專利名稱：用于發(fā)電站介質(zhì)循環(huán)的純度測(cè)量的測(cè)量裝置和運(yùn)行該測(cè)量裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電站介質(zhì)循環(huán)的純度測(cè)量的測(cè)量裝置，包括離子交 換裝置和用于測(cè)量流過離子交換裝置的介質(zhì)流的參數(shù)的測(cè)量設(shè)備。此外，本發(fā) 明還涉及一種用于運(yùn)行這樣的測(cè)量裝置的方法。
背景技術(shù)：
在發(fā)電站的水蒸汽循環(huán)中水被蒸發(fā)并在高的壓力下被傳輸?shù)綔u輪機(jī)，在該 渦輪機(jī)上蒸汽膨脹并冷卻。水或蒸汽的高的純度在這樣的循環(huán)中具有重要意義，
因?yàn)殡s質(zhì)如NaCl、 CaC03、 MgC03等在水蒸發(fā)時(shí)大部分地作為沉淀物被遺留并 損壞蒸汽機(jī)。但是，其它的化合物，例如硅酸鹽，以及最小量的上述雜質(zhì)，也 會(huì)一起進(jìn)入蒸汽過程并在蒸汽冷卻時(shí)沉積在渦輪機(jī)葉片上，這會(huì)導(dǎo)致在渦輪機(jī) 上的腐蝕和沉積。
因此，公知的是，進(jìn)行發(fā)電站的水循環(huán)的純度測(cè)量，在該純度測(cè)量中例如 測(cè)量水的陽(yáng)離子電導(dǎo)率，該電導(dǎo)率是水循環(huán)中的水或蒸汽的純度的度量。在此， 借助強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換器將為中和干擾的酸而添加到水循環(huán)的堿化物質(zhì)去除并交 換陽(yáng)離子，例如將Na+從NaCl中抽出并取而代之將f給入水中，由此形成HC1 ， 其具有NaCl三倍大的電導(dǎo)率。因此，水的電導(dǎo)率在陽(yáng)離子交換器之后以及必 要時(shí)另外在陽(yáng)離子交換器之前被測(cè)量并且由此推導(dǎo)出水的純度。
在啟動(dòng)發(fā)電站或者渦輪機(jī)時(shí)純度測(cè)量起到很大的作用，因?yàn)槠浣Y(jié)果對(duì)以下 是決定性的，即，蒸汽是否可以被傳導(dǎo)到渦輪機(jī)或者水是否必須進(jìn)一步被凈化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于發(fā)電站介質(zhì)循環(huán)的純度 測(cè)量的測(cè)量裝置和一種運(yùn)行該測(cè)量裝置的方法，利用該裝置和方法可以順利運(yùn) 行發(fā)電單元，如渦輪機(jī)或發(fā)電站。
首先提到的技術(shù)問題是通過一種本文開始部分提到類型的測(cè)量裝置解決的，其中按照本發(fā)明離子交換裝置具有兩個(gè)用于發(fā)電站的兩個(gè)不同運(yùn)行模式的 流動(dòng)路徑。
在此，本發(fā)明從以下考慮出發(fā)，目前發(fā)電站總是可變地運(yùn)行，由此其比以 前更頻繁地停機(jī)然后再次啟動(dòng)。因此，具有只是短暫的啟動(dòng)過程并且因此能夠 在短時(shí)之后獲得純度測(cè)量的可靠的值總是重要的。在循環(huán)停止后離子交換器中 的水是不合適用于測(cè)量的，因?yàn)殡x子交換器在水靜止時(shí)將離子交換器在常規(guī)運(yùn) 行中捕獲的離子給入水中。因此，在獲得可靠測(cè)量值之前，離子交換器必須首 先被沖洗片刻。試驗(yàn)表明，離子交換器必須用其實(shí)際容積約三倍量的水來(lái)沖洗。 因?yàn)殡x子交換器容積越大使用期限越長(zhǎng)，所以對(duì)有效的運(yùn)行來(lái)說，它需要一定 的容積，由此規(guī)定了長(zhǎng)的沖洗時(shí)間。由于該互為矛盾的條件，可靠的測(cè)量值只 有在離子交換裝置啟動(dòng)之后經(jīng)過相對(duì)長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間才可以獲得。為解決該矛盾 的條件可以在開始啟動(dòng)過程時(shí)選擇通過離子交換器的高的沖洗流。然而這阻礙 了在離子交換器中構(gòu)建一個(gè)反應(yīng)平衡，由此正確的測(cè)量雖然加速了，但是還沒 有達(dá)到令人滿意的迅速。此外，特殊沖洗流的裝置與測(cè)量裝置的高控制花費(fèi)相 聯(lián)系。
通過用于發(fā)電站的或者離子交換裝置的兩個(gè)不同的運(yùn)行模式的兩個(gè)流動(dòng) 路徑，可以將流動(dòng)路徑與運(yùn)行模式匹配并且由此將互相矛盾的條件分布到兩個(gè) 流動(dòng)路徑上。可以將離子交換器的高使用期限與快速獲得可靠的測(cè)量值相聯(lián)系。
介質(zhì)循環(huán)可以是水循環(huán)，其可以包括水的蒸汽形式的凝聚態(tài)。純度測(cè)量可 以是純度監(jiān)視。兩個(gè)流動(dòng)路徑合適地通過離子交換裝置的至少 一個(gè)離子交換器 延伸。測(cè)量設(shè)備可以是用于測(cè)量介質(zhì)的、特別是水的或蒸汽的電導(dǎo)率的電導(dǎo)率 傳感器。測(cè)量裝置可以包括分析設(shè)備，例如電子分析設(shè)備，然而該分析設(shè)備不 必是現(xiàn)存的，或者可以是獨(dú)立于測(cè)量裝置的。離子交換裝置合適地包括陽(yáng)離子 交換器。發(fā)電站可以是具有在其上連接了介質(zhì)循環(huán)的單個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)、總發(fā)
電站如GuD (煤氣和蒸汽)設(shè)備、或僅僅是其中一部分。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，提供了用于離子交換裝置的運(yùn)行開始的 流動(dòng)路徑?？梢钥焖佾@得可靠的測(cè)量值。為此，該流動(dòng)路徑的穿流容積 (Durchstr6mungsvolumen)合適地小于其它流動(dòng)3各徑的穿流容積。在運(yùn)行間歇 后的運(yùn)行開始可以是運(yùn)行模式、特別是發(fā)電站的運(yùn)行模式，例如發(fā)電站的啟動(dòng) 模式的一部分。
兩個(gè)流動(dòng)路徑優(yōu)選包括各自的離子交換器，特別是陽(yáng)離子交換器。每個(gè)離
5子交換器可以與各個(gè)運(yùn)行模式匹配，并且可以單獨(dú)地被更換。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí) 施方式中兩個(gè)流動(dòng)路徑通過唯一的離子交換器延伸，該離子交換器具有兩個(gè)不 同的、特別是并行的流動(dòng)路徑，其中至少一個(gè)可以獨(dú)立于另一個(gè)被運(yùn)行。這樣 可以減少要維護(hù)的部件的數(shù)量。
此外建議，離子交換器中的一個(gè)被設(shè)置用于啟動(dòng)運(yùn)行或者運(yùn)行開始，并且 具有比另一個(gè)離子交換器的穿流容積更小的穿流容積。可以實(shí)現(xiàn)快速?zèng)_洗和由 此實(shí)現(xiàn)快速的運(yùn)行準(zhǔn)備就緒。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的特征在于，并行設(shè)置流動(dòng)if各徑。由此，既可以 為資源保護(hù)的目的而獨(dú)立運(yùn)行兩個(gè)流動(dòng)路徑，也可以例如為達(dá)到無(wú)干擾的測(cè)量 過渡而進(jìn)行短時(shí)間的總體運(yùn)行。特別地，將兩個(gè)離子交換器與兩個(gè)流動(dòng)路徑并 行設(shè)置。
如果兩個(gè)流動(dòng)路徑可以分別與測(cè)量設(shè)備相連，其中另一個(gè)流動(dòng)路徑分別可 以與測(cè)量設(shè)備分離，則可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)備的有效使用和物美價(jià)廉的測(cè)量裝置。 可以互相獨(dú)立地對(duì)于兩個(gè)流動(dòng)路徑^吏用 一個(gè)測(cè)量設(shè)備。
如果兩個(gè)流動(dòng)路徑分別具有一個(gè)用于測(cè)量參數(shù)的測(cè)量設(shè)備，則可以比較由 測(cè)量設(shè)備輸出的值并且可以實(shí)現(xiàn)在流動(dòng)路徑之間的快速轉(zhuǎn)換。合適地為每個(gè)離 子交換器配備一個(gè)獨(dú)立的用于測(cè)量參數(shù)的測(cè)量設(shè)備，其特別地被設(shè)置在各個(gè)離 子交換器后面。
例如，通過在流動(dòng)路徑之間手動(dòng)切換，手動(dòng)操作閥或者由操作者手動(dòng)讀出 測(cè)量設(shè)備，可以通過手動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量裝置的筒單運(yùn)行。通過在發(fā)電站啟動(dòng) 時(shí)用于激活流動(dòng)路徑中的一個(gè)控制單元可以達(dá)到有效的啟動(dòng)。此外，可以通過 由控制單元促使的在流動(dòng)路徑之間的轉(zhuǎn)換，例如通過自動(dòng)地讀出測(cè)量值，使得 為啟動(dòng)運(yùn)行而設(shè)置的離子交換器由于短的啟動(dòng)運(yùn)行而受到保護(hù)。
針對(duì)方法的技術(shù)問題，是通過本文開始部分提到類型的方法解決的，其中 根據(jù)本發(fā)明，在離子交換裝置的運(yùn)行開始時(shí)激活離子交換裝置的第 一流動(dòng)路徑 并在其上運(yùn)行純度測(cè)量，以及在后面的常^見運(yùn)行中關(guān)閉第 一流動(dòng)路徑而在第二 流動(dòng)路徑上進(jìn)行測(cè)量。通過用于發(fā)電站的或離子交換裝置的兩個(gè)不同運(yùn)行模式 的兩個(gè)流動(dòng)路徑的不同運(yùn)行，可以將流動(dòng)路徑與運(yùn)行模式匹配，并且由此互相 矛盾的條件被分布到兩個(gè)流動(dòng)路徑上。離子交換器的高使用期限可以與快速獲 得可靠的測(cè)量值相聯(lián)系。運(yùn)行開始可以在運(yùn)行間歇之后進(jìn)行，并且可以包括至 少 一個(gè)直至離子交換器為常規(guī)運(yùn)行而達(dá)到平衡運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間。如果在離子交換裝置的運(yùn)行開始時(shí)在兩個(gè)流動(dòng)路徑上進(jìn)行純度測(cè)量，則可 以實(shí)現(xiàn)在流動(dòng)路徑之間低干擾和順利的轉(zhuǎn)換。


下面結(jié)合在附圖中示出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
附圖中
圖l示出了具有兩個(gè)在發(fā)電站水循環(huán)的取樣系統(tǒng)中的陽(yáng)離子交換器的測(cè)量 裝置，以及
圖2示出了具有包括兩個(gè)并行流動(dòng)路徑的陽(yáng)離子交換器的另一個(gè)測(cè)量裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性示出了發(fā)電站中未示出的蒸汽渦輪機(jī)的水循環(huán)的取樣系統(tǒng)2的 片段，其具有測(cè)量裝置4。測(cè)量裝置4包括離子交換裝置6，其具有兩個(gè)不同大 小的離子交換器8、 10，它們被實(shí)施為陽(yáng)離子交換器并經(jīng)過多個(gè)管線12、 14、 16、 18、 20互相連才妾。
在蒸汽渦輪機(jī)正常運(yùn)行期間，60 1/h容積的非常純的堿性水以蒸汽的形式 從其余的水循環(huán)中被分離，并經(jīng)過取樣管線22被傳導(dǎo)到取樣系統(tǒng)2。在取樣冷 卻器24中蒸汽被凝結(jié)。從60 1/h的水中10 1/h的水經(jīng)過打開的閥26被傳導(dǎo)到 容量為1.51的大的離子交換器8中。在那里水的堿性被中和并且例如鹽的陽(yáng)離 子與H+離子交換。這樣改變的水經(jīng)過管線18通過打開的閥28被傳輸?shù)綄?shí)施為 電導(dǎo)率測(cè)量設(shè)備的測(cè)量設(shè)備30，其測(cè)量水的電導(dǎo)率并且顯示。從電導(dǎo)率可以確 定水的純度。其余的50 1/h經(jīng)過管線32被傳導(dǎo)到取樣系統(tǒng)的另 一個(gè)試驗(yàn)區(qū)域中， 例如到手工取樣中，從該手工取樣中取出水并分析。
在渦輪機(jī)的靜止?fàn)顟B(tài)在離子交換器8中保留的水一直停頓直到渦輪機(jī)又啟 動(dòng)并且重新開始60 1/h的流量。為了獲得穩(wěn)定的測(cè)量值，在離子交換器8中的 1.5 1的容積必須被交換大約三次，這在101/h的流量中持續(xù)約26分鐘。然后才 可以從測(cè)量設(shè)備30獲得穩(wěn)定的測(cè)量值，并可以決定，水是否足夠純，以便作為 蒸汽被傳輸?shù)綔u輪機(jī)。為了避免該長(zhǎng)的等待時(shí)間，測(cè)量裝置4包括容積為150ml 的小的離子交換器10。
在發(fā)電站或渦輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)，10 1/h流量的水經(jīng)過管線12和打開的閥34被傳輸?shù)诫x子交換器10,離子交換器10以這種方式在約3分鐘之后被充分沖
洗。水經(jīng)過管線14和打開的閥36被傳輸?shù)綔y(cè)量設(shè)備30,從而進(jìn)行純度測(cè)量。 鬧28在此關(guān)閉。與該首先短時(shí)沖洗過程然后測(cè)量過程并行地，101/h流量的水 通過離子交換器8被傳導(dǎo)，該離子交換器8以這種方式被沖洗，以便在26分鐘 之后可以投入使用。來(lái)自離子交換器8的水被傳導(dǎo)到廢棄管線38并且經(jīng)過打開 的閥40被排出。如果離子交換器8準(zhǔn)備好了，則關(guān)閉閥34、 36、 40而打開閥 28,從而僅在經(jīng)過大離子交換器8的流動(dòng)路徑42上可以保持純度測(cè)量，并且可 以關(guān)閉經(jīng)過小的離子交換器10的流動(dòng)路徑44。在流動(dòng)路徑42中測(cè)量設(shè)備30 此時(shí)從已經(jīng)處于平衡狀態(tài)的離子交換器8獲得取樣水，并且因?yàn)橥ㄟ^閥34、 36、 40的切換而使得通過離子交換器8的流量沒有改變，所以可以保持平衡并且可 以立即獲得可靠的測(cè)量結(jié)果。
在擴(kuò)展的實(shí)施方式中測(cè)量裝置4包括第二測(cè)量設(shè)備46，其經(jīng)過附加的管線 48與離子交換器10相連。按照這種方式在啟動(dòng)渦輪機(jī)時(shí)可以將來(lái)自離子交換 器10的取樣水傳輸?shù)綔y(cè)量設(shè)備46,其中關(guān)閉閥36。與此并行地，來(lái)自離子交 換器8的取樣水在閥28打開的情況下被傳輸?shù)綔y(cè)量設(shè)備30,從而兩個(gè)測(cè)量設(shè) 備30、 46可以并行被讀出。按照這種方式在沖洗離子交換器8之后可以快速識(shí) 別有說服力的平衡狀態(tài)的達(dá)到，即，通過平衡兩個(gè)測(cè)量設(shè)備30、 46的測(cè)量值。
在10 1/h流量情況下小的離子交換器IO的使用壽命約為3-4 h，從而它適 合于幾個(gè)啟動(dòng)過程。此后必須被更換。大的離子交換器8在相同流量的情況下 具有3至4星期的使用期限并且然后必須被更換。如果在3至4星期的時(shí)間內(nèi) 沒有太多的啟動(dòng)過程，則離子交換器8、 10的更換可以通過圖2中示出的共同 的陽(yáng)離子交換器50來(lái)簡(jiǎn)化。
圖2示出了具有陽(yáng)離子交換器50的測(cè)量裝置52。以下的描述基本上限于 與圖l的實(shí)施例的區(qū)別，關(guān)于相同的特征和功能參見圖l的該實(shí)施例?；旧?保持相同的組件原則上用相同的附圖標(biāo)記表示。陽(yáng)離子交換器50具有兩個(gè)流動(dòng) ^各徑54、 56,流動(dòng)路徑54用于常規(guī)的運(yùn)行而流動(dòng)^各徑56用于發(fā)電站的啟動(dòng)運(yùn) 行。流動(dòng)路徑56僅通過陽(yáng)離子交換器50的約300ml的前面部分來(lái)延伸，從而 該部分被快速地徹底沖洗，類似于離子交換器10。在啟動(dòng)運(yùn)行中可以打開閥58, 從而10 1/h通過流動(dòng)路徑56和另外10 1/h通過流動(dòng)路徑54流過。兩個(gè)流動(dòng)路 徑并且是以20 1/h通過陽(yáng)離子交換器的300ml大的前面部分，從而該部分類似 于離子交換器IO被快速?gòu)氐讻_洗。在常規(guī)運(yùn)行中閥58被關(guān)閉。借助控制單元
860可以控制閥58,必要時(shí)還控制其它閥36、 28和40。由此可以由控制單元促 使在流動(dòng)路徑54、 56之間的轉(zhuǎn)換，例如通過自動(dòng)讀出來(lái)自離子測(cè)量裝置30、
換器10或者說陽(yáng)離子交換器50的前面部分?？商鎿Q的是可以考慮手工運(yùn)行。
權(quán)利要求
1. 一種用于發(fā)電站介質(zhì)循環(huán)的純度測(cè)量的測(cè)量裝置(4，52)，包括離子交換裝置(6)和用于測(cè)量流過該離子交換裝置(6)的介質(zhì)流的參數(shù)的測(cè)量設(shè)備(30，46)，其特征在于，所述離子交換裝置(6)具有用于發(fā)電站的兩個(gè)不同運(yùn)行模式的兩個(gè)流動(dòng)路徑(42，44，54，56)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置(4， 52),其特征在于，所述流動(dòng)路徑 (44, 56)中的一個(gè)被設(shè)置用于所述離子交換裝置(6)的運(yùn)行開始。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置(4),其特征在于，所述兩個(gè)流動(dòng) 路徑(42, 44)分別具有各自的離子交換器(8, 10)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量裝置(4 )，其特征在于，所述離子交換器(10 ) 中的一個(gè)被設(shè)置為用于啟動(dòng)運(yùn)行并且具有比另 一個(gè)離子交換器(8 )的穿流容積 小的穿流容積。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(4, 52),其特征在于，所 述流動(dòng)路徑(42, 44, 54, 56):故并行設(shè)置。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(4, 52)，其特征在于，所 述兩個(gè)流動(dòng)路徑(42， 44， 54, 56 )可以分別與所述測(cè)量設(shè)備(30, 46)相連， 其中另一個(gè)流動(dòng)路徑(42， 44, 54， 56)分別可以與所述測(cè)量設(shè)備(30， 46) 分離。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(4， 52),其特征在于，所 述兩個(gè)流動(dòng)路徑(42, 44， 54, 56 )分別具有一個(gè)用于測(cè)量參數(shù)的測(cè)量設(shè)備(30, 46)。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(4, 52),其特征在于在發(fā) 電站啟動(dòng)時(shí)用于激活所述流動(dòng)3各徑(42， 44， 54， 56)中的一個(gè)的控制單元(60 )。
9. 一種運(yùn)行用于發(fā)電站介質(zhì)循環(huán)的純度測(cè)量的測(cè)量裝置(4, 52)的方法， 該測(cè)量裝置包括離子交換裝置(6)和用于測(cè)量流過該離子交換裝置(6)的介 質(zhì)流的參數(shù)的測(cè)量設(shè)備(30， 46),其特征在于，在所述離子交換裝置(6)的運(yùn)行開始時(shí)激活離子交換裝置 的第一流動(dòng)路徑(44, 56)并在其上運(yùn)行純度測(cè)量，以及在后面的常規(guī)運(yùn)行中關(guān)閉第一流動(dòng)路徑(44, 56 )而在第二流動(dòng)路徑(42, 54)上進(jìn)行測(cè)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述離子交換裝置(6) 的運(yùn)行開始時(shí)在兩個(gè)流動(dòng)路徑(42， 44, 54， 56)上進(jìn)行純度測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電站介質(zhì)循環(huán)的純度測(cè)量的測(cè)量裝置(4，52)，包括離子交換裝置(6)和用于測(cè)量流過該離子交換裝置(6)的介質(zhì)流的參數(shù)的測(cè)量設(shè)備(30，46)。為了能夠在所述離子交換裝置(6)的運(yùn)行開始時(shí)，例如在發(fā)電站的啟動(dòng)時(shí)，快速獲得可靠的測(cè)量，本發(fā)明建議，所述離子交換裝置(6)具有用于發(fā)電站的兩個(gè)不同運(yùn)行模式的兩個(gè)流動(dòng)路徑(42，44，54，56)。
文檔編號(hào)F01K21/06GK101460711SQ200780020199
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者邁克爾·齊哈 申請(qǐng)人:西門子公司