专利名称：一种水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水轮发电机定子的蒸发冷却系统，特别涉及该蒸发冷却系统的供排液装置。
背景技术：
大型水轮发电机，通常采用空气冷却和水冷却。空气冷却机组是一种外冷技术，它通过 绕组外部吹风冷却，冷却效果较差。同时，由于极限容量的限制，所以这种冷却方式限制了 水轮发电机向更大容量的发展。水冷却是通过水泵加压使水在绕组空心导线内部流动而带走 热量，由于水的比热大而粘度小，所以冷却效果较好，但需要驱动水路循环的压力较高，在 水电分离的接头处容易漏水造成短路。同时，在空心导线内，由于水和铜长期作用所产生的 氧化物会堵塞循环回路，造成过热烧坏绝缘。这些事故将迫使机组停机检修，造成重大的经 济损失。此外，水内冷所需庞大的水处理系统也给机组增加了成本。
空气冷却和水冷却都是利用介质的比热吸热来冷却电机的，这里指的蒸发冷却技术是利 用高绝缘介质的气化潜热来冷却电机，相比利用比热吸热具有所需介质的流量小，冷却效果 好的特点。专利申请号为01131399.4的中国发明专利叙述的一种水轮发电机定子绕组的蒸 发冷却装置，充分利用了立式水轮发电机的结构特点，实现密闭无泵自循环，既继承了水内 冷的优点同时又避免了堵和漏的本质缺点。因而具有冷却效果好、运行安全可靠的优点。空 气冷却的发电机是通过风机对电机的通风系统进行送风，水内冷的发电机是采用水泵对电机 的水内冷系统进行供液，这两种方式的风机或水泵，不仅用于冷却系统介质的提供，同时也 是提供介质循环动力的装置，与发电机同步运行。蒸发冷却水轮发电机是我国自主创新技术， 它与水内冷和风冷发电机不同，其冷却系统的介质循环动力是靠介质自身由于吸热气化造成
的密度差实现自循环，不需要外加的机械泵。冷却介质的提供是在发电机运行前，从安装在 蒸发冷却系统的顶部的灌液阀门灌入冷却系统，冷却介质的排除是在电机停止运行后，从安 装在蒸发冷却系统的底部的排液阀门排除。供排液操作与发电机运行不同步。在已有的中小 型蒸发冷却水轮发电机均采用人工方式供排液。
对于中小型蒸发冷却水轮发电机，如50兆瓦，每台电机所需的介质约在300公斤，通 过人工手动供排液还能完成，对于大型蒸发冷却水轮发电机，如700兆瓦，每台电机所需的 介质约3吨，通过人工手动供排液就很困难，尤其是地下电站的大型水轮发电机，更是费时 费工。而且，由于现有技术的人工供排液是非密封系统，在供排液操作过程中，可能会出现 介质损耗大，对其使用也存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液 装置。本发明可进一步改进和完善电机蒸发冷却系统，为蒸发冷却发电机组提供运行方便和 可靠性保证。
本发明水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置包括供液支路和排液支路及其提供 动力电源和控制回路的动力/控制柜。
供液支路包括储液罐、供液阀、供液泵、过渡罐、供液电磁阀。上述主要部件按照介质 流动方向的连接关系依次是储液罐、供液阀、供液泵、过渡罐、供/排液电磁阀、水轮发电 机定子蒸发冷却系统的集液管。其位置关系是供/排液电磁阀低于发电机定子蒸发冷却系统 集液管，过渡罐低于供/排液电磁阀，供液泵低于过渡罐，储液罐高于供液泵，即供液泵处 在整个装置的最低处。
排液支路包括供/排液电磁阀(与供液电磁阀共用)、过渡罐、排液泵、止回阀、排液阀、 储液罐。上述部件按照介质流动方向的连接关系依次是发电机定子蒸发冷却系统的集液管、 供/排液电磁阀(与供液电磁阔共用)、过渡罐(与供液支路共用)、排液泵、止回阀、排液 阀、储液罐(与供液支路共用)；其位置关系是供/排液电磁阀低于发电机定子蒸发冷却系统 集液管，过渡罐低于供/排液电磁阔，而排液泵又低于过渡罐，储液罐高于排液泵，即排液 泵处在整个装置的最低处。在储液罐和供/排液阀、过渡罐和供/排液泵、供/排液电磁阀和 过渡罐、蒸发冷却系统集液管和供/排液电磁阀之间均设置检修阀。在本发明水轮发电机定 子蒸发冷却系统的供排液装置中，还包括供排液装置的动力/控制柜，其作用是为蒸发冷却 供排液装置提供动力电源和控制回路，通常安装在发电机的风罩外或发电机的控制室中。
本发明水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，其中的储液罐、过渡罐、供/排液 电磁阀为供液支路和排液支路共用，供液支路的供液阀及供液泵和排液支路的排液阀、止回 阀及排液泵并联在储液罐和过渡罐之间，整个供排液装置采用法兰连接在水轮发电机定子蒸 发冷却系统最低处的集液管上，除了储液罐由于体积较大，需安装在发电机的风罩外，其余 部件可以安装在发电机的机坑内或发电机的风罩外。
本发明水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，通过安装在发电机定子蒸发冷却系 统上的磁翻柱液位计，不仅可以现场直观实时地显示蒸发冷却系统的液位，同时可输出 4-20iiiA的模拟量和开关量，用于对机组液位控制发出信号。
本发明设置的储液罐是用于供排液时储存液体介质，同时也是为机组存放预备介质用。 储液罐上安装有液位计，用于显示储存在储液罐里的介质量。储液罐设置放气阀，其作用是 灌入液体，并在供/排液时打开，以便与大气连通，使供排液顺利进行。储液罐的安装位置其罐底要高于供液泵的顶部，以防止供液时供液泵空转。
本发明设置的过渡罐上安装有磁翻柱液位计，可以输出4-20mA模拟量至蒸发冷却动力/ 控制柜的数字表头，数字表头不仅可以数字显示液位高度，同时输出开关量控制排液泵的启 停，用于防止在排液过程中，发电机定子蒸发冷却系统中的介质由于流经排液电磁阀流量较 小而造成排液泵的空转。
本发明设置的供排液电磁阔具有阀位开启和关闭指示器。
本发明水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，与发电机定子蒸发冷却系统的最低 位置连接，尤其是过渡罐安装最高位置应低于发电机定子蒸发冷却系统最低位置以下，其目 的是在排液过程中能将蒸发冷却系统内的介质全部排出。
本发明水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，其供液流程如下当发电机定子蒸 发冷却系统的液位低于补液液位，液位计发出补液信号；或者用户有补液要求时，依次打开 补液阀，储液罐上的放气阀，启动控制柜上的供液开关，启动供液电磁阀，通过供液电磁阀 的位置指示器触头启动供液泵运行，于是储液罐中的介质经过供液阀，在供液泵的驱动下进 入过渡罐，流经供液电磁阀进入发电机定子蒸发冷却系统，当液位达到灌液要求或达到用户 供液要求时，供液电磁阀关闭，供液泵停止运行，关闭其它手动阀，完成供液过程。这里述 及的补液液位是指发电机蒸发冷却系统设置的需要补液的最低液位，灌液液位是指发电机蒸 发冷却系统供液或补液需要达到液位高度。
本发明水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，其排液流程如下当用户有排液要 求时，依次打开排液阀，储液罐上的放气阀，启动控制柜上的排液开关，启动排液电磁阀， 发电机定子蒸发冷却系统内的介质在重力的作用下，流经排液电磁阀，进入到过渡罐，过渡 罐上的磁翻柱液位计输出4-20mA模拟量至供排液动力/控制柜，通过动力/控制柜上的数字 表头输出开关量控制排液泵的启停，当达到启动排液泵的启动的液位设定值时，供排液动力 /控制柜发出开关量启动排液泵运行，流进过渡罐中的介质在排液泵的驱动下，经排液止回 阀、排液阀进入储液罐中，由于排液泵的流量比发电机定子蒸发冷却系统流进过渡罐的流量 大，于是过渡罐中的液位下降，当液位计的液位达到停泵的低液位设定值时，供排液动力/ 控制柜发出开关量停止排液泵运行，直到过渡罐的液位上升到启动泵的液位时，再重新启动 泵，此过程中排液泵停止运行时，设置的止回阀避免了储液罐中的介质回流。这样周而复始， 直到机组液位排完至储液罐中，或者达到用户排液的要求时，关闭排液电磁阀，关闭其余的 手动阀门，完成发电机定子蒸发冷却系统的排液过程。
本发明水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，供排液的启动有手动和自动两种方 式若将储液罐的放气阀、供液阀、排液阀设置为电磁阀时，可以实现自动启停供排液；若
5将储液罐的放气阀、供液阀、排液阀设置为手动阀时，可以手动启动阀l"，然后手动启停供 排液装置。
本发明提供的水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，改进和完善了电机蒸发冷却
系统
(1) 水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置启动形式可分为手动和自动两种方式， 为电机蒸发冷却系统的供排液提供了方便；
(2) 更容易控制蒸发冷却系统的液位，方便电机运行；
(3) 在装置中提供的储液罐可以为机组储存预留介质，保证了电机介质的供给；
(4) 供排液装置与电机蒸发冷却系统整体密封连接，方便介质的统一管理，并减少介 质由于没有供排液装置时其他的中间损耗，从而也保证了介质使用的安全。
图1是水轮发电机定子蒸发冷却系统供排液装置的原理图，图中
l液位计，2储液罐放气阔，3储液罐，4过渡罐液位计，5排液阀，6检修阀，7止回 阔，8排液泵，9检修阀，IO供液阀，ll供液泵，12检修阀，13放液阀，14过渡罐，15过 渡罐放气阀，16法兰球阀，17检修阀，18供/排液电磁阀，19发电机定子蒸发冷却系统集 液管，20发电机定子蒸发冷却系统液位计，21发电机定子蒸发冷却系统，22发电机定子蒸 发冷却系统放气阀，23供排液动力/控制柜。
具体实施例方式
本发明供排液装置包括供液支路和排液支路及其提供动力电源和控制回路的动力/控 制柜(23)。
图1是本发明的实施例。如图1所示，在集液管19的最低位置上焊接一段不锈钢管件， 管件另一端焊接法兰，通过法兰球阀16将本发明装置安装在水轮发电机定子蒸发冷却系统 21上。水轮发电机定子蒸发冷却系统21上安装有液位计20和放气阀22，整个供排液装置 的位置低于集液管19。供/排液电磁阔18与集液管19连接，供/排液电磁阀18与集液管19 之间设置检修阀16，检修阀16是法兰连接式球阀。供/排液电磁阀18与过渡罐14连接，供 /排液电磁阀18与过渡罐14之间设置检修阀17。过渡罐14上安装有液位计4、排液阀13 和放气阀15，过渡罐14的底部分别与供液泵11和排液泵8连接，在过渡罐14与供液泵11 之间设置检修阀12，过渡罐14与排液泵8之间设置检修阀6，供液泵11与供液阀10连接， 排液泵8与止回阀7连接，止回阀7与排液阀5连接，排液阀5和供液阀10通过三通与储 液罐3底部连接，所述的三通与储液罐3之间设置检修阀9，储液罐3上安装液位计1和放 气阀2。动力/控制柜23为整个供排液装置提供动力电源及控制回路。其中储液罐3、过渡罐14、供/排液龟磁阀18和动.力/控制柜23是供液支路和排液支路共用。整个装置的位置关 系是供/排液电磁阀18低于发电机定子蒸发冷却系统的最低位置的集液管19，过渡罐14 低于供/排液电磁阀18，供液泵11和排液泵8在同一高度上，均低于过渡罐14的底部，储 液罐3高于供液泵11和排液泵8，供液泵11和排液泵8处于整个装置的最低位置。动力/ 控制柜23与供排液装置间没有管道连接，只有电路连接，其位置关系没有特殊要求。
图1中的6、 9、 12、 16、 17为检修用手动阀门，只有在检修时是关闭的，其余时间均 为开启状态。为了简便，将本装置的供液和排液分开叙述。供液过程是这样的，安装在发电 机定子蒸发冷却系统上的液位计20是带4-20mA模拟量输出到蒸发冷却动力/控制柜23，动 力/控制柜23上的数字表头不仅有液位20的显示，而且具有开关量输出，发出电机的补液 命令，或者用户有供液要求时，先打开储液罐3上的放气阀门2和发电机定子蒸发冷却系统 上的放气阀22，使储液罐3及发电机定子蒸发冷却系统与大气相通，打开供液阀IO，此时， 动力/控制柜23启动供/排液电磁阀18的线圈，利用供/排液电磁阀18的机械位置指示器启 动供液泵ll，于是，冷却介质从储液罐3通过供液阀，在供液泵ll的驱动下，流经过渡罐 14、供/排液电磁阀18进入到发电机定子蒸发冷却系统，当补液达到要求时，发电机定子蒸 发冷却系统磁翻柱液位计20发出信号至动力/控制柜23，动力/控制柜23发出停止补液命令， 供/电磁阀18关闭，供液泵ll停止运行，其余的手动阀门关闭，完成发电机定子蒸发冷却 系统的供液过程。
排液过程是这样的，当有排液要求时，先打开储液罐3上的放气阀门2和发电机定子蒸 发冷却系统上的放气阀22，使储液罐3及发电机定子蒸发冷却系统与大气相通，打开排液阀 6，供排液动力/控制柜23发出排液命令，启动供/电磁阀18，发电机定子蒸发冷却系统内的 介质在重力的作用下，流经供/排液电磁阀18，进入到过渡罐14，过渡罐14上的磁翻柱液 位计4输出4-20mA模拟量至供排液动力/控制柜23，动力/控制柜23上的数字表头不仅有液 位计4的显示，而且具有开关量输出，当达到启动排液泵8的液位时，排液泵8运行，由于 排液泵8的流量比发电机定子蒸发冷却系统流进过渡罐14的流量大，于是过渡罐14中的液 位下降，当液位计4的液位达到停泵液位时，供排液动力/控制柜23发出开关量停止排液泵 8的运行，直到过渡罐14的液位上升到启动排液泵8的液位时，再重新启动泵，这样周而复 始，直到机组液位排完至储液罐3中，关闭供/排液电磁阀18，关闭其余的手动阀门，完成 发电机定子蒸发冷却系统的排液过程。
权利要求
1、一种水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，其特征在于，所述供排液装置包括供液支路和排液支路及其提供动力电源和控制回路的动力/控制柜(23)；所述的供液支路包括储液罐(3)、供液阀(10)、供液泵(11)、过渡罐(14)、供/排液电磁阀(18)；储液罐(3)、供液阀(10)、供液泵(11)、过渡罐(14)、供/排液电磁阀(18)和发电机定子蒸发冷却系统的集液管(19)按照介质流动方向依次顺序连接；供/排液电磁阀(18)的位置低于发电机定子蒸发冷却系统集液管(19)，过渡罐(14)的位置低于供液电磁阀，供液泵(11)的位置低于过渡罐(14)，储液罐(3)高于供液泵(11)，供液泵(11)处在所述供排液装置的最低处；所述的排液支路包括供/排液电磁阀(18)、过渡罐(14)、排液泵(8)、止回阀(7)、排液阀(5)、储液罐(3)；发电机定子蒸发冷却系统的集液管(19)、供/排液电磁阀(18)、过渡罐(14)、排液泵(8)、止回阀(7)、排液阀(5)、储液罐(3)按照介质流动方向依次顺序连接；供/排液电磁阀(18)低于发电机定子蒸发冷却系统集液管(19)，过渡罐(14)低于供/排液电磁阀(18)，排液泵(8)低于过渡罐，储液罐高于排液泵(8)，排液泵(8)处在整个装置的最低处；储液罐(3)、过渡罐(14)、供/排液电磁阀(18)及供排液动力/控制柜(23)为供液支路和排液支路共用。
全文摘要
一种水轮发电机定子蒸发冷却系统的供排液装置，包括供液支路和排液支路。供液支路包括储液罐(3)、供液阀(10)、供液泵(11)、过渡罐(14)、供/排液电磁阀(18)；储液罐(3)、供液阀(10)、供液泵(11)、过渡罐(14)、供/排液电磁阀(18)和发电机定子蒸发冷却系统的集液管(19)按照介质流动方向依次顺序连接，供液泵(11)处在所述供排液装置的最低处。排液支路中，发电机定子蒸发冷却系统的集液管(19)、供/排液电磁阀(18)、过渡罐、排液泵(8)、止回阀(7)、排液阀(5)、储液罐(3)按照介质流动方向依次顺序连接，排液泵(8)处在整个装置的最低处；整个装置的电源及控制由供排液动力/控制柜(23)提供。
文档编号H02K9/20GK101640452SQ20091009170
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月24日 优先权日2009年8月24日
发明者余顺周, 刘斐辉, 宋福川, 田新东, 袁佳毅, 琳 阮 申请人:中国科学院电工研究所