CN111750731A - 一种换流阀用铝制散热器的耐腐蚀处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换流阀用铝制散热器的耐腐蚀处理方法及装置，包括以下步骤：首先，建立散热器腐蚀总量关系式；然后根据前述建立的腐蚀总量关系式，得出散热器腐蚀总量和流经散热器的腐蚀电流之间的关系；然后通过仿真软件分析散热器内表面的电流集中区域；最后将散热器内表面的电流集中区域更换为耐腐蚀材料。本发明通过建立的散热器腐蚀总量关系式得到散热器腐蚀总量和流经散热器的腐蚀电流成正比的关系，也就说明抑制腐蚀电流即可抑制散热器腐蚀总量，只对电流集中区域进行耐腐蚀处理后，就能减少大部分流经散热器内表面的腐蚀电流，也就减少了散热器因泄露电流造成的电化学腐蚀，减少均压电极结垢物质来源，降低换流站运行事故频率。

Description

一种换流阀用铝制散热器的耐腐蚀处理方法及装置
技术领域
本发明属于直流输电技术领域，具体属于一种换流阀用铝制散热器的耐腐蚀处理方法及装置。
背景技术
近些年国家电网及南方电网公司所属换流站统计的运行事故数据表明，多数因冷却系统故障造成的停运事故直接或间接由内冷水水路均压电极吸附结垢问题导致。换流站在年检期间巡检、清洗电极垢质需耗费大量人力物力，寻求一种从源头上抑制电极结垢的方法已经刻不容缓。
以换流站大量的现场数据为依据的研究均证明：铝制散热器等金属元器件和金属管路的腐蚀是均压电极结垢物中金属元素的来源,而水路中的泄漏电流正是造成金属腐蚀的主要原因。目前本领域研究人员普遍认为铝制散热器腐蚀发生在其整个内表面，即与内冷水直接接触的全部区域，因此有人对散热器整个内表面双螺旋水道进行镀膜处理展开研究。而事实上由于散热器内部水路结构复杂，对整个螺旋水道进行防腐喷镀难度较大，并且镀层材料一般选用铂金，喷镀面积大会导致成本高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种换流阀用铝制散热器的处理方法及装置，解决目前换流站内冷水系统使用的铝制散热器对整体进行防腐蚀处理，防腐蚀成本高，防腐蚀难度大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种换流阀用铝制散热器的处理方法，包括以下步骤：
步骤1：建立散热器腐蚀总量关系式；
步骤2：根据步骤1建立的腐蚀总量关系式，得出散热器腐蚀总量和流经散热器的腐蚀电流之间的关系；
步骤3：通过仿真软件分析散热器内表面的电流集中区域。
步骤4：将散热器内表面的电流集中区域更换为耐腐蚀材料。
进一步的，所述步骤1具体步骤如下：
所述散热器内表面发生的杂散电流腐蚀电荷量表示为：
Q＝∫idt
式中：Q为杂散电流腐蚀电荷量，i为流经散热器的腐蚀电流；
所述散热器腐蚀总量表示为：
Figure BDA0002561044800000021
式中：Δm为散热器腐蚀总量，A为金属原子量，n为腐蚀反应中的价数，F为法拉第常数。
本发明还提供一种铝制散热器装置，包括散热器本体，所述散热器本体的外表面开设有进水口和出水口，采用上述方法确定所述进水口向散热器内腔延伸的区域以及所述出水口向散热器内腔延伸的区域为电流集中区域，所述进水口和出水口上均可拆卸连接有耐腐蚀圆环。
进一步的，所述耐腐蚀圆环伸入进水口的长度和出水口的长度至少为13.7mm。
进一步的，位于散热器本体内腔的进水口的端面和位于散热器本体内腔的出水口的端面均放置有第一密封圈，所述第一密封圈通过耐腐蚀圆环压紧。
进一步的，还包括换流阀分支水路水管接头，所述换流阀分支水路水管接头可拆卸连接在耐腐蚀圆环上，所述换流阀分支水路水管接头上套设有第二密封圈，所述第二密封圈通过换流阀分支水路水管接头压紧在耐腐蚀圆环和换流阀分支水路水管接头之间。
进一步的，所述耐腐蚀圆环采用不锈钢、铂金、钛合金或钌钛合金。
进一步的，所述耐腐蚀圆环与散热器本体之间采用螺纹连接，所述换流阀分支水路水管接头和耐腐蚀圆环之间采用螺纹连接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种换流阀用铝制散热器的处理方法，通过建立的散热器腐蚀总量关系式得到散热器腐蚀总量和流经散热器的腐蚀电流成正比的关系，也就说明抑制流经散热器的腐蚀电流即可抑制散热器腐蚀总量，通过仿真软件计算出散热器内表面的电流集中区域，然后只对电流集中区域进行耐腐蚀处理后，从而就能够减少大部分流经散热器内表面的腐蚀电流，也就大幅度减少了散热器因泄露电流造成的电化学腐蚀，减少均压电极结垢物质来源，从而抑制其结垢速度以减少检修期间清洗垢质工作量，并降低换流站运行事故频率，
进一步的，通过上述方法确定了电流集中区域只将散热器内表面的电流集中区域更换为耐腐蚀材料，更换难度较小，成本更低，经济效应更高，从而解决了目前常规散热器内部水路结构复杂，对其整个内表面双螺旋水道进行防腐喷镀难度较大，成本高的问题。
本发明还提供一种换流阀用铝制散热器装置，根据上述方法确定流经散热器的泄露电流主要集中在其进出水口附近，在其进出水口附近的内表面上有一块电解电流分布最为集中的区域，也是发生杂散电流腐蚀最严重的区域，使进水口和出水口的长度覆盖电流集中区域，通过在散热器的电流集中区域安装耐腐蚀圆环，结构简单、安装和拆卸方便，而且减少了该区域铝表面和内冷水的直接接触，能够减少散热器内表面大部分因泄露电流造成的电化学腐蚀，从而减少均压电极结垢物质来源，抑制其结垢速度以减少检修期间清洗垢质工作量，并降低换流站运行事故频率。
进一步的，本发明中耐腐蚀圆环和进出水口之间通过第一密封圈密封接触，耐腐蚀圆环和换流阀分支水路水管接头通过第二密封圈密封接触，确保整体密封性，防止漏水现象，保证了整个换流站的稳定运行效率。
进一步的，本发明中的耐腐蚀圆环采用不锈钢、钛合金、钌钛合金等价格低廉的材料，经济性更高，且耐腐蚀强度更强，导电性能更好。
附图说明
图1为散热器仿真分析示意图；
图2为电流密度随进水口或出水口距离变化的示意图；
图3为本发明的剖视示意图；
图4为本发明各部件安装顺序示意图；
附图中：1-散热器本体，2-换流阀分支水路水管接头，3-耐腐蚀圆环，4-第一密封圈，5-第二密封圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种换流阀用铝制散热器的耐腐蚀处理方法，包括以下步骤：
步骤1：在实际腐蚀过程中，假设从散热器流入内冷水的电流全部用于杂散电流腐蚀，那么散热器表面发生的杂散电流腐蚀电荷量可用下式计算：
Q＝∫idt
式中：Q为杂散电流腐蚀电荷量，i为流经散热器的腐蚀电流；
散热器腐蚀总量可用下式计算：
Figure BDA0002561044800000041
式中：Δm为散热器腐蚀总量，A为金属原子量，n为腐蚀反应中的价数，F为法拉第常数。
步骤2：根据以上两个公式，能够得出在腐蚀发生期间，当腐蚀电流基本维持不变时，散热器腐蚀总量和杂散电流腐蚀电荷量呈正比关系，也就说明通过抑制杂散电流腐蚀电荷量从而能够抑制散热器腐蚀总量。
步骤3：通过仿真分析对流经散热器的泄露电流在散热器内表面的分布进行计算，其目的是为了明确铝制散热器内表面受水路泄漏电流作用的主要区域，从而通过抑制最大杂散电流腐蚀区域来减少散热器腐蚀总量；
在本实施例中，如图1和图2所示，通过仿真分析能够得出散热器内部表面电流密度在距散热器进/出水口10mm处(即塑料接头与散热器内表面交界处)达到最大，而随着距进/出水口处的距离不断加深，其电流密度呈指数状极速下降，并在距散热器进/出水口处13.7mm时减少至最大值的10％，由此可知，本实施例中的散热器由塑料接头和散热器的交界面处向散热器内腔延伸3.7mm，面积约为46.5mm2的区域是散热器内表面泄漏电流分布最为集中的区域，进一步计算结果表明，塑料接头泄漏电流在流过散热器时，电流绝大部分(大于85％)被该电流集中分布区域吸收，因而是散热器内表面因泄漏电流导致的腐蚀最可能发生的部位，通过对此区域进行耐腐蚀处理后，减少了流经散热器内表面80％的杂散电流，也就减少了散热器总电腐蚀量的80％。
步骤4：根据上述仿真分析得到散热器内表面的电流集中区域，将此处的电流集中区域更换为耐腐蚀材料；
在本实施例中，如图3和图4所示，在散热器本体1上开设进水口和出水口，进水口和出水口从散热器外表面向散热器内腔延伸覆盖散热器内表面电流集中区域，在本实施例中，进水口和出水口向散热器内腔延伸的长度至少为13.7mm，进水口和出水口均连接入耐腐蚀圆环3，优选的，进水口和出水口均通过螺纹与耐腐蚀圆环3紧固连接；其中，耐腐蚀圆环3根据实际换流阀铝制散热器进水口和出水口尺寸设计相应参数，如内外径、长度、螺纹结构等，根据不同散热器的不同电流集中区域，调整耐腐蚀圆环3和进水口和出水口的长度，以此来覆盖散热器的电流集中区域，避免该区域铝表面与内冷水的直接接触。
在本实施中，耐腐蚀圆环3与进水口以及耐腐蚀圆环3与出水口对接的端面根据行业标准设计有密封圈槽，并在槽内放置第一密封圈4。
靠近散热器外表面的耐腐蚀圆环3的端面还螺纹连接换流阀分支水路水管接头2，所述换流阀分支水路水管接头2和耐腐蚀圆环3对接的一端根据行业标准设计有密封圈槽，并在槽内放置有第二密封圈5。
优选的，本发明中的耐腐蚀圆环3材料选用不锈钢、铂金、钛合金、钌钛合金等其他耐腐蚀且导电性能良好的材料。
常规散热器内部水路结构复杂，对散热器整个内表面双螺旋水道进行防腐喷镀难度较大，而本发明研究发现电流集中区域只占整个散热器内表面的5％，但是该区域发生的腐蚀量确占整个散热器总电腐蚀量的80％，因此本发明通过对电流集中区域进行耐腐蚀处理后，也就减少了流经铝制散热器内表面80％的杂散电流，也就是减少了散热器总电腐蚀量的80％，能在较大程度上抑制铝制散热器的腐蚀，减少均压电极结垢物质的来源。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种换流阀用铝制散热器的耐腐蚀处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：建立散热器腐蚀总量关系式；
步骤2：根据步骤1建立的腐蚀总量关系式，得出散热器腐蚀总量和流经散热器的腐蚀电流之间的关系；
步骤3：通过仿真软件分析散热器内表面的电流集中区域。
步骤4：将散热器内表面的电流集中区域更换为耐腐蚀材料。
2.根据权利要求1所述的一种铝制散热器的耐腐蚀处理方法，其特征在于，所述步骤1具体步骤如下：
所述散热器内表面发生的杂散电流腐蚀电荷量表示为：
Q＝∫idt
式中：Q为杂散电流腐蚀电荷量，i为流经散热器的腐蚀电流；
所述散热器腐蚀总量表示为：
Figure FDA0002561044790000011
式中：Δm为散热器腐蚀总量，A为金属原子量，n为腐蚀反应中的价数，F为法拉第常数。
3.一种换流阀用铝制散热器装置，其特征在于，包括散热器本体(1)，所述散热器本体(1)的外表面开设有进水口和出水口，采用权利要求1-2任一项所述的方法确定所述进水口向散热器内腔延伸的区域以及所述出水口向散热器内腔延伸的区域为电流集中区域，所述进水口和出水口上均可拆卸连接有耐腐蚀圆环(3)。
4.根据权利要求3所述的一种换流阀用铝制散热器装置，其特征在于，所述耐腐蚀圆环(3)伸入进水口的长度和出水口的长度至少为13.7mm。
5.根据权利要求3所述的一种换流阀用铝制散热器装置，其特征在于，位于散热器本体内腔的进水口的端面和位于散热器本体内腔的出水口的端面均放置有第一密封圈(4)，所述第一密封圈(4)通过耐腐蚀圆环(3)压紧。
6.根据权利要求3所述的一种换流阀用铝制散热器装置，其特征在于，还包括换流阀分支水路水管接头(2)，所述换流阀分支水路水管接头(2)可拆卸连接在耐腐蚀圆环(3)上，所述换流阀分支水路水管接头(2)上套设有第二密封圈(5)，所述第二密封圈(5)通过换流阀分支水路水管接头(2)压紧在耐腐蚀圆环(3)和换流阀分支水路水管接头(2)之间。
7.根据权利要求3所述的一种换流阀用铝制散热器装置，其特征在于，所述耐腐蚀圆环(3)采用不锈钢、铂金、钛合金或钌钛合金。
8.根据权利要求6所述的一种换流阀用铝制散热器装置，其特征在于，所述耐腐蚀圆环(3)与散热器本体(1)之间采用螺纹连接，所述换流阀分支水路水管接头(2)和耐腐蚀圆环(3)之间采用螺纹连接。
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