一种用于监测热网换热器点蚀情况的装置的制作方法

1.本实用新型属于供热管网系统中材料腐蚀监测领域，具体涉及一种用于监测热网系统中不锈钢换热板点蚀情况的装置。


背景技术：

2.板式换热器是供热管网系统中重要的换热设备，该装置的换热板通常使用304或316l不锈钢制成。点腐蚀是不锈钢换热板常见的腐蚀形式，换热板发生点蚀穿孔后，不仅会造成优质水源流失，严重时会导致换热器压差不稳定，最终整体退出运行，因此对于换热器而言，点蚀是最危险的腐蚀形式之一。
3.《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》实施以来，我国城镇集中供热处于快速发展阶段，每年新增的城镇集中供热面积均在3～5亿平方米。随着集中供热技术的不断发展，供热管网一次网温度从100℃以下升高至130℃；供热距离增加后，供热系统中的水量也不断增加，水中氯离子浓度难以控制，这两方面因素都导致板式换热器换热板的点蚀风险进一步增大。换热板发生点蚀后，即使在检修过程中发现，也只能更换新的换热板。如果能够对换热板点蚀风险进行实施监测，在换热板发生点蚀前，通过水质条件、降低运行温度等方式避免换热板发生点蚀具有重要的经济意义。
4.目前市场上没有用于监测换热器点蚀情况的装置和方法，常规的腐蚀监测仪如电化学线性极化电阻探针、电阻探针、电感探针、电场矩阵技术(fsm)等技术都只能监测材料的均匀腐蚀速率，无法监测到局部腐蚀情况。因此有必要针对热网实际运行特点，开发用于监测换热板点蚀情况的装置。
5.点腐蚀可以分为孔蚀的诱发、发展和停止生长(再钝化)三个阶段。在这种情况下腐蚀是发生在金属表面的电化学过程，电化学过程度的每一个步骤都会产生电流。金属和合金在发生稳定小孔腐蚀之前会产生微小的电流波动信号，这种电流波动反应了亚稳态小孔在金属表面萌生、生长又钝化，因此被称作亚稳态孔蚀。它是由于电极表面发生电极反应而产生的随机电流，该电流对局部的平衡有影响，因此也可以称作电流波动。这种电流波动由材料在发生亚稳态孔蚀时表面孔蚀萌生，生长再钝化引起。可以通过动电位扫描(极化曲线)和恒电位扫描将电流波动直观的反应出来。在动电位扫描即极化曲线的测量过程中，在阳极极化部分的曲线会偏离理想极化曲线，出现电流突然增大然后回落的情况。其中较小的电流波动峰为仪器本身波动造成，不同的实验者对于亚稳峰的认定标准不同，在本实用新型中把电流峰值(峰值减去基底)大于0.02微安的电流波动认定为一个亚稳峰。对亚稳峰进行统计可以得出亚稳孔形核数、亚稳孔生长速率、亚稳孔峰值电流、亚稳孔寿命等信息。本实用新型基于该原理，通过监测不锈钢电极的亚稳峰判断换热器的点蚀风险，为运行人员提供指导和建议。


技术实现要素：

6.为了解决上述现有技术存在的难题，本实用新型的目的在于提供一种用于监测热
网换热器点蚀情况的装置。本装置的测试探头安装于供热管网热水管中，通过恒电位仪监测测试探头的电化学信号，判断换热板发生点蚀的风险。
7.为了达到以上的目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种用于监测热网换热器点蚀情况的装置，包括测试探头和恒电位仪；所述测试探头安装于换热器热水管中，所述测试探头包括工作电极和辅助电极；
9.所述工作电极和辅助电极相向布置；工作电极一侧设置有固态银氯化银参比电极；固态银氯化银参比电极与工作电极间留有间隙；
10.所述工作电极、辅助电极及固态银氯化银参比电极均与恒电位仪电连接。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述热水管表面开孔安装有测试探头连接装置；所述测试探头通过法兰安装于热水管内，并通过测试探头连接装置固定。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述工作电极底部安装有第一绝缘隔离垫，工作电极顶部安装有第二绝缘隔离垫。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述工作电极、辅助电极和固态银氯化银参比电极的测试线汇集成为集成线缆，集成线缆；集成线缆与恒电位仪连接。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述集成线缆穿过测试探头安装法兰，集成线缆与安装法兰连接处通过聚四氟乙烯内圈和聚四氟乙烯外圈密封；所述测试探头外包裹有电磁屏蔽网。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述工作电极包含有圆形不锈钢板片，圆形不锈钢板片由换热板裁剪制成，圆形不锈钢板片背面与导线焊接，焊接后贴附圆形绝缘材料；圆形不锈钢板片与圆形绝缘材料之间密封连接。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述辅助电极结构包含有圆形铂片，圆形铂片与圆形不锈钢板片压制固定，形成与圆形不锈钢板片一致的波浪形纹路；圆形铂片背面与辅助电极导线焊接，焊接后贴附圆形绝缘材料；圆形铂片与圆形绝缘材料之间密封连接。
17.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
18.本实用新型的装置，通过将测试探头直接安装于供热系统换热器前，能够实时监测热网水质条件下不锈钢换热板的点蚀风险。
19.进一步，本装置在电极制作时考虑到换热器的特殊构造，可以采用换热板直接制作工作电极，并根据工作电极基本性状特制辅助电极。
20.进一步，本实用新型的点蚀监测探头外包裹有不锈钢制成的保护网，不仅可以起到电磁屏蔽的作用，还能够防止热网水中杂物附着于电极表面。
21.本实用新型方法利用恒电位极化过程中不锈钢电极发生的亚稳态点蚀情况对点蚀风险进行预判，能够在换热器主体结构发生点蚀之前及时发出警告。
附图说明
22.图1为本实用新型点蚀监测探头在热网系统中安装位置示意图。
23.图2为本实用新型点蚀监测探头结构示意图。
24.图3为本实用新型点蚀监测探头中工作电极和辅助电极结构示意图。
25.图4为本实用新型点蚀监测探头中工作电极和辅助电极结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
27.如图1所示，一种用于监测热网换热器点蚀情况的装置，包括测试探头和恒电位仪21；所述测试探头安装于换热器热水管1中，所述测试探头包括工作电极3和辅助电极4；
28.所述工作电极3和辅助电极4相向布置；工作电极3一侧设置有固态银氯化银参比电极6；固态银氯化银参比电极6与工作电极3间留有间隙；
29.所述工作电极3、辅助电极4及固态银氯化银参比电极6均与恒电位仪21电连接。
30.具体的，测试探头安装于换热器热水管1中，在热水管1表面开孔安装测试探头连接装置2。测试探头通过法兰安装于热水管内，运行过程中热网循环水可以流经测试探头。测试探头的电化学信号通过恒电位仪21进行监测。
31.本实用新型中直接安装于供热系统换热器前，能够实时监测热网水质条件下不锈钢换热板的点蚀风险。利用恒电位极化过程中不锈钢电极发生的亚稳态点蚀情况对点蚀风险进行预判，能够在换热器主体结构发生点蚀之前及时发出警告。而且在电极制作时考虑到换热器的特殊构造，可以采用换热板直接制作工作电极，并根据工作电极基本性状特制辅助电极。点蚀监测探头外包裹有不锈钢制成的保护网，不仅可以起到电磁屏蔽的作用，还能够防止热网水中杂物附着于电极表面。
32.如图2所示，测试探头设置有工作电极3、辅助电极4，两者相向布置，距离为5mm，工作电极3附近设置有固态银氯化银参比电极6。固态银氯化银参比电极6与工作电极3间距离为1mm。在工作电极3底部安装有第一绝缘隔离垫7，在工作电极3顶部安装有第二绝缘隔离垫8。工作电极3、辅助电极4和固态银氯化银参比电极6的测试线汇集成为集成线缆11，集成线缆11用于传输电化学信号。集成线缆11与恒电位仪21连接。集成线缆11穿过测试探头安装法兰20，集成线缆11与安装法兰连接处通过聚四氟乙烯内圈10和聚四氟乙烯外圈9实现密封，保障测试电极安装后在高温高压热网水中不会泄漏。测试探头外包裹有电磁屏蔽网5，电磁屏蔽网由904l不锈钢制成。在测试探头进行电化学监测过程中，电磁屏蔽网5不仅可以屏蔽电磁干扰保障信号稳定性，还能够隔绝热网循环水中的悬浮物，避免悬浮物在电极表面附着。
33.如图3所示，工作电极结构如下：工作电极包含有圆形不锈钢板片12，圆形不锈钢板片直径15mm。圆形不锈钢板片12由换热板裁剪制成，圆形不锈钢板片12背面与导线15焊接，焊接后贴附圆形绝缘材料14。圆形不锈钢板片12与圆形绝缘材料14之间用耐高温环氧树脂胶密封。
34.如图4所示，辅助电极结构如下：辅助电极包含有圆形铂片16，圆形铂片直径15mm。圆形铂片16由方形铂片裁剪制成，方形铂片厚度约0.5mm，首先与圆形不锈钢板片压制，形成与圆形不锈钢板片一致的波浪形纹路，压制后裁剪成圆形铂片16。圆形铂片16背面与辅助电极导线17焊接，焊接后贴附圆形绝缘材料。圆形铂片16与圆形绝缘材料之间使用耐高温环氧树脂胶密封。
35.本实用新型的点蚀监测探头外包裹有不锈钢制成的保护网，不仅可以起到电磁屏
蔽的作用，还能够防止热网水中杂物附着于电极表面。
36.本实用新型还提供一种用于监测热网换热器点蚀情况的装置的使用方法，该装置的使用方法如下：
37.测试探头安装于换热器入口热水管线，通过恒电位仪21检测测试探头的电化学信号。监测过程中，首先测试工作电极3的开路单位e0。待开路电位定后，通过恒电位仪21对工作电极4施加恒电位阳极极化，阳极极化电位为e0 0.944v。同时监测阳极电流信号。通过阳极电流密度可以对换热板点蚀情况进行判断。
38.优选地，在本实用新型中把电流峰值(峰值减去基底)大于0.02微安的电流波动认定为一个亚稳峰。当监测到亚稳态峰明显增加时，说明换热板点蚀风险较高。当监测到阳极电流密度大于0.1ma/cm2时，说明换热板点蚀风险极大。
39.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。