一种分离塔树脂界面智能监测系统及高塔法树脂分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分离塔树脂界面智能监测系统及高塔法树脂分析方法，包括分离塔、上视窗、中视窗、下视窗、阴树脂出口门、阳树脂出口门、上视窗相机、中视窗相机、下视窗相机、光纤电缆、工业交换机、监控计算机、人机界面、总线转换器、信号转换器、PLC/DCS控制器、电气转换控制器，以及树脂分析算法程序。本发明专利技术采用智能视觉技术，利用计算机图像识别算法实现核电常规岛和火电机组水岛的凝结水精处理再生系统中树脂分离塔阳、阴树脂输出的精准控制，并对阳、阴树脂在运行、流转输送过程中产生的流失和所需补充量作出正确定量分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术技术涉及核电、火电水处理环保设备
，特别是凝结水精处理再生系统的一种分离塔树脂界面智能监测系统

技术介绍
随着核电、火电机组的迅猛发展，水资源的短缺，环境污染日益严重，废水零排放的需求与日俱增，对传统产品设备进行改造和技术创新势在必行。在核电常规岛和火电机组水岛的凝结水精处理系统，对运行床体中的树脂一般采用体外再生技术。由于运行床体内件故障及树脂输送过程产生的树脂泄漏和损耗，树脂进入排水排污系统产生污染；同时由于树脂流失缩短床体运行周期，再生频繁而消耗大量酸碱，进而产生更多的废水排放。当前在国内，凝结水精处理再生技术流行的方法称之谓“高塔法”，最早源于美国U.S.Filter公司“完全分离法”技术。“高塔法”的核心是树脂分离技术，树脂分离技术的关键在树脂界面检测技术。对树脂分离塔内树脂界面的检测，早先“完全分离法”技术采用内置式传感器，因受到压力和水的冲击易损不耐用，海盐力源开发了第二代产品改用非接触式激光传感器。激光传感器电路复杂，检测灵敏度和稳定性受现场环境影响，维护维修量大。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种全新的分离塔树脂界面智能监测系统及高塔法树脂分析方法，能够解决核电常规岛和火电机组水岛的凝结水精处理再生系统中树脂分离塔阳、阴树脂输出的精准控制。本专利技术利用计算机图像识别技术和“高塔法树脂分析算法”，完成树脂体积分析、树脂输送分析，判断树脂流失原因，对阳、阴树脂在运行、流转输送过程中产生的流失和所需补充量作出正确定量分析。本专利技术对树脂分层、树脂输送和树脂输出终点等实现了远程识别、远程诊断、远程控制。本专利技术适用300～1000MW机组不同分离塔直径、不同混床树脂层高度及不同树脂配比的工艺系统。为实现上述目的，本专利技术提出了一种分离塔树脂界面智能监测系统，包括分离塔、上视窗、中视窗、下视窗、阴树脂出口门、阳树脂出口门、上视窗相机、中视窗相机、下视窗相机、光纤电缆、工业交换机、监控计算机、人机界面、总线转换器、信号转换器、PLC/DCS控制器、电气转换控制器。所述分离塔从上到下依次设置有上视窗、中视窗、下视窗，所述上视窗侧面设置有上视窗相机，所述中视窗侧面设置有中视窗相机，所述下视窗侧面设置有下视窗相机，所述分离塔的下部侧面设置有阴树脂出口门，所述分离塔的底部设置有阳树脂出口门。所述上视窗相机、中视窗相机、下视窗相机通过光纤电缆与工业交换机一一相连，所述工业交换机与监控计算机相连，所述监控计算机上安装有人机界面，所述监控计算机与总线转换器相连，所述总线转换器与信号转换器相连，所述信号转换器与PLC/DCS控制器相连，所述PLC/DCS控制器与电气转换控制器相连，所述电气转换控制器与阴树脂出口门、阳树脂出口门分别相连。作为优选，所述上视窗用于监测分离塔内树脂界面总高度；所述中视窗用于监测分离塔内阳、阴树脂分界面高度；所述下视窗用于监测分离塔内混脂界面高度。作为优选，所述电气转换控制器为电磁阀组，所述阴树脂出口门和阳树脂出口门为气动阀门。作为优选，所述阳树脂输出控制功能，按不同分离塔直径、不同混床树脂层高度和不同阳阴树脂配比的各种工况，可自动计算并显示：阳树脂高度的计算值和实时值；阳树脂输出体积的计算值和实时值；阳树脂输送时间的实时值；混脂层高度的计算值和实时值。所述阳树脂输出控制功能，设置试验按钮，可模拟设置阳树脂输送终点，检验监控计算机发出阳树脂输送终点信号的正确性，所述阳树脂输出控制功能设置阳树脂输送终点信号灯。作为优选，所述阴树脂输出控制功能，按不同分离塔直径、不同混床树脂层高度和不同阳阴树脂配比的各种工况，可自动计算并显示：阴树脂高度的计算值和实时值；阴树脂输出体积的计算值和实时值；阴树脂输送时间的实时值，所述阴树脂输出控制功能设置阴树脂输送终点信号灯。作为优选，所述树脂体积分析功能，按不同分离塔直径、不同混床树脂层高度和不同阳阴树脂配比的各种工况，可自动计算并显示：树脂界面总高度的标准值、测量值和误差；阳阴树脂分界面的标准值、测量值和误差；阴树脂体积的标准值、测量值和误差；阳树脂体积的标准值、测量值和误差；阳阴树脂体积配比的标准值、测量值；树脂层总高度误差率；因树脂配比失调而需阳树脂添加量；因树脂配比失调而需阴树脂添加量。作为优选，所述树脂输送分析功能，按不同分离塔直径、不同混床树脂层高度和不同阳阴树脂配比的各种工况，可自动计算并显示：树脂界面总高度的标准值、输出值、输入值和误差；阴阳树脂分界面高度的标准值、输出值、输入值和误差；树脂输送前后总量误差和误差比；混床阴树脂体积的标准值、输出值、输入值和误差；混床阳树脂体积的标准值、输出值、输入值和误差；混床阳阴树脂体积比的标准值、输出值和输入值。为实现上述目的，本专利技术提出了一种高塔法树脂分析方法，基于以下五个基本元素：H00，标高0，分离塔下部直体与弧形底部正切线；H10，分离塔树脂界面总高度，也为混床树脂在分离塔实际高度；H20，阴树脂输送完时水与隔离带树脂(混脂层)实际界面；H30，阳树脂输送完时水与阴树脂实际界面；H40，反洗分层后阳、阴树脂实际界面。树脂体积分析相关参数计算方法：1.标准配比下混床阳阴树脂体积(m3)计算混床阳树脂体积Vmc＝(H10-H30)*(DN/2)2π/106混床阴树脂体积Vma＝(H30-H20)*(DN/2)2π/106其中DN：分离塔内径(mm)。2.标准配比下混床阳阴树脂体积配比计算混床阳阴树脂体积配比P＝Vmc/Vma＝(H10-H30)/(H30-H20)3.实际树脂层总高度误差mm：H10-H10’H10：分离塔内树脂界面标准总高度mmH10’：分离塔内树脂界面实际总高度mm4.树脂总高度误差率％：ε’＝(H10-H10’)/H10注：ε’<ε则跳过树脂添加量计算。ε为人工输入允许的误差值％。5.阳树脂调整量计算阳树脂标准体积＝Vmc+VicVic：分离塔隔离带阳树脂标准体积m3。分离塔内阳树脂体积测量值Vc’(m3)Vc’＝(H40’–H20)*(DN/2)2π/106+Vic+ViaH40’：分离塔阳阴树脂分界面实际高度mmH20：阴树脂输出后隔离带树脂层高度mmVic：分离塔隔离带阳树脂标准体积m3Via：分离塔隔离带阴树脂标准体积m3阳树脂添加量：Vcs＝(Vmc+Vic)-Vc’注：Vcs>0，表示需添加的量，反之为需减少的量。6.阴树脂调整量计算阴树脂标准体积＝Vma+ViaVia：分离塔隔离带阴树脂标准体积m3。分离塔内阴树脂体积测量值Va’(m3)Va’＝(H10’–H40’)*(DN/2)2π/106H10’：分离塔内树脂界面实际总高度mmH40’：分离塔阳阴树脂分界面实际高度mm阴树脂添加量：Vas＝(Vma+Via)-Va’注：Vas>0，表示需添加的量，反之为需减少的量。树脂输送分析相关参数计算方法：1.树脂输送前后树脂界面总高度误差：H10o-H10iH10o：树脂输送前洁净树脂界面总高度mmH10i：失效树脂输入后树脂界面总高度mm2.树脂输送前后总量误差(m3)：VOi＝(H10o-H10i)*(DN\本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：包括分离塔(1)、上视窗(2)、中视窗(3)、下视窗(4)、阴树脂出口门(5)、阳树脂出口门(6)、上视窗相机(7)、中视窗相机(8)、下视窗相机(9)、光纤电缆(10)、工业交换机(11)、监控计算机(12)、人机界面(13)、总线转换器(14)、信号转换器(15)、PLC/DCS控制器(16)、电气转换控制器(17)，所述分离塔(1)从上到下依次设置有上视窗(2)、中视窗(3)、下视窗(4)，所述上视窗(2)侧面设置有上视窗相机(7)，所述中视窗(3)侧面设置有中视窗相机(8)，所述下视窗(4)侧面设置有下视窗相机(9)，所述分离塔(1)的下部侧面设置有阴树脂出口门(5)，所述分离塔(1)的底部设置有阳树脂出口门(6)，所述上视窗相机(7)、中视窗相机(8)、下视窗相机(9)通过光纤电缆(10)与工业交换机(11)一一相连，所述工业交换机(11)与监控计算机(12)相连，所述监控计算机(12)上安装有人机界面(13)，所述监控计算机(12)与总线转换器(14)相连，所述总线转换器(14)与信号转换器(15)相连，所述信号转换器(15)与PLC/DCS控制器(16)相连，所述PLC/DCS控制器(16)与电气转换控制器(17)相连，所述电气转换控制器(17)与阴树脂出口门(5)、阳树脂出口门(6)分别相连。...

【技术特征摘要】
1.一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：包括分离塔(1)、上视窗(2)、中视窗(3)、下视窗(4)、阴树脂出口门(5)、阳树脂出口门(6)、上视窗相机(7)、中视窗相机(8)、下视窗相机(9)、光纤电缆(10)、工业交换机(11)、监控计算机(12)、人机界面(13)、总线转换器(14)、信号转换器(15)、PLC/DCS控制器(16)、电气转换控制器(17)，所述分离塔(1)从上到下依次设置有上视窗(2)、中视窗(3)、下视窗(4)，所述上视窗(2)侧面设置有上视窗相机(7)，所述中视窗(3)侧面设置有中视窗相机(8)，所述下视窗(4)侧面设置有下视窗相机(9)，所述分离塔(1)的下部侧面设置有阴树脂出口门(5)，所述分离塔(1)的底部设置有阳树脂出口门(6)，所述上视窗相机(7)、中视窗相机(8)、下视窗相机(9)通过光纤电缆(10)与工业交换机(11)一一相连，所述工业交换机(11)与监控计算机(12)相连，所述监控计算机(12)上安装有人机界面(13)，所述监控计算机(12)与总线转换器(14)相连，所述总线转换器(14)与信号转换器(15)相连，所述信号转换器(15)与PLC/DCS控制器(16)相连，所述PLC/DCS控制器(16)与电气转换控制器(17)相连，所述电气转换控制器(17)与阴树脂出口门(5)、阳树脂出口门(6)分别相连。2.如权利要求1所述的一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：所述上视窗(2)用于监测分离塔(1)内树脂界面总高度；所述中视窗(3)用于监测分离塔(1)内阳、阴树脂分界面高度；所述下视窗(4)用于监测分离塔(1)内混脂界面高度。3.如权利要求1所述的一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：所述电气转换控制器(17)为电磁阀组，所述阴树脂出口门(5)和阳树
\t脂出口门(6)为气动阀门。4.如权利要求1所述的一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：所述人机界面(13)主要包括阳树脂输出控制(31)、阴树脂输出控制(41)、树脂体积分析(51)、树脂输送分析(61)四个功能块。5.如权利要求4所述的一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：所述阳树脂输出控制(31)功能，按不同分离塔直径、不同混床树脂层高度和不同阳阴树脂配比各种工况，可自动计算并显示：阳树脂高度(32)的计算值和实时值；阳树脂输出体积(33)的计算值和实时值；阳树脂输送时间(34)的实时值；混脂层高度(35)的计算值和实时值。所述阳树脂输出控制(31)功能，设置试验按钮(36)，可模拟设置阳树脂输送终点，检验监控计算机(12)发出阳树脂输送终点信号的正确性；所述阳树脂输出控制(31)功能设置阳树脂输送终点信号灯(37)。6.如权利要求4所述的一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：所述阴树脂输出控制(41)功能，按不同分离塔直径、不同混床树脂层高度和不同阳阴树脂配比各种工况，可自动计算并显示：阴树脂高度(42)的计算值和实时值；阴树脂输出体积(43)的计算值和实时值；阴树脂输送时间(44)的实时值；所述阴树脂输出控制(41)功能设置阴树脂输送终点信号灯(45)。7.如权利要求4所述的一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：所述树脂体积分析(51)功能，按不同分离塔直径、不同混床树脂层高度和不同阳阴树脂配比各种工况，可自动计算并显示：树脂界面总高度(53)的标准值、测量值和误差；阳阴树脂分界面(54)的标准值、测量值和误差；阴树脂体积(55)的标准值、测量值和误差；阳树脂体积
\t(56)的标准值、测量值和误差；阳阴树脂体积配比(57)的标准值、测量值；树脂层总高度误差率(58)；因树脂配比失调而需阳树脂添加量(59)；因树脂配比失调而需阴树脂添加量(60)。8.如权利要求4所述的一种分离塔树脂界面智能监测系统，其特征在于：所述树脂输送分析(61)功能，按不同分离塔直径、不同混床树脂层高度和不同阳阴树脂配比各种工况，可自动计算并显示：树脂界面总高度(65)的标准值、输出值、输入值和误差；阴阳树脂分界面高度(66)的标准值、输出值、输入值和误差；树脂输送前后总量误差(67)和误差比(68)；混床阴树脂体积(69)的标准值、输出值、输入值和误差；混床阳树脂体积(70)的标准值、输出值、输入值和误差；混床阳阴树脂体积比(71)的标准值、输出值和输入值。9.一种高塔法树脂分析方法，其特征在于：基于以下五个基本元素：H00，标高0，分离塔下部直体与弧形底部正切线；H10，分离塔树脂界面总高度，也为混床树脂在分离塔实际高度；H20，阴树脂输送完时水与隔离带树脂实际界面；H30，阳树脂输送完时水与阴树脂实际界面；H40，反洗分层后阳、阴树脂实际界面。树脂体积分析相关参数计算方法：标准配比下混床阳阴树脂体积(m3)计算混床阳树脂体积Vmc＝(H10-H30)*(DN/2)2π/106混床阴树脂体积Vma＝(H30-H20)*(DN/2)2π/106其中DN：分离塔内径(mm)。标准配比下混床阳阴树脂体积配比计算混床阳阴树脂体积配比P＝Vmc/Vma＝(H10-H30)/(H30-H20)实际树脂层总高度误差mm：H10-H10’H10：分离塔内树脂界面标准总高度mmH10’：分离塔内树脂界面实际总高度mm树脂总高度误差率％：ε’＝(H10-H10’)/H10注：ε’<ε则跳过树脂添加量计算。ε为人工输入允许的误...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈万中，杨建平，张彬斌，周彦明，
申请(专利权)人：浙江海盐力源环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33