一、方案介绍

工业循环冷却水系统是生产装置热交换过程的重要组成部分，其运行状态直接影响设备换热效率、系统能耗水平及生产安全稳定性。循环水在长期运行过程中易产生结垢、腐蚀及微生物滋生等问题，导致换热效率下降、管道堵塞甚至设备损坏。本方案通过建设循环冷却水水质在线监测系统，对循环水关键理化指标进行连续自动监测，并结合数据分析与预警模型，实现水质运行状态的实时评估与加药控制决策支持。系统采用在线传感器、智能采集控制终端及云端数据平台构成分层监测架构，实现现场无人值守运行与远程集中管理，提高循环水系统运行可靠性与水处理管理水平。

二、监测目标

三、需求分析

1. 工艺运行需求

循环冷却水系统通常具有以下运行特征：

水体循环周期长
溶解盐类逐渐富集
温度变化频繁
药剂投加依赖经验判断
系统运行连续性要求高

传统人工检测周期长，无法及时反映水质动态变化，易导致控制滞后。

2. 水处理管理需求

企业需要实现：

水质实时监控
自动判定浓缩倍率
腐蚀与结垢趋势预测
药剂投加科学化管理
节水与节能运行优化

3. 自动化需求

系统应具备：

多参数在线采集能力
稳定抗干扰通信能力
现场与远程双管理模式
数据分析与报警机制

四、监测方法

循环冷却水监测采用在线连续测量方式，通过旁路取样或管道插入式安装进行检测。

主要监测参数如下：

采样周期通常设定为1～5分钟。

五、应用原理

1. 浓缩倍率监测原理

循环水在蒸发过程中溶解性盐类不断富集，电导率与补水电导率之间的比值反映系统浓缩倍率，通过连续监测可实现排污控制优化。

2. 腐蚀趋势判断

pH值、溶解氧及温度共同影响金属腐蚀速率，通过多参数关联分析可评估腐蚀风险。

3. 结垢趋势评估

电导率、温度及pH变化反映碳酸盐结垢倾向，通过数据模型计算结垢指数，实现预警管理。

4. 微生物控制原理

ORP及余氯参数反映杀菌剂有效性，确保循环水微生物处于可控范围。

六、功能特点

系统采用工业级设计，具有以下特征：

连续在线多参数监测能力
数字化传感器通信结构
自动温度补偿机制
旁路稳流取样设计
传感器自动清洗支持
数据实时上传与存储
设备远程维护管理
异常趋势智能识别
运行状态可视化展示
支持加药系统联动控制

七、硬件清单

八、硬件参数（量程与精度）

水温

量程：0～80℃
精度：±0.2℃

pH

量程：0～14 pH
精度：±0.1 pH

电导率

量程：0～20000 μS/cm
精度：±1.5%FS

溶解氧

量程：0～20 mg/L
精度：±0.3 mg/L

浊度

量程：0～1000 NTU
精度：±2%FS

ORP

量程：-1000～1000 mV
精度：±5 mV

余氯

量程：0～5 mg/L
精度：±0.05 mg/L

采集主机

通信方式：4G/以太网
接口：RS485多通道
数据存储：≥12个月
防护等级：IP65

九、方案实现

系统架构

系统采用四层结构：

感知层：水质在线传感器
采集层：智能控制终端
通信层：工业网络通信
平台层：数据分析管理系统

实施步骤

循环水系统工况调研
监测点与取样位置设计
旁路系统安装
传感器安装与标定
数据采集配置
平台部署与联调
系统试运行与验收

十、数据分析

平台通过长期数据建模，实现：

浓缩倍率自动计算
结垢指数趋势分析
腐蚀风险评估
补水与排污优化分析
运行效率评价

支持自动生成运行分析报告。

十一、预警决策

系统建立综合预警机制：

参数超限报警
趋势异常报警
设备运行异常报警
加药异常提示

支持短信与平台推送。

十二、方案优点

提高换热效率与设备寿命
减少结垢与腐蚀风险
降低运行能耗
减少人工检测频率
实现水处理精细化管理
支持智慧工厂建设

十三、应用领域

电厂循环冷却系统
石化与化工装置
钢铁冶金行业
数据中心冷却系统
中央空调冷却塔
制药及食品工业

十四、效益分析

经济效益

降低设备维护成本与停机风险，减少补水与药剂消耗。

环境效益

减少排污量与水资源浪费。

管理效益

实现循环水系统数字化与智能化管理。

十五、相关标准规范

GB/T 50050 工业循环冷却水处理设计规范
HG/T 20696 循环冷却水监测技术规范
GB 50093 自动化仪表工程施工规范
HJ 212 数据传输标准

十六、参考文献

《工业循环冷却水处理技术》
《工业水处理自动化控制技术》
《换热系统运行管理与优化》

十七、案例分享

案例一：某电厂循环水系统监测项目

部署在线监测后浓缩倍率控制稳定，加药量降低约18%，换热效率明显提升。

案例二：大型数据中心冷却系统

通过实时水质监控减少管道结垢风险，实现全年稳定运行。

十八、成本预估

单套系统投资约：8～18万元
年运维费用约：设备投资的6%～10%。