CN1463067A - 汽轮及水轮发电机定子的蒸发冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机冷却技术，提供的汽轮和水轮发电机定子蒸发冷却装置，包括将电机定子发热体浸泡在冷却介质中的蒸发冷却室，一台装在蒸发冷却室上方与冷却介质蒸汽进行热交换的冷凝器。冷凝器的底部与蒸发冷却室上部蒸发空间之间通过单向阀连通。与冷凝器邻近的同一水平位置上有一回液箱，其底部与冷凝器底部之间有连通管连接，在其设定的储液高度上通过接有单向阀和电磁阀的回液管与蒸发冷却室的蒸发空间相连接。冷凝器上装有漏水检测仪、压力控制器和放气阀。本发明可有效地避免由于冷凝器泄漏的冷却水混入到浸泡电机带电发热部件的蒸发冷却室，造成发电机的短路故障，从而提高了蒸发冷却装置的安全可靠性能。

Description

汽轮及水轮发电机定子的蒸发冷却装置

技术领域

本发明属于电机冷却技术、涉及汽轮及水轮发电机定子的蒸发冷却装置。

背景技术

大型发电机包括汽轮发电机及水轮发电机(本文中简称电机)，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。发电机定子的蒸发冷却，是把电机定子的发热部件浸泡在液体冷却介质中，或把液体冷却介质灌入电机定子绕组的空心导体腔内，利用液体冷却介质汽化吸热的原理来冷却电机定子。选用的蒸发冷却介质，其沸点要能满足电机温升要求，一般应在摄氏40～70度以内。另外还需具有高绝缘，安全、无毒、在电机运行条件下无化学分解的特征。

在电机定子蒸发冷却装置中，冷凝器是带走电机定子发热部件(包括发电机定子绕组、铁心、及其固定部件等)产生的热量，使电机温度保持在设计限度的主要热交换器。中国发明专利申请01131399.4和01131397.8就是这种蒸发冷却装置的实例。在上述蒸发冷却装置中，冷凝器虽然能够满足蒸发冷却电机定子冷却所需的热交换要求，但是由于冷凝器与电机定子带电发热体所在的蒸发空间是直接连通的，一旦冷凝器中的冷却水管发生泄漏，二次冷却水有可能立即进入与带电发热体直接接触的冷却介质中，造成短路事故。即使有报警，但一旦冷却水管发生泄漏也很难避免事故。由此可见，现有技术的蒸发冷却装置的缺陷，需要改进和完善，从而进一步提高其安全可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽轮及水轮发电机定子蒸发冷却装置，装置中改进了冷凝器与浸泡电机定子发热部件的蒸发冷却室之间的连通结构，避免因冷凝器中二次冷却水泄漏引起的发电机短路事故。

本发明的汽轮及水轮发电机定子蒸发冷却装置，包括对电机定子发热体实施冷却的蒸发冷却室，蒸发冷却室的上部是蒸发空间，下部注入高绝缘并具有合适沸点的液体冷却介质，一台与冷却介质蒸汽进行热交换的冷凝器装在蒸发冷却室的上方。冷凝器底部与蒸发冷却室的蒸发空间之间通过单向阀连通，单向阀的流通方向是从蒸发冷却室流向冷凝器的上部冷凝空间。即蒸发冷却室中的蒸汽能通过单向阀流向冷凝器，而冷凝器中的冷却介质液体不能直接流回蒸发冷却室。冷凝器的主体包括盛有液态冷却介质的冷凝容器。流通二次冷却水的冷却水管装在冷凝容器中，冷却水管的出水端和进水端从冷凝器中引出。冷凝器的上部是冷凝空间。冷凝器上装有漏水检测仪、压力控制器和放气阀，用于监控二次冷却水的泄漏和调节冷凝器冷凝空间的压力。

蒸发冷却室上方，与冷凝器邻近的同一水平位置设有一回液箱，回液箱底部位置与冷凝器之间有连通管连接，在设定的储液高度上通过装有单向阀和回液电磁阀的管道与蒸发冷却室的蒸发空间相连通。

本发明蒸发冷却装置中，蒸发冷却介质选用全氟三乙胺，其分子式为(C₂F₅)₂N。或者用拾氟戊烷，其分子式为C₅H₂F₁₀。它们的比重大于1.5且不溶解于水，在一个标准大气压下，沸点分别为摄氏69度和55度。它们都具有高绝缘、合适的沸点，安全无毒，化学性质稳定的特点，而且不破坏大气臭氧层，符合环境保护要求。

本发明装置运行时，浸泡在蒸发冷却室中的电机定子带电部分因损耗发热，使液态冷却介质蒸发为汽体，在相变过程中吸收热量，冷却介质蒸汽通过单向阀进入冷凝器与流通二次冷却水的冷却管道进行热交换、冷凝成液体汇聚于冷凝器下部的储液室中。储液室底部有连通管与回液箱连通。当回液箱中的冷却介质液面超过设定高度后，通过回液箱一侧接有电磁阀和单向阀的管道回流入蒸发冷却室。

本发明蒸发冷却装置，由于单向阀组的隔离，冷凝器下部储液室中的液态冷却介质不能直接流入蒸发冷却室中，当冷凝器中的冷却水管一旦发生泄漏时，由于所用冷却介质的比重大于水，所以漏出的二次冷却水将浮在冷却介质表面，不会立即进入浸泡电机定子带电发热部件的蒸发冷却室。这时冷凝器上的漏水检测仪动作，关闭回液电磁阀，从而避免了因冷凝器漏水造成电气设备的短路事故，为停机检修创造了有利的条件。此外当冷凝器因漏入空气导致冷凝器压力升高，影响冷却效果时，冷凝器上的压力控制器将打开电磁阀放气，使冷凝器恢复到正常工作压力，由此可见，本发明的蒸发冷却装置提高了安全可靠性。

附图说明

图1是本发明汽轮及水轮发电机定子蒸发冷却装置的示意图。

具体实施方式

图1是本发明蒸发冷却装置的一个实施例。发电机定子发热部件20浸泡在蒸发冷却室10下部的液体冷却介质11中。蒸发冷却室10的上部是蒸发空间13。位于蒸发冷却室10上方的冷凝器30与前者是隔离的，而在蒸发空间13与冷凝器30的底部之间装单向阀组15。冷凝器30的上部是冷凝空间33，下部是储液室31。单向阀组15只允许蒸发空间13中的冷却介质蒸汽经其进入冷凝器30中。冷凝器的冷凝空间33中装有冷却水管32，冷却水管32中流通二次冷却水。冷凝器30的顶部装有漏水检测仪38，压力控制器36。压力控制器36选用型号为XZY-150的电接点压力真空表，其功能有压力显示、压力上限和下限设定，以及相对应的接通、断开电触点，用以控制电磁阀的开启和关闭。选用合适口径的电磁阀作为放气阀35。漏水检测仪38可以选用中国发明专利申请01131399.4提供的，其传感器伸进储液室31中。

如图1所示，回液箱40与冷凝器30邻近，二者底部以连通管41连通，冷凝后的液体冷却介质处于同一水平面。回液箱40一侧在设定的冷却介质储液面高度上，通过装有电磁阀43和单向阀45的回液管44，与蒸发冷却室10的蒸发空间13连接。回液箱40中的冷却介质，经电磁阀43、单向阀45和回液管44流进蒸发冷却室10。冷却介质11选用全氟三乙胺，其分子式为(C₂F₅)₂N。或者用拾氟戊烷，其分子式为C₅H₂F₁₀。

Claims (5)

1、一种汽轮及水轮发电机定子的蒸发冷却装置，包括装有冷却介质，并将电机定子发热体浸泡在冷却介质的蒸发冷却室，其特征是一台与冷却介质蒸汽进行热交换的冷凝器装在蒸发冷却室的上方，冷凝器的底部与蒸发冷却室上部的蒸发空间之间通过单向阀连通。

2、根据权利要求1所述的汽轮及水轮发电机定子的蒸发冷却装置，其特征是蒸发冷却室上方与冷凝器邻近的同一水平位置上有一个回液箱，回液箱底部与冷凝器之间有连通管连通，在设定的储液高度上通过接有单向阀和电磁阀的回液管与蒸发冷却室的蒸发空间相连接。

3、根据权利要求1所述的汽轮及水轮发电机定子的蒸发冷却装置，其特征是冷凝器为一密闭容器，容器中安置有通过二次冷却水的冷却水管，下部是盛有冷却介质的储液室，上部是冷凝空间；连通冷凝器底部与蒸发冷却室蒸发空间之间的单向阀的流通方向是从蒸发冷却室流向冷凝器的上部冷凝空间。

4、根据权利要求1所述汽轮及水轮发电机定子的蒸发冷却装置，其特征是冷凝器上装有漏水检测仪、压力控制器和放气阀。

5、根据权利要求1所述的汽轮及水轮发电机定子的蒸发冷却装置，其特征是蒸发冷却冷却介质采用全氟三乙胺，其分子式为(C₂F₅)₂N；或拾氟戊烷，其分子式为C₅H₂F₁₀，它们的比重大于1.5，不溶解于水，在一个标准大气压下，沸点分别为摄氏69度和55度。

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