蒸发冷却的技术特点

蒸发冷却原理

　　蒸发冷却技术是应用了绝缘性能好、低沸点的介质替代水作为冷却介质，充入发电机定子线棒的空心导线内部，电流产生的热量使得介质达到沸点，气化的气液二相流体密度小于为沸腾的集液管中液态介质的密度，在重力的作用下，产生压差。

　　当压差超过沿程阻力时，密度较小的二相流体将汇集于定子线棒上端，液态介质在定子线棒下层，形成内循环。二相流体进入冷凝器后，热量被冷凝器中的水热交换吸收后重新形成液态介质，进入回液管和下集液管。

　　如此往复循环，重新进入线棒中，构成一个全封闭的自循环回路。

蒸发冷却类别

　　蒸发冷却分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却两种。冷却塔即是利用了直接蒸发冷却，空气和水充分混合，经过水的蒸发(相变)吸热过程，实现加湿冷却空气;间接蒸发冷却是以直接蒸发冷却后的空气水为冷源，通过间接(非接触)换热的方式，实现等湿冷却空气。

　　根据空气、水所需处理程度的不同，蒸发冷却又分为三级。

　　一级只有直接蒸发冷却一个过程，理论上可以处理到空气的湿球温度点;

　　二级是间接+直接蒸发冷却两个过程，空气首先被直接蒸发冷却后的空气水间接等湿冷却，再经历直接蒸发冷却二个过程，理论上可以处理到比空气湿球温度***的状态;

　　三级是间接+间接+直接蒸发冷却三个过程，空气首先被直接蒸发冷却后的空气水间接等湿冷却，再被间接+直接蒸发冷却后的空气水间接等湿冷却，***再经历直接蒸发冷却，理论上可以处理到接近空气露点温度的状态。

　　实际工程应用中，一、二、三级蒸发冷却一般可以将水空气分别处理到比空气的湿球温度高4~6℃、达到甚至低于空气湿球温度、趋近于空气露点温度。

　　蒸发冷却的特点

　　蒸发冷却作为介质内冷方式的一种，散热效果较好，自身损耗比全空冷小很多，但其选用的电磁负荷较大，发电机的杂质内损耗稍高于全空冷的损耗，总的损耗和水冷空冷相差不大。

　　由于冷却介质的不同，介质内冷的冷却能力大大超过全空冷，定子绕组运行温度和温升、定子线棒股线温度与层间温差、定子内部热应力均小于全空冷机组，温度的降低使得绕组的绝缘寿命较长，提高了机组长期运行的可靠性。

　　同水冷机组相比，蒸发冷却具有同水内冷同样的冷却效果，但却消除了水内冷压力大和氧化物堵塞等问题。蒸发冷却系统少量介质泄露时不会影响机组正常运行，适时补充冷却介质到机组停机检修即可，但蒸发冷却和内水冷机组由于有蒸发冷却系统和纯水系统，设备增加的同时导致了事故率的上升，就这方面来说不如结构相对简单的全空冷机组。

　　蒸发冷却的系统结构

　　1、定子绕组蒸发冷却

　　定子绕组蒸发冷却系统由定子线圈发热体、定子回液管、定子绕组下集液环管、定子绕组总集汽管、上导流管、绝缘引流管以及冷凝器组成。依据蒸发冷却运行原理，每根线圈均为构成一个冷却回路，线圈间为单支路并联形式，共1080个回路，线圈两端通过密封接头和绝缘引水管，分别并联到定子线圈驱动端总集液管和非驱动端的总集汽管，形成自循环回路。

　　2、冷凝器供排水系统

　　冷凝器供排水环管布置在机坑内，冷凝器的正下方，管路的布置不影响发电机部件的检修和拆装。

　　冷凝器冷却水由技术供水系统提供，系统配有供、排水环管。冷凝器和水管之间的全部接头为法兰或柔性管接头。在每一冷凝器与水管之间的连接处均设置一个阀门，以使发电机的任意一个冷凝器需要进行维修时，可及时拆卸和更换。在连接冷凝器的各排水支管上阀门和法兰之间安装一个双向示流器。在连接每个冷凝器的供排水支管上均装设温度计。

　　3、蒸发冷却供排液系统

　　为便于灌液和排液，系统中还考虑了供排液装置。排液管一端与处于最下端的定子线棒集液管相连，另一端与布置在发电机机坑外侧的供排液装置相连。

　　同时，定子线棒集液管设有连通管和阀门，阀门只在排液时打开。排液时，将定子线棒集液管的排液阀打开，利用泵将冷却介质抽入到供排液装置中。

　　4、均压排气系统

　　冷凝器系统设置有均压环管，使各冷凝器之间相互连通，实现整个蒸发冷却系统的压力均匀，使线圈各并联支路运行状况一致，各冷凝器带走的热量更均匀。

　　排汽管与均压环管相通，接到发电机机坑外的回收装置，当蒸发冷却系统压力升高时，需要经过排汽管释放过高的压力，通过回收装置冷凝后回收。

　　5、蒸发冷却监测系统

　　为确保机组运行***，蒸发冷却系统设有多个监测项目，包括：介质泄露检测、液位监测、冷凝器压力监测、冷凝器漏水监测、冷凝器冷却水流量监测、冷凝器进出水温度监测以及定子绕组和汇流环温度监测等。