一种冷凝水自动强制排放装置及方法

技术领域

本发明涉及冷凝水排放技术领域，尤其是涉及一种冷凝水自动强制排放装置及方法。

背景技术

目前，为解决冷凝水排放导致的工艺质量问题，一般采用以下方法。一是：生产前人工排放冷凝水。为消除冷凝水排放不畅对生产的影响，每天生产开始前，需要将管道内、换热器内积存的冷凝水快速排放，一般采用人工手动打开旁通阀排放，由于排放时间、排放量的不确定性，造成蒸汽、能源消耗增加；二是：生产过程中，由于各个冷凝水产生设备的工作压力不同、排放时间不同，造成冷凝水排放混论，引起换热设备效率降低、汽中带水严重造成湿团产生，此时，需要人工打开疏水阀旁通，排放冷凝水；或者将冷凝水旁通阀打开5-10％，保持常开状态，造成能源的极大浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷凝水自动强制排放装置及方法，该冷凝水自动强制排放装置能够解决现有技术中冷凝水排放不及时、排放不畅影响产品质量的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种冷凝水自动强制排放装置，包括：

闭式冷凝水回收系统和常压回收罐通过管道系统相连接，所述管道系统包括相互连通的第一管道、第二管道和第三管道；

疏水器，其设于所述第一管道；

控制模块；

温度传感器，其设于所述第一管道的内部且与所述控制模块电性相连，用于输出第一温度信息，所述控制模块用于接收所述第一温度信息；

薄膜阀结构，其包括第一薄膜阀和第二薄膜阀，所述第一薄膜阀串接于所述第二管道，所述第二薄膜阀串接于所述第三管道；

压力变送器，其设于所述第一管道的内部且与所述控制模块电性相连，用于输出第二温度信息，所述控制模块接收所述第二温度信息，所述控制模块用于判断所述第一温度信息是否小于所述第二温度信息，若是，所述控制模块输出电流信号控制所述薄膜阀结构的开度；

第一压力传感器和第二压力传感器，其分别设于所述疏水器的两侧，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均与所述控制模块电性相连，用于检测所述疏水器两侧的压力并分别输出第一压力信息和第二压力信号；

所述控制模块用于判断所述第一压力信息和所述第二压力信号的大小关系，若所述第一压力信息大于所述第二压力信息，所述控制模块控制所述第一薄膜阀打开，所述第二薄膜阀关闭，所述冷凝水排入所述闭式冷凝水回收系统，若所述第一压力信息小于所述第二压力信息，所述控制模块控制所述第一薄膜阀关闭，所述第二薄膜阀打开，所述冷凝水排入所述常压回收罐。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述冷凝水自动强制排放装置还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀串接于所述第二管道，所述第二单向阀串接于所述第三管道。

进一步地，所述第一薄膜阀、第二薄膜阀、第一单向阀、第二单向阀与所述管道通过法兰连接。

进一步地，所述压力变送器、所述温度传感器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别与所述第一管道相螺合，所述压力变送器、所述温度传感器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器插入所述第一管道的深度为保护管直径的8～10倍。

进一步地，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器通过若干股铜线接入到所述控制模块的输入端。

进一步地，所述冷凝水自动强制排放装置还包括阀岛，所述阀岛、第一薄膜阀和所述第二薄膜阀通过Profibus PA工业以太网电缆接入所述控制模块的通信模块。

进一步地，所述冷凝水自动强制排放装置还包括第一定位器、第二定位器、第一阀门位置传感器和第二阀门位置传感器，所述第一定位器和所述第二定位器分别与所述阀岛电性相连，所述第一定位器的输出端与所述第二薄膜阀电性相连，所述第二定位器的输出端与所述第一薄膜阀电性相连；所述第一薄膜阀和所述第二薄膜阀的开度分别通过第一阀门位置传感器和所述第二阀门位置传感器检测并对应反馈至所述第一定位器和所述第二定位器。

进一步地，所述自动强制排放装置还包括计时器，所述计时器与所述控制模块电性相连，所述第一阀门位置检测器和所述第二阀门位置检测器工作时，所述控制模块输出触发信息，所述计时器接收所述触发信息开始计时，所述计时器具有设定时间，到达所述设定时间后，所述控制模块强制关闭所述薄膜阀结构。

进一步地，所述冷凝水自动强制排放装置还包括报警模块，所述报警模块与所述控制模块电性相连，当所述计时器到达所述设定时间后，所述控制模块输出报警信号，所述报警模块接收所述报警信号报警。

一种冷凝水自动强制排放方法，方法具体包括：

S101，通过温度传感器检测蒸汽的实际温度，通过控制模块对压力变送器和温度传感器测量的温度进行对比，计算出差值；

S102，控制模块根据差值输出电流信号控制薄膜阀结构的开度；

S103，第一压力传感器和第二压力传感器用于检测疏水器两侧的压力并分别输出第一压力信息和第二压力信号；

S104，控制模块用于判断第一压力信息和第二压力信号的大小关系，若第一压力信息大于第二压力信息，控制模块控制第一薄膜阀打开，第二薄膜阀关闭，冷凝水排入闭式冷凝水回收系统，若第一压力信息小于第二压力信息，控制模块控制第一薄膜阀关闭，第二薄膜阀打开，冷凝水排入常压回收罐。

本发明具有如下优点：

本发明中的冷凝水自动强制排放装置，通过温度传感器实测管道内蒸汽实际温度，实测温度与压力变送器检测的温度对比，当实测温度低于压力变送器检测温度时，说明蒸汽中含有冷凝水，输出4-20mA驱动薄膜阀结构打开，开度0-70％，强制排放蒸汽，通过蒸汽带走冷凝水，直至差值为“4mA”；同时阀门位置检测器打开时，PLC控制模块控制程序开始计时，蒸汽排放10分钟后，差值不能消失，PLC控制模块强制关闭阀门，并报警，提示维修人员检查设备及能源。

此装置冷凝水优先排入第一薄膜阀所在的闭式冷凝水回收系统，前提是背压小于冷凝水排放压力，即：第二压力传感器检测的压力低于第一压力传感器，此时第一薄膜阀打开、第二薄膜阀关闭；冷凝水排放路线为：第一三通-第一薄膜阀-第一单向阀-第二三通-闭式冷凝水回收系统。但是当背压高时，即当第二压力传感器检测到的压力高于第一压力传感器时，也就是背压高，此时，冷凝水使不能排入闭式冷凝水回收系统的，此时plc控制模块控制第二薄膜阀打开、第一薄膜阀关闭，冷凝水排放通路：第一三通-第二薄膜阀-第二单向阀-常压冷凝水积水罐；解决了现有技术中冷凝水排放不及时、排放不畅影响产品质量的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中冷凝水自动强制排放装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中冷凝水自动强制排放装置的部分结构示意图。

附图标记说明：

闭式冷凝水回收系统10，常压回收罐20，管道系统30，第一管道301，第二管道302，第三管道303，控制模块40，PLC401，阀岛402，温度传感器50，薄膜阀结构60，第一薄膜阀601，第二薄膜阀602，压力变送器70，疏水器80，第一压力传感器90，第二压力传感器100，第一单向阀110，第二单向阀120，第一定位器130，第二定位器140，第一阀门位置传感器 150，第二阀门位置传感器160。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种冷凝水自动强制排放装置，包括：

闭式冷凝水回收系统10和常压回收罐20通过管道系统30相连接，所述管道系统30包括相互连通的第一管道301、第二管道302和第三管道303；

疏水器80，其设于所述第一管道301；

控制模块40；该控制模块40为PLC控制模块40，该PLC控制模块 40包括但不限于PLC401S7-1200。

温度传感器50，其设于所述第一管道301的内部且与所述控制模块40 电性相连，用于输出第一温度信息，所述控制模块40用于接收所述第一温度信息；

压力变送器70，其设于所述第一管道301的内部且与所述控制模块40 电性相连，用于输出第二温度信息，所述控制模块40接收所述第二温度信息，所述控制模块40用于判断所述第一温度信息是否小于所述第二温度信息，若是，所述控制模块40输出电流信号控制所述薄膜阀结构60的开度；

薄膜阀结构60，其包括第一薄膜阀601和第二薄膜阀602，所述第一薄膜阀601串接于所述第二管道302，所述第二薄膜阀602串接于所述第三管道303；该第一薄膜阀601和第二薄膜阀602包括但不限于samson薄膜阀。

通过温度传感器50实测第一管道301内蒸汽实际温度，实测温度与压力变送器70检测的温度对比，当温度传感器50实测温度低于压力变送器 70检测温度时，说明蒸汽中含有冷凝水，输出4-20mA驱动薄膜阀结构60 打开，开度0-70％，强制排放蒸汽，通过蒸汽带走冷凝水，直至差值为“4mA”；该温度传感器50包括但不限于Pt100温度传感器50。

第一压力传感器90和第二压力传感器100，其分别设于所述疏水器80 的两侧，所述第一压力传感器90和所述第二压力传感器100均与所述控制模块40电性相连，用于检测所述疏水器80两侧的压力并分别输出第一压力信息和第二压力信号；

第一压力传感器90和第二压力传感器100主要检测疏水器80两侧的压力，当疏水器80出口(闭式冷凝水回收系统10)的压力高于疏水器80 进口侧的蒸汽管道的压力时(背压过高)，说明疏水器80内积聚的冷凝水无法排入闭式冷凝水回收系统10，此时PLC控制模块40发出控制信号，打开常压冷凝水回收系统侧薄膜阀，冷凝水实现常压排放，薄膜阀打开时间由温度传感器50控制。

所述控制模块40用于判断所述第一压力信息和所述第二压力信号的大小关系，若所述第一压力信息大于所述第二压力信息，所述控制模块40控制所述第一薄膜阀601打开，所述第二薄膜阀602关闭，所述冷凝水排入所述闭式冷凝水回收系统10，若所述第一压力信息小于所述第二压力信息，所述控制模块40控制所述第一薄膜阀601关闭，所述第二薄膜阀602打开，所述冷凝水排入所述常压回收罐20。

现场改造完成后，蒸汽管道实现检测、智能排放，冷凝水排放实现智能化、自动化，每年节约蒸汽约80万元，减低软水消耗1000吨。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述冷凝水自动强制排放装置还包括第一单向阀110和第二单向阀120，所述第一单向阀110串接于所述第二管道302，所述第二单向阀120串接于所述第三管道303。

进一步地，所述第一薄膜阀601、第二薄膜阀602、第一单向阀110、第二单向阀120与所述管道通过法兰连接。

进一步地，所述压力变送器70、所述温度传感器50、所述第一压力传感器90和所述第二压力传感器100分别与所述第一管道301相螺合，所述压力变送器70、所述温度传感器50、所述第一压力传感器90和所述第二压力传感器100插入所述第一管道301的深度为保护管直径的8～10倍。

进一步地，所述第一压力传感器90和所述第二压力传感器100通过若干股铜线接入到所述控制模块40的输入端。

进一步地，所述冷凝水自动强制排放装置还包括阀岛402，所述阀岛 402、第一薄膜阀601和所述第二薄膜阀602通过Profibus PA工业以太网电缆接入所述控制模块40的通信模块。

进一步地，所述冷凝水自动强制排放装置还包括第一定位器130、第二定位器140、第一阀门位置传感器150和第二阀门位置传感器160，所述第一定位器130和所述第二定位器140分别与所述阀岛402电性相连，所述第一定位器130的输出端与所述第二薄膜阀602电性相连，所述第二定位器140的输出端与所述第一薄膜阀601电性相连；所述第一薄膜阀601和所述第二薄膜阀602的开度分别通过第一阀门位置传感器150和所述第二阀门位置传感器160检测并对应反馈至所述第一定位器130和所述第二定位器140。

进一步地，所述自动强制排放装置还包括计时器，所述计时器与所述控制模块40电性相连，所述第一阀门位置检测器和所述第二阀门位置检测器工作时，所述控制模块40输出触发信息，所述计时器接收所述触发信息开始计时，所述计时器具有设定时间，到达所述设定时间后，所述控制模块40强制关闭所述薄膜阀结构60。

进一步地，所述冷凝水自动强制排放装置还包括报警模块，所述报警模块与所述控制模块40电性相连，当所述计时器到达所述设定时间后，所述控制模块40输出报警信号，所述报警模块接收所述报警信号报警。

通过温度传感器50实测管道内蒸汽实际温度，实测温度与压力变送器 70检测的温度对比，当实测温度低于压力变送器70检测温度时，说明蒸汽中含有冷凝水，输出4-20mA驱动薄膜阀结构60打开，开度0-70％，强制排放蒸汽，通过蒸汽带走冷凝水，直至差值为“4mA”；同时阀门位置检测器打开时，PLC控制模块40控制程序开始计时，蒸汽排放10分钟后，差值不能消失，PLC控制模块40强制关闭阀门，并报警，提示维修人员检查设备及能源。

该装置通过不锈钢三通接入到闭式冷凝水回收系统10中，第二薄膜阀 602所在的管道通过第二单向阀120接入到常压回收罐20，装置中的薄膜阀、单向阀等器件与管道通过法兰连接，压力变送器70、温度传感器50、第一压力传感器90和第二压力传感器100通过三通上安装的内嵌螺纹安装，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍，第一传感器和第二传感器采集的数据通过3x0.5多股铜线接入到PLC401的A/O输入端子；阀岛 402、第一薄膜阀601、第二薄膜阀602通过Profibus PA工业以太网电缆接入PLC401 IM153通信模块，第一阀门位置传感器150和第二阀门位置传感器160通过3x0.5多股铜线接入到第一定位器130和第二定位器140的接线端子，阀岛402输出端分别通过Φ8压空管接到定位器的输入端，定位器的输出端在分别通过Φ8压空管接入薄膜阀的压空输入端。压空输入端通过Φ 10压空管接入到阀岛402的输入端。

第一管道301包括第一三通和第二三通，该冷凝水自动强制排放装置通过第一三通和第二三通连接到冷凝水回收系统中。

一种冷凝水自动强制排放方法，方法具体包括：

S101，通过控制模块40对压力变送器70和温度传感器50测量的温度进行对比；

本步骤中，通过温度传感器50检测蒸汽的实际温度，通过控制模块40 对压力变送器70和温度传感器50测量的温度进行对比，计算出差值；

S102，控制模块40根据差值输出电流信号控制薄膜阀结构60的开度；

本步骤中，控制模块40根据差值输出电流信号控制薄膜阀结构60的开度；

S103，检测疏水器80两侧的压力；

本步骤中，第一压力传感器90和第二压力传感器100检测疏水器80 两侧的压力并分别输出第一压力信息和第二压力信号；

S104，通过控制模块40控制第一薄膜阀601和第二薄膜阀602的状态；

本步骤中，控制模块40用于判断第一压力信息和第二压力信号的大小关系，若第一压力信息大于第二压力信息，控制模块40控制第一薄膜阀601 打开，第二薄膜阀602关闭，冷凝水排入闭式冷凝水回收系统10，若第一压力信息小于第二压力信息，控制模块40控制第一薄膜阀601关闭，第二薄膜阀602打开，冷凝水排入常压回收罐20。

该冷凝水自动强制排放装置使用过程如下：

使用时，在生产的准备阶段或生产过程中，总蒸汽阀门打开，管道内压力和温度逐渐增加。制丝线上采用压力变送器70测量、控制干燥设备的温度，原理是利用饱和蒸汽压力—温度对应关系式来测量温度并通过控制供汽的阀门开度调整压力，达到控制温度的目的。

温度传感器50检测的蒸汽的实际温度，通过PLC控制模块40，对压力变送器70和温度传感器50测量的温度进行对比，计算出差值，此差值转换为输出4-20mA驱动薄膜阀结构60打开，薄膜阀结构60的开度通过第一阀门位置传感器150和第二阀门位置传感器160检测并反馈至第一定位器130和第二定位器140，第一阀门位置传感器150和第二阀门位置传感器 160打开时，计时器触发并开始计时，阀门打开10分钟后，差值不能消失， PLC控制模块40强制关闭薄膜阀结构60，并报警，提示维修人员检查设备及能源。

此装置冷凝水优先排入第一薄膜阀601所在的闭式冷凝水回收系统10，前提是背压小于冷凝水排放压力，即：第二压力传感器100检测的压力低于第一压力传感器90，此时第一薄膜阀601打开、第二薄膜阀602关闭；冷凝水排放路线为：第一三通-第一薄膜阀601-第一单向阀110-第二三通- 闭式冷凝水回收系统10。但是当背压高时，即当第二压力传感器100检测到的压力高于第一压力传感器90时，也就是背压高，此时，冷凝水使不能排入闭式冷凝水回收系统10的，此时PLC控制模块40控制第二薄膜阀602 打开、第一薄膜阀601关闭，冷凝水排放通路：第一三通-第二薄膜阀602- 第二单向阀120-常压冷凝水积水罐。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。