低溫制冷系統及其控制方法與流程

本發明涉及低溫超導電力設備，尤其涉及一種低溫制冷系統及其控制方法。

背景技術：

1、超導技術必須使超導電力設備置于低溫環境中才能實現。目前，大多數超導電力設備采用低溫液體浸沒的方式進行冷卻，但由于低溫液體儲罐的漏熱，導致低溫液體儲罐內的低溫液體會不斷蒸發造成損耗，因此，需要不斷向低溫液體儲罐內補充低溫液體。

2、傳統的補液方式主要有兩種，一種是將制冷機的冷頭直接置于低溫液體儲罐的頂部將蒸汽液化，但遇到制冷機故障或制冷機維護時，無法繼續保障超導電力設備的低溫液體浸沒條件；另一種是外置補液罐進行低溫液體的補充，但這種方式需要頻繁補液，耗費大量的人工，難以自動化運動。

3、因此，亟需提出一種低溫制冷系統及其控制方法，以解決上述技術問題。

技術實現思路

1、根據本發明的一個方面，本發明提供一種低溫制冷系統，結合了制冷模塊補液和補液罐補液兩種補液方式，既能夠有效保障低溫液體儲罐內超導電力設備的浸沒條件，又無需頻繁補液，節省了人工成本，便于自動化運行。

2、為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

3、低溫制冷系統，包括：

4、低溫液體儲罐，所述低溫液體儲罐內存儲有低溫液體，超導電力設備浸沒于所述低溫液體內；

5、制冷模塊，所述制冷模塊的進氣口與所述低溫液體儲罐的出氣口通過第一氣相管路連通，所述制冷模塊的出液口與所述低溫液體儲罐的進液口通過第一液相管路連通，所述第一氣相管路上設有用于控制其通斷的回氣閥，所述第一液相管路上設有用于控制其通斷的回液閥；

6、補液罐，所述補液罐內存儲有低溫液體，所述補液罐的出液口與所述低溫液體儲罐的進液口通過第二液相管路連通，所述第二液相管路上設有用于控制其通斷的補液閥。

7、可選地，所述制冷模塊包括：

8、制冷箱，所述制冷箱的第一進氣口與所述第一氣相管路連通，所述制冷箱的第一出液口與所述第一液相管路連通；

9、制冷機冷頭，設置在所述制冷箱內；

10、自增壓閥，所述自增壓閥的進口與所述制冷箱的第二出液口連通；

11、自增壓裝置，所述自增壓閥的出口與所述自增壓裝置的增壓輸入端連通，所述自增壓裝置的增壓輸出端與所述制冷箱的第二進氣口連通，所述自增壓裝置將輸入的低溫液體汽化后輸出。

12、可選地，所述第一液相管路包括第一液相分段、第二液相分段和第三液相分段，所述制冷模塊的出液口與所述回液閥的進口通過所述第一液相分段連通，所述回液閥的出口與循環泵的進口通過第二液相分段連通，所述循環泵的出口與所述低溫液體儲罐的進液口通過所述第三液相分段連通。

13、可選地，所述第一氣相管路包括第一氣相分段、第二氣相分段和第三氣相分段，所述低溫液體儲罐的出氣口與低溫風機的進風口通過所述第一氣相分段連通，所述低溫風機的出風口與所述回氣閥的進口通過所述第二氣相分段連通，所述回氣閥的出口與所述制冷模塊的進氣口通過所述第三氣相分段連通。

14、可選地，所述補液罐的出氣口與所述制冷模塊的進氣口通過第二氣相管路連通，所述第二氣相管路上設有進氣閥，所述進氣閥用于控制所述第二氣相管路的通斷。

15、根據本發明的另一個方面，本發明還提供一種低溫制冷系統的控制方法，用于控制上述任一技術方案所述的低溫制冷系統工作，所述低溫制冷系統的控制方法包括：

16、啟動制冷模塊，打開回氣閥、關閉回液閥和補液閥，同時獲取低溫液體儲罐的實時液位；

17、控制所述制冷模塊以冷凝補液方式運行，以將所述低溫液體儲罐內汽化的蒸汽冷凝后再次輸送回所述低溫液體儲罐內；

18、在所述制冷模塊以冷凝補液方式運行的過程中，若所述低溫液體儲罐的實時液位低于最低設定液位，則控制所述補液閥和所述低溫液體儲罐的排空閥均打開，通過所述補液罐向所述低溫液體儲罐內輸送低溫液體，直至所述低溫液體儲罐內的液位上升至最高設定液位時，關閉所述補液閥。

19、可選地，控制所述制冷模塊以冷凝補液方式運行的具體步驟包括：

20、獲取所述制冷模塊內的冷凝液的實時液位；

21、當所述冷凝液的實時液位上升至第一設定液位時，打開所述回液閥，通過所述制冷模塊向所述低溫液體儲罐內補液，直至所述冷凝液的實時液位下降至第二設定液位時，關閉所述回液閥，所述第二設定液位低于所述第一設定液位；

22、重復執行上述步驟。

23、可選地，打開所述回液閥的同時，關閉所述回氣閥，打開自增壓閥并啟動自增壓裝置；

24、和/或，打開所述回液閥的同時，啟動循環泵。

25、可選地，所述回氣閥處于打開狀態時，控制低溫風機啟動；

26、和/或，所述回液閥處于關閉狀態時，控制所述回氣閥打開，所述回液閥處于打開狀態時，控制所述回氣閥關閉。

27、可選地，第二液相管路的一端與所述補液罐的出液口連通，另一端與所述第一液相管路連通；

28、打開所述補液閥通過所述補液罐向所述低溫液體儲罐內補液時，控制所述回液閥關閉。

29、本發明的有益效果為：

30、本發明提供一種低溫制冷系統，包括低溫液體儲罐、制冷模塊和補液罐。該低溫液體儲罐內儲存的低溫液體用于為超導電力設備降溫，低溫液體在與超導電力設備換熱后蒸發為氣體，氣體會輸送至制冷模塊中冷凝為液體后再次輸送回低溫液體儲罐內，使得制冷模塊在制冷的同時能夠維持低溫液體儲罐內低溫液體的總量。當制冷模塊發生故障、進行維護或制冷量不足導致低溫液體儲罐內的低溫液體總量不夠時，可以通過補液罐向低溫液體儲罐內補充低溫液體。如此設置，既能夠有效保障低溫液體儲罐內超導電力設備的浸沒條件，又無需頻繁使用補液罐進行補液，節省了人工成本，便于自動化運行。

31、本發明還提供一種低溫制冷系統的控制方法，使用該低溫制冷系統的控制方法能夠控制上述低溫制冷系統為超導電力設備提供可靠的低溫環境，提高了超導電力設備運行的可靠性。

技術特征：

1.低溫制冷系統，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的低溫制冷系統，其特征在于，所述制冷模塊(2)包括：

3.根據權利要求1所述的低溫制冷系統，其特征在于，所述第一液相管路(4)包括第一液相分段(41)、第二液相分段(42)和第三液相分段(43)，所述制冷模塊(2)的出液口與所述回液閥(6)的進口通過所述第一液相分段(41)連通，所述回液閥(6)的出口與循環泵(10)的進口通過所述第二液相分段(42)連通，所述循環泵(10)的出口與所述低溫液體儲罐(1)的進液口通過所述第三液相分段(43)連通。

4.根據權利要求1所述的低溫制冷系統，其特征在于，所述第一氣相管路(3)包括第一氣相分段(31)、第二氣相分段(32)和第三氣相分段(33)，所述低溫液體儲罐(1)的出氣口與低溫風機(13)的進風口通過所述第一氣相分段(31)連通，所述低溫風機(13)的出風口與所述回氣閥(5)的進口通過所述第二氣相分段(32)連通，所述回氣閥(5)的出口與所述制冷模塊(2)的進氣口通過所述第三氣相分段(33)連通。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的低溫制冷系統，其特征在于，所述補液罐(7)的出氣口與所述制冷模塊(2)的進氣口通過第二氣相管路(11)連通，所述第二氣相管路(11)上設有進氣閥(12)，所述進氣閥(12)用于控制所述第二氣相管路(11)的通斷。

6.低溫制冷系統的控制方法，用于控制權利要求1-5中任一項所述的低溫制冷系統工作，其特征在于，所述低溫制冷系統的控制方法包括：

7.根據權利要求6所述的低溫制冷系統的控制方法，其特征在于，控制所述制冷模塊(2)以冷凝補液方式運行的具體步驟包括：

8.根據權利要求7所述的低溫制冷系統的控制方法，其特征在于，打開所述回液閥(6)的同時，關閉所述回氣閥(5)，打開自增壓閥(23)并啟動自增壓裝置(24)；

9.根據權利要求7所述的低溫制冷系統的控制方法，其特征在于，所述回氣閥(5)處于打開狀態時，控制低溫風機(13)啟動；

10.根據權利要求6所述的低溫制冷系統的控制方法，其特征在于，第二液相管路(8)的一端與所述補液罐(7)的出液口連通，另一端與所述第一液相管路(4)連通；

技術總結
本發明涉及低溫超導電力設備技術領域，具體公開了一種低溫制冷系統及其控制方法。低溫制冷系統包括低溫液體儲罐、制冷模塊和補液罐。低溫液體儲罐內存儲有低溫液體；制冷模塊的進氣口與低溫液體儲罐的出氣口通過第一氣相管路連通，制冷模塊的出液口與低溫液體儲罐的進液口通過第一液相管路連通，第一氣相管路上設有用于控制其通斷的回氣閥，第一液相管路上設有用于控制其通斷的回液閥；補液罐內存儲有低溫液體，補液罐的出液口與低溫液體儲罐的進液口通過第二液相管路連通，第二液相管路上設有用于控制其通斷的補液閥。該低溫制冷系統結合了制冷模塊補液和補液罐補液兩種補液方式，能夠有效保障低溫液體儲罐內超導電力設備的浸沒條件。

技術研發人員：吳亮,曾建興,王穎菡,沈愜,蔡哲淳,郜學思,林峰,鄭坤煒,楊康宜,楊凱寅,郝夢杰,崔暢,紀長城,杜金亮,吳銀瓊,葉婷,杜歡,陳鴻適,郭曉亮,杜純,趙筱菁
受保護的技術使用者：廣東電網有限責任公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13