CN110513233B - 一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法 - Google Patents

一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法，涉及海水水泵水轮机防污技术领域。本发明的目的是要解决海水水泵水轮机机组及其技术管路的海生物附着的问题。方法：海水经海水收集管路进入海水储存箱，海水储存箱内的海水经海水过滤装置进入电解制氯装置内，经电解制氯装置电解后进入防污水存储箱；防污水存储箱内的防污水通过加药管路分别进入机组内部的入口b、蜗壳进水口c和入口d，当机组内有效氯达到上限浓度时，通过加药泵控制器关闭加药泵，完成海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污。本发明可获得一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法。

Description

一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法
技术领域
本发明涉及海水水泵水轮机防污技术领域。
背景技术
随着海上风电、潮汐潮流发电及海上太阳能的迅速发展，建设海水抽水蓄能电站，形成安全、稳定运行的智能区域电网具有一定的前瞻性和必要性。海水水泵水轮机的海生物附着问题是影响机组安全稳定运行的重要因素。尤其是对于机组的技术管路来说，由于直径小、长度长，极易附着海生物，进而对机组的监测和稳定运行造成严重影响。目前海水环境防污技术主要是采用防污涂层和电化学防污等手段。由于海水抽水蓄能较高的水头，防污涂层一般难以承受高速高压的海水冲刷，极易脱落而造成失效。电解海水防污技术成熟度较高，具有良好的防污应用效果，广泛应用于海工平台、滨海核电站冷却水系统等环境，但尚未在海水水泵水轮机防污领域应用。电解海水防污技术在海水水泵水轮机防污领域的应用主要有以下困难：一方面由于海水水泵水轮机流量极大(可达104m3/h量级)，机组运行时进行电解防污需要的防污水量极大，因此在成本上难以实现；另一方面考虑到有效氯难以扩散至技术管路末端，技术管路的防污效果无法保证。因此，建立一种海水水泵水轮机电解防污系统及方法，有效解决海水水泵水轮机,尤其是其技术管路的海生物附着问题显得十分必要。
发明内容
本发明的目的是要解决海水水泵水轮机机组及其技术管路的海生物附着的问题，而提供一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法。
一种海水水泵水轮机及其技术管路电解防污系统，所述海水水泵水轮机包括机组和技术管路，所述海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统包括海水预处理单元、电解制氯装置、存储及加药单元、监测单元和电源控制单元；且机组上分别设有出口a、入口b、蜗壳进水口c和入口d；所述海水预处理单元包括技术管路末端控制阀、海水收集管路、海水储存箱、海水输送泵和海水过滤装置，所述存储及加药单元包括防污水存储箱、加药泵和加药管路，所述监测单元包括海水储存量监测装置和防污水储存量监测装置，所述电源控制单元包括技术管路末端控制阀控制器、海水输送泵控制器、电解制氯装置控制器和加药泵控制器；
机组内部的出口a依次通过技术管路和海水收集管路与海水储存箱的进水口连通，所述海水收集管路上设有技术管路末端控制阀，所述技术管路末端控制阀上设有技术管路末端控制阀控制器，所述海水储存箱上设有海水储存量监测装置；海水储存箱的出水口通过管路与防污水存储箱的进水口连通，且管路上依次设有海水输送泵、海水过滤装置和电解制氯装置，所述海水输送泵上设有海水输送泵控制器，电解制氯装置上设有电解制氯装置控制器，所述防污水存储箱上设有防污水储存量监测装置；防污水存储箱的出水口通过加药管路分别与机组内部的N个入口b、N个蜗壳进水口c和N个入口d连通，所述加药管路上设有加药泵，所述加药泵上设有加药泵控制器。
利用一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污的方法，按以下步骤完成：
一、机组发电工况运行时，进水管阀、尾水管阀和出口a均处于开启状态，入口b、蜗壳进水口c和入口d均处于关闭状态，通过技术管路末端控制阀控制器开启技术管路末端控制阀，海水经海水收集管路进入海水储存箱，当海水储存量监测装置监测到海水储存箱内的水量达到设定的上限值时，通过技术管路末端控制阀控制器关闭技术管路末端控制阀；
二、通过海水输送泵控制器启动海水输送泵，通过电解制氯装置控制器启动电解制氯装置，海水储存箱内的海水经海水过滤装置进入电解制氯装置内，经电解制氯装置电解后进入防污水存储箱，当防污水存量检测器监测到防污水存储箱内的防污水存量达到设定上限值时，通过海水输送泵控制器关闭海水输送泵，通过电解制氯装置控制器关闭电解制氯装置；
三、当机组内有效氯低于下限浓度0.1ppm时，机组停机，进水管阀与尾水管阀均处于关闭状态，出口a、入口b、蜗壳进水口c和入口d均处于开启状态，通过加药泵控制器启动加药泵，防污水存储箱内的防污水通过加药管路分别进入机组内部的入口b、蜗壳进水口c和入口d，当机组内有效氯达到上限浓度2ppm时，通过加药泵控制器关闭加药泵；
四、步骤三完成后，每隔0.5h～24h通过加药泵控制器启动加药泵，使防污水存储箱内的防污水通过加药管路分别进入机组内部的入口b、蜗壳进水口c和入口d，使机组内有效氯达到上限浓度2ppm，再通过加药泵控制器关闭加药泵，完成利用一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污。
本发明的有益效果：
一、本发明一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法，有效利用了海水高速冲刷对海生物附着的抑制作用，在机组运行时仅进行电解制氯，当机组停机时再向机组内部加注防污水，极大降低了对电解制氯装置单位时间电解海水量的要求，进而大大降低了电解防污成本。同时，本发明中电解所需海水是在机组发电工况运行时由技术管路末端排出的，高压高流速的海水冲刷能够有效防止和清除技术管路内的海生物附着，解决了海水抽水蓄能机组技术管路的海生物附着问题，有效避免了海水水泵水轮机及其技术管路海生物附着对机组安全稳定运行的影响。本发明易于实现，适用于不同规模的海水抽水蓄能机组，可根据机组过流部件内部实际空间尺寸选择电解制氯装置。本发明一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统的使用寿命在30年以上，可覆盖海水抽水蓄能机组全寿命周期，可确保机组过流部件生物污损面积在10％以内。
本发明可获得一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法。
附图说明
图1为实施例一一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统的示意图；
图2为实施例二利用一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污的方法的流程图。
其中：1-1.技术管路末端控制阀；1-2.海水收集管路；1-3.海水储存箱；1-4.海水输送泵；1-5.海水过滤装置；2.电解制氯装置；3-1.防污水存储箱；3-2.加药泵；3-3.加药管路；4-1.海水储存量监测装置；4-2.防污水储存量监测装置；5-2.技术管路末端控制阀控制器；5-3.海水输送泵控制器；5-4.电解制氯装置控制器；5-5.加药泵控制器；6.机组；7.进水管阀；8.尾水管阀；9.蜗壳进水口c；10.出口a；11.入口b；12.入口d；13.海水入口；14.海水出口；15.技术管路；16.压力表。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种海水水泵水轮机及其技术管路电解防污系统，所述海水水泵水轮机包括机组6和技术管路15，所述海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统包括海水预处理单元、电解制氯装置2、存储及加药单元、监测单元和电源控制单元；且机组6上分别设有出口a 10、入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12；所述海水预处理单元包括技术管路末端控制阀1-1、海水收集管路1-2、海水储存箱1-3、海水输送泵1-4和海水过滤装置1-5，所述存储及加药单元包括防污水存储箱3-1、加药泵3-2和加药管路3-3，所述监测单元包括海水储存量监测装置4-1和防污水储存量监测装置4-2，所述电源控制单元包括技术管路末端控制阀控制器5-2、海水输送泵控制器5-3、电解制氯装置控制器5-4和加药泵控制器5-5；
机组6内部的出口a 10依次通过技术管路15和海水收集管路1-2与海水储存箱1-3的进水口连通，所述海水收集管路1-2上设有技术管路末端控制阀1-1，所述技术管路末端控制阀1-1上设有技术管路末端控制阀控制器5-2，所述海水储存箱1-3上设有海水储存量监测装置4-1；海水储存箱1-3的出水口通过管路与防污水存储箱3-1的进水口连通，且管路上依次设有海水输送泵1-4、海水过滤装置1-5和电解制氯装置2，所述海水输送泵1-4上设有海水输送泵控制器5-3，电解制氯装置2上设有电解制氯装置控制器5-4，所述防污水存储箱3-1上设有防污水储存量监测装置4-2；防污水存储箱3-1的出水口通过加药管路3-3分别与机组6内部的N个入口b 11、N个蜗壳进水口c 9和N个入口d 12连通，所述加药管路3-3上设有加药泵3-2，所述加药泵3-2上设有加药泵控制器5-5。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述海水储存箱1-3的容积为防污水存储箱3-1的容积的2倍～5倍。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12的数量均为一个或两个。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：利用一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污的方法，按以下步骤完成：
一、机组6发电工况运行时，进水管阀7、尾水管阀8和出口a 10均处于开启状态，入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12均处于关闭状态，通过技术管路末端控制阀控制器5-2开启技术管路末端控制阀1-1，海水经海水收集管路1-2进入海水储存箱1-3，当海水储存量监测装置4-1监测到海水储存箱1-3内的水量达到设定的上限值时，通过技术管路末端控制阀控制器5-2关闭技术管路末端控制阀1-1；
二、通过海水输送泵控制器5-3启动海水输送泵1-4，通过电解制氯装置控制器5-4启动电解制氯装置2，海水储存箱1-3内的海水经海水过滤装置1-5进入电解制氯装置2内，经电解制氯装置2电解后进入防污水存储箱3-1，当防污水存量检测器4-2监测到防污水存储箱3-1内的防污水存量达到设定上限值时，通过海水输送泵控制器5-3关闭海水输送泵1-4，通过电解制氯装置控制器5-4关闭电解制氯装置2；
三、当机组6内有效氯低于下限浓度0.1ppm时，机组6停机，进水管阀7与尾水管阀8均处于关闭状态，出口a 10、入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12均处于开启状态，通过加药泵控制器5-5启动加药泵3-2，防污水存储箱3-1内的防污水通过加药管路3-3分别进入机组6内部的入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12，当机组6内有效氯达到上限浓度2ppm时，通过加药泵控制器5-5关闭加药泵3-2；
四、步骤三完成后，每隔0.5h～24h通过加药泵控制器5-5启动加药泵3-2，使防污水存储箱3-1内的防污水通过加药管路3-3分别进入机组6内部的入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12，使机组6内有效氯达到上限浓度2ppm，再通过加药泵控制器5-5关闭加药泵3-2，完成利用一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
机组6内有效氯达到上限浓度所消耗的防污水量，取决于机组6的内部体积及防污水存储箱3-1内防污水有效氯浓度。
本实施方式的有益效果：
一、本实施方式一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统及方法，有效利用了海水高速冲刷对海生物附着的抑制作用，在机组6运行时仅进行电解制氯，当机组6停机时再向机组6内部加注防污水，极大降低了对电解制氯装置2单位时间电解海水量的要求，进而大大降低了电解防污成本。同时，本实施方式中电解所需海水是在机组6发电工况运行时由技术管路末端排出的，高压高流速的海水冲刷能够有效防止和清除技术管路内的海生物附着，解决了海水抽水蓄能机组技术管路的海生物附着问题，有效避免了海水水泵水轮机及其技术管路海生物附着对机组6安全稳定运行的影响。本实施方式易于实现，适用于不同规模的海水抽水蓄能机组，可根据机组6过流部件内部实际空间尺寸选择电解制氯装置2。本实施方式一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统的使用寿命在30年以上，可覆盖海水抽水蓄能机组全寿命周期，可确保机组过流部件生物污损面积在10％以内。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述海水储存箱1-3的容积为防污水存储箱3-1的容积的2倍～5倍。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种海水水泵水轮机及其技术管路电解防污系统，所述海水水泵水轮机包括机组6和技术管路15，所述海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统包括海水预处理单元、电解制氯装置2、存储及加药单元、监测单元和电源控制单元；且机组6上分别设有出口a 10、入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12；所述海水预处理单元包括技术管路末端控制阀1-1、海水收集管路1-2、海水储存箱1-3、海水输送泵1-4和海水过滤装置1-5，所述存储及加药单元包括防污水存储箱3-1、加药泵3-2和加药管路3-3，所述监测单元包括海水储存量监测装置4-1和防污水储存量监测装置4-2，所述电源控制单元包括技术管路末端控制阀控制器5-2、海水输送泵控制器5-3、电解制氯装置控制器5-4和加药泵控制器5-5；
机组6内部的出口a 10依次通过技术管路15和海水收集管路1-2与海水储存箱1-3的进水口连通，所述海水收集管路1-2上设有技术管路末端控制阀1-1，所述技术管路末端控制阀1-1上设有技术管路末端控制阀控制器5-2，所述海水储存箱1-3上设有海水储存量监测装置4-1；海水储存箱1-3的出水口通过管路与防污水存储箱3-1的进水口连通，且管路上依次设有海水输送泵1-4、海水过滤装置1-5和电解制氯装置2，所述海水输送泵1-4上设有海水输送泵控制器5-3，电解制氯装置2上设有电解制氯装置控制器5-4，所述防污水存储箱3-1上设有防污水储存量监测装置4-2；防污水存储箱3-1的出水口通过加药管路3-3分别与机组6内部的入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12连通，所述加药管路3-3上设有加药泵3-2，所述加药泵3-2上设有加药泵控制器5-5；
所述海水储存箱1-3的容积为防污水存储箱3-1的容积的5倍。
实施例二：利用一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污的方法，按以下步骤完成：
一、机组发电工况运行时，进水管阀7、尾水管阀8和出口a 10均处于开启状态，入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12均处于关闭状态，通过技术管路末端控制阀控制器5-2开启技术管路末端控制阀1-1，海水经海水收集管路1-2进入海水储存箱1-3，当海水储存量监测装置4-1监测到海水储存箱1-3内的水量达到设定的上限值时，通过技术管路末端控制阀控制器5-2关闭技术管路末端控制阀1-1；
二、通过海水输送泵控制器5-3启动海水输送泵1-4，通过电解制氯装置控制器5-4启动电解制氯装置2，海水储存箱1-3内的海水经海水过滤装置1-5进入电解制氯装置2内，经电解制氯装置2电解后进入防污水存储箱3-1，当防污水存量检测器4-2监测到防污水存储箱3-1内的防污水存量达到设定上限值时，通过海水输送泵控制器5-3关闭海水输送泵1-4，通过电解制氯装置控制器5-4关闭电解制氯装置2；所述防污水存储箱3-1内防污水有效氯浓度为8000ppm；
三、当机组6内有效氯低于下限浓度0.1ppm时，机组6停机，进水管阀7与尾水管阀8均处于关闭状态，出口a 10、入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12均处于开启状态，通过加药泵控制器5-5启动加药泵3-2，防污水存储箱3-1内的防污水通过加药管路3-3分别进入机组6内部的入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12，当机组6内有效氯达到上限浓度2ppm时，通过加药泵控制器5-5关闭加药泵3-2；
四、步骤三完成后，每隔0.5h～24h通过加药泵控制器5-5启动加药泵3-2，使防污水存储箱3-1内的防污水通过加药管路3-3分别进入机组6内部的入口b 11、蜗壳进水口c 9和入口d 12，使机组6内有效氯达到上限浓度2ppm，再通过加药泵控制器5-5关闭加药泵3-2，完成利用一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污。
所述海水储存箱1-3的容积为防污水存储箱3-1的容积的5倍。

Claims (5)

1.一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统，所述海水水泵水轮机包括机组（6）和技术管路（15），其特征在于：所述海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统包括海水预处理单元、电解制氯装置（2）、存储及加药单元、监测单元和电源控制单元；所述机组（6）包括设置有海水入口（13）的进水管路和设置有海水出口（14）的出水管路，所述进水管路上设有进水管阀（7）和入口d（12），所述出水管路上设有尾水管阀（8）、出口a（10）和入口b（11），机组（6）上还设有蜗壳进水口c（9）；所述海水预处理单元包括技术管路末端控制阀（1-1）、海水收集管路（1-2）、海水储存箱（1-3）、海水输送泵（1-4）和海水过滤装置（1-5），所述存储及加药单元包括防污水存储箱（3-1）、加药泵（3-2）和加药管路（3-3），所述监测单元包括海水储存量监测装置（4-1）和防污水储存量监测装置（4-2），所述电源控制单元包括技术管路末端控制阀控制器（5-2）、海水输送泵控制器（5-3）、电解制氯装置控制器（5-4）和加药泵控制器（5-5）；
机组（6）内部的出口a（10）依次通过技术管路（15）和海水收集管路（1-2）与海水储存箱（1-3）的进水口连通，所述海水收集管路（1-2）上设有技术管路末端控制阀（1-1），所述技术管路末端控制阀（1-1）上设有技术管路末端控制阀控制器（5-2），所述海水储存箱（1-3）上设有海水储存量监测装置（4-1）；海水储存箱（1-3）的出水口通过管路与防污水存储箱（3-1）的进水口连通，且管路上依次设有海水输送泵（1-4）、海水过滤装置（1-5）和电解制氯装置（2），所述海水输送泵（1-4）上设有海水输送泵控制器（5-3），电解制氯装置（2）上设有电解制氯装置控制器（5-4），所述防污水存储箱（3-1）上设有防污水储存量监测装置（4-2）；防污水存储箱（3-1）的出水口通过加药管路（3-3）分别与机组（6）内部的N个入口b（11）、N个蜗壳进水口c（9）和N个入口d（12）连通，所述加药管路（3-3）上设有加药泵（3-2），所述加药泵（3-2）上设有加药泵控制器（5-5）。
2.根据权利要求1所述的一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统，其特征在于所述海水储存箱（1-3）的容积为防污水存储箱（3-1）的容积的2倍~5倍。
3.根据权利要求1所述的一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统，其特征在于所述入口b（11）、蜗壳进水口c（9）和入口d（12）的数量均为一个或两个。
4.利用如权利要求1所述的一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污的方法，其特征在于该方法按以下步骤完成：
一、机组（6）发电工况运行时，进水管阀（7）、尾水管阀（8）和出口a（10）均处于开启状态，入口b（11）、蜗壳进水口c（9）和入口d（12）均处于关闭状态，通过技术管路末端控制阀控制器（5-2）开启技术管路末端控制阀（1-1），海水经海水收集管路（1-2）进入海水储存箱（1-3），当海水储存量监测装置（4-1）监测到海水储存箱（1-3）内的水量达到设定的上限值时，通过技术管路末端控制阀控制器（5-2）关闭技术管路末端控制阀（1-1）；
二、通过海水输送泵控制器（5-3）启动海水输送泵（1-4），通过电解制氯装置控制器（5-4）启动电解制氯装置（2），海水储存箱（1-3）内的海水经海水过滤装置（1-5）进入电解制氯装置（2）内，经电解制氯装置（2）电解后进入防污水存储箱（3-1），当防污水储存量监测装置（4-2）监测到防污水存储箱（3-1）内的防污水存量达到设定上限值时，通过海水输送泵控制器（5-3）关闭海水输送泵（1-4），通过电解制氯装置控制器（5-4）关闭电解制氯装置（2）；
三、当机组（6）内有效氯低于下限浓度0.1ppm时，机组（6）停机，进水管阀（7）与尾水管阀（8）均处于关闭状态，出口a（10）、入口b（11）、蜗壳进水口c（9）和入口d（12）均处于开启状态，通过加药泵控制器（5-5）启动加药泵（3-2），防污水存储箱（3-1）内的防污水通过加药管路（3-3）分别进入机组（6）内部的入口b（11）、蜗壳进水口c（9）和入口d（12），当机组（6）内有效氯达到上限浓度2ppm时，通过加药泵控制器（5-5）关闭加药泵（3-2）；
四、步骤三完成后，每隔0.5h~24h，将机组（6）停机，关闭进水管阀（7）与尾水管阀（8），同时打开出口a（10）、入口b（11）、蜗壳进水口c（9）和入口d（12），然后通过加药泵控制器（5-5）启动加药泵（3-2），使防污水存储箱（3-1）内的防污水通过加药管路（3-3）分别进入机组（6）内部的入口b（11）、蜗壳进水口c（9）和入口d（12），使机组（6）内有效氯达到上限浓度2ppm，再通过加药泵控制器（5-5）关闭加药泵（3-2），完成利用一种海水水泵水轮机机组及其技术管路电解防污系统进行电解防污。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述海水储存箱（1-3）的容积为防污水存储箱（3-1）的容积的2倍~5倍。
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