换流阀自动化检测技术在实际中的应用

“换流阀是直流输电工程的核心设备，换流阀产品价值约占换流站成套设备总价的22～25%，造价昂贵，并且它具有精密、脆弱、环境要求苛刻等特性，所以换流阀产品的设计、制造，乃至装配检测等环节，对人员和设备都有极高的要求。”

    国家电网生产基地拥有世界领先的换流阀研发实力、试验手段和生产能力，是世界最大的直流输电装备生产基地，并且配套国际一流的特高压/高压直流换流阀实验室。在如此高端装备集中的企业里，精密的换流阀产品却是通过传统的方式进行人力搬运、装配、检测等工序，影响换流阀产品的生产效率及质量，换流阀的检测是检验换流阀质量、确保合格产品投入运营的关键环节。

换流阀自动化检测生产线可行性调研

    从中国制造2025提出以来，各大央企纷纷投入到自动化改造的大潮中去，改变换流阀产品落后生产局面的议题，被提交至国家科技部，成为一项新的课题。将换流阀产品工程化应用是首要任务，向全社会广泛收集建设意见，经过申报—立项—招投标等环节，最终由北钢联承担国家特高压实验基地换流阀产品试验生产线的研制任务。

图1 换流阀试验车间3D模拟图

攻克换流阀自动化检测技术难关

    换流阀产品自动化检测是一个世界级的难题，批量化检测的核心技术被ABB、西门子、阿尔斯通三家跨国公司垄断长达40年时间，现有检测工艺为人工推送换流阀产品至各试验工位，换流阀产品重量约1～2吨，人工推送时需数名工人在产品底部安装4只特制脚轮支腿，人工将产品推至试验工位进行相应检测。在此之前，任何自动化检测换流阀产品的研究尚处于理论阶段。

    绝缘配合、抗震分析、耐压设计等一系列的难题如山般摆在眼前。为此，北钢联成立项目组，分为两路人马进行走访调研，一路主要以国内生产企业及院所为主，和中科院电力科学研究所专家会谈，广泛交流；另一路以国外现有生产线调研学习为主，走访ABB、西门子等国外厂家。国内专家团队深入用户单位，了解人工生产工艺，倾听一线员工意见，努力制定自动化方案；但国外团队期望向同行学习交流的意图直接遭到了对方拒绝，甚至连生产线车间、实验室都不让看一眼，对中国人极其保密。由于北钢联是中德智能制造联盟理事单位，专家团队借此打开了突破口。

换流阀自动化检测技术成功应用

    经过两方团队汇总，发现国外的换流阀生产线存在很多制约，还有不符合中国国情的地方，并非最优方案，经过55份调研报告，40余次答疑，677张图纸的绘制，最终确定了实施方案：

1、空中行走，打破常规思路

    由于换流阀产品试验的特殊性，测试过程须与地面保持一定的绝缘高度，因此打破常规的地面运行流转方式，采用空中行走方式。由立柱支撑钢结构搭建空中行走轨道，摆渡小车在轨道下方运行，小车设置吊装机构将产品吊离地面一定高度，既满足换流阀试验条件，同时节省了地面空间。

2、集散式DCS控制，稳定可靠

    基于无线控制方式的DCS控制，与传统有线控制相比，不需要在各机构之间连接错综复杂的电缆，避免有线传输过程中，线路间信号互相干扰，控制更稳定可靠；无线控制也使设备运行空间不受限，灵活度高。集散式控制特点，每台小车自有独立控制系统，单台小车故障不会影响整个生产线，确保控制更稳定。

图2 集散式dcs控制

3、滑触线+UPS，提供持久稳定动力

    由于摆渡小车在运行过程中，需要持续供电，研发团队对多种供电方案进行对比研究，最终选用“滑触线+UPS”双供电；同时进行实地考察，确保最优质的滑触线应用于生产线。

图3 滑触线提供稳定动力

4、三重保护，确保运行零“事故”

    为防止试验过程中运行中的小车误入试验工位，影响产品测试数据，生产线设三重保护系统，有效确保小车运行零“事故”。

5、灵活设计，适应不同测试内容

    吊具设计采用电动缸调节绝缘杆高度，可适应不同规格产品的测试高度；四点折叠式收放杆在保证吊装行走平稳的同时，避免了竖直收放杆与设备的干涉问题，适用于大工件的灵活转运。

图4 吊具可兼容各类产品

6、有效隔离，提高测试过程安全系数

    原有换流阀例行试验车间未对测试区与非测试区进行有效区分隔离，存在人员误闯测试区造成人身伤害的隐患。针对目前存在的安全隐患，在测试区与非测试区之间设置栅栏门及安全光幕，防止人员误闯。

图5 人机友好型布局设计

    从项目启动至成功交付，仅用112天，并且彻底改变了传统人工的生产方式，将效率提高了150%，人工成本降低了35%。换流阀自动化试验生产线获得了国内外专家的高度评价，换流阀自动化检测技术也越来越多地在实际工程中应用。项目成果进一步巩固了我国在国际直流输电领域的技术引领地位，为超大输送容量直流工程的实施和推广奠定了技术基础，将促进我国电力能源精益化管理和智能电网发展，对构建全球能源互联网提供了有力的技术支持。