[0001]技术领域
[0002]本发明涉及冷凝器除垢技术领域，具体为冷凝器结垢趋势分析方法及系统。
[0003]背景技术
[0004]大多数冷水机都存在换热管结垢的问题，以换热管为冷凝器为例，冷凝器结垢将大大影响换热效率，导致压缩机耗能增加，进而影响冷水机的系统寿命，因此冷凝器结垢状态的及时检测成为急需解决的问题。传统的冷凝器除垢方式直接将化学药品通过加药口加入冷凝器内部，导致化学药品不能有效扩散，除垢效率时间长，且除垢效果不理想。
[0005]发明内容
[0006]为解决现有技术存在通过加药口加入冷凝器内部，导致化学药品不能有效扩散，除垢效率时间长，且除垢效果不理想的缺陷，本发明提供了一种冷凝器结垢趋势分析方法及系统。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
[0008]本发明公开了一种冷凝器结垢趋势分析方法及系统，包括以下步骤：
[0009]步骤1、对冷凝器的热力学参数数据以及水质参数进行采集与监测，得到基础数据；
[0010]步骤2、根据得到的基础数据，计算得到冷凝器的传热系数；
[0011]步骤3、建立热阻时间序列模型，并以历史传热系数K值、水质数据以及运行时长为模型输入，则热阻时间序列模型的预测结垢热阻Rf(t)，当预测Rf(t)大于设定值时，则提示清洗需求；
[0012]步骤4、对冷凝器清洗，其中在冷凝器的外围缠绕耦合线圈，，通过正弦波发生模块，方波发生模块、三角波发生模块控制耦合线圈产生正弦波、方波、三角波或混合波来对冷凝器进行清洗除垢。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案，所述的热力学参数数据包括冷凝器进口水温、冷凝器出口水温、冷却水流量以及蒸汽侧温度与压力，每15分钟记录一次数据；
[0014]所述的水质参数包括钙镁离子浓度、总溶解固体浓度、pH值、浊度，其中在冷却水入口、出口及循环水箱设置采样点进行采样。
[0015]作为本发明的一种优选技术方案，所述的冷凝器的传热系数K的计算方法是，计算公式为，
[0016]其中Q表示传递的热量，A表示传热面积，ΔT m 表示热交换两端之间的温差，
[0017]其中上式中 其中T 蒸汽 表示蒸汽的恒定温度，T 水出 表示热水出口温度，T 水入 表示冷水入口温度；
[0018]进行衰减判定当连续3天K值下降＞5％时，触发预警。
[0019]作为本发明的一种优选技术方案，所述的热阻时间序列模型的建模方法包括以下步骤；
[0020]步骤1、计算每日结垢热阻；步骤2、将每日结垢热阻拟合到ARIMA模型内预测Rf(t)趋势；步骤3、设定阈值，当预测Rf(t)＞设计值1.5倍时，提示清洗需求。
[0021]作为本发明的一种优选技术方案，所述的每日结垢热阻通过下列公式进行计算 公式中的R f (t)表示的是t时刻的结垢热阻，K(t)表示的是运行时间(t)后的实时传热系数，K 0 表示的是换热器初始(洁净状态)的传热系数。
[0022]作为本发明的一种优选技术方案，所述的拟合ARIMA模型预测Rf(t)趋势的方法是，通过下列公式进行预测，
[0023]其中上式中R f (t)表示的是时间点(t)的结垢热阻；c表示的是常数项，且物理意义是结垢热阻的基准水平，表示即使无历史结垢影响(所有滞后项为零)，因环境或固有因素产生的热阻分量；p表示的是模型阶数，φ i 表示的是第i阶自回归系数，∈ t 表示的是在时间(t)的随机误差项。
[0024]作为本发明的一种优选技术方案，一种冷凝器结垢趋势分析系统，包括电磁流量计、压力变送器、多个温度传感器、正弦波发生模块、方波发生模块、三角波发生模块、工控主机以及绕在冷凝器上的耦合线圈；还包括与工控主机连接水质检测设备；
[0025]所述电磁流量计用于对冷却水流量进行监测，所述多个温度传感器则依次对冷凝器进口水温、冷凝器出口以及蒸汽温度进行温度检测，且所述压力变送器用于对蒸汽侧压力进行检测；
[0026]所述电磁流量计、压力变送器、多个温度传感器、正弦波发生模块、方波发生模块、三角波发生模块均与工控主机连接，且所述正弦波发生模块、方波发生模块、三角波发生模块与耦合线圈连接。
[0027]作为本发明的一种优选技术方案，所述系统的除垢方法为：通过正弦波发生模块产生正弦波电压信号给耦合线圈，耦合线圈产生振动能量松动表面垢层，通过方波发生模块产生方波电压信号给耦合线圈，使耦合线圈产生瞬时脉冲从而产生微冲击，使得垢层脱落，通过三角波发生模块产生三角波电压信号给耦合线圈，使得耦合线圈渐变应力，导致垢层疲劳脱落。
[0028]本发明的有益效果是：
[0029]该种冷凝器结垢趋势分析方法及系统对冷凝器的热力学参数数据以及水质参数进行采集与监测，得到基础数据；根据得到的基础数据，计算得到冷凝器的传热系数；建立热阻时间序列模型，并以历史传热系数K值、水质数据以及运行时长为模型输入，则得到热阻时间序列模型的预测结垢热阻Rf(t)，当预测Rf(t)大于设定值时，则提示清洗需求；对冷凝器清洗，其中在冷凝器的外围缠绕的耦合线圈，通过正弦波发生模块，方波发生模块、三角波发生模块模块控制耦合线圈产生正弦波、方波、三角波以及混合波来对冷凝器进行清洗除垢，而无需进行化学清洗，具有除垢效率高和除垢效果好的特点。其中通过正弦波发生模块产生正弦波电压信号给耦合线圈，这样耦合线圈产生振动能量松动表面垢层，通过方波发生模块产生方波电压信号给耦合线圈，耦合线圈产生瞬时脉冲从而产生微冲击，使得垢层脱落，通过三角波发生模块产生三角波电压信号给耦合线圈，使得耦合线圈渐变应力，导致垢层疲劳脱落，可将三种波进行合理叠加产生混合波，来利用混合波进行清理。
[0030]附图说明
[0031]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
[0032]在附图中：
[0033]图1是本发明冷凝器结垢趋势分析方法的流程框图；
[0034]图2是本发明冷凝器结垢趋势分析系统的操作示意图。
[0035]具体实施方式
[0036]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0037]实施例：如图1所示，本发明冷凝器结垢趋势分析方法，包括以下步骤：
[0038]步骤1、对冷凝器的热力学参数数据以及水质参数进行采集与监测，得到基础数据；
[0039]步骤2、根据得到的基础数据，计算得到冷凝器的传热系数；
[0040]步骤3、建立热阻时间序列模型，并以历史传热系数K值、水质数据以及运行时长为模型输入，得到热阻时间序列模型的预测结垢热阻Rf(t)，当预测Rf(t)大于设定值时，则提示清洗需求；
[0041]步骤4、对冷凝器清洗，其中在冷凝器的外围缠绕耦合线圈，，通过正弦波发生模块，方波发生模块、三角波发生模块控制耦合线圈产生正弦波、方波、三角波或混合波来对冷凝器进行清洗除垢。
[0042]本发明通过控制耦合线圈产生正弦波、方波和三角波来对冷凝器进行清洗除垢，通过正弦波发生模块产生正弦波电压信号给耦合线圈8，耦合线圈8产生振动能量松动表面垢层，通过方波发生模块5产生方波电压信号给耦合线圈8，使耦合线圈8产生瞬时脉冲从而产生微冲击，使得垢层脱落，通过三角波发生模块6产生三角波电压信号给耦合线圈8，使耦合线圈8渐变应力，导致垢层疲劳脱落，还可以通过混合波进行清洁，本发明通过正弦波、方波、三角波或混合波来对冷凝器进行清洗除垢，而无需进行化学清洗，具有除垢效率高和除垢效果好的特点。
[0043]其中，所述的热力学参数数据包括冷凝器进口水温、冷凝器出口水温、冷却水流量以及蒸汽侧温度与压力，每15分钟记录一次数据；这样便于为后续的冷凝器的传热系数K的计算提供基础参数。
[0044]所述的水质参数包括钙镁离子浓度、总溶解固体浓度、pH值、浊度，这样可以通过对水质进行检测，而实现对结垢的检测，其中在冷却水入口、出口及循环水箱设置采样点进行采样，这样方便进行操作。
[0045]所述的冷凝器的传热系数K的计算方法是，计算公式为，
[0046]其中Q表示传递的热量，A表示传热面积，ΔT m 表示热交换两端之间的温差，
[0047]其中上式中 其中T 蒸汽 表示蒸汽的恒定温度，T 水出 表示热水出口温度，T 水入 表示冷水入口温度；进行衰减判定当连续3天K值下降＞5％时，触发预警，这样方便对冷凝器结垢趋势进行及时预警，而方便及时进行清理。
[0048]其中，所述的热阻时间序列模型的建模方法包括以下步骤；
[0049]步骤1、计算每日结垢热阻；步骤2、将每日结垢热阻拟合到ARIMA模型内预测Rf(t)趋势；步骤3、设定阈值，当预测Rf(t)＞设计值1.5倍时，提示清洗需求。其中，所述的每日结垢热阻通过下列公式进行计算 公式中的R f (t)表示的是t时刻的结垢热阻，K(t)表示的是运行时间(t)后的实时传热系数，K 0 表示的是换热器初始(洁净状态)的传热系数。其中，所述的拟合ARIMA模型预测Rf(t)趋势的方法是，通过下列公式进行预测，
[0050]其中上式中R f (t)表示的是时间点(t)的结垢热阻；c表示的是常数项，且物理意义是结垢热阻的基准水平，表示即使无历史结垢影响(所有滞后项为零)，因环境或固有因素产生的热阻分量；p表示的是模型阶数，φ i 表示的是第i阶自回归系数，∈ t 表示的是在时间(t)的随机误差项。
[0051]一种冷凝器结垢趋势分析系统，如图2所示，包括电磁流量计1、压力变送器2、多个温度传感器3、正弦波发生模块4、方波发生模块5、三角波发生模块6、工控主机7以及绕在冷凝器上的耦合线圈8，还包括与工控主机7连接水质检测设备9。
[0052]电磁流量计1用于对冷却水流量进行监测，多个温度传感器3则依次对冷凝器进口水温、冷凝器出口以及蒸汽温度进行温度检测，且压力变送器2用于对蒸汽侧压力进行检测；
[0053]电磁流量计1、压力变送器2、多个温度传感器3、正弦波发生模块4、方波发生模块5、三角波发生模块6均与工控主机7连接，且正弦波发生模块4、方波发生模块5、三角波发生模块6与耦合线圈8连接。
[0054]系统的除垢方法为：通过正弦波发生模块产生正弦波电压信号给耦合线圈8，耦合线圈8产生振动能量松动表面垢层，通过方波发生模块5产生方波电压信号给耦合线圈8，使耦合线圈8产生瞬时脉冲从而产生微冲击，使得垢层脱落，通过三角波发生模块6产生三角波电压信号给耦合线圈8，使得耦合线圈8渐变应力，导致垢层疲劳脱落。通过正弦波、方波和三角波来对冷凝器进行清洗除垢，而无需进行化学清洗，具有除垢效率高和除垢效果好的特点。可将三种波进行合理叠加产生混合波，来利用混合波进行清理。
[0055]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
