一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，包括冷凝器、冷却器组、气液分离器，冷却器组和气液分离器之间设置有并联的工质蒸汽流入管和工质冷凝液流出管，气液分离器与冷凝器之间设置有并联的工质蒸汽流出管和工质冷凝液回流管。本实用新型通过增设气液分离器将工质蒸汽进行气液分离后再将气体送入冷凝器进行冷凝，冷却效果好、冷凝效率高；本实用新型构成了一个密闭的冷却系统，不受水质影响，解决水质问题给机组带来的安全运行隐患，也不向周围排放任何污水；利用机组的损耗作为系统运转的一部分动力，只需要小功率的水泵提供动力，具有冷凝效果好、节能环保等优点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及水电站机组冷却【技术领域】，具体地，涉及一种用于水电站机组的 节能环保相变冷却装置。 -种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置
【背景技术】
[0002] 水电站机组在运行过程中，会散发出大量的热量。这些热量必须被带离机组，机组 才能安全可靠的运行，机组技术供水的目的就是带走这些热量。
[0003]目前常用的技术供水方式有传统的压力钢管取水、尾水取水、前池取水、顶盖取水 等以及近二十年来广泛运用的循环冷却技术供水和板式换热器供水技术。
[0004] 传统压力钢管取水、尾水取水、前池取水、顶盖取水等技术供水中，水源都是河水， 水质无法控制，润滑用油排入河中污染河流，不利于环保。
[0005] 循环冷却技术供水的水源为循环水，水质可人为控制，但其系统由循环水池、循环 水泵、机组各冷却器、尾水冷却器、管道、阀门及自动化元件组成。循环水泵从循环水池抽水 进入尾水冷却器，再到机组，冷却水吸收机组热量后回到循环水池；再由水泵将其抽至尾水 冷却器，在尾水冷却器中冷却后回到机组，需要水泵提供动力，耗用厂用电较多。
[0006] 板式换热器供水中，板式换热器需要布置在厂房中，占用厂房空间；需要两套水泵 系统为整个系统提供动力，耗电量大；板式换热器的冷水侧水源取自河水，受河水水质影响 较大；板式换热器的冷水侧排水直接排至河水，也会对环境造成一定影响。
[0007] 此外，目前也有一些采用机组各冷却器、冷却工质、冷凝器及自动化元件组成的水 电站机组循环冷却装置，其利用机组的损耗作为整个系统的动力，不需要水池和水泵。首先 对整个系统抽真空，然后向机组冷却器中加入工质至设计位置；开机，机组运行之后，工质 吸收机组的热量变成汽体，上升至布置在发电机层的冷凝器，在冷凝器中被冷却水冷却成 液体，靠自重回到机组各冷却器。其解决了机组技术供水的水质问题，且不会向外界排放有 毒物质，也能够节约厂用电。但是该技术中，工质吸收热量后蒸汽中的汽体包括气液两相均 进入冷凝器进行冷凝，造成冷凝器工质气体的冷凝效果不高、冷凝效率低，此外该技术应用 中冷凝器一般布置在厂房中，占用厂房空间，同时需要向冷凝器内部单独引入干净的冷却 水，这在很多电站都无法实现。 实用新型内容
[0008] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于水电站机组的节能环保相变冷 却装置，该冷却装置通过将工质蒸汽进行气液分离后再将气体送入冷凝器进行冷凝，冷却 效果好、冷凝效率高。
[0009] 本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：
[0010] 一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，包括冷凝器和冷却器组，还包括 气液分离器，冷却器组和气液分离器之间设置有并联的工质蒸汽流入管和工质冷凝液流出 管，气液分离器与冷凝器之间设置有并联的工质蒸汽流出管和工质冷凝液回流管。前述并 联是指：工质蒸汽流入管和工质冷凝液流出管并联设置在冷却器组和气液分离器之间，工 质蒸汽流入管和工质冷凝液流出管均一端连接冷却器组，另一端连接气液分离器；工质蒸 汽流出管和工质冷凝液回流管并联在气液分离器与冷凝器之间，工质蒸汽流出管和工质冷 凝液回流管均一端连接冷凝器，一端连接气液分离器。本方案中，冷却器组是指由机组的多 个冷却器组成的冷却器组，工质蒸汽流入管和工质蒸汽流出管的数量不止一根，每个机组 冷却器连接一根工质蒸汽流入管和一根工质蒸汽流出管。本方案在冷却器组的各冷却器和 冷凝器之间设置气液分离器，各冷却器中受热蒸发的包含汽液两相的工质蒸汽从工质蒸汽 流入管流入气液分离器中，在气液分离器中进行气液分离后，气体从工质蒸汽流出管送入 冷凝器进行冷凝，使得进入冷凝器的全部为气体，冷却效果更好、冷凝效率高。冷凝后的工 质冷凝液通过工质冷凝液回流管流回气液分离器中，并与气液分离器分离的液体一起通过 工质冷凝液流出管流回到冷却器组中。
[0011] 作为本实用新型的进一步改进，上述用于水电站机组的节能环保相变冷却装置还 包括潜水泵，所述冷凝器、气液分离器和冷却器组中的各冷却器均具有密闭腔室，气液分离 器的密闭腔室与工质蒸汽流入管、工质冷凝液流出管、工质蒸汽流出管和工质冷凝液回流 管上端连通；所述工质蒸汽流入管和工质冷凝液流出管下端与冷却器组的各冷却器的密闭 腔室连通；所述工质蒸汽流出管下端与冷凝器的密闭腔室连通，所述工质冷凝液回流管下 端通过潜水泵与冷凝器的密闭腔室连通。
[0012] 进一步，上述用于水电站机组的节能环保相变冷却装置还包括收集冷凝器冷凝的 工质冷凝液的积液箱，该积液箱与冷凝器的密闭腔室连通，所述工质冷凝液回流管下端连 接在该积液箱内，所述潜水泵也设置在该积液箱内。
[0013] 进一步，所述冷却器组包括将发电机空气热量移走的热管蒸发器和轴承冷却器 组。
[0014] 进一步，所述热管蒸发器为水轮发电机组自配的空气冷却器，所述轴承冷却器组 包括上导轴承冷却器、下导轴承冷却器和水导轴承冷却器。
[0015] 进一步，上述用于水电站机组的节能环保相变冷却装置还包括临时储气箱和临时 储液箱，所述空气冷却器、上导轴承冷却器、下导轴承冷却器和水导轴承冷却器的工质蒸汽 流入管汇合到临时储气箱中后由一根工质蒸汽流入管连接到气液分离器中，所述气液分离 器通过一根工质冷凝液流出管与临时储液箱相连，临时储液箱再通过多根工质冷凝液流出 管分别与空气冷却器、上导轴承冷却器、下导轴承冷却器和水导轴承冷却器相连。
[0016] 进一步，所述冷凝器设置在尾水中，利用流动的河水将工质蒸汽的气体冷却成液 体，再由潜水泵将液体抽回至气液冷凝器。由于冷凝器布置在尾水中，无需向冷凝器内部引 入干净的冷却水，不用担心水质问题，同时系统也不会向外排放任何有毒物质，非常环保。
[0017] 进一步，上述用于水电站机组的节能环保相变冷却装置还包括加液箱，所述气液 分离器上设置有加液口，所述加液箱连接在该加液口上，以便于在工质损耗后向气液分离 器增加工质冷凝液。
[0018] 综上，本实用新型的有益效果是：
[0019] 1、本实用新型为密闭冷却系统，工质在机组的各冷却器中吸收机组的热量之后变 成包含有汽液两相的汽体，被气液分离器分离后的气体在冷凝器中冷凝成液体后回到机 组，分离后的液体直接流回机组，完全不受河水泥沙、漂浮物等的影响，彻底解决水质问题 给机组带来的安全运行隐患，也不向周围排放任何污水，不会对环境造成不良影响，非常环 保。
[0020] 2、本实用新型在冷却器组的各冷却器和冷凝器之间设置气液分离器，将各冷却器 中受热蒸发到气液分离器中的工质蒸汽进行气液分离后再将气体送入冷凝器进行冷凝，使 得进入冷凝器中的全部为气体，冷却效果更好、冷凝效率高。
[0021] 3、本实用新型充分利用机组的损耗，将其作为系统运转的一部分动力，在系统中， 只需要小功率的水泵提供动力即可，耗用厂用电少，节能。
[0022] 4、本实用新型的冷凝器布置在尾水中，也无需向冷凝器引入干净的冷却水，因此 该技术不需要修建水池，水泵不用布置在厂房内，节约了厂房空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0024] 附图中标记及相应的零部件名称：
[0025] 1-上导轴承冷却器；2-热管蒸发器；3-下导轴承冷却器；4-水导轴承冷却器； 5_冷凝器；6-积液箱；7-潜水泵；8-气液分离器；9-加液箱；10-工质蒸汽流入管；11-工 质蒸汽流出管；12-工质冷凝液流出管；13-工质冷凝液回流管；14-临时储气箱；15-临时 储液箱。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的 实施方式不限于此。
[0027] 实施例1 :
[0028] 如图1所示，一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，包括冷凝器5、气液 分离器8和包括有多个机组冷却器的冷却器组，各冷却器中充有工质，例如R134A液体。
[0029] 冷却器组和气液分离器8之间设置有并联的工质蒸汽流入管10和工质冷凝液流 出管12,气液分离器8与冷凝器5之间设置有并联的工质蒸汽流出管11和工质冷凝液回流 管13。其中，工质蒸汽流入管10和工质冷凝液流出管12的数量与冷却器组中冷却器的数 量相同，每个冷却器连接一根工质蒸汽流入管和一根工质蒸汽流出管。前述并联是指：工质 蒸汽流入管10和工质冷凝液流出管12在冷却器组和气液分离器8之间是并联的，工质蒸 汽流出管11和工质冷凝液回流管13在气液分离器8与冷凝器5之间也是并联的，即工质 蒸汽流入管10和工质冷凝液流出管12均一端连接冷却器组，另一端连接气液分离器8 ;工 质蒸汽流出管11和工质冷凝液回流管13均一端连接冷凝器5,另一端连接气液分离器8。
[0030] 其工作方式为：冷却器中的工质受热蒸发为包含有气液两相的工质蒸汽，每个冷 却器的工质蒸汽通过与其相连的工质蒸汽流入管流入气液分离器，气液分离器对所有流入 的工质蒸汽进行气液分离，分离后的气体从工质蒸汽流出管送入冷凝器进行冷凝，气体在 冷凝器中冷凝为液体后，通过工质冷凝液回流管流回气液分离器中，并与气液分离器分离 的液体一起通过与各冷却器相连的工质冷凝液流出管流回到冷却器组中相应的各冷却器 中。
[0031] 本实施例中，上述冷凝器5、气液分离器8和冷却器组以及连接它们的工质蒸汽流 入管10、工质蒸汽流出管11、工质冷凝液流出管12、工质冷凝液回流管13构成了一个密闭 的冷却系统，不受水质影响，解决水质问题给机组带来的安全运行隐患，也不向周围排放任 何污水，不会对环境造成不良影响，非常环保。气液分离器将工质蒸汽进行气液分离后再将 气体送入冷凝器进行冷凝，冷凝器仅对气体进行冷凝，冷却效果更好、冷凝效率高。
[0032] 实施例2 :
[0033] 在实施例1的基础上，本实施例中，冷却器组包括将发电机空气热量移走的热管 蒸发器2和轴承冷却器组，而热管蒸发器2采用水轮发电机组自配的空气冷却器，所述轴承 冷却器组包括上导轴承冷却器1、下导轴承冷却器3和水导轴承冷却器4。
[0034] 实施例3 :
[0035] 在实施例1或实施例2的基础上，本实施例中的一种用于水电站机组的节能环保 相变冷却装置的气液分离器8设置在各冷却器上方，冷凝器5低于机组各冷却器，因此在冷 凝器5和汽水分离器8之间还设置有积液箱6和潜水泵7,以冷凝器5中冷凝的工质冷凝液 先收集到积液箱6,然后将积液箱6中的工质冷凝液抽到汽水分离器8中，具体的连接方式 如下：
[0036] 气液分离器8和冷却器组中的各冷却器均具有密闭腔室，气液分离器8的密闭腔 室与工质蒸汽流入管10、工质冷凝液流出管12、工质蒸汽流出管11和工质冷凝液回流管13 上端连通；工质蒸汽流入管10和工质冷凝液流出管12下端分别与冷却器组的各冷却器的 密闭腔室连通；工质蒸汽流出管11下端与冷凝器5的密闭腔室连通；积液箱6也具有密闭 腔室，其密闭腔室与冷凝器5的密闭腔室连通，潜水泵7设置在该积液箱6内，所述工质冷 凝液回流管13下端通过潜水泵7与积液箱6的密闭腔室连通。气液分离器8上设置有与 工质蒸汽流入管10相连的蒸汽入口、与工质蒸汽流出管11相连的蒸汽出口，与工质冷凝液 流出管12相连的冷凝液出口、与工质冷凝液回流管13相连的冷凝液入口，优选的，蒸汽入 口和蒸汽出口设置在气液分离器8上部，冷凝液出口设置在气液分离器8下部，便于气体自 然上升和液体通过自重流出。
[0037] 此外，本实施例中，冷凝器5设置在尾水中。
[0038] 其工作原理如下：
[0039] 其基于热交换原理进行冷却，水轮发电机组中布置有机组的各冷却器(例如实施 例2中的空气冷却器、上导轴承冷却器1、下导轴承冷却器3和水导轴承冷却器4)，各冷却 器中充入工质液体例如R134A液体，机组运转之后产生热量，使得机组各冷却器中的R134A 液体变成含有气液两相的汽体；各冷却器中的汽体通过连接在各冷却器上的工质蒸汽流入 管10上升至气液分离器8中进行液体-气体的分离，分离后，液体通过多根工质冷凝液流 出管12下降分别流入各冷却器中，气体则通过工质蒸汽流出管11流至尾水中的冷凝器5 中，被尾水冷却后变成液体，冷凝器5冷凝后的液体被积液箱6收集后再由潜水泵7将液体 经工质冷凝液回流管13抽至气液分离器8中，回流的液体随气液分离器8分离的液体一起 经多根工质冷凝液流出管12流回各冷却器中。
[0040] 实施例4 :
[0041] 在是实施例3的基础上，本实施例中的用于水电站机组的节能环保相变冷却装置 还包括临时储气箱14和临时储液箱15,所述各冷却器(如：空气冷却器、上导轴承冷却器1、 下导轴承冷却器3和水导轴承冷却器4)的工质蒸汽流入管10汇合到临时储气箱14中后 由一根工质蒸汽流入管10连接到气液分离器8中；所述气液分离器8通过一根工质冷凝液 流出管12与临时储液箱15相连，临时储液箱5再通过多根工质冷凝液流出管12分别与空 气冷却器、上导轴承冷却器1、下导轴承冷却器3和水导轴承冷却器4相连，将工质冷凝液分 别流回各冷却器。这样气液分离器8只需要设置一个蒸汽入口和一个冷凝液出口即可。 [0042] 为了便于控制工质蒸汽的流动、分离后气体的流动、分离后液体的流动、冷凝后液 体的抽取，本领域普通技术人员还可以根据需要在前述各管道上设置控制阀，由于控制阀 在管道上的设置属于本领域的常用的技术手段且也不属于本实施例的发明点和实施必要 手段，本实施例中不再赘述控制阀的选取和设置。
[0043] 实施例5 :
[0044] 在上述实施例基础上，本实施例的用于水电站机组的节能环保相变冷却装置还包 括连接在气液分离器8上的加液箱9,所述气液分离器8上设置有加液口，所述加液箱9连 接在该加液口上，并与气液分离器8的密闭空间连通，便于工质损耗时及时补充工质液体。
[0045] 以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述 实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对 于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰， 应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，包括冷凝器（5)和冷却器组，其特 征在于，还包括气液分离器（8)，冷却器组和气液分离器（8)之间设置有并联的工质蒸汽流 入管（10)和工质冷凝液流出管（12)，气液分离器（8)与冷凝器（5)之间设置有并联的工质 蒸汽流出管（11)和工质冷凝液回流管（13 )。
2. 根据权利要求1所述的一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，其特征在 于，还包括潜水泵（7)，所述冷凝器（5)、气液分离器（8)和冷却器组中的各冷却器均具有密 闭腔室，气液分离器（8)的密闭腔室与工质蒸汽流入管（10)、工质冷凝液流出管（12)、工质 蒸汽流出管（11)和工质冷凝液回流管（13)上端连通； 所述工质蒸汽流入管（10)和工质冷凝液流出管（12)下端与冷却器组的各冷却器的密 闭腔室连通； 所述工质蒸汽流出管（11)下端与冷凝器（5)的密闭腔室连通，所述工质冷凝液回流管 (13 )下端通过潜水泵（7 )与冷凝器（5 )的密闭腔室连通。
3. 根据权利要求2所述的一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，其特征在 于，还包括收集冷凝器（5 )冷凝的工质冷凝液的积液箱（6 )，该积液箱（6 )与冷凝器（5 )的密 闭腔室连通，所述工质冷凝液回流管（13)下端连接在该积液箱（6)内，所述潜水泵（7)也设 置在该积液箱（6)内。
4. 根据权利要求1至3任一所述的一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，其 特征在于，所述冷却器组包括将发电机空气热量移走的热管蒸发器（2)和轴承冷却器组。
5. 根据权利要求4所述的一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，其特征在 于，所述热管蒸发器（2 )为水轮发电机组自配的空气冷却器，所述轴承冷却器组包括上导轴 承冷却器（1)、下导轴承冷却器（3)和水导轴承冷却器（4)。
6. 根据权利要求5所述的一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，其特征在 于，还包括临时储气箱（14)和临时储液箱（15)，所述空气冷却器、上导轴承冷却器（1)、下 导轴承冷却器（3)和水导轴承冷却器（4)的工质蒸汽流入管（10)汇合到临时储气箱（14) 中后由一根工质蒸汽流入管（10)连接到气液分离器（8)中，所述气液分离器（8)通过一根 工质冷凝液流出管（12 )与临时储液箱（15 )相连，临时储液箱（5 )再通过多根工质冷凝液流 出管（12)分别与空气冷却器、上导轴承冷却器（1)、下导轴承冷却器（3)和水导轴承冷却器 (4)相连。
7. 根据权利要求1至3任一所述的一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，其 特征在于，所述冷凝器（5 )设置在尾水中。
8. 根据权利要求1至3任一所述的一种用于水电站机组的节能环保相变冷却装置，其 特征在于，还包括加液箱（9)，所述气液分离器（8)上设置有加液口，所述加液箱（9)连接在 该加液口上。
【文档编号】H02K9/20GK203911671SQ201420359156
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】孙景 申请人:四川诗杰电力设备开发有限公司