Способ контроля эффективности противонакипной обработки воды — SU 1231082 (original) (raw)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 1231 8 19 8 3 ттрр.;18Г. Макаренкоерентьев,Толубко 197 др. Методы индиды. Изд-во Казанс1972, с. 29. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИ(56) Тебенихин Е. Ф., ГусевОбработка воды магнитным полтеплоэнергетикеМ.; Энергияс, 79-87.Ахмеров У. Ш. икации магнитной вокого университета,м 4 С 23 Р 14 ИО, СО С 05 В 27/ОО(54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТИВОНАКИПНОЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ, включающий измерение перепада давления воды на теплообменном аппарате через заданные промежутки времени, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля, дополнительно измеряют разность фаз пульсаций давления между входом и выходом теплообменного аппарата при заданной частоте этих пульсаций, определяют величину тангенса разности фаз и ее относи- . тельное отклонение от исходного значения, сравнивают величину .отклоне- ния с заданной и по результату сравнения определяют эффективность протиобработки воды,(т 0 1С 1 1Изобретение относится к теплоэнер гетике, а именно к способам контроля эффективности противонакипной обработки воды в системах охлаждения теплоэнергетических установок и двигателей внутреннего сгорания.Цель изобретения - повьппение точности и достоверности оценки эффективности противонакипной обработки ВОДЫеНа фиг. 1 изображена схема реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 - зависимость противонакипного эффекта от времени воздействия магнитного поля и скорости потока воды при постоянном значении напряженности поля и градиента напряженности; на фиг. 3 - зависимости пульсаций давления воды в теплообменном аппарате и выходного напряжения фильтра; на фиг. 4 - схема измерителя разности фаз и вычислительного устройства.Теплообменный аппарат как гидравлический элемент можно рассматривать с достаточной степенью точности Фв виде системы с сосредоточенными параметрами, так как размеры тепло- обменных аппаратов для большинства объектов, как правило, намного меньше минимальной длины акустических волн. На основании этого передаточную функцию теплообменного аппарата можно представить в виде где Р,(Б) и Р(8) - изображения поЛапласу относительных величин отклонений давле ний воды на входе и выходе теплообменного аппарата;К и Т- коэффициент передачи и постоянная временитеплообменногоаппарата.При равных величинах гидравлических сопротивлений входа и выхода теплообменного аппарата выражение для постоянной времени можно записать в виде гидравлическое сопротивление собственнотеплообменного аппарата;коэффициент пропорциональности и диаметрэффективного проходного сечения теплообменного аппарата;гидравлическое сопротивление входа и выхода аппарата;- гидравлическая емкостьтеплообменного аппарата;Ч - объем воды в аппарате;С - скорость звука в воде.Из уравнения (2) видно, что изменение постоянной времени теплообмен" гоного аппарата ЬТ пропорциональноизменению его гидравлического сопротивления ьК т.е.4 Ттд 2оС(3) 25При этом величину гидравлическойемкости С можно.с достаточной степе"нью точности считать величиной постоянной, .так как объем образующейсянакипи намного меньше объема воды втеплообменном аппарате.Следовательно, для оценки эффективности противонакипной обработкиводы достаточно на заданном интервале времени определить величину отно сительного отклонения постоянной времени от исходного значенияй,ф 1И,й;)д Г - исходный момент времени и промежуток времени, через которыйпроизводится контроль,соответственно;- исходное и определяемое значения постоянной времени, соответственно.Если сравнить величину 3 Т с заданной, например, равной единице, топоказатель эффективности противонакипной обработки можно записать ввиде9 =(1-8 Т,) 100",. (5)Для определения значения Т втконтролируемые моменты времени используют фаэовую частотную характеристику, соответствующую заданной231082 .6мерителей давления используются измерители с электрическим выходом(тензодатчики, тенэолиты, датчикиконтактного сопротивления , пьезб резисторы). Напряжение на выходе измерителей давления по Форме повторяет форму кривой пульсаций давления,показанных на фиг. 3 а . На выходеФильтров, настроенных на частоту 10 75 Гц, постоянная составляющая сигзаданного значения относительного отклонения постоянной времени теплообменного аппарата 8 Т =В+3 Т (Ф) Поскольку выражение (1) справедливо для низкочастотных колебаний давления потока жидкости, находящихся в интервале изменения частот, равном 0 с а ."00 с , то наиболее высокая точность предлагаемого способа может быть достигнута в интервале значений 0,6 ю,п, с ас О, 8 я, т. е, в интервале 300 с (ц,400 с,П р и м е р, Способ может быть реализован в системах отхлаждения теплоэнергетических установок, таких как паровые котлы и двигатели внутреннего сгорания.Рассматривают вариант реализации способа для двигателя внутреннего сгорания типа К.Противонакипную обработку воды ведут, применяя либо различные химические средства, либо воздействуя на воду магнитным полем. Качество процесса противонакипной обработки воды магнитным полем зависит от ряда параметров, главные из которых - напряженность Н и градиент напряженности ЬН магнитного поля, длительность воздействия магнитного поля, скорость потока воды Ч и начальная жесткость воды Ж, Оценку качества обработки воды обычно проводят с.помощью величины противонакипного эфФекта ПЭ Н-МПЭ = --100 (8)НУгде Н " количество накипи, образовавшейся из необработанной воды;И - количество накипи, образовавшейся из обработанной воды.Характер функциональной зависимости ПЭ от величины Н, 6 Н, , Ч, Ж, как правило, нелинеен, На фиг, 2 показаны линии равного противонакипного эффекта, полученные при обработке воды магнитным полем, напряженность которого Н=1550 Э, а градиент напряженности Н=775 Э/М.На осциллограмме (фиг. 3) показаны пульсации давления воды на входе в теплообменник в системе охлаждения дизеля Кс частотой 25 и 75 Гц. На эти частоты должны быть настроены фильтры, включенные на выходах измерителей давления, В качестве изнала отсутствует, а переменная составляющая сигнала имеет вид синусоиды, показанной на фиг, 3. Сигналыс выходов фильтров поступают на входы измерителя фазы. На фиг. 4 пока.заны Формирователи 8 и 9 импульсов,сигналы на выходах которых появляются в момент перехода входных синусоидальных напряжений Ури 020 через нулевую фазу КЗ-триггер 10,первый Т-триггер (триггер со счетным входом) 11, второй Т-триггер 12,одновибратор 13, фильтр 14 низкихчастот, нелинейный преобразователь 25 15, аналого-цифровой преобразователь16, первая схема И 17, вторая схемаИ 18, сумматор-вычитатель 19, выходная схема И 20, дешифратор 21,выходной сигнал 22.30 Выходы Формирователей 8 и 9 импульсов присоединены к входам КЯтриггера 10 так, что выход Формирователя 8 присоединен к записывающемуединицу входу триггера, а выход Формирователя 9 присоединен к записывающему нуль входу триггера, выход КВтриггера 10 присоединен к входу первогоТ-триггера и к входу фильтра 14 низких частот, выход Фильтра 14 низкихчастот присоединен к входу нелинейного преобразователя 15, выход которого присоединен к входу аналогоциФрового преобразователя 16. Выходаналого-цифрового преобразователя 45 16 присоединен к первым входам первой 17 и второй 18 схемы И, второйвход схемы И 17 присоединен к записывающему единицу выходу первогоТ-триггера 11, и входу второго Т-триггера 12, третий вход схемы И 17 итретий вход схемы И 18 присоединен к записывающему единицу входу второгоТ-триггера 12, второй вход второйсхемы И 18 присоединен к записывающему нуль выходу первого Т-триггера11. Записывающий нуль выход второгоТ-триггера 2 присоединен к входуодновибратора 13 и к первому входу7231082 8выходной схемы И 20, второй вход ко соответствующего фазового угла.торой присоединен к входу сумматора. Триггер 1 остается при этом в нувычитателя 19, суммирующий вход ко- левом состоянии, а триггер 12 - второго присоединен к выходу первой единичном. Измеренная триггером 10схемы И 17, вычитающий вход присое-длительность фазового угла послединеи к выходу второй схемы И 18, а преобразования в фильтре 14 низкихустановочный вход присоединен к вы- частот, нелинейном преобразоватеходу одновибратора 13. Выход вы- ле 15 и аналого-цифровом преобразоходной схемы И 20 присоединен к вхо- вателе 16 через вторую схему И 18ду дешифратора 21, выход 22 которого Ю подается на вычитающий вход сумматоявляется выходом устройства. ра-вычитателя 19, в котором.проиэУстройство работает следующим водится вычитание записанного ранеео разом.об аэом. числа. Если оба фазовых угла одинаВ момент появления импульса с вы- ковы, то на выходе сумматора-вычитахода формирователя 8 импульсов триг теля сигнал отсутствует, Если же вгер О перебрасывается в единичное системе охлаждения начинает откладысостояние, вызывая тем самым пере- ваться накипь, то растет постояннаяброс в единичное состояние триггеров времени теплообменного аппарата Т1 и 12, В момент появления импульса формулы (2) и (3. При этом иачитлс выхода формирователя 9 импульсов 20 нает увеличиваться фазовый сдвигтриггер 10 перебрасывается в нулевое , между пульсациями давления, Это озаостояние, а триггеры 11 и 2 остают- качает, что в каждый очередной замерся в единичном состоянии. Чем больше значение угла фазового сдвига уверазность фаз между пульсациями дав- личивается, растет и цифровой код,ления на входе и выходе из теплооб записанный в аналого-цифровом пременного аппарата, тем больше времени образователе, Так как вычитаемое чисна выходе триггера 10 имеется единич ло больше уменьшаемого числа, тоный сигнал, В фильтре 14 низких час- в сумматоре-вычитателе 19 появляетсятот импульсный сигнал с выхода триггера 10 бчисло минус единица. В этот моментпреобразуется в потенцналь времени на выхо е с ато а-виый сигнал, величина напр ения на времени на выходе сумматора вычитавыходе фильтра 4 низких частот про 14я а теля появляется сигнал который поФпорциональна фаэовому сдвигу междуступает на выходную схем И 20, Вую у О, Впульсациями давления. Напряжение смомент прихода очередного (по счетуильтра , пропорциональноел ия. апряжение с третьего) импульса с выхода формиро 35 вателя 8 импульсов триггер О вновьвеличине угла, в нелинейном преобразователе 15 преобразуется в напр е- Р ходит в единичное состояние,ние, пропорциональное величине т н- тригр 1 перебрасывается в единнчгенса эт га этого угла, а в аналого-цифроое величине тан- ное состояние, а триггер 2 - в нулевом преобразователе 16 преобразуется вое. ПоЯвление сигнала на нУлевомт Я 40в эквивалентный ему цифровой код, выходе триггера 12 обеспечиваетТак как триггеры 11 и 12 находятся в сраба 1 вание выходной схем И 20 иединичном состоянии, то через схему сРабатывание дешифратора 21, сигналИ 17 этот циФровой код записывается на выходе 22 которого тем больше,сумматором-вычитателем,чем больше разница фазового угла.Спустя время, необходимое для надеж 45Приход оче е ногор д о о импульса с вы- ного срабатывания схемы И 20 и дехода формирователя 8 имп ульсов вновь шифратора 21, появляется сигнал напереводит т иггеди р ер 1 О в единичное со- выходе одновибратора 13, которыйстояние. При этом т иггер р 11 перехо-, устанавливает сумматор-вычитатель 19дит в нулевое состояние, а триггер 50 в исходное состояние. Схема устрой 12 остается в единичном состоянии. ства готова к выполнению своих функИзменение состояния т игге 1Р ра 1 вы- ции. Измерение угла начинается с поМзывает переключение схемы Имь И 17 и 18, ступлением пятого импульса с выходасхема И 17 запирается а схе ма И 18 формирователя 8 импульсов. Приходотпирается. Появление сигнала с вы пятого импульса вызывает срабатываниеходаформирователя 9 импульсов вытех же элементов, что и приход перэывает очередной переброс т игге а вого, а приход шестого аналогичен10 в нулевое состояние и изме ениезмерение приходу второго импульса.0,35 0,3 М Восьмой импульс вызывает переход схемы в исходное состояние, далее работа повторяется. В качестве формирователей 8 и 9 импульсов исполь-, зованы триггеры Шмитта.В качестве одновибратора может быть применен ждущий мультивнбратор. В качестве фильтра 14 низких частот применен низкочастотный С-Фильтр. В качестве нелинейного преобразова-. теля 15 использована диодная матрица, реализующая Функцию отношения тангенсов разностей фаз.Применение для контроля качества обработки воды Фазовых методов повьгшает точность определения степени . засорения теплообменников, так как результат измерения не сказываются такие показатели режима работы теплообменного аппарата как его производительность, напор и т.п. Для павы. 231082 1 Ошения точности необходимо увеличитьзаданное значение частоты пульсацийдавления ю так, чтобы иметь возможность с приемлемой точностью зафиксировать величину ФазоЪого сдвигапульсаций давления между входом мвыходом теплообменного аппарата, Длязвена, описываемого уравнением (1),выражение для Фазовой частотной ха рактеристики имеет виду (ц с) - агсйз Тт (е) и (9)Из уравнения (9) следует, что требуемая точность определения величины(Я й) определяется выбором вели чины (д;Использование изобретения обеспе,чивает возможность исключения преждевременного выхода из строя тепло обменных аппаратов, а также продление 20 ресурса работы и эффективность их использования.

Смотреть

Способ контроля эффективности противонакипной обработки воды