“換流閥是直流輸電工程的核心設備，換流閥產品價值約占換流站成套設備總價的22～25%，造價昂貴，并且它具有精密、脆弱、環境要求苛刻等特性，所以換流閥產品的設計、制造，乃至裝配檢測等環節，對人員和設備都有極高的要求。”

國家電網生產基地擁有世界領先的換流閥研發實力、試驗手段和生產能力，是世界最大的直流輸電裝備生產基地，并且配套國際一流的特高壓/高壓直流換流閥實驗室。在如此高端裝備集中的企業里，精密的換流閥產品卻是通過傳統的方式進行人力搬運、裝配、檢測等工序，影響換流閥產品的生產效率及質量，換流閥的檢測是檢驗換流閥質量、確保合格產品投入運營的關鍵環節。

換流閥自動化檢測生產線可行性調研

從中國制造2025提出以來，各大央企紛紛投入到自動化改造的大潮中去，改變換流閥產品落后生產局面的議題，被提交至國家科技部，成為一項新的課題。將換流閥產品工程化應用是首要任務，向全社會廣泛收集建設意見，經過申報-立項-招投標等環節，最終由北鋼聯承擔國家特高壓實驗基地換流閥產品試驗生產線的研制任務。

圖1 換流閥試驗車間3D模擬圖

攻克換流閥自動化檢測技術難關

換流閥產品自動化檢測是一個世界級的難題，批量化檢測的核心技術被ABB、西門子、阿爾斯通三家跨國公司壟斷長達40年時間，現有檢測工藝為人工推送換流閥產品至各試驗工位，換流閥產品重量約1～2噸，人工推送時需數名工人在產品底部安裝4只特制腳輪支腿，人工將產品推至試驗工位進行相應檢測。在此之前，任何自動化檢測換流閥產品的研究尚處于理論階段。

絕緣配合、抗震分析、耐壓設計等一系列的難題如山般擺在眼前。為此，北鋼聯成立項目組，分為兩路人馬進行走訪調研，一路主要以國內生產企業及院所為主，和中科院電力科學研究所專家會談，廣泛交流；另一路以國外現有生產線調研學習為主，走訪ABB、西門子等國外廠家。國內專家團隊深入用戶單位，了解人工生產工藝，傾聽一線員工意見，努力制定自動化方案；但國外團隊期望向同行學習交流的意圖直接遭到了對方拒絕，甚至連生產線車間、實驗室都不讓看一眼，對中國人極其保密。由于北鋼聯是中德智能制造聯盟理事單位，專家團隊借此打開了突破口。

換流閥自動化檢測技術成功應用

經過兩方團隊匯總，發現國外的換流閥生產線存在很多制約，還有不符合中國國情的地方，并非最優方案，經過55份調研報告，40余次答疑，677張圖紙的繪制，最終確定了實施方案：

1、空中行走，打破常規思路

由于換流閥產品試驗的特殊性，測試過程須與地面保持一定的絕緣高度，因此打破常規的地面運行流轉方式，采用空中行走方式。由立柱支撐鋼結構搭建空中行走軌道，擺渡小車在軌道下方運行，小車設置吊裝機構將產品吊離地面一定高度，既滿足換流閥試驗條件，同時節省了地面空間。

2、集散式DCS控制，穩定可靠

基于無線控制方式的DCS控制，與傳統有線控制相比，不需要在各機構之間連接錯綜復雜的電纜，避免有線傳輸過程中，線路間信號互相干擾，控制更穩定可靠；無線控制也使設備運行空間不受限，靈活度高。集散式控制特點，每臺小車自有獨立控制系統，單臺小車故障不會影響整個生產線，確保控制更穩定。

圖2 集散式dcs控制

3、滑觸線+UPS，提供持久穩定動力

由于擺渡小車在運行過程中，需要持續供電，研發團隊對多種供電方案進行對比研究，最終選用“滑觸線+UPS”雙供電；同時進行實地考察，確保最優質的滑觸線應用于生產線。

圖3 滑觸線提供穩定動力

4、三重保護，確保運行零“事故”

為防止試驗過程中運行中的小車誤入試驗工位，影響產品測試數據，生產線設三重保護系統，有效確保小車運行零“事故”。

5、靈活設計，適應不同測試內容

吊具設計采用電動缸調節絕緣桿高度，可適應不同規格產品的測試高度；四點折疊式收放桿在保證吊裝行走平穩的同時，避免了豎直收放桿與設備的干涉問題，適用于大工件的靈活轉運。

圖4 吊具可兼容各類產品

6、有效隔離，提高測試過程安全系數

原有換流閥例行試驗車間未對測試區與非測試區進行有效區分隔離，存在人員誤闖測試區造成人身傷害的隱患。針對目前存在的安全隱患，在測試區與非測試區之間設置柵欄門及安全光幕，防止人員誤闖。

圖5 人機友好型布局設計

從項目啟動至成功交付，僅用112天，并且徹底改變了傳統人工的生產方式，將效率提高了150%，人工成本降低了35%。換流閥自動化試驗生產線獲得了國內外專家的高度評價，換流閥自動化檢測技術也越來越多地在實際工程中應用。項目成果進一步鞏固了我國在國際直流輸電領域的技術引領地位，為超大輸送容量直流工程的實施和推廣奠定了技術基礎，將促進我國電力能源精益化管理和智能電網發展，對構建全球能源互聯網提供了有力的技術支持。