一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备及方法
阅读说明：本技术 一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备及方法 (Optimization equipment and method for salt absorption system of valve external cooling water supplementing softening device ) 是由 薛嵩凌 陈德兴 李升晖 范彦琨 陈金文 陈灼 徐显烨 何志甘 黄东方 李冠颖 许 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备及方法,其中,设备包括PLC控制器、变频器、搅拌机、电导率传感器和进水流量传感器；所述电导率传感器、进水流量传感器和出水流量传感器与所述PLC控制器的输入端电连接,所述变频器和搅拌机与所述PLC控制器的输出端电连接,所述变频器的输出端与所述搅拌机电连接；所述电导率传感器设置于盐箱中,用于采集盐箱内盐水的电导率数据并发送至所述PLC控制器；所述进水流量传感器设置于盐箱的进水管道中,用于采集进水管道是否有水流流入的进水信号并发送至所述PLC控制器；所述PLC控制器根据电导率数据和进水信号控制所述搅拌机工频启动或通过所述变频器控制所述搅拌机变频启动。(The invention relates to an optimization device and a method for a salt absorption system of a valve external cooling make-up water softening device, wherein the device comprises a PLC (programmable logic controller), a frequency converter, a stirrer, a conductivity sensor and an inflow water flow sensor; the conductivity sensor, the water inlet flow sensor and the water outlet flow sensor are electrically connected with the input end of the PLC, the frequency converter and the stirrer are electrically connected with the output end of the PLC, and the output end of the frequency converter is electrically connected with the stirrer; the conductivity sensor is arranged in the salt tank and used for collecting conductivity data of the salt water in the salt tank and sending the conductivity data to the PLC; the water inlet flow sensor is arranged in a water inlet pipeline of the salt tank and used for acquiring a water inlet signal whether water flows into the water inlet pipeline or not and sending the water inlet signal to the PLC; and the PLC controls the mixer to start at power frequency according to the conductivity data and the water inlet signal or controls the mixer to start at variable frequency through the frequency converter.)
技术领域
本发明涉及一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备及方法，属于工业自动化技术领域。
背景技术
阀外冷补充水的软化采用全自动软化水处理设备，由离子交换器、再生系统和吸盐系统三部分组成。
其中，离子交换器是再生系统的一部分，吸盐系统将盐箱中的盐水吸入离子交换器，在离子交换器里，盐水和离子交换器里的树脂发生反应，恢复树脂吸附钙，镁离子的能力，这就是一个再生的过程。盐箱内设置有高低液位开关和电导率传感器，可检测盐箱液位，当水位不满足要求时，自动补水；当盐箱内的盐水电导率不满足要求时，提示运维人员补充工业盐或者到现场搅拌盐溶液。
目前，当盐箱内的电导率不满足要求时，监控后台会告警提示，运维人员可通过自动加盐装置或手动加盐。当前阀外冷补充水软化系统的再生周期采用消耗水量周期，例如：每正常处理120m3的补充水(自来水)，软化装置便再生30min；每再生一次，约消耗0.25t的饱和盐溶液；举例负荷情况统计(09：00-23：00，有功370MW，无功0MVar；其他时间有功180MW，无功0MVar)，则每周软化系统约再生6次，约需消耗1.5t的饱和盐溶液。同时根据工业盐的溶解度计算(室温20℃，盐溶解度为36g/100g)，1.5t饱和盐溶液，需消耗540KG的盐。
而一次性在盐箱中加大量的工业盐容易造成工业盐结块以及吸盐管堵塞的现象，故运维人员一次只能加少量的盐，约3-4天需加盐一次，造成需频繁加盐的现象，耗费大量人力。同时，由于工业盐在盐箱底部结块，导致工业盐无法充分溶解，软化罐吸入的盐溶液可能不是饱和盐溶液，造成再生不充分现象。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备及方法，保证工业盐不会结块，且软化罐吸入的盐溶液是饱和盐溶液，从而达到节省人力及确保软化罐内树脂充分再生的目的。
本发明的技术方案如下：
技术方案一：
一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备，包括PLC控制器、变频器、搅拌机、电导率传感器和进水流量传感器；
所述电导率传感器、进水流量传感器和出水流量传感器与所述PLC控制器的输入端电连接，所述变频器和搅拌机与所述PLC控制器的输出端电连接，所述变频器的输出端与所述搅拌机电连接；所述电导率传感器设置于盐箱中，用于采集盐箱内盐水的电导率数据并发送至所述PLC控制器；所述进水流量传感器设置于盐箱的进水管道中，用于采集进水管道是否有水流流入的进水信号并发送至所述PLC控制器；所述PLC控制器根据电导率数据和进水信号控制所述搅拌机工频启动或通过所述变频器控制所述搅拌机变频启动。
进一步的，还包括温度传感器、第一加热器和第二加热器；所述温度传感器设置于盐箱内与所述PLC传感器的输入端电连接，所述第一加热器和第二加热器设置于盐箱内与所述PLC传感器的输出端电连接；所述温度传感器用于采集盐箱内的温度信号，所述PLC控制器根据温度信号控制所述第一加热器和第二加热器启动或停止。
进一步的，还包括出水流量传感器，所述出水流量传感器设置于盐箱的出水管道中，用于采集出水管道是否有水流流出的出水信号并发送至所述PLC控制器；所述PLC控制器根据所述出水信号向上位机发出出水管是否堵塞的信号。
技术方案二：
一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化方法，基于技术方案一所述的一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备实现，包括以下步骤：
步骤S01、当所述进水流量传感器采集到进水信号时发送给所述PLC控制器，所述PLC控制器开始进行判断，判断进水信号的持续时间是否达到预设的阈值T1，达到则执行步骤S1，未达到则不执行动作；
步骤S02、所述电导率传感器实时采集盐箱内盐水的电导率数据并发送至所述PLC控制器，所述PLC控制器判断电导率数据是否低于预设的阈值T2，电导率数据不低于T2则不执行动作，电导率数据低于T2则进一步判断所述进水流量传感器是否采集到进水信号，若采集到进水信号则执行步骤S1，未采集到进水信号则执行步骤S2；
步骤S1、所述PLC控制器控制所述搅拌机工频启动，在达到设定的搅拌时间后控制搅拌机停止，并控制所述搅拌机在停止后指定时间内不再启动；
步骤S2、所述PLC控制器通过所述变频器控制所述搅拌机变频启动，在达到设定的搅拌时间后控制搅拌机停止，并控制所述搅拌机在停止后指定时间内不再启动。
进一步的，在步骤S2中，所述PLC控制器根据电导率数据进行变频启动；根据以下公式控制所述搅拌机的转速：
其中，n为搅拌机转速，σ为电导率，nmax为预设的最大转速。
进一步的，还包括步骤S3，步骤S31具体包括：
步骤S31、所述温度传感器实时采集盐箱内的温度数据并发送至所述PLC控制器，所述PLC控制器判断温度是否低于阈值T3，若温度低于T3则PLC控制器控制所述第一加热器启动，若不低于T3则继续判断温度是否高于阈值T4，若温度高于T4则PLC控制器控制所述第一加热器停止，若不高于T4则不执行动作；
步骤S32、所述PLC控制器判断温度是否低于阈值T5，若温度低于T5则PLC控制器控制所述第二加热器启动，若不低于T5则继续判断温度是否高于阈值T6，若温度高于T6则PLC控制器控制所述第二加热器停止，若不高于T6则不执行动作。
进一步的，还包括步骤S4，步骤S4具体为：
所述出水流量传感器实时采集出水信号并发送至PLC控制器，当出水信号消失时且消失时间大于阈值T7时，所述PLC控制器发出出水管堵塞信号至上位机。。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备及方法，利用进水流量传感器、电导率传感器、PLC控制器实现对盐箱电导率的监视和控制，利用变频器和搅拌机实现及时对盐箱内的盐水进行搅拌，保证盐水的电导率符合要求，保证软化罐吸入的盐溶液是饱和盐溶液，从而达到节省人力及确保软化罐内树脂充分再生的目的。
2、本发明一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备及方法，加装温度传感器及加热器，根据气温实现对盐箱中的水自动加热，确保盐箱中的工业盐溶液满足水处理装置的要求，增强水处理装置的可靠性，节省人力。
3、本发明一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备及方法，加装出水流量传感器，可根据出水流量传感器判断盐箱出水管道是否堵塞。
附图说明
图1为本发明实施例一的设备原理框图；
图2为本发明实施例一的设备安装示意图；
图3为本发明实施例二的流程图；
图4为本发明实施例二中搅拌机转速与电导率的函数关系图；
图5为本发明实施例二中步骤S31的流程图；
图6为本发明实施例二中步骤S32的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
实施例一
参见图1和图2，一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备，包括PLC控制器、变频器、搅拌机、电导率传感器和进水流量传感器；
所述电导率传感器、进水流量传感器和出水流量传感器与所述PLC控制器的输入端电连接，所述变频器和搅拌机与所述PLC控制器的输出端电连接，所述变频器的输出端与所述搅拌机电连接；所述电导率传感器设置于盐箱中，用于采集盐箱内盐水的电导率数据并发送至所述PLC控制器；所述进水流量传感器设置于盐箱的进水管道中，用于采集进水管道是否有水流流入的进水信号并发送至所述PLC控制器；所述PLC控制器根据电导率数据和进水信号控制所述搅拌机工频启动或通过所述变频器控制所述搅拌机变频启动。搅拌机根据实际使用的盐箱选择规格，例如，容量为1000L的盐箱，可以采用功率为2000W的电机作为搅拌机即可满足要求，同时，加装直径约为50cm的搅拌叶片。
进一步的，还包括温度传感器、第一加热器和第二加热器；所述温度传感器设置于盐箱内与所述PLC传感器的输入端电连接，所述第一加热器和第二加热器设置于盐箱内与所述PLC传感器的输出端电连接；所述温度传感器用于采集盐箱内的温度信号，所述PLC控制器根据温度信号控制所述第一加热器和第二加热器启动或停止。第一加热器和第二加热器的规格根据实际使用选择，例如容量为1000L的盐箱，第一加热器和第二加热器采用2个功率为15000W的半导体PFA浸入式加热器，即可满足要求。
进一步的，还包括出水流量传感器，所述出水流量传感器设置于盐箱的出水管道中，用于采集出水管道是否有水流流出的出水信号并发送至所述PLC控制器；所述PLC控制器根据所述出水信号向上位机发出出水管是否堵塞的信号。
实施例二：
具体参见图3，一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化方法，基于实施例一所述的一种阀外冷补充水软化装置吸盐系统的优化设备实现，包括以下步骤：
步骤S01、当所述进水流量传感器采集到进水信号时发送给所述PLC控制器，所述PLC控制器开始进行判断，判断进水信号的持续时间是否达到预设的阈值T1，达到则执行步骤S1，未达到则不执行动作，本实施例中，T1为30秒(s)；
步骤S02、所述电导率传感器实时采集盐箱内盐水的电导率数据并发送至所述PLC控制器，所述PLC控制器判断电导率数据是否低于预设的阈值T2，电导率数据不低于T2则不执行动作，电导率数据低于T2则进一步判断所述进水流量传感器是否采集到进水信号，若采集到进水信号则执行步骤S1，未采集到进水信号则执行步骤S2，本实施例中，T2为14西门子/米(s/m)；
步骤S1、所述PLC控制器控制所述搅拌机工频启动，在达到设定的搅拌时间后控制搅拌机停止，并控制所述搅拌机在停止后指定时间内不再启动，本实施例中，设定的搅拌时间为3分钟(min)，搅拌机停止后设定5小时内不再启动；
步骤S2、所述PLC控制器通过所述变频器控制所述搅拌机变频启动，在达到设定的搅拌时间后控制搅拌机停止，并控制所述搅拌机在停止后指定时间内不再启动，设定的搅拌时间为3分钟(min)，搅拌机停止后设定5小时内不再启动。
进一步的，参见图4，在步骤S2中，所述PLC控制器根据电导率数据进行变频启动；根据以下公式控制所述搅拌机的转速：
其中，n为搅拌机转速，单位为(转/秒)，σ为电导率，单位为(西门子/米)，nmax为预设的最大转速，本实施例设定为4.5r/s。
进一步的，参见图5和图6，还包括步骤S3，步骤S31具体包括：
步骤S31、所述温度传感器实时采集盐箱内的温度数据并发送至所述PLC控制器，所述PLC控制器判断温度是否低于阈值T3，若温度低于T3则PLC控制器控制所述第一加热器启动，若不低于T3则继续判断温度是否高于阈值T4，若温度高于T4则PLC控制器控制所述第一加热器停止，若不高于T4则不执行动作，本实施例中，T3为20℃，T4为32℃；
步骤S32、所述PLC控制器判断温度是否低于阈值T5，若温度低于T5则PLC控制器控制所述第二加热器启动，若不低于T5则继续判断温度是否高于阈值T6，若温度高于T6则PLC控制器控制所述第二加热器停止，若不高于T6则不执行动作，本实施例中，T5为18℃，T6为30℃。
进一步的，还包括步骤S4，步骤S4具体为：
所述出水流量传感器实时采集出水信号并发送至PLC控制器，当出水信号消失时且消失时间大于阈值T7时，所述PLC控制器发出出水管堵塞信号至上位机，本实施例中，T7设置为30秒。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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