一种自适应水质树脂过滤器寿命评估装置及方法与流程

1.本发明涉及水质净化技术领域，具体涉及一种自适应水质树脂过滤器寿命评估装置及方法。


背景技术：

2.树脂过滤器的通常用于安装在自来水路上可以过滤掉水中的杂质，对水进行深度处理，保证水的满足使用需求，为人们的生活提供了巨大的便捷。
3.树脂过滤器在设计时，需要对其使用寿命进行评估，因此需要对树脂过滤器的使用寿命进行试验评估。
4.但是，由于树脂过滤器的使用环境不同，会导致净化前的水质也不相同，若实际使用时的净化前水质参数与试验时采用的水质参数不同，会导致预估的结果不准确。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种自适应水质树脂过滤器寿命评估装置及方法，能够解决现有技术中实际使用时的净化前水质参数与试验时采用的水质参数不同，会导致预估的结果不准确问题。
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
7.一方面，本发明提供一种自适应水质树脂过滤器寿命评估装置，包括：
8.人工制水机构，所述人工制水机构包括：
[0009]-水箱，其用于储水；
[0010]-加热器，其设于所述水箱内，用于给所述水箱内的水加热；
[0011]-药箱，其用于储存制备待净化水的药品；
[0012]-药品注入管路，其与所述药箱和水箱连通，所述药品注入管路上设有加药泵，用于将所述药箱里的药品添加至所述水箱中；
[0013]-氮气注入管路，其用于将氮气注入至所述水箱内；
[0014]
泵入机构，其用于通过供水管道向树脂过滤器泵入所述水箱内的待净化水；
[0015]
检测组件，其用于获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器滤芯的使用寿命。
[0016]
在一些可选的方案中，所述检测组件包括：
[0017]
流量计和第一水质测量仪，其设置在所述供水管道上，所述流量计用于获取待净化水的泵入流速，所述第一水质测量仪用于测量待净化水的净化前水质参数；
[0018]
多层取样管道，其用于沿所述树脂过滤器的水流向方向间隔设置；
[0019]
第二水质测量仪，其与所述取样管道连接，用于采集每层取样管道流出水的过滤后水质参数；
[0020]
寿命评估模块，其与所述流量计、第一水质测量仪和第二水质测量仪信号连接，用
于根据各层取样管道流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器的滤芯失效点移动速度，根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，以预估树脂过滤器滤芯的使用寿命。
[0021]
在一些可选的方案中，每层所述取样管道包括四根子管道，四根所述子管道均匀间隔设置在所述树脂过滤器的周向方向。
[0022]
在一些可选的方案中，所述第二水质测量仪通过一条检测管道与并联的所有所述子管道连接，每个所述子管道上均设有阀门。
[0023]
在一些可选的方案中，在所述第一水质测量仪和第二水质测量仪之前均设有冷却器。
[0024]
另一方面，本发明提供一种自适应水质树脂过滤器寿命评估方法，利用上述的自适应水质树脂过滤器寿命评估装置实现，包括以下步骤：
[0025]
利用加热器给水箱内的水加热，利用加药泵向水箱内注入药箱里的药品，利用氮气注入管路向水箱内注入氮气，以获得设定温度、设定导电率的设定含氧量的待净化水；
[0026]
泵入机构通过供水管道向树脂过滤器泵入所述水箱内的待净化水；
[0027]
检测组件获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器滤芯的使用寿命。
[0028]
在一些可选的方案中，所述的检测组件获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器滤芯的使用寿命，包括：
[0029]
获取向树脂过滤器泵入待净化水的泵入流速、净化前水质参数和各层取样管道流出水的过滤后水质参数；
[0030]
根据各层取样管道流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器滤芯失效点移动速度；
[0031]
根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系；
[0032]
根据泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，预估树脂过滤器滤芯的使用寿命。
[0033]
在一些可选的方案中，所述的根据各层取样管道流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器滤芯失效点移动速度，包括：
[0034]
实时监测的各层取样管道流出水的过滤后水质参数；
[0035]
记录各层取样管道流出水的过滤后水质参数不满足设定水质参数阈值的时间；
[0036]
根据各层取样管道流出水的过滤后水质参数不满足设定水质参数阈值的时间，确定树脂过滤器滤芯失效点移动速度。
[0037]
在一些可选的方案中，根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，包括：
[0038]
建立关于泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度的多元回归模型；
[0039]
将多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，带入多元回归模型中进行解析，得到多元回归预测模型u＝a*κ+b
×vin-c,其中，u为当前工况下的失效点
移动速度，κ为当前监测到的净化前水质参数，v
in
为当前的泵入流速，a为净化前水质参数系数，b为泵入流速系数，c为解析常数。
[0040]
在一些可选的方案中，所述的根据泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系；预估树脂过滤器滤芯的使用寿命，包括：
[0041]
根据公式h
now
＝h
prev-v
prev
·
(t
now-t
prev
)，确定当前的失效点高度h
now
；
[0042]
根据公式确定剩余运行时间t
剩余
；
[0043]
根据公式v
剩余
＝q
now
·
t
剩余
，确定剩余制水量v
剩余
；
[0044]
其中，h
prev
为t
prev
时刻的失效点高度，v
prev
为t
prev
时刻的失效点移动速度，h
now
为当前的失效点高度，t
now
为当前时刻，v
now
当前时刻失效点移动速度，q
now
为当前的泵入流速。
[0045]
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用加热器给水箱内的水加热，利用加药泵向水箱内注入药箱里的药品，利用氮气注入管路向水箱内注入氮气，以获得设定温度、设定导电率的设定含氧量的待净化水；泵入机构通过供水管道向树脂过滤器泵入水箱内的待净化水；检测组件获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器滤芯的使用寿命。通过本方案可以制得任何水质参数的净化前用水，对树脂过滤器做任何使用水质环境下的检测评估试验。人工制水机构可以制得树脂过滤器在使用时需要净化的水质条件，这样可以不用去树脂过滤器的使用环境处获取水源进行评估试验。
附图说明
[0046]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
[0047]
图1为本发明实施例中人工制水机构的结构示意图；
[0048]
图2为本发明实施例中检测组件的结构示意图。
[0049]
图3为本发明实施例中自适应树脂过滤器寿命评估方法的流程图。
[0050]
图4为本发明实施例中步骤s3的流程图。
[0051]
图中：1、泵入机构；2、流量计；3、第一水质测量仪；4、取样管道；41、球阀；42、仪表阀；43、子管道；5、第二水质测量仪；35、冷却器；351、排出管道；352、温度计；353、控制阀；6、人工制水机构；61、水箱；611、取样口；612、液位计；613、压力表；614、排气阀；615、安全阀门；62、加热器；621、温控仪；63、药箱；64、加药泵；65、氮气注入管路；7、树脂过滤器；8、检测管道；9、检测后储水箱。
具体实施方式
[0052]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，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获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0053]
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
[0054]
如图1和图2所示，本发明提供一种自适应水质树脂过滤器寿命评估装置，包括：人工制水机构6、泵入机构1和检测组件。
[0055]
人工制水机构6包括：水箱61、加热器62、药箱63、药品注入管路和氮气注入管路65。
[0056]
水箱61用于储水；加热器62设于水箱61内，用于给水箱61内的水加热；药箱63用于储存制备待净化水的药品；药品注入管路与药箱63和水箱连通，药品注入管路上设有加药泵64，用于将药箱63里的药品添加至水箱61中；氮气注入管路65用于将氮气注入至水箱61内；泵入机构1用于通过供水管道向树脂过滤器7泵入水箱61内的待净化水；检测组件用于获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器7滤芯的使用寿命。
[0057]
在使用时，利用加热器62给水箱61内的水加热，利用加药泵64向水箱61内注入药箱63里的药品，利用氮气注入管路65向水箱61内注入氮气，以获得设定温度、设定导电率的设定含氧量的待净化水；泵入机构1通过供水管道向树脂过滤器7泵入水箱61内的待净化水；检测组件获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器7滤芯的使用寿命。通过本方案可以制得任何水质参数的净化前用水，对树脂过滤器7做任何使用水质环境下的检测评估试验。人工制水机构6可以制得树脂过滤器在使用时需要净化的水质条件，这样可以不用去树脂过滤器的使用环境处获取水源进行评估试验。
[0058]
例如，将24.53g的nacl，5.20g的mgcl2，4.09g的na2so4，1.16g的cacl2溶于1l除盐水中，人工制备待净化水的电导率为400ms/cm左右，具体使用时采用不用的化学药品融入水中，即可得到不同导电率的待净化水。
[0059]
另外，本例中，水箱61上还设置有取样口611，用于取出水箱61内的待净化水是否满足试验要求，水箱61的外侧壁还连接有液位计612，用于观测水箱61内的水位；水箱61的顶部还设有压力表613，用于监测水箱61内的水压，并配有设有排气阀614的排气管路，水箱61的顶部还设有安全阀门615，当水箱61内的压力达到设定值时，可进行泄压，以保证水箱61的安全；另外，加热器62还配有温控仪621，用于监测水箱61内水的温度，以与加热器62配合控制水箱内水的温度。
[0060]
在一些可选的实施例中，检测组件包括：泵入机构1、流量计2和第一水质测量仪3、多层取样管道4、第二水质测量仪5和寿命评估模块。
[0061]
其中，泵入机构1用于通过供水管道向树脂过滤器泵入待净化水；流量计2和第一水质测量仪3设置在供水管道上，流量计2用于获取待净化水的泵入流速，第一水质测量仪3用于测量待净化水的净化前水质参数；多层取样管道4用于沿树脂过滤器的水流向方向间隔设置；第二水质测量仪5与取样管道4连接，用于采集取样管道4流出水的过滤后水质参数；寿命评估模块与流量计2、第一水质测量仪3和第二水质测量仪5信号连接，用于根据各层取样管道4流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器滤芯失效点移动速度，根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，以预估树脂过滤器的使用寿命。
[0062]
在利用自适应水质树脂过滤器寿命评估装置对树脂过滤器的寿命进行评估时，利
用泵入机构1通过供水管道向树脂过滤器泵入待净化水，通过设置在供水管道上的流量计2获取向树脂过滤器泵入待净化水的泵入流速，通过设置在供水管道上的第一水质测量仪3获取净化前水质参数，通过第二水质测量仪5获取各层取样管道4流出水的过滤后水质参数；根据各层取样管道4流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器滤芯失效点移动速度；根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，根据泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，然后来预估树脂过滤器的使用寿命。通过获取沿树脂过滤器的水流向方向各点的过滤后水质参数，确定失效点的移动速度，并且将失效点的速度与泵入流速和净化前水质参数关联，可更加准确的树脂过滤器的使用寿命。
[0063]
本例中，泵入机构1为蠕动泵。水流向方向指的是树脂过滤器过滤时，树脂过滤器中从入口到出口的流动方向。另外，还配有检测后储水箱9，用于存储检测后的水。
[0064]
在一些可选的实施例中，第一水质测量仪3和第二水质测量仪5均为电导表或者溶氧表。
[0065]
净化前水质参数和过滤后水质参数可为导电率或者含氧量。
[0066]
可将过滤后水质参数设定为需满足出水电导率0.6μs/cm，当出水电导率达到0.6μs/cm认为滤芯失效。那么采集的净化前水质参数和过滤后水质参数均为导电率，第一水质测量仪3和第二水质测量仪5即均为导电表；也可将过滤后水质参数设定为满足设定的含氧量，那么采集的净化前水质参数和过滤后水质参数均为含氧量，第一水质测量仪3和第二水质测量仪5即均为溶氧表。
[0067]
在一些可选的实施例中，在第一水质测量仪3和第二水质测量仪5之前均设有冷却器35。
[0068]
在本实施例中，由于在制备待净化水时，采用了加热器62对水箱61内的水进行加热，但是第一水质测量仪3和第二水质测量仪5均只能在设定的温度下进行水质监测，所以需要在第一水质测量仪3和第二水质测量仪5之前均设有冷却器35设置冷却器35。另外，第一水质测量仪3和第二水质测量仪5在与主管路连接时，是通过一条检测支路与主管路连接。
[0069]
在一些可选的实施例中，冷却器35水流方向的末端设有排出管道351，排出管道351向出口方向依次设有温度计352和控制阀353。
[0070]
在本实施例中，第一水质测量仪3和第二水质测量仪5之前均还设有控制阀，在对水质参数进行检测时，先将该控制阀关闭，将排出管道351上设置的控制阀353打开，使水先经过冷却器35末端设有排出管道351，并利用温度计352检测温度后，在温度达到检测要求时，再将排出管道351上设置的控制阀353关闭，将第一水质测量仪3和第二水质测量仪5之前设置的控制阀打开，使第一水质测量仪3和第二水质测量仪5进行水质的检测。
[0071]
在一些可选的实施例中，每层取样管道4包括四根子管道43，四根子管道43均匀间隔设置在树脂过滤器7的周向方向。
[0072]
在本实施例中，在进行取样时，每层取样管道4上的四根子管道43同时取样，然后在主管道上汇集后被第二水质测量仪5检测，这样可以使被检测的水样更加均匀，检测结果更加准确。
[0073]
在一些可选的实施例中，第二水质测量仪5通过一条检测管道8与并联的所有取样
管道4连接，每层取样管道4均设有阀门。
[0074]
在本实施例中，所有的取样管道4并联后通过同一条取样管道与第二水质测量仪5连接，阀门包括在取样管道4上串联设置的球阀41和仪表阀42，球阀41用于在不使用或者对应位置已失效时直接关闭取样管道4，在取样时打开，仪表阀42用于在从当前取样管道4取样时打开，这样的设置，可以时各个所有的取样管道4共用一个第二水质测量仪5，依次从树脂过滤器上部打开球阀41和仪表阀42，失效后关闭，然后打开下一取样管道4上的阀门。
[0075]
在其他实施例中，将与并联的所有取样管道4连接的检测管道8延长后与供水管道连接，并配置阀门，通过检测管道8与供水管道直接连接，将待净化水直接引入第二水质测量仪5，即可实现待净化水和过滤后水质参数均利用第二水质测量仪5采集，这样可在供水管道上不设置第一水质测量仪3，或者在第一水质测量仪3损坏时，采用第二水质测量仪5进行待净化水的水质参数检测。也可以通过第一水质测量仪3和第二水质测量仪5获得的水质参数值进行比较，校准第一水质测量仪3和第二水质测量仪5。
[0076]
在试验时，对多种导电率的待试验水进行试验，同样，采用多种不同泵入流速，以获得不同泵入流速，以及不同导电率下的失效点移动速度。
[0077]
在其他实施例中，可设置两套树脂过滤器，并通过管道实现两套树脂过滤器之间的并联和串联组合，共同一套泵入机构1，两组取样管道4分别设置在两套树脂过滤器上，以及两组第二水质测量仪5和寿命评估模块分别对应两套树脂过滤器，可以进行不同使用环境下树脂过滤器寿命的评估。
[0078]
如图3所示，另一方面，本发明还提供一种自适应水质树脂过滤器寿命评估方法，利用上述的自适应水质树脂过滤器寿命评估装置实现，包括以下步骤：
[0079]
s1：利用加热器62给水箱61内的水加热，利用加药泵64向水箱61内注入药箱63里的药品，利用氮气注入管路65向水箱61内注入氮气，以获得设定温度、设定导电率的设定含氧量的待净化水。
[0080]
s2：泵入机构1通过供水管道向树脂过滤器7泵入水箱61内的待净化水.
[0081]
s3：检测组件获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器7滤芯的使用寿命。
[0082]
通过本方案可以制得任何水质参数的净化前用水，对树脂过滤器7做任何使用水质环境下的检测评估试验。人工制水机构6可以制得树脂过滤器在使用时需要净化的水质条件，这样可以不用去树脂过滤器的使用环境处获取水源进行评估试验。可提升试验效率，节省试验成本。
[0083]
如图4所示，在一些可选的实施例中，步骤s3包括以下步骤：
[0084]
s31：获取向树脂过滤器泵入待净化水的泵入流速、净化前水质参数和各层取样管道4流出水的过滤后水质参数。
[0085]
在本实施例中，利用泵入机构1通过供水管道向树脂过滤器泵入待净化水，通过设置在供水管道上的流量计2获取向树脂过滤器泵入待净化水的泵入流速，通过设置在供水管道上的第一水质测量仪3获取净化前水质参数，通过第二水质测量仪5获取各层取样管道4流出水的过滤后水质参数。
[0086]
s32：根据各层取样管道4流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器滤芯失效点
移动速度。
[0087]
在一些可选的实施例中，步骤s32包括：
[0088]
s321：实时监测的各层取样管道4流出水的过滤后水质参数。
[0089]
s322：记录各层取样管道4流出水的过滤后水质参数不满足设定水质参数阈值的时间。
[0090]
在一些可选的实施例中，除进水电导率监测表外，还有三台第二水质测量仪5(电导率表)，同一时间可实时监测3层取样口的出水，试验开始监测进水、1层取水口、2层取水口、3层取水口，当1层取水口失效后，改为监测2层取水口、3层取水口、4层取水口，以此类推。进水电导率与3层取样口出水电导率采用数据采集装置实时记录。1层取水口、2层取水口、3层取水口
……
分别为从树脂过滤器从上到下取样管道4依次排序的标号。
[0091]
也可以利用上述所有的取样管道4并联后通过同一条取样管道与第二水质测量仪5连接，阀门包括在取样管道4上串联设置的球阀41和仪表阀42，球阀41用于在不使用或者对应位置已失效时直接关闭取样管道4，在取样时打开，仪表阀42用于在从当前取样管道4取样时打开，这样的设置，可以时各个所有的取样管道4共用一个第二水质测量仪5，依次从树脂过滤器上部打开球阀41和仪表阀42，失效后关闭，然后打开下一取样管道4上的阀门。
[0092]
s323：根据各层取样管道4流出水的过滤后水质参数不满足设定水质参数阈值的时间，确定树脂过滤器滤芯失效点移动速度。
[0093]
在具体的实施例中，经过多次重复试验，水质参数设为导电率时，得到以下数据，如表1所示：
[0094]
表1采集数据
[0095]
进水电导率κμs/cm进水流速v
in
m/h失效点移动速度u cm/hκ1v
in1
u1………………
κiv
ini
ui………………
κnv
inn
un[0096]
s33：根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系。
[0097]
在一些可选的实施例中，步骤s33包括：
[0098]
s331：建立关于泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度的多元回归模型。
[0099]
本例中，建立的多元回归模型为二元二次回归方程如下：
[0100]
y＝a0+a1x1+a2x2+a3x
12
+a4x
22
+a5x1x2[0101]
利用多项式回归来解决各种非线性回归问题，每一个函数都可以进行分段用多项式来进行分析。当在解决非线性问题时，可以利用多项式回归进行变量之间的转换，这样非线性问题就转化为了线性问题。二元线性方程的表示形式为：
[0102]
y＝a0+a1d1+a2d2+...a
ndn
[0103]
s332：将多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，带入多元回归模型中进行解析，得到多元回归预测模型u＝a*κ+b
×vin-c,其中，u为当前工况下的失效点移动速度，κ为当前监测到的净化前水质参数，v
in
为当前的泵入流速，a为净化前水质参
数系数，b为泵入流速系数，c为解析常数。
[0104]
研究中涉及三个变量，一个是树脂过滤器进水电导率x
1i
，一个是树脂过滤器的泵入流速x
2i
，另一个是树脂过滤器的失效点移动速度yi，三个数据构建成数据点(x
1i
,x
2i
,yi),然后利用最小二乘法来构建拟合函数。
[0105]
将表一中的数据代入多元回归模型中进行解析拟合修正后得到：
[0106]
u＝0.255659722*x1+0.473834751
×
x
2-0.510783775
[0107]
即：u＝0.255659722*κ+0.473834751
×vin-0.510783775
[0108]
其中，a为0.255659722，b为0.473834751，c为-0.510783775。
[0109]
依据该公式u＝a*κ+b
×vin-c可得到任意时刻失效点的瞬时移动速度。结合历史监测数据，计算每个监测点下的失效速度与累积移动距离。当累积移动距离到达树脂装填高度，或者剩余高度降低为0，则意味着树脂过滤器到达运行终点。
[0110]
将每层取样口实际失效的时刻，计算得出的剩余高度进行对比，对预测模型的准确性进行验证，该模型在绝大多数情况下，能够实现对失效高度较为准确的预测。最终当实际失效时，计算高度还剩余8.40cm，假设树脂过滤器继续依据当时的工况运行，依据当时的失效点移动速度，模型会显示的剩余运行时间为17.60h，即该预测模型的绝对误差为17.60h，相对于总运行时长521.2h，相对误差为3.38％。
[0111]
s34：根据泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，预估树脂过滤器的使用寿命。
[0112]
在一些可选的实施例中，步骤s34包括：
[0113]
s341：根据公式h
now
＝h
prev-v
prev
·
(t
now-t
prev
)，确定当前的失效点高度h
now
。
[0114]
s342：根据公式确定剩余运行时间t
剩余
。
[0115]
s343：根据公式v
剩余
＝q
now
·
t
剩余
，确定剩余制水量v
剩余
。
[0116]
其中，h
prev
为t
prev
时刻的失效点高度，v
prev
为t
prev
时刻的失效点移动速度，h
now
为当前的失效点高度，t
now
为当前时刻，v
now
当前时刻失效点移动速度，q
now
为当前的泵入流速。
[0117]
在实际船用过程中，将计算得出的多元线性回归模型与进水电导率与泵入流速的监测进行联动，每当二者中的任一个发生超过设置的限度的变化(如电导率变化超过0.10μs/cm，进水流速变化超过10m/h)，便进行一次计算，得到一个当前工况下的失效点移动速度v
now
，更新一个当前的失效点高度h
now
。
[0118]
综上所述，通过本方案可以制得任何水质参数的净化前用水，对树脂过滤器7做任何使用水质环境下的检测评估试验。人工制水机构6可以制得树脂过滤器在使用时需要净化的水质条件，这样可以不用去树脂过滤器的使用环境处获取水源进行评估试验。可提升试验效率，节省试验成本。
[0119]
另外，利用泵入机构1通过供水管道向树脂过滤器泵入待净化水，通过设置在供水管道上的流量计2获取向树脂过滤器泵入待净化水的泵入流速，通过设置在供水管道上的第一水质测量仪3获取净化前水质参数，通过第二水质测量仪5获取各层取样管道4流出水的过滤后水质参数；根据各层取样管道4流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器滤芯失效点移动速度；根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，根据泵入流速、净化前水质参数和
失效点移动速度之间的关系，然后来预估树脂过滤器的使用寿命。通过获取沿树脂过滤器的水流向方向各点的过滤后水质参数，确定失效点的移动速度，并且将失效点的速度与泵入流速和净化前水质参数关联，可更加准确的树脂过滤器的使用寿命。
[0120]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0121]
需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0122]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种自适应水质树脂过滤器寿命评估装置，其特征在于，包括：人工制水机构(6)，所述人工制水机构(6)包括：-水箱(61)，其用于储水；-加热器(62)，其设于所述水箱(61)内，用于给所述水箱(61)内的水加热；-药箱(63)，其用于储存制备待净化水的药品；-药品注入管路，其与所述药箱(63)和水箱连通，所述药品注入管路上设有加药泵(64)，用于将所述药箱(63)里的药品添加至所述水箱(61)中；-氮气注入管路(65)，其用于将氮气注入至所述水箱(61)内；泵入机构(1)，其用于通过供水管道向树脂过滤器(7)泵入所述水箱(61)内的待净化水；检测组件，其用于获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器(7)滤芯的使用寿命。2.如权利要求1所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估装置，其特征在于，所述检测组件包括：流量计(2)和第一水质测量仪(3)，其设置在所述供水管道上，所述流量计(2)用于获取待净化水的泵入流速，所述第一水质测量仪(3)用于测量待净化水的净化前水质参数；多层取样管道(4)，其用于沿所述树脂过滤器(7)的水流向方向间隔设置；第二水质测量仪(5)，其与所述取样管道(4)连接，用于采集每层取样管道(4)流出水的过滤后水质参数；寿命评估模块，其与所述流量计(2)、第一水质测量仪(3)和第二水质测量仪(5)信号连接，用于根据各层取样管道(4)流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器(7)的滤芯失效点移动速度，根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，以预估树脂过滤器(7)滤芯的使用寿命。3.如权利要求2所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估装置，其特征在于，每层所述取样管道(4)包括四根子管道(43)，四根所述子管道(43)均匀间隔设置在所述树脂过滤器(7)的周向方向。4.如权利要求3所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估装置，其特征在于，所述第二水质测量仪(5)通过一条检测管道(8)与并联的所有所述子管道(43)连接，每个所述子管道(43)上均设有阀门。5.如权利要求2所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估装置，其特征在于，在所述第一水质测量仪(3)和第二水质测量仪(5)之前均设有冷却器(35)。6.一种自适应水质树脂过滤器寿命评估方法，其特征在于，利用权利要求1所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估装置实现，包括以下步骤：利用加热器(62)给水箱(61)内的水加热，利用加药泵(64)向水箱(61)内注入药箱(63)里的药品，利用氮气注入管路(65)向水箱(61)内注入氮气，以获得设定温度、设定导电率的设定含氧量的待净化水；泵入机构(1)通过供水管道向树脂过滤器(7)泵入所述水箱(61)内的待净化水；
检测组件获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器(7)滤芯的使用寿命。7.如权利要求6所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估方法，其特征在于，所述的检测组件获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器(7)滤芯的使用寿命，包括：获取向树脂过滤器(7)泵入待净化水的泵入流速、净化前水质参数和各层取样管道(4)流出水的过滤后水质参数；根据各层取样管道(4)流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器(7)滤芯失效点移动速度；根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系；根据泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，预估树脂过滤器(7)滤芯的使用寿命。8.如权利要求7所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估方法，其特征在于，所述的根据各层取样管道(4)流出水的过滤后水质参数，确定树脂过滤器(7)滤芯失效点移动速度，包括：实时监测的各层取样管道(4)流出水的过滤后水质参数；记录各层取样管道(4)流出水的过滤后水质参数不满足设定水质参数阈值的时间；根据各层取样管道(4)流出水的过滤后水质参数不满足设定水质参数阈值的时间，确定树脂过滤器(7)滤芯失效点移动速度。9.如权利要求7所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估方法，其特征在于，根据多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，确定泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系，包括：建立关于泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度的多元回归模型；将多次获取对应的泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度，带入多元回归模型中进行解析，得到多元回归预测模型u＝a*κ+b
×
v
in-c,其中，u为当前工况下的失效点移动速度，κ为当前监测到的净化前水质参数，v
in
为当前的泵入流速，a为净化前水质参数系数，b为泵入流速系数，c为解析常数。10.如权利要求7所述的自适应水质树脂过滤器寿命评估方法，其特征在于，所述的根据泵入流速、净化前水质参数和失效点移动速度之间的关系；预估树脂过滤器(7)滤芯的使用寿命，包括：根据公式h
now
＝h
prev-v
prev
·
(t
now-t
prev
)，确定当前的失效点高度h
now
；根据公式确定剩余运行时间t
剩余
；根据公式v
剩余
＝q
now
·
t
剩余
，确定剩余制水量v
剩余
；其中，h
prev
为t
prev
时刻的失效点高度，v
prev
为t
prev
时刻的失效点移动速度，h
now
为当前的失效点高度，t
now
为当前时刻，v
now
当前时刻失效点移动速度，q
now
为当前的泵入流速。

技术总结
本发明涉及水质净化技术领域，具体涉及一种自适应水质树脂过滤器寿命评估装置及方法。该装置包括：人工制水机构、泵入机构和检测组件。人工制水机构包括：水箱、加热器、药箱、药品注入管路和氮气注入管路。加热器设于水箱内，药品注入管路与药箱和水箱连通，药品注入管路上设有加药泵；泵入机构用于通过供水管道向树脂过滤器泵入水箱内的待净化水；检测组件用于获取待净化水的泵入流速以及测量待净化水的净化前水质参数，以及过滤后水质参数，并根据泵入流速、净化前水质参数，以及过滤后水质参数，预估树脂过滤器滤芯的使用寿命。能够解决现有技术中实际使用时的净化前水质参数与试验时采用的水质参数不同，会导致预估的结果不准确问题。准确问题。准确问题。


技术研发人员：刘小杰 闫小喆 王刚 钱峰 唐明 金明 熊晋影 周龙玉 胡一鸣 高海涛
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一九研究所
技术研发日：2022.09.26
技术公布日：2023/1/6