一种内冷水pH值智能调节装置及其应用方法与流程

一种内冷水ph值智能调节装置及其应用方法
技术领域
1.本发明涉及电力系统的大型发电机与调相机内冷水处理领域，具体涉及一种内冷水ph值智能调节装置及其应用方法。


背景技术：

2.大型发电机与调相机运行过程中产生大量的热量，需要通过冷却系统带走。水冷是最经济有效的方式，大型发电机与调相机普遍采用水冷的方式进行冷却。为防止发电机与调相机线圈腐蚀，产生铜的氧化物沉积，影响传热效率或导致堵塞线圈甚至穿孔漏水，威胁机组的安全运行。大型发电机与调相机内冷水对水质有严格的要求，定子内冷水水质要求为ph值8.0～9.0、铜离子含量小于20ug/l、电导率小于2.0μs/cm，转子内冷水水质要求为ph值7.0～9.0、铜离子含量小于40ug/l(期望值20ug/l)、电导率小于5.0μs/cm。
3.为保证内冷水水质，内冷水处理应用最广泛和有效的处理方式是先通过净化系统净化内冷水，然后通过添加碱液来调整ph。发电机与调相机内冷水采用添加碱液氢氧化钠的方式来调整内冷水ph值，ph值控制需要相应的ph调节装置来保证ph值处于相应的范围。由于ph值反应速度慢有一定的滞后性，不能及时反应加药量与ph的关系，无法准确控制，而电导率与ph值有一定的对应相关性且反应灵敏，所以可通过控制加药点至某一电导率，则加药点加入了对应的碱液，也就是加药点加药前与加药后的电导率的差值决定碱液的加入量。现有技术均通过控制加药点的电导率来调整内冷水ph，但该技术无法根据水质波动或内冷水水质ph值情况自动修正目标值来达到目标ph值，比如：当内冷水水质波动时，因目标电导率值恒定不变，加药量会跟随加药点水质电导率变化而变化，最终导致ph变化，使得ph偏离目标值，当系统补水或运行过程中二氧化碳等杂质的溶入必然导致水质变化，特别是转子内冷水系统运行过程中大量的二氧化碳溶入，温度和运行工况的不同，二氧化碳的溶入量不同水质变化较大。同时，该调节方法还依赖运维人员的技术经验，需要根据水质情况来修改目标值，以保证内冷水ph控制在相应范围，同样的技术在各地方的应用效果差距也很大，最终导致内冷水ph波动范围大，水质合格率不高。因此，需要一种能适应内冷水水质波动的内冷水ph值智能调节装置。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种内冷水ph值智能调节装置及其应用方法，本发明可基于加药前后的ph值、加药前后的电导率来实现对内冷水的循环回路上添加碱液的闭环控制，能够保证水质波动时碱液的精确添加量，避免了实际控制的ph值不参与控制，水质波动时碱液添加不精确以及运维依靠工作人员经验的问题，从而实现对内冷水ph的精准智能自动控制。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种内冷水ph值智能调节装置，包括加药前ph表、加药前电导率表、控制组件、计量泵、碱液箱、加药后电导率表和加药后ph表，所述加药前ph表、加药前电导率表、加药后电
导率表、加药后ph表的输出端分别与控制组件相连，所述碱液箱的输出端与内冷水的循环回路连通，所述计量泵安装在碱液箱的输出端管路上且控制端与控制组件相连。
7.此外，本发明还提供一种内冷水循环系统，包括内冷水箱和净化组件两者构成的内冷水的循环回路，所述内冷水的循环回路上安装有前述的内冷水ph值智能调节装置。
8.可选地，所述加药前ph表安装在内冷水箱的输出端、净化组件的输入端之间的管路上。
9.可选地，所述加药前电导率表安装在碱液箱的输出端与内冷水的循环回路的连通点的上游，所述加药后电导率表、加药后ph表安装在碱液箱的输出端与内冷水的循环回路的连通点的下游。
10.可选地，所述碱液箱的输出端与内冷水的循环回路的连通点位于净化组件的输出端的管路上。
11.此外，本发明还提供一种前述的内冷水ph值智能调节装置的应用方法，包括：
12.s101，基于加药前电导率和预设的目标电导率之间的差值控制计量泵的输出，直至加药后电导率表检测的加药后电导率等于目标电导率；
13.s102，判断加药后ph表检测的加药后ph值是否等于预设的目标ph值，若等于预设的目标ph值则结束并退出；否则，基于加药前ph值和预设的目标ph值之间的差异修正目标电导率，跳转步骤s101。
14.可选地，步骤s102中基于加药前ph值和预设的目标ph值之间的差异修正目标电导率时，若加药前ph值低于预设的目标ph值则以指定的步长增加目标电导率的值，若加药前ph值高于预设的目标ph值则以指定的步长降低目标电导率的值。
15.可选地，所述指定的步长为0.1μs/cm。
16.可选地，步骤s101中基于加药前电导率和预设的目标电导率之间的差值控制计量泵的输出是指采用pid控制基于加药前电导率和预设的目标电导率之间的差值控制计量泵的输出。
17.可选地，所述pid控制的函数表达式为：
[0018][0019]
上式中，u(t)为pid控制输出的计量泵的控制电压，err(t)是指加药前电导率和预设的目标电导率之间的差值或者加药前ph值和预设的目标ph值之间的差值，k
p
为比例系数，ti为积分时间系数，td为微分时间系数，t为时间。
[0020]
和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：本发明内冷水ph值智能调节装置包括加药前ph表、加药前电导率表、控制组件、计量泵、碱液箱、加药后电导率表和加药后ph表，加药前ph表、加药前电导率表、加药后电导率表、加药后ph表的输出端分别与控制组件相连，碱液箱的输出端与内冷水的循环回路连通，计量泵安装在碱液箱的输出端管路上且控制端与控制组件相连。本发明可基于加药前后的ph值、加药前后的电导率来实现对内冷水的循环回路上添加碱液的闭环控制，能够保证水质波动时碱液的精确添加量，避免了实际控制的ph值不参与控制，水质波动时碱液添加不精确以及运维依靠工作人员经验的问题，从而实现对内冷水ph的精准智能自动控制。
附图说明
[0021]
图1为本发明实施例一的内冷水ph值智能调节装置及内冷水循环系统的结构示意图。
[0022]
图例说明：1、加药前ph表；2、加药前电导率表；3、控制组件；4、计量泵；5、碱液箱；6、加药后电导率表；7、加药后ph表；8、内冷水箱；9、净化组件。
具体实施方式
[0023]
实施例一：
[0024]
下文将以调相机定子的内冷水循环系统为例，对本发明内冷水ph值智能调节装置及其应用方法进行进一步的详细说明。需要说明的是，发电机定子的内冷水循环系统与调相机定子的内冷水循环系统结构和性质相似，因此本实施例也适用于发电机定子的内冷水循环系统。
[0025]
参见图1，本实施例内冷水ph值智能调节装包括加药前ph表1、加药前电导率表2、控制组件3、计量泵4、碱液箱5、加药后电导率表6和加药后ph表7，加药前ph表1、加药前电导率表2、加药后电导率表6、加药后ph表7的输出端分别与控制组件3相连，碱液箱5的输出端与内冷水的循环回路连通，计量泵4安装在碱液箱5的输出端管路上且控制端与控制组件3相连。
[0026]
如图1所示，本实施例还提供一种内冷水循环系统，包括内冷水箱8和净化组件9两者构成的内冷水的循环回路，内冷水的循环回路上安装有前述的内冷水ph值智能调节装置。
[0027]
作为一种可选的实施方式，如图1所示，本实施例的加药前ph表1安装在内冷水箱8的输出端、净化组件9的输入端之间的管路上。
[0028]
作为一种可选的实施方式，如图1所示，本实施例的加药前电导率表2安装在碱液箱5的输出端与内冷水的循环回路的连通点的上游，加药后电导率表6、加药后ph表7安装在碱液箱5的输出端与内冷水的循环回路的连通点的下游。
[0029]
作为一种可选的实施方式，如图1所示，本实施例的碱液箱5的输出端与内冷水的循环回路的连通点位于净化组件9的输出端的管路上。
[0030]
本实施例中，加药前电导率表2、加药后电导率表6所采用的电导率表为哈希8310在线纯水电导率表，电极常数为0.00998，测量误差为0.02μs/cm。加药前ph表1和加药后ph表7采用的ph表为哈希8362在线纯水ph表，误差为0.01。计量泵4为罗特蒙特mikro delta电磁驱动变频隔膜精密计量泵，流量为150～1500ml/h。此外，控制组件3基于为西门子step7-microwin smart(s7-1200)及其外围电路实现。
[0031]
此外，本实施例中还提供一种前述的内冷水ph值智能调节装置的应用方法，包括：
[0032]
s101，基于加药前电导率和预设的目标电导率之间的差值控制计量泵4的输出，直至加药后电导率表6检测的加药后电导率等于目标电导率。例如，本实施例中预设的目标电导率1.2μs/cm，因此通过步骤s101使内冷水加药后电导率稳定在1.2μs/cm。
[0033]
s102，判断加药后ph表7检测的加药后ph值是否等于预设的目标ph值，若等于预设的目标ph值则结束并退出；否则，基于加药前ph值和预设的目标ph值之间的差异修正目标电导率，跳转步骤s101。
[0034]
本实施例中，步骤s102中基于加药前ph值和预设的目标ph值之间的差异修正目标电导率时，若加药前ph值低于预设的目标ph值则以指定的步长增加目标电导率的值，若加药前ph值高于预设的目标ph值则以指定的步长降低目标电导率的值。其中指定的步长可以根据需要进行设置，例如作为一种可选的实施方式，指定的步长为0.1μs/cm。控制组件3加药后电导率不超过2μs/cm，一旦出现内冷水或加药后电导率超过2μs/cm则应停计量泵4，以防止加药导致内冷水电导率过高。
[0035]
例如，本实施例中预设的目标ph值为9.2，在通过步骤s101使内冷水加药后电导率稳定在1.2μs/cm后，再通过步骤s102再根据内冷水加药后ph值进行进一步调整内冷水加药后电导率目标值，使加药后ph处于9.2：若ph低于9.2则以0.1μs/cm逐步增加目标电导率跳转步骤s101直至内冷水加药后ph值稳定在9.2，若ph高于9.2则以0.1μs/cm逐步降低目标电导率跳转步骤s101直至稳定内冷水加药后ph值在9.2。
[0036]
本实施例中，步骤s101中基于加药前电导率和预设的目标电导率之间的差值控制计量泵4的输出是指采用pid控制基于加药前电导率和预设的目标电导率之间的差值控制计量泵4的输出。本实施例中，pid控制的函数表达式为：
[0037][0038]
上式中，u(t)为pid控制输出的计量泵4的控制电压，err(t)是指加药前电导率和预设的目标电导率之间的差值或者加药前ph值和预设的目标ph值之间的差值，k
p
为比例系数，ti为积分时间系数，td为微分时间系数，t为时间。本实施例中k
p
＝0.48，ti＝0.10，td＝0.23。
[0039]
经测试，通过本实施例内冷水ph值智能调节装置的应用方法，可控制定子内冷水ph稳定控制在8.5～8.7，电导率1.0～1.5μs/cm，铜离子含量未检出。而采用常规电导率单一控制，ph为7.5～8.5，电导率为1.0～1.2μs/cm，铜离子含量10～40μg/l。由此可见，本实施例内冷水ph值智能调节装置的应用方法能够实现对对调相机定子的内冷水循环系统中内冷水ph的精准智能自动控制，同样也可推定本实施例内冷水ph值智能调节装置的应用方法能够实现对对发电机定子的内冷水循环系统中内冷水ph的精准智能自动控制。
[0040]
综上所述，本实施例内冷水ph值智能调节装置的应用方法通过电导率为主，ph为辅修正电导率的方法来调节内冷水ph值，并通过实时监控加药前电导率值以保证水质波动时碱液的精确添加量，避免了实际控制的ph值不参与控制，水质波动时碱液添加不精确以及运维依靠工作人员经验的问题，从而实现对内冷水ph的精准智能自动控制。
[0041]
实施例二：
[0042]
下文将以调相机转子的内冷水循环系统为例，对本发明内冷水ph值智能调节装置及其应用方法进行进一步的详细说明。需要说明的是，发电机转子的内冷水循环系统与调相机转子的内冷水循环系统结构和性质相似，因此本实施例也适用于发电机转子的内冷水循环系统。
[0043]
本实施例方法与实施例一方法基本相似，其主要区别为针对调相机转子的内冷水循环系统的内冷水波动较大的情况，优化了pid控制的控制参数，具体地，本实施例中k
p
＝0.452，ti＝0.20，td＝0.46。此外，本实施例步骤s101中预设的目标电导率3.5μs/cm，因此通过步骤s101使内冷水加药后电导率稳定在3.5μs/cm。步骤s102中预设的目标ph值为8.5，在
通过步骤s101使内冷水加药后电导率稳定在3.5μs/cm后，再通过步骤s102再根据内冷水加药后ph值进行进一步调整内冷水加药后电导率目标值，使加药后ph处于8.5：若ph低于8.5则以0.1μs/cm逐步增加目标电导率跳转步骤s101直至内冷水加药后ph值稳定在8.5，若ph高于8.5则以0.1μs/cm逐步降低目标电导率跳转步骤s101直至稳定内冷水加药后ph值在8.5。而且，控制组件3加药后电导率不超过5μs/cm，一旦出现内冷水或加药后电导率超过5μs/cm则停计量泵防止加药导致内冷水电导率过高。
[0044]
经测试，通过本实施例内冷水ph值智能调节装置的应用方法，可控制转子内冷水ph值稳定控制在7.5～8.0，电导率2.8～4.5μs/cm，铜离子含量小于20μg/l。而采用常规电导率单一控制，ph值为6.5～8.0，电导率为3.5～4.0μs/cm，铜离子含量大于40μg/l。由此可见，本实施例内冷水ph值智能调节装置的应用方法能够实现对调相机转子的内冷水循环系统中内冷水ph的精准智能自动控制，同样也可推定本实施例内冷水ph值智能调节装置的应用方法能够实现对对发电机转子的内冷水循环系统中内冷水ph的精准智能自动控制。
[0045]
同样地，本实施例内冷水ph值智能调节装置的应用方法通过电导率为主，ph为辅修正电导率的方法来调节内冷水ph值，并通过实时监控加药前电导率值以保证水质波动时碱液的精确添加量，避免了实际控制的ph值不参与控制，水质波动时碱液添加不精确以及运维依靠工作人员经验的问题，从而实现对内冷水ph的精准智能自动控制。
[0046]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。