新型污垢热阻在线监测仪的研制.pdf

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1、新型污垢热阻在线监测仪的研制徐品政。等ResearchandDevelopmentoftheNewOnIineMonitorforFoulingThermaIResistance徐品敌罗益厌(南京工业大学自动化与电气工程学院。江苏南京210000)摘要：为了实现对循环水结垢情况的监测，介绍了一种用于监测换热器的新型污垢热阻在线监测仪的设计方案。该监测仪采用高集成度微控制器和设计优良的电路，实现了对多路测量信号的采集处理以及污垢热阻的计算。同时，还可通过控制信号的输出实现对监测换热器系统中水流量及蒸汽温度的改进型数字PID控制。测试表明，该监测仪性能优良，并且对循环水

2、结垢的在线监测起到了很好的效果。关键词：在线监测远程监控PID单片机可靠性中图分类号：1他16+．I文献标志码：AAbs奸act：Inord盯mrⅡ0Ilitormef抽H

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5、rds：OTllinem砌t甜ngRemotemom幻一“gPr0岬i∞in忙驴60ndi＆陀nti“0n地croc仰仃DuerReuab血y0引言工业生产中通常使用循环冷却水对设备进行冷却，但若对其处理不好，则会给换热设备带来污垢沉积，并对换热设备的性能以及工业生产安全带来严重影响。因此，工业中通常使用监测换热器对循环冷却水结垢情况进行监测。监测换热器是一种模拟实际工况的小型换热器¨-。使用监测换热器长期在线监测污垢热阻的同时，需测定和记录各种数据，并计算污垢热阻。这一过程持续时间长，消耗的人力较多，且精度不高”o。使用市场上一般的污垢热阻监测仪可实现自动测量和计

6、算污垢热阻的功能，但并不能对蒸汽温度和进水流量进行自动控制，而且此类监测仪往往不具备通信功能，不能接人工厂的Dcs，也不便于工厂进行远程监控。本文介绍的一种基于c8051FD21的污垢热阻在线监测仪的设计，很好地解决了以上问题，且仪器测量各性能(精度、集成度、可靠性)高、功耗低、体积小，很适合使用在工业现场的监测换热器上。修改稿收到日期：2011一05一13。第一作者棘品政．男．1986年生．现为南京工业大学检测技术与自动化装王专业在读硕士研究生；主要从事工业循环冷却水相关拴测与自动控制系统方面的研宛。《自动化仪表》第32卷第8期2011年8月1监测换热器系统1．1

7、系统结构污垢热阻在线监测仪首先通过分布在监测换热器各部分的传感器得到测量数据，主要测量值有蒸汽温度、进口温度、进水流量和出口温度，然后监测仪对传感器数据进行处理后显示，并通过计算得到当前污垢热阻值，最后将相应数据传送到Dcs。此外，监测仪还能根据所设置的参数对蒸汽电动阀和进水电动阀进行控制。监测换热器系统结构如图1所示。图1系统结构FiglS，stematjcstrLlctllreI-2污垢热阻的计算方法在计算污垢热阻之前首先要对清洁管热阻R。进行计算。根据传热系数方程式和热传导的基本原理，81新型污垢热阻在线监测仪的研制徐品政。等可得到清洁管热阻冠。的计算式为：耻

8、帮(等一o．s)(1)式中：d为换热管内径；￡为试验管的有效长度；n为试验管的数目；c。为水的比热；G为单位时间内冷却水的流量；r为当前蒸汽温度；￡．为当前冷却水进口温度；￡：为当前冷却水出口温度。由此可得瞬时污垢热阻r^，即当前热阻值减去清洁管热阻值，计算式为：r。=等(等-os)-R㈤7s2可Ii刈‘3J“o¨)1．3监测流程基于以上污垢热阻计算方法，监测换热器系统需要在首次运行时先计算清洁管热阻晚，这是保证整个测量准确的基础，然后再计算污垢热阻r．。基于这个测量流程，本仪器运行时分为4种状态，分别为“0状态”、“1状态”、“2状态”和“3状态”。在“O状态