一种开路循环水系统的水质预警处理方法及装置与流程

1.本发明涉及工业用水管理技术领域，尤其涉及一种开路循环水系统的水质预警处理方法及装置。


背景技术：

2.现有水系统通常采用对开路循环水系统中的循环冷却水进行水质监测，从而可以及时将不符合水质要求的循环冷却水部分排出系统外，同时添加补充水，以及在循环冷却水中引入水处理剂(如缓蚀剂、阻垢剂和/或杀菌剂等)的方法避免上述问题的出现。
3.根据物料平衡进行开路循环补水水质预警，目标是维持系统的物料长期平衡。当开路循环水系统发生水质预警时，如何根据水系统的实际情况进行快速有效的处理，指导水系统进行补水排水，是工业用水管理领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种开路循环水系统的水质预警处理方法及装置，针对单股补水和多股补水分别提供额外补水量和排水量的计算方法，以准确快速的针对不同预警情况进行处理，从而保证水系统的安全。
5.为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种开路循环水系统的水质预警处理方法，包括步骤：s1、判断该水系统为单股补水还是双股补水；若为单股补水，则执行s3；若为双股补水，则执行s2；s2、判断双股补水中该预警水质的含量是否相同，若相同，则执行步骤s3；若不相同，则执行s4；s3、计算该预警下应额外补水量x
1in
和应额外排水量x
1out
；s4、将双股补水虚拟为单股补水，并计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
；根据该应额外补水量x
2in
和双股补水配比分别求得双股补水中各股应额外补水水量x
21in
和x
22in
。
6.进一步的，所述计算该预警下应额外补水量x
1in
和应额外排水量x
1out
，包括：其中，v为水系统保有水量，y为该预警水质的当前数值，为预警水质的预警限值，为该单股补水中的该预警水质含量或双股补水中相同的该预警水质含量。
7.进一步的，所述计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
包括：计算该虚拟的单股补水中该预警水质的含量y
m2
；根据该含量y
m2
计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量
x
2out
。
8.进一步的，所述计算该虚拟的单股补水中该预警水质的含量y
m2
，包括：其中，y
md
为双股补水中的第一股补水中该水质含量，y
mr
为双股补水中的第二股补水中该水质含量，q
mrs
为该第二股补水建议补水量，q
mds
为该第一股补水建议补水量。
9.进一步的，所述根据该含量y
m2
计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
，包括：。
10.进一步的，所述根据该应额外补水量x
2in
和双股补水配比分别求得双股补水中各股应额外补水水量x
21in
和x
22in
，包括：，包括：其中，双股补水配比为，为该第二股补水应额外补水量，为该第一股补水应额外补水量。
11.根据本发明的另一个方面，提供了一种开路循环水系统的水质预警处理装置，包括补水类别判别模块、单股补水处理模块以及双股补水处理模块；其中，所述补水类别判别模块用于判断该水系统为单股补水还是双股补水，以及在双股补水时判断双股补水中该预警水质的含量是否相同；所述单股补水处理模块用于在补水类别判别模块的判别结果为单股补水或者为双股补水中预警水质的含量相同时，计算该预警下应额外补水量x
1in
和应额外排水量x
1out
；所述双股补水处理模块用于在补水类别判别模块的判别结果为双股补水且预警水质的含量不相同时，将双股补水虚拟为单股补水，并计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
；根据该应额外补水量x
2in
和双股补水配比分别求得双股补水中各股应额外补水水量x
21in
和x
22in
。
12.进一步的，所述单股补水处理模块计算该预警下应额外补水量x
1in
和应额外排水量x
1out
，包括：其中，v为水系统保有水量，y为该预警水质的当前数值，为预警水质的预警限值，为该单股补水中的该预警水质含量或双股补水中相同的该预警水质含量。
13.进一步的，所述双股补水处理模块计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
包括：计算该虚拟的单股补水中该预警水质的含量y
m2
；根据该含量y
m2
计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
。
14.进一步的，所述双股补水配比为，其中，为该第二股补水建议补水量，为该第一股补水建议补水量。
15.综上所述，本发明提供了一种开路循环水系统的水质预警处理方法及装置，在水系统发生水质预警时，根据预警的该水质，针对单股补水和多股补水分别提供额外补水量和排水量的计算方法，尤其是针对多股补水的情况，将多股补水虚拟成单股补水，并结合双股补水配比计算双股补水各自的应额外补水量。本发明通过上述方法，能够准确快速的针对不同预警情况进行处理，并且将动态调整计算简化为静态计算，大大简化了设计思路；并且通过监控t时刻额外的补水量的实时变化，做到实时指导补水量调整值，从而提高了处理效率，保证了水系统的水质安全。
16.本发明具有如下有益的技术效果：（1）根据预警的该水质，针对单股补水和多股补水分别提供额外补水量和排水量的计算方法，预警处理有针对性，提高了补水量计算的精度。
17.（2）针对多股补水的情况，将多股补水虚拟成单股补水，并根据该虚拟的单股补水的特点进行统一计算，提高了计算的效率。
18.（3）通过监控t时刻额外的补水量的实时变化，做到实时指导补水量调整值，提高了预警处理的实时性。
附图说明
19.图1是本发明开路循环水系统的水质预警处理方法的流程图；图2是本发明开路循环水系统的水质预警处理装置的构成框图。
具体实施方式
20.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
21.下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的第一个实施例，提供了一种开路循环水系统的水质预警处理方法，该方法的流程图如图1所示，包括如下步骤：s1、判断该水系统为单股补水还是双股补水；若为单股补水，则执行s3；若为双股补水，则执行s2。该步骤中，判断该水系统为单股补水还是双股补水可以根据水系统的设置来确定。开路循环水系统通常设置有水质预警监测，在某种水质超标时发出预警。水质预警通常针对循环水中的特征水质，例如含盐量、氯离子、钙离子、镁离子、硫酸根中的一种或者几种的含量进行预警。为了便于实际操作，由于水质超标而需要进行的额外补水和排水操作，设定为额外补水量与额外排水量相同，即不改变水系统当前的保有水量，也即不改变水池液位。若当前液位过低或过高，应当先按照常规建议补水配比进行补水或排水操作，如果为单股补水则直接进行补水和排水操作。该补水或排水操作后使得液位回归正常数值。若此时液位回归正常数值并且没有引起液位报警，而水质仍然不达标，则执行该水质预警处
理方法。
22.s2、判断双股补水中该预警水质的含量是否相同，若相同，则执行步骤s3；若不相同，则执行s4。在水系统为双股补水的情况下，当两股水的该种预警水质比如氯离子含量相同时，则不需要将双股补水虚拟为单股补水进行计算，因为在此情况下任何配比都不会改变混合后的虚拟单股水流中该水质的含量，此时可以将该双股补水直接按照单股补水的情况进行计算。
23.s3、计算该预警下应额外补水量x
1in
和应额外排水量x
1out
。可以采用以下公式计算应额外补水量x
1in
和应额外排水量x
1out
：其中，v为水系统保有水量，水系统保有水量v可以通过冷水池保有水量、热水池保有水量、以及管道内保有水量三者相加得到。冷水池保有水量例如可以将冷水池液位值与冷水池截面积相乘得到，冷水池液位值可以通过实时仪表监测得到，冷水池截面积为已知设置值。热水池保有水量例如可以将热水池液位值与热水池截面积相乘得到，热水池液位值可以通过实时仪表监测得到，热水池截面积为已知设置值。管道内保有水量一般难以测量，通常可以结合实际调研与经验值估计出大致数值。y为水系统中该预警水质的当前数值，为预警水质的预警限值，即水系统保有水量对应的预警水质的预警限值，为该单股补水中的该预警水质含量。在发生水质预警后进行额外补水，目的是经过补水排水后，循环水系统发生预警的水质由当前已经预警的数值，降低到预警限值。根据水质平衡，补水前水系统含有该水质的物质含量为v*y，补水后水系统含有该水质的物质含量为（v
‑
x）*y+x*y
m1
，目标是将水质调整到，即水系统含有该水质的物质含量为v*y
r
，从而根据以上分析可以得到在该预警水质下应额外补水量x
1in
和应额外排水量x
1out
。
24.s4、将双股补水虚拟为单股补水，并计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
；根据该应额外补水量x
2in
和双股补水配比分别求得双股补水中各股应额外补水水量x
21in
和x
22in
。其中，单股补水可以为回用水补水、一级除盐水补水以及其他类型补水；双股补水可以为回用水补水和一级除盐水补水以及其他类型补水的组合。当该水系统为双股补水并且其中的预警水质含量不相同时，根据水系统已有的补水建议值：例如第二股补水建议补水量和第一股补水建议补水量，可以得到双股补水情况下补水建议值的配比为，结合已知的双股补水中的第一股补水中该水质含量和第二股补水中该水质含量，则可以将双股补水虚拟成单股补水以提高计算的效率和一致性。具体来说，可以按照以下步骤进行计算：计算该虚拟的单股补水中该预警水质的含量y
m2
；根据该含量y
m2
计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
。
25.其中，计算该虚拟的单股补水中该预警水质的含量y
m2
，可以采用以下公式计算：
其中，为双股补水中的第一股补水中该水质含量，为双股补水中的第二股补水中该水质含量，为该第二股补水建议补水量，为该第一股补水建议补水量。
26.根据该含量y
m2
计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
，可以采用以下公式计算：。
27.进一步的，根据该应额外补水量x
2in
和双股补水配比分别求得双股补水中各股应额外补水水量x
21in
和x
22in
，可以采用以下公式计算：，可以采用以下公式计算：其中，双股补水配比为，为第二股补水应额外补水量，为第一股补水应额外补水量。
28.将该处理方法应用于实际水系统中时，可以将额外补水量的计算结果显示于水系统的监测系统中，以指导补水操作。并且，为了实现实时指导补水量调整值，该显示可以动态变化。例如，以输出计算结果的时刻为计时起点，在t时间后的时刻，分别计算从计时起点到t时刻，所计算额外补水水量的累积值和补水累计的实际补水量。对于双股补水，分别计算两股补水各自额外补水水量的累积值和两股补水各自累计的实际补水量。额外补水水量的累积值可以利用积分进行计算，即在t时间段内，对每个时间点计算的额外补水水量进行积分。或者，为了简化计算，可以取计时起点的补水水量计算值，直接乘以时间t，得到一个近似的累积值。则在t时刻，所显示的额外补水水量应当为：计算的额外补水水量+t时间内额外补水水量的累积值
‑
t时间内累计的实际补水量。也就是说，该显示会随着实际补水量的累计而发生变化，具有更高的实时性。当t达到一定的长度，例如t=24h时，或者所显示的额外补水水量≤0时，取消以上显示。通常来说，如果经过24h水质仍然超标，会再次形成新的计算，给出新的额外补水排水的建议值。
29.根据某些实施例，基于物料平衡还可以对用于补水的水质进行监测以及预警。通过计算补水水质的即时系数a，将其与长期稳定系数a0进行比较，若二者的比值a/a0大于比较阈值时，可认为水质正常，将该即时系数a存入数组，并将长期稳定系数a0更新为数组中保存的所有即时系数a的平均值。若二者的比值a/a0小于等于比较阈值时，则认为补水水质超标，此时产生预警信息。
30.补水水质的即时系数a可以通过以下公式计算：其中，为循环水中即时特征水质含量，包括含盐量、氯离子、钙离子、镁离子、硫酸根中的一种或者几种，为水系统的即时排水量，为水系统的即时补水量，d为补水中即时特征水质含量，包括含盐量、氯离子、钙离子、镁离子、硫酸根中的一种或者几种。
长期稳定系数a0可以依据经验值设置，初始值可设置成例如为0.5。在对长期稳定系数a0进行更新时，为了减小运算量，可以获取数组中已存储的即时系数a的数量n，采用a0*n/(n+1)+a/(n+1)来求得更新后的a0，该公式中的a即为更新时所求取的a值根据本发明的另一个实施例，提供了一种开路循环水系统的水质预警处理装置，该装置的构成框图如图2所示，包括补水类别判别模块、单股补水处理模块以及双股补水处理模块。
31.补水类别判别模块用于判断该水系统为单股补水还是双股补水，以及在双股补水时判断双股补水中该预警水质的含量是否相同。开路循环水系统的水质预警监测，在某种水质超标时发出预警。水质预警通常针对循环水中的特征水质，例如含盐量、氯离子、钙离子、镁离子、硫酸根中的一种或者几种的含量进行预警。补水类别判别模块在水质预警时，对该水系统此时的补水方式进行判断，判断为单股补水还是双股补水。通常来说，单股补水可以为回用水补水、一级除盐水补水或者其他类型补水；双股补水可以为回用水补水和一级除盐水补水或者其他类型补水的组合。
32.单股补水处理模块用于在补水类别判别模块的判别结果为单股补水或者双股补水中该预警水质含量相同时，计算该预警下应额外补水量x
1in
和应额外排水量x
1out
，可以采用以下公式进行计算：其中，v为水系统保有水量，y为该预警水质的当前数值，为预警水质的预警限值，为该单股补水中的该预警水质含量或者双股补水中相同的预警水质含量。
33.双股补水处理模块用于在补水类别判别模块的判别结果为双股补水且其中预警水质的含量不同时，将双股补水虚拟为单股补水，并计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
：计算该虚拟的单股补水中该预警水质的含量y
m2
，其中，y
m2
可以采用以下公式进行计算：其中，为双股补水中的第一股补水中该水质含量，为双股补水中的第二股补水中该水质含量，为该第二股补水建议补水量，为该第一股补水建议补水量。
34.根据该含量y
m2
计算该预警下虚拟的单股补水应额外补水量x
2in
和应额外排水量x
2out
，可以采用以下公式进行计算：根据该应额外补水量x
2in
和双股补水配比分别求得双股补水中各股应额外补水水量x
21in
和x
22in
：
其中，双股补水配比为，为该第二股补水应额外补水量，为该第一股补水应额外补水量。
35.将该处理装置应用于实际水系统中时，可以将额外补水量的计算结果显示于水系统的监测系统中，以指导补水操作。从而，该装置中还可以包括显示模块，用于将额外补水量的计算结果进行显示。例如对于单股补水，可以将应额外补水量显示在实际补水计量和常规的补水建议值旁边，将应额外排水量显示在实际排水计量旁边，从而利用操作时进行对比。对于双股补水，可以将回用水应额外补水量显示在实际回用水补水计量和常规的回用水补水建议值旁边，将一级除盐水应额外补水量显示在实际一级除盐水补水计量和常规的一级除盐水补水建议值旁边，从而利用操作时进行对比并且，为了实现实时指导补水量调整值，该显示可以动态变化。例如，以输出计算结果的时刻为计时起点，在t时间后的时刻，分别计算从计时起点到t时刻，所计算额外补水水量的累积值和补水累计的实际补水量。对于双股补水，分别计算两股补水各自额外补水水量的累积值和两股补水各自累计的实际补水量。额外补水水量的累积值可以利用积分进行计算，即在t时间段内，对每个时间点计算的额外补水水量进行积分。或者，为了简化计算，可以取计时起点的补水水量计算值，直接乘以时间t，得到一个近似的累积值。则在t时刻，所显示的额外补水水量应当为：计算的额外补水水量+t时间内额外补水水量的累积值
‑
t时间内累计的实际补水量。也就是说，该显示会随着实际补水量的累计而发生变化，具有更高的实时性。当t达到一定的长度，例如t=24h时，或者所显示的额外补水水量≤0时，取消以上显示。通常来说，如果经过24h水质仍然超标，会再次形成新的计算，给出新的额外补水排水的建议值。
36.综上所述，本发明涉及一种开路循环水系统的水质预警处理方法及装置，在水系统发生水质预警时，根据预警的该水质，针对单股补水和多股补水分别提供额外补水量和排水量的计算方法，尤其是针对多股补水的情况，将多股补水虚拟成单股补水的情况，并结合双股补水配比计算双股补水各自的应额外补水量。本发明通过上述方法，能够准确快速的针对不同预警情况进行处理，并且将动态调整计算简化为静态计算，大大简化了设计思路；并且通过监控t时刻额外的补水量的实时变化，做到实时指导补水量调整值，从而提高了处理效率，保证了水系统的水质安全。
37.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。