مبردات الزيت والماء القسري للمحولات

 -مبردات الزيت القسرية (FOC)

(ط) مبدأ العمل

تعتمد مبردات الزيت القسري- على المنطق الأساسي المتمثل في "التدوير القسري + تبريد الهواء"، مما يؤدي إلى كسر اعتماد تبريد دوران الزيت الطبيعي على اختلاف درجات الحرارة. من خلال دفع تدفق الزيت بشكل فعال لتسريع الدورة الدموية، فإنها تعمل على تحسين كفاءة تبديد الحرارة بشكل كبير. وفقًا لمعيار اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) رقم 60076-2:2011، تم ترميز طريقة التبريد الخاصة بها على أنها OFAF (قوة الزيت-قوة الهواء)، مما يعني دوران الزيت القسري الداخلي ودوران الهواء القسري الخارجي. أثناء التشغيل، تقوم مضخة غاطسة مخصصة باستخراج الزيت الساخن من الطبقة العليا للخزان، وضغطه، وإرساله إلى حزمة أنبوب تبديد الحرارة للجسم المبرد. في نفس الوقت، تعمل مروحة التبريد، مما يجبر الهواء على التدفق بسرعة على سطح أنابيب تبديد الحرارة. من خلال التوصيل الحراري والحمل الحراري، يتم نقل الحرارة الموجودة في الزيت الساخن بسرعة إلى الهواء. يتمتع زيت المحولات المبرد بدرجة حرارة أقل وكثافة متزايدة، ويتدفق مرة أخرى إلى أسفل خزان المحولات من خلال أنبوب التوصيل السفلي لإعادة تبريد القلب واللفات، مما يشكل حلقة تبديد حرارة كاملة لتدوير الزيت القسري والتي تزيل الحرارة المتولدة بشكل مستمر أثناء تشغيل المعدات.

(2) التركيب الهيكلي

يتكون مبرد الزيت القسري بشكل أساسي من جسم المبرد، المضخة الغاطسة، مروحة التبريد، نظام أنابيب الزيت، صندوق التحكم الكهربائي، ومكونات الحماية الإضافية. يعتمد الجسم المبرد عادةً على هيكل زعانف أنبوبي-، مع أنابيب تبديد الحرارة المصنوعة من أنابيب النحاس أو الألومنيوم المقاومة للتآكل-والتي-الحرارية العالية-الموصلية الحرارية العالية، والمزودة بزعانف خارجية لزيادة مساحة تبديد الحرارة. المضخة الغاطسة، كمصدر للطاقة لتدوير الزيت، تتميز بكفاءة عالية، ضوضاء منخفضة، ومقاومة لتآكل الزيت، مما يضمن دوران الزيت المستقر. مروحة التبريد هي في الغالب مروحة تدفق محوري، يتم التحكم فيها بواسطة مستشعر درجة الحرارة، وتبدأ فقط عندما تصل درجة حرارة الزيت إلى القيمة المحددة، مما يحقق عملية توفير الطاقة-. صندوق التحكم الكهربائي مسؤول عن التحكم الشامل في تشغيل وإيقاف مضخة الزيت والمروحة، كما أنه يدمج أيضًا وظائف مراقبة درجة الحرارة وتدفق الزيت. تشتمل مكونات الحماية الإضافية على مؤشرات تدفق الزيت وإشارات الضغط التفاضلي، والتي يمكنها إصدار إشارات إنذار في حالة فشل دوران الزيت أو وجود اختلافات غير طبيعية في ضغط الماء{10}بالزيت، مما يضمن سلامة المعدات.

(3) الميزات الأساسية وسيناريوهات التطبيق
الميزة الأساسية لمبردات الزيت القسرية هي كفاءتها العالية في تبديد الحرارة. بالمقارنة مع طرق تبريد الهواء المغمور بالزيت (ONAF)، يمكن زيادة كفاءة تبديد الحرارة بأكثر من 30%، والتي يمكن أن تلبي احتياجات تبديد الحرارة للمحولات الكبيرة في ظل تشغيل الحمل العالي؛ الهيكل مدمج نسبيًا ويمكن تركيبه مباشرة على جسم المحول، مع مساحة صغيرة وعبء عمل صيانة معتدل؛ القدرة على التكيف القوية، يمكن ضبط قدرة تبديد الحرارة عن طريق زيادة أو تقليل عدد مبردات التشغيل وفقًا للتغيرات في حمل المحول، وتحقيق المطابقة بين الحمل وتبديد الحرارة.

تركز سيناريوهات تطبيقها بشكل أساسي على محولات الجهد العالي- الكبيرة، وخاصة محولات الطاقة ذات مستويات الجهد 220 كيلو فولت وما فوق وسعة 120 ميجا فولت أمبير أو أكثر، والتي تستخدم على نطاق واسع في المحطات الفرعية ومحطات الطاقة والمنشآت الصناعية والسيناريوهات الأخرى. في سيناريوهات خاصة مثل محطات التحويل المرنة للقناة المتوسطة -إلى-الخلف، يتم أيضًا استخدام مبردات الزيت القسرية منخفضة الضوضاء- لتقليل ضوضاء التشغيل، جنبًا إلى جنب مع المضخات الغاطسة-منخفضة الضوضاء، لتقليل تأثير تشغيل المعدات على البيئة المحيطة.

مبردات المياه القسرية (FWC) للمحولات
(1) مبدأ العمل

يعتمد مبرد الماء القسري وضع التبريد القسري المزدوج "تدوير الزيت القسري + تبريد الماء"، ويتم ترميز طريقة التبريد القياسية الخاصة به على أنها OFWF (قوة الماء القسري بالزيت)، وهو ما يعني الدوران القسري للزيت الداخلي والتدوير القسري للمياه الخارجية. المنطق الأساسي هو الاستفادة من السعة الحرارية النوعية العالية والتوصيل الحراري للماء مقارنة بالهواء، وتحقيق تبديد حرارة فعال من خلال التبادل الحراري للماء بالزيت-. أثناء التشغيل، تقوم مضخة الزيت الغاطسة باستخراج الزيت الساخن من خزان زيت المحولات وإرساله إلى مبادل حرارة الماء بالزيت - (جسم التبريد). في الوقت نفسه، تضخ مضخة المياه المتداولة مياه التبريد (معظمها مياه صناعية متداولة أو مياه نهرية) إلى القناة الأخرى للمبادل الحراري. يتدفق الزيت الساخن وماء التبريد في اتجاهين متعاكسين داخل المبادل الحراري، ومن خلال التوصيل الحراري، تنتقل الحرارة الموجودة في الزيت الساخن بسرعة إلى ماء التبريد؛ يتدفق زيت المحولات المبرد مرة أخرى إلى خزان الزيت لمواصلة المشاركة في دورة التبريد، بينما يتم تفريغ ماء التبريد الذي يمتص الحرارة من المبرد. بعد معالجة التبريد اللاحقة، يمكن إعادة تدويره أو تفريغه مباشرة، وتشكيل دائرة تبريد مزدوجة من "تدوير الزيت + دوران الماء".

تجدر الإشارة إلى أنه أثناء التشغيل من الضروري التأكد من أن ضغط الزيت أعلى من ضغط الماء. إذا تمزق أنبوب التبادل الحراري ودخل الماء إلى زيت المحولات، فسوف يتسبب ذلك في تلف العزل ويؤدي إلى وقوع حوادث كارثية. ولذلك، فإن هذا النظام لديه متطلبات عالية للغاية لأداء الختم.

(2) التركيب الهيكلي إن هيكل مبرد الماء القسري أكثر تعقيدًا من مبرد الزيت القسري، ويتكون بشكل أساسي من جسم المبرد، ومضخة الزيت الغاطسة، ومضخة المياه الدائرية، ونظام أنابيب الماء بالزيت، وصندوق التحكم الكهربائي، وأجهزة حماية السلامة. يتكون جسم المبرد (المبادل الحراري للماء الزيتي-) من حجرة زيت واحدة وغرفتي مياه. تمتلئ غرفة الزيت بأنابيب تبريد كثيفة، والتي يتدفق من خلالها ماء التبريد. يتم تقسيم غرفة الزيت الخارجية إلى عدة قنوات بواسطة حواجز، مما يضمن تدفق الزيت الساخن بشكل متعرج عبر سطح أنابيب التبريد، مما يحسن كفاءة التبادل الحراري. تنقسم غرفة المياه إلى غرف علوية وسفلية، مع تقسيم غرفة المياه السفلية إلى تجاويف، مما يسمح لمياه التبريد بالتدفق في الاتجاهين، مما يعزز تبديد الحرارة. تم تجهيز نظام أنابيب المياه الزيت- بصمامات ومرشحات ومكونات أخرى لتنظيم معدلات تدفق الزيت والماء وتصفية الشوائب ومنع انسداد الأنابيب. بالإضافة إلى مؤشرات تدفق الزيت وإشارات الضغط التفاضلي، تشتمل أجهزة حماية السلامة على مكونات مراقبة مستوى المياه ومراقبة ضغط المياه لمراقبة حالة تشغيل نظام تدوير المياه في الوقت الحقيقي والكشف الفوري عن التسربات ونقص المياه وغيرها من المشاكل.

(3) الميزات الأساسية وسيناريوهات التطبيق

أكبر ميزة لمبردات المياه القسرية هي كفاءتها العالية للغاية في تبديد الحرارة. بالنسبة إلى نفس سعة التبريد، يكون حجمها أصغر بكثير من مبردات الزيت القسري، فهي أخف وزنًا، وتعمل بضوضاء أقل (بدون ضوضاء من المروحة)، مما يسهل التركيب الداخلي ويجعلها مناسبة للسيناريوهات ذات المتطلبات الصارمة للضوضاء والمساحة. وفي الوقت نفسه، يكون تأثير تبديد الحرارة أقل تأثرًا بدرجة الحرارة المحيطة، مما يحافظ على أداء مستقر لتبديد الحرارة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية-، مما يجعلها مناسبة للمحولات التي تعمل تحت أحمال عالية وظروف درجات الحرارة العالية.

تكمن حدودها بشكل أساسي في التعقيد العالي للنظام، والمتطلبات العالية لجودة مياه التبريد واستقرار الإمداد، والحاجة إلى الصيانة المنتظمة لنظام تداول المياه، وتجديد مياه التبريد، وإضافة مضاد التجمد، وتنظيف المبادلات الحرارية؛ والعمر الافتراضي القصير نسبيًا لأنظمة التبريد بالماء-، مما يجعل من الصعب تحقيق نفس العمر الافتراضي للمحول (عادةً 40 عامًا من العمر الفعلي)، مما يزيد من تكاليف الصيانة اللاحقة وتكرار استبدال المعدات.

وتتركز سيناريوهات التطبيق بشكل رئيسي في المناطق ذات الموارد المائية الوفيرة وسهولة الصرف، مثل المحولات الرئيسية في مباني محطات الطاقة الكهرومائية؛ وفي الأماكن ذات المساحة المحدودة ومتطلبات الضوضاء الصارمة، مثل المحطات الفرعية تحت الأرض، والمحطات الفرعية في المناطق الحضرية الأساسية، ومراكز البيانات. ويمكن استخدامها أيضًا لتبريد المحولات ذات السعة الكبيرة جدًا- لتلبية احتياجات تبديد الحرارة تحت الأحمال الشديدة.

باعتبارها معدات التبريد الأساسية للمحولات، فإن مبردات الزيت القسري ومبردات المياه القسرية، بهياكلها وأدائها الفريد، تتكيف مع سيناريوهات التطبيق المختلفة وتوفر بشكل مشترك ضمانات للتشغيل الآمن والمستقر للمحولات. أصبحت مبردات الزيت القسرية خيار التبريد السائد للمحولات الكبيرة نظرًا لبنيتها البسيطة، وصيانتها المريحة، وقدرتها القوية على التكيف؛ تلعب مبردات المياه القسرية دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في سيناريوهات خاصة نظرًا لكفاءتها العالية في تبديد الحرارة وانخفاض مستوى الضجيج والاكتناز.

مع التطوير المستمر لنظام الطاقة، سيستمر تحسين تكنولوجيا التبريد، وسيصبح الذكاء والكفاءة والحفاظ على الطاقة هو الاتجاه الأساسي للتنمية في المستقبل. في التطبيقات العملية، من الضروري اختيار وتوحيد الصيانة بشكل علمي بناءً على عوامل مثل متطلبات التشغيل وبيئة تركيب المحولات، والاستفادة الكاملة من كفاءة تبديد الحرارة لأنظمة التبريد، وإطالة عمر خدمة المحولات، وضمان التشغيل الآمن والفعال والمستقر لأنظمة الطاقة، وتوفير دعم قوي لنقل الطاقة وإمداداتها.