CN113314988B - 一种海上换流站冷却系统稳定装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种海上换流站冷却系统稳定装置，包括缓冲罐体、补气组件、排气组件和补液组件，所述缓冲罐体连通有第一阀门和第二阀门，所述补气组件和所述排气组件分别通过所述第一阀门与所述缓冲罐体连通，所述补液组件通过所述第二阀门与所述缓冲罐体连通，所述缓冲罐体接入至海上换流站冷却系统，能够实现自动补气、排气及补水功能，使用寿命长，无需额外维护工作；本发明涉及的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法，结合上述所述的缓冲罐体、补气组件、排气组件和补液组件实现自动补气、排气和补液功能，通过实时调整所述缓冲罐体内的压力和液位在正常范围内，使海上换流站冷却系统处于所需的运行状态，使用效果佳。

Description

一种海上换流站冷却系统稳定装置及控制方法

技术领域

本发明涉及海上平台冷却系统领域，特别是涉及一种海上平台冷却系统稳定装置及控制方法。

背景技术

国际上海上柔性直流输电换流站主要集中建设在欧洲北海地区，承担着将远海风场产生的电能转化为高压直流向大陆输送的任务。海上柔性直流输电换流站包括海上换流站冷却系统，现有的海上换流站冷却系统一般采用闭式循环冷却设备，当闭式循环冷却设备内介质温度出现较大变化时，需要采取稳压措施，其稳压方式一般采用氮气稳压方式或者高位水箱稳压方式。但若采用氮气稳压方式，则需要经常更换氮气瓶，补充氮气，使用成本较高，也需要额外维护工作；若采用高位水箱稳压方式，则一般需要使用开放的高位水箱，由于海上平台空气中盐雾浓度高，容易污染冷却介质，对冷却设备产生腐蚀，降低冷却系统运行可靠性。因而亟需设计一项适用于海上换流站冷却系统的稳定装置及控制方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种海上换流站冷却系统稳定装置及控制方法，其能够实现自动补气、排气及补水功能，使用寿命长，无需额外维护工作。

为解决上述目的，本发明采用的如下技术方案。

一种海上换流站冷却系统稳定装置，包括缓冲罐体、补气组件、排气组件和补液组件，所述缓冲罐体连通有第一阀门和第二阀门，所述补气组件和所述排气组件分别通过所述第一阀门与所述缓冲罐体连通，所述补液组件通过所述第二阀门与所述缓冲罐体连通，所述缓冲罐体接入至海上换流站冷却系统；其中：

所述缓冲罐体，用于对所述海上换流站冷却系统实行压力稳定；

所述补气组件，用于过滤含油、盐雾的空气并将过滤后的空气作为稳压介质输入至所述缓冲罐体；

所述排气组件，用于排出所述缓冲罐体内的气体以维持运行所需稳定的压力；

所述补液组件，用于接入水源以维持所述缓冲罐体内的液位状态。

优选地，所述补气组件设有输气气泵、除油器、盐雾过滤器、第一单向阀、第三阀门和压力控制仪，所述输气气泵、所述除油器、所述盐雾过滤器、所述第一单向阀和所述第三阀门依次设置构成补气通道，所述压力控制仪与所述输气气泵电连接，含油、盐雾的空气进入所述补气通道过滤后输入至所述缓冲罐体内。

优选地，所述补气通道设有两路。

优选地，所述排气组件设有第一排气阀和第二排气阀，所述第一排气阀与所述缓冲罐体连通以在所述缓冲罐体压力值超过第一预设阀值的状态下排气，所述第二排气阀与所述缓冲罐体连通以在所述缓冲罐体压力值超过第二预设阀值的状态下排气。

优选地，还包括压力检测组件和液位检测组件，所述压力检测组件设有用于监测压力变化的显示压力表和压力泄空阀门，所述液位检测组件设有用于监测液位变化的第一液位仪表和第二液位仪表。

一种海上换流站冷却系统稳压控制方法，所述方法应用于海上换流站冷却系统，所述海上换流站冷却系统包括稳定装置，所述稳定装置包括缓冲罐体、补气组件、排气组件和补液组件，所述缓冲罐体连通有第一阀门和第二阀门，所述补气组件和所述排气组件分别通过所述第一阀门与所述缓冲罐体连通，所述补液组件通过所述第二阀门与所述缓冲罐体连通，所述缓冲罐体接入至所述海上换流站冷却系统；所述稳压控制方法包括：

当监测到所述缓冲罐体的压力异常时，控制所述补气组件/所述排气组件进行补气/排气处理，以使所述缓冲罐体的压力处于预设正常压力范围内；

当监测到所述缓冲罐体的液位异常时，控制所述补液组件进行补液处理。

具体地，所述补气组件设有输气气泵、除油器、盐雾过滤器、第一单向阀、第三阀门和压力控制仪，所述输气气泵、所述除油器、所述盐雾过滤器、所述第一单向阀和所述第三阀门依次设置构成补气通道，所述排气组件设有第一排气阀和第二排气阀，所述第一排气阀与所述缓冲罐体连通以在所述缓冲罐体压力值超过第一预设阀值的状态下排气，所述第二排气阀与所述缓冲罐体连通以在所述缓冲罐体压力值超过第二预设阀值的状态下排气，所述所述输气气泵和所述第二排气阀分别与所述压力控制仪电连接；当监测到所述缓冲罐体的压力异常时，控制所述补气组件/所述排气组件进行补气/排气处理的步骤具体为：

当所述缓冲罐体压力值超过第一预设阀值时，判定所述缓冲罐体内压力为高状态，控制所述第一排气阀排气至预设正常压力范围内；

当所述缓冲罐体压力值超过第二预设阀值时，判定所述缓冲罐体内压力为过高状态，所述第二排气阀自动开启并输出报警提示；

当所述缓冲罐体压力值低于第三预设阀值时，判定所述缓冲罐体内压力为低状态，控制所述输气气泵输入外部空气至预设正常压力范围内。

具体地，第一预设阀值低于第二预设阀值，第一预设阀值大于排气压力值，所述排气压力值的计算算法为：

p₂＝p₁×V₁/V₂×T₂/T₁；

其中，p₁，V₁，T₁是正常压力范围下所述缓冲罐体内的压力、气体体积和介质温度，V₂，T₂是变化后的气体体积和介质温度。

具体地，所述稳定装置还包括压力检测组件和液位检测组件，所述压力检测组件设有用于监测压力变化的显示压力表和压力泄空阀门，所述液位检测组件设有用于监测液位变化的第一液位仪表和第二液位仪表；当监测到所述缓冲罐体的液位异常时，控制所述补液组件进行补液处理的步骤具体为：

当所述缓冲罐体的液位低于第一报警液位体积值时，判定所述缓冲罐体内液位低，控制所述补液组件启动并根据介质温度进行补液处理；

当所述缓冲罐体的液位低于第二报警液位体积值时，判定所述缓冲罐体内液位过低，所述液位检测组件输出漏水警报提示。

具体地，第一报警液位体积值高于第二报警液位体积值，第一报警液位体积值小于所需的缓冲罐体的最小体积值，所需的缓冲罐体的最小体积值的计算算法具体为：

ΔV＝Δt×α×V×n；

其中，ΔV是所需的缓冲罐体的最小体积值，Δt是整个系统介质最大温度变化范围；α是系统介质温度变化范围内最大温度膨胀系数，V是系统介质容积，n为常数。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的海上换流站冷却系统稳定装置设有缓冲罐体、补气组件、排气组件和补液组件，能够实现自动补气、排气及补水功能；与现有的采用氮气稳压方式的稳压装置相比，本稳定装置通过补气组件过滤含油、盐雾的空气并将过滤后的空气作为稳压介质，无需经常更换氮气瓶，也无需额外维护工作，使用成本低；与现有的采用开放的高位水箱相比，本稳定装置通过缓冲罐体接入海上换流站冷却系统进行稳压措施，通过补液组件输入冷却介质至缓冲罐体内，冷却介质不易被污染，不易对冷却系统设备产生腐蚀，大大提高冷却系统运行可靠性。本发明提供的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法，与现有技术相比，能够把油、盐雾过滤后的空气作为稳压介质，延长维护周期；结合缓冲罐体、补气组件、排气组件和补液组件实现自动补气、排气和补液功能，所述缓冲罐体接入至所述海上换流站冷却系统，所述缓冲罐体能吸收冷却系统介质由于温度变化带来容量体积的变化，而且冷却介质不易被污染，不易对冷却系统设备产生腐蚀，大大提高冷却系统运行可靠性；通过对所述缓冲罐体内的压力和液位进行监测，实时调整所述缓冲罐体内的压力和液位在正常范围内，从而使海上换流站冷却系统处于所需的运行状态。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种海上换流站冷却系统稳定装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法的控制排气/补气步骤的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法的控制补液步骤的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1，为本发明实施例提供的一种海上换流站冷却系统稳定装置的结构示意图。

一种海上换流站冷却系统稳定装置，包括缓冲罐体1、补气组件4、排气组件和补液组件6，所述缓冲罐体1连通有第一阀门2和第二阀门3，所述补气组件4和所述排气组件分别通过所述第一阀门2与所述缓冲罐体1连通，所述补液组件6通过所述第二阀门3与所述缓冲罐体1连通，所述缓冲罐体1接入至海上换流站冷却系统；其中：

所述缓冲罐体1，用于对所述海上换流站冷却系统实行压力稳定；

所述补气组件4，用于过滤含油、盐雾的空气并将过滤后的空气作为稳压介质输入至所述缓冲罐体1；

所述排气组件，用于排出所述缓冲罐体1内的气体以维持运行所需稳定的压力；

所述补液组件6，用于接入水源以维持所述缓冲罐体1内的液位状态。

需要说明的是，本发明实施例的海上换流站冷却系统稳定装置设有缓冲罐体1、补气组件4、排气组件和补液组件6，能够实现自动补气、排气及补水功能；与现有的采用氮气稳压方式的稳压装置相比，本稳定装置通过补气组件4过滤含油、盐雾的空气并将过滤后的空气作为稳压介质，无需经常更换氮气瓶，也无需额外维护工作，使用成本低；与现有的采用开放的高位水箱相比，本稳定装置通过缓冲罐体1接入海上换流站冷却系统进行稳压措施，根据当前介质温度通过补液组件6输入冷却介质至缓冲罐体1内，冷却介质不易被污染，不易对冷却系统设备产生腐蚀，大大提高冷却系统运行可靠性。

图1示出，本发明实施例中的所述补气组件4设有输气气泵41、除油器42、盐雾过滤器43、第一单向阀44、第三阀门45和压力控制仪46，所述输气气泵41、所述除油器42、所述盐雾过滤器43、所述第一单向阀44和所述第三阀门45依次设置构成补气通道，所述所述输气气泵41与所述压力控制仪46电连接，含油、盐雾的空气进入所述补气通道过滤后输入至所述缓冲罐体1内；所述补气通道设有两路；需要说明的是，所述压力控制仪46控制所述输气气泵41启动，该两路补气通道可以是一用一备，该两路补气通道轮换工作，方便维修。

参考图1，本发明实施例的所述排气组件设有第一排气阀51和第二排气阀52，所述第一排气阀51与所述缓冲罐体1连通以在所述缓冲罐体1压力值超过第一预设阀值的状态下排气，所述第二排气阀52与所述缓冲罐体1连通以在所述缓冲罐体1压力值超过第二预设阀值的状态下排气，所述第二排气阀52与所述压力控制仪46电连接，具体实现中，所述第二排气阀52为机械式安全阀，具有最高压力保护功能。图1示出，本发明实施例还包括压力检测组件和液位检测组件，所述压力检测组件设有用于监测压力变化的显示压力表71和压力泄空阀门72，所述液位检测组件设有用于监测液位变化的第一液位仪表81和第二液位仪表82，结合所述压力检测组件、所述输气气泵41和所述排气组件实现补气、排气功能，利于冷却系统取得统运行所需稳定的压力。

图2示出的是本发明实施例提供的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法。

本发明实施例提供的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法，所述方法应用于海上换流站冷却系统，所述海上换流站冷却系统包括稳定装置，所述稳定装置包括缓冲罐体1、补气组件4、排气组件和补液组件6，所述缓冲罐体1连通有第一阀门2和第二阀门3，所述补气组件4和所述排气组件分别通过所述第一阀门2与所述缓冲罐体1连通，所述补液组件6通过所述第二阀门3与所述缓冲罐体1连通，所述缓冲罐体1接入至所述海上换流站冷却系统；所述补气组件4设有输气气泵41、除油器42、盐雾过滤器43、第一单向阀44和第三阀门45，所述输气气泵41、所述除油器42、所述盐雾过滤器43、所述第一单向阀44和所述第三阀门45依次设置构成补气通道，所述排气组件设有第一排气阀51和第二排气阀52，所述第一排气阀51与所述缓冲罐体1连通以在所述缓冲罐体1压力值超过第一预设阀值的状态下排气，所述第二排气阀52与所述缓冲罐体1连通以在所述缓冲罐体1压力值超过第二预设阀值的状态下排气，所述稳定装置还包括压力检测组件和液位检测组件，所述压力检测组件设有用于监测压力变化的显示压力表71和压力泄空阀门72，所述液位检测组件设有用于监测液位变化的第一液位仪表81和第二液位仪表82。

所述稳压控制方法包括：

S101，当监测到所述缓冲罐体1的压力异常时，控制所述补气组件4/所述排气组件进行补气/排气处理，以使所述缓冲罐体1的压力处于预设正常压力范围内。

控制所述补气组件4/所述排气组件进行补气/排气处理的步骤具体为：

S1011，当所述缓冲罐体1压力值超过第一预设阀值时，判定所述缓冲罐体1内压力为高状态，控制所述第一排气阀51排气至预设正常压力范围内。

S1012，当所述缓冲罐体1压力值超过第二预设阀值时，判定所述缓冲罐体1内压力为过高状态，所述第二排气阀52自动开启并输出报警提示。

S1013，当所述缓冲罐体1压力值低于第三预设阀值时，判定所述缓冲罐体1内压力为低状态，控制所述输气气泵41输入外部空气至预设正常压力范围内。

S102，当监测到所述缓冲罐体1的液位异常时，控制所述补液组件6进行补液处理。

控制所述补液组件6进行补液处理的步骤具体为：

S1021，当所述缓冲罐体1的液位低于第一报警液位体积值时，判定所述缓冲罐体1内液位低，控制所述补液组件6启动并根据介质温度进行补液处理。

S1022，当所述缓冲罐体1的液位低于第二报警液位体积值时，判定所述缓冲罐体1内液位过低，所述液位检测组件输出漏水警报提示。

需要说明的是，与现有技术相比，本稳压控制方法能够把油、盐雾过滤后的空气作为稳压介质，延长维护周期；结合缓冲罐体1、补气组件4、排气组件和补液组件6实现自动补气、排气和补液功能，所述缓冲罐体1接入至所述海上换流站冷却系统，所述缓冲罐体1能吸收冷却系统介质由于温度变化带来容量体积的变化，而且冷却介质不易被污染，不易对冷却系统设备产生腐蚀，大大提高冷却系统运行可靠性；通过对所述缓冲罐体1内的压力和液位进行监测，实时调整所述缓冲罐体1内的压力和液位在正常范围内，从而使海上换流站冷却系统处于所需的运行状态。

具体实现中，第一预设阀值低于第二预设阀值，第一预设阀值大于排气压力值，所述排气压力值的计算算法为：

p₂＝p₁×V₁/V₂×T₂/T₁；

其中，p₁，V₁，T₁是正常压力范围下所述缓冲罐体1内的压力、气体体积和介质温度，V₂，T₂是变化后的气体体积和介质温度。

以下述场景为例，若正常运行温度为30℃，冷却系统运行介质温度经常性波动在±10℃，正常液位范围内，所述缓冲罐体1剩余一半气体体积625L，温度上升10℃后罐体内气体体积变为约385L，所述缓冲罐体1额定压力如为1bar，其排气压力值优选大于p₂＝1×625/385×313/303＝1.677bar。所述缓冲罐体1内排气压力值优选选择1.677bar，能够有效避免由于罐内液体体积经常性变化导致的频繁补排气，运行稳定。

具体实现中，第一报警液位体积值高于第二报警液位体积值，第一报警液位体积值小于所需的缓冲罐体1的最小体积值，所需的缓冲罐体1的最小体积值的计算算法具体为：

ΔV＝Δt×α×V×n；

其中，ΔV是所需的缓冲罐体1的最小体积值，Δt是整个系统介质最大温度变化范围；α是系统介质温度变化范围内最大温度膨胀系数，V是系统介质容积，n为常数。

以系统容积40000L，介质运行最大温度范围10℃～50℃，介质的最大温度膨胀系数0.0006为例。基于需要预留报警液位，若常数n选择为1.3，所述缓冲罐体1所需最小体积为ΔV＝(50-10)×0.0006×40000×1.3＝960L×1.3≈1250L，所述缓冲罐体1内初始液位宜控制在罐体一半高度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种海上换流站冷却系统稳定装置，其特征在于，包括缓冲罐体、补气组件、排气组件和补液组件，所述缓冲罐体连通有第一阀门和第二阀门，所述补气组件和所述排气组件分别通过所述第一阀门与所述缓冲罐体连通，所述补液组件通过所述第二阀门与所述缓冲罐体连通，所述缓冲罐体接入至海上换流站冷却系统；其中：所述缓冲罐体，用于对所述海上换流站冷却系统实行压力稳定；

所述补气组件，用于过滤合油、盐雾的空气并将过滤后的空气作为稳压介质输入至所述缓冲罐体；

所述排气组件，用于排出所述缓冲罐体内的气体以维持运行所需稳定的压力；

所述补液组件，用于接入水源以维持所述缓冲罐体内的液位状态；

所述补气组件设有输气气泵、除油器、盐雾过滤器、第一单向阀、第三阀门和压力控制仪，所述输气气泵、所述除油器、所述盐雾过滤器、所述第一单向阀和所述第三阀门依次设置构成补气通道，所述压力控制仪与所述输气气泵电连接，合油、盐雾的空气进入所述补气通道过滤后输入至所述缓冲罐体内。

2.根据权利要求1所述的一种海上换流站冷却系统稳定装置，其特征在于，所述补气通道设有两路。

3.根据权利要求1所述的一种海上换流站冷却系统稳定装置，其特征在于，所述排气组件设有第一排气阀和第二排气阀，所述第一排气阀与所述缓冲罐体连通以在所述缓冲罐体压力值超过第一预设阀值的状态下排气，所述第二排气阀与所述缓冲罐体连通以在所述缓冲罐体压力值超过第二预设阀值的状态下排气。

4.根据权利要求1所述的一种海上换流站冷却系统稳定装置，其特征在于，还包括压力检测组件和液位检测组件，所述压力检测组件设有用于监测压力变化的显示压力表和压力泄空阀门，所述液位检测组件设有用于监测液位变化的第一液位仪表和第二液位仪表。

5.一种海上换流站冷却系统稳压控制方法，其特征在于，所述方法应用于海上换流站冷却系统，所述海上换流站冷却系统包括稳定装置，所述稳定装置包括缓冲罐体、补气组件、排气组件和补液组件，所述缓冲罐体连通有第一阀门和第二阀门，所述补气组件和所述排气组件分别通过所述第一阀门与所述缓冲罐体连通，所述补液组件通过所述第二阀门与所述缓冲罐体连通，所述缓冲罐体接入至所述海上换流站冷却系统；所述稳压控制方法包括：当监测到所述缓冲罐体的压力异常时，控制所述补气组件/所述排气组件进行补气/排气处理，以使所述缓冲罐体的压力处于预设正常压力范围内；

当监测到所述缓冲罐体的液位异常时，控制所述补液组件进行补液处理；

所述补气组件设有输气气泵、除油器、盐雾过滤器、第一单向阀、第三阀门和压力控制仪，所述输气气泵、所述除油器、所述盐雾过滤器、所述第一单向阀和所述第三阀门依次设置构成补气通道，所述排气组件设有第一排气阀和第二排气阀，所述第一排气阀与所述缓冲罐体连通以在所述缓冲罐体压力值超过第一预设阀值的状态下排气，所述第二排气阀与所述缓冲罐体连通以在所述缓冲罐体压力值超过第二预设阀值的状态下排气，所述输气气泵和所述第二排气阀分别与所述压力控制仪电连接；当监测到所述缓冲罐体的压力异常时，控制所述补气组件/所述排气组件进行补气/排气处理的步骤具体为：当所述缓冲罐体压力值超过第一预设阀值时，判定所述缓冲罐体内压力为高状态，控制所述第一排气阀排气至预设正常压力范围内；

当所述缓冲罐体压力值超过第二预设阀值时，判定所述缓冲罐体内压力为过高状态，所述第二排气阀自动开启并输出报警提示；

当所述缓冲罐体压力值低于第三预设阀值时，判定所述缓冲罐体内压力为低状态，控制所述输气气泵输入外部空气至预设正常压力范围内。

6.根据权利要求5所述的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法，其特征在于，第一预设阀值低于第二预设阀值，第一预设阀值大于排气压力值，所述排气压力值的计算算法为：p2＝p1×V1/V2×T2/T1；

其中，p1，V1，T1是正常压力范围下所述缓冲罐体内的压力、气体体积和介质温度，V2，T2是变化后的气体体积和介质温度。

7.根据权利要求5所述的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法，其特征在于，所述稳定装置还包括压力检测组件和液位检测组件，所述压力检测组件设有用于监测压力变化的显示压力表和压力泄空阀门，所述液位检测组件设有用于监测液位变化的第一液位仪表和第二液位仪表；当监测到所述缓冲罐体的液位异常时，控制所述补液组件进行补液处理的步骤具体为：当所述缓冲罐体的液位低于第一报警液位体积值时，判定所述缓冲罐体内液位低，控制所述补液组件启动并根据介质温度进行补液处理；

当所述缓冲罐体的液位低于第二报警液位体积值时，判定所述缓冲罐体内液位过低，所述液位检测组件输出漏水警报提示。

8.根据权利要求6所述的一种海上换流站冷却系统稳压控制方法，其特征在于，第一报警液位体积值高于第二报警液位体积值，第一报警液位体积值小于所需的缓冲罐体的最小体积值，所需的缓冲罐体的最小体积值的计算算法具体为：ΔV＝Δt×α×V×n；

其中，ΔV是所需的缓冲罐体的最小体积值，Δt是整个系统介质最大温度变化范围；α是系统介质温度变化范围内最大温度膨胀系数，V是系统介质容积，n为常数。

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