恒温循环冷却水动态模拟试验系统的制作方法

本实用新型涉及测量分析设备领域，特别涉及一种恒温循环冷却水动态模拟试验系统。

背景技术：

在循环冷却水实际投入应用前，通常都是设计一套模拟的试验装置来实现系统的控制要求。

目前，公开号为CN203786108U的中国专利公开了一种冷却水动态模拟试验装置，包括蓄水池，与蓄水池相连的补水箱和加药箱，以及与蓄水池相连的进、出水管，进、出水管之间设有加热器和与加热器连通的冷凝器，加热器进水管和出水管上分别设有进口挂片器、出口挂片器、进口测温及流量计、出口测温及流量计，出水管上还设有循环泵、调节阀，进水管上设有冷却塔及排污管，加热器内设有试验管，该试验管的进口端和出口端分别与加热器两侧的管接头内端活动连接，二管接头的外端分别与进水管和出水管相连。

这种冷却水动态模拟试验装置中的冷凝器为换热器中的一种，长时间的工作，会导致过多的沉淀附着在换热器的内壁上，那么饱和蒸汽与循环冷却水之间的换热效果就会变差，出口温度便会降低，因循环水经过换热器直接进入冷却塔，所以循环水进入冷却塔时的温度也会随之降低。

进口测温位置设置高限报警，当入口温度超过设定值的±0.3 摄氏度时会报警，该种情况的发生的原因是因为：当换热器的入口温度设置在32℃时，通过实验测得的实际温度有±0.3℃的偏差，这是因为在控制通道存在20min 左右的滞后，从而使温度产生偏差，最终影响系统的精确控制，得到的检测数据有所偏差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种恒温循环冷却水动态模拟试验系统，其具有测量精度高、控制方式好的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种恒温循环冷却水动态模拟试验系统，包括集水池、补水箱和加药箱，集水池上连接有形成循环回路的管路，该管路的回路上依次连接有水泵、涡流流量计、挂片器A、换热器、挂片器B、冷却塔，所述换热器并联有锅炉，挂片器B的后侧连接有排污管，所述换热器的入口与冷却塔的塔底之间设有温度串级控制系统，所述温度串级控制系统包括：

主变量：换热器的入口温度，在串级控制系统中起主导作用的被控变量；

副变量：塔底底部的围堰温度，串级控制系统中为了稳定入口温度的辅助变量；

主对象：风机；

副对象：塔底温度；

主控制器：按入口温度的测量值与入口温度实际给定值而工作，其输出作为塔底底部的围堰温度给定值的控制器；

副控制器：其给定值来自主控制器的输出，并按塔底底部的围堰温度的测量值与给定值的偏差而调整工作的控制器；

执行器：变频加热器，其根据副控制器增减加热温度；

主回路：由主变量的测量变送装置，主、副控制器，执行器和主、副对象构成的外回路；

副回路：由副变量的测量变送装置，副控制器执行器和副对象所构成的内回路。

如此设置，通过上述控制过程如下，当循环水进入冷却塔时的温度发生变化时，整个控制过程中的副回路首先开始作用，使得变化的信号还没对换热器的入口温度造成影响就被抑制了，这种控制方式在很大的程度上提高了入口水温的控制精度。在整个控制的过程中，若围堰内的温度保持在稳定的状态时，则集水池内的温度基本就稳定了。这样的控制方式就使得集水池中的水近似恒温，对整个装置的正常运行起着很重要的作用。

附图说明

图1是恒温循环冷却水动态模拟试验系统的系统示意图；

图2是温度串级控制系统原理示意图；

图3是本方案中温度串级控制系统实际工作图。

图中，1、集水池；2、补水箱；3、加药箱；4、水泵；5、涡流流量计；6、换热器；7、冷却塔；8、锅炉；9、排污管；10、温度串级控制系统；11、主变量；12、副变量；13、主对象；14、副对象；15、主控制器；16、副控制器；17、执行器；18、主回路；19、副回路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：一种恒温循环冷却水动态模拟试验系统，如图1所示，包括集水池1、补水箱2和加药箱3，集水池1上连接有形成循环回路的管路，该管路的回路上依次连接有水泵4、涡流流量计5、挂片器A、换热器6、挂片器B、冷却塔7，所述换热器6并联有锅炉8，挂片器B的后侧连接有排污管9，

上述工作原理与现有技术或公开号为CN203786108U的中国专利公开的一种冷却水动态模拟试验装置类同，各部分的原理为：以换热器6出、入口温度的检测来模拟实际生产装置的换热条件；在模拟试验装置运行过程中的热介质选的是饱和蒸汽，用来模拟实际生产中的发热物料；选择传热试管模拟实际生产中的换热器6，其拆装方便、称量容易，然后在蒸汽的产生器内放置传热试管，使饱和蒸汽包围传热试管，用来自动检测并计算系统的污垢热阻值、PH值以及电导率等。系统根据这些值自动计算并确定合适的加药方案，并控制计量泵以及加药泵进行自动加药，从而达到缓蚀阻垢的目的；系统通过控制变频器变频控制循环水泵4的转速从而控制循环水的流量使其保持稳定，并且使循环水在经过传热试管的时候吸热升温，然后经冷却塔7流入集水池1，如此循环往复的工作。又因为经过吸热升温的循环水在冷却塔7中被冷却的时候，其浓缩倍数会发生变化，所以系统会自动控制排污阀的开启/关闭进行排污，排污过后，集水池1的水位会发生变化，通过控制补水箱2使其能够自动根据集水池1的水位进行补水，使集水池1的水位保持在稳定的状态。

当换热器6的入口温度与实际温度有偏差时，本系统采用了入口温度和塔底温度串级控制的方案进行优化。

如图2和图3所示，换热器6的入口与冷却塔7的塔底之间设有温度串级控制系统10，所述温度串级控制系统10包括：

主变量11：换热器6的入口温度，在串级控制系统中起主导作用的被控变量；

副变量12：塔底底部的围堰温度，串级控制系统中为了稳定入口温度的辅助变量；

主对象13：风机；

副对象14：塔底温度；

主控制器15：按入口温度的测量值与入口温度实际给定值而工作，其输出作为塔底底部的围堰温度给定值的控制器；

副控制器16：其给定值来自主控制器15的输出，并按塔底底部的围堰温度的测量值与给定值的偏差而调整工作的控制器；

执行器17：变频加热器，其根据副控制器16增减加热温度；

主回路18：由主变量11的测量变送装置，主控制器15、副控制器16，执行器17和主对象13、副对象14构成的外回路；

副回路19：由副变量12的测量变送装置，副控制器16执行器17和副对象14所构成的内回路。

温度串级控制系统10的控制过程如下，当循环水进入冷却塔7时的温度发生变化时，整个控制过程中的副回路19作为闭环回路首先开始作用，根据该闭环回路，使得入口温度控制回路的OP 值直接作为塔底温度回路的 SP 设定，以解决入口温度的滞后问题。塔底温度控制回路的OP值在自动情况下输出至现场控制风机。进而使得变化的信号还没对换热器6的入口温度造成影响就被抑制了，这种控制方式在很大的程度上提高了入口水温的控制精度。

在整个控制的过程中，若围堰内的温度保持在稳定的状态时，则集水池1内的温度基本就稳定了。这样的控制方式就使得集水池1中的水近似恒温，对整个装置的正常运行起着很重要的作用。

另外，主回路18的主要干扰是装置周围温度的变化以及气流变化，而一般的装置都安装于室内，所以对于温度的控制，这些干扰的影响微乎其微，从而保证入口温度的控制精度。

上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。