CN211521690U - 压力能回收装置和水处理膜系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种压力能回收装置和水处理膜系统，所述压力能回收装置包括：发电设备、透平设备、整流设备和第一控制设备。所述透平设备包括进水口、出水口和转动轴，所述转动轴与所述发电设备连接，所述出水口设置有调节阀。所述第一控制设备能够根据所述整流设备产生的直流电的参数，控制所述调节阀打开的幅度，使得最终得到的直流电符合使用条件。本申请提供的所述压力能回收装置结构简单。

Description

压力能回收装置和水处理膜系统

技术领域

本申请涉及水处理领域，特别是涉及一种压力能回收装置和水处理膜系统。

背景技术

反渗透又称逆渗透，是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离技术。纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤又称为低压反渗透，是膜分离技术的一种新兴领域，其分离性能介于反渗透和超滤之间，允许一些无机盐和某些溶剂透过膜，从而达到分离的效果。在反渗透技术应用过程中，降低能耗、节省能源和减少制水成本的处理方式被人们所关注。以高盐水为例，由于高盐水的含盐量高，渗透压大，利用反渗透技术处理高盐水需要提供较高的工作压力，在将浓盐水排出时，仍带有一定的压力，如果直接排放，会造成压力能的损失。

在反渗透系统中加装能量回收装置，能够对压力能进行回收。传统技术中，先通过水轮机将浓盐水带有的压力能转换为机械能，再利用发电机将机械能转换为电能进行回收。

然而，在机械能进入发电机前需要先传送至调速装置，通过调速装置调整后再进入发电机。这样的能量回收装置的结构复杂。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种压力能回收装置和水处理膜系统。

一种压力能回收装置，包括：

发电设备；

透平设备，包括：进水口、出水口和转动轴，所述转动轴与所述发电设备连接，所述出水口设置有调节阀，所述调节阀用于控制所述出水口的水流速度；

整流设备，与所述发电设备电连接；

第一控制设备，与所述整流设备及所述调节阀通信连接，用于监测所述整流设备产生的直流电的参数的值，并根据直流电的参数的值控制所述调节阀的打开幅度。

在其中一个实施例中，还包括：

逆变设备，与所述整流设备电连接，且与所述第一控制设备通信连接，用于将直流电转换为交流电，所述第一控制设备用于监测所述逆变设备产生的交流电的参数的值。

在其中一个实施例中，所述调节阀包括：

阀体；

驱动设备，与所述第一控制设备通信连接，且与所述阀体驱动连接，所述驱动设备用于根据所述第一控制设备发送的信号驱动所述阀体。

在其中一个实施例中，所述透平设备为涡轮机。

在其中一个实施例中，所述发电设备为永磁同步电机。

在其中一个实施例中，还包括：

电能回馈线，与所述逆变设备电连接，用于将所述逆变设备产生的交流电传送至电网。

本申请实施例提供的压力能回收装置包括：发电设备、透平设备、整流设备和第一控制设备。所述透平设备包括进水口、出水口和转动轴，所述出水口设置有调节阀。所述转动轴与所述发电设备连接。所述第一控制设备根据所述整流设备产生的直流电的参数的值控制所述调节阀打开的幅度，能够控制所述透平设备中的水流速度，从而使得所述透平设备的转速发生变化。所述透平设备的转速发生变化，所述发电设备的转速也会随之发生变化，使得经过所述整流设备处理后的直流电的相关参数的值满足预设条件，并且通过所述整流设备处理后的直流电稳定可靠。本申请实施例的所述压力能回收装置能够对压力能进行回收，避免了能源的浪费。在本实施例中，所述压力能回收装置在所述透平设备和所述整流设备之间无需安装转速装置，结构简单，同时，所述压力能回收装置为模块化设计，可整体做为一个部件进行更换，便于维护和安装。

一种水处理膜系统，包括：

如上所述的压力能回收装置；

膜装置，包括：膜组进水泵、膜组高压泵、膜组、膜组浓水管和淡水排水管，所述膜组高压泵连接于所述膜组进水泵和所述膜组之间，所述膜组浓水管和所述淡水排水管均设置于所述膜组，所述膜组浓水管与所述进水口连通。

在其中一个实施例中，还包括：

压力传感器，设置与所述膜组。

在其中一个实施例中，所述膜装置还包括：

第二控制设备，与所述压力传感器、所述膜组进水泵和所述膜组高压泵均通信连接。

在其中一个实施例中，所述第二控制设备与所述第一控制设备通信连接，所述第一控制设备用于根据所述第二控制设备检测的压力信息控制所述调节阀。

本申请实施例提供的水处理膜系统包括：压力能回收装置和膜装置。所述膜装置包括：膜组进水泵、膜组高压泵、膜组、膜组浓水管和淡水排水管。经所述膜组浓水管排出的浓水中带有一定的压力能，所述压力能回收装置能够将所述压力能进行回收，从而在很大程度上降低了能源的浪费。同时，本实施例中，所述压力能回收装置将浓水中的压力能回收后再排出，能够降低危险性。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的压力能回收装置的结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的压力能回收装置的结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的水处理膜系统的结构示意图。

附图标记说明：

10、压力能回收装置；

20、膜装置；

21、膜组进水泵；

22、膜组高压泵；

23、膜组；

24、膜组浓水管；

25、淡水排水管；

26、压力传感器；

27、第二控制设备；

30、水处理膜系统；

100、发电设备；

200、透平设备；

210、进水口；

220、出水口；

230、转动轴；

240、调节阀；

250、透平设备壳体；

260、叶片；

241、驱动设备；

242、阀体；

300、整流设备；

400、第一控制设备；

500、逆变设备；

600、电能回馈线。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的压力能回收装置及工艺进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1和图2，本申请实施例提供的一种压力能回收装置10，包括：发电设备100、透平设备200、整流设备300和第一控制设备400。

所述透平设备200包括：进水口210、出水口220和转动轴230。所述转动轴230与所述发电设备100连接，所述出水口220设置有调节阀240，所述调节阀240用于控制所述出水口220的水流速度。所述透平设备200还包括：透平设备壳体250和叶片260，所述进水口210设置于所述透平设备壳体250上方，所述出水口220设置于所述透平设备壳体250的下方。所述转动轴230和所述叶片260均设置于所述透平设备壳体内部。所述叶片数量有多个，多个所述叶片260均与所述转动轴230连接，多个所述叶片260围绕于所述转动轴230。所述透平设备200用于将压力能转换为机械能。带有压力的水从所述进水口210进入所述透平设备壳体250，水流冲击所述叶片260，推动所述转动轴230转动，则能够将压力能转换为机械能。所述发电设备100与所述透平设备200中的转动轴230连接，所述转动轴230将机械能传递至所述发电设备100，所述发电设备100用于将机械能转换为电能。本实施例对所述透平设备200和所述发电设备100的种类和结构不作任何的限制，只要能够实现所述透平设备200和所述发电设备100各自的功能即可。

所述整流设备300与所述发电设备100电连接。所述发电设备100产生的电能为交流电。所述整流设备300能够将所述发电设备100产生的交流电转换为直流电。由于进入所述透平设备200的水流速度可能不稳定，所以通过所述发电设备100产生的交流电可能不稳定，所述整流设备300能够对不稳定的交流电进行整流，从而使得最终得到稳定的直流电。

所述第一控制设备400与所述整流设备300及所述调节阀240通信连接。所述第一控制设备400能够获取所述整流设备300产生的直流电的相关参数的值，如：频率和幅值等参数。同时，第一控制设备400能够将监测到的所述整流设备300产生的直流电的相关参数的值与直流电的预设参数阈值进行比较。根据比较结果，所述第一控制设备400能够相应的控制所述调节阀240打开的幅度，从而能够控制所述透平设备200的水流速度，使得所述透平设备200的转速发生改变。所述透平设备200的转速发生改变，所述发电设备100的转速也随之发生改变，从而能够改变通过所述整流设备300处理后的直流电的相关参数，使得直流电的参数值等于所述预设参数阈值。例如：所述整流设备300产生的直流电的频率比预设的频率阈值小，表示进入所述透平设备200的水流速度较小。所述第一控制设备400控制所述调节阀240增加打开的幅度，则进入所述透平设备200的水流速度会增大，所述透平设备200和所述发电设备100的转速也会增大。所述发电设备100的转速增大，能够使得通过所述整流设备300处理后的直流的频率值增加至预设的频率阈值。

所述第一控制设备400可以但不限于是各种工业计算机、可编程控制器、嵌入式计算机和单片机。

在本实施例中，所述压力能回收装置10包括：发电设备100、透平设备200、整流设备300和第一控制设备400。所述透平设备200包括：进水口210、出水口220和转动轴230。所述出水口220设置有调节阀240。所述第一控制设备400可以根据所述整流设备300处理后的直流电的参数的值控制所述调节阀240打开的幅度，能够控制所述透平设备200中的水流速度，从而使得所述透平设备200的转速发生变化。所述透平设备200的转速发生变化，所述发电设备100的转速也会随之发生变化，使得经过所述整流设备300处理后的直流电的相关参数的值满足预设条件，并且通过所述整流设备300处理后的直流电稳定可靠。所述压力能回收装置10能够对压力能进行回收，避免了能源的浪费。在本实施例中，所述压力能回收装置10在所述透平设备200和所述整流设备300之间无需安装转速装置，结构简单。同时，所述压力能回收装置为模块化设计，可整体做为一个部件进行更换，便于维护和安装。

请参见图2，在一个实施例中，所述压力能回收装置10还包括：

逆变设备500，所述逆变设备500与所述整流设备300电连接，并且，所述逆变设备500与所述第一控制设备400通信连接。所述逆变设备500用于将所述直流电转换为交流电。所述第一控制设备400用于监测所述逆变设备500产生的交流电的参数的值。

所述逆变设备500可以将所述整流设备300处理后的直流电转换为交流电。所述第一控制设备400能够获取所述逆变设备500产生的交流电的相关参数的值，如：频率和幅值等参数。所述第一控制设备400能够将监测到的所述逆变设备500产生的交流电的相关参数的值与预设参数阈值进行比较。根据比较结果，所述第一控制设备400能够相应的控制所述调节阀240打开的幅度，从而能够控制所述透平设备200的水流速度，使得所述透平设备200的转速发生改变。所述透平设备200的转速发生改变，所述发电设备100的转速也会随之发生改变，从而能够改变通过所述逆变设备500处理后的交流电的相关参数的值，使得交流电的参数的值等于所述预设参数阈值。例如：所述逆变设备500产生的交流电的频率比预设的频率阈值大，表示进入所述透平设备200的水流速度较大。所述第一控制设备400控制所述调节阀240减小打开的幅度，则进入所述透平设备200的水流速度会减小，所述透平设备200和所述发电设备100的转速也会减小。所述发电设备100的转速减小，能够使得通过所述整流设备300和所述逆变设备500处理后的交流的频率值减小至预设的频率阈值。这样回收得到的交流电符合日常用电标准，能够另作他用，从而避免了能源的浪费。

请继续参见图2，在一个实施例中，所述调节阀240包括：阀体242和驱动设备241。

所述驱动设备241与所述第一控制设备400通信连接。所述驱动设备241与所述阀体242驱动连接。所述驱动设备241用于根据所述第一控制设备400发送的信号驱动所述阀体242。

所述驱动设备241接收到所述第一控制设备400发送的信号，驱动所述阀体242移动，能够改变所述调节阀240打开的幅度，从而改变了进入所述透平设备200的水流速度。

在一个实施例中，所述透平设备200为涡轮机。

在一个实施例中，所述发电设备100为永磁同步电机。

所述涡轮机有一个主要的旋转元件,即转子，或着称为叶轮。进入所述涡轮机的水流流过所述叶轮时，冲击叶片推动叶轮转动，从而驱动转动轴旋转，完成压力能到机械能的转换。由于所述永磁同步电机与所述涡轮机同轴连接，因此所述转动轴的旋转能够带动所述永磁同步电机转动，完成机械能到电能的转化。所述永磁同步电机的功率因数高，且与所述永磁同步电机的级数无关。同时，所述永磁同步电机还具有高启动转矩、启动时间较短、高过载能力和控制方便等优点。

请继续参见图2，在一个实施例中，所述压力能回收装置10还包括：

电能回馈线600，所述电能回馈线600与所述逆变设备500电连接。所述电能回馈线600用于将所述逆变设备500产生的交流电传送至电网。由于经过所述逆变设备500处理后的交流电符合日常的用电标准。因此，利用所述电能回馈线600将所述交流电传送至电网，能够使得经过所述逆变设备500处理后的交流电使用范围更广。

请参见图3，本申请实施例提供的一种水处理膜系统30，包括：上述任一个实施例提供的所述压力能回收装置10和膜装置20。所述膜装置20包括：膜组进水泵21、膜组高压泵22、膜组23、膜组浓水管24和淡水排水管25。

所述膜组高压泵22连接于所述膜组进水泵21和所述膜组23之间，所述膜组浓水管24和所述淡水排水管25均设置于所述膜组23，所述膜组浓水管24与所述进水口210连通。

高盐水通过所述膜组进水泵21，进入所述膜组高压泵22。所述膜组高压泵22对进入的高盐水进行加压后进入所述膜组23。加压后的高盐水通过所述膜组23的处理后，淡水由所述淡水排水管25排出，高压浓水由所述膜组浓水管24和所述进水口210进入所述压力能回收装置10。所述压力能回收装置10对进入的高压浓水进行处理，将高压浓水减压后变为低压浓水由所述出水口220排出。并将压力能转换为电能进行回收利用。

在本实施例中，所述水处理膜系统30包括：压力能回收装置10和膜装置20。所述膜装置20包括：膜组进水泵21、膜组高压泵22、膜组23、膜组浓水管24和淡水排水管25。经所述膜组浓水管24排出的浓水中带有一定的压力能，所述压力能回收装置10能够将所述压力能进行回收，从而在很大程度上降低了能源的浪费。同时，本实施例中，所述压力能回收装置10将浓水中的压力能进行回收后再排出，能够降低危险性。

请继续参见图3，在一个实施例中，所述水处理膜系统30还包括：

压力传感器26，所述压力传感器26设置于所述膜组23。

所述压力传感器26主要是利用压电效应制造而成的，也可以称作雅典传感器。所述压力传感器26主要使用的压电材料包括：石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺等。所述压力传感器26的种类繁多，例如：差压传感器、绝压传感器、表压传感器、静态压力传感器的动态压力传感器等。所述压力传感器26有额定压力范围、最大压力范围、损坏压力、温度范围和压力迟滞等性能。本实施例中对所述压力传感器26的种类不作任何限制，使用者可以根据实际需求选择不同种类及不同性能的所述压力传感器26。

在一个实施例中，所述水处理膜系统30还包括：

第二控制设备27，所述第二控制设备27与所述压力传感器26、所述膜组进水泵21和所述膜组高压泵22均通信连接。

在一实施例中，所述第二控制设备27与所述第一控制设备400通信连接，所述第一控制设备400用于根据所述第二控制设备27检测的压力信息控制所述调节阀240。

所述第二控制设备27与所述膜组进水泵21和所述膜组高压泵22可以有线连接，也可以无线连接。在所述水处理膜系统30运行时，所述第二控制设备27能够控制所述膜组进水泵21和所述膜组高水泵22开始工作。所述第二控制设备27可以但不限于是各种工业计算机、可编程控制器、嵌入式计算机和单片机。

所述压力传感器26可以感应所述膜组23的压力大小。所述第二控制设备27与所述压力传感器26可以有线连接，也可以无线连接，所述第二控制设备27能够接收所述压力传感器26感应的压力信息。所述第一控制设备400根据所述第二控制设备27中的压力信息可以控制所述调节阀240，从而调节从所述进水口210进入所述透平设备200的浓水的水流速度，进而能够控制所述膜组23中的水流速度，则所述膜组23的压力会发生改变。

在本实施例中，通过调节所述调节阀240可以间接的改变所述膜组23的压力，能够使得所述膜组23的压力稳定在设定值，从而使得所述水处理膜系统30能够稳定正常的运行。

请继续参见图3，本实施例对本申请的所述水处理膜系统30的工作过程进行解释说明。

当所述水处理膜系统30正常运行时，所述第二控制设备27控制所述膜组进水泵21和所述膜组高压泵22开始工作。高盐水通过所述膜组进水泵21进入所述膜组高压泵22，所述膜组高压泵22给进入的高盐水提供约5.8MPa-8.0MPa的压力。带有压力的高盐水进入所述膜组23，利用反渗透技术可以得到浓水和淡水，所述淡水从所述淡水排水管25排出，所述浓水通过所述膜组浓水管24和所述进水口210进入所述透平设备200。所述浓水带有约5.6MPa-5.8MPa的压力，所述透平设备200将这部分压力转换为机械能，转换效率能够达到70％左右。通过所述发电设备100将机械能转换为电能，转换效率能够达到90％。所述整流设备300和所述逆变设备500对所述发电设备100产生的电能进行处理。通过所述第一控制设备400对所述调节阀240的控制，使得最终得到的电能能够达到日常使用标准。所述整流设备300和所述逆变设备500对电能的处理效率能够达到95％以上。整体的所述压力能回收装置10的效率能够达到60％。而且所述第一控制设备400能够根据得到的所述膜组23的压力信息，控制所述调节阀240，使得所述膜组23处于稳定值。从而所述水处理膜系统30能够正常稳定的运行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种压力能回收装置，其特征在于，包括：

发电设备(100)；

透平设备(200)，包括：进水口(210)、出水口(220)和转动轴(230)，所述转动轴(230)与所述发电设备(100)连接，所述出水口(220)设置有调节阀(240)，所述调节阀(240)用于控制所述出水口(220)的水流速度；

整流设备(300)，与所述发电设备(100)电连接；

第一控制设备(400)，与所述整流设备(300)及所述调节阀(240)通信连接，用于监测所述整流设备(300)产生的直流电的参数的值，并根据直流电的参数的值控制所述调节阀(240)的打开幅度。

2.根据权利要求1所述的压力能回收装置，其特征在于，还包括：

逆变设备(500)，与所述整流设备(300)电连接，且与所述第一控制设备(400)通信连接，用于将直流电转换为交流电，所述第一控制设备(400)用于监测所述逆变设备(500)产生的交流电的参数的值。

3.根据权利要求1所述的压力能回收装置，其特征在于，所述调节阀(240)包括：

阀体(242)；

驱动设备(241)，与所述第一控制设备(400)通信连接，且与所述阀体(242)驱动连接，所述驱动设备(241)用于根据所述第一控制设备(400)发送的信号驱动所述阀体(242)。

4.根据权利要求1所述的压力能回收装置，其特征在于，所述透平设备(200)为涡轮机。

5.根据权利要求1所述的压力能回收装置，其特征在于，所述发电设备(100)为永磁同步电机。

6.根据权利要求2所述的压力能回收装置，其特征在于，还包括：

电能回馈线(600)，与所述逆变设备(500)电连接，用于将所述逆变设备(500)产生的交流电传送至电网。

7.一种水处理膜系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至6任意一项所述的压力能回收装置(10)；

膜装置(20)，包括：膜组进水泵(21)、膜组高压泵(22)、膜组(23)膜组浓水管(24)和淡水排水管(25)，所述膜组高压泵(22)连接于所述膜组进水泵(21)和所述膜组(23)之间，所述膜组浓水管(24)和所述淡水排水管(25)均设置于所述膜组(23)，所述膜组浓水管(24)与所述进水口(210)连通。

8.根据权利要求7所述的水处理膜系统，其特征在于，还包括：

压力传感器(26)，设置于所述膜组(23)。

9.根据权利要求8所述的水处理膜系统，其特征在于，所述膜装置(20)还包括：

第二控制设备(27)，与所述压力传感器(26)、所述膜组进水泵(21)和所述膜组高压泵(22)均通信连接。

10.根据权利要求9所述的水处理膜系统，其特征在于，所述第二控制设备(27)与所述第一控制设备(400)通信连接，所述第一控制设备(400)用于根据所述第二控制设备(27)检测的压力信息控制所述调节阀(240)。

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