相交流电源，输出端接第1～6可控硅A+、A-、B+、B-、C+、C-的阴极，整流后的直流电压经第3～4接触器KM3、KM4接电解水处理罐4内的电解槽41的阴极、阳极。

BP3Y系列供暖管网防窃水控制器如图2～11所示，HL1～HL11为第1～11指示灯，KM1～KM5为第1～5接触器，KA1～KA10为第1～10中间继电器，QF1-6分别为主回路和控制回路第1～6空气开关，整流变压器U4采用带平衡电抗器的双反星接整流变压器，可控硅选用KP-500A/400V单向可控硅，整流脉冲触发器U3采用CF6B-1A型可控硅触发器，可编程控制器U1采用德国SIEMENS S7-200CPU224一台，CPU224扩展一个4AI/1AO的模拟量I/O模块U2，上水泵变频器调速器选用瑞士ABB公司的ACS401 4KW变频器。

如图3所示，CF6B为可控硅触发器，通过连线A、B、C与交流三相进线电源相连，通过连线CF-7、CF-8、CF-11与直流电压表、直流电流表相连，通过连线CF-13、CF-15、GND与整流手调电位器W1、整流手动/自动转换开关SA1连接，通过连线K4、G4、K1、G1、K6、G6、K3、G3、K2、G2、K5、G5与第1～6可控硅A+、B+、C+、A-、B-、C-的阴极、触发极相连，整流后的直流电压经第3～4接触器KM3、KM4接电解水处理罐4内的电解槽41的阴极、阳极，六只可控硅分别通过(R1、C3)～(R6、C8)构成可控硅阻容吸收保护回路(如图4所示)。

真空泵及上水泵控制回路如图5、6所示，SB4、SB5为真空泵控制回路的启停按钮，通过连线21与真空泵手动/自动启停转换开关SA2相连，连线L11、L21、L31经空气开关QF3、接触器KM1、热继电器FR1至真空泵电机M1形成回路；上水泵变频调速器VVVF1控制端子X1上的17、19脚通过连线1、45与中间继电器KA6相连，连线L11、L21、L31经空气开关QF4、上水泵变频调速器VVVF1、接触器KM2至上水泵电机M2形成回路。

如图6所示，P1、P2为电解水处理罐上的两个真空电接点表的接点，通过连线1、31、33与中间继电器KA7、KA8相连，SL1-3为电解水处理罐上的电极水位计的高、中、低三个接点，通过连线1、35、39、43与中间继电器KA3、KA5、KA4相连。

如图6、8、11所示，中间继电器KA3、KA4、KA5、KA6、KA2的常开触点及整流换相开关SA3、消音按钮SB1通过连线501、503、505、507、509、511、513与可编程控制器U1(CPU224)的输入端子I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6相连，中间继电器KA3、KA4、KA5、KA6、KA2分别控制水位低、水位中、水位高、上水泵变频故障、整流故障，可编程控制器U1(CPU224)通过输出端子Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4与指示灯HL5、HL6、HL7、HL8、HL9相连，CPU224通过输出端子Q0.5、Q0.6、Q0.7与中间继电器KA9、KA10、蜂鸣器FM相连。EM235模拟量输出端子MO、VO通过连线517、GND与整流手动/自动转换开关SA1相连。上水泵变频调速器VVVF1 X1控制端子2、4、8、11、13、14、12通过连线501、503、507、509、511、513、515与中间继电器KA4、KA3的常闭触点，与中间继电器KA5、接触器KM2的常开辅助触点相连，与变频复位按钮SB8相连。SB2、SB3为整流控制回路的启停按钮，通过连线与交流接触器KM5相连。SB6、SB7为上水泵变频控制回路的启停按钮，通过连线29与接触器KM2相连；交流接触器KM5、KM3、KM4、KM1、KM2分别由指示灯HL12、HL10、HL11、HL4、HL3指示状态。

如图7所示，控制柜冷却风扇回路控制回路如图7所示，冷却风扇FAN1、FAN2通过空气开关QF5形成控制回路。

如图9所示，上水泵变频调速器VVVF1 X1控制端子7、6通过连线521、GND与上水泵变频频率数显表DSP1输入端子16、13相连。

如图10所示，供暖管网补水泵的变频器DSP2实际运行频率通过连线531、GND与模拟量I/O模块EM235的A+、A-端子相连。

本装置的工作过程是将经截止阀1、水处理设备2后符合管网补水要求的软化水首先由变频上水泵3供给电解水处理罐4的电解槽41，电解槽41内交错安装一定数量的阳极、阴极极板，罐内安装有水位计5，由自控装置控制变频上水泵3转速，从而改变上水量使电解水处理罐内水位恒定，使罐内水既没过电极板保证正常电解，而又不致于溢出，经过电解处理的符合锅炉用水标准的水由管网补水泵8按失水量的大小加入供热管网中，管网补水泵8由智能补水控制柜9控制，智能补水控制柜9可采用现有技术，如BB3Y-BS。

Claims (7)

1.一种供暖管网防窃水方法，其特征是在供暖管网中设置一个槽内交错排列有阳极和阴极的电解槽，符合锅炉用水标准的水加入电解槽中通电反应生成溶解度极小的、带负电荷的、深黄色的胶体状Fe(OH)₃，加入供暖管网中，实现Fe(OH)₃均匀地分布在水中。

2.一种按照权利要求1所述供暖管网防窃水方法的处理装置，串联于供暖管网的水处理设备与管网补水泵之间，其特征是水处理设备(2)的出水端经变频上水泵(3)、电解水处理罐(4)至管网补水泵(8)的进水端，电解水处理罐(4)与变频上水泵(3)以及出水端之间设有逆止阀(7)，电解水处理罐(4)分别连有液位计(5)及供暖管网防窃水控制器(6)，电解水处理罐(4)内设有阳极、阴极极板交错排列的电解槽(41)。

3.按照权利要求2所述供暖管网防窃水处理装置，其特征在于：阳极极板为铁板，阴极极板为不锈钢板。

4.按照权利要求2所述供暖管网防窃水处理装置，其特征在于：电解水处理罐(4)上方设通气管，与真空泵相连。

5.按照权利要求2所述供暖管网防窃水处理装置，其特征在于：供暖管网防窃水控制器(6)的电路连接关系是可编程控制器(U1)扩展一个模拟量I/O模块(U2)，模拟量I/O模块(U2)输出端子MO、VO经整流手动/自动转换开关(SA1)至整流脉冲触发器(U3)，并通过输出端子(A1+、A1-)与供暖管网补水泵(8)的变频器相连，整流脉冲触发器(U3)输入端与交流三相电源相连，电解水处理罐(4)上的电极水位计(5)高、中、低三个接点通过第3～5中间继电器(KA3、KA4、KA5)至可编程控制器(U1)，整流变压器(U4)输入端接三相交流电源，输出端接第1～6可控硅(A+、A-、B+、B-、C+、C-)的阴极，整流后的直流电压经第3～4接触器(KM3、KM4)接电解水处理罐(4)内的电解槽(41)的阴极、阳极。

6.按照权利要求5所述供暖管网防窃水处理装置，其特征在于：整流脉冲触发器(U3)为可控硅触发器。

7.按照权利要求5所述供暖管网防窃水处理装置，其特征在于：整流变压器(U4)采用带平衡电抗器的双反星接整流变压器。

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