摘 要：介紹了一種集制冷、加熱、恒流量控制一體的自動(dòng)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(jī)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(yàn)裝置等，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，提高了設(shè)備的利用率。

關(guān)鍵詞：換流閥；螺桿機(jī)；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(gè)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(yùn)行[1]。因而需要對配水管道進(jìn)行高低溫沖擊試驗(yàn)，確保其具有足夠的抗高低溫沖擊能力。

1 高低溫試驗(yàn)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(jī)控制螺桿機(jī)精確控制低溫循環(huán)溫度，通過電動(dòng)蝶閥自動(dòng)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(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，具備數(shù)據(jù)采集、運(yùn)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(jī)；2-電動(dòng)三通閥；3-高溫循環(huán)泵；4、11、15、23-壓力表；5-自動(dòng)排氣閥；6-電加熱器；7-電動(dòng)蝶閥；9-流量計(jì)；10、18、21、22-溫度計(jì)；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(jì)；24-補(bǔ)氣泵；25-止回閥；26-電磁閥；27-補(bǔ)水泵；30-補(bǔ)水罐；31-脫氣罐；32-緩沖罐；33-螺桿機(jī)；34-冷凍罐

圖1 高低溫測試裝置工藝流程示意圖

2 試驗(yàn)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水泵采用高速離心葉片泵，泵體采用機(jī)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(bǔ)氣泵、氣路單向閥、安全閥組成。當(dāng)緩沖罐內(nèi)壓力降低時(shí)，系統(tǒng)控制補(bǔ)氣泵開啟，給緩沖罐增壓，達(dá)到預(yù)設(shè)壓力后停止補(bǔ)氣。當(dāng)緩沖罐壓力過高時(shí)，安全閥自動(dòng)開啟，給緩沖罐泄壓，達(dá)到全壓力后自動(dòng)關(guān)閉，從而達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)壓的目的。

2.2 補(bǔ)水系統(tǒng)

主要包括補(bǔ)液箱、補(bǔ)液泵、補(bǔ)水電磁閥液位開關(guān)、止回閥組成。補(bǔ)液箱液位下降時(shí)，控制補(bǔ)水電磁閥開啟實(shí)現(xiàn)補(bǔ)液箱補(bǔ)水，液位上升到指定位置時(shí)關(guān)閉補(bǔ)水電磁閥。補(bǔ)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(bǔ)液箱。

2.3 脫氣加熱系統(tǒng)

主要由脫氣罐、自動(dòng)排氣閥、4臺電加熱器組成。系統(tǒng)初始運(yùn)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(dòng)排氣閥檢測到氣體后自動(dòng)打開閥門排除氣體實(shí)現(xiàn)脫氣目的。高低溫試驗(yàn)?zāi)Ｊ絾?dòng)后，系統(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(yàn)?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(dòng)閥門、冷水機(jī)組等組成。

高溫運(yùn)行時(shí)間完成后，由控制系統(tǒng)自動(dòng)切換至低溫運(yùn)行，通過電動(dòng)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(yàn)管道接口處連接一臺試壓泵，用于高低溫試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)和空氣散熱器性能試驗(yàn)，是一種多功能的水冷系統(tǒng)組件測試裝置。且設(shè)計(jì)集成了冷水機(jī)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(dòng)補(bǔ)水，自動(dòng)打壓，自動(dòng)穩(wěn)壓，各種模式自動(dòng)切換于一體的多功能自動(dòng)化智能保護(hù)試驗(yàn)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(gè)多功能綜合試驗(yàn)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(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)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(jì)工作。