[发明专利]一种制冷装置

说明书

本发明提供一种制冷装置，应用于超导电缆的冷却，包括：制冷主模块；所述制冷主模块包括制冷机组、氮再液化器、过冷液氮杜瓦以及循环液氮换热器，其考虑了液氮循环换热过程中出现的液氮换热蒸发问题，设计了氮再液化器，对蒸发的氮气进行冷凝液化，冷凝液化后的液氮重新回到过冷液氮杜瓦中循环使用，提高了制冷装置的制冷效果，能够保证电缆温度均匀，从而提高超导电缆系统并网运行的供电可靠性。

技术领域

本发明涉及超导电缆技术领域，具体涉及一种用于超导电缆的制冷装置。

背景技术

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，制冷装置是超导电缆系统的重要组成部分，制冷装置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。现有制冷装置一般由制冷机、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，其二是当制冷机出现故障时，超导电缆必须切除，会影响电网的供电可靠性，为了保证超导电缆安全可靠稳定运行，有必要针对现有制冷装置进行改进。

发明内容

本发明旨在提出一种制冷装置，应用于超导电缆系统，提高了制冷装置的制冷效果，从而提高超导电缆系统并网运行的供电可靠性。

为此，本发明实施例提出一种制冷装置，应用于超导电缆的冷却，至少包括制冷主模块；所述制冷主模块包括制冷机组、氮再液化器、过冷液氮杜瓦以及循环液氮换热器，所述过冷液氮杜瓦上设置有液氮出口和液氮进口；所述过冷液氮杜瓦中存放有过冷液氮，所述循环液氮换热器设置于所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮中；所述氮再液化器设置于所述过冷液氮杜瓦的上方，并与所述过冷液氮杜瓦连通；所述制冷机组设置于所述氮再液化器的上方；

所述循环液氮换热器一端与所述液氮出口通过管道连通，另一端与所述液氮进口通过管道连通，液氮从所述液氮出口流出经过超导电缆的液氮通道为超导电缆冷却后通过所述液氮进口回流至所述制冷主模块，形成制冷装置的液氮循环；

所述循环液氮换热器用于将回流至所述循环液氮换热器中的循环液氮与所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮进行换热，以对回流至所述循环液氮换热器中的循环液氮进行冷却，冷却后的循环液氮从所述液氮出口流出至超导电缆；

所述过冷液氮杜瓦中的部分过冷液氮进行换热后蒸发进入所述氮再液化器中；所述制冷机组用于对进入所述氮再液化器中气体进行冷凝得到冷却液氮，冷凝得到的冷却液氮在重力作用回流至所述过冷液氮杜瓦中。

可选地，所述过冷液氮杜瓦的顶部设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔远离所述循环液氮换热器设置，所述第二通孔靠近所述循环液氮换热器设置；所述氮再液化器的底部设置有液氮回流通孔，右侧壁上设置有氮气进孔；所述液氮回流通孔与所述第一通孔连通，且所述液氮回流通孔与所述第一通孔上下对应布置；所述氮气进孔与所述第二通孔通过管道连通。

可选地，所述液氮回流通孔与所述第一通孔均为圆形孔，且两者孔径相同；所述氮气进孔与所述第二通孔均为圆形孔，且两者孔径相同；所述第二通孔的孔径小于所述第一通孔的孔径。

可选地，所述循环液氮换热器包括第一换热器和第二换热器；所述第一换热器一端与所述液氮入口连接，另一端与所述第二换热器一端连接；所述第二换热器另一端与所述液氮出口连接。

可选地，所述制冷装置还包括制冷备用模块，所述制冷备用模块用于当所述制冷机组出现故障无法提供相应冷量时，通过抽走所述过冷液氮杜瓦中的氮气，降低所述过冷液氮杜瓦中的压力，维持所述过冷液氮杜瓦中的过冷液氮在目标温度范围。