專利名稱：高溫超導(dǎo)變壓器自動補液裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)變壓器自動補液裝置。
背景技術(shù)：
高溫超導(dǎo)變壓器與常規(guī)變壓器的區(qū)別是，高溫超導(dǎo)變壓器采用高溫超導(dǎo)材料取代常規(guī)變壓器的銅線，冷卻介質(zhì)用液氮取代油，液氮溶液常壓時溫度為77k。高溫超導(dǎo)變壓器的優(yōu)點是體積小、重量輕，可大大降低繞組中的銅損耗。高溫超導(dǎo)變壓器的線圈使用高溫超導(dǎo)材料繞制而成，高溫超導(dǎo)材料必須在液氮環(huán)境中才能正常工作。正常工作時，將高溫超導(dǎo)變壓器線圈放置在液氮杜瓦內(nèi)，在液氮杜瓦內(nèi)充入液氮溶液，使液氮杜瓦內(nèi)的液氮溶液完全沒過高溫超導(dǎo)變壓器線圈。為了減小高溫超導(dǎo)變壓器的體積，用于放置高溫超導(dǎo)線圈和液氮溶液的液氮杜瓦體積不能太大。液氮溶液是冷介質(zhì)，常壓時溫度為77k。液氮杜瓦有熱損耗，高溫超導(dǎo)變壓器線圈工作時發(fā)熱也會產(chǎn)生損耗，液氮杜瓦內(nèi)的液氮會因為液氮杜瓦熱損耗和線圈熱損耗而揮發(fā)，所以需要對液氮杜瓦內(nèi)的液氮定期補充液氮，以使高溫超導(dǎo)線圈完全工作在液氮環(huán)境中。現(xiàn)有的補液裝置需要值班操作人員根據(jù)液氮杜瓦內(nèi)的液氮液位情況來手動補液操作，這樣不僅浪費人力，而且會因為值班操作人員疏忽沒有及時補充液氮溶液造成高溫超導(dǎo)變壓器線圈燒毀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有高溫超導(dǎo)變壓器補液裝置的不足，提出一種高溫超導(dǎo)變壓器自動補液裝置。本發(fā)明根據(jù)二極管液位計的測試值，將液氮儲槽內(nèi)的液氮溶液自動補充給液氮杜瓦，本發(fā)明可靠性高，可有效保證高溫超導(dǎo)變壓器線圈工作在液氮環(huán)境中，從而避免線圈被燒毀。本發(fā)明高溫超導(dǎo)變壓器自動補液裝置包括以下幾部分超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦、超導(dǎo)變壓器線圈、發(fā)光二極管液位計、液氮儲槽、液氮輸液管、氮氣排放管、氮氣放氣閥、氣動電磁閥、壓力表、計算機控制系統(tǒng)。超導(dǎo)變壓器線圈安裝在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)部，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)充有液氮溶液，超導(dǎo)變壓器線圈工作時完全浸泡在液氮溶液中。發(fā)光二極管液位計安裝在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)，用于測試超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)的液氮液位，并將測試值通過測試線輸入計算機控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)根據(jù)二極管液位計的測試值來控制氣動電磁閥的開斷。若超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦需要補充液氮溶液，液氮儲槽內(nèi)的液氮溶液經(jīng)過液氮輸液管輸入到超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)，來維持超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)液氮液面高度在一定范圍內(nèi)， 以保證超導(dǎo)變壓器線圈工作在液氮溶液中。液氮儲槽放置在高溫超導(dǎo)變壓器旁邊，其放置位置只要不影響高溫超導(dǎo)變壓器正常工作即可，兩者距離越近液氮輸液管距離越短，輸液過程中的液氮損耗越小且輸液速度越快。液氮氣化時會產(chǎn)生氮氣，考慮到超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦安全，杜瓦內(nèi)的氣體壓力需要控制在一定壓力范圍之類，例如1個大氣壓，所以需要根據(jù)超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦上部的壓力表顯示壓力的值，自動打開液氮放氣閥，通過氮氣排放管將多余氮氣排放入空氣中。所述的壓力表的控制信號線接入至氮氣放氣閥上，對氮氣放氣閥進行自動控制開關(guān)。所述的發(fā)光二極管液位計由液位計固定桿和發(fā)光二極管構(gòu)成。發(fā)光二極管等距離安裝在液位計固定桿上，液位計固定桿采用適宜在低溫環(huán)境中工作且熱損耗低的環(huán)氧材料制作。本發(fā)明利用發(fā)光二極管在液氮環(huán)境中和空氣環(huán)境中的電壓值差別比較大的特性，通過測試其電壓值可準(zhǔn)確地判斷發(fā)光二級管所處位置是液氮環(huán)境還是空氣中。正常工作時， 需要給發(fā)光二極管供ImA的直流電流，然后測試發(fā)光二極管的電壓值。發(fā)光二極管等距離固定在液位計固定桿上，液位計固定桿垂直固定在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)部。發(fā)光二極管在液位計固定桿的安裝位置從上到下設(shè)置為上液位報警點、上液位停止補液點、中液位正常工作監(jiān)視點、下液位停止補液點、下液位報警點。正常工作時，保證超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)的液氮液面在上液位停止補液點和下液位停止補液點之間。若液氮液位低于下液位停止補液點時，通過計算機控制系統(tǒng)將氣動電磁閥打開，給超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)補充液氮溶液；若液氮液位達到上液位停止補液點時，計算機控制系統(tǒng)將氣動電磁閥關(guān)閉，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦停止補充液氮。若液氮液面達到上液位報警點，計算機控制系統(tǒng)必須強制將氣動電磁閥關(guān)閉，并報警提示值班人員，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)液氮過滿，需要停止給超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦補液液氮；若液氮液面達到下液位報警點，計算機控制系統(tǒng)必須強制將氣動電磁閥打開，并報警提示值班人員，液氮儲槽中沒有液氮，需要給液氮儲槽補液液氮。本發(fā)明裝置中發(fā)光二極管液位計測試線接入至計算機控制系統(tǒng)，其測試值直接在顯示屏上。同時，計算機控制系統(tǒng)通過控制線控制氣動電磁閥的開和關(guān)，氣動電磁閥的開關(guān)狀態(tài)也可顯示在顯示屏上，這樣便實現(xiàn)了完全智能化監(jiān)視。


圖1超導(dǎo)變壓器自動補液裝置組成示意圖，圖中1超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦、2超導(dǎo)變壓器線圈、3發(fā)光二極管液位計、4液氮儲槽、5液氮輸液管、6氮氣排放管、7氮氣放氣閥、8 氣動電磁閥、9壓力表、10計算機控制系統(tǒng)；圖2發(fā)光二極管液位計結(jié)構(gòu)圖，圖中11液位計固定桿、12發(fā)光二極管。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明裝置包括超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1、超導(dǎo)變壓器線圈2、發(fā)光二極管液位計3、液氮儲槽4、液氮輸液管5、氮氣排放管6、氮氣放氣閥7、氣動電磁閥8、壓力表 9、計算機控制系統(tǒng)10。發(fā)光二極管液位計3的測試線和氣動電磁閥8的控制線與計算機控制系統(tǒng)10相連接。壓力表9的控制線接入至氮氣放氣閥7上。超導(dǎo)變壓器線圈2安裝在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)部，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)充有液氮溶液，超導(dǎo)變壓器線圈2工作時完全浸泡在液氮溶液中。發(fā)光二極管液位計3安裝在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)，用于測試超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)的液氮液位，并將測試值通過測試線輸入計算機控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)根據(jù)二極管液位計3的測試值來控制氣動電磁閥8的開斷。若超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦需要補充液氮溶液，液氮儲槽4內(nèi)的液氮溶液經(jīng)過液氮輸液管輸入到超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)，來維持超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)液氮液面高度在一定范圍內(nèi)，以保證超導(dǎo)變壓器線圈2在液氮溶液中工作。液氮儲槽4放置在高溫超導(dǎo)變壓器旁邊。圖2為發(fā)光二極管液位計的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，發(fā)光二極管液位計由液位計固定桿11和5個發(fā)光二極管12構(gòu)成。5個發(fā)光二極管12等距離固定在液位計固定桿11上的A、B、C、D、E5個點上，液位計固定桿11垂直固定在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)部。5個發(fā)光二極管在液位計固定桿11的安裝位置從上到下分別為上液位報警點A、上液位停止補液點B、中液位正常工作監(jiān)視點C、下液位停止補液點D、下液位報警點E。正常工作時，保證超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)的液氮液面在上液位停止補液點B和下液位停止補液點D之間。若液氮液位低于下液位停止補液點D時，通過計算機控制系統(tǒng)將氣動電磁閥8打開，給超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)補充液氮溶液；若液氮液位達到上液位停止補液點B時，計算機控制系統(tǒng)將氣動電磁閥8關(guān)閉，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1停止補充液氮。若液氮液面達到上液位報警點A時，計算機控制系統(tǒng)必須強制將氣動電磁閥8關(guān)閉，并報警提示值班人員，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)液氮過滿，需要停止給超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1補液液氮；若液氮液面達到下液位報警點E，計算機控制系統(tǒng)強制將氣動電磁閥8打開，并報警提示值班人員，液氮儲槽4中沒有液氮，需要給液氮儲槽4補液液氮。發(fā)光二極管數(shù)量可多于5個，但由于高溫超導(dǎo)變壓器內(nèi)部空間有限，所以本實施例補液裝置只使用5個發(fā)光二極管。給發(fā)光二極管12通ImA的直流電流，當(dāng)發(fā)光二極管12在液氮環(huán)境中時其電壓值為5V左右，當(dāng)發(fā)光二極管12在空氣環(huán)境中時其電壓值為2V左右。計算機控制系統(tǒng)10檢測到圖2中D位置的發(fā)光二極管電壓值為2V左右時，計算機控制系統(tǒng)10則將開通信號輸入給氣動電磁閥8，把氣動電磁閥8打開，則液氮通過液氮輸液管5將液氮儲槽4中的液氮溶液輸入到超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1中。當(dāng)液氮液面增到到圖 2中B位置的發(fā)光二極管時，計算機控制系統(tǒng)10檢測到B位置的發(fā)光二極管電壓值為5V左右，計算機控制系統(tǒng)10則將關(guān)閉信號輸入給氣動電磁閥8，把氣動電磁閥8關(guān)閉，液氮儲槽 4停止向超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1中輸入液氮。這樣可保證超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)的液氮液面維持在圖2中的B位置和D位置之間，以保證超導(dǎo)變壓器線圈2工作在液氮環(huán)境中，從而實現(xiàn)自動補液。若液氮儲槽4中沒有液氮液體，則可能發(fā)生發(fā)生圖2中的E位置沒有液氮溶液，此時則需要計算機控制系統(tǒng)10在顯示屏上進行報警提示，告之值班人員液氮儲槽4中沒有液氮，需要給液氮儲槽4補液液氮。若液氮儲槽4通過液氮輸液管5給超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1輸液過程中液氮流量太大，則可能發(fā)生圖2中A位置充滿液氮，由于A位置靠近超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1頂部，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)不能充滿太多液氮，所以此時需要計算機控制系統(tǒng)10在顯示屏上進行報警提示，告知值班人員超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)液氮過滿，需要停止給超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1補充液氮。超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1上的壓力表9用于測試超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)部的壓力，其控制線接入至氮氣放氣閥7，正常工作時超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1工作在1個大氣壓，當(dāng)超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)的壓力大于1個大氣壓時，壓力表將開通信號傳輸給氮氣放氣閥 7，氮氣放氣閥7開通，將超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1的氮氣放出，使其壓力小于1個大氣壓。當(dāng)超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1內(nèi)的壓力小于1個大氣壓時，壓力表將斷開信號傳輸給氮氣放氣閥 7，氮氣放氣閥7關(guān)閉，停止對超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦1放氣。
本發(fā)明裝置運行穩(wěn)定，且可靠性高。
權(quán)利要求
1.一種高溫超導(dǎo)變壓器自動補液裝置，其特征在于，所述的自動補液裝置包括超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)、超導(dǎo)變壓器線圈O)、發(fā)光二極管液位計(3)、液氮儲槽G)、液氮輸液管(5)、氮氣排放管(6)、氮氣放氣閥(7)、氣動電磁閥(8)、壓力表(9)和計算機控制系統(tǒng) (10)；所述的超導(dǎo)變壓器線圈( 安裝在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)部，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)充有液氮溶液，超導(dǎo)變壓器線圈( 工作時完全浸泡在液氮溶液中；發(fā)光二極管液位計(3)安裝在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)，用于測試超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)的液氮液位，并將測試值通過測試線輸入計算機控制系統(tǒng)(10)，計算機控制系統(tǒng)(10)根據(jù)二極管液位計(3)的測試值控制氣動電磁閥(8)的開斷；所述的發(fā)光二極管液位計(3)的測試線和氣動電磁閥(8)的控制線與計算機控制系統(tǒng)(10)相連接；壓力表(9)的控制線接入至氮氣放氣閥(7)上；液氮儲槽(4)放置在高溫超導(dǎo)變壓器旁，若超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)需要補充液氮溶液，液氮儲槽內(nèi)的液氮溶液經(jīng)過液氮輸液管輸入到超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦 (1)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)變壓器自動補液裝置，其特征在于，所述的發(fā)光二極管液位計(3)由液位計固定桿(11)和發(fā)光二極管(1 構(gòu)成；發(fā)光二極管(1 等距離固定在液位計固定桿(11)上，液位計固定桿(11)垂直固定在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)；發(fā)光二極管在液位計固定桿(11)的安裝位置從上到下設(shè)定為上液位報警點、上液位停止補液點、中液位正常工作監(jiān)視點、下液位停止補液點和下液位報警點；正常工作時，保證超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦內(nèi)的液氮液面在上液位停止補液點和下液位停止補液點之間。若液氮液位低于下液位停止補液點時，通過計算機控制系統(tǒng)將氣動電磁閥(8)打開，給超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)補充液氮溶液；若液氮液位達到上液位停止補液點時，計算機控制系統(tǒng)將氣動電磁閥(8)關(guān)閉，超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)停止補充液氮；若液氮液面達到上液位報警點時，計算機控制系統(tǒng)強制將氣動電磁閥(8)關(guān)閉，并報警提示值班人員，停止給超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)補液液氮；若液氮液面達到下液位報警點，計算機控制系統(tǒng)強制將氣動電磁閥(8)打開，并報警提示值班人員給液氮儲槽(4)補充液氮。
全文摘要
一種高溫超導(dǎo)變壓器自動補液裝置，其超導(dǎo)變壓器線圈(2)安裝在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)部，超導(dǎo)變壓器線圈(2)工作時浸泡在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)的液氮溶液中；發(fā)光二極管液位計(3)安裝在超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)，用于測試超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)的液氮液位，并將測試值輸入計算機控制系統(tǒng)(10)，計算機控制系統(tǒng)(10)根據(jù)二極管液位計(3)的測試值控制氣動電磁閥(8)的開斷，控制液氮儲槽(4)將槽內(nèi)的液氮溶液經(jīng)過液氮輸液管輸入超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)，維持超導(dǎo)變壓器液氮杜瓦(1)內(nèi)液氮液面高度。
文檔編號G05D9/12GK102426464SQ20111029422
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者張京業(yè), 張志豐, 戴少濤, 朱志芹, 滕玉平, 邱清泉 申請人:中國科學(xué)院電工研究所