一种冷冻装置以及冷冻方法与流程

本申请涉及电缆冷冻，特别涉及一种冷冻装置以及冷冻方法。

背景技术：

1、目前，在充油电缆，特别是高压充油电缆的维修作业中，必须对内部绝缘油进行封堵。采用液氮在电缆管道外部进行冷冻，使内部绝缘油凝固形成油塞，是实现现场临时封堵的常用技术手段。

2、传统液氮冷冻方法主要采用直接喷淋的方式对电缆进行冷冻，但上述冷冻方法在实际应用中存在如下问题：喷淋式冷冻温度波动误差在±40℃以上，冷冻过程中若通过控制液氮供给量调控温度会导致冷冻腔体温度忽高忽低，难以维持恒定的低温环境，控温精度较差。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本申请的目的在于提供一种冷冻装置以及冷冻方法，利用液氮汽化形成的低温氮气蒸汽作为换热介质，使得海缆的降温过程更加均匀，同时配合调控冷冻腔内的液氮液位高度，能够精准控制海缆处低温氮气蒸汽的温度和浓度，从而实现自由调控海缆的冷冻温度。

2、为了实现上述目的，本申请所采取的技术方案是：

3、本申请提供了一种冷冻装置，包括：

4、保温外壳，所述保温外壳设置有冷冻腔；

5、冷却机构，所述冷却机构被配置为向所述冷冻腔内注入液氮，且液氮的液位高度低于海缆的高度；

6、温控机构，所述温控机构与所述冷却机构电气连接，所述温控机构被配置为检测所述海缆的温度以及所述冷冻腔内液氮的液位高度，并根据所述海缆的温度控制所述冷却机构向所述冷冻腔内注入液氮的量以调控液氮的液位高度。

7、本申请提供的一种冷冻装置，至少具有如下有益效果：当海缆放置于冷冻腔后，通过冷却机构向冷冻腔内注入液氮，由于液氮在常压下会汽化，利用液氮汽化形成的低温氮气蒸汽作为换热介质，使得海缆的降温过程更加均匀，同时配合温控机构检测海缆的温度，控制冷却机构调控冷冻腔内的液氮液位高度，能够精准控制海缆处低温氮气蒸汽的温度和浓度，从而实现自由调控海缆的冷冻温度，并实现宽温域、高精度、均匀化冷冻效果。

8、在一些实施例中，所述保温外壳底部设置有与所述冷却机构连通的进液口，所述进液口用于导入液氮，所述保温外壳的一侧设置有排气口，所述排气口用于导出液氮蒸汽，所述进液口和所述排气口均设置有阀门，所述阀门用于控制所述进液口和所述排气口的开度。

9、在一些实施例中，所述温控机构包括温度传感器、液位传感器和控制器，所述温度传感器设置于所述海缆的表面，用于检测所述海缆的表面温度，所述液位传感器用于检测所述冷冻腔内液氮的液位高度，所述温度传感器和所述液位传感器均与所述控制器电气连接，所述控制器用于接收温度和液位高度信号，并控制所述冷却机构工作。

10、本申请还提供了一种冷冻方法，基于冷冻装置，包括以下步骤：

11、将所述海缆放置于所述冷冻腔；

12、向所述冷冻腔内持续输送低温氮气，以进行预冷和吹扫；

13、向所述冷冻腔内注入液氮至预定高度，利用液氮蒸发形成的蒸汽将所述海缆冷却至目标温度；

14、根据所述海缆的表面温度实时调控所述冷冻腔内液氮的液位高度，以维持所述海缆的表面温度恒定。

15、本申请提供的一种冷冻方法，至少具有如下有益效果：当海缆放置于冷冻腔后，通过向冷冻腔内注入液氮，由于液氮在常压下会汽化，利用液氮汽化形成的低温氮气蒸汽作为换热介质，使得海缆的降温过程更加均匀，同时配合调控冷冻腔内的液氮液位高度，能够精准控制海缆处低温氮气蒸汽的温度和浓度，从而实现自由调控海缆的冷冻温度，并实现宽温域、高精度、均匀化冷冻效果。

16、在一些实施例中，所述向所述冷冻腔内注入液氮至预定高度，利用液氮蒸发形成的蒸汽对所述海缆进行冷却之前，包括：

17、向所述冷冻腔内持续输送低温氮气，以进行预冷和吹扫，并排出所述冷冻腔内的湿空气和杂质。

18、在一些实施例中，所述向所述冷冻腔内持续输送低温氮气，以进行预冷和吹扫，并排出所述冷冻腔内的湿空气和杂质，包括：

19、吹扫过程中，实时监测所述冷冻腔的温度，当所述冷冻腔的温度降低至0℃以下后停止吹扫。

20、在一些实施例中，所述向所述冷冻腔内注入液氮，利用液氮蒸发形成的蒸汽对所述海缆进行冷却，包括：

21、向所述冷冻腔底部缓慢注入液氮，以控制所述冷冻腔的降温速率为2℃/min~3℃/min。

22、在一些实施例中，所述向所述冷冻腔内注入液氮至预定高度，利用液氮蒸发形成的蒸汽将所述海缆冷却至所述目标温度之前，包括：

23、测试所述海缆的表面温度，并建立所述海缆的表面温度随所述冷冻腔内液氮的液位高度变化的关系曲线；

24、根据所述关系曲线确定与所述海缆的目标温度所对应的所述预定高度的值。

25、在一些实施例中，所述测试所述海缆的表面温度，并建立所述海缆的表面温度随所述冷冻腔内液氮的液位高度变化的关系曲线，包括：

26、根据预设液位高度梯度，控制所述冷冻腔内液氮的液位高度梯度升高；

27、每升高一个梯度，保持当前液面高度预定时间后，检测所述海缆的表面温度；

28、根据预设液位高度梯度内的所述海缆的表面温度数据，绘制冷冻温度和液位高度的关系曲线。

29、在一些实施例中，根据所述海缆的表面温度实时调控所述冷冻腔内液氮的液位高度，以将所述海缆的表面温度维持至预设温度，包括：

30、所述海缆的表面温度波动范围不超过目标温度±5℃/20min；

31、所述海缆的表面温度高于波动范围的最大值时，增加所述冷冻腔内液氮的进液流量和液氮蒸汽的排出流量；

32、所述海缆的表面温度低于波动范围的最小值时，减小所述冷冻腔内液氮的进液流量和液氮蒸汽的排出流量。

1.一种冷冻装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于：所述保温外壳底部设置有与所述冷却机构连通的进液口，所述进液口用于导入液氮，所述保温外壳的一侧设置有排气口，所述排气口用于导出液氮蒸汽，所述进液口和所述排气口均设置有阀门，所述阀门用于控制所述进液口和所述排气口的开度。

3.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于：所述温控机构包括温度传感器、液位传感器和控制器，所述温度传感器设置于所述海缆的表面，用于检测所述海缆的表面温度，所述液位传感器用于检测所述冷冻腔内液氮的液位高度，所述温度传感器和所述液位传感器均与所述控制器电气连接，所述控制器用于接收温度和液位高度信号，并控制所述冷却机构工作。

4.一种冷冻方法，基于权利要求1至3任一项所述的冷冻装置，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述冷冻方法，其特征在于，所述向所述冷冻腔内注入液氮至预定高度，利用液氮蒸发形成的蒸汽对所述海缆进行冷却之前，包括：

6.根据权利要求5所述冷冻方法，其特征在于，所述向所述冷冻腔内持续输送低温氮气，以进行预冷和吹扫，并排出所述冷冻腔内的湿空气和杂质，包括：

7.根据权利要求4所述冷冻方法，其特征在于，所述向所述冷冻腔内注入液氮，利用液氮蒸发形成的蒸汽对所述海缆进行冷却，包括：

8.根据权利要求4所述冷冻方法，其特征在于，所述向所述冷冻腔内注入液氮至预定高度，利用液氮蒸发形成的蒸汽对所述海缆进行冷却之前，包括：

9.根据权利要求8所述冷冻方法，其特征在于，所述测试所述海缆的表面温度，并建立所述海缆的表面温度随所述冷冻腔内液氮的液位高度变化的关系曲线，包括：

10.根据权利要求4所述冷冻方法，其特征在于，根据所述海缆的表面温度实时调控所述冷冻腔内液氮的液位高度，以将所述海缆的表面温度维持至预设温度，包括：