本發(fā)明涉及換流閥冷卻組件保溫領(lǐng)域，具體涉及一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)及其高度獲取方法。

背景技術(shù)：

直流輸電換流閥主要發(fā)熱源為晶閘管、阻尼電阻和電抗器，一般采用密閉式循環(huán)水冷卻組件進(jìn)行冷卻，其特點(diǎn)是通過換熱器將熱量傳輸?shù)江h(huán)境中去。水冷系統(tǒng)分為內(nèi)冷系統(tǒng)和外冷系統(tǒng)，一般外冷采用空氣冷卻器加閉式冷卻塔串聯(lián)組合的冷卻方式。在夏季高溫期間，換流閥出來的高溫水經(jīng)空氣冷卻器冷卻后，再進(jìn)入閉式冷卻塔進(jìn)行二級冷卻，滿足極端高溫下?lián)Q流閥對供水溫度的要求。

我國西北地區(qū)冬季氣溫較低，換流站閥冷卻組件外風(fēng)冷管道中的冷卻水極易結(jié)冰，導(dǎo)致外風(fēng)冷閥門滲漏、管道破裂，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)長時(shí)間停運(yùn)。而極度嚴(yán)寒的惡劣條件下，冷卻器較大的換熱面積增大了結(jié)凍的可能，給閥冷系統(tǒng)的可靠運(yùn)行帶來極大風(fēng)險(xiǎn)。為避免閥冷系統(tǒng)在冬季故障停運(yùn)或停電檢修，室外換熱設(shè)備及室外管道內(nèi)部結(jié)凍，需設(shè)置室外保溫結(jié)構(gòu)(簡稱防凍棚)，室外換熱設(shè)備(空氣冷卻器和閉式冷卻塔)安裝于防凍棚內(nèi)部。閥冷運(yùn)行期間，防凍棚進(jìn)出風(fēng)處電動(dòng)卷簾門處于打開狀態(tài)；在冬季閥冷故障停運(yùn)或停電檢修期間電動(dòng)卷簾門處于關(guān)閉狀態(tài)，內(nèi)部設(shè)置暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱，防止設(shè)備結(jié)凍。

目前，我國已經(jīng)有在換流站外冷卻組件中設(shè)計(jì)了保溫結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)有工程項(xiàng)目，但是其在工作過程中出現(xiàn)了熱風(fēng)循環(huán)，導(dǎo)致空氣冷卻器的換熱效率下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)及其高度獲取方法，該保 溫系統(tǒng)既可以防止熱風(fēng)循環(huán)，也可以用來防止換熱設(shè)備和管道在冬季結(jié)凍，同時(shí)防止風(fēng)沙吹入換熱設(shè)備中影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；該高度獲取方法有效且準(zhǔn)確地計(jì)算得到換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的最佳高度，并在最佳高度與建造成本之間找到平衡點(diǎn)，得到滿足設(shè)計(jì)要求同時(shí)經(jīng)濟(jì)實(shí)用型強(qiáng)的換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)，進(jìn)而保證了換流閥冷卻組件安全可靠的運(yùn)行。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在所述換流閥冷卻組件外部的防凍棚和換熱組件；

所述換熱組件設(shè)置在所述防凍棚內(nèi)；

所述換熱組件包括相互連接的空氣冷卻器和冷卻塔。

優(yōu)選的，所述防凍棚包括矩形支撐鋼架、設(shè)置在所述支撐鋼架之間的棚壁和設(shè)置在所述支撐鋼架頂部的棚頂；

所述棚壁的墻體為雙層壓型鋼板復(fù)合保溫墻體；

所述支撐鋼架上覆蓋的墻體為單層壓型鋼板復(fù)合保溫墻體；

在靠近地面的所述棚壁的墻體下部設(shè)有多個(gè)鍍鋅鋼電動(dòng)卷簾門；所述鍍鋅鋼電動(dòng)卷簾門的內(nèi)部包覆有保溫巖棉。

優(yōu)選的，位于所述棚壁的四角處的所述支撐鋼架的底部分別設(shè)有H型鋼立柱，且位于所述棚壁的非四角處的所述支撐鋼架的底部均設(shè)有勒腳磚；所述H型鋼立柱與所述勒腳磚均固定安裝在地面上；

所述棚壁上豎直安裝有連通地面和所述棚頂?shù)臋z修爬梯，且所述檢修爬梯上設(shè)有安全防護(hù)籠；

所述防凍棚外側(cè)設(shè)有排水通道。

優(yōu)選的，所述棚頂為雙層壓型鋼板復(fù)合保溫屋面，且所述棚頂?shù)闹行奶幵O(shè)有沿其水平向設(shè)置的屋面檢修步道；

所述棚頂上設(shè)有屋面不銹鋼卷簾門；

靠近所述棚壁的所述棚頂?shù)膬啥朔謩e設(shè)有天溝檐口。

優(yōu)選的，所述防凍棚內(nèi)、靠近所述棚壁的位置設(shè)有多個(gè)豎直放置的外緣支撐柱；

所述外緣支撐柱的兩端分別連接所述棚頂和地面，所述外緣支撐柱之間且靠近所述地面的位置上均設(shè)有檢修平臺(tái)；

所述空氣冷卻器安裝在所述檢修平臺(tái)上。

優(yōu)選的，所述檢修平臺(tái)四周設(shè)有可拆卸式臺(tái)壁，且所述可拆卸式臺(tái)壁的墻面為壓型鋼板墻面；

所述空氣冷卻器設(shè)置在所述壓型鋼板墻面內(nèi)。

優(yōu)選的，所述冷卻塔為閉式冷卻塔，所述閉式冷卻塔的數(shù)量為2至4個(gè)，所述空氣冷卻器的數(shù)量為5至12個(gè)；

所述閉式冷卻塔與所述空氣冷卻器任意組合串聯(lián)。

優(yōu)選的，所述換熱組件底部的底面高于所述防凍棚外的地面。

一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的高度獲取方法，所述換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)包括設(shè)置在所述換流閥冷卻組件的外風(fēng)冷管道外部的防凍棚和設(shè)置在所述防凍棚內(nèi)的空氣冷卻器和冷卻塔；

所述方法包括：

步驟1.測量所述空氣冷卻器入口處的總流量、入口空氣溫度、出口空氣溫度及環(huán)境溫度；

步驟2.分別計(jì)算不同高度的所述室外保溫棚的空氣回流率C_R；

步驟3.分別計(jì)算不同高度的所述室外保溫棚的所述保溫系統(tǒng)的建造成本C；

步驟4.繪制所述空氣回流率及建造成本的曲線圖；

步驟5.選擇所述空氣回流率及建造成本的曲線交叉點(diǎn)處的所述室外保溫棚的高度為所述防凍棚的建筑高度。

優(yōu)選的，所述步驟2中的室外保溫棚的由空氣冷卻器排出又重新回到空氣冷卻器入口處的空氣回流率C_R的計(jì)算公式為：

式(1)中，m_R為是空冷器排出又重新回到空冷器入口處的空氣流量；m₁為空氣冷卻器入口處的總流量；T₁為空氣冷卻器入口空氣溫度；T₂為空氣冷卻器出口空氣溫度；T₀為環(huán)境溫度。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)及其高度獲取方法，系統(tǒng)包括設(shè)置在換流閥冷卻組件外部的防凍棚和換熱組件且換熱組件設(shè)置在防凍棚內(nèi)；換熱組件包括相互連接的空氣冷卻器和冷卻塔。高度獲取方法計(jì)算不同高度的室外保溫棚的空氣回流率及建造成本；并繪制空氣回流率及建造成本的曲線圖。本發(fā)明提出的系統(tǒng)既可以防止熱風(fēng)循環(huán)，也可以用來防止換熱設(shè)備和管道在冬季結(jié)凍，同時(shí)防止風(fēng)沙吹入換熱設(shè)備中影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；方法有效且準(zhǔn)確地計(jì)算得到換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的最佳高度，并在最佳高度與建造成本之間找到平衡點(diǎn)，得到滿足設(shè)計(jì)要求同時(shí)經(jīng)濟(jì)實(shí)用型強(qiáng)的換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)，進(jìn)而保證了換流閥冷卻組件安全可靠的運(yùn)行。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，系統(tǒng)包括設(shè)置在換流閥冷卻組件外部的防凍棚和換熱組件且換熱組件設(shè)置在防凍棚內(nèi)；換熱組件包括相互連接的空氣冷卻器和冷卻塔。既可以防止熱風(fēng)循環(huán)，也可以用來防止換熱設(shè)備和管道在冬季結(jié)凍，同時(shí)防止風(fēng)沙吹入換熱設(shè)備中影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，空氣冷卻器和閉式冷卻塔與防凍棚采用一體化設(shè)計(jì)，在外觀為一個(gè)整體，既節(jié)省了占地面積，又不影響使用；減少了系統(tǒng)的建造成本。

3、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過空氣冷卻器四周增加一定高度的壓型鋼板墻面，減少空氣冷卻器的熱風(fēng)循環(huán)，提高了空氣冷卻器在夏天高溫下的換熱效果。

4、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，空氣冷卻器進(jìn)風(fēng)處僅有防凍棚和空氣冷卻器鋼構(gòu)立柱，進(jìn)風(fēng)面積基本等于空氣冷卻器平面積，不會(huì)因增加了防凍棚而影響空氣冷卻器進(jìn)風(fēng)；提高了系統(tǒng)的應(yīng)用可靠性。

5、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，空氣冷卻器正下方的混凝土地面整體高出室外地坪，防止風(fēng)沙進(jìn)入空氣冷卻器；提高了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

6、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，增加卷簾門的鑲?cè)肷疃?，加?qiáng)了卷簾門導(dǎo)軌強(qiáng)度及其固定強(qiáng)度，采用硅膠密封材質(zhì)，減少單個(gè)卷簾門的跨度，消除了異響。

7、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，高度獲取方法計(jì)算不同高度的室外保溫棚的空氣回流率及建造成本；并繪制空氣回流率及建造成本的曲線圖。有效且準(zhǔn)確地計(jì)算得到換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的最佳高度，并在最佳高度與建造成本之間找到平衡點(diǎn)，得到滿足設(shè)計(jì)要求同時(shí)經(jīng)濟(jì)實(shí)用型強(qiáng)的換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)，進(jìn)而保證了換流閥冷卻組件安全可靠的運(yùn)行。

8、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的保溫系統(tǒng)的防凍棚的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的保溫系統(tǒng)的防凍棚內(nèi)的檢修平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的高度獲取方法的流程圖；

圖5是本發(fā)明的利用一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的高度獲取方法設(shè)計(jì)得到保溫系統(tǒng)的具體應(yīng)用例中的不同寬高比下的空氣回流率圖示；

圖6是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中的不同高寬比下的成本與回流率度曲線圖。

其中，1-防凍棚；2-換熱組件；3-空氣冷卻器；4-冷卻塔；401-矩形支撐鋼架；402-棚壁；403-棚頂；5-鍍鋅鋼電動(dòng)卷簾門；6-H型鋼立柱；7-勒腳磚；8-檢修爬梯；9-屋面檢修步道；10-不銹鋼卷簾門；11-天溝檐口；12-外緣支撐柱；13-檢修平臺(tái)；14-可拆卸式臺(tái)壁。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)，系統(tǒng)包括設(shè)置在換流閥冷卻組件外部的防凍棚1和換熱組件2；

換熱組件2設(shè)置在防凍棚1內(nèi)；

換熱組件2包括相互連接的空氣冷卻器3和冷卻塔4。

如圖2所示，防凍棚1包括矩形支撐鋼架401、設(shè)置在支撐鋼架之間的棚壁402和設(shè)置在支撐鋼架頂部的棚頂403；

棚壁402的墻體為雙層壓型鋼板復(fù)合保溫墻體；

支撐鋼架上覆蓋的墻體為單層壓型鋼板復(fù)合保溫墻體；

在靠近地面的棚壁402的墻體下部設(shè)有多個(gè)鍍鋅鋼電動(dòng)卷簾門5；鍍鋅鋼電動(dòng)卷簾門5的內(nèi)部包覆有保溫巖棉。

其中。位于棚壁402的四角處的支撐鋼架的底部分別設(shè)有H型鋼立柱6，且位于棚壁402的非四角處的支撐鋼架的底部均設(shè)有勒腳磚7；H型鋼立柱6與勒腳磚7均固定安裝在地面上；

棚壁402上豎直安裝有連通地面和棚頂403的檢修爬梯8，且檢修爬梯8上設(shè)有安 全防護(hù)籠；

防凍棚1外側(cè)設(shè)有排水通道。

其中，棚頂403為雙層壓型鋼板復(fù)合保溫屋面，且棚頂403的中心處設(shè)有沿其水平向設(shè)置的屋面檢修步道9；

棚頂403上設(shè)有屋面不銹鋼卷簾門10；

靠近棚壁402的棚頂403的兩端分別設(shè)有天溝檐口11。

如圖3所示，防凍棚1內(nèi)、靠近棚壁402的位置設(shè)有多個(gè)豎直放置的外緣支撐柱12；

外緣支撐柱12的兩端分別連接棚頂403和地面，外緣支撐柱12之間且靠近地面的位置上均設(shè)有檢修平臺(tái)13；

空氣冷卻器3安裝在檢修平臺(tái)13上。

其中，檢修平臺(tái)13四周設(shè)有可拆卸式臺(tái)壁14，且可拆卸式臺(tái)壁14的墻面為壓型鋼板墻面；

空氣冷卻器3設(shè)置在壓型鋼板墻面內(nèi)。

其中，冷卻塔4為閉式冷卻塔4，閉式冷卻塔4的數(shù)量為2至4個(gè)，空氣冷卻器為5至12個(gè)；

閉式冷卻塔4與空氣冷卻器3任意組合串聯(lián)；換熱組件2底部的底面高于防凍棚1外的地面。

如圖4所示，本發(fā)明提供一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的高度獲取方法，換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)包括設(shè)置在換流閥冷卻組件的外風(fēng)冷管道外部的防凍棚1和設(shè)置在防凍棚1內(nèi)的空氣冷卻器3和冷卻塔4；

方法包括：

步驟1.測量空氣冷卻器3入口處的總流量、入口空氣溫度、出口空氣溫度及環(huán)境 溫度；

步驟2.分別計(jì)算不同高度的室外保溫棚的空氣回流率C_R；

步驟3.分別計(jì)算不同高度的室外保溫棚的保溫系統(tǒng)的建造成本C；

步驟4.繪制空氣回流率及建造成本的曲線圖；

步驟5.選擇空氣回流率及建造成本的曲線交叉點(diǎn)處的室外保溫棚的高度為防凍棚1的建筑高度。

其中，步驟2中的室外保溫棚的由空氣冷卻器3排出又重新回到空氣冷卻器3入口處的空氣回流率C_R的計(jì)算公式為：

式(1)中，m_R為是空冷器排出又重新回到空冷器入口處的空氣流量；m₁為空氣冷卻器3入口處的總流量；T₁為空氣冷卻器3入口空氣溫度；T₂為空氣冷卻器3出口空氣溫度；T₀為環(huán)境溫度。

如圖5和6所示，本發(fā)明提供利用一種換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的高度獲取方法設(shè)計(jì)得到保溫系統(tǒng)的具體應(yīng)用例，具體包括：

換流閥冷卻組件用保溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用門式鋼結(jié)構(gòu)，可開啟式屋蓋體系，其中組合H型鋼的腹板與翼緣的焊接需用自動(dòng)埋弧焊機(jī)焊，且四道連接焊縫均需滿焊。組合H型鋼因焊接產(chǎn)生之變形需以機(jī)械或高溫加熱矯正調(diào)直。柱與梁間及梁與梁間端板采用高強(qiáng)度螺栓連接；其他連接均為普通C級螺栓連接。

按照以往換流閥外用單個(gè)空氣冷卻器3尺寸，其高寬比為0.65～0.75。防凍棚1高度也以空氣冷卻器3的寬度為參照，按照寬高比為0.1～0.5分別取值計(jì)算。防凍棚1的高度不同，對防止熱風(fēng)循環(huán)的效果也不同，可以通過計(jì)算空氣回流率來驗(yàn)證防凍棚1的防熱風(fēng)循環(huán)效果，計(jì)算回流率的方法如公式(1)

其中，C_R為由空氣冷卻器3排出又重新回到空氣冷卻器3入口處的空氣回流率；m_l為空氣冷卻器3入口處的總流量；T₁為空氣冷卻器3入口空氣溫度；T₂為空氣冷卻器3出口空氣溫度；T₀為環(huán)境溫度。

不同高寬比下的空氣回流率如圖5所示；

從圖5可以看出，回流率隨防凍棚1高度的增加而降低，說明防止空氣回流的效果越來越好。隨著防凍棚1高度的不斷增加，空氣的回流率不斷趨于0，因此當(dāng)防凍棚1建造到某一高度后，其防止熱風(fēng)循環(huán)的效果已經(jīng)趨于穩(wěn)定。由于防凍棚1是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，建造越高所花費(fèi)的成本越大，建造成本與建筑高度之間也有一定的關(guān)系曲線。因此需要在兩者之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，既滿足設(shè)計(jì)要求，也能滿足成本要求，如圖6所示。

當(dāng)增加防凍棚1以后，空氣冷卻器3的出風(fēng)最高溫度位置被提高，即使有少部分的熱空氣被重新吸入空氣冷卻器3，在流動(dòng)過程中其溫度也在不斷降低，到達(dá)空氣冷卻器3入口時(shí)其溫度已經(jīng)跟環(huán)境溫度相當(dāng)，因此能夠很好的防止熱風(fēng)循環(huán)。

空氣冷卻器3與防凍棚1采用一體化設(shè)計(jì)，在外觀為一個(gè)整體，空氣冷卻器3鋼結(jié)構(gòu)與防凍棚1鋼結(jié)構(gòu)受力分開，互不影響。同時(shí)增加了空氣冷卻器3進(jìn)風(fēng)高度，進(jìn)風(fēng)處僅有防凍棚1和空氣冷卻器3鋼構(gòu)立柱，進(jìn)風(fēng)面積基本等于空氣冷卻器3平面積。

空氣冷卻器3正下方的混凝土地面整體高出室外地坪，防止風(fēng)沙進(jìn)入空氣冷卻器3正下方。

屋頂電機(jī)為占用空間小的平臥式，降低相應(yīng)屋面檢修走道的標(biāo)高，檢修平臺(tái)13及走道未完全突出頂部。

空氣冷卻器3外緣支撐柱12設(shè)計(jì)在最外側(cè)，作為防凍棚1的主要支撐，為避免冷卻塔4盤管在冬季結(jié)凍，冷卻塔4放置在防凍棚1內(nèi)。

空氣冷卻器3檢修通道無立柱阻礙，檢修樓梯易實(shí)現(xiàn)，整個(gè)外冷形成一體，整體外形美觀，彩鋼板直接安裝在外緣支撐柱12上，底部卷簾門安裝在立柱外側(cè)，卷簾門關(guān)閉后，立柱在內(nèi)側(cè)；冷卻塔4放入防凍棚1。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。