RU2624982C1 - Method of hardness scaling control on heat units walls and device for its implementation - Google Patents
Method of hardness scaling control on heat units walls and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624982C1 RU2624982C1 RU2016100821A RU2016100821A RU2624982C1 RU 2624982 C1 RU2624982 C1 RU 2624982C1 RU 2016100821 A RU2016100821 A RU 2016100821A RU 2016100821 A RU2016100821 A RU 2016100821A RU 2624982 C1 RU2624982 C1 RU 2624982C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scale
- electrodes
- resistances
- walls
- deposits
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплотехники, в частности к измерениям и контролю толщины отложений накипи на внутренних стенках теплоагрегатов.The invention relates to the field of heat engineering, in particular to measuring and controlling the thickness of scale deposits on the inner walls of heat generating units.
Отложения накипи на рабочих поверхностях последних снижают КПД и уровень их безопасности в эксплуатации.Scale deposits on the working surfaces of the latter reduce the efficiency and the level of their safety in operation.
В настоящее время проблему борьбы с накипью решают путем организации периодических чисток оборудования, комплектования системой водоподготовки и разработки мер конструктивного характера. Чистки, как правило, проводят вручную, они сопряжены с опасным и малопроизводительным трудом, экономически не эффективны, при этом график периодических чисток может не совпадать с реальной потребностью в них, поскольку отложения образуются неравномерно и зависят от многих факторов. Водоподготовка на практике не всегда спасает от накипи из-за «проскока» солей и, кроме того, сопровождается большими финансовыми и временными затратами. Конструктивные меры также дороги. При этом качество работы теплоагрегатов оценивается по приборам учета: теплосчетчикам, расходомерам и манометрам. Однако они имеют невысокую точность и принципиально не могут указать: где и когда в тепловой схеме достигнуты критические уровни накипи.Currently, the problem of combating scale is solved by organizing periodic cleaning of equipment, completing a water treatment system and developing measures of a constructive nature. Cleaning, as a rule, is carried out manually, they involve dangerous and inefficient labor, are not economically efficient, and the schedule of periodic cleanings may not coincide with the real need for them, since deposits form unevenly and depend on many factors. In practice, water treatment does not always save from scale due to salt “leakage” and, in addition, is accompanied by large financial and time costs. Constructive measures are also expensive. At the same time, the quality of the operation of heat generating units is evaluated by metering devices: heat meters, flow meters, and pressure gauges. However, they have low accuracy and cannot fundamentally indicate: where and when in the thermal circuit critical levels of scale have been reached.
Известны способы и устройства измерения толщины отложений на основе методов неразрушающего контроля: вихретокового (1), акустического (2) и др. видов. Недостатками решений в соответствии с (1) и (2) являются низкая чувствительность контроля и пониженная технологичность из-за необходимости периодической тарировки измерений.Known methods and devices for measuring the thickness of deposits based on non-destructive testing methods: eddy current (1), acoustic (2) and other types. The disadvantages of the solutions in accordance with (1) and (2) are the low sensitivity of control and reduced manufacturability due to the need for periodic calibration of measurements.
Наиболее близким к данному изобретению является способ и устройство для определения солеотложения по патенту (3), взятому за прототип. Принцип работы прототипа основан на точечном сравнении двух величин электрического сопротивления постоянному току между помещенными внутрь емкости электродами до отложения накипи и после. Так как удельное сопротивление накипи существенно выше водного, то разность этих сопротивлений несет информацию о толщине накипи, отложившейся на электродах. Данное решение позволяет измерять толщину отложений на внутренних стенках котлов и труб. Однако оно имеет ограниченные возможности, так как контроль в точке не дает объективную оценку накипеобразования во всем теплоагрегате. Необходима большая совокупность измерений даже в небольшой зоне. Кроме того, из описания патента-прототипа следует, что при замерах толщин рабочего диапазона прототипа (1-5) мм относительная погрешность составляет в зависимости от условий (10-60) %. Такие ограничения при контроле отложений, например, в тепловых котлах неприемлемы. Так согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» (4) предельная толщина накипи при работе котла с производительностью до 0,7 тонн пара в час не должна превышать 0,5 мм. Котлы с большей производительностью должны комплектоваться системами водоподготовки, и толщину накипи для них не регламентируют, так как согласно требованиям полагают, что накипи здесь не должно быть. Ведь при контроле нет необходимости измерять пока отсутствующую накипь, более важно вовремя уловить начало опасного процесса накипеобразования для принятия соответствующих мер, что заключено в таком параметре процесса, как скорость роста (или схода) накипи.Closest to this invention is a method and apparatus for determining scaling according to the patent (3), taken as a prototype. The principle of operation of the prototype is based on a point-by-point comparison of two values of electrical resistance to direct current between the electrodes placed inside the capacitance before scale deposits and after. Since the specific resistance of the scale is significantly higher than water, the difference of these resistances carries information about the thickness of the scale deposited on the electrodes. This solution allows you to measure the thickness of deposits on the inner walls of boilers and pipes. However, it has limited capabilities, since monitoring at a point does not give an objective assessment of scale formation in the entire heat generator. A large set of measurements is needed even in a small area. In addition, from the description of the prototype patent it follows that when measuring thicknesses of the working range of the prototype (1-5) mm, the relative error is depending on the conditions (10-60)%. Such restrictions when controlling deposits, for example, in thermal boilers are unacceptable. So, according to the “Rules for the Design and Safe Operation of Steam and Water Boilers” (4), the maximum scale thickness during operation of the boiler with a capacity of up to 0.7 tons of steam per hour should not exceed 0.5 mm. Boilers with higher productivity should be equipped with water treatment systems, and the scale thickness for them is not regulated, since according to the requirements it is believed that there should be no scale. Indeed, during control there is no need to measure the absent scale, it is more important to catch the beginning of the dangerous scale formation process in time to take appropriate measures, which is contained in such a process parameter as the growth rate (or descent) of the scale.
Изложенное позволяет заключить, что известные технические решения не могут быть с достаточной достоверностью применены для контроля толщины накипи в котлах и, что особенно важно, в начальной стадии ее возникновения и роста, когда требуется высокая точность измерения.The foregoing allows us to conclude that the known technical solutions cannot be reliably applied to control the scale thickness in boilers and, most importantly, in the initial stage of its occurrence and growth, when high measurement accuracy is required.
Целью изобретения является повышение точности и технологичности контроля за безнакипным режимом работы котлоагрегатов.The aim of the invention is to improve the accuracy and manufacturability of control over a non-scale mode of operation of boiler units.
Предлагаемый способ контроля накипеобразования на внутренних стенках теплоагрегатов достигается тем, что контроль осуществляют по измерениям толщины накипи посредством сравнения электрических сопротивлений слоев воды с накипью и просто воды, и, дополнительно согласно изобретению, фиксируют факт начала отложения накипи и ее рост путем дифференцирования во времени текущих значений измеренных толщин накипи с установлением ее недопустимого уровня. Известные устройства не обладают необходимыми качествами ввиду низкой чувствительности и подверженности действию помех при измерении малых толщин накипи. Главной помехой измерений приведенных аналогов и прототипа является нестабильная электропроводность воды, часто зависящая от изменения концентрации ненакипеобразующих солей, щелочности и т.д. Сопротивление воды входит в измерительную цепь и в случае малого сопротивления тонкой накипи может оказать решающее влияние на результат измерений.The proposed method for controlling scale formation on the inner walls of heat generating units is achieved by controlling by measuring the thickness of the scale by comparing the electrical resistances of the water layers with scale and just water, and, in addition, according to the invention, the fact of the onset of scale deposition and its growth is recorded by differentiating the current values with time the measured scale thickness with the establishment of its unacceptable level. Known devices do not possess the necessary qualities due to the low sensitivity and susceptibility to interference when measuring small scale thickness. The main obstacle to the measurements of the above analogues and prototype is the unstable electrical conductivity of water, often depending on changes in the concentration of non-scale-forming salts, alkalinity, etc. Water resistance is included in the measuring circuit and in the case of small resistance of fine scale can have a decisive influence on the measurement result.
С целью повышения помехоустойчивости адекватная реализация предлагаемого способа состоит в том, что измерение электрического сопротивления микрослоя толщины накипи выполняют с помощью мостовой схемы, составленной из трех балансировочных резисторов, отражающих сопротивления участков водной среды теплоагрегата, и четвертого, представляющего суммарное сопротивление микрослоя накипи на стенке последнего с прилегающей водой, с дополнением дифференцирующего узла, выполненного, например, на операционном усилителе, подключенном к выходной диагонали моста сопротивлений, и пороговой схемы, присоединенной к выходу дифференцирующего звена. Кроме того, электроды, с помощью которых в емкости формируют мост сопротивлений, выполнены из материалов с пониженной адгезией к накипеобразующим солям.In order to increase the noise immunity, an adequate implementation of the proposed method consists in the fact that the electrical resistance of the microlayer of the scale thickness is measured using a bridge circuit composed of three balancing resistors that reflect the resistance of the sections of the water medium of the heat generating unit, and a fourth one representing the total resistance of the scale microlayer on the wall of the latter with adjacent water, with the addition of a differentiating unit, made, for example, on an operational amplifier connected to the output diagonal of the resistance bridge, and a threshold circuit connected to the output of the differentiating link. In addition, the electrodes, with which a resistance bridge is formed in the tank, are made of materials with reduced adhesion to scale-forming salts.
Фигура 1 иллюстрирует предлагаемый способ, на фигуре 2 показана схема устройства, осуществляющая этот способ.Figure 1 illustrates the proposed method, figure 2 shows a diagram of a device that implements this method.
Позиционные обозначения на фиг. 1 и 2 отражают: 1 - мост сопротивлений; 2 - дифференцирующее звено; 3 - пороговая схема; 4, 5, 6, 7 - сопротивления плеч моста сопротивлений 1, из которых 4, 5, 7 - балансировочные, образуемые водой 8 в емкости теплоагрегата, 6 - плечо с сопротивлением, образуемым также водой 8 и отложением накипи 9 на стенке 10 емкости; 11 - электроды в количестве 5-ти единиц, с помощью которых формируются сопротивления балансировочных плеч моста сопротивлений 1. Одним из электродов плеча 6 является стенка теплоагрегата 10. Нужно отметить, что принципиально не важно, какое именно плечо моста будет использовано в качестве измерительного, согласно теории оно может быть любым. И в этом плане на фигурах показана одна из четырех возможных схемных версий. Выводы проводов из емкости теплоагрегата осуществлены через переходные разъемы 12.The reference numbers in FIG. 1 and 2 reflect: 1 - bridge of resistances; 2 - differentiating link; 3 - threshold circuit; 4, 5, 6, 7 - resistance of the shoulders of the bridge of
Предлагаемый способ можно пояснить на работе устройства его осуществления. Электроды 11 помещают в водную среду 8 емкости теплоагрегата: трубу, барабан и т.п., на стенках 10 которой изначально отсутствует накипь 9. Сформированный мост сопротивлений 1 балансируется известными приемами. Балансировка здесь нужна не для измерительных целей, а для выведения моста сопротивлений 1 в рабочий режим. После этого теплоагрегат включают в работу. Уровни сигналов на выходах моста 1 и узла 2 равны нулю. Если при этом произойдет изменение сопротивление воды 8, то это изменение коснется в равной мере всех плеч мостовой схемы 1, и сигнал на упомянутых выходах сохранится неизменным. В случае начала процесса накипеобразования станет изменяться только сопротивление плеча 6, остальные останутся неизменными, поскольку их электроды покрыты низкоадгезионным материалом и на них накипь не образуется. В выходной диагонали моста сопротивлений 1 возникает ток разбаланса, и на выходе дифференцирующего звена 2 формируется сигнал, уровень которого будет отражать действующую скорость накипеобразования. Возможные помехи от взаимного шунтирования электродов через воду могут быть уменьшены разнесением их на расстояние друг от друга. Поскольку сигнал с диагонали моста сопротивлений 1 может быть слабым по уровню, дифференцирующее звено 2 на выходе снабжено усилителем. Оптимальное схемотехническое решение этого звена в данном случае должно быть в виде операционного усилителя с дифференцирующими свойствами.The proposed method can be explained on the operation of the device for its implementation. The
Ненулевое значение этого сигнала означает рост накипи, и, если толщина накипи превысит критический уровень, установленный на опорном входе пороговой схемы 3, она срабатывает, формируя сигнал тревоги, по которому принимают соответствующие меры. К таким мерам относят регулировку дозирующего устройства при использовании комплексонов, подключение и регулировку ультразвуковых, магнитных и других противонакипных аппаратов безреагентного действия, либо проведение ревизии системы водоподготовки.A nonzero value of this signal means an increase in scale, and if the thickness of the scale exceeds the critical level set at the reference input of the
Предложенное изобретение выгодно отличается от прототипа тем, чтоThe proposed invention compares favorably with the prototype in that
- создано новое качество контроля: оценку накипеобразования, т.е. скорости роста отложения накипи, что позволяет оперативно принять меры по ее стабилизации или уменьшению. Оценки по сигналу без дифференцирования во времени малоинформативны, так как теряется временная динамика изменения процесса накипеобразования;- a new quality of control has been created: an assessment of scale formation, i.e. the growth rate of scale deposits, which allows you to quickly take measures to stabilize or reduce it. Estimates for a signal without differentiation in time are uninformative, since the temporal dynamics of changes in the scale formation process is lost;
- повышена точность контроля за счет создания мостовой схемы измерения сопротивления накипи с помощью погруженных в водную среду теплоагрегата определенной совокупности электродов с покрытием из материала с пониженной адгезией;- improved control accuracy by creating a bridge circuit for measuring scale resistance using a certain set of electrodes coated with a material of reduced adhesion immersed in an aqueous medium;
- повышена технологичность и достоверность контроля накипеобразования путем расширения зоны контроля, обусловленной пространственным размещением нескольких электродов и их габаритами (вместо одной « точки», как в прототипе), и усреднения результатов измерений.- improved manufacturability and reliability of control of scale formation by expanding the control zone due to the spatial placement of several electrodes and their dimensions (instead of one "point", as in the prototype), and averaging the measurement results.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ №2487343, МКИ G01N 27/72, G01B 7/06, 10.07.2013.1. RF patent No. 2487343, MKI G01N 27/72, G01B 7/06, 07/10/2013.
2. Патент РФ RU 02098754 C1, МКИ G01B/02, 12.10.1997.2. RF patent RU 02098754 C1, MKI G01B / 02, 12.10.1997.
3. Патент РФ №2387950, МКИ G01B 7/06, 27.04.2010.3. RF patent No. 2387950, MKI G01B 7/06, 04/27/2010.
4. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. ПБ 10-574-03. М., ПИО ОБТ, 2003.4. Rules for the design and safe operation of steam and hot water boilers. PB 10-574-03. M., PIO MBT, 2003.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100821A RU2624982C1 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Method of hardness scaling control on heat units walls and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100821A RU2624982C1 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Method of hardness scaling control on heat units walls and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624982C1 true RU2624982C1 (en) | 2017-07-11 |
Family
ID=59495206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016100821A RU2624982C1 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Method of hardness scaling control on heat units walls and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624982C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108506990A (en) * | 2018-07-10 | 2018-09-07 | 广东万家乐厨房科技有限公司 | A kind of nozzle and range hood for range hood cleaning |
RU188621U1 (en) * | 2019-02-22 | 2019-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Нижегородский институт прикладных технологий" | Control unit of scale formation on the wall of the heat unit |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4118663A (en) * | 1977-10-11 | 1978-10-03 | Thomas-Barben Instruments | Four electrode conductivity sensor |
RU2098754C1 (en) * | 1994-11-30 | 1997-12-10 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Method measuring thickness of layer of deposit on internal walls of water- supply pipe |
RU2251100C2 (en) * | 2000-03-07 | 2005-04-27 | Налко Кемикал Компани | Method and device for measuring oxalate calcium scale formation |
RU2310835C2 (en) * | 2002-04-22 | 2007-11-20 | Налко Компани | Method of measuring settling capability |
RU2387950C2 (en) * | 2008-05-04 | 2010-04-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method and device for scaling thickness determination |
-
2016
- 2016-01-12 RU RU2016100821A patent/RU2624982C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4118663A (en) * | 1977-10-11 | 1978-10-03 | Thomas-Barben Instruments | Four electrode conductivity sensor |
RU2098754C1 (en) * | 1994-11-30 | 1997-12-10 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Method measuring thickness of layer of deposit on internal walls of water- supply pipe |
RU2251100C2 (en) * | 2000-03-07 | 2005-04-27 | Налко Кемикал Компани | Method and device for measuring oxalate calcium scale formation |
RU2310835C2 (en) * | 2002-04-22 | 2007-11-20 | Налко Компани | Method of measuring settling capability |
RU2387950C2 (en) * | 2008-05-04 | 2010-04-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method and device for scaling thickness determination |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108506990A (en) * | 2018-07-10 | 2018-09-07 | 广东万家乐厨房科技有限公司 | A kind of nozzle and range hood for range hood cleaning |
RU188621U1 (en) * | 2019-02-22 | 2019-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Нижегородский институт прикладных технологий" | Control unit of scale formation on the wall of the heat unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Honarvar et al. | Ultrasonic monitoring of erosion/corrosion thinning rates in industrial piping systems | |
WO2009045629A2 (en) | Apparatus, system, and associated method for monitoring surface corrosion | |
CN105229459B (en) | Use the apparatus and method of piezoelectricity microbalance sensors | |
US10746577B2 (en) | Magnetic flowmeter with automatic in-situ self-cleaning | |
Van Drunen et al. | Recognizing limitations in eddy-current testing | |
JP2015180856A (en) | Corrosion monitoring sensor, corrosion depth calculation system, and metal corrosion speed calculation system | |
RU2624982C1 (en) | Method of hardness scaling control on heat units walls and device for its implementation | |
JP2023515125A (en) | Method and measurement set-up for determining internal corrosion rate of steel structures | |
JP5626380B2 (en) | Pitting corrosion monitoring test piece, pitting corrosion monitoring device, and pitting corrosion monitoring method | |
CN105209885B (en) | Use the apparatus and method of piezoelectricity microbalance sensors | |
Gan et al. | Improved formula for localized corrosion using field signature method | |
JP2010512476A (en) | Method and apparatus for detecting and / or quantifying water leaks | |
RU188621U1 (en) | Control unit of scale formation on the wall of the heat unit | |
RU2514822C2 (en) | Method to monitor internal corrosive changes of manifold pipeline and device for its realisation | |
KR101477962B1 (en) | Apparatus and method for detecting pitting corrosion of metal using acoustic emission method | |
Khalilov et al. | A combined liquid sodium flow measurement system | |
CN106441500A (en) | Electric-conductive liquid level sensor applied to severe environments | |
RU143178U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE THICKNESS OF MAGNETIC DEPOSITS ON THE SURFACE OF PIPES BY THE VORTEX RAY METHOD | |
RU2439491C1 (en) | Method for determining value of deposits on inner surface of pipeline and device for its implementation | |
JP5450468B2 (en) | Pitting depth calculation method, pitting depth calculation device, and pitting depth calculation system | |
Xu et al. | Soft sensing method of LS-SVM using temperature time series for gas flow measurements | |
CN105546354B (en) | A kind of device and method for reducing electric field fingerprint method test temperature error | |
Rahman et al. | A review of ultrasonic tomography for monitoring the corrosion of steel pipes | |
CN112782256A (en) | Multi-parameter probe for corrosion monitoring and corrosion detection system | |
RU123525U1 (en) | CORROSION SPEED SENSOR |