电磁涡流刹车的废热利用系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电磁涡流刹车的废热利用系统及方法，其中系统包括电磁涡流刹车和海水淡化设备，两者之间连接换热恒温装置。该换热恒温装置包括热交换模块、恒温阀、缓冲水箱模块，所述热交换模块内设置有第一换热器和第二换热器，所述恒温阀内置有温度传感器；所述缓冲水箱模块内设置有缓冲储水箱、流量传感器和水位检测传感器；该换热恒温装置还包括控制器，该控制器根据采集的温度传感器、流量传感器、水位检测传感器的数据控制缓冲水箱的出水流量和水位，以及恒温阀的出水温度。本发明专利技术对电磁涡流刹车工作过程中产生的废热进行收集和利用，避免了能量转换造成的损失，达到了能源的高效利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废热利用领域，尤其涉及一种电磁涡流刹车的废热利用系统及方法。
技术介绍
2010年市场调查显示，海洋油气总产量占全球油气总产量的比例已从1997年的20％上升到目前的40％以上，其中深海油气产量约占海洋油气产量的30％以上。海洋油气的产量和储量一直保持较快增长，带动了海洋钻井平台市场的发展。2014年美国油服公司Baker Hughes表示，全球海上钻井平台数量不断增加，3月份平台总数增至388座，与上一年同期的369座相比增长了5.2％，海上钻井平台发展迅速。电磁涡流刹车系统是海上油田钻井平台用以调节钻具下放速度的辅助刹车装置，该系统每天工作18～20小时，工作时涡流将在转子内表面引起大量的热，需及时冷却。平台上直接采用水冷方式对其进行冷却，而冷却后70℃左右的废热水被直接排放入海洋，造成废热水资源的浪费和海洋热污染。与此同时，每周平台上对淡水需求量约为800吨(以南海981平台为例)，目前平台上淡水补给方式主要有船舶运送补给以及海水淡化补给两种方式。船舶运送成本高，易受天气影响，补给不及时，因此实际生产中很少采用此种方式；而海水淡化常用的低压蒸馏方式具有淡化效率高、装置较小、维护简单的优点，但是需要与热源搭配使用，能耗大，制约性较强。因此目前采用的海水淡化方法各有利弊。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种将
电磁涡流刹车系统与海水淡化系统有机地结合起来的电磁涡流刹车的废热利用系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电磁涡流刹车的废热利用系统，包括电磁涡流刹车和海水淡化设备，两者之间连接换热恒温装置；该换热恒温装置包括热交换模块、恒温阀、缓冲水箱模块，其中：所述热交换模块内设置有第一换热器和第二换热器，所述恒温阀内置有温度传感器；所述缓冲水箱模块内设置有缓冲储水箱、流量传感器和水位检测传感器；该换热恒温装置还包括控制器，该控制器根据采集的温度传感器、流量传感器、水位检测传感器的数据控制缓冲水箱的出水流量和水位，以及恒温阀的出水温度；电磁涡流刹车产生的废热水进入第一热交换器进行热交换，使第一热交换器中的原料海水温度升高，换热后废热水重新参与循环，用于电磁涡流刹车冷却；同时，海水淡化设备排出来的高温浓盐水在第二热交换器中与原料海水进行二次热交换，温度上升后的原料海水进入恒温阀，达到设定温度后进入海水淡化设备中进行海水淡化；与此同时海水淡化设备产生的高温浓盐水换热后排放入海。本专利技术所述的系统中，该系统还包括多条管路和预处理水箱，第一热交换器与电磁涡流刹车之间连接1号管路；第一热交换器与恒温阀之间连接2号管路；预处理水箱与第一热交换器之间连接6号管路；第二热交换器与恒温阀之间连接3号管路，第二热交换器与海水淡化设备之间连接4号管路；电磁涡流刹车与第一热交换器之间还连接有水箱，水箱与第一热交换器之间通过5号管路连接；第二热交换器通过7号管路与6号管路连接；原料海水被抽入预处理水箱，原料海水在经过预处理之后经分流阀流入6号管路与7号管路，分别进入两个热交换器；电磁涡流刹车产生的废热水经1号管路进入第一热交换器进行热交换，使第一热交换器中的原料海水温度升高，换热后废热水流入5号管路继续参
与循环利用于电磁涡流刹车冷却，原料海水升温后进入2号管路；同时，海水淡化设备排出来的高温浓盐水流入4号管路,并与7号管路中的原料海水进行二次热交换；温度上升后的原料海水由3号管路与2号管路进入恒温阀，在控制器的控制下，恒温阀使原料海水的温度均匀达到设定温度，并进入海水淡化设备中进行海水淡化；与此同时海水淡化设备产生的高温浓盐水换热后排放入海。本专利技术所述的系统中，第一热交换器和第二热交换器均为板式热交换器。本专利技术所述的系统中，所述恒温阀还包括阀芯和步进电机；所述温度传感器将实时采集的温度数据传输给控制器，控制器对温度数据进行处理后生成控制信号驱动步进电机调控阀芯开口度，当出水口温度低于设定要求时，步进电机带动阀芯运动，减小冷水口的开度，增加热水口的开度，使混水的热水比例增加，冷水比例下降，达到设定值。本专利技术所述的系统中，所述换热恒温装置还包括人机数码管显示界面，设置在所述换热恒温装置的箱体上，所述人机数码管显示界面通过串口与控制器连接。本专利技术所述的系统中，所述人机数码管显示界面包括相连接的人机显示主机和彩屏。本专利技术所述的系统中，所述海水淡化设备为真空沸腾式造水机，且所述真空沸腾式造水机外接换热恒温装置的进水口水管、淡水出口水管和高温浓盐水出口水管。本专利技术所述的系统中，所述步进电机为微型57系列步进电机。本专利技术还提供一种电磁涡流刹车的废热利用方法，该方法基于上述系统，具体包括以下步骤：电磁涡流刹车产生的废热水进入第一热交换器进行热交换，使第一热交换器中的原料海水温度升高，换热后废热水重新参与循环，用于电磁涡流刹车冷却；海水淡化设备排出来的高温浓盐水在第二热交换器中与原料海水进行二次热交换；控制器采集温度传感器、流量传感器及水位检测传感器的数据，并根据采集的数据控制缓冲水箱的出水流量和水位，以及恒温阀的出水温度；温度上升后的原料海水进入恒温阀，当恒温阀中的水温达到设定温度时，进入海水淡化设备中进行海水淡化；海水淡化设备产生的高温浓盐水换热后排放入海。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术电磁涡流刹车的废热利用系统对电磁涡流刹车系统工作过程中产生的废热进行收集和利用，并通过一系列电控设备实现对传输中程以及末端温度的精确控制，避免了能量转换造成的损失，达到了能源的高效利用。在保证海水淡化系统稳定运行的同时，提高了海水淡化系统的工作效率和产水量，降低了其工作时所需的耗能，有效节约能源，延长其使用寿命。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例电磁涡流刹车的废热利用系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例换热恒温装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例电磁涡流刹车的废热利用系统的控制框图；图4是本专利技术实施例恒温控制流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的电磁涡流刹车的废热利用系统将电磁刹车系统和海水淡化设备巧妙结合，对电磁涡流刹车工作过程中产生的废热进行收集和利用，避免了能量转换造成的损失，达到了能源的高效利用。本专利技术实施例的电磁涡流刹车的废热利用系统，如图1所示，包括电磁涡流刹车和海水淡化设备，两者之间连接换热恒温装置；该换热恒温装置包括热交换模块、恒温阀、缓冲水箱模块，其中：所述
热交换模块内设置有第一换热器和第二换热器，所述恒温阀内置有温度传感器；所述缓冲水箱模块内设置有缓冲储水箱、流量传感器和水位检测传感器；该换热恒温装置还包括控制器，该控制器根据采集的温度传感器、流量传感器、水位检测传感器的数据控制缓冲水箱的出水流量和水位，以及恒温阀的出水温度。本专利技术实施例中，第一热交换器和第二热交换器均为板式热交换器。所述恒温阀还包括阀芯和步进电机；所述步进电机为微型57系列步进电机。所述温度传感器将实时采集的温度数据传输给控制器，控制器对温度数据进行处理后生成控制信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁涡流刹车的废热利用系统，其特征在于，包括电磁涡流刹车和海水淡化设备，两者之间连接换热恒温装置；该换热恒温装置包括热交换模块、恒温阀、缓冲水箱模块，其中： 所述热交换模块内设置有第一换热器和第二换热器，所述恒温阀内置有温度传感器；所述缓冲水箱模块内设置有缓冲储水箱、流量传感器和水位检测传感器；该换热恒温装置还包括控制器，该控制器根据采集的温度传感器、流量传感器、水位检测传感器的数据控制缓冲水箱的出水流量和水位，以及恒温阀的出水温度；电磁涡流刹车产生的废热水进入第一热交换器进行热交换，使第一热交换器中的原料海水温度升高，换热后废热水重新参与循环，用于电磁涡流刹车冷却；同时，海水淡化设备排出来的高温浓盐水在第二热交换器中与原料海水进行二次热交换，温度上升后的原料海水进入恒温阀，达到设定温度后进入海水淡化设备中进行海水淡化；与此同时海水淡化设备产生的高温浓盐水换热后排放入海。

【技术特征摘要】
1.一种电磁涡流刹车的废热利用系统，其特征在于，包括电磁涡流刹车和海水淡化设备，两者之间连接换热恒温装置；该换热恒温装置包括热交换模块、恒温阀、缓冲水箱模块，其中： 所述热交换模块内设置有第一换热器和第二换热器，所述恒温阀内置有温度传感器；所述缓冲水箱模块内设置有缓冲储水箱、流量传感器和水位检测传感器；该换热恒温装置还包括控制器，该控制器根据采集的温度传感器、流量传感器、水位检测传感器的数据控制缓冲水箱的出水流量和水位，以及恒温阀的出水温度；电磁涡流刹车产生的废热水进入第一热交换器进行热交换，使第一热交换器中的原料海水温度升高，换热后废热水重新参与循环，用于电磁涡流刹车冷却；同时，海水淡化设备排出来的高温浓盐水在第二热交换器中与原料海水进行二次热交换，温度上升后的原料海水进入恒温阀，达到设定温度后进入海水淡化设备中进行海水淡化；与此同时海水淡化设备产生的高温浓盐水换热后排放入海。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括多条管路和预处理水箱，第一热交换器与电磁涡流刹车之间连接1号管路；第一热交换器与恒温阀之间连接2号管路；预处理水箱与第一热交换器之间连接6号管路；第二热交换器与恒温阀之间连接3号管路，第二热交换器与海水淡化设备之间连接4号管路；电磁涡流刹车与第一热交换器之间还连接有水箱，水箱与第一热交换器之间通过5号管路连接；第二热交换器通过7号管路与6号管路连接；原料海水被抽入预处理水箱，原料海水在经过预处理之后经分流阀流入6号管路与7号管路，分别进入两个热交换器；电磁涡流刹车产生的废热水经1号管路进入第一热交换器进行热交换，使第一热交换器中的原料海水温度升高，换热后废热水流入5号管路继续参与循环利用于电磁涡流刹车冷却，原料海水升温后进入2号管路；同时，海水淡化设备排出来的高温浓盐水流入4号管路,并与7号管路中的原料海水进行二次热交换；温度上升后的原料海水由3号管路与2号管路进入恒温阀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦光，陈倩，李泽旭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42