РЕГУЛИРОВАНИЕ РАЗБАВЛЕНИЯ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ЖЕСТКОСТИ СЫРОЙ ВОДЫ ПО ПРОВОДИМОСТИ МЯГКОЙ И СМЕШАННОЙ ВОДЫ Российский патент 2018 года по МПК C02F1/42 C02F5/00 

Изобретение относится к способу эксплуатации водоумягчительной установки с автоматическим разбавительным устройством, причем поступающий поток V_roh сырой воды подразделяется на

- первый частичный поток V_teil1, который умягчается, и

- второй частичный поток V_teil2, который не умягчается,

и оба частичных потока V_teil1, V_teil2 объединяются в поток V_verschnitt смешанной воды,

причем доли A_teil1, A_teil2 обоих частичных потоков в потоке V_verschnitt смешанной воды так регулируются автоматическим разбавительным устройством, что получается заданная жесткость SW в потоке V_verschnitt смешанной воды, причем регулируемые доли A_teil1, A_teil2 обоих частичных потоков рассчитываются по жесткости H_roh сырой воды и жесткости H_weich умягченной воды,

и причем величина жесткости H_roh сырой воды выводится из проводимости LF_roh сырой воды.

Такой способ был известен из патентного документа DE 10 2009 055 007 А1.

Умягчение воды всегда применяется там, где для обычной системы снабжения (например, хозяйственно-питьевой водопроводной сети) имеется в распоряжении только относительно жесткая вода, однако по техническим причинам или из соображений удобства желательна мягкая вода. При умягчении воды используются умягчительные устройства, которые по большей части работают на основе способа ионного обмена. При этом содержащиеся в воде соли жесткости (с ионами кальция и магния) обмениваются в ионообменной смоле на ионы натрия. По истощении ионообменной смолы она должна быть регенерирована, например, промыванием рассолом.

По техническим или хозяйственным соображениям часто необходимо или желательно иметь в распоряжении не полностью умягченную воду, а воду с умеренной, но точно определенной, жесткостью воды. Так, полностью обессоленная вода может обусловливать коррозионные проблемы, когда уже больше не возможно образование защитного слоя в последующей ниже по потоку трубопроводной системе. Кроме того, при полном умягчении быстро истощается емкость умягчающего средства, и его нужно преждевременно регенерировать. Это связано с большим расходом соли и тем самым с высокими затратами.

Для проведения частичного умягчения требуется устройство (разбавительное устройство) для смешения умягченной воды (также называемой чистой водой или мягкой водой) и сырой воды. Как правило, желательно регулировать жесткость воды в смешанной воде, которая представляет собой смесь умягченной воды и сырой воды, на заданное контрольное значение.

Непосредственное определение жесткости смешанной воды, на основе которого могло бы настраиваться регулирование с обратной связью доли подводимого частичного потока мягкой воды и подводимого частичного потока сырой воды, в принципе возможно с помощью так называемого ион-селективного электрода в области смешанной воды. Однако ион-селективный электрод требует тщательного обслуживания и чувствителен к повреждениям.

Поэтому регулирование жесткости потока смешанной воды согласно прототипу главным образом выполняется таким образом, что подводимый частичный поток сырой воды с по меньшей мере приблизительно известной жесткостью сырой воды и подводимый частичный поток мягкой воды тоже с по меньшей мере приблизительно известной жесткостью мягкой воды смешиваются с образованием потока смешанной воды в таких долях, что получается заданная жесткость смешанной воды, см., например, патентный документ DE 10 2007 059 058 В3. При этом в данном документе для определения жесткости сырой воды измеряется проводимость сырой воды с использованием датчика электропроводности в сырой воде, и проводимость сырой воды с помощью калибровочной кривой пересчитывается в жесткость сырой воды. Недостатком такого подхода является то, что электроды датчика электропроводности в сырой воде могут легко покрываться известковым налетом, что делает определение проводимости неточным и, соответственно, приводит к большим затратам на техническое обслуживание.

Патентный документ DE 10 2009 055 007 А1 для предотвращения заизвесткования датчика электропроводности предлагает размещать его в мягкой или в смешанной воде. Согласно этому документу, проводимость сырой воды с хорошим приближением составляет около 95% проводимости полученной из нее мягкой воды. Тем самым по проводимости мягкой воды можно напрямую сделать вывод об электропроводности сырой воды. Если датчик электропроводности размещается в смешанной воде, коэффициент пересчета изменяется соответственно долям мягкой и сырой воды в смешанной воде. Тогда с помощью проводимости сырой воды опять же можно определить жесткость сырой воды.

Хотя в этом подходе предотвращается заизвесткование датчика электропроводности, однако способ на основе допущения определенного соотношения между проводимостью мягкой воды и проводимостью сырой воды в состоянии определять проводимость сырой воды лишь приблизительно. На практике способ может достигать хорошей точности разбавления при незначительных колебаниях состава сырой воды; однако при более существенных отклонениях в составе сырой воды возникают ощутимые неточности.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы при работе автоматического разбавительного устройства, посредством которого поток смешанной воды получается смешением подводимого частичного потока мягкой воды и подводимого частичного потока сырой воды, жесткость смешанной воды регулировалась с высокой достоверностью и улучшенной точностью.

Эта задача решается с помощью способа указанного в начале типа, который отличается тем,

что проводимость LF_weich умягченной воды измеряется датчиком электропроводности в умягченном первом частичном потоке V_teil1, и проводимость LF_verschnitt смешанной воды измеряется датчиком электропроводности в потоке V_verschnitt смешанной воды, причем определяются доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков в потоке V_verschnitt смешанной воды, и что проводимость LF_roh сырой воды рассчитывается из измеренной проводимости LF_weich мягкой воды, измеренной проводимости LF_verschnitt смешанной воды и определенных долей A_teil1, A_teil2 частичных потоков.

В рамках настоящего изобретения проводимость сырой воды может быть не только оценена, но и (в пределах точности измерений используемых датчиков электропроводности и, по обстоятельствам, расходомеров потока) точно рассчитана. В частности, не требуются никакие допущения в отношении качества сырой воды или, соответственно, изменения проводимости сырой воды в результате умягчения.

В рамках изобретения применяются два датчика электропроводности, а именно датчик электропроводности в области мягкой воды в первом частичном потоке, после умягчения, и датчик электропроводности в области смешанной воды. В этих положениях датчики электропроводности практически не подвергаются заметному или уменьшенному сравнительно с сырой водой влиянию жесткости воды, так что эти датчики электропроводности не заизвестковываются или, во всяком случае, очень медленно покрываются известковым налетом. Проводимость смешанной воды получается из проводимостей в мягкой воде и в сырой воде, и из долей мягкой воды и сырой воды в смешанной воде. Обе проводимости соответственно изобретению измеряются непосредственно, и доли мягкой воды (первого частичного потока) и сырой воды (второго частичного потока) в смешанной воде могут быть определены относительно просто, например, с помощью двух расходомеров потока. Но тогда может быть легко рассчитана единственная неизвестная характеристика во взаимозависимости от проводимостей мягкой воды, смешанной воды и сырой воды, то есть проводимость сырой воды.

При этом расчете не нужно делать никаких допущений относительно состава сырой воды. В частности, не требуется никакое допущение о том, как изменяется проводимость сырой воды в результате умягчения, то есть стехиометрического замещения ионов Са²⁺ и Mg²⁺ в каждом случае двумя ионами Na⁺. Такое допущение не нужно принимать, поскольку соответствующая, но точная информация получается двумя датчиками электропроводности.

Тогда на основе проводимости сырой воды опять же может быть определена жесткость сырой воды. Для этого, как правило, в электронном управляющем устройстве сохраняется калибровочная кривая или калибровочная функция. Тогда с помощью опять же жесткости сырой воды и жесткости мягкой воды могут быть определены доли для умягченного, первого частичного потока и подводимого второго частичного потока сырой воды, по которым достигается предварительно заданное, как правило, сохраняемое в электронном управляющем устройстве контрольное значение SW жесткости в смешанной воде. Тогда эти доли автоматически настраиваются, например, посредством регулирования с обратной связью двумя расходомерами потока, которые непосредственно или косвенно определяют оба частичных потока.

Информация о долях частичных потоков A_teil1=V_teil1/V_verschnitt и A_teil2=V_teil2/V_verschnitt в потоке смешанной воды, причем A_teil1+A_teil2=1, идентична информации о смесевом соотношении VVH=V_teil1/V_teil2 в потоке смешанной воды, причем A_teil1=VVH/(1+VVH) и A_teil2=1/(VVH+1).

Жесткость мягкой воды, как правило, составляет от 0°dH до 1°dH, в зависимости от типа применяемого умягчительного устройства (обычно с насыщенной Na⁺-ионами ионообменной смолой) в водоумягчительной установке. По большей части принимается фиксированная, типичная для используемого умягчительного устройства жесткость мягкой воды, которая, например, определялась заданной заводским исполнением водоумягчительной установки (и запрограммированной в электронном управляющем устройстве) или которая в хорошем приближении допускается составляющей 0°dH. Но также возможно, что жесткость мягкой воды определяется в зависимости от степени истощения умягчительного устройства.

В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению способа значение LF_roh рассчитывается по формуле:

С помощью этой формулы можно без труда рассчитать проводимость LF_roh сырой воды. Опять же следует отметить, что доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков также могут быть выражены смесительным соотношением VVH (см. выше), что, однако, не изменяет формальную взаимосвязь этих вариантов.

Особенно предпочтителен вариант, в котором доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков в потоке V_verschnitt смешанной воды определяются с помощью двух расходомеров потока. Благодаря этому возможно очень точное определение и регулирование частичных потоков, причем рабочее положение автоматического разбавительного устройства, с помощью которого настраиваются доли, может настраиваться методом регулирования с обратной связью. Посредством двух расходомеров потока могут определяться все три потока в водоумягчительной установке (первый частичный поток, второй частичный поток, общий поток сырой воды/поток смешанной воды) при необходимости по разностному параметру или по подсчету итога.

В одном предпочтительном усовершенствовании этого варианта предусматривается, что для определения долей A_teil1, A_teil2 частичных потоков первый расходомер потока размещается в первом частичном потоке V_teil1, и второй расходомер потока размещается в потоке V_verschnitt смешанной воды. Размещением обоих расходомеров потока в мягкой воде и в смешанной воде можно предотвратить образование известкового налета на расходомерах потока. Из величин V_teil1 и V_verschnitt с помощью выражений V_teil1+V_teil2=V_verschnitt, A_teil1=V_teil1/V_verschnitt и A_teil2=V_teil2/V_verschnitt могут быть определены доли A_teil1 и A_teil2. Тогда значение LF_roh сводится к формуле

В альтернативном варианте также могут быть предусмотрены, например, по одному расходомеру потока в первом частичном потоке и во втором частичном потоке, или также один расходомер потока во втором частичном потоке и один расходомер потока в потоке смешанной воды, или же один расходомер потока в поступающем потоке сырой воды и один расходомер потока в одном из частичных потоков.

В одном из предпочтительных вариантов исполнения способа доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков определяются рабочим положением автоматического разбавительного устройства, причем, в частности, автоматическое разбавительное устройство имеет датчик для распознавания рабочего положения. Из известного (а именно целенаправленно установленного и/или сенсорно контролируемого) рабочего положения автоматического разбавительного устройства с зависящими от эксплуатационного положения, но известными соотношениями режимов течения, отрегулированные доли могут быть определены даже без приборов для измерения расхода потока. В плане оборудования это является особенно простым и, соответственно, экономичным. Тогда доли частичных потоков могут быть занесены в таблицу в электронном управляющем устройстве для разнообразных рабочих положений или могут быть рассчитаны по программируемой пересчетной функции.

В особенности предпочтительным является вариант способа, в котором измеренная датчиком электропроводности в умягченном первом частичном потоке V_teil1 проводимость LF_weich и измеренная датчиком электропроводности в потоке V_verschnitt смешанной воды проводимость LF_verschnitt усредняются по периоду Т усреднения или по числу N отдельных измерений, и усредненные значения LF_weich и LF_verschnitt используются для расчета величины LF_roh. Проводимости мягкой воды и смешанной воды часто различаются лишь незначительно (главным образом на величину около 1-5%), так что уже небольшие погрешности измерения, которые находятся в области статистического шума, могут оказывать вредное влияние на расчет проводимости сырой воды. Тогда благодаря усреднению расчет проводимости сырой воды может быть сделан явно более достоверным.

Особенно предпочтительным является одно усовершенствование этого варианта, в котором на протяжении периода Т усреднения или в пределах числа N отдельных измерений доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков не изменяются автоматическим разбавительным устройством. Тогда, как правило, усреднение и последующее регулирование рабочего положения разбавительного устройства всегда выполняются в каждом случае по истечении периода Т усреднения или после предварительно заданного числа N отдельных измерений величин LF_weich и LF_verschnitt. Этот вариант очень просто осуществим и обеспечивает незначительный износ разбавительного устройства.

В одном альтернативном усовершенствовании предусматривается, что доли A_teil1, A_teil2 обоих частичных потоков определяются в течение периода Т усреднения или по числу N отдельных измерений, и усредненные значения A_teil1 и A_teil2 используются для расчета LF_roh. В этом варианте, в частности, могут быть применены «скользящие средние» значения для постоянного подрегулирования, то есть в каждом случае самое позднее измерение в усредняемой серии значений заменяется только что проведенным самым новым измерением. Благодаря этому может быть достигнуто особенно точное определение величины LF_roh и, соответственно, особенно точное разбавление.

Кроме того, согласно одному дополнительному варианту исполнения предпочтительно, чтобы период Т усреднения включал по меньшей мере 2 минуты, предпочтительно по меньшей мере 10 минут, или число N отдельных измерений или отдельных усреднений составляло по меньшей мере 100, предпочтительно по меньшей мере 1000. Эти величины на практике оказались достоверными и, как правило, обеспечивали возможность хорошей компенсации статистических погрешностей измерений датчиками электропроводности. Прежде всего, если измерения проводимости могут проводиться в очень быстрой последовательности (с продолжительностью отдельного измерения в диапазоне 10 мс или менее), также могут приниматься во внимание сравнительно короткие периоды Т усреднения в диапазоне 10 секунд или менее, в частности 1 секунды или менее.

Кроме того, особенно предпочтительным является дополнительное усовершенствование, при котором часть значений, которые попадают в один период Т усреднения или относятся к числу N отдельных измерений или отдельных усреднений, не принимается во внимание для определения усредненной величины LF_weich, и/или LF_verschnitt, и/или долей A_teil1, A_teil2. Тем самым может быть повышено качество усреднения. Не достойные доверия и/или предельные значения игнорируются, и тем самым усредненные значения не фальсифицируются.

При этом предусматривается предпочтительный вариант, что пренебрегаемые значения выходят за пределы предварительно заданного интервала значений или что оставленные без внимания значения относятся к предварительно определенной относительной части наибольших или наименьших величин в периоде Т усреднения, или в пределах N отдельных измерений или отдельных усреднений. На практике этот подход особенно хорошо зарекомендовал себя и дает усредненные значения, не искаженные предельными погрешностями измерений. Например, в принципе все отдельные измерения проводимости, при которых проводимость не составляет величину между 200 и 1500 мкСм/см, игнорируются как очевидные погрешности измерений (то есть не включаются в усреднение). Равным образом можно игнорировать, например, 10% наибольших и 10% наименьших результатов отдельных измерений проводимости в периоде Т усреднения или среди N рассматриваемых отдельных измерений проводимости.

В одном особенно предпочтительном варианте соответствующего изобретению способа предусматривается, что через регулярные промежутки времени, предпочтительно по меньшей мере каждые 10 минут, в особенности предпочтительно по меньшей мере каждые 2 минуты, автоматически

- проводимость LF_roh сырой воды вновь рассчитывается по фактическим значениям LF_weich, LF_verschnitt, A_teil1 и A_teil2,

- из этого вновь выводится жесткость H_roh сырой воды,

- тем самым вновь рассчитываются регулируемые доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков,

- и, соответственно, подстраивается рабочее положение автоматического разбавительного устройства. Благодаря этому можно своевременно реагировать на возможные изменения качества сырой воды и удерживать на высоком уровне точность разбавления. Следует иметь в виду, что, с другой стороны, благоприятно выбирать регулярные промежутки времени по меньшей мере от 1 минуты или дольше, чтобы ограничить износ разбавительного устройства.

Особенно предпочтительным является один вариант способа, в котором жесткость H_weich умягченного первого частичного потока устанавливается на величину H_weich=0°dH. Это упрощает расчет жесткости сырой воды и в большинстве вариантов применения точно исчисляется. При регулярной своевременной регенерации используемого в водоумягчительной установке умягчительного устройства и, соответственно, ионообменника и при не слишком большой величине расхода потока через умягчительное устройство можно по большей части пренебречь проскоком жесткости.

Также особенно благоприятным является вариант, в котором предусматривается, что жесткость H_roh' сырой воды, которая используется для регулирования процесса регенерации умягчительного устройства водоумягчительной установки, выводится с помощью первой калибровочной функции К1 из расчетного значения проводимости LF_roh сырой воды, и что жесткость H_roh сырой воды, которая используется для регулирования автоматического разбавительного устройства, выводится с помощью второй калибровочной функции К2 из расчетного значения проводимости LF_roh сырой воды. Когда значение H_roh' для соответственных проводимостей сырой воды на основе различных калибровочных кривых К1 и К2 является более высоким, чем H_roh, регулирование регенерации может быть выполнено более надежно до проскоков жесткости, и в то же время регулирование разбавления проводится близко к реальной ситуации.

В рамки настоящего изобретения входит также водоумягчительная установка с автоматическим разбавительным устройством, с датчиком электропроводности в области мягкой воды и датчиком электропроводности в области смешанной воды, предназначенная для исполнения вышеуказанного соответствующего изобретению способа или его вариантов. Как правило, водоумягчительная установка оснащается электронным управляющим устройством, которое программируется соответственно предусмотренным технологическим стадиям.

Дополнительные преимущества изобретения следуют из описания и чертежа. Равным образом, указанные выше и еще дополнительно приведенные признаки согласно изобретению в каждом случае могут быть применены по отдельности или в совокупности в любых комбинациях. Показанные и описанные варианты исполнения должны пониматься не как окончательный перечень, но как имеющие скорее примерный характер для описания изобретения.

Изобретение представлено на чертежах и разъясняется с помощью примеров осуществления. Показано:

Фиг. 1 схематически представляет конструкцию соответствующей изобретению водоумягчительной установки в одном варианте исполнения с двумя датчиками электропроводности и двумя расходомерами потока;

Фиг. 2 схематически представляет конструкцию соответствующей изобретению водоумягчительной установки в одном дополнительном варианте исполнения с двумя датчиками электропроводности и одним расходомером потока, а также одним датчиком для распознавания рабочего положения автоматического разбавительного устройства;

Фиг. 3 схематически представляет технологическую блок-схему соответствующего изобретению способа.

Фиг. 1 показывает в порядке примера соответствующую изобретению водоумягчительную установку 1 для осуществления соответствующего изобретению способа.

Водоумягчительная установка 1 через впускной канал 2 подключена к местной системе водоснабжения, например, такой как хозяйственно-питьевая водопроводная сеть. Весь притекающий по впускному каналу 2 поток V_roh сырой воды в точке 20 разветвления разделяется на два частичных потока.

Первый частичный поток V_teil1 (совокупного) потока V_roh сырой воды поступает в умягчительное устройство 4, которое, в частности, имеет головной блок 5 управления, а также два резервуара 6а, 6b с ионообменной смолой 7. Второй частичный поток V_teil2 протекает в обводной трубопровод 8.

Поступающая в умягчительное устройство 4 сырая вода первого частичного потока V_teil1 протекает по меньшей мере в один из обоих резервуаров 6а, 6b с ионообменной смолой 7, причем вода полностью умягчается. При этом соли жесткости с ионами кальция и магния стехиометрически обмениваются на ионы натрия. Затем умягченная вода протекает через датчик 9а электропроводности, которым определяется проводимость LF_weich в умягченном первом частичном потоке V_teil1, а также через расходомер 3а потока.

Второй частичный поток V_teil2 в обводном трубопроводе 8 проходит через автоматически приводимое в действие разбавительное устройство 19, здесь включающее управляемый сервомотором 10 смесительный вентиль 11.

Затем первый частичный поток V_teil1 и второй частичный поток V_teil2 объединяются в точке 21 слияния с образованием потока V_verschnitt смешанной воды, который протекает к выпускному каналу 12. Выпускной канал 12 подсоединен к последующей водопотребительной установке, например водопроводам для чистой воды в здании. Поток V_verschnitt смешанной воды измеряется расходомером 3b потока. Кроме того, измеряется проводимость LF_verschnitt смешанной воды с помощью датчика 9b электропроводности.

Результаты измерений от датчиков 9а, 9b электропроводности и расходомеров 3а, 3b потоков передаются на электронное управляющее устройство 13. Электронное управляющее устройство 13 опять же может приводить в действие сервомотор 10 смесительного вентиля 11 и тем самым регулировать второй частичный поток V_teil2; в результате этого может изменяться отношение второго частичного потока V_teil2 к первому частичному потоку V_teil1, живое сечение потока в котором здесь является неизменным. Электронное управляющее устройство 13 можно рассматривать как принадлежность автоматического разбавительного устройства 19.

В память электронного управляющего устройства 13 заложено контрольное значение SW для жесткости смешанной воды. Для достижения заданной жесткости H_verschnitt воды в смешанной воде на выпускном канале 12 производятся следующие действия.

Управляющее устройство 13 прежде всего считывает мгновенное значение проводимости LF_weich мягкой воды на датчике 9а электропроводности и мгновенное значение проводимости LF_verschnitt смешанной воды на датчике 9b электропроводности. Одновременно определяются мгновенное значение частичного потока V_teil1 с помощью расходомера 3а и мгновенное значение потока V_verschnitt смешанной воды.

Затем проводимость LF_roh сырой воды рассчитывается по формуле

причем A_teil1=V_teil1/V_verschnitt и A_teil2=V_teil2/V_verschnitt. В контексте V_teil1+V_teil2=V_verschnitt переменная величина V_teil2 может быть опущена, и получается формула

Эта формула сохраняется в памяти 18 управляющего устройства 13 так же, как и вся прочая информация, необходимая для функций управления и регулирования водоумягчительной установки 1.

Например, если параметры составляют LF_weich=660 мкСм/см, LF_verschnitt=645 мкСм/см, V_teil1=5000 см³/мин и V_verschnitt=15000 см³/мин, то получается LF_roh с величиной 638 мкСм/см.

Из этого значения проводимости LF_roh сырой воды теперь может быть определена жесткость сырой воды. Следует отметить, что в этой ситуации при допущении, что проводимость сырой воды составляет 95% проводимости смешанной воды, проводимость сырой воды получалась бы равной 627 мкСм/см, что соответствует отклонению почти на 2%.

В показанном варианте исполнения жесткость сырой воды рассчитывается управляющим устройством 13 по проводимости LF_roh сырой воды дважды различными путями. Во-первых, с помощью первой калибровочной кривой К1 определяется жесткость H_roh' сырой воды, которая используется для регулирования регенерации умягчительного устройства 4. Здесь первая калибровочная кривая К1 основывается на коэффициенте пересчета, в данном случае, 30 мкСм/см на °dH, который заложен в память 18 управляющего устройства 13. В вышеуказанном примере с LF_roh=638 мкСм/см жесткость H_roh' сырой воды для цели регулирования регенерации тем самым получается на уровне 21,3°dH.

Во-вторых, с помощью второй калибровочной кривой К2 определяется жесткость H_roh сырой воды, которая привлекается для регулирования разбавления. Здесь вторая калибровочная кривая К2 основывается на коэффициенте пересчета 38 мкСм/°dH. Тогда при LF_roh=638 мкСм/см получается жесткость H_roh сырой воды для цели регулирования разбавления на уровне 16,8°dH.

Теперь на основе жесткости H_roh сырой воды управляющим устройством 13 могут быть рассчитаны необходимые доли A_teil1, A_teil2 обоих частичных потоков V_teil1, V_teil2 в потоке V_verschnitt смешанной воды для достижения заданного контрольного значения SW жесткости H_verschnitt смешанной воды.

Взаимосвязь между жесткостью H_weich мягкой воды, жесткостью H_roh сырой воды и жесткостью H_verschnitt смешанной воды описывается выражением

Hverschnitt=Ateil1⋅Hweich+Ateil2⋅Hroh.

При A_teil2=1-A_teil1 и при решении по A_teil1 получается

Тогда при H_verschnitt=SW получается контрольное значение доли A_teil1(SW) для первого частичного потока V_teil1, по которому теперь может быть отрегулирован смесительный вентиль. Если мгновенное значение доли A_teil1=V_teil1/V_verschnitt составляет меньше, чем A_teil1(SW), тогда при разбавлении доля мягкой воды увеличивается перенастройкой смесительного вентиля 11. Если мгновенное значение доли A_teil1=V_teil1/V_verschnitt составляет больше, чем A_teil1(SW), тогда доля мягкой воды уменьшается регулированием смесительного вентиля.

Как правило, значение H_weich в вышеуказанной формуле может быть с хорошим приближением принято за 0°dH, благодаря чему расчет еще более упрощается.

Если, например, при H_roh на уровне 16,8°dH из вышеуказанного примера жесткость смешанной воды регулируется на 5,0°dH, то есть SW=5,0°dH, то при допущении жесткости H_weich мягкой воды, равной 0°dH, получается заданная доля для первого частичного потока A_teil1(SW)=0,70 или 70%. Тогда эта доля устанавливается электронным управляющим устройством 13 с помощью сервомотора 10 на смесительном вентиле 11.

Электронное управляющее устройство 13 также следит за состоянием истощения ионообменной смолы 7 в обоих резервуарах 6а, 6b. При отборе воды выводимое количество мягкой воды (согласно первому частичному потоку V_teil1 и водомеру 3а) в каждом случае сопоставляется с относящимся к этому, рассчитанным для регулирования регенерации мгновенным значением жесткости H_roh' сырой воды, и из него выводится фактическая остаточная емкость. Если резервуар 6а, 6b истощается, то электронное управляющее устройство 13 отключает истощенный резервуар 6а, 6b от сети и подвергает его регенерации; другой резервуар 6а, 6b в течение этого времени может принимать на себя приготовление мягкой воды. Для регенерации электронное управляющее устройство 13 с помощью сервомотора 15 автоматически приводит в действие регенерационный клапан 14, в результате чего из резервуара-хранилища 17 через истощенный резервуар 6а, 6b пропускается раствор 16 средства для регенерации (предпочтительно рассол).

В одном варианте представленного способа для определения проводимости LF_roh может быть предусмотрено привлечение усредненных значений LF_weich и LF_verschnitt. Для этого, как правило, проводится большое число отдельных измерений, например N=8 измерений, и в каждом случае выводится среднее значение, сравните нижеследующую Таблицу 1 (данные в каждом случае в мкСм/см):

Таблица 1 N_i 1 2 3 4 5 6 7 8 Среднее значение LF_weich 660 665 690 655 660 640 610 665 656 LF_verschnitt 645 635 655 640 580 640 650 650 637

Усреднением прежде всего избегаются отдельные бессмысленные подрегулирования, например здесь при измерениях 5 (при очевидном слишком низком LF_verschnitt) и 7 (где значение LF_verschnitt было измерено более высоким, чем LF_weich, что физически недостоверно). Подрегулирование рабочего положения разбавительного устройства 19 здесь в каждом случае выполняется после того, как (здесь) были проведены N=8 отдельных измерений и выполнено усреднение результатов этих отдельных измерений на основе полученных средних значений. Следует отметить, что отдельные измерения могут быть равномерно распределены в промежутке времени между двумя подрегулированиями или также могут быть выполнены в виде плотной серии, в частности, все незадолго до истечения промежутка времени между двумя подрегулированиями.

Дополнительно можно отбросить отдельные значения одной группы величин для усреднения, например, в вышеуказанном примере в каждом случае наибольшее и наименьшее значение из каждой группы из N=8 отдельных измерений, см. Таблицу 2 с соответствующими вычеркиваниями (данные опять в мкСм/см). Как правило, этим можно еще больше улучшить качество усреднения.

Таблица 2 N_i 1 2 3 4 5 6 7 8 Среднее значение LF_weich 660 665 690 655 660 640 610 665 658 LF_verschnitt 645 635 655 640 580 640 650 650 643

На Фиг. 2 представлена альтернативная конструкция соответствующей изобретению водоумягчительной установки 1'. Будут разъяснены только существенные отличия сравнительно с предшествующим вариантом исполнения.

В этой водоумягчительной установке 1' имеется только один расходомер 3 потока в еще неразделенном поступающем потоке V_roh сырой воды. Смесительный вентиль 11 здесь оснащен дополнительным датчиком 11а, с помощью которого может считываться рабочее положение смесительного вентиля 11, здесь измеряемое как длина, на которую выдвигается запорный штифт. В управляющее устройство 13 для этого заложена, например, следующая Таблица 3:

Таблица 3 Длина выдвижения A_teil1 A_teil2 0 мм 0,25 0,75 1 мм 0,30 0,70 2 мм 0,40 0,60 3 мм 0,55 0,45 4 мм 0,75 0,25 5 мм 1 0

Запорный штифт здесь может выдвигаться на расстояние между 0 мм и 5 мм. При полностью вдвинутом запорном штифте (положение 0 мм) устанавливается наибольший возможный второй частичный поток V_teil2 при 75% потока V_verschnitt смешанной воды. При полном выдвижении запорного штифта (положение 5 мм) второй частичный поток V_teil2 может быть полностью перекрыт; в этом случае на выпускном канале 12 подается мягкая вода.

Тогда по положению запорного штифта в любой момент может быть определено распределение долей A_teil1, A_teil2. Доли A_teil1, A_teil2 для сведенных в четкую таблицу положений могут быть считаны непосредственно из Таблицы 3, и для положений запорного штифта между приведенными табличными данными доли A_teil1, A_teil2 определяются линейной интерполяцией. Так, например, длина выдвижения на 1,5 мм соответствует доле A_teil1 35% или доле A_teil1 60% при длине выдвижения 3,25 мм.

В этом варианте исполнения для разбавительного устройства расходомер потока не требуется. С расходомером 3 потока (вместе с мгновенным значением возникающей при данном в каждом случае отборе воды на первом частичном потоке V_teil1 доли A_teil1 и мгновенным значением жесткости H_roh' сырой воды) здесь отслеживаются только абсолютные количества воды, которые были обработаны со времени последней регенерации умягчительного устройства 4, чтобы последующая регенерация могла бы быть начата своевременно.

Фиг. 3 приводит иллюстрацию диаграммы хода соответствующего изобретению способа, как он, например, проводится в водоумягчительной установке согласно Фиг. 1.

Водоумягчительная установка в нормальном эксплуатационном режиме непрерывно подготавливает 100 смешанную воду, причем для начала соответствующего изобретению способа доли A_teil1 умягченной воды (первого частичного потока) и A_teil2 неумягченной воды (второго частичного потока) в смешанной воде, на которые регулируется автоматическое разбавительное устройство, задаются, например, предшествующим расчетом (см. Стадию 112) или стандартным программированием. При таких долях, по меньшей мере приблизительно, заданное контрольное значение SW получается как жесткость H_verschnitt смешанной воды.

Как правило, по истечении определенного периода времени с начала осуществления способа или с момента последнего повторного расчета долей A_teil1, A_teil2 (см. Стадию 112), например по истечении 10 минут, выполняется измерение 102 фактической проводимости LF_weich мягкой воды, фактической проводимости LF_verschnitt смешанной воды, и здесь также фактических долей A_teil1, A_teil2. В альтернативном варианте, также могут быть проведены многочисленные измерения 104 этих значений, в частности, распределенные в пределах вышеуказанного определенного промежутка времени, и затем проводится усреднение 106. Следует отметить, что доли A_teil1, A_teil2 также могут быть определены без измерений расхода потока по рабочим положениям автоматического разбавительного устройства.

С помощью этих значений или усредненных значений, при оценке как LF_weich, так и LF_verschnitt, которые были измерены в области мягкой воды и области смешанной воды с помощью датчиков, проводится расчет 108 фактической проводимости LF_roh сырой воды. Из этой проводимости LF_roh сырой воды затем определяется 110 жесткость H_roh сырой воды для цели регулирования разбавления. Дополнительно, теперь также может быть выполнен расчет жесткости H_roh' сырой воды для цели регулирования регенерации.

По жесткости H_roh сырой воды вновь определяются 112 заданные доли частичных потоков в смешанной воде, чтобы получить жесткость H_verschnitt смешанной воды соответственно заданному контрольному значению SW. Затем приготовление 100 смешанной воды продолжается, причем теперь доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков устанавливаются или, соответственно, регулируются на только что полученные контрольные значения. По истечении вышеуказанного определенного промежутка времени измерения 102, 104 повторяются и так далее.

Изобретение относится к способу эксплуатации водоумягчительной установки с автоматическим разбавительным устройством. Способ эксплуатации водоумягчительной установки (1) с автоматическим разбавительным устройством (19) заключается в том, что поступающий поток V_roh сырой воды подразделяется на первый частичный поток который умягчается, и второй частичный поток который не умягчается, и оба частичных потока V_teil2 объединяются в поток V_verschnitt смешанной воды, причем доли A_teil2 обоих частичных потоков в потоке V_verschnitt смешанной воды так регулируются автоматическим разбавительным устройством (19), что получается заданная жесткость SW в потоке V_verschnitt смешанной воды, причем регулируемые доли A_teil2 обоих частичных потоков рассчитываются по жесткости H_roh сырой воды и жесткости H_weich умягченной воды, и величина жесткости H_roh сырой воды выводится из проводимости LF_roh сырой воды, проводимость LF_weich умягченной воды измеряется датчиком (9а) электропроводности в умягченном первом частичном потоке и проводимость LF_verschnitt смешанной воды измеряется датчиком (9b) электропроводности в потоке V_verschnitt смешанной воды, причем определяются доли A_teil2 частичных потоков в потоке V_verschnitt смешанной воды, и проводимость LF_roh сырой воды рассчитывается из измеренной проводимости LF_weich умягченной воды, измеренной проводимости LF_verschnitt смешанной воды и рассчитанных долей A_teil2 частичных потоков. Изобретение обеспечивает регулирование жесткости смешанной воды с высокой достоверностью и улучшенной точностью. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

1. Способ эксплуатации водоумягчительной установки (1; 1ʹ) с автоматическим разбавительным устройством (19),

причем поступающий поток V_roh сырой воды подразделяют на

- первый частичный поток V_teil1, который умягчается, и

- второй частичный поток V_teil2, который не умягчается,

и оба частичных потока V_teil1, V_teil2 объединяют в поток V_verschnitt смешанной воды,

причем доли A_teil1, A_teil2 обоих частичных потоков в потоке V_verschnitt смешанной воды так регулируют автоматическим разбавительным устройством (19), что получают (100) заданную жесткость SW в потоке V_verschnitt смешанной воды, причем регулируемые доли A_teil1, A_teil2 обоих частичных потоков рассчитывают (112) по жесткости H_roh сырой воды и жесткости H_weich умягченной воды,

и причем величину жесткости H_roh сырой воды выводят (110) из проводимости LF_roh сырой воды,

отличающийся тем,

что проводимость LF_weich умягченной воды измеряют датчиком (9а) электропроводности в умягченном первом частичном потоке V_teil1, а проводимость LF_verschnitt смешанной воды измеряют датчиком (9b) электропроводности в потоке V_verschnitt смешанной воды, причем определяют (102, 104, 106) доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков в потоке V_verschnitt смешанной воды, и проводимость LF_roh сырой воды рассчитывают (108) из измеренной проводимости LF_weich умягченной воды, измеренной проводимости LF_verschnitt смешанной воды и рассчитанных долей A_teil1, A_teil2 частичных потоков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение LF_roh рассчитывают по формуле

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков в потоке V_verschnitt смешанной воды определяют с помощью двух расходомеров (3а, 3b) потока.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для определения долей A_teil1, A_teil2 частичных потоков первый расходомер (3а) потока размещают в первом частичном потоке V_teil1, а второй расходомер (3b) потока размещают в потоке V_verschnitt смешанной воды.

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков определяют рабочим положением автоматического разбавительного устройства (19), причем, в частности, автоматическое разбавительное устройство (19) имеет датчик (11а) для распознавания рабочего положения.

6. Способ по по п.1, отличающийся тем, что измеренную датчиком (9а) электропроводности в умягченном первом частичном потоке V_teil1 проводимость LF_weich и измеренную датчиком (9b) электропроводности в потоке V_verschnitt смешанной воды проводимость LF_verschnitt усредняют (106) по периоду Т усреднения или по числу N отдельных измерений, и усредненные значения LF_weich и LF_verschnitt используют для расчета (108) величины LF_roh.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что на протяжении периода Т усреднения или в пределах числа N отдельных измерений доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков не изменяют автоматическим разбавительным устройством (19).

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что доли A_teil1, A_teil2 обоих частичных потоков также определяют в течение периода Т усреднения или по числу N отдельных измерений и усредненные значения A_teil1 и A_teil2 используют для расчета LF_roh.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что период Т усреднения составляет по меньшей мере 2 минуты, предпочтительно по меньшей мере 10 минут, или число N отдельных измерений или отдельных усреднений составляет по меньшей мере 100, предпочтительно по меньшей мере 1000.

10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что часть значений, которые попадают в один период Т усреднения или относятся к числу N отдельных измерений или отдельных усреднений, не принимают во внимание для определения усредненной величины LF_weich, и/или LF_verschnitt и/или долей A_teil1, A_teil2.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что оставляемые без внимания значения выходят за пределы предварительно заданного интервала значений или оставленные без внимания значения относятся к предварительно определенной относительной части наибольших или наименьших величин в периоде Т усреднения или в пределах N отдельных измерений или отдельных усреднений.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что через регулярные промежутки, предпочтительно по меньшей мере каждые 10 минут, в особенности предпочтительно по меньшей мере каждые 2 минуты, автоматически

- вновь рассчитывают (108) проводимость LF_roh сырой воды по фактическим значениям LF_weich, LF_verschnitt, A_teil1 и A_teil2,

- из этого вновь выводят (108) жесткость H_roh сырой воды,

- тем самым вновь рассчитывают (112) регулируемые доли A_teil1, A_teil2 частичных потоков,

- и соответственно подстраивают (100) рабочее положение автоматического разбавительного устройства (19).

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что жесткость H_weich умягченного первого частичного потока устанавливают на величину H_weich=0°dH.

14. Способ по п.1, отличающийся тем,

что жесткость H_rohʹ сырой воды, которую используют для регулирования процесса регенерации умягчительного устройства (4) водоумягчительной установки (1; 1ʹ), выводят с помощью первой калибровочной функции К1 из расчетного значения проводимости LF_roh сырой воды,

и что жесткость H_roh сырой воды, которая используется для регулирования автоматического разбавительного устройства (19), выводят с помощью второй калибровочной функции К2 из расчетного значения проводимости LF_roh сырой воды.

15. Водоумягчительная установка (1; 1ʹ), содержащая автоматическое разбавительное устройство (19), датчик (9а) электропроводности в области мягкой воды и датчиком (9b) электропроводности в области смешанной воды, предназначенная для осуществления способа по одному из пп. 1-14.