用于监测和控制热水系统中的腐蚀的系统和方法_3

文档序号:9354862阅读:来源:国知局
a。为了确 定电阻器300附近的区域中的温度,跨电阻器施加电压(或电流),其中得到的电压降被用 来确定温度(如在电阻基温度检测器领域中已知的)。相对于已知电压的任何偏差均与电 阻器300的电阻根据温度的改变有关。
[0057] 如图6中的其中电阻式温度检测器包括多个正电引线和多个负电引线的配置使 得用户或控制器能够分解出固有测量误差。例如测量正电引线303和304与负电引线305 和306之间的电压降使得控制器能够更准确地测量跨任何一对正/负电引线的电压降。得 到的测量结果提供了跨电阻器300的电压降的准确读数,从而提供更准确的温度读数。
[0058] 在图6中描绘的实施方案中,电阻器300对应于图5的温度传感器26a。正电引线 303和304在点302处与配件309连接并且负电引线305和306在点307处与配件309连 接。正极引线301将点309与电阻器300连接并且负极引线308将点307与电阻器300连 接。
[0059] 温度检测器的替代构造可以包括一个温度检测器、独立使用或彼此结合使用的两 个或更多个温度检测器。例如,如果采用两个温度检测器,则一个检测器可以用于监测FTC 附近的温度,同时另一个监测参比电极附近的温度。这样的构造使得0RP装置的用户或操 作者能够评估和计算沿着EPBRE的长度的可能存在的热势。然后可以使用该数据来相对于 温差和电位对0RP值进行修正和去卷积。
[0060] 导线和带可以包括任何贵金属,例如金、银、钽、铂、铑和铜等。铂是优选的。在一 个实施方案中,本文中描述的任何导线可以包括缠绕在这样的导线周围的绝缘材料,例如 塑料或氟橡胶(如贯穿本文使用的一般是指诸如PTFE、TFE和FEP的氟橡胶)。导线26d与 所述带连接并且将电信号发送至阳极连接58。在一个实施方案中,其他导线(未示出)将 电信号从存在于在末端26a处的管的闭合端部内的电阻式温度检测器的"有源"部发送至 温度检测器电连接54。图7示出根据优选实施方案的几个所述部件之间的空间关系的详细 的剖视图。在一个实施方案中,传感器26的尾端突出穿过活接三通并进入在活接三通的相 对于FTC的相对侧上的空间中(如图7所示)。在该实施方案中,电阻随温度变化的传感器 的有源部位于末端26a处的管26f内。
[0061] 参比电极的优选实施方案包括用于封闭并热隔离参比电极的EPFBRE 75。图8中 示出的是EPFBRE 75的实施方案,该EPFBRE 75包括外管76、高压配件78、高压连接器80、 内管82、参比电极84、多孔性熔块86、插入件88、多配件壳体90、异径活接头92、BNC连接器 94、锁定螺母96、螺栓98和紧固件102。在该实施方案中的外管为内径为1/8英寸至1/2英 寸的不锈钢管并且容纳内管。在一个实施方案中,如下面更详细地描述的,EPBRE包括一个 或更多个插入件88,插入件88用于使得内管能够被隔开以对电解液进行刷新、检查、更换、 翻新等。
[0062] 应该理解的是,外管、内管和插入件可以由具有任何适合尺寸的任何适合的材料 制成,例如不锈钢、铝、氟橡胶、塑料、其他适合的聚合物材料或其他适合的金属。优选地,外 管为不锈钢(例如可从伊利诺州埃尔姆赫斯特(Eimhurst,ni)的ivieMaster-Carr'i获 得的外径为1/4英寸的316型不锈钢管材)并且内管为与外管紧配合的氟橡胶。在该实施 例中,外管76长为约5英寸至约25英寸。优选地,外管的长度为约10英寸至约20英寸。 所述长度的外管用于在保持热水系统与参比电极之间的大约相等的压力的同时将参比电 极(在EPBRE内)与热水系统热隔离。外管由任何适合的管材制成,并且可以采用任何适 合的直径或长度。
[0063] 图9中示出了多配件壳体或EPBRE的"基座"的实施方案,该多配件壳体包括密封 结100、紧固件102、以及参比电极的参比电极连接84b。密封结优选地包括非金属、多套圈 材料。在该实施方案中,密封结中的密封材料包括通过3/16英寸的螺母被固定至多配件壳 体的3个独立的氟橡胶套圈。这样的套圈"组件"的实例包括零件编号T-303和T-304的 部件(可从俄亥俄州索伦的Swage丨〇丨^获得)。在其他实施方案中,可以使用不同类型的 密封件和密封材料以用于密封结。例如,密封材料可以包括垫圈、弹性体、硅树脂、软木、扩 口式配件、橡胶套筒、〇形环或任何适合的密封件或密封材料。在该实施方案中,套圈用于 对被内管封闭的参比电极84施加压力。连接器80通过例如标准不锈钢套圈附接至异径活 接头92。该套圈对外管施加压力,因此使外管保持就位并且提供压力安全边界。
[0064] 参比电极优选为约2. 5英寸至约3. 5英寸长并且从尖端84a至密封结100成锥形。 在一个实施方案中,参比电极直径从密封结至参比电极连接84b保持恒定。参比电极连接 端的直径通常为约0. 125英寸并且尖端的直径通常为约0. 01英寸。根据替代实施方案,这 些直径可以为任何适合的直径。参比电极(优选地银/氯化银半电池,其中锥形的棒状电 极包括具有氯化银涂层的银)从内管的内部(即,尖端与电解质填充液接触)延伸至外管 的端部并且接触参比电极连接。根据一个实施方案,参比电极连接端包括槽口以容纳将参 比电极与BNC连接器94连接的导线,BNC连接器94可操作以将电信号从参比电极发送至 接收器或控制器。螺栓98用于防止参比电极在系统压力下被排出并且通常由任何电绝缘 材料(例如尼龙、PVC或其他塑料)制成。
[0065] 在一些实施方案中,0RP测量装置10能够基本实时地测量在100°C或更高水温 下的还原电位。在又一实施方案中,0RP测量装置10能够基本实时地测量在如下水温下 的还原电位:至少110°C、至少120°C、至少130 °C、至少140°C、至少150°C、至少160 °C、 至少170°C、至少180°C、至少190°C、至少200°C、至少210°C、至少220°C、至少230°C、至 少240°C、至少250°C、至少260°C、至少270°C、至少280°C、至少290°C、至少300°C或至少 31(TC 〇
[0066] 在一些实施方案中,0RP测量装置10能够基本实时地测量在0.1 MPa或更高水压 下的还原电位。在又一实施方案中,0RP测量装置10能够基本实时地测量在如下水压下的 还原电位:至少〇. 2MPa、至少0. 3MPa、至少0. 4MPa、至少0. 5MPa、至少0. 6MPa、至少0. 7MPa、 至少0. 8MPa、至少0. 9MPa、至少IMPa、至少2MPa、至少3MPa、至少4MPa、至少5MPa、至少 6MPa、至少7MPa、至少8MPa、至少9MPa、至少lOMPa、至少llMPa、至少12MPa、至少13MPa、至 少14MPa、至少15MPa、至少16MPa、至少17MPa、至少18MPa、至少19MPa、至少20MPa、至少 21MPa、至少 22MPa、至少 23MPa、至少 24MPa、至少 25MPa、至少 26MPa 或至少 27MPa。
[0067] 在一些实施方案中,0RP测量装置10能够基本实时地确定热水的pH。例如,在热 水补给系统的性能改变使得或多或少的钠、磷酸盐、氢氧化物、及pH改变物质的组合能够 泄露到热水中的情况下,热水的pH值可以变大或变小。0RP测量装置10可以基本实时地检 测热水的pH的这种改变,其可能为微小的并且可能仅后续在采样式分析中看出。通过快速 地检测pH改变,并且基于自动化实现修改的化学剂量,能够获得改进的控制和延长的资产 使用寿命。
[0068] 参照图10,在操作温度和压力下通过0RP测量装置10测量的0RP可以与水的 pH (在这种情况下在室温下测量)相关联。例如,室温pH从7增大到12可以使得操作温度 ORP(at-temperature 0RP)(在260°C或500° F下测量)降低约540mV的量。相比之下,对 于相同的pH变化,在室温下测量的0RP降低了约300mV的量。对于pH从7变化至12,室温 0RP变化(在这种情况下约_300mV)仅为操作温度0RP变化(在这种情况下约-540mV)的 约56%。因此,与室温0RP测量结果相比,操作温度0RP测量结果能够提供较大的分辨率、 清晰度和灵敏度。虽然图10示出0RP与室温pH的关联,但在另一些实施方案中0RP可以 与操作温度pH相关联。
[0069] 还参照图1,0RP测量装置10可以定位在热水系统的侧流或排放管路内。例如, 0RP测量装置10可以监测如下位置处的0RP :在FW栗之前(图1中的标记为"1"的采样点 处)、在FW栗之后以及在排放和试样流之前(图1中的标记为"2"或"3"的采样点处)或 在排放或试样流处(图1中的标记为"4"的采样点处)。用户控制的定位能够实现对特定 单元和/或单元组的局域防腐蚀保护以及全面防腐蚀。
[0070] B)控制器单元
[0071] 如下面所说明的,控制器、控制器单元或控制器系统8响应于所测量的还原电位 而激活至少一种水处理化学品以将pH保持在预定范围内。在一个实施方案中,控制器或控 制器系统8是自动化的。在另一实施方案中,控制器8是手动或半手动的,其中操作者解读 信号并确定给水化学物质,例如氧或其他氧化剂、去氧剂或其他还原剂,腐蚀抑制剂、腐蚀 剂剂量和/或热水的pH。在一个实施方案中,所测得的0RP信号由根据所述方法控制FW化 学物质的控制器系统8解读。在一些实施方案中,在所测得的还原电位的变化大于预定量 的情况下,控制器系统8能够产生警报/警告。如上所述,0RP测量装置10能够提供与室 温0RP测量结果相比较大的灵敏度。响应于操作温度0RP测量结果,控制器单元8能够提 供系统变化的早期警报以能够减少该变化在热水系统中的有害影响,例如沉积物、腐蚀、苛 性槽蚀或磷酸盐腐蚀。
[0072] 在一个实施方案中,控制器系统8还解读所测得的温度以确定待添加或去除的活 性化学物质的量(如果需要)。除了添加一种或更多种化学物质或从热水系统中去除一种 或更多种化学物质之外,或者可替选地,控制器系统8还可操作以确定是否需要改变或调 节系统参数(例如锅炉排污或其他系统流速)。例如在警报方案和/或控制方案中,温度检 测器还可以用于的信息目的。应该理解的是,基于另外的输入(例如pH、D0水平和其他水 组分/性质),控制方案可以并入栗限制器、警报和智能控制等。
[0073] II)使用0RP测量和监测系统的方法
[0074] A)实时0RP控制
[0075] 本发明能够检测初级REDOX应激事件和次级REDOX应激事件并应对这些事件。通 常,实施者了解系统腐蚀控制的含义和可能的REDOX应激源,并且能够相应地选择所限定 的操作保护区中的一个或更多个操作保护区来以适当的方式监测给定系统的@T 0RP区间。 因此,可以基于作为初级REDOX应激指示的当地和/或远程@T 0RP读数通过供给或去除 RED0X活性物质来控制腐蚀。监测并测量@T 0RP区间以评估和确定系统需求,接着将所确 定的系统需求与已知/规定的度量进行比较以应对、解决和控制RED0X应激事件。作为次 级RED0X应激的指示,本发明能够检测由之前的初级RED0X应激导致的腐蚀过程,其中初级 RED0X应激源不再明显。
[0076] 常规腐蚀控制方式使用单点进料。通过精确确定所需的活性化学物质和那些
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