Page 84 - 电力与能源2023年第一期
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78 苏 伟，等：基于涡流管降温的绝缘斗臂车防暑降温技术
→冷凝→涡流管降温的开式制冷循环系统，利用
大功率无刷直流空气压缩机，将空气直接压缩为
5 kg 以上的压缩空气，经冷凝器强制换热冷却后，
通过涡流管二次冷热气体分流，新的冷空气直接 图 3 涡流管开式制冷原理
喷射向人体，起到防暑降温效果。通过开式循坏 2.2 压力管道绝缘安全性
与涡流管制冷技术相结合，实现了 800 W 制冷量。 压力系统管道安全性是此类安全作业器具最
由 8 kg 体积装置设备提供的高能量密度，可满足 重要、最基本的技术性能，风幕系统必须有一路可
斗臂车特殊工作环境的需求。 伸缩的波纹气压管道，连接车体下部的风机，由于
涡流管仅需要通入压缩空气，就能在涡流管 该气压管道采用无内衬尼龙结构，本体电场分布
喷口得到大流量的低温冷气，从而给电厂中的高 均匀，又具有波纹伸缩特性，因此表面爬距很长，
-1
温电机、柜体降温带来极大的便利。对于很多轴 材料本体击穿电压达 10 kV·mm 以上，因为其连
流分机无法降温的设备，利用涡流管可实现大幅 接工作斗与金属伸缩臂之间的最短距离也可达
精准降温。涡流管具有结构简单、无冷媒、运行十 1 m 以上，因此 35 kV 以下的系统电压不会对工作
分可靠和易于控制等特点。当压缩空气进入涡流 的安全性产生任何影响。
管的冷气发生器时，可以从冷气端得到冷气，从热 空气压缩机采用无油旋转压缩机，因为压缩
气端得到热气。热气端装有一个小型的可调节阀 压力达 0.8 MPa 以上，空气中大部分的水汽均被
门，通过手动调节旋钮调节冷气的温度和流量。 凝华排除，实测的压缩空气湿度在 15% 以下，这
经过压缩并冷却到常温的气体进入喷嘴，在 种高清洁、高压力、低湿度空气的交流击穿电压可
喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流 达 6 kV/mm 以上，由于湿度极低，也不会在管道
室，形成自由涡流。自由涡流的旋转角速度愈靠 内形成水汽凝结，可见 35 kV 以下的系统电压不
近中心愈大，由于角速度不同，在自由涡流的层与 会对工作的安全性产生任何影响，因此绝缘性能
层之间就产生了摩擦。中心部分的气流角速度最 可得到非常充分的保障。
大，摩擦结果是将能量传递给外层角速度较低的
3 现场试验及结果
气流，中心层部分的气流失去能量，动能低、速度
降低、温度降低，通过涡流管中心的孔板从一端引 为进一步验证涡流管降温设备的降温效果，
出，得到制冷需要的冷气流。外层部分的气流获 通过对不同环境温度下的降温试验，结果如表 1
得动量，动能增加，同时又与涡轮管壁摩擦，将部 所示。
分动能转换成热能，从涡流管的另一端通过控制 由试验结果可知，本文提出的斗臂车作业降
阀被引出，形成热气流。通过调整控制阀，工作人 温系统，在 4 级中风与 40 ℃的高温条件下，可以实
员可以调节冷热两端气流的流量和温度。同时， 现 1.3 m 距离外 22 ℃的低温送风，对于现场户外
对于电厂高压电机、部分动力柜体等高温热源，由 带电作业的施工人员，可带来极大的舒适度，极大
于厂区车间本身的高温，散热十分困难，借助涡流 地降低了夏季不停电作业人员出现中暑昏厥的可
管 ，则 能 非 常 方 便 地 实 现 定 点 精 准 降 温 ，如 图 3 能 性 ，对 于 提 高 夏 季 不 停 电 作 业 的 安 全 性 意 义
所示。 重大。
表 1 实测降温效果
吹拂距离（末端风速 压缩空气入口压力（0.9 MPa）下气流温度 压缩空气入口压力（1.5 MPa）下气流温度
侧风风级（逆风）
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2 m·s ） 环境温度 35 ℃ 环境温度 40 ℃ 环境温度 35 ℃ 环境温度 40 ℃
4 级 1.3 29 26 25 22
5 级 1.1 30 27 26 23
6 级 0.7 32 28 29 25
