一种换热压力容器在线能效监测设备的制作方法

本发明涉及换热压力容器在线能效监测技术领域，特别涉及一种换热压力容器在线能效监测设备。

背景技术：

换热压力容器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。换热压力容器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，换热压力容器按用途可分为冷却器、冷凝器、蒸发器。换热压力容器属于高耗能特种设备，是石油、化工、冶金、电力等高耗能行业中广泛应用的能量交换设备。《中华人民共和国特种设备安全法》第三条，特种设备安全工作应当坚持安全第一、预防为主、节能环保，综合治理的原则，明确指出了“节能环保”是该法的原则之一。同时，《特种设备安全法(释义)》指出，换热压力容器属于高耗能特种设备，是石油、化工、冶金、电力等高耗能行业中广泛应用的能量交换设备。

换热压力容器作为化工生产中最常用的设备之一，其运行状态的好坏，直接影响着整个装置的运行效率和生产质量。但是换热压力容器长期运行后可能发生一些故障。譬如压降增大、介质内漏、泄漏、结垢等。无论出现哪种情况，均会降低换热压力容器的换热效率，影响系统的正常运行。特别是对于工艺要求高的系统，如果换热容器发生介质内漏，往往会因为混杂而影响后续工序，可能影响整个产品的质量。

近年来，锅炉能效评价方面均出台了GB/T 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》、TSG G0003-2010《工业锅炉能效测试与评价规则》、TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》等相关标准。然而，同样属于高耗能特种设备，关于换热压力容器能效评价方面的标准体系仍在研究讨论中。目前现有检测设备也没有能够实时在线能效监测的换热压力容器监测设备。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种换热压力容器在线能效监测设备，该设备能够在不影响换热压力容器正常运行情况下，实时采集换热压力容器温度、流量、压力等参数，并根据这些信息得出换热压力容器的吸/放热量、换热压力容器效率、传热效率、传热系数等；结合换热压力容器的流量、压力、温度损失变化值，拟合出所要求的实时测试曲线，从而实现对换热压力容器传热性能的在线分析与能效评价，此外，还可以对换热压力容器的设备检修与维护提供有力参考。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种换热压力容器在线能效监测设备，其特征在于：包括分别设置在换热压力容器的冷介质进口管路、冷介质出口管路、热介质进口管路、热介质出口管路上的流量监测单元、温度监测单元和压力监测单元，还包括与所述流量监测单元、温度监测单元和压力监测单元连接的信号收集及处理单元；

所述流量监测单元用于监测各管路的流量信息，并将监测数据传输给所述信号收集及处理单元；

所述温度监测单元用于监测各管路的温度信息，并将监测数据传输给所述信号收集及处理单元；

所述压力监测单元用于监测各管路的压力信息，并将监测数据传输给所述信号收集及处理单元；

所述信号收集及处理单元至少包括核心处理器，所述核心处理器用于分别用于对所述流量监测单元、所述温度监测单元及所述压力监测单元的数据进行数据比对和处理，实现对换热压力容器传热性能的在线分析与评价。

进一步的，所述流量监测单元包括第一处理器及与所述第一处理器连接的流量监测传感模块，所述第一处理器与所述核心处理器通信连接。

进一步的，所述流量监测传感模块包括采用涡轮流量传感器或电磁流量传感器或超声波流量传感器或涡街流量传感器。

进一步的，所述第一处理器还连接有第一无线发射模块，所述信号收集及处理单元还包括与所述核心处理器连接的第一无线接收模块，所述第一无线发射模块与所述第一无线接收模块通信连接。

进一步的，所述温度监测单元包括第二处理器及与所述第二处理器连接的温度监测传感模块，所述第二处理器与所述核心处理器通信连接。

进一步的，所述第二处理器还连接有第二无线发射模块，所述信号收集及处理单元还包括与所述核心处理器连接的第二无线接收模块，所述第二无线发射模块与所述第二无线接收模块通信连接。

进一步的，所述温度监测传感模块包括采用铂热电阻元件，铂热电阻元件通过螺纹连接或焊接在进、出口管路的开孔上。

进一步的，所述压力监测单元包括第三处理器及与所述第三处理器连接的压力监测模块，所述第三处理器与所述核心处理器通信连接。

进一步的，所述第三处理器还连接有第三无线发射模块，所述信号收集及处理单元还包括与所述核心处理器连接的第三无线接收模块，所述第三无线发射模块与所述第三无线接收模块通信连接。

进一步的，所述压力监测模块包括采用压力传感器，所述压力传感器螺纹连接或焊接在进、出口管路的开孔上。

本实用新型的有益效果为：本设备能实时采集换热压力容器内的温度、流量、压力等参数，通过信号收集及处理单元收集流量监测单元、温度监测单元、压力监测单元采集的数据，并通过信号收集及处理单元进行处理，实现对换热压力容器传热性能的在线分析与能效评价，依次推断换热压力容器传热能力的变化及好坏，对换热压力容器的设备检修、清洗除垢与维护提供了有力参考。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例的压力换热容器结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例的信号控制箱外壳面板接口布局示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的压力换热容器包括冷介质进口管路11、冷介质出口管路12、热介质进口管路21和热介质出口管路22，本实施例的换热压力容器在线能效监测设备，包括分别设置在换热压力容器的冷介质进口管路11、冷介质出口管路12、热介质进口管路21、热介质出口管路22上的流量监测单元、温度监测单元和压力监测单元，还包括与所述流量监测单元、温度监测单元和压力监测单元连接的信号收集及处理单元；

所述流量监测单元用于监测各管路的流量信息，通过对比冷、热介质进出口流量的精确测量与监测，并将监测数据传输给所述信号收集及处理单元，进而判断被测换热压力容器是否发生内漏。

所述温度监测单元用于监测各管路的温度信息，通过对介质温度信息的监测，以获取换热压力容器冷介质、热介质侧介质进出口的温差，并将监测数据传输给所述信号收集及处理单元，进而判断冷介质、热介质侧介质进出口的温差变化情况。

同理，所述压力监测单元用于监测各管路的压力信息，获取冷、热侧介质进出口的压力，并将监测数据传输给所述信号收集及处理单元，得出压力变化情况。

所述信号收集及处理单元至少包括核心处理器，所述核心处理器用于分别用于对所述流量监测单元、所述温度监测单元及所述压力监测单元的数据进行数据比对和处理，实现对换热压力容器传热性能的在线分析与评价。

所述信号收集及处理单元中的核心处理器除直接与所述流量监测单元、所述温度监测单元及所述压力监测单元通过有线直接连接获取监测信息外，还可通过无线连接的方式获取各监测模块的监测信息，当采用无线通信方式获取监测信息时，各监测模块除配置对应的监测传感器外，还需配置相应的处理器及无线发射模块，具体的配置包括：

所述流量监测单元包括第一处理器及与所述第一处理器连接的流量监测传感模块，所述第一处理器与所述核心处理器通信连接。所述流量监测传感模块包括采用涡轮流量传感器或电磁流量传感器或超声波流量传感器或涡街流量传感器。其中超声波流量传感器可为接触式或者外夹式，涡轮流量传感器、电磁流量传感器、涡街流量传感器采用接触式。接触式流量传感器为通过焊接或者法兰连接的方式安装在进出口管路上。外夹式流量传感器通过绑带固定在管路上，其中传感器与管子上涂有耦合剂，并能确保粘合正常。所述第一处理器还连接有第一无线发射模块，所述信号收集及处理单元还包括与所述核心处理器连接的第一无线接收模块，所述第一无线发射模块与所述第一无线接收模块通信连接。通过将流量监测传感模块采集的信号传输给第一处理器，第一处理器再将数据通过第一无线发射模块发射出去，第一无线接收模块接收到数据信息后再传输给核心处理器处理。

所述温度监测单元包括第二处理器及与所述第二处理器连接的温度监测传感模块，所述第二处理器与所述核心处理器通信连接。所述第二处理器还连接有第二无线发射模块，所述信号收集及处理单元还包括与所述核心处理器连接的第二无线接收模块，所述第二无线发射模块与所述第二无线接收模块通信连接。所述温度监测传感模块包括采用铂热电阻元件，铂热电阻元件通过螺纹连接或焊接在进、出口管路的开孔上。

所述压力监测单元包括第三处理器及与所述第三处理器连接的压力监测模块，所述第三处理器与所述核心处理器通信连接。所述第三处理器还连接有第三无线发射模块，所述信号收集及处理单元还包括与所述核心处理器连接的第三无线接收模块，所述第三无线发射模块与所述第三无线接收模块通信连接。所述压力监测模块包括采用压力传感器，所述压力传感器螺纹连接或焊接在进、出口管路的开孔上。温度监测单元和压力监测单元的工作原理与流量监测单元类似。

本实施例的信号收集及处理单元还包括与核心处理器连接的PC电脑。核心处理器的选择可选择自带模数转换模块和数模转换的单片机处理器，也可选择不自带模数转换模块和数模转换的单片机处理器及外围模数转换模块和数模转换模块的结合。

如图2所示，本实施例核心处理器整合在一个信号控制箱体内，信号控制箱面板上带有4个温度通道航空插座23、4个压力通道航空插座24、4个压力通道航空插座25，当选择有线连接时，通过对应的插座及缆线与对应的监测单元连接，1个9针RS232信号接口，1个USB接口27，1个RJ45网络接口插座28，2个功能扩展接口26，1个三角电源插座29。可通过RS232信号接口、USB接口27、RJ45网络接口28三类信号接口实现与PC电脑进行RS232、USB、网络三种不同信号类型的通讯。2个预留的功能扩展接口26可用于设备调试与后续功能升级。

本实施例能实时采集换热压力容器内的温度、流量、压力等参数，通过信号收集及处理单元收集流量监测单元、温度监测单元、压力监测单元采集的数据，并通过信号收集及处理单元进行处理，实现对换热压力容器传热性能的在线分析与能效评价，依次推断换热压力容器传热能力的变化及好坏，对换热压力容器的设备检修、清洗除垢与维护提供了有力参考。另外，设备可采用带温度、压力测量功能一体的流量集成传感器，方便换热压力容器传感器的现场安装。除外夹式的超声波流量传感器，该设备中采集数据的传感器均为接触式，测量数据精确度较高。本设备通过对换热压力容器冷介质进口管路、冷介质出口管路、热介质进口管路和热介质出口管路的压力、温度、流量参数的实时测量，且数据可靠，经过长期数据的比对，有助于较早发现换热压力容器泄漏或介质内漏等现象。换热压力容器作为高能耗设备，实现对换热压力容器在线能效的监测，有助于使用单位改善换热压力容器的换热效率，同时也极大提升换热压力容器的管理水平，确保换热压力容器的使用安全。譬如通过绘制换热压力容器总传热系数随着时间的变化曲线，从而决定判定换热压力容器的结构情况与清洗周期。压力、温度、流量测量单元安装后，换热压力容器能效测试及监测过程简单便捷，不影响装置运行。换热压力容器在线能效监测设备能够同时监测多台换热压力容器，提高工作效率。

需要说明的是，以上所述只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。