海底電纜油泵站油流控制功能開發(fā)研究

海底電纜油泵站油流控制功能開發(fā)研究

海底電纜油泵站油流掌握功能開發(fā)討論黃小衛(wèi)汪焰吳青帥韓坤王尤河:海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中林詩島站和福山站油泵站的油流掌握功能模塊由海纜計(jì)算模塊、泵計(jì)算模塊、泵運(yùn)行模塊組成,通過對海底電纜內(nèi)絕緣油的壓力、流量進(jìn)行監(jiān)測和計(jì)算,可以精確?????調(diào)整海底電纜內(nèi)的絕緣油壓力和流量,同時通過泵運(yùn)行模塊可以優(yōu)化現(xiàn)場絕緣油泵的運(yùn)行;當(dāng)海底電纜遭到破壞時,油流功能模塊可以推斷到海底電纜運(yùn)行消失特別,同時在特別狀況下,加大絕緣油流量,確保海水不能進(jìn)入海底電纜。

:海底電纜;油流掌握模塊;緊急油流模式0引言海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[1]的林詩島站和福山站之間采納海底電纜進(jìn)行輸電,海底電纜鋪設(shè)在海底,最深處距海平面100。

海底電纜造價昂貴,修理困難,為避開來往船只拋錨損傷海底電纜,同時確保海底電纜的輸電效果,需要通過對海底電纜內(nèi)部輸入絕緣油進(jìn)行愛護(hù)。

林詩島站和福山站分別配置了一座絕緣油泵站,每個絕緣油泵站包含6臺絕緣油泵供應(yīng)動力將絕緣油打入海底電纜內(nèi)部、1臺絕緣油罐用于儲存絕緣油、6臺液壓油泵配套為絕緣油泵供應(yīng)動力、液壓油罐儲存液壓油、1套真空系統(tǒng)保持絕緣油罐內(nèi)真空度、液壓油冷卻凈化系統(tǒng)保持液壓油運(yùn)行過程中溫度穩(wěn)定。

在林詩島站和南嶺站之間,絕緣油經(jīng)過海底電纜來回流淌,通過轉(zhuǎn)變系統(tǒng)內(nèi)參數(shù)來轉(zhuǎn)變絕緣油的流淌方向,如此往復(fù)進(jìn)行,保證輸油電纜的正常工作。

海底電纜成本昂揚(yáng),修理難度特別高,在保證海底電纜正常工作的前提下,需要對其運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,遇到海底電纜被拋錨割破等突發(fā)狀況時,掌握系統(tǒng)能夠準(zhǔn)時調(diào)整絕緣油流量和壓力,保證海水不會進(jìn)入海底電纜內(nèi)部,對海底電纜內(nèi)部進(jìn)行愛護(hù)。

林詩島站和南嶺站內(nèi)均設(shè)有一套掌握系統(tǒng),用于監(jiān)控海底電纜內(nèi)部絕緣油壓力和流量,若消失運(yùn)行不正常狀況會自動報(bào)警,消失海底電纜由于漁船拋錨而割損狀況時,會啟動緊急模式,加大絕緣油量,對海底電纜進(jìn)行愛護(hù)。

該掌握系統(tǒng)包含真空模塊、油流掌握功能模塊、冷卻系統(tǒng)模塊等,其中油流掌握模塊是掌握系統(tǒng)的最主要模塊,其功能是檢測并掌握海底電纜內(nèi)絕緣油的流淌狀況,確保海底電纜的正常運(yùn)行。

1功能塊介紹整個功能塊采納模塊化[2]設(shè)計(jì)原理,油流掌握功能由海纜計(jì)算模塊、泵計(jì)算模塊、泵運(yùn)行模塊3個子程序組成。

1海纜計(jì)算模塊的主要功能是通過檢測到的海底電纜內(nèi)絕緣油的壓力和流量,與設(shè)定值進(jìn)行比較,依據(jù)比較結(jié)果推斷海底電纜當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài),計(jì)算模塊將監(jiān)測到的壓力和流量與設(shè)定值進(jìn)行比較,推斷當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)是否正常,依據(jù)推斷結(jié)果確定油流功能模塊的運(yùn)行模式,若運(yùn)行狀態(tài)正常,油流功能模塊處于正常油流模式;若海底電纜運(yùn)行狀態(tài)特別,則油流功能模塊處于緊急油流模式。

2泵計(jì)算模塊是依據(jù)海底電纜中絕緣油壓力信號來計(jì)算開啟絕緣油泵的臺數(shù),正常油流模式狀況下,當(dāng)監(jiān)測壓力大于油泵站出口壓力設(shè)定值南嶺站為430且林詩島站為300或南嶺站400且林詩島站為530時,開啟2臺絕緣油泵;當(dāng)檢測到壓力低于設(shè)定值時,模塊會推斷開啟3臺絕緣油泵;當(dāng)壓力連續(xù)削減,開啟的絕緣油泵會連續(xù)增加,最多可同時開啟6臺絕緣油泵;在緊急油流模式下,6臺絕緣泵全部打開。

3泵運(yùn)行模塊可以監(jiān)測絕緣油泵的運(yùn)行狀態(tài),運(yùn)行狀態(tài)分3種:正在運(yùn)行、停止運(yùn)行、故障狀態(tài),泵的運(yùn)行模塊會記錄各臺絕緣油泵的歷史運(yùn)行時間,依據(jù)泵運(yùn)行的數(shù)量和各個泵的運(yùn)行時間、是否處于故障狀態(tài)等因素,最終推斷啟動幾號絕緣油泵。

絕緣油泵運(yùn)行的優(yōu)化處理,可避開消失某臺絕緣油泵閑置時間過長或某臺絕緣油泵運(yùn)行時間過長。

掌握過程油流模塊海纜掌握流程如圖1所示,程序啟動并初始化以后進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置階段,需人工設(shè)置的參數(shù)為油泵站的海底電纜出口處的絕緣油壓力,由于林詩島站和南嶺站兩地的海平面高度存在差別,當(dāng)南嶺站出口壓力設(shè)定值在430,林詩島站出口壓力設(shè)定值在400時,海底電纜內(nèi)絕緣油從林詩島站流向南嶺站。

當(dāng)南嶺站出口壓力設(shè)定值在530,林詩島站出口壓力設(shè)定值在300時,油流方向從南嶺流向林詩島。

依據(jù)絕緣油泵的力量,絕緣油流量值在0~。

監(jiān)測到的海底電纜的絕緣油壓力傳輸?shù)接土髡莆漳K時,程序首先對該壓力值進(jìn)行推斷,推斷該值是否錯誤,若傳輸信號為4~20,則信號正常,考慮到線阻損耗導(dǎo)致的信號衰減以及信號干擾產(chǎn)生的偏差,會適當(dāng)將監(jiān)測范圍上限及下限擴(kuò)大5%,當(dāng)超出該上下限值時,就推斷該監(jiān)測值錯誤,系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警;若推斷該監(jiān)測值正常,則進(jìn)行運(yùn)行模式推斷。

系統(tǒng)運(yùn)行模式分為兩種:正常油流模式和緊急油流模式。

其推斷標(biāo)準(zhǔn)為:當(dāng)南嶺站監(jiān)測到的海底電纜絕緣油出口壓力值低于430林詩島站該數(shù)值為300,并且流量高于10,這時系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。

若在報(bào)警開頭30內(nèi)絕緣油出口壓力和流量恢復(fù)正常,系統(tǒng)取消報(bào)警,并恢復(fù)正常油流模式;若報(bào)警持續(xù)30后絕緣油出口壓力和流量狀況持續(xù)特別,未恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài),此時系統(tǒng)連續(xù)報(bào)警,同時系統(tǒng)自動推斷此時海底電纜處于緊急油流模式。

正常油流模式下,系統(tǒng)監(jiān)控海底電纜內(nèi)部絕緣油的壓力和流量,并與設(shè)定值進(jìn)行比較,比較計(jì)算后通過調(diào)整輸油閥門和絕緣油泵的啟停,來調(diào)整海底電纜內(nèi)的油壓和流量。

緊急油流模式下,油流掌握功能模塊第一時間全開輸油閥門且打開6臺絕緣油泵,將輸油量調(diào)至最大,確保海水不會進(jìn)入海底電纜內(nèi)部,然后漸漸減小流量,最終保持穩(wěn)定,在穩(wěn)定的壓力和流量條件下,使絕緣油從海底電纜內(nèi)部流向海水,同時,油流流量最小,降低對海疆的環(huán)境污染,同時減小經(jīng)濟(jì)損失。

正常油流模式正常油流模式通過比較設(shè)定值和實(shí)測值的差,輸出開啟的泵的臺數(shù),關(guān)系如下:=23≤06≤0,且持續(xù)時間達(dá)到30以上式中,為開啟的泵的臺數(shù);為實(shí)測值與壓力設(shè)定值的差。

在正常狀況下,有2臺絕緣油泵持續(xù)運(yùn)行,系統(tǒng)依據(jù)各個絕緣油運(yùn)行時間進(jìn)行優(yōu)化配置,每個絕緣油泵輪番運(yùn)行,保證在任何時候都有2臺絕緣油泵運(yùn)行且每臺泵的運(yùn)行時間基本相同;當(dāng)實(shí)測值一旦小于設(shè)定值時,啟動3臺絕緣油泵,當(dāng)壓力恢復(fù)正常后,系統(tǒng)啟動2臺絕緣油泵;當(dāng)壓力實(shí)測值小于設(shè)定值,且持續(xù)30未能恢復(fù)正常,系統(tǒng)開啟6臺絕緣油泵。

泵的開啟臺數(shù)信號將輸出到泵掌握模塊,泵掌握模塊依據(jù)各絕緣油泵的狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化配置,打算開啟6臺絕緣油泵中的哪幾臺,將啟動信號傳輸至相應(yīng)的絕緣油泵。

絕緣油泵掌握的優(yōu)化過程分為兩部分:首先推斷泵是否處于故障狀態(tài),假如泵處于故障狀態(tài),則將該絕緣油泵排出;然后依據(jù)每臺泵的運(yùn)行時間,優(yōu)先啟動運(yùn)行時間短的絕緣油泵,從而最大限度保證各個絕緣油泵運(yùn)行平衡。

緊急油流模式緊急油流模式是海底電纜遭到破壞時,海水與絕緣油連通,若海水進(jìn)入海底電纜內(nèi)部,接觸到輸電元件,則會造成電力損耗,同時會造成海底電纜內(nèi)部損壞,此時需要保證海水不能進(jìn)入海底電纜內(nèi)部,當(dāng)系統(tǒng)推斷為緊急油流模式的狀況下,系統(tǒng)將絕緣油泵全部打開,通過輸油閥門調(diào)整絕緣油流量,調(diào)整規(guī)律根據(jù)下式計(jì)算:,隨著時間漸漸削減,經(jīng)過1后,,5后,,。

緊急油流模式一旦啟動,除非手動解除,否則將始終根據(jù)上式進(jìn)行海底電纜絕緣油流量的調(diào)整。

如此調(diào)整的主要目的有兩個:1確保海水不能進(jìn)入海底電纜內(nèi)部,以免電纜內(nèi)部損壞;2避開大量絕緣油流入海水而污染環(huán)境,同時避開造成過大的經(jīng)濟(jì)損失。

為了滿意上述兩點(diǎn)要求,需要保證海纜中壓力比海水大,保證絕緣油外流,同時其流量最小。

3功能塊的測試分析使用信號發(fā)生器和脈沖發(fā)生器來模擬現(xiàn)場壓力和流量,以測試功能塊的運(yùn)行狀況[3]。

首先預(yù)備3個模擬量輸出信號和3個高速脈沖信號,分別模擬3根海纜中的壓力和流量信號,壓力氣程為0~2000,對應(yīng)4~20電流信號。

當(dāng)模擬量輸出為12時,此時壓力顯示為1000。

流量信號為高速脈沖速率,即在周期時間內(nèi)通過的脈沖數(shù)的速率,計(jì)算公式為:式中,為流量;為高速脈沖速率。

轉(zhuǎn)變信號大小,可以觀看到掌握系統(tǒng)的反饋正常,可以正常行使其掌握功能。

4結(jié)語本文介紹的海底電纜油泵站的油流掌握模塊,既可以滿意正常狀況下對海底電纜內(nèi)絕緣油流量計(jì)壓力的自動掌握,又可以在海底電纜破