◎刘亚楠 颜勋奇 李倩如 张超峰

某特高压换流站，调相机的冷却系统循环水池为户外开放式结构，因此池体内部很容易出现大量的细微藻类、水体表面的漂浮物以及各种杂质等，随着冷却水循环进入到调相机内冷却系统和油系统，冷却器内部会造成调相机内冷却水和润滑油的温度不断提升，很有可能会造成调相机油水系统温度增高，同时由于杂质堆积及流入管道，可能使得冷却水循环水路中水流速及流量收到一定影响，从而间接影响到调相机冷却能力，基于此，本文通过对调相机工程外水冷系统的水阻进行详细计算，在得出其水路水阻的工程理论值后，对加装循环水池过滤装置提供理论参考，从而确保对水池内部的水体进行净化处理的同时，又能有效保证通过过滤装置的水阻满足系统要求。

一、外冷却系统概况

本次项目本工程设计工作当中，在换流站当中加装2×300MVar的调相机工程外冷却系统，并且所加装的调相机工程部分使用的施母管制，2×300MVar调相机设备当中总共施工一套水冷设备。其中一套完整的设备系统当中，主要包含机力通风冷却塔、电动滤水器、循环水泵、工业水池补水泵和外冷系统共用的电源盘柜以及整个设备的所有管道及备品备件。外冷系统的设计结构更加安全合理，在运行过程中的稳定性更强，维修工作更加简单。外冷系统的设计和制造是保证系统在各种不同环境条件下可以充分适应调相机的运行工作状态，外冷系统不但可以承受正常的供电电压以及电流能力，同时还可以有效承受外部触发系统误动作或者是站内各部分故障问题以及交流故障问题所形成的高冲击电流和电压。外冷系统在工作过程中的运行稳定性更高，机械设备结构过程更加简单，维修更加方便，设备零部件可以充分满足自由膨胀搜索以及抗拉强度等各的问题，不允许存在明显的变形，泄漏，异常震动以及其他功能缺陷情况，管路系统的设计保证岩程的水阻最小。如图1：

图1 外冷却系统

二、加装调相机工程系统水阻计算

1.各部分换热器环路水阻。

调相机的外轮系统使用的是母管制，两台调相机共同使用一套冷却系统，其中三台水泵两台使用，一台进行备用，同时实现周期性的切换水泵和管道材料的配置保持相同，如图2：

图2 换热器环路结构

在进行水阻计算过程中，只选用其中一条支路即可完成，调相机可以通过对称布置工作方式，在计算管路水阻工程中，只需要检查一台调相机各个换热器的水阻环路即可完成，所对应的各个部分换热器环路水阻如下。

表1 调相机各部分换热器环路水阻

2.水阻详细计算如下：

根据阻力公式：i=105·（Q/C）1.85·（dj）-4.87；其中：i—比摩阻（kPa/m）；Q—水流量（m3/s）dj—管道计算内径（m）；C—海澄威廉系数，不锈钢管C=130。根据公式：h=§·v2/2g其中：§—局部阻力系数；v—管内流速（m/s）计算输入、输出。

（1）水泵房水阻。

泵入口到泵房出口（母管处）：DN400的不锈钢304管段最不利长度3.75m（流量565m3/h）DN400的不锈钢管段的阀门数量为李哥，阻力洗漱为0.3；则：总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：5.703Kpa。

（2）泵出口到泵房出口（母管处）。

DN300的不锈钢304管段最不利长度4.5m（流量565m3/h）DN300的不锈钢管段的阀门1个，阻力系数为7.5，电动阀门1个，阻力系数为0.3。则：总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：16.26Kpa水泵房的总水阻：5.703+16.26=21.963Kpa。

（3）房出口母管处到调相机支路处。

DN500的不锈钢304管段最不利长度329m（流量1130m3/h）；DN500的不锈钢管段的阀门、弯头6个，阻力系数为1.13。则：总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：24.08Kpa。

（4）电动滤水器进口到电动滤水器出口。

DN350的不锈钢304管段最不利长度3m（流量565m3/h），DN350的不锈钢管段的阀门、弯头如下：

表2 DN350的不锈钢管段的阀门、弯头情况

则：总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：12.445Kpa

3.电动滤水器出口到调相机换热器的进口前。

（1）电动滤水器出口到空气换热器的进口分支前。

DN200的不锈钢304管段最不利长度25m（流量220m3/h）DN200的不锈钢管段的阀门、弯头数量为4个，阻力系数为1。13；总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：12.07。

（2）空气换热器的进口分支前到空气换热器的进口。

DN100的不锈钢304管段最不利长度10m（流量55m3/h）DN100的不锈钢管段的电动阀1个，阻力系数为0.3，DN100弯头4个，阻力系数为1.13，总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：9.58Kpa。

（3）电动滤水器出口到定子换热器的进口。

DN150的不锈钢304管段最不利长度20m（流量125m3/h）DN150的不锈钢管段的电动阀数量1个，阻力系数0.3；DN150弯头4个，阻力系数为1.13。总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：10.48Kpa。

（4）电动滤水器出口到转子换热器的进口。

DN150的不锈钢304管段最不利长度20m（流量130m3/h）DN150的不锈钢管段电动阀数量1个，阻力系数0.3；DN150弯头4个，阻力系数为1.13。总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：11.32Kpa。

（5）电动滤水器出口到润滑油换热器的进口。

DN125的不锈钢304管段最不利长度17m（流量90m3/h）DN125的不锈钢管段电动阀数量1个，阻力系数0.3；DN125弯头4个，阻力系数为1.13。总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：9.73。

4.调相机换热器进口到循环母管处。

（1）空气换热器的进口到空气换热器汇总前。

DN100的不锈钢304管段最不利长度10m（流量55m3/h）DN100的不锈钢管段的DN100弯头数量为4个，阻力系数为1.13；空气换热器1个，压损≤50Kpa；总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：59.16Kpa。

（2）空气换热器汇总前到空气换热器出口。

DN200的不锈钢304管段最不利长度25m（流量220m3/h）DN200的不锈钢管段的DN200电动阀1个，阻力系数0.3；DN200手动阀2个，阻力系数0.3；DN200弯头3个，阻力系数1.13。总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：9.73Kpa。

（3）转子换热器的进口到转子换热器出口。

DN150的不锈钢304管段最不利长度20m（流量130m3/h）DN150的不锈钢管段的DN150电动1个，阻力系数0.3；DN150手动阀2个，阻力系数0.3；DN150弯头4个，阻力系数1.13；转子换热器1个，压损≤1.5Kpa；总水阻（沿程阻力+局部阻力/Kpa）：13.74Kpa。

（4）润滑油换热器的进口到润滑油换热器出口。

DN125的不锈钢304管段最不利长度17m（流量90m3/h）DN125的不锈钢管段的阀门、弯头如下表：

表3 DN125的不锈钢管段的阀门、弯头

5.系统的静压。

空气换热器进水口处于系统供水的最高点取总的静压约：60Kpa；定子换热器进水口高约1.9m，取基础标高不大于0.5m，水池液面-0.3m则取静压约：27Kpa；转子换热器进水口高约1.9m，取基础标高不大于0.5m，水池液面-0.3m则取静压约：27Kpa；润滑油换热器进水口高约2.7m，取基础标高不大于0.5m，水池液面-0.3m则取静压约：35Kpa。

三、结论

综上得出：

第一，调相机空气换热器环路的总水阻：

第二，调相机定子换热器环路的总水阻：

第三，调相机转子换热器环路的总水阻：

第四，调相机润滑油换热器环路的总水阻：

四、设备选型建议

通过上述水阻计算可知，为防止水阻过大，在现场加装循环水池过滤装置时，其用于过滤的格栅的网孔尺寸不可过小，否则影响调相机外冷水系统对整个调相机设备的冷却能力，通过采用2mm孔径的不锈钢过滤网，调相机系统工程循环水池过滤装置在后续正式工作中，可以满足系统水阻要求，过滤装置的水体过滤效果达到了预期的工作目标。