溶解氧去除装置、换流阀内冷水系统及其溶解氧去除方法
阅读说明：本技术 溶解氧去除装置、换流阀内冷水系统及其溶解氧去除方法 (Dissolved oxygen removal device, internal cooling water system of converter valve and dissolved oxygen removal method thereof ) 是由 王锐 王冠群 吴华成 李永立 周卫青 李朋 蔡萱 刘玉鹏 张秀丽 底广辉 张洪江 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种溶解氧去除装置、换流阀内冷水系统及其溶解氧去除方法。溶解氧去除装置包括：脱氧塔罐、第一流体输入管道、第一流体输出管道、管道氮气加入设备以及第一氮气输送管道；脱氧塔罐内设有第一布水器,脱氧塔罐另设有排气管道；第一流体输入管道的流体出口与脱氧塔罐的第一布水器的入口连接,脱氧塔罐的流体出口与第一流体输出管道的流体入口连接,管道氮气加入设备设置于第一流体输入管道中,管道氮气加入设备的流体入口与第一氮气输送管道的流体出口连接,第一氮气输送管道的流体入口与氮气供给源连接；其中,第一布水器为出口横截面大入口横截面小的喇叭状布水器。(The invention provides a dissolved oxygen removal device, a cold water system in a converter valve and a dissolved oxygen removal method thereof. The dissolved oxygen removal device includes: the device comprises a deoxidation tower tank, a first fluid input pipeline, a first fluid output pipeline, pipeline nitrogen adding equipment and a first nitrogen conveying pipeline; the first water distributor is arranged in the deoxygenation tower tank, and the deoxygenation tower tank is additionally provided with an exhaust pipeline; a fluid outlet of the first fluid input pipeline is connected with an inlet of a first water distributor of the deoxygenation tower tank, a fluid outlet of the deoxygenation tower tank is connected with a fluid inlet of a first fluid output pipeline, pipeline nitrogen adding equipment is arranged in the first fluid input pipeline, a fluid inlet of the pipeline nitrogen adding equipment is connected with a fluid outlet of a first nitrogen conveying pipeline, and a fluid inlet of the first nitrogen conveying pipeline is connected with a nitrogen supply source; wherein, the first water distributor is a trumpet-shaped water distributor with a large outlet cross section and a small inlet cross section.)
技术领域
本发明涉及一种溶解氧去除装置、换流阀内冷水系统及换流阀内冷水系统溶解氧去除方法。
背景技术
近年来，特高压直流输电技术在国内发展迅速，特高压电网将西北、西南等能源发达地区的电能输送到东部用电负荷中心。特高压电网的建立能够很好地解决东部电力紧缺问题。国内新建了大量特高压换流站，换流阀是特高压直流输电工程的核心设备，通过依次将三项交流电压连接到直流端得到期望的直流电压、实现对功率的控制。特高压直流输电工程中，换流阀冷却对直流输电系统的稳定运行影响很大，然而换流阀冷却系统极易因结垢导致换流阀冷却效果不佳，进而引发直流输电系统故障。若能减少换流阀冷却系统因腐蚀产生的结垢，将大大降低特高压输电运行成本及提高运行的安全性。
换流站中的换流阀内冷水系统(如图10所示)起到为换流阀降温的作用，因此换流阀内冷水系统的运行状况对换流阀的安全稳定至关重要。换流阀内冷水系统一般采用密闭式循环纯水冷却系统，包括主循环冷却回路、去离子交换处理旁路、稳压及辅助系统。主循环冷却回路中可控硅阀和冷却塔构成循环回路，用于循环冷却可控硅；去离子交换处理旁路用于净化水质；稳压系统(膨胀罐)用于稳定内冷水系统基准压力，兼具脱氧和判断内冷水系统泄露的功能。
换流阀内冷水系统中的散热器一般是铝合金制造，国内多家已经投运的换流站均发现散热器腐蚀问题；铝在中性介质中的腐蚀主要为耗氧腐蚀，随着溶液携带到铝表面的溶解氧增大，铝的腐蚀速率也随之增大；因换流阀内冷水系统(小容积，大流速)中水流速高、流量大，所以会对耗氧腐蚀产生的铝表面(铝结垢疏松不致密)产生流动加速腐蚀，这样会产生一定量铝垢悬浮于冷却系统中，随着水流堵塞过滤器及在铂电极上形成沉积垢(经化验分析垢的成分主要是铝的氧化物)，严重影响铂电极的导电性能，严重威胁到换流阀的稳定运行。因此需对换流阀内水冷系统的溶解氧进行去除，降低铝反应的氧化还原电位，切断铝反应源头。
目前，换流阀内冷水系统脱氧是通过稳压系统(膨胀罐)进行脱氧。稳压系统(膨胀罐)对系统水压进行调节，当水温升高体积膨胀时，水进入膨胀罐中；当水温降低体积缩小时，膨胀罐的水通过氮气顶压进入内冷水系统中。在此过程中，进入膨胀罐中的水可脱氧，但脱氧速度慢，并且脱氧能力非常有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱除特高压换流站的中换流阀内冷水系统中内冷水的溶解氧的装置，该装置能够有效实现换流阀内冷水系统运行过程中循环内冷水的溶解氧去除进而降低换流阀内冷水系统中铝、铁等金属氧化还原电位，切断铝反应源头，解决换流阀冷却系统中的散热器腐蚀的问题。
本发明的另一目的在于提供一种运行稳定的特高压换流站中的换流阀内冷水系统，该系统能够有效实现其运行过程中循环内冷水的溶解氧去除进而降低其中铝、铁等金属氧化还原电位。
本发明的另一目的在于提供一种脱除特高压换流站的中换流阀内冷水系统中内冷水的溶解氧的方法，该方法能够有效实现换流阀内冷水系统运行过程中循环内冷水的溶解氧去除进而降低换流阀内冷水系统中铝、铁等金属氧化还原电位。
为了实现上述目的，本发明提供了一种溶解氧去除装置，其中，该装置包括：
脱氧塔罐、第一流体输入管道、第一流体输出管道、管道氮气加入设备以及第一氮气输送管道；
所述脱氧塔罐内设有出口与外部连通的第一布水器(第一布水器的入口作为脱氧塔罐的流体入口)，脱氧塔罐另设有排气管道；
所述第一流体输入管道的流体出口与脱氧塔罐的第一布水器的入口连接，所述脱氧塔罐的流体出口与第一流体输出管道的流体入口连接，所述管道氮气加入设备设置于所述第一流体输入管道中，所述管道氮气加入设备的流体入口与第一氮气输送管道的流体出口连接，所述第一氮气输送管道的流体入口与氮气供给源连接；
其中，所述第一布水器为出口横截面大入口横截面小的喇叭状布水器。
在使用上述溶解氧去除装置时，可以将溶解氧去除装置并联在换流阀内冷水系统的换流阀组两端形成旁路(即第一流体输入管道的流体入口与换流阀组的流体入口处管道连接、第一流体输出管道的流体出口与换流阀组的流体出口处管道连接)，或者将溶解氧去除装置并联在换流阀内冷水系统的换流阀组的流体入口处管道上形成旁路(即第一流体输入管道的流体入口、第一流体输出管道的流体出口依次与换流阀组的流体入口处管道连接)。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，所述第一流体输入管道自管道氮气加入设备设置处至流体出口之间的管段中至少一部分为内螺纹管；
上述溶解氧去除装置通过将带压待进行溶解氧处理的水(例如换流阀内冷水)与带压氮气经内螺纹管充分混合后经喇叭状布水器扩容后进入脱氧塔罐进行溶解氧脱除，能够快速有效的实现水中溶解氧的脱除。带压氮气进入带压水后，通过内螺纹管使水流不但具有纵向流动力同时横向具有旋转力，形成旋转湍流，使得单位携带气泡水段滞留管中的时间更长，增强气泡的携带能力，实现单位体积水中气泡更加均匀，提升气泡和水的接触面积；在此状态下经喇叭状布水器扩容后进入脱氧塔罐，溶解氧脱除速度更快效果更佳。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，所述管道氮气加入设备距离所述第一布水器的入口的距离不小于2m；更优选为2-4m。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，所述第一布水器的出口横截面与入口横截面的面积之比为4:1-7:1，所述第一布水器的扩张角为15-25度。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，所述管道氮气加入设备的出气方向包括与水流向一致的方向和与水流向呈一定夹角(优选为60°)的方向。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，所述管道氮气加入设备包括布气组件；所述布气组件设有多个布气孔，所述布气孔包括多个主布气孔和多个辅布气孔；主布气孔出气方向相同，主布气孔位于同一平面上由同一圆心向四周辐射呈等夹角分布放射线(优选为的5-6条，更优选为6条)上；辅布气孔位于所述放射线两侧与所述放射线平行的平行线上，位于同一条平行线上的辅布气孔的出气方向相同且该方向同与其相邻的所述放射线上的主布气孔呈一定夹角(优选为60°)；
进一步优选地，各氮气加入设备的出口端设有布气组件；所述布气组件包括5-6根第一端部封闭的布气管；各布气管上设置一个主布气孔组和两个辅布气孔组；所述主布气孔组和辅布气孔组均平行于布气管中轴线，且主布气孔组位于两个辅布气孔组中间；过主布气孔组及布气管中轴线的平面与过一个辅布气孔组及布气管中轴线的平面成一定夹角(优选为60°)；所述主布气孔组包括自布气管第一端部至第二端部等间距设置呈线性分布的多个主布气孔；所述辅布气孔组包括自布气管第一端部至第二端部等间距设置呈线性分布的多个辅布气孔；各布气管第二端部连接在一起并且相通、第一端部向外呈放射状等夹角分布，各布气管的主布气孔处于同一平面上，且针对每一个布气管过主布气孔组及布气管中轴线的平面与各布气管中轴线所处的中轴线平面垂直；
布气孔组(放射线)太多氮气密度大，但同时增加了水的阻力，降低了水流速度，从而影响混合效果，反而氮气的接触面变小；布气孔组(放射线)太少水流变大但氮气密度变低也不利于除氧；在一优选技术方案中，主布气孔位于同一平面上由同一圆心向四周辐射呈等夹角分布的5-6条放射线上；
在一具体实施方案中，布气组件的结构类似于星形淋浴器；
通过这种布气孔分布形式特殊的布气组件，更有助于使气泡在同体积单位的液体停留时间更长，使得最终的除氧效率更高；特别是配合合适的位置加氮、配合合适的液体流速时，效果更加显著。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，所述第一流体输入管道的内径为40mm-65mm。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，所述第一流体输入管道自管道氮气加入设备后0.08-0.12米至流体出口之间的管段为内螺纹管。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，内螺纹管的内螺纹尺寸为：螺纹头数为6-8头，螺纹高度为2.0-3.0mm，螺纹宽度为4-6mm，螺纹升角为30-60度，螺纹侧边角度为50-70度，内螺纹的小径为40mm-65mm。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，该装置进一步设有自动控制系统，用以实现溶解氧去除装置的自动化控制。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，该装置进一步设有溶解氧在线采集设备，该溶解氧在线采集设备用于采集待进行溶解氧去除的水的溶解氧量
在一
具体实施方式
中，所述溶解氧在线采集设备设置于流阀内冷水系统上用于采集流阀内冷水系统中内冷水的溶解氧量；
更优选地，所述溶解氧在线采集设备与自动控制系统连接；控制系统基于溶解氧在线采集设备采集到的待进行溶解氧去除的水(例如流阀内冷水系统中内冷水)的溶解氧量确定是否控制溶解氧去除装置进行溶解氧去除。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，该装置进一步设有脱氧塔罐液位采集设备用以采集脱氧塔罐内液位；
更优选地，所述第一流体输入管道上自流体入口向流体出口方向依次设有第一手动阀、第一动力阀、第一动力调节阀和第一液体流量计；所述第一流体输出管道自流体入口向流体出口方向依次设有出口泵、第二动力阀、第二液体流量计、第二手动阀和出口逆止阀；所述第一氮气输送管道自流体入口向流体出口方向依次设有第三动力阀和第三手动阀；所述排气管道自流体入口向流体出口方向依次设有第四手动阀、第四动力阀和气体流量计；
进一步优选地，所述脱氧塔罐液位采集设备、第一动力阀、第一动力调节阀、第一流量计、出口泵、第二动力阀、第二流量计、第三动力阀、第四动力阀和气体流量计均与自动控制系统连接，进而实现第一流体输入管道、第一流体输出管道、第一氮气输送管道和排气管道的通断与流量的自动化控制。
在使用上述优选技术方案提供的溶解氧去除装置时，第一手动阀默认开，检修时关闭，同时也起到事故隔离作用；第一动力阀和第一动力调节阀开启同步，能够有效防止调门不严的情况；第四手动阀默认开，预防特殊情况起到隔离作用；第三手动阀调节好后位置不轻易改变；根据脱氧塔罐液位采集设备采集到的脱氧塔罐的液位，控制出口泵工作频率；根据第一流量计调节第一动力调节阀的开度；根据第一流量计和第二流量计的流量累计为总处理水量及水损失提供判断依据。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，所述第一布水器的出口位于所述脱氧塔罐中部，且出口方向朝向所述脱氧塔罐顶部；所述脱氧塔罐设有循环管道，所述脱氧塔罐顶部设有喷淋设备，所述喷淋设备的流体入口与所述循环管道的流体出口连接，从而实现将所述脱氧塔罐内的部分水循环至喷淋设备进行喷淋；
该优选技术方案将顶部喷淋、中部向带压水中加入氮气混合后扩容相结合，进一步提升除氧效果以及氮气利用率；在使用该优选技术方案提供的溶解氧去除装置进行溶解氧去除时，可以根据实际需要选择性的进行顶部喷淋，例如当中部混合扩容除氧没有达到饱和状态时启用顶部喷淋实现氮气再利用；
更优选地，该装置进一步设有第二氮气输送管道；所述脱氧塔罐内底部进一设有塔罐氮气加入设备，所述塔罐氮气加入设备的流体入口与所述第二氮气输送管道的流体出口连接，所述第二氮气输送管道的流体入口与氮气供给源连接；进一步优选地，所述塔罐氮气加入设备包括纵横交错的多根曝气管，各曝气管上设有多个曝气孔；进一步优选地，所述第二氮气输送管道自流体入口向流体出口方向依次设有第五动力阀和第五手动阀；所述循环管道自流体入口向流体出口方向依次设有循环泵和第六动力阀；再优选地，所述第五动力阀、循环泵和第六动力阀均与自动控制系统连接，进而实现第二氮气输送管道、循环管的通断与流量的自动化控制；
更优选地，所述喷淋设备的水流喷口的形状为平行四边形；在一具体实施方式中，所述喷淋设备包括纵横交错的多根喷淋管，各喷淋管上设置有多个水流喷口；将水流喷口设计成平行四边形状，相较于常规的圆形、正方形等在面积相同的情况下能得到更好的脱氧效果。
上述优选技术方案将顶部喷淋、中部向带压水中加入氮气混合后扩容、底部曝气相结合，在脱氧塔罐不同位置的不同除氧方式相互辅助使得除氧效果更佳、氮气利用率更佳，高效实现低温水的脱氧可以把进行溶解氧去除的水的溶氧值处理到极低的数值(例如将内冷水的溶氧值处理到几十甚至几个ppb)，大大提高脱氧速度及提升脱氧指标。
在使用上述优选技术方案提供的溶解氧去除装置时，第五手动阀调节好后位置不轻易改变；通过控制循环泵和第六动力阀实现脱氧塔罐内液体自循环，并且不影响液位。
在上述优选溶解氧去除装置中，可以根据待进行溶解氧去除的水(例如换流阀内冷水系统的换流阀前内冷水)的压力选择合适的第一氮气输送管道内径、通过第一动力调节阀调到合适的流量及流速、选择离第一布水器合适距离的管道氮气加入设备、配置具备类似星型布气组件的管道氮气加入设备，可更好的增加混合和携带效果，增加氮气气泡在固定水段的停留时间，提高氮气除氧效率；再通过合适尺寸的布水器扩容，实现进一步增加除氧效果。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，该装置进一步包括与脱氧塔罐连接的排水管道和补水管道，能够在需要时调控脱氧塔管中的液面高度和/或在需要时向待进行溶解氧去除的系统(例如换流阀内冷水系统)补水；在一优选实施方式中，脱氧塔罐的补水管道的流体出口与脱氧塔罐内的喷淋设备连接；
更优选地，所述排水管道设有第七动力阀，所述补水管道设有第八动力阀；
进一步优选地，所述第七动力阀和第八动力阀均与自动控制系统连接，进而实现排水管道和补水管道的通断的自动化控制；
在使用上述优选技术方案提供的溶解氧去除装置时，可以将补水管道与待进行溶解氧去除的系统(例如换流阀内冷水系统)的供水源连接，可以通过补水管道经过溶解氧去除装置向待进行溶解氧去除的系统(例如换流阀内冷水系统)补给水，也可以通过补水管道与排水管道的配合在需要时实现调控脱氧塔管中的液面高度。
在使用上述优选技术方案提供的溶解氧去除装置时，可以根据脱氧塔罐液位采集设备采集到的脱氧塔罐的液位，控制第七动力阀和第八动力阀。
在上述换溶解氧去除装置中，优选地，所述脱氧塔罐底部进一步设有排污管道；排污管道主要用于检修冲洗时的排污；
更优选地，所述排污管道进一步设有控制排污管道通断的排污阀。
在一具体实施方式中，脱氧塔罐的材质选用316L不锈钢或衬胶碳钢罐体，最大承压不低于待进行溶解氧去除的水(例如内冷水)的最大压力即可。
在上述溶解氧去除装置中，优选地，该装置进一步包括氮气供给源，所述氮气供给源选用出口配置减压阀的氮气瓶组。
本发明还提供了一种换流阀内冷水系统，其中，该换流阀内冷水系统包括上述溶解氧去除装置和主循环冷却回路；所述溶解氧去除装置并联在主循环冷却回路的换流阀组两端形成旁路(即第一流体输入管道的流体入口与换流阀组的流体入口处管道连接、第一流体输出管道的流体出口与换流阀组的出口处管道连接)，或者，所述溶解氧去除装置并联在主循环冷却回路的换流阀组的流体入口处管道上形成旁路(即第一流体输入管道的流体入口、第一流体输出管道的流体出口依次与换流阀组的流体入口处管道连接)。
在上述冷水系统中，优选地，所述主循环冷却回路包括依次串联的冷却装置、三通阀、内冷水输送泵组、除气罐和换流阀组，所述换流阀组的出口分别与冷却装置的流体入口和三通阀连接。
在上述冷水系统中，优选地，所述换流阀内冷水系统进一步包括去离子交换处理旁路，所述去离子交换处理旁路并联在主循环冷却回路的换流阀组两端；其中，所述去离子交换处理旁路包括依次串联的膨胀罐和离子交换设备。
在上述冷水系统中，优选地，所述换流阀内冷水系统进一步包括储水罐作为供水源，所述储水罐与上述溶解氧去除装置连接从而实现经过溶解氧去除装置向主循环冷却回路补给水；
在一具体实施方式中，所述储水罐进一步与去离子交换处理旁路连接，具体设置于离子交换设备流体出口处。
本发明还提供一种换流阀内冷水系统溶解氧去除方法，该方法利用上述换流阀内冷水系统进行，其中，该方法包括：
溶解氧去除装置启用：控制溶解氧去除装置启用；
内冷水脱氧：主循环冷却回路中即将输送到换流阀组的内冷水中的至少一部分输送至溶解氧去除装置中进行内冷水脱氧处理，换溶解氧去除装置处理后的内冷水重新输送至主循环冷却回路中。
在本发明中，内冷水指的是换流阀内冷水系统中流动的水。
在上述换流阀内冷水系统溶解氧去除方法中，优选地，所述内冷水脱氧步骤包括：
分别控制第一流体输入管道和第一流体输出管道处于连通状态，并调整第一流体输入管道和第一流体输出管道的流量，使第一流体输入管道的流量满足设定流量的要求同时使脱氧塔罐内的内冷水液位稳定在工作液位范围内；
然后，控制脱氧塔罐的排气管道打开并控制第一氮气输送管道处于连通状态，利用管道氮气加入设备向第一流体输入管道中的带压内冷水中充入第一带压氮气形成内冷水与氮气混合物，内冷水与氮气混合物经过第一布水器扩容后进入脱氧塔罐内实现内冷水除氧；
更优选地，第一流体输入管道中的带压内冷水的压力为0.4-0.7MPa；第一带压氮气的压力为0.5-0.8MPa；
更优选地，第一流体输入管道中的带压内冷水的流量为10-30吨/小时；
更优选地，所述内冷水脱氧步骤进一步包括：
当控制第一氮气输送管道处于连通状态一段时间(优选不低于10分钟)后，同步将脱氧塔罐内的内冷水循环至顶部进行喷淋；进一步优选地，脱氧塔罐内的内冷水循环流量为10-20吨/小时。
在上述换流阀内冷水系统溶解氧去除方法中，优选地，该方法在溶解氧去除装置启用后、内冷水脱氧步骤前进一步包括：
液位校正：进行脱氧塔罐内的内冷水液位校正，使脱氧塔罐内的内冷水液位处于工作液位范围内；
更优选地，所述液位校正步骤通过下述方式实现：
获取脱氧塔罐内的内冷水液位；
当脱氧塔罐内的内冷水液位低于工作液位下限时，脱氧塔罐的排气管道打开的条件下进行补水，直至脱氧塔罐内的内冷水液位处于工作液位范围内关闭排气管道并停止补水；
当脱氧塔罐内的内冷水液位高于工作液位上限时，脱氧塔罐同时进行氮气充入和排水，直至脱氧塔罐内的内冷水液位处于工作液位范围内停止排水并停止氮气充入。
在上述换流阀内冷水系统溶解氧去除方法中，优选地，该方法在溶解氧去除装置启用后、内冷水脱氧步骤前进一步包括：
原水脱氧：将脱氧塔罐内的内冷水进行脱氧处理；从而实现尽可能的使得后续内冷水脱氧步骤中由冷水系统溶解氧去除装置输送至主循环冷却回路中的内冷水均为脱氧处理过的内冷水，避免未经脱氧处理过的内冷水由冷水系统溶解氧去除装置输送至主循环冷却回路中；
更优选地，所述原水脱氧步骤通过下述方式实现：
通过将脱氧塔罐内的内冷水循环至顶部进行喷淋同时由脱氧塔罐底部进行氮气曝气的方式实现脱氧塔罐内的内冷水进行脱氧处理；
进一步优选地，循环时间不低于5分钟；
进一步优选地，循环流量为10-20吨/小时，氮气曝气压力为0.05-0.1MPa。
在上述换流阀内冷水系统溶解氧去除方法中，优选地，所述溶解氧去除装置启用步骤包括：
获取主循环冷却回路运行过程中主循环冷却回路中内冷水的溶氧值；当获取的内冷水溶氧值超过额定值后，启动溶解氧去除装置；
更优选地，所述溶解氧去除装置启用步骤进一步包括：
运行人员根据需要人为控制溶解氧去除装置启用。
在上述换流阀内冷水系统溶解氧去除方法中，优选地，该方法进一步包括：
溶解氧去除装置关闭：分别控制第一氮气输送管道和脱氧塔罐的排气管道处于断开状态，一段时间后(例如5分钟后)控制第一流体输出管道和第一流体输入管道处于断开状态；
更优选地，当脱氧塔罐进行内循环和曝气时，在控制第一氮气输送管道和脱氧塔罐的排气管道处于断开状态前，先停止脱氧塔罐的内循环和曝气；
通过控制溶解氧去除装置各部件的停运时机，可以有效避免液位产生波动。
在上述换流阀内冷水系统溶解氧去除方法中，优选地，换流阀内冷水系统溶解氧去除方法进一步包括：
在溶解氧去除装置启用后，获取主循环冷却回路运行过程中主循环冷却回路中内冷水的溶氧值；当获取的内冷水溶氧值不超过额定值后，进行溶解氧去除装置关闭步骤，并重新进行溶解氧去除装置启用步骤。
在上述换流阀内冷水系统溶解氧去除方法中，优选地，该方法进一步包括：在内冷水脱氧步骤中，实时监测脱氧塔罐内的内冷水液位，当脱氧塔罐内的内冷水液位高于最高液位阈值时或者低于最低液位阈值时，进行溶解氧去除装置关闭步骤。
在上述换流阀内冷水系统溶解氧去除方法中，优选地，该方法进一步包括：
补水步骤：在冷水系统溶解氧去除装置启用条件下，当主循环冷却回路需要进行补水时，利用供水源向溶解氧去除装置进行补水进而实现向循环冷却回路补水。
本发明提供的技术方案，能够实现氮气利用效率高、脱氧效果好、并且不会因为低温度问题而影响脱氧效果。采用本发明方法提供的技术方案，具备以下有益效果：
(1)本发明提供的技术方案使用较少的氮气即可去除较多的溶解氧气，氮气利用效率高。
(2)本发明提供的技术方案溶解氧处理速度快。
(3)本发明提供的技术方案溶解氧处理效果好，在优选实施方式中内冷水的溶解氧能降低到极低的值(几个ppb以下)。
附图说明
图1为本发明实施例1中溶解氧去除装置示意图。
图2A为本发明实施例1中管道氮气加入设备的示意图。
图2B为本发明实施例1中管道氮气加入设备的布气组件正面示意图。
图2C为本发明实施例1中管道氮气加入设备的布气组件的布气管切面示意图。
图3为本发明实施例1中脱氧塔罐内第一布水器的示意图。
图4为本发明实施例1中塔罐氮气加入设备的示意图。
图5为本发明实施例1中喷淋设备的示意图。
图6A为本发明实施例1中第一流体输入管道的内螺纹管段的示意图。
图6B为本发明实施例1中第一流体输入管道的内螺纹管段的横截面示意图。
图6C为本发明实施例1中第一流体输入管道的内螺纹管段的切面示意图。
图6D为本发明实施例1中第一流体输入管道的内螺纹管段的螺纹边角及高度示意图。
图7为本发明实施例2中换流阀内冷水系统示意图。
图8为本发明实施例4中氮气与液体混合物流动示意图。
图9为本发明实施例4中换流阀内冷水系统溶解氧去除方法的流程示意图。
图10为换流站内冷水系统示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种溶解氧去除装置，该溶解氧去除装置用于实现换流阀内冷水系统的溶解氧去除。
如图1-图6D所示，所述溶解氧去除装置包括：
脱氧塔罐1、第一流体输入管道2、第一流体输出管道3、管道氮气加入设备4、第一氮气输送管道5、第二氮气输送管道6、排水管道7、补水管道8、氮气供给源9、脱氧塔罐液位采集设备10、溶解氧在线采集设备和自动控制系统；
脱氧塔罐1内中部设有入口与外部连通的第一布水器11(第一布水器的入口作为脱氧塔罐的流体入口)、底部设有塔罐氮气加入设备12、顶部设有喷淋设备13；脱氧塔罐1另设有排气管道14、排污管道15和循环管道16，排气管道14位于脱氧塔罐1顶部，排污管道15位于脱氧塔罐1底部，循环管道16的流体入口位于脱氧塔罐1下部，循环管道16的流体出口与喷淋设备13的流体入口连接；其中，第一布水器11的出口方向、塔罐氮气加入设备12的出气方向朝向脱氧塔罐1的顶部、喷淋设备13的出口方向朝向脱氧塔罐1的底部；
第一流体输入管道2的流体出口与脱氧塔罐1的第一布水器11的流体入口连接，所述脱氧塔罐1的流体出口与第一流体输出管道3的流体入口连接，管道氮气加入设备4设置于所述第一流体输入管道2中，所述管道氮气加入设备4的流体入口与第一氮气输送管道5的流体出口连接，第一氮气输送管道5的流体入口与氮气供给源连接；塔罐氮气加入设备12的流体入口与第二氮气输送管道6的流体出口连接；补水管道8与脱氧塔罐1内的喷淋设备13连通；排水管道7通过脱氧塔罐1底部的排水口与脱氧塔罐1连接；
脱氧塔罐液位采集设备10用以采集脱氧塔罐1内液位；
第一流体输入管道2上自流体入口向流体出口方向依次设有第一手动阀21、第一动力阀22、第一动力调节阀23和第一液体流量计24；第一液体流量计24距离与第一布水器11的流体入口的距离大于管道氮气加入设备4与第一布水器11的流体入口的距离；
第一流体输出管道3自流体入口向流体出口方向依次设有出口泵31、第二动力阀32、第二液体流量计33、第二手动阀34和出口逆止阀35；
第一氮气输送管道5自流体入口向流体出口方向依次设有第三动力阀51和第三手动阀52；
脱氧塔罐1的排气管道14自流体入口向流体出口方向依次设有第四手动阀141、第四动力阀142和气体流量计143；脱氧塔罐1的循环管道16自流体入口向流体出口方向依次设有循环泵161和第六动力阀162；
第二氮气输送管道6自流体入口向流体出口方向依次设有第五动力阀62和第五手动阀61；
排水管道7设有第七动力阀71；
补水管道8设有第八动力阀81；
排污管道15设有控制排污管道通断的排污阀151；
溶解氧在线采集设备设置于换流阀内冷水系统上用于采集换流阀内冷水系统中内冷水的溶解氧量；
自动控制系统与溶解氧在线采集设备、脱氧塔罐液位采集设备10、第一动力阀22、第一动力调节阀23、第一流量计24、出口泵31、第二动力阀32、第二流量计33、第三手动阀52、第四动力阀142、气体流量计143、第五动力阀62、循环泵161、第六动力阀162、第七动力阀71和第八动力阀81均与自动控制系统连接，用以实现溶解氧去除装置的自动化控制。
其中，第一流体输入管道2自管道氮气加入设备4后0.08-0.12米至流体出口之间的管段为内螺纹管(如图6A所示)；所述内螺纹管的内螺纹尺寸(如图6B-图6D所示)为：螺纹头数N为6-8头，螺纹高度h为2.0-3.0mm，螺纹宽度M为4-6mm，螺纹升角a为30-60度，螺纹侧边角度b为50-70度，内螺纹小径为40mm-65mm。
其中，管道氮气加入设备4距离第一布水器11的流体入口的距离为2-4m。
其中，第一流体输入管道2非内螺纹管段的内径为40mm-65mm；
其中，如图3所示第一布水器11为出口横截面大、入口横截面小的喇叭状布水器，第一布水器11的出口横截面与入口横截面的面积之比为4:1-7:1，第一布水器的扩张角为15-25度。
其中，如图2A-图2B所示，管道氮气加入设备4的设置方向能够实现管道氮气加入设备4的出气方向包括与水流向一致的方向和与水流向呈60°夹角的方向；管道氮气加入设备4选用布气组件，布气组件包括6根第一端部封死的布气管41，各布气管41上设置有均平行于布气管41中轴线的一个主布气孔组和两个辅布气孔组，主布气孔组位于两个辅布气孔组中间，过主布气孔组及布气管41中轴线的平面与过一个辅布气孔组及布气管41中轴线的平面的夹角β为60°(如图2C所示)；主布气孔组包括自布气管41第一端部至第二端部等间距设置呈线性分布的多个主布气孔411，辅布气孔组包括自布气管41第一端部至第二端部等间距设置呈线性分布的多个辅布气孔412；各布气管41第二端部连接在一起并且相通；各布气管41的第一端部向外呈放射状等夹角分布(如图2B所示，夹角α为60°)；各布气管41的主布气孔411处于同一平面上，且针对每一个布气管41过主布气孔组及布气管41中轴线的平面与各布气管41中轴线所处的平面垂直。
其中，如图4所示，塔罐氮气加入设备12包括纵横交错(2横5纵)的多根曝气管121，各曝气管121上设有多个曝气孔1211；
其中，如图5所示，顶部设有喷淋设备13包括纵横交错(2横5纵)的多根喷淋管131，各喷淋管131上设置有多个水流喷口1311，各水流喷口1311的形状为平行四边形。
其中，脱氧塔罐1的材质选用316L不锈钢或衬胶碳钢罐体。
其中，氮气供给源9选用出口配置减压阀911的氮气瓶组91。
实施例2
本实施例提供了一种换流阀内冷水系统
如图7(图7中的011为溶解氧去除装置中的溶解氧在线采集设备)所示，该换流阀内冷水系统为由实施例1提供的溶解氧去除装置并联到常规换流阀内冷水系统上形成的新型换流阀内冷水系统，具体而言，该换流阀内冷水系统包括实施例1提供的溶解氧去除装置、主循环冷却回路、离子交换处理旁路和供水源；溶解氧去除装置并联在主循环冷却回路的换流阀组两端形成旁路，即第一流体输入管道2的流体入口与换流阀组01的入口处管道连接、第一流体输出管道3的流体出口与换流阀组01的出口处管道连接)；
主循环冷却回路包括依次串联的冷却装置05、三通阀04、内冷水输送泵组03、除气罐02和换流阀组01，换流阀组01的出口分别与冷却装置05的入口和三通阀04连接；
去离子交换处理旁路并联在主循环冷却回路的换流阀组02两端；其中，去离子交换处理旁路包括依次串联的膨胀罐06和离子交换设备07；
供水源选用储水罐08，储水罐08分别与溶解氧去除装置的补水管道8以及去离子交换处理旁路的离子交换设备07流体出口连接。
实施例3
本实施例提供了一种换流阀内冷水系统
该换流阀内冷水系统为由实施例1提供的溶解氧去除装置并联到常规换流阀内冷水系统上形成的新型换流阀内冷水系统；该换流阀内冷水系统与实施例2提供的换流阀内冷水系统的区别仅在于溶解氧去除装置的并联位置不同，本实施例将溶解氧去除装置并联在主循环冷却回路的换流阀组的入口处管道上形成旁路，即第一流体输入管道2的流体入口、第一流体输出管道3的流体出口依次与换流阀组的入口处管道连接。
实施例4
本实施例提供了一种换流阀内冷水系统溶解氧去除方法
该方法使用实施例2或3提供的换流阀内冷水系统进行。
该方法的控制流程如图9所示，具体而言包括：
1、控制溶解氧去除装置启用(即获取溶解氧去除装置启用信号)
具体而言：
在自动运行方式下：利用溶解氧在线采集设备011获取主循环冷却回路运行过程中主循环冷却回路中内冷水的溶氧值；当获取的内冷水溶氧值超过额定值后，控制溶解氧去除装置启用；
运行人员根据需要，人为控制溶解氧去除装置启用；
初始状态下，第一手动阀21、第二手动阀34、第三手动阀52、第四手动阀141、第五手动阀61处于开启状态，其他各类阀门、泵处于关闭状态。
2、溶解氧去除装置启用后，进行脱氧塔罐1内的内冷水液位校正，使脱氧塔罐内的内冷水液位处于工作液位范围内；具体而言：
2.1、利用脱氧塔罐液位采集设备10获取脱氧塔罐1内的内冷水液位，判断脱氧塔罐1内的内冷水液位是否在工作液位B-C范围内；
若脱氧塔罐1内的内冷水液位在工作液位B-C范围内，完成脱氧塔罐1内的内冷水液位校正；否则执行步骤2.2；
2.2、进行脱氧塔罐1内排水或补水，直至脱氧塔罐1内的内冷水液位在工作液位B-C范围内，完成脱氧塔罐1内的内冷水液位校正：
2.2.1、当脱氧塔罐1内的内冷水液位低于工作液位下限时，脱氧塔罐1的排气管道14打开的条件下利用补水管道8进行补水，直至脱氧塔罐1内的内冷水液位处于工作液位B-C范围内关闭排气管道14以及补水管道8；
具体而言：当脱氧塔罐液位采集设备10获取的脱氧塔罐1内的内冷水液位低于工作液位下限C时，开启第四动力阀142、第八动力阀81进行补水，直至脱氧塔罐液位采集设备10获取的脱氧塔罐1内的内冷水液位处于工作液位B-C范围内，关闭第四动力阀142、第八动力阀81；
当脱氧塔罐1内的内冷水液位高于工作液位上限时，脱氧塔罐1同时利用第二氮气输送管道6进行氮气充入和利用排水管道7进行排水，直至脱氧塔罐1内的内冷水液位处于工作液位B-C范围内关闭第二氮气输送管道6以及排水管道7；
具体而言：当脱氧塔罐液位采集设备10获取的脱氧塔罐1内的内冷水液位高于工作液位上限B时，开启第五动力阀62和第七动力阀71进行排水，直至脱氧塔罐液位采集设备10获取的脱氧塔罐1内的内冷水液位处于工作液位B-C范围内，关闭第五动力阀62和第七动力阀71。
3、脱氧塔罐1内的内冷水液位校正完成后，进行脱氧塔罐1内的内冷水脱氧处理；具体而言：
3.1将脱氧塔罐1内的内冷水循环至顶部进行喷淋，同时由脱氧塔罐1底部进行氮气曝气；
具体而言：脱氧塔罐1内的内冷水液位校正完成后，开启第五动力阀62、第四动力阀142、第六动力阀162和循环泵161，将脱氧塔罐1内的内冷水经循环管道16循环至顶部利用喷淋设备13进行喷淋同时使用塔罐氮气加入设备12进行氮气曝气；
3.2控制循环进行5分钟后，完成脱氧塔罐1内的内冷水脱氧处理；
具体而言：循环泵161运行5分钟后，关闭第四动力阀142、第五动力阀62、循环泵161和第六动力阀162。
4、脱氧塔罐1内的内冷水脱氧处理完成后，利用溶解氧去除装置进行主循环冷却回路内冷水脱氧：
4.1、脱氧塔罐1内的内冷水脱氧处理完成后，分别控制第一流体输入管道2和第一流体输出管道3处于连通状态，并调整第一流体输入管道2和第一流体输出管道3的流量；
4.2、当第一流体输入管道2的流量满足设定流量的要求同时使脱氧塔罐1内的内冷水液位稳定在工作液位B-C范围内，进行步骤4.3；
4.3、控制脱氧塔罐1的排气管道14打开并控制第一氮气输送管道5处于连通状态，利用管道氮气加入设备4向第一流体输入管道2中的带压内冷水中充入第一带压氮气形成内冷水与氮气混合物(如图8所示，以3厘米气泡和水管段长度为单位体积，这段单位体积的水到第一布水器11入口位置时间大约为1秒时间(气泡在水的旋转推动下是同时移动的，相当于气泡在这段水中是同位移动状态)，内冷水与氮气混合物经过第一布水器11扩容后进入脱氧塔罐1内实现内冷水除氧；
4.4、当利用步骤4.3进行内冷水除氧10分钟后，根据需要选择性的进行步骤4.5；
4.5、将脱氧塔罐1内的内冷水循环至顶部进行喷淋；
具体而言：开启第一动力调节阀23、第一动力阀22、出口泵31及第二动力阀32实现脱氧装置过流功能，并通过出口泵31维持在设计流量；出口泵31的控制方法为：入口流量根据第一动力调节阀23的开度大小控制在恒定值(根据调试时设定)，出口泵31产生的起始流量值是和入口流量设定值是一样的，但连锁于液位调整的，也就是高于B液位降低频率，低于C液位加大频率，在B-C液位之间维持频率稳定；液位维持在B-C液位之间后，开启第三动力阀51、第四动力阀142，并且根据气体流量计143的流量值进行监测(根据调试设定流量大小)，此步实现氮气对运行中的内冷水的除氧功能；第三动力阀51开启10分后(具体时间可以根据现场调试时确定)，启动循环泵161、开启第六动力阀162；
其中，在步骤4进行过程中，根据脱氧塔罐液位采集设备10获取的脱氧塔罐1内的内冷水液位实时调控出口泵31的运行频率，从而实现脱氧塔罐1内的内冷水液位稳定在工作液位B-C范围内。
5、在步骤4进行过程中，对溶解氧在线采集设备011获取的主循环冷却回路运行过程中主循环冷却回路中内冷水的溶氧值进行实时检测，判断内冷水的溶氧值是否不超过额定值。
6、若步骤4进行过程中，溶解氧在线采集设备011获取的主循环冷却回路运行过程中主循环冷却回路中内冷水的溶氧值不超过额定值后，提示是否进行溶解氧去除装置关闭步骤。
7、步骤4-6进行过程中，实时监测脱氧塔罐液位采集设备10获取的脱氧塔罐1内的内冷水液位，当脱氧塔罐1内的内冷水液位高于最高液位阈值A时或者低于最低液位阈值D时，进行溶解氧去除装置关闭步骤。
8、溶解氧去除装置关闭步骤包括：关闭循环泵161、第六动力阀162，然后关闭第三动力阀51、第四动力阀142；第三动力阀51、第四动力阀142关闭5分后，关闭第一动力阀22、出口泵31、第一动力调节阀23和第二动力阀32，自动控制系统退出运行。
在一优选实施方式中，循环泵161和第六动力阀162的控制可以进行手动控制或者自动控制选择，当在自动状态时，具体方法参见上述步骤；当循环泵161和第六动力阀162的启用设置为手动时，可以根据需要启动或者关闭循环泵161和第六动力阀162。
在一优选实施方式中，该方法进一步包括补水步骤：在冷水系统溶解氧去除装置启动条件下，当主循环冷却回路需要进行补水时，利用供水源向溶解氧去除装置进行补水进而实现向循环冷却回路补水；
具体而言，当收到膨胀罐06的缺水信号后，启动第八动力阀81，利用供水源向溶解氧去除装置进行补水进而实现向循环冷却回路补水，直至膨胀罐06的缺水信号小时后，关闭第八动力阀81。
在一优选实施方式中，第八动力阀81可以进行手动控制或者自动控制选择，当在自动状态时，具体方法参见上述步骤；当在手动状态时，可以根据需要启动或者关闭第八动力阀81。
在一优选实施方式中，第一流体输入管道2中的带压内冷水的压力为0.4-0.7MPa，第一带压氮气的压力为0.5-0.8MPa。
在一优选实施方式中，第一流体输入管道中的带压内冷水的流量为10-30吨/小时。
在一优选实施方式中，循环管道16的内冷水循环流量为10-20吨/小时。
在一优选实施方式中，氮气曝气压力为0.05-0.1MPa。
使用实施例4提供的方法进行换流阀内冷水系统溶解氧去除，可以根据要求控制内冷水的溶解氧值，做到自由可控(可以根据现场实际情况设置任意值，系统会自动处理到这个指标)，内冷水的溶解氧最低值可以控制到0-10个ppb范围之内。完全有效解决特高压换流站铝换热器腐蚀问题，尤其针对小容积大流量的内冷水系统(特高压换流站内冷水系统一般容积不到100立方米，而内冷水流量可以达到几百立方米/小时以上，流量大流速高)。有效解决换流阀冷却效果不佳而造成的直流输电系统故障。显著提高换流阀冷却系统的运行周期，从而显著降低特高压换流站的运行成本。
以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。