CN204923541U - 一种利用发电电动机的余热制冷的冷却系统 - Google Patents

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刘仁
刘峰
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Abstract

本实用新型提供了一种利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，包括：蒸汽发生器、第一冷凝装置、蒸发器以及第二冷凝装置；发电电动机流出的温度为ta1的高温空气在蒸汽发生器中与第一过冷制冷剂换热，生成温度为ta2的热空气，且，第一过冷制冷剂变为第一饱和蒸汽；第一饱和蒸汽在第一冷凝装置中绝热压缩，生成第一过热蒸汽后与冷却水换热冷凝，生成第二过冷制冷剂；第二过冷制冷剂在蒸发器中与温度为ta2的热空气换热，生成第二饱和蒸汽，且，温度为ta2的热空气变为温度为ta3的冷却空气后，送至发电电动机进行空气冷却；第二饱和蒸汽在第二冷凝装置中绝热压缩，生成第二过热蒸汽后与冷却水换热冷凝，重新生成第一过冷制冷剂后，送回至蒸汽发生器。

Description

一种利用发电电动机的余热制冷的冷却系统
技术领域
本实用新型涉及发电电动机的冷却领域，尤其涉及一种发电电动机的冷却系统，具体的讲是一种利用发电电动机的余热制冷的冷却系统。
背景技术
抽水蓄能作为目前最佳的储能电源，可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰实际的高价值电能，还适用于调峰、调相、稳定电力系统的周波和电压，并且具有事故备用、提高电力系统中火电、核电效率的功能。
但是，随着抽水蓄能机组单机容量的提升，机组发电电动机及其推力轴承冷却效果不佳的问题日趋严峻，发电电动机推力轴承推力瓦温度过高的问题、发电电动机的冷却问题已经成为电站安全稳定运行、机组单机容量进一步提升的一个制约因素。目前，抽水蓄能发电机组普遍采用空气冷却方式，其冷却流程为从发电电动机定子流出的热风流入定子外围空气冷却器向冷却水放热，冷却后的空气重新流入发电机内部，如此循环冷却。
但是，这种现有的技术的主要缺点有：
1、浪费能源，发电电动机产生的热量被空气吸收后，经空气冷却器向冷却水排放热量，最终排放到环境中去，按照单机容量30万千瓦机组，发电电动机效率98％，再加冷却供水输送功，即有至少6000千瓦能量未加利用直接排向环境中去，造成大量的能源浪费；
2、现有冷却方式受冷却供水的温度影响较大，抽水蓄能机组冷却水来自尾水管，迎峰度夏期间，上下水库水温较高，冷却水的温度较高，冷却水与发电机热风的换热温差小，导致发电电动机及其推力轴承冷却效果受环境温度影响加大，影响机组的安全稳定运行。
实用新型内容
为了解决现有的冷却方式受冷却水影响较大，且会造成能源浪费的问题，本实用新型提供了一种利用发电电动机的余热进行制冷的冷却系统。
本实用新型实施例提供一种利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，包括：蒸汽发生器、第一冷凝装置、蒸发器以及第二冷凝装置；所述蒸汽发生器连接所述第一冷凝装置和蒸发器，所述第一冷凝装置连接所述蒸发器，所述蒸发器连接所述第二冷凝装置，所述第二冷凝装置连接所述蒸汽发生器；所述发电电动机的温度为ta1的高温空气在所述蒸汽发生器中与第一过冷制冷剂换热，生成温度为ta2的热空气，且，所述第一过冷制冷剂变为第一饱和蒸汽；所述第一饱和蒸汽在所述第一冷凝装置中绝热压缩，生成第一过热蒸汽后与冷却水换热冷凝，生成第二过冷制冷剂；所述第二过冷制冷剂在所述蒸发器中与温度为ta2的热空气换热，生成第二饱和蒸汽，且，所述温度为ta2的热空气变为温度为ta3的冷却空气后，送至所述发电电动机进行空气冷却；所述第二饱和蒸汽在所述第二冷凝装置中绝热压缩，生成第二过热蒸汽后与冷却水换热冷凝，重新生成所述第一过冷制冷剂后，送回至所述蒸汽发生器。
进一步地，在一实施例中，所述第一冷凝装置包括第一压缩机、第一冷凝器以及透平机；所述第一压缩机连接所述蒸汽发生器，将所述第一饱和蒸汽进行绝热压缩，生成所述第一过热蒸汽；所述第一冷凝器连接所述第一压缩机，将所述第一过热蒸汽与温度为tw1的冷却水进行换热冷凝，生成第三过冷制冷剂，冷却水被加热至tw2；所述第三过冷制冷剂对上述透平机绝热做功，生成所述第二过冷制冷剂。
进一步地，在一实施例中，所述第二冷凝装置包括第二压缩机、第二冷凝器以及输送泵；所述第二压缩机连接所述蒸发器，将所述第二饱和蒸汽绝热压缩，生成所述第二过热蒸汽；所述第二冷凝器连接所述第二压缩机，将所述第二过热蒸汽与温度为tw1的冷却水进行换热冷凝，生成第四过冷制冷剂，冷却水被加热至tw3；所述第四过冷制冷剂经过所述输送泵增压，生成所述第一过冷制冷剂后，送回至所述蒸汽发生器。
进一步地，在一实施例中，所述第一冷凝器生成的第三过冷制冷剂，通过热交换器进行再度换热后，再对所述透平机绝热做功；所述第四过冷制冷剂经过所述输送泵增压后，在经过所述热交换器进行换热后，再送回至所述蒸汽发生器。
进一步地，在一实施例中，所述第一冷凝器生成的温度为tw2的热水以及所述第二冷凝器生成的温度为tw3的热水，用作生活供热热水。
进一步地，在一实施例中，所述蒸汽发生器、第一冷凝装置、蒸发器以及第二冷凝装置之间通过管路连接；所述第一压缩机、第一冷凝器以及透平机之间通过管路连接；以及，所述第二压缩机、第二冷凝器以及输送泵之间通过管路连接。
通过本实用新型的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，可以有效利用抽水蓄能机组发电电动机产生的低温余热制冷，冷却发电机冷却介质空气以及推力轴承冷却介质润滑油，从而提高电站的整体效率，达到节能的效果，并可以提高电站运行的安全性、稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一实施例的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统的结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统的结构示意图；
图3为本实用新型又一实施例的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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做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。
图1为本实用新型一实施例的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统的结构示意图。如图1所示，所述系统包括：蒸汽发生器1、第一冷凝装置2、蒸发器3以及第二冷凝装置4；所述蒸汽发生器1连接所述第一冷凝装置2和蒸发器3，所述第一冷凝装置2连接所述蒸发器3，所述蒸发器3连接所述第二冷凝装置4，所述第二冷凝装置4连接所述蒸汽发生器1。
所述发电电动机流出的温度为ta1的高温空气在所述蒸汽发生器1中与第一过冷制冷剂换热，生成温度为ta2的热空气，且，所述第一过冷制冷剂变为第一饱和蒸汽；
所述第一饱和蒸汽在所述第一冷凝装置2中绝热压缩，生成第一过热蒸汽后与冷却水换热冷凝，生成第二过冷制冷剂；
所述第二过冷制冷剂在所述蒸发器3中与温度为ta2的热空气换热，生成第二饱和蒸汽，且，所述温度为ta2的热空气变为温度为ta3的冷却空气后，送至所述发电电动机进行空气冷却；
所述第二饱和蒸汽在所述第二冷凝装置4中绝热压缩，生成第二过热蒸汽后与冷却水换热冷凝，重新生成所述第一过冷制冷剂后，送回至所述蒸汽发生器1。
图2为本实用新型另一实施例的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统的结构示意图。在本实施例中，所述第一冷凝装置2包括第一压缩机21、第一冷凝器22以及透平机23；所述第一压缩机21连接所述蒸汽发生器1，将所述第一饱和蒸汽进行绝热压缩，生成所述第一过热蒸汽；所述第一冷凝器22连接所述第一压缩机21，将所述第一过热蒸汽与温度为tw1的冷却水进行换热冷凝，生成第三过冷制冷剂，冷却水被加热至tw2；所述第三过冷制冷剂对上述透平机23绝热做功，生成所述第二过冷制冷剂。
所述第二冷凝装置4包括第二压缩机41、第二冷凝器42以及输送泵43；所述第二压缩机41连接所述蒸发器3，将所述第二饱和蒸汽绝热压缩，生成所述第二过热蒸汽；所述第二冷凝器42连接所述第二压缩机41，将所述第二过热蒸汽与温度为tw1的冷却水进行换热冷凝，生成第四过冷制冷剂，冷却水被加热至tw3；所述第四过冷制冷剂经过所述输送泵43增压，生成所述第一过冷制冷剂后，送回至所述蒸汽发生器1。
在本实施例中，所述蒸汽发生器1、第一冷凝装置2、蒸发器3以及第二冷凝装置4之间通过管路连接；所述第一压缩机21、第一冷凝器22以及透平机23之间通过管路连接；以及，所述第二压缩机41、第二冷凝器42以及输送泵43之间通过管路连接。
图3为本实用新型又一实施例的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统的结构示意图。在本实施例中，所述第一冷凝器22生成的第三过冷制冷剂，通过热交换器5进行再度换热后，再对所述透平机23绝热做功；所述第四过冷制冷剂经过所述输送泵43增压后，在经过所述热交换器5进行换热后，再送回至所述蒸汽发生器1。
在本实用新型实施例中，所述第一冷凝器22生成的温度为tw2的热水以及所述第二冷凝器42生成的温度为tw3的热水，可以用作生活供热热水。
以下对图3所示实施例的发电电动机余热制冷的热力流程做详细介绍。
(1)温度为ta1的发电电动机的高温空气在制冷剂蒸汽发生器1中与状态为p10，t10的过冷制冷剂换热，生成状态为p1，t1的饱和蒸汽(p10＝p1)，热空气被冷却到ta2；
(2)状态为p1，t1的饱和蒸汽经第一压缩机21绝热压缩，生成状态为p2，t2的过热蒸汽；
(3)过热蒸汽在第一冷凝器22中与温度为tw1的冷却水换热冷凝，生成状态为p3，t3的过冷制冷剂体，冷却水被加热至tw2；
(4)状态为p3，t3的过冷制冷剂在热交换器5中与状态为p9，t9的过冷制冷剂换热，再度被冷却至状态点p4，t4(p4＝p3)；
(5)状态为p4，t4的过冷制冷剂对透平机23绝热做功，生成状态为p5,t5的过冷制冷剂；
(6)状态为p5，t5的过冷制冷剂在蒸发器3中与温度为ta2的空气(或推力轴承润滑油)换热，制冷剂吸热，生成状态为p6，t6的饱和蒸汽，空气被冷却至ta3后重新送至发电电动机，进行空气制冷；
(7)状态为p6，t6的饱和蒸汽经第二压缩机41绝热压缩，生成状态为p7，t7的过热蒸汽；
(8)状态为p7，t7的过热蒸汽在第二冷凝器42中向温度为tw1的冷却水放热，生成状态为p8，t8的饱和液相制冷剂；
(9)状态为p8，t8的饱和液相制冷剂经输送泵43增压，生成状态为p9，t9的过冷液(t8＝t9)；
(10)状态为p9，t9的过冷液与状态为p3，t3的过冷制冷剂在热交换器5中换热，生成状态为p10，t10的过冷制冷剂，回到蒸汽发生器1，完成一次循环。
通过上述热力循环，利用发电电动机的余热制冷，冷却发电电动机热空气及推力轴承润滑油，有效降低了发电电动机及推力轴承温度，同时在冷凝器中加热的冷却水可用作生活供热热源，进一步提高了能量的利用效率。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，其特征在于，所述系统包括：蒸汽发生器、第一冷凝装置、蒸发器以及第二冷凝装置；
所述蒸汽发生器连接所述第一冷凝装置和所述蒸发器，所述第一冷凝装置连接所述蒸发器，所述蒸发器连接所述第二冷凝装置，所述第二冷凝装置连接所述蒸汽发生器；
所述发电电动机流出的温度为ta1的高温空气在所述蒸汽发生器中与第一过冷制冷剂换热，生成温度为ta2的热空气，且，所述第一过冷制冷剂变为第一饱和蒸汽；
所述第一饱和蒸汽在所述第一冷凝装置中绝热压缩，生成第一过热蒸汽后与冷却水换热冷凝，生成第二过冷制冷剂；
所述第二过冷制冷剂在所述蒸发器中与温度为ta2的热空气换热，生成第二饱和蒸汽，且，所述温度为ta2的热空气变为温度为ta3的冷却空气后，送至所述发电电动机进行空气冷却；
所述第二饱和蒸汽在所述第二冷凝装置中绝热压缩，生成第二过热蒸汽后与冷却水换热冷凝，重新生成所述第一过冷制冷剂后，送回至所述蒸汽发生器。
2.根据权利要求1所述的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，其特征在于，所述第一冷凝装置包括第一压缩机、第一冷凝器以及透平机；
所述第一压缩机连接所述蒸汽发生器，将所述第一饱和蒸汽进行绝热压缩，生成所述第一过热蒸汽；
所述第一冷凝器连接所述第一压缩机，将所述第一过热蒸汽与温度为tw1的冷却水进行换热冷凝，生成第三过冷制冷剂，冷却水被加热至tw2；
所述第三过冷制冷剂对上述透平机绝热做功，生成所述第二过冷制冷剂。
3.根据权利要求2所述的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，其特征在于，所述第二冷凝装置包括第二压缩机、第二冷凝器以及输送泵；
所述第二压缩机连接所述蒸发器，将所述第二饱和蒸汽绝热压缩，生成所述第二过热蒸汽；
所述第二冷凝器连接所述第二压缩机，将所述第二过热蒸汽与温度为tw1的冷却水进行换热冷凝，生成第四过冷制冷剂，冷却水被加热至tw3；
所述第四过冷制冷剂经过所述输送泵增压，生成所述第一过冷制冷剂后，送回至所述蒸汽发生器。
4.根据权利要求3所述的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，其特征在于，所述第一冷凝器生成的第三过冷制冷剂，通过热交换器进行再度换热后，再对所述透平机绝热做功；
所述第四过冷制冷剂经过所述输送泵增压后，在经过所述热交换器进行换热后，再送回至所述蒸汽发生器。
5.根据权利要求3所述的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，其特征在于，所述第一冷凝器生成的温度为tw2的热水以及所述第二冷凝器生成的温度为tw3的热水，用作生活供热热水。
6.根据权利要求3所述的利用发电电动机的余热制冷的冷却系统，其特征在于，所述蒸汽发生器、第一冷凝装置、蒸发器以及第二冷凝装置之间通过管路连接；
所述第一压缩机、第一冷凝器以及透平机之间通过管路连接；以及，
所述第二压缩机、第二冷凝器以及输送泵之间通过管路连接。
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