一、  監(jiān)測(cè)換熱器概述

隨著我國(guó)石油、化工、冶金、紡織、電力工業(yè)的發(fā)展，大型冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的使用越來(lái)越廣泛，由此引起循環(huán)水在系統(tǒng)中的腐蝕、結(jié)垢的矛盾越來(lái)越突出。為保證大型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和連續(xù)生產(chǎn)，必須有效地對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而評(píng)定出*佳的水處理方案。由于大規(guī)模冷卻循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定劑配方的好壞直接影響到換熱器的換熱效率及管道的腐蝕狀況、維修周期、能源消耗等諸多方面，因此使用智能監(jiān)測(cè)換熱器就具有特別重要的意義。它不僅可以直觀地反應(yīng)出現(xiàn)場(chǎng)的水質(zhì)實(shí)際情況，而且可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)穩(wěn)定劑的配方篩選進(jìn)行指導(dǎo)。

  由我公司研制并生產(chǎn)的JHQ-Z型智能監(jiān)測(cè)換熱器，經(jīng)過(guò)幾年的廠家使用得到證明，是一種較理想的水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備。它能在大型冷卻水系統(tǒng)不停工的情況下，利用冷卻水旁路，對(duì)其傳熱面上的腐蝕、結(jié)垢、粘附速率、循環(huán)水流量、溫度、PH、電導(dǎo)率、濃縮倍數(shù)、濁度等參數(shù)進(jìn)行在線不間斷的有效監(jiān)測(cè)。其測(cè)試效果對(duì)于冷卻水化學(xué)處理方案的確認(rèn)和調(diào)整以及藥劑效果的評(píng)定是可靠而有效的。由于監(jiān)測(cè)換熱器裝置是模擬生產(chǎn)裝置換熱器的工況條件設(shè)計(jì)的，因此它具有較好的相似性。同時(shí)它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)格較小、**設(shè)計(jì)試管方便拆卸的特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于循環(huán)冷卻水化學(xué)處理的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

智能化監(jiān)測(cè)換熱器直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)可以做到：

（1）通過(guò)對(duì)循環(huán)水狀況進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)，*終給出一份精度很高的現(xiàn)場(chǎng)循循環(huán)水水的全分析動(dòng)態(tài)報(bào)告為實(shí)驗(yàn)人員配置符合實(shí)際的水質(zhì)穩(wěn)定劑提供可靠依據(jù)。

（2）對(duì)循環(huán)水現(xiàn)場(chǎng)管理做到有據(jù)可依，有據(jù)可查。

（3）迅速發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)水的異常，為及時(shí)處理贏得了時(shí)間。

（4）通過(guò)后續(xù)水質(zhì)管理軟件包對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析和后處理，減輕化驗(yàn)部門(mén)的工作強(qiáng)度，提高分析精度；強(qiáng)大的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)可供查詢，為今后水質(zhì)配方的修改提供有力的參考依據(jù)。

（5）通過(guò)對(duì)循環(huán)水的PH值、電導(dǎo)率、濃縮倍數(shù)、污垢熱阻等的檢測(cè)，并傳送信號(hào)到DCS控制室分析使用的設(shè)備。檢測(cè)系統(tǒng)為ICS小型集散控制系統(tǒng)，采用CRT顯示和I/O端子，人機(jī)對(duì)話的型式。監(jiān)測(cè)換熱器系統(tǒng)循環(huán)水的電導(dǎo)率、濃縮倍數(shù)、污垢熱阻、腐蝕率和結(jié)垢速率送入DCS中顯示。

     JHQ-Z型智能監(jiān)測(cè)換熱器由于安裝使用方便、性能穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可對(duì)循環(huán)冷卻水化學(xué)處理工藝進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)，對(duì)冷卻水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢等進(jìn)行綜合評(píng)估，受到眾多客戶的好評(píng)。

二、監(jiān)測(cè)換熱器裝置功能

1、通過(guò)腐蝕速率測(cè)試儀和污垢熱阻測(cè)試儀自動(dòng)在線檢測(cè)循環(huán)水腐蝕速率、點(diǎn)腐蝕趨勢(shì)、污垢熱阻、污垢沉降速率。還可以用試片、試管通過(guò)人工秤重計(jì)算了解循環(huán)水腐蝕、污垢信息。

2、通過(guò)溫度傳感器自動(dòng)在線檢測(cè)模擬換熱器進(jìn)、出口水溫和蒸汽溫度并在電控柜內(nèi)工控機(jī)上顯示數(shù)值。還可以用雙金屬溫度計(jì)觀察模擬換熱器進(jìn)、出口水溫和蒸汽溫度。

3、通過(guò)流量傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)自動(dòng)控制水流量。還可以用浮子流量計(jì)觀察裝置水流量，控制流經(jīng)試管水流速度。

4、通過(guò)溫度傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)自動(dòng)控制蒸汽流量?？杀３终羝_(dá)到一個(gè)平穩(wěn)的壓力和平穩(wěn)的溫度。

5、pH值在線監(jiān)測(cè)提供4-20mA電流信號(hào)與加酸量連鎖控制。

6、電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)提供4-20mA電流信號(hào)與排污量連鎖控制，和補(bǔ)充水的電導(dǎo)率計(jì)算濃縮倍數(shù)。

7、設(shè)備具有對(duì)循環(huán)水中濁度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)功能。

8、系統(tǒng)有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、處理、輸出功能?？奢敵?～20mA信號(hào)（信號(hào)在電控柜內(nèi)接線端子上，用戶取走）至DCS/FCS系統(tǒng)；可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控和就地電控柜控制；

9、設(shè)備自帶工控機(jī)能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)上述參數(shù)，可以隨時(shí)調(diào)用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，打印報(bào)表、曲線。

10、試驗(yàn)周期可以根據(jù)試驗(yàn)要求來(lái)定。

三、監(jiān)測(cè)換熱器計(jì)算方法

試驗(yàn)中，隨著試管水側(cè)污垢的沉積，換熱效率逐漸降低，反映在模擬換熱器進(jìn)出口水溫差減小，若進(jìn)口水溫恒定，流量恒定，蒸汽溫度恒定則可用下式計(jì)算熱阻：

（一）、清潔管熱阻的計(jì)算

R0 =[(D*L)/(2G*Cp)]*[(2T - t'出- t'入)/（t'出- t'入）]*3600  （公式1）

    式中: R0—清潔管熱阻:㎡.k/w

     t'出、t'入—清潔管時(shí)循環(huán)水出口、入口溫度:℃

     G—循環(huán)水流量：Kg/h（千克/小時(shí)）

     D—換熱管內(nèi)徑：m（米）

L—換熱管有效長(zhǎng)度：m（米）

Cp—循環(huán)水定壓比熱：4186.8焦/Kg.℃

T－蒸汽溫度：℃

例如，換熱管內(nèi)徑為0.0075m，換熱管有效長(zhǎng)度1.177m，循環(huán)水定壓比熱：4186.8焦/Kg.℃，循環(huán)水流量1908 Kg/h，t'出為42℃，t'入為32℃，蒸汽溫度為100℃，則代入公式1可得：R0=0.000024948㎡.k/w=2.4948×10-4㎡.k/w

（二）瞬時(shí)熱阻的計(jì)算

Rf =[(D*L)/(2G*Cp)]*[(2T - t出- t入)/（t出- t入）]*3600    （公式2）

    式中: Rf —瞬時(shí)熱阻（總熱阻）:㎡.k/w

     t出、t入—瞬時(shí)時(shí)循環(huán)水出口、入口溫度:℃

     G—循環(huán)水流量：Kg/h（千克/小時(shí)）

     D—換熱管內(nèi)徑：m（米）

L—換熱管有效長(zhǎng)度：m（米）

Cp—循環(huán)水定壓比熱：4186.8焦/Kg.℃

T－蒸汽溫度：℃

（三）瞬時(shí)污垢熱阻的計(jì)算

R=Rf- R0                                          （公式3）

R—瞬時(shí)污垢熱阻:㎡.k/w

（四）污垢沉降速率的計(jì)算

污垢沉降速率=（污垢熱阻值×污垢熱導(dǎo)率×污垢密度）/時(shí)間（公式4）

單位：污垢熱阻值———㎡.k/w

污垢熱導(dǎo)率———w/m.k

污垢密度———kg/m3

時(shí)    間———d(天數(shù))

污垢沉降速率——kg/m2.d

注：1污垢沉降速率的*終顯示值以mg/cm2.d為單位，轉(zhuǎn)換關(guān)系式為：1 kg/m2.d=1×102mg/cm2.d。

        2污垢熱導(dǎo)率、污垢密度可由用戶輸入，若用戶沒(méi)有輸入，則它們的參考值為：

污垢熱導(dǎo)率：0.62 w/m.k（以鈣、鎂的碳酸鹽垢計(jì)）

污垢密度：1.3×103 kg/m3    （以鈣、鎂的碳酸鹽垢計(jì)）

瞬時(shí)污垢熱阻R、污垢沉降速率，由智能儀表運(yùn)算并顯示出計(jì)算結(jié)果。