เครื่องทำความเย็นน้ำมันและน้ำบังคับสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า

 บังคับ-ออยคูลเลอร์ (FOC)

(I) หลักการทำงาน

เครื่องทำความเย็นน้ำมันแบบบังคับ-ขึ้นอยู่กับตรรกะหลักของ "การไหลเวียนแบบบังคับ + การระบายความร้อนด้วยอากาศ" ซึ่งทำลายการพึ่งพาการไหลเวียนของน้ำมันตามธรรมชาติในการระบายความร้อนด้วยความแตกต่างของอุณหภูมิ ด้วยการขับเคลื่อนการไหลของน้ำมันอย่างแข็งขันเพื่อเร่งการไหลเวียน จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความร้อนได้อย่างมาก ตามมาตรฐาน International Electrotechnical Commission (IEC) 60076-2:2011 วิธีการทำความเย็นได้รับรหัสเป็น OFAF (Oil Forced-Air Forced) ซึ่งหมายถึงการไหลเวียนของน้ำมันแบบบังคับภายในและการไหลเวียนของอากาศแบบบังคับภายนอก ในระหว่างการทำงาน ปั๊มจุ่มโดยเฉพาะจะแยกน้ำมันร้อนออกจากชั้นบนของถัง เพิ่มแรงดัน และส่งไปยังมัดท่อกระจายความร้อนของตัวทำความเย็น พร้อมกันนั้นพัดลมระบายความร้อนก็เริ่มทำงาน โดยบังคับให้อากาศไหลอย่างรวดเร็วเหนือพื้นผิวของท่อกระจายความร้อน ด้วยการนำความร้อนและการพาความร้อน ความร้อนในน้ำมันร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังอากาศอย่างรวดเร็ว น้ำมันหม้อแปลงระบายความร้อนมีอุณหภูมิต่ำกว่าและมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น โดยไหลกลับไปยังด้านล่างของถังหม้อแปลงผ่านท่อเชื่อมต่อด้านล่างเพื่อทำให้แกนและขดลวดเย็นลงอีกครั้ง ทำให้เกิดวงจรการกระจายความร้อนของการไหลเวียนของน้ำมันบังคับโดยสมบูรณ์ ซึ่งจะขจัดความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์อย่างต่อเนื่อง

(2) องค์ประกอบโครงสร้าง

เครื่องทำความเย็นน้ำมันบังคับส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวทำความเย็น ปั๊มจุ่ม พัดลมระบายความร้อน ระบบท่อน้ำมัน กล่องควบคุมไฟฟ้า และส่วนประกอบป้องกันเสริม โดยทั่วไปตัวทำความเย็นจะใช้โครงสร้างครีบแบบท่อ- โดยมีท่อระบายความร้อนที่ทำจากท่อทองแดงหรืออลูมิเนียม-ที่ทนทานต่อการกัดกร่อน-การนำความร้อนสูง- โดยมีครีบระบายความร้อนอยู่ภายนอกเพื่อเพิ่มพื้นที่กระจายความร้อน ปั๊มจุ่มเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการหมุนเวียนน้ำมัน โดดเด่นด้วยประสิทธิภาพสูง เสียงรบกวนต่ำ และทนทานต่อการกัดกร่อนของน้ำมัน ทำให้มั่นใจได้ว่าการไหลเวียนของน้ำมันมีเสถียรภาพ พัดลมระบายความร้อนส่วนใหญ่เป็นพัดลมไหลตามแนวแกน ซึ่งควบคุมโดยเซ็นเซอร์อุณหภูมิ โดยเริ่มทำงานเมื่ออุณหภูมิน้ำมันถึงค่าที่ตั้งไว้เท่านั้น จึงทำให้ได้-การดำเนินการประหยัดพลังงาน กล่องควบคุมไฟฟ้ามีหน้าที่ควบคุมโดยรวมของการสตาร์ทและหยุดปั๊มน้ำมันและพัดลม และยังรวมฟังก์ชันการตรวจสอบอุณหภูมิและการไหลของน้ำมันไว้ด้วย ส่วนประกอบป้องกันเสริม ได้แก่ ตัวแสดงการไหลของน้ำมันและตัวส่งสัญญาณแรงดันส่วนต่าง ซึ่งสามารถส่งสัญญาณเตือนในกรณีที่การไหลเวียนของน้ำมันขัดข้องหรือแรงดันน้ำน้ำมัน-แตกต่างกันผิดปกติ เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยของอุปกรณ์

(3) คุณสมบัติหลักและสถานการณ์การใช้งาน
ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องทำความเย็นน้ำมันแบบบังคับคือประสิทธิภาพการกระจายความร้อนสูง เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบแช่น้ำมัน (ONAF) ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 30% ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการการกระจายความร้อนของหม้อแปลงขนาดใหญ่ภายใต้การทำงานที่มีภาระสูง โครงสร้างค่อนข้างกะทัดรัดและสามารถติดตั้งบนตัวหม้อแปลงได้โดยตรง โดยมีขนาดเล็กและมีปริมาณงานบำรุงรักษาปานกลาง ความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่ง สามารถปรับความสามารถในการกระจายความร้อนได้โดยการเพิ่มหรือลดจำนวนเครื่องทำความเย็นที่ทำงานตามการเปลี่ยนแปลงของโหลดหม้อแปลง และบรรลุการจับคู่ระหว่างโหลดและการกระจายความร้อน

สถานการณ์การใช้งานส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง-ขนาดใหญ่ โดยเฉพาะหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังที่มีระดับแรงดันไฟฟ้า 220kV ขึ้นไป และความจุ 120MVA ขึ้นไป ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานีไฟฟ้าย่อย โรงไฟฟ้า โรงงานอุตสาหกรรม และสถานการณ์อื่นๆ ในสถานการณ์พิเศษ เช่น สถานีแปลงสัญญาณย้อนกลับตรง-ไป-ช่องกลางที่ยืดหยุ่นได้ เครื่องทำความเย็นน้ำมันบังคับเสียงรบกวนต่ำ-ยังใช้เพื่อลดเสียงรบกวนในการทำงาน รวมกับปั๊มจุ่มใต้น้ำที่มีเสียงรบกวนต่ำ- เพื่อลดผลกระทบของการทำงานของอุปกรณ์ต่อสภาพแวดล้อมโดยรอบ

เครื่องทำน้ำเย็นบังคับ (FWC) สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า
(1) หลักการทำงาน

เครื่องทำน้ำเย็นแบบบังคับใช้โหมดการทำความเย็นแบบบังคับคู่คือ "การไหลเวียนของน้ำมันแบบบังคับ + การระบายความร้อนด้วยน้ำ" และวิธีการทำความเย็นมาตรฐานมีรหัสเป็น OFWF (แบบบังคับน้ำด้วยน้ำมัน) ซึ่งหมายถึงการหมุนเวียนแบบบังคับด้วยน้ำมันภายในและการไหลเวียนแบบบังคับของน้ำภายนอก ตรรกะหลักคือการใช้ความจุความร้อนจำเพาะสูงและค่าการนำความร้อนของน้ำเมื่อเปรียบเทียบกับอากาศ และกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพผ่านการแลกเปลี่ยนความร้อนของน้ำในน้ำมัน- ในระหว่างการทำงาน ปั๊มน้ำมันแบบจุ่มจะแยกน้ำมันร้อนออกจากถังน้ำมันหม้อแปลง และส่งไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของน้ำ (ตัวทำความเย็น) สำหรับน้ำมัน ในเวลาเดียวกัน ปั๊มน้ำหมุนเวียนจะสูบน้ำหล่อเย็น (ส่วนใหญ่เป็นน้ำหมุนเวียนทางอุตสาหกรรมหรือน้ำในแม่น้ำ) ไปยังอีกช่องทางหนึ่งของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน น้ำมันร้อนและน้ำหล่อเย็นไหลในทิศทางตรงกันข้ามภายในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน และโดยการนำความร้อน ความร้อนในน้ำมันร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำหล่อเย็นอย่างรวดเร็ว น้ำมันหม้อแปลงระบายความร้อนจะไหลกลับไปยังถังน้ำมันเพื่อมีส่วนร่วมในวงจรการทำความเย็นต่อไป ในขณะที่น้ำหล่อเย็นที่ดูดซับความร้อนจะถูกระบายออกจากตัวทำความเย็น หลังจากการบำบัดความเย็นในภายหลัง สามารถนำกลับมาใช้ใหม่หรือระบายออกได้โดยตรง ทำให้เกิดวงจรการทำความเย็นแบบคู่ "การไหลเวียนของน้ำมัน+การไหลเวียนของน้ำ"

เป็นที่น่าสังเกตว่าในระหว่างการใช้งานจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันน้ำมันสูงกว่าแรงดันน้ำ หากท่อแลกเปลี่ยนความร้อนแตกและมีน้ำเข้าไปในน้ำมันหม้อแปลง จะทำให้ฉนวนเสียหายและก่อให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรงได้ ดังนั้นระบบนี้จึงมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการซีลที่สูงมาก

(2) องค์ประกอบเชิงโครงสร้าง โครงสร้างของเครื่องทำน้ำเย็นแบบบังคับมีความซับซ้อนมากกว่าโครงสร้างของเครื่องทำความเย็นน้ำมันแบบบังคับ โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวทำความเย็น ปั้มน้ำมันแบบจุ่ม ปั๊มน้ำหมุนเวียน ระบบท่อน้ำน้ำมัน- กล่องควบคุมไฟฟ้า และอุปกรณ์ป้องกันความปลอดภัย ตัวทำความเย็น (เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนน้ำน้ำมัน-) ประกอบด้วยห้องน้ำมันหนึ่งห้องและห้องเก็บน้ำสองห้อง ห้องเก็บน้ำมันนั้นเต็มไปด้วยท่อทำความเย็นที่อัดแน่นซึ่งมีน้ำหล่อเย็นไหลผ่าน ห้องเก็บน้ำมันด้านนอกถูกแบ่งออกเป็นหลายช่องด้วยแผ่นกั้น เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำมันร้อนจะไหลอย่างคดเคี้ยวผ่านพื้นผิวของท่อทำความเย็น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อน ห้องเก็บน้ำแบ่งออกเป็นห้องบนและห้องล่าง โดยห้องเก็บน้ำด้านล่างแบ่งออกเป็นสองช่อง ทำให้น้ำหล่อเย็นไหลแบบสองทิศทาง ช่วยเพิ่มการกระจายความร้อนเพิ่มเติม ระบบท่อน้ำน้ำมัน-มีวาล์ว ตัวกรอง และส่วนประกอบอื่นๆ เพื่อควบคุมอัตราการไหลของน้ำมันและน้ำ กรองสิ่งเจือปน และป้องกันการอุดตันของท่อ นอกเหนือจากตัวบ่งชี้การไหลของน้ำมันและสัญญาณแรงดันต่าง ๆ แล้ว อุปกรณ์ป้องกันความปลอดภัยยังรวมถึงการตรวจสอบระดับน้ำและส่วนประกอบการตรวจสอบแรงดันน้ำเพื่อตรวจสอบสถานะการทำงานของระบบหมุนเวียนน้ำแบบเรียลไทม์และตรวจจับการรั่วไหล การขาดแคลนน้ำ และปัญหาอื่น ๆ ได้ทันที

(3) คุณสมบัติหลักและสถานการณ์การใช้งาน

ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของเครื่องทำน้ำเย็นแบบบังคับคือประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่สูงมาก สำหรับความสามารถในการทำความเย็นที่เท่ากัน ปริมาตรจะเล็กกว่าออยล์คูลเลอร์แบบบังคับมาก มีน้ำหนักเบากว่า และทำงานโดยมีเสียงรบกวนน้อยกว่า (ไม่มีเสียงรบกวนจากพัดลม) ช่วยอำนวยความสะดวกในการติดตั้งภายในอาคาร และทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความต้องการด้านเสียงและพื้นที่ที่เข้มงวด ในขณะเดียวกัน ผลการกระจายความร้อนจะได้รับผลกระทบน้อยลงจากอุณหภูมิโดยรอบ โดยรักษาประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- ทำให้เหมาะสำหรับหม้อแปลงที่ทำงานภายใต้สภาวะโหลดสูงและสภาวะอุณหภูมิสูง

ข้อจำกัดส่วนใหญ่อยู่ที่ความซับซ้อนของระบบที่สูง ข้อกำหนดสูงสำหรับคุณภาพน้ำหล่อเย็นและความเสถียรของการจ่าย ความจำเป็นในการบำรุงรักษาระบบหมุนเวียนของน้ำเป็นประจำ การเติมน้ำหล่อเย็น การเติมสารป้องกันการแข็งตัว และการทำความสะอาดตัวแลกเปลี่ยนความร้อน และอายุการใช้งานที่ค่อนข้างสั้นของระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ- ทำให้ยากต่ออายุการใช้งานเช่นเดียวกับหม้อแปลง (โดยทั่วไปคืออายุการใช้งานทางกายภาพ 40 ปี) ทำให้ค่าบำรุงรักษาในภายหลังและความถี่ในการเปลี่ยนอุปกรณ์เพิ่มขึ้น

สถานการณ์การใช้งานส่วนใหญ่จะกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่ที่มีแหล่งน้ำอุดมสมบูรณ์และการระบายน้ำได้ง่าย เช่น หม้อแปลงหลักในอาคารโรงไฟฟ้าพลังน้ำ และในสถานที่ที่มีพื้นที่จำกัดและข้อกำหนดด้านเสียงที่เข้มงวด เช่น สถานีไฟฟ้าย่อยใต้ดิน สถานีไฟฟ้าย่อยในพื้นที่หลักในเมือง และศูนย์ข้อมูล นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อระบายความร้อนหม้อแปลงความจุขนาดใหญ่พิเศษ- เพื่อตอบสนองความต้องการในการกระจายความร้อนภายใต้ภาระหนักมาก

เนื่องจากอุปกรณ์ทำความเย็นหลักของหม้อแปลง เครื่องทำความเย็นน้ำมันแบบบังคับ และเครื่องทำน้ำเย็นแบบบังคับ ซึ่งมีโครงสร้างและประสิทธิภาพที่เป็นเอกลักษณ์ ได้รับการปรับให้เข้ากับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน และร่วมกันรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและมีเสถียรภาพของหม้อแปลง เครื่องทำความเย็นน้ำมันแบบบังคับกลายเป็นตัวเลือกการทำความเย็นหลักสำหรับหม้อแปลงขนาดใหญ่ เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่าย การบำรุงรักษาที่สะดวก และความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่ง เครื่องทำน้ำเย็นแบบบังคับมีบทบาทที่ไม่สามารถทดแทนได้ในสถานการณ์พิเศษ เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงในการระบายความร้อน เสียงรบกวนต่ำ และความกะทัดรัด

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระบบไฟฟ้า เทคโนโลยีทำความเย็นจะยังคงได้รับการปรับให้เหมาะสมต่อไป และความฉลาด ประสิทธิภาพ และการอนุรักษ์พลังงานจะกลายเป็นทิศทางการพัฒนาหลักในอนาคต ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องเลือกทางวิทยาศาสตร์และสร้างมาตรฐานในการบำรุงรักษาโดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น ข้อกำหนดในการทำงานและสภาพแวดล้อมในการติดตั้งหม้อแปลง ใช้ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนของระบบทำความเย็นอย่างเต็มที่ ยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลง รับรองการทำงานที่ปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และมีเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า และให้การสนับสนุนที่มั่นคงสำหรับการส่งและจ่ายพลังงาน