[发明专利]一种用于直流换流阀冷却系统外冷水除垢装置及其方法

说明书

本发明涉及一种用于直流换流阀冷却系统外冷水除垢装置及其方法，装置包括除垢槽、直流电源、电极、超声波发生装置和垢渣采集槽；电极的阴极和阳极与直流电源的负极和正极对应连接；且电极固定安装在所述除垢槽内；超声波发生装置安装在除垢槽上；所述垢渣采集槽安装在除垢槽底部，除垢槽底部为开式。将电极与除垢槽固定安装，并对电极施加低电压；喷淋水的钙、镁离子在电极的阴极发生化学反应产生污垢；对电极施加一定频率的振动，超声波发生装置将其自身的振动频率调整至与污垢附着电极相同的振动频率，致使污垢脱落至垢渣采集槽内。通过本发明提供的除垢装置及其方法，可对喷淋水中致垢离子进行去除，解决了换流站内的冷却塔结垢问题。

技术领域

本发明涉及一种直流输电系统的装置及其方法，具体讲涉及一种用于直流换流阀冷却系统外冷水除垢装置及其方法。

背景技术

换流阀是直流输电工程的核心设备，通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制，其价值约占换流站成套设备总价的22～25％。

换流阀的设计应用了电力电子技术、光控转换技术、高压技术、控制技术和均压技术、冷却技术、高压用绝缘材料的最新技术和研究成果，主要的技术难点在于：换流阀暂态仿真模型的建立；换流阀高电位整体屏蔽和屏蔽性能的研究；换流阀绝缘配合、局部放电水平的控制与抑制技术；换流阀关键器件的开发研制；换流阀阀冷却、光电转换技术、控制和均压技术的集成；换流阀型式试验方法的研究。

换流阀由晶闸管、阻尼电容、均压电容、阻尼电阻、均压电阻、饱和电抗器、晶闸管控制单元等零部件组成。其中，晶闸管是换流阀的核心部件，它决定了换流阀的通流能力(目前国内已研制出6英寸晶闸管，额定通流能力4000安培)，通过将多个晶闸管元件串联可得到希望的系统电压。晶闸管的触发方式分为电触发和光触发，ABB和西门子、阿海珐分别是其中的代表。

换流阀的核心部件晶闸管所需的水冷散热器，既要给晶闸管散热，又要充当结构件承压，还需导电，和终身的质保，其严格的质量要求使得这种水冷散热器成为了电力电子行业内水冷散热器的顶级产品。

在换流阀领域内，目前针对直流输电换流阀冷却系统水质的监测项目主要包括：电导率、pH(只有少部分换流站监测)、溶解氧、温度，这些数据指标较少，并且为定期检测，导致目前诸多国内换流站均出现冷却塔盘管结垢的问题。冷却塔盘管结垢将会大大降低冷却塔的换热效率，导致内冷水温度偏高，若冷却塔的裕量不足，极易导致阀体温度过高而跳闸，造成严重后果。

在水处理行业，已出现过小型的电化学除垢仪器，然而，主要是采用圆管型结构，且除垢量较小，清洗不方便，难以应用于水量较大的换流阀冷却系统的外冷水除垢。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于直流换流阀冷却系统外冷水除垢装置及其方法，本发明提供的装置安装简单，操作简便；除垢效果明显；对环境友好，无污染，垢渣可用于建筑材料；耗电少，除垢效率高，解决了换流站内的冷却塔结垢问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种用于直流换流阀冷却系统外冷水除垢装置，该装置并联于外冷系统主循环回路上，其改进之处在于，所述装置包括除垢槽、直流电源、电极、超声波发生装置和垢渣采集槽；所述电极的阴极和阳极与直流电源的负极和正极对应连接；且电极固定安装在所述除垢槽内；所述超声波发生装置安装在除垢槽上；所述垢渣采集槽安装在除垢槽底部，所述除垢槽底部为开式。

进一步地，所述电极为板式电极，用于产生等频率的平板式电极束，其阳极采用钛钌电极，阴极采用316不锈钢板；所述电极的选用面积用如下式1)表示：

式中：c₀，c分别为进水和出水硬度值，V为水流体积，A为电极阴极面积，t为反应时间，k为反应速率常数；

电能的消耗功率用如下式2)表示：