调相机转子内冷却水水质调节的方法及智能处理装置与流程

1.本发明属于调相机冷却水处理领域，具体涉及一种调相机转子内冷却水水质调节方法及智能处理装置。


背景技术：

2.随着特高压直流工程的建设，为进一步有效提高电网安全运行稳定性，国家电网公司在特高压直流工程配套安装了300mvar大容量双水内冷快速动态响应同步调相机组。这是由于调相机作为旋转无功发生装置，不仅可以在直流系统因故障出现闭锁的情况下进入相运行状态，吸收无功，抑制系统电压升高，改善电压水平，又可以在直流系统正常运行需要电压支撑时可在迟相运行状态为交流电网提供动态无功支持，同时还可以在交流电网近端出现故障电压下降时可进行强励支撑电压和系统稳定，为故障切除赢得宝贵时间。
3.调相机运行时产生的大量热量，需要通过冷却系统带走。由于水质不合格会加速调相机线圈腐蚀，产生铜的氧化物沉积，导致内冷水管的传热效率下降，并使线圈内部易发生堵塞，严重威胁机组的安全运行。因此，需要通过相应的水质调节来保障冷却水水质满足要求。
4.目前，双水冷调相机转子内冷却水处理主要参考发电机转子内冷水处理方法，但是调相机与发电机在运行方式和结构方面有很大差别，导致采用膜碱化装置调节转子内冷水水质存在以下缺点：一是转子内冷水水质不满足标准要求，目前运行的调相机，转子内冷水ph小于7、铜离子含量大于40μg/l，启动初期更达到500μg/l以上，远大于标准值，水质调节速度慢，没有达到期望值20μg/l的要求；二是离子交换器中离子交换树脂更换频繁，一套树脂运行寿命只有4～6个月，运维费用高。由于转子内冷水水质调节方法和处理装置的缺陷，调相机转子内冷水系统水质不合格和树脂更换运维费用高，影响调相机安全和经济运行，相关问题亟待解决。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种调相机转子内冷却水水质调节方法及智能处理装置，该水质调节方法及智能处理装置通过水箱旁路处理可有效调节转子内冷却水系统始终保持在ph值8.0～9.0、铜离子含量≤20μg/l、电导率小于3.0μs/cm，形成低电导率高ph转子内冷水体系，智能处理装置可智能控制转子内冷水水质并且具备运维工作少、废水零排放、安全可靠性高和经济性佳等优点。
6.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
7.一种调相机转子内冷却水水质调节的方法，包括以下步骤：将调相机转子内冷却水进行旁路处理，先通过净化膜，得到淡水和浓水，所述淡水为去除固态颗粒物、二价以上离子和部分一价离子的内冷水，将所述浓水通过离子交换树脂进行处理，以进一步完全去除离子，得到去离子内冷水，将所述淡水与所述去离子内冷水混合并加碱液返送至调相机转子内冷却水系统，实现水质调节。
8.上述的调相机转子内冷却水水质调节的方法，优选的，所述调相机转子内冷却水旁路处理的流量范围控制在4.0m3/h～5.0m3/h。
9.上述的调相机转子内冷却水水质调节的方法，优选的，所述净化膜为选择性离子过滤膜，所述选择性离子过滤膜满足以下要求：过滤所有颗粒物质，二价以上离子去除率大于97％，一价离子去除率45％～50％。
10.上述的调相机转子内冷却水水质调节的方法，优选的，所述离子交换树脂设于离子交换器中，所述离子交换器为阴阳离子交换树脂组成的混床，所述离子交换器的出水电导率小于0.08μs/cm。
11.上述的调相机转子内冷却水水质调节的方法，优选的，在加碱液之前，所述淡水与所述去离子内冷水的混合水电导率控制在0.15μs/cm～0.30μs/cm。
12.上述的调相机转子内冷却水水质调节的方法，优选的，所述碱液的添加量控制在使所述淡水与所述去离子内冷水的混合水经加碱液后电导率为3.2μs/cm～3.5μs/cm。
13.作为一个总的技术构思，本发明还提供一种调相机转子内冷却水水质调节的智能处理装置，包括调相机转子水箱、净化膜装置、离子交换器组、碱液箱和控制系统，所述调相机转子水箱设有出水口和回水口，所述净化膜装置设有进水口、淡水出口和浓水出口，所述调相机转子水箱的出水口与所述净化膜装置的进水口连通，所述净化膜装置的淡水出口与所述调相机转子水箱的回水口连通，所述净化膜装置的浓水出口与所述离子交换器组的进水口连通，所述离子交换器组的出水口与所述调相机转子水箱的回水口连通，所述调相机转子水箱的回水口设有回水管道，所述回水管道上沿回水方向依次设有第一连接口、第二连接口和第三连接口，所述第一连接口与所述离子交换器组的出水口连通，所述第二连接口与所述净化膜装置的淡水出口连通，所述第三连接口与所述碱液箱连通；
14.所述控制系统根据所述调相机转子水箱中的调相机转子内冷却水水质调控调相机转子水箱的出水口流量；所述控制系统根据所述净化膜装置的淡水出口的出水与所述离子交换器组的出水口出水的混合水电导率调控所述净化膜装置的淡水出口流量；所述控制系统根据所述调相机转子水箱的回水电导率调控所述碱液箱的流量。
15.上述的调相机转子内冷却水水质调节的智能处理装置，优选的，所述净化膜装置设有两个，两个净化膜装置并列排布；所述离子交换器组设有两组，两组离子交换器组并列排布，每组离子交换器组由两个以上离子交换器串联而成。
16.上述的调相机转子内冷却水水质调节的智能处理装置，优选的，所述调相机转子水箱的出水口设有一出水管道，所述出水管道包括一根主管道和两根支管道，两根支管道分别与两个净化膜装置连通，所述主管道上设有管道过滤器、ph表和电导率表，各所述支管道上设有给水泵和电动调节阀；
17.各所述净化膜装置的淡水出口设有淡水出口管道，各淡水出口管道上设有电动调节阀；
18.两个所述净化膜装置的浓水出口通过一浓水出口管道与两组所述离子交换器组的进水口连通，所述浓水出口管道包括沿水流方向依次设置的两根浓水支管道ⅰ、一根浓水主管道和两根浓水支管道ⅱ，两个所述净化膜装置的浓水出口分别与两根浓水支管道ⅰ连通，两根浓水支管道ⅱ分别与两组所述离子交换器组的进水口连通，所述浓水主管道、两根浓水支管道ⅱ上均设有阀门；
19.两组所述离子交换器组的出水口通过一离子交换器组出水口管道与所述回水管道的第一连接口连通，所述离子交换器组出水口管道包括两根离子交换器组出水口支管道和一根离子交换器组出水口主管道，两组所述离子交换器组的出水口分别与两根离子交换器组出水口支管道连通，所述离子交换器组出水口主管道与所述回水管道的第一连接口连通，所述离子交换器组出水口主管道上设有管道过滤器、阀门、ph表和电导率表。
20.上述的调相机转子内冷却水水质调节的智能处理装置，优选的，所述回水管道的第二连接口与第三连接口之间设有电导率表，所述回水管道的第三连接口与所述调相机转子水箱的回水口之间沿回水方向依次设有管道混合器、管道过滤器、电导率表和ph表；所述碱液箱的出液口通过一出液管道与所述回水管道的第三连接口连通，所述出液管道上设有加药泵和阀门。
21.上述的调相机转子内冷却水水质调节的智能处理装置，优选的，所述出水管道上的电导率表与所述控制系统的输入端连接，所述出水管道的两根支管道上的电动调节阀与所述控制系统的输出端连接；
22.所述回水管道的第二连接口与第三连接口之间的电导率表与所述控制系统的输入端连接，各所述淡水出口管道上的电动调节阀与所述控制系统的输出端连接；
23.所述回水管道的第三连接口与所述调相机转子水箱的回水口之间的电导率表与所述控制系统的输入端连接，所述出液管道上的加药泵与所述控制系统的输出端连接。
24.与现有技术相比，本发明的优点在于：
25.1、本发明采用净化膜分离不同价态离子，采用离子交换树脂去除转子内冷水中离子杂质，再加入微量碱液，净化膜选择性离子的分离可保留部分转子内冷水中不需去除的一价离子(主要是钠离子)，减少离子交换树脂处理量，延长离子交换树脂的寿命。同时，采用离子交换树脂有效去除净化膜浓水中的各种离子，保证转子内冷水杂质去除干净，即h2co3、co
32-和hco
3-离子浓度低于1
×
10-7
mol/l，微量碱液(如氢氧化钠溶液)的加入可提升调相机转子水箱回水ph至9.0时，其电导率仍低于3.5μs/cm，从而使转子内冷水系统形成低电导率、高ph体系，将系统中的转子内冷却水始终保持在ph值8.0～9.0、铜离子含量≤20μg/l、电导率小于3.0μs/cm，使转子内冷水满足水质要求。低电导率、高ph体系使得转子内冷水中离子杂质含量低、碱液加入量少，离子交换树脂处理量少，离子交换树脂寿命长，最终实现水质优良、离子交换树脂寿命长且零排放的转子内冷水水质控制。
26.2、本发明的装置中采用控制系统，根据调相机转子水箱中的调相机转子内冷却水水质(如电导率)调控调相机转子水箱的出水口流量，根据净化膜装置的淡水出口的出水与离子交换器组的出水口出水的混合水电导率调控净化膜装置的淡水出口流量，根据调相机转子水箱的回水电导率调控碱液箱的流量(加药泵出力)，实现了转子内冷水水质的智能自动控制，水质波动或异常情况可通过控制系统自动调整。
附图说明
27.图1为本发明实施例1中调相机转子内冷却水水质调节的智能处理装置的水路流程示意图。
28.图例说明：
29.1、调相机转子水箱；2、净化膜装置；3、离子交换器组；4、碱液箱；5、控制系统；6、回
水管道；7、离子交换器；8、出水管道；9、管道过滤器；10、ph表；11、电导率表；12、加药泵；13、给水泵；14、电动调节阀；15、淡水出口管道；16、浓水出口管道；17、阀门；18、离子交换器组出水口管道；19、管道混合器；20、出液管道。
具体实施方式
30.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售，其中控制系统为西门子step7-microwin smart(s7-1200)。
31.实施例1
32.一种本发明的调相机转子内冷却水水质调节的方法，包括以下步骤：将调相机转子内冷却水进行旁路处理，先通过净化膜，得到淡水和浓水，淡水为去除固态颗粒物、二价以上离子和部分一价离子的内冷水，将浓水通过离子交换树脂进行处理，以进一步完全去除离子，得到去离子内冷水，将淡水与去离子内冷水混合并加碱液返送至调相机转子内冷却水系统，实现水质调节。
33.本实施例中，调相机转子内冷却水旁路处理的流量范围控制在4.0m3/h～5.0m3/h，本实施例控制在4.5m3/h。
34.本实施例中，净化膜为选择性离子过滤膜，选择性离子过滤膜满足以下要求：过滤所有颗粒物质，二价以上离子去除率大于97％，一价离子去除率45％～50％。本实施例具体采用孔径为0.5nm的聚酰胺膜。
35.离子交换树脂设于离子交换器7中，离子交换器7为阴阳离子交换树脂组成的混床，离子交换器7的出水电导率小于0.08μs/cm，本实施例中控制小于0.05μs/cm。
36.本实施例中，在加碱液之前，淡水与去离子内冷水的混合水电导率控制在0.15μs/cm～0.30μs/cm，本实施例控制为0.20μs/cm。
37.本实施例中，碱液的添加量控制在使淡水与去离子内冷水的混合水经加碱液后电导率为3.2μs/cm～3.5μs/cm，本实施例控制为3.4μs/cm。
38.一种本发明的调相机转子内冷却水水质调节的智能处理装置，其水路流程示意图如图1所示，该装置包括调相机转子水箱1、净化膜装置2、离子交换器组3、碱液箱4和控制系统5，调相机转子水箱1设有出水口和回水口，净化膜装置2设有进水口、淡水出口和浓水出口，调相机转子水箱1的出水口与净化膜装置2的进水口连通，净化膜装置2的淡水出口与调相机转子水箱1的回水口连通，净化膜装置2的浓水出口与离子交换器组3的进水口连通，离子交换器组3的出水口与调相机转子水箱1的回水口连通，调相机转子水箱1的回水口设有回水管道6，回水管道6上沿回水方向依次设有第一连接口、第二连接口和第三连接口，第一连接口与离子交换器组3的出水口连通，第二连接口与净化膜装置2的淡水出口连通，第三连接口与碱液箱4连通；
39.控制系统5根据调相机转子水箱1中的调相机转子内冷却水水质调控调相机转子水箱1的出水口流量；控制系统5根据净化膜装置2的淡水出口的出水与离子交换器组3的出水口出水的混合水电导率调控净化膜装置2的淡水出口流量；控制系统5根据调相机转子水箱1的回水电导率调控碱液箱4的流量。
40.本实施例中，净化膜装置2设有两个，两个净化膜装置2并列排布；离子交换器组3
设有两组，两组离子交换器组3并列排布，每组离子交换器组3由两个以上离子交换器7串联而成。
41.本实施例中，调相机转子水箱1的出水口设有一出水管道8，出水管道8包括一根主管道和两根支管道，两根支管道分别与两个净化膜装置2连通，主管道上设有管道过滤器9、ph表10和电导率表11，各支管道上设有给水泵13和电动调节阀14；
42.各净化膜装置2的淡水出口设有淡水出口管道15，各淡水出口管道15上设有电动调节阀14；
43.两个净化膜装置2的浓水出口通过一浓水出口管道16与两组离子交换器组3的进水口连通，浓水出口管道16包括沿水流方向依次设置的两根浓水支管道ⅰ、一根浓水主管道和两根浓水支管道ⅱ，两个净化膜装置2的浓水出口分别与两根浓水支管道ⅰ连通，两根浓水支管道ⅱ分别与两组离子交换器组3的进水口连通，浓水主管道、两根浓水支管道ⅱ上均设有阀门17；
44.两组离子交换器组3的出水口通过一离子交换器组出水口管道18与回水管道6的第一连接口连通，离子交换器组出水口管道18包括两根离子交换器组出水口支管道和一根离子交换器组出水口主管道，两组离子交换器组3的出水口分别与两根离子交换器组出水口支管道连通，离子交换器组出水口主管道与回水管道6的第一连接口连通，离子交换器组出水口主管道上设有管道过滤器9、阀门17、ph表10和电导率表11。
45.本实施例中，回水管道6的第二连接口与第三连接口之间设有电导率表11，回水管道6的第三连接口与调相机转子水箱1的回水口之间沿回水方向依次设有管道混合器19、管道过滤器9、电导率表11和ph表10；碱液箱4的出液口通过一出液管道20与回水管道6的第三连接口连通，出液管道20上设有加药泵12和阀门17。
46.本实施例中，出水管道8上的电导率表11与控制系统5的输入端连接，出水管道8的两根支管道上的电动调节阀14与控制系统5的输出端连接；
47.回水管道6的第二连接口与第三连接口之间的电导率表11与控制系统5的输入端连接，各淡水出口管道15上的电动调节阀14与控制系统5的输出端连接；
48.回水管道6的第三连接口与调相机转子水箱1的回水口之间的电导率表11与控制系统5的输入端连接，出液管道20上的加药泵12与控制系统5的输出端连接。
49.本实施例的装置的工作原理及工作流程如下：
50.如图1所示，本实施例的装置通过对调相机转子水箱1中的转子内冷水进行旁路处理来调节转子内冷水水质，装置的进水流量通过控制系统5根据转子内冷水水质自动调节转子出水电动调节阀门的开度，自动增大和减少进水流量，保证转子内冷水进水流量要求。如目标转子内冷水控制ph为8.5，某处理流量下转子内冷水ph小于8.5后，控制系统根据目标值与实际值的差值，通过调整调相机转子水箱出水口阀门开度，将进入装置处理的流量增大，由于更多转子内冷水进入装置进行处理，更多碱液调整高ph的内冷水回到水箱，使得调相机转子水箱ph提升，待内冷水ph提升至8.5以上后，重新调整进水流量至原来值。
51.转子内冷水按预定流量进入装置先进入净化膜装置2，净化膜装置2通过其选择透过分离性能，使固态颗粒物、二价离子、部分一价离子富集在浓水中，淡水则得到净化，净化膜装置2的浓水进入离子交换器组3，离子交换器组3中离子交换树脂通过对水中离子的吸附交换完成对浓水中所有离子的去除，离子交换器组3出水与淡水混合后经加碱液混合回
到水箱。控制系统5根据离子交换器组3的出水与淡水的混合水电导率来控制净化膜装置2的淡水出口电动调节阀14，保证转子内冷水中的杂质通过净化膜装置2的浓水进入离子交换器7进行彻底去除。如目标控制混合水电导率0.20μs/cm，当水质波动造成混合水电导率上升大于0.20μs/cm时，控制系统5通过pid控制淡水出口电动调节阀14，降低淡水流量，使浓水增大更多杂质通过离子交换器7处理，以保证转子内冷水杂质含量低。同样，当水质波动造成混合水电导率下降小于0.20μs/cm时，控制系统5通过pid控制淡水出口电动调节阀14，增大淡水流量，降低离子交换器7处理量，以延长离子交换树脂寿命。控制系统5根据调相机转子水箱1的回水电导率来控制加药泵12出力，保证碱液加入量精准。如目标控制调相机转子水箱1的回水电导率3.4μs/cm，如调相机转子水箱1的回水电导率大于或小于3.4μs/cm时，控制系统5通过pid控制出力，使碱液加入量减少或增加，从而使调相机转子水箱1的回水电导率稳定在3.4μs/cm。
52.通过上述的控制，转子内冷水ph值为8.4～8.6、铜离子含量为20μg/l、电导率为2.7～3.0μs/cm，离子交换树脂寿命达到1.5年以上，其寿命相比现有技术延长2倍以上，并且整个装置运维相比现有技术更加智能、运维工作量和费用更低。
53.在上述实施例中，本发明的方法及装置可有效调节转子内冷却水，形成低电导率、高ph转子内冷水体系，转子内冷水水质控制：ph值8.4～8.6、铜离子含量20μg/l、电导率2.7～3.0μs/cm，离子交换树脂寿命达到1.5年以上。并且智能处理装置可智能控制转子内冷水水质，具备运维工作少、废水零排放、安全可靠性高和经济性佳的优点。
54.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。