风冷控制装置论文（精选8篇）
风冷控制装置论文 第1篇
1传统风冷控制系统问题分析
变压器传统冷却控制系统主要采用分立电器元件构成, 以硬逻辑实现各种功能, 但是在应用中出现着诸多问题, 具体表现如下:运行中因冷却回路不一造成接线复杂、检修难度大, 缺乏规范化标准, 不利于运行管理和后续维护。分立电器元件的应用会导致整个系统故障发生频率升高, 诸如氧化接触不良、线圈烧毁或触点烧结等问题不仅排查难度大, 在维修方面成本也高、维修难, 严重影响变压器本身的安全高效运行, 不利于整体电力系统运行效率提升与安全保障。传统冷却系统控制柜因需要经常暴露在室外环境中, 设备潜在安全故障隐患多、老化快, 造成维修与管理成本上升[1]。传统冷却控制系统主要元件如风扇和油泵等因无法进行远端自动监控和智能控制, 无法满足电力改造智能化和信息化需求, 不利于管理效率的提升, 对于系统整体安全性能也有影响。硬逻辑方式采集冷却系统信息需要大量分立元件如继电器的应用, 否则无法实现信息的采集于控制, 系统的管理、改造与升级都有较大难度。传统冷却控制系统电源和冷却器的投切状态需要人工手动进行调整, 维护工作量大, 重新设定频率高, 影响控制效率与效率。鉴于传统冷却控制系统存在以上诸多问题与弊端, 因此PLC技术在冷却控制装置设计中的应用就显得必要且迫切。
2 PLC技术在变压器风冷控制装置设计中的应用
应用PLC技术可以在不改变变压器冷却回路接线的基础上完成系统改造和辅助设备改造, 实现智能化控制、监测与执行, 提升风冷控制系统运行安全性与效率。智能化监控系统可有效解决电器元件老化导致的运行环境问题、运行缺陷等, 冷却系统可使用互相监测互为备用的冗余双OLC, 应用模块化结构配合软件编程监测系统讯号, 实现远程监测与控制, 代替人工投切, 提升执行效率与可靠性。
变压器风冷控制装置设计中PLC的应用结构具体见图1。结合图1结构示意图来看, 双冗余PLC设计可有效解决单PLC运行风险, 降低故障、死机发生几率, 确保系统高效运行, 实时完成远程监控, 在监测上人机界面清晰明确。在采集冷却系统信号时, 实时监测所获得信息如负荷电流、油温等及时被PLC转化为数字量信号, 配合软件编程系统及时完成信号传递, 完成对系统元件的启停控制, 远程控制不仅可以实时进行参数设置, 监控运行状态, 还可及时采集运行与故障信息。在对特殊部件如油泵、风扇监测中可及时判断故障信息, 提示检修, 确保系统运行可靠性, 对工作电流、油面温度的监测可更好的控制设备运行方式, 达到延长设备使用寿命、提升应用效益的目的[2]。PLC内部时钟还可及时对电源、冷却器等进行均衡切换, 减少设备维护工作量。
以冷却控制逻辑为例, PLC技术应用下冷却器工作回路采用交流电源, 信号回路采用直流电源, 三相交流电源下会确保电源在故障发生时及时告警, 确保监视回路全面性且不会导致全停, 不会干扰系统整体运行, 同时也可及时排除故障。比如油温在40℃时自身带电倾向性最大, 系统智能设定中就要避免变压器绝缘油靠近这个危险区域, 实现对油温的智能监控, 及时予以调节控制。在对风扇、油泵等设备进行投切控制时可按照变压器运行工作需求进行智能逻辑控制。变压器冷却系统运行状态下会以图像形式显示监测信息情况, 这种形象且直观的显示方式意味着可及时把握整体系统运行状态, 对于设备告警的及时处理、设备实时控制管理有积极意义。在应用管理中可实时对不同选定时段设备运行方式进行综合方式, 结合监测数据判断变压器实时运行情况, 根据超出报警限值情况对应不同等级报警状态, 及时进行处理。冷却控制系统可使用B/S架构模式客户端, 对监测系统信息进行收集、上传, 访问变压器冷却系统中各设备运行状态、负荷、油温、告警状态等, 系统本身还可对内部各作用要素进行开发、自我管理与拓展等, 完成控制系统平台的升级与拓展, 顺应信息化升级需求打造性能更为出众且优越的平台[3]。
综上所述, PLC技术的应用会提升电力变压器风冷控制系统运行的可靠性与安全性, 可更好的监测系统设施运行情况, 提升系统智能化程度, 满足智能电网升级需求, 对电力系统改造有积极意义。
摘要：PLC技术在电力变压器风冷控制装置设计中的应用可有效解决传统风冷控制系统运行问题, 提升运行安全性、可靠性与智能化程度。本文分析了传统风冷控制系统问题, 探讨了PLC技术在变压器风冷控制装置设计中的应用, 希望能为变压器冷却系统升级改造提供参考。
关键词：变压器,PLC技术,风冷控制系统,设计
参考文献
[1]唐勇波.改进特征样本方法的KPCA变压器故障检测模型[J].计算机工程与应用, 2014 (1) .
[2]姚周飞, 张思良, 尹毅, 王志浩.变压器在线频响法关键技术研究与实验分析[J].华东电力, 2014 (06) .
装置检修作业的安全控制 第2篇
针对装置检修作业具有的危险性,从作业许可、进退料作业、排放作业、拆装作业、清洗作业、吹扫作业、蒸煮作业、置换作业安全以及现场管理安全等方面入手,介绍了装置检修作业全过程的安全控制方法.
作 者：朱以刚 Zhu Yigang 作者单位：中国石油化工股份有限公司茂名分公司,广东茂名,525000 刊 名：安全、健康和环境 英文刊名：SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT 年，卷(期)：2007 7(11) 分类号：X9 关键词：装置检修 作业 安全 控制★ 路面工程安全监理控制要点有哪些？
★ 特殊天气气候安全控制要点有哪些？
★ 建筑围墙工程质量控制要点有哪些？
★ 建筑节能控制措施之材料控制要点有哪些？
★ 芳烃联合装置污染源调查分析及控制治理措施
★ 安全驾车要点总结
★ 水利工程建设中工程质量的控制要点论文
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★ 电热毯防火安全“六要点”
风冷控制装置论文 第3篇
关键词：风冷机房空调,节能,风冷节能装置,潜热,EER
0 引言
对通信行业而言,实现资源节约和环保的战略目标,其中的一个重要着眼点就是要大力推动以节能降耗为重点的设备更新和技术改造,加快淘汰高耗能、高耗水、高耗材的工艺、设备和产品。根据通信部门多年来的统计数据分析,通信行业的运营成本主要是电耗成本,而在电耗成本中,机房空调的电耗约占总电耗50%以上[1]。空调能耗一般占通信机房能耗的20%~45%,有的甚至在60%以上[2]。可以说降低空调机组的运行费用,能有效降低电信行业的运营成本。
1 机房空调现状
在夏季高温时,太阳热辐射及热岛效应对空调室外机的运行环境影响非常大,可使室外机的进风温度高达45℃。空调室外机的进风温度升高,会导致室外机换热效果变差,排气压力及温度升高,压机功耗增大且易跳机、损坏。压机排气压力及温度超过一定值时压机安全系数降低,压机内部密封垫的老化速度增快,润滑油发生氧化,润滑能力下降对压机内部轴承的润滑作用降低,导致压机轴承磨损加重,寿命缩短。
风冷式空调室外侧受室外环境温度的影响比较大,室外环境不稳定时,空调的运行状态也不稳定,导致空调频繁启停,增加空调的故障率,且致使机房内部环境不够稳定,从而影响机房内部通讯设备的运行。
室外环境除了影响空调的性能之外,还影响空调的能耗,室外环境越恶劣、环境温度越高空调的能耗越大,因此改善空调室外机的运行环境对空调性能的提高及空调能耗的降低有着非常重要的作用。
2 机房空调节能方式
2.1 现有机房空调的节能方式
机房空调的节能方式及空调节能产品有很多种,其中郭春山[1]从四方面阐述了机房空调的节能方式:室内气流组织科学化、水冷代替风冷或采用双冷源机组、直接利用室外自然冷源、确定合理的机房温度等;朱洪江、吴占宇[2]提出机房空调集中合理控制可以有效的降低机房的能耗,节能增效剂的使用可以在一定程度上提高机房空调换热器的换热效率从而降低空调的能耗;李雄文[3]提出合理安装与控制可改善机房空调的散热并达到节能效果。
2.2 一种新型节能装置
风冷节能装置主要用于改善风冷式机房空调室外机的运行环境,从而达到提高室外机的换热效率,降低空调能耗的效果。该装置是一种对现有风冷式机房空调进行节能改造的产品,利用水的蒸发潜热预冷空调冷凝器进风,在节能改造过程中机房空调不用做任何改动,且不影响原有机房空调的正常运行,具有安装方便,运动部件少,运行费用少等特点。
3 风冷节能装置介绍
3.1 主要构成
风冷节能装置主要由表面积很大的特种纸质波纹蜂窝状湿帘、水循环系统、自动补水装置、机壳、密封部件及电器元件等组成。其中波纹蜂窝状湿帘为节能装置的主要功能部件,水循环系统、自动补水装置、机壳、密封部件及电器元件等均是为实现功能部件的作用而设置的,结构示意图见图1。
3.2 工作原理
风冷节能装置的工作原理(见图2)是:通过供水管不间断的将水均匀的喷洒在波纹蜂窝状湿帘上,空调冷凝器风机运行时冷凝器腔内产生负压,使机外空气通过多孔湿润的湿帘表面进入湿帘腔内。进入湿帘腔内的热空气与腔内的水充分进行热交换,湿帘腔内的水在受热条件下蒸发,带走大量潜热,使进入湿帘的空气的干球温度降低,从而预冷空调室外机进风,改善室外机的工作环境,提高室外机的换热能力。室外空气温度越高、相对湿度越低,湿帘前后空气的温差越大,湿帘的降温效果越好,室外机的换热能力提高越多。
水蒸发吸收潜热制冷比普通水冷式机组的换热效率好很多,一般情况下,冷却水在水冷机组冷凝器中的温升为6~8℃,即1kg冷却水只带走25~35kJ的显热量,而1kg水吸热蒸发可以带走2450kJ的潜热量,使蒸发式冷凝器实际运行中的水量仅为水冷式机组的30%~45%,在很大程度上节约了水资源[4]。风冷节能装置有效地结合了蒸发式冷凝器与风冷冷凝器,用少量水资源即可达到预冷空调冷凝器进风的效果,可有效改善空调冷凝器的运行环境。
4 风冷节能装置的节能作用
风冷节能装置可使空调室外机的进风温度降低,室外机进风温度的降低可以使空调的冷凝压力及冷凝温度降低[5]。在其他条件相同的情况下,空调冷凝温度的降低可降低空调的消耗功率,增加空调的制冷量,从而使空调的EER升高。
4.1 冷凝器进风的变化
空气经过风冷节能装置时,假定室外环境干球温度为32℃,相对湿度为61%,经过节能装置后空气的干球温度为26.7℃,相对湿度可达到94%,节能装置前后空气的温差可达5.3℃[6]。空气经过节能装置前后的状态变化见图3。
如图3所示,经过风冷节能装置前后空气的实际状态变化为P1→P2,而空气近似等焓加湿过程时其状态变化为P1→P2'。由空气焓湿图可知空气在各状态点的参数,具体参数见表1。
由表1可知,空气经过节能装置前后,装置表面的水蒸发并被空气带走的过程近似空气的等焓加湿过程。空气干球温度越高、相对湿度越低时,空气的吸湿能力越强,吸湿前后的温差越大。因此,室外环境干球温度越高,相对湿度越低时,节能装置前后空气的温差越大,空调冷凝器工作环境的改善效果越好,节能装置的节能作用越明显。
4.2 空调制冷系统的变化
如图2左图所示,改造前空调制冷系统的工作过程在压晗图上的表示为:1→2→3→4→1,其中1→2为压缩过程,2→3为冷凝过程,3→4为节流工程,4→1为蒸发过程。压缩机功耗为:h2-h1,空调系统制冷量为:h1-h4,空调系统的EER为:。改造后空调制冷系统的工作过程在压晗图上的表示为:1→2′→3′→4′→1,其中1→2′为压缩过程,2′→3′为冷凝过程,3′→4′为节流工程,4′→1为蒸发过程。压缩机功耗为:h2′-h1,空调系统制冷量为:h1-h4′,空调系统的EER为:。
由图2左图可知:h2′<h2,h4′<h4,因此,h2′-h1<h2-h1,即改造后空调系统压缩机功耗小于改造前压缩机功耗;h1-h4′>h1-h4,即改造后空调系统制冷量大于改造前制冷量,所以,,即改造后空调系统的EER大于改造前空调系统的EER。
5 结束语
由以上分析可知,风冷节能装置通过改善风冷式机房空调的室外工作环境,可以降低风冷式机房空调的功耗,并增加其制冷量,进而提高其EER。所以风冷节能装置可以从根本上提高风冷式空调系统的性能,且不对空调系统做任何改变,是一种安装方便、运行可靠且费用少、节能效果明显的风冷式机房空调节能设备。
参考文献
[1]郭春山.通信机房空调优化节能方案探讨[J].沿海企业与科技,2008年第5期(总第96期).
[2]朱洪江,吴占宇.机房专用空调节能的探索与实践[J].电信技术,2010,4.
[3]李雄文.机房空调合理安装与控制对散热及节能的影响分析[J].智能建筑与城市信息,2010年第7期,总第164期.
[4]李志明,杨红波.蒸发式冷凝在制冷工艺上的应用[J].技术交流,2004,6.
[5]王启祥,卢清华,黄赞山.环境干湿球温度对空调器性能影响的试验研究[J].制冷,2011,30(1):10-13.
监测和测量装置控制管理程序 第4篇
监视和测量装置控制程序
编号：HLQC/Q 307-27-2015 目的
为了使本公司的监视和测量装置的购置、验收、领用、检定、分类管理、标识、维护的各项内容得到有效控制，特制定本程序。
范围
本程序适用于公司所有对产品特性和过程参数进行监视和测量装置的控制及其相关单位。规范性引用文件
无 规定表格
计量表606号 计量器具检定周期表（见附表1）
计量表607号 计量器具收发登记表（见附表2）计量表608号 计量环境记录表（见附表3）计量表609号 在用计量器具抽检记录（见附表4）计量表610号 计量器具封存申请表（见附表5）术语和定义
5.1监视和测量装置
指能用于直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器、仪表、量具和用于统一量值的标准物资，包括计量基准、计量标准和工作计量器具。5.2计量设备
所有的测量仪器、测量标准、参数物资以及测量所必须的辅助装置和规范。5.3检定 华龙汽车质量管理体系文件
监视和测量装置控制程序
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由法定计量机构确定并证实测量器具是否完全满足规定要求而做的全部工作。5.4检定规程
检定监视和测量装置时，必须遵循的决定性技术文件。5.5周期检定
根据检定规程规定的程序及确定的周期，对监视和测量装置所进行的随后检定。5.6校准
在规定条件下，为确认测量仪器或测量系统的示值或实物量具或参考物所代表的值与相应的由参考（测量）标准所获得的量值之间关系的一组操作。5.7固定资产的监视和测量装置
价值在2000元以上或计量准确度对质量有较大影响的计量器具、设备。5.8非固定资产的监视和计量器具、设备 除固定资产以外的计量器具、设备。
职责
6.1 工装设备室为公司计量工作的主管单位。负责：
a)公司内所有监视和测量装置的周期检定工作，实施有效控制监督与考核；
b)对使用单位监视和测量装置的周期检定工作实施监督考核； c)对检定不合格的监视和测量装置联系有关单位进行处理； d)属于固定资产的监视和测量装置购买申请的选择合理性进行考核； e)属于固定资产的监视和测量装置，根据批准的计划、报告实施选型、比价，属于非固定资产的监视和测量装置，根据生产需要实施选型、比价； f)属于非固定资产的监视和测量装置到货后，进行入库验收检定；属于固 定资产的监视和测量装置到货后进行验收。华龙汽车质量管理体系文件
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6.2 品质保证室为公司计量工作的分管单位。负责：
a)所使用的监测和测量装置的管理工作。建立分管台帐。对领用的监视和测量装置编入检定周期表进行检定管理，并按规定的周期将其送工具库待检；
b)监视和测量装置送检率必须达到100%，当有不可遇见的原因需延期使用时，必须经工装设备室批准，延长使用周期的时间不得超过一周或规定周期的10％。工作程序
7.1 购置计划和审批
7.1.1属于固定资产的监视和测量装置的购买计划应提前经工装设备室审核并列入计划，临时因生产急需购买的监视和测量装置应有使用单位的申请报告，并经工装设备室审核。
7.1.2 各单位根据生产、科研、检测、试验的需要提出监视和测量装置的购买申请，报送工装设备室审核是否需要购买。
7.1.3 属于非固定资产的监视和测量装置由各单位提出申请，由工装设备室根据生产需要审核是否需要购买。7.2 验收和领用
7.2.1 属于固定资产的监视和测量装置到货后，由工装设备室进行开封检查，检查外观质量、配套性和合格证明文件等，开封检查合格后送检定单位检定，检定合格后由使用单位使用。
7.2.2 属于非固定资产的监视和测量装置到货后，由工装设备室送检定单位检定，检定合格后入库保管，由使用单位领用。7.3 检定
7.3.1 监视和测量装置一律由法定计量部门检定。
7.3.2 外送检定的计量单位及检定费用必须提前经工装设备室审核。华龙汽车质量管理体系文件
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7.3.3 公司在用监视和测量装置必须进行周期检定，且在检定有效期内。7.3.4 监视和测量装置检定周期有检定单位根据“强制检定和依法管理监视和测量装置目录”、国家计量检定规程和监视和测量装置使用频次的变化及检定合格率的高低制定或送检单位根据公司产品开发、制造、检验和实验中使用的监视和测量装置的计量准确度对质量影响程度来规定。7.4 不合格监视和测量装置的认定及处理
7.4.1 下列监视和测量装置视为不合格监视和测量装置：
a)已经损坏的； b)过载或误操作的； c)显示不正常的； d)功能出现不正确的； e)超过有效期的；
f)封缄的完整性已被破坏或损坏的； g)没有计量标识的。
7.4.2 当在使用过程中发现异常偏差或损坏时，应及时通知工装设备室，联系维修，维修后需要重新检定，并用合格的监视和测量装置对该设备结果进行复验评审和记录结果有效性。
7.4.3 监视和测量装置的检定和修理可请外委检定单位进行。
7.4.4为公司提供检测服务的部门必须是经国家主管部门考核合格并授权的计量检测机构。
7.4.5 禁止使用不合格的监视和测量装置。使用单位发现监视和测量装置不合格时，应立即停止使用。
7.5 监视和测量装置的分类、管理 7.5.1 监视和测量装置分类 7.5.1.1 A类（强化）
a)公司级最高计量标准装置和核查标准； 华龙汽车质量管理体系文件
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b)经政府计量部门认证、授权的社会公用测量标准装置；
c)用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面的列入强检目录的工作监视和测量装置；
d)用于产品质量检测的监视和测量装置； e)用于统一量传的一、二级标准器具。7.5.1.2 B类（重要）
a)用于公司内部能源、物料核算的监视和测量装置； b)用于工艺过程控制参数检测的监视和测量装置； c)专用监视和测量装置、硬质量具（量规、卡规、环规）。7.5.1.3 C类（一般）
a)国家计量行政部门规定一次性使用或实行有效期管理的计量器具； b)计量性能稳定、量值不易改变，且使用不频繁的监视和测量装置； c)固定安装在生产线或设备上，计量数据有要求的，但平时不允许拆装，实际检定周期必须和设备同步的监视和测量装置；
d)对准确度无严格要求的指示用的或简易的监视和测量装置。7.5.2 管理办法
a)公司购入的监视和测量装置必须有制造和测量装置许可证标志MC，其检定周期不得超出国家检定规程规定的周期；
b)凡列入A、B类管理范围的监视和测量装置应确定检定周期； c)列入C类管理范围的监视和测量装置实行长周期检定，一次性检定或有效期管理；
d)监视和测量装置编号有其出厂号和监视和测量装置自编号两种形式，自编号必须是首次检定合格的监视和测量装置，由检定员按规定进行编号；
e)凡列入C类管理范围的监视和测量装置如：钢板尺、卷尺、直角尺等，由工装设备室进行分类，检定后贴C类标识。华龙汽车质量管理体系文件
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7.6 彩色标识管理
不同彩色标识表明对不同监视和测量装置有不同的管理要求。
7.6.1《合格证》标识：绿色，表示经检定系统按检定规程依法检定合格的监视和测量装置。
7.6.2 《准用证》标识：桔黄色，表示无检定系统、检定规程又无量值传递计量标准的监视和测量装置，可依照本企业制定的检定校准方法进行周期检定，校准后使用（含引进设备和随设备大中修）的监视和测量装置。
7.6.3 《限用证》标识：蓝色，表示在使用中的通用监视和测量装置，仅用于某一范围或一定点的测量，定期检定和校检某一特定测量范围或测量点时，必须标明限用范围、限用点。
7.6.4 《封存》标识：深蓝色，在生产或流转中暂时不用的监视和测量装置，使用《封存》标识，防止流入生产和管理中使用。这类监视和测量装置在封存期内可不按周期检定。
7.6.5《禁用》标识：桃红的，对国家规定淘汰和超过检定周期或抽检不合格的监视和测量装置贴《禁用》标识，禁止在生产和管理中使用。7.6.6 《封缄》标识：蜡封、铅封、漆封、防窜签，在计量检测设备能影响其性能的调试点上进行封缄，以防无关人员改动。7.7 监视和测量装置台帐周检标志
合 格： 红三角 不 合 格： 蓝三角
丢 失： 红三角框内含蓝十字 封 存： 红三角框
报 废： 蓝三角框内含红十字 下个周期： 红斜线 返 修： 蓝三角框 原 修： 蓝三角框内斜蓝线 华龙汽车质量管理体系文件
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延 期： 红三角框内含红十字 准 用： 红勾
限 用： 红三角框蓝横线
7.8 设备上的监视和测量装置的检定
设备上的监视和测量、仪表所计量的参数对工艺过程的质量以及对设备安全和人身安全无直接影响时，可随设备大中修检定，检定周期按设备大中修日期确定，检定合格后贴C类计量标识。7.9 监视和测量装置的封存
监视和测量装置封存时，由使用单位提出申请，经使用单位领导和检定单位批准后，贴封存标识；单独封存监视和测量装置时，单独贴封存标识；随设备的不单独贴封存标识，以设备的封存标识为准。7.10 使用、维护和保养
7.10.1 领用者必须保管好所领监视和测量装置，以确保其精度和良好状态。7.10.2 在用监视和测量装置必须有合格标识，且在有效期内。
7.10.3 在用监视和测量装置必须按照使用说明书及操作规程规定进行使用，严禁超负荷使用。
7.10.4 需要用前校准的监视和测量装置在使用前必须按照有关规定进行校准并填写校准纪录，履行签字手续后方可使用。
7.10.5 在用和封存的监视和测量装置应分别放置，并有明显标记；报废的必须立即撤离工作、试验或实验现场，隔离存放；暂时不能撤离的必须在醒目处张贴“禁用”标识。
7.10.6 存放监视和测量装置的环境应符合技术说明书的要求。
7.10.7 使用人员负责监视和测量的日常维护和定期的维护保养工作，生产线用监视和测量装置的定期保养由工装设备室负责。
7.10.8 监视和测量装置使用前，要检查各个部位的运动是否正常，使用中要轻拿轻放，严禁野蛮操作，用后要擦拭干净，防止灰尘或杂物渗入运动部位，华龙汽车质量管理体系文件
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降低监视和测量装置、设备的精度。
7.10.9 使用者不得私自改动封缄，不得私自拆卸或调修监视和测量装置、设备，应将有故障的监视和测量装置、设备送主管单位处理。7.10.10 在运输监视和测量装置、设备时，应采取有效的保护措施。7.11 监视和测量的修理、降级、报废、注销及监督考核
7.11.1 在用监视和测量装置在检定周期内发现损坏或故障时，应立即停止使用，进行修理。修理后应进行检定，合格后方可使用。
7.11.2 在用监视和测量装置、设备经检定达不到原精度要求，但仍有使用价值时由检定单位签发降级报告，经工装设备室审核后方可降级使用。7.11.3 当监视和测量装置的修复费用与原值相比过大或无法修复时，由主管单位办理报废手续。
7.11.4 监视和测量装置报废申请经批准后，主管单位应注销监视和测量装置台帐。
7.11.5 工装设备室对监视和测量装置检定和使用情况进行监督考核，使用单位必须及时整改检查中发现的问题。记录控制
风冷控制装置论文 第5篇
1 风冷式冷凝器及其特点
风冷式冷凝器利用空气作为冷却介质, 通过空气流动将制冷剂放出的热量带走, 它一般是由一组或几组蛇形盘管组成, 管外有铜质或铝质的肋片, 肋片厚度一般为0.20.6mm, 肋片间距通常为1.3-3.2mm。冷却空气可以是自然对流, 也可以是强制对流。
风冷式冷凝器省去了冷却水供应系统, 降低了成本和建造难度, 安装简单, 维护量少, 除垢方便, 不存在水垢问题, 是海上平台生活楼选用冷藏装置的首选。但是由于空气的导热性能差, 比热容小, 空气温度收环境和季节的影响较大, 致使冬、夏季冷凝压力差别较大。风冷式冷藏装置压缩机正常工作环境温度一般要求在10℃以上, 如果环境温度低于10℃会导致冷凝压力过低, 过得冷凝压力将减小制冷机流量使蒸发压力下降到低水平, 从而导致蒸发器结霜, 压缩机频繁启动, 回液以及其它不正常现象, 导致压缩机损坏。这一缺点直接影响到海上生活楼冷藏装置的制冷能力和性能, 所以必须对冷凝压力进行合理调节。
2 冷凝压力的调节
风冷式冷凝压力控制方法主要有两种:一种是从空气侧控制, 即改变冷凝器的空气流量;另一种是从制冷剂侧改变制冷剂经过冷凝器流量。
不同的冷凝器, 其冷凝压力调节方法也不尽相同, 其实质是通过调节冷凝器容量 (即热交换能力) 实现的。增大冷凝器容量, 冷凝压力将降低;减小冷凝器容量, 冷凝压力将升高。冷凝器的冷却剂主要有水和空气, 调节其温度是改变冷凝压力的有效方法, 但因冷却剂温度取决于环境, 往往不能作为调节手段;冷凝器的传热系数主要取决于冷却剂流量, 因此, 调节冷凝器冷凝压力和冷却剂流量是调节冷凝压力的主要方法。
2.1 从制冷剂侧控制冷凝压力
这种方法常用于全年制冷运行的制冷装置中, 在冷凝器出口管上安装一只高压调节阀KVR, 在压缩机排气管与贮液器入口管间接旁通管, 在旁通管上安装一只压差调节阀NRD。其冷凝压力控制系统如图:
高压调节阀KVR是受阀前冷凝压力控制的比例型调节阀, 其开度与阀前和冷凝压力设定值之差成正比, 当阀前压力低于设定值时, 阀关闭;达到设定值时, 阀开始开启, 正常运行时, 阀全开。差压调节阀NRD是受阀前后压差 (冷凝器和高压调节阀的压降之和) 控制的调节阀, 压差增大, 开度增大;压差较小, 开度减小;当压差减小到设定值时, 阀门关闭;这样, 当冷凝压力很低时 (冬季) , 高压调节阀KVR关闭, 压缩机排出的制冷剂在冷凝器中冷凝, 积液使冷凝器传热面积较小, 冷凝压力逐渐升高;当压差调节阀NRD前后建立起压差时, 阀门打开, 压缩机排气直接进入高压贮液器顶部, 使高压贮液器内的压力升高, 以保证膨胀阀前具有稳定的压力。当冷凝压力升高至设定值以上时, 高压调节阀KVR全开, 局部阻力减小, 使压差调节阀NRD前后的压差降低至设定压差以下, 压差调节阀关闭。因此, 当冷凝压力在设定值以上正常运行时, 高压调节阀全开, 压差调节阀关闭。
采用制冷剂侧控制冷凝压力的方法时, 应注意:
(1) 制冷系统中心须设高压贮液器。
(2) 高压贮液器要有足够的贮液量, 以保证在冷凝器可能的最大积液时, 高压贮液器内仍有液体。否则当冷凝器积液时, 若贮液器中无液体, 从压差阀旁通的热气直接冲到膨胀阀前, 会影响膨胀阀正常工作。
2.2 从空气侧控制冷凝压力
空气侧控制冷凝压力的方法, 应用在常年环境温度高于4℃以上的场合比较有效。从空气侧控制主要时改变经冷凝器的空气流量, 改变风量的方法常用的有:
(1) 风扇电动机变速, 目前常用变电压调速和变频调速两种, 变频调速的效率高, 因此目前国外供液空调冷凝风机常采用复频调速。一般以环境温度发信号, 冷凝压力控制比较稳定, 波动较小。
(2) 风阀控制调节冷凝空气气流, 减小冷凝器外侧的风速, 可提高冷凝压力。
(3) 冷凝风机开、停控制。这仅适用于多台冷凝风机场合。通常用环境温度控制该风机的运行台数, 但应确保至少有一台风机在运行, 单台冷凝风机场合则不宜用此方法。
3 工程实例
以渤中某生活楼为例, 该生活楼冷库分为菜库和肉库两部分, 制冷量一共为10kw。采用风冷式冷藏装置为冷库提供制冷。当冬季环境温度低于10℃时, 冷凝压力降低, 压缩机频繁启动。采用从制冷剂侧控制冷凝压力的调节方法, 将冷凝压力调节到正常值, 压缩机恢复正常工作。
4 结束语
风冷式冷藏装置冷凝压力控制主要有以上两种调节方法, 根据渤中某生活楼实际应用的例子, 合理应用冷凝压力调节方法的话, 海上固定平台的冷藏装置在冬季或者寒冷的气候区可以恢复正常的工作。在实际应用中应根据相应的工况选择合适的控制方法, 以达到设计的经济性、实用性和可操作性。最终目的是保证冷藏装置的压缩机在大多数工况下安全运行。
摘要：文中通过对海上固定平台生活楼风冷式冷藏装置压缩机冷凝压力控制的论述, 得出了两种控制压缩机冷凝压力的方法, 从而保证压缩机在低温工况下正常运行。
关键词：海上固定平台生活楼,风冷式冷藏装置,压缩机,冷凝压力
参考文献
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[2]庄友明.《制冷装置设计》厦门大学出版社, 2006年[2]庄友明.《制冷装置设计》厦门大学出版社, 2006年
风冷控制装置论文 第6篇
智能变电站技术标准明确了变压器智能化的要求, 传统冷却器控制装置已不能满足要求。冷却器系统不再独立、封闭, 要综合多种的运行参数实现优化控制, 实现安全、高效、节能运行;并能实时监视冷却器控制及运行状况, 从而进一步实现信息共享。
目前市场上的变压器冷却器控制IED为常规设备, 系统结构复杂, 处理器主要为PLC或单片机, 控制策略简单, 控制和运行模式固定, 无通信功能, 通过硬开入接点方式交互信息, 系统相对封闭, 智能化水平较低, 无法用于智能变压器。
全新研发的变压器智能风冷控制IED, 在满足高压合作组织中对冷却控制IED功能要求和通信技术要求的同时, 可改善现阶段变压器冷却器控制装置的不足, 全面支持IEC 61850通信规约, 信息传输标准化;控制策略丰富, 包括手动控制、命令分级控制、判据分级控制、均衡控制、备循控制等多种控制策略, 运行模式灵活;控制模式可通过控制字及软压板进行灵活整定, 系统开放性良好, 完全满足未来智能化变电站风冷控制系统的发展要求。
1 原理方案及组件构成
风冷控制IED可从过程层网络获取相关信息 (顶层油温、绕组温度、负荷电流等) , 形成控制策略来控制冷却装置, 同时冷却装置的运行状态信息可返回至风冷控制IED。装置原理示意图如图1所示。
风冷控制IED可采集温度、电流及冷却器运行状态等数据, 输出控制逻辑, 并将相关运行数据传输至站控层;冷却器就地控制柜功能实现对各组冷却器的控制, 保护各组风机、油泵。就地控制柜对冷却器的控制和保护功能, 一般通以下方式实现。
(1) 变频器接口形式。由变频器来实现风机的保护、控制和转速调节, 接口形式有RS-485通信和模拟量输入/输出, 如图2所示。
(2) 电机保护装置接口形式。采用专用的电机保护装置, 实现风机的保护, 接口形式为RS-485或开入/开出量。
(3) 继电器。采用热继电器、电流继电器等组成的逻辑电路实现电机的保护, 接口形式为开入/开出量。
2 风冷控制IED输入/输出参数分析
风冷控制IED适用于符合DL/T 860 (IEC 61850) 规范的全智能变电站, 模拟量、开关量、控制量、事件报告等信息以GOOSE/MMS机制实现双向传递;通过定制服务, 实现所在层网络中智能设备之间的信息共享。根据风冷控制IED功能实现及原理方案描述, 风冷控制IED输入/输出参数需求分析见表1和表2。
3 装置机箱优化设计
由于装置插件布局比较紧凑, 电子元器件发热会引起密封装置内温度过高, 因此为改变密封装置散热慢的问题, 将4U半宽装置机箱下盖板设计成单层呼吸孔的形式。上盖板设计成上下两层, 下层设计有凹形导水槽和隐藏呼吸散热孔, 对应开孔部分安装一个不开孔的上层板, 隐藏呼吸散热孔下设置金属防尘网, 并将上层板和下层板固定在一起, 如图3所示。用上层板卯上的螺柱和下层板螺孔一一对应, 用螺母把上层板、下层板、金属防尘网牢靠固定在一起。
在功率较大和容易发热的器件底部和上部加装导热板和散热片, 降低密封装置内的温度, 同时在CPU工作插件上装有温湿度芯片, 实时采集装置内的温湿度。
实践证明:采用新颖的设计结构和增加导热板散热片, 从根源上把发热功率较大器件的热量导出去, 加速了装置内的热交换;增加金属防尘网, 使外部冷却空气流入装置进行热交换的同时, 也可避免灰尘和危险性物质进入装置, 保护装置稳定可靠运行。
4 硬件设计
依据对风冷控制IED输入/输出参数的分析及其要实现的功能, 硬件设计结构如图4所示。
以支持强大通信能力的PowerPC MPC 8377为核心处理器, 考虑程序较大和处理数据较多, 需要扩展程序存储器和Flash来存储程序和数据。扩展以太网接口:光纤以太网口用于组网和接收控制信息 (GOOSE和MMS共口设计) ;电以太网口用于测试;RS-485口用于嵌入式平台程序的浏览及擦除, 并且和就地控制柜冷却器控制装置通信;USBTAP接口用于程序的调试, 通过时钟同步芯片可以完成1588对时, 扩展的I2C接口用于告警指示灯的驱动;光串口、I/O口和B码对时口通过FPGA和CPU进行无缝总线连接, 用于接收过程层网络实时信息和采集开关量状态信息。
扩展出口插件提供8路独立回路的常开触点, 用于控制8组控制组设备。控制组设备保持值可独立整定。
装置提供64路经光电隔离的空触点开入, 用于本间隔内冷却器开关量的采集。信号采集回路具有防止接点抖动的能力。开入1~开入16为公用信息采集开入, 其中8路备用开入, 8路专用功能开入;开入17~开入64为控制组设备信息采集开入, 分为8组, 分别对应8组控制组设备, 每组开入包含2路备用开入, 4路专用功能开入。各组专用功能开入触发后, 装置闭锁本组控制组设备出口, 并且闭锁功能保持 (包括装置掉电) 。闭锁功能保持通过装置复归开入复归。
5 软件设计及功能实现
5.1 软件设计框架
风冷控制IED软件设计的实现分为嵌入式软件平台设计、FPGA程序设计和应用程序设计, 如图5所示。软件平台主要实现一些基础功能, 主要包括开入通道读取、开出的驱动及其网口功能的实现, GOOSE以及MMS开关量信息、模拟量信息的处理、接收和发送, 还包括与FP-GA接口的定义及信息交互等;FPGA主要实现接收串口信息和扩充I/O口等;应用程序主要实现风冷控制IED的手动控制、命令分级控制、判据分级控制、均衡控制、备循控制、统计出口当前运行时间和停运时间, 完成通信、时间记录及装置自检功能等。
5.2 FPGA程序设计
FPGA程序设计实现主要包括串口接收模块、串口发送模块、CPU接口模块。串口接收模块接收满足协议要求的串口数据、校验和码、CRC等, 数据正确, 根据不同的类型将其填入相应FIFO中, 同时产生一个中断信号;串口发送模块首先等待写入串口缓冲区标志, 接收到读入CPU接口模块数据, 添加和码、CRC码以及报头、结束字等;CPU接口模块根据串口的中断读入对应串口数字量、模拟量缓冲区数据, 并根据CPU需要写入总线。
6 关键技术实现
6.1 电源冗余技术
风冷控制IED供电采用两套独立电源插件分别对不同负荷插件进行供电, 以保证系统在正常环境下每套电源的负载条件比较接近 (小于额定输出的50%) , 在任何一组电源失效的情况下, 另一组电源可无缝接入另一组负荷。同时电源模块上设有测温传感器, 可检测电源模块内的工作温度。插件内部还有输出电压异常监测电路, 可对外提供异常输出告警信号和告警接点。插件内置输出并机功能电路可保证并机插件在接入过程中不会产生瞬间相互电磁干扰和掉电, 并支持带电条件下的热插拔操作, 任何一组电源插件在本身失效情况下供电系统不会垮掉。并机电路使用专用IC芯片驱动MOS开关, 产生的额外损耗极低, 对整机效率的影响几乎可以忽略。
6.2 均衡控制实现技术
一般变压器冷却控制是通过增强散热效果, 促使变压器运行中产生的热量散发出去。这种方法需要人员根据运行规则及经验手动调整控制方案, 变数较大。为此本文提供了一种全新的均衡控制方法, 通过控制动作与否实时累计计算过程累计值 (如时间、次数) 。计算运行时间模块流程如图6所示, 依据参与均衡设备过程累计值大小、间隔值实时排列出每台被控设备的唯一控制序号, 装置计算本次需要动作设备数目, 控制序号不大于本次需要动作设备数目的可控设备动作, 过程累计值、控制序号、本次需要动作设备数目均为实时计算;再根据控制序号不大于本次需要动作设备数目的可控设备动作的原则, 实时切换装置, 用以实现均衡控制。该种均衡控制方法实现了实时计算、实时判断、实时切换, 使控制策略从传统的开环控制阶段进入了闭环控制阶段, 从人为或半智能操作阶段进入了智能操作阶段。
6.3 手动控制及自动控制技术
选择开关置于手动时, 装置进入手动控制方式。手动控制方式时, 所有出口均动作, 用于出口所接设备的测试。手动控制保持值定值可独立整定, 作为一次出口最长时间, 以防止长期选择开关置于手动, 设备无效运行。
选择开关置于自动时, 装置进入自动控制方式。自动控制方式均为分级控制, 根据控制源不同, 可分为命令分级控制方式和判据分级控制方式。命令分级控制方式控制源来自站控层的控制命令, 控制命令为枚举类型数据, 装置通过GOOSE模拟量接收通道获得, 命令符合DL/T860。装置设4级控制实现命令分级控制:枚举数1为控制停止;枚举数2为1级控制;枚举数3为2级控制;枚举数4为3级控制;枚举数5为4级控制。判据分级控制方式控制源来自监测IED的监测数据, 装置通过GOOSE模拟量接收通道获得。装置设最大4级控制实现判据分级控制, 按3种冷却类型实现。根据控制源不同, 分为顶层油温、绕光温、负荷电流控制, 同种控制有多路控制源数据时, 取最大值路控制源数据。各级启动值、停止值、延时值、保持值可分别独立整定 (包含通过系数与额定值方式获得) , 通过各级软压板控制按级功能的投退, 通过各类功能软压板控制按类功能的投退。
6.4 备循控制技术
风冷控制IED设有备循控制功能。备循控制以出口停运时间为依据, 以备循周期时间为时间间隔对出口进行备循。备循周期时间定值可独立整定。备循禁停设备对判据分级控制保持。出口备循保持值、备循禁停保持值定值可分别独立整定, 通过类功能软压板控制功能的投退。
6.5 GOOSE和MMS共口技术
在传统的硬件设计中, 多采用芯片厂家提供的MAC控制芯片实现装置的网络通信。MAC控制芯片与处理器之间的数据读、写为一个通道, 常会发生冲突, 同时数据发送的时刻也无法精确控制, 所以装置宜采用SV和GOOSE共网口传输方案。这需要在GOOSE发送的同时保证SV发送的均匀性和GOOSE接收的时效性。为此, 采用FPGA模拟MAC芯片的设计方案, 由FPGA直接控制PHY芯片, 利用FPGA的并行处理特性实现网络收发全双工;并采用FPGA模拟MAC功能后, 可利用FPGA的实时性实现SV发送时刻的精确控制。
6.6 软件可视化编程技术
风冷控制IED功能源代码完全由可视化逻辑设计工具自动生成, 正确率达100%, 杜绝人为原因产生软件编译错误。软件通过分层、模块化和元件化的设计, 实现装置内部元件级、模块级和总线级三级监视点, 可监视装置内部任何一个点的数据, 实现对装置内部逻辑的监测与回放。图7为可视化功能逻辑备循禁停和备循出口的逻辑设计。
7 试验结果
为验证本文所提方案的可行性, 分别对均衡控制、备循控制、手动控制、自动控制等功能进行了测试。
经过测试, 当手动开入为1时, 装置进入手动控制方式, 所有出口均动作, 符合设计要求。根据均衡控制方案, 对统计出口当前运行时间进行了测试, 当施加手动开入运行时间分别为3、12、35min时, 装置显示出口运行时间分别为3、11、35min, 计算误差分别为0、1、0min。由此得出装置统计运行时间误差在±1min范围内, 满足预期设计要求。
均衡控制以当前运行时间为依据, 以均衡设备周期时间 (可整定) 为时间间隔, 对出口按照分级设置出口及备用设置出口两类进行均衡, 对均衡周期时间进行了测试。当整定均衡周期时间分别设置为5、10、20min时, 均衡周期时间分别为299.9、599.6、1199.9s, 误差分别为0.1、0.4、0.1s, 在1s以内。
出口停运时间测试结果显示, 误差在±1min内, 满足风冷控制IED对停运时间的要求。同时对备循控制也进行了测试, 设定装置备循周期时间为10min, 出口2处于断开状态;当出口2停运时间达到10min时, 备循出口动作, 出口2自动闭合。
8 结束语
测试结果证明了方案的可行性, 完全满足智能变电站技术标准要求。风冷控制IED在满足变压器主绝缘及铁心温度控制要求的前提下, 实现了冷却器的节能运行, 并据此形成控制策略以控制各组冷却器的运行, 满足了变压器的冷却器控制的智能化要求, 进一步安装其余配套智能组件后完成变压器的智能化。风冷控制IED为变压器智能化提供了部分解决方案, 为电力系统安全、高效运行提供了助力, 为电力系统科技化水平的提高提供了推力。
摘要：为适应智能变电站一次设备智能化的迅速发展, 研制了新一代智能变压器风冷控制IED。通过采集变压器运行参量, 经逻辑运算及判断形成控制策略, 控制各组冷却装置的运行, 自动实现变压器冷却器的优化控制, 满足智能化变电站基于IEC 61850的通信要求。
关键词：风冷控制,均衡控制,可视化编程,智能变压器
参考文献
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风冷控制装置论文 第7篇
冷却器是大型电力变压器重要的辅助设备,肩负控制变压器在允许低油温范围内运行的重任,为此,冷却系统运行的可靠与否直接影响变压器的出力、寿命以及安全运行。实践运行表明,传统变压器冷却系统的继电式控制方式,存在着控制回路复杂、接点多、常规模拟式温度指示控制器及电源转换开关等测量控制元件触点接触不良、控制功能不完善等诸多缺陷,导致冷却器控制失灵不能可靠工作,给主变安全运行带来隐患;同时存在自动化程度低,无人机交互通讯功能等缺点,随着综合自动化变电站的推广使用,已无法满足变电站无人值班的智能化控制要求。
水布垭电站TZZF-07001/6型主变冷却器控制装置是基于PLC和变频器技术的自动控制系统,使整个控制过程程序化和智能化,系统控制更科学。不仅实现了变压器油温的精确智能控制以及冷却器组自动投切的最优控制,而且达到了安全可靠、降耗节能、减少维护量、延长使用寿命、提高变压器运行效率的目的。
1 风冷控制系统结构组成
水布垭水电站是清江流域三级梯级开发中的龙头电站,位于湖北省巴东县水布娅镇,在电网中主要以调峰、调频方式运行。电站地下厂房安装4台水轮发电机组,装机容量为4460 MW,电气主接线采用发电机、变压器单元接线,电站以两回500 kV线路接入华中电网。
升压变电站共配置500 kV主变4台,容量为4510 MVA。根据水布垭电站运输条件及场地布置要求,主变采用三相组式结构,由三台单相双绕组无励磁调压电力变压器组成,型号为DFP-170000/500,共配置170 MVA单相变压器12台。
1.1 主变冷却方式
电站每相主变压器冷却方式采用强迫油循环风冷却方式(OFAF),变压器冷却器按最大化配置,即在满负荷运行并且环境温度达到最高值的情况下,强制风冷的送风量,依然满足散热要求。每相主变冷却装置配置3组保定多田AEF-3.0T-2TN型冷却器,每组冷却器由1台潜油泵、2台风扇、一个油流指示器和散热器组成。
变压器运行时,利用潜油泵将变压器油箱上部的热油吸入冷却器后再复回油箱,循环过程中热量被传给冷却管,再由冷却管向空气散出热量;同时利用空气侧风扇吹风冷却,带走热量然后吹出冷却器外,从而达到变压器油冷却的目的,使变压器保持在允许的温度下运行。
1.2 系统控制结构
电站主变风冷控制系统采用现地和远方两级分层分布式结构,组成结构框图如图1所示。现地级控制由设置在主变旁的冷却控制装置完成,主要由西门子公司S7-200 PLC、TP170A触摸屏、西门子MM420/MM430变频器、施耐德公司ATS主回路双电源自动切换装置、及测量保护传感元件等部分组成。
PLC 作为核心控制器,实时采集安装在变压器上的两个OTI-34型顶层油面温控器和一个WTI-35型绕组温控器以及一个负荷电流变送器数据,每个温度指示控制器提供3组温度输出信号给PLC装置,其中两组开关量作为辅助冷却器开、停信号,一组模拟量作温度监视输入信号,此外还提供超温报警接点和温度跳闸接点送至主变非电量保护装置,作为主变温度保护的输入信号。
PLC以变压器顶层温度和负荷大小为判据,按一定的控制逻辑对风扇和油泵回路进行控制,实现对冷却器组自动投切,以保证变压器安全运行,并对冷却器风机、油泵、油流继电器、供电电源、变频器、自动化检测元件等进行实时监测并故障报警。每台主变冷却控制柜均配置一触摸屏人机界面,可直观方便地在现地对所采集的变量实时监视和控制,并可现场依据实际应用情况设定各控制参数及修改冷却器组工作模式,同时系统具有远方控制功能,通过通信接口与控制室上位机连接,接受远方控制命令,并上传现地控制装置及冷却器运行状态信息。
2 系统控制策略
2.1 远方/现地、自动/手动控制方式
为实现系统安全可靠、方便快捷的控制操作,设置远方/现地、自动/手动两组切换开关,正常运行方式时,两组切换开关设置为远方自动方式,在远方控制室的主控计算机(上位机)上,通过串行通讯接口与PLC通信,利用PLC程序实现变压器冷却器组远程自动投切。手动操作仅在必要时使用,一般用来方便检修人员在投运前检查每组冷却器组的运行状况及变压器运行时的检修,手动控制方式完全独立于自动控制部分,不受PLC影响。现地控制方式通过设置在主变旁的每相冷却器现地控制柜按钮或触摸屏自动或手动控制冷却器投切,当上位机系统故障时,现地控制方式可脱离于远方控制部分完全独立运行。
2.2 智能双电源切换供电
为保证冷却器不因出现电源故障而不能正常运行,系统接入来自机组用电屏的两个独立交流电源,一路为工作电源,另一路为备用电源。采用高性能ATS系列智能型双电源自动转换开关,对三相四线电网供电的两路电源的三相电压同时检测,当任一相发生过压、欠压、缺相、断电时,能自动从异常电源切换到正常电源,实现主、备用自动切换,以保证供电的可靠性。同时启动“交流电源故障”、“交流电源自动切换”远方信号上传;若两路电源都发生故障,发出“冷却装置失电”故障报警信号,并将全部风冷却器切除。
2.3 温度、负荷阀值综合投切
本系统使用按温度和负荷设定值综合控制冷却器组投切,为保证有效的避免因变压器顶层油温及负荷波动引起频繁投切辅助冷却器,冷却控制装置在产生投、切决策时采用有差值裕度投、切阀值的控制策略。PLC采集变压器顶层油温温度信号、负载电流信号,进行综合判断并产生投切冷却器的控制命令,从而保证主变在安全温度环境工作。正常运行方式下单台主变三组冷却器分别为“工作”、“辅助”、“备用”状态,辅助冷却器按变压器负荷电流或顶层油温设定阀值启动,当处于“工作状态”或“辅助状态”的冷却器组出现故障不能正常运行时,投入位于“备用状态”的冷却器组。
2.4 定时轮换投切
为避免各组冷却器运行时间严重不均衡,导致某些冷却器组长期处于工作状态,使冷却器组油泵和风扇电机过度疲劳运行,不同于传统控制方式,本冷却系统取消了主变三组冷却器固定的工作、辅助、备用三种运行模式,而是对每组冷却器的持续运行时间和累积运行时间进行记录,当单台冷却器运行时间达到15天规定值时进行重新排序,使各冷却器组轮流循环工作于工作、辅助、备用三种运行方式。当控制系统PLC根据定时计数器运算产生定时切换时间到信号,须重新投入另一台冷却器命令时,按投入累积运行时间最短的冷却器规则操作,大大提高了冷却器组的使用寿命。
2.5 变频节能控制
为克服常规控制策略中不管变压器油温高低,风机只能定速运行带来的不节能问题,以及油泵及风扇骤然起、停导致变压器油及重瓦斯的冲击现象,在每组冷却器电动机的控制回路中配置一台变频器来控制两台风扇和一台油泵电动机,通过改变频率调节油泵及风扇转速一方面可实现电机的软启动,同时降低了电能损耗,在保证变压器散热需要的前提下,提高了设备使用寿命,经济效益显著。
取主变温度作为调节变频器输出频率的反馈信号,由温控器转换成标准电流信号,输出至PLC模拟量AD扩展模块输入端;PLC将设定油温与实测油温进行比较,经PID比例积分环节运算发出频率给定命令至变频器。若温度高,变频器的输出频率大,风扇电动机的转速升高,若温度低时,变频器的输出频率变小,风扇电动机的转速降低。
3 控制系统PLC软件设计
3.1 PLC I/O接口配置
单相主变风冷自动控制系统PLC I/0接口配置如图2所示,根据电站冷却控制系统的实际需求,PLC输入输出接口配置点数为33/21点,其中模拟量输入AI3点;开关量输入DI30点;模拟量输出1点,开关量输出DO20点。设计中可编程控制器CPU选用224型(DI14/DO10),开关量输入扩展选用2块EM221(DI8),开关量输出扩展选用2块EM222(DO8),模拟量输入/输出采用EM235(AI4/AQ1)模拟量扩展模块。PLC上电后,通过采样输入将采集的模拟量、开关量经PLC转换成数字量,供PLC梯形图程序使用和处理,并执行编制的程序,根据程序设计对所采集信息进行综合分析、判断并作出决策,产生数字量、模拟量输出,驱动执行器件,完成控制功能。
3.2 PLC 程序设计
系统程序采用模块化设计,其功能模块包括主程序、数据采集模块、冷却器定期轮换模块、投切综合判断处理模块、变频模块、故障诊断处理模块、冷却器全停处理模块等。由于篇幅所限,本文只给出系统主程序流程示意图,针对冷却器投切综合判断子程序、变频子程序、冷却器全停子程序仅说明设计思想。
(1)主程序。首先PLC上电初始化,调用电源处理子程序判断冷却器工作电源是否可靠,若工作电源故障则执行主备电源自动切换;若电源正常工作,则根据主变两侧断路器位置信号判断主变是否投入运行,确认主变投入后,投入一台冷却器,判断是远方还是现地,是自动还是手动控制,再分别进入相应控制流程。冷却器启动后,调用变频子程序使风扇、油泵变频运行,同时调用计时处理子程序、定时轮换子程序,实现每15天一个周期轮换运行。若运行中通过调用数据采集子程序,实时采集变压器油温、负荷大小,产生了根据变压器油温高低、负荷大小的综合投切冷却器的命令,则调用综合投切处理子程序,自动投入或退出冷却器;若有故障,控制系统能自动切换运行,及时进行故障处理、显示,并发送报警信号,程序流程图见图3。
(2)综合投切处理子程序。针对主变顶层油温设置了55、65、75℃ 3个阀值,针对负荷设定了75%额定值电流阀值。系统正常工作时,设置一组冷却器工作,当变压器负荷电流超过75%额定容量设定值,延时60 s后由PLC自动控制启动辅助冷却器,当变压器顶层油温达65℃时直接启动辅助冷却器。
辅助冷却器启动后,当变压器负荷电流恢复至75%额定容量设定值以下或变压器顶层油温降到55℃以下时,辅助冷却器风机停止运行。若辅助冷却器因故障仍无法启动,则启动备用冷却器,备用冷却器投入运行时,发出辅助冷却器故障信号。若备用冷却器投入后故障,发冷却器全部故障报警信号。
当变压器负荷不小于75%额定负荷时,所有风机投入运行,当温度不小于75℃时,所有风机也全部投入运行,并发出相应报警信号,若至少有一组风机不能投入运行时,发出报警信号。运行时主变上层油温超过80℃,发中央信号报警, 超过95℃跳主变各侧开关,绕组温度超过110℃,发中央信号报警,超过115 ℃,则主变各侧断路器出口跳闸。
(3)变频控制子程序。当PLC检测到有投入冷却器动作命令时,启动该冷却器组变频器,实现该组冷却器风扇和油泵电机软起动;变频器频率上限设为50 Hz,下限为20 Hz;输出频率达到上限且油面温度仍大于预设值时,将该冷却器切到工频电源恒速运行,当温度降低到设定值时,且变频器输出频率已低于设定的下限值时,风扇电动机停止运行。在输出频率在20～50 Hz之间且温度降低于设定值时,冷却器变频调速运行,在变频器故障时,转入工频运行,保证变压器的正常散热。
(5)冷却器全停处理子程序。针对主变三组冷却器风机全停故障,系统允许延时20 min满负荷运行,20 min到若顶层油温高于75℃(绕组温度传感器与油面温度开关关联动作确认的75℃温度),则变压器不经延时直接跳闸,即变压器各侧开关跳闸,切除变压器,以保证变压器的安全。若顶层油温未达到75℃时,允许上升到75℃,但冷却器全停后的运行时间最长不得超过1小时, 运行时间到1个小时后不经温度直接出口跳闸;当油温接近跳闸温度时,PLC 在控制屏上发出一个预告警铃与光字信号,提醒运行值班员。为了保证主变油温升过高时能进行可靠的事故停运动作及防止出现误动作, 对顶层最高油温的确定采用“三选二关联动作”,即:对温控器的两只温度开关与1只温度传感器,必须有两个以上的输出量达到事故温度设定值时,装置才会输出事故动作信号至跳闸回路。
4 系统特点
水布垭电站500 kV超高压大型变压器为华中电网重要的调峰调频骨干电源,一旦因故障退出运行,会对地区经济和人们的生活造成难以估量的影响,因此本冷却系统不同于传统的常规控制方式,具有以下特点:
(1)应用可编程序控制器作为控制的核心部件,集变压器风冷系统的数据采集、分析和运行控制、保护于一体,简化了电气线路,缩小了机柜体积,并可提供多种总线方式连接到电站的控制系统,实现了对风冷系统运行状况的远程监测。
(2)应用PLC、变频器、双电源自动切换装置(ATS)等当今电气技术应用领域成熟的科研成果,解决了常规的控制回路的弊端,实现了主回路无机械触点。
(3)变频技术的应用,有效避免了冷却器启动时冲击电流和油流涌动现象,降低了电能的损耗,改善了环境噪声。同时变频器的出口配置施耐德公司的GV2断路器,操作灵活,提供可调热保护和短路保护,此配置省去分控箱内的热保护元件。
(4)测量变压器油温、绕组温度的OTI-34型、WTI-35型温度指示控制器,是瑞典AKM公司专为油浸式电力变压器而设计的,它在制造时即特别要求仪器在控制油温时必须是长寿命,无故障,及重负荷的。因此可强有力的保证系统测量精度、高容量、与高安全性。
(5)故障报警功能完善,系统针对每台风机、油泵电机、自动化检测及保护元件(油流继电器、温控器、电流变送器、电机保护元件、断路器等)、微机智能装置(电源自动切换装置、变频器)都设有故障检测接点接入PLC输入端被监控系统采集,一旦发生故障,PLC将均作出相应的处理,并及时发出故障报警信号。
(6)对变压器温度这一重要参数,采用模拟量、开关量双重冗余配置方案,确保了信号检测的可靠性;现场显示和信号远传相结合的人机交互,方便了操作与监视。
(7)现地控制柜硬件配置均采用进口国际知名品牌产品,确保证了系统的安全可靠性;最优的软件控制策略,实现了的冷却器组的经济运行,延长了冷却器寿命。
5 结 语
水布垭电站第一台机组已于2007年7月并网发电,自投入运行一年多来,主变冷却系统运行良好,系统集信号采集、数据处理、智能控制、人机交互、远程通讯、无触点开关、变频节能等功能于一体,实现了自动跟踪变压器油温和负载的动态变化进行无级调速的智能化控制,该装置的投入增强了变压器冷却系统的可靠性,提高变电所综合自动化水平,为变电站“无人值班,少人值守”的现代化管理发展趋势奠定了牢固基础。
摘要：冷却系统对保证变压器安全运行至关重要。本文介绍了水布垭电站主变冷却器控制系统硬件组成及配置特点,着重阐述了应用高性能PLC及变频技术实现自动跟踪变压器油温和负载综合投切冷却器的控制策略及PLC软件设计方法;该系统克服了传统变压器强迫油循环风冷却器控制装置存在的缺陷,实现了冷却系统无级调速的智能化控制。
关键词：变压器,风冷却器,可编程控制器,变频技术
参考文献
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[3]李炜,李忠,陈世堂.变压器的冷却控制在电力生产中的应用[J].青海大学学报(自然科学版),2008,26(1).
[4]王晓京.500kV变电站主变压器的选型问题[J].电力设备,2006,(2).
风冷控制装置论文 第8篇
大型电力变压器在运行中发热量比较大, 无法通过自然冷却方法将变压器产生的热量传递到空气中, 所以该类型变压器的冷却一般采用强迫油循环风冷却方式。 冷却器控制系统是保证变压器冷却设备正常运行的自动控制设备, 其任务是, 根据要求设定冷却器的工作状态 (工作、辅助或备用) , 自动控制冷却器的投入、运行或停机, 防止风机及油泵的烧损, 当任何一台风机或油泵电机发生故障、 电源开关跳闸、冷却器全停时能够正确的发出报警信号, 以便及时排除故障。 对各类厂家共26 台强迫油循环风冷变压器冷却器控制箱进行调研, 发现目前系统内变压器冷却器控制箱内元件及信号设置均不一致, 且信号设置不全面, 不便于冷却器的运行监视和维护切换操作。 为此, 提出比较合理且规范的变压器冷却器控制箱内元件及信号设置原则。
1 强迫油循环风冷控制箱内原件设置
1.1 主电源空开
为了保证变压器冷却系统能够可靠运行, 必须保证由两路不同供电回路电源供电。调查发现目前电力系统内强迫油循环风冷控制箱内一般不设置电源进线开关, 此种接线方法存在弊端。应该从变电站不同的站用电馈线屏上的开关接电源到风冷控制箱, 进入风冷控制箱后再分别接进线开关, 最后通过双路电源自动切换装置给工作母线供电。这种接线方法比较明确, 使无人值守变电站的运维人员在切换检查冷却系统电源时的工作量减轻, 同时避免了走错间隔, 误拉站用电系统其他电源开关的可能性;另一方面, 如果需进行站用电馈线屏至冷却器控制箱之间的电缆检修工作, 可不停用变压器冷却系统, 避免了变压器被迫停运的严重后果。主电源开关容量要根据变压器冷却器全部负荷进行计算, 一般为150~250A。
1.2 主电源接触器
主电源接触器配置两只, 与自动切换回路配合, 能够满足双路电源自动切换的要求。 接触器要能保证切换时的灭弧能力能够满足要求, 一般采用额定工作电流150~300A, 额定开断电流15~40k A的接触器。
1.3 工作母线及母联开关
通过两路电源接触器自动切换后的电源供给工作母线, 工作母线应采用铜排或铝排, 非接线部位进行绝缘化处理, 并应加装绝缘护罩, 这样可以避免工具或杂物掉落到工作母线上, 造成短路。
对工作母线中间分段, 使用分段开关将两段工作母线连接起来, 两个接触器应分别与工作母线的两段连接。 在传统接线方式下, 工作母线不分段, 冷却系统运行时小母线不能停电, 所以只能带电更换损坏设备。 由于总控制箱内空间小, 电源相间距离近, 因此更换设备极易造成相间短路, 甚至使小母线烧断, 两段电源均投不上, 造成变压器被迫停电。 加装母联空气开关后, 当某一段接触器或空气开关损坏时, 先断开本段电源, 再断开母联开关, 可以使已损坏的设备与工作电源隔离, 即可在不带电的情况下予以更换。 这样既可有效地防止短路及触电事故的发生, 又确保一半的冷却器继续正常运行。 工作母线及分段开关接线原理如图1 所示。
1.4 冷却器组电源开关及热继电器
每组冷却器设置一个开关和一个热继电器, 冷却器开关作为回路的短路保护, 在发生短路故障时能够隔离该回路, 保证正常冷却器组正常工作;热继电器作为该回路的过载保护, 保证冷却器组的电机或油泵发生过载时能够隔离该回路, 保证正常冷却器组不受影响。 变压器冷却器组应按顺序编号, 将单号冷却器组电源开关接于一段工作电源母线, 将双号冷却器组电源开关接于二段工作母线。 这样设置可以保证更换该回路内任意一个元件时不需要将全部冷却器停电, 也可以保证每一段工作母线单独工作时冷却器分布合理, 保证变压器散热均匀。
1.5 风冷电机和油泵电源开关及热继电器
每台风扇电机和油泵设置一个电源开关, 一个热继电器和一个接触器。 电源开关作为该回路的短路保护, 在发生短路故障时能够隔离该回路, 保证冷却器组正常设备的运行; 热继电器作为该回路的过载保护, 保证风冷电机或油泵发生过载时能够隔离该回路, 保证该冷却器组正常设备不受影响。 接触器用来进行电机及油泵的自动或手动投入控制。 这种设置方法可以确保电机或油泵故障时能够将故障隔离在最小的范围内, 不至于影响到其他正常设备, 在进行元件更换时也可以有效隔离, 避免工作人员触电。
2 强迫油循环风冷控制箱内信号设置
变压器冷却系统的工作情况需要完善的信号来进行监视, 由于目前变电站全部实行无人值守, 集中监控的模式, 变压器冷却系统的信号变得更为重要。
2.1 工作电源监视信号
在冷却器控制箱内必须设置一、二段工作电源监视信号灯, 该信号通过在冷却器控制箱内主电源空开进线端加装电压继电器实现。 该回路有电时继电器动作, 接通电源监视信号灯。
2.2 一、二段工作母线运行信号
在冷却器控制箱内必须设置一、二段工作母线运行信号灯, 该信号由冷却器控制箱内主电源接触器辅助开关控制。 主电源接触器动作, 该回路接通, 一段或二段工作母线运行信号灯点亮。
2.3 工作电源故障信号
在冷却器控制箱内必须设置一、二段工作电源故障信号灯, 该信号由冷却器控制箱内主电源空开脱扣辅助开关控制。 主电源开关跳闸后, 接点闭合, 一或二段工作电源故障信号灯点亮。 变电站及后调度集中监控后台报X号主变第一组冷却器电源故障报文, X号主变第一组冷却器电源故障光字牌点亮。
2.4 冷却器组电源故障信号
冷却器组电源故障信号由冷却器控制箱内冷却器组电源空开脱扣辅助开关和冷却器组电源热继电器动作接点控制。 冷却器组电源空开跳闸或热继电器动作后, 接点闭合。 变电站及后调度集中监控后台报X号冷却器组电源故障报文, X号冷却器组电源故障信号光子亮。 该信号可以分组设置, 也可以合并设置, 建议分组设置, 这样便于快速判断故障范围。
2.5 冷却器组运行和停止信号
冷却器组运行和停止信号由冷却器组风冷电机及油泵启动接触器动作接点控制。 该组冷却器内有任意一台风冷电机和油泵同时工作, 该回路接通, 变电站及后调度集中监控后台X号冷却器运行光字牌亮;当该组冷却器油泵或全部风冷电机停止运行, 变电站及后调度集中监控后台报X号冷却器组停止运行报文, X号冷却器运行光字牌熄灭。 该信号必须分组设置, 便于监控人员和运维人员随时监控冷却器组运行情况。
2.6 风冷电机和油泵故障信号
风冷电机和油泵故障信号由风冷电机及油泵电源空开脱扣辅助开关和热继电器动作接点控制。 风冷电机电源空开跳闸或热继电器动作后, 接点闭合, 变电站及后调度集中监控后台报X号冷却器组风冷电机或油泵故障报文, X号冷却器组风冷电机或油泵故障光字牌亮。 该信号建议分组设置, 便于监控人员和运维人员能够随时监控每台风冷电机及油泵的运行情况。
2.7 油流继电器运行及停止信号
油流继电器运行及停止信号由油流继电器动作接点控制, 当油泵运行, 变压器油流动速度达到规定值时, 油流继电器动作, 接点闭合, 变电站及后调度集中监控后台X号油流继电器运行光字牌亮;当油泵停止工作时变电站及后调度集中监控后台报X号油流继电器停止报文, X号油流继电器运行光字熄灭。 该信号建议分组设置, 便于监控人员和运维人员随时监控冷却器组运行情况。
2.8 冷却器全停信号
强迫油循环风冷变压器在运行中严禁冷却器全停信号, 所以该信号是变压器冷却系统最重要的一个信号。 冷却器全停信号采用两路主电源接触器的常闭辅助触点串联的控制方式, 当两路主电源接触器都处在分位时, 接点闭合, 接通信号回路, 变电站及后调度集中监控后台报X号主变冷却器全停事故报文, X号主变冷却器全停光字牌亮。 该信号应设置为事故信号, 便于监控人员和运维人员及时发现。
3 结语
