變壓器散熱器自動(dòng)沖洗降溫裝置的研究與應(yīng)用

林鋮宇++王鶯++張曉剛++張軍達(dá)++鄭則誠(chéng)++尚將++吳洪敏++何雨洋++陳家頎++王統(tǒng)

摘 要：鑒于目前現(xiàn)場(chǎng)水沖工作存在的缺陷與問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)出高靈敏度、快速響應(yīng)的XZ二維同步帶側(cè)立結(jié)構(gòu)直線驅(qū)動(dòng)模組，選擇安裝半徑最小、沖洗覆蓋面積最大的十字交叉沖洗方法，實(shí)現(xiàn)了變壓器散熱器自動(dòng)沖洗降溫工作由人工向機(jī)械化的轉(zhuǎn)變，而且保證了在帶電沖洗作業(yè)中的安全，消除了設(shè)備安全隱患，節(jié)省了人力成本。

關(guān)鍵詞：變壓器 散熱器 自動(dòng)沖洗 降溫

中圖分類(lèi)號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（a）-0102-02

目前，常見(jiàn)變壓器散熱方式主要包括：自冷、風(fēng)冷、強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)油循環(huán)水冷等。XX公司所轄變壓器670臺(tái)，其中，采用強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷散熱方式共420臺(tái)，占總數(shù)的62.3%。強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷散熱方式變壓器冷卻器的冷卻管帶有較密集的鱗片，鱗片間的空隙較小，較容易被雜物和污穢堵塞，導(dǎo)致變壓器散熱效果不良，尤其在夏季高溫季節(jié)，致使變壓器溫度直線上升。

1 現(xiàn)狀分析

根據(jù)中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高壓電氣設(shè)備絕緣技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》變壓器6℃熱劣化規(guī)則：變壓器在超過(guò)溫升限值的情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，每升高6℃變壓器的使用壽命縮短一半。因此，每年夏季需要對(duì)變壓器冷卻器進(jìn)行沖洗，確保變壓器上層油溫不超過(guò)85℃。變壓器的沖洗工作至少需要3人耗時(shí)2h，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。并且，工作人員需要克服現(xiàn)場(chǎng)高溫酷暑和大量飛塵的惡劣環(huán)境，對(duì)人員工作量和身體素質(zhì)提出了嚴(yán)峻的要求。目前，冷卻器的沖洗主要采用高壓水槍進(jìn)行噴洗。即利用壓力泵將高壓蒸餾水打入噴槍內(nèi)，然后由工作人員操作對(duì)冷卻器散熱管進(jìn)行清洗。沖洗過(guò)程中，若噴濺的水珠濺落到帶電設(shè)備上，將引起設(shè)備閃絡(luò)，嚴(yán)重威脅工作人員的人身安全。

綜合目前現(xiàn)場(chǎng)水沖工作存在的缺陷與問(wèn)題，班組亟需一種自動(dòng)化的智能機(jī)械裝置來(lái)進(jìn)行變壓器冷卻器的自動(dòng)清洗，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力勞動(dòng)。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 裝置構(gòu)成

該裝置主要由：二維同步帶側(cè)立結(jié)構(gòu)直線驅(qū)動(dòng)模組、步進(jìn)電機(jī)控制器（二軸控制器）、直流高壓水泵、動(dòng)力電池、逆變器組成。該裝置通過(guò)高壓沖噴頭將散熱器鱗片縫隙間污垢沖出，達(dá)到清洗散熱器，恢復(fù)散熱器散熱效率的目的。裝置如圖1所示。

2.2 沖洗方案

沖洗方案有扇形沖洗法、十字交叉法和H形沖洗法3種，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)：扇形沖洗方式覆蓋面積直方圖呈現(xiàn)右偏型，主要分布范圍是82.2%～85.2%；模擬過(guò)程中，對(duì)裝置的安裝半徑進(jìn)行測(cè)量可達(dá)1.75m。另外，由于移動(dòng)桿只有一個(gè)固定點(diǎn)，導(dǎo)致裝置運(yùn)行過(guò)程中穩(wěn)定性不強(qiáng)。H形沖洗方式覆蓋面積直方圖呈現(xiàn)右偏型，主要分布范圍是91.2%～94.2%，沖洗死角主要出現(xiàn)在散熱器上、下兩端；模擬過(guò)程中，裝置穩(wěn)定性較高，但是裝置所需材料多，重量大，安裝半徑可達(dá)3m。十字交叉沖洗方式覆蓋面積呈正常型分布，覆蓋面積主要集中在94.0%～94.5%之間，沖洗死角主要出現(xiàn)在水平固定導(dǎo)軌正下方；模擬過(guò)程中，裝置穩(wěn)定性相對(duì)較高。

沖洗方案最終選擇安裝半徑最小、沖洗覆蓋面積最大的十字交叉沖洗方法（圖2）。

3 應(yīng)用效果

經(jīng)試驗(yàn)，該裝置不但實(shí)現(xiàn)了由人工向機(jī)械化的轉(zhuǎn)變，而且保證了在帶電沖洗作業(yè)中的安全，消除了設(shè)備安全隱患，節(jié)省了人力成本，保障工作人員的身體健康，提高工作效率（圖3）。

4 效益分析

4.1 社會(huì)效益

該裝置通過(guò)控制箱內(nèi)的控制電路，對(duì)裝置運(yùn)行軌道進(jìn)行時(shí)間節(jié)點(diǎn)和位置節(jié)點(diǎn)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)上下左右前后六向單獨(dú)控制和預(yù)設(shè)軌跡控制。通過(guò)縱向?qū)к墐啥说母邏核疀_噴頭對(duì)散熱器鱗片縫隙間污垢沖出，達(dá)到清洗散熱器，恢復(fù)散熱器散熱效率的目的。填補(bǔ)了機(jī)械自動(dòng)化進(jìn)行變壓器冷卻器自動(dòng)沖洗裝置研發(fā)的空白。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過(guò)實(shí)際操作并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，該成果沖洗一臺(tái)220kV變壓器僅需30min左右，節(jié)省了大量的時(shí)間，提高了工作效率。變壓器冷卻器智能沖洗裝置不但實(shí)現(xiàn)了由人工向機(jī)械化的轉(zhuǎn)變，而且保證了在帶電沖洗作業(yè)中的安全，消除了設(shè)備安全隱患，節(jié)省了人力成本，保障了工作人員的身體健康，提高了工作效率。在應(yīng)用階段，單次水沖工作中自動(dòng)沖洗裝置可比人工作業(yè)節(jié)約很多資金，如果長(zhǎng)期推廣使用，將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單，工程量小，具有詳細(xì)的使用說(shuō)明和操作標(biāo)準(zhǔn)，易于業(yè)內(nèi)推廣。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的降溫裝置用于變電站中，自動(dòng)沖洗電力變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)的風(fēng)冷系統(tǒng)。變壓器冷卻器自動(dòng)沖洗裝置由橫向、縱向?qū)к墶娮?、電機(jī)、控制系統(tǒng)組成。水沖每片散熱片的時(shí)間小于30min/片，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)械沖洗，無(wú)人化作業(yè)。

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