海水淡化系统技术方案

在使用了反渗透压力分离装置的海水淡化系统中，为了能够使高压泵启动/停止时的海水向反渗透膜的压力变化率和流量变化率与反渗透膜的特性相匹配，而在驱动高压泵(4)的电动机(3)与交流电源(100)之间连接有由减电压启动器(12)及开闭器(13)的并联电路构成的驱动电源控制装置(300)。并且，通过控制减电压启动器(12)，而使向电动机(3)供给的交流电压在起动调整期间以呈向上凸的单调递增函数从零电压向交流电源电压逐渐接近的方式连续地增大，在停止调整期间呈向上凸的单调递减函数从与交流电源电压逐渐接近了的状态连续地减少至零电压。开闭器(13)在经由减电压启动器(12)供给到电动机(3)的交流电压与交流电源(100)的交流电压相等时闭合，而将来自交流电源(100)的交流电压向电动机直接供给。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从海水中除去盐分而将海水淡化的海水淡化系统(海水淡化设备)。
技术介绍
作为将海水淡化的系统，公知一种将海水通入反渗透膜分离装置中来进行脱盐的海水淡化系统。图1是这样的以往的海水淡化设备的从海水制造淡水的系统回路的示意图。在该海水淡化系统中，被取入的海水通过前处理装置1被调整为规定的水质条件后，通过供水泵2并经由海水供给管路向与电动机(M)3直接连结的高压泵4供给。将被高压泵4加压了的海水向具有反渗透膜(RO膜)的反渗透膜分离装置5加压输送，在反渗透膜分离装置5内，高压海水的一部分克服反渗透压力而从反渗透膜通过，作为除去了或减少了盐分的淡水6被取出。其他的海水以盐分浓度增高且被浓缩的状态，从反渗透膜分离装置5中作为高压浓缩海水(盐水)7而被排出。高压浓缩海水(盐水)7依然具有高压力，被引导到能量回收装置8。另外，在能量回收装置8中预先供给有从供水泵2的排出管路分支出的海水，因此，利用高压浓缩海水7的压力来对海水的压力进行升压。被能量回收装置8升压了的高压海水以成为与高压泵4的排出压力相同的压力的方式进一步被升压泵9升压，与从高压泵4排出的高压海水合流并被供给到反渗透膜分离装置5。在此，由于需要应对因高压泵4的启动/停止而引起的海水的急剧压力变动和流量变动对反渗透膜造成的影响、海水温度的变动、因反渗透膜的经时性能变化而导致的反渗透膜的淡水造水率的变动r>等，所以高压泵4的电动机3通过变频器200来变换交流电源100的频率，由此来控制电动机3的转速。通过基于变频器200进行的电动机3的转速控制来使高压泵4的启动/停止时的压力变动和流量变动平缓，即使具有海水温度的变动、或因反渗透膜的经时性能变化而导致的反渗透膜的淡水造水率的变动，也会调整向反渗透膜供给的海水量和海水的压力的增减来使淡水的造水量一定。然而，反渗透膜分离装置5使被供给的海水中的例如大约四成成为淡水并将剩余的大约六成作为浓缩海水而排出。单纯地说，假设向能量回收装置8供给的六成的浓缩海水全部用于海水的升压，那么向反渗透膜分离装置5供给的海水中的六成是通过能量回收装置8和升压泵9供给的，四成是从高压泵4供给的。并且，四成的淡水从反渗透膜分离装置5得到。即，能够从反渗透膜分离装置5得到的淡水量与高压泵4的排出流量大致相同。因此，为了得到多的淡水量，必须增大高压泵4的容量，而随着增大高压泵4的容量，则必须增大驱动高压泵4的电动机3的容量。此外，并不是通过一台高压泵4来供给海水淡化设备的所有造水量，多台高压泵构成数万吨/日的独立的系统的情况较多，但在该情况下由于也会谋求每台高压泵的大容量化，所以各电动机的容量需要为数百kW～数千kW的容量。而且，虽然当电动机3的容量增大时，变频器200的容量也需要增大，但变频器的价格在超过一定的容量时与电动机的容量增加相比会呈指数函数地上升。因此，当为了得到多的淡水而增大设备规模时，随着构成设备的独立的系统增大，会导致设备的建设费用中的反渗透膜分离装置5、高压泵4等构成机器中的变频器200的成本的比例增大。然而，由于变频器200变换交流电源100的频率而向电动机3供给电力，所以在电动机3运转中变频器200内的频率变换电路始终动作。由于在被变频器200使用的电子部件中，包含与泵和电动机相比寿命短的部件，所以变频器200的维护频度与其他机器相比高。另外，由于容量越大则变频器的用途越被限定，且用于该变频器的电子部件也多为无通用性的部件，所以会花费维护所需的成本。因此，对于高压泵的运转电源的控制装置，需要降低维护频度而使其长寿命化。另一方面，如图2所示，也可以想到不使用变频器而是进行从交流电源100将额定频率的交流电流向高压泵4直接供给的所谓“电源直接启动”，并在高压泵4的排出管路中配置自动阀11，则在启动时在对自动阀11的下游以成为低压的方式进行了节流的状态下起动高压泵4，并一边通过来自控制器的信号逐渐地调整自动阀11的开度一边将其打开，由此减小向反渗透膜施加的压力变化率。但是，在该情况下，由于在自动阀11成为全开之前的期间，基于高压泵4排出的排出流体被自动阀11节流，所以在高压泵4内滞留的海水逐渐变得高温化，而有可能损害泵的稳定运转。另外，自动阀11由于需要具有耐高压性来供大流量流动，所以随着流量增大而大型化，而且，将对于海水的腐蚀性具有耐腐蚀性的材料施加于自动阀11的接液部分，因此自动阀11变得大型化并且变得昂贵。而且，在进行“电源直接启动”的情况下，由于在电源接通时额定电力的大约6倍的电力被瞬间消耗，所以作为电源设备需要为能够容许6倍的额定电力的设备，该电源设备和自动阀11一起导致空间的大型化和成本上升。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的以往例的问题而研发的，本专利技术的第1目的在于，在海水淡化系统中能够使向反渗透压力分离装置供给海水的高压泵的启动/停止时的、海水向反渗透膜的压力变化率和流量变化率与反渗透膜的特性相匹配，并且使系统长寿命化及稳定化。本专利技术的第2目的在于，在海水淡化系统中无论因海水温度的变化而导致的反渗透膜的淡水造水率的变化、反渗透膜的经时变化等如何，均能够使淡水的制造量稳定化。为了实现上述的第1目的，本专利技术是从海水中除去盐分而将其淡化的海水淡化系统，其特征在于，具有：高压泵，其对要淡化的海水的压力进行升压；分离装置，其具有反渗透膜，并通过该反渗透膜将来自高压泵的海水分离成盐度低的淡水和盐度高的浓缩海水；电动机，其驱动高压泵；以及驱动电源控制装置，其连接在电动机与交流电源之间，且由以下部分构成：启动/停止调整器，其在电动机的启动调整期间使向电动机供给的交流电压连续地增加，且在电动机的停止调整期间使向电动机供给的交流电压连续地减少；和开闭器，其与启动/停止调整器并联连接，并在经由该启动/停止调整器供给到电动机的交流电压值与交流电源的交流电压相等时闭合，而将来自交流电源的交流电压向电动机直接供给。在上述的本专利技术的海水淡化系统的一个实施方式中，启动/停止调整器构成为，使向电动机供给的交流电压在启动调整期间不是呈线性而是沿着向上凸的单调递增函数增大，在停止调整期间不是呈线性而是沿着向上凸的单调递减函数减少，向上凸的单调递增函数增大至交流电源的交流电压，向上凸的单调递减函数从交流电源的交流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海水淡化系统，从海水中除去盐分而将其淡化，其特征在于，具有：高压泵，其对要淡化的海水的压力进行升压；分离装置，其具有反渗透膜，并通过该反渗透膜将来自高压泵的海水分离成盐度低的淡水和盐度高的浓缩海水；电动机，其驱动高压泵；以及驱动电源控制装置，其连接在电动机与交流电源之间，且由以下部分构成：启动/停止调整器，其在电动机的启动调整期间使向电动机供给的交流电压连续地增加，且在电动机的停止调整期间使向电动机供给的交流电压连续地减少；和开闭器，其与启动/停止调整器并联连接，在经由该启动/停止调整器供给到电动机的交流电压值与交流电源的交流电压相等时闭合，而将来自交流电源的交流电压向电动机直接供给。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.11 JP 2013-1879421.一种海水淡化系统，从海水中除去盐分而将其淡化，其特征
在于，具有：
高压泵，其对要淡化的海水的压力进行升压；
分离装置，其具有反渗透膜，并通过该反渗透膜将来自高压泵
的海水分离成盐度低的淡水和盐度高的浓缩海水；
电动机，其驱动高压泵；以及
驱动电源控制装置，其连接在电动机与交流电源之间，且由以
下部分构成：
启动/停止调整器，其在电动机的启动调整期间使向电动机供给
的交流电压连续地增加，且在电动机的停止调整期间使向电动机供
给的交流电压连续地减少；和
开闭器，其与启动/停止调整器并联连接，在经由该启动/停止调
整器供给到电动机的交流电压值与交流电源的交流电压相等时闭
合，而将来自交流电源的交流电压向电动机直接供给。
2.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，
启动/停止调整器构成为，使向电动机供给的交流电压在启动调
整期间不是呈线性而是沿着向上凸的单调递增函数增大，在停止调
整期间不是呈线性而是沿着向上凸的单调递减函数减少。
3.如权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，
向上凸的单调递增函数以向交流电源的交流电压逐渐接近的方
式增大，向上凸的单调递减函数从与交流电源的交流电压逐渐接近
了的状态减少至零电压。
4.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，
启动调整期间及停止调整期间的时间幅度被设定为由分离装置
的反渗透膜所需的每单位时间所容许的最大压力上升斜率及常用运
转压力确定的时间幅度以上、启动/停止调整器的能够设定的最大时
间以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的海水淡化系统，其特征在于，
该系统还具有：
供水泵，其配置在高压泵的前级，且将海水向高压泵输送；
驱动供水泵的其他电动机；和
第1控制机构，其以如下方式进行控制：基于从分离装置得到的
淡水...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤彰，泷田茂雄，高桥圭瑞，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP