壳管式换热器、电导率测量用电路、系统及用电设备的制作方法

1.本技术属于电导率监测技术领域，具体涉及壳管式换热器、电导率测量用电路、系统及用电设备。


背景技术：

2.壳管式换热器在化工、商用空调、热水器等领域有着广泛的应用，其主要由壳体、管板、换热管、管箱、折流挡板等组成可采用普通碳钢、紫铜、不锈钢等制作。壳管式换热器中存在两种流体，一种流体在换热管中流动，称之为管程；另一种流体由壳体接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
3.在实际应用中，壳程中流体为冷却水。冷却水中的杂质和离子控制不当会带来结垢和腐蚀的问题，其中，结垢问题跟冷却水中含有的各种矿物质含量有关。含有的各种矿物质会使其管壁形成坚硬的水垢，由于水垢的导热系数较小 (一般在1.5～2kcal/(m
·h·
℃))，致使传热热阻增加，单位面积热负荷减少，冷凝器的传热效率降低，从而造成冷凝压力升高，耗电增加，制冷系数减少等一系列不良后果。腐蚀问题也跟冷却水中含有的各种矿物质和离子含量有关。壳管式换热器的腐蚀失效大多数发生在管板和传热管上，在制作时，管板与传热管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。冷却水中的杂质、盐类与相关的腐蚀形式，如：电化学腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、垢下腐蚀等都息息相关，基本机理都是原电池腐蚀。相关导电杂质成分和浓度，一般浓度越大，腐蚀原电池越容易形成大面积的阴阳极，各种腐蚀越严重。
4.壳管式换热器的结垢和腐蚀，在严重的情况下，会影响壳管式换热器的性能与寿命。


技术实现要素：

5.为此，本技术提供壳管式换热器、电导率测量用电路、系统及用电设备，有助于帮助监控壳管式换热器的结垢和腐蚀问题。
6.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：
7.第一方面，本技术提供一种壳管式换热器，包括：
8.具有内部空腔的壳体、以及设置在所述空腔内的换热管；
9.电导率传感器阳极部，所述电导率传感器阳极部的检测端配置于所述空腔内；
10.电导率传感器阴极部，所述壳体上设置有安装所述电导率传感器阴极部的安装管，所述电导率传感器阴极部安装于所述安装管时，所述电导率传感器阴极部与所述壳体能形成电性导通。
11.进一步地，所述电导率传感器阳极部包括：
12.金属阳极棒、第一密封圈、陶瓷件和第一锁止件；
13.所述金属阳极棒具有轴环；
14.所述陶瓷件中空结构，所述陶瓷件套设在所述金属阳极棒上，通过所述第一密封
圈抵接在所述轴环上，所述第一锁止件与所述金属阳极棒螺纹连接配合，将所述陶瓷件锁止在所述金属阳极棒上。
15.进一步地，所述电导率传感器阳极部还包括：
16.安装接头、第二密封圈和第二锁止件；
17.所述安装接头为中空结构，所述陶瓷件通过所述第二密封圈抵接安装在所述安装接头中；
18.所述第二锁止件与所述安装接头螺纹连接配合，将所述陶瓷件锁止在所述安装接头中。
19.进一步地，所述金属阳极棒为采用不锈钢阳极棒。
20.第二方面，本技术提供一种电导率测量用电路，应用于如上述任一项所述的壳管式换热器，所述电导率测量用电路包括：
21.整流调压电路，用于输出指定电压的直流电，所述整流调压电路的直流正端与所述壳管式换热器的所述电导率传感器阳极部连接，所述整流调压电路的直流负端与所述壳管式换热器的所述电导率传感器阴极部连接；
22.霍尔元件电路，所述霍尔元件电路的检测端串接在所述电导率传感器阴极部的线路上；
23.信号放大电路，与所述霍尔元件电路的输出端连接；
24.电压采样电路，与所述信号放大电路的输出端连接。
25.进一步地，所述整流调压电路，包括：
26.整流桥；
27.第一电容，并接在所述整流桥的直流正和直流负两端；
28.第一电阻，并接在所述整流桥的直流正和直流负两端。
29.进一步地，所述信号放大电路包括：
30.运算放大器、pnp三极管、npn三极管、第二电阻和二极管；
31.所述运算放大器的正向输入端接地；
32.所述运算放大器的反向输入端、所述pnp三极管的集电极与所述霍尔元件电路的输出端共接；
33.所述算放大器的输出端、所述pnp三极管的基极和所述npn三极管的基极共接；
34.所述pnp三极管的发射极、所述npn三极管的发射极与所述信号放大电路的输出端共接；
35.所述npn三极管的集电极与所述第二电阻的一端连接；
36.所述第二电阻的另一端、所述二极管的负极与所述霍尔元件电路的输出端共接；
37.所述二极管的正极接地。
38.进一步地，所述电压采样电路包括：
39.反馈线圈和第三电阻；
40.反馈线圈绕设在所述霍尔元件电路的磁环上，具有预设匝数；
41.所述反馈线圈一端与所述信号放大电路输出端连接，所述反馈线圈的另一端、所述第三电阻的一端与所述信号放大电路的输出端三者共接，
42.所述第三电阻的另一端接地。
43.进一步地，所述整流调压电路还包括：
44.第四电阻和延时继电器；
45.所述整流桥的直流正端通过连接所述第四电阻连接至所述第一电容和所述第一电阻；
46.所述延时继电器的触点端并接在所述第四电阻两端；
47.所述延时继电器的线圈端串接在所述整流桥直流正端的输出电路上。
48.第三方面，本技术提供一种电导率监测处理系统，包括：
49.如上述任一项的所述壳管式换热器；
50.如上述任一项的所述电导率测量用电路。
51.进一步地，还包括：
52.控制器，与所述电导率测量用电路的所述电压采样电路输出端连接，用于获取所述电压采样电路输出的采样电压，根据所述采样电压得到电导率；
53.远程控制终端，与所述控制器连接，接收所述控制器发送的电导率，将接收的电导率与预设阈值进行比较，并在当接收的电导率超过预设阈值时，进行异常操作处理。
54.第四方面，本技术提供一种用电设备，包括如上述所述的电导率监测处理系统。
55.进一步地，所述用电设备为空调或者热泵热水器。
56.本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
57.本技术提供壳管式换热器，其具有深入壳体空腔中的电导率传感器阳极部，以及与壳体能形成电性导通的电导率传感器阴极部，实现壳管式换热器具有电导率监测功能，使用壳管式换热器换热时，壳管式换热器壳体中贮有冷却水，在电导率传感器阳极部施加检测电压后，通过冷却水的导电，与电导率传感器阴极部形成通路，由此，可实现对冷却水电导率的检测监控，进而有利于让壳管式换热器的冷却水导电杂质和离子含量在标准要求范围内。
58.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
59.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
60.图1是根据一示例性实施例示出的一种壳管式换热器的第一视角示意图；
61.图2是根据一示例性实施例示出的一种壳管式换热器的第二视角示意图；
62.图3是图1中a处的放大示意图；
63.图4是图2中f-f阶梯剖面线对应的f-f阶梯剖视图；
64.图5是根据一示例性实施例示出的电导率传感器阳极部的第一视角示意图；
65.图6是根据一示例性实施例示出的电导率传感器阳极部的第二视角示意图；
66.图7是图6中e-e剖面线对应的e-e剖视图；
67.图8是根据一示例性实施例示出的一种电导率测量用电路的示意图；
68.图9是根据一示例性实施例示出的一种电导率监测处理系统的示意图；
69.图10是根据一示例性实施例示出的控制器与远程控制终端之间电导率交互处理的的示意图。
具体实施方式
70.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
71.请参阅图1至图4，图1是根据一示例性实施例示出的一种壳管式换热器的第一视角示意图，图2是根据一示例性实施例示出的一种壳管式换热器的第二视角示意图，图3是图1中a处的放大示意图，图4是图2中f-f阶梯剖面线对应的f-f阶梯剖视图，如图1至图4所示，该壳管式换热器1包括：
72.具有内部空腔的壳体11、以及设置在所述空腔内的换热管12；
73.电导率传感器阳极部13，所述电导率传感器阳极部13的检测端配置于所述空腔内；
74.电导率传感器阴极部14，所述壳体11上设置有安装所述电导率传感器阴极部14的安装管15，所述电导率传感器阴极部14安装于所述安装管15时，所述电导率传感器阴极部14与所述壳体11能形成电性导通。
75.具体的，如图1和图2所示，壳体11内部空腔的贮存冷却水通道形成壳程，冷却水从进水管组件15进入，从出水管组件16流出，换热管12中通入相变冷媒形成管程，通过换热管12，冷却水与相变冷媒进行换热。电导率传感器阳极部13其检测端配置于壳体11的空腔内，使用壳管式换热器1换热时，由于壳管式换热器1壳体11中贮有冷却水，在电导率传感器阳极部13施加检测电压后，通过冷却水的导电，与电导率传感器阴极部14形成通路，由此，实现壳管式换热器1具有电导率监测功能，实现对冷却水电导率的检测监控，冷却水的电导率能够表征导电杂质和离子含量多少，进而有利于让壳管式换热器1的冷却水导电杂质和离子含量在标准要求范围内。
76.对于电导率传感器阳极部13，请参阅图5至图7，图5是根据一示例性实施例示出的电导率传感器阳极部的第一视角示意图，图6是根据一示例性实施例示出的电导率传感器阳极部的第二视角示意图，图7是图6中e-e剖面线对应的e-e剖视图，该电导率传感器阳极部13包括：
77.金属阳极棒131、第一密封圈132、陶瓷件133和第一锁止件134；
78.所述金属阳极棒131具有轴环131a；
79.所述陶瓷件133中空结构，所述陶瓷件133套设在所述金属阳极棒131上，通过所述第一密封圈132抵接在所述轴环131a上，所述第一锁止件134与所述金属阳极棒131螺纹连接配合，将所述陶瓷件133锁止在所述金属阳极棒131 上。
80.具体的，通过陶瓷件133实现金属阳极棒131与壳管式换热器1的绝缘隔离，金属阳极棒131安装于陶瓷件133中，利用第一密封圈132，通过第一锁止件134的紧固锁止，可防止冷却水从金属阳极棒131与陶瓷件133两者之间缝隙流出。在实际应用中，金属阳极棒131可
采用不锈钢金属棒，如304不锈钢金属棒。也可以采用其他耐腐蚀金属棒。对于第一锁止件134与金属阳极棒 131之间的螺纹连接配合，请参阅图7，第一锁止件134可采用螺母，金属阳极棒131上形成有外螺纹，以此实现两者间的螺纹连接配合。请参阅图7，在实际应用中，对于金属阳极棒131，其尾端可以配置有插片135，用来方便连接导线。
81.请继续参阅图5至图7，在一个实施例中，所述电导率传感器阳极部13还包括：
82.安装接头136、第二密封圈137和第二锁止件138；
83.所述安装接头136为中空结构，所述陶瓷件133通过所述第二密封圈137 抵接安装在所述安装接头136中；
84.所述第二锁止件138与所述安装接头136螺纹连接配合，将所述陶瓷件133 锁止在所述安装接头136中。
85.具体的，安装接头136用于固定在壳管式换热器1的壳体11上，壳管式换热器1的壳体11开设有过孔，安装接头136可以焊接在过孔上，也可以通过螺纹固定的方式拧入过孔中。
86.利用第二密封圈137，通过第二锁止件138的紧固锁止，可防止冷却水从陶瓷件133与安装接头136两者之间缝隙流出。对于第二锁止件138与安装接头136两者之间的螺纹连接配合，请参阅图7，第二锁止件138为中空结构，设有外螺纹，安装接头136设有内螺纹，第二锁止件138拧入安装接头136中，将陶瓷件133通过第二密封圈137牢牢抵接安装在安装接头136中。
87.请参阅图8，图8是根据一示例性实施例示出的一种电导率测量用电路的示意图，该电导率测量用电路2可应用于如上述的壳管式换热器1，该电导率测量用电路2包括：
88.整流调压电路21，用于输出指定电压的直流电，所述整流调压电路21的直流正端与所述壳管式换热器1的所述电导率传感器阳极部13连接，所述整流调压电路21的直流负端与所述壳管式换热器1的所述电导率传感器阴极部14 连接；
89.霍尔元件电路22，所述霍尔元件电路22的检测端串接在所述电导率传感器阴极部14的线路上；
90.信号放大电路23，与所述霍尔元件电路22的输出端连接；
91.电压采样电路24，与所述信号放大电路23的输出端连接。
92.具体的，整流调压电路21输出指定电压的直流电，如包括但不限于12v 直流电，由于壳管式换热器1壳体11中贮有冷却水，在电导率传感器阳极部 13施加检测电压后，通过冷却水的导电，与电导率传感器阴极部14形成通路，由此，霍尔元件电路22能够检测到电流，然后通过信号放大电路23将电流信号放大，最后，通过电压采样电路24来获得表征冷却水电导率的电压信号。
93.请参阅图8，在一个实施例中，所述整流调压电路21，包括：
94.整流桥db；
95.第一电容c1，并接在所述整流桥db的直流正和直流负两端；
96.第一电阻r1，并接在所述整流桥db的直流正和直流负两端。
97.具体的，图8所示整流桥db由4个二极管组成。整流桥db的交流端接入交流电，如接入市电，整流桥db的交流端中，直流电从直流正端输出，经电导率传感器阳极部13后，由冷却水形成电导通，与电导率传感器阴极部14形成通路，然后输入至直流负端，由此形成闭合
直流回路。在图8所示整流调压电路21中，对于第一电容c1，其用于平抑输出的直流电，第一电阻r1起到调压作用，在实际应用中，通过对第一电阻r1的具体阻值选定，来输出特定直流电压，以此实现整流调压电路21输出特定直流电压，如输出12v直流电。
98.请参阅图8，在一个实施例中，所述信号放大电路23包括：
99.运算放大器a、pnp三极管t1、npn三极管t2、第二电阻r2和二极管d；
100.所述运算放大器a的正向输入端接地；
101.所述运算放大器a的反向输入端、所述pnp三极管t1的集电极与所述霍尔元件电路22的输出端共接；
102.所述算放大器的输出端、所述pnp三极管t1的基极和所述npn三极管t2 的基极共接；
103.所述pnp三极管t1的发射极、所述npn三极管t2的发射极与所述信号放大电路23的输出端共接；
104.所述npn三极管t2的集电极与所述第二电阻r2的一端连接；
105.所述第二电阻r2的另一端、所述二极管d的负极与所述霍尔元件电路22 的输出端共接；
106.所述二极管d的正极接地。
107.具体的，第二电阻r2起到限流保护作用，二极管d起到钳位保护作用。在整流调压电路21输出检测电压时，直流电从直流正端输出，经电导率传感器阳极部13后，由冷却水形成电导通，与电导率传感器阴极部14形成通路，然后输入至直流负端，由此形成闭合直流回路，霍尔元件电路22检测检测出电压，作用于运算放大器a、pnp三极管t1和npn三极管t2，形成通路并输出电压放大信号。
108.请参阅图8，在一个实施例中，所述电压采样电路24包括：
109.反馈线圈l和第三电阻r3；
110.反馈线圈l绕设在所述霍尔元件电路22的磁环上，具有预设匝数；
111.所述反馈线圈l一端与所述信号放大电路23输出端连接，所述反馈线圈l 的另一端、所述第三电阻r3的一端与所述信号放大电路23的输出端三者共接，
112.所述第三电阻r3的另一端接地。
113.具体的，工作时间霍尔元件电路22的隙内磁通经常保持为0，若反馈线圈 l电流为is，匝数为n，则测量电流i0＝n*is，即反馈线圈l的电流is为测量电流i0的1/n。第三电阻r3作为取样电阻，通过第三电阻r3将反馈线圈l电流变换成电压，输出电压v0＝(i0/n)*r
l
，其中，r
l
为第三电阻r3的阻值。
114.请参阅图8，在一个实施例中，所述整流调压电路21还包括：
115.第四电阻r4和延时继电器kt；
116.所述整流桥db的直流正端通过连接所述第四电阻r4连接至所述第一电容 c1和所述第一电阻r1；
117.所述延时继电器kt的触点端并接在所述第四电阻r4两端；
118.所述延时继电器kt的线圈端串接在所述整流桥db直流正端的输出电路上。
119.具体的，第四电阻r4起到在初始上电时削弱冲击电流，避免过大冲击电流冲击损毁电路的问题，在通过延时继电器kt延时后，将第四电阻r4短路，让整流调压电路21输出指
定电压的直流电。
120.请参阅图9，图9是根据一示例性实施例示出的一种电导率监测处理系统的示意图，该电导率监测处理系统，包括：
121.如上述任一项的所述壳管式换热器1；
122.如上述任一项的所述电导率测量用电路2。
123.关于上述电导率监测处理系统实施例中的壳管式换热器1和电导率测量用电路2，其具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
124.进一步地，该电导率监测处理系统还包括：
125.控制器3，与所述电导率测量用电路2的所述电压采样电路24输出端连接，用于获取所述电压采样电路24输出的采样电压，根据所述采样电压得到电导率；
126.远程控制终端4，与所述控制器3连接，接收所述控制器3发送的电导率，将接收的电导率与预设阈值进行比较，并在当接收的电导率超过预设阈值时，进行异常操作处理。
127.实际应用中，可通过对电导率测量用电路2的输出电压v0的监控值与反馈的不断调试，得到不同壳程流体电导率g
l
(与中导电杂质和离子含量相关)与输出电压v0之间的关系，确定流体电导率电导率异常时候的输出电压v0范围，实现对壳程流体电导率g
l
(与中导电杂质和离子含量相关)的在线监控。
128.当电导率监测处理系统启用时，电导率测量用电路2回路中会产生检测电流i0，通过霍尔效应，将电流转化为电压信号v0，其中，v0＝(i0/n)*r
l
；控制器3接收电压信号v0，通过内部程序对电压信号v0进行模/数转化，生成预传输电导率g
lx
数据信息，其中，g
lx
＝a*v
0x
b，a和b为预先通过试验确定出的数值。
129.具体请参阅图10，图10是根据一示例性实施例示出的控制器与远程控制终端之间电导率交互处理的的示意图，控制器3可通过远程无线通信模块(如 gprs通信模块)，将输电导率g
lx
数据信息发送至远程的远程控制终端4，远程控制终端4将电导率g
lx
数据与预设阀值进行对比，超过阀值，进行异常报警，并作出操作指令。不断循环以上流程的步骤，实现壳程工作流体的电导率g
l
(与中导电杂质和离子含量相关)信息的在线远程监测与动态通讯反馈。
130.此外，本技术提供一种用电设备，包括如上述所述的电导率监测处理系统。
131.在实际应用中，所述用电设备可以为空调、热泵热水器等等使用壳管式换热器的设备。
132.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
133.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
134.应该理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接；使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
135.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括
一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
136.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga) 等。
137.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
138.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
139.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
140.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
141.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。