Ψύκτες πετρελαίου και εξαναγκασμένου νερού για μετασχηματιστές
Εξαναγκασμένοι-Ψύκτες λαδιού (FOC)
(I) Αρχή εργασίας
Οι εξαναγκασμένοι-ψύκτες λαδιού βασίζονται στην βασική λογική της "αναγκαστικής κυκλοφορίας + ψύξης αέρα", σπάζοντας την εξάρτηση της ψύξης φυσικής κυκλοφορίας λαδιού από τη διαφορά θερμοκρασίας. Καθοδηγώντας ενεργά τη ροή λαδιού για να επιταχύνουν την κυκλοφορία, βελτιώνουν σημαντικά την απόδοση απαγωγής θερμότητας. Σύμφωνα με το πρότυπο 60076-2:2011 της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής (IEC), η μέθοδος ψύξης κωδικοποιείται ως OFAF (Oil Forced-Air Forced), που σημαίνει εσωτερική αναγκαστική κυκλοφορία λαδιού και εξωτερική εξαναγκασμένη κυκλοφορία αέρα. Κατά τη λειτουργία, μια ειδική υποβρύχια αντλία εξάγει καυτό λάδι από το ανώτερο στρώμα της δεξαμενής, το πιέζει και το στέλνει στη δέσμη του σωλήνα απαγωγής θερμότητας του σώματος του ψυγείου. Ταυτόχρονα, ξεκινά ο ανεμιστήρας ψύξης, αναγκάζοντας τον αέρα να ρέει γρήγορα πάνω από την επιφάνεια των σωλήνων απαγωγής θερμότητας. Μέσω της αγωγιμότητας και της μεταφοράς θερμότητας, η θερμότητα στο καυτό λάδι μεταφέρεται γρήγορα στον αέρα. Το ψυχρό λάδι μετασχηματιστή έχει χαμηλότερη θερμοκρασία και αυξημένη πυκνότητα, ρέοντας πίσω στο κάτω μέρος της δεξαμενής του μετασχηματιστή μέσω του κάτω συνδετικού σωλήνα για να ξαναψύξει τον πυρήνα και τις περιελίξεις, σχηματίζοντας έναν πλήρη βρόχο απαγωγής θερμότητας με αναγκαστική κυκλοφορία λαδιού που αφαιρεί συνεχώς τη θερμότητα που παράγεται κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού.
(2) Δομική Σύνθεση
Ο ψύκτης εξαναγκασμένου λαδιού αποτελείται κυρίως από το σώμα του ψυγείου, την υποβρύχια αντλία, τον ανεμιστήρα ψύξης, το σύστημα σωληνώσεων λαδιού, το ηλεκτρικό κιβώτιο ελέγχου και τα βοηθητικά εξαρτήματα προστασίας. Το ψυχρότερο σώμα τυπικά υιοθετεί μια δομή πτερυγίου σωλήνα-, με τους σωλήνες απαγωγής θερμότητας από χαλκό ή αλουμίνιο ανθεκτικό στη διάβρωση-ανθεκτικό, υψηλής{3}}θερμικής-αγωγιμότητας-σωλήνες εξωτερικά πτερύγια για αύξηση της περιοχής απαγωγής θερμότητας. Η υποβρύχια αντλία, ως πηγή ενέργειας για την κυκλοφορία λαδιού, διαθέτει υψηλή απόδοση, χαμηλό θόρυβο και αντοχή στη διάβρωση του λαδιού, εξασφαλίζοντας σταθερή κυκλοφορία λαδιού. Ο ανεμιστήρας ψύξης είναι ως επί το πλείστον ένας ανεμιστήρας αξονικής ροής, που ελέγχεται από έναν αισθητήρα θερμοκρασίας, που ξεκινά μόνο όταν η θερμοκρασία λαδιού φτάσει την καθορισμένη τιμή, επιτυγχάνοντας λειτουργία εξοικονόμησης ενέργειας-. Το ηλεκτρικό κιβώτιο ελέγχου είναι υπεύθυνο για τον συνολικό έλεγχο της εκκίνησης και διακοπής της αντλίας λαδιού και του ανεμιστήρα και ενσωματώνει επίσης λειτουργίες παρακολούθησης θερμοκρασίας και ροής λαδιού. Τα βοηθητικά εξαρτήματα προστασίας περιλαμβάνουν δείκτες ροής λαδιού και σήματα διαφορικής πίεσης, τα οποία μπορούν να εκδίδουν σήματα συναγερμού σε περίπτωση βλάβης της κυκλοφορίας λαδιού ή μη φυσιολογικών διαφορών πίεσης νερού{10}}λαδιού, διασφαλίζοντας την ασφάλεια του εξοπλισμού.
(3) Βασικά χαρακτηριστικά και σενάρια εφαρμογών
Το βασικό πλεονέκτημα των εξαναγκασμένων ψυκτών λαδιού είναι η υψηλή τους απόδοση απαγωγής θερμότητας. Σε σύγκριση με τις μεθόδους ψύξης με βυθισμένο αέρα (ONAF), η απόδοση απαγωγής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί κατά περισσότερο από 30%, γεγονός που μπορεί να καλύψει τις ανάγκες απαγωγής θερμότητας μεγάλων μετασχηματιστών υπό λειτουργία υψηλού φορτίου. Η δομή είναι σχετικά συμπαγής και μπορεί να τοποθετηθεί απευθείας στο σώμα του μετασχηματιστή, με μικρό αποτύπωμα και μέτριο φόρτο εργασίας συντήρησης. Ισχυρή προσαρμοστικότητα, μπορεί να ρυθμίσει την ικανότητα απαγωγής θερμότητας αυξάνοντας ή μειώνοντας τον αριθμό των ψυγείων που λειτουργούν ανάλογα με τις αλλαγές στο φορτίο του μετασχηματιστή και να επιτύχουν αντιστοίχιση μεταξύ φορτίου και απαγωγής θερμότητας.
Τα σενάρια εφαρμογής του εστιάζονται κυρίως σε μεγάλους μετασχηματιστές υψηλής{{0}τάσης, ειδικά μετασχηματιστές ισχύος με επίπεδα τάσης 220 kV και άνω και χωρητικότητα 120 MVA ή μεγαλύτερη, οι οποίοι χρησιμοποιούνται ευρέως σε υποσταθμούς, σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, βιομηχανικές εγκαταστάσεις και άλλα σενάρια. Σε ειδικά σενάρια όπως ευέλικτοι σταθμοί μετατροπής μεσαίου καναλιού-σε{{5}πίσω, χρησιμοποιούνται επίσης ψυγεία λαδιού με χαμηλό-θόρυβο για τη μείωση του θορύβου λειτουργίας, σε συνδυασμό με υποβρύχιες αντλίες χαμηλού-θορύβου, για την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων της λειτουργίας του εξοπλισμού στο περιβάλλον.
Εξαναγκασμένοι Ψύκτες Νερού (FWC) για Μετασχηματιστές
(1) Αρχή λειτουργίας
Ο εξαναγκασμένος ψύκτης νερού υιοθετεί μια λειτουργία διπλής εξαναγκασμένης ψύξης "αναγκαστική κυκλοφορία λαδιού + ψύξη νερού" και η τυπική μέθοδος ψύξης κωδικοποιείται ως OFWF (Oil Forced Water Forced), που σημαίνει εσωτερική εξαναγκασμένη κυκλοφορία λαδιού και εξωτερική εξαναγκασμένη κυκλοφορία νερού. Η βασική λογική είναι να χρησιμοποιηθεί η υψηλή ειδική θερμική χωρητικότητα και η θερμική αγωγιμότητα του νερού σε σύγκριση με τον αέρα και να επιτευχθεί αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας μέσω της ανταλλαγής θερμότητας του πετρελαίου-του νερού. Κατά τη λειτουργία, η υποβρύχια αντλία λαδιού εξάγει το καυτό λάδι από τη δεξαμενή λαδιού του μετασχηματιστή και το στέλνει στον-εναλλάκτη θερμότητας νερού λαδιού (σώμα του ψυγείου). Ταυτόχρονα, η κυκλοφορούσα αντλία νερού αντλεί νερό ψύξης (κυρίως βιομηχανικό κυκλοφορούν νερό ή νερό ποταμού) στο άλλο κανάλι του εναλλάκτη θερμότητας. Το ζεστό λάδι και το νερό ψύξης ρέουν προς αντίθετες κατευθύνσεις μέσα στον εναλλάκτη θερμότητας και μέσω της θερμικής αγωγιμότητας, η θερμότητα στο καυτό λάδι μεταφέρεται γρήγορα στο νερό ψύξης. Το ψυχρό λάδι μετασχηματιστή ρέει πίσω στη δεξαμενή λαδιού για να συνεχίσει να συμμετέχει στον κύκλο ψύξης, ενώ το ψυκτικό νερό που απορροφά τη θερμότητα εκκενώνεται από το ψυγείο. Μετά από επακόλουθη επεξεργασία ψύξης, μπορεί να ανακυκλωθεί ή να αποφορτιστεί απευθείας, σχηματίζοντας ένα διπλό κύκλωμα ψύξης «κυκλοφορία λαδιού+κυκλοφορία νερού».
Αξίζει να σημειωθεί ότι κατά τη λειτουργία, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι η πίεση λαδιού είναι υψηλότερη από την πίεση του νερού. Εάν ο σωλήνας ανταλλαγής θερμότητας σπάσει και το νερό εισέλθει στο λάδι του μετασχηματιστή, θα προκαλέσει ζημιά στη μόνωση και θα προκαλέσει καταστροφικά ατυχήματα. Επομένως, αυτό το σύστημα έχει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για την απόδοση στεγανοποίησης.
(2) Δομική Σύνθεση Η δομή ενός εξαναγκασμένου ψύκτη νερού είναι πιο περίπλοκη από εκείνη ενός ψύκτη εξαναγκασμένου λαδιού, που αποτελείται κυρίως από το σώμα του ψυγείου, την υποβρύχια αντλία λαδιού, την αντλία νερού κυκλοφορίας, το σύστημα σωληνώσεων λαδιού-, το ηλεκτρικό κιβώτιο ελέγχου και τις διατάξεις προστασίας. Το σώμα του ψυγείου (ελαίου-εναλλάκτης θερμότητας νερού) περιλαμβάνει έναν θάλαμο λαδιού και δύο θαλάμους νερού. Ο θάλαμος λαδιού είναι γεμάτος με πυκνούς σωλήνες ψύξης, μέσω των οποίων ρέει ψυκτικό νερό. Ο εξωτερικός θάλαμος λαδιού χωρίζεται σε πολλά κανάλια με διαφράγματα, διασφαλίζοντας ότι το καυτό λάδι ρέει με στροφές στην επιφάνεια των σωλήνων ψύξης, βελτιώνοντας την απόδοση ανταλλαγής θερμότητας. Ο θάλαμος νερού χωρίζεται σε άνω και κάτω θάλαμο, με τον κάτω θάλαμο νερού να χωρίζεται περαιτέρω σε δύο κοιλότητες, επιτρέποντας στο νερό ψύξης να ρέει αμφίδρομα, ενισχύοντας περαιτέρω τη διάχυση της θερμότητας. Το σύστημα σωληνώσεων νερού λαδιού-είναι εξοπλισμένο με βαλβίδες, φίλτρα και άλλα εξαρτήματα για τη ρύθμιση του ρυθμού ροής λαδιού και νερού, τις ακαθαρσίες του φίλτρου και την πρόληψη απόφραξης σωλήνων. Εκτός από τους δείκτες ροής λαδιού και τα σήματα διαφορικής πίεσης, οι συσκευές προστασίας ασφαλείας περιλαμβάνουν εξαρτήματα παρακολούθησης στάθμης νερού και παρακολούθησης πίεσης νερού για την παρακολούθηση της κατάστασης λειτουργίας του συστήματος κυκλοφορίας νερού σε πραγματικό χρόνο και την έγκαιρη ανίχνευση διαρροών, ελλείψεων νερού και άλλων προβλημάτων.
(3) Βασικά χαρακτηριστικά και σενάρια εφαρμογής
Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των αναγκαστικών ψύκτη νερού είναι η εξαιρετικά υψηλή απόδοση απαγωγής θερμότητας. Για την ίδια ψυκτική ικανότητα, ο όγκος τους είναι πολύ μικρότερος από τους ψύκτες λαδιού, είναι ελαφρύτεροι και λειτουργούν με χαμηλότερο θόρυβο (χωρίς θόρυβο ανεμιστήρα), διευκολύνοντας την εγκατάσταση σε εσωτερικούς χώρους και καθιστώντας τα κατάλληλα για σενάρια με αυστηρές απαιτήσεις θορύβου και χώρου. Ταυτόχρονα, το αποτέλεσμα απαγωγής θερμότητας επηρεάζεται λιγότερο από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, διατηρώντας σταθερή απόδοση απαγωγής θερμότητας σε περιβάλλοντα υψηλής{{2} θερμοκρασίας, καθιστώντας τα κατάλληλα για μετασχηματιστές που λειτουργούν υπό συνθήκες υψηλού φορτίου και υψηλής θερμοκρασίας.
Οι περιορισμοί τους έγκεινται κυρίως στην υψηλή πολυπλοκότητα του συστήματος, τις υψηλές απαιτήσεις για ποιότητα νερού ψύξης και σταθερότητα παροχής, την ανάγκη τακτικής συντήρησης του συστήματος κυκλοφορίας νερού, αναπλήρωση νερού ψύξης, προσθήκη αντιψυκτικού και καθαρισμό εναλλάκτη θερμότητας. και η σχετικά σύντομη διάρκεια ζωής των υδρόψυκτων συστημάτων, καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη της ίδιας διάρκειας ζωής με τον μετασχηματιστή (συνήθως 40 χρόνια φυσικής ζωής), αυξάνοντας το κόστος συντήρησης αργότερα και τη συχνότητα αντικατάστασης εξοπλισμού.
Τα σενάρια εφαρμογής επικεντρώνονται κυρίως σε περιοχές με άφθονους υδάτινους πόρους και εύκολη αποστράγγιση, όπως κύριοι μετασχηματιστές σε κτίρια υδροηλεκτρικών σταθμών. και σε μέρη με περιορισμένο χώρο και αυστηρές απαιτήσεις θορύβου, όπως υπόγειοι υποσταθμοί, υποσταθμοί σε αστικές περιοχές πυρήνα και κέντρα δεδομένων. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την ψύξη μετασχηματιστών εξαιρετικά-μεγάλης χωρητικότητας για την κάλυψη των αναγκών απαγωγής θερμότητας υπό ακραία φορτία.
Ως εξοπλισμός πυρήνα ψύξης των μετασχηματιστών, οι ψύκτες ελαίου και οι ψύκτες αναγκασμένου νερού, με τις μοναδικές δομές και τις επιδόσεις τους, προσαρμόζονται σε διαφορετικά σενάρια εφαρμογής και παρέχουν από κοινού εγγυήσεις για την ασφαλή και σταθερή λειτουργία των μετασχηματιστών. Οι ψύκτες αναγκασμένου λαδιού έχουν γίνει η κύρια επιλογή ψύξης για μεγάλους μετασχηματιστές λόγω της απλής δομής, της εύκολης συντήρησης και της ισχυρής προσαρμοστικότητας. Οι εξαναγκασμένοι ψύκτες νερού παίζουν αναντικατάστατο ρόλο σε ειδικά σενάρια λόγω της υψηλής απόδοσης τους στην απαγωγή θερμότητας, του χαμηλού θορύβου και της συμπαγούς τους.
Με τη συνεχή ανάπτυξη του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, η τεχνολογία ψύξης θα συνεχίσει να βελτιστοποιείται και η ευφυΐα, η απόδοση και η εξοικονόμηση ενέργειας θα γίνουν η βασική κατεύθυνση ανάπτυξης στο μέλλον. Σε πρακτικές εφαρμογές, είναι απαραίτητη η επιστημονική επιλογή και τυποποίηση της συντήρησης με βάση παράγοντες όπως οι απαιτήσεις λειτουργίας και το περιβάλλον εγκατάστασης των μετασχηματιστών, η πλήρης αξιοποίηση της απόδοσης απαγωγής θερμότητας των συστημάτων ψύξης, η παράταση της διάρκειας ζωής των μετασχηματιστών, η διασφάλιση της ασφαλούς, αποτελεσματικής και σταθερής λειτουργίας των συστημάτων ισχύος και η παροχή σταθερής υποστήριξης για μεταφορά και παροχή ρεύματος.
