CN104362833B - 用于直流输电的换流阀和阀厅的联合换热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于直流输电的换流阀和阀厅的联合换热系统，包括用于换流阀换热的换流阀回路(I)和用于阀厅换热的阀厅回路(II)，换流阀回路(I)中，流出换流阀回路换热器(1)的介质至少分为两路，第一路流经换流阀回到换流阀回路循环泵(2)，第二路经过阀厅空调冷凝器(6)后回到换流阀回路循环泵(2)。本发明通过阀厅空调，将换流阀回路与阀厅回路联合起来，阀厅空调使用换流阀回路已经进行冷却(加热)的介质，不像原来的阀厅空调必须提供冷凝的能量，冷凝器可以采用管壳式散热器，减少了阀厅空调的能量消耗和成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于直流输电的换流阀和阀厅的联合换热系统。
背景技术
直流输电工程中使用的交流与直流转换的核心单元为换流阀，换流阀通常布置在一个密闭的阀厅空间内。换流阀运行时各元件的功耗发热量主要通过阀冷水系统带走，同时换流阀元件只能在一定范围内的正常运行环境温度和相对湿度条件下工作。此外当阀厅停运检修时，阀厅内还需要保证适宜的工作环境和清洁度的要求。为此阀厅需要设置必要的空调通风系统，并保持阀厅内的正压。常规的阀厅空调系统的工艺流程如图1所示：
阀厅空调系统主要由空调循环泵、阀厅空气冷却器、空调主机构成。
在制冷工况下，其中，空调主机用蒸发器(管壳式换热器)和空调循环泵、阀厅空气冷却器构成阀厅换热回路，其特点是：由空调循环泵驱动，使用氟利昂或其类似物质作为阀厅空气的冷却介质的回路。
同时，空调主机内形成空调换热回路，包括：空调主机用冷凝器(空气冷却器)、压缩机、节流阀等；其特点是：由高效的冷却工质：氟利昂或其类似物质组成的回路，主要由压缩机驱动。
如图2为常规的换流阀换热系统：设备主要包括主循环泵和室外换热设备。其中主循环泵作为换流阀的一次冷却水循环的动力源；而室外换热设备是保证换流阀冷却要求的核心和保证，没有它整个换流阀冷却设备将失去效用，室外换热设备通常为空气冷却器或闭式冷却塔。在换流阀换热系统中一般只使用纯水或纯水+乙二醇的混合物作为冷却介质。
常规的流阀换热系统和阀厅空调；第一，每个阀厅设置两套完全独立的阀厅空调系统，因此设备占地面积较大；而且，在对换热效率要求一定的情况下，对一次设备的性能要求很高，导致一次性设备投资成本较高。第二，虽然两系统独立控制，但是阀冷系统或阀厅空调系统中任意一个系统故障，换流阀均必须停运，不仅导致工程对两系统的可靠性和稳定性要求均很高，而且对控制也有较高要求，进一步推高了系统成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于直流输电的换流阀和阀厅的联合换热系统，用以解决现有系统成本高的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
用于直流输电工程的换流阀与阀厅的联合换热系统，包括用于换流阀换热的换流阀回路(I)和用于阀厅换热的阀厅回路(II)，换流阀回路(I)包括串联的换流阀回路循环泵(2)和换流阀回路换热器(1)；阀厅回路(II)包括串联的阀厅空调(3)、阀厅室内换热器(10)和阀厅回路循环泵(9)；所述换流阀回路(I)中，流出换流阀回路换热器(1)的介质至少分为两路，第一路流经换流阀回到换流阀回路循环泵(2)，第二路经过阀厅空调冷凝器(6)后回到换流阀回路循环泵(2)；阀厅空调(3)包括所述阀体空调冷凝器(6)、阀体空调蒸发器(8)、节流阀(7)和压缩机(4)。
所述换流阀回路换热器(1)为风力换热器和/或喷淋换热器，或是空冷器。
阀厅空调冷凝器(6)、阀厅空调蒸发器(8)为管壳式换热器和/或液-液换热器。
所述换流阀回路(I)和阀厅回路(II)的介质为纯水或纯水与乙二醇的混合物。
本发明中，阀厅回路也与原回路相同，换流阀回路在原回路基础上，在流出换流阀回路换热器的介质至少分为两路，一路流经换流阀，另一路流入阀厅空调冷凝器。通过阀厅空调，将换流阀回路与阀厅回路联合起来，阀厅空调使用换流阀回路已经进行冷却(加热)的介质，不像原来的阀厅空调必须提供冷凝的能量，冷凝器可以采用管壳式散热器，减少了阀厅空调的能量消耗和成本。
附图说明
图1是常规阀厅空调系统；
图2是常规换流阀换热系统；
图3是实施例1的换热系统原理图；
图4是实施例2的换热系统原理图；
图5是实施例3的换热系统原理图；
1换流阀回路换热器，2换流阀回路循环泵，3阀厅空调，4，压缩机，6，阀厅空调冷凝器，7节流阀，8阀厅空调蒸发器，9阀厅回路循环泵，10阀厅室内换热器，11喷淋泵，12淋水池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
以下说明中，将换流阀相关的介质循环回路简称为换流阀回路，阀厅系统相关的介质循环回路简称为阀厅回路。
实施例1
如图3所示，虚线框I中为换流阀回路，虚线框II中为阀厅回路。
阀厅回路与常规组成一致，包括串联设置的阀厅空冷器10、阀厅回路循环泵9、阀厅空调3；换流阀回路包括换流阀回路循环泵2和换流阀回路换热器1。
本发明的基本方案在于，通过阀厅空调将换流阀回路与阀厅回路联合起来。流出换流阀回路换热器1的介质除了一部分直接进入换流阀，另一部分进入了阀厅空调冷凝器6后回到换流阀回路循环泵入口。基于以上设置，阀厅空调3的冷凝器不需要主动散热，可以采用管壳式换热器。
具体的，本发明的系统实际上由三个循环回路构成，如图3所示，一个循环回路为换流阀回路I，一个为阀厅回路II，一个为阀厅空调循环回路。
换流阀回路I：在换流阀回路循环泵2的驱动下，被经过室外换热设备(即换流阀回路换热器1)的内冷水(换流阀回路冷却介质)部分进入换流阀中冷却换流阀，另一部分进入阀厅空调中的冷凝器冷却(加热)空调中的压缩机换热介质，其后两部分在换流阀出口混合，混合后的内冷水进入室外换热设备中被重新冷却……如此不断往复循环。
阀厅回路II：设置在控制楼中的阀厅空冷器10吸入阀厅内的空气，空气与阀厅回路冷却介质进行换热而使空气不断被冷却(加热)。被空气加热(冷却)后的空调循环水被阀厅回路循环泵9泵送至阀厅空调中的蒸发器8中，阀厅回路冷却介质在阀厅空调蒸发器换热后，形成温度较低(高)的介质，重新回到阀厅空冷器中……，如此不断往复循环。
阀厅空调循环回路：在阀厅空调蒸发器8中的空调冷却介质在压缩机的驱动作用下进入冷凝器6使空调冷却介质被冷却(加热)后重新进入蒸发器……，如此不断往复循环。
具体的，如图3所示，换流阀回路换热器1采用变频风机。
系统分为两种工况，一种是制冷工况，一种是制热工况。
1)制冷工况下：
换流阀回路I：在换流阀回路循环泵2的驱动下，被经过室外换热设备(即换流阀回路换热器1)的内冷水(换流阀回路冷却介质)部分进入换流阀中冷却换流阀，另一部分进入阀厅空调中的冷凝器冷却空调中的压缩机换热介质，其后两部分在换流阀出口混合，混合后的内冷水进入室外换热设备中被重新冷却……如此不断往复循环。
阀厅回路II：设置在控制楼中的阀厅空冷器10吸入阀厅内的空气，空气与阀厅回路冷却介质进行换热而使空气不断被冷却。被空气加热后的空调循环水被阀厅回路循环泵9泵送至阀厅空调中的蒸发器8中，阀厅回路冷却介质在阀厅空调蒸发器换热后，形成温度较低的介质，重新回到阀厅空冷器中……，如此不断往复循环。
阀厅空调循环回路：在阀厅空调蒸发器8中的空调冷却介质在压缩机的驱动作用下进入冷凝器6使空调冷却介质被冷却后重新进入蒸发器……，如此不断往复循环。
2)制热工况下：
换流阀回路I：在换流阀回路循环泵2的驱动下，被经过室外换热设备(即换流阀回路换热器1)的内冷水(换流阀回路冷却介质)部分进入换流阀中冷却换流阀，另一部分进入阀厅空调中的冷凝器加热空调中的压缩机换热介质，其后两部分在换流阀出口混合，混合后的内冷水进入室外换热设备中被重新冷却……如此不断往复循环。
阀厅回路II：设置在控制楼中的阀厅空冷器10吸入阀厅内的空气，空气与阀厅回路冷却介质进行换热而使空气不断被加热。被空气冷却后的空调循环水被阀厅回路循环泵9泵送至阀厅空调中的蒸发器8中，阀厅回路冷却介质在阀厅空调蒸发器换热后，形成温度较高的介质，重新回到阀厅空冷器中……，如此不断往复循环。
阀厅空调循环回路：在阀厅空调蒸发器8中的空调冷却介质在压缩机的驱动作用下进入冷凝器6使空调冷却介质被加热后重新进入蒸发器……，如此不断往复循环。
由实施例1可知：阀厅空调中冷凝器采用管壳式换热器，换热效率增大，设备占地面积较小，一次性投资费用降低。由于使用阀冷系统已经被冷却后的水作为阀厅空冷器的冷却水，减小了设备运行时的冷却容量要求，体现了节能的特点；阀厅空调系统与阀冷系统有机结合，形成了联合控制系统，降低了单一系统故障导致换流阀停运的可能性，提高了系统运行的可靠性。
实施例2
如图4，与实施例1区别在于，换流阀回路换热器1采用变频风机加喷淋装置，喷淋装置包括喷淋泵11和淋水池12。
实施例3
如图5，与实施例1区别在于，换流阀回路换热器1采用空冷器。
综上所述，通过以上工艺，本设备达成了如下目标：①、解决了换流阀系统和阀厅空调系统独立设置时阀厅空调可靠性差的问题：使用联合冷却系统有效避免了阀厅内设备2套独立空调的问题，降低了设备造价成本；同时将换流阀系统和空调系统有机结合，有效避免了阀冷系统和空调系统相互配合不当引起凝露，而导致的换流阀和直流输电工程停运问题；②、创造性地将换流阀系统和阀厅空调相结合，形成一体化的工作系统，使其与常规直流输电工程中独立使用换流阀系统和阀厅空调系统相比，减少了设备种类，有效降低了设备一次性投资，大大减少了设备运行时的维护工作量。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于直流输电工程的换流阀与阀厅的联合换热系统，其特征在于，包括用于换流阀换热的换流阀回路(I)和用于阀厅换热的阀厅回路(II)，换流阀回路(I)包括串联的换流阀回路循环泵(2)和换流阀回路换热器(1)；阀厅回路(II)包括串联的阀厅空调(3)、阀厅室内换热器(10)和阀厅回路循环泵(9)；
所述换流阀回路(I)中，流出换流阀回路换热器(1)的介质至少分为两路，第一路流经换流阀回到换流阀回路循环泵(2)，第二路经过阀厅空调冷凝器(6)后回到换流阀回路循环泵(2)；
阀厅空调(3)包括所述阀厅空调冷凝器(6)、阀厅空调蒸发器(8)、节流阀(7)和压缩机(4)。
2.根据权利要求1所述的联合换热系统，其特征在于，所述换流阀回路换热器(1)为风力换热器和/或喷淋换热器，或是空冷器。
3.根据权利要求1所述的联合换热系统，其特征在于，阀厅空调冷凝器(6)、阀厅空调蒸发器(8)为管壳式换热器和/或液-液换热器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的联合换热系统，其特征在于，所述换流阀回路(I)和阀厅回路(II)的介质为纯水或纯水与乙二醇的混合物。
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