一种液氮冷却循环系统技术方案

本发明专利技术提供一种液氮冷却循环系统，应用于超导电缆的冷却，包括控制装置、冷却循环管道、抽空制冷装置、液氮补充装置；抽空制冷装置包括过冷液氮杜瓦、制冷设备和换热器；过冷液氮杜瓦中存放有过冷液氮，换热器设置于过冷液氮杜瓦中；控制装置控制制冷设备使用抽空减压方式对过冷液氮杜瓦中的过冷液氮进行制冷，换热器与冷却循环管道连接，利用过冷液氮杜瓦中的过冷液氮对冷却循环管道中的循环液氮进行冷却；解决了处理循环液氮换热过程中液氮蒸发产生的氮气问题，无须成本较贵的制冷机组即可以实现制冷；从而实现了在解决处理循环液氮换热过程中液氮蒸发产生的氮气的同时，降低液氮冷却循环系统的造价成本、维修成本。

【技术实现步骤摘要】
一种液氮冷却循环系统
本专利技术涉及超导电缆
，具体涉及一种用于超导电缆的液氮冷却循环系统。
技术介绍
近年来，城市市民对架空线引起的电磁作用和视觉污染的容忍度普遍降低，供配电线路入地成为一种必然趋势。为满足高供电可靠性、高电能质量、高负荷密度的电力需求，采用传统技术的增加回路扩容、环网入地等工程的施工成本极为昂贵，甚至难以执行，这是电网面临的一个突出矛盾。高温超导电缆具有线损低、传输容量大、走廊占地小、环境友好等诸多优点，为电网提供了一种高效、紧凑、可靠、绿色的电能传输方式。其中，冷却循环系统是超导电缆系统的重要组成部分，冷却循环系统的正常运行是超导电缆系统并网运行的必要条件，为了保证电缆温度均匀，通常采用液氮作为制冷剂对电缆进行连续冷却。现有液氮冷却循环系统一般由制冷机组、液氮管道和液氮泵组成，其一是未考虑循环液氮换热过程中液氮蒸发成氮气的问题，其二是制冷机组的造价成本、维修成本都比较高。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种液氮冷却循环系统，应用于超导电缆系统，以实现在解决处理循环液氮换热过程中液氮蒸发产生的氮气的同时，降低液氮冷却循环系统的造价成本、维修成本。为此，本专利技术实施例提出一种液氮冷却循环系统，包括控制装置、冷却循环管道、抽空制冷装置、液氮补充装置；所述冷却循环管道设置有液氮出口和液氮入口，所述液氮出口用于与超导电缆液氮通道入口连接，所述液氮入口用于与超导电缆液氮通道出口连接；所述抽空制冷装置包括过冷液氮杜瓦、制冷设备和换热器；所述过冷液氮杜瓦中存放有过冷液氮，所述换热器设置于所述过冷液氮杜瓦中，且过冷液氮液面高于所述换热器；所述控制装置用于控制所述制冷设备使用抽空减压方式对所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮进行制冷；所述换热器与所述冷却循环管道连接，用于利用所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮对所述冷却循环管道中的循环液氮进行冷却；所述液氮补充装置包括液氮储罐和送液设备，所述液氮储罐中存放有过冷液氮；所述控制装置还用于控制所述送液设备提供送液动力，将所述液氮储罐中的过冷液氮送至所述冷却循环管道中以进行液氮补充，或将所述液氮储罐中的过冷液氮送至所述过冷液氮杜瓦中以进行液氮补充。可选地，所述制冷设备包括真空泵、缓冲罐、调节阀、第一空浴式汽化器；所述真空泵一端、缓冲罐、调节阀、第一空浴式汽化器一端通过管道依次连接；所述过冷液氮杜瓦的顶板上设置有第一通孔；所述第一空浴式汽化器的另一端通过管道与所述第一通孔连通；所述真空泵用于提供抽空动力，所述缓冲罐和调节阀用于将抽空压力稳定在目标范围内，所述第一空浴式汽化器用于将低温氮气加热至室温。可选地，所述换热器的数量为2个，分别为第一换热器和第二换热器；所述冷却循环管道包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道；其中，第一管道的一端为从超导电缆处流回的回流液氮的入口，另一端连接所述第一换热器一端，以将回流液氮送至所述第一换热器以进行回流液氮的第一次换热冷却；其中，第二管道的一端连接所述第一换热器另一端，以接收经过所述第一换热器进行第一次换热冷却后的回流液氮，第二管道的另一端连接液氮泵一端；其中，第三管道的一端连接所述液氮泵另一端，第三管道的另一端连接所述第二换热器一端，以将经过所述第一换热器进行第一次换热冷却后的回流液氮送至所述第二换热器以进行回流液氮的第二次换热冷却；其中，第四管道的一端为冷却液氮出口，另一端连接第二换热器另一端，以接收经过所述第二换热器进行第二次换热冷却后的回流液氮，并输出至超导电缆处。可选地，所述液氮泵的数量为2个，分别第一液氮泵和第二液氮泵；所述第二管道的另一端连接第一三通阀的第一端；所述第一三通阀的第二端连接所述第一液氮泵的一端，所述第一液氮泵的另一端连接第三管道的一端；所述第一三通阀的第三端连接所述第二液氮泵的一端，所述第二液氮泵的另一端连接第三管道的一端。可选地，所述第一三通阀的第二端通过第一截止阀连接所述第一液氮泵的一端，所述第一液氮泵的另一端通过第二截止阀连接第二三通阀的第一端，所述第二三通阀的第二端连接第三管道的一端；所述第一三通阀的第三端通过第二截止阀连接所述第二液氮泵的一端，所述第二液氮泵的另一端通过第四截止阀连接第二三通阀的第三端。可选地，所述第一管道上设置有第五截止阀；所述第四管道上设置有第六截止阀。可选地，所述液氮循环管道结构还包括第五管道、第三三通阀和节流阀，所述第三三通阀的第一端连接所述第二三通阀的第二端，所述第三三通阀的第二端连接所述第三管道的一端，所述第三三通阀的第三端通过所述节流阀连接所述第五管道的一端，所述第五管道的另一端引至所述过冷液氮杜瓦中。可选地，所述送液设备包括第二空浴式汽化器；所述液氮储罐一侧壁顶部位置开设有第一开孔，底部位置开设有第二开孔，所述液氮储罐另一侧壁的中部位置上开设有第三开孔；所述第二空浴式汽化器的输出端通过管道与所述第一开孔连通，输入端通过管道以及第七截止阀与所述第二开孔连通；所述第三开孔通过管道以及输液阀与所述第一管道连接；所述控制装置具体用于控制所述第二空浴式汽化器对从所述第二开孔进入所述第二空浴式汽化器中的液氮加热成为氮气，并将氮气通过所述第一开孔送入所述液氮储罐中，以利用所述氮气压力作为送液动力。可选地，所述第四管道上设置有流量计，所述流量计用于实时检测所述第四管道上的液氮流量信号，并将液氮流量信号发送给所述控制装置；所述控制装置还用于响应于接收到所述液氮流量信号，根据所述液氮流量信号判断所述冷却循环管道中的液氮流量是否偏低，若偏低，则控制打开所述第七截止阀和输液阀，所述第二空浴式汽化器启动提供送液动力，将所述液氮储罐中的过冷液氮送至所述冷却循环管道中以进行液氮补充。可选地，所述过冷液氮杜瓦中设置有液位计，所述液位计用于实时检测所述过冷液氮杜瓦中的液氮液位信号，并将液氮液位信号发送给所述控制装置；所述控制装置还用于响应于接收到所述液氮液位信号，根据所述液氮液位信号判断所述过冷液氮杜瓦中的液氮液位是否偏低，若偏低，则控制打开所述节流阀、第七截止阀、输液阀，所述第二空浴式汽化器启动提供送液动力，将所述液氮储罐中的过冷液氮送至所述冷却循环管道中，补充的过冷液氮最终经所述节流阀与所述第五管道进入所述过冷液氮杜瓦中以进行液氮补充。本专利技术实施例提出一种液氮冷却循环系统，应用于超导电缆的冷却，包括控制装置、冷却循环管道、抽空制冷装置、液氮补充装置；抽空制冷装置包括过冷液氮杜瓦、制冷设备和换热器；过冷液氮杜瓦中存放有过冷液氮，换热器设置于过冷液氮杜瓦中；控制装置控制制冷设备使用抽空减压方式对过冷液氮杜瓦中的过冷液氮进行制冷，换热器与冷却循环管道连接，利用过冷液氮杜瓦中的过冷液氮对冷却循环管道中的循环液氮进行冷却；解决了处理循环液氮换热过程中液氮蒸发产生的氮气问题，无须成本较贵的制冷机组即可以实现制冷；从而实现了在解决处理循环液氮换热过程中液氮蒸发产生的氮气的同时，降低液氮冷却循环系统的造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液氮冷却循环系统，其特征在于，包括控制装置、冷却循环管道、抽空制冷装置、液氮补充装置；/n所述冷却循环管道设置有液氮出口和液氮入口，所述液氮出口用于与超导电缆液氮通道入口连接，所述液氮入口用于与超导电缆液氮通道出口连接；/n所述抽空制冷装置包括过冷液氮杜瓦、制冷设备和换热器；所述过冷液氮杜瓦中存放有过冷液氮，所述换热器设置于所述过冷液氮杜瓦中，且过冷液氮液面高于所述换热器；/n所述控制装置用于控制所述制冷设备使用抽空减压方式对所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮进行制冷；所述换热器与所述冷却循环管道连接，用于利用所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮对所述冷却循环管道中的循环液氮进行冷却；/n所述液氮补充装置包括液氮储罐和送液设备，所述液氮储罐中存放有过冷液氮；/n所述控制装置还用于控制所述送液设备提供送液动力，将所述液氮储罐中的过冷液氮送至所述冷却循环管道中以进行液氮补充，或将所述液氮储罐中的过冷液氮送至所述过冷液氮杜瓦中以进行液氮补充。/n

【技术特征摘要】
1.一种液氮冷却循环系统，其特征在于，包括控制装置、冷却循环管道、抽空制冷装置、液氮补充装置；
所述冷却循环管道设置有液氮出口和液氮入口，所述液氮出口用于与超导电缆液氮通道入口连接，所述液氮入口用于与超导电缆液氮通道出口连接；
所述抽空制冷装置包括过冷液氮杜瓦、制冷设备和换热器；所述过冷液氮杜瓦中存放有过冷液氮，所述换热器设置于所述过冷液氮杜瓦中，且过冷液氮液面高于所述换热器；
所述控制装置用于控制所述制冷设备使用抽空减压方式对所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮进行制冷；所述换热器与所述冷却循环管道连接，用于利用所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮对所述冷却循环管道中的循环液氮进行冷却；
所述液氮补充装置包括液氮储罐和送液设备，所述液氮储罐中存放有过冷液氮；
所述控制装置还用于控制所述送液设备提供送液动力，将所述液氮储罐中的过冷液氮送至所述冷却循环管道中以进行液氮补充，或将所述液氮储罐中的过冷液氮送至所述过冷液氮杜瓦中以进行液氮补充。


2.根据权利要求1所述的液氮冷却循环系统，其特征在于，所述制冷设备包括真空泵、缓冲罐、调节阀、第一空浴式汽化器；所述真空泵一端、缓冲罐、调节阀、第一空浴式汽化器一端通过管道依次连接；
所述过冷液氮杜瓦的顶板上设置有第一通孔；
所述第一空浴式汽化器的另一端通过管道与所述第一通孔连通；所述真空泵用于提供抽空动力，所述缓冲罐和调节阀用于将抽空压力稳定在目标范围内，所述第一空浴式汽化器用于将低温氮气加热至室温。


3.根据权利要求2所述的液氮冷却循环系统，其特征在于，所述换热器的数量为2个，分别为第一换热器和第二换热器；
所述冷却循环管道包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道；
其中，第一管道的一端为从超导电缆处流回的回流液氮的入口，另一端连接所述第一换热器一端，以将回流液氮送至所述第一换热器以进行回流液氮的第一次换热冷却；
其中，第二管道的一端连接所述第一换热器另一端，以接收经过所述第一换热器进行第一次换热冷却后的回流液氮，第二管道的另一端连接液氮泵一端；
其中，第三管道的一端连接所述液氮泵另一端，第三管道的另一端连接所述第二换热器一端，以将经过所述第一换热器进行第一次换热冷却后的回流液氮送至所述第二换热器以进行回流液氮的第二次换热冷却；
其中，第四管道的一端为冷却液氮出口，另一端连接第二换热器另一端，以接收经过所述第二换热器进行第二次换热冷却后的回流液氮，并输出至超导电缆处。


4.根据权利要求3所述的液氮循环管道结构，其特征在于，所述液氮泵的数量为2个，分别第一液氮泵和第二液氮泵；所述第二管道的另一端连接第一三通阀的第一端；
所述第一三通阀的第二端连接所述第一液氮泵的一端，所述第一液氮泵的另一端连接第三管道的一端；
所述第一三通阀的第三端连接所述第二液氮泵的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小辰，胡子珩，余建国，章彬，汪桢子，王琦，汪伟，巩俊强，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44