一种节能相变冷却设备技术领域
本发明涉及水电站机组冷却技术领域，具体地，涉及一种节能相变冷却设备。
背景技术
水电站机组在运行过程中，会散发出大量的热量。这些热量必须被带离机组，机组
才能安全可靠的运行，机组技术供水的目的就是带走这些热量。
目前常用的技术供水方式有传统的压力钢管取水、尾水取水、前池取水、顶盖取水
等以及近二十年来广泛运用的循环冷却技术供水和板式换热器供水技术。
传统压力钢管取水、尾水取水、前池取水、顶盖取水等技术供水中，水源都是河水，
水质无法控制，润滑用油排入河中污染河流，不利于环保。
循环冷却技术供水的水源为循环水，水质可人为控制，但其系统由循环水池、循环
水泵、机组各冷却器、尾水冷却器、管道、阀门及自动化元件组成。循环水泵从循环水池抽水
进入尾水冷却器，再到机组，冷却水吸收机组热量后回到循环水池；再由水泵将其抽至尾水
冷却器，在尾水冷却器中冷却后回到机组，需要水泵提供动力，耗用厂用电较多。
板式换热器供水中，板式换热器需要布置在厂房中，占用厂房空间；需要两套水泵
系统为整个系统提供动力，耗电量大；板式换热器的冷水侧水源取自河水，受河水水质影响
较大；板式换热器的冷水侧排水直接排至河水，也会对环境造成一定影响。
此外，目前也有一些采用机组各冷却器、冷却工质、冷凝器及自动化元件组成的水
电站机组循环冷却装置，其利用机组的损耗作为整个系统的动力，不需要水池和水泵。首先
对整个系统抽真空，然后向机组冷却器中加入工质至设计位置；开机，机组运行之后，工质
吸收机组的热量变成汽体，上升至布置在发电机层的冷凝器，在冷凝器中被冷却水冷却成
液体，靠自重回到机组各冷却器。其解决了机组技术供水的水质问题，且不会向外界排放有
毒物质，也能够节约厂用电。但是该技术中，工质吸收热量后蒸汽中的汽体包括气液两相均
进入冷凝器进行冷凝，造成冷凝器工质气体的冷凝效果不高、冷凝效率低，此外该技术应用
中冷凝器一般布置在厂房中，占用厂房空间，同时需要向冷凝器内部单独引入干净的冷却
水，这在很多电站都无法实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节能环保相变冷却装置，该冷却装置通过
将工质蒸汽进行气液分离后再将气体送入冷凝器进行冷凝，冷却效果好、冷凝效率高。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种节能相变冷却设备，包括冷凝器和冷却器组，还包括气液分离器，冷却器组和
气液分离器之间设置有并联的工质蒸汽流入管和工质冷凝液流出管，气液分离器与冷凝器
之间设置有并联的工质蒸汽流出管和工质冷凝液回流管。前述并联是指：工质蒸汽流入管
和工质冷凝液流出管并联设置在冷却器组和气液分离器之间，工质蒸汽流入管和工质冷凝
液流出管均一端连接冷却器组，另一端连接气液分离器；工质蒸汽流出管和工质冷凝液回
流管并联在气液分离器与冷凝器之间，工质蒸汽流出管和工质冷凝液回流管均一端连接冷
凝器，一端连接气液分离器。本方案中，冷却器组是指由机组的多个冷却器组成的冷却器
组，工质蒸汽流入管和工质蒸汽流出管的数量不止一根，每个机组冷却器连接一根工质蒸
汽流入管和一根工质蒸汽流出管。本方案在冷却器组的各冷却器和冷凝器之间设置气液分
离器，各冷却器中受热蒸发的包含汽液两相的工质蒸汽从工质蒸汽流入管流入气液分离器
中，在气液分离器中进行气液分离后，气体从工质蒸汽流出管送入冷凝器进行冷凝，使得进
入冷凝器的全部为气体，冷却效果更好、冷凝效率高。冷凝后的工质冷凝液通过工质冷凝液
回流管流回气液分离器中，并与气液分离器分离的液体一起通过工质冷凝液流出管流回到
冷却器组中。
作为本发明的进一步改进，上述用于水电站机组的节能相变冷却设备还包括潜水
泵，所述冷凝器、气液分离器和冷却器组中的各冷却器均具有密闭腔室，气液分离器的密闭
腔室与工质蒸汽流入管、工质冷凝液流出管、工质蒸汽流出管和工质冷凝液回流管上端连
通；所述工质蒸汽流入管和工质冷凝液流出管下端与冷却器组的各冷却器的密闭腔室连
通；所述工质蒸汽流出管下端与冷凝器的密闭腔室连通，所述工质冷凝液回流管下端通过
潜水泵与冷凝器的密闭腔室连通。
进一步，上述用于水电站机组的节能相变冷却设备还包括收集冷凝器冷凝的工质
冷凝液的积液箱，该积液箱与冷凝器的密闭腔室连通，所述工质冷凝液回流管下端连接在
该积液箱内，所述潜水泵也设置在该积液箱内。
综上，本发明的有益效果是：
1、本发明为密闭冷却系统，工质在机组的各冷却器中吸收机组的热量之后变成包
含有汽液两相的汽体，被气液分离器分离后的气体在冷凝器中冷凝成液体后回到机组，分
离后的液体直接流回机组，完全不受河水泥沙、漂浮物等的影响，彻底解决水质问题给机组
带来的安全运行隐患，也不向周围排放任何污水，不会对环境造成不良影响，非常环保。
2、本发明在冷却器组的各冷却器和冷凝器之间设置气液分离器，将各冷却器中受
热蒸发到气液分离器中的工质蒸汽进行气液分离后再将气体送入冷凝器进行冷凝，使得进
入冷凝器中的全部为气体，冷却效果更好、冷凝效率高。
3、本发明充分利用机组的损耗，将其作为系统运转的一部分动力，在系统中，只需
要小功率的水泵提供动力即可，耗用厂用电少，节能。
4、本发明的冷凝器布置在尾水中，也无需向冷凝器引入干净的冷却水，因此该技
术不需要修建水池，水泵不用布置在厂房内，节约了厂房空间。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。
下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实
施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的软件结构示意图。
附图中标记及相应的零部件名称：
1-上导轴承冷却器；2_热管蒸发器；3_下导轴承冷却器；4_水导轴承冷却器；5-冷
凝器；6_积液箱；7_潜水泵；8_气液分离器；9_加液箱；10_工质蒸汽流入管；11_工质蒸汽流
出管；12_工质冷凝液流出管；13_工质冷凝液回流管；14_临时储气箱；15_临时储液箱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不
用于限定本发明。
如图1所示，一种节能相变冷却设备，包括冷凝器5、气液分离器8和包括有多个机
组冷却器的冷却器组，各冷却器中充有工质，例如R134A液体。
冷却器组和气液分离器8之间设置有并联的工质蒸汽流入管10和工质冷凝液流出
管12，气液分离器8与冷凝器5之间设置有并联的工质蒸汽流出管11和工质冷凝液回流管
13。其中，工质蒸汽流入管10和工质冷凝液流出管12的数量与冷却器组中冷却器的数量相
同，每个冷却器连接一根工质蒸汽流入管和一根工质蒸汽流出管。前述并联是指：工质蒸汽
流入管10和工质冷凝液流出管12在冷却器组和气液分离器8之间是并联的，工质蒸汽流出
管11和工质冷凝液回流管13在气液分离器8与冷凝器5之间也是并联的，即工质蒸汽流入管
10和工质冷凝液流出管12均一端连接冷却器组，另一端连接气液分离器8；工质蒸汽流出管
11和工质冷凝液回流管13均一端连接冷凝器5，另一端连接气液分离器8。
其工作方式为：冷却器中的工质受热蒸发为包含有气液两相的工质蒸汽，每个冷
却器的工质蒸汽通过与其相连的工质蒸汽流入管流入气液分离器，气液分离器对所有流入
的工质蒸汽进行气液分离，分离后的气体从工质蒸汽流出管送入冷凝器进行冷凝，气体在
冷凝器中冷凝为液体后，通过工质冷凝液回流管流回气液分离器中，并与气液分离器分离
的液体一起通过与各冷却器相连的工质冷凝液流出管流回到冷却器组中相应的各冷却器
中。
本实施例中，上述冷凝器5、气液分离器8和冷却器组以及连接它们的工质蒸汽流
入管10、工质蒸汽流出管11、工质冷凝液流出管12、工质冷凝液回流管13构成了一个密闭的
冷却系统，不受水质影响，解决水质问题给机组带来的安全运行隐患，也不向周围排放任何
污水，不会对环境造成不良影响，非常环保。气液分离器将工质蒸汽进行气液分离后再将气
体送入冷凝器进行冷凝，冷凝器仅对气体进行冷凝，冷却效果更好、冷凝效率高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。