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摘要:高压直流输电系统中,换流阀是极为重要的设备之一,永富直流工程投产后,现场存在由于加药装置为纯人工操作,加药极为不便利,使得净水站处理的水质不能满足要求,造成阀外冷系统软化罐内树脂堵塞,导致喷淋水池电导率超标,使阀外冷系统强制反洗,喷淋水池液位不断下降,最终影响到换流阀散热进而严重威胁直流系统安全稳定运行。针对该问题,本文从净水系统原理以及净水系统、阀冷系统以及换流阀之间联系进行分析,从净水系统加药装置存在的问题着手,对加药装置进行了系统化的改进与优化,从手动加药系统变为自动加药系统,不仅提高了工作效率,更有效的解决了上述问题。
关键词:高压直流、净水系统、阀外冷系统、自动控制、加药。
0引言
高压直流输电系统中换流阀是直流输电工程的核心设备。换流阀在运行过程中产生大量的热量,需要阀冷系统来进行散热。阀冷却系统分为内冷系统和外冷系统,内冷系统冷却换流阀设备将阀体上各元器件的发热量排除到阀厅外,保证换流阀温度在正常运行范围内,外冷系统对内冷系统进行冷却,使其温度降低到较低范围。
换流站阀外冷系统的冷却水来自站内的净水系统,净水系统的水源来自站外水库,水库水的水质由于受到季节、气候的影响会产生很大的变化,不能满足外冷水运行的要求。因此需要通过净水系统将原水通过加药、高效反应沉淀、过滤、消毒处理后,才能出水供给阀外冷系统使用。加药装置需在处理水的过程中加入混凝剂-碱式氯化铝(PAC)以及助凝剂-聚丙烯酰胺(PAM),其中碱式氯化铝(PAC)通过水解过程形成氢氧化铝凝胶,对水中的悬浮物及可溶解的杂质进行吸附,进而达到沉降的目的。
现场加药装置为纯人工操作,极为不便利,处理的水质不达标,阀外冷冷却水水质不能满足要求,长时间运行会造成阀外冷系统软化器内昂贵的树脂失效,过滤系统堵塞,工业补水泵无法正常补水,导致整个阀外冷却系统缺水,进一步导致换流站核心设备换流阀不能运行在正常温度范围内,最终严重危及高压直流输电的安全稳定运行。
1换流站净水系统原理介绍
1.1净水系统原理
本工程净水站采用原水进水经管道混合器、投加絮凝剂、进入高效沉淀器反应区同时投加助凝剂由反应搅拌机完全反应,进入斜管区由斜管分离水和泥,泥沉入设备底部由排泥阀排出体外,上清液进入到无阀过滤器处理,清液在过滤器中通过锰砂滤料过滤后变为出水输送至工业水池中。同时,在过滤过程中,当过滤器内浊度过高、出水出现水阻、阻力达到设计值时会启动虹吸反冲洗,吸出滤料上污物、冲动滤室内的滤料,把污物冲出体外,净化滤料,进而保证净水效果。
1.2加药装置原理
加药装置主要由溶液箱、储液箱、电动搅拌装置、计量泵、底盘和电气控制柜、管路及阀门等附件组成。工作原理如下:溶液箱的水引自生活水箱,手动打开溶液箱进水阀后,水进入溶液箱,手动往溶液箱加药口加入混凝剂-碱式氯化铝(PAC),通过启动溶液箱中的搅拌器后,碱式氯化铝和水在溶液箱中充分搅拌混合,然后手动打开溶液箱排液阀,使得搅拌后的液体进入储液箱,然后打开储液箱的排水阀后,通过计量泵将药液抽至沉淀池,在沉淀池中与需净化的水发生反应起到絮凝作用使泥水分离,进而起到净化作用。
2净水站加药装置存在的问题分析
首先,站内抽水、进水至溶液箱,启动搅拌机搅拌药液、排水至储液箱均需手动操作才能完成,为保证储液箱中有足够的药水送至沉淀池才能起到相应的作用,上述过程需重复不断的操作,这就需要运行人员加药时长时间在现场,花费大量的时间,工作效率极低。其次,由于加药装置的原因导致净水系统处理后的水质达不到相应的要求,有的甚至处理后的水还存有大量的凝砂,这些水通过工业补水泵流到阀外冷系统,慢慢的泥沙堵塞管道,补水流量变小,工业补水泵不能正常给喷淋水池补水,喷淋水池的液位持续下降。凝砂还会将软化罐内树脂包裹,使其不能发挥作用,导致喷淋水的电导率不断升高,这时阀冷系统将强制性排污,将喷淋水池内的水不断向外排出,极大的浪费了水资源。该问题不解决会导致阀外冷系统给内冷系统散热冷却效果降低,不能满足内冷水进阀温度和出阀温度的要求,限制了直流系统的输送功率,甚至造成永富直流双极闭锁,对电网的安全稳定造成极大威胁。
3优化及改进与优化措施
3.1加药装置改进措施
改进过程将溶液箱进水阀及溶液箱排液阀由手动阀改为电磁阀,溶液箱进水阀为F1,溶液箱出水阀为F2,并在溶液箱及储液箱上安装高液位及低液位开关,其中,D10是溶液箱的低液位开关,D11是溶液箱的高液位开关,D20是储液箱的低液位开关,D21是储液箱的高液位开关,如图1所示:
3.2加药装置自动控制原理图
为了能够实现加药装置的自动控制,需对应的设计加药装置自动控制原理图,经过设计加药装置的自动控制电路,原理图如图2所示:
自动控制原理如下:当溶液箱液位较低时,低于D10,此时,D10和D11常闭节点闭合,F1电磁阀得电打开溶液进水阀F1,给溶液箱补水,J1继电器也同时得电,J1常开节点闭合,随着进水的增加,液位超过D10时,D10常闭节点断开,J1自保持。随着进水的继续增加,当水位超过D11时,D11常闭节点断开,F1电磁阀失电,此时关闭溶液进水阀F1,停止给溶液箱补水,同时J1继电器失电,J1常开节点打开,常闭节点闭合。
J1常闭节点闭合前,时间继电器SJ1未得电,SJ1延时开启的常闭触电闭合,当J1常闭节点闭合后,时间继电器SJ1得电,SJ1延时开启的常闭触电会延时T1(15min)后断开,此时J2继电器得电,J2常开触点闭合,交流接触器CJ得电,CJ常开触点闭合,启动搅拌机QJB搅拌15min,同时,时间继电器SJ1得电,则SJ1延时闭合的常开节点延时T2(大于15min)闭合,设置T2大于T1,以保证药液在溶液箱中搅拌停止搅拌充分后再排至储液箱中。
SJ1延时闭合的常开节点延时T2(大于15min)闭合后,由于储液箱中水位较低,低于D20,因此D20和D21常闭节点闭合,使得F2电磁阀得电,启动溶液箱排液阀F2给储液箱补水,同时J3继电器得电,J3常闭节点断开,使得F1电磁阀不能得电,闭锁溶液进水阀F1的开启,J3常开节点闭合,随着储液箱水位升高,高于D20时,D20常闭节点断开,J3仍然有电即系保持,当液箱水位继续升高,高于D21时,D21常闭节点断开,此时,F2电磁阀失电,关闭溶液箱排液阀F2,J3继电器失电,J3常闭节点闭合,则F1电磁阀可得电,溶液进水阀F1开启闭锁解除,當液位低时,可给溶液箱加水,如此循环工作。
4结语
通过现场运行中发现净水系统加药装置在操作过程中不便操作、费时费力以及导致的净水系统处理的水不满足运行要求,最终影响直流安全稳定运行的问题。本文从净水系统原理,净水系统与直流运行之间联系,加药装置原理,加药装置存在的问题来进行分析,最终通过设计了一种可自动控制且相互配合的加药控制系统,通过实践,发现该方法可行、有效,彻底解决了净水系统加药装置存在的问题。
5参 考 文 献:
[1]赵婉君,高压直流输电技术[M]. 北京: 中国电力出版社,2004.
[2]林志波,钱海,王志滨等.高压直流设备基础[M].北京:中国电力出版社,2011.
[3]韩民晓,文俊,徐永海高压直流输电原理与运行(第2版).北京:机械工业出版社,2013.
[4]中国南方电网超高压输电公司,高压直流输电现场实用技术问答 .北京: 中国电力出版社,2008.
[5]苏玉林,刘志民,熊森,怎样看懂电气二次回路图.北京: 中国电力出版社,2014.
关键词:高压直流、净水系统、阀外冷系统、自动控制、加药。
0引言
高压直流输电系统中换流阀是直流输电工程的核心设备。换流阀在运行过程中产生大量的热量,需要阀冷系统来进行散热。阀冷却系统分为内冷系统和外冷系统,内冷系统冷却换流阀设备将阀体上各元器件的发热量排除到阀厅外,保证换流阀温度在正常运行范围内,外冷系统对内冷系统进行冷却,使其温度降低到较低范围。
换流站阀外冷系统的冷却水来自站内的净水系统,净水系统的水源来自站外水库,水库水的水质由于受到季节、气候的影响会产生很大的变化,不能满足外冷水运行的要求。因此需要通过净水系统将原水通过加药、高效反应沉淀、过滤、消毒处理后,才能出水供给阀外冷系统使用。加药装置需在处理水的过程中加入混凝剂-碱式氯化铝(PAC)以及助凝剂-聚丙烯酰胺(PAM),其中碱式氯化铝(PAC)通过水解过程形成氢氧化铝凝胶,对水中的悬浮物及可溶解的杂质进行吸附,进而达到沉降的目的。
现场加药装置为纯人工操作,极为不便利,处理的水质不达标,阀外冷冷却水水质不能满足要求,长时间运行会造成阀外冷系统软化器内昂贵的树脂失效,过滤系统堵塞,工业补水泵无法正常补水,导致整个阀外冷却系统缺水,进一步导致换流站核心设备换流阀不能运行在正常温度范围内,最终严重危及高压直流输电的安全稳定运行。
1换流站净水系统原理介绍
1.1净水系统原理
本工程净水站采用原水进水经管道混合器、投加絮凝剂、进入高效沉淀器反应区同时投加助凝剂由反应搅拌机完全反应,进入斜管区由斜管分离水和泥,泥沉入设备底部由排泥阀排出体外,上清液进入到无阀过滤器处理,清液在过滤器中通过锰砂滤料过滤后变为出水输送至工业水池中。同时,在过滤过程中,当过滤器内浊度过高、出水出现水阻、阻力达到设计值时会启动虹吸反冲洗,吸出滤料上污物、冲动滤室内的滤料,把污物冲出体外,净化滤料,进而保证净水效果。
1.2加药装置原理
加药装置主要由溶液箱、储液箱、电动搅拌装置、计量泵、底盘和电气控制柜、管路及阀门等附件组成。工作原理如下:溶液箱的水引自生活水箱,手动打开溶液箱进水阀后,水进入溶液箱,手动往溶液箱加药口加入混凝剂-碱式氯化铝(PAC),通过启动溶液箱中的搅拌器后,碱式氯化铝和水在溶液箱中充分搅拌混合,然后手动打开溶液箱排液阀,使得搅拌后的液体进入储液箱,然后打开储液箱的排水阀后,通过计量泵将药液抽至沉淀池,在沉淀池中与需净化的水发生反应起到絮凝作用使泥水分离,进而起到净化作用。
2净水站加药装置存在的问题分析
首先,站内抽水、进水至溶液箱,启动搅拌机搅拌药液、排水至储液箱均需手动操作才能完成,为保证储液箱中有足够的药水送至沉淀池才能起到相应的作用,上述过程需重复不断的操作,这就需要运行人员加药时长时间在现场,花费大量的时间,工作效率极低。其次,由于加药装置的原因导致净水系统处理后的水质达不到相应的要求,有的甚至处理后的水还存有大量的凝砂,这些水通过工业补水泵流到阀外冷系统,慢慢的泥沙堵塞管道,补水流量变小,工业补水泵不能正常给喷淋水池补水,喷淋水池的液位持续下降。凝砂还会将软化罐内树脂包裹,使其不能发挥作用,导致喷淋水的电导率不断升高,这时阀冷系统将强制性排污,将喷淋水池内的水不断向外排出,极大的浪费了水资源。该问题不解决会导致阀外冷系统给内冷系统散热冷却效果降低,不能满足内冷水进阀温度和出阀温度的要求,限制了直流系统的输送功率,甚至造成永富直流双极闭锁,对电网的安全稳定造成极大威胁。
3优化及改进与优化措施
3.1加药装置改进措施
改进过程将溶液箱进水阀及溶液箱排液阀由手动阀改为电磁阀,溶液箱进水阀为F1,溶液箱出水阀为F2,并在溶液箱及储液箱上安装高液位及低液位开关,其中,D10是溶液箱的低液位开关,D11是溶液箱的高液位开关,D20是储液箱的低液位开关,D21是储液箱的高液位开关,如图1所示:
3.2加药装置自动控制原理图
为了能够实现加药装置的自动控制,需对应的设计加药装置自动控制原理图,经过设计加药装置的自动控制电路,原理图如图2所示:
自动控制原理如下:当溶液箱液位较低时,低于D10,此时,D10和D11常闭节点闭合,F1电磁阀得电打开溶液进水阀F1,给溶液箱补水,J1继电器也同时得电,J1常开节点闭合,随着进水的增加,液位超过D10时,D10常闭节点断开,J1自保持。随着进水的继续增加,当水位超过D11时,D11常闭节点断开,F1电磁阀失电,此时关闭溶液进水阀F1,停止给溶液箱补水,同时J1继电器失电,J1常开节点打开,常闭节点闭合。
J1常闭节点闭合前,时间继电器SJ1未得电,SJ1延时开启的常闭触电闭合,当J1常闭节点闭合后,时间继电器SJ1得电,SJ1延时开启的常闭触电会延时T1(15min)后断开,此时J2继电器得电,J2常开触点闭合,交流接触器CJ得电,CJ常开触点闭合,启动搅拌机QJB搅拌15min,同时,时间继电器SJ1得电,则SJ1延时闭合的常开节点延时T2(大于15min)闭合,设置T2大于T1,以保证药液在溶液箱中搅拌停止搅拌充分后再排至储液箱中。
SJ1延时闭合的常开节点延时T2(大于15min)闭合后,由于储液箱中水位较低,低于D20,因此D20和D21常闭节点闭合,使得F2电磁阀得电,启动溶液箱排液阀F2给储液箱补水,同时J3继电器得电,J3常闭节点断开,使得F1电磁阀不能得电,闭锁溶液进水阀F1的开启,J3常开节点闭合,随着储液箱水位升高,高于D20时,D20常闭节点断开,J3仍然有电即系保持,当液箱水位继续升高,高于D21时,D21常闭节点断开,此时,F2电磁阀失电,关闭溶液箱排液阀F2,J3继电器失电,J3常闭节点闭合,则F1电磁阀可得电,溶液进水阀F1开启闭锁解除,當液位低时,可给溶液箱加水,如此循环工作。
4结语
通过现场运行中发现净水系统加药装置在操作过程中不便操作、费时费力以及导致的净水系统处理的水不满足运行要求,最终影响直流安全稳定运行的问题。本文从净水系统原理,净水系统与直流运行之间联系,加药装置原理,加药装置存在的问题来进行分析,最终通过设计了一种可自动控制且相互配合的加药控制系统,通过实践,发现该方法可行、有效,彻底解决了净水系统加药装置存在的问题。
5参 考 文 献:
[1]赵婉君,高压直流输电技术[M]. 北京: 中国电力出版社,2004.
[2]林志波,钱海,王志滨等.高压直流设备基础[M].北京:中国电力出版社,2011.
[3]韩民晓,文俊,徐永海高压直流输电原理与运行(第2版).北京:机械工业出版社,2013.
[4]中国南方电网超高压输电公司,高压直流输电现场实用技术问答 .北京: 中国电力出版社,2008.
[5]苏玉林,刘志民,熊森,怎样看懂电气二次回路图.北京: 中国电力出版社,2014.