一种冷却塔动态水平衡检测系统

技术领域

本发明涉及冷却塔循环水水平衡性能检测技术领域，更具体的说是涉及一种冷却塔动态水平衡检测系统。

背景技术

冷却塔的水量检测主要测量塔内淋水密度，计算后获得水量。依据电力行业标准《工业冷却塔测试规程》中的淋水密度测量方法，在冷却塔集水池的水面采用集水容器或自动计数式翻板雨量计测定水量。

目前冷却塔淋水密度的常规方法是在集水池的水面部署位置相对固定的多个浮体，借助水流、牵引绳将浮体进行定位。例如文献可查的“CN202011173884.2一种冷却塔群淋水密度及冷却后水温分布测量系统”专利就是使用此方法，由于集水池内水流方向无序，导致浮体难以均匀分布在水面。虽然可以设置不同的浮动传感器平台位置坐标，但依靠水流及牵引绳的浮体定位误差设计值较高，在实际工业生产中，冷却塔内淋水的特点是淋水密度大，且淋水密度在冷却塔水平面上分布很不均匀，以及浮体定位的误差，极大地影响水量采样的可信度及试验结果的准确性；该专利所使用翻斗式雨量计测淋水密度，翻斗式雨量计中的翻斗势必无法响应高流速、大雨量的输入，在2000㎡-10000㎡的冷却塔不适用，操作难度大。对于压电式雨量计，由于它测量自由落体的雨滴为测量基础，不适合水塔喷淋测量。

因此，如何提供一种实时、有效、高精度动态水平衡的移动式检测系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述现有技术中至少一个技术问题，本发明提供了一种冷却塔动态水平衡检测系统，能够实时、有效、高精度动态水平衡的移动式检测，增大了采样面积，符合冷却塔循环水淋水工况，实现了随机选择测点的移动式采样测量，使得冷却塔测量点的设置更加合理，所测数据真实、准确、有效，适应性高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种冷却塔动态水平衡检测系统，包括：操作端、移动浮体、综合信号分析与控制箱和水量测量装置；所述操作端与所述综合信号分析与控制箱通信连接，所述综合信号分析与控制箱和所述水量测量装置通信连接；

所述水量测量装置安装在所述移动浮体上，用于实现冷却塔循环水水量检测；

所述综合信号分析与控制箱用于对所述水量测量装置的采样数据进行分析，得到淋水密度；

所述操作端基于所述浮体位置信息对所述移动浮体进行路径规划，控制所述移动浮体的姿态动作实现动态采样。

优选地，所述水量测量装置包括漏斗形雨量筒、储水桶、排水电磁阀、水位传感器和开关盖，所述漏斗形雨量筒设置在所述储水桶顶部，且所述开关盖设置在所述漏斗形雨量筒和所述储水桶连接处，所述水位传感器设置在所述储水桶内，用于检测所述储水桶内水位高度，所述储水桶一侧设置有所述排水电磁阀，所述排水电磁阀用于所述储水桶内水位高度超出限度时进行自动排水。

优选地，还包括定时器和计数器，所述定时器和计数器集成在所述综合信号分析与控制箱内，所述定时器用于设置一次水量检测定时时长，所述计数器用于计算定时时长内水量检测次数。

优选地，所述移动浮体包括2个舱室，2个所述舱室对称设置。

优选地，还包括支撑架，所述支撑架对称固定在两个所述舱室顶部，所述漏斗形雨量筒固定在所述支撑架上，所述储水桶位于所述支撑架底部。

优选地，还包括水质传感器和水温传感器，所述水质传感器和所述水温传感器均与所述综合信号分析与控制箱通信连接，所述水质传感器和所述水温传感器固定在第一固定支架上，所述第一固定支架固定在两个所述舱室之间。

优选地，所述水质传感器包括TDS传感器、氯离子传感器、钙离子传感器、COD传感器和银硫离子传感器。

优选地，淋水密度ρ通过下式计算：

式中，Hi表示液面高度，N表示排水次数，T表示时长，i＝1,2,...N。

优选地，所述操作端包括控制模块、定位信息采集模块、无线通信模块和电源模块，所述控制模块分别与所述定位信息采集模块、所述无线通信模块和所述电源模块连接，所述无线通信模块与所述综合信号分析与控制箱通信连接，所述定位信息采集模块用于实现对所述移动浮体位置信息的采集，所述控制模块用于基于所述移动浮体位置信息对所述移动浮体进行路径规划，控制所述移动浮体的姿态动作实现动态采样，并接收和分析所述水量测量装置的采样数据。

优选地，还包括第二固定支架，所述第二固定支架设置在两个所述舱室之间，且所述储水桶位于所述第二固定支架上。

本发明具有以下效果：

(1)创新地将固定式改为移动式的测量方式，实现了随机选择测点的移动式采样测量，减小了冷却塔循环水的检测难度，为目前冷却塔水平衡提供相对准确的数据支撑；并可根据冷却塔内的具体淋水工况，实时智能地对移动浮体的路径进行规划，提高检测结果的合理性，数据更加精确。

(2)通过设计一种新的水量测量装置，并采取移动浮体当作载体设计出针对冷却塔水量、水质的检测方式，能够验证冷却塔的收水能力，克服淋水不均造成的收水不稳定的问题，该方法操作简单、测点随机，移动性强，相比人为固定测点的测试方法，本发明在冷却塔喷淋环境下更为实用，快捷，所得出的淋水密度更加真实有效，避免了人为固定测点的不客观性。

(3)移动浮体为分体结构，浮体稳定性比较好，抗风性能更强。

(4)水量测量装置直接使用程控水量采集方式，实现单次大容量的采集，满足冷却塔大雨量高流速喷淋环境下的准确取样。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种冷却塔动态水平衡检测系统整体结构示意图。

图2附图为本发明提供的移动浮体和水量测量装置结构示意图。

图3附图为本发明提供的水量测量装置结构示意图。

图中，1、操作端，2、移动浮体，201、舱室，3、水量测量装置，301、漏斗形雨量筒，302、储水桶，303、排水电磁阀,304、开关盖，4、综合信号分析与控制箱，5、水质传感器，6、水温传感器，7、第一固定支架，8、第二固定支架，9、支撑架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明实施例公开了一种冷却塔动态水平衡检测系统，如图1和图2所示，包括：操作端1、移动浮体2、水量测量装置3和综合信号分析与控制箱4；操作端1直接与综合信号分析与控制箱4无线连接，综合信号分析与控制箱4与水量测量装置3有线连接；

操作端1用于对移动浮体进行路径规划，通过驱动机构控制移动浮体的姿态动作实现动态采样，并接收和分析水量测量装置的采样数据，其中驱动机构可以是通过电机驱动；

水量测量装置3安装在移动浮体2上，用于实现冷却塔循环水水量检测；

综合信号分析与控制箱4用于对水量测量装置的采样数据进行分析，得到淋水密度。

具体的，操作端1主要承担移动浮体姿态动作控制，无线图传及视频监控，显示和移动浮体的控制命令的发送。操作端1与综合信号分析与控制箱4采用无线串行方式，开机后软件自动扫描按键值，检测到有按键按下时立即发送相应的数据帧，同时接收到移动浮体送来的协议帧时解析数据并处理。包括控制模块、定位信息采集模块、无线通信模块和电源模块，控制模块分别与定位信息采集模块、无线通信模块和电源模块连接，无线通信模块与综合信号分析与控制箱通信连接，定位信息采集模块用于实现对移动浮体位置信息的采集，控制模块用于基于移动浮体位置信息对移动浮体进行路径规划，控制移动浮体的姿态动作实现动态采样，并接收和分析采样数据，解析数据包括传回的水量数据、浮体位置信息、水质传感数据及控制反馈信息等，并进行记录、分析、统计处理等相关动作。

更具体的，无线通信模块融合5G传输的远程控制技术。

在冷却塔集水池外部建立GPS基站，对移动浮体进行定位控制。操作端可根据冷却塔内的具体淋水工况，实时智能地对移动浮体的路径进行规划。

在本实施例中，由于移动式检测的实现需设计适用于冷却塔集水池内，需具备较高的稳定性、可控行性，故将移动浮体2的外形结构设计如下图2所示，采用不锈钢或铝合金，具有两个独立舱室201，同时进水可能性很低，提高了浮体运行的安全性及稳定性。浮体分体，中间留出较大的空间，方便加装水质采样，冷却塔水量测量装置放置。分体式结构方便拆卸、组装，便于装置的回收携带。且能够下锚，由于风力影响，浮体应能够在一定时间段内驻停在锚泊范围内。下锚的位置点由浮体的规划轨迹所决定，在规划轨迹中在停留位置进行下锚，当停留时间到了之后再进行起锚。停留时间由当前位置点周边一定范围内的淋水密度的分布均匀性所决定，周边淋水密度分布均匀则停留时间短一些，否则停留时间长一些，这部分由综合信号分析与控制箱的控制程序进行智能判别。

在本实施例中，水量测量装置3与综合信号分析与控制箱通信，水量测量装置3具体结构如图3所示，直接使用程控水量采集方法，实现单次采集淋水面积最大800mm

还包括支撑架9，支撑架9对称固定在两个舱室201顶部，漏斗形雨量筒301固定在支撑架9上，储水桶302位于支撑架底部。

其中，储水桶302容量根据具体需求进行设置，只要大于100mL以上即可满足实际工程要求，储水桶302外设大口径排水口，通过排水口排水电磁阀实现排水功能。当储水桶302内水达到设定值后，储水桶302上方开关盖自动闭合，排水电磁阀303自动打开排水，排水完毕后开关盖打开，开始再一次收集雨量，水量测量装置通过计数器记录排水次数，并传输到综合信号分析与控制箱4，综合信号分析与控制箱得出单位时间内的淋水密度，进一步得出冷却塔出水量，再由综合信号分析与控制箱4传给操作端1。其中，储水桶302的盖板打开、关闭和排水电磁阀303动作，均由综合信号分析与控制箱4进行直接控制。当储水桶的水位传感器所测水位达到上限设定值时，盖板关闭、排水电磁阀开启，开始排水；当水位传感器所测水位达到下限设定值时，排水电磁阀关闭、盖板打开，然后进行下一次循环。

淋水密度ρ具体实现方法为：

设定定时器的一次水量检测的定时时长为T小时，装置的检测总次数为N次。水量检测装置工作时储水桶302连接处的开关盖304打开并启动定时器，水量检测装置收集淋水，定时器的定时到之后关闭开关盖，开关盖304完全关闭后读取水位传感器所检测的液面高度Hi米(i＝1,2,...N)，排水口打开进行排水操作，储水桶302排水完毕，一个淋水密度检测流程结束，之后继续下一个检测流程，直到检测结束。淋水密度ρ为：

式中，Hi表示液面高度，N表示排水次数，T表示时长。

其中，计数器和定时器均集成在综合信号分析与控制箱4内，综合信号分析与控制箱4安装在移动浮体舱室内。

在本实施例中，如图2所示，还包括水质传感器5和水温传感器6，水质传感器5和水温传感器6与综合信号分析与控制箱4通信连接，水质传感器5和水温传感器6固定在第一固定支架7上，第一固定支架7固定在两个舱室201之间。水质传感器5包括TDS传感器、氯离子传感器、钙离子传感器、COD传感器和银硫离子传感器，分别用于检测TDS、氯、钙、COD、银硫含量和水温检测，通过传感器直接进行检测，检测数据传输到综合信号分析与控制箱4，再通过综合信号分析与控制箱4传回操作端1。

在本实施例中，还包括第二固定支架8，第二固定支架8设置在两个舱室201之间，且储水桶302位于第二固定支架上。

本发明动态采样过程为：

①巡游路径规划。巡游路径规划包括浮体的巡游轨迹、驻停位置及该位置处的驻停时间。巡游路径规划可采用人工直接设定，也可以让浮体沿着集水池的边缘自动环游一周，自动、智能规划路径。

②自动巡游。浮体按照规划的巡游路径进行自动巡游，采集各巡游路径上各驻停点位置的淋水密度、水质信息等，并进行水量计算。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。