本发明涉及换流阀冷却系统领域，特别是指一种换流阀冷却系统冷热交替测试装置及方法。
背景技术：
特高压换流阀作为特高压输电的核心装备，是交直流电能转换的关键单元。换流阀在进行交直流电能转换过程中由于其工作电压等级高、输送功率大，会产生大量的热量。因此，需要密闭式纯水冷却系统为换流阀散热。换流阀子阀模块中的散热器、水电阻以及饱和电抗器由一定管径的pvdf管件有序连接，去离子纯水在pvdf管件连接的管路中流动，源源不断地把热量从阀模块散热器带到户外，保证阀模块在适宜温度下工作。换流阀密闭式纯水冷却系统运行过程中，冷却介质渗漏会造成阀模块内部器件之间导通、放电，甚至造成换流阀模块烧毁，整个系统停运等状况。因此，承载冷却介质循环流通的管路、水冷板和水电阻等器件，出厂前必须经过严格的检验。
现有技术中对于换流阀冷却系统进行检验的试验平台需要手动调节被测元器件中冷却介质的流速、压力、温度等参数，每次测试的元器件数量少，操作工序复杂，拆装麻烦，需要多人配合，工作效率低，并且由于运行能力等原因对一些大管径的管路无法进行出厂测试。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种在换流阀出厂前测试时能够自主调节被测元器件中冷却介质的流速、压力等参数的智能、可靠的换流阀冷却系统冷热交替测试装置及方法，其结构简单、运行效率高。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种换流阀冷却系统冷热交替测试装置，包括供水系统、主循环系统和空压机，其中：
所述供水系统包括并联连接的热水罐和冷水罐，所述热水罐和冷水罐的出水口分别经过第一补水泵、第一电动阀和第二补水泵、第二电动阀连接至所述主循环系统的进水口；
所述主循环系统包括采用管路依次连接的主循环泵、主过滤器、第三电动阀、第四电动阀和脱气缓冲罐，所述主循环泵的进水口与热水罐、冷水罐和脱气缓冲罐的出水口连接，所述第三电动阀的出水口与第四电动阀的进水口之间用于连接待测试的换流阀；
所述主循环泵并联有用于调节主循环系统的流量的电动调节阀；
所述空压机的出气口通过第一电磁阀连接于所述第三电动阀的出水口，以及通过第一止回阀连接于脱气缓冲罐的进气口；
所述主过滤器的出口经过第五电动阀和第六电动阀分别连接至所述热水罐和冷水罐的进水口；
所述主循环泵的进水口处、所述第三电动阀的出水口处和所述第四电动阀的进水口处均设置有压力变送器，所述主过滤器的出水口处和所述脱气缓冲罐的进水口处均设置有温度变送器，所述主过滤器的出水口处还设置有流量变送器。
进一步的，所述空压机为超静音空压机，所述空压机的出气口还连接有水枪和/或缓冲膨胀罐，所述缓冲膨胀罐的出水口连接至所述主循环泵的进水口。
进一步的，所述空压机与第三电动阀、水枪和/或缓冲膨胀罐之间还串联有储气罐、第一辅助过滤器、除油过滤器和减压调节阀。
进一步的，所述主循环泵为两个流量不同的变频泵，且两个主循环泵相互并联连接，每个主循环泵的进水口分别连接有蝶阀，出水口分别连接有第二止回阀。
进一步的，所述主过滤器的出水口与第三电动阀的进水口之间设置有至少两个相互并联连接且流量不同的第二电磁阀和第七电动阀，所述第二电磁阀和第七电动阀分别串联有所述流量变送器。
进一步的，所述热水罐内设置有加热器，所述冷水罐内设置有换热器，所述换热器连接有冷水机。
进一步的，所述热水罐的进水口和冷水罐的进水口均连接有补水罐，所述补水罐的出水口与所述热水罐的进水口以及所述冷水罐的进水口之间依次串联有第三补水泵、第二辅助过滤器和第三止回阀。
进一步的，所述主循环泵的出水口处设置有压力表，所述冷水罐、热水罐和脱气缓冲罐上均设置有液位变送器。
上述换流阀冷却系统冷热交替测试装置的测试方法，包括以下中的任意一种或多种：
冷水循环：关闭第一电动阀，打开第二电动阀、第三电动阀和第四电动阀，启动主循环泵，形成冷水循环回路：冷水罐-主循环泵-主过滤器-第三电动阀-待测试的换流阀-第四电动阀-脱气缓冲罐；
热水循环：关闭第二电动阀，打开第一电动阀、第三电动阀和第四电动阀，启动主循环泵，形成热水循环回路：热水罐-主循环泵-主过滤器-第三电动阀-换流阀-第四电动阀-脱气缓冲罐；
冷热交替循环：冷水循环-空压机吹冷水-热水循环-空压机吹热水，形成冷热交替循环回路，测试所述冷热交替循环回路，其中，
空压机吹冷水：关闭第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀，开启第四电动阀和第四电磁阀，空压机产生的压缩空气推动纯水流经线路：换流阀-第四电动阀-脱气缓冲罐-主循环泵-主过滤器-第四电磁阀-冷水罐；
空压机吹热水：关闭第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀，开启第四电动阀和第三电磁阀，空压机产生的压缩空气推动纯水流经线路：换流阀-第四电动阀-脱气缓冲罐-主循环泵-主过滤器-第三电磁阀-热水罐；
上述冷水循环、热水循环和冷热交替循环过程中，均持续一定时间，观察主循环系统是否有异常。
进一步的，在进行冷水循环、热水循环和冷热交替循环之前，需检查各阀门动作是否正常，所述脱气缓冲罐的水位是否正常、冷水罐和热水罐的水温是否正常，所述主循环泵启动之前，需对所述主循环泵进行注水。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的换流阀冷却系统冷热交替测试装置及方法将热水罐与冷水罐并联连接在主循环系统中，补水泵将冷水罐里的冷水或热水罐里的热水输入主循环泵，主循环泵带动纯水在换流阀和主循环系统中循环流动，冷水罐为主循环系统提供冷水循环，热水罐为主循环系统提供热水循环，并且可利用电动阀的开关进行冷水和热水交替循环运行，在进行冷水循环、热水循环和冷热交替循环之前，按照检测要求设定主循环系统的水温、压力、流速、测试时间等参数，对待测试的换流阀进行冷热交替循环测试。
本发明在对待测试的换流阀进行冷热循环交替测试时，压力变送器、温度变送器和流量变送器能够时刻检测主循环系统的压力、温度和流量，并将检测到的压力、温度和流量分别反馈至主循环泵、脱气缓冲罐和冷水罐/热水罐，脱气缓冲罐能够根据压力变送器反馈的压力变化信号调节主循环系统的压力，使得主循环系统时刻保持稳定的压力，使得主循环泵不会因为压力的变换而频繁的关闭与开启；电动调节阀能够根据流浪变送器反馈的流量变化信号自动调节自身开度以控制管路内水的流量；热水罐和冷水罐能够根据温度变送器反馈的温度变化信号调节水的温度，是主循环回路中的水温在设定的范围内。
此外，在冷热交替循环过程中，为了避免冷热水混合，影响冷热交替实验效果，在主循环系统的第三电动阀的出水口处通过第一电磁阀接入空压机，通过对第三电动阀的关闭以及对第四电动阀和第一电磁阀的开启，使得空压机内的压缩空气经过待测试的换流阀、第四电动阀、脱气缓冲罐、主循环泵和主过滤器，最终将冷水或热水吹至相应的冷水罐或热水罐。本发明可对多个待测试的换流阀同时进行冷热交替测试，只需将多个待测试的换流阀并联后连接在第三电动阀的出水口与第四电动阀的进水口之间即可。
本发明结构简单紧凑、操作方便易学，自动化程度高，安全可靠，运行效率高，现场操作性强。
附图说明
图1为本发明的换流阀冷却系统冷热交替测试装置的结构示意图；
图2为本发明的换流阀冷却系统冷热交替测试装置中补水罐与热水罐和冷水罐连接的结构示意图；
图3为本发明的换流阀冷却系统冷热交替测试装置中空压机的连接结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一方面，本发明提供一种换流阀冷却系统冷热交替测试装置，如图1至图3所示，包括供水系统、主循环系统和空压机，其中：
供水系统包括并联连接的热水罐1和冷水罐2，热水罐1和冷水罐2的出水口分别经过第一补水泵3、第一电动阀v1和第二补水泵4、第二电动阀v2连接至主循环系统的进水口；
主循环系统包括采用管路依次连接的主循环泵5、主过滤器z1、第三电动阀v12、第四电动阀v14和脱气缓冲罐8，主循环泵5的进水口与热水罐1、冷水罐2和脱气缓冲罐8的出水口连接，第三电动阀v12的出水口与第四电动阀v14的进水口之间用于连接待测试的换流阀7；
主循环泵5并联有用于调节主循环系统的流量的电动调节阀v6；
空压机6的出气口通过第一电磁阀v13连接于第三电动阀v12的出水口，以及通过第一止回阀v16连接于脱气缓冲罐的进气口；
主过滤器z1的出口经过第五电动阀v10和第六电动阀v11分别连接至热水罐1和冷水罐2的进水口；
主循环泵5的进水口处、第三电动阀v12的出水口处和第四电动阀v14的进水口处均设置有压力变送器pt1、pt2、pt3，主过滤器z1的出水口处和脱气缓冲罐8的进水口处均设置有温度变送器tt1、tt2，主过滤器z1的出水口处还设置有流量变送器。
本发明的换流阀冷却系统冷热交替测试装置将热水罐1与冷水罐2并联连接在主循环系统中，第一补水泵3和第二补水泵4能够分别将热水罐1里的热水和将冷水罐2里的冷水输入主循环泵5，主循环泵5带动热水或冷水在待测试的换流阀7和主循环系统中循环流动，热水罐1为主循环系统提供热水循环，冷水罐2为主循环系统提供冷水循环，并且可利用各电动阀的开关进行冷水和热水交替循环运行，在进行冷水循环、热水循环和冷热交替循环之前，按照检测要求设定主循环系统的水温、压力、流速、测试时间等参数，对待测试的换流阀7进行冷热交替循环测试。
本发明在对待测试的换流阀7进行冷热循环交替测试时，压力变送器、温度变送器和流量变送器分别能够时刻检测主循环系统的压力、温度和流量，并将检测到的压力、温度和流量分别反馈至主循环泵5、脱气缓冲罐8和冷水罐2/热水罐1，脱气缓冲罐8能够根据压力变送器反馈的压力变化信号调节主循环系统的压力，使得主循环系统时刻保持稳定的压力，使得主循环泵不会因为压力的变换而频繁的关闭与开启；电动调节阀v6能够根据流量变送器反馈的流量变化信号自动调节自身开度以控制管路内水的流量；热水罐和冷水罐能够根据温度变送器反馈的温度变化信号调节水的温度，使主循环回路中的水温保持在设定的范围内。
此外，在冷热交替循环过程中，为了避免冷热水混合，影响冷热交替实验效果，在主循环系统的第三电动阀v12的出水口处通过第一电磁阀v13接入空压机，通过对第三电动阀v12的关闭以及对第四电动阀v14和第一电磁阀v13的开启，使得空压机6内的压缩空气经过待测试的换流阀7、第四电动阀v14、脱气缓冲罐8、主循环泵5和主过滤器z1，最终将冷水或热水吹至相应的冷水罐2或热水罐1。
本发明可对多个待测试的换流阀同时进行冷热交替测试，只需将多个待测试的换流阀并联后连接在第三电动阀v12的出水口与第四电动阀v14的进水口之间即可。
本发明结构简单紧凑、操作方便易学，自动化程度高，安全可靠，运行效率高，现场操作性强。
作为本发明的一种改进，空压机6优选为超静音空压机，空压机6的出气口还连接有水枪11和/或缓冲膨胀罐12，缓冲膨胀罐12的出水口连接至主循环泵5的进水口。超静音空压机在工作时具有超静音、超洁净、低能耗、操作简单等优点。空压机6连接水枪11后可以使用压缩空气将待测试的换流阀平台上的水吹走，能够避免冷水或热水对待测试的换流阀及其平台的腐蚀。缓冲膨胀罐12能够辅助脱气缓冲罐8稳定主循环系统的压力，使得主循环系统的压力保持恒定。
为了保证空压机6的正常工作，使得从空压机6内输出的压缩空气连续并且干净不含其它杂质，空压机6与第三电动阀v12、水枪11和/或缓冲膨胀罐12之间还可以串联有储气罐10、第一辅助过滤器z2、除油过滤器z3和减压调节阀v17。减压调节阀v17可以实时调节空压机6输出的压缩空气的压力。
优选的，主循环5可以为两个流量不同的变频泵，且两个主循环泵5、5’相互并联连接，每个主循环泵的进水口分别连接有蝶阀v4、v4’，出水口分别连接有第二止回阀v5、v5’。两个主循环泵5、5’除了具有一主用以备用的作用外，由于两个主循环泵采用不同的型号，除了通过调节主循环泵5/5’的频率和电动调节阀v6的开度以外，还可以通过变换使用不同型号的主循环泵5/5’，以使主循环系统中适应的流量范围更大。
本发明实施例中，主循环泵5优选使用信号crn65-20的变频泵，其对应的蝶阀v4的管径优选为dn100，主循环泵5’优选使用信号crn8-6的变频泵，其对应的蝶阀v4’的管径优选为dn40。
此外，为了使主循环系统的管路能够适应不同的流量范围，主过滤器z1的出水口与第三电动阀v12的进水口之间设置有至少两个相互并联连接且流量不同的第二电磁阀v7和第七电动阀v8，第二电磁阀v7和第七电动阀v8分别串联有流量变送器ft1、ft2。本发明实施例中，采用一个电磁阀和两个电动阀并联的形式，其中，第二电磁阀v7的管径优选为dn6，其流量范围是1～10l/min，第七电动阀v8的管径优选为dn15，其流量范围是10～100l/min，第七电动阀v8的管径优选为dn15，其流量范围是10～100l/min，第八电动阀v8’的管径优选为dn65，其流量范围是7～70t/h，第八电动阀v8’也串联有流量变送器ft3。
进一步的，为了更简单、方便的对热水罐1和冷水罐2内的水温进行控制，使其保持在所需的温度范围内，热水罐1内优选设置有加热器1-1，冷水罐2内优选设置有换热器2-1，换热器2-1连接有冷水机9。换热器2-1能够将冷水罐2内水的部分热量传递给冷水机9内的水，确保冷水罐2内的水温保持在所需的范围内。
由于主循环系统在工作过程中，热水罐1和冷水罐2的水由于消耗而不断降低，为了保证主循环系统长时间的正常运行，如图3所示，热水罐1的进水口和冷水罐2的进水口均连接有补水罐13，补水罐13的出水口与热水罐1的进水口以及冷水罐2的进水口之间依次串联有第三补水泵14、第二辅助过滤器z4和第三止回阀v19。其中，热水罐1和冷水罐2上均设置有液位变送器lit1，当液位变送器lit1检测到热水罐1和/或冷水罐2的水位低于设定的水位值时，液位变送器lit1将该水位低于设定的水位值的信号反馈至第三补水泵14，第三补水泵14启动，将补水罐13内的水注入热水罐1和/或冷水罐2。
优选的，主循环泵5/5’的出水口处还可以设置有用于显示主循环系统压力的压力表pi1，脱气缓冲罐上也可以设置有液位变送器lit2。
另一方面，本发明还提供一种换流阀冷却系统冷热交替测试装置的测试方法，包括以下中的任意一种或多种：
冷水循环：关闭第一电动阀，打开第二电动阀、第三电动阀和第四电动阀，启动主循环泵，形成冷水循环回路：冷水罐-主循环泵-主过滤器-第三电动阀-待测试的换流阀-第四电动阀-脱气缓冲罐；
热水循环：关闭第二电动阀，打开第一电动阀、第三电动阀和第四电动阀，启动主循环泵，形成热水循环回路：热水罐-主循环泵-主过滤器-第三电动阀-换流阀-第四电动阀-脱气缓冲罐；
冷热交替循环：冷水循环-空压机吹冷水-热水循环-空压机吹热水，形成冷热交替循环回路，测试冷热交替循环回路，其中，
空压机吹冷水：关闭第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀，开启第四电动阀和第四电磁阀，空压机产生的压缩空气推动纯水流经线路：换流阀-第四电动阀-脱气缓冲罐-主循环泵-主过滤器-第四电磁阀-冷水罐；
空压机吹热水：关闭第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀，开启第四电动阀和第三电磁阀，空压机产生的压缩空气推动纯水流经线路：换流阀-第四电动阀-脱气缓冲罐-主循环泵-主过滤器-第三电磁阀-热水罐；
上述冷水循环、热水循环和冷热交替循环过程中，均持续一定时间，并观察主循环系统是否有异常。
本发明的换流阀冷却系统冷热交替测试装置的测试方法中，热水罐1为主循环系统提供热水循环，冷水罐2为主循环系统提供冷水循环，并且可利用各电动阀的开关进行冷水和热水交替循环运行，在进行冷水循环、热水循环和冷热交替循环之前，按照检测要求设定主循环系统的水温、压力、流速、测试时间等参数，对待测试的换流阀7进行冷热交替循环测试。
本发明在对待测试的换流阀7进行冷热循环交替测试时，压力变送器、温度变送器和流量变送器分别能够时刻检测主循环系统的压力、温度和流量，并将检测到的压力、温度和流量分别反馈至主循环泵5、脱气缓冲罐8和冷水罐2/热水罐1，脱气缓冲罐8能够根据压力变送器反馈的压力变化信号调节主循环系统的压力，使得主循环系统时刻保持稳定的压力，使得主循环泵不会因为压力的变换而频繁的关闭与开启；电动调节阀v6能够根据流量变送器反馈的流量变化信号自动调节自身开度以控制管路内水的流量；热水罐和冷水罐能够根据温度变送器反馈的温度变化信号调节水的温度，使主循环回路中的水温保持在设定的范围内。
此外，在冷热交替循环过程中，为了避免冷热水混合，影响冷热交替实验效果，在主循环系统的第三电动阀v12的出水口处通过第一电磁阀v13接入空压机，通过对第三电动阀v12的关闭以及对第四电动阀v14和第一电磁阀v13的开启，使得空压机6内的压缩空气经过待测试的换流阀7、第四电动阀v14、脱气缓冲罐8、主循环泵5和主过滤器z1，最终将冷水或热水吹至相应的冷水罐2或热水罐1。
本发明可对多个待测试的换流阀同时进行冷热交替测试，只需将多个待测试的换流阀并联后连接在第三电动阀v12的出水口与第四电动阀v14的进水口之间即可。
本发明结构简单紧凑、操作方便易学，自动化程度高，安全可靠，运行效率高，现场操作性强。
在对待测试的换流阀进行检测之间，为了防止换流阀冷却系统冷热交替测试装置刚开始工作时，由于操作不当对各阀门、循环泵脱气缓冲罐、待测试的换流阀等造成不必要的损伤，在进行冷水循环、热水循环和冷热交替循环之前，需检查各阀门动作是否正常，脱气缓冲罐的水位是否正常、冷水罐和热水罐的水温是否正常，主循环泵5/5’启动之前，为了防止主循环泵5/5’突转，需对主循环泵5/5’进行注水。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。