CN111712111A - 一种静止变频器水冷系统及其电导率和水温控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静止变频器水冷系统及其电导率和水温控制方法，它包括内循环回路、外循环回路、板式换热器和去离子支路；所述内循环回路包括静止变频器、电导率变送器、第二温度变送器和电加热器、主循环泵和第一温度变送器，所述静止变频器的出水端依次经由电导率变送器、第二温度变送器和电加热器连接主循环泵的进水端，所述主循环泵的出水端连接板式换热器的内循环进水端，所述板式换热器的内循环出水端经由第一温度变送器进入静止变频器的进水端。本发明提供一种静止变频器水冷系统及其电导率和水温控制方法，可解决短时工作制时凝露和电导率高的问题，充分发挥水冷系统的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种静止变频器水冷系统及其电导率和水温控制方法。
背景技术
目前，拥有完全自主知识产权的国产静止变频器，自2015年首次在百兆瓦级抽蓄机组实现运用以来，又陆续应用于重型燃机、调相机等关键设备，使我国逐渐摆脱对进口产品的依赖。静止变频器是抽蓄机组泵工况启动的首选拖动设备，它既可将抽蓄机组从静止状态拖动至额定转速，又可使机组稳定在某一转速，特别适用于容量大、机组多的大型抽水蓄能电站。
静止变频器是利用晶闸管变频器产生频率可变的交流电源对机组进行启动，晶闸管等大功率电力电子器件在工作过程中发热量较大，因此冷却系统是影响静止变频器性能及可靠性的关键因素。目前国产静止变频器冷却系统主要采用风冷型式，风冷技术成熟、成本较低、应用范围广，但风冷型SFC产品屏柜尺寸较大，对地下厂房布置空间及暖通设计能力要求较高。相比之下，水冷系统相较于风冷系统散热效率高，在同等散热容量下，产品结构更为紧凑，系统容量覆盖范围也更广。因此，纯水冷却是目前电力电子产品冷却方式中优势最明显、应用前景最好的一种。
目前纯水冷却在SVC、SVG、大容量柔性直流换流阀产品及常规高压直流换流阀的应用十分广泛，技术也较为成熟。由于静止变频器为短时工作制，停机时水冷系统主循环泵为停止状态，监测元件无法获取整个系统中的电导率和水温情况，易在局部发生凝露或电导率高的问题，严重时会造成阀组短路损坏，制约着其发展应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，本发明提供一种静止变频器水冷系统及其电导率和水温控制方法，可解决短时工作制时凝露和电导率高的问题，充分发挥水冷系统的优势。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种静止变频器水冷系统，它包括内循环回路、外循环回路、板式换热器和去离子支路；
所述内循环回路包括静止变频器、电导率变送器、第二温度变送器和电加热器、主循环泵和第一温度变送器，所述静止变频器的出水端依次经由电导率变送器、第二温度变送器和电加热器连接主循环泵的进水端，所述主循环泵的出水端连接板式换热器的内循环进水端，所述板式换热器的内循环出水端经由第一温度变送器进入静止变频器的进水端；
所述外循环回路包括外冷却水进水口、电动三通阀和外冷却水出水口，由外冷却水进水口连接电动三通阀，所述电动三通阀两个出口分别连接板式换热器的外循环进水端和短接管路，所述板式换热器的外循环出水端与短接管路汇合后连接到外冷却水出水口；
所述去离子支路包括电磁阀、去离子罐和精密过滤器，所述电磁阀的进水端与板式换热器的内循环出水端连接，所述电磁阀的出水端依次经由去离子罐和精密过滤器连接主循环泵的进水端；
所述静止变频器安装在设备间室内，所述设备间室内设置有温湿度变送器，所述温湿度变送器适于监测设备间室内温度及湿度。
进一步，所述主循环泵的进水端连接有稳压装置。
进一步，所述主循环泵包括第一主循环泵和第二主循环泵，所述第一主循环泵和第二主循环泵并联设置。
一种静止变频器水冷系统的电导率和水温控制方法：
当所述静止变频器水冷系统未达定时启动时间，所述主循环泵未启动，所述电导率变送器实时监测冷却水的电导率数值，所述第一温度变送器和第二温度变送器实时监测冷却水的水温数值，当所述电导率数值高于电导率高阈值，则启动所述主循环泵和去离子支路进行治理，当所述水温数值低于水温低阈值时，即通过启动主循环泵、电加热器和关闭电动三通阀来抬高水温；
当所述静止变频器水冷系统达到定时启动时间，所述主循环泵启动，当所述电导率数值高于电导率高阈值，则启动去离子支路进行治理，当所述水温数值低于水温低阈值时，即通过启动电加热器和关闭电动三通阀来抬高水温。
进一步，当电导率数值降低到电导率低停止阈值时，所述去离子支路关闭，所述主循环泵停机；
当水温数值高于水温高停止阈值时，所述主循环泵停机，所述电加热器关闭。
进一步，所述温湿度变送器监测设备间室内的温度及湿度，计算露点温度，根据露点温度设置水温低阈值和水温高停止阈值：
Tstart＝Td+ΔT1
式中，Tstart为水温低阈值，Td为露点温度，ΔT1为启动裕度值；
Toff＝Td+ΔT2
式中，Toff为水温高停止阈值，Td为露点温度，ΔT2为停止裕度值；
其中，ΔT1＜ΔT2。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
1、本发明通过对水冷系统采用实时监测启动与定时启动相结合的方式，解决静止变频器短时工作制时，电导率高及凝露问题；
2、本发明的控制方法使水冷系统为短时工作制，相比于连续运行水冷系统，具有能耗低的优点。
3、本发明的控制方法使水冷系统的水泵、电动阀门、去离子支路、电加热器等元器件使用时间降低，延长了水冷系统整体的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的静止变频器水冷系统的原理示意图；
图2为本发明的电导率和水温控制方法的实时监测启动的方法示意图；
图3为本发明的电导率和水温控制方法的定时启动的方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，一种静止变频器水冷系统，它包括内循环回路、外循环回路、板式换热器7和去离子支路。
内循环回路包括静止变频器1、电导率变送器2、第二温度变送器9和电加热器3、主循环泵和第一温度变送器8，主循环泵包括第一主循环泵5和第二主循环泵6，第一主循环泵5和第二主循环泵6并联设置，一备一用，静止变频器1的出水端依次经由电导率变送器2、第二温度变送器9和电加热器3连接主循环泵的进水端，主循环泵的出水端连接板式换热器7的内循环进水端，板式换热器7的内循环出水端经由第一温度变送器8进入静止变频器1的进水端；静止变频器1运行时出水端流出的高温水，通过主循环泵的驱动，经过电导率变送器2、第二温度变送器9的监测，流经电加热器3和主循环泵后，进入板式换热器7进行冷却，热量由外冷却水带走，板式换热器7的内循环出水端流出低温水，经过第一温度变送器8进入静止变频器1进行冷却。
外循环回路包括外冷却水进水口14、电动三通阀13和外冷却水出水口15，由外冷却水进水口14连接电动三通阀13，电动三通阀13两个出口分别连接板式换热器7的外循环进水端和短接管路，板式换热器7的外循环出水端与短接管路汇合后连接到外冷却水出水口15；低温水从外冷却水进水口14流入，与板式换热器7内的高温水进行热交换，将热量吸收后变为高温水，从外冷却水出水口15流出，在静止变频器1停机时，电动三通阀13通过阀位变化调节进入板式换热器的流量，避免内循环回路内水温过低时晶闸管发生凝露。
去离子支路包括电磁阀10、去离子罐11和精密过滤器12，电磁阀10的进水端与板式换热器7的内循环出水端连接，电磁阀10的出水端依次经由去离子罐11和精密过滤器12连接主循环泵的进水端。去离子支路通过电磁阀10控制开断，水经过去离子罐11和精密过滤器12进行去离子和过滤后返回内循环回路。
如图1所示，主循环泵的进水端连接有稳压装置4，防止由于水热胀冷缩，导致系统压力变化过大。
如图1所示，静止变频器1安装在设备间室内，设备间室内设置有温湿度变送器16，温湿度变送器16适于监测设备间室内温度及湿度。
实施例二
如图1～3所示，一种静止变频器水冷系统的电导率和水温控制方法：
当静止变频器水冷系统未达定时启动时间，主循环泵未启动，电导率变送器2实时监测冷却水的电导率数值，第一温度变送器8和第二温度变送器9实时监测冷却水的水温数值，当电导率数值高于电导率高阈值，则启动主循环泵和去离子支路进行治理，当水温数值低于水温低阈值时，即通过启动主循环泵、电加热器3和关闭电动三通阀13来抬高水温；
当静止变频器水冷系统达到定时启动时间，主循环泵启动，当电导率数值高于电导率高阈值，则启动去离子支路进行治理，当水温数值低于水温低阈值时，即通过启动电加热器3和关闭电动三通阀13来抬高水温。
如图2、3所示，当电导率数值降低到电导率低停止阈值时，去离子支路关闭，主循环泵停机。
如图2、3所示，当水温数值高于水温高停止阈值时，主循环泵停机，电加热器3关闭。
温湿度变送器16监测设备间室内的温度及湿度，计算露点温度，根据露点温度设置水温低阈值和水温高停止阈值：
Tstart＝Td+ΔT1
式中，Tstart为水温低阈值，Td为露点温度，ΔT1为启动裕度值；
Toff＝Td+ΔT2
式中，Toff为水温高停止阈值，Td为露点温度，ΔT2为停止裕度值；
其中，ΔT1＜ΔT2。
本发明的静止变频器水冷系统的电导率和水温控制方法，通过实时监测启动和定时启动的方法，控制电导率和水温。
1、如图2所示，在实时监测启动情况下，根据设定的静止变频器1的定时启动时间，若判断未达到定时启动时间，则采用电导率变送器2、第二温度变送器9和第一温度变送器8对电导率和水温数值进行实时监测。此时水冷系统内的水未进行循环，电导率和水温数值只可反映出测点的情况。
情况一：
电导率达到电导率高阈值，水温达到水温低阈值，则主循环泵启动，电磁阀10打开，启动去离子支路对电导率进行治理，电加热器3启动对水进行加热，电动三通阀13减小开度使经过板式换热器7的流量降低，直至达到电导率低停止阈值和水温高停止阈值，去离子支路和电加热器3关闭，主循环泵关闭。
情况二：
电导率达到电导率高阈值，水温未达到水温低阈值，则主循环泵启动，电磁阀10打开，启动去离子支路对电导率进行治理，直至达到电导率低停止阈值，去离子支路关闭，主循环泵关闭。
情况三：
电导率未达到电导率高阈值，水温达到水温低阈值，则主循环泵启动，电加热器3启动对水进行加热，电动三通阀13减小开度使经过板式换热器7的流量降低，直至达到电导率低停止阈值和水温高停止阈值，去离子支路和电加热器3关闭，主循环泵关闭。
情况四：
电导率未达到电导率高阈值，温度未达到水温低阈值，则主循环泵不启动。
2、如图3所示，在定时启动检测情况下，根据设定的静止变频器1的定时启动时间，判断达到定时启动时间，则主循环泵启动，并采用电导率变送器2、第二温度变送器9和第一温度变送器8对电导率和水温信息进行获取。水冷系统内的水进行循环后，电导率和水温信息可准确测量。
情况一：
电导率达到电导率高阈值，水温达到水温低阈值，则电磁阀10打开，使去离子支路启动对电导率进行治理，电加热器3启动对水进行加热，电动三通阀13减小开度使经过板式换热器7的流量降低，直至达到电导率低停止阈值和水温高停止阈值，去离子支路和电加热器3关闭，主循环泵关闭。
情况二：
电导率达到电导率高阈值，水温未达到水温低阈值，则电磁阀10打开，使去离子支路启动对电导率进行治理，直至达到电导率低停止阈值，去离子支路关闭，主循环泵关闭。
情况三：
电导率未达到电导率高阈值，水温达到水温低阈值，则电加热器3启动对水进行加热，电动三通阀13减小开度使经过板式换热器7的流量降低，直至达到电导率低停止阈值和水温高停止阈值，去离子支路和电加热器3关闭，主循环泵关闭。
情况四：
电导率未达到电导率高阈值，水温未达到水温低阈值，则主循环泵运行一段时间后停机。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种静止变频器水冷系统，其特征在于：它包括内循环回路、外循环回路、板式换热器(7)和去离子支路；
所述内循环回路包括静止变频器(1)、电导率变送器(2)、第二温度变送器(9)和电加热器(3)、主循环泵和第一温度变送器(8)，所述静止变频器(1)的出水端依次经由电导率变送器(2)、第二温度变送器(9)和电加热器(3)连接主循环泵的进水端，所述主循环泵的出水端连接板式换热器(7)的内循环进水端，所述板式换热器(7)的内循环出水端经由第一温度变送器(8)进入静止变频器(1)的进水端；
所述外循环回路包括外冷却水进水口(14)、电动三通阀(13)和外冷却水出水口(15)，由外冷却水进水口(14)连接电动三通阀(13)，所述电动三通阀(13)两个出口分别连接板式换热器(7)的外循环进水端和短接管路，所述板式换热器(7)的外循环出水端与短接管路汇合后连接到外冷却水出水口(15)；
所述去离子支路包括电磁阀(10)、去离子罐(11)和精密过滤器(12)，所述电磁阀(10)的进水端与板式换热器(7)的内循环出水端连接，所述电磁阀(10)的出水端依次经由去离子罐(11)和精密过滤器(12)连接主循环泵的进水端；
所述静止变频器(1)安装在设备间室内，所述设备间室内设置有温湿度变送器(16)，所述温湿度变送器(16)适于监测设备间室内温度及湿度。
2.根据权利要求1所述的一种静止变频器水冷系统，其特征在于：所述主循环泵的进水端连接有稳压装置(4)。
3.根据权利要求2所述的一种静止变频器水冷系统，其特征在于：所述主循环泵包括第一主循环泵(5)和第二主循环泵(6)，所述第一主循环泵(5)和第二主循环泵(6)并联设置。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的静止变频器水冷系统的电导率和水温控制方法，其特征在于：
当所述静止变频器水冷系统未达定时启动时间，所述主循环泵未启动，所述电导率变送器(2)实时监测冷却水的电导率数值，所述第一温度变送器(8)和第二温度变送器(9)实时监测冷却水的水温数值，当所述电导率数值高于电导率高阈值，则启动所述主循环泵和去离子支路进行治理，当所述水温数值低于水温低阈值时，即通过启动主循环泵、电加热器(3)和关闭电动三通阀(13)来抬高水温；
当所述静止变频器水冷系统达到定时启动时间，所述主循环泵启动，当所述电导率数值高于电导率高阈值，则启动去离子支路进行治理，当所述水温数值低于水温低阈值时，即通过启动电加热器(3)和关闭电动三通阀(13)来抬高水温。
5.根据权利要求4所述的静止变频器水冷系统的电导率和水温控制方法，其特征在于：
当电导率数值降低到电导率低停止阈值时，所述去离子支路关闭，所述主循环泵停机；
当水温数值高于水温高停止阈值时，所述主循环泵停机，所述电加热器(3)关闭。
6.根据权利要求5所述的静止变频器水冷系统的电导率和水温控制方法，其特征在于，所述温湿度变送器(16)监测设备间室内的温度及湿度，计算露点温度，根据露点温度设置水温低阈值和水温高停止阈值：
Tstart＝Td+ΔT1
式中，Tstart为水温低阈值，Td为露点温度，ΔT1为启动裕度值；
Toff＝Td+ΔT2
式中，Toff为水温高停止阈值，Td为露点温度，ΔT2为停止裕度值；
其中，ΔT1＜ΔT2。
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