自适应流体介质状态调理系统及方法与流程

本发明涉及海水管网、供暖管网、开式循环冷却水管网、盐水输送管网、原油开采系统及注水管网、原油管输及掺输伴热管网、石化-钢铁-电力-水泥等工厂的换热管网等系统的防腐防垢，特别是涉及一种自适应流体介质状态调理系统及方法。

背景技术：

1、在工业生产及日常生活中，管网无处不在，管网的腐蚀及结垢现象一直是人们的头痛问题。

2、管网的腐蚀现象由来已久，介质中的溶解氧、游离氯及其他氧化性强的微观粒子对管网造成腐蚀现象。

3、结垢是管网的另一大难题。水垢成分主要有碳酸钙(caco3)、碳酸镁 (mgco3)、硫酸钙(caso4)、硫酸镁(mgso4)、氢氧化镁(mg(oh)2)、二氧化硅(sio2)、铁锈(fe2o3)等，其形成原因主要有以下几方面：一、水不断受热蒸发浓缩，致使水中的钙镁盐类浓度增大，从水中析出形成沉淀物。二、水被加热时重碳酸盐类受热分解生成难溶的沉淀物，即生成水垢。三、随着温度升高，某些盐类溶解度逐渐下降，便析出沉淀。

4、自工业化时代开始，管网的结垢、腐蚀问题就相伴产生，防垢防腐技术一直是工程师的专研课题。目前常见防垢防腐技术主要有化学药剂、电磁线圈、高压静电场、超声波、永磁铁、棒块带式的牺牲阳极、漏板式的牺牲阳极等，实际效果很有限、作用距离短、作用管径有限、对介质流速、温度、成分等使用条件有诸多限制。

5、化学药剂：工业现场主选的防垢防腐措施。开式循环冷却水系统存在蒸发浓缩问题，无法实现化学药剂的理论配比，实际效果有限，无法根除结垢与腐蚀的状况；环保要求的排放标准或零排放，使得浓水处理费用太高、增加了生产单位的经济负担。

6、电磁线圈：通过交变磁场试图改变带电粒子及水分子的状态以达到防腐防垢功能，实际效果微乎其微，很难看出明显效果。

7、高压静电场：通过插入到管道里的具有绝缘层的电极，与管道壳体形成高压静电场，试图改变带电粒子及水分子的状态以达到防腐防垢功能，实际效果微乎其微，很难看出明显效果。

8、超声波：通过高频机械振动，试图改变微观粒子及水分子的状态以达到防腐防垢功能，实际效果微乎其微，很难看出明显效果。

9、永磁铁：通过强磁场改变带电粒子及水分子的状态以达到防腐防垢功能，实际效果有限。

10、牺牲阳极：牺牲阳极的阴极保护法是几十年前就写入教科书的防腐防垢技术措施，具有一定的工程效果，但是缺点也很明显，牺牲阳极本体为消耗部件，本体消耗没了，也就没有效果了，牺牲阳极本体的消耗速度主要与介质中腐蚀性物质的浓度及流量有关，牺牲阳极安装在管网内流体中，管网运行时无法观察其状况，因此，何时失效不可预知。

11、离子交换防水垢法：采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。缺点是当水的流量很大、钙镁离子浓度较高时，受到阳离子交换树脂的最多可能交换离子数量的限制，离子交换功能的有效时间较短。

12、膜分离防水垢法：超滤膜(nf)及反渗透膜(ro)均可以拦截水中的钙镁离子，从而从根本上降低水的硬度，效果明显而稳定，但是对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。另外，该方法主要用于闭式循环水的补水处理方式，开式循环水的每天补水量太大，膜处理成本太高。

13、对于海水管网、盐水输送管网、油田注水管网等的腐蚀问题，考虑到环保要求、工艺要求、费用等因素，上述方法都没法处理。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种自适应流体介质状态调理系统及方法，实现防腐、防垢的功能，并降低流体介质的粘性，提高介质的流动性。

2、一方面，本技术提供了一种自适应流体介质状态调理系统，包括：

3、设备控制器，配置有相互之间电气连接的cpu(中央控制器)模块、电子发生模块、通讯模块、电源模块；

4、介质状态调理器，包括安装载体以及安装于其内的至少一层介质栅，介质流动时经过所述介质栅，所述介质栅与所述电子发生模块电气连接；

5、数据采集器，用于采集所述介质栅的工况以及所述介质的温度、压力、流速等数据并传输至所述cpu模块。

6、在一些实施例中，所述介质栅包括边框以及固定于边框上的若干个与数据采集器连接的栅条，所述栅条为圆柱型或椭圆柱型。

7、在一些实施例中，若干个所述栅条在所述边框内呈网格状布置或悬臂状布置。

8、在一些实施例中，若干个所述栅条在所述边框内呈网格状布置时，所述栅条的两端均固定在所述边框的内壁上，若干个栅条平行间隔布置或纵横交错布置。

9、在一些实施例中，若干个所述栅条在所述边框内呈悬臂状布置时，所述栅条沿竖向分为上下两组，上方栅条长度大于等于下方栅条长度且二者自由端的端部对齐或错位且互不接触。

10、在一些实施例中，所述介质栅包括若干个共面拼接的栅条单元，所述栅条单元包括所述边框，所述边框的四边各悬臂式固定一组栅条，每组的各栅条间隔布置且上下或左右的栅条的自由端互不接触或错位布置。

11、在一些实施例中，若干个所述栅条在所述边框内呈悬臂状布置时，所述栅条的自由端均朝向所述边框的中心延伸且末端互不接触。

12、在一些实施例中，所述栅条内部设置有加强弹性芯。

13、在一些实施例中，所述栅条表面带有若干凸起。

14、在一些实施例中，所述安装载体内相邻层的介质栅的栅条交错布置。

15、在一些实施例中，所述边框为圆形，所述安装载体为短节管，所述短节管采用变径结构。

16、在一些实施例中，所述边框为矩形，所述安装载体为涵洞或开放水域。

17、在一些实施例中，相邻栅条单元的边框固定连接，靠近所述涵洞侧壁或底的边框与所述涵洞之间以绝缘方式固定。

18、另一方面，本发明提供了一种利用上述调理系统的介质状态调理方法，包括如下步骤：

19、在安装载体内布置介质栅，并将介质栅与数据采集器连接；

20、将数据采集器通过电缆与设备控制器连接；

21、cpu模块控制电子发生模块产生电子并通过电缆将电子传输至介质栅的栅条；

22、介质流过时，介质中的阳离子及偶极子带正电荷端自适应地耦合栅条上的电子；

23、数据采集器实时采集介质栅的工况、以及介质的温度、压力、流速等数据，并传输至cpu模块；

24、cpu模块通过通讯模块与上位机(即上级管理终端设备)通讯。

25、在一些实施例中，所述在安装载体内布置介质栅时，按照两层一组的方式布置若干组介质栅且相邻层的栅条交错布置。

26、基于上述技术方案，本发明自适应流体介质状态调理系统及方法具有普广的自适应性，对介质的流速、温度、成分等没有使用条件的限制，使用范围广，管道、涵洞都可以应用，防腐、防垢效果好、作用距离远，同时能够降低流体介质的粘性，提高介质的流动性，而且采用纯物理技术、绿色环保、使用寿命长(没有类似牺牲阳极的消耗部件)、使用成本低。