專利名稱：一種換流閥配水管路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換流閥配水冷卻技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種節(jié)流配水管路，其與各換流閥連接，實(shí)現(xiàn)換流閥的均勻布水。
背景技術(shù)：
換流閥作為直流輸電的核心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了直流輸電工程中交直流相互轉(zhuǎn)換，工作時會產(chǎn)生大量的熱量，需要對各發(fā)熱部件進(jìn)行冷卻，進(jìn)而保證換流系統(tǒng)正常運(yùn)行。目前，換流站配有水冷系統(tǒng)，換流閥內(nèi)部有配水管路系統(tǒng)，冷卻介質(zhì)通過配水管路流過各發(fā)熱元件，進(jìn)而帶走熱量。然而，由于管路的布局及水壓損失，導(dǎo)致各發(fā)熱元件流量分配不均，成為換流閥運(yùn)行的一大隱患。在換流閥配水管路系統(tǒng)多管路分流結(jié)構(gòu)中，每層水冷管路的配水主管上均勻分布·多條配水支管，這些配水支管分別連接各個換流閥元件，如晶閘管、水電阻、飽和電抗器等。正是因?yàn)榕渌Ч艿臄?shù)目增加，出現(xiàn)了配水支管的流量分配不均問題，即靠近層配水主管進(jìn)水口的配水支管流量大于配水主管進(jìn)水口的配水支管流量，而且產(chǎn)生的流量差隨著配水支管數(shù)目的增加而增大，同時，又由于閥塔不同層之間的高度差，又使得層與層之間的流量差異很大，如流量分配不均，嚴(yán)重會導(dǎo)致發(fā)熱元件過熱而燒壞。中國專利文獻(xiàn)CN201537560U公開了一種滅螺機(jī)組的藥液配供裝置，它有吸液控制閥、耐壓吸藥管和小孔節(jié)流器組成，在小孔節(jié)流器的中心設(shè)有節(jié)流孔和錐孔，節(jié)流孔的孔徑根據(jù)配液濃度要求確定，吸液控制閥旋接在管體上，耐壓吸藥管一端密封套接在吸液控制閥上，另一端裝有小孔節(jié)流器，并置于滅螺藥液桶內(nèi)。其采用的節(jié)流器為一短孔的結(jié)構(gòu)形式，節(jié)流孔的通流長度與過流孔徑的比值m在O. 5-1之間，通過更換不同孔徑的節(jié)流器來滿足滅螺原藥液的稀釋要求。為了實(shí)現(xiàn)換流閥各元件的配水平衡，現(xiàn)有的換流閥冷卻配水管路一般采用在配水支管中插入厚壁短管，節(jié)流孔的通流長度與過流孔徑的比值m—般大于4，屬于細(xì)長孔的范疇，通過調(diào)節(jié)厚壁短管的節(jié)流小孔的孔徑實(shí)現(xiàn)對配水支管流量的調(diào)節(jié)。流經(jīng)細(xì)長孔時液流一般層流狀態(tài)，其流量(Q)公式如下 Q = ^P式中d為節(jié)流孔的孔徑，Λ P為節(jié)流孔前后的壓差，μ為液體絕對粘度，I為節(jié)流孔長度。由公式可以看出，流過節(jié)流孔的流量與孔前后的壓差成正比，而與液體絕對粘度及長度成反比，與直徑的四次方成正比，所以對直徑的大小特別敏感。并且阻尼孔受液體溫度變化的影響較大。另外，由于粘度的影響，液體長時間流經(jīng)節(jié)流孔，會在孔壁附著液體分子，從而影響節(jié)流孔的正常工作，進(jìn)而影響液體以恒定壓力和流速流動。另外還可以在各個配水支管上安裝流量控制閥，對各個配水支管的流量進(jìn)行控制。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn)(I)根據(jù)理論計(jì)算或?qū)嶒?yàn)可知，細(xì)長孔和厚壁短孔對配水支管或配水主管的壓差影響較大，如圖4所示。(2)由于本發(fā)明主要用于換流閥的配水冷卻，管路中的介質(zhì)受溫度的變化較大，對于細(xì)長小孔和厚壁短孔，當(dāng)冷卻介質(zhì)的溫度變化時，流量也會隨之發(fā)生改變，從而影響配水流量，對于細(xì)長孔且易于發(fā)生堵塞。(3)采用流量控制閥對各個配水支管進(jìn)行控制，成本較高，換流閥元件的冷卻系統(tǒng)中涉及較多的配水支管，同時流體經(jīng)過流量控制閥時對配水主管的壓差產(chǎn)生較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，實(shí)現(xiàn)對換流閥元件的均勻配水，解決換流閥元件之間的冷卻水配水不平衡問題，且不會對配水主管的壓差產(chǎn)生影響，本發(fā)明提供了一種換流閥·配水管路。所述技術(shù)方案如下一種換流閥配水管路，包括至少一路配水主管和多路配水支管，多路所述配水支管與所述配水主管相連通，各所述配水支管內(nèi)分別設(shè)有用于調(diào)節(jié)各路配水支管流量平衡的節(jié)流器，所述節(jié)流器為一圓柱狀節(jié)流薄片，其外圓柱面與所述支管的內(nèi)圓面相適配，所述節(jié)流薄片上成型有沿其軸向開啟的節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的通流長度與其孔徑的比值小于等于
O.5。所述節(jié)流孔為一等直徑的柱形通孔，所述節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部。所述節(jié)流孔為一錐形通孔，所述節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部。所述節(jié)流孔由錐形孔和柱形孔連接組成，所述錐形孔的小直徑端與所述柱形孔等徑連接，所述節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部。所述節(jié)流孔由錐形孔和柱形孔連接而成，所述柱形孔成型于所述節(jié)流孔的中部，所述錐形孔分置于所述柱形孔的兩端，且兩所述錐形孔的小直徑端與所述柱形孔等徑連接。所述配水支管由第一配水支路和第二配水支路連接而成，所述第一配水支路內(nèi)成型有環(huán)形凸臺，所述第二配水支路與所述第一配水支路的連接端處成型有對焊凸臺，所述節(jié)流器卡置于所述環(huán)形凸臺與對焊凸臺所形成的卡槽內(nèi)。所述配水支管有第一配水支路、配水短管和第二配水支路組成，所述配水短管的兩端分別與所述第一配水支路和第二配水支路同軸焊接，所述配水短管的兩端分別成型有對焊凸臺，所述節(jié)流器設(shè)置于所述配水短管內(nèi)。所述節(jié)流器的外圓柱面沿其軸向延伸成型一防轉(zhuǎn)凸環(huán)，所述防轉(zhuǎn)凸環(huán)外圓面與所述配水短管的內(nèi)圓面相貼合。所述配水主管設(shè)置多路，各路配水主管分別設(shè)置一配水高度；設(shè)置于配水高度較高的配水支管內(nèi)的節(jié)流器，其節(jié)流器的通流長度與其孔徑的比值大于配水高度較低的配水支管內(nèi)的節(jié)流器的通流長度與其孔徑的比值。本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是(I)通過在各條支管路中分別加入薄壁小孔節(jié)流器，其或在配水支管的接口處安裝，或在配水支管內(nèi)安裝，用以來均衡與各換流閥元件相連通的各條配水支管的流量，縮小近水配水主管和遠(yuǎn)水配水主管之間的流量差值，縮小層與層之間的配水流量差值，使各配水支管中的流量達(dá)到一致，避免因發(fā)熱元件過熱而燒壞。(2)通過對比不加節(jié)流器和加入節(jié)流器兩種情況，在遠(yuǎn)配水主管末端的配水支管均達(dá)到一定流量的同時，加入薄壁節(jié)流器所損耗的供水泵的能量要小于不加入薄壁小孔的損耗。(3)在配水管路中加入薄壁小孔節(jié)流器，對整個水冷系統(tǒng)起到了增加系統(tǒng)剛度的作用，同時薄壁小孔節(jié)流器的沿程阻力損失非常小，其流量受粘度的影響小，且對溫度變化不敏感，不易堵塞。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于·本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明所提供一種節(jié)流器安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所提供的另一種節(jié)流器安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-1是本發(fā)明所提供的第一種節(jié)流器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-2是本發(fā)明所提供的第二種節(jié)流器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-3是本發(fā)明所提供的第三種節(jié)流器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-4是本發(fā)明所提供的第四種節(jié)流器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是液體通過節(jié)流器的流線示意圖；圖5是三種結(jié)構(gòu)形式的節(jié)流小孔的流量對壓降的影響示意圖；圖6-1是本發(fā)明所提供的未裝有節(jié)流器的配水管路示意圖；圖6-2是本發(fā)明所提供的裝有節(jié)流器的配水管路示意圖；圖7-1是在兩層配水主管上分別配置各路配水支管的配管簡圖(無節(jié)流器配置)；圖7-2是在兩層配水主管上分別配置各路配水支管的配管簡圖(上下層均配置5mm的節(jié)流器)；圖7-3是在兩層配水主管上分別配置各路配水支管的配管簡圖(上層均配置5mm的節(jié)流器，下層均配置為4_的節(jié)流器)。圖中I、第一配水支路；2、環(huán)形凸臺；3、節(jié)流器；4、對焊凸臺；5、第二配水支路；6、配水
短管；7、防轉(zhuǎn)凸環(huán)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。如圖I、圖3-1、圖3-2、圖3_3和圖3_4所示，本發(fā)明提供的一種換流閥配水管路，包括至少一路配水主管和多路配水支管，多路所述配水支管與所述配水主管相連通，各所述配水支管內(nèi)分別設(shè)有用于調(diào)節(jié)各路配水支管流量平衡的節(jié)流器，節(jié)流器為一節(jié)流薄片，其外圓柱面與所述支管的內(nèi)圓面相適配，節(jié)流薄片上成型有沿其軸向開啟的節(jié)流孔，節(jié)流孔的通流長度L與其孔徑dl的比值m小于等于O. 5。其中節(jié)流孔的結(jié)構(gòu)形式如3-1、圖3-2、圖3-3和圖3_4所示。其中圖3-1中的節(jié)流孔為一等直徑的柱形通孔，節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部;圖3-2中的節(jié)流孔為一錐形通孔，所述節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部；圖3-3中的節(jié)流孔由錐形孔和柱形孔連接組成，所述錐形孔的小直徑端與所述柱形孔等徑連接，所述節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部；圖3-4中的節(jié)流孔由錐形孔和柱形孔連接而成，所述柱形孔成型于所述節(jié)流孔的·中部，所述錐形孔分置于所述柱形孔的兩端，且兩所述錐形孔的小直徑端與所述柱形孔等徑連接。當(dāng)然，節(jié)流孔的結(jié)構(gòu)形式不限于上述四種結(jié)構(gòu)形式，也可以為其它結(jié)構(gòu)形式，只要滿足L/d ( O. 5即可，L為節(jié)流薄片的通流長度，d為節(jié)流孔的孔徑。流體經(jīng)過節(jié)流孔時，其流線結(jié)構(gòu)如圖4所示。流體經(jīng)過節(jié)流孔時突然加速，然后收縮成2-2截面，然后再擴(kuò)散至整個配水支管中。以下對薄壁小孔節(jié)流器做簡單說明。薄壁小孔節(jié)流器的長度與孔徑之比小于等于O. 5，流經(jīng)細(xì)長孔時液流一般為層流狀態(tài)，液體流經(jīng)薄壁節(jié)流孔時的狀態(tài)如下圖4所示，進(jìn)口邊做成刃口形的典型薄壁孔口。由于液體的慣性作用，液流通過孔口時要發(fā)生收縮現(xiàn)象，在靠近孔口的后方出現(xiàn)收縮最大的通流截面。對于薄壁圓孔，當(dāng)孔前通道直徑與小孔直徑之比Cl1M ^ 7時，流束的收縮作用不受孔前通道內(nèi)壁的影響，這時的收縮被稱為完全收縮；反之，Cl1M < 7時，孔前通道對液流進(jìn)入小孔起導(dǎo)向作用，這時的收縮被稱為不完全收縮?，F(xiàn)對孔前通流斷面I一 I和收縮斷面2 — 2之間的液體列出伯努利方程
P1 O P2 U； ,——+ —=——+ - + Z^hs
Pg 2g pg 2g(!)式中，液體流經(jīng)薄壁小孔節(jié)流器的局部能量損失包括兩部分液體流經(jīng)斷面突然縮小時的能量損失和斷面突然擴(kuò)大時的能量損失，如下\ =ξ^~ \ = (1 - +)2 告
1S , A 2S⑵由于Ae << A2，所以= hCl + K =( + 1)· -
.."(3)注意到A1=A2時，V ρ V 2，(3)代入上式(I)得
I [2~ Γ ^ 2ΔρVe =-== -(P1 -p2) =C I-
如 + npV P(4)經(jīng)過薄壁小孔節(jié)流器的流量為q = AeVe = CcArVe = CcCrAr = C ^
P Hp)
式中Cv—速度系數(shù)，反映了局部阻力對速度的影響；C。一斷面收縮系數(shù)，Cc=Ae/AT=de2/d2 ；Cq一流量系數(shù)，Cq=C v Cc ；At一小孔截面積，AT=3. 14d2/4 ；Ae—收縮斷面面積，Ae=3. 14de2/4 ；Λρ—小孔前后的壓差；P—液體密度。流量系數(shù)Cq的大小一般由實(shí)驗(yàn)確定，在液流完全收縮(Cl1M彡7)的情況下，Cq取·O. 60 O. 61 (可以認(rèn)為是不變的常數(shù));在液流不完全收縮(Cl1M < 7)的情況下，由于管壁對液體進(jìn)入節(jié)流孔起導(dǎo)向作用，Cq取O. 70 O. 80。由公式可以看出，流經(jīng)薄壁小孔節(jié)流器的流量與節(jié)流孔前后的壓差的平方根及該節(jié)流孔的面積成正比。因?yàn)槟Σ磷枇π?，所以溫度引起的粘度變化對通過節(jié)流孔的流量影響也很小，也就是說，薄壁小孔節(jié)流器對水溫變化敏感很微弱。另外，在流體流經(jīng)薄壁小孔節(jié)流器時，通過孔口后的流線繼續(xù)收縮，直至離孔口約O. 5d的A-A處，該處流線近似水平,斷面面積小。圖I中，將節(jié)流器配置在配水支管中，其中的配水支管由第一配水支路和第二配水支路連接而成，第一配水支路內(nèi)成型有環(huán)形凸臺，第二配水支路的連接端處成型有對焊凸臺，所述節(jié)流器卡置于所述環(huán)形凸臺與對焊凸臺所形成的卡槽內(nèi)。也可以直接將節(jié)流器焊接于配水支管中。圖2是本發(fā)明所提供的另一種安裝方式，配水支管有第一配水支路、配水短管和第二配水支路組成，配水短管的兩端分別與第一配水支路和第二配水支路同軸焊接，配水短管的兩端分別成型有對焊凸臺，節(jié)流器設(shè)置于配水短管內(nèi)。節(jié)流器的外圓柱面沿其軸向延伸成型一防轉(zhuǎn)凸環(huán)，防轉(zhuǎn)凸環(huán)外圓面與配水短管的內(nèi)圓面相貼合，將節(jié)流器放入配水支管中，在不固定的情況防止其旋轉(zhuǎn)，使其只沿水平方向移動，而移動的范圍控制在兩對焊凸臺之間，進(jìn)一步方便了節(jié)流器在管路中的安裝。在圖6-1和圖6-2中在單層配水主管上配置10個配水支管，圖6_1中的各配水支管沒有配置節(jié)流器，圖6-2中的各配水支管上配置了孔徑為5_的節(jié)流器。在選擇泵額定流量相同都為60L/min的情況下，選用小孔和不用小孔分別對比各個支路孔口出流流量。其中泵的連接管管徑Dl為56mm,長度LI為Im,配水主管管徑為D2為36mm,各路配水支管的間距L2為O. 2m,配水支管的管徑D3為7mm，長度L3為O. 6m。對配水管路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不帶有節(jié)流器的配水結(jié)果如表I所示，帶有節(jié)流器的配水結(jié)果如表2所示。表I未配置節(jié)流器的各配水支管中的流量
權(quán)利要求
1.一種換流閥配水管路，包括至少一路配水主管和多路配水支管，多路所述配水支管與所述配水主管相連通，其特征在于， 各所述配水支管內(nèi)分別設(shè)有用于調(diào)節(jié)各路配水支管流量平衡的節(jié)流器，所述節(jié)流器為一圓柱狀節(jié)流薄片，其外圓柱面與所述支管的內(nèi)圓面相適配，所述節(jié)流薄片上成型有沿其軸向開啟的節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的通流長度與其孔徑的比值m小于等于O. 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換流閥配水管路，其特征在于， 所述節(jié)流孔為一等直徑的柱形通孔，所述節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換流閥配水管路，其特征在于， 所述節(jié)流孔為一錐形通孔，所述節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換流閥配水管路，其特征在于， 所述節(jié)流孔由錐形孔和柱形孔連接組成，所述錐形孔的小直徑端與所述柱形孔等徑連接，所述節(jié)流孔成型于所述節(jié)流薄片的中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換流閥配水管路，其特征在于， 所述節(jié)流孔由錐形孔和柱形孔連接而成，所述柱形孔成型于所述節(jié)流孔的中部，所述錐形孔分置于所述柱形孔的兩端，且兩所述錐形孔的小直徑端與所述柱形孔等徑連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的換流閥配水管路，其特征在于， 所述配水支管由第一配水支路和第二配水支路連接而成，所述第一配水支路內(nèi)成型有環(huán)形凸臺，所述第二配水支路與所述第一配水支路的連接端處成型有對焊凸臺，所述節(jié)流器卡置于所述環(huán)形凸臺與對焊凸臺所形成的卡槽內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的換流閥配水管路，其特征在于， 所述配水支管有第一配水支路、配水短管和第二配水支路組成，所述配水短管的兩端分別與所述第一配水支路和第二配水支路同軸焊接，所述配水短管的兩端分別成型有對焊凸臺，所述節(jié)流器設(shè)置于所述配水短管內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的換流閥配水管路，其特征在于， 所述節(jié)流器的外圓柱面沿其軸向延伸成型一防轉(zhuǎn)凸環(huán)，所述防轉(zhuǎn)凸環(huán)外圓面與所述配水短管的內(nèi)圓面相貼合。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的換流閥配水管路，其特征在于， 所述配水主管設(shè)置多路，各路配水主管分別設(shè)置一配水高度； 配水高度較高的配水支管內(nèi)的節(jié)流器，其節(jié)流器的通流長度與其孔徑的比值大于配水高度較低的配水支管內(nèi)的節(jié)流器的通流長度與其孔徑的比值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種換流閥配水管路，包括至少一路配水主管和多路配水支管，多路所述配水支管與所述配水主管相連通，各所述配水支管內(nèi)分別設(shè)有用于調(diào)節(jié)各路配水支管流量平衡的節(jié)流器，所述節(jié)流器為一節(jié)流薄片，其外圓柱面與所述支管的內(nèi)圓面相適配，所述節(jié)流薄片上成型有沿其軸向開啟的節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的通流長度與其孔徑的比值m小于等于0.5；本發(fā)明通過在各配水支路中配置帶有薄壁小孔的節(jié)流器，可使各路配水支管的流量達(dá)到平衡，對于多層配水主管的情況，可以有效調(diào)節(jié)多層配水主管之間的流量分布，同時薄壁小孔節(jié)流器的沿程阻力損失非常小，其流量受粘度的影響小，且對溫度變化不敏感，不易堵塞。
文檔編號F16L55/027GK102788216SQ20121025876
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者劉曉萍, 孔德卿, 徐善軍 申請人:北京國電富通科技發(fā)展有限責(zé)任公司, 國家電網(wǎng)公司