一种水垢检测处理装置及方法与流程

本发明涉及一种化工行业和节能技术领域，特别涉及一种水垢检测处理装置及方法。

背景技术：

在化工及海水淡化等领域，都需要使用蒸发罐、换热器等设备对化工物料及海水进行换热、蒸发处理。如果物料中含钙镁离子等物质，在加热情况下，容易发生结垢现象。蒸发罐和换热器壁上的水垢等物质会大大降低热交换的性能，增加能耗，因而不得不进行定期清洗。传统的清洗方法有机械清洗和化学清洗，这两种方法的费用都极其巨大，而且有害工人的健康。

而清洗或者处置周期的确定，一般是根据工艺经验或者蒸发量的降低程度。这样就不能及时掌握结垢情况，容易造成结垢已经相对严重的情况仍继续生产，增加了能耗，降低了生产效率。

实际应用中，如果可以根据物料特性，针对性的使用结构检测装置，当结垢现象达到一定程度时，立刻报警或者联动，并且使用一种在线除垢装置及时去除水垢，基本可以做到防止水垢形成，即可很好的解决水垢问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种水垢检测处理装置及方法，以达到当结垢现象达到一定程度时，立刻报警及联动，保证换热效果的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种水垢检测处理装置，包括水垢检测装置和水垢处理装置，所述水垢检测装置包括电极检测装置和光电检测装置，所述电极检测装置包括设置于容器内的检测电极一和检测电极二，所述光电检测装置包括设置于容器内的光发射装置和光接收装置，所述电极检测装置和光电检测装置并联后与电源和时间继电器一串联构成联通回路，所述电极检测装置和光电检测装置的两端还并联有常开节点sc和时间继电器二；所述水垢处理装置包括设置于容器外壁的能量转换器，所述能量转换器通过电缆连接超声波发生器。

上述方案中，所述检测电极一和检测电极二外面包裹有绝缘层。

上述方案中，所述光发射装置和光接收装置分别放置于各自的透明套筒内。

上述方案中，所述检测电极一和检测电极二设置于容器内部或内壁上。

上述方案中，所述透明套筒设置于容器内部或内壁上。

上述方案中，所述电源为36vdc以下的电源。

上述方案中，所述时间继电器一和时间继电器二的延时时间设置为30秒。

一种水垢检测处理方法，采用上述的水垢检测处理装置，包括以下步骤：

(1)当正常生产尚未产生结垢情况下，所述时间继电器一和时间继电器二皆输出信号“0”，视为没有水垢产生，不进行除垢动作；

(2)当水垢产生后，所述时间继电器一和/或时间继电器二输出信号“1”，视为水垢产生并影响生产，启动报警信号或联锁信号，并启动水垢处理装置；

(3)水垢处理装置接收到报警信号或联锁信号后，超声波发生器启动，能量转换器将超声波能量转换为对应功率、频率的震动信号，从而去除水垢；

(4)水垢去除后，继续除垢一段时间，将所述电极检测装置和光电检测装置都恢复，保证去除临界状态和除垢效果；

(5)到达设定时间后，所述时间继电器一和时间继电器二都输出信号“0”，报警和联锁解除，停止水垢处理装置，水垢处置一个周期完成。

通过上述技术方案，本发明提供的水垢检测处理装置中，检测电极一和检测电极二直接浸泡在物料内。由于物料的导电性，电极与物料接触面积(s)和两个检测电极之间的距离(l)选取合适的参数的情况下，认为两个电极之间是短路的，物料电阻计算公式如下：

r＝ρ×l/s

其中，ρ为物料的电阻率，可以测量得出。

确定ρ后，选取合适的l、s，以保证物料电阻r接近导线电阻(1欧姆)，确保电极可以短路。

时间继电器一在电源驱动下得电，时间继电器一的常闭节点断开，此时没有结垢产生。随着结垢逐渐形成，检测电极表面被逐渐覆盖，电极-物料接触面积(s)逐渐减少，不足以导电，导致检测电极之间断开，时间继电器一失电，常闭节点由断开状态变为闭合，向外输出报警或联锁信号。

光发射装置和光接收装置安装在透明套筒内，直接浸泡在物料内。安装位置需要保证光信号可以在发射和接收装置间稳定传输。在电源的驱动下，光发射装置发射光信号，光信号经过透明套筒、物料、透明套筒达到光接收装置，完成光信号的传输。此时光接收装置常开节点sc不动作。当结垢产生，导致透明套筒被结垢覆盖，光信号传输过程被中断，光接收装置常开节点sc闭合，时间继电器二得电后向外输出报警或联锁信号。结垢清除后，恢复初始状态，光信号到达光接收装置，光接收装置常开节点sc断开，时间继电器二断电，输出解除报警或联锁信号。

该装置可以根据不同的物料特性，检测水垢的形成，并及时输出报警及联锁信号。本发明提供的水垢处理装置可以接收水垢检测装置发出的信号，及时启动或者停止在线除垢，解决生产中水垢的形成影响换热及安全等问题，满足生产需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的水垢检测装置电路连接示意图；

图2为本发明实施例所公开的水垢处理装置结构示意图。

图中，1、容器；2、检测电极一；3、检测电极二；4、光发射装置；5、光接收装置；6、电源；7、时间继电器一；8、常开节点sc；9、时间继电器二；10、绝缘层；11、透明套筒；12、能量转换器；13、电缆；14、超声波发生器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种水垢检测处理装置及方法，该装置及方法可以及时检测水垢的形成，并及时进行水垢的处理，解决生产中水垢的形成影响换热及安全等问题，满足生产需要。

一种水垢检测处理装置，包括水垢检测装置和水垢处理装置。

如图1所示，水垢检测装置包括电极检测装置和光电检测装置，电极检测装置包括设置于容器1内的检测电极一2和检测电极二3，光电检测装置包括设置于容器1内的光发射装置4和光接收装置5，电极检测装置和光电检测装置并联后与电源6和时间继电器一7串联构成联通回路，电极检测装置和光电检测装置的两端还并联有常开节点sc8和时间继电器二9。

上述方案中，检测电极一2和检测电极二3外面包裹有绝缘层10，设置于容器1内部或内壁上，直接与物料接触。绝缘层10为具有绝缘、耐腐蚀、耐高温的高分子复合材料，以保证电极合适多数物料的蒸发工况；同时检测电极材质一般与换热器材质相同，或者选取其他耐腐蚀导电材料，比如钛等。根据不同物料的导电性，选择合适的导电面积(s)，和两块电极的适合距离(l)，以保证正常情况下，电极导电。电极内陷高度(h)根据垢的情况选取合适高度，保证检测电极在不同的结垢情况下都可以检测到垢的形成。

光发射装置4和光接收装置5分别放置于各自的透明套筒11内，透明套筒11安装在容器11内部或内壁上，直接浸泡在物料内，安装位置需要满足光信号传输需要。选取套筒间距，以保证光信号在物料中正常传输，最大限度减少散射现象。两个透明套筒11之间的距离可以保证光发射装置4发射的光信号经过透明套筒11、物料、透明套筒11后能够达到光接收装置5。透明套筒11应为耐腐蚀、耐高温材质，保证光信号可以传输的同时，适应各种工况。

电源6为36vdc以下的安全电源6，本实施例中选择24vdc电源6。

时间继电器一7的延时时间设置为30秒。即当结垢导致失电持续30秒以上时，常闭节点闭合，对外输出信号“1”，输出报警或者联锁信号。当结垢被清除之后，检测电极一2和检测电极二3继续联通，同样的，时间继电器一7需要持续得电30秒以上，输出信号“0”，报警或者联锁解除。

时间继电器二9的延时时间也设置为30秒，即当时间继电器连续得电30秒的情况下才会输出信号“1”，输出报警或者联锁信号，当结垢被清除之后，光接收装置5接收到光信号后，常开节点sc8闭合，同样的，时间继电器二9需要持续得电30秒以上，输出信号“0”，报警或者联锁解除。

如图2所示，水垢处理装置包括设置于容器1外壁的能量转换器12，能量转换器12通过电缆13连接超声波发生器14。

一种水垢检测处理方法，采用上述的水垢检测处理装置，包括以下步骤：

(1)当正常生产尚未产生结垢情况下，因为物料的导电性，检测电极一2和检测电极二3之间联通，时间继电器一7得电，常闭节点断开，对外输出信号“0”。同时，光发射装置4发射光信号，经过透明套筒11、物料、透明套筒11到达光接收装置5，完成光信号的传输。光接收装置5常开节点sc8无变化，时间继电器二9无动作，输出信号为“0”，报警及联锁信号都没有输出，视为没有结垢，不进行除垢动作；

(2)当结垢开始生成，影响了检测电极之间的联通，时间继电器一7开始失电，但是考虑结垢导致失电有一个临界状态，时间继电器一7设置延时时间30秒，即当结垢导致失电持续30秒以上时，常闭节点闭合，对外输出信号“1”，输出报警或者联锁信号。同时，当结垢产生时，透明套筒11被结垢覆盖，阻挡了光信号的传输，光接收装置5接收的光信号中断，常开节点sc8闭合，时间继电器二9得电动作，为了避免临界状态导致频繁切换输出信号，时间继电器二9也设置延时时间为30秒，即当时间继电器二9连续得电30秒的情况下才会输出信号“1”，输出报警或者联锁信号，启动水垢处理装置；

(3)水垢处理装置接收到报警信号或联锁信号后，超声波发生器14启动，通过电缆13将超声波信号传输到能量转换器12，能量转换器12将超声波能量转换为对应功率、频率的震动信号，震动信号形成的空化效应、活化效应、剪切效应、拟制效应，让流体中成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积垢，从而实现除垢和防止结垢的目的；

(4)当结垢被清除之后，检测电极继续联通，时间继电器一7需要持续得电30秒以上，输出信号“0”；同样的当结垢被清除之后，光信号得以继续传输，状态持续30秒以上，时间继电器二9持续失电，输出信号“0”；

(5)因为输出信号为并联状态，所以只有时间继电器一7和时间继电器二9都输出信号“0”的情况下，报警及联锁才会停止，视为结垢完全清除，系统复位。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。