CN101475008A - 动力分散式电力动车组用集成式冷却模块 - Google Patents

Abstract

一种动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，安装箱体左右两侧设有I、II端散热模块，安装箱体前后端设有主变压器副油箱、排尘装置，安装箱体内设有I、II端散热模块用的离心风机组及其风机后导风筒之间的导流隔断板，安装箱体顶部设有膨胀水箱。I、II端散热模块是由外向内依次沿着列车横向设置的空气滤清器、水散热器、油散热器、离心风机组。散热模块工作时，离心风机组带动外部环境空气流动，从列车两侧面吸进冷却空气，空气经过散热器时吸收主变流器冷却水和主变压器冷却油带来的热量，然后沿着风机导流腔，再流向列车底部的环境当中。本发明集成式冷却模块，由于采用了模块化集成配套设计技术，具有总体体积小、结构紧凑、传热能力强、安装方便、维护维修工作量小和安全可靠等优点。

Description

动力分散式电力动车组用集成式冷却模块

技术领域：本发明涉及动力分散式电力动车组主变压器和主变流器冷却系统用集成式冷却模块，属于换热技术领域。

背景技术：2004年以前，我国铁路客运列车属于中低速运行，一般时速低于160公里。从2004年开始，铁道部开展了大规模的技术引进工作，国内客车制造企业青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司、南车集团四方机车车辆股份有限公司、北车集团唐山机车车辆厂、北车集团长春客车厂分别与加拿大庞巴迪公司、日本川崎重工公司、德国西门子公司、法国阿尔斯通公司合作，向铁道部提供时速为200公里～300公里的动力分散式电力动车组，中国铁路从此迈向中高速客运时代。上述这些交流传动动力分散式电力动车组主变压器冷却装置和主变流器冷却装置全部采用独立式布置，即变压器冷却装置和变流器冷却装置为两个独立的模块，前者一般包括防尘网、油散热器、风机、电机和安装框架等组成；后者一般包括防尘网、水散热器、风机、电机和安装框架等组成。冷却装置吊装在动车组地板之下，并分别位于动车组侧面。冷却系统工作时，冷却装置中的风机把动车地板底部侧面的冷却空气吸入到散热器空气侧，在散热器内部与高温变压器油或变流器冷却水进行热交换。这种冷却装置由于各自独立，所占空间体积较大，结构复杂，不紧凑。另外，上述冷却模块均采用一般的防尘网设计，在列车高速行驶的过程中，带有大量灰尘和微粒的冷却空气进入散热器中，这些灰尘和微粒极易沉积在散热器空气侧翅片上，堵塞翅片中的空气通道，造成散热器传热能力大幅度下降，空气侧压力损失大幅度增加，其最终结果是影响列车主变压器和主变流器冷却系统的正常工作，增加列车的辅助功率消耗，加大维护维修工作量，京-津300km/h客运动车组已经受此困扰。目前，即使上述独立式布置的主变压器和主变流器冷却装置也全部采购国外进口产品，事实证明：这种装置的防尘设计不适合中国国情。国内尚没有自主知识产权的动力分散式电力动车组主变压器和主变流器用集成式冷却模块产品。

发明内容：本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，为铁路运输提供一种结构紧凑、易于维护、可靠性高、辅助功率消耗低、换热能力强的高度集成的动力分散式电力动车组用集成式冷却模块。该集成式冷却模块替代进口件，满足相关产品国产化的迫切要求。同时解决目前高速电力动车组冷却装置的污脏问题，延长清洗周期，降低维护工作量。

这种动力分散式电力动车组用集成式冷却模块的结构是，安装箱体左右两侧设有I、II端散热模块，安装箱体前后端设有主变压器副油箱、排尘装置，安装箱体内设有I、II端散热模块用的离心风机组及其风机后导风筒之间的导流隔断板，安装箱体顶部设有膨胀水箱。I、II端散热模块沿着列车横向分别由外向内依次设置空气滤清器、水散热器、油散热器、离心风机组。

I、II端散热模块内的水散热器和油散热器可为串接式布置，也可为并接式布置。空气滤清器底部设有集尘箱，其底板可绕固定轴旋转，底板上表面贴有保证底板与集尘箱箱体之间密封的密封圈。主变压器副油箱上设有空气干燥器及连接主变压器油箱与主变压器副油箱的气体触发继电器。排尘装置包括集尘箱、吸尘管、排尘风机组、储尘箱及控制器，吸尘管为带有快速连接接头的软管，吸尘管的一端与空气滤清器底部的集尘箱相连通。膨胀水箱通过两侧的水管与I、II端散热模块的水散热器相连通。I、II端散热模块的离心风机组的电机可为两个相同或两个不同电机，也可为同一个双轴伸电机。

集成式冷却模块工作时，离心风机组带动外部环境空气流动，从列车两侧面吸进冷却空气，冷却空气经过散热器时吸收变流器冷却水和变压器冷却油带来的热量，然后沿着风机导流腔，再流向列车底部的环境当中。

所述的集成式冷却模块的空气滤清器采用惯性空气滤清器作为防尘装置的核心部件，此型空气滤清器采用中空惯性冲击式铝制过滤元件，这种特殊的结构既能防止一定的冲击、阻挡较大垃圾如废纸、塑料袋等，又能过滤灰尘和水滴，使空气得到最大程度的净化，同时空气通过空气滤清器时压力损失较小。惯性空气滤清器底部设置经整体计算设计的集尘箱，此集尘箱采用可绕固定轴旋转活动的底板设计，底板上表面贴密封圈，保证底板与集尘箱箱体之间的密封。此结构设计保证在维护清洗冷却模块时，能彻底清除集尘箱中的灰尘和颗粒。

所述的集成式冷却模块的排尘装置包括集尘箱、吸尘管、储尘箱、排尘风机组及控制器。排尘装置在控制器的控制下，定期启动排尘风机，将积聚在集尘箱中的灰尘吸到储尘箱中存放。上述空气滤清器与排尘装置合理配合使用，可防止灰尘重复进入散热器，有效降低散热器的污脏程度。吸尘管采用带快速连接接头的软管，方便拆卸和使用。

所述的集成式冷却模块的离心风机组由前导风筒、离心式风机叶轮、后导风筒、驱动电机组成。根据具体散热要求，每个散热模块使用一个或两个风机组，I、II端散热模块对应位置处的风机可采用两个相同或两个不同电机独立驱动，也可共用同一个双轴伸电机驱动。两个风机后导风筒之间设有导流隔断板，使空气在风机中流动更顺畅。这种设计可降低风机噪音，产品环境性更好。

所述的集成式冷却模块将两个散热模块设置在一个模块内。每个散热模块内的水散热器和油散热器可采用串接式布置，也可采用并接式布置。所谓串接式布置，即水散热器在前，油散热器在后，外界环境冷却空气先接触水散热器，由水散热器流出的冷却空气再经过油散热器；所谓并接式布置，即水散热器和油散热器上下布置，外界环境冷却空气同时接触水散热器和油散热器。水散热器和油散热器可采用独立式设计，也可采用整体式水-油散热器设计，此设计缩小了冷却装置的总体积，结构紧凑。

集成式冷却模块将主变压器冷却系统和主变流器冷却系统的关键部件和绝大多数重要配件集成在一起，使冷却模块不但具有散热功能，还具有为水系统补水、排气、过滤金属离子的作用，为油系统补油、除湿、排气、调节平衡压力的作用。功能更多，结构更紧凑。

例如，变压器副油箱与变压器主油箱之间安装的气体触发继电器，当变压器因故障区过热或强电场作用造成绝缘材料分解产生气体时，可通过气体触发继电器排气、报警或跳闸；变压器副油箱还通过气体触发继电器及管路向主油箱补充油量。变压器副油箱上设有空气干燥器，当变压器内部压力过小或过大时，空气通过空气干燥器进入或流出变压器副油箱，达到调节油系统压力平衡的目的。集成式冷却模块的膨胀水箱，可补偿温度变化引起的冷却系统内冷却水体积的变化；调节水泵进口的压力，若膨胀水箱内部的空气压力大于或小于某一规定的值时，可以通过膨胀水箱上的压力释放阀与周围空气交换；通过观察窗，可监视水位变化；当水箱水位过低或过满时，水位报警器会发出报警信号。

上述集成式冷却模块各组成部件可根据需要增减。

本发明的集成式冷却模块可取代已有技术中使用的一般独立式冷却装置，采用整体配套设计方法，实现各部件性能之间合理匹配，在满足换热要求的前提下，减少冷却装置所占的空间体积，增加冷却装置的功能，使结构更紧凑。这一特点，为交流传动动力分散式电力动车组的运用提供了一种新的技术。

本发明的集成式冷却模块，采用带集尘箱的惯性空气滤清器与排尘装置的配合，代替已有技术中的的一般防尘网，有效降低散热器的污脏程度。因此，这种结构更便于使用维护，延长了维护周期，降低了维护工作量；能极大地降低运营单位的使用维护成本，提高经济效益。这一特点，同样为交流传动动力分散式电力动车组的运用提供了一种新的技术。

本发明的集成式冷却模块，由于采用了模块化集成配套设计技术，具有总体体积小、结构紧凑、传热能力强、安装方便、维护维修工作量小和安全可靠等优点。

附图说明：

图1是本发明动力分散式电力动车组用集成式冷却模块前端结构示意图。

图2是本发明动力分散式电力动车组用集成式冷却模块后端结构示意图。

具体实施方式：现结合附图对本发明作进一步说明：请参照图1、图2，动力分散式电力动车组用集成式冷却模块包括I端散热模块、II端散热模块、膨胀水箱8、变压器副油箱13、空气干燥器14、气体触发继电器15等部件。I端散热模块设置有空气滤清器1、水散热器2、油散热器4、排尘装置、离心风机组等，排尘装置包括集尘箱17、排尘风机组21、储尘箱19。II端散热模块设置有空气滤清器12、水散热器11、油散热器10、离心风机组、排尘装置等，排尘装置包括集尘箱22、排尘风机组21、储尘箱20。在每个散热模块中，空气滤清器、水散热器、油散热器、离心风机组按着由外向内的顺序沿着列车横向布置。离心风机和风机驱动电机组成离心风机组，I、II端散热模块用的离心风机组的风机后导风筒之间设有导流隔断板，离心风机组设在安装箱体6内，安装箱体与I、II端散热模块连接。膨胀水箱8设置在包容离心风机组的安装箱体6顶部，膨胀水箱8上设置压力释放阀9、水位观察窗7。膨胀水箱8通过两侧的水管5与I、II端散热模块的水散热器2、11相连。在安装箱体6的前后两端分别设置变压器副油箱13和排尘装置。在变压器副油箱13上设置空气干燥器14及连接主变压器油箱与主变压器副油箱的气体触发继电器15。吸尘管18、23为带有快速连接接头的软管，吸尘管的一端分别与空气滤清器1、12底部的集尘箱17、22相连通。

Claims (8)

1 一种动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，其特征在于：安装箱体左右两侧设有I、II端散热模块，安装箱体前后端设有主变压器副油箱、排尘装置，安装箱体内设有I、II端散热模块用的离心风机组及其风机后导风筒之间的导流隔断板，安装箱体顶部设有膨胀水箱。

2 根据权利要求1所述的动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，其特征在于：I、II端散热模块是由外向内依次沿着列车横向设置的空气滤清器、水散热器、油散热器、离心风机组。

3 根据权利要求1所述的动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，其特征在于：I、II端散热模块内的水散热器和油散热器可为串接式布置，也可为并接式布置。

4 根据权利要求1所述的动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，其特征在于：空气滤清器底部设有集尘箱，其底板可绕固定轴旋转，底板上表面贴有保证底板与集尘箱箱体之间密封的密封圈。

5 根据权利要求1所述的动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，其特征在于：主变压器副油箱上设有空气干燥器及连接主变压器油箱与主变压器副油箱的气体触发继电器。

6 根据权利要求1所述的动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，其特征在于：排尘装置包括集尘箱、吸尘管、排尘风机组、储尘箱及控制器，吸尘管为带有快速连接接头的软管，吸尘管的一端与空气滤清器底部的集尘箱相连通。

7 根据权利要求1所述的动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，其特征在于：膨胀水箱通过两侧的水管与I、II端散热模块的水散热器相连通。

8 根据权利要求1所述的动力分散式电力动车组用集成式冷却模块，其特征在于：I、II端散热模块的离心风机组的电机可为两个相同或两个不同电机，也可为同一个双轴伸电机。

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