高壓直流輸電閥冷系統(tǒng)配水管道高低溫性能測試裝置設(shè)計

摘 要：介紹了一種集制冷、加熱、恒流量控制一體的自動化閥冷系統(tǒng)配水管道高低溫性能測試裝置。對該測試裝置的工作原理、硬件及控制系統(tǒng)及做了詳細(xì)闡述。該裝置尤其適用于PVDF管道高低溫性能測試，擁有完善的故障診斷和安全保護(hù)措施，具備就地和遠(yuǎn)程上位機監(jiān)控功能，且該裝置的平臺的可以靈活變換熱負(fù)荷試驗裝置等，實現(xiàn)一機多能，提高了設(shè)備的利用率。

關(guān)鍵詞：換流閥；螺桿機；PVDF；高低溫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.039

0 引言

閥冷系統(tǒng)是特高壓直流輸電的一個重要組成部分，它將閥體各元件的功耗所產(chǎn)生的熱量通過冷卻介質(zhì)源源不斷的排放到閥廳外，從而保障晶閘管工作在最佳效率溫度范圍[1-3]。PVDF配水管道是連接閥冷系統(tǒng)與晶閘管，傳導(dǎo)元件損耗的橋梁[1-2]。高低溫溫度沖擊會造成PVDF管道熱脹冷縮，容易造成破裂和冷卻水滲漏，所以配水管道抵抗高低溫溫度沖擊的能力直接關(guān)系到換流閥的安全可靠運行[1]。因而需要對配水管道進(jìn)行高低溫沖擊試驗，確保其具有足夠的抗高低溫沖擊能力。

1 高低溫試驗裝置工作原理

該裝置采用S7-200系統(tǒng)作為主控制系統(tǒng)，通過變頻器精確控制高、低溫循環(huán)流量，通過可控硅控制電加熱器精確控制高溫循環(huán)溫度，通過單片機控制螺桿機精確控制低溫循環(huán)溫度，通過電動蝶閥自動控制高低溫循環(huán)切換，擁有完善的故障診斷和安全保護(hù)措施。具備就地觸摸屏和遠(yuǎn)程上位機實現(xiàn)人機交互，具備數(shù)據(jù)采集、運行參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)歸檔等功能。可用于PVDF管道組件的高低溫性能測試和空氣散熱器性能測試。

1-風(fēng)機；2-電動三通閥；3-高溫循環(huán)泵；4、11、15、23-壓力表；5-自動排氣閥；6-電加熱器；7-電動蝶閥；9-流量計；10、18、21、22-溫度計；12-蝶閥；13-測試管道；14-打壓泵；16-低溫循環(huán)泵；17-過濾器；19、28、29-液位開關(guān)；22-液位計；24-補氣泵；25-止回閥；26-電磁閥；27-補水泵；30-補水罐；31-脫氣罐；32-緩沖罐；33-螺桿機；34-冷凍罐

圖1 高低溫測試裝置工藝流程示意圖

2 試驗裝置系統(tǒng)設(shè)計

水泵采用高速離心葉片泵，泵體采用機械密封，接液材質(zhì)為304 不銹鋼。

2.1 穩(wěn)壓系統(tǒng)

穩(wěn)壓系統(tǒng)由緩沖罐、補氣泵、氣路單向閥、安全閥組成。當(dāng)緩沖罐內(nèi)壓力降低時，系統(tǒng)控制補氣泵開啟，給緩沖罐增壓，達(dá)到預(yù)設(shè)壓力后停止補氣。當(dāng)緩沖罐壓力過高時，安全閥自動開啟，給緩沖罐泄壓，達(dá)到全壓力后自動關(guān)閉，從而達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)壓的目的。

2.2 補水系統(tǒng)

主要包括補液箱、補液泵、補水電磁閥液位開關(guān)、止回閥組成。補液箱液位下降時，控制補水電磁閥開啟實現(xiàn)補液箱補水，液位上升到指定位置時關(guān)閉補水電磁閥。補水系統(tǒng)與主系統(tǒng)中間設(shè)置過濾器，以避免雜志進(jìn)入主系統(tǒng)，設(shè)置止回閥避免主系統(tǒng)冷卻水回流至補液箱。

2.3 脫氣加熱系統(tǒng)

主要由脫氣罐、自動排氣閥、4臺電加熱器組成。系統(tǒng)初始運行過程中管道空氣混入較多，為了避免電加熱器干燒、水泵發(fā)生氣蝕，在循環(huán)回路中設(shè)置脫氣罐，其原理為混合在冷卻介質(zhì)中的氣泡因流速放緩后在浮力作用下從冷卻介質(zhì)中釋放出來，聚集在脫氣罐頂部，自動排氣閥檢測到氣體后自動打開閥門排除氣體實現(xiàn)脫氣目的。高低溫試驗?zāi)Ｊ絾雍螅到y(tǒng)通過可控硅電氣元件來調(diào)節(jié)電加熱器的電流來控制電加熱器的加熱功率，最終控制冷卻介質(zhì)溫度。散熱器試驗?zāi)Ｊ剑和ㄟ^可控硅電氣元件和電加熱器功率監(jiān)測裝置來調(diào)節(jié)電加熱器功率保持恒定。

2.4 制冷系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)主要水泵、過濾器、水箱、電動閥門、冷水機組等組成。

高溫運行時間完成后，由控制系統(tǒng)自動切換至低溫運行，通過電動閥門進(jìn)行控制，低溫循環(huán)裝置中包含螺桿組，并留有足夠容量的水箱容量，使得水箱中的水溫維持在設(shè)定溫度范圍。

2.5 試壓裝置

高低溫試驗管道接口處連接一臺試壓泵，用于高低溫試驗之前對PVDF管道進(jìn)行試壓，確保管路連接緊固，以免高溫水燙傷試驗人員。

3 結(jié)語

高低溫性能測試裝置主要目的是用于PVDF管道組件高低溫沖擊試驗和空氣散熱器性能試驗，是一種多功能的水冷系統(tǒng)組件測試裝置。且設(shè)計集成了冷水機組冷卻、空氣散熱器冷卻、熱負(fù)荷模擬、管路管件測試、恒流速供水，恒溫供水，恒功率供水，自動補水，自動打壓，自動穩(wěn)壓，各種模式自動切換于一體的多功能自動化智能保護(hù)試驗裝置，在當(dāng)前水冷系統(tǒng)應(yīng)用研究越來越廣泛的背景下，該設(shè)備作為一個多功能綜合試驗平臺具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳建業(yè)，吳文偉.大功率變流器冷卻技術(shù)及其進(jìn)展[J].大功率變流技術(shù)，2010（01）：15-30.

[2]崔鵬飛，盧志敏等.高壓直流輸電閥冷系統(tǒng)流量類儀表檢定裝置的設(shè)計[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2014（01）：78-80.

[3]李愛生，朱韜析.直流輸電工程中閥冷監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)建議[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（16）：153-156.

作者簡介：何政平（1987-），男，湖南婁底人，碩士，電氣工程師，主要從事密閉式冷卻系統(tǒng)電氣設(shè)計工作。