JPH10214727A - 冷却システム - Google Patents
冷却システムInfo
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- JPH10214727A JPH10214727A JP1502797A JP1502797A JPH10214727A JP H10214727 A JPH10214727 A JP H10214727A JP 1502797 A JP1502797 A JP 1502797A JP 1502797 A JP1502797 A JP 1502797A JP H10214727 A JPH10214727 A JP H10214727A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】密閉型の冷却塔を使用した変圧器の水冷システ
ムで、システム系外への高温排熱供給及び冷却塔の小形
化・据付面積の縮少化のため、冷却塔の入口側及び出口
側の循環水温条件と循環水配管材の合理的な設定を図
る。 【解決手段】冷却塔３をはさんで、低温配管９にSUS304
材、高温配管１０に応力腐食防止可能な特殊ステンレス
鋼材、例えばSUS316などを使用し、低温冷却水温度を約
６０℃以下、高温冷却水温度を変電機器の運転に支障が
ない程度に高く保持した循環水配管系からなる水冷シス
テムとし、高温配管１０に排熱利用可能な熱交換器１２
を低温配管９側に循環水ポンプ１１を配備した。
ムで、システム系外への高温排熱供給及び冷却塔の小形
化・据付面積の縮少化のため、冷却塔の入口側及び出口
側の循環水温条件と循環水配管材の合理的な設定を図
る。 【解決手段】冷却塔３をはさんで、低温配管９にSUS304
材、高温配管１０に応力腐食防止可能な特殊ステンレス
鋼材、例えばSUS316などを使用し、低温冷却水温度を約
６０℃以下、高温冷却水温度を変電機器の運転に支障が
ない程度に高く保持した循環水配管系からなる水冷シス
テムとし、高温配管１０に排熱利用可能な熱交換器１２
を低温配管９側に循環水ポンプ１１を配備した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷却システムに関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】地下変電所で、屋内地下に設置された変
圧器，リアクトル等の変電機器を冷却する水冷式の冷却
器と屋上または屋内上階に設置された密閉式冷却塔とこ
れらを閉回路に接続して送水する循環水ポンプと循環水
配管から構成される水冷システムで、変電機器から出る
排熱量を直接冷却塔から放出する標準方式に対し、循環
水配管系に熱交換器を設置して、熱交換器から排熱を取
り出して変電所あるいは隣接ビル等の冷暖房や給湯のエ
ネルギ供給のために排熱利用を行う方式が注目されてい
る。
圧器，リアクトル等の変電機器を冷却する水冷式の冷却
器と屋上または屋内上階に設置された密閉式冷却塔とこ
れらを閉回路に接続して送水する循環水ポンプと循環水
配管から構成される水冷システムで、変電機器から出る
排熱量を直接冷却塔から放出する標準方式に対し、循環
水配管系に熱交換器を設置して、熱交換器から排熱を取
り出して変電所あるいは隣接ビル等の冷暖房や給湯のエ
ネルギ供給のために排熱利用を行う方式が注目されてい
る。
【０００３】水冷システムに使用される冷却水の水質に
よっては、機能障害を生じたり、機器の寿命が短くなる
ことがあるため、適切な水質の冷却水を使用すること
は、冷却器，冷却塔，循環水配管，熱交換器，弁類など
の冷却装置の腐食やスケール生成の防止上重要なことで
あり、水冷システムの運用にあたっては、電気協同研
究，第３０巻，第６号，大容量変圧器の事故防止対策
（昭和５０年３月）に指針として記述されている水質基
準に則した水質管理が一般的になされている。また、冷
却水に直接接する配管や伝熱管については、スケール付
着や壊食防止のために適正範囲の流速の設計がなされる
と共に、腐食防止の為に耐食性のある高合金やステンレ
ス鋼の材料が採用されている。
よっては、機能障害を生じたり、機器の寿命が短くなる
ことがあるため、適切な水質の冷却水を使用すること
は、冷却器，冷却塔，循環水配管，熱交換器，弁類など
の冷却装置の腐食やスケール生成の防止上重要なことで
あり、水冷システムの運用にあたっては、電気協同研
究，第３０巻，第６号，大容量変圧器の事故防止対策
（昭和５０年３月）に指針として記述されている水質基
準に則した水質管理が一般的になされている。また、冷
却水に直接接する配管や伝熱管については、スケール付
着や壊食防止のために適正範囲の流速の設計がなされる
と共に、腐食防止の為に耐食性のある高合金やステンレ
ス鋼の材料が採用されている。
【０００４】近年になり、不燃性で運転運度の高い変圧
器が実用化されると共に、水冷システムから水温レベル
の高い排熱供給が期待されると共に地下変電所に据付け
られる冷却装置の小形化と据付面積の縮少化が要求され
ている。
器が実用化されると共に、水冷システムから水温レベル
の高い排熱供給が期待されると共に地下変電所に据付け
られる冷却装置の小形化と据付面積の縮少化が要求され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 （１）運転温度の高い不燃変圧器の実用化に伴い、良質
で高温の排熱利用をはかるには、冷却水の温度レベルを
上げる必要がある。しかし、水温を約６０℃以上に高く
すると、循環水配管材として使用して来たオーステナイ
ト系のステンレス鋼SUS304では、応力腐食割れを起こす
可能性が高く、より高価で各種の成分を添加調質した特
殊ステンレス鋼を採用する必要がある。高温排熱の供給
が可能で、かつ応力腐食対策として高価な特殊ステンレ
ス鋼の使用量を極力削減可能とすべく、水温と配管材の
選定を図る必要がある。
で高温の排熱利用をはかるには、冷却水の温度レベルを
上げる必要がある。しかし、水温を約６０℃以上に高く
すると、循環水配管材として使用して来たオーステナイ
ト系のステンレス鋼SUS304では、応力腐食割れを起こす
可能性が高く、より高価で各種の成分を添加調質した特
殊ステンレス鋼を採用する必要がある。高温排熱の供給
が可能で、かつ応力腐食対策として高価な特殊ステンレ
ス鋼の使用量を極力削減可能とすべく、水温と配管材の
選定を図る必要がある。
【０００６】（２）冷却塔の小形化あるいは据付面積を
縮少化するには、冷却塔の冷却容量が伝熱面積と熱伝達
率と温度差の積で表されるため、温度差、すなわち、外
気温に対して水温を高くすれば、その分だけ伝熱面積を
小さくすることが出来る。水温を高くとると、循環水配
管材に応力腐食割れを防止するべく高価な高殊ステンレ
ス鋼を採用する必要がある。冷却塔の小形化と据付面積
の縮少化が可能で、かつ応力腐食対策として高価な特殊
ステンレス鋼の使用量を極力削減可能とすべく、水温と
配管材の選定が必要である。
縮少化するには、冷却塔の冷却容量が伝熱面積と熱伝達
率と温度差の積で表されるため、温度差、すなわち、外
気温に対して水温を高くすれば、その分だけ伝熱面積を
小さくすることが出来る。水温を高くとると、循環水配
管材に応力腐食割れを防止するべく高価な高殊ステンレ
ス鋼を採用する必要がある。冷却塔の小形化と据付面積
の縮少化が可能で、かつ応力腐食対策として高価な特殊
ステンレス鋼の使用量を極力削減可能とすべく、水温と
配管材の選定が必要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】高温排熱供給および冷却
塔の小形化と据付面積の縮少化が可能である冷却水温の
高温化には、従来の安価で入手容易であったオーステナ
イト系のＳＯ３０４に代わり、高価な特殊ステンレス鋼
を使用して、応力腐食対策を行うことが前提となる。
塔の小形化と据付面積の縮少化が可能である冷却水温の
高温化には、従来の安価で入手容易であったオーステナ
イト系のＳＯ３０４に代わり、高価な特殊ステンレス鋼
を使用して、応力腐食対策を行うことが前提となる。
【０００８】冷却水温は、冷却塔出口の低温水と冷却塔
入口の高温水の混合平均温度で考えることが出来るゆ
え、冷却塔出口の低温水は従来のステンレス鋼３０４の
配管が使用可能な温度レベル以下に抑え、冷却塔入口の
高温水は高温排熱と冷却塔の小形化をねらって出来るだ
け高温度に保持して、応力腐食防止可能な特殊ステンレ
ス鋼の配管を使用したシステム構成とする。
入口の高温水の混合平均温度で考えることが出来るゆ
え、冷却塔出口の低温水は従来のステンレス鋼３０４の
配管が使用可能な温度レベル以下に抑え、冷却塔入口の
高温水は高温排熱と冷却塔の小形化をねらって出来るだ
け高温度に保持して、応力腐食防止可能な特殊ステンレ
ス鋼の配管を使用したシステム構成とする。
【０００９】すなわち、冷却水の高温化に伴う特殊ステ
ンレス鋼の配管材の使用量削減のため、冷却塔の出口側
配管には従来のSUS304機が使用可能な低水温とし、冷却
塔の入口側配管には特殊ＳＵＳ管材を使用して高水温と
し、低温水と高温水の混合平均温度レベルが極力高く保
持できるシステムを構築する。このような手段を構築す
ることにより、高価な特殊ステンレス鋼の使用量を抑制
しながら、高温排熱供給と冷却塔の小形化と据付面積の
縮少化が可能となる訳である。
ンレス鋼の配管材の使用量削減のため、冷却塔の出口側
配管には従来のSUS304機が使用可能な低水温とし、冷却
塔の入口側配管には特殊ＳＵＳ管材を使用して高水温と
し、低温水と高温水の混合平均温度レベルが極力高く保
持できるシステムを構築する。このような手段を構築す
ることにより、高価な特殊ステンレス鋼の使用量を抑制
しながら、高温排熱供給と冷却塔の小形化と据付面積の
縮少化が可能となる訳である。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例と構成を示
す。１は変圧器、リアクトルなどの変電機器、２は変電
機器を冷却する水冷式の冷却器、３は冷却器から送水さ
れた熱水の熱量を大気放散する密閉型冷却塔、４〜８は
冷却塔の構成品で、４は伝熱管、５は散水管、６は散水
槽、７は散水ポンプ、８は送風機である。９，１０は循
環水配管で９は低温配管、１０は高温配管、１１は循環
水ポンプ、１２は排熱供給用の熱交換器、１３は排熱利
用配管である。また、１４，１５，１６は発明の内容を
説明するために必要な流体温度を示す部位で、１４は外
気湿球温度、１５は低温冷却水温度、１６は高温冷却水
温度を示す。
す。１は変圧器、リアクトルなどの変電機器、２は変電
機器を冷却する水冷式の冷却器、３は冷却器から送水さ
れた熱水の熱量を大気放散する密閉型冷却塔、４〜８は
冷却塔の構成品で、４は伝熱管、５は散水管、６は散水
槽、７は散水ポンプ、８は送風機である。９，１０は循
環水配管で９は低温配管、１０は高温配管、１１は循環
水ポンプ、１２は排熱供給用の熱交換器、１３は排熱利
用配管である。また、１４，１５，１６は発明の内容を
説明するために必要な流体温度を示す部位で、１４は外
気湿球温度、１５は低温冷却水温度、１６は高温冷却水
温度を示す。
【００１１】熱交換器１２からの高温排熱供給，冷却塔
３の小形化と据付面積縮少化をはかるために、低温配管
９には従来標準的に使用されて来た安価で入手容易なオ
ーステナイト系SUS304材を採用し、高温配管１０には応
力腐食防止可能な特殊ステンレス鋼材として、例えば、
SUS316あるいはフエライト系ステンレス鋼材を使用す
る。低温冷却水温度１５をオーステナイト系SUS304の応
力腐食発生温度限界として文献等で云われている約６０
℃以下に抑え、高温冷却水温度１６は、変電機器の運転
に支障のない範囲内で、出来るだけ高温に保持した温度
条件、例えば６０〜９０℃とすることを特徴とした水冷
システムを提供する。
３の小形化と据付面積縮少化をはかるために、低温配管
９には従来標準的に使用されて来た安価で入手容易なオ
ーステナイト系SUS304材を採用し、高温配管１０には応
力腐食防止可能な特殊ステンレス鋼材として、例えば、
SUS316あるいはフエライト系ステンレス鋼材を使用す
る。低温冷却水温度１５をオーステナイト系SUS304の応
力腐食発生温度限界として文献等で云われている約６０
℃以下に抑え、高温冷却水温度１６は、変電機器の運転
に支障のない範囲内で、出来るだけ高温に保持した温度
条件、例えば６０〜９０℃とすることを特徴とした水冷
システムを提供する。
【００１２】従来、水冷システムの循環水配管９，１０
に最も多く使用されている配管材はSUS304であるが、高
温排熱供給や冷却塔３の小形化のために、冷却水温１
５，１６を約６０℃以上に上げると、SUS304であっても
応力腐食割れを起こす可能性が高くなるのは一般によく
知られている。例えば、ステンレス協会編“ステンレス
鋼便覧”第３版１９９５年１月，日刊工業新聞社発行に
よれば、SUS304における応力腐食割れが発生する最低の
プロセス流体温度は約６０℃との記述がある。応力腐食
割れを防ぐためには、より高価で各種の金属成分を添加
調質した特殊ステンレス鋼、例えばSUS316やフエライト
系ステンレスを採用する必要がある。高価な特殊ステン
レス鋼の使用量を抑制するべく、高温配管１０にのみ特
殊ステンレス鋼，低温配管には安価なSUS304を使用出来
る温度条件について、従来システムの温度条件等と比較
して、図２，図３および図４に説明する。
に最も多く使用されている配管材はSUS304であるが、高
温排熱供給や冷却塔３の小形化のために、冷却水温１
５，１６を約６０℃以上に上げると、SUS304であっても
応力腐食割れを起こす可能性が高くなるのは一般によく
知られている。例えば、ステンレス協会編“ステンレス
鋼便覧”第３版１９９５年１月，日刊工業新聞社発行に
よれば、SUS304における応力腐食割れが発生する最低の
プロセス流体温度は約６０℃との記述がある。応力腐食
割れを防ぐためには、より高価で各種の金属成分を添加
調質した特殊ステンレス鋼、例えばSUS316やフエライト
系ステンレスを採用する必要がある。高価な特殊ステン
レス鋼の使用量を抑制するべく、高温配管１０にのみ特
殊ステンレス鋼，低温配管には安価なSUS304を使用出来
る温度条件について、従来システムの温度条件等と比較
して、図２，図３および図４に説明する。
【００１３】図２は低温排熱供給の従来システムの温度
条件の代表例であり、外気湿球温度は２８℃，低温冷却
水温度４３℃，高温冷却水温度５３℃の場合を示す。排
熱供給可能な温度は５３℃以下の低温であると共に、冷
却水温もSUS304の応力腐食限界温度６０℃以下であるた
め、循環水配管９，１０いずれもSUS304が使用されて来
た。
条件の代表例であり、外気湿球温度は２８℃，低温冷却
水温度４３℃，高温冷却水温度５３℃の場合を示す。排
熱供給可能な温度は５３℃以下の低温であると共に、冷
却水温もSUS304の応力腐食限界温度６０℃以下であるた
め、循環水配管９，１０いずれもSUS304が使用されて来
た。
【００１４】図３は高温排熱供給及び冷却塔３の小形
化，据付面積縮少化をはかるべく、循環水の温度レベル
を高くした代表例であり、外気湿球温度は２８℃，低温
冷却水温度６３℃，高温冷却水温度７３℃の場合を示す
排熱供給可能な温度は７３℃以下で、図２の従来システ
ムに比べ、高温排熱の確保ができるが、低温及び高温冷
却水温度がいずれも６０℃を越えるので、循環水配管
９，１０いずれも高価な特殊ステンレス鋼材の使用が可
能となる。
化，据付面積縮少化をはかるべく、循環水の温度レベル
を高くした代表例であり、外気湿球温度は２８℃，低温
冷却水温度６３℃，高温冷却水温度７３℃の場合を示す
排熱供給可能な温度は７３℃以下で、図２の従来システ
ムに比べ、高温排熱の確保ができるが、低温及び高温冷
却水温度がいずれも６０℃を越えるので、循環水配管
９，１０いずれも高価な特殊ステンレス鋼材の使用が可
能となる。
【００１５】図４は本発明による温度条件を採用した代
表例であり、高温排熱供給と冷却塔３の小形化・据付面
積縮少化が可能で、かつ低温配管には安価なSUS304が使
用可能な配管系統にしたものである。外気湿球温度は２
８℃，低温冷却水温度５８℃，高温冷却水温度７８℃の
場合を示す。冷却水の混合平均温度は６８℃で図３の場
合と変わらず、冷却塔の大きさ・据付面積も図３の場合
と大きく変わらない。しかし、排熱供給可能な温度は７
８℃以下で、図３に比べて更に高温排熱の確保が出来る
と共に、低温冷却水温度が５８℃であるため、SUS304の
応力腐食限界温度６０℃以下で、低温配管にはSUS304、
高温配管には特殊ステンレス鋼の材質選定が可能とな
る。
表例であり、高温排熱供給と冷却塔３の小形化・据付面
積縮少化が可能で、かつ低温配管には安価なSUS304が使
用可能な配管系統にしたものである。外気湿球温度は２
８℃，低温冷却水温度５８℃，高温冷却水温度７８℃の
場合を示す。冷却水の混合平均温度は６８℃で図３の場
合と変わらず、冷却塔の大きさ・据付面積も図３の場合
と大きく変わらない。しかし、排熱供給可能な温度は７
８℃以下で、図３に比べて更に高温排熱の確保が出来る
と共に、低温冷却水温度が５８℃であるため、SUS304の
応力腐食限界温度６０℃以下で、低温配管にはSUS304、
高温配管には特殊ステンレス鋼の材質選定が可能とな
る。
【００１６】図５はSUS304ステンレス鋼の応力腐食割れ
に関する流体温度依存性を示す関係図で、先に述べた文
献から引用したものである。流体温度が高くなると、応
力腐食割れの発生が認められ、流体温度が約６０℃以下
になると、応力腐食割れが認められない。
に関する流体温度依存性を示す関係図で、先に述べた文
献から引用したものである。流体温度が高くなると、応
力腐食割れの発生が認められ、流体温度が約６０℃以下
になると、応力腐食割れが認められない。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、冷却塔をはさんで、低
温配管にSUS304材、高温配管に特殊ステンレス鋼材を使
用し、低温冷却水温度を約６０℃以下、高温冷却水温度
は変電機器の運転に支障がない程度に高く保持すること
により、高温排熱供給が可能で、冷却塔の小形化，据付
面積の縮少化もはかることが出来ると同時に、経済的な
配管構成が可能となる。
温配管にSUS304材、高温配管に特殊ステンレス鋼材を使
用し、低温冷却水温度を約６０℃以下、高温冷却水温度
は変電機器の運転に支障がない程度に高く保持すること
により、高温排熱供給が可能で、冷却塔の小形化，据付
面積の縮少化もはかることが出来ると同時に、経済的な
配管構成が可能となる。
【図１】本発明の実施例を示す冷却システムの説明図。
【図２】従来システムによる温度条件の代表例の説明
図。
図。
【図３】高温排熱供給，冷却塔の小形化を実施するため
の温度条件の代表例の説明図。
の温度条件の代表例の説明図。
【図４】本発明の実施例を説明する温度条件の代表例の
説明図。
説明図。
【図５】引用文献の写し、SUS304の応力腐食割れの特性
図。
図。
１…変電機器、２…冷却器、３…密閉型冷却塔、４…伝
熱管、５…散水管、６…散水槽、７…散水ポンプ、８…
送風機、９…低温配管、１０…高温配管、１１…循環水
ポンプ、１２…熱交換器、１３…排熱利用配管、１４…
外気湿球温度、１５…低温冷却水温度、１６…高温冷却
水温度。
熱管、５…散水管、６…散水槽、７…散水ポンプ、８…
送風機、９…低温配管、１０…高温配管、１１…循環水
ポンプ、１２…熱交換器、１３…排熱利用配管、１４…
外気湿球温度、１５…低温冷却水温度、１６…高温冷却
水温度。
Claims (3)
- 【請求項１】変電機器を冷却する水冷式の冷却器と密閉
式冷却塔とこれを閉回路に接続して送水する循環水配管
と循環水ポンプを含む水冷システムにおいて、上記冷却
器の出口側の循環水低温配管にオーステナイト系のステ
ンレス鋼SUS304材を使用し、上記冷却塔の入口側の循環
水高温配管には応力腐食割れ対策を施した特殊ステンレ
ス鋼材を使用し、低温冷却水温度をSUS304材の応力腐食
割れ限界温度約６０℃以下に、高温冷却水温度として変
電機器の運転に支障がない程度の温度条件，例えば６０
°〜９０℃にしたことを特徴とする冷却システム。 - 【請求項２】請求項１において、上記循環水高温配管に
排熱利用可能な熱交換器を取付けた冷却システム。 - 【請求項３】請求項１において、上記循環水低温配管に
循環水ポンプを取付けた冷却システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1502797A JPH10214727A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1502797A JPH10214727A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 冷却システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10214727A true JPH10214727A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11877363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1502797A Pending JPH10214727A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 冷却システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10214727A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6967556B2 (en) | 2003-06-30 | 2005-11-22 | International Business Machines Corporation | High power space transformer |
| JP2012002482A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Toshiba Plant Systems & Services Corp | 地下変電所変電設備冷却システム取替方法 |
| CN102412054A (zh) * | 2011-12-03 | 2012-04-11 | 河南省电力公司南阳供电公司 | 变压器体外辅助冷却降温法 |
| CN102568761A (zh) * | 2010-12-23 | 2012-07-11 | 上海市电力公司 | 一种地下变电站变压器冷却方法 |
| JP2012211712A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-11-01 | Miura Co Ltd | 液冷システム |
| CN105097206A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-11-25 | 国家电网公司 | 一种变压器水冷却系统 |
| CN105957694A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-09-21 | 无锡金鑫集团股份有限公司 | 列车牵引器冷却系统 |
| CN106816271A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-06-09 | 道真自治县金林科技有限公司 | 高频变压器 |
| US20220205112A1 (en) * | 2020-12-30 | 2022-06-30 | Chemtreat, Inc. | Corrosion control of stainless steels in water systems using tin corrosion inhibitor with a hydroxycarboxylic acid |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP1502797A patent/JPH10214727A/ja active Pending
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