一、  監(jiān)測換熱器概述

隨著我國石油、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)垢的矛盾越來越突出。為保證大型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)和連續(xù)生產(chǎn)，必須有效地對循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕等情況進(jìn)行監(jiān)測，從而評定出*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)場的水質(zhì)實際情況，而且可以對現(xiàn)場水質(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)測換熱器，經(jīng)過幾年的廠家使用得到證明，是一種較理想的水質(zhì)監(jiān)測設(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。其測試效果對于冷卻水化學(xué)處理方案的確認(rèn)和調(diào)整以及藥劑效果的評定是可靠而有效的。由于監(jiān)測換熱器裝置是模擬生產(chǎn)裝置換熱器的工況條件設(shè)計的，因此它具有較好的相似性。同時它還具有結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)格較小、**設(shè)計試管方便拆卸的特點，被廣泛運用于循環(huán)冷卻水化學(xué)處理的現(xiàn)場監(jiān)測。

智能化監(jiān)測換熱器直接對現(xiàn)場水質(zhì)的監(jiān)測可以做到：

（1）通過對循環(huán)水狀況進(jìn)行評估和預(yù)測，*終給出一份精度很高的現(xiàn)場循循環(huán)水水的全分析動態(tài)報告為實驗人員配置符合實際的水質(zhì)穩(wěn)定劑提供可靠依據(jù)。

（2）對循環(huán)水現(xiàn)場管理做到有據(jù)可依，有據(jù)可查。

（3）迅速發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場循環(huán)水的異常，為及時處理贏得了時間。

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

（5）通過對循環(huán)水的PH值、電導(dǎo)率、濃縮倍數(shù)、污垢熱阻等的檢測，并傳送信號到DCS控制室分析使用的設(shè)備。檢測系統(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)對話的型式。監(jiān)測換熱器系統(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，可對循環(huán)冷卻水化學(xué)處理工藝進(jìn)行準(zhǔn)確評價和監(jiān)測，對冷卻水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢等進(jìn)行綜合評估，受到眾多客戶的好評。

二、監(jiān)測換熱器裝置功能

1、通過腐蝕速率測試儀和污垢熱阻測試儀自動在線檢測循環(huán)水腐蝕速率、點腐蝕趨勢、污垢熱阻、污垢沉降速率。還可以用試片、試管通過人工秤重計算了解循環(huán)水腐蝕、污垢信息。

2、通過溫度傳感器自動在線檢測模擬換熱器進(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觀察模擬換熱器進(jìn)、出口水溫和蒸汽溫度。

3、通過流量傳感器、電動調(diào)節(jié)閥來自動控制水流量。還可以用浮子流量計觀察裝置水流量，控制流經(jīng)試管水流速度。

4、通過溫度傳感器、電動調(diào)節(jié)閥來自動控制蒸汽流量。可保持蒸汽達(dá)到一個平穩(wěn)的壓力和平穩(wěn)的溫度。

5、pH值在線監(jiān)測提供4-20mA電流信號與加酸量連鎖控制。

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

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

8、系統(tǒng)有數(shù)據(jù)自動采集、處理、輸出功能。可輸出4～20mA信號（信號在電控柜內(nèi)接線端子上，用戶取走）至DCS/FCS系統(tǒng)；可實現(xiàn)計算機(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)能實時在線監(jiān)測上述參數(shù)，可以隨時調(diào)用監(jiān)測數(shù)據(jù)，打印報表、曲線。

10、試驗周期可以根據(jù)試驗要求來定。

三、監(jiān)測換熱器計算方法

試驗中，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算熱阻：

（一）、清潔管熱阻的計算

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—清潔管時循環(huán)水出口、入口溫度:℃

     G—循環(huán)水流量：Kg/h（千克/小時）

     D—換熱管內(nèi)徑：m（米）

L—換熱管有效長度：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）瞬時熱阻的計算

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

    式中: Rf —瞬時熱阻（總熱阻）:㎡.k/w

     t出、t入—瞬時時循環(huán)水出口、入口溫度:℃

     G—循環(huán)水流量：Kg/h（千克/小時）

     D—換熱管內(nèi)徑：m（米）

L—換熱管有效長度：m（米）

Cp—循環(huán)水定壓比熱：4186.8焦/Kg.℃

T－蒸汽溫度：℃

（三）瞬時污垢熱阻的計算

R=Rf- R0                                          （公式3）

R—瞬時污垢熱阻:㎡.k/w

（四）污垢沉降速率的計算

污垢沉降速率=（污垢熱阻值×污垢熱導(dǎo)率×污垢密度）/時間（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    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）

污垢密度：1.3×103 kg/m3    （以鈣、鎂的碳酸鹽垢計）

瞬時污垢熱阻R、污垢沉降速率，由智能儀表運算并顯示出計算結(jié)果。