一种换流阀冷却系统水泵加速寿命试验平台及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流输电系统的试验平台及其试验方法，具体讲涉及一种换流阀冷却系统水栗加速寿命试验平台及其试验方法。
【背景技术】
[0002]当今电力设备产品的发展日新月异，对产品的寿命和可靠性提出了更高的要求。随着产品的寿命和可靠性的提高，如沿用传统的试验方法，那么试验时间和试验经费将大量增加。同时由于科学技术的高速发展，产品更新换代的速度愈来愈快，迫切需要在较短时间内获得产品的寿命信息。所以，必须研究新的缩短试验时间的方法以适应产品寿命和可靠性不断增长的需要。加速寿命试验正是在这种情况下得到重视而发展起来的。加速寿命试验的研究在可靠性试验工程领域受到了广泛重视。
[0003]加速寿命试验属于统计试验范畴。它是在进行合理工程及统计假设的基础上，利用与物理失效规律相关的统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得的可靠性信息进行转换，得到产品在额定应力水平下可靠性特征可复现的数值估计的一种试验方法。简言之，加速寿命试验是在保持失效机理不变的条件下，通过加大试验应力来缩短试验周期的一种寿命试验方法。加速寿命试验采用加速应力水平来进行产品的寿命试验，从而缩短了试验时间，提高了试验效率，降低了试验成本。
[0004]在核电、火力发电、高压直流输电等行业对其主要设备都配备了相应的智能监测系统，以确保其运行的安全可靠性。但是对于水栗、风机之类的辅助设备则基本停留在定期检查、停机检修及事后故障分析的低级阶段，而发达国家对大型旋转机械设备大都采用了“以可靠性为中心”的全面监控维修，因此，“重主机、轻辅机；重保护、轻分析”的思想已不能满足现代化企业的高效运行，对于水栗、风机等辅机的可靠性分析也越来越被企业所重视。
[0005]目前在核电和火电领域已经有科研人员对水栗的可靠性进行了相关的研究，但是在高压直流输电领域相关的研究相对较少，而换流阀冷却系统是整个直流系统的重要组件，其关键元器件水栗是换流阀冷却系统的动力设备，直接影响到冷却系统的可靠性。而水栗作为一种高可靠性的机械设备，按照传统的试验方法来研究其可靠性，既浪费时间又浪费经费，因此采用加速寿命的试验方法来研究既缩短了试验时间，又提高了试验效率，还降低了试验成本。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种换流阀冷却系统水栗加速寿命试验平台及其试验方法，本发明根据加速寿命曲线利用水栗在加速应力水平下的平均寿命去外推水栗在正常应力水平下的平均寿命，确定加速因子，实现对水栗性能的评估。对缩短研发周期、提高水栗的可靠性具有极其重要的意义，为高性能、高压大流量水栗的研发积累可靠的试验数据。
[0007]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0008]本发明提供一种针对换流阀冷却系统水栗的加速寿命试验平台，其改进之处在于，所述试验平台包括增压系统、驱动系统和温度控制系统，所述增压系统、驱动系统和温度控制系统通过循环管道连接形成闭合回路；所述温度控制系统的热源装置和测温装置、增压系统的压力传感器和增压栗以及驱动系统的PLC变频装置均与中央处理器相连，并通过中央处理器发出指令，实现试验平台的自动控制。
[0009]进一步地，所述增压系统包括水箱、增压栗、压力传感器和稳压罐；所述水箱与增压栗通过管道连接；所述增压栗和稳压罐连接在循环管道上，所述压力传感器对称设置在稳压罐两侧；通过增压栗对试验平台进行加压，并确保试验平台稳定的维持在设定压力(设定压力为正常运行压力的1.2?1.5倍)下运行，实现压力加速因子的加速寿命试验；
[0010]循环管道以及水箱与增压栗之间的管道均采用无缝钢管。
[0011]进一步地，所述驱动系统包括通过管道连接的被试水栗和PLC变频装置，所述被试水栗连接在循环管道上；通过改变被试水栗电机的运行频率来改变被试水栗的转速，实现转速加速因子的加速寿命试验。
[0012]进一步地，所述PLC变频装置为PLC变频器；被试水栗与PLC变频装置之间的管道采用无缝钢管。
[0013]进一步地，所述温度控制系统包括热源装置和测温装置，所述测温装置设置在热源装置的两端，通过热源装置对试验平台的介质温度进行升温，并确保试验平台稳定的维持在设定温度(设定温度为正常运行温度的1，05?1.25倍，温度是绝对温度，单位是K)下运行，实现温度加速因子的加速寿命试验。
[0014]进一步地，所述热源装置为PLC变频器自动控制的恒温加热装置，由主循环栗、装有四个加热器的加热罐、两个缓冲罐、氮气稳压罐、液位计、压力表、温度传感器、压力传感器和流量传感器组成；
[0015]所述主循环栗、温度传感器、压力传感器、压力表及流量传感器安装在循环管道上，通过上述仪表(包括温度传感器、压力传感器、压力表及流量传感器)的信号反馈，试验平台的控制系统根据试验要求的流体工作参数，开启或关闭加热罐上的加热器，同时对换流阀冷却系统的压力和流量进行控制，主循环栗将加热罐的介质通过管道进入试验器件，通过试验器件后的介质又循环进入加热罐，进行不断的循环工作。缓冲罐通过三通阀与主循环管路连接，氮气稳压罐与缓冲罐并联，液位计安装在缓冲罐上，当主循环管道中介质因少量蒸发或渗漏损失时，缓冲罐把介质压入主循环管道，以保持管道的压力恒定和介质的充满；
[0016]所述测温装置采用温度传感器。
[0017]进一步地，所述增压系统、驱动系统和温度控制系统相互独立，进行单应力的加速寿命试验或多应力的加速寿命试验。
[0018]本发明还提供一种换流阀冷却系统水栗加速寿命试验平台的试验方法，其改进之处在于，所述试验方法包括压力加速因子的加速寿命试验、转速加速因子的加速寿命试验和温度加速因子的加速寿命试验。
[0019]进一步地，在试验前确保介质充满循环管道、水箱与增压栗之间的管道和被试水栗与PLC变频装置之间的管道。
[0020]进一步地，启动增压系统的增压栗对试验平台进行增压直至加到被试压力停止，通过中央处理器控制增压栗，确保当试验平台的压力值与被测压力值相比减少1%时，启动增压栗增压，当试验平台的压力值超过被测压力值的1%时停止增压，然后通过稳压罐将不稳定的系统压力稳定维持在被测压力值(被测压力值为正常运行压力的1.2?1.5倍)，实现压力加速因子的加速寿命试验；
[0021 ] 通过驱动系统中的PLC变频装置改变被试水栗电机的运行频率来改变转速，实现转速加速因子的加速寿命试验；
[0022]通过热源装置对循环管道中的介质进行加热，通过中央处理器控制热源装置的加热温度，确保当当试验平台的温度值与被测温度值相比减少IK时开始加热，当试验平台的温度值超过被测温度值IK时停止加热，使试验平台的温度稳定维持在被测温度值(被测温度值为正常运行温度的1，05?1.25倍)，实现温度加速因子的加速寿命试验。
[0023]试验平台中的压力值通过压力传感器与中央处理器连接；温度值通过温度传感器与中央处理器连接；水栗的转速值通过转速传感器与中央处理器连接，所述压力传感器、温度传感器和转速传感器分别采集和记录对应的压力、温度及水栗转速信息，并将采集的信息反馈到中央处理器上，方便操作人员对数据进行收集整理；
[0024]在中央处理器的控制程序中设置报警值，当试验过程中出现实际值超过警戒值时报警并自动停止试验，以避免危险的发生；
[0025]所述试验平台预留的接口均是快速转换接口，针对不同型号的水栗实现接口对接，以对试验平台进行不断的改造。
[0026]与现有技术比，本发明达到的有益效果是:
[0027]I)本发明根据加速寿命曲线利用水栗在加速应力水平下的平均寿命去外推水栗在正常应力水平下的平均寿命，确定加速因子，实现对水栗性能的评估。对缩短研发周期、提高水栗的可靠性具有极其重要的意义，为高性能、高压大流量水栗的研发积累可靠的试验数据。
[0028]2)对试验平台中的敏感元器件和传感器等进行保护，通过数据线将测量点接入系统中，而元器件本身固定在系统外，这样就实现了元器件从系统中接入和隔离，提高了元器件的使用寿命，降低了试验过程中的故障率。
[0029]3)使用计算机对试验平台中各个控制部件进行控制，利用自动采集、记录设备对各种信号信息进行采集，提高了试验平台的自动化程度。
[0030]4)设置了必要的报警设备，当试验过程中出现实际值超过警戒值时报警并自动停止试验，避免危险的发生，提高了对试验平台的保护程度。
[0031]5)试验平台预留各种接口，方便对平台进行改造，以方便对各种不同型号的栗进行加速寿命试验，扩展了平台的适用范围，提高了试验平台的通用性。
[0032]6)试验平台管道全部采用无缝钢管，防止了高压试验对管道的破坏。
【附图说明】
[0033]图1是本发明提供的换流阀冷却系统水栗加速寿命试验平台结构示意图，其中:
1.热源装置；2.水箱；3.PLC变频装置；4.温度传感器；5.压力传感器；6.增压栗；7.稳压罐；8.被试水栗；A.增压系统；B.驱动系统；C.温度控制系统；D.中央处理器。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0035]直流输电换流阀冷却系统，包括主循环水栗、加热罐、空气散热器、主过滤器、换流阀及脱气罐；所述主循环水栗出口、加热罐、空气散热器、主过滤器、换流阀、脱气罐及主循环水栗进口通过管道依次连接起来形成循环回路。
[0036]所述直流输电换流阀冷却系统包括水处理回路，所述水处理回路包括离子交换器及精密过滤器，所述水处理回路与换流阀并联，所述离子交换器与精密过滤器串联，所述离子交换器及精密过滤器均设有备用。
[0037]所述直流输电换流阀冷却系统包括氮气稳压系统，所述氮气稳压系统包括膨胀罐及氮气瓶，膨胀罐与精密过滤器串