一种应用于换热器的防垢装置及其控制方法

技术领域

本发明属于防垢装置领域，尤其涉及一种应用于换热器的防垢装置及其控制方法。

背景技术

在实际应用中，壳管换热器主要应用在化工、暖通空调等应用换热器的行业。其中换热介质主要以水为主，通过调查研究发现，我国水质偏硬，水在30-40℃之间就比较容易在换热管壁上结垢，在高温换热环境中，水在换热管中结垢速度会更快。换热管结垢后会使换热管传热效率降低，从而提高系统功率，降低系统能率。

目前换热管清洗比较有效的方法主要有三种：第一，通泡法，即往换热管结垢部分加入化学药剂，污垢经过药剂浸泡后，使污垢脱落，用清水清洗除掉污垢；第二，在第一种方法的基础上，用毛刷继续刷洗污垢，最后用水冲洗；第三，预防法，用胶球防垢机，其原理是对系统进行循环发球，内部结垢在小球扰动下自动脱落，脱落的污垢随着水流自动流出壳管外。

现有的防垢装置有管道式和管端式两种。其中，管端式主要优点是能耗低，和机组整合，结构紧凑，无需现场施工安装，例如专利号CN2016103594918公开的端盖清洗机。

然而现有的端盖机存在隐患有：1、由于收、发球都依赖旋转机构，因此收、发球不能同时进行；2、端盖机旋转部分机构内置于管箱内，如卡顿或损坏，只能破坏性拆除或者更换整个端盖机，维护成本较高；3、旋转式结构密封性加工难度较大，容易水旁通，影响机组性能；4、在水流速较低或者进出水压差较低时，要使中间单向阀关闭较困难（因为单向阀靠自重开起，同样需要一定水流速才可以关闭）；5、收球网脏堵无法自动解决；6、收球网脏堵无法判断。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于换热器的防垢装置及其控制方法，该防垢装置不仅能够在水流较低条件下实现独立收发球，且还能够实现同时收发球。

技术方案：本发明应用于换热器的防垢装置，包括：

进水管和出水管，进水管上设有进水口和发球口，出水管上设有进球口和出水口；

收发球装置，由用于收球的上腔和用于发球的下腔构成，所述上腔和下腔之间通过可旋转分隔板实现分隔和导通，该分隔板包括配重板及设于该配重板下端与其呈120-150°角设置的导流板；所述上腔上分别开设有与进球口和出水口相对应的收球口和回水口，所述下腔上分别开设有与进水口和发球口相对应的进水孔和发球孔，所述进水口与进水孔之间、发球口和发球孔之间、进球口和收球口之间、出水口和回水口之间均通过折流型管道相连通，且进水口与进水孔之间的第一折流型管道延伸至进水管的进水端处；所述进水管上、位于进水口与进水孔之间的第一折流型管道的延伸端部上端设有弧形的增压板。

进一步说，该装置采用的分隔板通过转轴转动设于固定安装座上，该固定安装座固定设于上腔和下腔的连接处。

进一步说，该装置采用的收发球装置的上腔内、位于收球口和回水口的之间设有以防清洗球从回水口流出的引流板；所述收发球装置的下腔内、位于发球孔的下端设有引导清洗球发出的引流板。

进一步说，该装置采用的出水管与换热器相连接的端部处设有过滤网组件，该过滤网组件包括内网及与该内网可旋转交错设置的外网，所述内网固定设于进球口和收球口之间连接设置的第二折流型管道的端部上，所述外网通过轴承与内网转动设置，且外网上设有摇杆，该摇杆贯穿延伸至出水管的外部。

进一步说，该装置采用的摇杆的转动里程为0-60°。

进一步说，该装置采用的进水口与进水孔之间的第一折流型管道上设有发球进水阀，发球口和发球孔之间的第三折流型管道上设有发球出水阀，进球口和收球口的第二折流型管道上设有收球进水阀，出水口和回水口之间的第四折流型管道上设有收球出水阀，以控制管道的通断。

进一步说，该装置采用的出水管的出水端部处设有用于检测出水管水流速度的水流开关。

进一步说，该装置采用的进水管和出水管上设有温度传感器以及用于检测进出水之间压差的压差控制器，所述出水管上设有滤网清理口。

本发明的防垢装置的控制方法，包括如下步骤：根据水流和换热器的压差判断需要发球并采用独立收、发球时，打开收球进水阀和收球出水阀，延迟5-30s后关闭收球进水阀和收球出水阀，再延迟5-20s后打开发球进水阀和发球出水阀，延迟10-30s后关闭发球进水阀和发球出水阀，延迟30s后再根据压差判断是否需要进行循环上述的管道通断，直至结束。

本发明的防垢装置的控制方法，包括如下步骤：根据水流和换热器的压差判断需要发球并采用同时收发球时，同时打开收球进水阀、收球出水阀、发球进水阀和发球出水阀，并延迟30s后关闭收球进水阀和收球出水阀，延迟5-20s后开启收球进水阀和收球出水阀，延迟10-30s后再根据压差判断是否需要进行循环上述的管道通断，直至结束。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：

1、该装置通过独立的折流型管道并配合设置球阀，不仅可以实现收、发球独立进行，且可实现收发球的同时进行，能够不间断进行收、发球循环清理，且采用球阀控制通断，通过管道和球阀的配合，能够有效杜绝进、出水旁通；

2、该装置采用折流型管道和弧形增压板，能够在水流较低时同样实现收、放球动作；

3、该装置设置可旋转式过滤网，通过内外两层过滤网旋转交错，清除积沉在滤网上的污垢，当系统提示压差过大，需要清理时，旋转过滤网摇杆即可实现滤网清理，且不用停机；

4、该装置设置由配重板和导流板构成的上下腔分隔板，并且导流板设置成30-60°，且钝角面迎着水流方向，即形成120-150°角，进而使得导流板在水流作用下，增加分隔板受力面积，使得分隔板容易向上闭合；相反，在下腔无水流时，配重板在重力作用下，配重板自身重力大于浮力迅速下降，能够使得清洗球落下。

附图说明

图1为本发明防垢装置应用于换热器上的结构示意图；

图2为本发明防垢装置的立体图（不加端盖）；

图3为本发明防垢装置的立体图（加端盖）；

图4为本发明分隔板的结构示意图；

图5为本发明收发球装置的内部结构示意图；

图6为本发明收发球装置的立体图；

图7为本发明防垢装置的主视图（加端盖）；

图8为本发明过滤网组件的结构示意图；

图9为本发明防垢装置的侧视图（加端盖）；

图10为本发明防垢装置独立发球过程的分解示意图；

图11为本发明防垢装置独立收球过程的分解示意图；

图12为本发明防垢装置同时收发球过程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的防垢装置可以以管管连接或者管端连接的方式直接与换热器相连接，并随机组联动。该防垢装置包括与换热器的管道相连接的进水管2和出水管3以及位于进水管2和出水管3同一侧独立设置的收发球装置4，如图2所示，该防垢装置则可直接连接于管道上。此外，该防垢装置还可包括端盖1，通过该端盖1实现与换热器的直接相连，而对应地，进水管2和出水管3设于该端盖1上，如图3所示。

如图3所示，具体地，收发球装置4包括上腔5、下腔6以及连接上腔5和下腔6的分隔板组件30，该分隔板组件30包括将上腔5和下腔6密封连接的固定安装座12，通过转轴转动设于该固定安装座12内的分隔板，且该分隔板包括配重板8和设于该配重板8下端的导流板9，如图4所示。导流板9与配重板8两者之间呈120-150°角倾斜设置，且导流板9钝角面迎着水流方向，进而使得导流板9在水流作用下，增加分隔板的受力面积，使得分隔板容易向上闭合，相反，在下腔6无水流时，配重板8在重力作用下，配重板8自身重力大于浮力迅速下降。收发球装置4的上腔5用于收清洗球，而对应的收发球装置4的下腔6用于发清洗球，并且在分隔板的作用下，上腔5内回收的清洗球能够落入到下腔6内。上腔5和下腔6上还分别设有视液镜28，且同时下腔6上还设有检修阀29，如图3所示。

如图3所示，进水管2上设有进水口和发球口，对应的，收发球装置4的下腔6上分别设有与该进水口和发球口相对应的进水孔和发球孔，且进水口和进水孔之间通过第一折流型管道10相连通，发球口和发球孔之间同样通过第三折流型管道101相连通。进水口和进水孔之间的第一折流型管道10上设有发球进水阀18，发球口和发球孔的第三折流型管道101上设有发球出水阀19，如图6所示。

如图3所示，出水管3上设有进球口和出水口，对应的，收发球装置4的上腔5上分别设有与该进球口和出水口相对应的收球口和回水口，且进球口和收球口之间通过第二折流型管道102相连通，出水口和回水口之间通过第四折流型管道103相连通。进球口和收球口之间的第二折流型管道102上设有收球进水阀20，出水口和回水口之间的第四折流型管道103上设有收球出水阀21，如图6所示。

对应于收发球装置4的上腔5内、位于收球口和回水口的之间设有以防清洗球从回水口流出的引流板13。同样，对应于收发球装置4的下腔6内、位于发球孔的下端设有引导清洗球发出的引流板13，如图5所示。

进水口和进水孔之间的第一折流型管道10延伸至进水管2的进水端口处，且位于该第一折流型管道10的上端、于进水管2的内壁上设有弧形的增压板11，如图7所示，通过第一折流型管道10和增压板11的设置，能够实现在水流较低条件下的收、发球动作。

出水管3上靠近换热器的端部处设有喇叭型的过滤网组件14，出水管3上设有滤网清理口25，如图7、图8、图9和图1所示，且该过滤网组件14的出口端处与进球口和收球口之间连接设置的第二折流型管道102的端部相连接固定，进而确保清洗球能够直接进入到收发球装置4的上腔5内。过滤网组件14为可自清洁型，如图8所示，其包括内网15及与该内网15交错设置的外网16，内网15固定设于进球口和收球口之间连接设置的第二折流型管道102的端部上，而外网16则通过轴承与内网15转动设置，且外网16上设有摇杆17，该摇杆17贯穿延伸至出水管3的外部，通过摇杆17拨动外网16转动，而摇杆17的转动里程可为0-60°。

本发明的装置除上述部件之外，还包括调控整个防垢装置运动的控制部件。例如位于出水管3的出水端部处设置的用于检测出水管3水流速度的水流开关22。分别设于进水管2和出水管3上的温度传感器23和用于检测进出水之间压差的压差控制器24。除此之外，该防垢装置的端盖上还设有放水阀26和放空气阀27，如图9所示。

如图10和图11所示，采用本发明的防垢装置进行独立收、发球时，其控制方法包括如下步骤：根据水流和换热器的压差判断需要发球时，打开收球进水阀20和收球出水阀21，延迟5-30s后关闭收球进水阀20和收球出水阀21，再延迟5-20s后打开发球进水阀18和发球出水阀19，延迟10-30s后关闭发球进水阀18和发球出水阀19，延迟30s后再根据换热器的的压差判断是否需要进行循环上述的管道通断，直至结束。

如图12所示，采用本发明的防垢装置进行同时收、发球时，其控制方法包括如下步骤：根据水流和换热器的压差判断需要发球时，同时打开收球进水阀20、收球出水阀21、发球进水阀18和发球出水阀19，并延迟30s后关闭收球进水阀20和收球出水阀21，延迟5-20s后开启收球进水阀20和收球出水阀21，延迟10-30s后再根据压差判断是否需要进行循环上述的管道通断，直至结束。

本发明的发球时，水流从进水口和进水孔之间的第一折流型管道10进入收发球装置4的下腔6内，在水流的冲击下，清洗球经引流板13的作用下进入到发球口和发球孔的第三折流型管道101内进入热交换器的交换管内进行清洗；收球时，清洗球在收球进水阀20的作用下，经进球口和收球口之间连接设置的第二折流型管道102进入到收发球装置4的上腔5内，而上腔5内的水流在收球出水阀21的作用下由出水口和回水口之间的第四折流型管道103进入出水管3流出。

需说明的是，本发明上述的控制方法的实现基于PCL控制系统对各个系统部件进行调整，通过传感器的接收和反馈至PCL控制系统中以实现，该技术为本领域公知的现有技术，本发明不做具体限定。