CN217739097U - 一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，包括一侧敞口设置的模拟仓、设置于模拟仓敞口侧的样品架、调整模拟仓角度的角度调整稳定单元，所述样品架上设置有与模拟仓的敞口侧配合的阀厅大封堵，所述模拟仓的三个侧面分别设置有多个燃烧管孔，所述燃烧管孔内穿设有燃烧器。本实用新型通过样品架固定阀厅大封堵，通过在模拟仓内设置多个燃烧器使模拟仓能够快速升温，模拟特高压换流站阀厅火灾的温升特性，从而对阀厅大封堵的性能进行检测，通过角度调整稳定单元调整模拟仓的角度，从而改变固定在模拟仓上的阀厅大封堵的角度，实现不同角度下的检测，并具体通过转动伸缩机构和支撑伸缩件驱动模拟仓转动，提高稳定性。

Description

一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台

技术领域

本实用新型涉及特高压换流站阀厅消防技术领域，尤其涉及一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台。

背景技术

高压直流输电系统主要由送端交流系统、整流站、直流输电线路、逆变站、受端交流系统五个部分构成，其中最重要的是换流站，而换流站的换流阀厅又是整个直流输电系统的重中之重，实现交流变直流和直流变交流的功能，相当于直流输电的“心脏”，因此保证换流阀厅内部设备的可靠运行对直流输电系统显得尤为重要。

目前，国内换流站工程中，换流变压器均采用与阀厅毗邻布置的方式，即在换流变压器与阀厅之间设置防火分隔，换流变压器阀侧套管/升高座贯穿该防火墙插入阀厅内，在防火墙上结合阀侧套管/升高座的安装就位预留有洞口，待换流变压器安装完毕之后对该洞口实施防火封堵，称为阀厅封堵。换流站阀厅防火封堵的两个主要组成部分大封堵和小封堵。大封堵由多块PAROC结构岩棉复合防火板拼接而成，通过角钢安装在防火墙洞口中；大封堵的 PAROC板上预留换流变压器阀侧套管/升高座贯穿所需孔洞。小封堵为换流变压器阀侧套管/ 升高座贯穿大封堵的孔洞周边封堵，孔洞内部采用岩棉/硅酸铝棉填充，孔洞两侧用硅橡胶防水密封套筒封闭。然而，换流变压器的电压等级高、储油量多、运行温度高，在发生内部故障的情况下，具有发生火灾和爆炸事故的可能性，其着火燃烧的情形接近烃类火灾，可在极短的时间内达到1100℃，具有升温速率高的特点，极易造成阀厅大封堵因性能下降甚至结构被破坏而完全丧失防火功能，轻则导致火灾蔓延至阀厅，重则进一步引起阀厅结构的倒塌破坏，甚至损坏阀厅内设备，严重影响电网运行安全，因此加强对换流站阀厅防火封堵耐火性能对于阻止火灾蔓延扩大和提升阀厅火灾防护水平具有重要意义。

阀厅大封堵作为换流站阀厅防火系统必不可少的组成部分，在施工前需要进行耐火试验，开展防火封堵试验检测，为阀厅防火封堵防耐火性能验证、结构优化以及火灾后结构的损伤评估与修复加固提供科学依据。

传统的检测装置功能单一，温度控制与保温性能不够，温升较慢无法满足要求，如专利申请号为201510133068.1的专利文件，公开了一种针对建筑外墙防火结构及其性能的模拟实验装置，其通过建筑外墙水平挡板、竖直挡板等设计，重点研究建筑外墙防火结构如水平挡板、竖向挡板以及防火隔离带对外立面火焰行为的防火性能和影响机制研究，但仅通过一个燃烧器升温，无法模拟出换流站阀厅火灾事故中快速升温的特点，不能满足换流站阀厅阀厅大封堵的监测。专利申请号为20101058927.9的实用新型专利申请公开了一种建筑物外墙保温系统火灾实验装置，该装置研究建筑物外墙保温材料自身的火灾蔓延规律和火蔓延抑制措施，而非防火结构性能的研究。

因此，设计一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，使其既能可以进行水平-垂直-倾斜构件燃烧实验，测试结构的耐火性能，大大降低了实验成本，又能模拟换流变压器火灾时温升及承压情况，填补换流站阀厅大封堵试验检测的空白，提升换流站阀厅防火封堵整体的防火、防烟、耐压性能，为换流站阀厅火灾防护、阀厅大封堵结构优化以及灾后损伤评估与修复加固提供数据支撑。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够快速升温并能够在任意角度对阀厅大封堵进行测试的检测平台。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，包括一侧敞口设置的模拟仓、设置于模拟仓敞口侧的样品架、调整模拟仓角度的角度调整稳定单元，所述样品架上设置有与模拟仓的敞口侧配合的阀厅大封堵，所述模拟仓的三个侧面分别设置有多个燃烧管孔，所述燃烧管孔内穿设有燃烧器。

本实用新型通过样品架固定阀厅大封堵，通过在模拟仓内设置多个燃烧器使模拟仓能够快速升温，模拟特高压换流站阀厅火灾的温升特性，从而对阀厅大封堵的性能进行检测，通过角度调整稳定单元调整模拟仓的角度，从而改变固定在模拟仓上的阀厅大封堵的角度，实现不同角度下的检测，并具体通过转动伸缩机构和支撑伸缩件驱动模拟仓转动，提高稳定性。

优选的，所述模拟仓的壳体由外到内包括依次设置的钢结构框架、真空隔热层、耐火砖层和耐高温隔热层；所述真空隔热层设置有抽真空口，所述阀厅大封堵的背火面设置有多个背火热电偶。

优选的，所述燃烧器包括穿过模拟仓燃烧管孔的支管和与支管连接的燃烧嘴，所述燃烧嘴处于模拟仓内，所述支管与燃烧管孔之间采用防火材料封堵，所述支管与燃烧系统通过管道连接。

优选的，所述燃烧系统包括燃料室，所述燃料室内存储有燃料，所述燃料室通过燃料管道与空气燃料混合器连接，所述空气燃料混合器还通过空气管道与一鼓风机的出口连接，所述空气燃料混合器设置有至少一个出口，所述空气燃料混合器的出口连接有空气燃料分流器，所述空气燃料分流器与多个支管并联连接。

优选的，所述鼓风机的出口还与一助燃空气分流器连接，所述助燃空气分流器设置有至少一个出口，助燃空气分流器的出口连接有助燃空气燃烧嘴分流器，所述助燃空气燃烧嘴分流器与多个支管并联连接。

优选的，所述燃料室内设置有燃料稳压器，所述燃料稳压器的入口并联连接有至少一个燃料汇流器，所述燃料汇流器上并联连接有多个燃料储罐。

优选的，所述燃料室内还设置有燃料换热器，所述燃料换热器的出口与燃料稳压器的入口通过阀门连接，所述燃料汇流器的出口分别与燃料换热器和燃料稳压器并联连接。

优选的，所述燃料室为密封的壳体，所述燃料室的壳体上设置有燃气泄漏检测器和排风扇。

优选的，所述角度调整稳定单元包括第一承重台、两个间隔设置的第二承重台、两个间隔设置的第三承重台和第四承重台，所述模拟仓的敞口侧放置于第三承重台上，模拟仓远离敞口侧的侧面的上方设置有伸缩固定板，下方设置有旋转固定板，两个第二承重台之间设置有转轴，所述旋转固定板与转轴转动配合；所述第一承重台上倾斜设置有所述转动伸缩机构，所述转动伸缩机构的两端分别与第一承重台和伸缩固定板铰接固定；所述第四承重台上设置有与模拟仓的敞口侧垂直的滑槽，所述样品架能够沿滑槽滑动。

优选的，所述模拟仓内部还设置有多个热电偶，所述模拟仓上方设置有至少两个压力传感器，所述模拟仓底部设置有与烟气净化系统连接的通风罩；样品架远离模拟仓的一侧还设置有红外监测组件和视频监测组件。

本实用新型提供的换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台的优点在于：通过样品架固定阀厅大封堵，通过在模拟仓内设置多个燃烧器使模拟仓能够快速升温，模拟特高压换流站阀厅火灾的温升特性，从而对阀厅大封堵的性能进行检测，通过角度调整稳定单元调整模拟仓的角度，从而改变固定在模拟仓上的阀厅大封堵的角度，实现不同角度下的检测。燃烧系统通过各阀门的配合以及流量计监测流量控制燃料和空气预混比例，再通过助燃空气控制燃烧强度，实现快速温升，用于模拟真实高温热油火的场景。

附图说明

图1为本实用新型的实施例提供的换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台的示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台的模拟仓示意图；

图3为本实用新型的实施例提供的换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台的角度调整稳定单元示意图；

图4为本实用新型的实施例提供的换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台的燃烧系统示意图；

图5为本实用新型的实施例提供的换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台的燃烧系统原理图；

图6为本实用新型的实施例提供的换流站阀厅大封堵耐火性能检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，包括一侧敞口设置的模拟仓1、设置于模拟仓1敞口侧的样品架3、调整模拟仓1角度的角度调整稳定单元 2，所述样品架3上设置有与模拟仓1的敞口侧配合的阀厅大封堵3-1，结合图2，所述模拟仓1的三个侧面分别设置有多个燃烧管孔1-2，所述燃烧管孔1-2内穿设有燃烧器1-6。

本实施例通过样品架3固定阀厅大封堵3-1，通过在模拟仓1内设置多个燃烧器1-6使模拟仓1能够快速升温，模拟特高压换流站阀厅火灾的温升特性，从而对阀厅大封堵3-1的性能进行检测，通过角度调整稳定单元2调整模拟仓1的角度，从而改变固定在模拟仓1上的阀厅大封堵3-1的角度，实现不同角度下的检测。

参考图2，所述模拟仓1的壳体由外到内包括依次设置的钢结构框架1-7、真空隔热层1-8、耐火砖层1-9和耐高温隔热层1-10，穿过钢结构框架1-7设置有与真空隔热层1-8连接的抽真空口1-11，在进行试验时先进行抽真空处理，所述耐火砖层1-9使用耐火砖砌成，钢结构框架1-7与耐火砖层1-9之间通过钢结构连接，所述耐高温隔热层1-10使用耐高温材料制成，具体材料根据要求选择即可。所述模拟仓1的底部设置有通风罩1-4，所述通风罩1-4与一烟气净化系统5连接，对燃烧气体进行净化处理。

所述燃烧器1-6包括穿过模拟仓1的燃烧管孔1-2的支管(图未示)和与支管连接的燃烧嘴，所述燃烧嘴处于模拟仓1内，所述支管与燃烧管孔1-2之间采用防火材料封堵，支管与燃烧系统通过管道连接。

本实施例中所述模拟仓1的两个相对的侧面上分别沿竖直方向开设有6个燃烧管孔1-2，与敞口侧相对的侧面上还分布有18个燃烧管孔1-2；每个燃烧管孔1-2内分别设置有一个燃烧器1-6，从而能够对模拟仓1内部进行快速均匀的加热升温，而且可以方便的控制模拟仓1 内部的温度分布方式，通过使用不同位置的燃烧器1-6可以调整模拟仓1的内部温差，方便进行温度管理。此外，至少在每个燃烧管孔1-2对应的位置还分别设置有热电偶1-5，所述热电偶可直接穿出模拟仓1向外部传输数据，也可以在内部连接后再统一穿出模拟仓1向外部传输数据，在模拟仓1上可根据需要开设适当数量的温度监测孔1-3，以方便热电偶1-5与外部数据采集系统连接，所述热电偶1-5选用符合GB/T16839.1规定的丝径为2.0MM的K型镍铬-镍硅热电偶，深入模拟仓1内的长度不少于25mm。

进一步的，所述阀厅大封堵3-1的背火面设置有多个背火热电偶1-14，所述背火热电偶 1-14用来检测阀厅大封堵3-1背火面的温度变化，所述背火热电偶1-14熔焊在铜片上，选用符合GB/T16839.1规定的大型镍铬-镍硅的热电偶，沿阀厅大封堵3-1表面均匀布置。

所述数据采集系统还包括压力传感器1-1，具体的，所述模拟仓1的上方在两个对角处分别设置一个压力检测孔，每个压力检测孔内分别穿设有一个压力传感器1-1，本实施例中所述压力传感器1-1为T型测量探头，测量精度±2Pa。所述数据采集系统还进一步包括红外监测组件和视频监测组件，所述红外监测组件和视频监测组件用于监测阀厅大封堵3-1的温度变化和形态变化情况，因此设置于样品架3远离模拟仓1的一侧。

结合图4和图5，所述燃烧系统包括燃烧室4-15，所述燃烧室4-15内存储有燃料，所述燃料室4-15通过燃料管道4-8与空气燃料混合器4-11连接，所述空气燃料混合器4-11还通过空气管道4-9与一鼓风机4-10的出口连接，所述空气燃料混合器4-11设置有至少一个出口，所述空气燃料混合器4-11的出口连接有空气燃料分流器4-13，所述空气燃料分流器4-13与多个所述支管并联连接，从而能够同时为多个燃烧器1-6提供燃料和空气混合气体，使燃料能够在封闭的模拟仓1内部进行充分燃烧，使模拟仓1快速升温，进行换流站阀厅火灾的模拟。

进一步的，所述鼓风机4-10的出口还与一助燃空气分流器4-12连接，所述助燃空气分流器4-12设置有至少一个出口，所述助燃空气分流器4-12的出口连接有助燃空气燃烧嘴分流器4-14，所述助燃空气燃烧嘴分流器4-14与多个支管并联连接，向燃料提供助燃空气，促进燃料的充分快速燃烧。

所述燃料管道4-8上分别设置有手动球阀S14、电动阀V5、压力计P4和流量计4-16，空气管道4-9上分别设置有电动阀V6、压力计P5和流量计4-16，所述空气燃料混合器4-11上设置有压力计P6，可以方便的控制燃料和空气的预混比例。

本实施例中，所述空气燃料混合器4-11并联连接有两个空气燃料分流器4-13，助燃空气分流器4-12并联连接有两个所述助燃空气燃烧嘴分流器4-14，所述空气燃料混合器4-11与两个空气燃料分流器4-13连接的管道上分别设置有手动球阀S15和S16，所述助燃空气分流器4-12与助燃空气燃烧嘴分流器4-14连接的管道上分别设置有手动球阀S17和S18，空气燃料分流器4-13和助燃空气燃烧嘴分流器4-14与支管连接的管道上还分别设置有电动阀，从而方便控制燃料与助燃空气的混合比例；根据燃料供应量调整空气流量，方便控制燃烧强度，模拟真实高温热油火的燃烧场景。

所述燃烧室4-15内设置有燃料稳压器4-7，所述燃料稳压器4-7的入口并联连接有至少一个燃料汇流器4-3，所述燃料汇流器4-3上并联连接有多个燃料储罐4-5，所述燃料储罐4-5 内储存有高燃点燃料，所述燃料储罐4-5与燃料汇流器4-3的连接管道上设置有手动球阀，燃料汇流器4-3与燃料稳压器4-7的连接管路上设置有压力计和手动球阀，经燃料稳压器4-7 后，燃料通过燃料管道4-8流向空气燃料混合器4-11。

进一步的，燃料室4-15内还设置有燃料换热器4-6，从而能够对低温燃料提前进行加热，所述燃料换热器4-6的出口与燃料稳压器4-7的入口通过电动阀V2连接，所述燃料汇流器4-3 的出口分别与燃料换热器4-6和燃料稳压器4-7并联连接。所述燃料汇流器4-3与燃料换热器 4-6连接的管道上设置有电动阀V1，与燃料稳压器4-7连接的管道上设置有电动阀V3，可通过调整电动阀V1、V2和V3的通断关系使燃料依次流经燃料换热器4-6和燃料稳压器4-7或直接流过燃料稳压器4-7。所述燃料室4-15为封闭的壳体，在燃烧室4-15的壳体上设置有燃气泄漏检测器4-1和排风扇4-2，以进行燃料泄漏的检测和通风处理，保障检测平台的安全。

结合图5，本实施例提供的燃烧系统的工作原理如下：燃料储罐4-5内的燃料释放后经燃料汇流器4-3混合，然后经过燃料换热器4-6进入到燃料稳压器4-7内，或直接进入到燃料稳压器4-7内，在经过燃料管道4-8控制流量进入到空气燃料混合器4-11内，此时空气燃料混合器4-11通过鼓风机4-10引入空气，燃料混合后提供给支管，同时鼓风机4-10还直接向燃烧嘴位置提供空气进行助燃，通过各阀门的配合以及流量计监测流量控制燃料和空气预混比例，再通过助燃空气控制燃烧强度，实现快速温升，用于模拟真实高温热油火的场景。

再结合图1和图3，所述角度调整稳定单元2包括第一承重台2-4、两个间隔设置的第二承重台2-5、两个间隔设置的第三承重台2-6和第四承重台2-7；所述模拟仓1的敞口侧放置于第三承重台2-7上，模拟仓1远离敞口侧的侧面的上方设置有伸缩固定板1-12，下方设置有旋转固定板1-13，两个第二承重台2-5之间设置有转轴2-8，所述旋转固定板1-13与转轴 2-8转动配合，所述第一承重台2-4上倾斜设置有所述转动伸缩机构2-2，所述转动伸缩机构 2-2的两端分别与第一承重台2-4和伸缩固定板1-12铰接配合，通过转动伸缩机构2-2的伸缩能够拉动模拟仓1绕转轴2-8转动，从而调整阀厅大封堵3-1的角度，以对不同角度下的性能进行模拟测试。所述第四承重台2-7上设置有与模拟仓1的敞口侧垂直的滑槽2-9，样品架 3的底部设置有滚轮，能够在滑槽2-9内滑动从而将阀厅大封堵3-1封堵在模拟仓1的敞口侧，然后通过耐高温材料对阀厅大封堵3-1进行封堵固定即可。

所述第一支撑台2-4与第二支撑台2-5通过围檩连接，以提高第二支撑台2-5的稳定性，所述第三支撑台2-6与第四支撑台2-7的侧面贴合在一起，以提高第三支撑台2-6的稳定性。

参考图6，本实施例还提供了基于所述的阀厅大封堵检测平台进行阀厅大封堵测试的方法，包括以下步骤：

S1：基于阀厅大封堵的技术要求在样品架上制作阀厅大封堵；

制作完成的阀厅大封堵3-1在样品架3上进行养护，养护期满后，进行检测，检测合格的阀厅大封堵即可作为合格品等待使用，不合格的阀厅大封堵3-1重新制作养护；

S2：将合格的阀厅大封堵安装在模拟仓的敞口侧，通过耐高温材料封堵；

在进行测试前可先检查各仪器、传感器是否工作正常；

S3：通过角度调整稳定单元调整模拟仓的倾斜角度至测试角度，样品架和阀厅大封堵随同模拟仓改变转动；

S4：通过多个燃烧器控制模拟仓快速升温，记录实验过程中模拟仓内的温度、压力数据、阀厅大封堵背火面的温度数据和实验过程视频。

根据升温要求，控制燃烧系统向燃烧器提供燃料和空气，模拟真实高温热油火场景，并对实验全程进行的数据和图像等资料进行记录；当实验达到预设时间，或者阀厅大封堵3-1 出现明显的损坏，失去支撑能力或完整性被破坏时，或者背火面热电偶1-14温度过高，阀厅大封堵3-1明显失去隔热作用等问题时，实验结束，在关闭燃烧器1-6后，需要打开烟气净化系统5对烟气进行处理。

针对不同的倾斜角度，可更换阀厅大封堵3-1重复进行试验完成检测。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：包括一侧敞口设置的模拟仓、设置于模拟仓敞口侧的样品架、调整模拟仓角度的角度调整稳定单元，所述样品架上设置有与模拟仓的敞口侧配合的阀厅大封堵，所述模拟仓的三个侧面分别设置有多个燃烧管孔，所述燃烧管孔内穿设有燃烧器；

所述模拟仓的壳体由外到内包括依次设置的钢结构框架、真空隔热层、耐火砖层和耐高温隔热层；所述真空隔热层设置有抽真空口，所述阀厅大封堵的背火面设置有多个背火热电偶。

2.根据权利要求1所述的一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：所述燃烧器包括穿过模拟仓的燃烧管孔的支管和与支管连接的燃烧嘴，所述燃烧嘴处于模拟仓内，所述支管与燃烧管孔之间采用防火材料封堵，所述支管与燃烧系统通过管道连接。

3.根据权利要求2所述的一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：所述燃烧系统包括燃料室，所述燃料室内存储有燃料，所述燃料室通过燃料管道与空气燃料混合器连接，所述空气燃料混合器还通过空气管道与一鼓风机的出口连接，所述空气燃料混合器设置有至少一个出口，所述空气燃料混合器的出口连接有空气燃料分流器，所述空气燃料分流器与多个支管并联连接。

4.根据权利要求3所述的一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：所述鼓风机的出口还与一助燃空气分流器连接，所述助燃空气分流器设置有至少一个出口，助燃空气分流器的出口连接有助燃空气燃烧嘴分流器，所述助燃空气燃烧嘴分流器与多个支管并联连接。

5.根据权利要求3所述的一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：所述燃料室内设置有燃料稳压器，所述燃料稳压器的入口并联连接有至少一个燃料汇流器，所述燃料汇流器上并联连接有多个燃料储罐。

6.根据权利要求5所述的一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：所述燃料室内还设置有燃料换热器，所述燃料换热器的出口与燃料稳压器的入口通过阀门连接，所述燃料汇流器的出口分别与燃料换热器和燃料稳压器并联连接。

7.根据权利要求3所述的一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：所述燃料室为密封的壳体，所述燃料室的壳体上设置有燃气泄漏检测器和排风扇。

8.根据权利要求1所述的一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：所述角度调整稳定单元包括第一承重台、两个间隔设置的第二承重台、两个间隔设置的第三承重台和第四承重台，所述模拟仓的敞口侧放置于第三承重台上，模拟仓远离敞口侧的侧面的上方设置有伸缩固定板，下方设置有旋转固定板，两个第二承重台之间设置有转轴，所述旋转固定板与转轴转动配合；所述第一承重台上倾斜设置有所述转动伸缩机构，所述转动伸缩机构的两端分别与第一承重台和伸缩固定板铰接固定；所述第四承重台上设置有与模拟仓的敞口侧垂直的滑槽，所述样品架能够沿滑槽滑动。

9.根据权利要求1所述的一种换流站阀厅大封堵耐火性能测试平台，其特征在于：所述模拟仓内部还设置有多个热电偶，所述模拟仓上方设置有至少两个压力传感器，所述模拟仓底部设置有与烟气净化系统连接的通风罩；样品架远离模拟仓的一侧还设置有红外监测组件和视频监测组件。

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