換流站狹小作業(yè)空間內(nèi)免吊裝水泵及電機(jī)檢修平臺(tái)的研制

張祥虎 宗 斌

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司超高壓分公司）

0 引言

超高壓直流換流站均配置有換流閥冷卻系統(tǒng)，其作用是通過(guò)循環(huán)水和散熱設(shè)備對(duì)換流閥進(jìn)行冷卻，防止閥體溫度過(guò)高導(dǎo)致元件損壞。主泵為閥內(nèi)水冷系統(tǒng)提供循環(huán)動(dòng)力，是閥內(nèi)水冷系統(tǒng)的心臟，是換流閥內(nèi)水冷系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源，擔(dān)負(fù)著整個(gè)換流閥降溫的重任，主循環(huán)泵故障會(huì)直接影響閥內(nèi)水冷系統(tǒng)對(duì)換流閥的冷卻效果，甚至導(dǎo)致直流系統(tǒng)強(qiáng)迫性停運(yùn)。由于主泵重達(dá)約800kg左右，而國(guó)網(wǎng)南網(wǎng)多數(shù)換流站閥冷設(shè)備間周圍空間狹小且未配置相應(yīng)起重設(shè)備，主泵檢修更換時(shí)極為不便，需要4～6人完成相應(yīng)檢修更換工作，存在工作效率低，設(shè)備易損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

特高壓直流換流站作為新能源西電東送的重要樞紐，其安全穩(wěn)定運(yùn)行是保障跨省電能輸送的重中之重。而每年直流換流站需要對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行年度檢修作業(yè)，其間存在工作任務(wù)重、安全壓力大、檢修工期短等諸多挑戰(zhàn)。換流閥作為換流站交直流轉(zhuǎn)換的“大腦”，其中閥冷卻檢修作業(yè)工作量大，檢修效率低，且過(guò)程中存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)換流閥內(nèi)水冷系統(tǒng)主泵更換過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，如何高效、安全地完成主泵更換工作成為亟須解決的現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。作者針對(duì)換流閥內(nèi)水冷系統(tǒng)主泵更換過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析研究，通過(guò)完成換流站狹小作業(yè)空間內(nèi)免吊裝水泵及電機(jī)檢修平臺(tái)的研制，解決了主泵更換過(guò)程中人工抬卸不便、磕碰其他設(shè)備、作業(yè)效率低問(wèn)題，最大限度地保證內(nèi)水冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了較大的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。

1 原因分析

1.1 背景調(diào)研

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，電力能源需求也持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)特高壓電網(wǎng)發(fā)展迅速，特高壓直流輸電因其在遠(yuǎn)距離、大容量輸電線路上的明顯優(yōu)勢(shì)更是重中之重。所以大力建設(shè)了一批具備遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸電能力的（特）高壓直流輸電工程。

超高壓直流輸電具有送電靈活、損耗低、節(jié)約成本、精準(zhǔn)控制等優(yōu)點(diǎn)。具備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)遠(yuǎn)距離大容量送電能力，主要定位于我國(guó)西南大水電基地和西北大煤電基地的超遠(yuǎn)距離、超大容量外送。在換流站建設(shè)中，換流閥是交直流電換流的核心關(guān)鍵部件，設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量熱量，若不及時(shí)散熱將可能燒毀換流閥。因此換流站配置專用水冷卻系統(tǒng)，進(jìn)行24h不間斷循環(huán)散熱冷卻，閥冷系統(tǒng)三維示意如圖1所示。

圖1 換流站閥冷三維示意圖

1.2 作業(yè)方法調(diào)研

換流站內(nèi)各類水泵、油泵設(shè)備眾多，閥內(nèi)水冷系統(tǒng)主泵、調(diào)相機(jī)內(nèi)水冷系統(tǒng)主泵、潤(rùn)滑油系統(tǒng)主泵、外水冷系統(tǒng)主泵等均是相關(guān)系統(tǒng)核心設(shè)備，各類主泵的檢修也是換流站及調(diào)相機(jī)年度檢修、搶修工作的重點(diǎn)，但由于各換流站水冷設(shè)備間普遍存在空間小、無(wú)行車的缺點(diǎn)，部分設(shè)備間有行車但僅安裝在主泵電機(jī)正上方，只適用于主循環(huán)泵電機(jī)的檢修、吊裝，起吊主泵時(shí)存在嚴(yán)重的傾斜角，無(wú)法滿足主循環(huán)泵的檢修工作，導(dǎo)致主泵檢修、更換工作難度非常大。

主泵因檢修、更換難度大而導(dǎo)致的主泵二次損壞在國(guó)網(wǎng)南網(wǎng)各換流站內(nèi)也時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了檢修質(zhì)量和效率。為解決這一問(wèn)題，亟需研制一套狹小作業(yè)空間內(nèi)免吊裝水泵及電機(jī)檢修、更換平臺(tái)，便于換流站內(nèi)主泵及電機(jī)檢修、更換工作，提升作業(yè)效率，降低設(shè)備及人員安全隱患，適合于各換流站閥冷設(shè)備間、調(diào)相機(jī)廠房?jī)?nèi)、工業(yè)水泵房等特殊布局方式下的水泵和電機(jī)的檢修、更換作業(yè)。水泵檢修作業(yè)三維示意如圖2所示。

圖2 主泵檢修作業(yè)示意圖

1.3 原因分析

當(dāng)主泵出現(xiàn)問(wèn)題更換時(shí)，由于主泵重量較重且給主泵的更換工作帶來(lái)不便。在更換過(guò)程中主要面臨以下問(wèn)題：

1）主泵重量較重：主泵重量在800kg，不便人工抬卸；

2）更換空間狹?。褐鳈C(jī)底座空間狹小，容易磕碰其他設(shè)備，如下表所示；

表 2014～2021年主泵更換時(shí)間統(tǒng)計(jì)

3）作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)：更換主泵所需時(shí)間需要6～8h，作業(yè)效率較低。

4）直流需要停運(yùn)：為了降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，主泵更換工作需要直流停運(yùn)。

2 確定目標(biāo)

狹小作業(yè)空間內(nèi)免吊裝水泵及電機(jī)檢修、更換平臺(tái)的研制，將改變傳統(tǒng)主泵檢修的吊裝方法，通過(guò)滑移方式將主泵從主機(jī)基礎(chǔ)上移動(dòng)至平臺(tái)上，徹底解決作業(yè)空間小、人工搬運(yùn)困難以及行車起吊泵體時(shí)吊帶傾斜有將主泵本體甩出風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，并大量減少現(xiàn)場(chǎng)施工人員，保證運(yùn)行主泵和管道安全運(yùn)行。該平臺(tái)具有便于安裝、通用性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，適合于各換流站閥冷設(shè)備間、調(diào)相機(jī)廠房?jī)?nèi)、工業(yè)水泵房等特殊布局方式下的水泵和電機(jī)的檢修、更換作業(yè)，具有極高的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。經(jīng)調(diào)研得出目標(biāo)如下：

1）通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，可以解決主泵更換過(guò)程中人工抬卸不便、磕碰其他設(shè)備、作業(yè)效率低問(wèn)題，最大限度地保證閥內(nèi)水冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，本項(xiàng)目的開展將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。

2）研制狹小作業(yè)空間內(nèi)免吊裝水泵及電機(jī)檢修、更換平臺(tái)裝置：裝置主要由固定底座、頂升裝置、滑動(dòng)裝置等組成。

3）更換主泵時(shí)，將主泵通過(guò)頂升裝置抬高，由滑動(dòng)裝置將主泵滑動(dòng)到固定底座，然后將主泵通過(guò)拖車轉(zhuǎn)移到非工作區(qū)域。

3 遵循的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

經(jīng)調(diào)研及查閱相關(guān)技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，確定本課題應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范如下：

1）國(guó)家電網(wǎng)設(shè)備〔2018〕979號(hào) 國(guó)家電網(wǎng)有限公司關(guān)于印發(fā)十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）的通知。

2）國(guó)家電網(wǎng)有限公司防止換流站事故措施（征求意見(jiàn)稿）。

3）GB／T 14285—2016《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》。

4）直流換流站五項(xiàng)管理規(guī)定（印發(fā)版）。

5）國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中已有明確要求的技術(shù)規(guī)定均應(yīng)滿足電網(wǎng)公司最新建議要求。

4 設(shè)計(jì)開發(fā)

4.1 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)課題目標(biāo)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范并參考作業(yè)實(shí)際狀況，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：平臺(tái)底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；頂升裝置設(shè)計(jì)；滑動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。經(jīng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行三維設(shè)計(jì)圖繪制，平臺(tái)總體設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)三維圖

4.2 平臺(tái)底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺(tái)底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用分體式組合結(jié)構(gòu)，由分段式軌道和支撐架組合而成，方便使用，平臺(tái)底座結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 平臺(tái)總底座結(jié)構(gòu)三維圖

4.3 頂升裝置設(shè)計(jì)

頂升裝置設(shè)計(jì)借鑒杠桿機(jī)械千斤頂原理，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)械式頂升，自重輕，頂升能力強(qiáng)，可滿足主泵頂升要求，平臺(tái)底座結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 頂升裝置設(shè)計(jì)三維圖

4.4 滑動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

滑動(dòng)裝置設(shè)計(jì)借鑒絲杠原理，具備承重能力強(qiáng)、滑動(dòng)絲滑、運(yùn)行省力的特點(diǎn)，滑動(dòng)裝置設(shè)計(jì)有縱方向滑動(dòng)、橫方向伸縮，實(shí)現(xiàn)了X／Y／Z三軸滑動(dòng)，滑動(dòng)裝置設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 滑動(dòng)裝置設(shè)計(jì)三維圖

5 裝置試驗(yàn)

根據(jù)課題設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行平臺(tái)加工制造和試驗(yàn)，平臺(tái)通過(guò)操作試驗(yàn)，記錄了采用平臺(tái)進(jìn)行狹小空間主泵和電機(jī)的更換實(shí)際時(shí)間，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用本課題研究成果——換流站狹小作業(yè)空間內(nèi)免吊裝水泵及電機(jī)檢修平臺(tái)，可降低約一半時(shí)間，大幅提高工作效率，同時(shí)保證作業(yè)人員安全，課題研究目標(biāo)達(dá)成，如圖7所示。

圖7 效果對(duì)比

6 結(jié)束語(yǔ)

狹小作業(yè)空間內(nèi)免吊裝水泵及電機(jī)檢修、更換平臺(tái)的研制，將改變傳統(tǒng)主泵檢修的吊裝方法，通過(guò)滑移方式將主泵從主機(jī)基礎(chǔ)上移動(dòng)至平臺(tái)上，徹底解決作業(yè)空間小、人工搬運(yùn)困難以及行車起吊泵體時(shí)吊帶傾斜有將主泵本體甩出風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，并大量減少現(xiàn)場(chǎng)施工人員，保證運(yùn)行主泵和管道安全運(yùn)行。該平臺(tái)具有便于安裝、通用性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，適合于各換流站閥冷設(shè)備間、調(diào)相機(jī)廠房?jī)?nèi)、工業(yè)水泵房等特殊布局方式下的水泵和電機(jī)的檢修、更換作業(yè)，具有極高的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。