WO2019230706A1 - 水処理制御監視装置 - Google Patents

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和彦 角田
智 井石
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    • Y02A20/152—Water filtration

Definitions

  • the present invention relates to a water treatment control monitoring device that performs chemical injection control and monitoring of cooling water treatment.
  • the cooling water heated by the equipment cooling is cooled by the latent heat of vaporization in the cooling tower and used again as equipment cooling water.
  • the cooling tower a part of the cooling water is evaporated and discharged out of the system.
  • a reduced amount of makeup water is injected from the makeup water line. If the operation of the cooling equipment continues, the concentration of hardness components and other impurities in the water gradually increase, so that the blow management of the cooling water is performed and the chemical is injected so that the hardness components do not precipitate.
  • the cooling water blow management is performed so that the electrical conductivity of the cooling water is measured and the upper limit is not exceeded.
  • the main methods of drug concentration management are (1) metered injection by timer injection, (2) proportional water injection, and (3) chemical injection control using an on-line analyzer.
  • (1) and (2) the cooling water sampled from the cooling water is brought into the test facility and analyzed, and the chemical injection amount is adjusted according to the result.
  • (3) chemical injection control an analyzer is installed at the site, chemical injection control is performed according to the analysis result, and the chemical concentration is controlled.
  • Patent Documents 1 and 2 describe remotely controlling a water treatment device of a cooling tower.
  • Patent Document 3 describes that operation data of a cooling tower is transmitted to an information center via a communication line and registered in a database.
  • the object of the present invention is to remotely monitor the water treatment status in real time and enable timely water treatment management.
  • the water treatment control and monitoring device of the present invention transmits a measuring device for measuring the conductivity of makeup water, the conductivity of circulating water, the amount of makeup water, and the amount of chemical injection of cooling equipment, and the measurement data by the measuring device to a database.
  • the water treatment control monitoring device further includes display means for displaying the calculation result on the web.
  • the water treatment control monitoring apparatus further includes means for creating a report using the measured value and the calculated value.
  • the present invention it is possible to obtain the same result as the water quality analysis result in the test facility by collecting data from the cooling water facility and the chemical injection facility and calculating the chemical concentration in the cooling water from the actual measurement data and the water balance. Become. For example, a highly accurate result can be obtained by actually measuring the conductivity of the makeup water of the actual machine and the circulating water.
  • timely water treatment management can be realized by displaying the obtained data on the web. Furthermore, it is possible to automatically create a form and reduce the burden on the operator.
  • FIG. 1 is a system diagram showing an open-type circulating cooling water facility including an open-type circulating cooling water-based chemical injection device according to an embodiment.
  • the cooling tower 1 includes a casing (tower) 1A.
  • An air inflow port is formed on the side surface of the casing 1A, and a cooling water tank (pit) 1C is provided at the bottom.
  • a filler 1D is accommodated in the casing 1A, and a cooling water sprinkling nozzle 1E is disposed above the filler 1D.
  • An opening 1F is provided at the top of the casing 1A, and a blower 1G is provided in the opening 1F.
  • Cooling water is supplied from the water tank 1C of the cooling tower 1 to the heat exchanger 3 through the circulation pipe 2 having the pump P, and the return water is returned to the cooling tower 1 through the pipe 4, and water is sprayed from the water nozzle 1E to the filler 1D. Is done.
  • the makeup water is supplied from the introduction pipe 10 and the blow water flows out from the blow pipe 6.
  • the make-up water pipe 10 is branched into a first pipe 1 and a second pipe 12. From the first pipe 11, makeup water is supplied to the pit 1 ⁇ / b> C by the ball tap 13. From the second pipe 12, makeup water is supplied to the pit 1C via the electromagnetic valve. A chemical solution in the chemical solution tank 15 is supplied (chemical injection) to the pit 1C via the pump 16 and the chemical injection pipe 17.
  • a flow meter 21 and a conductivity meter 22 are provided in the makeup water pipe 10, and a flow meter 23 is provided in the chemical injection pipe 17.
  • the pit 1C is provided with a conductivity meter 24 for measuring the conductivity of the cooling water.
  • the controller 30 can communicate with an external server such as a management center via the communication device 40.
  • the server of the management center determines the data registration destination in the operation database based on the file name of the data received from the communication device 40, the customer code and the equipment code recorded in the file, and determines the operating state of the cooling equipment. Register the information shown in the operation database.
  • the server of the management center is provided with a data analysis unit that performs processing for analysis, diagnosis, and display of data registered in the operation database, and control data generation for generating drug injection control data from the diagnosis result Is provided.
  • the server registers this data in the database and provides control data to the controller 30 via the communication device 40.
  • the server periodically (e.g. every month) processes the analysis results, analysis results, diagnosis results, trend graphs, etc. stored in the operation database into a report (e.g. monthly report) format and stores them in the database.
  • a report e.g. monthly report
  • it has a report creation unit that displays a report on the display unit as needed or prints it on a printer.
  • the chemical injection method in this embodiment applies a makeup water proportional injection method that can control the chemical concentration in the circulating water at low cost, and the following data is used to monitor the water treatment status of the cooling water facility.
  • the chemical injection controller performs chemical injection control and blow control, captures the following data, and transmits it to the web server via a communication device.
  • the following items are calculated by the following calculation using data stored in the server database.
  • Concentration factor is less affected by fluctuations in the quality of the makeup water because it measures both makeup water and circulating water.
  • the water balance can be calculated from the actual operation data collected from the cooling water facility and the water treatment facility, and the chemical concentration and the chemical concentration in the circulating water can be calculated.
  • Example 1 As shown below, the chemical injection control using the present invention was carried out in the actual cooling water equipment, and the chemical concentration analysis result at the test facility (laboratory) and the chemical concentration result calculated by this method are shown in FIG. ⁇ Experimental conditions> Chemical injection method: Proportional water proportional method Measures the conductivity of makeup water and circulating water and calculates the chemical concentration
  • FIG. 3 shows the results of chemical concentration analysis in the laboratory and in the case where the chemical injection control by the conventional replenishment water proportional method is performed in the actual cooling water facility.
  • Chemical injection method Proportional water proportional method Conductivity is measured only for circulating water and chemical concentration is calculated

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Abstract

冷却設備の補給水、循環水の導電率、補給水量、及び薬注量を測定する測定器と、データをデータベースに送信する通信機器と、データベースに蓄積したデータを用いて、水質、水バランスから濃縮倍数、循環水中の薬剤濃度、及びｐＨを算出する算出手段とを有する水処理制御監視装置。さらに、算出結果をウェブ上に表示する表示手段を有する。また、測定値及び計算値を用いて報告書を作成する手段を有する。

Description

水処理制御監視装置
　本発明は、冷却水処理の薬注制御及び監視を行う水処理制御監視装置に関する。
　冷却水を用いる機器冷却設備において、機器冷却により昇温した冷却水は、冷却塔にて蒸発潜熱により冷却され、再度機器冷却水として利用される。冷却塔では、冷却水の一部は蒸発し系外に放出される。減少した量の補給水が補給水ラインから注入される。冷却設備の稼動が継続すると、水中の硬度成分、その他不純物の濃度が徐々に上昇するので、冷却水のブロー管理が行われるとともに、硬度成分が析出しないよう薬剤が注入される。冷却水のブロー管理は、冷却水の電気伝導度を測定し、上限を超えないように行われる。
　薬剤の濃度管理は、（１）タイマー注入による定量注入、（２）補給水量比例注入、（３）オンライン分析装置を用いた薬注制御が主な方法である。（１），（２）は、冷却水をサンプリングした冷却水を試験施設に持ち込んで分析し、その結果に応じて薬注量を調整するため、リアルタイムな対応が出来ない。また、月に数回のサンプルでの水処理状況の確認となるため、連続的な水処理状況の確認は出来ない。（３）の薬注制御では、分析装置を現場に設置し、分析結果に応じて薬注制御を行い、薬品濃度をコントロールする。この方法には、リアルタイムな分析が可能であるが、分析装置が高価であるため適用出来る設備が限定されてしまうというデメリットがあった。
　このように、上記（１），（２）の水処理管理では、サンプリングを月に数回行い水質分析結果を確認後、水処理設備の調整を行うため突発的な水質の変化、冷却水設備の負荷変化に対応する事が難しい。上記（３）の水処理管理では、冷却水中の薬品濃度の制御が可能であるが、コスト高である。このようなことから、従来の冷却水系の水処理管理には、以下に挙げるような課題があった。
（i）　水処理の状態をリアルタイムに把握できず、水処理不良状態に長期間陥るリスクがある。
（ii）　水処理状況把握のための点検工数が多い（実際には問題がないのに、点検を行う必要がある。）
（iii）　水処理による効果を把握できない。
（iv）　水質状態、薬注量などの記録を手作業で記録しレポートを作成する必要があり、手間がかかる。
（v）　記録ミスを起こすリスクがある。
　特許文献１，２には冷却塔の水処理機器を遠隔制御することが記載されている。特許文献３には、冷却塔の運転データを通信回線によって情報センタに送信し、データベースに登録することが記載されている。
特開２００３－１１７５５９号公報 特開２００３－２６９８８９号公報 特開２００７－８７１１７号公報
　本発明は、リアルタイムで水処理状況を遠隔監視し、タイムリーな水処理管理を可能とすることを目的とする。
　本発明の水処理制御監視装置は、冷却設備の補給水の導電率、循環水の導電率、補給水量、及び薬注量を測定する測定器と、該測定器による測定データをデータベースに送信する通信機器と、該データベースに蓄積したデータを用いて、濃縮倍数、循環水中の薬剤濃度、及びｐＨからなる群から選択される１以上を算出する算出手段とを有する。
　本発明の一態様の水処理制御監視装置は、さらに算出結果をウェブ上に表示する表示手段を有する。
　本発明の一態様の水処理制御監視装置は、さらに測定値及び計算値を用いて報告書を作成する手段を有する。
　本発明では、冷却水設備、薬注設備からデータ収集し、実測データと水バランスから冷却水中の薬品濃度を算出することで、試験施設での水質分析結果と同等の結果を得ることが可能となる。例えば、実機の補給水と、循環水の導電率を実測することにより、精度の高い結果を得ることが出来る。
　また、得られたデータをウェブに表示できる様にすることで、タイムリーな水処理管理を実現する事が出来る。さらに帳票を自動的に作成しオペレータの負担を軽減する事が可能になる。
実施の形態の構成図である。 実験データを示すグラフである。 実験データを示すグラフである。
　以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
　図１は、実施の形態に係る開放型循環冷却水系の薬注装置を備える開放型循環冷却水設備を示す系統図である。
　冷却塔１は、ケーシング（塔体）１Ａを備える。ケーシング１Ａの側面に空気流入口が形成され、底部に冷却水の水槽（ピット）１Ｃが設けられている。ケーシング１Ａ内に充填材１Ｄが収容され、充填材１Ｄの上方に、冷却水の散水ノズル１Ｅが配設されている。ケーシング１Ａの頂部に開口１Ｆが設けられ、この開口１Ｆに送風機１Ｇが設けられている。
　冷却塔１の水槽１Ｃから、ポンプＰを有する循環配管２により冷却水が熱交換器３に送給され、戻り水が配管４より冷却塔１に戻され、散水ノズル１Ｅから充填材１Ｄに散水される。補給水は導入配管１０から供給され、ブロー水はブロー配管６から流出する。
　補給水配管１０は、第１配管１と第２配管１２とに分岐している。第１配管１１からはボールタップ１３によって補給水がピット１Ｃに供給される。第２配管１２からは電磁弁１４を介して補給水がピット１Ｃに供給される。ピット１Ｃに対しては、薬液タンク１５内の薬液がポンプ１６及び薬注配管１７を介して供給（薬注）される。
　薬注管理を行うための計装機器として、補給水配管１０に流量計２１と導電率計２２とが設けられ、薬注配管１７に流量計２３が設けられている。また、ピット１Ｃには冷却水の導電率を測定するための導電率計２４が設けられている。これらの測定データはコントローラ３０に入力され、コントローラ３０が電磁弁１４と薬注ポンプ１６を制御する。
　コントローラ３０は通信機器４０を介して外部例えば管理センターのサーバと通信可能となっている。
　管理センターのサーバは、通信機器４０から受信したデータのファイル名、ファイルに記録されている客先コードや設備コードに基づいて、運転データベース内のデータ登録先を決定し、冷却設備の稼働状態を示す情報を運転データベースに登録する。
　管理センターのサーバには、運転データベースに登録されているデータの解析、診断、及び表示用の加工を行うデータ解析部が設けられていると共に、診断結果から薬注制御データを生成させる制御データ生成部が設けられている。サーバは、このデータを前記データベースに登録すると共に、通信機器４０を介してコントローラ３０へ制御データを与える。
　また、サーバは、定期的に（例えば毎月）、運転データベースに保存されている分析結果、解析結果、診断結果、トレンドグラフ等を報告書（例えば月報）の形式に加工し、データベースに保存すると共に、必要に応じ報告書を表示部に表示したり、プリンタに印刷させる報告書作成部を有する。
　この実施の形態での薬注方法は、安価で循環水中の薬品濃度を制御することができる補給水比例注入方式を適用することとし、冷却水設備の水処理状況をモニタリングするために以下のデータを採取する。薬注コントローラは薬注制御およびブロー制御を行うとともに以下のデータを取込み通信機器によりウェブサーバーに送信する。
＜実測するデータ＞
・補給水導電率ｍＳ／ｍ（ＭＷＥＣ）
・補給水流量ｍ３／ｈ（Ｍ）
・循環水導電率ｍＳ／ｍ（ＣＷＥＣ）
・薬品注入量ｇ／ｈ（ＣＩ）
　サーバのデータベースに格納されたデータを用いて以下の計算により以下の項目を算出する。
　濃縮倍数は、補給水と循環水の両方を実測するため、補給水水質の変動による影響を受けにくい。
＜計算による水質算出＞
　濃縮倍数（Ｎ）＝ＣＷＥＣ／ＭＷＥＣ
　補給水中薬剤濃度ｍｇ／Ｌ（ＣＣＭＷ）＝ＣＩ／ＭＷＥＣ
　循環水薬剤濃度ｍｇ／Ｌ（ＣＣＣＷ）＝ＣＣＭＷ×Ｎ
　ｐＨ（ｐＨ）＝Ｆｐ×（Ｌｏｇ（ＭＡ×Ｎ））＋Ｃｐ
　（Ｆｐは係数（経験値）、Ｃｐは定数（経験値）、ＭＡは補給水の酸消費量（ｐＨ４．８）（ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ）である。）
　以上のように、冷却水設備、水処理設備から採取した実運転データより、水バランスを計算し、薬剤濃度、及び循環水中の薬剤濃度を算出する事が出来る。本手法を用いることで、簡便であるにも拘わらず確実にリアルタイムな水処理情報を遠隔からウェブで監視する事が出来る。
［実施例１］
　以下のように、本発明を用いた薬注制御を実機冷却水設備にて実施し、試験施設（ラボ）での薬剤濃度分析結果と本手法により演算した薬品濃度結果を図２に示した。
＜実験条件＞
　　薬注方式：補給水比例方式
　　補給水・循環水の導電率を測定し薬品濃度を演算
［比較例１］
　従来の補給水比例方式での薬注制御を実機冷却水設備にて実施した場合とラボでの薬剤濃度分析結果を図３に示した。
＜実験条件＞
　　薬注方式：補給水比例方式
　　循環水のみ導電率を測定し薬品濃度を演算
＜結果・考察＞
　実施例で冷却水中の薬品濃度を演算した場合、ラボでの分析結果と同等の結果となるが、比較例の手法（補給水のみの導電率測定）では、ラボでの分析結果との乖離が大きくなる。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１８年５月３０日付で出願された日本特許出願２０１８－１０３７１４に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (3)

  1. 　冷却設備の補給水の導電率、循環水の導電率、補給水量、及び薬注量を測定する測定器と、
    　該測定器による測定データをデータベースに送信する通信機器と、
    　該データベースに蓄積したデータを用いて、濃縮倍数、循環水中の薬剤濃度、及びｐＨからなる群から選択される１以上を算出する算出手段と
    を有する水処理制御監視装置。
  2. 　算出結果をウェブ上に表示する表示手段を有する請求項１の水処理制御監視装置。
  3. 　測定値及び計算値を用いて報告書を作成する手段を有する請求項１又は２の水処理制御監視装置。
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