蒸发冷却电机的冷凝器排气和冷却液回收装置

摘要

本发明蒸发冷却电机的冷凝器排气和冷却液回收装置是为改进和完善电机定子蒸发冷却系统而设计的。装置安装在主冷凝器和浸泡电机定子的蒸发冷却室之间，一台压力控制器装在主冷凝器的顶部连接其冷凝空间，由该压力控制器顺序连接电磁阀、抽气泵、副冷凝器和汽液分离箱；分离出的空气经单向阀进入空气过滤器，经过滤后排出；汽液分离箱中经冷凝的液体冷却介质(冷却液)通过下端装有另一压力控制器和电磁阀的管道流回电机定子蒸发冷却室。本发明装置在主冷凝器冷凝空间压力超过设定值时排出空气，使其工作在设定的压力下，同时回收冷却液，实现电机蒸发冷却系统高效安全经济运行的要求。

说明书

技术领域

本发明属于电机冷却装置，涉及蒸发冷却电机的改进和完善，提供冷凝器排气和冷却液回收装置。

背景技术

大型发电机，包括汽轮发电机和水轮发电机，采用蒸发冷却技术比常用的空冷、水冷、氢冷的机组具有冷却效果好、运行安全可靠等优点。这里把定子发热体采用蒸发冷却的发电机称为蒸发冷却电机，它的蒸发冷却装置是一个密闭的冷却介质循环系统，在电机定子蒸发冷却室中，液态的冷却介质(又称冷却液)吸收电机定子发热后，沸腾蒸发相变成汽体，进入冷凝器中与二次冷却水进行热交换，冷凝成液体后重新返回冷却回路(蒸发冷却室)。冷却介质的沸点决定了电机的运行温度，而冷却介质的沸点又与冷凝空间的压力密切相关。蒸发冷却发电机在运行中由于空气泄入，往往使冷凝空间压力升高，造成冷却介质沸点升高，随之也降低了蒸发冷却发电机的冷却效果。这时为了保持合理的运行温度，必须打开阀门排出空气降低冷凝空间的压力。然而，排出空气的同时，部分冷却介质蒸汽也被排出，这在某些应用场合是不允许的，例如在舰船上安装蒸发冷却电机的空间比较狭小，位置受到限制。

中国发明专利申请01131399.4和01131397.8提供了两种大型电机的蒸发冷却装置，在它们的蒸发冷却回路中，没有设冷凝器排气及冷却液回收装置。因此，有必要改进和完善蒸发冷却电机的蒸发冷却循环回路，通过控制冷凝空间压力使之可以选用不同沸点的冷却介质，以满足多种应用的要求，同时实现冷却液的回收。

发明内容

本发明的目的是提供蒸发冷却电机的冷凝器排气和冷却液回收装置。该装置在冷凝器冷凝空间压力超过设定值时排出空气，使其压力保持在设定压力状态，同时回收因排气而外泄的冷却液，实现蒸发冷却的高效经济运行。

本发明蒸发冷却电机冷凝器排气和冷却液回收装置安装在主冷凝器和浸泡电机定子发热部件的蒸发冷却室之间。主冷凝器位于蒸发冷却室的上方。一台压力控制器装在主冷凝器的顶部连通其冷凝空间，由该压力控制器顺序连接电磁阀、抽气泵、副冷凝器和汽液分离箱；汽液分离箱上部装有带单向阀的排气管，该排气管与空气过滤器相连；汽液分离箱的下端通过装有另一压力控制器和电磁阀的管道与蒸发冷却室相连。

本发明装置中，副冷凝器包括流通冷却水的水箱和流通冷却介质蒸汽和空气混合物的冷凝管。汽液分离箱中有隔离板将入口和排气口隔开。空气过滤器为一下部盛水的容器，其顶部设排气口，近底部与汽液分离箱用装有单向阀的管道相连，底部还设有排液管和阀门。主冷凝器上还装有漏水检测仪。

本发明装置是这样工作的，当主冷凝器顶部的冷凝空间因蒸发冷却循环系统泄漏，混入空气时引起工作压力升高，当压力达到压力控制器设定的压力上限时，电磁阀打开、同时抽气泵启动。主冷凝器内空气和冷却介质汽体混合物被抽气泵压送入副冷凝器。在副冷凝器中与冷却水进行热交换。冷却介质被冷凝成液体和空气一道进入汽液分离箱中，空气通过单向阀进入过滤器经过滤后排入大气。流入汽液分离箱的冷却液达到一定高度后被这里的压力控制器检测到并发出信号命令，开启电磁阀使冷却液流入蒸发冷却室的储液部分。由于抽气泵的运行使主冷凝器的压力降低，当达到压力控制器设定的下限时，电磁阀和抽气泵同时关闭，完成一次排气循环。

本发明装置在主冷凝器冷凝空间压力过高时排出气体，使其工作在设定压力状态，同时回收冷却液。这样蒸发冷却装置就真正有可能在长期运行条件下，实现冷却介质的零泄漏。达到高效经济安全的运行要求。由于通过抽气泵的运行可以控制冷凝空间压力，进而可以调节冷却介质的沸腾温度，从而为选用不同沸点、符合环保要求的冷却介质创造了条件。即通过抽气泵的运行保持冷凝器冷凝空间为负压状态，使冷却介质在摄氏50度左右沸腾，这时最适合电机冷却要求。同时，由于系统运行在负压状态下也避免了冷却液的外泄。

附图说明

图1是本发明蒸发冷却电机的冷凝器排气及冷却液回收装置示意图。

具体实施方式

图1是本发明的一个实施例。蒸发冷却电机定子发热部件浸泡在蒸发冷却室70中，主冷凝器10位于蒸发冷却室70的上方。本发明装置装在主冷凝器10与蒸发冷却室70之间。

主冷凝器10是一箱体，通二次冷却水的冷却水管16贯穿箱体，箱体内部空间上部是冷凝空间12，箱体之外冷凝空间12上方有压力控制器11和漏水检测仪15。本实施例中压力控制器11选用YZX-150电接点压力真空表，具有压力显示，压力上限、压力下限设定以及相应的接通电接点。漏水检测仪15可选用中国发明专利申请01131399.4提供的。当冷却水管16有漏水时发出报警。由压力控制器11顺序连接电磁阀13、抽气泵20、副冷凝器30和汽液分离箱40。汽液分离箱40上部装有单向阀45，单向阀45再与空气过滤器50相连。汽液分离箱40下端的管道47通过装有另一压力控制器61、电磁阀63、单向阀65与蒸发冷却室70相连，供液体冷却介质44流回蒸发冷却室70的冷凝空间。

在实施例中，抽气泵20选用制冷机械常用的压缩机。副冷凝器30的主体包括箱体32和装在箱体中的螺旋形冷凝管34，冷凝管34中流通空气和冷却介质蒸汽的混合物，箱体32中流通冷却水，两端装有入水和出水接头。

汽液分离箱40的入口管43与副冷凝器30的冷凝管34的出口管相连。箱中上部空间有一弯曲的隔离板41将入口管43与排出空气连接单向阀45的管道隔开，下部储存经冷却液化的冷却介质44，底部有排液管47。当存储的冷却液达到一定高度时压力控制器61(选用与压力控制器11相同的)发出信号，电磁阀63开启，储存的冷却液44经排液管47和单向阀65流进蒸发冷却室70。

空气过滤器50中盛水54，与单向阀45相连的进气管53装在箱体近底部位置淹没在水中，顶部有排气口51。进入空气过滤器50中的空气经水54过滤后由排气口51排出。近底部还设有排液管和阀门55，用于排出液体。

在实施例中，冷却介质采用全氟三乙胺，其分子式为(C₂F₅)₂N，在一个标准大气压下，沸点为摄氏69度。或者用拾氟戊烷，其分子式为C₅H₂F₁₀，在一个标准大气压下，沸点为摄氏55度。