专利名称：冷却水系统的加药控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及开放循环冷却水系统的加药控制方法及装置。
背景技术：
在用于产业、空调等的开放循环冷却水系统中，使在冷冻机等热交换器的热交换作用下温度升高的水在冷却塔中蒸发，通过释放蒸发潜热进行冷却，从而循环使用。
开放循环冷却水系统对水进行循环利用，故产生蒸发导致的水的浓縮，因此容易发生腐蚀故障、积垢故障、粘液故障等。为了防止出现这些故障，通常向开放循环冷却水系统的冷却水中添加各种水处理药剂(以下称为"药剂")。这些药剂可举出以防腐蚀为目的
的各种磷酸盐、以防水垢为目的各种水溶性聚合物、以防止粘液附着为目的的各种杀菌剂等。 然而，上述药剂若不能恒常保持一定值以上的浓度，则不能发挥出充分的效果。另一方面，注入过量时不仅会造成成本上的损失，还会引发弊病。因此，使用药剂时优选对冷却水中的药剂浓度进行管理，以期最有效地且经济地达成使用目的。 在日本特开平11-211386号公报中，记载有由加药装置的流量计计量值求出水处
理药剂的合计添加量，由补给水的电导率和循环冷却水的电导率求出冷却水的浓縮倍数，
由冷冻机的冷冻能力、冷冻机的运转负荷及运转时间求出冷却水的蒸发水量，由上述浓縮
倍数和蒸发水量求出补给水量，通过这些数值演算出冷却水中的水处理药剂浓度，对水处
理药剂的注入量进行控制，以使药剂浓度处于维持管理目标浓度范围内。[专利文献1]日本特开平11-211386号公报 由于冷冻机等的负荷因季节而变动，在上述日本特开平11-211386的加药控制方法中，需要根据不同季节对冷冻机的负荷设定值进行调整，操作复杂。
发明内容
本发明的目的在于，提供可方便控制加药量的冷却水系统的加药控制方法及装置。 第1方式的冷却水系统的加药控制方法是向循环于热交换器和冷却塔之间的冷
却水中注入水处理药剂的开放循环冷却水系统的加药控制方法，其特征在于，由循环进水
和循环回水的温度差求出冷却塔的负荷，基于该冷却塔的负荷控制加药量。 第2方式的冷却水系统的加药控制方法的特征在于，在第1方式中，由循环水量、
上述温度差以及浓縮倍数求出吹洗水量(？"口一水量blow water amount)和飞散损失量
的总量，由该吹洗水量和飞散损失量的总量以及设定药品浓度演算出加药量。 第3方式的冷却水系统的加药控制方法的特征在于，在第2方式中，由冷却水和补
给水的电导率求出浓縮倍数。 第4方式的冷却水系统的加药控制装置是开放循环冷却水系统的加药控制装置，其具备向热交换器循环供给冷却水的手段、冷却该冷却水的冷却塔以及向循环冷却水中注入水处理药剂的加药装置，其特征在于，具有由循环进水和循环回水的温度差演算出冷却塔负荷的手段和根据基于该冷却塔负荷的加药量使该加药装置运转的加药控制手段。
在本发明中，由循环进水和循环回水的温度差求出冷却塔的负荷，基于该冷却塔的负荷对加药量进行控制，因此无须根据不同季节设定常数，容易进行控制。
在冷却塔中，冷却水蒸发时的潜热会导致冷却水的水温下降。因此，向冷却水施加的负荷越大，冷却塔中的水蒸发量变得越多，吹洗水量也会随之变多。该冷却塔的负荷可以根据返回到冷却塔的循环回水温度与从冷却塔流出的循环进水温度的温度差以及循环水量求出。因此，由冷却塔回水与进水的温度差以及循环水量求出冷却负荷，再由该负荷算出吹洗水量，最后基于该吹洗水量求出所需的加药量。 另外飞散也会导致冷却塔中冷却水的丧失。若考虑到冷却水系统的盐类平衡，通过考虑飞散损失量与吹洗水量的总量、蒸发水量以及浓縮倍数，可以由循环水量、上述温度差以及浓縮倍数求出飞散损失量与吹洗水量的总量。而浓縮倍数可以由补给水和冷却水的电导率等求出。另外由该飞散损失量与吹洗水量的总量以及设定药品浓度，可以求出最佳的加药量。
图1是表示循环冷却水系统的系统图。 图2是表示实施例1的结果的图。 图3是表示比较例1的结果的图。 图4是表示实施例2和比较例2的结果的图。
具体实施例方式
图1表示应用本发明的实施方式所涉及的冷却水系统的加药控制方法及装置的冷却塔设备的流程。使在冷冻机12中升温后的冷却水(循环回水)由冷却塔1的喷水装置2喷水，与在风扇5驱动下抽入的外气产生气液接触而被冷却，蓄积在凹槽即下部水槽4中。通过循环泵10、循环进水管11及循环回水管13将下部水槽4中的冷却水循环到冷冻机12。 由补给水管路9补给新水，其水量相当于冷却塔1中的蒸发量和飞沫的飞散损失量W以及来自吹洗管路7( 7"口一， 4 > blow line)的吹洗阀8( 7"口一弁blow valve)的吹洗水量B。需说明的是，无论蒸发量和飞沫的飞散损失量如何变动，或者适当地进行吹洗，供给补给水以使冷却塔的下部水槽4的水面保持恒定，使冷却水系统的水量基本保持恒定。这种水面控制可以采用球形旋塞阀自动进行。需说明的是，吹洗可以在冷却水系统的水质劣化时适当进行。 为了防止因冷却水造成的导管和设备等的腐蚀及其他目的，可以通过设在返回到冷却塔1的冷却水的循环回水管13上的加药装置14注入水处理药剂。但该加药位置并不限定于上述位置。 其次，对本发明的加药控制方法进行说明。 通常，开放循环冷却水系统的蒸发量与作为对象的冷却塔的负荷成比例。 由冷却塔中的蒸发水量和飞散水量以及开放循环冷却水系统的浓縮倍数求出补
4给水量。可以由药剂的注入量、冷却塔的负荷以及冷却水的浓縮倍数演算出冷却水中的药剂浓度。 通常，开放循环冷却水系统的药剂浓度C，可以通过下述公式(1)求出。 药剂浓度 C = (G/M) N . (1) 如上所述，C表示药剂浓度(g/m3) G表示加药量(g/小时) N表示浓縮倍数(_) M表示补给水量(m3/小时)。 该补给水量M可以用下述公式(2)表示。 M = E+B+W . (2) 此处，E表示蒸发量(m3/小时) B表示吹洗水量(m3/小时) W表示飞散损失量(m3/小时)。 另外，该吹洗水量B与飞散损失量W之和B+W，可以用下述公式(3)表示。 吹洗水量 B+W = E/(N_1) ...(3) 得出公式(3)的依据如下所述。即冷却水的浓縮倍数N是表示冷却水中的盐类浓
度与补给水中的盐类浓度相比为多少倍的指标，其可以通过下述公式(4)进行定义。
N = CK/CM (4) CK表示冷却水中的盐类浓度(mg/m3)
CM表示补给水中的盐类浓度(mg/m3) 考虑到冷却水系统中的盐类含量的平衡，在冷却水系统以恒常状态运转时，作为补给水流入的溶解盐类量与含在吹洗水和飞散水中的溶解盐类量相等，因此浓縮倍率可以用下述公式(5)表示。 CM*M = CK(B+W) …(5)
由公式(4)、 (5)可以得出
N = M/ (B+W) = (E+B+W) / (B+W) . (6) 将上述公式(6)变形后，可以得出上述公式(3)。 通常水中的盐类浓度与电导率之间存在比例关系，因此通过测量补给水和冷却水的电导率，可以由下述公式(7)求出冷却水系统的浓縮倍数。
N = ii SK/ ii SM …(7) ii SK :冷却水中的电导率(y S/cm)
ii SM :补给水中的电导率(y S/cm) 如此，不仅可以简单迅速地测量电导率，而且能将电导率传感器的测量值作为电信号进行处理，因此可以容易地由电导率的测量确定作为对象的冷却水系统的浓縮倍数N。在补给水的水质变动小的情况下，也可以使用已知的电导率值，而省略补给水电导率的测 上述的吹洗水量B与蒸发水量W的总量B+W可以用下述公式(8)表示。
B+W = R A T/[580 (N_l) ] . (8)
其中，R表示循环水量(m3/小时) A T表示循环回水的温度T2 (°C )与循环进水的温度1\ (°C )之差(A T = T2-T》。
得出该公式(8)的依据如下所述。 通常，冷却塔中因蒸发潜热释放的热量，与冷却水从冷冻机吸收的热量相等。蒸发潜热是蒸发水量E(m3/小时)与蒸发潜热&的乘积，冷却水从冷冻机吸收的热量为以下值的乘积循环回水与循环进水的温度差ATCC)、循环水量(mV小时)以及水的定压比热Cp，因此下述公式(9)成立。
<formula>formula see original document page 6</formula>
将公式(9)变形后，蒸发水量E可用下述公式(10)表示。
<formula>formula see original document page 6</formula>
Cp表示水的定压比热(kcal kg—1Q°C—0
H表示水的蒸发潜热(kcal kg—0 水温40。C时，若使Cp = 0. 998 kcal kg—1CI°C —'、H = 578 kcal kg—、则为 如上所述，该公式(8)中的浓縮倍数N可以由补给水和冷却水的电导率求出，但也可以由氯化物离子浓度、钾离子浓度、镁离子浓度等算出。例如，可以用冷却水的氯化物离子浓度值除以补给水的氯化物离子浓度值求出。循环水量R可以由泵10的喷出量求出，也可以用流量计进行测量。另外，对泵进行变频(^ y"—夂一invertor)抑制，使循环水量R增减时，也可以根据变频信号求出循环水量R。将这些值与AT测量值一起代入公式(8)，由此可以求出蒸发和飞散水量B+W。 加药量(即应注入到系统内的药品量A(g/小时))等于(设定药品浓度) (吹洗水量+飞散水量)(即(设定药品浓度) (B+W))，因此可以由公式(8)算出的B+W的值，演算出加药量A。即加药量A二 [设定药品浓度]*R* AT/[580 * (N-l)]。
通过控制加药装置14达到上述加药量，可以使冷却水系统中的药剂浓度达到目标值。加药量的控制可以采用控制加药时间、控制喷出量、控制泵的运转数量等方法，用1台泵控制加药时间的方法(定时加药)最为简便。需说明的是，控制装置如下构成向其输入上述水温1\和L、补给水和冷却水的电导率、泵10的启动信号，进行上述运算，然后向加药装置14输出控制信号。 另外，测量上述温度1\、 T2时的注意事项如下所述。 循环水受导管温度的影B向，因此在导管长度较长的现场、导管温度容易下降的冬季等情况下，冷却对象附近与冷却塔附近的循环水的温度不同。因此，测量温度时优选在冷却塔附近进行测量。作为循环回水的测温位置，可举出喷水板、冷却塔附近的回水导管、填充材上方等。作为循环进水的测温位置，可举出凹槽内抽吸口附近、冷却塔附近的进水导管等。由于填充材下部因位置的不同而温差大，不宜作为整体的AT的测温位置。
循环进水的温度受冷却塔内的滞留时间的影响，其变动呈现时间上的滞后。冷却塔回水的水温急剧下降时，冷却塔进水的水温不会急剧下降，甚至会出现冷却塔的AT呈表观的负值的情况，因此短时间的测量不能准确掌握冷却塔的负荷。所以优选下述方法使
用0. 5 10小时左右的平均温度差，在此基础上设定加药量。
实施例 以下，对比较例和实施例进行说明。
[比较例1] 对压縮机用冷却塔进行定时加药时，药品浓度变动的调查结果如图3所示。从冷却塔的规格来看，保有水量为4m3，循环水量为160m3/小时。 定时加药为3小时1次，观察负荷变化的同时按照不同季节对加药量进行重新设定。在负荷变动大的时期检测出的药品量变动也大，药品浓度变动值在100 800mg/L之间。[实施例1] 采用本发明的方法在上述冷却塔中进行加药处理。 将药品浓度设定为200 250mg/L，在冷却塔喷水板和凹槽内循环水抽吸口设置白金测温电阻(PtlOO)，每隔l分钟测量其温度差。由每3小时的平均温度差算出所需的药品量，用隔膜泵进行加药。药品的注入量可以通过改变隔膜泵的运转时间进行控制。需说明的是，根据循环泵的开停来监视冷却塔的运转和测量循环水量，但停止时不测量温度差。
结果如图2所示。按照图2的结果可知在测量的20天内，可将冷却水中的药品浓度控制在200 250mg/L的范围。
[实施例2、比较例2] 在栗田工业株式会社公司内的冷却塔设备中，分别采用日本特开平11-211386的
方法(比较例2)和本发明的方法(实施例2)进行加药控制。结果如图4所示。 该冷却塔的设备规格如下所述。 冷却容量100RT 保有水量2m3 循环水量20m3/小时 浓縮倍数4倍 冷却对象冷冻机 补给水电导率26mS/m 冷却水电导率100mS/m 如图4所示，比较例2的情况下，发现药品浓度出现不均，但在实施例2的情况下则可进行稳定控制。认为在比较例2的方法中，没有对应冷却塔负荷，因此在负荷下降的时间带过量加药，导致检测出的药品浓度高。而在根据实施例2的方法中，由于对冷却塔的负荷进行测量，使根据负荷的变化进行稳定控制成为可能。 本说明书中，采用特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域技术人员了解可不脱离本发明的意图和范围而进行各种变更。 需说明的是，本申请基于2007年7月30日提出的日本专利申请(特愿2007-197640)，这里援引其全部内容。
权利要求
冷却水系统的加药控制方法，其是向循环于热交换器和冷却塔之间的冷却水中注入水处理药剂的开放循环冷却水系统的加药控制方法，其特征在于，由循环进水和循环回水的温度差求出冷却塔的负荷，基于该冷却塔的负荷控制加药量。
2. 权利要求l的冷却水系统的加药控制方法，其特征在于，由循环水量、所述温度差以 及浓縮倍数求出吹洗水量和飞散损失量的总量，由该吹洗水量和飞散损失量的总量以及设 定药品浓度演算出加药量。
3. 权利要求2的冷却水系统的加药控制方法，其特征在于，由冷却水和补给水的电导 率求出浓縮倍数。
4. 权利要求2或3的冷却水系统的加药控制方法，其特征在于，以系统内的设定药品浓 度与R AT/[580 (N-l)]的乘积作为加药量(g/小时)，其中，R:循环水量(m3/小时)，△T :循环回水的温度T2(t:)与循环进水的温度T,C )之差。
5. 冷却水系统的加药控制装置，其是具备向热交换器循环供给冷却水的手段、冷却该 冷却水的冷却塔以及向循环冷却水中注入水处理药剂的加药装置的开放循环冷却水系统 的加药控制装置，其特征在于，具有由循环进水和循环回水的温度差演算出冷却塔的负荷 的手段以及根据基于该冷却塔的负荷的加药量使该加药装置运转的加药控制手段。
6. 权利要求5的加药控制装置，其特征在于，所述加药控制手段以系统内的设定药品 浓度与R AT/[580 (N-l)]的乘积作为加药量(g/小时)，其中，R:循环水量(mV小时)，△T :循环回水的温度T2(t:)与循环进水的温度T,C )之差。
全文摘要
在冷冻机12处升温后的冷却水(循环回水)被冷却塔1的喷水装置2喷水，蓄积在下部水槽4中。通过循环泵10、循环进水管11以及循环回水管13将下部水槽4内的冷却水循环到冷冻机12。由补给水管路9补给新水，其水量相当于冷却塔1中的蒸发量和飞沫的飞散损失量W以及来自吹洗管路7的吹洗阀8的吹洗水量B。由循环进水和循环回水的温度差求出冷却塔的负荷，基于该冷却塔的负荷对加药装置14的加药量进行控制。
文档编号F28G13/00GK101772688SQ20088010099
公开日2010年7月7日 申请日期2008年6月12日 优先权日2007年7月30日
发明者中野肇, 内田隆彦, 永井直宏 申请人:栗田工业株式会社