CN111392878A - 一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其包括循环水在线监测系统、循环水水质在线分析系统和自动加药系统，循环水在线监测系统、循环水水质在线分析系统和自动加药系统分别电连接有PLC，PLC电连接有远程控制平台，实现三系统联动，全程连续自动投加药剂和实时监测循环水水质数据的智能型循环水在线自动加药监测控制系统。同时实现自动，改善循环水水质。

Description

一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统

技术领域

本发明属于工业监控装置领域，具体涉及一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统。

背景技术

采用监测换热器监测循环冷却水处理效果，是比较直接、准确和有效的方法之一，其主要的监测参数是腐蚀速率、黏附速率和微生物黏泥含量，其中腐蚀、黏附速率主要采用监测换热器试管失重法进行测试，微生物含量主要采用黏泥采集法测试悬浮类微生物在循环水中的含量。

上述方法适用性广，但对腐蚀速率和黏附速率的测试，往往需要在监测换热器运行一段时间后才能称重计算，每次的时间间隔在30天左右，因此测试结果反映的是循环水的平均腐蚀速率和粘附速率，根据这些平均参数是无法判断当前的循环水腐蚀和结垢状态的波动情况，致使基于这种测试结果的水质控制方案严重滞后于循环水水质控制的实际要求，无法对生产进行及时指导。微生物黏泥分为悬浮型、附着型和沉积型三种类型，目前的采集法测试仅仅适用于悬浮型黏泥的含量分析，而缺乏对其它两种类型的黏泥进行定量表达。另外测试过程对工人的操作要求较高，且费时费力，而且所得到的数据由人工进行登记和发送，效率低下。从而造成控制上无法依据结果及时调整药剂投加量。

目前循环水系统大多采用人工投加药剂，来达到阻垢、缓蚀和杀菌的目的，这种投加方法不仅劳动强度大，而且人为因素的影响较大，影响了循环水冷却效果，也造成药剂浪费，因此要将药剂投加量控制在工业指标范围内和水质指标稳定存在困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，实现了全程连续自动投加药剂和实时监测循环水水质数据的智能型循环水在线自动加药监测控制系统。

本发明所采用的技术方案是，一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，包括循环水在线监测系统、循环水水质在线分析系统和自动加药系统，循环水在线监测系统、循环水水质在线分析系统和自动加药系统分别电连接有PLC，PLC电连接有远程控制平台。

本发明的特点还在于，

远程控制平台为DCS系统。

循环水在线监测系统包括监测换热器，监测换热器内设置有测试管和两块隔板，两块隔板之间为密封腔体，测试管的第二进水口和第二出水口分别从其中一块隔板穿出；监测换热器顶部设置有进气口，监测换热器底部设置有第一进水口、第一出水口和出气口，第一出水口连接有集水池；进气口的进气管上依次设置有蒸汽开关阀、蒸汽减压阀和第三流量调节阀；第一进水口的管路上设置有第一循环水开关阀组；测试管的第二出水口与第一出水口相连通，测试管的第二进水口、第二水出口分别设置有一温度检测装置、第三温度检测装置，监测换热器的进气口设置有第二温度检测装置，第一出水口设置有处腐蚀测试仪；循环水回水管路旁路上通过第二循环水开关阀组连接有压力降监测管的第三入水口，压力降监测管的第三出水口连接集水池，第三进水口和第三出水口之间还设置有压差变送器，压力降监测管的第三出水口连接集水池之间设有第二流量调节阀，第二流量调节阀上设置有第二流量计。

监测换热器的第一进水口、第一出水口分别位于密封腔体的一侧，而进气口和排气口都位于两块隔板之间。

腐蚀测试仪、第一温度检测装置、第二温度检测装置、第三温度检测装置、第一流量计、压差计、第二流量计、第一流量调节阀、第二流量调节阀和第三流量调节阀的信号输出端电连接有PLC的信号接收端。

监测换热管的第二出水口与集水池的第二出水管上设置有旁通路，旁通路上设置有挂片器。

循环水水质在线分析系统包括管路上依次设置的第三循环水开关阀组、第四出水口，以及分别依次电连接PLC连接的流量开关、pH分析仪、ORP分析仪、电导率分析仪、游离氯分析仪、浊度分析仪、荧光示踪分析仪、总磷/正磷分析仪，总磷/正磷分析仪后的管路上连接有取样口。

自动加药系统，包括第一加药箱、第二加药箱、第三加药箱、第四加药箱；

第一加药箱连接有硫酸加药装置，第一加药箱上部设有第一液位计，第一加药箱的加药口分两路分别连接第一计量泵、第二计量泵，第一计量泵、第二计量泵出口为第一加药点；第二加药箱连接有缓蚀剂加药装置，第二加药箱上部设有第二液位计，第二加药箱的加药口分两路分别连接第三计量泵、第四计量泵，第三计量泵、第四计量泵出口为第二加药点；第三加药箱连接有阻垢剂加药装置，第三加药箱上部设有第三液位计，第三加药箱的加药口分两路分别连接第五计量泵、第六计量泵，第五计量泵、第六计量泵上分别连接有第六安全阀、第六排净阀出口为第三加药点；第四加药箱连接有杀菌剂加药装置，第四加药箱上部设有第四液位计，第四加药箱的加药口分两路分别连接第七计量泵、第八计量泵，第七计量泵、第八计量泵出口为第四加药点。

第一液位计、第二液位计、第三液位计、第四液位计、第一计量泵、第二计量泵、第三计量泵、第四计量泵、第五计量泵、第六计量泵、第七计量泵、第八计量泵分别与PLC电连接。

本发明的有益效果是，采用实时监测技术，用在线腐蚀速率代替平均腐蚀速率，用在线计算的热阻代替平均黏附速率，用在线压力降监测管监测压力降代替生物粘泥量，从而实现对循环水处理效果中腐蚀、结垢和生物黏泥在线监控，同时把在线测量方式集成为一体化的在线监测系统，实现数据的实时传输，达到在线监控循环水处理效果的目的。

附图说明

图1是本发明一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统的在线监测系统的结构示意图；

图2是本发明一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统的循环水水质在线分析系统的结构示意图；

图3是本发明一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统的自动加药系统结构示意图。

图中，101.第一循环水开关阀组，102.监测换热器，103.第一温度检测装置，104.第二温度检测装置，105.测试管，106.隔板，107.第二温度检测装置，108.第一流量计，109.第一流量调节阀，1010.腐蚀速率仪，1011.挂片器，1012.冷却塔集水池，1013.蒸汽开关阀，1014.蒸汽减压阀，1015.第三流量调节阀，1016.压力表，1017.第二循环水开关阀组，1018.压力降监测管，1019.压差变送器，1020.第二流量计，1021.第二流量调节阀，201.第三循环水开关阀组，202.流量开关，203.pH分析仪，204.ORP分析仪，205.电导率分析仪，206.游离氯分析仪，207.浊度分析仪，208.荧光示踪分析仪，209.总磷/正磷分析仪，2010.第一出水口，2011.取样口，301.第一加药箱，302.第一液位计，303.第一排污阀，304.第一Y型过滤器，305.第一流量标定柱，306.第一安全阀，307.第一计量泵，308.第一排净阀，309.第二安全阀，3010.第二计量泵，3011.第二排净阀，3012.第一脉冲阻尼器，3013.第一隔膜压力表，3014.第一背压阀，3015.第一止回阀，3016.第一开关阀，3017.第一加药点，3018.硫酸加药装置，3019.第二加药箱，3020.第二液位计，3021.第二排污阀，3022.第二Y型过滤器，3023.第二流量标定柱，3024.第三安全阀，3025.第三计量泵，3026.第三排净阀，3027.第四安全阀，3028.第四计量泵，3029.第四排净阀，3030.第二脉冲阻尼器，3031.第二隔膜压力表，3032.第二背压阀，3033.第二止回阀，3034.第二开关阀，3035.第二加药点，3036.缓蚀剂加药装置，3037.第三加药箱，3038.第三液位计，3039.第三排污阀，3040.第三Y型过滤器，3041.第三流量标定柱，3042.第五安全阀，3043.第五计量泵，3044.第五排净阀，3045.第六安全阀，3046.第六计量泵，3047.第六排净阀，3048.第三脉冲阻尼器，3049.第三隔膜压力表，3050.第三背压阀，3051.第三止回阀，3052.第三开关阀，3053.第三加药点，3054.阻垢剂加药装置，3055.第四加药箱，3056.第四液位计，3057.第四排污阀，3058.第四Y型过滤器，3059.第四流量标定柱，3060.第七安全阀，3061.第七计量泵，3062.第七排净阀，3063.第八安全阀，3064.第八计量泵，3065.第八排净阀，3066.第四脉冲阻尼器，3067.第四隔膜压力表，3068.第四背压阀，3069.第四止回阀，3070.第四开关阀，3071.第四加药点，3072.杀菌剂加药装置，4.PLC，5.远程控制平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，包括循环水在线监测系统1、循环水水质在线分析系统2和自动加药系统3，循环水在线监测系统1、循环水水质在线分析系统2和自动加药系统3分别电连接有PLC4，PLC4电连接有远程控制平台5，远程控制平台5可以为DCS系统。

循环水水质效果在线监测系统1，如图1所示，包括监测换热器102，监测换热器102内设置有测试管105和两块隔板106，两块隔板106之间为密封腔体，测试管105的第二进水口从一块隔板106穿出，测试管105的第二出水口则从另一块隔板106穿出，并且测试管105的第二进水口和第二出水口与监测换热器102的内侧壁之间还具有一定的间隙；监测换热器102顶部设置有进气口，监测换热器102底部设置有第一进水口、第一出水口和出气口，循环水先经第一进水管从第一进水口通入，然后再经第一出水管从第一出水口排放到集水池1012中，第一进水口位于密封腔体的一侧，第一出水口位于密封腔体的另一侧，而进气口和排气口都位于两块隔板106之间，这样在打开循环水开关阀101后，循环水就能平稳的从监测换热器102中流过，不会由于波动影响测量结果。

水蒸气经进气管从进气口通入，进气管上依次设置有蒸汽开关阀1013、蒸汽减压阀1014和第三流量调节阀1015，通过减压阀1014可调节水蒸气的压力，从而控制其排入监测换热器102的温度。

循环水通入进水口的管路上设置有第一循环水开关阀组101，含过滤器；测试管105的第二出水口与监测换热器102第一出水口相连通，测试管105的第二进水口设置有第一温度检测装置103，监测换热器102的进气口处设置有第二温度检测装置104，测试管105的第二出水口设置有第三温度检测装置107，监测换热器102第一出水口处设置有腐蚀测试仪1010，且出水管路上设置有第一流量计108和第一流量调节阀109。

PLC 4的信号接收端分别与腐蚀测试仪1010的信号输出端、第一温度检测装置103的信号输出端、第二温度检测装置104的信号输出端、第三温度检测装置107的信号输出端以及第一流量计108电连接，PLC 4的信号输出端与远程控制平台5电连接，PLC 4可将检测到的腐蚀、温度和流量信息显示出来，并将具体其输送到远程控制平台5，远程控制平台5最终根据这些信息计算出测试管实时的腐蚀速率和污垢热阻。

测试管105在t时刻的污垢热阻R_t的计算公式为：

式中：R₀为测试管热阻，单位为m²·K/W；R_t为瞬时污垢热阻，单位为m2·K/W；G为循环冷却水流量，即第一流量计108的读数；t₁为循环冷却水瞬时进口温度，即第一温度检测装置103的读数；t₂为循环冷却水瞬时出口温度，即第三温度检测装置107的度数；t'₁为测试管初始时循环冷却水进口温度；t'₂为测试管初始时循环冷却水出口温度；T为水蒸汽温度，即第二温度检测装置4的读数；d_i为测试管内径；L为测试管的有效传热长度。

其中R₀的计算公式为：

其中，测试管105初始时循环冷却水进口温度和出口温度取值方法为：待蒸汽温度、循环水流量和入口水温已达到规定值，并稳定2h～6h后，可每隔15～30min测量测试管105第二进水口、第二出水口温度8次，用数理统计方法舍去其中异常值，求出其算术平均值。

另外，连接监测换热管102的第二出水口与集水池1012的第二出水管上设置有旁通路，旁通路上设置有挂片器1011，打开旁通路使循环水以一定速度流经挂片器1011，就可用传统的失重方式检测循环水的平均腐蚀速率。

循环水回水管路旁路上通过第二循环水开关阀组1017连接有压力降监测管1018的第三入水口，压力降监测管1018的第三出水口连接集水池1012，第三进水口和第三出水口之间还设置有压差变送器1019，压力降监测管1018的第三出水口连接集水池1012之间设有第二流量调节阀1021，第二流量调节阀1021上设置有第二流量计1020。

第一流量调节阀109、第二流量调节阀1021和第三流量调节阀1015分别为电动调节阀，第一流量调节阀109的信号输入端、第二流量调节阀1021的信号输入端和第三流量调节阀1015的信号输入端、压差计1019的信号输出端以及第二流量计1020的信号输出端分别与分别与PLC 4的信号输入端电连接，工作人员通过PLC 4就能调节循环水排入监测换热管102和压力降监测管1018的流量，且可将接收到的压差信号和流量信号显示出来并发送至远程控制平台5作为分析生物黏泥量的参数。

循环水通入第一循环水开关阀组101和第二循环水开关阀组1017的管道上设置有过滤网，可防止循环水中的杂质排入监测换热器102和压力降监测管1018中，影响检测结果。

循环水水质在线分析系统2，如图2所示，循环水依次经第三循环水开关阀组201、第四出水口2010后，分别连接有流量开关202、pH分析仪203、ORP分析仪204、电导率分析仪205、游离氯分析仪206、浊度分析仪207、荧光示踪分析仪208、总磷/正磷分析仪209依次监测对应分析指标，总磷/正磷分析仪209后的管道上设有取样口2011。

PLC 4的信号接收端分别与流量开关202输出端、pH分析仪203的信号输出端、ORP分析仪204的信号输出端、电导率分析仪205的信号输出端游离氯分析仪206的信号输出端、浊度分析仪207的信号输出端、荧光示踪分析仪208的信号输出端、总磷/正磷分析仪209输出端以及流量开关202电连接，PLC 4的信号输出端与远程控制平台5电连接，PLC 4可将检测到的流量开关202、pH分析仪203、ORP分析仪204、电导率分析仪205、游离氯分析仪206、浊度分析仪207、荧光示踪分析仪208、总磷/正磷分析仪209信息显示出来，并将具体其输送到远程控制平台5，远程控制平台5最终根据这些信息判断循环水水质。

循环水通入第三循环水开关阀组201管道上设置有过滤网，可防止循环水中的杂质排入水质在线分析装置中，影响检测结果。

自动加药系统3，如图3所示，包括第一加药箱301、第二加药箱3019、第三加药箱3037、第四加药箱3055。

第一加药箱301连接有硫酸加药装置3018，第一加药箱301下部设有第一排污阀303和加药口，第一加药箱301上部设有第一液位计302，第一加药箱301的加药口连接管道上依次设有第一Y型过滤器304、第一流量标定柱305，管道经第一流量标定柱305后分为两路分别连接第一计量泵307、第二计量泵3010，第一计量泵307上分别连接有第一安全阀306、第一排净阀308，第二计量泵3010上分别连接有第二安全阀309、第二排净阀3011，第一计量泵307、第二计量泵3010的出口管道合流后依次连接第一脉冲阻尼器3012、第一隔膜压力表3013、第一背压阀3014、第一止回阀3015、第一开关阀3016、第一加药点3017。

第二加药箱3019连接有缓蚀剂加药装置3036，第二加药箱3019上部设有第二液位计3020，第二加药箱3019的加药口连接管道上依次设有第二Y型过滤器3022、第二流量标定柱3023，管道经第一流量标定柱3023后分为两路分别连接第三计量泵3025、第四计量泵3028，第三计量泵3025上分别连接有第三安全阀3024、第三排净阀3026，第四计量泵3028上分别连接有第四安全阀3027、第四排净阀3029，第三计量泵3025、第四计量泵3028的出口管道合流后依次连接第二脉冲阻尼器3030、第二隔膜压力表3031、第二背压阀3032、第二止回阀3033、第二开关阀3034、第二加药点3035。

第三加药箱3037连接有阻垢剂加药装置3054，第三加药箱3037上部设有第三液位计3038，第三加药箱3037的加药口连接管道上依次设有第三Y型过滤器3040、第三流量标定柱3041，管道经第三流量标定柱3041后分为两路分别连接第五计量泵3043、第六计量泵3046，第五计量泵3043上分别连接有第五安全阀3042、第五排净阀3044，第六计量泵3046上分别连接有第六安全阀3045、第六排净阀3047，第五计量泵3043、第六计量泵3046的出口管道合流后依次连接第三脉冲阻尼器3048、第三隔膜压力表3049、第三背压阀3050、第三止回阀3051、第三开关阀3052、第三加药点3053。

第四加药箱3055连接有杀菌剂加药装置3072，第四加药箱3055上部设有第四液位计3056，第四加药箱3055的加药口连接管道上依次设有第四Y型过滤器3058、第四流量标定柱3059，管道经第四流量标定柱3059后分为两路分别连接第七计量泵3061、第八计量泵3064，第七计量泵3061上分别连接有第七安全阀3060、第七排净阀3062，第八计量泵3064上分别连接有第八安全阀3063、第八排净阀3065，第七计量泵3061、第八计量泵3064的出口管道合流后依次连接第四脉冲阻尼器3066、第四隔膜压力表3067、第四背压阀3068、第四止回阀3069、第四开关阀3070、第四加药点3071。

第一液位计302、第二液位计3020、第三液位计3038、第四液位计3056；第一计量泵307、第二计量泵3010、第三计量泵3025、第四计量泵3028、第五计量泵3043、第六计量泵3046、第七计量泵3061、第八计量泵3064分别与PLC 4电连接，PLC 4与远程控制平台5连接。

所述加药进口上设置有过滤器，药液通入加药管道上设置有过滤网，可防止药液中的杂质进入计量泵中，影响泵的使用寿命。

Claims (9)

1.一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，包括循环水在线监测系统(1)、循环水水质在线分析系统(2)和自动加药系统(3)，所述循环水在线监测系统(1)、循环水水质在线分析系统(2)和自动加药系统(3)分别电连接有PLC(4)，PLC(4)电连接有远程控制平台(5)。

2.根据权利要求1所述的一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，所述远程控制平台(5)为DCS系统。

3.根据权利要求1所述的一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，所述循环水在线监测系统(1)包括监测换热器(102)，监测换热器(102)内设置有测试管(105)和两块隔板(106)，两块隔板(106)之间为密封腔体，测试管(105)的第二进水口和第二出水口分别从其中一块隔板(106)穿出；监测换热器(102)顶部设置有进气口，监测换热器(102)底部设置有第一进水口、第一出水口和出气口，第一出水口连接有集水池(1012)；所述进气口的进气管上依次设置有蒸汽开关阀(1013)、蒸汽减压阀(1014)和第三流量调节阀(1015)；所述第一进水口的管路上设置有第一循环水开关阀组(101)；测试管(105)的第二出水口与第一出水口相连通，测试管(105)的第二进水口、第二水出口分别设置有一温度检测装置(103)、第三温度检测装置(107)，监测换热器(102)的进气口设置有第二温度检测装置(104)，第一出水口设置有处腐蚀测试仪(1010)；

循环水回水管路旁路上通过第二循环水开关阀组(1017)连接有压力降监测管(1018)的第三入水口，压力降监测管(1018)的第三出水口连接集水池(1012)，第三进水口和第三出水口之间还设置有压差变送器(1019)，压力降监测管(1018)的第三出水口连接集水池(1012)之间设有第二流量调节阀(1021)，第二流量调节阀(1021)上设置有第二流量计(1020)。

4.根据权利要求3所述的一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，所述监测换热器(102)的第一进水口、第一出水口分别位于密封腔体的一侧，而进气口和排气口都位于两块隔板(106)之间。

5.根据权利要求3所述的一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，所述腐蚀测试仪(1010)、第一温度检测装置(103)、第二温度检测装置(104)、第三温度检测装置(107)、第一流量计(108)、压差计(1019)、第二流量计(1020)、第一流量调节阀(109)、第二流量调节阀(1021)和第三流量调节阀(1015)的信号输出端电连接有PLC(4)的信号接收端。

6.根据权利要求3所述的一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，所述监测换热管(102)的第二出水口与集水池(1012)的第二出水管上设置有旁通路，旁通路上设置有挂片器(1011)。

7.根据权利要求1所述的一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，所述循环水水质在线分析系统(2)包括管路上依次设置的第三循环水开关阀组(201)、第四出水口(2010)，以及分别依次电连接PLC(4)连接的流量开关(202)、pH分析仪(203)、ORP分析仪(204)、电导率分析仪(205)、游离氯分析仪(206)、浊度分析仪(207)、荧光示踪分析仪(208)、总磷/正磷分析仪(209)，总磷/正磷分析仪(209)后的管路上连接有取样口(2011)。

8.根据权利要求1所述的一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，所述自动加药系统(3)，包括第一加药箱(301)、第二加药箱(3019)、第三加药箱(3037)、第四加药箱(3055)；

所述第一加药箱(301)连接有硫酸加药装置(3018)，第一加药箱(301)上部设有第一液位计(302)，第一加药箱(301)的加药口分两路分别连接第一计量泵(307)、第二计量泵(3010)，第一计量泵(307)、第二计量泵(3010)出口为第一加药点(3017)；第二加药箱(3019)连接有缓蚀剂加药装置(3036)，第二加药箱(3019)上部设有第二液位计(3020)，第二加药箱(3019)的加药口分两路分别连接第三计量泵(3025)、第四计量泵(3028)，第三计量泵(3025)、第四计量泵(3028)出口为第二加药点(3035)；第三加药箱(3037)连接有阻垢剂加药装置(3054)，第三加药箱(3037)上部设有第三液位计(3038)，第三加药箱(3037)的加药口分两路分别连接第五计量泵(3043)、第六计量泵(3046)，第五计量泵(3043)、第六计量泵(3046)上分别连接有第六安全阀(3045)、第六排净阀(3047)出口为第三加药点(3053)；所述第四加药箱(3055)连接有杀菌剂加药装置(3072)，第四加药箱(3055)上部设有第四液位计(3056)，第四加药箱(3055)的加药口分两路分别连接第七计量泵(3061)、第八计量泵(3064)，第七计量泵(3061)、第八计量泵(3064)出口为第四加药点(3071)。

9.根据权利要求8所述的一种循环水水质效果在线监测与自动加药系统，其特征在于，所述第一液位计(302)、第二液位计(3020)、第三液位计(3038)、第四液位计(3056)、第一计量泵(307)、第二计量泵(3010)、第三计量泵(3025)、第四计量泵(3028)、第五计量泵(3043)、第六计量泵(3046)、第七计量泵(3061)、第八计量泵(3064)分别与PLC(4)电连接。

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