換流站閥水冷系統(tǒng)在線監(jiān)測技術(shù)分析與應(yīng)用

朱啟

摘要：換流閥水冷卻系統(tǒng)是換流站最核心的關(guān)鍵設(shè)備，它最主要的功能就是要確保換流站運(yùn)行狀態(tài)安全穩(wěn)定，各種設(shè)備元件質(zhì)量安全，因此，加強(qiáng)對(duì)換流站換流閥水冷卻系統(tǒng)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測是保障換流站正常工作狀態(tài)的重點(diǎn)技術(shù)管理環(huán)節(jié)，本文用少量篇幅介紹了閥水冷卻系統(tǒng)的設(shè)備元件組成和工作原理，著重對(duì)實(shí)施換流站閥水冷卻系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測技術(shù)以及硬件平臺(tái)等做了詳細(xì)介紹，盡量做到一應(yīng)俱全，但是也難免掛一漏萬，疏漏之處在所難免，請(qǐng)有關(guān)專家和技術(shù)人員給予指正和補(bǔ)充。

關(guān)鍵詞：換流站閥水冷系統(tǒng);線監(jiān)測技術(shù)分析;技術(shù)應(yīng)用

引言：

換流站換流閥水冷卻系統(tǒng)在整體工作中的重要性不言而喻，對(duì)它進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測是換流站整體工作的重點(diǎn)難點(diǎn)，技術(shù)人員和管理人員應(yīng)具備高度的專業(yè)能力和管理技巧，熟悉系統(tǒng)設(shè)置和設(shè)備構(gòu)造，能熟練運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和技術(shù)措施，切實(shí)履行好閥水冷卻系統(tǒng)在線監(jiān)測職責(zé)，確保換流站設(shè)備不受損害，減少故障發(fā)生，保障電力輸送系統(tǒng)安全。

1.閥水冷系統(tǒng)組成分析

換流站的閥水冷卻系統(tǒng)作為核心設(shè)備用于直流電力輸出，正常工作狀態(tài)下會(huì)有大量高電流在設(shè)備內(nèi)部通過，由此帶來巨量的熱能，迅速帶高設(shè)備內(nèi)部所有元件的溫度，這個(gè)劇烈變化是瞬間完成的，不加控制就會(huì)立即燒毀換流閥的內(nèi)部元件，直流輸電系統(tǒng)的核心設(shè)備，所以直流變交流換電站才有了閥水冷卻系統(tǒng)，目的就是要降低設(shè)備溫度，閥水冷卻系統(tǒng)由內(nèi)外兩部分水冷系統(tǒng)組成，內(nèi)水冷是一個(gè)閉環(huán)水冷卻系統(tǒng)，換流閥所有元件都有散熱器，由機(jī)械管道把它們連在一起，主泵對(duì)冷卻介質(zhì)進(jìn)行加壓處理送進(jìn)管路產(chǎn)生循環(huán)，再流入散熱器，帶走元件運(yùn)行產(chǎn)生的熱能，冷卻介質(zhì)（主要是去離子水）再經(jīng)由外水冷卻系統(tǒng)降溫冷卻，重新變成冷卻水，再進(jìn)入下一次循環(huán)，以此類推，周而復(fù)始，外水冷系統(tǒng)相對(duì)于密閉的內(nèi)水冷卻系統(tǒng)，它屬于開放性質(zhì)，它的主要功能就是如前所述的冷卻內(nèi)部流出的帶著熱能的冷卻介質(zhì)，把它們的溫度降低到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍，保障整個(gè)換流閥組始終處于正常工作狀態(tài)。水冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下。

2.換流站閥水冷系統(tǒng)在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)分析

2.1.換流站閥水冷系統(tǒng)在線監(jiān)測硬件平臺(tái)

2.1.1硬件平臺(tái)概述

換流站閥水冷實(shí)施在線監(jiān)測，這種技術(shù)是通過現(xiàn)代檢測，傳感器，互聯(lián)傳輸控制協(xié)議簇等先進(jìn)的控制技術(shù)和理論，對(duì)換流站閥水冷卻系統(tǒng)的內(nèi)外部水冷卻系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息實(shí)施信息采集處理，整理記錄，存檔保管和實(shí)時(shí)監(jiān)測過程的平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)由總控制室和內(nèi)外部水冷卻系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成，它的技術(shù)設(shè)備包括加速度傳感器，數(shù)據(jù)采集控制器和采集卡，流量，溫度，溫濕度各自的監(jiān)測儀以及顯示器和工作站等。

2.1.2內(nèi)冷水監(jiān)測系統(tǒng)

換流站閥水冷卻系統(tǒng)的內(nèi)冷水監(jiān)測系統(tǒng)的組成構(gòu)件有加速度傳感器以及數(shù)據(jù)采集卡和控制器等元件，電機(jī)以及水泵部位設(shè)置加速度傳感器整個(gè)系統(tǒng)的工作原理如下：由數(shù)據(jù)采集卡采集和調(diào)理振動(dòng)產(chǎn)生的加速度數(shù)據(jù)，處理完成交給數(shù)據(jù)控制器，再經(jīng)由互聯(lián)傳輸控制協(xié)議簇送達(dá)位于主控制室的工作站，需要注意的是，對(duì)泵體進(jìn)行非旋轉(zhuǎn)件實(shí)施振動(dòng)數(shù)據(jù)的測量時(shí)，測量位置應(yīng)是在靠近泵體軸承的位置或是泵體的軸承座或箱體內(nèi)，測量點(diǎn)位在每個(gè)泵體起關(guān)鍵作用的一個(gè)或幾個(gè)部位選擇，這些部位應(yīng)是負(fù)責(zé)向系統(tǒng)或彈性基礎(chǔ)傳遞振動(dòng)能量的，比如軸承座，出口法蘭或底座等部位，主要測量點(diǎn)位是軸承座和接近軸承的地方，其它輔助作用的測量點(diǎn)位有出口法蘭，底座以及泵腳等部位。

2.1.3外冷水監(jiān)測系統(tǒng)

外冷水監(jiān)測系統(tǒng)的組成構(gòu)件有流量，溫度，溫濕度各自的監(jiān)測儀以及數(shù)據(jù)采集控制器等元件，它的工作原理是，流量監(jiān)測儀負(fù)責(zé)外部冷卻水進(jìn)入時(shí)的流量數(shù)據(jù)采集，溫度監(jiān)測儀負(fù)責(zé)噴淋水池里的水的溫度數(shù)據(jù)采集，溫濕度監(jiān)測儀負(fù)責(zé)冷卻塔吸風(fēng)口的相對(duì)濕度和氣溫的數(shù)據(jù)采集，結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場具體安裝條件和傳感器進(jìn)行監(jiān)測的位置設(shè)置設(shè)備，在三個(gè)冷卻水塔的進(jìn)水管道的管道壁安裝超聲波流量計(jì)，三個(gè)冷卻水塔的進(jìn)水和出水管道的管道壁則分別安裝溫度傳感器，傳感器須是貼片式的，三個(gè)冷卻水塔的吸風(fēng)口安裝溫濕度傳感器，三個(gè)冷卻水塔的噴淋水池浸入鉑熱電阻溫度探頭。

2.1.4監(jiān)控中心

監(jiān)控中心的組成構(gòu)件就是顯示器和工作站，它的工作原理是收集內(nèi)外部冷卻水系統(tǒng)由傳感器采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，把它們?nèi)拷唤o數(shù)據(jù)采集控制器，再傳輸給工作站傳輸由網(wǎng)線實(shí)施，系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，處理結(jié)果顯示在顯示器的顯示屏上。

2.2.換流站閥水冷系統(tǒng)在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)

換流站閥水冷卻系統(tǒng)里的內(nèi)冷卻水系統(tǒng)，它的主循環(huán)泵具有振動(dòng)性特點(diǎn)，結(jié)合泵體相關(guān)的振動(dòng)技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從振動(dòng)烈度的研究角度出發(fā)研究其如何進(jìn)行在線檢測，分析和處理正常工作狀態(tài)下主循環(huán)泵的動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)，據(jù)此構(gòu)建主循環(huán)泵各關(guān)鍵構(gòu)件部位的數(shù)據(jù)預(yù)警信息依據(jù)，從而實(shí)施主循環(huán)泵工作狀態(tài)下的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測以及故障發(fā)生的信號(hào)預(yù)警，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測內(nèi)部水冷卻系統(tǒng)進(jìn)水口的流量，溫度，以及周邊氣溫等信號(hào)，如果系統(tǒng)的熱交換功能出現(xiàn)了衰減，則發(fā)出故障預(yù)警。

換流站閥水冷卻系統(tǒng)的在線監(jiān)測實(shí)施功能由兩部分構(gòu)成，第一，通過監(jiān)測內(nèi)部水冷卻系統(tǒng)的循環(huán)泵的振動(dòng)，評(píng)估它的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，能獲取實(shí)時(shí)的監(jiān)測頻域，時(shí)域以及振動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)和高亮顯示的評(píng)估更準(zhǔn)確，還有滾動(dòng)軸承離線狀態(tài)下對(duì)故障實(shí)施診斷的功能模塊，診斷循環(huán)泵滾動(dòng)軸承的故障，第二，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測以及預(yù)測外部水冷卻系統(tǒng)，主要是三個(gè)冷塔的技術(shù)參數(shù)，內(nèi)容主要有內(nèi)部水冷卻系統(tǒng)流出來的水流流量，室外空氣的相對(duì)濕度與干球溫度，噴淋水池的水溫，冷卻水塔進(jìn)出口處管道壁的溫度等，輸入這些監(jiān)測信號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)冷塔投入以及出水溫度進(jìn)行預(yù)測，檢測其能否達(dá)到負(fù)荷需要，把實(shí)驗(yàn)室虛擬工程平臺(tái)和商業(yè)數(shù)學(xué)軟件混合編程，實(shí)驗(yàn)室虛擬工程平臺(tái)界面設(shè)計(jì)功能齊全，商業(yè)數(shù)學(xué)軟件數(shù)據(jù)計(jì)算功能強(qiáng)大，軟件開發(fā)明顯有效率提高的跡象，其功能能夠滿足獲得實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)的需要，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測內(nèi)部冷卻系統(tǒng)主循環(huán)泵的功能，還可根據(jù)其實(shí)時(shí)狀態(tài)發(fā)布預(yù)警信號(hào)，還可同步實(shí)時(shí)在線監(jiān)測外部水冷卻系統(tǒng)，還可對(duì)冷塔投入進(jìn)行預(yù)測。

結(jié)束語：

總而言之，換流站換流閥水冷卻系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部元件眾多，技術(shù)運(yùn)用更是涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，因?yàn)殚y水冷卻系統(tǒng)在換流站整體施工過程中處于關(guān)鍵的核心部位，加強(qiáng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測很有必要，技術(shù)人員和管理人員應(yīng)以高度負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和良好的專業(yè)素質(zhì)以及業(yè)務(wù)能力，精細(xì)化規(guī)范化操作實(shí)時(shí)在線監(jiān)測技術(shù)的運(yùn)用和執(zhí)行過程做好在線監(jiān)測，保障系統(tǒng)和設(shè)備安全高效，穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋秭霖，張華杰.宜賓換流站閥水冷系統(tǒng)應(yīng)對(duì)交流電網(wǎng)擾動(dòng)改進(jìn)措施分析[J].四川電力技術(shù)，2017，40（02）：24-27.

[2]黃山，方宇，傅堅(jiān)，周孝法，胡定玉.換流站閥水冷系統(tǒng)主泵軸承故障診斷方法研究[J].測控技術(shù)，2016，35（05）：37-40.

[3]劉凱.±500kV換流站閥冷系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)督與結(jié)垢分析[J].湖南電力，2015，35（04）：41-43+47.

[4]姚其新，饒洪林.換流站閥水冷系統(tǒng)隱患分析及治理[J].華中電力，2010，23（05）：56-58.