CN111503877A - 一种可调电压电极式水加热设备 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种可调电压电极式水加热设备，零位电极包括圆形钢板以及周向均布的三个与圆形钢板相固定的钢管套筒，钢管套筒的上下两端均敞口且下端口与圆形钢板平齐；圆形钢板通过环形绝缘构件与罐体内壁相连接；上腔体连接有真空泵，用于维持所述上腔体于真空状态；绝缘电极下端连接有相电极；三个相电极分别位于三个钢管套筒内，相电极与钢管套筒之间留有间隙；绝缘电极的导电芯连接有可控硅调压器，用于调节输入电压；可控硅调压器连接有滤波器，用于滤除高次谐波。降低了设备体积和总体造价；提高了设备负荷调节稳定性和安全性能，保证了负荷调节速率；减少了作为电解质无机盐的用量，因此减轻了污染。

Description

一种可调电压电极式水加热设备
技术领域
本发明涉及一种高电压可调电压电极式水加热设备，适用电压包括但不限于6KV和10KV。
背景技术
现有的可调电压电极式水加热设备采用的技术路线一种是全浸没式，即加热电极全部浸没在导电介质水中，相电极与零位电极通过中间的介质水导电，从而加热介质水，相电极与零位电极之间设置保护盾，通过保护盾的升降改变介质水导电面积，从而改变加热功率，控制热水出水温度。保护盾工作在100℃左右高温环境，同时还要承受10KV高电压条件下,对材料要求较高，目前主要依靠进口，费用高且供货周期长。保护盾需要通过机械机构实现升降功能，运动部件需穿过设备本体，增加了设备本体泄漏的隐患。全浸没式设备本体全部充满介质水，需要在本体外设置2个以上缓冲罐，解决介质水加热膨胀压力升高问题，增加了设备整体造价。再者，由于全浸没式需要设置保护盾，导致相电极与零位电极之间距离增加较多，造成了介质水电导率需要在100μs/cm以上，增加了无机盐用量，增加了水质污染程度，同时水电导率上升增加了故障时通过介质水漏电的风险。
另一种技术路线是半浸没式，即设备罐体内设置内胆，加热电极插入内胆，内胆作为零位电极，加热电极与内胆之间为介质水，通过调整内胆中介质水水位，改变电极浸没介质水高度调整加热功率，控制热水出水温度。半浸没式是使用水泵将介质水泵入内胆，水位易形成波动，三个电极浸没部分不一致，造成三相负荷不平衡，严重时可能造成高压开关柜保护跳闸；同时水位波动也会造成负荷波动，影响电网品质；水位调节有滞后性，影响了功率调整速率；波动的水花也可能形成弧光放电，影响安全性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可调电压电极式水加热设备，第一、降低设备总体造价，解决设备负荷调节稳定性，保证负荷调节速率；第二、提高设备安全性能；第三、减少设备体积；第四、减少作为电解质无机盐的用量，减少污染。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种可调电压电极式水加热设备，包括罐体和零位电极，其特征在于：还包括外边沿固定于罐体内壁的环形绝缘构件；零位电极包括圆形钢板以及周向均布的三个与圆形钢板相固定的钢管套筒，钢管套筒的上下两端均敞口且下端口与圆形钢板平齐；环形绝缘构件的内边沿与所述的圆形钢板相连接以实现零位电极与罐体的绝缘；圆形钢板上方为上腔体，下方为下腔体；罐体设有与下腔体相通的进水口以及与上腔体相通的出水口；罐体的上腔体连接有真空泵用于维持所述上腔体于真空状态；加热设备还包括结构为绝缘陶瓷包覆金属导电芯的三个绝缘电极；绝缘电极下端连接有相电极；三个相电极分别位于所述三个钢管套筒内，相电极与钢管套筒之间留有间隙；绝缘电极的导电芯连接有可控硅调压器，用于调节输入电压；可控硅调压器连接有滤波器，用于滤除高次谐波。
优选地，可控硅调压器由高电压大功率可控硅组件；滤波器为由电感和电容组成
的感容滤波器。
优选地，相电极为合金多页扇形。
本发明的积极效果在于：
第一、本发明采用高压大功率可控硅调节输入电压，从而调节设备功率，控制出水温度。降低了设备造价，保证了供货周期；同时避免了调节液位引起的三相不平衡和负荷波动。
第二、本发明设备本体上部留有真空缓冲空间，容纳介质水温度升高的膨胀量，因此能够取消外部配置的2个缓冲罐，进一步降低了设备占地面积和造价。另外，保持上部腔体处于真空状态，能够有效防止空气造成水导率变化。
第三、本发明采用绝缘结构，使零位电极与本体外壳绝缘，增加设备安全性。
第四、本发明采用高压大功率可控硅调节输入电压，无运动部件结构简单可靠，没有泄露的隐患，同时增加了设备的可靠性。
第五、本发明取消保护盾后，相电极与零位电极距离可以减少很多，介质水电导率可以50μs/cm以下，这样就可以采用软化水和纯净水调制介质水，避免使用无机盐调制介质水，有效的降低环境污染。另外，采用电导率50μs/cm以下介质水，降低了故障时通过介质水漏电触电的风险。
第六、采用感容滤波器滤除可控硅调压产生的高次谐波，进一步保证了电网质量。
附图说明
图1是本发明设备的结构示意图。
图2是互相连接的零位电极和绝缘构件的仰视示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图进一步说明本发明。
如图1和图2，本发明的实施例包括具有上下圆弧封头的罐体1，罐体1内安装有碳钢材质的零位电极4，零位电极4包括圆形钢板以及周向均布的三个与圆形钢板相固定（比如焊接）的钢管套筒，钢管套筒的上下两端均敞口且下端口与圆形钢板平齐。
本发明的实施例还包括外边沿固定于罐体1内壁的环形绝缘构件5，其为四氟聚乙烯材质。环形绝缘构件5的内边沿与零位电极4的圆形钢板相连接，环形绝缘构件5起绝缘和固定密封作用。互相连接的环形绝缘构件5和零位电极4上方为上腔体，下方为下腔体。罐体1设有与下腔体相通的进水口7以及与上腔体相通的出水口6。罐体1的上腔体通过电磁阀9连接有真空泵10。真空泵10与电磁阀9配合维持罐体1上腔体于真空状态。罐体1一侧还安装有液位计8用于显示和控制罐体1内液位。
罐体1包括碳钢圆柱状本体，本体上下两端具有碳钢圆弧封头。
本发明的实施例还包括结构为绝缘陶瓷包覆金属导电芯的三个绝缘电极2。三个绝缘电极2分别通过法兰连接在罐体1的上圆弧封头上，下端分别连接有相电极3，相电极3为合金多页扇形。三个相电极分别位于所述三个钢管套筒内，相电极3与钢管套筒不接触，留有一定间隙，该间隙为介质水由罐体1下腔体进入罐体1上腔体的通道，同时介质水也在此处被加热。
绝缘电极2的导电芯连接有可控硅调压器11，可控硅调压器11由高电压大功率可控硅组件，用于调节输入电压。
可控硅调压器11连接有滤波器12，滤波器12为由电感和电容组成的感容滤波器，用于滤除高次谐波。
该设备工作流程为：介质水通过罐体1底部进水口7进入罐体1下腔体，然后通过相电极3与钢管套筒之间缝隙，在零位电极4与相电极3之间通电加热，加热后的介质水进入罐体1上腔体，从罐体1上腔体一侧的出水口6排出，完成一个加热循环。其中介质水电导率50μs/cm以下，使用软化水和纯净水调制。
电力通过滤波器12、可控硅调压器11、绝缘电极2、相电极3、介质水以及零位电极4形成Y型不接地电气系统，通过调整输入电压控制出水温度。

Claims (3)

1.一种可调电压电极式水加热设备，包括罐体（1）和零位电极（4），其特征在于：还包括外边沿固定于罐体（1）内壁的环形绝缘构件（5）；零位电极（4）包括圆形钢板以及周向均布的三个与圆形钢板相固定的钢管套筒，钢管套筒的上下两端均敞口且下端口与圆形钢板平齐；环形绝缘构件（5）的内边沿与所述的圆形钢板相连接以实现零位电极（4）与罐体（1）的绝缘；圆形钢板上方为上腔体，下方为下腔体；罐体（1）设有与下腔体相通的进水口（7）以及与上腔体相通的出水口（6）；罐体（1）的上腔体连接有真空泵（10）用于维持所述上腔体于真空状态；加热设备还包括结构为绝缘陶瓷包覆金属导电芯的三个绝缘电极（2）；绝缘电极（2）下端连接有相电极（3）；三个相电极分别位于所述三个钢管套筒内，相电极（3）与钢管套筒之间留有间隙；绝缘电极（2）的导电芯连接有可控硅调压器（11），用于调节输入电压；可控硅调压器（11）连接有滤波器（12），用于滤除高次谐波。
2.如权利要求1所述的可调电压电极式水加热设备，其特征在于：可控硅调压器（11）
由高电压大功率可控硅组件；滤波器（12）为由电感和电容组成的感容滤波器。
3.如权利要求1或2所述的可调电压电极式水加热设备，其特征在于：相电极（3）为合金多页扇形。
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