高电压设备人工污秽试验室蒸汽雾装置及其流量控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电气工程技术领域，涉及一种高电压设备人工污秽试验室蒸汽雾装置及其流量控制方法，该方法适用于对高压电气设备在人工污秽试验室内进行人工污闪试验时，进行蒸汽流量自动控制。
【背景技术】
[0002]高压电气设备污闪是电力系统安全稳定运行的严重威胁之一，我国曾在空气污染严重地区多次出现污闪事故，污闪事故往往造成电网大面积长时间停电，甚至电网解裂，经济损失巨大。为研宄污闪，许多研宄机构参照国家标准“GB/T 4585-2004”推荐的试验方法建设了高压电气设备人工污秽试验室，并开发蒸汽雾装置用于对高压电气设备进行人工污闪试验，如发明专利“CN 101126792A”。
[0003]目前的蒸汽雾装置流量控制方法主要存在的问题有:1)蒸汽流量采用手动阀门调节，不能远程控制，只能人工现场操作，而蒸汽雾装置工作时，蒸汽压力较大，且温度较高，人员操作安全危险较大；2)每次试验时，需要实验人员根据气候室内蒸汽量的大小，人为调节蒸汽流量大小，造成被试品每次试验时的润湿时间和污秽流失速度不一致，从而导致污闪电压分散性较大；3)国家标准规定单次人工污闪试验时，人工污秽试验室内的温度升高不超过15°C，目前采用的人工控制蒸汽流量方式往往导致试验温度升高值超标。
[0004]因此，有必要设计一种高电压设备人工污秽试验室蒸汽雾装置及其流量控制方法。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的落后状况，提供一种高电压设备人工污秽试验室蒸汽雾装置及其流量控制方法，使用该方法可根据人工污闪试验不同试验阶段需要的蒸汽流量，自动远距离控制蒸汽阀门，提高人工污闪试验条件的稳定性，保证操作人员的人身安全。
[0006]本发明的技术解决方案是，
[0007]一种高电压设备人工污秽试验室蒸汽雾装置，其特征在于，包括电蒸汽锅炉1、蒸汽管道2、分汽缸3，比例调节阀4、蒸汽出汽口 6、温湿度计8和蒸汽流量自动控制器9 ;所述电蒸汽锅炉I通过蒸汽管道2与高电压设备人工污秽试验室7相连；蒸汽管道2的末端设有多个蒸汽出汽口 6，蒸汽出汽口 6位于高电压设备人工污秽试验室7内；蒸汽管道2上沿蒸汽流动方向依次设有分汽缸3和比例调节阀4 ;
[0008]所述温湿度计8设置在高电压设备人工污秽试验室7内；
[0009]所述电蒸汽锅炉I和比例调节阀4的控制端均通过控制电缆与蒸汽流量自动控制器9的输出端相连；温湿度计8的输出端通过信号测量电缆与蒸汽流量自动控制器9的输入端相连；
[0010]所述电蒸汽锅炉I采用多组电阻丝加热；每一组电阻丝的投入和切除均受控于蒸汽流量自动控制器9 ;
[0011]所述电蒸汽锅炉I用于产生高温高压的水蒸汽；蒸汽管道2用于将电蒸汽锅炉I产生的水蒸汽传输至高电压设备人工污秽试验室7内；分汽缸3用于将水蒸气分配到不同的蒸汽管道2中；比例调节阀4用于通过调节阀门开度调节蒸汽流量；温湿度计8用于测量高电压设备人工污秽试验室7内的温度和湿度；蒸汽流量自动控制器9用于根据温湿度计8的测量值自动计算高电压设备人工污秽试验室7内需要的蒸汽流量，并通过调节电蒸汽锅炉I的加热温度和比例调节阀4的阀门开度实现蒸汽流量的自动控制。
[0012]所述的高电压设备人工污秽试验室蒸汽雾装置，还包括设于比例调节阀4和蒸汽出汽口 6之间的蒸汽管道2上的蒸汽流量计5，所述蒸汽流量计5的输出端通过信号测量电缆与蒸汽流量自动控制器9的输入端相连；蒸汽流量计5用于测量蒸汽的流量。
[0013]所述蒸汽管道2的末端为“T”型结构，“T”型结构的头部位于高电压设备人工污秽试验室7内；“T”型结构的头部上均匀设有多个蒸汽出汽口 6。
[0014]所述电蒸汽锅炉I采用WDR2.3-1.3型电蒸汽锅炉；所述比例调节阀4采用型号为Q941F-16C的电动智能比例调节阀；所述蒸汽流量计5采用LUGB-24型涡街流量计；所述温湿度计8采用W4052型温湿度变送器；所述蒸汽流量自动控制器9采用RZK-100型蒸汽流量自动控制器。
[0015]一种高电压设备人工污秽试验室蒸汽雾装置的流量控制方法，采用上述的高电压设备人工污秽试验室蒸汽雾装置，包括以下步骤:
[0016]步骤1:通过蒸汽流量自动控制器设定人工污秽试验润湿时间h和升压时间t 2;设定相对湿度控制目标的默认值为100%?106%;利用温湿度计测量人工污秽试验室的起始温度T1和起始湿度h 1；
[0017]步骤2:蒸汽流量自动控制器根据测得的温度!\、湿度Ill和人工污秽试验室的体积计算润湿阶段需要的蒸汽总量Hl1;
[0018]步骤3:蒸汽流量自动控制器根据步骤2计算得到的蒸汽总量Hi1和步骤I设定的润湿时间h，计算润湿阶段的蒸汽流量q1、比例调节阀门的开度81和电蒸汽锅炉电阻丝投入数量Il1;
[0019]步骤4:蒸汽流量自动控制器根据步骤3的计算结果，调节比例调节阀门开度和电蒸汽锅炉电阻丝投入数量，控制向人工污秽气候室内喷入蒸汽的流量；
[0020]步骤5:蒸汽流量自动控制器利用温湿度计监测人工污秽试验室的湿度，并判断污秽室内的相对湿度值是否达到100%，且持续时间达到3min ;若是，则润湿阶段结束进入升压阶段，转步骤6 ;否则继续向人工污秽气候室内喷入蒸汽；
[0021]步骤6:蒸汽流量自动控制器计算升压阶段的蒸汽流量q2、比例调节阀门的开度S2和电蒸汽锅炉电阻丝投入数量H2;
[0022]步骤7:蒸汽流量自动控制器根据步骤7的计算结果，调节比例调节阀门开度和电蒸汽锅炉电阻丝投入数量，持续向人工污秽试验室内喷入蒸汽；
[0023]步骤8:蒸汽流量自动控制器根据测量的人工污秽试验室相对湿度，微量调节比例调节阀门开度和电阻丝投入数量，使人工污秽试验室内的相对湿度达到其控制目标；
[0024]步骤9:蒸汽流量自动控制器利用温湿度计监测人工污秽试验室的温度，温度每升高5K时，重复步骤6?8 ;当人工污秽试验室内的温度升高值达到IIK时，蒸汽流量自动控制器将相对湿度控制目标修改为98%?101%，并重复步骤6?8 ;
[0025]步骤10:升压时间t2到或人为提前结束试验时，蒸汽流量自动控制器关闭比例调节阀和停止为电蒸汽锅炉所有的电阻丝供电。
[0026]所述步骤2中，润湿阶段需要的蒸汽总量Hi1的计算方法为:
[0027]Iii1= P V (100-h ^ %
[0028]其中，V为人工污秽试验室的体积；P为蒸汽密度，通过查询温度一饱和蒸汽密度对照表得到。
[0029]所述步骤3中，润湿阶段的蒸汽流量q1、比例调节阀门的开度81和电蒸汽锅炉电阻丝投入数量Ii1的计算方法分别为:
[0030]Q1= m l7t1；
[0031]S1= quotient (q !, qn)/n1；
[0032]Ii1= quotient (q 1； qn)+1 ；
[0033]其中，函数Quotient表示求商数的整数部分；qn为电蒸汽锅炉每组电阻丝投入时能产生的蒸汽流量。
[0034]所述步骤6中，升压阶段的蒸汽流量(12、比例调节阀门的的初步调节开度S2和电蒸汽锅炉电阻丝投入数量n2的计算方法为:
[0035]S2= quotient (q 2) qn)/n2；
[0036]n2= quotient (q 2, qn)+1 ；
[0037]其中，％为蒸汽流量的值，取值等于每分钟的蒸汽损失量m2。
[0038]所述蒸汽流量％的初始值设定为q i/3。【根据人工污秽试验室体积和温度情况的不同，每分钟的蒸汽损失量Hl2是不同的，此值可根据现场调试来具体确定，经验值为润湿阶段蒸汽流量的1/3，此时，需要的蒸汽流量q2约为q 73。在升压阶段的蒸汽流量为润湿阶段的1/3，即q2 = ql/3，只是一个经验值，在试验的过程中，蒸汽流量自动控制器会根据这个值设定一个初值，后续过程中，蒸汽流量自动控制器会根据温湿度的变化进行微量调节。】
[0039]所述步骤8中，根据人工污秽试验室相对湿度的测量值，首先微量调节比例调节阀的开度，使得人工污秽试验室内相对湿度保持在设定的相对湿度控制目标范围内；具体的微调方法为:蒸汽流量自动控制器比较相对湿度的测量值与设定的相对湿度控制目标；如果相对湿度的测量值小于设定的相对湿度