关键词：阀冷主泵；在线监测；故障预警
阀冷主泵是换流站阀冷系统的核心设备，根据多个换流站运维情况分析发现，阀冷主泵缺陷发生率较高，常见于电机异常震动、转动轴与轴承连接处发热、水泵转轴密封圈漏水等几种情况。目前，多数换流站对阀冷主泵运行状态的检测主要依靠日常巡视和定期红外巡视等定期检测方式进行，对于以上几种主泵常见缺陷无法及时发现和预警，若缺陷快速恶化可能导致设备损坏和直流闭锁，存在较大的安全隐患，影响设备和电网的安全稳定运行。
一、楚雄换流站阀冷主泵运行情况与常见故障
1、运行情况分析
±800kV楚雄换流站投运于2010年6月，换流站共有四个换流阀组，每个换流阀组配备一套换流阀冷却系统，每套换流阀冷却系统配有两台互为备用的主泵，全站共投运8台主泵。
楚雄站阀冷系统主泵由奥地利FFD公司生产的DPIG280S/2F型电动机和美国ITT公司生产的LSN-125-100-250S1W1-7502型水泵共同组成，电机和水泵之间采用长传动轴连接，传动轴配有固定轴承室，主泵整体结构如图1。
图1 楚雄换流站阀冷主泵.png)
2、常见故障问题
通过统计分析楚雄站10年来的阀冷系统设备维护情况可以发现，阀冷主泵即是阀冷系统最核心设备，也是经常出现缺陷异常的设备之一，其常见异常情况主要为：①转轴与轴承室连接处发热，该点常规温度低于120℃，异常时可达160℃以上；转轴与电机轴承连接处发热，该点常规温度低于70℃；水泵转轴密封圈渗漏水，长期漏水可导致换流阀内冷水水位低。
.png)
图2 主泵电机轴承处发热及拆解图
针对以上情况，目前楚雄站仅能通过日常巡视与红外巡视结合的“人巡”方式发现设备异常，即不能及时发现主泵以上异常情况，也无法通过采集和分析电机、主泵的运行数据，提前分析出设备异常的发展趋势，一旦发生恶化较快的设备异常，将导致阀冷电机或主泵故障不可用，甚至导致直流系统闭锁，影响电网安全稳定运行。
二、阀冷主泵在线监测与故障预警装置
阀冷主泵在线监测与故障预警装置，是一种基于物联网前端智能传感器，并配套数据整合、传输、分析技术的新型装置，该装置可实时监测阀冷主泵的温度、振动、漏水等运行数据，并将数据实时传输至后台软件系统，当运行数据出现异常后，后台分析软件可及时触发报警信号，提示运维人员开展进一步检查。装置结构示意如下。
.png)
图3 装置示意图
1、硬件介绍
（1）温度传感器模块
根据现场设备情况，选取了转轴与轴承室连接处、转轴与电机轴承连接处两个测温点，为满足测温要求，通过市场产品选型，最终确定了MLX90640BAB型微型红外成像摄像头，该摄像头视场角度为55*35 度，测温范围-40℃~200℃。
（2）震动传感器模块
根据现场设备情况，选取了阀冷电机轴承周边区域为震动监测点，该点紧靠电机轴承，能够及时捕捉轴承异常震动数据，传感器测量范围0~20MM/S,响应频率0~1000HZ。
（3）漏水检测模块
漏水检测模块由定制型集水槽和水位传感器组成，集水槽根据楚雄站阀冷主泵现场安装环境，采用顶部三面固定方式，固定于主泵与传动轴连接点下方，当该点出现渗漏水时，水会直接滴入集水槽，集水槽尺寸为20mm*15mm*10mm。集水槽内安装水位传感器，传感器测量范围0~100MM，模拟量输出1~5V，可事实监测集水槽水位。
（4）数据处理模块
数据处理模块采用单片机设计，可实时采集、存储温度传感器、震动传感器和漏水监测模块的水位传感器采集的数据，在模块中实现轮换覆盖式存储，并通过无线数据传输模块，将数据实时传输至后台软件。
数据处理模块还能够接受和反馈后台软件设定的各传感器采集频率，并通过计时单元控制各传感器工作周期。
此外，数据采集模块集成有电源驱动，一方面通过连接220V电源的适配器或蓄电池供电，一方面通过拔插式数据线连接各传感器，为传感器提供动力电源。
（5）机械部分
装置根据楚雄站阀冷主泵外形与安装环境，装置配备了定制型机械部分，该机械部分分为安装底座、万向节和磁力座。安装底座通过磁力座固定于主泵支架上，万向节一侧安装于底座上，一侧安装温度传感器，将温度传感器固定于测温点附近合适位置。
2、软件介绍
阀冷主泵在线监测与故障预警装置配套后台分析软件，该软件在windows系统环境下运行，可安装于巡视人员的随身平板电脑。
软件人机界面设计简洁，操作简单，通过无线网获取和存储数据处理模块采集的数据后，用户可在软件界面完成数据详细分析，或通过设定报警阀值，实现自动报警功能。
软件提供了参数设置窗口，当前端装置与后台软件连接后，可在软件界面设置各传感器的启动周期，或发布开启、关闭、实时启动或数据现时传输的命令。
三、创新点及应用前景
1、创新情况分析
阀冷主泵在线监测与故障预警装置主要创新点如下：（1）首次成功研制出了一套适用于生产现场的换流站阀冷主泵在线监测与故障预警装置，装置具有很强的实用性、针对性和专业性，能够实现阀冷主泵运行工况数据的全面采集和综合监测预警，从根本上解决了阀冷主泵运行工况无法实时监测的难题；（2）装置首次实现了部分换流站的阀冷主泵震动、漏水数据监测功能，并通过数据分析为主泵故障趋势分析和预警提供了基础；（3）装置基于物联网技术，实现了换流站阀冷主泵从“人巡”到“机巡”、从“周期巡”到“实时巡”的转变，为今后实现少人值班或无人值班提供了一定的技术参考。
2、应用前景
阀冷主泵在线监测与故障预警装置作为定制型产品，实现了阀冷主泵运行工况数据的补充采集和综合监测预警，做到了从“人巡”到“机巡”的转变。装置安装方便，操作简单，软件人机界面友好，具有很强的可操作性，易于运维人员上手，使用后可大大节省设备运维人力成本，同时提高阀冷主泵的运行可靠性，为设备和电网安全稳定运行提供保障，具有很强的推广性及应用价值。
参考文献：
[1]洪乐洲,江一,翁洪志,等.换流站阀冷系统设计缺陷与改进措施[J].南方电网技术(1):50-52.
[3]李金安,周登波,何园峰.国产阀冷系统数据处理方法及回路优化方案[J].电工技术,479(17):143-146.
[3]莫文斌,张文,徐攀滕,等.特高压换流站阀冷系统隐患分析及整改措施[J].电力科学与工程,2015(3):29-32.
论文作者:高标
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：楚雄论文; 在线论文; 装置论文; 传感器论文; 数据论文; 模块论文; 设备论文; 《中国电业》2019年20期论文;