專利名稱：一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)。
背景技術：
電站水輪發(fā)電機組在運行過程中，不但發(fā)電機的上導軸承、推力軸承和下導軸承以及水輪機的導軸承會產生大量的熱量，溫度升高，發(fā)電機轉子與定子之間也會產生大量的熱量，且較之軸承處產生的熱量更多。水輪發(fā)電機組各軸承處的溫度升高，會使軸承潤滑油的性能大大降低，軸承的工作環(huán)境惡化，水輪發(fā)電機的正常工作將受到影響。為了使軸承在一個正常環(huán)境下工作，需要對軸承進行冷卻，將運行中產生的熱量及時移走。發(fā)電機轉子與定子也一樣，應將運行中產生的熱量及時移走。發(fā)電機轉子與定子的冷卻，是由在發(fā)電機轉子與定子之間的間隙循環(huán)穿過的空氣進行冷卻，空氣再由發(fā)電機空氣冷卻器冷卻，將熱量帶走。對軸承和空氣冷卻器進行冷卻的傳統(tǒng)方法，是直接用經初步清潔化的壩前水或由蝸殼或下游尾水引來的比較清潔的水進行冷卻，冷卻水進行冷卻后，直接排放，不循環(huán)使用。這種傳統(tǒng)方法最為不足的地方是，由于冷卻水不斷排走，很難做到將冷卻水軟化、中性化、清除冷卻水中的水生物等有害物質處理，因此，運行一段時間后，軸承和空冷器的冷卻面會產生水垢，聚集泥沙與孳生水生物，需要經常進行清除，才能保證軸承與空氣冷卻器正常工作，如不及時清除，會大大降低冷卻效果，影響水輪發(fā)電機組的正常工作。對于以清潔化程度不高的壩前、蝸殼、尾水直接對軸承與空氣冷卻器進行冷卻，由于冷卻水中雜質多， 泥沙含量大，水輪發(fā)電機組的正常工作很難保證，運行成本更高。為了克服這種水冷卻法的不足，現有一種冷卻水可循環(huán)使用的水電站機組冷卻裝置，循環(huán)冷卻裝置由循環(huán)水池、循環(huán)水泵、機組自備冷卻器、置于尾水中的換熱器和管道組成。該技術采用軟化處理過的軟水作冷卻水，解決了傳統(tǒng)水冷卻方法存在的發(fā)熱部件水冷卻面的水結垢、泥沙聚集與水生物孳生等問題，提高了機組運行可靠性，大幅度的降低了運行成本，促進了水電站機組冷卻技術的進步。但該水電站機組循環(huán)水冷卻裝置還存在一些不足。其一，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，必須配置提供循環(huán)動力的循環(huán)水泵，運行消耗大量的電能；其二，循環(huán)水系統(tǒng)不是密閉系統(tǒng)，對機組運行有害的物質還有可能由循環(huán)水池進入循環(huán)冷卻水中，危害循環(huán)冷卻裝置的運行，可靠性不夠高；其三，由于水的導熱效率不是很高，需要配備換熱面積足夠大的換熱器，冷卻裝置的體積比較龐大。在上述對軸承和空氣冷卻器進行水冷卻的現有技術中，用于空氣冷卻器冷卻的冷卻水占全部冷卻水量的80%，解決了空氣冷卻器的冷卻問題，即基本解決了水輪發(fā)電機組的冷卻運行成本問題。因此，解決發(fā)電機空氣冷卻器的冷卻問題是首要問題。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)。為解決現有技術的水電站機組冷卻技術存在的不足，本實用新型通過下述技術方案實現一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，包括工質相變冷卻系統(tǒng)、所述工質相變冷卻系統(tǒng)由熱管冷凝器、以及與熱管冷凝器相通的熱管蒸發(fā)器組構成。所述熱管蒸發(fā)器組包括發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器、推力軸承熱管蒸發(fā)器、導軸承熱管蒸發(fā)器。所述發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器，用以冷卻發(fā)電機機組中定子和轉子產生的熱量，其可以采用水輪發(fā)電機組自配的現有空氣冷卻器，也可采用其他結構形式的熱管蒸發(fā)器。所述推力軸承熱管蒸發(fā)器、導軸承熱管蒸發(fā)器用于冷卻軸承將熱量移走，其蒸發(fā)吸熱結構面為與水輪發(fā)電機組軸承部件散熱外表面相吻合的結構面。最好是以水輪發(fā)電機組軸承部件散熱外表面直接作為熱管蒸發(fā)器的蒸發(fā)吸熱結構面。所述熱管冷凝器內設置有冷凝密閉真空腔室，所述發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器、推力軸承熱管蒸發(fā)器和導軸承熱管蒸發(fā)器內均設置有蒸發(fā)密閉真空腔室，所述冷凝密閉真空腔室通過工質蒸汽上升管和工質冷凝液下降管與蒸發(fā)密閉真空腔室連接。所述工質蒸汽上升管、工質冷凝液下降管、冷凝密閉真空腔室和蒸發(fā)密閉真空腔室內部填充有工質。所述熱管冷凝器還設置有冷卻水進口和冷卻水出口。熱管冷凝器不置于水中，可以置于廠房內，靠引冷卻水冷卻。冷卻水取自河水，排至河水，對于高水頭電站，引冷卻水管道可以采用小徑管道，增大水頭損失，可以省去減壓閥，降低配置成本。冷凝密閉真空腔室、工質蒸汽上升管、工質冷凝液下降管、蒸發(fā)密閉真空腔室依次進行首尾相接構成一個熱管工質相變自動循環(huán)密閉真空回路，從而形成一個依靠工質相變吸熱和散熱的循環(huán)冷卻系統(tǒng)。發(fā)電機組的電機轉動會產生大量的熱量。熱量不僅僅是軸承摩擦生熱，最主要的是定子轉子中產生的熱量。空氣熱管蒸發(fā)器、推力軸承熱管蒸發(fā)器、導軸承熱管蒸發(fā)器中的液態(tài)工質受熱后發(fā)生相變，由液態(tài)工質轉變?yōu)槠麘B(tài)工質，其汽態(tài)工質通過工質蒸汽上升管流向熱管冷凝器。在熱管冷凝器的冷凝作用下，汽態(tài)工質再次發(fā)生相變，由汽態(tài)工質轉變?yōu)橐簯B(tài)工質，液態(tài)工質受重力的作用下回流到工質冷凝液下降管，由此而形成一個不需要外部動力，僅僅依靠發(fā)電機機組產生的熱量而進行的流動系統(tǒng)。如此循環(huán)運行，可實現對水輪發(fā)電機組發(fā)熱部件的冷卻，保證水輪發(fā)電機組的正常運行。通過冷卻水進口和冷卻水出口將冷卻水導入到熱管冷凝器內部，冷卻水對通過工質蒸汽上升管流入冷凝器的汽態(tài)工質進行冷卻，汽態(tài)工質發(fā)生冷凝從而相變?yōu)橐簯B(tài)工質， 以此達到冷卻效果，并形成一個外部冷卻循環(huán)系統(tǒng)。當水輪發(fā)電機的軸承冷卻也采用依靠工質相變吸熱和散熱的循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻時，冷卻不同發(fā)熱部件的各熱管蒸發(fā)器的工質蒸汽上升管，可采用將至少兩處的蒸發(fā)器工質蒸汽上升管匯合后再與熱管冷凝器連接，優(yōu)先選擇將全部的蒸發(fā)器工質蒸汽上升管匯合于一個工質蒸汽上升管后再與熱管冷凝器連接。同樣，連接各熱管蒸發(fā)器的工質冷凝液下降管，可采用將至少兩處的蒸發(fā)器工質冷凝液下降管匯合后再與熱管冷凝器連接，同樣也優(yōu)先選擇將全部的蒸發(fā)器工質冷凝液下降管匯合于一個工質冷凝液下降管后再與熱管冷凝器連接。本實用新型還包括水冷卻系統(tǒng)。所述水冷卻系統(tǒng)主要由冷卻裝置、以及通過循環(huán)冷卻水進水管和循環(huán)冷卻水回水管與冷卻裝置連接的推力軸承水冷卻器或/和導軸承水冷卻器構成。所述冷卻裝置包括循環(huán)冷卻水換熱器、循環(huán)水泵、循環(huán)水池，所述循環(huán)冷卻水換熱器分別與循環(huán)冷卻水進水管和循環(huán)水泵連接，且循環(huán)冷卻水換熱器安裝于河水尾水中，所述循環(huán)水泵安置于循環(huán)水池上，并與循環(huán)水池相通，且所述循環(huán)水池與循環(huán)冷卻水回水管連接。通過推力軸承水冷卻器和導軸承水冷卻器的作用直接將熱量傳到冷卻水中，受熱后的水通過循環(huán)冷卻水回水管流回循環(huán)水池。循環(huán)水池中的水在循環(huán)水泵的作用下進行定向流動，即循環(huán)水池中的水在循環(huán)水泵的作用下被抽到循環(huán)冷卻水換熱器中冷卻，冷卻后的水進入機組去冷卻推力軸承和導軸承。從而構成一個依靠水進行冷卻的循環(huán)系統(tǒng)。本實用新型的有益效果本實用新型的冷卻裝置以工質為載體，利用工質的相將水輪發(fā)電機組發(fā)熱部件產生的熱量傳遞給工質，使得工質由液態(tài)相變?yōu)槠麘B(tài)，汽態(tài)工質在冷凝器中將熱量傳遞給冷卻水，使得汽態(tài)工質變?yōu)橐簯B(tài)工質。由于熱管的傳熱效率遠遠高于水的傳熱效率，工質在密閉回路系統(tǒng)內利用相變自動完成循環(huán)。從而解決了如下問題1、 降低水電站機組冷卻系統(tǒng)的運行成本。2、提高冷卻熱效率與運行的可靠性。3、通過冷卻工質的相變來移走機組產生的熱量，冷卻工質的相變產生的工質密度差作為冷卻工質循環(huán)的動力，不需要配置動力設備，降低了成本。4、熱管冷凝器靠引冷卻水冷卻，可以置于廠房內， 布置方式靈活，解決了熱管冷凝器布置問題。

圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖。圖2為本實用新型實施例二的結構示意圖。1-熱管冷凝器；2-發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器；3-推力軸承熱管蒸發(fā)器；4-導軸承熱管蒸發(fā)器；5-推力軸承水冷卻器；6-導軸承水冷卻器；7-循環(huán)冷卻水進水管；8-循環(huán)冷卻水回水管；9-循環(huán)冷卻水換熱器；10-循環(huán)水泵；11-循環(huán)水池；12-工質蒸汽上升管； 13-工質冷凝液下降管；14-冷卻水進口 ； 15-冷卻水出口 ；16-軸承；17-熱管蒸發(fā)器組; 18-冷凝密閉真空腔室；19-蒸發(fā)密閉真空腔室；20-水冷卻系統(tǒng)。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。但本實用新型的實施方式不限于此。實施例一如圖1所示，一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，包括工質相變冷卻系統(tǒng)，工質相變冷卻系統(tǒng)由熱管冷凝器1、以及與熱管冷凝器1相通的熱管蒸發(fā)器組17構成。熱管蒸發(fā)器組17包括發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器2、推力軸承熱管蒸發(fā)器3、導軸承熱管蒸發(fā)器4。熱管冷凝器1內設置有冷凝密閉真空腔室18，發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器2、推力軸承熱管蒸發(fā)器3和導軸承熱管蒸發(fā)器4內均設置有蒸發(fā)密閉真空腔室19。冷凝密閉真空腔室18通過工質蒸汽上升管12和工質冷凝液下降管13與蒸發(fā)密閉真空腔室19連接，從而形成一個密閉循環(huán)回路。工質蒸汽上升管12、工質冷凝液下降管13、冷凝密閉真空腔室18和蒸發(fā)密閉真空腔室19內部填充工質。[0028]熱管冷凝器1還設置有冷卻水進口 14和冷卻水出口 15。發(fā)電機機組產生的熱量傳遞給發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器2、推力軸承熱管蒸發(fā)器3 和導軸承熱管蒸發(fā)器4。隨著溫度升高，發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器2、推力軸承熱管蒸發(fā)器3 和導軸承熱管蒸發(fā)器4內部的工質受熱后由液態(tài)相變?yōu)槠麘B(tài)，汽態(tài)工質在工質蒸汽上升管 12的引導下定向的流動到冷凝密閉真空腔室18內；在冷卻水的冷卻作用下，汽態(tài)工質的溫度降低，由汽態(tài)工質相變?yōu)橐簯B(tài)工質，液態(tài)工質在工質冷凝液下降管13引導作用下回流到發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器2、推力軸承熱管蒸發(fā)器3和導軸承熱管蒸發(fā)器4內的蒸發(fā)密閉真空腔室19，以此往返循環(huán)，形成內外雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)。從而達到設計的降溫冷卻效果。實施例二如圖1、2所示，一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，包括工質相變冷卻系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)20，工質相變冷卻系統(tǒng)由熱管冷凝器1、以及與熱管冷凝器1相通的熱管蒸發(fā)器組17構成。熱管蒸發(fā)器組17包括發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器2，熱管冷凝器1內設置有冷凝密閉真空腔室18，發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器2內設置有蒸發(fā)密閉真空腔室19，冷凝密閉真空腔室 18通過工質蒸汽上升管12和工質冷凝液下降管13與蒸發(fā)密閉真空腔室19連接。工質蒸汽上升管12、工質冷凝液下降管13、冷凝密閉真空腔室18和蒸發(fā)密閉真空腔室19內部填充有工質。熱管冷凝器1還設置有冷卻水進口 14和冷卻水出口 15。水冷卻系統(tǒng)主要由冷卻裝置、以及通過循環(huán)冷卻水進水管7和循環(huán)冷卻水回水管 8與冷卻裝置連接的推力軸承水冷卻器5或/和導軸承水冷卻器6構成。冷卻裝置包括循環(huán)冷卻水換熱器9、循環(huán)水泵10、循環(huán)水池11，循環(huán)冷卻水換熱器 9分別與循環(huán)冷卻水進水管7和循環(huán)水泵10連接，且循環(huán)冷卻水換熱器9安裝于河水尾水中，循環(huán)水泵10安置于循環(huán)水池11上，并與循環(huán)水池11相通，循環(huán)水池11與循環(huán)冷卻水回水管8連接。循環(huán)冷卻水換熱器9安裝于河水尾水中。在循環(huán)水泵10的作用下，水向循環(huán)冷卻水換熱器9流動，在循環(huán)冷卻水換熱器9 處進行降溫冷卻。冷卻后的水流到推力軸承水冷卻器5、導軸承水冷卻器6，推力軸承水冷卻器5和導軸承水冷卻器6接受軸承16傳導的熱量使得其內部的水溫度升高，隨后通過循環(huán)冷卻水回水管8回流到循環(huán)水池11進而再次循環(huán)使用。通過工質相變冷卻系統(tǒng)、以及水冷卻系統(tǒng)20的共同作用從而可達到較好冷卻效果。如上所述便可較好實現本實用新型。
權利要求1.一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括工質相變冷卻系統(tǒng)，所述工質相變冷卻系統(tǒng)由熱管冷凝器(1)、以及與熱管冷凝器(1)相通的熱管蒸發(fā)器組 (17)構成。
2.根據權利要求1所述的一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述熱管蒸發(fā)器組(17)包括發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器(2)、推力軸承熱管蒸發(fā)器(3)、導軸承熱管蒸發(fā)器(4)。
3.根據權利要求2所述的一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述熱管冷凝器(1)內設置有冷凝密閉真空腔室(18)，所述發(fā)電機空氣熱管蒸發(fā)器(2)、推力軸承熱管蒸發(fā)器(3)和導軸承熱管蒸發(fā)器(4)內均設置有蒸發(fā)密閉真空腔室(19)，所述冷凝密閉真空腔室(18)通過工質蒸汽上升管(12)和工質冷凝液下降管(13)與蒸發(fā)密閉真空腔室(19)連接。
4.根據權利要求3所述的一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述工質蒸汽上升管(12)、工質冷凝液下降管(13)、冷凝密閉真空腔室(18)和蒸發(fā)密閉真空腔室(19)內部填充工質。
5.根據權利要求1、2、3、4中任意一項所述的一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管冷凝器(1)還設置有冷卻水進口(14)和冷卻水出口(15)。
6.根據權利要求1所述的一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 還包括水冷卻系統(tǒng)(20)。
7.根據權利要求6所述的一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述水冷卻系統(tǒng)主要由冷卻裝置、以及通過循環(huán)冷卻水進水管(7)和循環(huán)冷卻水回水管 (8)與冷卻裝置連接的推力軸承水冷卻器(5)或/和導軸承水冷卻器(6)構成。
8.根據權利要求7所述的一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述冷卻裝置包括循環(huán)冷卻水換熱器(9)、循環(huán)水泵(10)、循環(huán)水池(11)，所述循環(huán)冷卻水換熱器(9)分別與循環(huán)冷卻水進水管(7)和循環(huán)水泵(10)連接，所述循環(huán)水泵(10)安置于循環(huán)水池(11)上，并與循環(huán)水池(11)相通，且所述循環(huán)水池(11)與循環(huán)冷卻水回水管(8 ) 連接。
9.根據權利要求8所述的一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述循環(huán)冷卻水換熱器(9)安裝于河水尾水中。
專利摘要本實用新型公開了一種用于水電站機組的雙循環(huán)相變冷卻系統(tǒng)，包括工質相變冷卻系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)，所述工質相變冷卻系統(tǒng)由熱管冷凝器、以及與熱管冷凝器相通的熱管蒸發(fā)器組構成。本實用新型的有益效果是1、降低水電站機組冷卻系統(tǒng)的運行成本。2、提高冷卻熱效率與運行的可靠性。3、通過冷卻工質的相變來移走機組產生的熱量，冷卻工質的相變產生的工質密度差作為冷卻工質循環(huán)的動力，不需要配置動力設備，降低了成本。4、熱管冷凝器靠引冷卻水冷卻，可以置于廠房內，布置方式靈活，解決了熱管冷凝器布置問題。
文檔編號H02K9/20GK201975919SQ20112008075
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權日2011年3月24日
發(fā)明者孫景 申請人:孫景