CN105000691A - 一种加速器循环冷却旁滤系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加速器循环冷却旁滤系统及方法，该系统包括水力提升装置、精密过滤装置、离子级处理装置、保安过滤装置和在线监测系统。本发明能够保持循环水质的电阻率在2MΩ·cm以上，并尽可能的提高水的利用率。

Description

一种加速器循环冷却旁滤系统及方法

技术领域

本发明属于加速器装置应用技术领域，具体涉及一种加速器循环水质提纯的旁滤系统及方法。

背景技术

加速器装置中大多数工艺设备为强电、强磁设备，在运行过程中需要消耗大量的电能，各种工艺设备(如：磁铁、电源、真空泵、分子泵、高频腔、诊断元件等)所消耗的电能绝大多数转化为热能。为维持加速器装置的正常运行，须及时对这些设备进行冷却，将这些设备产生的焦耳热由低温冷却介质带走。由于加速器装置的在线设备大多是通过给线圈通电的方式来获得强磁场的，为了迅速降低线圈温度，需要将冷却水直接送入线圈中，故必须采用电气绝缘性能优良的流体介质(通常采用去离子水)来进行冷却。同时，在辐射环境中，这部分介质还会受到感生活化作用而具有辐射性，因此采用低电导率的去离子水作为这些设备的循环冷却水系统的载热体，并采用闭式循环水系统，防止具有活性的冷却水外泄。用于加速器的循环冷却水需要保持高电阻率以降低漏电流的发生，而在系统连续运行中，循环介质的电阻率是不断下降的，维持高电阻率一直以来是加速器应用领域中一项不好解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的问题，提供一种循环冷却系统水质提纯的旁滤系统及方法，尤其是应用于加速器循环冷却水的旁滤系统。该旁滤系统结构简单、设计合理、安装布设方便且使用操作简便、使用效果好，能使得加速器循环冷却水系统维持在较高的纯净度。

本发明的技术原理

本发明的目的是基于以下原理实现的：(1)加速器循环冷却系统在连续运行过程中，会有离子不断析出，其中包含Fe²⁺、Cu²⁺等金属离子，这些金属离子虽然含量不高，但对循环介质电导率影响较大，而精混滤床对水体中的离子浓度反应敏感，尤其是金属离子，即使浓度不高，也可累积吸收达到净化水体现的目的。(2)精混滤床中阴、阳两性滤料按比例混合，紧密接触，形成无数个微型复床，可反应进行多次交换反应，滤除水体现中绝大多数离子。(3)精混滤床可连续运行，且只过流无耗水，对加速器循环系统的压力和水量均无任何影响，此点对加速器的运行至关重要。(4)沿着工艺流程的方向，水体的的离子，尤其是Fe²⁺、Cu²⁺等微量金属离子逐渐被吸附，而旁滤系统出水注入到系统中为高纯水，这一过程不间断进行，因而可实时过滤加速器循环系统的离子，保证循环系统低电导率的状态。

本发明采用的技术方案如下：

一种加速器用循环水质提纯的旁滤系统，该旁滤系统为一种离子级处理装置，循环流体在离子处理装置中发生离子级过滤，用以达到循环水质提纯的目的。所述离子级处理装置由包括入口电磁阀、进水泵、微米过滤装置、离子处理装置、保安过滤装置、自动排气阀、电阻率检测装置、出口电磁阀等组成。所有装置经由管道串联而成，在该旁滤系统的入口和出口处设置水阻探测仪表和压力探测仪表，用以监测流体状态。循环流体从入口电磁阀流入离子级处理装置，经由出口电磁阀流出，注入加速器循环系统内。各部分主要功能介绍如下：

入口电磁阀及入口压力探测装置，用于检测循环流体入口处的介质状态，通过入口电磁阀保证进水泵可进入工作状态；

微米过滤装置，采用微米级滤芯用以滤除循环管路内的流体杂质，保证循环流体现处于低浊度状态，减轻离子处理装置的工作强度；

离子处理装置为旁滤系统核心部件，其主要功能是滤除循环流体内的大部分离子，如：Fe3+、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、H+、SO42-、Cl-、HCO3-等。

保安过滤装置用以滤除离子过滤装置内破碎的滤料颗粒，避免混入到加速器循环系统内。

自动排气装置，安装于微米过滤器顶部，用以排除循环管路内积聚的气体，避免产生的气泡对离子过滤工艺的影响；

旁滤系统在入口及出口处均设置有在线电阻率检测仪表，用以监测进入旁滤系统的循环水质变化情况，该水质监测数据通过电子存储设备进行记录。

该装置服务于循环冷却系统，前置电磁阀2的输入端口与循环流体入口1相连通，前置电磁阀2的输出端口与进水泵6的输入端口相连通，进水泵的输出端口与微米过滤装置7的输入端口相连通，微米过滤装置7的输出端口与离子处理装置9的输入端口相连通，离子处理装置9的输出端口与保安过滤装置11的输入端口相连通，保安过滤装置11的输出端口与后置电磁阀14的输入端口相连通，流体最终经由后置电磁阀14的输出端口与循环冷却系统相接。自动排气阀10安装于保安过滤装置的顶端。前置电阻仪3、温度测点4和前置压力测点均安装于前置电磁阀2和进水泵6之间的管路上。后置电阻仪3和后置压力测点均安装于保安过滤装置11和后置电磁阀14之间的管路上。

该旁滤系统的主要工作过程描述如下：

1)由进水管1经前置电磁阀2将循环流体引入到旁滤系统中；

2)在旁滤系统的进水侧设置进水泵6，以提供更大的流体推动力克服流体在旁滤系统内部通路的阻力；

3)温度测点4用以监测进入到旁滤系统的水温，当水温高于40℃时，前置电磁阀2将自动关闭，同时发出信号，旁滤系统将停止工作。

4)进水泵6将循环流体泵入到微米过滤装置7中，用以滤除循环流体中5μm以上的颗粒。

5)经过滤除作用的流体在离子处理装置9中发生离子交换反应，将循环流体处理为超纯水状态，然后经由保安过滤装置11，由出水管15注入到加速器循环冷却系统中。

6)微米过滤装置7和保安过滤装置11的顶端均设置自动排气阀10，用以排除管路内积聚的气体，减少循环管路内溶解氧的含量。

7)前置压力测点5用以监测进入泵6的入口压力，以保证有足够的冷却水进入到旁滤系统中。若入口压力过低，控制面板8将提示旁滤系统缺水而无法正常工作。

8)后置压力测点12用以监测旁滤系统的出口压力，用以判断进水泵6能否正常工作。

9)前置电阻仪3和后置电阻仪13与控制面板8相连，用以在线监测处理过程，同时可辅助判断离子处理装置的工作状态。

10)过滤提纯：随着加速器运行，溶解于循环水体中的铜、铁离子的浓度不断加大，将加速器的循环水进行部分引流至旁滤系统中，在离子处理装置9内进提纯过程。开启水泵，为离子处理装置9提供充足的反应动力。装置内部的滤床进行不间断的置换反应，吸收加速器循环冷却系统中析出的离子，同时将高纯水注入到循环冷却系统中，因而，沿着旁滤系统的流程方向，水体中离子浓度逐渐降低，同时加速器循环水的电阻率逐渐增加，线圈的漏电流效应逐渐减弱。

本发明的有益效果：本发明提供的加速器循环水质提纯的旁滤系统，可优化加速器冷却水循环系统，减少循环水排放量以提高水的利用率，并能够稳定其循环水质，保持循环系统的电阻率在2MΩ·cm以上，同时实现节能减排的工艺目的。该旁滤系统的流体通路与加速器循环通路采用同程设计，在循环系统的回水侧设置取水口，经由旁滤装置后，产水注回到循环系统中。该旁滤装置由进水管，进水泵，微米过滤装置、离子处理装置、保安过滤装置、自动排气阀、出水管等串联组成，同时辅助以水质探测、水压检测等手段。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；其中：

1——进水管；2——前置电磁阀；3——前置电阻仪；4——温度测点；5——前置压力测点；6——进水泵；7——微米过滤装置；8——控制面板；9——离子处理装置；10——自动排气阀；11——保安过滤装置；12——后置压力测点；13——后置电阻仪；14——后置电磁阀；15——出水管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

参见图1，前置电磁阀2的输入端口与循环流体入口1相连通，前置电磁阀2的输出端口与进水泵6的输入端口相连通，进水泵的输出端口与微米过滤装置7的输入端口相连通，微米过滤装置7的输出端口与离子处理装置9的输入端口相连通，离子处理装置9的输出端口与保安过滤装置11的输入端口相连通，保安过滤装置11的输出端口与后置电磁阀14的输入端口相连通，流体最终经由后置电磁阀14的输出端口与循环冷却系统相接。自动排气阀10安装于保安过滤装置的顶端。前置电阻仪3、温度测点4和前置压力测点均安装于前置电磁阀2和进水泵6之间的管路上。后置电阻仪3和后置压力测点均安装于保安过滤装置11和后置电磁阀14之间的管路上。

该旁滤系统的主要工作过程描述如下：

11)由进水管1经前置电磁阀2将循环流体引入到旁滤系统中；

12)在旁滤系统的进水侧设置进水泵6，以提供更大的流体推动力克服流体在旁滤系统内部通路的阻力；

13)温度测点4用以监测进入到旁滤系统的水温，当水温高于40℃时，前置电磁阀2将自动关闭，同时发出信号，旁滤系统将停止工作。

14)进水泵6将循环流体泵入到微米过滤装置7中，用以滤除循环流体中5μm以上的颗粒。

15)经过滤除作用的流体在离子处理装置9中发生离子交换反应，将循环流体处理为超纯水状态，然后经由保安过滤装置11，由出水管15注入到加速器循环冷却系统中。

16)微米过滤装置7和保安过滤装置11的顶端均设置自动排气阀10，用以排除管路内积聚的气体，减少循环管路内溶解氧的含量。

17)前置压力测点5用以监测进入泵6的入口压力，以保证有足够的冷却水进入到旁滤系统中。若入口压力过低，控制面板8将提示旁滤系统缺水而无法正常工作。

18)后置压力测点12用以监测旁滤系统的出口压力，用以判断进水泵6能否正常工作。

19)前置电阻仪3和后置电阻仪13与控制面板8相连，用以在线监测处理过程，同时可辅助判断离子处理装置的工作状态。

20)过滤提纯：随着加速器运行，溶解于循环水体中的铜、铁离子的浓度不断加大，将加速器的循环水进行部分引流至旁滤系统中，在离子处理装置9内进提纯过程。开启水泵，为离子处理装置9提供充足的反应动力。装置内部的滤床进行不间断的置换反应，吸收加速器循环冷却系统中析出的离子，同时将高纯水注入到循环冷却系统中，因而，沿着旁滤系统的流程方向，水体中离子浓度逐渐降低，同时加速器循环水的电阻率逐渐增加，线圈的漏电流效应逐渐减弱。

本发明实施例在加速器SFC循环冷却水系统的应用：

旁滤系统配置清单：

(1)、处理量：10t/h

(2)、设计参数：

进水电阻率：≥0.5兆欧

出水电阻率：≥15兆欧

(3)、运行数据：

该旁滤系统的取水需要位于加速器循环冷却水系统的低压力侧，在回水管道上或者回水集水器上设置取水口，与旁滤系统的前置电磁阀通过管道进行连接，经旁滤系统处理后，其产水由后置电磁阀经管道连接注回到加速器循环冷却水系统中。该旁滤系统的核心程序由PLC来实现，使用入口端压力传感器检测到的循环流体压力值来控制入口电磁阀的开关，从而决定进水泵的启停状态，当检测到启动压力过低时，控制面板将显示系统缺水无法启动，只有当检测的压力达到启动要求时该系统方可启动；而基于所述水电阻传感器检测到的该装置出口侧的水电阻值来对出口电磁阀的开关度进行控制，当检测到的水电阻值低于设计值时，系统则指示离子过滤装置失效，需要重新更换滤料，以保证产水水质维持在高水平。

试验实例：以加速器SFC冷却循环系统为研究对象，其循环流体特征为：水电阻率0.5kΩ·cm，运行温度为10-45℃。试验共进行26天，结果表明：当旁滤系统投入后，在12小时内，加速器循环水的电阻值即可提升至2MΩ.cm以上，并在实验观测期间，加速器循环水电阻率一直维持在2.5-3MΩ.cm，同期加速器漏电流一直维持在5mA以下的要求，大大改善其运行支撑条件。

以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种加速器循环冷却旁滤系统，其特征在于，前置电磁阀(2)的输入端口与循环流体入口(1)相连通，前置电磁阀(2)的输出端口与进水泵(6)的输入端口相连通，进水泵的输出端口与微米过滤装置(7)的输入端口相连通，微米过滤装置(7)的输出端口与离子处理装置(9)的输入端口相连通，离子处理装置(9)的输出端口与保安过滤装置(11)的输入端口相连通，保安过滤装置(11)的输出端口与后置电磁阀(14)的输入端口相连通，流体最终经由后置电磁阀(14)的输出端口与循环冷却系统相接；自动排气阀(10)安装于保安过滤装置的顶端；前置电阻仪(3)、温度测点(4)和前置压力测点均安装于前置电磁阀(2)和进水泵(6)之间的管路上；后置电阻仪(3)和后置压力测点均安装于保安过滤装置(11)和后置电磁阀(14)之间的管路上。

2.一种加速器循环冷却旁滤方法，其特征在于：所包括以下步骤：

步骤1 由进水管(1)经前置电磁阀(2)将循环流体引入到旁滤系统中；

步骤2 在旁滤系统的进水侧设置进水泵(6)，以提供更大的流体推动力克服流体在旁滤系统内部通路的阻力；

步骤3 温度测点(4)用以监测进入到旁滤系统的水温，当水温高于40℃时，前置电磁阀(2)将自动关闭，同时发出信号，旁滤系统将停止工作；

步骤4 进水泵( )6将循环流体泵入到微米过滤装置(7)中，用以滤除循环流体中5μm以上的颗粒；

步骤5 经过滤除作用的流体在离子处理装置(9)中发生离子交换反应，将循环流体处理为超纯水状态，然后经由保安过滤装置(11)，由出水管(15)注入到加速器循环冷却系统中；

步骤6 微米过滤装置(7)和保安过滤装置(11)的顶端均设置自动排气阀(10)，用以排除管路内积聚的气体，减少循环管路内溶解氧的含量；

步骤7 前置压力测点(5)用以监测进入泵(6)的入口压力，以保证有足够的冷却水进入到旁滤系统中；若入口压力过低，控制面板(8)将提示旁滤系统缺水而无法正常工作；

步骤8 后置压力测点(12)用以监测旁滤系统的出口压力，用以判断进水泵(6)能否正常工作；

步骤9 前置电阻仪(3)和后置电阻仪(13)与控制面板(8)相连，用以在线监测处理过程，同时可辅助判断离子处理装置的工作状态；

步骤10)过滤提纯：随着加速器运行，溶解于循环水体中的铜、铁离子的浓度不断加大，将加速器的循环水进行部分引流至旁滤系统中，在离子处理装置(9)内进提纯过程；开启水泵，为离子处理装置(9)提供充足的反应动力；装置内部的滤床进行不间断的置换反应，吸收加速器循环冷却系统中析出的离子，同时将高纯水注入到循环冷却系统中，因而，沿着旁滤系统的流程方向，水体中离子浓度逐渐降低，同时加速器循环水的电阻率逐渐增加，线圈的漏电流效应逐渐减弱。