专利名称：一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种海水循环冷却水处理监测装置，更加具体地说，涉及一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置。
背景技术：
近年来，我国海水循环冷却技术工程应用取得可喜进展，先后建成并成功投运了百吨级、千吨级、万吨级、十万吨级海水循环冷却示范工程。但海水因其高含盐量、高钙、高镁以及大量微生物的作用，在海水循环冷却系统会存在严重的腐蚀和污垢沉积问题，从而影响生产设备效率，严重影响系统的正常运行，造成巨大的经济损失。而海水循环冷却技术 研究表明，通过添加海水水处理剂可以有效解决系统的腐蚀和污垢沉积问题。因此，为保证海水循环冷却系统的安全稳定运行，研发先进、有效的监测技术与工艺管理相匹配，以指导现场及时调整水处理方案，有效控制腐蚀、结垢的发生和发展，保证系统良好运行具有重要意义。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，以实现对海水冷却循环系统中腐蚀和污垢热阻的监控。本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，包括金属试管和设置在金属试管外围的有机玻璃管，其中所述金属试管的一侧为整体式结构，其管壁外表面设置有薄片热电阻，该侧端部通过连接法兰组件或者夹具将金属试管与有机玻璃管相连；所述金属试管的另一侧通过螺纹结构交替连接绝缘环和电极环，该侧边缘通过连接法兰组件或者夹具将金属试管与有机玻璃管相连；所述金属试管内设置有电加热元件和石棉层(管内填空隙填实隔热保温石棉)；所述绝缘环上分别设置有参比电极和辅助电极；所述连接法兰组件或者夹具上设置有进水口和出水口；所述进水口和出水口分别设置有进水温探头和出水温探头，用于检测进口和出口的水温，在进水口处还设置有流量调节阀和流量传感器，用于检测和调节水的流量。所述电化学三电极系统的导线、电加热元件的导线和薄片热电阻的导线引出到管道之外，并与由上微机、下位机和腐蚀测试仪相连接。本实用新型技术方案的改进之处在于虽然金属试管从整体上看是同轴(直径)整体的，但是为了装置能够同时对海水水处理的缓蚀和控垢性能进行测试，故将金属试管的一侧结构保持为整体式结构，并在其管壁外表面设置有薄片热电阻，这样以来通过金属试管内设置的电加热元件(例如可调压的电加热元件)、进水温探头、出水温探头、流量调节阀和流量传感器，与上微机和下位机共同构成微机管理监测单元，实现污垢热阻、流量、温度、电压等数据的自动采集和处理；另一方面，采用有机玻璃管内设置金属试管的技术方案，再通过电加热元件对金属试管进行加热，以模拟海水冷却系统中换热器(凝汽器)传热管的壁温或传热强度，所以用于与金属试管连接的绝缘环需要选择具有一定耐热性能的高分子材料，例如采用四氟乙烯制作的环状材料(例如四氟环)；在金属试管的另一侧通过绝缘环和电极环交替相连(例如采用螺纹结构)，由于绝缘环的存在，将各个电极环彼此分开以实现绝缘连接成整体，此外在绝缘环(四氟环)上安装固定参比电极(如纯锌)和辅助电极(如钼金电极)，测试导线从试管内部引出连接腐蚀测试仪,通过控制试管内的电加热元件的功率，可实现传热条件下金属腐蚀行为的测量。例如可选用三个电极环，再加上参比电极和辅助电极，共计可引出五条导线，在进行使用时，可将实现两种三电极系统进行测试(1)三个电极环中的任意一个、参比电极和辅助电极组成电化学三电极系统(不论三个金属电极环是同材质或不同材质)；(2)三个电极环组成电化学三电极系统，分别作为工作电极、参比电极和辅助电极。本实用新型腐蚀速率测量采用弱极化测试技术，该技术避免了由强极化区测量塔菲尔斜率导致金属电极表面状态的变化以至反应机制的改变，也有效消除了线性极化电阻测量估算B值带来的理论误差，使测量更接近真实值。弱极化测量对电极的损伤较小，扫描 速度为lOmv/min，幅度±30mv (相对EcJ，通过极化曲线，可以模拟得出极化电阻，阴、阳极塔菲尔斜率，腐蚀速率等参数，对研究腐蚀机理十分有益。本实用新型污垢热阻测量通过控制电加热元件电压、冷却水温度、流量，连续监测换热管壁温，实现污垢热阻的连续监测。
n JyTwp - TwcWbc - Tbf) f式中Rf-瞬时污垢热阻，m2 · Κ/ff ；q——电加热元件功率，W ;A-试管有效传热面积，m2;Tff——试管壁温，V ；Tb——进水温度，V ；下标注C和F表示清洁状态和结垢状态。本实用新型海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，根据循环冷却海水处理工艺和水处理方案，能真实、灵敏地反映传热条件下金属材料腐蚀、传热管结垢的连续变化，具有腐蚀、结垢状况直观可视，流速、传热负荷(壁温)按工艺要求可调，腐蚀失重测量、电化学联机测试，温度、流量等参数实时监测和自动采集处理，结构简单、经济适用、轻便、灵敏等特点，是一种快速评价、筛选水处理药剂和调整水处理方案的有效技术手段，特别适用于现场应用研究和水处理效果监控。

图I本实用新型的结构示意图，其中I腐蚀测试仪,2上微机，3下位机，4流量传感器，5流量调节阀，6进水温探头，7出水温探头，8连接法兰组件，9薄片热电阻，10电加热元件，11石棉，12四氟环，13.电极环，14透明有机玻璃管，15金属试管，16参比电极(纯锌)，17辅助电极(钼金丝带)。[0022]图2为预膜-常温正常运行时极化电阻(a)/腐蚀速率(b)随时间变化曲线。图3为预膜-有热负荷时极化电阻/腐蚀速率随时间变化曲线。图4为添加/不添加海水阻垢剂时污垢热阻随时间的变化曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。如附图I所示的本实用新型的结构示意图，一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，包括金属试管15和设置在金属试管外围的有机玻璃管14，金属试管的一侧为整体式结构(图中左侧)，其管壁外表面设置有薄片热电阻9，通过连接法兰组件8与有机玻璃管相连；金属试管的另一侧(图中右侧)通过螺纹结构交替连接四个绝缘环12 (四氟环)和三 个电极环13，通过连接法兰组件8与有机玻璃管相连；四氟环上设置有参比电极16(例如纯锌)，和辅助电极17 (例如钼金丝带)，这样以来三电极系统共引出五条导线，在进行使用时，可将实现两种三电极系统进行测试(I)三个电极环中的任意一个、参比电极和辅助电极组成电化学三电极系统(不论三个金属电极环是同材质或不同材质)；(2)三个电极环组成电化学三电极系统。金属试管的左右两侧分别设置可调压的电加热元件10，并在管内填空隙填实隔热保温石棉11，这样以来可模拟海水冷却系统传热条件下的工况。连接法兰组件8设置有进水口和出水口；所述进水口和出水口分别设置有进水温探头6和出水温探头7，用于检测进口和出口的水温，在进水口处还设置有流量调节阀5和流量传感器4，用于检测和调节水的流量。三电极系统的导线、电加热元件的导线和薄片热电阻的导线引出到管道之外，并与由上微机2、下位机3和腐蚀测试仪I相连接。如图I所示，将电加热元件控制电压U、冷却水流速G、冷却进水温度个参数中的两个固定，用加热元件提供热源，考察第三个参数与试管壁温T之间的变化，结果见表I。从表I可以看出，恒定冷却水流速和进水温度，电压升高壁温稳定升高，精确度可达到
O.rc，因此可以较好地模拟换热管实际壁温和计算污垢热阻；恒定电压和进水温度，提高流速壁温灵敏下降，而且适当提升进水温度到40°C以上，流速在lm/s左右时，壁温可达到80°C左右，可以较好地模拟冷却水系统的一般工况条件；恒定电压和冷却水流速，水温升高壁温同步升高，相互间呈线性关系。进一步强化实验条件，再适当提高电压和降低流速，壁温还会进一步升高，可较好模拟苛刻工艺要求。表I试管壁温随工艺参数的变化
权利要求1.一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，包括金属试管和设置在金属试管外围的有机玻璃管，其特征在于，其中 所述金属试管的一侧为整体式结构，其管壁外表面设置有薄片热电阻，该侧端部通过连接法兰组件或者夹具将金属试管与有机玻璃管相连；所述金属试管的另一侧通过螺纹结构交替连接绝缘环和电极环，该侧边缘通过连接法兰组件或者夹具将金属试管与有机玻璃管相连； 所述金属试管内设置有电加热元件和石棉层；所述绝缘环上分别设置有参比电极和辅助电极，所述参比电极、辅助电极与电极环组成电化学三电极系统； 所述连接法兰组件或者夹具上设置有进水口和出水口 ；所述进水口和出水口分别设置有进水温探头和出水温探头，用于检测进口和出口的水温，在进水口处还设置有流量调节阀和流量传感器，用于检测和调节水的流量； 所述电化学三电极系统的导线、电加热元件的导线和薄片热电阻的导线引出到管道之夕卜，并与由上微机、下位机和腐蚀测试仪相连接。
2.根据权利要求I所述的一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，其特征在于，所述电加热元件为可调压的电加热元件。
3.根据权利要求I所述的一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，其特征在于，所述绝缘环为四氟环。
4.根据权利要求I所述的一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，其特征在于，所述电极环的数量为3个,所述绝缘环的数量为4个。
5.根据权利要求I所述的一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，其特征在于，所述参比电极为纯锌，辅助电极为钼金电极。
6.根据权利要求4所述的一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，其特征在于，所述电化学三电极系统由三个电极环组成或者由电极环中的一个、参比电极和辅助电极组成。
专利摘要本实用新型公开了一种海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，包括金属试管和设置在金属试管外围的有机玻璃管，金属试管的一侧为整体式结构，其管壁外表面设置有薄片热电阻，另一侧通过螺纹结构交替连接绝缘环和电极环，金属试管内设置有电加热元件和石棉层，绝缘环上分别设置有参比电极和辅助电极，参比电极、辅助电极和电极环共同组成金属三电极系统。该装置根据循环冷却海水处理工艺和水处理方案，能真实、灵敏地反映传热条件下金属材料腐蚀、传热管结垢的连续变化，具有腐蚀、结垢状况直观可视，流速、传热负荷按工艺要求可调，腐蚀失重测量、电化学联机测试，温度、流量等参数实时监测和自动采集处理，结构简单、经济适用、轻便、灵敏等特点。
文档编号G01N17/02GK202614652SQ20122017580
公开日2012年12月19日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者王维珍, 侯纯扬, 武杰, 刘淑静, 高良富, 尹建华, 高翔, 王静, 高丽丽, 张正, 侯相钰, 崔振东 申请人:国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所