一种用于SF6气体回收回充装置的热交换系统的制作方法

一种用于sf6气体回收回充装置的热交换系统
技术领域
1.本实用新型属于变电站sf6气体回收回充技术领域，涉及一种用于sf6气体回收回充装置的热交换系统。


背景技术：

2.近年来，随着全球能源互联网的高速发展，大量的sf6气体绝缘设备在超高压、特高压以及全封闭组合电器上普遍使用。同时，随着我国许多sf6气体绝缘设备运行年限的增长以及sf6/n2混合气体有逐渐替代sf6作为电气设备中绝缘介质的趋势，sf6现场回收、回充作业(大多为室外露天作业)任务逐年增多。
3.在sf6现场回收作业情况时，为便于运输和存储，通常以液态形式储存在钢瓶或储气罐中。目前，现有市场上的回收回充装置种类规格繁多，针对sf6现场回收作业，大多采用高压液化或低温冷冻法进行液化存储回收，但其经sf6压缩机压缩后，在环境温度过高时，sf6自身温度极易达到或超过其临界温度，导致sf6气体无法液化或液化效果不佳，严重影响sf6现场回收作业的效率。针对sf6现场回充作业，需要将存储在sf6合格气储存装置中的液态存储的sf6气体完全气化后回充至sf6气体绝缘设备内，常采用钢瓶内气化或钢瓶外气化方式进行回充，钢瓶内气化回充可实现sf6气态进入设备，但回充效率极低，钢瓶外气化回充采用钢瓶倒置液体流出换热后气化充至sf6气体绝缘设备内，通常采用环境换热或电加热间接换热两种方法，钢瓶外气化回充效率高、钢瓶内余气少，但环境换热方式极易因现场环境温度过低影响，导致气化效果不佳，电加热间接换热可不受环境温度影响进行高效气化回充，常规采用油或水作为转换介质换热，存在一定程度的安全风险，同时电热转换效率为1:1，而液态sf6需要吸收大量的热量才可完成气化，因此提升热交换效率、安全环保且低能耗换热气化进行回充作业具有重要意义。
4.申请号为200920088732.5、公开日期为2009年12月23日的中国实用新型专利《六氟化硫气体回收回充装置》，采用简单的管路设计，实现了六氟化硫气体的现场回收和回充，但是该装置在sf6现场回收作业时存在液化效果不佳，sf6现场回收作业的效率低的问题，在sf6现场回充作业时存在液态的sf6气化不完全、气温过低而导致的破坏sf6气体绝缘设备内的绝缘材料的风险。
5.综上所述，迫切需要一种sf6气体回收回充装置用热交换管路，既能回收作业时快速降温液化存储、回充作业时安全高效气化回充，又能结合现有回收回充装置、大大降低工程现场作业成本，为超高压、特高压电气设备及全封闭组合电器故障检修、扩建等需大气量回收回充作业工程提供有效手段。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于设计一种用于sf6气体回收回充装置的热交换系统，以解决现有的回收回充装置由于环境温度变化的影响，在回收时存在的sf6气体液化不完全以及回充时存在的液态sf6气化不完全，而导致的现场作业效率低的问题。
7.本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
8.一种用于sf6气体回收回充装置的热交换系统，包括：回收支路、回充支路、热交换装置；所述的回收支路的输入端与回收回充装置密封连接，所述的回收支路的输出端与储存罐密封连接；所述的回充支路的输入端与sf6合格气储存装置密封连接，所述的回充支路的输出端与sf6气体绝缘设备密封连接；所述的热交换装置同时密封串接在回收支路的输入端与输出端之间以及回充支路的输入端与输出端之间。
9.本实用新型的热交换管路在现场回收sf6气体阶段，根据环境温度的变化，通过热交换装置调节sf6气体的液化温度，在能回收作业时将sf6气体快速降温液化存储；在现场回充液态sf6阶段，根据环境温度的变化，通过热交换装置调节液态sf6的气化温度，在回充作业时安全高效气化回充；不受冬夏季、昼夜、地域性等环境温度变化的影响，在回收时sf6气体完全液化，回充时液态sf6完全气化，大大提升了现场作业的效率。
10.进一步地，所述的热交换装置包括：空气换热器(10)、板式换热器(11)、冷热源供给装置(12)；所述的空气换热器(10)的输入端分别与回收支路的输入端以及回充支路的输入端密封连接，所述的空气换热器(10)的输出端与板式换热器(11)的第一端口密封连接，所述的板式换热器(11)的第二端口分别与回收支路的输出端以及回充支路的输出端密封连接；所述的冷热源供给装置(12)的热源输出端和冷源输出端对应与板式换热器(11)的第三端口和第四端口密封连接。
11.进一步地，所述的回收支路的输入端包括：1
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自封接头、第一手动阀门s1、第一电动球阀v1，所述的1
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自封接头与第一手动阀门s1的一端密封连接，第一手动阀门s1的另一端与第一电动球阀v1的一端密封连接，第一电动球阀v1的另一端与所述的空气换热器(10)的输入端密封连接。
12.进一步地，所述的回收支路的输出端包括：第二电动球阀v2、第二手动阀门s2、4
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自封接头，所述的第二电动球阀v2的一端与板式换热器(11)的第一输出端密封连接，第二电动球阀v2的另一端与第二手动阀门s2的一端密封连接，第二手动阀门s2的另一端与4
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自封接头密封连接。
13.进一步地，所述的回充支路的输入端包括：3
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自封接头、第三手动阀门s3、第三电动球阀v3，所述的3
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自封接头与第三手动阀门s3的一端密封连接，第三手动阀门s3的另一端与第三电动球阀v3的一端密封连接，第三电动球阀v3的另一端与所述的空气换热器(10)的输入端密封连接。
14.进一步地，所述的回充支路的输出端包括：第四电动球阀v4、过滤器(13)、第四手动阀门s4、2
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自封接头，所述的第四电动球阀v4的一端与板式换热器(11)的第一输出端密封连接，第四电动球阀v4的另一端与过滤器(13)的输入端密封连接，过滤器(13)的输出端与第四手动阀门s4的一端密封连接，第四手动阀门s4的另一端与2
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自封接头密封连接。
15.进一步地，所述的热交换装置还包括：压力传感器p1，所述的压力传感器p1密封安装在板式换热器(11)的第一输出端。
16.进一步地，所述的热交换装置还包括：温度传感器t，所述的温度传感器t密封安装在板式换热器(11)上。
17.本实用新型的优点在于：
18.(1)本实用新型的热交换管路在现场回收sf6气体阶段，根据环境温度的变化，通
过热交换装置调节sf6气体的液化温度，在回收作业时将sf6气体快速降温液化存储；在现场回充液态sf6阶段，根据环境温度的变化，通过热交换装置调节液态sf6的气化温度，在回充作业时安全高效气化回充；不受冬夏季、昼夜、地域性等环境温度变化的影响，在回收时sf6气体完全液化，回充时液态sf6完全气化，大大提升了现场作业的效率。
19.(2)本实用新型的热交换管路可通过不同接头软管即可与不同厂家生产的回收回充装置连接，最大程度利用现场现有的设备，大大降低工程现场作业成本，利用空气换热与压缩机做功双级热交换，大大提高热交换能效比，降低作业时所需的能耗，克服了作业时冬夏季、昼夜、地域性等环境影响难题，增强现有回收回充装置环境适应性，为安全高效进行现场sf6气体回收、回充作业提供有效实现途径；为超高压、特高压电气设备及全封闭组合电器故障检修、扩建等需大气量回收回充作业工程提供有效手段。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例一的一种用于sf6气体回收回充装置的热交换系统的结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例一的一种用于sf6气体回收回充装置的热交换系统的冷热源供给装置的结构示意图。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.下面结合说明书附图以及具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述：
24.实施例一
25.如图1所示，一种用于sf6气体回收回充装置的热交换系统，包括：第一手动阀门s1、第二手动阀门s2、第三手动阀门s3、第四手动阀门s4、第一电动球阀v1、第二电动球阀v2、第三电动球阀v3、第四电动球阀v4、安全阀sv1，空气换热器10、板式换热器11、冷热源供给装置12、过滤器13，压力传感器p1，温度传感器t，1
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自封接头、2
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自封接头、3
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自封接头、4
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自封接头。
26.第一电动球阀v1的一端与空气换热器10的一端通过管道密封连接，第一电动球阀v1的另一端与第一手动阀门s1的一端通过管道密封连接，第一手动阀门s1的另一端通过管道与1
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自封接头密封连接，空气换热器10的另一端与板式换热器11的第一端口通过管道密封连接，板式换热器11的第二端口与第二电动球阀v2的一端通过管道密封连接，第二电动球阀v2的另一端与第二手动阀门s2的一端通过管道密封连接，第二手动阀门s2的另一端通过管道与2
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自封接头密封连接，温度传感器t密封安装在板式换热器11上，压力传感器p1与安全阀sv1均密封安装在板式换热器11与第二电动球阀v2之间的管道上，冷热源供给装置12通过管道与板式换热器11密封连接；
27.第三电动球阀v3的一端通过管道密封连接在第一电动球阀v1与空气换热器10之
间，第三电动球阀v3的另一端与第三手动阀门s3的一端通过管道密封连接，第三手动阀门s3的另一端通过管道与3
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自封接头密封连接；
28.第四电动球阀v4的一端通过管道密封连接在板式换热器11与第二电动球阀v2之间，第四电动球阀v4的另一端与过滤器13的一端通过管道密封连接，过滤器13的另一端与第四手动阀门s4的一端通过管道密封连接，第四手动阀门s4的另一端通过管道与4
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自封接头密封连接。
29.如图2所示，所述的冷热源供给装置12包括：第一单向阀120、第一风机冷凝器121、第二单向阀122、气液分离器123、压缩机124、油分离器125、多通阀126、第二风机冷凝器127、储液器128、干燥过滤器129、热力膨胀阀130、单向阀组131。
30.第一单向阀120的出口与板式换热器11的第三端口通过管道密封连接，板式换热器11的第四端口与单向阀组131的底部端口通过管道密封连接，单向阀组131的顶部端口与第二风机冷凝器127的一端通过管道密封连接，第二风机冷凝器127的另一端与多通阀126的c端口通过管道密封连接，多通阀126的d端口与油分离器125的输出端通过管道密封连接，多通阀126的e端口与第一风机冷凝器121的输入端通过管道密封连接，第一风机冷凝器121的输出端与第一单向阀120的入口通过管道密封连接，多通阀126的s端口与气液分离器123的输入端通过管道密封连接，气液分离器123的输出端与压缩机124的输入端通过管道密封连接，压缩机124的第一输出端与油分离器125的第一输入端通过管道密封连接，压缩机124的第二输出端与油分离器125的第二输入端通过管道密封连接，第二单向阀122的入口通过管道密封连接在第一单向阀120与板式换热器11之间，第二单向阀122的出口与第一风机冷凝器121的输入端通过管道密封连接，储液器128的输入端与单向阀组131的左侧端口通过管道密封连接，储液器128的输出端与干燥过滤器129的输入端通过管道密封连接，干燥过滤器129的输出端与热力膨胀阀130的输入端通过管道密封连接，热力膨胀阀130的输出端与单向阀组131的右侧端口通过管道密封连接。
31.所述的单向阀组131包括：1
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单向阀、2
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单向阀、3
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单向阀、4
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单向阀；所述的1
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单向阀的输入端与3
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单向阀的输出端密封连接，1
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单向阀的输出端与2
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单向阀的输出端密封连接，2
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单向阀的输入端与4
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单向阀的输出端密封连接，3
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单向阀的输入端与4
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单向阀的输入端密封连接；所述的板式换热器11的第四端口密封连接在2
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单向阀的输入端与4
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单向阀的输出端的连接公共点，所述的第二风机冷凝器127的一端密封连接在1
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单向阀的输入端与3
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单向阀的输出端的连接公共点，所述的储液器128的输入端密封连接在1
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单向阀的输出端与2
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单向阀的输出端的连接公共点，所述的热力膨胀阀130的输出端密封连接在3
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单向阀的输入端与4
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单向阀的输入端的连接公共点。
32.冷热源供给装置的工作流程：
33.1、通过压缩机124做功，压缩机124内部的冷媒介质依次沿油分离器125、多通阀126的dc向、第二风机冷凝器127、单向阀组131左上侧的1
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单向阀、储液器128、干燥过滤器129、热力膨胀阀130、单向阀组131右下侧的4
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单向阀、板式换热器11、第二单向阀122、多通阀126的es向、气液分离器123再回压缩机124形成冷源供给循环回路。
34.2、通过压缩机124做功，压缩机124内部的热媒介质依次沿油分离器125、多通阀126的de向、第一风机冷凝器121、第一单向阀120、板式换热器11、单向阀组131左下侧的2
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单向阀、储液器128、干燥过滤器129、热力膨胀阀130、单向阀组131右上侧的3
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单向阀、第二
风机冷凝器127、多通阀126的cs向、气液分离器123再回压缩机124形成热源供给循环回路。
35.热交换管路的工作流程如下：
36.1、现场回收作业
37.将1
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自封接头、4
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自封接头分别通过高压波纹软管与回收回充装置14的1
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出口、储存罐17的1
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接口密封连接，回收回充装置14的2
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入口通过高压波纹软管与sf6气体绝缘设备15的1
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接口密封连接。
38.(1)当环境温度＜设定的参数值时，此时环境温度较低，可以靠环境温度降低高温sf6气体的温度，打开第一手动阀门s1、第二手动阀门s2，开启第一电动球阀v1、第二电动球阀v2，开启空气换热器10进行降温，启动回收回充装置14将sf6气体绝缘设备15内的sf6气体压缩后，高温的sf6气体流过第一手动阀门s1、第一电动球阀v1，经过空气换热器10进行降温，再经过第二电动球阀v2、第二手动阀门s2后压入储存罐17内进行存储。
39.(2)当环境温度≥设定的参数值时，此时环境温度较高，无法靠环境温度降低高温sf6气体的温度，打开第一手动阀门s1、第二手动阀门s2，开启第一电动球阀v1、第二电动球阀v2，开启空气换热器10进行降温，同时开启冷热源供给装置12给板式换热器11进行降温，启动回收回充装置14将sf6气体绝缘设备15内的sf6气体压缩后，高温的sf6气体流过第一手动阀门s1、第一电动球阀v1，经过空气换热器10进行第一次降温，再经过板式换热器11进行第二次降温，最后经过第二电动球阀v2、第二手动阀门s2后压入储存罐17内进行存储。
40.2、回充前抽真空
41.将1
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自封接头、2
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自封接头通分别过高压波纹软管与回收回充装置14的2
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入口、sf6气体绝缘设备15的1
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接口密封连接，3
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自封接头通过高压波纹软管与sf6合格气储存装置16的1
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接口密封连接。
42.打开第一手动阀门s1、第四手动阀门s4，开启第一电动球阀v1、第三电动球阀v3、第四电动球阀v4，启动回收回充装置14并缓慢打开sf6气体绝缘设备15的阀门，回收回充装置14对各个管路及sf6气体绝缘设备15的气室进行抽真空，当真空度符合要求时，依次关闭第四手动阀门s4、第一手动阀门s1，关闭回收回充装置14以及第一电动球阀v1、第三电动球阀v3、第四电动球阀v4，抽真空作业结束，进入回充作业阶段。
43.3、现场回充作业
44.(1)当环境温度≥设定的参数值时，此时环境温度较高，打开第三手动阀门s3、第三电动球阀v3、第四手动阀门s4、第四电动球阀v4，开启空气换热器10进行加热，此时sf6合格气储存装置16内的液态sf6通过第三手动阀门s3、第三电动球阀v3后，经过空气换热器10升温气化，气化的sf6气体再依次经过第四电动球阀v4、过滤器13、第四手动阀门s4充入sf6气体绝缘设备15内，由于环境温度高，以及空气换热器10升温的加热气化，sf6合格气储存装置16内的液态sf6可以完全气化后充入sf6气体绝缘设备15。
45.(2)当环境温度＜参数值时，此时环境温度较低，打开第三手动阀门s3、第三电动球阀v3、第四手动阀门s4、第四电动球阀v4，开启空气换热器10进行加热，同时开启冷热源供给装置12给板式换热器11进行加热，此时sf6合格气储存装置16内的液态sf6通过第三手动阀门s3、第三电动球阀v3后，经过空气换热器10进行升温气化后，再经过板式换热器11升温气化，气化的sf6气体再依次经过第四电动球阀v4、过滤器13、第四手动阀门s4充入sf6气体绝缘设备15内，液态sf6经过两次升温气化后，即使环境温度很低，也能保证液态sf6完全
气化后充入sf6气体绝缘设备15。
46.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。