超临界二氧化碳压缩冷却系统
技术领域
本实用新型涉及超临界二氧化碳循环系统技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳压缩冷却系统。
背景技术
旋转电机在能量转换过程中，内部将同时产生损耗。损耗的存在，一方面直接影响到电机的效率和运行的经济性；另一方面，由于损耗的能量最终转化为热能，使得电机各部分的温度升高，这将直接影响到电机所用绝缘材料的寿命，并限制了电机的输出，严重时能够把电机烧毁。因此，一方面在设计时要注意合理减少电机的损耗，另一方面还要努力改善冷却条件，使热量能有效尽快地散发出去。
当前电动压缩机电动机冷却一般通过水冷或风冷技术实现，超临界二氧化碳压缩机的电动机转速高、热功率大，由于空气换热系数低，传统风冷技术难以实现超临界二氧化碳压缩机电动机的有效冷却，由于冷却水温升受沸腾条件限制，采用传统水冷技术需要大量冷却水，流速过快会导致电动机冷却水通道的冲刷腐蚀，降低电动机可靠性，影响电动机使用寿命。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种超临界二氧化碳压缩冷却系统，用以解决现有的水冷技术用量大、流速快、易导致流道冲刷腐蚀的问题，以提高电动机的可靠性。
本实用新型实施例提供一种超临界二氧化碳压缩冷却系统，包括超临界二氧化碳循环回路，所述超临界二氧化碳循环回路包括依次连接的透平、超临界二氧化碳冷却器、压缩机和换热器，所述压缩机包括用于容置压缩机构和电动机的容置腔以及设置于所述容置腔外的压缩机冷却机构；所述压缩机冷却机构包括围绕所述容置腔的制冷剂通道，所述制冷剂通道的进口连接于所述超临界二氧化碳冷却器的出口，所述制冷剂通道的出口连接于所述压缩机的进口。
其中，所述制冷剂通道包括相互连通的定子散热流道和压缩室散热流道，所述定子散热流道绕设于电机定子的外侧，所述压缩室散热流道绕设于压缩室的外侧。
其中，所述制冷剂通道还包括设置于所述电动机的后端的端部散热流道，所述端部散热流道、所述定子散热流道和所述压缩室散热流道相互连通；所述端部散热流道的外侧设有多个散热翅片。
其中，所述压缩机冷却机构还包括设置于所述端部散热流道的外侧的散热风扇，所述散热风扇同轴套接于所述电动机的转轴。
其中，所述制冷剂通道的进口通过冷却管路连接于所述超临界二氧化碳冷却器的出口，所述冷却管路上安装有调节阀。
其中，所述冷却管路上还安装有压力传感器。
其中，所述冷却管路上还安装有流量计。
本实用新型实施例提供的超临界二氧化碳压缩冷却系统，包括依次连接的透平、超临界二氧化碳冷却器、压缩机和换热器，压缩机包括用于容置压缩机构和电动机的容置腔以及设置于容置腔外的压缩机冷却机构；压缩机冷却机构包括围绕容置腔的制冷剂通道，制冷剂通道的进口连接于超临界二氧化碳冷却器的出口，制冷剂通道的出口连接于压缩机的进口。该超临界二氧化碳压缩冷却系统将超临界二氧化碳冷却器出口的一部分低温超临界二氧化碳引导至压缩机冷却机构，对压缩机构和电动机进行冷却，利用超临界二氧化碳的物性特点，可以避免由于使用液态水产生冲刷腐蚀导致的电机可靠性降低、使用寿命减少的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中的一种超临界二氧化碳压缩冷却系统的结构示意图；
图2是图1中的压缩机的局部剖视图；
附图标记说明：
1：透平；2：超临界二氧化碳冷却器； 3：压缩机；
31：电动机； 32：压缩机构；4：换热器；
5：制冷剂通道；51：定子散热流道；52：压缩室散热流道；
53：端部散热流道； 6：散热风扇； 7：冷却管路。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在实用新型实施例中的具体含义。
图1是本实用新型实施例中的一种超临界二氧化碳压缩冷却系统的结构示意图，图2是图1中的压缩机的局部剖视图，如图1～图2所示，本实用新型实施例提供的一种超临界二氧化碳压缩冷却系统，包括超临界二氧化碳循环回路，超临界二氧化碳循环回路包括依次连接的透平1、超临界二氧化碳冷却器2、压缩机3和换热器4，压缩机3包括用于容置压缩机构32和电动机31的容置腔以及设置于容置腔外的压缩机冷却机构。压缩机冷却机构包括围绕容置腔的制冷剂通道5，制冷剂通道5的进口连接于超临界二氧化碳冷却器2的出口，制冷剂通道5的出口连接于压缩机3的进口。超临界二氧化碳冷却器2的第一换热侧接入超临界二氧化碳循环回路，超临界二氧化碳冷却器2的第二换热侧连接于外部冷却系统。换热器4的第一换热侧接入超临界二氧化碳循环回路，换热器4的第二换热侧连接于外部热源。
具体地，超临界二氧化碳循环回路的循环介质和压缩机冷却机构的冷却介质均为超临界二氧化碳，常温超临界二氧化碳具有密度大(约为常温液态水密度的30％-50％)、比热比高(约为常温液态水比热比的1.5倍)、粘度低(约为常温液态水的1/30)的特点，由于粘度低，高流速时超临界二氧化碳不会因粘性力过大对冷却流道造成冲刷腐蚀。
超临界二氧化碳进入压缩机3压缩后进入换热器4吸热，然后进入透平1中膨胀做功，透平1连接于发电机，进而接入发电系统，最后超临界二氧化碳进入到超临界二氧化碳冷却器2中被冷却至初状态点，重新进入压缩机3完成一个循环过程。同时，超临界二氧化碳冷却器2的出口再引出一路连接至制冷剂通道5的进口，提供一部分的超临界二氧化碳用于冷却压缩机3。压缩机3包括壳体，壳体的内部构成容置腔，用于安装压缩机构32和电动机31，制冷剂通道5可以为开设于壳体的壳壁内的流通管道。
本实施例提供的一种超临界二氧化碳压缩冷却系统，包括依次连接的透平、超临界二氧化碳冷却器、压缩机和换热器，压缩机包括用于容置压缩机构和电动机的容置腔以及设置于容置腔外的压缩机冷却机构；压缩机冷却机构包括围绕容置腔的制冷剂通道，制冷剂通道的进口连接于超临界二氧化碳冷却器的出口，制冷剂通道的出口连接于压缩机的进口。该超临界二氧化碳压缩冷却系统将超临界二氧化碳冷却器出口的一部分低温超临界二氧化碳引导至压缩机冷却机构，对压缩机构和电动机进行冷却，利用超临界二氧化碳的物性特点，可以避免由于使用液态水产生冲刷腐蚀导致的电机可靠性降低、使用寿命减少的技术问题。
进一步地，如图2所示，制冷剂通道5包括相互连通的定子散热流道51和压缩室散热流道52，定子散热流道51绕设于电机定子的外侧，压缩室散热流道52绕设于压缩室的外侧。具体地，定子散热流道51和压缩室散热流道52均可以采用螺旋式散热通道、环形散热通道或者鼠笼式散热通道。
更进一步地，如图2所示，制冷剂通道5还包括设置于电动机31的后端的端部散热流道53，端部散热流道53、定子散热流道51和压缩室散热流道52相互连通。端部散热流道53的外侧设有多个散热翅片。具体地，端部散热流道53可以采用螺旋式散热通道、环形散热通道或者鼠笼式散热通道。散热翅片朝向电动机31的外部，且电动机31的后端的端盖上开设有多个散热孔。
更进一步地，如图2所示，压缩机冷却机构还包括设置于端部散热流道53的外侧的散热风扇6，散热风扇6同轴套接于电动机31的转轴。通过电动机31的转轴带动散热风扇6转动，可以强化电动机31的后端的散热。
进一步地，制冷剂通道5的进口通过冷却管路7连接于超临界二氧化碳冷却器2的出口，冷却管路7上安装有调节阀(图中未示出)。具体地，可以采用电动调节阀或者手动调节阀，通过调整调节阀的开度来调整通向制冷剂通道5的超临界二氧化碳压力和流量。
更进一步地，冷却管路7上还安装有压力传感器(图中未示出)，冷却管路7上还安装有流量计(图中未示出)，具体地可以采用涡街流量计。通过压力传感器和流量计可以实时监控冷却管路7内的超临界二氧化碳的状态，及时调整调节阀的开度，满足压缩机3的冷却需求。
通过以上实施例可以看出，本实用新型提供的超临界二氧化碳压缩冷却系统，包括依次连接的透平、超临界二氧化碳冷却器、压缩机和换热器，压缩机包括用于容置压缩机构和电动机的容置腔以及设置于容置腔外的压缩机冷却机构；压缩机冷却机构包括围绕容置腔的制冷剂通道，制冷剂通道的进口连接于超临界二氧化碳冷却器的出口，制冷剂通道的出口连接于压缩机的进口。该超临界二氧化碳压缩冷却系统将超临界二氧化碳冷却器出口的一部分低温超临界二氧化碳引导至压缩机冷却机构，对压缩机构和电动机进行冷却，利用超临界二氧化碳的物性特点，可以避免由于使用液态水产生冲刷腐蚀导致的电机可靠性降低、使用寿命减少的技术问题。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
