调节用于控制流体处理装置的操作的系统的制作方法_4

文档序号:8287197阅读:来源:国知局
理部件4被配置为将对暂时硬度有贡献的组 分去除至固定的程度或者至少非常缓慢地减小的程度,其仍然有可能提供具有任意期望的 暂时硬度水平的水,该期望的暂时硬度水平在相对宽的范围内,该范围的上限为入口 1处 接收到的未处理水的硬度水平。
[0100] 每单位时间通过所述第二流体路径的水占通过所述出口 2的水的总体积的比值 被称为混合比值x。通过设置可变比例分流器3确定混合比值的值。
[0101] 可以通过例如步进电机或伺服电机的电机6调节分流器3以设置混合比值X。通 过控制设备7控制电机6。电机6的轴8耦合至可变比例分流器3的可移动阀元件。耦合 不必是直接耦合,而是可以通过齿轮机构(未示出)耦合。轴8的旋转位置是已知的,例如, 因为电机是伺服电机,或者因为有一个传感器(未示出)以闭环控制的形式确定的轴8的 旋转位置。
[0102] 可变比例分流器3包括两个阀,阀元件是这两个阀共有的并且是例如TO 2009/101188A1更充分描述的类型。图2是这种分流器的一部分的截面示意图。它包括入 口通道9和两个出口通道10、11。可旋转阀元件12适合于耦合至电机6的轴8。截面控制 部件13、14具有阶梯式轮廓,每个阶梯分别对应与上出口通道或下出口通道10、11的开口 的特定截面。因此,当上出口通道10和下出口通道11分别形成第一和第二流体路径的第 一部分时,可旋转阀元件12的旋转位置确定混合比值X。可旋转阀元件12的活动范围有一 个界限,其对应于精确为零的混合比值x的值。还可以有由截面控制部件13、14的阶梯式 轮廓的几何结构和/或可旋转阀元件12的活动范围决定的上限。上限可以是低于100%的 值,例如70%。
[0103] 实际上,对于轴8的任意特定的旋转位置,并不能精确地预测所采用的混合比值x 的值,但是在轴8的活动范围的端点的位置除外。混合比值x的精确值依赖于入口 1和出 口 2(图1)之间的压力差、耦合至轴8的阀元件(例如图2的示例中的阀元件12)的位置 偏移、以及各个部件的尺寸。因此,控制设备7被设置为获取和存储校准数据,这将在下文 说明。
[0104] 控制设备7包括与电机6的接口 15,其包括与确定轴8的位置所需的任何传感器 (例如,作为用于设置轴8的位置的闭环控制系统的部件)的一个接口。控制设备7还具有 数据处理单元16和存储器17、与传感器设备19的接口 18和与流量计21的接口 20。控制 设备7也包括另外的接口 22。另外的接口 22包括用户接口和数据交换接口中至少之一,前 者用于接收用户输入和/或提供以用户可感知的形式的输出,而后者用于与外部设备交换 数据。该外部设备可以是被设置为接收所述出口 2处提供的水的器械。
[0105] 另外的接口 22被配置为获取表示出口 2处所提供的水的暂时硬度的目标值的数 据。该数据可以与所述水意于应用的器械类型的指示一样简单,在该情况下,所述控制设备 7使用存储的数据确定准确的目标值。另外的接口 22也可以用于提供如下至少之一:表示 所述混合位置5下游的水和/或所述入口 1处接收的水的实际暂时硬度的数据、指示所述 液体处理部件4的液体处理介质的消耗水平的数据以及指示已经达到消耗的特定水平的 数据。
[0106] 传感器设备19包括电导率传感器23,其被配置为测量所述混合位置5的下游的水 的电导率。
[0107] 水的电导率依赖于所有种类的溶解离子的浓度,不仅仅是那些对硬度有贡献的种 类或者那些对硬度有贡献的种类中对暂时硬度有贡献的部分。因此,例如,水可以包含溶解 的氯化钙,其中,钙离子对暂时硬度没有贡献,但是对永久硬度有贡献。此外,特定的离子种 类对硬度根本没有贡献,但是它们的浓度部分地确定水的电导率。控制设备7被编程以使 用从传感器设备19接收的测量值确定入口 1处接收的水的暂时硬度。它也被编程为使用 这些测量值获取使可变比例分流器3的设置与混合比值的值关联(或者相反)校准数据。
[0108] 在所示的实施例中,所述传感器设备19包括温度传感器24和数据处理器25,用 于将来自电导率传感器23的电导率值转换为若温度在特定的参考值,例如25°C,则将获得 的值。这些校准的温度值提供至控制设备7并且表示混合位置5的下游的水的参数,即温 度调节电导率。依赖于从参考温度的偏移的校准考虑了给定浓度的电导率随温度变化的事 实。因此,信号值已经直接与溶解的矿物的浓度关联。不需要将温度信号提供至控制设备 7,从而节约了连接器和引线并降低了潜在的失败风险。
[0109] 在可替代的实施例中,不必处理表示传感器设备19中的电导率的数字值。取而代 之的是,表现温度相关行为的电分量被包含在还包括电导率传感器23的电路中,因此,温 度调节的模拟电导率信号被取样并离散化以获取传递给控制设备7的值。包含这种电路配 置的设备很常用,因此在这里不再详细描述。
[0110] 在下文中,为了说明将要描述的各种数据处理操所依赖的原理,术语电导率用作 电导率或温度调节电导率的简写。差别仅影响这些数据处理操作的结果的精确度。根据所 要求的精确度,使用一种或另一种。
[0111] 在传感器设备19的位置处(即混合位置5的下游)的水的电导率依赖于未处理水 的电导率、混合比值x和直接在液体处理部件4的下游但是在混合位置5的上游的水的电 导率。令未处理水的电导率为S(l而液体处理部件4和混合位置5之间的水的电导率为s^ 假设在第二流体路径中没有发生影响液体的电导率的液体处理,差值As= S(|-Sl源于对 暂时硬度有贡献的组分从通过液体处理部件4的水中的去除。如果液体处理部件4对与去 除这些组分100%有效,该差值能够直接转换为碳酸盐硬度的量度。如果不是100%有效, 或者第二流体路径在较小的程度上也去除对暂时硬度有贡献的组分,将该差值△s乘以表 示液体处理部件4和第二流体路径中的任意液体处理部件之间的效能差的倍数因子得到 可以直接转换成未处理水的暂时硬度的量度的值。这里,为了简便,假设液体处理部件4是 100%有效的并且第二流体路径不包括任何产生电导率的净变化的处理部件。
[0112] 通过分别将混合比值x设置为零和一,可以通过直接测量获得液体处理部件4和 混合位置5之间的水的电导率的值Sl和电导率值s^。这是相当具有破坏性的,因为相当酸 的(因此腐蚀性的)和可能相当硬的水会供应至出口 2。取而代之的是,可以使用针对混合 比值x的不同的相应值的传感器设备19的连续测量,其中混合比值之间的差很小。
[0113] 令混合位置5处以及因此也在传感器设备19的位置处的电导率值为s(x)。对于 给定的混合比值X,s(x)可以由如下公式给出:
[0114] s = x ? s0+(l_x) ? Si= (s o-Si) ? x+Si= A s ? x+s丄(1)
[0115] 电导率关于混合比值的导数的近似值s'(x)给出所述液体处理部件4的处理所引 起的电导率的变化As的相对较好的估计。例如,通过将混合比值变化至围绕表示操作点 的值&的不同的连续值,可以得到通过液体处理部件4的处理而产生的电导率的变化:
[0116]
【主权项】
1. 一种适用于控制流体处理装置的操作的系统(7 ;26 ;95)的方法,所述流体处理装置 包括: 至少一个第一流体路径和至少一个第二流体路径, 每个第一流体路径通过一流体处理部件(4 ;34 ;96),所述流体处理部件用于处理流体 以至少在一定程度上去除通过所述流体处理部件(4 ;34;96)的流体中的至少一种组分, 每个第二流体路径旁路至少一个所述流体处理部件(4 ;34 ;96),使得相比于穿过第一 流体路径的流体,通过所述流体处理部件(4 ;34 ;96)可去除的至少一种组分至少在一定的 较高的程度上保留在穿过所述第二流体路径的流体中; 混合位置(5 ;35 ;97),所述第一和第二流体路径在所述混合位置(5 ;35 ;97)将穿过所 述第一和第二流体路径的流体混合; 用于调节混合比值的至少一个设备(3,6 ;30,31 ;93),所述混合比值对应于在所述混 合位置(5 ;35 ;97)的下游的流体中穿过所述第二流体路径的流体的比例;以及 用于获取测量信号的至少一个传感器(19 ;42 ;90),所述测量信号的值表示所述流体 的一个参数,所述参数部分依赖于至少在一定的较高的程度上保留在穿过所述第二流体路 径的流体中的至少一种组分的浓度,所述方法包括: 针对用于调节所述混合比值的所述至少一个设备的至少一个参考设置中的每
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