一种换流阀灭火装置的制作方法

本发明属于消防安全技术领域，具体涉及一种换流阀灭火装置。

背景技术：

换流阀是直流输电工程的核心设备，主要功能是将交流电整流成直流电或把直流电逆变成交流电。换流阀的安全可靠运行直接关系到整个直流输电系统的可靠运行。随着直流输电工程输送容量的不断提升，对其可靠性和可用率的要求也不断提高。而且，其造价约占换流站成套设备总价的22～25％。

工程中换流阀失火的主要原因包括：不牢固连接/高阻连接，阀元件故障，晶闸管级连接故障，非阻燃或者阻燃特性不好的非金属材料。对于运行在高压、大电流复杂多物理场条件下的换流阀设备，其防火主要是通过采取针对性设计来避免出现火情以及火情的扩大。

有效的灭火措施也是换流阀防火的延伸，作为一种补充手段针对高压直流输电换流阀的整体防火设计，也是保障换流阀长期可靠运行的一项重要举措。由于换流阀的运行特性，换流阀设备一旦起火，传统的处理措施是等阀厅设备停电后人员进入阀厅，通过升降平台等设备到达阀塔起火位置，采用灭火器扑灭火情。这种灭火方式存在火情持续时间长，容易蔓延，有毒气体影响阀厅内作业人员人身安全等隐患。另一种处理措施是在阀厅巡视走道内使用大容量灭火器对阀塔进行灭火，由于巡视走道距离阀塔一定的安全绝缘距离，灭火剂从巡视走道喷出后四处飘散，不仅导致灭火效率低下，还对其它未起火的阀塔造成了二次污染，人为扩大了火情影响，增加了火情的处理时间，延长了直流系统停运时间。

变电站的发展趋势不断完善自动化功能，减少人力投入。而上述方式仍需要工作人员进行现场巡视和现场灭火，不仅自动化程度低，还对人身安全有一定威胁。因此，当前亟需一种人力投入少、自动化程度高的换流阀灭火方案。

为了实现自动化，有两方面的问题需要克服，第一，就是能够自动移动和定位的灭火设备，例如机器人。第二，如何实现近距离的监测，进一步的与自动移动的灭火设备进行配合，使操作人员能够如臂使指的进行操作，以实现精确的灭火。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种换流阀灭火装置，用于解决灭火装置自动定位的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种换流阀灭火装置，包括如下第一装置方案：

第一装置方案一，包括侧置式轨道架、用于存储灭火剂的灭火罐和用于获取起火位置的控制模块；所述侧置式轨道架处于侧置平面内，该侧置平面垂直于水平面，所述侧置式轨道架包括交叉的至少两条轨道，所述至少两条轨道设置在与水平面垂直的垂直面内；所述轨道上导向移动设置有运动机构，所述运动机构上连接有伸缩机构，以及驱动伸缩机构伸展或收缩的驱动机构，伸缩机构驱动在其端部设置的灭火终端，所述灭火终端包括灭火喷头，所述灭火喷头通过管路连接所述灭火罐。

第一装置方案二，在第一装置方案一的基础上，所述灭火终端还包括视频采集单元和用于在火情发生时采集换流阀图像的红外热成像单元。

第一装置方案三，在第一装置方案一的基础上，所述灭火终端还包括用于测量灭火终端和阀塔距离的距离传感器。

第一装置方案四、五、六，分别在第一装置方案一、二、三的基础上，所述灭火终端还包括用于测量灭火终端温度的温度传感器。

第一装置方案七，在第一装置方案一的基础上，所述灭火终端上装配有一个用于与伸缩机构端部转动配合的旋转云台。

第一装置方案八，在第一装置方案一的基础上，所述伸缩机构为剪叉式结构。

本发明还提供了一种换流阀灭火装置，包括如下第二装置方案：

第二装置方案一，包括侧置式轨道架、用于存储灭火剂的灭火罐和用于获取起火位置的控制模块；所述侧置式轨道架处于侧置平面内，该侧置平面垂直于水平面，所述侧置式轨道架包括第一轨道，第一轨道上导向移动设置有第一运动机构，第一运动机构上设置有第二轨道，第二轨道上导向移动设置有第二运动机构，第二轨道与第一轨道在所述侧置平面内交叉设置；所述第二运动机构上连接有伸缩机构，以及驱动伸缩机构伸展或收缩的驱动机构，伸缩机构驱动在其端部设置的灭火终端，所述灭火终端包括灭火喷头，所述灭火喷头通过管路连接所述灭火罐。

第二装置方案二，在第二装置方案一的基础上，所述灭火终端还包括视频采集单元和用于在火情发生时采集换流阀图像的红外热成像单元。

第二装置方案三，在第二装置方案一的基础上，所述灭火终端还包括用于测量灭火终端和阀塔距离的距离传感器。

第二装置方案四、五、六，分别在第二装置方案一、二、三的基础上，所述灭火终端还包括用于测量灭火终端温度的温度传感器。

第二装置方案七，在第二装置方案一的基础上，伸缩机构通过可旋转云台与灭火终端连接。

第二装置方案八，在第二装置方案一的基础上，所述伸缩机构为剪叉式结构。

本发明的有益效果：

本发明的换流阀灭火装置，能够根据起火点的对应位置，通过沿设定轨道移动的伸缩机构带动与伸缩机构传动连接的灭火终端移动到合适的位置来对起火点进行灭火，从而使得灭火终端可以达到不同阀塔的各个位置，使得灭火范围较广。同时，本发明能够在发现换流阀阀塔火情后迅速启动，准确针对起火位置第一时间实施有效的扑救，从而提高了灭火效率，避免了火情的蔓延。

同时，本发明提供了两种轨道来供伸缩机构在空间内移动。对于第一种，有设置的第一轨道，使得灭火终端可以沿该第一轨道方向自由移动；同时，第一运动机构上还设置有第二轨道，第二轨道与第一轨道交叉设置，使得灭火终端在第一轨道移动到某个位置后，再由第二运动机构带动灭火终端沿着第二轨道移动。这样使得灭火终端能够多维度的运动，从而使得灭火范围较广。

对于第二种，是设置在与水平面垂直的垂直面内的交叉的至少两条轨道，形成篱笆状的轨道，轨道上导向移动设置有运动机构，运动机构带动灭火终端沿着轨道移动，由于轨道可多条设置，从而使得灭火范围较广。

进一步的，在灭火终端上配置有温度传感器和距离传感器，避免灭火喷射终端被过高温损坏，或与换流阀设备发生碰撞，同时也避免灭火装置对阀塔造成损坏。

附图说明

图1是本发明的换流阀灭火装置组成结构图；

图2是本发明的换流阀灭火装置的灭火装置喷射终端结构图；

图3是阀塔灭火操作流程图；

图4是实施例1中沿第一轨道运动示意图；

图5是实施例1中沿第二轨道运动示意图；

图6是实施例2中灭火装置轨道示意图；

图7是灭火装置喷射终端的控制系统框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式并不局限于此。

如图1所示为本发明的换流阀灭火装置组成结构图。该灭火装置安装在换流阀阀厅内，在发现阀塔15的火情后能够迅速启动灭火系统。

该装置包括灭火装置导轨13，灭火装置导轨13为侧置式轨道架，处于侧置平面内，即该轨道架可固定在换流阀阀厅墙壁上，也可从地面升起，安装固定在阀塔之间。还包括液压机械伸缩机构12，液压机械伸缩机构12可沿灭火装置导轨13移动，在液压机械伸缩机构12的端部安装有灭火装置喷射终端11，液压机械伸缩机构12伸展或收缩，从而带动灭火装置喷射终端11移动。其中，液压机械伸缩机构12采用剪刀叉式结构。灭火装置的灭火罐14安装在灭火装置导轨13的顶部，为了避免灭火罐内灭火剂对换流阀设备造成二次污染，灭火剂可选择nevoc1230或二氧化碳等气体灭火剂，灭火效率高，也缩短了阀组停运时间。

其中，灭火装置导轨13的设计实现给出以下两种实施方式：

灭火装置轨道实施例1：

如图4、5所示，灭火装置导轨13为侧置式轨道架，侧置式轨道架处于侧置平面内，该侧置平面垂直于水平面，包括水平设置的第一轨道31，第一轨道31上导向移动设置有第一运动机构32，第一运动机构32上设置有第二轨道33，第二轨道33上导向移动设置有第二运动机构34，第二轨道33与第一轨道31在侧置平面内交叉设置。第一轨道31和第二轨道33的形状不固定，例如，可以为直线型、曲线型等。第二运动机构34上连接有液压机械伸缩机构12，以及驱动伸缩机构伸展或收缩的驱动机构，液压机械伸缩机构12驱动在其端部设置的灭火装置喷射终端11。

首先，第一运动机构32带动灭火装置喷射终端11在第一轨道31上移动，如图4所示，沿箭头所示运动到图中虚线位置；接着，第二运动机构34带动灭火装置喷射终端11在第二轨道33上移动，如图5所示，沿箭头方向运动到图中虚线位置。这样一来，最终使得灭火装置喷射终端可以在该空间中全方位多维度的运动，使得灭火范围较广。

灭火装置轨道实施例2：

如图6所示，灭火装置导轨13为侧置式轨道架，侧置式轨道架处于侧置平面内，该侧置平面垂直于水平面，包括交叉设置的至少两条轨道，轨道上导向移动设置有运动机构41，运动机构41上连接有液压机械伸缩机构12，以及驱动液压机械伸缩机构12伸展或收缩的驱动机构，液压机械伸缩机构12驱动在其端部设置的灭火装置喷射终端11。这些轨道的形状也是不固定的，可以是直线型、曲线型等等。

在驱动机构的带动下，灭火装置喷射终端11可沿着轨道随意移动。如图6所示，沿箭头方向运动到图中虚线位置。

与实施例1相比，灭火装置喷射终端11的运动轨迹只能在轨道上，轨道之间的空隙则涉及不到。

如图2所示为本发明的换流阀灭火装置的灭火装置喷射终端11的结构图。灭火装置喷射终端11表面覆盖防火耐高温隔热材料层，避免终端的电子设备受高温影响而工作异常。灭火装置喷射终端11包括可旋转云台23，灭火装置喷射终端11通过可旋转云台23与液压机械伸缩机构12连接。通过液压机械伸缩机构12和灭火装置导轨13，搭载可旋转云台23，灭火装置喷射终端11可以到达不同阀塔的不同位置，有效提高灭火效率，减少灭火剂的盲目使用。灭火装置喷射终端11面向阀塔的一端安装有灭火喷枪25。如图7所示为本发明的灭火装置喷射终端的控制系统框图，灭火装置喷射终端11上设置有视频采集单元24和红外成像单元26，可以实时采集阀塔的视频信息，供运行人员在灭火远程操作平台上实时观测阀塔近景情况。在灭火装置喷射终端11的内部配置有温度传感器22，实时测量终端表面温度；同时，在灭火装置喷射终端11上配置有距离传感器21，通过超声波测距原理实时测量灭火装置喷射终端距离换流阀等设备的距离，两者均设定有保护限值，在超过限值后在灭火远程操作平台进行报警，避免灭火装置喷射终端被高温损坏和与换流阀等设备发生碰撞。灭火装置喷射终端通过网线将采集到的信息上传给远程控制后台。

其中，液压机械伸缩机构12的伸展与收缩和沿灭火装置导轨13的移动都是由在换流站主控室内的灭火远程操作平台进行控制。灭火远程操控平台包含灭火系统状态监视工作站及操作工作台，用于换流站运行人员控制、操作监视整套灭火装置，并实时显示灭火终端上采集的视频信息、红外成像信息、终端装置温度、与阀塔距离以及机构伸缩状态、灭火剂容量压力状态等信息。

另外，在上述实例中，将视频采集单元、红外成像单元、温度传感器、距离传感器等传感器设置在灭火装置喷射终端上，以近距离的感知火情现场，在火情发生后，准确定位火情、隐患位置，使得火情还在萌芽状态时便对其进行消防灭火措施，使得灭火范围控制在较小的范围内，为准确灭火操作、实施有效的扑救做好基础，从而大大提高了灭火效率，避免了火情的蔓延。作为其他实施方式，也可将这些传感器设置在其他位置，例如像灭火罐一样，固定在灭火装置导轨上，此时传感器便不能跟随灭火装置喷射终端一样活动，从而对火情现场的观测效果不如设置在灭火装置喷射终端上好，但也基本能实现本方案。

在换流阀设备上出现火情后，控制换流阀断电，在换流站主控室内的远程操作平台上启动灭火装置，可以选择自动灭火方式或手动灭火方式。手动方式下，由运行人员在远程操作平台上控制伸缩机构沿导轨移动至阀塔起火对应位置，展开伸缩机构，使位于伸缩机构端部的灭火喷射终端到达接近阀塔的适宜位置并手动调整云台使灭火喷枪对准起火点，喷射灭火剂，实施灭火。自动方式下，灭火控制系统操作伸缩机构，使其沿换流阀阀厅墙壁上的导轨水平/垂直移动到起火对应位置。

两种工作模式的具体实施过程如图3所示，下面做详细介绍。

手动灭火方式：

发现换流阀火情后，首先，运行人员操作使换流阀设备断电。然后，通过灭火装置喷射终端11上的视频采集单元24和红外成像单元26来实时采集阀塔着火信息，采集到的视频信息可以通过a/d转换模块将模拟量转化为数字量，由网线传输到控制后台，运行人员在灭火远程操作平台上控制导轨上的运动机构，使液压机械伸缩机构12沿阀厅墙壁上的灭火装置导轨13移动到起火对应位置，在灭火远程操作平台上控制液压机械伸缩机构12伸展到距离阀塔的适宜位置，调整灭火喷枪25对准起火点，喷射灭火剂，灭火喷枪和灭火罐14之间通过耐高压、阻燃的管路连接，管路上安装有电磁阀门，控制后台可以通过控制电磁阀门的开关来选择何时喷射灭火剂。通过视频采集单元24和红外成像单元26采集的视频及红外系统确认灭火效果，如未完全熄灭或出现复燃，则再次实施喷射，直到火情完全消失。

自动灭火方式：

发现换流阀火情后，首先，运行人员首先操作使换流阀设备断电。然后，灭火装置通过喷射终端11上的视频采集单元24和红外成像单元26来实时采集阀塔着火信息，采集到的信息可以通过a/d转换模块将模拟量转化为数字量，由网线传输到控制后台，换流阀每层对应位置都具有各自的位置编码，运行人员在灭火远程操作平台上输入换流阀起火位置编码，启动自动灭火程序。灭火控制系统控制导轨上的运动机构，使液压机械伸缩机构12沿阀厅墙壁上的灭火装置导轨13移动到起火对应位置，在灭火远程操作平台上控制液压机械伸缩机构12伸展到距离阀塔的适宜位置，调整灭火喷枪25对准起火点，喷射灭火剂，灭火喷枪与灭活罐14之间通过耐高压、阻燃的管路连接，管路上安装有电磁阀门，控制后台可以通过控制电磁阀门的开关来选择何时喷射灭火剂。通过视频采集单元24和红外成像单元26采集的视频及红外成像确认灭火效果，如未完全熄灭或出现复燃，则再次实施喷射，直到火情完全消失。自动灭火过程可通过灭火终端实时检测。

灭火执行机构安装在阀厅内，在发现阀塔火情后能够迅速启动，准确针对起火位置实施有效扑救，在提高灭火效率避免火情迅速蔓延的同时减少灭火介质对换流阀设备造成的大面积表面污损，绝缘性能下降等影响，缩短直流系统停运时间。同时该灭火装置的操作和运行状态监视都在主控室内完成，人员无需进入阀厅，保障了人身安全。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。