热交换器的自动维护和流量控制制造技术

一种传热系统，该传热系统包括一个或多个热交换器和控制通过热交换器的流量的一个或多个控制泵。为了供应可变载荷，能够控制控制泵以低于全工作流量操作。在示例实施例中，当清洁每个热交换器时，控制器能够计算每个相应热交换器的系数值。控制器能够在实时操作期间确定热交换器的实时系数值，以便与清洁时的相应系数值进行比较，从而确定该热交换器中是否存在结垢。在一些示例中，控制器能够确定由于结垢而需要对热交换器进行维护，并且在实时操作期间通过以全工作载荷操作一个或多个控制泵来执行热交换器的冲洗，以供应可变载荷。以供应可变载荷。以供应可变载荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器的自动维护和流量控制
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2018年10月5日提交的美国临时专利申请第62/741,943号的优先权权益，其内容在下文中通过以参见的方式并入具体实施方式而纳入本文。


[0002]示例实施例总体上涉及传热系统和热交换器。

技术介绍

[0003]建筑物供暖通风和空调(HVAC)系统可以包含中央冷却水机组，该冷却水机组设计成为空调单元提供冷水，以降低离开调节空间的空气的温度，然后将其循环回调节空间。
[0004]冷却水机组用于为建筑物提供冷水或空气。冷却水机组可由主动和被动机械设备组成，这些设备协同工作以在将温暖的回水供应到分配回路之前降低其温度。在冷却水机组中，热交换器用于在两个或更多个循环介质回路之间传递热能。类似地，加热机组可以包括一个或多个锅炉，该一个或多个锅炉从一个或多个锅炉或从具有加热源的次级回路向分配回路提供热水。
[0005]当在部分载荷下操作时，在冷却水机组或加热机组的部件中会发生污染物的积聚，称为结垢。
[0006]为了对冷却水机组的热交换器执行手动维护，可以关闭冷却水机组，移除并拆卸热交换器，并且手动移除或冲洗污染物。然后将热交换器重新组装并安装回冷却水机组。此过程效率低下。
[0007]在一些常规方法中，通常根据制造商或建筑物维护管理员的固定时间表进行热交换器的手动维护。当使用固定的时间表进行手动维护时，存在维护过度或维护不足的风险，这是低效率的。
[0008]在一些现有方法中，在全流量条件下测量跨热交换器的压差，一旦压差达到全流量条件的某个点，服务人员将进行手动清洁。
[0009]考虑到下文的具体实施方式，可以理解现有系统的其它的困难。

技术实现思路

[0010]示例实施例是一种传热系统，其包括板框式逆流热交换器和控制通过热交换器的流量的可变控制泵。热交换器可以是较小的设计，其使用较少的材料，具有较小的占地面积，并且定尺寸为在较高压力循环下用于湍流。控制泵具有更大的功率容量，其用于容纳通过控制泵赋予的通过较小热交换器的较高压差。示例实施例是用于沿着控制曲线控制控制泵的系统和方法。
[0011]示例实施例是一种传热系统，该传热系统包括一个或多个热交换器和控制通过热交换器的流量的一个或多个控制泵。为了供应可变载荷，能够控制控制泵以低于全流量(例如，工作流量)操作。在示例实施例中，当清洁每个热交换器时，控制器能够计算每个相应热
交换器的系数值。控制器能够在实时操作期间确定热交换器的实时系数值，以便与清洁时的相应系数值进行比较，从而确定该热交换器中是否存在结垢。在一些示例中，控制器能够确定由于结垢而需要对热交换器进行维护，并且在实时操作期间通过以全载荷(工作载荷)操作一个或多个控制泵来执行热交换器的冲洗，以供应可变载荷。
[0012]示例实施例是一种用于供应可变载荷的传热系统，包括：热交换器，该热交换器限定了第一流体路径和第二流体路径；第一可变控制泵，用于通过热交换器的第一流体路径提供第一循环介质的可变流量；至少一个控制器，其构造成用于：控制第一可变控制泵以控制通过热交换器的第一循环介质，以便供应可变载荷，在供应可变载荷时基于实时操作测量值确定热交换器由于热交换器的结垢而需要维护，并且响应于所述确定，控制第一可变控制泵至第一循环介质的第一流量，以便冲洗热交换器的结垢。
[0013]示例实施例是一种用于跟踪热交换器性能的系统，包括：用于安装在具有载荷的系统中的热交换器；输出子系统；以及至少一个控制器，其构造成：确定处于清洁状态时的热交换器的清洁系数值，在供应载荷时，根据测量实时操作测量值计算热交换器的实际系数值，计算热交换器的实际系数值和热交换器的清洁系数值之间的比较，并在比较满足标准时输出到输出子系统。
[0014]示例实施例是一种用于使用传热系统供应可变载荷的方法，该传热系统包括限定第一流体路径和第二流体路径的热交换器，该传热系统包括第一可变控制泵，用于通过热交换器的第一流体路径提供第一循环介质的可变流量，该方法由至少一个控制器执行并且包括：控制第一可变控制泵以控制通过热交换器的第一循环介质，以便供应可变载荷，在供应可变载荷时基于实时操作测量值确定热交换器由于热交换器的结垢而需要维护，并且响应于所述确定，控制第一可变控制泵至第一循环介质的第一流量，以便冲洗热交换器的结垢。
[0015]示例实施例是一种用于跟踪热交换器的性能的方法，该热交换器安装在具有载荷的系统中，该方法由至少一个控制器执行，并且包括：确定处于清洁状态时的热交换器的清洁系数值；从供应载荷时，根据测量实时操作测量值计算热交换器的实际系数值；计算热交换器的实际系数值和热交换器的清洁系数值之间的比较；并在比较满足标准时输出到输出子系统。
[0016]另一示例实施例是一种非暂态计算机可读介质，其上存储有指令，该指令可由一个或多个控制器执行以执行所描述的方法。
附图说明
[0017]现将通过示例的方式参考附图，附图示出了示例性实施例，并且附图中：
[0018]图1A示出了建筑物系统的图形表示，示出为用于向建筑物提供冷水的冷却水机组，可以将示例实施例应用于该建筑物系统。
[0019]图1B示出了图1A所示的冷却水机组的其它方面的图形表示。
[0020]图1C示出了另一示例冷却水机组的图形表示，该冷却水机组具有带有专用冷却塔的水侧节能器，带有并行的载荷共享。
[0021]图1D示出了另一示例冷却水机组的图形表示，该冷却水机组具有带有专用冷却塔的水侧节能器，带有载荷共享。
[0022]图1E示出了示例加热机组的图形表示。
[0023]图1F示出了具有直接冷却回路的示例冷却水机组的图形表示。
[0024]图1G示出了具有区域加热回路的示例加热机组的图形表示。
[0025]图1H示出了用于加热饮用水的示例加热机组的图形表示。
[0026]图1I示出了用于废热回收的示例建筑物系统的图形表示。
[0027]图1J示出了用于地热加热隔离的示例建筑物系统的图形表示。
[0028]图2A示出了根据示例实施例的热交换器的图形表示。
[0029]图2B示出了根据示例实施例的具有两个热交换器的示例传热模块的立体图。
[0030]图2C示出了根据示例实施例的具有三个热交换器的示例传热模块的立体图。
[0031]图2D示出了图2C的传热模块的内容物的局部剖视图。
[0032]图2E示出了示例传热系统的立体图，该传热系统包括图2C的传热模块和两个双控制泵。
[0033]图3A示出了具有本地设置的传热系统的网络连通性的图形表示。
[0034]图3B示出了具有远程设置的传热系统的网络连通性的图形表示。
[0035]图4A示出了诸如建筑物之类的载荷的示例热载荷轮廓的图。
[0036]图4B示出了诸如建筑物之类的载荷的示例流量载荷轮廓的图。
[0037]图5示出了根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于供应可变载荷的传热系统，包括：热交换器，所述热交换器限定了第一流体路径和第二流体路径；第一可变控制泵，用于通过所述热交换器的所述第一流体路径提供第一循环介质的可变流量；至少一个控制器，所述至少一个控制器构造成用于：控制所述第一可变控制泵以控制通过所述热交换器的所述第一循环介质，以便供应所述可变载荷，在供应所述可变载荷时基于实时操作测量值确定所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护，并且响应于所述确定，控制所述第一可变控制泵至所述第一循环介质的第一流量，以便冲洗所述热交换器的结垢。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述可变载荷的实时供应期间执行控制所述第一可变控制泵至所述第一流量，以便冲洗所述热交换器的结垢。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第二可变控制泵，用于提供第二循环介质通过所述热交换器的所述第二流体路径的可变流量。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一流体路径在所述热交换器与所述可变载荷之间，并且所述第二流体路径在温度源与所述热交换器之间。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一流体路径在温度源和所述热交换器之间，并且所述第二流体路径在所述热交换器和所述可变载荷之间。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器构造成用于响应于所述确定而控制所述第二可变控制泵至所述第二循环介质的第二流量，以便冲洗所述热交换器的结垢。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一流量或所述第二流量是最大流量设置。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，同时执行控制所述第一可变控制泵至所述第一流量并且控制所述第二可变控制泵至所述第二流量。9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在不同时间依次执行控制所述第一可变控制泵至所述第一流量并且控制所述第二可变控制泵至所述第二流量。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括传热模块，所述传热模块包括所述热交换器以及与所述热交换器和彼此并联的至少一个另外的热交换器，其中，所述第一流体路径和所述第二流体该路径由所述至少一个另外的热交换器进一步限定。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括用于每个热交换器的相应阀，所述相应阀由所述至少一个控制器可控制，其中，当冲洗每个热交换器的结垢时，控制所述相应阀中的一个或多个闭合，并且一次冲洗少于全部的热交换器。12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括：第一压力传感器，所述第一压力传感器构造成检测输入到所述传热模块的所述第一流体路径的压力测量值；第二压力传感器，所述第二压力传感器构造成检测输入到所述传热模块的所述第二流体路径的压力测量值；
第一压差传感器，所述第一压差传感器横跨所述传热模块的所述第一流体路径的输入到输出；第二压差传感器，所述第二压差传感器横跨所述传热模块的所述第二流体路径的输入到输出；第一温度传感器，所述第一温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第一流体路径的输入的温度测量值；第二温度传感器，所述第二温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第一流体路径的输出的温度测量值；第三温度传感器，所述第三温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第二流体路径的输入的温度测量值；第四温度传感器，所述第四温度传感器构造成检测所述传热模块的所述第二流体路径的输出的温度测量值；相应的温度传感器，以检测所述传热模块的每个热交换器的每个流体路径的输出的温度测量值；其中，所述至少一个控制器构造成从所述压力传感器、所述压差传感器和所述温度传感器接收指示测量值的数据，用于所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定。13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括：第一流量传感器，所述第一流量传感器构造成检测通过传热模块的第一流量的第一流量测量值，所述传热模块包括所述第一流体路径和所述至少一个另外的热交换器的相应的第一流体路径；第二流量传感器，所述第二流量传感器构造成检测通过所述传热模块的第二流量的第二流量测量值，所述传热模块包括所述第二流体路径和所述至少一个另外的热交换器的相应的第二流体路径；其中，所述至少一个控制器构造成：从所述第一流量传感器和所述第二流量传感器接收指示流量测量值的数据，根据以下计算通过所述传热模块的所述第一流量和通过所述传热模块的所述第二流量的的相应热载荷(Q)：所述第一流量测量值、所述第二流量测量值、来自所述第一温度传感器的相应温度测量值、来自所述第三温度传感器的相应温度测量值、以及来自相应温度传感器的每个热交换器的输出的相应温度感应器的相应温度测量值，并且计算所述第一流量的所述热载荷(Q)与所述第二流量的所述热载荷(Q)之间的比较，以用于所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定。14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：至少一个压力传感器或温度传感器，所述至少一个压力传感器或温度传感器构造成检测在所述热交换器处的测量值，其中，所述至少一个控制器构造成确定处于清洁状态时的所述热交换器的清洁系数值；其中，所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括：在供应所述可变载荷时，在实时操作测量期间根据所述至少一个压力传感器或温度传
感器的测量值计算所述热交换器的实际系数值；并且计算所述热交换器的所述实际系数值与所述热交换器的所述清洁系数值之间的比较。15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器构造成确定处于清洁状态时的所述热交换器的清洁传热系数(U)；其中，所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括：在供应所述可变载荷时，在实时操作测量期间根据所述至少一个压力传感器或温度传感器的测量值计算所述热交换器的实际传热系数(U)；并且计算所述热交换器的所述实际传热系数(U)与所述热交换器的所述清洁传热系数(U)之间的比较。16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，计算所述比较是基于所述热交换器的所述实际传热系数(U)和所述热交换器的所述清洁传热系数(U)计算结垢因子(FF)。17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述结垢因子(FF)的计算被计算为：FF＝1/U
污垢
‑
1/U
清洁
，其中，U
清洁
是清洁传热系数(U)，U
污垢
是实际传热系数(U)。18.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器构造成确定横跨处于清洁状态时的所述热交换器的所述第一流体路径的清洁压差值；其中，在供应所述可变载荷时基于实时操作测量值，所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括：在供应所述可变载荷时，在实时操作测量期间根据所述至少一个压力传感器的测量值计算横跨所述热交换器的所述第一流体路径的实际压差值；计算所述热交换器的所述实际压差值与所述热交换器的所述清洁压差值之间的比较。19.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器构造成确定横跨处于清洁状态时的所述热交换器的所述第一流体路径的清洁温差值；其中，所述热交换器由于所述热交换器的结垢而需要维护的所述确定还包括：在供应所述可变载荷时，在实时操作测量期间根据所述温度传感器的测量值计算所述热交换器的所述第一流体路径的实际温差值；并且计算所述热交换器的所述实际温差值与所述热交换器的所述温差值之间的比较。20.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，在运输或安装所述热交换器之前通过测试来预先确定处于清洁状态时的所述热交换器的所述清洁系数值，并将所述清洁系数值存储到存储器，其中，通过所述至少一个控制器确定处于清洁状态时的所述热交换器的所述清洁系数值，通过从所述存储器访问所述清洁系数值来执行所述确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
申请(专利权)人：塞阿姆斯特朗有限公司，
类型：发明
国别省市：