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带电清洗作业用车载反渗透设备解决方案

前言:本解决方案根据变电站及电力行业带电清洗作业要求设计研发,采用了模块化设计、三维模拟设计、人机工程学设计,适用于电力行业的带电清洗作业,系统可搭载直升机平台,进行空中作业,有效提升了车载反渗透设备的可拓展性,同时解决了设备在车载过程中震动、空间狭小的难题,寿命和安全性大大提升。

科瑞具备此类设备的设计研发及制造能力,有众多世界500强大客户案例,如需了解更多详情,请咨询在线客服或拨打:400-6611-621

关于污闪---开展带电清洗的必要性

污闪的原因是由于绝缘子表面沉积了污秽物质,在潮湿条件下使绝缘子表面电阻降低、泄漏电流增大、绝缘闪络电压降低(可超过50%),最终导致绝缘表面闪络。由于污闪跳闸后的重合闸成功率很低,绝缘子污闪容易发展成大面积、长时间的恶性停电事故,因此污闪的危害性极大,是影响电网设备安全运行的主要隐患。

随着大气环境污染日趋严重,电网设备污闪事故增加。采取有效措施防止电网大面积污闪事故的发生, 降低污闪跳闸率, 是提高电网供电可靠性的重要内容之一。定期进行设备清洗,是保持设备原有绝缘水平、防止污闪事故的发生、保证电网可靠运行的有效手段。

造成污闪的的三个必要条件:运行电压,污秽物质,潮湿。

1、运行电压:污闪都是在工频运行电压长时间作用下发生的,这是污闪的一大特点。

2、污秽物质:污秽物质的种类繁多,各种工矿企业、海滨、盐碱池、公路等都是污染源。其中,化工厂排放出的酸碱性气体、冶金厂飞扬出的金属粉尘、海滨的盐雾等,因为它们含有高导电率的成分,是最严重的污秽物质。而一般的工厂、发电厂、水泥厂、公路等飞扬的尘埃烟灰又以其量多而对外绝缘强度造成威胁。这些污秽物质沉积在绝缘子表面形成一层污秽层。

3. 潮湿:当空气中的湿度过大时,污秽物质(除金属微尘与碳黑微粒外)中的电解质成分遇到水分便会溶解,形成导电离子。污秽物质中的电解质成分越多溶水后的导电离子也越多,在运行电压下的泄漏电流也越大,发展成污闪的可能也越大。所以,最恶劣的气候条件是大雾、凝露、毛毛雨和雪,它们能使绝缘子表面的积污层充分润湿,形成饱和受潮而又未能像淋雨那样将污秽物质冲刷掉。

污闪还有明显的季节性、时间性和气象条件等特征。一年中,以冬末春初的季节最容易发生污闪,这是因为刚度过了一个相对干燥的冬天,绝缘子表面沉积的污秽量最大;一天中,以傍晚到清晨这一段时间最易发生污闪,因为那时空气湿度最大,又易生成雾和露。

据统计,由污秽引起的绝缘闪络事故目前在电网事故总数中已占到第2 位,仅1971-1994年全国35-500kV发、变电站就污闪1768座次。而对于污秽若采用停电清扫的方式, 不仅需要耗费巨大的人力和物力,还严重影响多发、供电。随着电网电压等级提高、系统容量增长,设备停电的机会越来越少、停电时间也越来越短。设备停电清扫成为难于实现的措施,为及时清扫设备表面污秽、防止设备污闪事故、保证设备安全多发供电、减轻清扫工作的繁重体力劳动,带电清洗无疑成为清扫工作中最彻底、最有效的一种手段。

 

带电清洗作业原理

带电清洗是在带电运行情况下利用一股流速很高的水柱对绝缘子进行冲洗,能够实现带电清洗,主要利用水柱的两个特性:冲击力和绝缘性能。

1.冲击力:水柱离开水枪喷口后有足够高的速度,当它射到绝缘子表面时仍具有足够的动能,从而产生一定的冲击力,把沉积在绝缘子表面的污秽物质冲刷掉。

2.绝缘性能:在带电清洗中应用的水满足一定的电阻率要求,水柱具有一定的绝缘性能,可以作为冲洗系统中的主绝缘或组合绝缘的一部分,保证作业人员的人身安全和设备安全。

按照《GB/T 13395-2008 电力设备带电清洗规程》规定,进行带电冲洗用水的电阻率不应低于100000Ω·cm(0.1MΩ·cm)。实际作业过程中所用水源一般为市政自来水,国家标准GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中对饮用自来水的溶解性总固体(TDS)有限量要求:溶解性总固体≤1000mg/L。按TDS=1000 mg/L计算,其电导率约为2000 μS/cm,其电阻率为0.0005 MΩ·cm,远远达不到带电冲洗用水电阻率的要求。因此必须通过水处理设备转化自来水以达到带电清洗的标准要求。

带电清洗作业设备

(一)水处理设备

本方案水处理设备,采用RO反渗透技术,通过提高自来水电阻率以达到带电清洗要求。

RO反渗透技术是一种高科技水处理技术,它依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂和溶质分离的特性工作。“渗透”是一种物理现象,逆渗透就是在含有盐及各种细微杂质的水中(即原水)施加比自然渗透更大的压力,使水从浓度高的一方逆渗透到浓度低的一方,而原水中绝大多数的细微杂质、有机物、重金属、细菌、病毒及其它有害物质等都经污水出口排放掉。

车载式带电清洗超纯水设备及实物展示:

带电清洗超纯水设备

带电清洗1

变电站清洗用超纯水设备

带电清洗2

高压输电清洗用超纯水设备

带电清洗3

车载式带电清洗设备

带电清洗4

带电清洗反渗透设备

带电清洗5

带电清洗超纯水设备

带电清洗6

高压带电清洗

带电清洗7

反渗透设备标准工艺流程图:

带电清洗反渗透设备工艺流程

反渗透水处理系统的基本工作环节为:

1. 原水:市政自来水。

2. 原水泵:恒定系统供水压力,稳定供水量。

3. 预处理系统:过滤原水中大分子物质等保护反渗透膜不被破坏。

a.多介质过滤器:采用多层次过滤滤料,主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物等颗粒在20um以上的物质,可选用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。保证设备的产水质量,延长设备的使用寿命。

b.活性炭过滤器:系统采用优质果壳活性炭,活性炭不但可吸附电解质离子,还可进行离子交换吸附。经活性炭吸附还可使高锰酸钾耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至2~7mg/L(O2),此外,由于吸附作用使表面被吸附复制的浓度增加,因而还起到催化作用、去除水中的色素、异味、大量生化有机物、降低水的余氯值及农药污染物和除去水中的三卤化物(THM)以及其它的污染物。可选用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。保证设备的产水质量,延长设备的使用寿命。

c.阻垢剂加药装置:通过投加适量的阻垢剂,提高溶解度,防止碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐在反渗透膜端结晶析出,损坏膜元件的应有特性。 

4.反渗透系统:反渗透装置是用足够的压力使溶液中的溶剂(一般是水)通过反渗透膜(或称半透膜)而分离出来,因为这个过程和自然渗透的方向相反,因此称为反渗透。反渗透法能适应各类含盐量的原水,尤其是在高含盐量的水处理工程中,能获得很好的技术经济效益。反渗透法的脱盐率提高,回收率高,运行稳定,占地面积小,操作简便,反渗透设备在除盐的同时,也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除。

5.纯水箱:采用高强度不锈钢,保证出水电阻率不会产生变化。

预处理系统中,多介质过滤器中添加的石英砂,活性炭过滤器中添加的石英砂和活性炭2-3年需进行更换。阻垢剂加药装置中添加的阻垢剂为耗材,使用时应保持药箱加满状态。反渗透系统中,保安过滤器的滤芯每半年需进行更换,反渗透膜每5年需进行更换。设备使用寿命可达十几年。

预处理系统可设定自动反冲洗,反冲洗时间可自行设置,或者根据压力表压力值进行手动反冲洗。反渗透系统有自我维护功能,每隔8小时可利用产水对反渗透膜进行冲洗。

(二)水冲洗设备

水冲洗设备由高压水泵、引水管、绝缘水枪组成。水箱出水孔接水泵,水泵配有稳压、调压、回水装置、控制阀门和压力表,进水口设有过滤网,水泵为底盘取力液压驱动。泵接4路供水控制4把水枪,引水管为绝缘管。

水泵流量200L/min,压力4MPa。水枪主要部件采用绝缘材料制成,喷嘴一般采用铜材或工程塑料制成,在仰角45°喷射时,呈直柱状态的水柱长度大于6米。

第二部分 水冲洗设备车载化方案选择

一、 带电清洗车基本构成

带电清洗车,其功能模块组成有如下选择:滤水设备、纯水箱、喷水泵枪、喷水臂架、底盘车辆等。根据工况与技术经济性需求差异,上述模块可组合匹配。

考虑到变电站380V交流电源获得便利,本车自身不带动力,需外接入电源。

(一)滤水设备简介

滤水设备主要包括:三个初级过滤器、反渗透主机、原水泵。

单机滤水能力推荐可选规格:2t/h、3t/h。

(二)纯水箱

3~5立方纯水箱

(三)喷水泵枪

1、喷水设备主要包括:高压泵、水枪、水管等。。

2、高压水泵性能:压力5MPa,流量200L/min,25KW。

3、高压水泵外形尺寸与重量:1000*700*530mm,按500kg。

4、水枪性能与数量:每枪流量50L/min,4杆水枪,各20m水管。

(四)喷水臂架(非绝缘型)

作业高度16m。重量约2t。

二、 车载方案选择综述

(一) :滤水单车(按现国三厢车)

车型一:2t/h滤水10t车 (生产成本约50~70万元)

(二) 不带臂架喷水车选择(国四车)

车型二:5t水箱喷水10t车(生产成本约40~60万元)

(三) 带臂架喷水车选择(国四车)

车型三:16米臂架3t水箱喷水16t车(生产成本约60~80万元)

三、各车型具体分析(科瑞采用三维模拟设计安装模式)

带电清洗超纯水设备3D演示

(一)车型一: 10t滤水车(2t/h)

方案简述:车厢内安装2t/h滤水设备1套;需外部提供380V电源约10KW。

带电清洗设备平面图

图1  10t滤水车外形与布置图

(二)车型二:10t喷水车(5t水箱)

方案简述:安装5t水箱、高压喷水泵1套及其水枪4把。需外部提供380V交流电源约30KW。

带电清洗设备水车图

图2  10t喷水车外形与布置图

(四)车型三:14t喷水车(5t水箱、16米臂架)

1、方案简述:车上安装16米臂架、5t水箱、高压喷水泵及其水枪4把。

2、外形与车载布置见图4。

3、整车总质量构成:

喷水车:底盘与车架5.5t+水箱与水5.5t+喷水设备0.5t+臂架2.0t+其它0.5t =14t。

高压带电清洗喷水车
图4  14t喷水车外形与布置图

科瑞反渗透系统在设计之初采用了模块化设计模式,标准化制造安装,可根据设计要求对车载式反渗透系统外加机载平台,以实现直升机空中作业的需求。

机载空中作业:

带电清洗设备机载模型图

机载平台模型

高压带电清洗直升机作业现场

直升机作业现场

直升机式高压带电清洗

携水作业的直升机

直升机清洗高压线路现场

直升机作业现场

直升机携超纯水清洗高压线路现场

直升机作业现场

车载反渗透设备难点:

1:防震设计方面

普通的反渗透设备设计方式已经不能满足车载移动过程中的震动,设备所处的空间相对更小,在车厢中的反渗透设备并不能像普通设备一样只进行安装就可以了。科瑞环保在整个设计方案中采用模拟设计安装,针对车厢空间狭小、防震以及设备稳定性方面进行了深度改进,目前已经具备移动式反渗透设备从设计到研发安装的全部技术能力。

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