動態(tài)模擬試驗裝置的回顧與展望（三）

本文發(fā)表于《2020年中國工業(yè)水大會》，由于篇幅較長，前后分3次分享給大家，截止目前為止，已分享完畢。

3.4 沉積速率的測量

在沉積速率測量上，目前的方法為采用重量法對沉積在管壁上的污垢進行定量。沉積物的總量占試管本身的重量通常遠低于0.1%，測定精度是困擾用戶的一問題。垢重測量的精確受到很多因素的影響，如試管測試前后的干燥處理，長試管稱量時無法密閉精密稱量倉等。即使用萬分之一天平的稱量，其精度也收到周邊是否有外界震動、氣流擾動等因素的嚴重影響。下表是某一動態(tài)模擬報告給出的重量數(shù)據(jù)，精確到0.1mg，其數(shù)據(jù)的有效性值得商榷。

  表1.某動態(tài)模擬的稱重數(shù)據(jù)

為此，我們提出一種可行的方法。在動態(tài)模擬結(jié)束后，加純水清洗，再利用裝置調(diào)整pH進行循環(huán)酸洗，檢測清洗水樣中鈣鎂離子濃度，即可推算相應(yīng)的垢樣重量。這一方法監(jiān)測精度高，操作方便，特別適用于沉積物總量低的情況。

3.5 儀表可靠性

很多用戶對使用過程中傳感器的可靠性的表示擔憂，經(jīng)常發(fā)生傳感器故障丟失數(shù)據(jù)，并造成試驗者延長，甚至不得不重新開始試驗。自2008年標準頒布以來，傳感檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，但動態(tài)模擬試驗的方法標準尚未進行再次修訂，商業(yè)化產(chǎn)品也沒有進行設(shè)計更新，急需解決這些動態(tài)模擬試驗中的制約因素。

圖6. 下一代動態(tài)模擬裝置應(yīng)達到的性能示例

4【展望】

經(jīng)過以上的回顧和探討，自然也就引出了對于下一代動態(tài)模擬試驗裝置所應(yīng)該具備的技術(shù)指標與功能特點。

第一，需要有更加范圍寬廣和方式靈活的熱交換強度的調(diào)節(jié)能力。從這個角度出發(fā)，采用水浴或油浴加熱要比常壓蒸汽加熱靈活很多，完全可以根據(jù)用戶現(xiàn)場的實際工況控制熱介質(zhì)側(cè)的溫度。同時由于水浴或油浴的溫度可以采用精密的電子加熱控制，冷卻塔進出口溫差進行控制精度應(yīng)優(yōu)于±0.1°C。

第二，除了傳統(tǒng)的pH和電導率，一批新型的在線式傳感器已經(jīng)進入了實用階段，如在線熒光藥劑濃度傳感器、在線的瞬時腐蝕速率傳感器、在線式濁度、堿度、硬度、氯離子等。利用最新的在線水質(zhì)監(jiān)測儀器，可以取代每兩小時取樣的繁瑣操作，實現(xiàn)真正意義上的無人值守，也最大限度地減少人為誤差與干擾。

第三，應(yīng)該充分利用最新的傳感與控制技術(shù)，把整個系統(tǒng)過程中最重要三個指標控制起來。包括通過電導率控制濃縮倍數(shù)，通過藥劑濃度傳感器控制藥劑投加，通過pH計控制加酸。當這幾個要素得以精準控制時，緩蝕和阻垢評估結(jié)果才會變得可重現(xiàn)起來。

第四，鑒于實時流量對于污垢熱阻測量的重要性，應(yīng)使用電磁流量計等監(jiān)測技術(shù)并通過變頻驅(qū)動等新技術(shù)對換熱流量進行反饋控制。不能停留在僅僅保證試驗初始條件下的流量精度，而是保證試驗全過程中流量精確與平穩(wěn)。

第五，大幅度提高裝置穩(wěn)定性和可靠性，確保設(shè)備在試驗期間不發(fā)生重大故障。縮小裝置體積減輕重量，使之可運輸?shù)接脩衄F(xiàn)場，用實際的補水，在實際氣候條件下進行動態(tài)試驗。

第六，緊跟工業(yè)水處理現(xiàn)狀，實現(xiàn)多種水源、動態(tài)配比的混合試驗，模擬大范圍動態(tài)調(diào)整，如現(xiàn)場大排大補等過程。這對于科研機構(gòu)非常重要，是一個急需的研究與實現(xiàn)方向。

第七，大幅度降低設(shè)備的使用成本，通過提升加熱效效率降低電費；實現(xiàn)完全無人操作，節(jié)省人力成本；減少試驗使用水量，降低運輸物流成本。

參考文獻

1.羅基煌，冷卻水處理精要，【臺灣】知音出版社，1982年6月出版

2.HG/T 2160冷卻水動態(tài)模擬試驗方法，化工工業(yè)出版社，2008年9月

3.GB/T 50050-2017工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范，2017