CN112533441A - 一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柔性直流输电技术领域，且公开了一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统与方法，包括换流阀，所述换流阀的内部设置有内冷却管，所述内冷却管的底部固定连接有水箱，所述水箱的顶部固定连接有冷凝器，所述冷凝器的输入端固定连接有进水管，所述进水管固定连接于水箱的内部，所述冷凝器的输出端固定连接有冷凝管。该应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，通过设置控制模块，控制模块通过控制器分别与内冷却模块、外冷却模块、温度控制模块、水位控制模块和报警模块连接，根据温度控制模块的温度显示，能够根据不同的温度显示，自动选择不同的冷却模式，且互不干扰，当一个环节出现差错时，能够使用其它的冷却方式，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体为一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统与方法。
背景技术
柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，由换流站和直流输电线路构成，在柔性直流输电系统中，为了安全运行，需要对柔性直流输电换流阀进行降温处理，用于对关键设备——换流阀进行冷却的阀冷却系统，通过内循环冷却介质的流动带走换流阀的热量，保证换流阀运行在安全温度以内，现在的冷却系统主要采用空气换热器和闭式冷却塔这两种方式，其中空气换热器采用外设风机把热量带走，能耗较低，但具有高环境温度、低效率、占地资源大的缺点；闭式冷却塔利用外设冷喷淋泵的冷却水作为传热介质，换热效率高，但蒸发换热时蒸发水量损失大，同时排放的含水垢、微生物结垢和部分加药的高浓度水会污染环境，为了取长补短，目前工程中会采用空气换热器和闭式冷却塔组合使用的复合冷却系统，但是在使用时，如果其中一个环节出错，需要将装置停下，进行检修，影响使用，而且在使用两种复合冷却系统时，需要将两种冷却装置均固定到换流阀上，增加装置的体积，容易互相影响，降低实用性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，具备根据换流阀的温度，自动选择合适的冷却方式，且水冷和风冷更换方便，结构简单，实用性好等优点，解决了检修方便，装置之间互相影响的问题。
(二)技术方案
为实现上述使用方便，实用性好的目的，本发明提供如下技术方案：
本发明要解决的另一技术问题是提供一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，包括内冷却模块、外冷却模块、温度控制模块、水位控制模块、报警模块和控制模块，包括换流阀，所述换流阀的内部设置有内冷却管，所述内冷却管的底部固定连接有水箱，所述水箱的顶部固定连接有冷凝器，所述冷凝器的输入端固定连接有进水管，所述进水管固定连接于水箱的内部，所述冷凝器的输出端固定连接有冷凝管，所述冷凝管固定连接于内冷却管的进水口处；
所述水箱的顶部固定连接有水位计，所述水箱的顶部固定连接有固定板，所述水箱的顶部固定连接有挡板，所述挡板固定连接于固定板的一侧，所述挡板的顶部活动连接有密封门，所述密封门的一侧固定连接有报警器；
所述水箱的顶部设置有水泵，所述水泵的输出端固定连接有喷淋管，所述喷淋管的端部固定连接有风机，所述风机固定连接于固定板的一侧。
优选的，所述内冷却模块包括内冷却管、进水管、冷凝器和冷凝管，所述进水管的端部设置有泵体，所述泵体位于水箱的内部，所述水箱的顶部开设有若干进水孔。
优选的，所述内冷却管的外表面固定连接有底座，所述底座固定连接于水箱的顶部。
优选的，所述外冷却模块包括风冷模块和水冷模块，所述风冷模块包括喷淋管和风机，所述水冷模块包括水泵和喷淋管，所述喷淋管上设置有两个阀门，两个所述阀门分别位于靠近水泵的一端和靠近风机的一端，当启动水泵时，关闭靠近风机一侧的一个阀门，反之关闭另一个阀门，使风冷和水冷不会互相影响，同时能够对喷淋管重复利用，节约成本，所述风机的底部固定连接有支撑座，所述支撑座固定连接于固定板的一侧，对风机有支撑的作用，使喷淋管和风机分别位于固定板的两侧，避免使水喷到风机上，增加装置的使用寿命，同时方便进行更换或检修。
优选的，所述温度控制模块包括温度计，所述温度计固定连接于换流阀上，所述温度计设置有若干个，所述水位控制模块包括水位计，所述水位计设置有两个，两个所述水位计分别位于水箱顶部换流阀的两侧，所述报警模块包括报警器，所述报警器包括警示灯和警铃。
优选的，所述密封门和固定板通过合页活动连接，所述密封门的一侧固定连接有把手，所述密封门上设置有密封锁。
优选的，控制模块通过控制器与内冷却模块和外冷却模块连接，所述内冷却模块和外冷却模块之间为相互独立的，其中两个固定板一侧的外冷却模块位相互独立的。
优选的，所述喷淋管上开设有若干出水孔，所述出水孔的高度与换流阀相适配，使得喷淋管内部的水能够通过出水孔喷向换流阀，对换流阀进行喷淋，达到冷却的目的。
优选的，所述内冷却管的内壁和外表面均设置有螺旋形散热片，所述内冷却管的材料为铝合金，所述内冷却管的外表面设置有石墨烯涂层，增加内冷却管和空气的接触面积，便于更好的散热，提高内冷却模块的散热效果。
优选的，所述控制模块通过控制器与温度控制模块、水位控制模块和报警模块连接，所述报警模块通过控制器与温度控制模块和水位控制模块连接，具体为：
当温度控制模块显示换流阀的温度在30-50度时，通过控制模块使用内冷却模块对换流阀进行降温，进水管的端部设置有泵体，泵体位于水箱的内部，其中水箱的内部设置有冷却水，打开泵体，使水箱内部的水通过进水管进入冷凝器的内部，通过冷凝器进行降温，降温后的水通过冷凝管进入内冷却管的内部，而内冷却管内部的水会再流回水箱的内部，实现循环，实现内冷却的目的；
当温度控制模块显示换流阀的温度大于50度时，通过报警模块使报警器报警，此时通过控制模块开启外冷却模块，使用水冷模块快速降温，当降温到小于50度之后，更换风冷模块，使水冷和风冷交替进行；
当水箱内部的水的高度小于水箱高度的1/3时，通过报警模块使报警器报警，此时通过控制模块开启风冷模式，自动关闭水冷模式，其中报警器上的警铃为持续响的，只能通过工作人员手动关闭或者水箱内部的水位为大于水箱高度的1/3时，当水箱内部的水为合适时，才能进行水冷模式。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，具备以下有益效果：
1、该应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，通过设置控制模块，控制模块通过控制器分别与内冷却模块、外冷却模块、温度控制模块、水位控制模块和报警模块连接，根据温度控制模块的温度显示，能够根据不同的温度显示，自动选择不同的冷却模式，且互不干扰，当一个环节出现差错时，能够使用其它的冷却方式，使用方便，更加安全。
2、该应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，通过设置喷淋管，喷淋管的两端分别连接有水泵和风机，当进行水冷时，打开水泵，使水箱内部的水进入喷淋管的内部，并通过出水孔喷出，对换流阀进行喷淋，进行降温，进行风冷时，首先关闭喷淋管上靠近水泵一端的阀门，之后，打开风机，使冷风进入喷淋管的内部，并通过喷水孔喷出，使冷风吹向换流阀，实现冷却的目的，使两种冷却方法通过一个喷淋管能够实现，并更换方便，结构简单，实用性好。
3、该应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，通过设置内冷却管，其中内冷却管的外表面和内壁均设置有螺旋形散热片，增加内冷却管和空气与水的接触面积，增加内冷却管的降温速度，便于更好的散热，其中内冷却管的材料为铝合金，且外表面设置有石墨烯涂层，导热效果好，同时，通过外表面的螺旋形散热片，方便在安装时搬运或移动内冷却管，降低安装难度。
附图说明
图1为本发明提出的冷却系统的立体结构示意图；
图2为本发明提出的风机的结构示意图；
图3为本发明提出的换流阀的结构示意图；
图4为本发明提出的喷淋管的结构示意图；
图5为本发明提出的冷凝管的结构示意图；
图6为本发明提出的柔性直流输电换流阀的阀冷却系统结构示意图。
图中：1-换流阀、2-内冷却管、3-水箱、4-冷凝器、5-进水管、6-冷凝管、7-水位计、8-固定板、9-挡板、10-密封门、11-报警器、12-水泵、13-喷淋管、14-风机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于，包括内冷却模块、外冷却模块、温度控制模块、水位控制模块、报警模块和控制模块，包括换流阀1，换流阀1的内部设置有内冷却管2，内冷却管2的底部固定连接有水箱3，水箱3的顶部固定连接有冷凝器4，冷凝器4的输入端固定连接有进水管5，进水管5固定连接于水箱3的内部，冷凝器4的输出端固定连接有冷凝管6，冷凝管6固定连接于内冷却管2的进水口处；
水箱3的顶部固定连接有水位计7，水箱3的顶部固定连接有固定板8，水箱3的顶部固定连接有挡板9，挡板9固定连接于固定板8的一侧，挡板9的顶部活动连接有密封门10，密封门10的一侧固定连接有报警器11；
水箱3的顶部设置有水泵12，水泵12的输出端固定连接有喷淋管13，喷淋管13的端部固定连接有风机14，风机14固定连接于固定板8的一侧。
作为本发明的一种可选技术方案：
内冷却模块包括内冷却管2、进水管5、冷凝器4和冷凝管6，进水管5的端部设置有泵体，泵体位于水箱3的内部，启动泵体，使水箱3内部的水通过进水管5进入冷凝器4的内部，对水进行降温，便于进行内冷却处理，冷却效果好。
作为本发明的一种可选技术方案：
内冷却管2的外表面固定连接有底座，底座固定连接于水箱3的顶部，内冷却管2的出水口位于水箱3的内部，水箱3的顶部开设有若干进水孔，使进行喷淋之后的水会通过进水孔回到水箱3的内部，实现水的循环利用，更加环保。
作为本发明的一种可选技术方案：
外冷却模块包括风冷模块和水冷模块，风冷模块包括喷淋管13和风机14，水冷模块包括水泵12和喷淋管13，启动水泵12，使水箱3内部的水进入喷淋管13的内部，便于对换流阀1进行喷淋，喷淋管13上设置有两个阀门，两个阀门分别位于靠近水泵12的一端和靠近风机14的一端，风机14的底部固定连接有支撑座，支撑座固定连接于固定板8的一侧。
作为本发明的一种可选技术方案：
温度控制模块包括温度计，温度计固定连接于换流阀1上，温度计设置有若干个，水位控制模块包括水位计7，水位计7设置有两个，两个水位计7分别位于水箱3顶部换流阀1的两侧，报警模块包括报警器11，报警器11包括警示灯和警铃，警示效果好。
作为本发明的一种可选技术方案：
密封门10和固定板8通过合页活动连接，密封门10的一侧固定连接有把手，通过把手能够打开密封门10，对固定板8一侧的装置进行检修或清理，固定板密封门10上设置有密封锁，能够对固定板8一侧的装置进行密封，避免工作人员不小心损坏装置。
作为本发明的一种可选技术方案：
控制模块通过控制器与内冷却模块和外冷却模块连接，内冷却模块和外冷却模块之间为相互独立的，其中两个固定板8一侧的外冷却模块位相互独立的，能够使固定板8两侧的喷淋管13分别进行水冷或风冷。
作为本发明的一种可选技术方案：
喷淋管13上开设有若干出水孔，出水孔的高度与换流阀1相适配，使喷淋管13内部的水通过出水孔均匀的喷向换流阀1，增加换流阀1上的冷却面积，喷淋更加均匀。
作为本发明的一种可选技术方案：
内冷却管2的内壁和外表面均设置有螺旋形散热片，内冷却管2的材料为铝合金，内冷却管2的外表面设置有石墨烯涂层，具有非常好的热传导性能，增加内冷却管2的散热效果。
作为本发明的一种可选技术方案：
控制模块通过控制器与温度控制模块、水位控制模块和报警模块连接，报警模块通过控制器与温度控制模块和水位控制模块连接，具体为：
当温度控制模块显示换流阀1的温度在30-50度时，通过控制模块使用内冷却模块对换流阀进行降温；
当温度控制模块显示换流阀的温度大于50度时，通过报警模块使报警器11报警，此时通过控制模块开启外冷却模块，使用水冷模块快速降温，当降温到小于50度之后，更换风冷模块，使水冷和风冷交替进行；
当水箱(3)内部的水的高度小于水箱高度的1/3时，其中水箱3内部的水通过水位计7显示，通过报警模块使报警器11报警，此时通过控制模块开启风冷模式，自动关闭水冷模式。
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
在使用时，通过设置控制模块，控制模块通过控制器分别与内冷却模块、外冷却模块、温度控制模块、水位控制模块和报警模块连接，其中内冷却模块和外冷却模块为相互独立的，在使用时，首先根据温度控制模块中，温度计上显示的换流阀1的读数，选择合适的温度冷却放置，当换流阀1的温度在正常范围内时，控制模块启动内冷却模块，具体为：进水管5的端部设置有泵体，泵体位于水箱3的内部，其中水箱3的内部设置有冷却水，打开泵体，使水箱3内部的水通过进水管5进入冷凝器4的内部，通过冷凝器4进行降温，降温后的水通过冷凝管6进入内冷却管2的内部，而内冷却管2内部的水会再流回水箱3的内部，实现循环，实现内冷却的目的，而内冷却管2的外表面和内壁均设置有螺旋形散热片，增加内冷却管2和空气与水的接触面积，增加内冷却管2的降温速度，便于更好的散热，其中内冷却管2的材料为铝合金，且外表面设置有石墨烯涂层，导热效果好，同时，通过外表面的螺旋形散热片，方便在安装时搬运或移动内冷却管2，降低安装难度，当温度控制模块显示换流阀1的温度较高时，首先报警模块会通过报警器11进行报警，只能人工关闭，或者降温之后自动关闭，之后控制模块通过外冷却模块进行水冷，喷淋管13的两端分别连接有水泵12和风机14，当进行水冷时，打开水泵12，使水箱3内部的水通过水泵12进入喷淋管13的内部，并通过出水孔喷出，对换流阀1进行喷淋，进行降温，而喷出的水会再次回到水箱3的内部，当温度降下来之后，通过控制模块进行风冷，在进行风冷时，首先关闭喷淋管13上靠近水泵12一端的阀门，其中水冷时，喷淋管13上靠近风机14一端的阀门为关闭的，之后，打开风机14，使冷风进入喷淋管13的内部，并通过喷水孔喷出，使冷风吹向换流阀1，实现冷却的目的，同时能够将换流阀1上的水渍吹干，对换流阀的表面进行清理，减少水垢，使两种冷却方法通过一个喷淋管13能够实现，并更换方便，结构简单，实用性好，能够根据温度控制模块的温度显示，能够根据不同的温度显示，自动选择不同的冷却模式，且互不干扰，当一个环节出现差错时，能够使用其它的冷却方式，使用方便，更加安全，其中水箱3中的水通过水位控制模块进行控制，当水位计7显示水箱3内部的水的高度小于水箱高度的1/3时，会通过报警模块中的报警器11进行报警，能够通过水塔自动上水或人工上水，如果水箱3内部的水一直为较少的状态，控制模块会选择通过风冷模块进行冷却，并持续报警。
综上所述，该应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，通过设置控制模块，控制模块通过控制器分别与内冷却模块、外冷却模块、温度控制模块、水位控制模块和报警模块连接，根据温度控制模块的温度显示，能够根据不同的温度显示，自动选择不同的冷却模式，且互不干扰，当一个环节出现差错时，能够使用其它的冷却方式，使用方便，更加安全；通过设置喷淋管13，喷淋管13的两端分别连接有水泵12和风机14，当进行水冷时，打开水泵12，使水箱3内部的水进入喷淋管13的内部，并通过出水孔喷出，对换流阀1进行喷淋，进行降温，进行风冷时，首先关闭喷淋管13上靠近水泵12一端的阀门，之后，打开风机14，使冷风进入喷淋管13的内部，并通过喷水孔喷出，使冷风吹向换流阀1，实现冷却的目的，使两种冷却方法通过一个喷淋管13能够实现，并更换方便，结构简单，实用性好；通过设置内冷却管2，其中内冷却管2的外表面和内壁均设置有螺旋形散热片，增加内冷却管2和空气与水的接触面积，增加内冷却管2的降温速度，便于更好的散热，其中内冷却管2的材料为铝合金，且外表面设置有石墨烯涂层，导热效果好，同时，通过外表面的螺旋形散热片，方便在安装时搬运或移动内冷却管2，降低安装难度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于，包括内冷却模块、外冷却模块、温度控制模块、水位控制模块、报警模块和控制模块，包括换流阀(1)，所述换流阀(1)的内部设置有内冷却管(2)，所述内冷却管(2)的底部固定连接有水箱(3)，所述水箱(3)的顶部固定连接有冷凝器(4)，所述冷凝器(4)的输入端固定连接有进水管(5)，所述进水管(5)固定连接于水箱(3)的内部，所述冷凝器(4)的输出端固定连接有冷凝管(6)，所述冷凝管(6)固定连接于内冷却管(2)的进水口处；
所述水箱(3)的顶部固定连接有水位计(7)，所述水箱(3)的顶部固定连接有固定板(8)，所述水箱(3)的顶部固定连接有挡板(9)，所述挡板(9)固定连接于固定板(8)的一侧，所述挡板(9)的顶部活动连接有密封门(10)，所述密封门(10)的一侧固定连接有报警器(11)；
所述水箱(3)的顶部设置有水泵(12)，所述水泵(12)的输出端固定连接有喷淋管(13)，所述喷淋管(13)的端部固定连接有风机(14)，所述风机(14)固定连接于固定板(8)的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于：所述内冷却模块包括内冷却管(2)、进水管(5)、冷凝器(4)和冷凝管(6)，所述进水管(5)的端部设置有泵体，所述泵体位于水箱(3)的内部。
3.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于：所述内冷却管(2)的外表面固定连接有底座，所述底座固定连接于水箱(3)的顶部，所述内冷却管(2)的出水口位于水箱(3)的内部，所述水箱(3)的顶部开设有若干进水孔。
4.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于：所述外冷却模块包括风冷模块和水冷模块，所述风冷模块包括喷淋管(13)和风机(14)，所述水冷模块包括水泵(12)和喷淋管(13)，所述喷淋管(13)上设置有两个阀门，两个所述阀门分别位于靠近水泵(12)的一端和靠近风机(14)的一端，所述风机(14)的底部固定连接有支撑座，所述支撑座固定连接于固定板(8)的一侧。
5.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于：所述温度控制模块包括温度计，所述温度计固定连接于换流阀(1)上，所述温度计设置有若干个，所述水位控制模块包括水位计(7)，所述水位计(7)设置有两个，两个所述水位计(7)分别位于水箱(3)顶部换流阀(1)的两侧，所述报警模块包括报警器(11)，所述报警器(11)包括警示灯和警铃。
6.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于：所述密封门(10)和固定板(8)通过合页活动连接，所述密封门(10)的一侧固定连接有把手，所述密封门(10)上设置有密封锁。
7.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于：控制模块通过控制器与内冷却模块和外冷却模块连接，所述内冷却模块和外冷却模块之间为相互独立的，其中两个固定板(8)一侧的外冷却模块位相互独立的。
8.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于：所述喷淋管(13)上开设有若干出水孔，所述出水孔的高度与换流阀(1)相适配。
9.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其特征在于：所述内冷却管(2)的内壁和外表面均设置有螺旋形散热片，所述内冷却管(2)的材料为铝合金，所述内冷却管(2)的外表面设置有石墨烯涂层。
10.一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却方法，其特征在于：应用于权利要求1-9任一项所述的柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，所述控制模块通过控制器与温度控制模块、水位控制模块和报警模块连接，所述报警模块通过控制器与温度控制模块和水位控制模块连接，具体为：
1001)当温度控制模块显示换流阀(1)的温度在30-50度时，通过控制模块使用内冷却模块对换流阀进行降温；
1002)当温度控制模块显示换流阀的温度大于50度时，通过报警模块使报警器(11)报警，此时通过控制模块开启外冷却模块，使用水冷模块快速降温，当降温到小于50度之后，更换风冷模块，使水冷和风冷交替进行；
1003)当水箱(3)内部的水的高度小于水箱高度的1/3时，通过报警模块使报警器(11)报警，此时通过控制模块开启风冷模式，自动关闭水冷模式。
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