CN109828086B - 模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置及方法 - Google Patents
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Abstract
模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置及方法，它涉及防污涂层性能评价装置技术领域。本发明解决了现有的防污涂层性能评价装置存在无法有效模拟海水抽水蓄能机组过流部件的运行工况的问题。本发明包括测试溶液循环系统和试验单元，两个试验单元并联接入所述测试溶液循环系统，测试溶液循环系统的第一测试管路、第二测试管路、第三测试管路和第四测试管路上分别设有一个测试管路路控制阀，用于控制测试溶液流经试验腔的流动方向，每个试验单元的实验腔的内腔横截面为圆形，实验腔的内壁涂覆防污涂层，实验腔上串联有试验腔流速控制阀和流速表。本发明用于模拟海水抽水蓄能机组过流部件工作环境的防污涂层性能评价。
Description
技术领域
本发明涉及防污涂层性能评价装置技术领域,具体涉及一种模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置及方法。
背景技术
海水抽水蓄能系统是指在传统抽水蓄能系统的基础上利用海水作为工作介质的新型抽水蓄能形式。海水抽水蓄能机组过流部件由于长期在海水介质中服役，极易附着海生物。海生物附着一方面会加速机组过流部件的腐蚀，另一方面会严重降低机组的运行效率，甚至造成机组停机。涂覆防污涂层是解决海生物附着问题所普遍采用的经济、有效的方法之一。对于拟应用于海水抽水蓄能机组过流部件的防污涂层来说，其服役工况具有以下特点：一是由于海水抽水蓄能较高的水头(通常在100m以上)，防污涂层需承受高速高压的海水冲刷；二是由于抽水蓄能机组存在抽水和发电两种模式，防污涂层受到的海水冲刷方向会反复变化；三是抽水蓄能机组会频繁启停，在其停机时海水会密闭静止。考虑到海水抽水蓄能机组过流部件复杂的工作环境，有必要通过模拟试验装置对防污涂层应用于海水抽水蓄能机组过流部件的防护效果进行研究。而现有防污涂层性能评价装置均无法有效模拟海水抽水蓄能机组过流部件的运行工况。
综上所述，现有的防污涂层性能评价装置存在无法有效模拟海水抽水蓄能机组过流部件的运行工况的问题。
发明内容
本发明为了解决现有的防污涂层性能评价装置存在无法有效模拟海水抽水蓄能机组过流部件的运行工况的问题，进而提供一种模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置及方法。
本发明的技术方案是：
模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置，所述评价装置包括测试溶液循环系统和试验单元，
测试溶液循环系统包括水泵、进水管路、出水管路、第一测试管路、第二测试管路、第三测试管路、第四测试管路、第一测试管路路控制阀、第二测试管路路控制阀、第三测试管路路控制阀和第四测试管路路控制阀，
第一测试管路的一端与进水管路的一端连通，第一测试管路的另一端与试验单元的一端连通，第一测试管路路控制阀设置在第一测试管路上；
第二测试管路的一端与出水管路的一端连通，第二测试管路的另一端与试验单元所述一端连通，第二测试管路路控制阀设置在第二测试管路上；
第三测试管路的一端与出水管路的一端连通，第三测试管路的另一端与试验单元的另一端连通，第四测试管路路控制阀设置在第三测试管路上；
第四测试管路的一端与进水管路的一端连通，第四测试管路的另一端与试验单元所述一端连通，第三测试管路路控制阀设置在第四测试管路上；水泵设置在进水管路上，
每个试验单元包括实验腔、试验腔流速控制阀和流速表，实验腔的内腔横截面为圆形，实验腔的内壁至少涂覆一种防污涂层，实验腔上串联有试验腔流速控制阀和流速表。
进一步地，所述试验单元的数量为2个，2个试验单元并联接入所述测试溶液循环系统。
进一步地，实验腔与所述测试溶液循环系统可拆卸连接。
进一步地，测试溶液循环系统还包括水泵启停控制器，水泵启停控制器通过导线与水泵连接。
进一步地，测试溶液循环系统还包括蓄水箱，蓄水箱的侧壁下部分别开设有水箱出水口和水箱入水口，进水管路的另一端与水箱出水口密封连接，出水管路的另一端与水箱入水口密封连接。
一种采用模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置的评价方法，
所述模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价方法是通过以下步骤实现的，
步骤一、涂覆防污涂层：
将两个试验单元并联接入测试溶液循环系统，
在每个试验单元的实验腔内壁涂覆防污涂层；
步骤二、注入测试溶液：
将测试溶液注入蓄水箱内，将测试溶液循环系统的进水管路与水箱出水口密封连接，将测试溶液循环系统的出水管路与水箱入水口密封连接；
步骤三、模拟海水抽水蓄能机组抽水工况：
第一测试管路路控制阀打开，第二测试管路路控制阀关闭，第三测试管路路控制阀关闭，第四测试管路路控制阀打开，
启动水泵，此时，蓄水箱内的测试溶液依次经过进水管路、第一测试管路、试验单元、第三测试管路、出水管路、蓄水箱；
步骤四、模拟海水抽水蓄能机组发电工况：
第一测试管路路控制阀关闭，第二测试管路路控制阀打开，第三测试管路路控制阀打开，第四测试管路路控制阀关闭，
启动水泵，此时，蓄水箱内的测试溶液依次经过进水管路、第四测试管路、试验单元、第二测试管路、出水管路、蓄水箱。
进一步地，步骤一中所述的防污涂层为防污涂层A，分别将等量的防污涂层A涂覆在每个试验单元的实验腔内壁，
将其中一个试验单元的流速表调节至低速档位，通过与低速档位流速表串联的试验腔流速控制阀测定流经此实验腔的测试溶液的流速，
将其中另一个试验单元的流速表调节至高速档位，通过与高速档位流速表串联的试验腔流速控制阀测定流经此实验腔的测试溶液的流速，
观察防污涂层A在不同流速下防污涂层表面的生物污损情况和涂层完整情况。
进一步地，步骤一中所述的防污涂层为防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C，分别将等量的防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C由前至后顺次涂覆在每个试验单元的实验腔内壁，
将其中一个试验单元的流速表调节至低速档位，通过与低速档位流速表串联的试验腔流速控制阀测定流经此实验腔的测试溶液的流速，
将其中另一个试验单元的流速表调节至高速档位，通过与高速档位流速表串联的试验腔流速控制阀测定流经此实验腔的测试溶液的流速，
观察防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C在同一流速下的防污涂层表面的生物污损情况和涂层完整情况。
进一步地，步骤二中所述的测试溶液为天然海水或含有微生物的人工合成水质。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明的模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置。所述评价装置包括测试溶液循环系统和试验单元，根据需要，可在试验单元的实验腔内壁涂覆一种或多种防污涂层。可有效模拟海水抽水蓄能机组过流部件的工作环境，该装置结构简单，可自动长期稳定运行，可对拟应用于海水抽水蓄能机组过流部件的防污涂层进行研究、评价及筛选。
2、本发明的一种模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价方法，根据需要，可在实验腔内壁涂覆一种或多种防污涂层，测试溶液可为天然海水或其他含有微生物的人工合成水质。测试时，可通过水泵启停控制器控制水泵的启停，模拟海水抽水蓄能机组的实际启停周期；通过测试管路路控制阀定时调节测试管路，进而模拟海水抽水蓄能机组抽水、发电工况的切换；通过试验腔流速控制阀及流速表调节并测定试验腔内测试溶液的流速，以模拟防污涂层在海水抽水蓄能机组过流部件不同位置应用的适用情况。一定周期的试验后，可根据试验腔内防污涂层表面的生物污损情况、涂层完整情况等对防污涂层的各项性能进行评价；可通过对不同防污涂层的生物污损情况及表面完好情况等进行对比，可对不同防污涂层的各项性能进行横向对比。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置，所述评价装置包括测试溶液循环系统和试验单元，
测试溶液循环系统包括水泵2、进水管路4-1、出水管路4-2、第一测试管路4-3、第二测试管路4-4、第三测试管路4-5、第四测试管路4-6、第一测试管路路控制阀5-1、第二测试管路路控制阀5-2、第三测试管路路控制阀5-3和第四测试管路路控制阀5-4，
第一测试管路4-3的一端与进水管路4-1的一端连通，第一测试管路4-3的另一端与试验单元的一端连通，第一测试管路路控制阀5-1设置在第一测试管路4-3上；
第二测试管路4-4的一端与出水管路4-2的一端连通，第二测试管路4-4的另一端与试验单元所述一端连通，第二测试管路路控制阀5-2设置在第二测试管路4-4上；
第三测试管路4-5的一端与出水管路4-2的一端连通，第三测试管路4-5的另一端与试验单元的另一端连通，第四测试管路路控制阀5-4设置在第三测试管路4-5上；
第四测试管路4-6的一端与进水管路4-1的一端连通，第四测试管路4-6的另一端与试验单元所述一端连通，第三测试管路路控制阀5-3设置在第四测试管路4-6上；水泵2设置在进水管路4-1上，
每个试验单元包括实验腔1-1、流速表1-2和试验腔流速控制阀1-3，实验腔1-1的内腔横截面为圆形，实验腔1-1的内壁至少涂覆一种防污涂层，实验腔1-1上串联有流速表1-2和试验腔流速控制阀1-3。
本实施方式可通过第一测试管路路控制阀5-1、第二测试管路路控制阀5-2、第三测试管路路控制阀5-3和第四测试管路路控制阀5-4控制测试溶液流经试验腔的流动方向，进而模拟海水抽水蓄能机组抽水、发电工况的切换；
本实施方式可通过试验腔流速控制阀1-3测定实验腔1-1内测试溶液的流速，通过流速表1-2调节测试溶液流经实验腔1-1的流速，以模拟防污涂层在海水抽水蓄能机组过流部件不同位置应用的适用情况；
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述试验单元的数量为2个，2个试验单元并联接入所述测试溶液循环系统。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的实验腔1-1与所述测试溶液循环系统可拆卸连接。如此设置，便于实验腔1-1的拆装更换。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的测试溶液循环系统还包括水泵启停控制器3，水泵启停控制器3通过导线与水泵2连接。如此设置，测试时，可通过水泵启停控制器3控制水泵2的启停，模拟海水抽水蓄能机组的实际启停周期。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
本实施方式的水泵启停控制器3为上海希崖电子有限公司生产的希崖牌KG316T微电脑时空开关。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的测试溶液循环系统还包括蓄水箱8，蓄水箱8的侧壁下部分别开设有水箱出水口8-1和水箱入水口8-2，进水管路4-1的另一端与水箱出水口8-1密封连接，出水管路4-2的另一端与水箱入水口8-2密封连接。如此设置，使得测试溶液循环系统与试验单元之间形成循环，保证系统的长期稳定运行。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
根据需求，可将测试溶液循环系统的进水管路4-1和出水管路4-2直接与天然海域连通，此时，天然海域的作用相当于本实施方式中的蓄水箱8；也可以将蓄水箱8替换成蓄水池。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种采用模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置的评价方法，
所述模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价方法是通过以下步骤实现的，
步骤一、涂覆防污涂层：
将两个试验单元并联接入测试溶液循环系统，
在每个试验单元的实验腔1-1内壁涂覆防污涂层；
步骤二、注入测试溶液：
将测试溶液注入蓄水箱8内，将测试溶液循环系统的进水管路4-1与水箱出水口8-1密封连接，将测试溶液循环系统的出水管路4-2与水箱入水口8-2密封连接；
步骤三、模拟海水抽水蓄能机组抽水工况：
第一测试管路路控制阀5-1打开，第二测试管路路控制阀5-2关闭，第三测试管路路控制阀5-3关闭，第四测试管路路控制阀5-4打开，
启动水泵2，此时，蓄水箱8内的测试溶液依次经过进水管路4-1、第一测试管路4-3、试验单元、第三测试管路4-5、出水管路4-2、蓄水箱8；
步骤四、模拟海水抽水蓄能机组发电工况：
第一测试管路路控制阀5-1关闭，第二测试管路路控制阀5-2打开，第三测试管路路控制阀5-3打开，第四测试管路路控制阀5-4关闭，
启动水泵2，此时，蓄水箱8内的测试溶液依次经过进水管路4-1、第四测试管路4-6、试验单元、第二测试管路4-4、出水管路4-2、蓄水箱8。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一中所述的防污涂层为防污涂层A(防污涂层为无锡自抛光防污涂层、低表面能防污涂层或水解型防污漆)，分别将等量的防污涂层A涂覆在每个试验单元的实验腔1-1内壁，
将其中一个试验单元的试验腔流速控制阀1-3调节至低速档位，通过与低速档位试验腔流速控制阀1-3串联的流速表1-2测定流经此实验腔1-1的测试溶液的流速，
将其中另一个试验单元的试验腔流速控制阀1-3调节至高速档位，通过与高速档位试验腔流速控制阀1-3串联的流速表1-2测定流经此实验腔1-1的测试溶液的流速，
观察防污涂层A在不同流速下防污涂层表面的生物污损情况和涂层完整情况。如此设置，一定周期的试验后，可根据实验腔1-1内防污涂层表面的生物污损情况、涂层完整情况等对防污涂层的各项性能进行评价。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一中所述的防污涂层为防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C(防污涂层A为无锡自抛光防污涂层；防污涂层B为低表面能防污涂层；防污涂层C额为水解型防污漆)，分别将等量的防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C由前至后顺次涂覆在每个试验单元的实验腔1-1内壁，
将其中一个试验单元的试验腔流速控制阀1-3调节至低速档位，通过与低速档位试验腔流速控制阀1-3串联的流速表1-2测定流经此实验腔1-1的测试溶液的流速，
将其中另一个试验单元的试验腔流速控制阀1-3调节至高速档位，通过与高速档位试验腔流速控制阀1-3串联的流速表1-2测定流经此实验腔1-1的测试溶液的流速，
观察防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C在同一流速下的防污涂层表面的生物污损情况和涂层完整情况。如此设置，一定周期的试验后，可通过对不同防污涂层的生物污损情况及表面完好情况等进行对比，可对不同防污涂层的各项性能进行横向对比。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤二中所述的测试溶液为天然海水或含有微生物的人工合成水质。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
Claims (6)
1.模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置，其特征在于：所述评价装置包括测试溶液循环系统和至少一个试验单元，
测试溶液循环系统包括水泵（2）、进水管路（4-1）、出水管路（4-2）、第一测试管路（4-3）、第二测试管路（4-4）、第三测试管路（4-5）、第四测试管路（4-6）、第一测试管路路控制阀（5-1）、第二测试管路路控制阀（5-2）、第三测试管路路控制阀（5-3）和第四测试管路路控制阀（5-4），
第一测试管路（4-3）的一端与进水管路（4-1）的一端连通，第一测试管路（4-3）的另一端与试验单元的一端连通，第一测试管路路控制阀（5-1）设置在第一测试管路（4-3）上；
第二测试管路（4-4）的一端与出水管路（4-2）的一端连通，第二测试管路（4-4）的另一端与试验单元所述一端连通，第二测试管路路控制阀（5-2）设置在第二测试管路（4-4）上；
第三测试管路（4-5）的一端与出水管路（4-2）的一端连通，第三测试管路（4-5）的另一端与试验单元的另一端连通，第四测试管路路控制阀（5-4）设置在第三测试管路（4-5）上；
第四测试管路（4-6）的一端与进水管路（4-1）的一端连通，第四测试管路（4-6）的另一端与试验单元所述一端连通，第三测试管路路控制阀（5-3）设置在第四测试管路（4-6）上；水泵（2）设置在进水管路（4-1）上，
每个试验单元包括实验腔（1-1）、流速表（1-2）和试验腔流速控制阀（1-3），实验腔（1-1）的内腔横截面为圆形，实验腔（1-1）的内壁至少涂覆一种防污涂层，等量的防污涂层涂覆在每个试验单元的实验腔内壁，实验腔（1-1）上串联有流速表（1-2）和试验腔流速控制阀（1-3）；
所述试验单元的数量为2个，2个试验单元并联接入所述测试溶液循环系统；其中一个试验单元的试验腔流速控制阀（1-3）调节至低速档位，其中另一个试验单元的试验腔流速控制阀（1-3）调节至高速档位；
测试溶液循环系统还包括蓄水箱（8），蓄水箱（8）的侧壁下部分别开设有水箱出水口（8-1）和水箱入水口（8-2），进水管路（4-1）的另一端与水箱出水口（8-1）密封连接，出水管路（4-2）的另一端与水箱入水口（8-2）密封连接。
2.根据权利要求1所述的模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置，其特征在于：测试溶液循环系统还包括水泵启停控制器（3），水泵启停控制器（3）与水泵（2）连接。
3.一种采用权利要求2所述的模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置的评价方法，
其特征在于：所述模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价方法是通过以下步骤实现的，
步骤一、涂覆防污涂层：
将两个试验单元并联接入测试溶液循环系统，
在每个试验单元的实验腔（1-1）内壁涂覆防污涂层；
步骤二、注入测试溶液：
将测试溶液注入蓄水箱（8）内，将测试溶液循环系统的进水管路（4-1）与水箱出水口（8-1）密封连接，将测试溶液循环系统的出水管路（4-2）与水箱入水口（8-2）密封连接；
步骤三、模拟海水抽水蓄能机组抽水工况：
第一测试管路路控制阀（5-1）打开，第二测试管路路控制阀（5-2）关闭，第三测试管路路控制阀（5-3）关闭，第四测试管路路控制阀（5-4）打开，
启动水泵（2），此时，蓄水箱（8）内的测试溶液依次经过进水管路（4-1）、第一测试管路（4-3）、试验单元、第三测试管路（4-5）、出水管路（4-2）、蓄水箱（8）；
步骤四、模拟海水抽水蓄能机组发电工况：
第一测试管路路控制阀（5-1）关闭，第二测试管路路控制阀（5-2）打开，第三测试管路路控制阀（5-3）打开，第四测试管路路控制阀（5-4）关闭，
启动水泵（2），此时，蓄水箱（8）内的测试溶液依次经过进水管路（4-1）、第四测试管路（4-6）、试验单元、第二测试管路（4-4）、出水管路（4-2）、蓄水箱（8）。
4.根据权利要求3所述的模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价方法，其特征在于：步骤一中所述的防污涂层为防污涂层A，分别将等量的防污涂层A涂覆在每个试验单元的实验腔（1-1）内壁，
将其中一个试验单元的试验腔流速控制阀（1-3）调节至低速档位，通过与低速档位试验腔流速控制阀（1-3）串联的流速表（1-2）测定流经此实验腔（1-1）的测试溶液的流速，
将其中另一个试验单元的试验腔流速控制阀（1-3）调节至高速档位，通过与高速档位试验腔流速控制阀（1-3）串联的流速表（1-2）测定流经此实验腔（1-1）的测试溶液的流速，
观察防污涂层A在不同流速下防污涂层表面的生物污损情况和涂层完整情况。
5.根据权利要求3所述的模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价方法，其特征在于：步骤一中所述的防污涂层为防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C，分别将等量的防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C由前至后顺次涂覆在每个试验单元的实验腔（1-1）内壁，
将其中一个试验单元的试验腔流速控制阀（1-3）调节至低速档位，通过与低速档位试验腔流速控制阀（1-3）串联的流速表（1-2）测定流经此实验腔（1-1）的测试溶液的流速，
将其中另一个试验单元的试验腔流速控制阀（1-3）调节至高速档位，通过与高速档位试验腔流速控制阀（1-3）串联的流速表（1-2）测定流经此实验腔（1-1）的测试溶液的流速，
观察防污涂层A、防污涂层B和防污涂层C在同一流速下的防污涂层表面的生物污损情况和涂层完整情况。
6.根据权利要求3所述的模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价方法，其特征在于：步骤二中所述的测试溶液为天然海水或含有微生物的人工合成水质。
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