热交换器的自动维护和流量控制的制作方法

文档序号:25040635发布日期:2021-05-14 15:44阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种用于供应可变载荷的传热系统,包括:热交换器,所述热交换器限定了第一流体路径和第二流体路径;第一可变控制泵,用于通过所述热交换器的所述第一流体路径提供第一循环介质的可变流量;至少一个控制器,所述至少一个控制器构造成用于:控制所述第一可变控制泵以控制通过所述热交换器的所述第一循环介质,以便供应所述可变载荷,在供应所述可变载荷时基于实时操作测量值确定所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护,并且响应于所述确定,控制所述第一可变控制泵至所述第一循环介质的第一流量,以便冲洗所述热交换器的结垢。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,在所述可变载荷的实时供应期间执行控制所述第一可变控制泵至所述第一流量,以便冲洗所述热交换器的结垢。3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括第二可变控制泵,用于提供第二循环介质通过所述热交换器的所述第二流体路径的可变流量。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述第一流体路径在所述热交换器与所述可变载荷之间,并且所述第二流体路径在温度源与所述热交换器之间。5.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述第一流体路径在温度源和所述热交换器之间,并且所述第二流体路径在所述热交换器和所述可变载荷之间。6.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器构造成用于响应于所述确定而控制所述第二可变控制泵至所述第二循环介质的第二流量,以便冲洗所述热交换器的结垢。7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第一流量或所述第二流量是最大流量设置。8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,同时执行控制所述第一可变控制泵至所述第一流量并且控制所述第二可变控制泵至所述第二流量。9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,在不同时间依次执行控制所述第一可变控制泵至所述第一流量并且控制所述第二可变控制泵至所述第二流量。10.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括传热模块,所述传热模块包括所述热交换器以及与所述热交换器和彼此并联的至少一个另外的热交换器,其中,所述第一流体路径和所述第二流体该路径由所述至少一个另外的热交换器进一步限定。11.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,还包括用于每个热交换器的相应阀,所述相应阀由所述至少一个控制器可控制,其中,当冲洗每个热交换器的结垢时,控制所述相应阀中的一个或多个闭合,并且一次冲洗少于全部的热交换器。12.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,还包括:第一压力传感器,所述第一压力传感器构造成检测输入到所述传热模块的所述第一流体路径的压力测量值;第二压力传感器,所述第二压力传感器构造成检测输入到所述传热模块的所述第二流体路径的压力测量值;
第一压差传感器,所述第一压差传感器横跨所述传热模块的所述第一流体路径的输入到输出;第二压差传感器,所述第二压差传感器横跨所述传热模块的所述第二流体路径的输入到输出;第一温度传感器,所述第一温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第一流体路径的输入的温度测量值;第二温度传感器,所述第二温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第一流体路径的输出的温度测量值;第三温度传感器,所述第三温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第二流体路径的输入的温度测量值;第四温度传感器,所述第四温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第二流体路径的输出的温度测量值;相应的温度传感器,以检测所述传热模块的每个热交换器的每个流体路径的输出的温度测量值;其中,所述至少一个控制器构造成从所述压力传感器、所述压差传感器和所述温度传感器接收指示测量值的数据,用于所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定。13.根据权利要求12所述的系统,其特征在于,还包括:第一流量传感器,所述第一流量传感器构造成检测通过传热模块的第一流量的第一流量测量值,所述传热模块包括所述第一流体路径和所述至少一个另外的热交换器的相应的第一流体路径;第二流量传感器,所述第二流量传感器构造成检测通过所述传热模块的第二流量的第二流量测量值,所述传热模块包括所述第二流体路径和所述至少一个另外的热交换器的相应的第二流体路径;其中,所述至少一个控制器构造成:从所述第一流量传感器和所述第二流量传感器接收指示流量测量值的数据,根据以下计算通过所述传热模块的所述第一流量和通过所述传热模块的所述第二流量的的相应热载荷(q):所述第一流量测量值、所述第二流量测量值、来自所述第一温度传感器的相应温度测量值、来自所述第三温度传感器的相应温度测量值、以及来自相应温度传感器的每个热交换器的输出的相应温度感应器的相应温度测量值,并且计算所述第一流量的所述热载荷(q)与所述第二流量的所述热载荷(q)之间的比较,以用于所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定。14.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括:至少一个压力传感器或温度传感器,所述至少一个压力传感器或温度传感器构造成检测在所述热交换器处的测量值,其中,所述至少一个控制器构造成确定处于清洁状态时的所述热交换器的清洁系数值;其中,所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括:在供应所述可变载荷时,在实时操作测量期间根据所述至少一个压力传感器或温度传
感器的测量值计算所述热交换器的实际系数值;并且计算所述热交换器的所述实际系数值与所述热交换器的所述清洁系数值之间的比较。15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器构造成确定处于清洁状态时的所述热交换器的清洁传热系数(u);其中,所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括:在供应所述可变载荷时,在实时操作测量期间根据所述至少一个压力传感器或温度传感器的测量值计算所述热交换器的实际传热系数(u);并且计算所述热交换器的所述实际传热系数(u)与所述热交换器的所述清洁传热系数(u)之间的比较。16.根据权利要求15所述的系统,其特征在于,计算所述比较是基于所述热交换器的所述实际传热系数(u)和所述热交换器的所述清洁传热系数(u)计算结垢因子(ff)。17.根据权利要求16所述的系统,其特征在于,所述结垢因子(ff)的计算被计算为:ff=1/u
污垢

1/u
清洁
,其中,u
清洁
是清洁传热系数(u),u
污垢
是实际传热系数(u)。18.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器构造成确定横跨处于清洁状态时的所述热交换器的所述第一流体路径的清洁压差值;其中,在供应所述可变载荷时基于实时操作测量值,所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括:在供应所述可变载荷时,在实时操作测量期间根据所述至少一个压力传感器的测量值计算横跨所述热交换器的所述第一流体路径的实际压差值;计算所述热交换器的所述实际压差值与所述热交换器的所述清洁压差值之间的比较。19.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器构造成确定横跨处于清洁状态时的所述热交换器的所述第一流体路径的清洁温差值;其中,所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括:在供应所述可变载荷时,在实时操作测量期间根据所述温度传感器的测量值计算所述热交换器的所述第一流体路径的实际温差值;并且计算所述热交换器的所述实际温差值与所述热交换器的所述温差值之间的比较。20.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,在运输或安装所述热交换器之前通过测试来预先确定处于清洁状态时的所述热交换器的所述清洁系数值,并将所述清洁系数值存储到存储器,其中,通过所述至少一个控制器确定处于清洁状态时的所述热交换器的所述清洁系数值,通过从所述存储器访问所述清洁系数值来执行所述确定。21.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括至少一个传感器,所述至少一个传感器构造成检测指示所述热交换器的测量值;其中,所述至少一个控制器构造成确定处于清洁状态时的所述热交换器的清洁系数值;其中,所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括:在供应所述可变载荷时,在实时操作测量期间基于所述至少一个传感器的先前测量值预测所述热交换器的实际当前系数值;并且
计算所述热交换器的所述实际系数值与所述热交换器的所述清洁系数值之间的比较。22.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括:对于指定的时间段,确定以最大指定的部分载荷连续地由所述热交换器供应的所述可变载荷。23.根据权利要求22所述的系统,其特征在于,所述最大指定的部分载荷是所述可变载荷的全载荷的90%,并且所述指定的时间段至少为7天或大约7天。24.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器构造成通过以下方式确定所述热交换器的所述结垢的冲洗成功或不成功:当处于清洁状态时,确定所述热交换器的清洁系数值;在供应所述可变载荷时,根据测量实时操作测量值计算所述热交换器的实际系数值,并且计算所述热交换器的所述实际系数值与所述热交换器的所述清洁系数值之间的比较,其中,基于计算所述比较,所述至少一个控制器构造成输出关于所述热交换器的结垢的冲洗成功或不成功的通知。25.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一流量是:所述第一可变控制泵的最大流量设置;或所述可变载荷的最大工作流量;或所述热交换器的最大流通能力。26.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一流量包括所述第一可变控制泵的回流。27.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述热交换器是多个钎焊板的板框式逆流热交换器,用于当促进所述第一流体路径和所述第二流体路径之间的传热时引起湍流。28.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述热交换器是管壳式热交换器或衬垫板式热交换器。29.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器与所述热交换器集成在一起。30.一种用于使用传热系统供应可变载荷的方法,所述传热系统包括限定第一流体路径和第二流体路径的热交换器,所述传热系统包括第一可变控制泵,用于通过所述热交换器的所述第一流体路径提供第一循环介质的可变流量,所述方法由至少一个控制器执行并且包括:控制所述第一可变控制泵以控制通过所述热交换器的所述第一循环介质,以便供应所述可变载荷,在供应所述可变载荷时基于实时操作测量值确定所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护,响应于所述确定,控制所述第一可变控制泵至所述第一循环介质的第一流量,以便冲洗所述热交换器的结垢。31.一种非暂态计算机可读介质,在所述非暂态计算机可读介质上存储有由至少一个控制器可执行以执行根据权利要求30所述的方法的指令。32.一种传热模块,包括:密封的壳体,所述密封的壳体限定第一端口、第二端口、第三端口和第四端口;
在所述密封的壳体内的多个并联热交换器,所述多个并联热交换器在所述第一端口和所述第二端口之间共同限定第一流体路径,并且在所述第三端口和所述第四端口之间共同限定第二流体路径;在所述密封的壳体内的第一压力传感器,所述第一压力传感器构造成检测输入到所述传热模块的所述第一流体路径的压力测量值;在所述密封的壳体内的第二压力传感器,所述第二压力传感器构造成检测输入到所述传热模块的所述第二流体路径的压力测量值;第一压差传感器,所述第一压差传感器在所述密封的壳体内并且横跨所述传热模块的所述第一流体路径的输入到输出;第二压差传感器,所述第二压差传感器在所述密封的壳体内并且横跨所述传热模块的所述第二流体路径的输入到输出;在所述密封的壳体内的第一温度传感器,所述第一温度传感器构造成检测所述传热模块的第一流体路径的输入的温度测量值;在所述密封的壳体内的第二温度传感器,所述第二温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第一流体路径的输出的温度测量值;在所述密封的壳体内的第三温度传感器,所述第三温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第二流体路径的输入的温度测量值;在所述密封的壳体内的第四温度传感器,所述第四温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第二流体路径的输出的温度测量值;在所述密封的壳体内的相应的温度传感器,以检测所述传热模块的每个热交换器的每个流体路径的输出的温度测量值;以及至少一个控制器,所述至少一个控制器构造成从所述压力传感器、所述压差传感器和所述温度传感器接收指示测量值的数据。33.根据权利要求32所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器构造成指示一个或多个可变控制泵来操作通过所述热交换器的流量。34.根据权利要求33所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器构造成:确定处于清洁状态时的所述热交换器的清洁系数值;确定所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护,包括:当供应可变载荷时,在实时操作期间,根据所述压力传感器、所述压差传感器、所述温度传感器的测量值或外部流量传感器,计算所述热交换器的实际系数值,计算所述热交换器的所述实际系数值与所述热交换器的所述清洁系数值之间的比较,决定所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护;并且指示所述一个或多个可变控制泵在通过所述热交换器的最大流量设定下操作,以冲洗所述热交换器的结垢。35.根据权利要求34所述的系统,其特征在于,在所述可变载荷的实时供应期间执行对所述一个或多个可变控制泵的指令。36.根据权利要求33所述的系统,其特征在于,所述可变控制泵中的一个附连到所述第一端口,而所述可变控制泵中的另一个则附连到所述第三端口。37.根据权利要求32所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器在所述密封的壳体
处。38.根据权利要求32所述的系统,其特征在于,所述多个并联热交换器中的每个是板式热交换器。39.根据权利要求32所述的系统,其特征在于,所述多个并联热交换器中的每一个是壳管式热交换器或衬垫板式热交换器。40.一种用于跟踪热交换器性能的系统,包括:用于安装在具有载荷的系统中的热交换器;输出子系统;以及至少一个控制器,所述至少一个控制器构造成:确定处于清洁状态时的所述热交换器的清洁系数值;在供应载荷时,根据测量实时操作测量值计算所述热交换器的实际系数值,计算所述热交换器的所述实际系数值与所述热交换器的所述清洁系数值之间的比较,并且当所述比较满足标准时,输出到所述输出子系统。41.根据权利要求40所述的系统,其特征在于,所述输出包括发送信号以控制一个或多个可变控制泵到最大流量,以便冲洗所述热交换器。42.根据权利要求40所述的系统,其特征在于,所述输出包括将警报输出到所述输出子系统,其中,所述输出子系统包括显示屏或通信子系统。43.根据权利要求42所述的系统,其特征在于,所述警报指示需要冲洗或维护所述热交换器。44.根据权利要求42所述的系统,其特征在于,所述警报指示存在所述热交换器的性能下降。45.根据权利要求40所述的系统,其特征在于,所述系数值是传热系数(u)。46.根据权利要求40所述的系统,其特征在于,所述至少一个控制器与所述热交换器集成。47.一种用于跟踪热交换器的性能的方法,所述热交换器用于安装在具有载荷的系统中,所述方法由至少一个控制器执行,并且包括:确定处于清洁状态时的所述热交换器的清洁系数值;在供应载荷时,根据测量实时操作测量值计算所述热交换器的实际系数值;计算所述热交换器的所述实际系数值与所述热交换器的所述清洁系数值之间的比较;并且当所述比较满足标准时,输出到输出子系统。48.一种非暂态计算机可读介质,在所述非暂态计算机可读介质上存储有由至少一个控制器可执行以执行根据权利要求47所述的方法的指令。
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