一种工业锅炉水质动态监护装置的制作方法

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种工业锅炉水质动态监护装置 。

背景技术：

我国现有在用工业锅炉62万多台,每年全国工业锅炉大约耗煤6亿吨,锅炉采用的天然水中含有钙、镁、氯等离子以及溶解氧,由于锅炉水处理不当,进入锅炉后会导致锅炉结垢、腐蚀、汽水共腾等现象,严重时造成锅炉使用不安全、寿命缩短,浪费大量人力、财力等。据有关数据表明,锅炉每结水垢1mm,浪费燃料5%～8%。为了确保工业锅炉的安全、节能、经济运行，国家出台GB/T1576《工业锅炉水质》监督水质，由于锅炉使用单位对锅炉水处理的管理经验和技术能力极其有限；市场上的水处理剂种类繁多，质量参差不齐，技术复杂，要使锅炉长期水质达标、无垢运行，单靠企业的力量几乎难以达到,锅炉内受热面结水垢的现象较为普遍,造成的能源浪费十分惊人。我国每年因水处理不良造成严重结垢直到设备破裂的事故数占锅炉设备事故数的比例高达35%,有数据调查表明，全国90%以上的工业锅炉都存在不同程度的结垢和腐蚀情况。

经过本发明人对本地域锅炉进行除垢防垢试点后发现1）采用腐植酸钠复合水处理剂的除垢防垢方法效果显著；2）基于腐植酸钠复合水处理剂的水质维护机理，可以大幅提升了水质的合格率；3）锅炉热效率平均提高8.98%，平均每台试点锅炉每年能节省3吨燃煤；4）该方法可以实现在生产过程的除垢防垢，得到锅炉使用单位的广泛认同。总的来说，试点成效表明应用腐植酸钠复合水处理药剂和动态监护技术达到了工业锅炉运行中除垢防垢的目的，具有可行性和可推广性。

试点过程中发现，在推广应用时还存在一些问题和难点：1）腐植酸钠复合水处理剂的用量没有足够经济和科学化，仅凭经验给药；2）复合水处理剂的有效成分在炉水中无现成的检测方法及控制标准；3）人工的监护模式导致人员成本高，应用的效果受人为因素影响大，检测监护反馈加药延时性明显等。

现有技术中，对于锅炉水质监测已经有了一定的研究并产生相应的技术，但公开技术例如中国发明公开号：CN102621939B，公开的技术，利用采样冷却器采样后，通过电导率传感器、温度变送器、pH 值传感器、碱度测试单元传感器监测数据，送到中央控制器分析，中央控制器发出命令控制电磁阀、加药泵进行排污或是加药处理，实现水质净化。但这类技术的缺陷在于没有对复合水处理剂添加后水质本身的情况变化进行分析，也就是控制对象和检测对象没有对应起来，检测的是水质常规数据，但控制的对象确实药剂的添加，导致水质水体改良效果很差，药剂添加浪费。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术问题，设计一种运用传感器技术，嵌入式系统、智能信息处理和计算机控制等技术，将新型工业锅炉除垢防垢方法与信息技术相结合，针对复合药剂添加量进行数据检测分析的一种工业锅炉水质动态监护装置，从而实现替代人工监护，实现锅炉的在线除垢防垢，确保工业锅炉的安全和提高锅炉的工作效率，提高药剂添加准确性和锅炉水质改良效率。

本实用新型的技术方案是：一种工业锅炉水质动态监护装置，包括中央控制器、采样冷却器、与中央控制器的控制端连接的加药泵，其特征在于：所述的采样冷却器将冷却的水样送到传感器模组中，所述的传感器模组具有上下两个空腔，上空腔有透明观测罩，罩体内装有色度传感器；下空腔内装有pH值传感器、电导率传感器、氯离子浓度电极、钙离子传感器；上空腔和下空腔间的通孔处安装有搅拌扇叶，该传感器模组中的所有传感器通过数据采集板卡与中央控制器连接 。

作为一种优选：上空腔中安装有散光玻璃体和脉冲氙灯，所述的散光玻璃体将脉冲氙灯发出的光线散射到上空腔中。

作为一种优选：透明观测罩外侧有目测用的色度对比卡。

作为一种优选：采样冷却器和传感器模组都有排污出口和电磁排污阀。

作为一种优选：中央控制器是嵌入式控制器或是工业控制计算机。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

1、传感器模组具有色度传感器，能对添加的复合水处理剂进行添加前和添加后的颜色对比，以及添加量不同使得锅炉水质色度不同进行实施监控，实现水质改良的控制对象和检测对象对应起来，提高添加效果，避免添加浪费。

2、传感器模组具有上下空腔结构，实现水质监测的集中化，空腔中具有的搅拌器能够使得采样水质均匀反应当前水质质量，提高各传感器的检测准确性。

附图说明

图1为本实用新型与锅炉搭配使用时整理结构示意图。

图2为本实用新型的传感器模组结构示意图。

图3为本实用新型中采用的色度传感器的电路图。

图4为本实用新型中采用的色度传感器的主控制芯片及其外围电路图。

图5为本实用新型中采用的色度传感器的通讯接口电路图。

具体实施方式

如图1所示：一种工业锅炉水质动态监护装置包括锅炉3出水管道分支连通的采样冷却器4、采样冷却器4将冷却的水样送到传感器模组5中，由研华出产的工业控制计算机6所代替的现有技术中的中央控制器，锅炉3的进水分支处通过加药泵2连接水处理剂容器1，采样冷却器4的温度传感器以及传感器模组5中的传感器都通过传感器自带的数据采集卡与工业控制计算机6的信号输入端连接的，加药泵2和工业控制计算机6的控制端连接。此外锅炉1、采样冷却器4和传感器模组5都有各自的电磁排污阀7A、7B和7C控制排污出口管道，且各自的电磁排污阀也与工业控制计算机6的控制信号端连接。

如图2所示：传感器模组具有梭型外壳1，具有上下两个空腔10和20，A口进，B口出。上空腔10有透明观测罩13，罩体内装有色度传感器；上空腔10中安装有散光玻璃体11和脉冲氙灯12，散光玻璃体将脉冲氙灯发出的光线散射到上空腔中。这样能够使得色度传感器的光电探测器能够不用与光源对置，降低安装难度，提高色度检测准确度。作为一种改进，可以在上空腔的外壳处贴有色度对比卡，目测添加水处理剂后的水质颜色。脉冲氙灯控制电路以及脉冲氙灯的技术都已经非常成熟，可以采用类似中国专利号：201210135288.4描述的电路，或是技术文献：南京师范大学的陈嘉胜发表在《仪器与仪表》的现场直接式水质色度测试仪的关于脉冲氙灯的驱动电路。

下空腔内装有pH值传感器21、电导率传感器22、氯离子浓度传感器23、钙离子传感器24；这些传感器都可以在市面上采购得到，配合RS485或是RS232数据采集板卡，或是具备其他通讯协议的数据采集板卡均可向中央控制器传输数据。上空腔10和下空腔20间的通孔处安装有搅拌扇叶30，左右是实现传感器模组下空腔采样液体浑浊度均匀，传感器采集准确度提高。

为了进一步提高对添加腐植酸钠复合水处理剂后的锅炉水质色度进行检测，图3、4、5描述了本实用新型设计的一种水质色度传感器的电路。

图3、4、5中芯片用U加数字表示，电阻用R加数字表示，电容用C加数字表示，端口间的连接通过同一英文称号表示实际的电气连接。电路图的绘制采用本行业技术人员常用的电气制图规则绘制。

图3的色度检测芯片是GY-31，图4中描述的主控芯片采用STC12C5201AD芯片，图中，从上到下，分别是30pf电容Cap与11.0592的晶振Y1组成的时钟电路、主控芯片引脚分布、RST复位引脚上的按键SW-PB配合电阻和电容组成的复位电路、以及四脚拨码开关作为控制信号调整电路。图5中描述通讯协议采用MAX232芯片。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。