CN111650342A - 一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，包括储水池，储水池上连接有去离子水罐的出水口，储水池上还连接有试剂补充罐的试剂出口，试剂补充罐用于为储水池提供化学试剂，储水池的液体出口连接补气池，补气池用于改变储水池传输的液体中气体溶解量，所述补气池的液体出口连接水质参数检测箱，水质参数检测箱用于检测流经水质检测箱的液体的水质参数，水质参数检测箱的液体出口连接结垢管段的液体入口，结垢管段上可拆卸连接有均压电极，结垢管段的液体出口连接除垢装置，所述除垢装置用于降低液体中致垢粒子浓度，所述除垢装置的液体出口连接储水池的回路液体入口。本发明功能完善，能满足不同条件的结垢或除垢试验需求。

Description

一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体属于一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台。

背景技术

内冷水系统是高压直流换流阀中最为重要的辅助系统，其可靠性是换流阀正常运行的重要保障；而在运行期间经常发生的问题是安装在管路上的均压电极会出现不同程度的结垢，垢质脱落引发的水路阻塞问题会对内冷水系统的冷却能力造成影响，进而对换流阀安全运行形成隐患。目前针对均压电极结垢问题普遍的解决办法是定期巡检并手动刮除电极表面沉积物，并无根治办法。

目前有关换流阀内冷水系统结垢及除垢试验研究相关的平台，多是由企业针对某一具体问题临时搭建，功能并不完善。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，解决目前换流阀内冷水系统结垢及除垢试验平台功能单一，只能对单一问题进行研究试验的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，包括储水池，所述储水池上连接有去离子水罐的出水口，所述储水池上还连接有试剂补充罐的试剂出口，所述试剂补充罐用于为储水池提供化学试剂，所述储水池的液体出口连接补气池，所述补气池用于改变储水池传输的液体中气体溶解量，所述补气池的液体出口连接水质参数检测箱，所述水质参数检测箱用于检测流经水质检测箱的液体的水质参数，所述水质参数检测箱的液体出口连接结垢管段的液体入口，所述结垢管段上可拆卸连接有均压电极，所述结垢管段的液体出口连接除垢装置，所述除垢装置用于降低液体中致垢粒子浓度，所述除垢装置的液体出口连接储水池的回路液体入口。

进一步的，所述补气池上还连接有气瓶，所述气瓶用于为补气池提供若干种气体，所述气瓶与补气池连接的管路上还设置有气体流量计。

进一步的，所述储水池的底部还设置有用于取样检测或试验结束时排出回路中液体的第三阀门。

进一步的，所述水质参数检测箱包括PH计、电导率仪和溶解氧检测仪。

进一步的，所述除垢装置包括用物理方法或化学方法降低水中致垢粒子浓度的装置。

进一步的，所述结垢管段采用透明有机玻璃材料，所述结垢管段的结构与换流阀内冷水系统散热器结构相同。

进一步的，所述补气池与水质参数检测箱连接的管路上还依次连接有循环水泵、第一阀门、液体流量计以及水压表，所述循环水泵采用不锈钢离心泵。

进一步的，所述水质检测箱上开设有电极孔，所述电极孔用于插入外设仪器的测量电极。

进一步的，所述去离子水补充罐与储水池连接的管路上设置有第二阀门，所述试剂补充罐与储水池连接的管路上设置有微型泵。

进一步的，所述储水池和补气池上均设置有气压表和限压阀。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，将试剂补充罐、补气池、水质检测箱和除垢装置集成为一体，试剂补充罐能够为整个循环回路提供不同的化学试剂，补气池为整个循环回路提供不同的气体，使不同的气体润入液体中，通过水质参数检测箱能够实时了解循环回路中各种液体的水质参数，将除垢装置直接放置在本循环回路中，检测除垢装置的除垢效果，本发明提供的试验平台集成多种部件，根据试验所需化学试剂通过试剂补充罐进行添加，根据试验所需气体种类通过补气池进行补充，能够直接测量除垢装置的除垢效果，功能完善，能够实现多种换流阀内冷水系统的试验，设计合理、搭建方便，便于在实验室进行多方面的结垢、除垢试验研究，满足不同条件的结垢或除垢试验需求，揭示均压电极结垢机理并探究除垢方法，以寻求均压电极结垢问题的根治办法。

进一步的，本发明中的水质参数检测箱集成了PH计、电导率仪和溶解氧检测仪，实现了结垢或除垢试验中重要参数的监控，而且能够通过水质参数检测来保证试验结果的正确性，确保试验数据更加准确。

更进一步的，本发明中的水质参数箱上开设有电极孔，通过电极孔插入外设仪器的测量电极，实现相关水质参数的离线或在线监测。

进一步的，本发明提供中的结垢管段采用透明有机玻璃材料制成，实现均压电极结构过程的可观性，有利于试验人员对试验进度的掌控，同时结垢管段的结构与换流阀内冷水系统散热器结构相同，能够模拟均压电极附近实际流场条件，使其结垢环境与实际条件保持一致；试验数据更加接近真实环境，试验数据的参考性更强。

进一步的，本发明中的补气池和水质参数检测箱连接的管路上还依次连接有循环水泵、第一阀门、液体流量计和水压表，去离子水补充罐和储水池连接的管路上设置有第二阀门，实际补充罐与储水池连接的管路上设置有微型泵，本循环回路上的阀门使本发明不但能够实现定性还能够实现定量控制试验条件针对结垢或除垢研究进行模拟试验，灵活可变，定性调节能够满足不同试验需求，定量调节能够满足平台模拟试验中控制试验变量或加快试验速度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

附图中：1-储水池，2-补气池，3-循环水泵，4-第一阀门，5-液体流量计，6-水压表，7-水质参数检测箱，8-结垢管段，9-除垢装置，10-去离子水补充罐，11-第二阀门，12-第一气压表，13-第一限压阀，14-微型泵，15-试剂补充罐，16-第二气压表，17-第二限压阀，18-气体流量计，19-气瓶，20-均压电极，21-高压试验电源系统，22-第三阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，包括储水池1、补气池2、循环水泵3、第一阀门4、液体流量计5、水压表6、水质参数检测箱7、结垢管段8以及除垢装置9，以上所述部件用管路依次连接形成循环回路。

具体的，所述储水池1在其顶盖位置安装有第一气压表12和第一限压阀13，用于监测并保证储水池1内气压稳定，所述储水池1的顶盖位置还与去离子水补充罐10的出水口连接，去离子水补充罐10的出水口连接至储水池1的管路上安装第二阀门11实现去离子水流量可控性，所述储水池1的顶盖位置还与试剂补充罐15的试剂出口连接，所述试剂补充罐15的试剂出口连接至储水池1的管路上安装有微型泵14，用于精确控制化学试剂的流量，为系统持续补充一定浓度的试验溶液，优选的，在储水池1底部安装有第三阀门22，打开所述第三阀门22能对循环回路中的液体进行取样检测，或者在试验结束时排去循环回路中的循环水。

所述储水池1的液体出口连接补气池2的液体入口，补气池2用于对储水池1内的液体输送气体，从而改变储水池1传输的液体中某种气体溶解量，补气池2的顶盖位置安装有第二气压表16和第二限压阀17，用于监测并保证补气池2内气压稳定；所述补气池2上还连接有气瓶19，所述气瓶19与补气池2连接的管路上安装有监控气体流量大小的气体流量计18，其中，气瓶19的种类包括二氧化碳、氧气或氮气等，通过气瓶19向补气池2输送气体，补气池2改变管路中某种气体溶解量，以满足不同条件的结垢或除垢试验需求。

所述补气池2的液体出口连接循环水泵3，所述循环水泵3为整个循环回路提供水动力，优选的，所述循环水泵3采用不锈钢离心泵，具有较强耐酸碱腐蚀性；流经循环水泵3的液体经过第一阀门4送入水质参数检测箱7中，其中，第一阀门4和水质参数检测箱7之间的管路上还安装有液体流量计5和水压表6，用于监测管路中液体的流量和压力。

具体的，所述水质检测箱7中集成了PH计、电导率仪、溶解氧检测仪等外接仪器，用于检测管路中PH、电导率、溶解氧含量等参数，上述参数也是结垢或除垢试验中十分重要的参数，水质参数处于正常范围是对试验结果正确性的重要保障；通过相关的外设仪器的测量电极插入水质参数检测箱7上预留的电极孔，可实现对相关水质参数的离线或在线监测。

所述水质检测箱7的液体出口连接结垢管段8，优选的，结垢管段8采用透明有机玻璃材料制成，所述结垢管段8的结构与换流阀内冷水系统散热器结构相同，优选的，结垢管段8的四个角位置分别安装有四枚均压电极20，通过高压试验电源系统对四枚均压电极20分别施加电压；其中，仿造实际冷却系统结构搭建该结垢管段20的目的是为了模拟均压电极20附近实际流场条件，使其结垢环境与实际条件保持一致；采用透明有机玻璃制造可实现均压电极20结垢过程可观性，有利于对试验进度的掌控；

所述结垢管段8的液体出口连接除垢装置9的液体入口，所述除垢装置9包括各种用物理方法、电化学方法降低水中致垢粒子浓度的装置，既可通过检测循环回路中液体的致垢粒子浓度以研究其降低致垢粒子浓度的能力，也可通过使其处于工作状态或非工作状态形成对照，对比均压电极20结垢程度以研究除垢装置9的除垢能力；所述除垢装置9的液体出口连接储水池1的回路液体入口，

在本实施例中，本发明结构灵活多变，由多个单元组合而成，搭建方便，并且根据试验需求能够自由添加或删除模块，例如对循环水溶解气体含量无调节需求的话可删去气瓶单元，仅对结垢试验展开研究的话则去掉除垢装置，若想省去每次清洗和换洗的步骤，则可以在进入储水池的回路液体入口的管路上添加树脂罐，清洗循环回路中的液体，试验平台稳定性得到提升，便于搭建与维护。

本发明提供的结垢和除垢试验平台，能进行与换流阀内冷水系统均压电极结垢和除垢问题相关的诸多试验，下面结合具体试验案例对具体实施方式进行说明：

实施例1：本案例对通二氧化碳与否对均压电极结垢程度影响展开试验研究；

试验进行前首先通过去离子水补充罐10对储水池1补充循环水，补充完后关闭第二阀门11，打开第一阀门4，并利用循环水泵3使各装置及管路中充满水，初始补充水应该采用电导率低于0.5μS/cm的去离子水；试验分为两组，进行第一组试验时气瓶全部关闭，在使各仪表处于工作状态后，给所有均压电极20施加电压，除垢装置9处于未工作状态只起水路导通作用；打开微型泵14，开始第一组结垢试验；在试验结束后取出均压电极20并进行干燥及称重、显微观察等处理；随后对系统循环水进行清理，循环回路中的循环水从第三阀门22排出，并用去离子水清洗若干遍循环回路，通过储水池1上的第三阀门22取样检测循环回路中的循环水，循环回路中的循环水符合能够继续进行后续试验要求后，准备开始第二组试验；第二组试验与第一组试验步骤基本一致，唯一不同之处是在试验开始之前打开二氧化碳气瓶，为系统持续通一定浓度的二氧化碳气体；待两组试验均结束后，比较均压电极结垢形貌、重量等，即可得出通二氧化碳与否对均压电极结垢程度影响的结果。

实施例2：本案例对除垢装置运行参数对除垢效果的影响展开试验研究；

试验分为若干组，且采用控制变量法，即每一组试验除了除垢装置9的某一具体运行参数保持不变(如施加的电流密度、电压等)，试验平台的其他所有运行参数均保持不变；每一组试验的步骤均保持一致：试验开始前先通过去离子水补充罐10对储水池1补充循环水，补充完后关闭第二阀门11，打开第一阀门4，打开循环水泵3并利用循环水泵3使各装置及管路中充满水，初始补充水应该采用电导率低于0.5μS/cm的去离子水；各气瓶19可根据实际试验需要选择打开或关闭；在使各仪表处于工作状态后，给所有均压电极20施加电压，并使除垢装置9在指定的工作参数下运行；随后打开微型泵14，开始试验；试验过程中可对水质参数进行测量并记录，在试验结束后取出均压电极20并进行干燥及称重、显微观察等处理；随后对系统循环水进行清理，并用去离子水清洗若干遍，准备开始下一组试验；在全部试验结束之后，对每一组的均压电极结垢形貌、重量等进行比较，结合试验过程中的水质参数，即可得出除垢装置某一运行参数与除垢效果的关系。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，包括储水池(1)，所述储水池(1)上连接有去离子水补充罐(10)的出水口，所述储水池(1)上还连接有试剂补充罐(15)的试剂出口，所述试剂补充罐(15)用于为储水池(1)提供化学试剂，所述储水池(1)的液体出口连接补气池(2)，所述补气池(2)用于改变储水池(1)传输的液体中气体溶解量，所述补气池(2)的液体出口连接水质参数检测箱(7)，所述水质参数检测箱(7)用于检测流经水质参数检测箱(7)的液体的水质参数，所述水质参数检测箱(7)的液体出口连接结垢管段(8)的液体入口，所述结垢管段(8)上可拆卸连接有均压电极(20)，所述结垢管段(8)的液体出口连接除垢装置(9)，所述除垢装置(9)用于降低液体中致垢粒子浓度，所述除垢装置(9)的液体出口连接储水池(1)的回路液体入口。

2.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述补气池(2)上还连接有气瓶(19)，所述气瓶(19)用于为补气池(2)提供若干种气体，所述气瓶(19)与补气池(2)连接的管路上还设置有气体流量计(18)。

3.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述储水池(1)的底部还设置有用于取样检测或试验结束时排出回路中液体的第三阀门(22)。

4.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述水质参数检测箱(7)包括PH计、电导率仪和溶解氧检测仪。

5.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述除垢装置(9)包括用物理方法或化学方法降低水中致垢粒子浓度的装置。

6.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述结垢管段(8)采用透明有机玻璃材料，所述结垢管段(8)的结构与换流阀内冷水系统散热器结构相同。

7.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述补气池(2)与水质参数检测箱(7)连接的管路上还依次连接有循环水泵(3)、第一阀门(4)、液体流量计(5)以及水压表(6)，所述循环水泵(3)采用不锈钢离心泵。

8.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述水质参数检测箱(7)上开设有电极孔，所述电极孔用于插入外设仪器的测量电极。

9.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述去离子水补充罐(10)与储水池(1)连接的管路上设置有第二阀门(11)，所述试剂补充罐(15)与储水池(1)连接的管路上设置有微型泵(14)。

10.根据权利要求1所述的一种换流阀内冷水系统均压电极结垢与除垢试验平台，其特征在于，所述储水池(1)和补气池(2)上均设置有气压表和限压阀。

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