一种工业循环冷却水动态仿真系统的制作方法

本发明涉及工业循环冷却水处理技术领域，具体涉及一种工业循环冷却水动态仿真系统。

背景技术

目前，随着国内工业技术的不断发展，淡水消耗量急速增加，水资源的浪费与污染越来越严重，因此，提高工业冷却水的循环利用率，节约资源，减少污水的排放已成为我国面临的一个严重问题，由此，需要对冷却水进行处理并回收，但直接到工业用地进行冷却水回收系统进行直接铺设这种方式，一来工程过大很难实施，二来一旦施工完毕之后，若需要调试以及修正都是十分困难的，因此，冷却水循环试验装置就是用于模拟工业环境以及冷却水处理过程。

动态模拟试验装置的出现，为药剂的研发、配方提供了评判标准，为系统的运行控制参数提供数据支持，但现有的动态模拟实验装置试验周期长，自动化程度低，实验人员工作强度大，需手动监测大量水质数据、计算与分析，能耗高，试验结果重现性低，效果不理想，试验成本高。

另外，在工业领域中，提循环冷却水的用水量占了整个工业用水的接近80％，如何提高水质以及提高水的浓缩倍数，对整个循环冷却水系统的换热效率、污水排放量、设备寿命以及整个系统的运行安全等等方面都是十分重要的。若现有的循环冷却水系统能够做到高效，对节水降耗、节能减排是具有很大意义作用的。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对解决传统动态模拟装置存在的试验周期长、自动化程度低、实验人员工作强度大、试验结果重现性低等问题，而提供一种汇集传感、自控、软件、水泵、管网、换热器、冷却塔及云平台技术于一体，提供一种模拟工业循环冷却水系统运行情况，并实现远程、实时监测与控制的高效动态仿真系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种工业循环冷却水动态仿真系统，包括换热模块、冷却水循环模块、水质检测模块和云端控制器；

换热模块包括蒸汽发生器、换热器和水冷器，蒸汽发生器产生饱和蒸汽并与换热器连通，换热器与冷凝器连通，水冷器与蒸汽发生器连通，冷却水循环模块的出水口和进水口分别与换热器的进水口和出水口连通，以使冷却水与饱和蒸汽进行换热；

冷却水循环模块包括储水池、供给水路、回收水路、冷却塔和补水池，储水池、供给水路、换热模块、回收水路和冷却塔依次连通并形成第一闭环水路，储水池和水质监测模块连通并形成第二闭环水路，水质监测模块与补水池连通并形成第三闭环水路，补水池与储水池连通；

水质检测模块包括水质监测加药柜和传感器组，云端控制器分别与水质监测加药柜和传感器组通信连接；水质监测加药柜与第二闭环水路连通，传感器组包括多种用于检测水质的传感器，多个传感器放置于第二闭环水路和第三闭环水路，并对水路内的水质进行检测产生检测信号至云端控制器，远端控制器根据检测信号判断并控制水质监测加药柜是否进行加药操作。

其中，换热器为管式换热器、壳式换热器和板式换热器中的一种及一种以上的组合。

其中，传感器组包括碳钢腐蚀传感器、不锈钢腐蚀传感器、铜腐蚀传感器、ph传感器、电导率传感器、orp传感器、荧光传感器、生物膜传感器、浊度传感器、余氯传感器及补充水管路电导率传感器中的一种或一种以上的组合。

其中，供给水路和回收水路均包括至少一个挂片组，各个挂片组均包括并联设置的挂片器和切换球阀。

其中，挂片器为生物膜挂片器、碳钢挂片器、铜挂片器和不锈钢挂片器中的一种或一种以上的组合。

其中，回收水路设置有排污旁路，排污旁路包括依次连通设置的排污电磁阀、转子流量计、排污电磁流量计和污水池，排污电磁阀与云端控制器通信连接。

其中，供给水路设置有第一温度传感器，回收水路设置有第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器均与云端控制器通信连接。

其中，储水池设置有第一液位传感器，补水池设置有第二液位传感器，第一液位传感器和第二液位传感器均与云端控制器通信连接。

其中，蒸汽发生器与换热器之间通过换热电磁阀连通，蒸汽发生器设置有第三温度传感器，第三温度传感器和换热电磁阀均与云端控制器通信连接。

其中，储水池设置有排空阀。

本发明的有益效果：本申请的工业循环冷却水动态仿真系统，通过设置换热模块和冷却水循环模块来模拟工业循环冷却水的动态情景，再通过水质检测模块来实时地对循环冷却水进行水质检测，检测出来的结果通过云端控制器进行数据反馈，云端控制器再根据指令去对系统进行控制，呈现了一个能够远程、实时监测与控制的高效动态仿真系统，能够根据不同类别的工业污水而制定出一个高效、环保的模拟处理系统，故本申请具有很强的适用性能以及灵活性能，另外，水质检测模块还能够对系统中所添加的药剂进行测评以及实时地对药剂的用量、成分进行调控，具有很高的灵活性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的一种工业循环冷却水动态仿真系统的换热模块的结构示意图。

图2为本发明的一种工业循环冷却水动态仿真系统的冷却水循环模块的结构示意图。

图3为本发明的一种工业循环冷却水动态仿真系统的水质检测模块的结构示意图。

图4为本发明的一种工业循环冷却水动态仿真系统的水质监测加药柜的结构示意图。

图5为本发明的一种工业循环冷却水动态仿真系统的结构示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明的一种工业循环冷却水动态仿真系统的具体实施方式，如图1至图5所示，本发明工业循环冷却水动态模拟主要由换热模块100、冷却水循环模块101、水质检测模块和云端控制器20四大模块组成。

作为本申请优选的方案，请见图1，换热模块100包括蒸汽发生器1、换热器和水冷器85，蒸汽发生器1与换热器连通，具体的，蒸汽发生器1产生的饱和蒸汽为100℃，其中，换热器可以为管式换热器8、壳式换热器9和板式换热器10中的一种及一种以上的组合，在本实施例中，换热器设置了管式换热器8、壳式换热器9和板式换热器10三种，这样，本实施例的模拟仿真系统既可对管式换热器8进行试验，又可对壳式换热器9及板式换热器10进行性能筛选试验，进一步提高本系统的适用性能。

蒸汽发生器1通过电动调节阀5、电动调节阀6、电动调节阀7对应地进入管式换热器8、壳式换热器9和板式换热器10的进口端，应当说明的是，管式换热器8、壳式换热器9和板式换热器10中所需要换热的介质是冷却水循环模块101供给的循环冷却水。100℃的饱和蒸汽与循环冷却水进行换热反应后，从管式换热器8、壳式换热器9和板式换热器10的出口端对应地通过电动调节阀11、电动调节阀12、电动调节阀13进入冷凝器85冷却后回到蒸汽发生器1循环利用，节省环保。其中，蒸汽发生器1蒸汽出口管路上装有压力表2、温度表4，第三温度传感器3、电动调节阀5、电动调节阀6、电动调节阀7、电动调节阀11、电动调节阀12、电动调节阀13均与云端控制器20通信连接，因此，工作过程中，第三温度传感器3可以实时地对饱和蒸汽的温度进行监测并发送监测数据至云端控制器20，云端控制器20根据该检测数据可以对电动调节阀5、电动调节阀6、电动调节阀7、电动调节阀11、电动调节阀12和电动调节阀13的流量大小进行调整，也可以调整蒸汽发生器1的发生功率，进而控制蒸汽出口的温度，调控整个系统循环冷却水的进口温度，是具备很强的适用性能的。

请见图2，在本实施例中，冷却水循环模块101包括储水池50、供给水路102、回收水路103、冷却塔53和补水池56这五大部分组成的，其中，储水池50、供给水路102、换热模块100、回收水路103和冷却塔53依次连通并形成第一闭环水路，储水池50和水质监测模块连通并形成第二闭环水路，水质监测模块与补水池连通并形成第三闭环水路，补水池56与储水池50通过球阀54连通。

请见图2，具体的，储水池50设置在冷却塔53下方，冷却塔53内部设置有风机52是对回流的循环冷却水进行冷却用的。储水池50与供给水路102连通，其中供给水路102依次设置有球阀48、y型过滤器47、球阀46、循环水泵45、球阀41(其中，并联支路球阀44、循环水泵43、球阀42为备用支路，当主路故障的时候，可以关闭主路的阀门，打开支路的阀门则可以在不停机的情况下，维修和检测主路的状况，提供便捷)、球阀37、转子流量计36、球阀35(球阀40、转子流量计39、球阀38备用，这个备用支路与上述效果相同，在此不再进行赘述)、球阀33、入口挂片器31、球阀32、球阀30(球阀34为跳跃管阀门，开启可实现不停机更换挂片)、电动调节阀27、电磁流量计25、球阀24以及第一温度传感器22，第一温度传感器22处为供给水路102的末端，供给水路102的末端与换热器连接，由于本实施例的换热器具有三种，因此，供给水路102通过三个支路来与换热器连通，第一支路是循环冷却水经电动阀14进入管式换热器8，经试验管换热后进入电动阀17汇流至回收水路103的始端；第二支路是经电动阀15进入壳式换热器9，经壳式换热器9后经电动阀18汇流至回收水路103的始端；第三支路是经电动阀16进入板式换热器10，经换热器换热后经电动阀19汇流至回收水路103的始端。具体的，回收水路103包括依次设置的第二温度表83、第二温度传感器83、第二压力表83、球阀80、出口挂片器78、球阀79(球阀81为跳跃管阀门，开启可实现不停机更换挂片)，球阀79为收回水路的末端，最后进入冷却塔53的布水器87进行均匀布水，经风机52进一步冷却后通过球阀54回到储水池50。

在冷却水循环模块101中，供给水路102和回收水路103均包括至少一个挂片组，各个挂片组均包括并联设置的挂片器和切换球阀，应当说明的是，挂片器的组成是由一个与水路连通的水槽以及放置在该水槽中的金属/塑胶挂片组成的，其中，挂片器为生物膜挂片器、碳钢挂片器、铜挂片器和不锈钢挂片器中的一种或一种以上的组合。由于有挂片组的存在，循环冷却水会对挂片组中的挂片进行侵蚀，进而模拟了金属或塑胶在工业污染水中的环境，进一步提高了本系统的适用性能以及动态模拟的能力。

在冷却水循环模块101中，第一温度传感器22与第二温度传感器82分别与云端控制器20通信连接，这两个温度传感器分别用于监测并反馈换热器的进口冷却水温度以及换热器的出口冷却水温度，使用者可以直接通过云端服务器对系统进行检测，对温度进行自动控制，进一步提高本系统实时、全自动的性能。

另外，回收水路103设置有排污旁路，排污旁路包括依次连通设置的排污电磁阀77、转子流量计76、排污电磁流量计74和污水池73，排污电磁阀77与云端控制器20通信连接，云端控制器20可以根据数据来对排污电磁阀77进行控制排污，进一步提高本系统实时、全自动的性能，能实现对循环冷却水流量、进口温度、出口温度、蒸汽温度等参数的在线监测。

请见图3，在本实施例中，第二闭环水路包括依次连通的球阀69、y型过滤器68、球阀67、取样泵66、球阀65(球阀70、取样泵71、球阀72为备用)和转子流量计64，流量计64出来后接入水质监测加药柜63然后进行水质检测和药剂投加后回到储水池50。

第三闭环水路包括依次连通的球阀60、补充水取样泵61和电磁流量计62，电磁流量计62与水质监测加药柜63连通并进行水质在线检测后，将从补水池56吸取的水样送到补水池56中。另外，补水池56通过补水泵56和电磁流量计55与储水池50连通，储水池50设置有第一液位传感器51，补水池56设置有第二液位传感器57，第一液位传感器51和第二液位传感器57均与云端控制器20通信连接，其中，补水泵56与云端控制器20通信连接，进而配合排污旁路，能够实现自动补水、自动排污功能，通过储水池50液位控制补水电磁阀的开与关，循环水电导率与补充水电导率的比值确定浓缩倍数从而来控制排污电磁阀的开与关，能实现对循环冷却水流量、污垢热阻、沉积速率、储水箱液位、补水箱液位等参数的在线监测。

请见图4，水质监测加药柜包括补充水取样出水s1、补充水取样进水s2、循环水取样出水s3、循环水取样进水s4和循环水取样出水s5五个接口，补充水取样出水s1和补充水取样进水s2连通，期间依次连通设置有球阀118、电导率传感器117、减压阀115、y型过滤器116和球阀119，循环水取样出水s3与循环水取样进水s4之间依次连通设置有球阀120、预留传感器安装孔113、预留传感器安装孔112、余氯传感器111、浊度传感器96、生物膜传感器95、流量计97、压力表99、y型过滤器114和球阀121。循环水取样进水s4和循环水取样出水s5连通设置，其两者之间依次设置有减压阀108、流量计98、碳钢腐蚀传感器100、不锈钢腐蚀传感器101、铜腐蚀传感器102、ph传感器103、电导率传感器104、orp传感器105、荧光传感器106和球阀122；另外，水质监测加药柜还配置电磁式计量泵110、快插软管减压阀109及相应的pe加药箱1、pe加药箱2、pe加药箱3，以使组成一套完整的药剂自动手动投加系统。总的来说，水质检测模块包括水质监测加药柜和传感器组，云端控制器20分别与水质监测加药柜和传感器组通信连接；水质监测加药柜与第二闭环水路连通，传感器组包括多种用于检测水质的传感器，多个传感器放置于第二闭环水路和第三闭环水路，并对水路内的水质进行检测产生检测信号至云端控制器20，远端控制器根据检测信号判断并控制水质监测加药柜是否进行加药操作，实现对循环水ph、电导率、余氯、orp、生物膜、荧光强度、碳钢、铜、不锈钢腐蚀速率等参数的实时在线监测。另外，水质监测加药柜还能够有效地反馈所加入的药剂的情况，进而能够动态模拟药剂实际在循环冷却水中应用的情况，因此，本实施例的工业循环冷却水动态仿真系统还能够对工业循环水所添加的药剂进行研发辅助以及效果测试，体现了本实施例的工业循环冷却水动态仿真系统具有的多样性。

作为优选的方案，储水池50设置有排空阀49，补水池56设置有排空阀59，其作用是用于将设备的循环冷却水清空，方便系统回收利用。

请见图5，综上所述，本实施例的动态仿真系统，通过设置换热模块100和冷却水循环模块101来模拟工业循环冷却水的动态情景，再通过水质检测模块来实时地对循环冷却水进行水质检测，检测出来的结果通过云端控制器20进行数据反馈，云端控制器20再根据指令去对系统进行控制，呈现了一个能够远程、实时监测与控制的高效动态仿真系统，能够根据不同类别的工业污水而制定出一个高效、环保的模拟处理系统；还通过在线监控系统设备(云端控制器20)完成对循环水动态仿真系统的数据采集与自动控制，再利用远程数据传输功能实现远程监控与操作，故本实施例的系统具有很强的适用性以及灵活性，能够解决试验周期长、自动化程度低、实验人员工作强度大、试验结果重现性低等问题，而提供一种汇集传感、自控、软件、水泵、管网、换热器、冷却塔及云平台技术于一体，提供一种模拟工业循环冷却水系统运行情况，并实现远程、实时监测与控制的高效动态仿真系统。

本实施例的给模拟仿真系统，处理适用于目前所有工业环境外，而且对于中央空调冷却水处理的所有换热方式和循环模式都是能够进行模拟仿真的，因此基本上各种工况、各种药剂都可以在这套系统上运行评测，是具有很强的适用性能的。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。