專利名稱：一種水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及水輪發電機定子的蒸發冷卻系統，特別涉及該蒸發冷卻系統的供排液裝置。
背景技術：
大型水輪發電機，通常采用空氣冷卻和水冷卻。空氣冷卻機組是一種外冷技術，它通過 繞組外部吹風冷卻，冷卻效果較差。同時，由于極限容量的限制，所以這種冷卻方式限制了 水輪發電機向更大容量的發展。水冷卻是通過水泵加壓使水在繞組空心導線內部流動而帶走 熱量，由于水的比熱大而粘度小，所以冷卻效果較好，但需要驅動水路循環的壓力較高，在 水電分離的接頭處容易漏水造成短路。同時，在空心導線內，由于水和銅長期作用所產生的 氧化物會堵塞循環回路，造成過熱燒壞絕緣。這些事故將迫使機組停機檢修，造成重大的經 濟損失。此外，水內冷所需龐大的水處理系統也給機組增加了成本。
空氣冷卻和水冷卻都是利用介質的比熱吸熱來冷卻電機的，這里指的蒸發冷卻技術是利 用高絕緣介質的氣化潛熱來冷卻電機，相比利用比熱吸熱具有所需介質的流量小，冷卻效果 好的特點。專利申請號為01131399.4的中國發明專利敘述的一種水輪發電機定子繞組的蒸 發冷卻裝置，充分利用了立式水輪發電機的結構特點，實現密閉無泵自循環，既繼承了水內 冷的優點同時又避免了堵和漏的本質缺點。因而具有冷卻效果好、運行安全可靠的優點。空 氣冷卻的發電機是通過風機對電機的通風系統進行送風，水內冷的發電機是采用水泵對電機 的水內冷系統進行供液，這兩種方式的風機或水泵，不僅用于冷卻系統介質的提供，同時也 是提供介質循環動力的裝置，與發電機同步運行。蒸發冷卻水輪發電機是我國自主創新技術， 它與水內冷和風冷發電機不同，其冷卻系統的介質循環動力是靠介質自身由于吸熱氣化造成
的密度差實現自循環，不需要外加的機械泵。冷卻介質的提供是在發電機運行前，從安裝在 蒸發冷卻系統的頂部的灌液閥門灌入冷卻系統，冷卻介質的排除是在電機停止運行后，從安 裝在蒸發冷卻系統的底部的排液閥門排除。供排液操作與發電機運行不同步。在已有的中小 型蒸發冷卻水輪發電機均采用人工方式供排液。
對于中小型蒸發冷卻水輪發電機，如50兆瓦，每臺電機所需的介質約在300公斤，通 過人工手動供排液還能完成，對于大型蒸發冷卻水輪發電機，如700兆瓦，每臺電機所需的 介質約3噸，通過人工手動供排液就很困難，尤其是地下電站的大型水輪發電機，更是費時 費工。而且，由于現有技術的人工供排液是非密封系統，在供排液操作過程中，可能會出現 介質損耗大，對其使用也存在一定的安全隱患。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺點，提供一種水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液 裝置。本發明可進一步改進和完善電機蒸發冷卻系統，為蒸發冷卻發電機組提供運行方便和 可靠性保證。
本發明水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置包括供液支路和排液支路及其提供 動力電源和控制回路的動力/控制柜。
供液支路包括儲液罐、供液閥、供液泵、過渡罐、供液電磁閥。上述主要部件按照介質 流動方向的連接關系依次是儲液罐、供液閥、供液泵、過渡罐、供/排液電磁閥、水輪發電 機定子蒸發冷卻系統的集液管。其位置關系是供/排液電磁閥低于發電機定子蒸發冷卻系統 集液管，過渡罐低于供/排液電磁閥，供液泵低于過渡罐，儲液罐高于供液泵，即供液泵處 在整個裝置的最低處。
排液支路包括供/排液電磁閥(與供液電磁閥共用)、過渡罐、排液泵、止回閥、排液閥、 儲液罐。上述部件按照介質流動方向的連接關系依次是發電機定子蒸發冷卻系統的集液管、 供/排液電磁閥(與供液電磁闊共用)、過渡罐(與供液支路共用)、排液泵、止回閥、排液 閥、儲液罐(與供液支路共用)；其位置關系是供/排液電磁閥低于發電機定子蒸發冷卻系統 集液管，過渡罐低于供/排液電磁闊，而排液泵又低于過渡罐，儲液罐高于排液泵，即排液 泵處在整個裝置的最低處。在儲液罐和供/排液閥、過渡罐和供/排液泵、供/排液電磁閥和 過渡罐、蒸發冷卻系統集液管和供/排液電磁閥之間均設置檢修閥。在本發明水輪發電機定 子蒸發冷卻系統的供排液裝置中，還包括供排液裝置的動力/控制柜，其作用是為蒸發冷卻 供排液裝置提供動力電源和控制回路，通常安裝在發電機的風罩外或發電機的控制室中。
本發明水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，其中的儲液罐、過渡罐、供/排液 電磁閥為供液支路和排液支路共用，供液支路的供液閥及供液泵和排液支路的排液閥、止回 閥及排液泵并聯在儲液罐和過渡罐之間，整個供排液裝置采用法蘭連接在水輪發電機定子蒸 發冷卻系統最低處的集液管上，除了儲液罐由于體積較大，需安裝在發電機的風罩外，其余 部件可以安裝在發電機的機坑內或發電機的風罩外。
本發明水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，通過安裝在發電機定子蒸發冷卻系 統上的磁翻柱液位計，不僅可以現場直觀實時地顯示蒸發冷卻系統的液位，同時可輸出 4-20iiiA的模擬量和開關量，用于對機組液位控制發出信號。
本發明設置的儲液罐是用于供排液時儲存液體介質，同時也是為機組存放預備介質用。 儲液罐上安裝有液位計，用于顯示儲存在儲液罐里的介質量。儲液罐設置放氣閥，其作用是 灌入液體，并在供/排液時打開，以便與大氣連通，使供排液順利進行。儲液罐的安裝位置其罐底要高于供液泵的頂部，以防止供液時供液泵空轉。
本發明設置的過渡罐上安裝有磁翻柱液位計，可以輸出4-20mA模擬量至蒸發冷卻動力/ 控制柜的數字表頭，數字表頭不僅可以數字顯示液位高度，同時輸出開關量控制排液泵的啟 停，用于防止在排液過程中，發電機定子蒸發冷卻系統中的介質由于流經排液電磁閥流量較 小而造成排液泵的空轉。
本發明設置的供排液電磁闊具有閥位開啟和關閉指示器。
本發明水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，與發電機定子蒸發冷卻系統的最低 位置連接，尤其是過渡罐安裝最高位置應低于發電機定子蒸發冷卻系統最低位置以下，其目 的是在排液過程中能將蒸發冷卻系統內的介質全部排出。
本發明水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，其供液流程如下當發電機定子蒸 發冷卻系統的液位低于補液液位，液位計發出補液信號；或者用戶有補液要求時，依次打開 補液閥，儲液罐上的放氣閥，啟動控制柜上的供液開關，啟動供液電磁閥，通過供液電磁閥 的位置指示器觸頭啟動供液泵運行，于是儲液罐中的介質經過供液閥，在供液泵的驅動下進 入過渡罐，流經供液電磁閥進入發電機定子蒸發冷卻系統，當液位達到灌液要求或達到用戶 供液要求時，供液電磁閥關閉，供液泵停止運行，關閉其它手動閥，完成供液過程。這里述 及的補液液位是指發電機蒸發冷卻系統設置的需要補液的最低液位，灌液液位是指發電機蒸 發冷卻系統供液或補液需要達到液位高度。
本發明水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，其排液流程如下當用戶有排液要 求時，依次打開排液閥，儲液罐上的放氣閥，啟動控制柜上的排液開關，啟動排液電磁閥， 發電機定子蒸發冷卻系統內的介質在重力的作用下，流經排液電磁閥，進入到過渡罐，過渡 罐上的磁翻柱液位計輸出4-20mA模擬量至供排液動力/控制柜，通過動力/控制柜上的數字 表頭輸出開關量控制排液泵的啟停，當達到啟動排液泵的啟動的液位設定值時，供排液動力 /控制柜發出開關量啟動排液泵運行，流進過渡罐中的介質在排液泵的驅動下，經排液止回 閥、排液閥進入儲液罐中，由于排液泵的流量比發電機定子蒸發冷卻系統流進過渡罐的流量 大，于是過渡罐中的液位下降，當液位計的液位達到停泵的低液位設定值時，供排液動力/ 控制柜發出開關量停止排液泵運行，直到過渡罐的液位上升到啟動泵的液位時，再重新啟動 泵，此過程中排液泵停止運行時，設置的止回閥避免了儲液罐中的介質回流。這樣周而復始， 直到機組液位排完至儲液罐中，或者達到用戶排液的要求時，關閉排液電磁閥，關閉其余的 手動閥門，完成發電機定子蒸發冷卻系統的排液過程。
本發明水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，供排液的啟動有手動和自動兩種方 式若將儲液罐的放氣閥、供液閥、排液閥設置為電磁閥時，可以實現自動啟停供排液；若
5將儲液罐的放氣閥、供液閥、排液閥設置為手動閥時，可以手動啟動閥l"，然后手動啟停供 排液裝置。
本發明提供的水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，改進和完善了電機蒸發冷卻
系統
(1) 水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置啟動形式可分為手動和自動兩種方式， 為電機蒸發冷卻系統的供排液提供了方便；
(2) 更容易控制蒸發冷卻系統的液位，方便電機運行；
(3) 在裝置中提供的儲液罐可以為機組儲存預留介質，保證了電機介質的供給；
(4) 供排液裝置與電機蒸發冷卻系統整體密封連接，方便介質的統一管理，并減少介 質由于沒有供排液裝置時其他的中間損耗，從而也保證了介質使用的安全。


圖1是水輪發電機定子蒸發冷卻系統供排液裝置的原理圖，圖中
l液位計，2儲液罐放氣闊，3儲液罐，4過渡罐液位計，5排液閥，6檢修閥，7止回 闊，8排液泵，9檢修閥，IO供液閥，ll供液泵，12檢修閥，13放液閥，14過渡罐，15過 渡罐放氣閥，16法蘭球閥，17檢修閥，18供/排液電磁閥，19發電機定子蒸發冷卻系統集 液管，20發電機定子蒸發冷卻系統液位計，21發電機定子蒸發冷卻系統，22發電機定子蒸 發冷卻系統放氣閥，23供排液動力/控制柜。
具體實施例方式
本發明供排液裝置包括供液支路和排液支路及其提供動力電源和控制回路的動力/控 制柜(23)。
圖1是本發明的實施例。如圖1所示，在集液管19的最低位置上焊接一段不銹鋼管件， 管件另一端焊接法蘭，通過法蘭球閥16將本發明裝置安裝在水輪發電機定子蒸發冷卻系統 21上。水輪發電機定子蒸發冷卻系統21上安裝有液位計20和放氣閥22，整個供排液裝置 的位置低于集液管19。供/排液電磁闊18與集液管19連接，供/排液電磁閥18與集液管19 之間設置檢修閥16，檢修閥16是法蘭連接式球閥。供/排液電磁閥18與過渡罐14連接，供 /排液電磁閥18與過渡罐14之間設置檢修閥17。過渡罐14上安裝有液位計4、排液閥13 和放氣閥15，過渡罐14的底部分別與供液泵11和排液泵8連接，在過渡罐14與供液泵11 之間設置檢修閥12，過渡罐14與排液泵8之間設置檢修閥6，供液泵11與供液閥10連接， 排液泵8與止回閥7連接，止回閥7與排液閥5連接，排液閥5和供液閥10通過三通與儲 液罐3底部連接，所述的三通與儲液罐3之間設置檢修閥9，儲液罐3上安裝液位計1和放 氣閥2。動力/控制柜23為整個供排液裝置提供動力電源及控制回路。其中儲液罐3、過渡罐14、供/排液龜磁閥18和動.力/控制柜23是供液支路和排液支路共用。整個裝置的位置關 系是供/排液電磁閥18低于發電機定子蒸發冷卻系統的最低位置的集液管19，過渡罐14 低于供/排液電磁閥18，供液泵11和排液泵8在同一高度上，均低于過渡罐14的底部，儲 液罐3高于供液泵11和排液泵8，供液泵11和排液泵8處于整個裝置的最低位置。動力/ 控制柜23與供排液裝置間沒有管道連接，只有電路連接，其位置關系沒有特殊要求。
圖1中的6、 9、 12、 16、 17為檢修用手動閥門，只有在檢修時是關閉的，其余時間均 為開啟狀態。為了簡便，將本裝置的供液和排液分開敘述。供液過程是這樣的，安裝在發電 機定子蒸發冷卻系統上的液位計20是帶4-20mA模擬量輸出到蒸發冷卻動力/控制柜23，動 力/控制柜23上的數字表頭不僅有液位20的顯示，而且具有開關量輸出，發出電機的補液 命令，或者用戶有供液要求時，先打開儲液罐3上的放氣閥門2和發電機定子蒸發冷卻系統 上的放氣閥22，使儲液罐3及發電機定子蒸發冷卻系統與大氣相通，打開供液閥IO，此時， 動力/控制柜23啟動供/排液電磁閥18的線圈，利用供/排液電磁閥18的機械位置指示器啟 動供液泵ll，于是，冷卻介質從儲液罐3通過供液閥，在供液泵ll的驅動下，流經過渡罐 14、供/排液電磁閥18進入到發電機定子蒸發冷卻系統，當補液達到要求時，發電機定子蒸 發冷卻系統磁翻柱液位計20發出信號至動力/控制柜23，動力/控制柜23發出停止補液命令， 供/電磁閥18關閉，供液泵ll停止運行，其余的手動閥門關閉，完成發電機定子蒸發冷卻 系統的供液過程。
排液過程是這樣的，當有排液要求時，先打開儲液罐3上的放氣閥門2和發電機定子蒸 發冷卻系統上的放氣閥22，使儲液罐3及發電機定子蒸發冷卻系統與大氣相通，打開排液閥 6，供排液動力/控制柜23發出排液命令，啟動供/電磁閥18，發電機定子蒸發冷卻系統內的 介質在重力的作用下，流經供/排液電磁閥18，進入到過渡罐14，過渡罐14上的磁翻柱液 位計4輸出4-20mA模擬量至供排液動力/控制柜23，動力/控制柜23上的數字表頭不僅有液 位計4的顯示，而且具有開關量輸出，當達到啟動排液泵8的液位時，排液泵8運行，由于 排液泵8的流量比發電機定子蒸發冷卻系統流進過渡罐14的流量大，于是過渡罐14中的液 位下降，當液位計4的液位達到停泵液位時，供排液動力/控制柜23發出開關量停止排液泵 8的運行，直到過渡罐14的液位上升到啟動排液泵8的液位時，再重新啟動泵，這樣周而復 始，直到機組液位排完至儲液罐3中，關閉供/排液電磁閥18，關閉其余的手動閥門，完成 發電機定子蒸發冷卻系統的排液過程。
權利要求
1、一種水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，其特征在于，所述供排液裝置包括供液支路和排液支路及其提供動力電源和控制回路的動力/控制柜(23)；所述的供液支路包括儲液罐(3)、供液閥(10)、供液泵(11)、過渡罐(14)、供/排液電磁閥(18)；儲液罐(3)、供液閥(10)、供液泵(11)、過渡罐(14)、供/排液電磁閥(18)和發電機定子蒸發冷卻系統的集液管(19)按照介質流動方向依次順序連接；供/排液電磁閥(18)的位置低于發電機定子蒸發冷卻系統集液管(19)，過渡罐(14)的位置低于供液電磁閥，供液泵(11)的位置低于過渡罐(14)，儲液罐(3)高于供液泵(11)，供液泵(11)處在所述供排液裝置的最低處；所述的排液支路包括供/排液電磁閥(18)、過渡罐(14)、排液泵(8)、止回閥(7)、排液閥(5)、儲液罐(3)；發電機定子蒸發冷卻系統的集液管(19)、供/排液電磁閥(18)、過渡罐(14)、排液泵(8)、止回閥(7)、排液閥(5)、儲液罐(3)按照介質流動方向依次順序連接；供/排液電磁閥(18)低于發電機定子蒸發冷卻系統集液管(19)，過渡罐(14)低于供/排液電磁閥(18)，排液泵(8)低于過渡罐，儲液罐高于排液泵(8)，排液泵(8)處在整個裝置的最低處；儲液罐(3)、過渡罐(14)、供/排液電磁閥(18)及供排液動力/控制柜(23)為供液支路和排液支路共用。
全文摘要
一種水輪發電機定子蒸發冷卻系統的供排液裝置，包括供液支路和排液支路。供液支路包括儲液罐(3)、供液閥(10)、供液泵(11)、過渡罐(14)、供/排液電磁閥(18)；儲液罐(3)、供液閥(10)、供液泵(11)、過渡罐(14)、供/排液電磁閥(18)和發電機定子蒸發冷卻系統的集液管(19)按照介質流動方向依次順序連接，供液泵(11)處在所述供排液裝置的最低處。排液支路中，發電機定子蒸發冷卻系統的集液管(19)、供/排液電磁閥(18)、過渡罐、排液泵(8)、止回閥(7)、排液閥(5)、儲液罐(3)按照介質流動方向依次順序連接，排液泵(8)處在整個裝置的最低處；整個裝置的電源及控制由供排液動力/控制柜(23)提供。
文檔編號H02K9/20GK101640452SQ20091009170
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者余順周, 劉斐輝, 宋福川, 田新東, 袁佳毅, 琳 阮 申請人:中國科學院電工研究所