專利名稱：超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻系統(tǒng)，特別是指一種超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)電纜具有功率輸送密度高、損耗小、體積小、重量輕、單位長度電抗值小的特點，在電力行業(yè)可以實現(xiàn)低壓大電流高密度輸電，減少城市用地，符合環(huán)保和節(jié)能的發(fā)展要求。冷卻超導(dǎo)電纜的冷卻系統(tǒng)的研究也就成為制冷低溫技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題；基于超導(dǎo)電纜最佳工作溫區(qū)是50K 90K，而目前國內(nèi)的冷卻系統(tǒng)的制冷量不足，這樣，制冷液(一般是液氮)在超導(dǎo)電纜內(nèi)發(fā)生汽化，汽化很可能損壞電纜帶材，易大大降低電纜的臨界電流
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、提供較大的制冷量的超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，包括儲液罐、冷凝罐、供液罐、兩個終端罐以及抽真空裝置；所述儲液罐上設(shè)有進(jìn)液口和出液口，所述儲液罐內(nèi)安裝有低溫泵，該低溫泵的出口端與該儲液罐的出液口連通，低溫泵的入口端與儲液罐內(nèi)腔連通；所述冷凝罐上設(shè)有進(jìn)液口、出液口、抽真空口、供液口、加液口，所述冷凝罐內(nèi)部設(shè)有將冷凝罐的進(jìn)液口和出液口連通的熱交換管，所述抽真空裝置連接抽真空口 ；所述供液罐上設(shè)有加液口和出液口 ；所述兩個終端罐均設(shè)有進(jìn)液口、出液口以及供電接口，其中第一終端罐的出液口與第二終端罐的進(jìn)液口之間連通有超導(dǎo)電纜；所述儲液罐的出液口與冷凝罐的進(jìn)液口之間、冷凝罐的出液口與第一終端罐的進(jìn)液口之間、第二終端罐的出液口與儲液罐的進(jìn)液口之間均通過絕熱管路連通；所述供液罐的出液口與冷凝罐的加液口之間通過供液管路連通。作為一種優(yōu)選的方案，所述抽真空裝置包括真空泵和真空管路，該真空管路將真空泵和冷凝罐的抽真空口連通，所述真空管路上設(shè)有安全閥、加熱器和穩(wěn)壓閥。作為一種優(yōu)選的方案，所述儲液罐上設(shè)有穩(wěn)壓裝置。作為一種優(yōu)選的方案，所述穩(wěn)壓裝置包括汽化器，該汽化器的一端與儲液罐連通，另一端與低溫泵的出口端連通。作為一種優(yōu)選的方案，所述冷卻系統(tǒng)還包括閥門箱，所述閥門箱上設(shè)有第一連通管和第二連通管，所述第一終端罐的進(jìn)液口和冷凝罐的出液口通過第一連通管連通，所述第二終端罐的出液口與儲液罐的進(jìn)液口通過第二連通管連通，所述第一連通管上設(shè)有流量計、放空閥和截止閥，所述第二連通管上設(shè)有放空閥和截止閥。作為一種優(yōu)選的方案，所述第一連通管和第二連通管之間還輔助導(dǎo)通管，該輔助導(dǎo)通管上設(shè)有截止閥。采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的效果是整個冷卻系統(tǒng)利用液氮作為超導(dǎo)電纜冷卻介質(zhì)，利用深度過冷的液氮作為超導(dǎo)電纜冷卻介質(zhì)的冷媒，液氮的冷卻循環(huán)路線為低溫泵一儲液罐出液口一冷凝罐進(jìn)液口一熱交換管一冷凝罐出液口一第一終端罐進(jìn)液口一第一終端罐出液口一超導(dǎo)電纜一第二終端罐進(jìn)液口一第二終端罐出液口一儲液罐進(jìn)液口；而冷凝罐的罐內(nèi)也存有液氮用作冷媒，抽真空裝置對冷凝罐內(nèi)的局部氣化成的N2抽走，使冷凝罐內(nèi)的壓強下降，這樣冷凝罐內(nèi)的液氮溫度就進(jìn)一步降低，這樣，冷凝罐內(nèi)的過冷的液氮與熱交換管中的冷卻介質(zhì)液氮熱交換，熱交換管中的液氮進(jìn)一步降溫而深度過冷，從而提高整個冷卻系統(tǒng)的制冷量，這樣，冷卻循環(huán)路線中的液氮的溫度就非常的低，可確保對超導(dǎo)電纜進(jìn)行冷卻后的液氮的溫度低于該氣壓下的氣化溫度，避免液氮氣化損壞電纜帶材和降低電纜的臨界電流的現(xiàn)象發(fā)生。而冷凝罐中的液氮受熱小部分又會氣化成N2而被抽真空裝置抽走，冷凝罐內(nèi)的液氮就會少量減少，而供液罐內(nèi)的液氮則對冷凝罐中沖液補充。又由于所述抽真空裝置包括真空泵和真空管路，該真空管路將真空泵和冷凝罐的抽真空口連通，所述真空管路上設(shè)有安全閥、加熱器和穩(wěn)壓閥，氣化后的氮氣的溫度還是很低，那么需要經(jīng)過加熱器加熱到常溫狀態(tài)排出，避免氮氣排出端凝霜結(jié)霧的現(xiàn)象，而穩(wěn)壓閥可確保真空管路內(nèi)的壓強穩(wěn)定。
又由于所述儲液罐上設(shè)有穩(wěn)壓裝置，所述穩(wěn)壓裝置包括汽化器，該汽化器的一端與儲液罐連通，另一端與低溫泵的出口端連通。因此，低溫泵將儲液罐內(nèi)的液氮抽出時，儲液罐內(nèi)的壓強可能降低，此時，通過穩(wěn)壓裝置的汽化器可將部分液氮氣化在供入到儲液罐內(nèi)，從而保證儲液罐的壓力穩(wěn)定。又由于所述冷卻系統(tǒng)還包括閥門箱，所述閥門箱上設(shè)有第一連通管和第二連通管，所述第一終端罐的進(jìn)液口和冷凝罐的出液口通過第一連通管連通，所述第二終端罐的出液口與儲液罐的進(jìn)液口通過第二連通管連通，所述第一連通管上設(shè)有流量計、放空閥和截止閥，所述第二連通管上設(shè)有放空閥和截止閥，因此，可通過閥門箱集中來控制整個超導(dǎo)電纜的冷卻循環(huán)路線的開閉，操作方便，并且可計算進(jìn)入第一終端罐的流量。又由于所述第一連通管和第二連通管之間還輔助導(dǎo)通管，該輔助導(dǎo)通管上設(shè)有截止閥，因此，在正常工作時輔助導(dǎo)通管是關(guān)閉狀態(tài)，而在工作開始前，可打開輔助導(dǎo)通管上的截止閥，第一終端罐的進(jìn)液口處的截止閥、第二終端罐的出液口處的截止閥關(guān)閉，這樣，啟動低溫泵可對管路進(jìn)行循環(huán)預(yù)冷。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是本發(fā)明實施例的兩個終端罐、閥門箱、儲液罐的結(jié)構(gòu)布置圖；圖2是本發(fā)明實施例的冷凝罐、供液罐、抽真空裝置的結(jié)構(gòu)布置圖；附圖中1·兎一終2而_ ； 101.兎一終2而_的進(jìn)液口 ；102·兎一終2而_的出液口 ；2.第二終端罐；201.第二終端罐的進(jìn)液口 ；202.第二終端罐的出液口 ；3.儲液罐；301.儲液罐的進(jìn)液口 ；302.儲液罐的出液口 ；4.閥門箱；401.第一連通管；402.第二連通管；403.放空閥；404.流量計；405.輔助導(dǎo)通管；5.冷凝罐；501.冷凝罐的進(jìn)液口 ；502.冷凝罐的出液口 ；503.加液口 ；504.抽真空口 ；505.供液口 ；6.供液罐；601.供液罐的加液口 ；602.安全閥；603.供液罐的出液口 ；7.抽真空裝置；701.真空泵；702.穩(wěn)壓閥；703.加熱器；704.真空管路；8.超導(dǎo)電纜；9.穩(wěn)壓裝置；10.絕熱管路；11.低溫泵；12.熱交換管；13.供液管路。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖I所不，一種超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，包括儲液3、冷凝iig 5、供液iig 6、兩個終端罐以及抽真空裝置7;所述儲液罐3上設(shè)有進(jìn)液口和出 液口，所述儲液罐3內(nèi)安裝有低溫泵11，低溫泵11設(shè)置在儲液罐3內(nèi)可確冷量不散失，該低溫泵11的出口端與該儲液罐3的出液口 302連通，低溫泵11的入口端與儲液罐3內(nèi)腔連通，為了確保儲液罐3的壓力平穩(wěn)，在儲液罐3上連通有穩(wěn)壓裝置9，所述穩(wěn)壓裝置9包括汽化器，該汽化器的一端與儲液罐3連通，另一端與低溫泵11的出口端連通。也就是說，低溫泵11在運行時會將儲液罐3內(nèi)的液氮抽入到絕熱管路10中，此時，儲液罐3的壓強降低，設(shè)置與儲液罐3上的壓力表檢測到后，由電控裝置控制設(shè)置在汽化器出口端的電磁閥打開，液氮經(jīng)過汽化器之后氣化進(jìn)入到儲液罐3內(nèi)，穩(wěn)定儲液罐3內(nèi)的壓力。所述冷凝罐5上設(shè)有進(jìn)液口、出液口、抽真空口 504、供液口 505、加液口 503，所述冷凝罐5內(nèi)部設(shè)有將冷凝罐5的進(jìn)液口 501和出液口 502連通的熱交換管12，而冷凝罐5的進(jìn)液口 501與儲液罐3的出液口 302連通，冷凝罐5的出液口 502通過第一終端罐的進(jìn)液口 101連通。而冷凝罐5上的加液口 503用于給冷凝罐5內(nèi)預(yù)先添加液氮，而冷凝罐5的供液口 505與供液罐6的出液口 603通過供液管路13連通，具體可將供液罐6的水平高度高于冷凝罐5，這樣可以利用液氮自身的重力給冷凝罐5供液。所述抽真空口 504連接抽真空裝置7，所述抽真空裝置7包括真空泵701和真空管路704，該真空管路704將真空泵701和冷凝罐5的抽真空口 504連通，所述真空管路704上設(shè)有安全閥，加熱器703和穩(wěn)壓閥702。真空泵701將冷凝罐5內(nèi)已經(jīng)氣化的氮氣抽入真空管路704，并通過加熱器703成常溫狀態(tài)后排出。所述供液罐6上設(shè)有加液口和出液口和安全閥602，該加液口用于給供液罐6加液氮，而供液罐6的出液口 603通過供液管路13與冷凝罐5的加液口 503連通，其之間液氮的流動動力可以通過高度差提供，也可以在供液管路13上安裝一低溫泵11 ；所述兩個終端罐均設(shè)有進(jìn)液口、出液口以及供電接口，其中第一終端罐I的出液口 102與第二終端罐2的進(jìn)液口 201之間連通有超導(dǎo)電纜8 ；所述儲液罐3的出液口 302與冷凝罐5的進(jìn)液口 501之間、冷凝罐5的出液口 502與第一終端罐I的進(jìn)液口 101之間、第二終端罐2的出液口 202與儲液罐3的進(jìn)液口 301之間均通過絕熱管路10連通；為了更好的集中控制整個冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)還包括閥門箱4，所述閥門箱4上設(shè)有第一連通管401和第二連通管402，所述第一終端罐I的進(jìn)液口 101和冷凝罐5的出液口 502之間的絕熱管路10通過第一連通管401連通，所述第二終端罐2的出液口 202與儲液罐3的進(jìn)液口 301的絕熱管路10通過第二連通管402連通，所述第一連通管401上設(shè)有流量計404、放空閥403和截止閥，所述第二連通管402上設(shè)有放空閥和截止閥。所述第一連通管401和第二連通管402之間還輔助導(dǎo)通管405，該輔助導(dǎo)通管405上設(shè)有截止閥。而上述的各罐上均設(shè)有各種儀表，如溫度表、壓力表、液位計等，并且這些儀表均通過電信號和其他無線信號與電控中心連通，從而實現(xiàn)整個冷卻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制 。
權(quán)利要求
1.超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括儲液te、冷凝te、供液te、兩個終端te以及抽真空裝置； 所述儲液罐上設(shè)有進(jìn)液口和出液口，所述儲液罐內(nèi)安裝有低溫泵，該低溫泵的出口端與該儲液罐的出液口連通，低溫泵的入口端與儲液罐內(nèi)腔連通； 所述冷凝罐上設(shè)有進(jìn)液口、出液口、抽真空口、供液口、加液口，所述冷凝罐內(nèi)部設(shè)有將冷凝罐的進(jìn)液口和出液口連通的熱交換管，所述抽真空裝置連接抽真空口 ； 所述供液罐上設(shè)有加液口和出液口； 所述兩個終端罐均設(shè)有進(jìn)液口、出液口以及供電接口，其中第一終端罐的出液口與第二終端罐的進(jìn)液口之間連通有超導(dǎo)電纜； 所述儲液罐的出液口與冷凝罐的進(jìn)液口之間、冷凝罐的出液口與第一終端罐的進(jìn)液口之間、第二終端罐的出液口與儲液罐的進(jìn)液口之間均通過絕熱管路連通；所述供液罐的出液口與冷凝罐的加液口之間通過供液管路連通。
2.如權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述抽真空裝置包括真空泵和真空管路，該真空管路將真空泵和冷凝罐的抽真空口連通，所述真空管路上設(shè)有安全閥、加熱器和穩(wěn)壓閥。
3.如權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述儲液罐上設(shè)有穩(wěn)壓裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述穩(wěn)壓裝置包括汽化器，該汽化器的一端與儲液罐連通，另一端與低溫泵的出口端連通。
5.如權(quán)利要求I至4任一項所述的超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻系統(tǒng)還包括閥門箱，所述閥門箱上設(shè)有第一連通管和第二連通管，所述第一終端罐的進(jìn)液口和冷凝罐的出液口通過第一連通管連通，所述第二終端罐的出液口與儲液罐的進(jìn)液口通過第二連通管連通，所述第一連通管上設(shè)有流量計、放空閥和截止閥，所述第二連通管上設(shè)有放空閥和截止閥。
6.如權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述第一連通管和第二連通管之間還輔助導(dǎo)通管，該輔助導(dǎo)通管上設(shè)有截止閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)簡單、提供較大的制冷量的超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)，包括儲液罐、冷凝罐、供液罐、兩個終端罐以及抽真空裝置；所述儲液罐內(nèi)安裝有低溫泵，該低溫泵將液氮從儲液罐經(jīng)冷凝罐深度冷卻后，進(jìn)入到兩終端罐的第一終端罐內(nèi)，然后經(jīng)超導(dǎo)電纜進(jìn)行冷卻，冷卻后的液氮在經(jīng)過第二終端罐流入到儲液罐中。而冷凝罐中的液氮利用抽真空裝置抽成負(fù)壓，降壓降溫，其內(nèi)的液氮溫度過冷，從而達(dá)到對上述循環(huán)液氮的深度冷卻。
文檔編號F25B19/00GK102881381SQ20121037138
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者朱華 申請人:張家港韓中深冷科技有限公司