专利名称：用于发电站介质循环的纯度测量的测量装置和运行该测量装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于发电站介质循环的纯度测量的测量装置，包括离子交 换装置和用于测量流过离子交换装置的介质流的参数的测量设备。此外，本发 明还涉及一种用于运行这样的测量装置的方法。
背景技术：
在发电站的水蒸汽循环中水被蒸发并在高的压力下被传输到涡轮机，在该 涡轮机上蒸汽膨胀并冷却。水或蒸汽的高的纯度在这样的循环中具有重要意义，
因为杂质如NaCl、 CaC03、 MgC03等在水蒸发时大部分地作为沉淀物被遗留并 损坏蒸汽机。但是，其它的化合物，例如硅酸盐，以及最小量的上述杂质，也 会一起进入蒸汽过程并在蒸汽冷却时沉积在涡轮机叶片上，这会导致在涡轮机 上的腐蚀和沉积。
因此，公知的是，进行发电站的水循环的纯度测量，在该纯度测量中例如 测量水的阳离子电导率，该电导率是水循环中的水或蒸汽的纯度的度量。在此， 借助强酸阳离子交换器将为中和干扰的酸而添加到水循环的碱化物质去除并交 换阳离子，例如将Na+从NaCl中抽出并取而代之将f给入水中，由此形成HC1 ， 其具有NaCl三倍大的电导率。因此，水的电导率在阳离子交换器之后以及必 要时另外在阳离子交换器之前被测量并且由此推导出水的纯度。
在启动发电站或者涡轮机时纯度测量起到很大的作用，因为其结果对以下 是决定性的，即，蒸汽是否可以被传导到涡轮机或者水是否必须进一步被净化。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于发电站介质循环的纯度 测量的测量装置和一种运行该测量装置的方法，利用该装置和方法可以顺利运 行发电单元，如涡轮机或发电站。
首先提到的技术问题是通过一种本文开始部分提到类型的测量装置解决的，其中按照本发明离子交换装置具有两个用于发电站的两个不同运行模式的 流动路径。
在此，本发明从以下考虑出发，目前发电站总是可变地运行，由此其比以 前更频繁地停机然后再次启动。因此，具有只是短暂的启动过程并且因此能够 在短时之后获得纯度测量的可靠的值总是重要的。在循环停止后离子交换器中 的水是不合适用于测量的，因为离子交换器在水静止时将离子交换器在常规运 行中捕获的离子给入水中。因此，在获得可靠测量值之前，离子交换器必须首 先被冲洗片刻。试验表明，离子交换器必须用其实际容积约三倍量的水来冲洗。 因为离子交换器容积越大使用期限越长，所以对有效的运行来说，它需要一定 的容积，由此规定了长的冲洗时间。由于该互为矛盾的条件，可靠的测量值只 有在离子交换装置启动之后经过相对长的准备时间才可以获得。为解决该矛盾 的条件可以在开始启动过程时选择通过离子交换器的高的冲洗流。然而这阻碍 了在离子交换器中构建一个反应平衡，由此正确的测量虽然加速了，但是还没 有达到令人满意的迅速。此外，特殊沖洗流的装置与测量装置的高控制花费相 联系。
通过用于发电站的或者离子交换装置的两个不同的运行模式的两个流动 路径，可以将流动路径与运行模式匹配并且由此将互相矛盾的条件分布到两个 流动路径上。可以将离子交换器的高使用期限与快速获得可靠的测量值相联系。
介质循环可以是水循环，其可以包括水的蒸汽形式的凝聚态。纯度测量可 以是纯度监视。两个流动路径合适地通过离子交换装置的至少 一个离子交换器 延伸。测量设备可以是用于测量介质的、特别是水的或蒸汽的电导率的电导率 传感器。测量装置可以包括分析设备，例如电子分析设备，然而该分析设备不 必是现存的，或者可以是独立于测量装置的。离子交换装置合适地包括阳离子 交换器。发电站可以是具有在其上连接了介质循环的单个或多个涡轮机、总发
电站如GuD (煤气和蒸汽)设备、或仅仅是其中一部分。
在本发明的一种优选实施方式中，提供了用于离子交换装置的运行开始的 流动路径。可以快速获得可靠的测量值。为此，该流动路径的穿流容积 (Durchstr6mungsvolumen)合适地小于其它流动3各径的穿流容积。在运行间歇 后的运行开始可以是运行模式、特別是发电站的运行模式，例如发电站的启动 模式的一部分。
两个流动路径优选包括各自的离子交换器，特别是阳离子交换器。每个离
5子交换器可以与各个运行模式匹配，并且可以单独地被更换。在另一个优选实 施方式中两个流动路径通过唯一的离子交换器延伸，该离子交换器具有两个不 同的、特别是并行的流动路径，其中至少一个可以独立于另一个被运行。这样 可以减少要维护的部件的数量。
此外建议，离子交换器中的一个被设置用于启动运行或者运行开始，并且 具有比另一个离子交换器的穿流容积更小的穿流容积。可以实现快速冲洗和由 此实现快速的运行准备就绪。
本发明的另一种实施方式的特征在于，并行设置流动if各径。由此，既可以 为资源保护的目的而独立运行两个流动路径，也可以例如为达到无干扰的测量 过渡而进行短时间的总体运行。特别地，将两个离子交换器与两个流动路径并 行设置。
如果两个流动路径可以分别与测量设备相连，其中另一个流动路径分别可 以与测量设备分离，则可以实现测量设备的有效使用和物美价廉的测量装置。 可以互相独立地对于两个流动路径^吏用 一个测量设备。
如果两个流动路径分别具有一个用于测量参数的测量设备，则可以比较由 测量设备输出的值并且可以实现在流动路径之间的快速转换。合适地为每个离 子交换器配备一个独立的用于测量参数的测量设备，其特别地被设置在各个离 子交换器后面。
例如，通过在流动路径之间手动切换，手动操作阀或者由操作者手动读出 测量设备，可以通过手动控制来实现测量装置的筒单运行。通过在发电站启动 时用于激活流动路径中的一个控制单元可以达到有效的启动。此外，可以通过 由控制单元促使的在流动路径之间的转换，例如通过自动地读出测量值，使得 为启动运行而设置的离子交换器由于短的启动运行而受到保护。
针对方法的技术问题，是通过本文开始部分提到类型的方法解决的，其中 根据本发明，在离子交换装置的运行开始时激活离子交换装置的第 一流动路径 并在其上运行纯度测量，以及在后面的常^见运行中关闭第 一流动路径而在第二 流动路径上进行测量。通过用于发电站的或离子交换装置的两个不同运行模式 的两个流动路径的不同运行，可以将流动路径与运行模式匹配，并且由此互相 矛盾的条件被分布到两个流动路径上。离子交换器的高使用期限可以与快速获 得可靠的测量值相联系。运行开始可以在运行间歇之后进行，并且可以包括至 少 一个直至离子交换器为常规运行而达到平衡运行的持续时间。如果在离子交换装置的运行开始时在两个流动路径上进行纯度测量，则可 以实现在流动路径之间低干扰和顺利的转换。
下面结合在附图中示出的实施例对本发明作进一步说明。
附图中
图l示出了具有两个在发电站水循环的取样系统中的阳离子交换器的测量 装置，以及
图2示出了具有包括两个并行流动路径的阳离子交换器的另一个测量装置。
具体实施例方式
图1示意性示出了发电站中未示出的蒸汽涡轮机的水循环的取样系统2的 片段，其具有测量装置4。测量装置4包括离子交换装置6，其具有两个不同大 小的离子交换器8、 10，它们被实施为阳离子交换器并经过多个管线12、 14、 16、 18、 20互相连才妾。
在蒸汽涡轮机正常运行期间，60 1/h容积的非常纯的碱性水以蒸汽的形式 从其余的水循环中被分离，并经过取样管线22被传导到取样系统2。在取样冷 却器24中蒸汽被凝结。从60 1/h的水中10 1/h的水经过打开的阀26被传导到 容量为1.51的大的离子交换器8中。在那里水的碱性被中和并且例如盐的阳离 子与H+离子交换。这样改变的水经过管线18通过打开的阀28被传输到实施为 电导率测量设备的测量设备30，其测量水的电导率并且显示。从电导率可以确 定水的纯度。其余的50 1/h经过管线32被传导到取样系统的另 一个试验区域中， 例如到手工取样中，从该手工取样中取出水并分析。
在涡轮机的静止状态在离子交换器8中保留的水一直停顿直到涡轮机又启 动并且重新开始60 1/h的流量。为了获得稳定的测量值，在离子交换器8中的 1.5 1的容积必须被交换大约三次，这在101/h的流量中持续约26分钟。然后才 可以从测量设备30获得稳定的测量值，并可以决定，水是否足够纯，以便作为 蒸汽被传输到涡轮机。为了避免该长的等待时间，测量装置4包括容积为150ml 的小的离子交换器10。
在发电站或涡轮机的启动时，10 1/h流量的水经过管线12和打开的阀34被传输到离子交换器10,离子交换器10以这种方式在约3分钟之后被充分冲
洗。水经过管线14和打开的阀36被传输到测量设备30,从而进行纯度测量。 闹28在此关闭。与该首先短时冲洗过程然后测量过程并行地，101/h流量的水 通过离子交换器8被传导，该离子交换器8以这种方式被冲洗，以便在26分钟 之后可以投入使用。来自离子交换器8的水被传导到废弃管线38并且经过打开 的阀40被排出。如果离子交换器8准备好了，则关闭阀34、 36、 40而打开阀 28,从而仅在经过大离子交换器8的流动路径42上可以保持纯度测量，并且可 以关闭经过小的离子交换器10的流动路径44。在流动路径42中测量设备30 此时从已经处于平衡状态的离子交换器8获得取样水，并且因为通过阀34、 36、 40的切换而使得通过离子交换器8的流量没有改变，所以可以保持平衡并且可 以立即获得可靠的测量结果。
在扩展的实施方式中测量装置4包括第二测量设备46，其经过附加的管线 48与离子交换器10相连。按照这种方式在启动涡轮机时可以将来自离子交换 器10的取样水传输到测量设备46,其中关闭阀36。与此并行地，来自离子交 换器8的取样水在阀28打开的情况下被传输到测量设备30,从而两个测量设 备30、 46可以并行被读出。按照这种方式在冲洗离子交换器8之后可以快速识 别有说服力的平衡状态的达到，即，通过平衡两个测量设备30、 46的测量值。
在10 1/h流量情况下小的离子交换器IO的使用寿命约为3-4 h，从而它适 合于几个启动过程。此后必须被更换。大的离子交换器8在相同流量的情况下 具有3至4星期的使用期限并且然后必须被更换。如果在3至4星期的时间内 没有太多的启动过程，则离子交换器8、 10的更换可以通过图2中示出的共同 的阳离子交换器50来简化。
图2示出了具有阳离子交换器50的测量装置52。以下的描述基本上限于 与图l的实施例的区别，关于相同的特征和功能参见图l的该实施例。基本上 保持相同的组件原则上用相同的附图标记表示。阳离子交换器50具有两个流动 ^各径54、 56,流动路径54用于常规的运行而流动^各径56用于发电站的启动运 行。流动路径56仅通过阳离子交换器50的约300ml的前面部分来延伸，从而 该部分被快速地彻底冲洗，类似于离子交换器10。在启动运行中可以打开阀58, 从而10 1/h通过流动路径56和另外10 1/h通过流动路径54流过。两个流动路 径并且是以20 1/h通过阳离子交换器的300ml大的前面部分，从而该部分类似 于离子交换器IO被快速彻底冲洗。在常规运行中阀58被关闭。借助控制单元
860可以控制阀58,必要时还控制其它阀36、 28和40。由此可以由控制单元促 使在流动路径54、 56之间的转换，例如通过自动读出来自离子测量装置30、
换器10或者说阳离子交换器50的前面部分。可替换的是可以考虑手工运行。
权利要求
1. 一种用于发电站介质循环的纯度测量的测量装置(4，52)，包括离子交换装置(6)和用于测量流过该离子交换装置(6)的介质流的参数的测量设备(30，46)，其特征在于，所述离子交换装置(6)具有用于发电站的两个不同运行模式的两个流动路径(42，44，54，56)。
2. 根据权利要求1所述的测量装置(4， 52),其特征在于，所述流动路径 (44, 56)中的一个被设置用于所述离子交换装置(6)的运行开始。
3. 根据权利要求1或2所述的测量装置(4),其特征在于，所述两个流动 路径(42, 44)分别具有各自的离子交换器(8, 10)。
4. 根据权利要求3所述的测量装置(4 )，其特征在于，所述离子交换器(10 ) 中的一个被设置为用于启动运行并且具有比另 一个离子交换器(8 )的穿流容积 小的穿流容积。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的测量装置(4, 52),其特征在于，所 述流动路径(42, 44, 54, 56):故并行设置。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的测量装置(4, 52)，其特征在于，所 述两个流动路径(42， 44， 54, 56 )可以分别与所述测量设备(30, 46)相连， 其中另一个流动路径(42， 44, 54， 56)分别可以与所述测量设备(30， 46) 分离。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的测量装置(4， 52),其特征在于，所 述两个流动路径(42, 44， 54, 56 )分别具有一个用于测量参数的测量设备(30, 46)。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的测量装置(4, 52),其特征在于在发 电站启动时用于激活所述流动3各径(42， 44， 54， 56)中的一个的控制单元(60 )。
9. 一种运行用于发电站介质循环的纯度测量的测量装置(4, 52)的方法， 该测量装置包括离子交换装置(6)和用于测量流过该离子交换装置(6)的介 质流的参数的测量设备(30， 46),其特征在于，在所述离子交换装置(6)的运行开始时激活离子交换装置 的第一流动路径(44, 56)并在其上运行纯度测量，以及在后面的常规运行中关闭第一流动路径(44, 56 )而在第二流动路径(42, 54)上进行测量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述离子交换装置(6) 的运行开始时在两个流动路径(42， 44, 54， 56)上进行纯度测量。
全文摘要
本发明涉及一种用于发电站介质循环的纯度测量的测量装置(4，52)，包括离子交换装置(6)和用于测量流过该离子交换装置(6)的介质流的参数的测量设备(30，46)。为了能够在所述离子交换装置(6)的运行开始时，例如在发电站的启动时，快速获得可靠的测量，本发明建议，所述离子交换装置(6)具有用于发电站的两个不同运行模式的两个流动路径(42，44，54，56)。
文档编号F01K21/06GK101460711SQ200780020199
公开日2009年6月17日 申请日期2007年6月1日 优先权日2006年6月28日
发明者迈克尔·齐哈 申请人:西门子公司