一種智能型電磁過濾器及其控制方法
【專利摘要】一種智能型電磁過濾器及其控制方法，過濾器包括立式承壓容器，置于其內(nèi)的磁性材料，置于其外的外部勵磁系統(tǒng)，和外部勵磁系統(tǒng)連接的運(yùn)行電耗的智能監(jiān)控系統(tǒng)；外部勵磁系統(tǒng)包括布置在立式承壓容器外的兩組或兩組以上勵磁線圈，每組勵磁線圈均連接有各自的整流系統(tǒng)；運(yùn)行電耗的智能監(jiān)控系統(tǒng)包括與立式承壓容器進(jìn)水口和出水口連接的取樣單元，與取樣單元連接的顆粒計數(shù)儀和流量計，顆粒計數(shù)儀和流量計與智能控制單元的輸入端相連接，智能控制單元輸出端與整流系統(tǒng)連接；本發(fā)明還提供該過濾器的控制方法；可根據(jù)實(shí)際進(jìn)水鐵含量、流量和出水水質(zhì)的要求智能調(diào)節(jié)電磁強(qiáng)度，可有效降低電磁過濾器的運(yùn)行電耗，同時確保出水鐵含量達(dá)標(biāo)并保持穩(wěn)定。
【專利說明】一種智能型電磁過濾器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電廠凝結(jié)水、疏水和回水除鐵，以及石化、冶金等行業(yè)高溫水、乳化液、脫脂液等液體除鐵過濾用的電磁過濾器，具體涉及一種智能型電磁過濾器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)、實(shí)行集中供熱已成為城市供熱的主要方向，也是節(jié)約能源，改善環(huán)境的重要舉措之一。熱電聯(lián)產(chǎn)過程中，汽輪機(jī)抽汽冷凝而產(chǎn)生的熱網(wǎng)疏水溫度較高，含有可加以利用的顯熱，如不進(jìn)行回收利用，則會造成資源的極大浪費(fèi)，還會增加二氧化硫和二氧化碳的排放量，對環(huán)境造成污染。按北方供暖期5個月計，若熱網(wǎng)疏水不回收，每2臺350MW超臨界供熱機(jī)組每年需增加1728萬元的燃煤成本，多排放二氧化碳55364噸，二氧化硫695噸。因此，熱電聯(lián)產(chǎn)過程中，對熱網(wǎng)疏水進(jìn)行回收非常必要。
[0003]熱網(wǎng)疏水溫度較高，一般可達(dá)130°C，為了使其顯熱能夠被充分利用，宜作為鍋爐給水回用，但是熱網(wǎng)疏水中含有大量的鐵，直接回用會造成鍋爐給水水質(zhì)的惡化，影響熱電機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，熱網(wǎng)疏水應(yīng)經(jīng)過除鐵處理后才能回用。
[0004]電磁過濾器具有耐高溫和除鐵效率高的優(yōu)點(diǎn)，相比耐溫性能較差的前置氫過濾器、粉末覆蓋過濾器和除鐵效率較低的管式過濾器等，是目前用于熱網(wǎng)疏水處理的較為合適的除鐵設(shè)備。但是目前常用的幾種電磁過濾器，其磁場強(qiáng)度無法根據(jù)實(shí)際的進(jìn)水水質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)節(jié)，始終保持在最大電耗的運(yùn)行狀態(tài)，具有電耗高、易發(fā)熱和出水鐵含量不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，制約熱網(wǎng)疏水的回收再利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種智能型電磁過濾器及其控制方法，可根據(jù)實(shí)際進(jìn)水鐵含量、流量和出水水質(zhì)的要求智能調(diào)節(jié)電磁強(qiáng)度，可有效降低電磁過濾器的運(yùn)行電耗，同時確保出水鐵含量達(dá)標(biāo)并保持穩(wěn)定。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種智能型電磁過濾器，包括立式承壓容器1，置于立式承壓容器I內(nèi)的磁性材料，置于立式承壓容器I外的外部勵磁系統(tǒng)，和外部勵磁系統(tǒng)連接的運(yùn)行電耗的智能監(jiān)控系統(tǒng)4 ；
[0008]所述外部勵磁系統(tǒng)包括布置在立式承壓容器I外的兩組或兩組以上勵磁線圈2，每組勵磁線圈2均連接有各自的整流系統(tǒng)3，通過整流系統(tǒng)3控制和其連接的勵磁線圈2的電流通斷和輸入電壓；
[0009]所述運(yùn)行電耗的智能監(jiān)控系統(tǒng)4包括與立式承壓容器I的進(jìn)水口和出水口連接的取樣單元5，與取樣單元5連接的顆粒計數(shù)儀6和流量計7，所述顆粒計數(shù)儀6和流量計7與智能控制單元8的輸入端相連接，智能控制單元8輸出端與所述整流系統(tǒng)3連接。
[0010]所述智能控制單元8為嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)。
[0011]上述所述智能型電磁過濾器的控制方法，取樣單元5對立式承壓容器I進(jìn)水和出水的水樣進(jìn)行在線取樣，顆粒計數(shù)儀6和流量計7分別對取樣的顆粒數(shù)和電磁過濾器的運(yùn)行流速進(jìn)行測定，智能控制單元8對顆粒計數(shù)儀6和流量計7的測定數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的分析處理，并將處理結(jié)果向整流系統(tǒng)3輸出控制信號；
[0012]所述智能控制單元8對顆粒計數(shù)儀6和流量計7的測定數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的分析處理采用如下數(shù)學(xué)模型
[0013]U=a (LnCos—LnCis) V水
[0014]其中:U—電磁過濾器勵磁線圈的輸入電壓，V ；
[0015]V水一電磁過濾器的運(yùn)行流速，m/h ；
[0016]Cqs—電磁過濾器出水懸浮鐵顆粒數(shù)；
[0017]Cis—電磁過濾器進(jìn)水懸浮鐵顆粒數(shù)；
[0018]a —電磁過濾器性能系數(shù)，對特定一臺電磁過濾器而言，其值為常數(shù)。
[0019]通過上述數(shù)學(xué)模型計算出電磁過濾器運(yùn)行過程中勵磁線圈所需輸入電壓U，當(dāng)計算所得輸入電壓U小于或等于設(shè)定值Us，其中Us的范圍為130~230V，則智能控制單元8向整流系統(tǒng)3發(fā)出信號，僅啟動第一組勵磁線圈，并給定第一組勵磁線圈的輸入電壓為U ；當(dāng)Us< US 2US，則智能控制單元8向整流系統(tǒng)3發(fā)出信號，啟動第二組勵磁線圈，并給定第二組線圈的輸入電壓為U-U設(shè);當(dāng)水處理?xiàng)l件比較復(fù)雜，進(jìn)水流量和懸浮鐵含量波動范圍較大時，需要兩組以上勵 磁線圈，比如設(shè)置第三組勵磁線圈時，當(dāng)2? < U < 3US,則智能控制單元8向整流系統(tǒng)3發(fā)出信號，啟動第三組勵磁線圈，并給定第三組線圈的輸入電壓為U-2U設(shè)，依次類推，能夠設(shè)置更多組勵磁線圈。
[0020]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]I)、本發(fā)明過濾器采用數(shù)學(xué)模型，可根據(jù)電磁過濾器進(jìn)出水懸浮鐵顆粒數(shù)和進(jìn)水流速，計算出電磁過濾器勵磁線圈所需的輸入電壓，為科學(xué)調(diào)整電磁過濾器運(yùn)行電耗，避免電磁過濾器只能在最大運(yùn)行電耗下工作提供了依據(jù)。
[0022]2 )、本發(fā)明增加了運(yùn)行電耗的智能監(jiān)控系統(tǒng)，將實(shí)時檢測到的電磁過濾器進(jìn)出水中的懸浮鐵顆粒數(shù)和進(jìn)水流速代入一種電磁過濾器運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型，借助該數(shù)學(xué)模型對電磁過濾器勵磁線圈的輸入電壓進(jìn)行智能調(diào)節(jié)的一種自動化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的運(yùn)行，既是實(shí)現(xiàn)電磁過濾器運(yùn)行電耗的智能調(diào)節(jié)的過程，使一種電磁過濾器運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型得以實(shí)際應(yīng)用。
[0023]3)、采用了激光顆粒計數(shù)儀這一先進(jìn)的水質(zhì)監(jiān)測儀器，并將該儀器作為一種電磁過濾器運(yùn)行電耗的智能監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，其檢測數(shù)據(jù)為電磁過濾器運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用提供了重要參數(shù)。此外，該儀器的應(yīng)用，也能夠?qū)崟r評估電磁過濾器的運(yùn)行效果。
[0024]4)、根據(jù)熱網(wǎng)疏水的特點(diǎn)，為電磁過濾器配備2組或2組以上的勵磁線圈，使電磁過濾器運(yùn)行電耗的調(diào)節(jié)更靈活，而且相比僅使用I組勵磁線圈，調(diào)整電壓時電路損耗更小。
[0025]5 )、本發(fā)明使電磁過濾器運(yùn)行電耗可以科學(xué)調(diào)整，避免長期高電耗運(yùn)行。熱網(wǎng)疏水的啟動階段，鐵含量比較高，電磁過濾器往往需要高電耗運(yùn)行，但是正常運(yùn)行后，電磁過濾器絕大部分時候僅需在1/3倍的最大電耗下運(yùn)行，就可以確保出水鐵含量達(dá)標(biāo)。應(yīng)用該電磁過濾器，按照北方某熱電廠熱網(wǎng)疏水系統(tǒng)運(yùn)行總時長為120天，正常運(yùn)行時長占90%計算，在120天內(nèi)電磁過濾器節(jié)省電耗可達(dá)60%。
[0026]6)、采用本發(fā)明電磁過濾器，其運(yùn)行電耗可根據(jù)出水鐵含量要求調(diào)整，不會出現(xiàn)進(jìn)水鐵含量大幅增加的情況下，出水鐵含量超標(biāo)的問題，使熱網(wǎng)疏水的回用水質(zhì)穩(wěn)定可靠，為機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障，將產(chǎn)生顯著的安全和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0029]下面以我國北方某超臨界供熱機(jī)組在冬季供熱期間，采用該電磁過濾器對熱網(wǎng)回水(回收至凝結(jié)水)進(jìn)行處理為例，說明其技術(shù)方案。
[0030](I)某超臨界供熱機(jī)組采用本發(fā)明電磁過濾器，其勵磁線圈為三組。冬季供熱開始，投入該電磁過濾器，為其中兩組線圈通電，電磁過濾器的取樣單元5開始對過濾器進(jìn)水和出水實(shí)時采樣，在線的激光顆粒計數(shù)儀實(shí)時檢測樣水的懸浮鐵顆粒數(shù)，流量計檢測過濾器的通水流速。
[0031](2)供熱開始，顆粒計數(shù)儀6檢測到進(jìn)水中懸浮鐵顆粒數(shù)為1080個，檢測到出水中懸浮鐵顆粒數(shù)量為195個，檢測到過濾器通水流速為200m/h。此檢測數(shù)據(jù)由智能控制單元8接收，并按照預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算分析，得出要使出水中懸浮鐵顆粒數(shù)量降至50個以下，達(dá)到凝結(jié)水水質(zhì)要求時，需要勵磁的線圈組的數(shù)量和各整流器需要輸出的電壓。該數(shù)學(xué)模型以進(jìn)出水中的顆粒數(shù)、過濾器運(yùn)行流速為變量，計算在出水鐵含量滿足要求時需要的線圈勵磁的輸入電壓，從而得出需要勵磁的線圈組數(shù)量和整流系統(tǒng)需要輸出的電壓。數(shù)學(xué)模型如下:
[0032]U=a (LnCos—LnCis) V水
[0033]其中:U—電磁過濾器勵磁線圈的輸入電壓，V ；
[0034]V #—電磁過濾器的運(yùn)行流速，m/h ；
[0035]Cqs—電磁過濾器出水懸浮鐵顆粒數(shù)；
[0036]Cis—電磁過濾器進(jìn)水懸浮鐵顆粒數(shù)；
[0037]a —電磁過濾器性能系數(shù)，本例采用的電磁過濾器，其值為0.75。
[0038] 通過上述數(shù)學(xué)模型計算出電磁過濾器勵磁線圈的輸入電壓U，當(dāng)計算所得電壓U小于或等于設(shè)定值Us，本實(shí)施例Us的值為180V，則智能控制單元8向整流系統(tǒng)3發(fā)出信號，僅啟動第一組勵磁線圈，并給定第一組勵磁線圈的輸入電壓為U ;當(dāng)Us < U≤2US，則智能控制單元8向整流系統(tǒng)3發(fā)出信號，啟動第二組勵磁線圈，并給定第二組線圈的輸入電壓為U-U設(shè);當(dāng)水處理?xiàng)l件比較復(fù)雜，進(jìn)水流量和懸浮鐵含量波動范圍較大時，需要兩組以上勵磁線圈，比如設(shè)置第三組勵磁線圈時，當(dāng)2US< U < 3US，則智能控制單元向整流系統(tǒng)3發(fā)出信號，啟動第三組勵磁線圈，并給定第三組線圈的輸入電壓為U-2U 依次類推，能夠設(shè)置更多組勵磁線圈。
[0039](3)供熱開始，智能控制單元8通過對檢測數(shù)據(jù)的計算分析，U為460V，是Us的2.6倍，向整流系統(tǒng)3發(fā)出指令，使三組勵磁線圈全部供電，并保持總電壓為460V，從而使電磁過濾器的勵磁梯度增大，使過濾器的除鐵效率達(dá)到95%以上，出水懸浮鐵顆粒數(shù)降至50個以內(nèi)，鐵含量降至5~20 μ g/L。[0040](4)供熱一段時間后，在線顆粒計數(shù)儀實(shí)時檢測到過濾器進(jìn)水懸浮鐵顆粒數(shù)已降至100個。根據(jù)過濾原理，當(dāng)進(jìn)水中鐵含量較低，即使采用較高的勵磁強(qiáng)度，過濾器的除鐵效率也不會有明顯的提升，其出水鐵含量也不會降的更低。因此，此時沒有必要使電磁過濾器的勵磁強(qiáng)度保持較高，可在滿足出水鐵含量要求的情況下降低勵磁強(qiáng)度，節(jié)省電耗。該電磁過濾器的智能控制系統(tǒng)接收到此時的進(jìn)出水鐵含量及運(yùn)行流速的檢測數(shù)據(jù)后，經(jīng)過計算分析，U為104V，是U s的0.6倍，向整流系統(tǒng)發(fā)出指令，停止向其中兩組勵磁線圈通電，并降低通電的那一組線圈的輸入電壓至104V，使過濾器電耗顯著降低。
[0041](5)供熱期間，工況變化或異常情況下，熱網(wǎng)回水的鐵含量有所增加，相比供熱開始，含鐵量要低很多，但又比正常情況下的含鐵量高，檢測進(jìn)水懸浮鐵顆粒數(shù)為340個，此時該電磁過濾器的智能控制單元8接收到進(jìn)出水鐵含量及運(yùn)行流速的檢測數(shù)據(jù)后，經(jīng)過計算分析，U為269V，是Us的1.5倍，向整流系統(tǒng)3發(fā)出指令，向其中兩組勵磁線圈通電，并保持通電的那兩組勵磁線圈的輸入總電壓為269V，提高過濾器的除鐵效率，確保過濾器出水鐵含量滿足要求，同時盡可能使過濾器的電耗保持在較低水平，節(jié)省電耗。
[0042](6)供熱期間，過濾器的流速隨著供熱負(fù)荷會出現(xiàn)變化，該電磁過濾器的智能控制單元8接收到檢測數(shù)據(jù)后，經(jīng)過計算分析，還可以向整流系統(tǒng)3發(fā)出指令，合理分配和調(diào)節(jié)勵磁線圈的勵磁強(qiáng)度，在確保過濾器出水鐵含量達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，有效控制電耗。
【權(quán)利要求】
1.一種智能型電磁過濾器，其特征在于:包括立式承壓容器(1)，置于立式承壓容器(1)內(nèi)的磁性材料，置于立式承壓容器(1)外的外部勵磁系統(tǒng)，和外部勵磁系統(tǒng)連接的運(yùn)行電耗的智能監(jiān)控系統(tǒng)(4); 所述外部勵磁系統(tǒng)包括布置在立式承壓容器(1)外的兩組或兩組以上勵磁線圈(2)，每組勵磁線圈(2 )均連接有各自的整流系統(tǒng)(3 )，通過整流系統(tǒng)(3 )控制和其連接的勵磁線圈(2)的電流通斷和輸入電壓； 所述運(yùn)行電耗的智能監(jiān)控系統(tǒng)(4)包括與立式承壓容器(1)的進(jìn)水口和出水口連接的取樣單元(5)，與取樣單元(5)連接的顆粒計數(shù)儀(6)和流量計(7)，所述顆粒計數(shù)儀(6)和流量計(7)與智能控制單元(8)的輸入端相連接，智能控制單元(8)輸出端與所述整流系統(tǒng)(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能型電磁過濾器，其特征在于:所述智能控制單元(8)為嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)。
3.權(quán)利要求1或2所述智能型電磁過濾器的控制方法，其特征在于:取樣單元(5)對立式承壓容器(1)進(jìn)水和出水的水樣進(jìn)行在線取樣，顆粒計數(shù)儀(6)和流量計(7)分別對取樣的顆粒數(shù)和電磁過濾器的運(yùn)行流速進(jìn)行測定，智能控制單元(8)對顆粒計數(shù)儀(6)和流量計(7)的測定數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的分析處理，并將處理結(jié)果向整流系統(tǒng)(3)輸出控制信號； 所述智能控制單元(8)對顆粒計數(shù)儀(6)和流量計(7)的測定數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的分析處理采用如下數(shù)學(xué)模型:
U=a (LnCos-LnCis) V水 其中:U—電磁過濾器勵磁線圈的輸入電壓，V ； V#—電磁過濾器的運(yùn)行流速，m/h ； Cffi—電磁過濾器出水懸浮鐵顆粒數(shù)； Cis—電磁過濾器進(jìn)水懸浮鐵顆粒數(shù)； a —電磁過濾器性能系數(shù)，對特定一臺電磁過濾器而言，其值為常數(shù)。 通過上述數(shù)學(xué)模型計算出電磁過濾器運(yùn)行過程中勵磁線圈所需輸入電壓U，當(dāng)計算所得輸入電壓U小于或等于設(shè)定值Us，其中Us的范圍為130~230V，則智能控制單元(8)向整流系統(tǒng)(3)發(fā)出信號，僅啟動第一組勵磁線圈，并給定第一組勵磁線圈的輸入電壓為U ;當(dāng)Us< US≤2U設(shè)，則智能控制單元(8)向整流系統(tǒng)(3)發(fā)出信號，啟動第二組勵磁線圈，并給定第二組線圈的輸入電壓為U-U設(shè);當(dāng)水處理?xiàng)l件比較復(fù)雜，進(jìn)水流量和懸浮鐵含量波動范圍較大時，需要兩組以上勵磁線圈，比如設(shè)置第三組勵磁線圈時，當(dāng)2US < U ≤ 3US,則智能控制單元(8 )向整流系統(tǒng)(3 )發(fā)出信號，啟動第三組勵磁線圈，并給定第三組線圈的輸入電壓為U-2U設(shè)。依次類推，能夠設(shè)置更多組勵磁線圈。
【文檔編號】B01D35/06GK103721473SQ201310740295
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】田文華, 祝曉亮, 和慧勇, 葉洲, 錢殷, 李楠 申請人:西安西熱水務(wù)環(huán)保有限公司, 西安熱工研究院有限公司