一种换热系统管道水垢在线监测方法及系统与流程

本发明属于水垢监测，具体涉及一种换热系统管道水垢在线监测方法及系统。

背景技术：

1、管道在长期使用过程中，水中的粒子结合后会形成不溶、难溶和微溶的物质，也就是水垢。水垢的形成一般会经历成核长大的过程，先是少数垢核心在管道表面形成、附着，然后更多的其它成垢化合物在这些核心周围聚集，成为更大的垢团，对管道内流体的流速和流量造成影响，严重时甚至阻塞管道。

2、目前，电站换热系统管道中水垢的监测主要采用现场监测法和实验室阻垢测定法，实验室阻垢测定法主要用于理论研究，不能获得实际的结构情况。现场监测法主要采用监测换热器法，是将运行一定时间后的监测换热器拆开，将其换热管剖开，观察其中沉积物的沉积情况，测定已析出的沉积物层厚度，然后利用监测换热器测定在冷却水系统中的污垢热阻值，预测或判断换热器内沉积物沉积的程度，该方法不能实现在线监测，实施手段较为复杂。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种换热系统管道水垢在线监测方法及系统，实施简单、自动化程度高，能够对管道内的水垢厚度进行实时监测，定量计算出水垢厚度，并及时发出警报，能够指导日常防垢和后续的除垢工作，保证电站的安全稳定运行。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、本发明公开的一种换热系统管道水垢在线监测方法，包括：

4、s1：在管道上沿长度方向确定若干监测点，分别获取每个监测点处管道内的流速，并获取同一时刻管道进口处的流速；

5、s2：将每个监测点处管道内的流速与管道进口处的流速进行比较，将流速超过流速偏差阈值的监测点，确定为异常监测点；

6、s3：根据异常监测点的流速和管道进口处的流速计算得到水垢厚度，若水垢厚度超过预设的水垢厚度报警阈值，则发出警报。

7、优选地，s1中，所述监测点的数量≥3。

8、优选地，s1中，若干监测点等距离分布。

9、优选地，s1中，在直管段上，若干监测点之间的距离≥1.5m。

10、优选地，s1中，在弯管段上，若干监测点之间的距离≥1m。

11、优选地，s1中，监测点与管道进口的距离≥1m。

12、优选地，s1中，管道进口处的流速和监测点的流速通过超声多普勒流速检测仪获得。

13、优选地，s2中，所述流速偏差阈值＝管道进口处的流速×120％。

14、优选地，s3中，异常监测点处的水垢厚度d通过下式计算得到：

15、

16、式中，r1为管道进口处半径，v1为管道进口处的流速，v2为异常监测点的流速。

17、本发明公开的实现上述换热系统管道水垢在线监测方法的系统，包括管道口流速获取单元、流速比较单元、水垢厚度计算单元、警报单元、水垢厚度比较单元和若干监测点流速获取单元；

18、管道口流速获取单元，获取管道进口处的流速并发送至流速比较单元；

19、若干监测点流速获取单元，获取管道内的流速，并发送至流速比较单元

20、流速比较单元，将每个监测点处管道内的流速与管道进口处的流速进行比较，将流速超过流速偏差阈值的监测点，确定为异常监测点；

21、水垢厚度计算单元，根据异常监测点的流速和管道进口处的流速计算水垢厚度，并将水垢厚度计算结果发送至水垢厚度比较单元；

22、水垢厚度比较单元，将水垢厚度计算结果与预设的水垢厚度报警阈值进行比较，若水垢厚度超过预设的水垢厚度报警阈值，向警报单元发送警报指令；

23、警报单元，接收来自水垢厚度比较单元的警报指令并发送警报。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

25、本发明公开的换热系统管道水垢在线监测方法，通过在管道上设置若干监测点，对管道内的流速进行实时在线监测，并以同一时刻管道进口处的流速为基准进行比较，通常在管道进口处水垢不易产生；当管道内壁存在水垢时，该处的过流面积会减小，而相应的流速会提高，若监测点流速超过设定的流速偏差阈值时，将该监测点作为异常监测点；管道内的水垢，通常可以近似为紧贴管道内壁的环形，因此可以进一步定量的计算得到水垢厚度，若水垢厚度超过预设的水垢厚度报警阈值时发出警报，提示运维人员进行下一步的除垢工作。本发明实施简单、自动化程度高，能够对管道内的水垢厚度进行实时监测，定量计算出水垢厚度，并及时发出警报，能够指导日常防垢和后续的除垢工作，保证电站的安全稳定运行。

26、进一步地，监测点的数量≥3，能够对管道进行多点分段监测，提高监测结果和位置的准确性。

27、进一步地，若干监测点等距离分布，提高监测点的流速数据之间的可比性，提高监测结果的准确性。

28、进一步地，在直管段上，若干监测点之间的距离≥1.5m，距离过小流速近似不变，设置监测点过密会增加成本。同时由于弯管段长度较小，因此在弯管段上，若干监测点之间的距离≥1m。

29、进一步地，监测点与管道进口的距离≥1m，距离过小监测的数值变化不大。

30、本发明公开的实现上述换热系统管道水垢在线监测方法的系统，构建简单，能够很好地与现有换热系统兼容，能够应用在新建电站和已有电站的改造上。

技术特征：

1.一种换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，s1中，所述监测点的数量≥3。

3.如权利要求1所述的换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，s1中，若干监测点等距离分布。

4.如权利要求1所述的换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，s1中，在直管段上，若干监测点之间的距离≥1.5m。

5.如权利要求1所述的换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，s1中，在弯管段上，若干监测点之间的距离≥1m。

6.如权利要求1所述的换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，s1中，监测点与管道进口的距离≥1m。

7.如权利要求1所述的换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，s1中，管道进口处的流速和监测点的流速通过超声多普勒流速检测仪获得。

8.如权利要求1所述的换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，s2中，所述流速偏差阈值＝管道进口处的流速×120％。

9.如权利要求1所述的换热系统管道水垢在线监测方法，其特征在于，s3中，异常监测点处的水垢厚度d通过下式计算得到：

10.一种实现权利要求1～9任意一项所述换热系统管道水垢在线监测方法的系统，其特征在于，包括管道口流速获取单元、流速比较单元、水垢厚度计算单元、警报单元、水垢厚度比较单元和若干监测点流速获取单元；

技术总结
本发明公开了一种换热系统管道水垢在线监测方法及系统，属于水垢监测技术领域。首先在管道上沿长度方向确定若干监测点，分别获取每个监测点处管道内的流速，并获取同一时刻管道进口处的流速；然后将每个监测点处管道内的流速与管道进口处的流速进行比较，将流速超过流速偏差阈值的监测点，确定为异常监测点；最后根据异常监测点的流速和管道进口处的流速计算得到水垢厚度，若水垢厚度超过预设的水垢厚度报警阈值，则发出警报。本发明实施简单、自动化程度高，能够对管道内的水垢厚度进行实时监测，定量计算出水垢厚度，并及时发出警报，能够指导日常防垢和后续的除垢工作，保证电站的安全稳定运行。

技术研发人员：张世明,裴海林,马优,汪俊波,陈少华,南江,程帅,夏绍云,孙改兰
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15