一种真空泵冷却系统、方法及装置与流程

本申请属于核电站辅助冷却系统，具体涉及一种真空泵冷却系统、方法及装置。

背景技术：

1、在核电站运行过程中，真空泵作为凝汽器抽真空系统的核心设备，其工作性能直接关系到整个汽轮机系统的热效率与运行稳定性。真空泵通常采用液环式结构，其工作液（一般为工业水）在运行中因压缩热和摩擦热而温度升高，若不能及时有效冷却，将导致饱和蒸汽压上升、抽气能力下降，严重时甚至引发气蚀或运行中断，影响机组安全经济运行。因此，对真空泵工作液进行高效、稳定的冷却至关重要。

2、目前，在火电厂中普遍采用新增独立制冷装置（如专用冷水机组或冷却塔系统）对真空泵工作液进行降温，但该方案存在初期投资高、运行能耗大、设备维护复杂以及系统冗余度低等问题，尤其在空间受限、安全等级要求高的核电厂环境中，其适用性受到明显限制。

技术实现思路

1、本申请目的是提供一种真空泵冷却系统、方法及装置，解决现有技术中独立制冷装置初期投资高、运行能耗大、设备维护复杂以及系统冗余度低的问题。

2、实现本申请目的的技术方案：

3、本申请实施例第一方面提供了一种真空泵冷却系统，所述系统，包括：板式换热器、第一三通阀和第二三通阀；

4、板式换热器串联在真空泵的工作液回路中，用于对工作液进行降温；板式换热器的冷却水入口连接第一三通阀的第一端，板式换热器的冷却水出口连接第二三通阀的第一端；

5、第一三通阀的另外两端分别连接海水和核电站已有冷冻水制冷系统，向板式换热器输入冷冻水制冷系统的冷冻水和/或海水冷却水；第二三通阀的另外两端冷冻水制冷系统和海水，将板式换热器输出的水引入冷冻水制冷系统和/或海水。

6、可选的，第一三通阀和冷冻水制冷系统之间串联有冷冻水入口手动阀和冷冻水入口电动阀。

7、可选的，第二三通阀和冷冻水制冷系统之间串联有冷冻水出口手动阀与冷冻水出口电动阀。

8、可选的，板式换热器工作管内管线沿介质流动方向设置不小于3‰的坡度。

9、本申请实施例第二方面提供了一种真空泵冷却方法，其特征在于，应用于本申请实施例第一方面提供的真空泵冷却系统中的任意一种；所述方法，包括：

10、步骤s101：获取真空泵工作液的实际参数和目标控制温度，以及冷冻水制冷系统冷冻水的冷量裕度；所述实际参数，包括：入口温度、出口温度、流量和压力；

11、步骤s102：根据所述实际参数、目标控制温度和冷量裕度，确定目标三通阀的开度以及旁通比例；其中，所述目标三通阀为第一三通阀和/或第二三通阀。

12、可选的，所述冷量裕度，用于评估冷冻水制冷系统对真空泵冷却需求的支撑能力，根据下式得到；

13、

14、式中，表示冷冻水制冷系统的最大制冷电功率，表示冷冻水制冷系统的实时制冷电功率。

15、可选的，所述步骤s102，具体包括：

16、根据出口温度、流量和目标控制温度，确定真空泵的等效热偏差；

17、根据等效热偏差和冷量裕度，利用pid控制算法，确定所述目标三通阀的开度。

18、可选的，所述步骤s102，之前还包括：

19、结合工作液所需散热量与冷冻水制冷系统可提供的最大散热量，确定冷却安全裕度指标s；

20、则，步骤s102具体包括：

21、结合冷却安全裕度指标s，根据所述工作液实际参数、目标控制温度和冷量裕度，确定目标三通阀的开度以及旁通比例。

22、可选的，所述结合工作液所需散热量与冷冻水制冷系统可提供的最大散热量，确定冷却安全裕度指标s，具体包括：

23、

24、

25、

26、其中，为工作液比热容；为冷冻水质量流量，为冷冻水供水温度，为冷冻水制冷系统允许的最低回水温度，为工作液出口流量。

27、可选的，所述结合冷却安全裕度指标s，根据所述工作液实际参数、目标控制温度和冷量裕度，确定目标三通阀的开度以及旁通比例，具体包括：

28、当安全裕度指标s大于零时，根据所述工作液实际参数、目标控制温度和冷量裕度，打开所述目标三通阀，增加冷冻水进入工作液回路的流量，降低工作液的温度；

29、当安全裕度指标s小于零时，根据所述工作液实际参数、目标控制温度和冷量裕度，关闭所述目标三通阀，减小冷冻水进入工作液回路的流量，减小冷冻水制冷系统的耗电量。

30、可选的，所述方法，还包括：

31、当工作液温度超出安全阈值或冷冻水冷却裕度不足时，触发分级预警机制。

32、本申请实施例第三方面提供了一种真空泵冷却装置，应用于本申请实施例第一方面提供的真空泵冷却系统中的任意一种；所述装置，包括：

33、数据获取模块，用于获取真空泵工作液的实际参数和目标控制温度，以及冷冻水制冷系统冷冻水的冷量裕度；所述实际参数，包括：入口温度、出口温度、流量和压力；

34、阀门控制模块，用于根据所述实际参数、目标控制温度和冷量裕度，确定目标三通阀的开度以及旁通比例；其中，所述目标三通阀为第一三通阀和/或第二三通阀。

35、本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现如本申请实施例第二方面提供的真空泵冷却方法中的任意一种。

36、本申请实施例第五方面提供了一种控制器，包括存储器和处理器；所述存储器上存有有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如本申请实施例第二方面提供的真空泵冷却方法中的任意一种。

37、本申请的有益技术效果在于：

38、本申请实施例提供了一种真空泵冷却系统、方法及装置，该系统，包括：板式换热器、第一三通阀和第二三通阀；板式换热器串联在真空泵的工作液回路中，用于对工作液进行降温；板式换热器的冷却水入口连接第一三通阀的第一端，板式换热器的冷却水出口连接第二三通阀的第一端；第一三通阀的另外两端分别连接海水和核电站已有冷冻水制冷系统，向板式换热器输入冷冻水制冷系统的冷冻水和/或海水冷却水；第二三通阀的另外两端冷冻水制冷系统和海水，将板式换热器输出的水引入冷冻水制冷系统和/或海水。本申请实施例通过复用核电站已有的大容量厂区冷冻水制冷系统对真空泵工作液进行冷却，避免新增独立制冷装置所带来的高投资、高能耗及系统可靠性降低的问题，实现资源高效整合与运行节能降耗，同时确保凝汽器抽真空系统稳定高效运行。

1.一种真空泵冷却系统，其特征在于，所述系统，包括：板式换热器（1）、第一三通阀（2）和第二三通阀（3）；

2.根据权利要求1所述的真空泵冷却系统，其特征在于，第一三通阀（2）和冷冻水制冷系统（5）之间串联有冷冻水入口手动阀（6）和冷冻水入口电动阀（7）。

3.根据权利要求1所述的真空泵冷却系统，其特征在于，第二三通阀（3）和冷冻水制冷系统（5）之间串联有冷冻水出口手动阀（8）与冷冻水出口电动阀（9）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的真空泵冷却系统，其特征在于，板式换热器（1）工作管内管线沿介质流动方向设置不小于3‰的坡度。

5.一种真空泵冷却方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的真空泵冷却系统；所述方法，包括：

6.根据权利要求5所述的真空泵冷却方法，其特征在于，所述冷量裕度，用于评估冷冻水制冷系统（5）对真空泵冷却需求的支撑能力，根据下式得到；

7.根据权利要求5所述的真空泵冷却方法，其特征在于，所述步骤s102，具体包括：

8.根据权利要求5所述的真空泵冷却方法，其特征在于，所述步骤s102，之前还包括：

9.根据权利要求8所述的真空泵冷却方法，其特征在于，所述结合工作液所需散热量与冷冻水制冷系统（5）可提供的最大散热量，确定冷却安全裕度指标s，具体包括：

10.根据权利要求9所述的真空泵冷却方法，其特征在于，所述结合冷却安全裕度指标s，根据所述工作液实际参数、目标控制温度和冷量裕度，确定目标三通阀的开度以及旁通比例，具体包括：

11.根据权利要求9所述的真空泵冷却方法，其特征在于，所述方法，还包括：

12.一种真空泵冷却装置，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的真空泵冷却系统；所述装置，包括：

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现如权利要求5-11任一项所述的真空泵冷却方法。

14.一种控制器，其特征在于，包括存储器和处理器；所述存储器上存有有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求5-11任一项所述的真空泵冷却方法。