換流站閥水冷系統在線監測技術分析與應用

朱啟

摘要：換流閥水冷卻系統是換流站最核心的關鍵設備，它最主要的功能就是要確保換流站運行狀態安全穩定，各種設備元件質量安全，因此，加強對換流站換流閥水冷卻系統的在線實時監測是保障換流站正常工作狀態的重點技術管理環節，本文用少量篇幅介紹了閥水冷卻系統的設備元件組成和工作原理，著重對實施換流站閥水冷卻系統的實時在線監測技術以及硬件平臺等做了詳細介紹，盡量做到一應俱全，但是也難免掛一漏萬，疏漏之處在所難免，請有關專家和技術人員給予指正和補充。

關鍵詞：換流站閥水冷系統;線監測技術分析;技術應用

引言：

換流站換流閥水冷卻系統在整體工作中的重要性不言而喻，對它進行實時在線監測是換流站整體工作的重點難點，技術人員和管理人員應具備高度的專業能力和管理技巧，熟悉系統設置和設備構造，能熟練運用專業知識和技術措施，切實履行好閥水冷卻系統在線監測職責，確保換流站設備不受損害，減少故障發生，保障電力輸送系統安全。

1.閥水冷系統組成分析

換流站的閥水冷卻系統作為核心設備用于直流電力輸出，正常工作狀態下會有大量高電流在設備內部通過，由此帶來巨量的熱能，迅速帶高設備內部所有元件的溫度，這個劇烈變化是瞬間完成的，不加控制就會立即燒毀換流閥的內部元件，直流輸電系統的核心設備，所以直流變交流換電站才有了閥水冷卻系統，目的就是要降低設備溫度，閥水冷卻系統由內外兩部分水冷系統組成，內水冷是一個閉環水冷卻系統，換流閥所有元件都有散熱器，由機械管道把它們連在一起，主泵對冷卻介質進行加壓處理送進管路產生循環，再流入散熱器，帶走元件運行產生的熱能，冷卻介質（主要是去離子水）再經由外水冷卻系統降溫冷卻，重新變成冷卻水，再進入下一次循環，以此類推，周而復始，外水冷系統相對于密閉的內水冷卻系統，它屬于開放性質，它的主要功能就是如前所述的冷卻內部流出的帶著熱能的冷卻介質，把它們的溫度降低到技術標準允許的范圍，保障整個換流閥組始終處于正常工作狀態。水冷系統結構圖如下。

2.換流站閥水冷系統在線監測技術系統分析

2.1.換流站閥水冷系統在線監測硬件平臺

2.1.1硬件平臺概述

換流站閥水冷實施在線監測，這種技術是通過現代檢測，傳感器，互聯傳輸控制協議簇等先進的控制技術和理論，對換流站閥水冷卻系統的內外部水冷卻系統正常工作狀態下產生的數據信息實施信息采集處理，整理記錄，存檔保管和實時監測過程的平臺，這個平臺由總控制室和內外部水冷卻系統監測系統構成，它的技術設備包括加速度傳感器，數據采集控制器和采集卡，流量，溫度，溫濕度各自的監測儀以及顯示器和工作站等。

2.1.2內冷水監測系統

換流站閥水冷卻系統的內冷水監測系統的組成構件有加速度傳感器以及數據采集卡和控制器等元件，電機以及水泵部位設置加速度傳感器整個系統的工作原理如下：由數據采集卡采集和調理振動產生的加速度數據，處理完成交給數據控制器，再經由互聯傳輸控制協議簇送達位于主控制室的工作站，需要注意的是，對泵體進行非旋轉件實施振動數據的測量時，測量位置應是在靠近泵體軸承的位置或是泵體的軸承座或箱體內，測量點位在每個泵體起關鍵作用的一個或幾個部位選擇，這些部位應是負責向系統或彈性基礎傳遞振動能量的，比如軸承座，出口法蘭或底座等部位，主要測量點位是軸承座和接近軸承的地方，其它輔助作用的測量點位有出口法蘭，底座以及泵腳等部位。

2.1.3外冷水監測系統

外冷水監測系統的組成構件有流量，溫度，溫濕度各自的監測儀以及數據采集控制器等元件，它的工作原理是，流量監測儀負責外部冷卻水進入時的流量數據采集，溫度監測儀負責噴淋水池里的水的溫度數據采集，溫濕度監測儀負責冷卻塔吸風口的相對濕度和氣溫的數據采集，結合作業現場具體安裝條件和傳感器進行監測的位置設置設備，在三個冷卻水塔的進水管道的管道壁安裝超聲波流量計，三個冷卻水塔的進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，三個冷卻水塔的吸風口安裝溫濕度傳感器，三個冷卻水塔的噴淋水池浸入鉑熱電阻溫度探頭。

2.1.4監控中心

監控中心的組成構件就是顯示器和工作站，它的工作原理是收集內外部冷卻水系統由傳感器采集到的監測數據，把它們全部交給數據采集控制器，再傳輸給工作站傳輸由網線實施，系統對這些數據進行分析和處理，處理結果顯示在顯示器的顯示屏上。

2.2.換流站閥水冷系統在線監測軟件系統

換流站閥水冷卻系統里的內冷卻水系統，它的主循環泵具有振動性特點，結合泵體相關的振動技術參數標準，從振動烈度的研究角度出發研究其如何進行在線檢測，分析和處理正常工作狀態下主循環泵的動態信號數據，據此構建主循環泵各關鍵構件部位的數據預警信息依據，從而實施主循環泵工作狀態下的實時在線監測以及故障發生的信號預警，實時在線監測內部水冷卻系統進水口的流量，溫度，以及周邊氣溫等信號，如果系統的熱交換功能出現了衰減，則發出故障預警。

換流站閥水冷卻系統的在線監測實施功能由兩部分構成，第一，通過監測內部水冷卻系統的循環泵的振動，評估它的實時運行狀態，能獲取實時的監測頻域，時域以及振動狀態的信號，對運行狀態和高亮顯示的評估更準確，還有滾動軸承離線狀態下對故障實施診斷的功能模塊，診斷循環泵滾動軸承的故障，第二，實時在線監測以及預測外部水冷卻系統，主要是三個冷塔的技術參數，內容主要有內部水冷卻系統流出來的水流流量，室外空氣的相對濕度與干球溫度，噴淋水池的水溫，冷卻水塔進出口處管道壁的溫度等，輸入這些監測信號數據，對冷塔投入以及出水溫度進行預測，檢測其能否達到負荷需要，把實驗室虛擬工程平臺和商業數學軟件混合編程，實驗室虛擬工程平臺界面設計功能齊全，商業數學軟件數據計算功能強大，軟件開發明顯有效率提高的跡象，其功能能夠滿足獲得實時監測數據的需要，實現在線監測內部冷卻系統主循環泵的功能，還可根據其實時狀態發布預警信號，還可同步實時在線監測外部水冷卻系統，還可對冷塔投入進行預測。

結束語：

總而言之，換流站換流閥水冷卻系統是一個龐大的系統工程，它的結構復雜，內部元件眾多，技術運用更是涉及多個技術領域，因為閥水冷卻系統在換流站整體施工過程中處于關鍵的核心部位，加強實時在線監測很有必要，技術人員和管理人員應以高度負責的工作態度和良好的專業素質以及業務能力，精細化規范化操作實時在線監測技術的運用和執行過程做好在線監測，保障系統和設備安全高效，穩定可靠運行。

參考文獻：

[1]宋秭霖，張華杰.宜賓換流站閥水冷系統應對交流電網擾動改進措施分析[J].四川電力技術，2017，40（02）：24-27.

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

[3]劉凱.±500kV換流站閥冷系統水質監督與結垢分析[J].湖南電力，2015，35（04）：41-43+47.

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