一种工业冷却循环水监控模拟换热器在线监控装置的制作方法

1.本实用新型涉及工业循环水处理全流程数字化管控技术领域，具体为一种工业冷却循环水监控模拟换热器在线监控装置。


背景技术：

2.目前国内多数工业企业循环水系统管理属于传统粗放型管理模式，水质分析滞后，人为误差大，水质监督不到位，缺乏有效的换热器防垢、防腐蚀和防生物污染等管控手段，经常造成循环水系统故障，特别是生产换热器单元，发生结垢时，换热效率降低、生产介质温度超标、能耗增加、机组因超温发生停机事故频出；个别发生腐蚀情况，造成换热器泄漏，生产介质被污染或是大量的介质泄漏进入循环水系统，造成整个循环水系统污染，循环水排污系统指标超标等严重事故，同时也可能出现生物粘泥污染等情况，严重威胁企业的正常安全生产。
3.目前的循环水设备上安装有在线测点和相关仪表，但是由于缺乏核心的数字化管控技术平台以及配套的水质监测和模拟监控换热器单元，造成现场的测点或仪表采集的数据，不准确，没有连贯性，逻辑性不强，无法实现对循环水水质的有效检测和监督，也无法在线反应换热器的状况，更无法做到对重点换热器的在线安全监控。为此，需要设计相应的技术方案给予解决。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种工业冷却循环水监控模拟换热器在线监控装置，解决了由于目前的水循环设备缺乏核心的数字化管控技术平台以及配套的水质监测和模拟监控换热器单元，造成现场的测点或仪表采集的数据，不准确，没有连贯性，逻辑性不强，无法实现对循环水水质的有效检测和监督，也无法在线反应换热器的状况，更无法做到对重点换热器的在线安全监控的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种工业冷却循环水监控模拟换热器在线监控装置，包括单元监控模拟换热器和在线换热器监控装置，所述单元监控模拟换热器包括模拟回水单元、模拟循环水供水单元、模拟管式换热器、模拟壳式换热器、模拟板式换热器、冷凝器、模拟换热器汽源补水箱、电蒸汽发生器、汽源接入管道、出水管道、回水管道、进水管道和主蒸汽管道，所述进水管道与模拟循环水供水单元连接，所述进水管道上设有电子流量计和第一支管，所述第一支管分别与模拟管式换热器、模拟壳式换热器、模拟板式换热器连通，所述出水管道与模拟回水单元连接，所述出水管道上设有第二支管，所述第二支管分别与模拟管式换热器、模拟壳式换热器、模拟板式换热器连通，所述回水管道通过管体与冷凝器连接，所述回水管道与冷凝器连接的管体上设有排空排污隔离阀，所述回水管道上设有第三支管，所述第三支管分别与模拟管式换热器、模拟壳式换
热器、模拟板式换热器连通，所述冷凝器通过管体与模拟换热器汽源补水箱连接，所述模拟换热器汽源补水箱通过管体与电蒸汽发生器连接，所述电蒸汽发生器上设有压力监控保护装置，所述电蒸汽发生器与主蒸汽管道连接，所述主蒸汽管道通过第四支管与汽源接入管道连接，所述第四支管上设有第三隔离阀，所述主蒸汽管道上设有出口压力表、第四出口隔离阀、蒸汽调压装置、温度测点、在线流量监测装置和第五支管，所述第五支管分别与模拟管式换热器、模拟壳式换热器、模拟板式换热器连通；所述在线换热器监控装置包括循环水主管道、循环水回水主管道、壳式换热器、板式换热器、管式换热器进水管和出水管，所述进水管与循环水主管道连接，所述进水管上设有第六支管，所述第六支管分别与壳式换热器、板式换热器和管式换热器的一端连接，所述壳式换热器、板式换热器和管式换热器的另一端设有第七支管，所述第七支管与出水管连接，所述出水管与循环水回水主管道连接。
8.优选的，所述模拟换热器汽源补水箱与电蒸汽发生器连接管体上设有第二隔离阀和补水泵，所述模拟换热器汽源补水箱与冷凝器连接的管体上设有第一隔离阀。
9.优选的，所述模拟管式换热器连接的第一支管上设有第一进水调节阀和第一进水温度测点，所述模拟管式换热器连接的第二支管上设有第一出水温度测点和第一出水隔离阀，所述模拟管式换热器连接的第三支管上设有第一出口隔离阀，所述模拟管式换热器连接的第五支管上设有第一电动调节阀。
10.优选的，所述模拟壳式换热器连接的第一支管上设有第二进水调节阀和第二进水温度测点，所述模拟壳式换热器连接的第二支管上设有第二出水温度测点和第二出水隔离阀，所述模拟壳式换热器连接的第三支管上设有第二出口隔离阀，所述模拟壳式换热器连接的第五支管上设有第二电动调节阀。
11.优选的，所述模拟板式换热器连接的第一支管上设有第三进水调节阀和第三进水温度测点，所述模拟板式换热器连接的第二支管上设有第三出水温度测点和第三出水隔离阀，所述模拟板式换热器连接的第三支管上设有第三出口隔离阀，所述模拟板式换热器连接的第五支管上设有第三电动调节阀。
12.优选的，所述壳式换热器连接的第六支管上设有第四隔离阀、第一在线腐蚀测点和第一在线污垢测点，所述壳式换热器连接的第七支管上设有第五出口隔离阀。
13.优选的，所述板式换热器连接的第六支管上设有第五隔离阀、第二在线腐蚀测点和第二在线污垢测点，所述板式换热器连接的第七支管上设有第六出口隔离阀。
14.优选的，所述管式换热器连接的第六支管上设有第六隔离阀、第三在线腐蚀测点和第三在线污垢测点，所述管式换热器连接的第七支管上设有第七出口隔离阀。
15.(三)有益效果
16.(1)设计的监控模拟换热器包含工业企业常见的三类换热器，能够根据不同企业现场实际换热器的种类进行有选择性组合，多种方式进行模拟监控。
17.(2)设计的监控模拟换热器的加热蒸汽源，可以就近采用企业的低压工业蒸汽，也在单元内设计了自备电蒸汽发生器，便于周边没有工业蒸汽汽源的企业。
18.(3)设计的监控模拟换热器单元跟全流程数字化管控技术平台模拟供水单元和模拟回水单元配合使用，能准确模拟生产企业在线换热器的运行工况，能准确反映在运循环水的水质特点。
19.(4)设计的生产现场重点换热器在线监控单元，能对生产企业工艺流程中重点的
换热器运行工况进行准确检测和监控，及时发现重点换热器的运行隐患，以便于提前预防与消除。
20.(5)整个装置两个单元均采用数字化技术，配合使用，运行稳定性强，能为全流程数字化管控技术平台采集准确的数据，并实现企业重点生产换热器的在线安全监控，及时对循环水水质进行准确的判定，并提前发现换热器可能发生的结垢、腐蚀或生物污染等隐患，及时预警和调控，便于运行管理人员及时发现安全生产问题并提前进行准确性的消除，同时能发挥提前预付的作用。
附图说明
21.图1为本实用新型单元监控模拟换热器结构示意图；
22.图2为本实用新型在线换热器监控装置结构示意图。
23.图中，电子流量计1，第一第一进水调节阀2，第一进水温度测点3，模拟管式换热器4，第一出水温度测点5，第一出水隔离阀6，出水管道7，第一电动调节阀8，第一出口隔离阀9，回水管道10，第二进水调节阀11，第二进水温度测点12，模拟壳式换热器13，第二出水温度测点14，第二出水隔离阀15，第二电动调节阀16，第二出口隔离阀17，第三进水调节阀18，第三进水温度测点19，模拟板式换热器20，第三出水温度测点21，第三出水隔离阀22，第三电动调节阀23，第三出口隔离阀24，冷凝器25，第一隔离阀26，排空排污隔离阀27，模拟换热器汽源补水箱28，第二隔离阀29，补水泵30，电蒸汽发生器31，压力监控保护装置32，第四出口隔离阀33，出口压力表34，汽源接入管道35，第三隔离阀36，蒸汽调压装置37，温度测点38，在线流量监测装置39，循环水主管道40，第四隔离阀41，第一在线腐蚀测点42，第一在线污垢测点43，壳式换热器44，第五出口隔离阀45，第五隔离阀46，第二在线腐蚀测点47，第二在线污垢测点48，板式换热器49，第六出口隔离阀50，第六隔离阀51，第三在线腐蚀测点52，第三在线污垢测点53，管式换热器54，第七出口隔离阀55，循环水回水主管道56，模拟循环水供水单元100，单元监控模拟换热器102，模拟回水单元103，在线换热器监控装置105。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参阅图1
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2，本实用新型实施例提供一种技术方案：一种工业冷却循环水监控模拟换热器在线监控装置，包括单元监控模拟换热器102和在线换热器监控装置105，所述单元监控模拟换热器102包括模拟回水单元103、模拟循环水供水单元100、模拟管式换热器4、模拟壳式换热器13、模拟板式换热器20、冷凝器25、模拟换热器汽源补水箱28、电蒸汽发生器30、汽源接入管道35、出水管道7、回水管道10、进水管道和主蒸汽管道，所述进水管道与模拟循环水供水单元100连接，所述进水管道上设有电子流量计1和第一支管，所述第一支管分别与模拟管式换热器4、模拟壳式换热器13、模拟板式换热器20连通，所述出水管道7与模拟回水单元103连接，所述出水管道7上设有第二支管，所述第二支管分别与模拟管式换热器4、模拟壳式换热器13、模拟板式换热器20连通，所述回水管道10通过管体与冷凝器25
连接，所述回水管道10与冷凝器25连接的管体上设有排空排污隔离阀27，所述回水管道10上设有第三支管，所述第三支管分别与模拟管式换热器4、模拟壳式换热器13、模拟板式换热器20连通，所述冷凝器25通过管体与模拟换热器汽源补水箱28连接，所述模拟换热器汽源补水箱28通过管体与电蒸汽发生器31连接，所述电蒸汽发生器31上设有压力监控保护装置32，所述电蒸汽发生器31与主蒸汽管道连接，所述主蒸汽管道通过第四支管与汽源接入管道35连接，所述第四支管上设有第三隔离阀36，所述主蒸汽管道上设有出口压力表34、第四出口隔离阀33、蒸汽调压装置37、温度测点38、在线流量监测装置39和第五支管，所述第五支管分别与模拟管式换热器4、模拟壳式换热器13、模拟板式换热器20连通；所述在线换热器监控装置105包括循环水主管道40、循环水回水主管道56、壳式换热器44、板式换热器49、管式换热器54进水管和出水管，所述进水管与循环水主管道40连接，所述进水管上设有第六支管，所述第六支管分别与壳式换热器44、板式换热器49和管式换热器54的一端连接，所述壳式换热器44、板式换热器49和管式换热器54的另一端设有第七支管，所述第七支管与出水管连接，所述出水管与循环水回水主管道56连接。
26.所述模拟换热器汽源补水箱28与电蒸汽发生器31连接管体上设有第二隔离阀29和补水泵30，所述模拟换热器汽源补水箱28与冷凝器25连接的管体上设有第一隔离阀26。补水泵可对模拟换热器汽源补水箱内的水进行传动，通过隔离阀可对冷凝器、模拟换热器汽源补水箱和电蒸汽发生器之间水体的流通控制。
27.所述模拟管式换热器4连接的第一支管上设有第一第一进水调节阀2和第一进水温度测点3，所述模拟管式换热器4连接的第二支管上设有第一出水温度测点5和第一出水隔离阀6，所述模拟管式换热器4连接的第三支管上设有第一出口隔离阀9，所述模拟管式换热器4连接的第五支管上设有第一电动调节阀8。第一进水调节阀和第一进水温度测点，可对模拟管式换热器的进水进行流通控制和温度测量，第一出水温度测点和第一出水隔离阀，可对模拟管式换热器的出水进行流通控制和温度测量，第一出口隔离阀，可对模拟管式换热器内的冷凝水进行流通控制，第一电动调节阀，可对模拟管式换热器的进气量进行流通控制。
28.所述模拟壳式换热器13连接的第一支管上设有第二进水调节阀11和第二进水温度测点12，所述模拟壳式换热器13连接的第二支管上设有第二出水温度测点14和第二出水隔离阀15，所述模拟壳式换热器13连接的第三支管上设有第二出口隔离阀17，所述模拟壳式换热器13连接的第五支管上设有第二电动调节阀16。第二进水调节阀和第二进水温度测点，可对模拟壳式换热器的进水进行流通控制和温度测量，第二出水温度测点和第二出水隔离阀，可对模拟壳式换热器的出水进行流通控制和温度测量，第二出口隔离阀，可对模拟壳式换热器内的冷凝水进行流通控制，第二电动调节阀，可对模拟壳式换热器的进气量进行流通控制。
29.所述模拟板式换热器20连接的第一支管上设有第三进水调节阀18和第三进水温度测点19，所述模拟板式换热器20连接的第二支管上设有第三出水温度测点21和第三出水隔离阀22，所述模拟板式换热器20连接的第三支管上设有第三出口隔离阀，所述模拟板式换热器20连接的第五支管上设有第三电动调节阀23。第三进水调节阀和第三进水温度测点，可对模拟板式换热器的进水进行流通控制和温度测量，第三出水温度测点和第三出水隔离阀，可对模拟板式换热器的出水进行流通控制和温度测量，第三出口隔离阀，可对模拟
板式换热器内的冷凝水进行流通控制，第三电动调节阀，可对模拟板式换热器的进气量进行流通控制。
30.所述壳式换热器44连接的第六支管上设有第四隔离阀41、第一在线腐蚀测点42和第一在线污垢测点43，所述壳式换热器44连接的第七支管上设有第五出口隔离阀45。第四隔离阀，可对壳式换热器的进水进行流通控制，第一在线腐蚀测点和第一在线污垢测点，可以对水中的ph值以及污染度进行检测，第五出口隔离阀，可对壳式换热器的出水进行流通控制。
31.所述板式换热器49连接的第六支管上设有第五隔离阀46、第二在线腐蚀测点47和第二在线污垢测点48，所述板式换热器49连接的第七支管上设有第六出口隔离阀50。第五隔离阀，可对板式换热器的进水进行流通控制，第二在线腐蚀测点和第二在线污垢测点，可以对水中的ph值以及污染度进行检测，第六出口隔离阀，可对板式换热器的出水进行流通控制。
32.所述管式换热器54连接的第六支管上设有第六隔离阀51、第三在线腐蚀测点52和第三在线污垢测点53，所述管式换热器54连接的第七支管上设有第七出口隔离阀55。第六隔离阀，可对管式换热器的进水进行流通控制，第三在线腐蚀测点和第三在线污垢测点，可以对水中的ph值以及污染度进行检测，第七出口隔离阀，可对管式换热器的出水进行流通控制。
33.工作原理：作为工业循环水全流程数字化管控技术平台的两个重点单元，主要工作流程如下：首先，由模拟循环水供水单元100把在运的工业循环水通过模拟供水泵输送到102单元监控模拟换热器，模拟循环水先通过电子流量计1进行流量监控，以及时调整供水水量确保，进入模拟换热器水量满足设定流速要求，本单元模拟了常规的三种换热器，首先，第一路模拟循环水先通过第一进水调节阀2和第一进水温度测点3后，进入模拟管式换热器4，经过换热后，出水通过第一出水温度测点5和第一出水隔离阀6后，流入出水管道7统一汇总后返回模拟回水单元103；第二路模拟循环水通过第二进水调节阀11和第二进水温度测点12后，进入模拟壳式换热器13，经过换热后，出水通过第二出水温度测点14和第二出水隔离阀15后，流入出水管道7统一汇总后返回模拟回水单元103；第三路模拟循环水通过第三进水调节阀18和第三进水温度测点19后，进入模拟板式换热器20，经过换热后，出水通过第三出水温度测点21和第三出水隔离阀22后，流入出水管道7统一汇总后返回模拟回水单元103。三个模拟换热器的热源蒸汽流程如下：模拟换热器汽源补水箱28内除盐水通过第二隔离阀29后，由补水泵30输送至电蒸汽发生器31，在电蒸汽发生器31上安装有压力监控保护装置32，生产的额定温度和压力的蒸汽通过第四出口隔离阀33和出口压力表34后进入模拟换热器主蒸汽管道，该处同时设计了外部汽源接入管道35，就近取自企业工业蒸汽管道低压蒸汽，通过第三隔离阀36并入模拟换热器主蒸汽管道，之后蒸汽进入蒸汽调压装置37，调整模拟监控换热器所需要的蒸汽压力，之后通过温度测点38和在线流量监测装置39后分别输送至三个模拟监控换热器，第一路蒸汽通过第一电动调节阀8进入管式换热器4，经过换热后，乏汽和冷凝水通过第一出口隔离阀9，排入乏汽和冷凝水的回水管道10；第二路蒸汽通过第二电动调节阀16进入壳式换热器13，经过换热后，乏汽和冷凝水通过第二出口隔离阀17，排入乏汽和冷凝水的回水管道10；第三路蒸汽通过第三电动调节阀23进入板式换热器20，经过换热后，乏汽和冷凝水通过第三出口隔离阀24，排入乏汽和冷凝水的回水
管道10；统一收集的乏汽和冷凝水通过收集到冷凝器25集中冷凝降温后，通过第一隔离阀26后统一回收到蒸汽补水箱28，排入冷凝器25之前，设计排空排污隔离阀27，冷凝器25可以采用空冷或是水冷，供水和回水均来自模拟供水回水单元。经过以上的工艺循环，生产企业的常用的三种换热器的运行状况，均能通过模拟换热器根据设定参数进行在线实时模拟，配合之前的模拟循环水供水单元100和模拟回水单元103的各类在线挂片检测装置使用，为全流程数字化管控提供稳定的模拟运行环境，确保采集数据贴近生产实际，准确高效稳定。同时，在生产企业重点在线换热器附近，安装在线监测仪表，以检测和监控重点换热器的运行工况，主要工艺流程见105单元，在运工业循环水通过循环水主管道40分别进入企业生产换热器，该示意图暂列三类常用换热器，第一路循环水通过第四隔离阀41后，分别通过第一在线腐蚀测点42和第一在线污垢测点43后，进入壳式换热器44，之后出水通过第五出口隔离阀45后，统一回收到循环水的回水主管道56；第二路循环水通过第五隔离阀46后，分别通过第二在线腐蚀测点47和第二在线污垢测点48后，进入板式换热器49，之后出水通过第六出口隔离阀50后，统一回收到循环水的回水主管道56；第三路循环水通过第六隔离阀51后，分别通第三在线腐蚀测点52和第三在线污垢测点53后，进入管式换热器54，之后出水通过第七出口隔离阀55后，统一回收到循环水回水主管道56。这样，企业生产现场在用的重点换热器在常规检查进出水温度压力流量的条件下，增加了在线污垢和腐蚀速率检测和监控，通过数据传输到全流程数字化管控技术平台，及时发现现场重点换热器的运行异常，并预警，便于企业生产操作人员及时调控和处置，消除现场隐患，保障企业的安全生产。以上两个单元相关数据全部传输至全流程数字化管控技术平台，调控均采用云端数字化技术，实时监控与调控，保障企业的安全生产，提升企业的数字化管控水平。
34.本实用新型的电子流量计1，第一第一进水调节阀2，第一进水温度测点3，模拟板式换热器4，第一出水温度测点5，第一出水隔离阀6，出水管道7，第一电动调节阀8，第一出口隔离阀9，回水管道10，第二进水调节阀11，第二进水温度测点12，模拟板式换热器13，第二出水温度测点14，第二出水隔离阀15，第二电动调节阀16，第二出口隔离阀17，第三进水调节阀18，第三进水温度测点19，模拟板式换热器20，第三出水温度测点21，第三出水隔离阀22，第三电动调节阀23，第三出口隔离阀24，冷凝器25，第一隔离阀26，排空排污隔离阀27，模拟换热器汽源补水箱28，第二隔离阀29，补水泵30，电蒸汽发生器31，压力监控保护装置32，第四出口隔离阀33，出口压力表34，汽源接入管道35，第三隔离阀36，蒸汽调压装置37，温度测点38，在线流量监测装置39，循环水主管道40，第四隔离阀41，第一在线腐蚀测点42，第一在线污垢测点43，壳式换热器44，第五出口隔离阀45，第五隔离阀46，第二在线腐蚀测点47，第二在线污垢测点48，板式换热器49，第六出口隔离阀50，第六隔离阀51，第三在线腐蚀测点52，第三在线污垢测点53，管式换热器54，第七出口隔离阀55，循环水回水主管道56，模拟循环水供水单元100，单元监控模拟换热器102，模拟回水单元103，在线换热器监控装置105，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本实用新型解决的问题是由于目前的水循环设备缺乏核心的数字化管控技术平台以及配套的水质监测和模拟监控换热器单元，造成现场的测点或仪表采集的数据，不准确，没有连贯性，逻辑性不强，无法实现对循环水水质的有效检测和监督，也无法在线反应换热器的状况，更无法做到对重点换热器的在线安全监控的问题，本实用新型设计的监控模拟换热器包含工业企业常见的三类换热器，能
够根据不同企业现场实际换热器的种类进行有选择性组合，多种方式进行模拟监控，监控模拟换热器的加热蒸汽源，可以就近采用企业的低压工业蒸汽，也在单元内设计了自备电蒸汽发生器，便于周边没有工业蒸汽汽源的企业；监控模拟换热器单元跟全流程数字化管控技术平台模拟供水单元和模拟回水单元配合使用，能准确模拟生产企业在线换热器的运行工况，能准确反映在运循环水的水质特点，生产现场重点换热器在线监控单元，能对生产企业工艺流程中重点的换热器运行工况进行准确检测和监控，及时发现重点换热器的运行隐患，以便于提前预防与消除，整个装置两个单元均采用数字化技术，配合使用，运行稳定性强，能为全流程数字化管控技术平台采集准确的数据，并实现企业重点生产换热器的在线安全监控，及时对循环水水质进行准确的判定，并提前发现换热器可能发生的结垢、腐蚀或生物污染等隐患，及时预警和调控，便于运行管理人员及时发现安全生产问题并提前进行准确性的消除，同时能发挥提前预付的作用。
35.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
36.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。