直流换流站的外冷水节水装置设计及应用

直流换流站水冷系统的调研提纲➢直流换流站水冷系统的概念➢直流换流站水冷系统常见的故障➢在直流换流站中常见故障的处理方法➢在直流换流站水冷系统中用到的检测设备➢在直流换流站水冷系统中的检测措施（一）直流换流站水冷系统的概念1 阀冷系统阀冷系统是换流站的一个重要组成部分，它将阀体上各元件的功耗产生的热量通过水交换到阀厅外，保证晶闸管结温运行在正常范围内。

2 阀冷却控制保护系统阀冷却控制保护系统是对阀冷却系统实施控制保护功能的二次设备，一般采取两套冗余配置。

控制系统对设备的运行状态及冷却系统运行参数，如流量、压力、温度、水位和导电率进行监测和控制。

对参数超限及设备故障进行报警或闭锁。

3 内冷水系统换流阀内冷却循环水系统主要是为可控硅阀提供冷却水，将运行中的换流阀散发出的热量吸收，以维持换流阀的正常工作温度，确保可控硅阀片可靠运行。

内冷却水采用去离子水，经过精过滤及离子交换器处理，确保其电导率为0.1~0.5μS/cm。

该系统为密闭式单循环回路，闭式回路内部主要包括主循环回路、旁路循环去离子回路和补水系统等。

4 外冷水系统外冷水系统为敞开式循环系统，主要由主循环回路、旁路循环回路、补水管路等组成。

喷淋水泵从室外外冷水池抽水，均匀的喷洒到冷却塔内的换热盘管表面，吸收内冷水的热量，冷却塔不停地将吸热后形成的水蒸汽排至大气，冷凝水回流至喷淋水池，以实现对内冷水连续降温的目的。

图典型阀冷系统配置（二）水冷系统常见的故障外冷水系统故障，如喷淋水池水位低、喷淋水池水位高、喷淋水池电导率高、喷淋塔故障等。

内冷水系统故障，如内冷水温度高、主导管压力低、循环主泵组故障、阀冷却主泵切换失败、过滤器故障、内冷水漏水、鲜水泵异常、储水箱异常等。

（三）事故处理原则1.喷淋水池水位低1)打开喷淋水池的井盖，查看喷淋水池水位低是否确实异常。

2)检查喷淋水池实际水位正常，由于浮子故障误报警，则借助工具恢复浮子自由活动。

3)如果喷淋水位确实低，首先工作是减少弃水量，提高喷淋水池水位。

摘要本设计介绍了一种采用新型变频器为主体的冷却系统的控制方案。

通过ACS510变频器来控制冷却塔风机的的工作状况以及风机的运转速度，采用“循环软启动”的方式以控制三台风机。

根据实际温度反馈值和目标温度的设定值，经过变频器内部PID计算，变频器自动的调整输出，控制辅助风机的启动和停止以及调速风机的转速，来实现内冷却水的恒温控制。

对于辅助系统，则采用一个小型PLC来控制协调各部分共同工作，依靠液位开关实现地下水池的水位自动控制；通过水质传感器实时监测水质信息，自动控制旁虑泵的启动和停止。

该设计充分利用新型变频器内置的各种功能，对变频调速冷却系统进一步优化，而且可根据温度的变化自动恒温控制，不需要人工调节,可以很好的实现喷淋塔的风机控制，而且自动化程度很高，大大降低了系统的生产成本。

因使用变频调节技术，降低了无用功的浪费，使设备运行刚好满足系统的需求，大大节约了电能。

关键词：变频器；冷却塔；恒温控制AbstractThis design introduces a scheme which is based on a new type of variable-frequency drive to control the cooling system. The design uses the ACS510 variable-frequency drive to control the working conditions of cooling tower fans and the speed of fans. Variable-frequency drive controls the three fans by the way of “loop soft-start”. According to the feedback value of actual temperature and the set point of target temperature, variable-frequency drive adjusts the output and the speed of speed regulation fan automatically after internal PID calculation, and decides the auxiliary fans to start or stop for the purpose of keeping the temperature of cooling water constant. Auxiliary system uses a small PLC to coordinate that all parts work together effectively. It relies on liquid level switch to control the water level of underground pool automatically. Through real-time monitoring information of water quality sensor, it decides the pump work or not. The design takes full advantage of the built-in function of the new variable-frequency drive cooling system to further optimize the frequency conversion cooling system. According to temperature changes, it can control temperature constant automatically without manual adjustment and achieve a good control of cooling tower fans with a high degree of automation and greatly reducing the cost of the system.The using of Variable-frequency technology which greatly reduces energy waste makes the equipment meet the needs of the system, and it has a significant effect of saving electricity.Keywords: Variable-frequency drive; cooling tower; thermostatic control目录1 绪论 (1)2 外冷却水系统概述 (4)2.1 系统描述 (4)2.2 冷却系统基本信息 (5)2.3 方案论证 (5)2.4 设备型号选择 (7)3 交流变频调速技术 (10)3.1 变频调速原理 (10)3.2 变频调速的特点 (11)3.3 变频技术节能原理和应用 (12)4 硬件介绍 (14)4.1 ACS510变频器概述 (14)4.1.1 应用宏 (15)4.2 PLC概述 (16)4.2.1 PLC的基本结构 (17)4.2.2 PLC的工作原理 (18)4.2.3 PLC的应用 (19)4.3 传感器概述 (20)4.3.1 一体化温度变送器 (20)4.3.2 电导率测量变送器 (21)4.3.3 浮球液位开关 (21)5控制系统的设计 (23)5.1 冷却塔系统 (23)5.1.1 系统的控制原理 (23)5.1.2 冷却塔风机主回路 (23)5.1.3 冷却塔风机控制回路 (25)5.1.4 系统的工作逻辑 (27)5.1.5 变频器的I/O控制接线 (29)5.1.6 变频器主要参数及其设置 (29)5.2 辅助系统设计 (34)5.2.1 水池水位控制设计 (35)5.2.2 旁路循环水泵控制设计 (36)5.2.3 PLC的外围接线 (39)总结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录 (44)1 绪论随着我国高压直流输电技术的日益成熟，直流输电工程建设正处于发展的黄金期。

直流换流站阀外水冷系统外排水回收处理研究代海涛;马龙;刘国强【摘要】直流换流站正常运行时,阀外水冷系统平衡水池内喷淋循环水受热后不断蒸发,致使其浓缩倍率增高,电导率升高.当电导率高于设定值时,平衡水池的排水阀会自动大量排水,同时系统的自清洗过滤器、软化装置、砂滤器在运行过程中也会反洗而大量排水.据统计,系统年外排水量多达5万m3,造成水资源的严重浪费,增加了日常运维经费.以±660 kV胶东换流站为例,对阀外水冷系统外排水进行统计分析,制定外排水回收处理再利用方案,并通过成本评估证明该方案是可行的.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2015(042)002【总页数】4页(P57-60)【关键词】换流站;阀外水冷系统;外排水回收;反渗透【作者】代海涛;马龙;刘国强【作者单位】国网山东省电力公司检修公司,济南250002;国网山东省电力公司检修公司,济南250002;国网山东省电力公司电力科学研究院,济南250002【正文语种】中文【中图分类】TM721.1±660 kV胶东换流站是山东电网首座直流换流站，是银东直流电力入鲁的重要枢纽，全年保持满负荷4 000 MW运行。

换流阀水冷系统分为阀内水冷系统和阀外水冷系统，主要用于换流阀散热。

胶东换流站阀外水冷系统采用外水冷方式，运行时需要消耗大量的工业水，工业水取自胶州自来水公司和高密自来水公司。

阀外水冷系统的平衡水池安装了电导率测试仪，用于检测平衡水池内喷淋循环水的电导率。

阀外水冷系统正常运行时，由于喷淋循环水不断蒸发致使平衡水池的浓缩倍率较高，电导率不断地升高。

同时，喷淋循环水在与大气直接接触时，空气中的杂质混合到水中，致使水中含有肉眼可观察到的悬浮物。

当平衡水池内循环水电导率高于0.18 S/m时，平衡水池的排水阀会自动启动排水，系统补水回路会通过补充新水的方式来稀释平衡水池的水，而系统补水回路中的自清洗过滤器、软化装置、砂滤器在运行过程中也会反洗运行，排放大量的水。

某换流站阀外冷却系统方案研究发布时间：2021-08-20T15:44:51.117Z 来源：《当代电力文化》2021年4月10期作者：陈礼平[导读] 换流阀是换流站实现交－直流电能转换的核心设备，换流阀冷却系统是确保换流阀安全运行的重要保障。

陈礼平中国电力工程顾问集团西南电力设计院四川省成都市 610056前言换流阀是换流站实现交－直流电能转换的核心设备，换流阀冷却系统是确保换流阀安全运行的重要保障。

换流阀外循环冷却水用于冷却换流阀内循环冷却水，吸收工作中换流阀所散发出的热量，以维持换流阀的正常工作温度，而换流阀是换流站的核心设备之一，为了保证其可靠的运行，就必须选择适应性强的换流阀外循环冷却系统，保障换流站日常生产及安全稳定运行。

本文针对换流阀外采用空冷系统、水冷系统和空冷串水冷系统进行比较，通过对两个系统在水电消耗、检修维护、废水排放、投资、占地等各方面的技术经济比较后，选择适应性强的冷却系统。

2 工程概况2.1 工程建设规模某换流站工程位于滇中地区，新建±500kV、3000MW换流站。

直流建设规模：直流输电系统额定容量：双极3000MW，单极1500MW；直流输电系统额定电压：±500kV；直流输电系统额定电流：3000A。

2.2 站址概况本工程站址位于云南省昆明市某村，站址南距南距县城40km。

站址场地位于山丘顶部，自然海拔高度在2480~2570m之间，站址设计标高约2530，场地范围内为一般林地。

3 基础条件3.1 气象条件本工程气象条件较好，站址周围气温较低，与进阀温差较大。

本工程气象特征值由气象站实测资料统计。

气象站海拔高度在1700m左右，本工程场地标高约2530.0m。

修正后多年气象特征值如下。

3.1.1 气温（℃）多年平均气温 11.0极端最高气温 29.4极端最低气温 -8.3年平均最高气温 26.2年平均最低气温 -5.1最大日温差 22.73.1.2 气压（hpa）多年平均气压 751.8多年最高气压 778.3多年最低气压 734.53.1.3 相对湿度（%）平均相对湿度 79最大相对湿度 100最小相对湿度 03.2 水源条件站址周边可供选择的供水水源主要有供水站的自来水、站址周边的地表水和地下水水源。

寒冷地区HVDC外水冷系统传热性能研究直流换流站(HVDC)作为高压直流输电系统中的电力工程设施,用以实现交直电力交换,而其中实现这一功能的主要设备为换流器。

在换流器中,晶闸管可控硅阀是其最基本的组成单元,被视为直流输电工程的“心脏”。

换流器要正常运行,必须保证其中晶闸管的温度在其运行结温的正常范围内。

目前,针对换流阀降温的直流换流站外冷却系统主要包括水冷和风冷两种形式,其中水冷方式的主要部件为传统闭式冷却塔。

直流换流站外冷却系统必须全年运行,而目前传统闭式冷却塔在寒冷地区冬季运行时存在着结露、结冰、防冻及覆冰问题,使得北方广大地区直流换流站外冷却系统均采用空气冷却方式,而使具有更高换热效率的水冷方式的应用受到了限制。

本文提出了一种基于寒冷地区直流换流站的新型外水冷系统,并以其核心部件——传统闭式冷却塔为基础,设计了专门应用于寒冷地区全年运行的新型冷却塔,以确保直流换流站外水冷系统在寒冷地区能够安全、长周期的运行。

同时,运用数值模拟方法对新型冷却塔进行研究,为直流换流站新型外水冷系统在寒冷地区的应用和推广提供理论依据。

本文根据设计得到的新型冷却塔的结构、设计条件,以传热理论为基础,建立了简化的物理模型,并选用Fluent软件对新型冷却塔在寒冷地区冬季运行时的传热性能进行了数值模拟,运用后处理软件得到了新型冷却塔在寒冷地区冬季运行时喷淋水的速度场及温度场。

根据其结果分析得到以下结论:(1)通过对新型冷却塔寒冷地区冬季运行时,淋水温度场的分析研究,可以得知,新型冷却塔应用于寒冷地区直流换流站外水冷系统是可行的,能够在保证其冬季正常运行的前提下,解决传统冷却塔结露、结冰、防冻及覆冰问题;(2)通过对新型冷却塔寒冷地区冬季运行时,喷淋水速度场及温度场的分析研究,可以得知,新型冷却塔中喷淋水经过集水盘后,能够均匀的喷洒在换热盘管上;集水盘中心散水器对喷淋水存在一定的阻挡,对新型冷却塔盘管区中心区域的淋水密度产生了一定的影响,使其相对于中心以外区域有所减小;(3)通过对新型冷却塔内冷却水进出口水温的分析,得到喷淋水温度一定时,喷淋水量对新型冷却塔传热性能的影响,即冬季运行时,由喷淋水承担内冷却水的负荷,几乎不受空气影响,所以淋水量对传热效果的影响很大,需在新型冷却塔冬季运行时考虑在结构参数满足的条件下,加大淋水量,以保证直流换流站安全、高效的运行。

家用热水器冷水自动节水装置设计及应用分析文章设计了一套用于家用热水器冷水自动节水装置并介绍其工作原理，该装置由单片机、温度传感器和电磁换向阀等三部分组成，目的是为了解决当开启热水器时，管道中原有的冷水须先放掉才会有热水放出来，此过程造成了水资源的浪费等问题。

该冷水自动节水装置能够将冷水回收循环利用，避免了浪费水资源，且具有制造成本低，简单实用等优点，能够较好地达到家庭节水的目的。

标签：家用热水器；自动节水装置；温度传感器；电磁换向阀引言热水器是把冷水加热成热水的设备，已有二十多年的发展，早已应用于每家每户，深受消费者喜爱。

另外，随着当今社会对能源的需求量日益增加，环境也在日益恶化，基于此背景下，居民在选用热水器时，自然会考虑节能和环保等因素。

一般家庭安装的热水管道较长，每次使用热水时，水龙头开启之后，管道中存留的冷水放完，才能有热水流出，居民需要等待较长时间，用起来极为不便，而且冷水无故被排掉造成很大的浪费[1]。

文章设计的节水装置可极大地提高冷水的回收循环利用，避免大量水资源的浪费，既经济又节能，因此此类热水器具有非常宽广的市场前景和实用价值。

1 家用热水器工作原理概述一般家庭热水器工作系统与原理如图1所示：当淋浴阀开启时，水从冷水进口进入热水器，经过水气联动装置。

在流动水的压力差作用下，水气联动装置的阀门开启，燃气电磁阀打开，燃气进入，与此同时脉冲点火器启动点火。

进入正常工作状态后，燃气燃烧产生的高温烟气对换热器进行加热，冷水流经换热器后，水温逐渐升高至预设温度，并由淋浴喷头排出供人们使用[2]。

2 家用热水器冷水自动节水装置设计目前市场上的家用热水器大多价格较贵，且浪费大量水资源，在开启热水器时，仍旧会排放一段时间冷水，让人心痛又焦急。

而作者所提出的家用自动节水装置可将冷水回收循环利用，能够良好地起到节约用水的作用，即用即热，既能节约了用户的时间，又极大地提高了使用效率，其设计方案如下：2.1 整体方案2.2 过程分析图1为普通燃气热水器的基本工作原理，结合实际使用经验可知：用户从开启淋浴阀至水温达到预设温度需要3至12s，由于不同品牌的燃气热水器点火效率存在差异，因此这段时间有可能会更长。

基于反渗透原理的换流站阀冷系统水处理设备的设计和应用发表时间：2016-11-30T15:26:12.297Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：陈彬[导读] 根据阀冷系统耗水量和供水方式核定相关参数和运行方式，根据实际应用情况提出了参数修正和改进措施。

（中国南方电网超高压输电公司天生桥局贵州兴义 562400）摘要：分析换流站阀冷系统外冷水的结垢原因，结合换流站阀冷系统外冷水用水特点，设计基于反渗透原理的水处理系统设备。

根据阀冷系统耗水量和供水方式核定相关参数和运行方式，根据实际应用情况提出了参数修正和改进措施。

关键词：换流站；反渗透；结垢；阀冷因换流站阀冷系统外冷水水源质量差异和运行方式的不同，在换流站的冷却塔、喷淋泵、管道阀门以及热交换界面上形成不同程度的积垢，并经常导致阀冷系统功能性故障，直接危害直流输电系统正常运行。

为提高阀冷系统运行可靠性，很多换流站开始寻找阀冷系统外循环用水的处理方法，本文在分析换流站阀冷系统外冷水的结垢原因和用水特点的基础上，提出了基于反渗透原理的水处理设备设计方法和参数核定，对解决当前换流站普遍存在的阀冷外冷水结垢问题有重要指导意义。

1、换流站阀冷系统外冷水水质分析换流站阀冷系统外冷水运行过程中，水质、温度、流速、压力等都是导致水回路结垢的原因，其中硬化和脏污的水质是造成结垢的根本原因和主要原因。

表1是某换流站阀冷系统冷外冷水和水源的源水水质进行取样检测报告，对水样的“碳酸钙等物质的过饱和度”、“Langelier（朗格利尔）饱和指数”、“Ryznar（雷兹纳）稳定指数”等相关参数进行分析，判断其结垢倾向。

3、反渗透水处理设备常用信号接入情况分析反渗透水处理设备应能根据产水（纯水）水池的水位自动启停，并按照反渗透膜的最优运行模式实现自动冲洗和反冲洗模式，所有运行模式既可以设置成自动运行也可以手动完成。

根据换流站阀冷系统外冷水不同季节用水量的变化，反渗透水处理设备应设计可调节的产水水池水位启停定值，以满足至少每24小时启动一次保障对反渗透膜启动和停机冲洗要求。

MVR技术在换流阀外冷废水处理中的应用MVR技术在换流阀外冷废水处理中的应用摘要：换流阀外冷废水是电力系统中的一种特殊废水，由于其含有一定量的电解质和重金属离子，使得其处理成本较高。

而MVR技术（Mechanical Vapor Recompression）以其高效能和低能耗的优势，在换流阀外冷废水处理中展现了广阔的应用前景。

本文将探讨MVR技术在换流阀外冷废水处理中的工艺原理和应用实践，并分析其在经济性、环保性和处理效果等方面的优势。

一、引言换流阀外冷废水是电力系统中的一种废水，来源于电力变流装置的散热系统，其中包含多种电解质和重金属离子。

由于其组成和性质的独特性，传统的废水处理技术往往无法满足其处理要求。

因此，寻找一种高效能、低能耗的废水处理技术是当前的研究热点之一。

二、MVR技术的原理MVR技术是一种利用机械动能提供能量进行蒸发传质的技术。

其基本原理是通过高速旋转的压缩机将蒸汽压缩，并将其重新注入蒸发器中，使得废水中的水分汽化，从而达到处理效果。

三、MVR技术在换流阀外冷废水处理中的应用实践1.流程设计根据换流阀外冷废水的特点和处理要求，设计合理的处理流程对于MVR技术的应用至关重要。

在处理流程中，通常包括预处理、MVR蒸发、冷凝和放空等步骤。

预处理主要包括澄清、中和和去除重金属等过程，以降低废水的固体含量和电解质浓度。

在MVR蒸发过程中，通过将废水加热到沸点并在蒸发器中进行蒸发，使得废水中的水分汽化。

冷凝和放空过程主要是将蒸汽冷凝成液体并分离废气。

2.工艺参数设计MVR技术的处理效果受到多个工艺参数的影响，包括废水进水温度、蒸发器温度、压力和废气温度等。

通过合理设计这些工艺参数，可以优化处理效果并提高能源利用率。

同时，还需要根据废水的特点和处理要求，确定适当的废气处理方式，以达到环境要求。

3.工艺优化在实际应用中，MVR技术的效果受到多种因素的影响，包括废水水质、处理流程和设备运行状态等。