CN102781204A - 用于集装箱式电力电子设备的水冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，包括水冷主机舱、阀组舱和箱外换热舱，所述水冷主机舱内设有控制系统、由控制系统控制的水冷主机、去阀室管路和去外舱管路；所述阀组舱内设有阀室主管路、阀室分管路、单元管路和快速接头，所述阀室分管路与所述阀室主管路连接，在所述阀室分管路上分布有所述单元管路，所述单元管路通过快速接头与所述阀室分管路连接；所述箱外换热舱内设有外舱主管路和水风换热器，所述水风换热器连接于所述外舱主管路上；所述水冷主机通过去阀室管路与阀室主管路连接，所述水冷主机通过去外舱管路与外舱主管路连接。本发明的维护更加方便，散热效率更高，零件数更少，装配更加简化。

Description

用于集装箱式电力电子设备的水冷系统

技术领域

本发明涉及电力电子设备的水冷技术领域，特别是涉及一种用于集装箱式电力电子设备的水冷系统。

背景技术

目前电力电子设备应用于各个行业，通过对半导体器件的控制，可以输出各种符合用户要求的电流、电压及频率。目前半导体器件的应用越来越广泛，要求的电流值及电压值也越来越高，因此半导体器件的发热量越来越大，对电力电子设备的散热要求也就随之提高。目前广泛使用的散热方式为自冷和风冷，水冷散热方式应用的还比较少。

目前电力电子设备的阀组安装多为户内式安装，需要建设必要的房屋来布置设备本体及冷却系统，这样既占地面积大、建设周期长，又增加了投资额。而目前还暂时没有能有效解决这些问题的方案出现。

发明内容

基于此，针对上述问题，本发明提出一种用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，可应用于10kV及以上电压等级的电力电子设备的阀组，采用集装箱式安装布局，安装维护更加方便，而且是一种电路、水路进出端分开的密闭式纯水冷却系统。

本发明的技术方案是：一种用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，包括水冷主机舱、阀组舱和箱外换热舱，其中：

所述水冷主机舱内设有控制系统、由控制系统控制的水冷主机、去阀室管路和去外舱管路；

所述阀组舱内设有阀室主管路、阀室分管路、单元管路和快速接头，所述阀室分管路与所述阀室主管路连接，在所述阀室分管路上分布有所述单元管路，所述单元管路通过快速接头与所述阀室分管路连接；

所述箱外换热舱内设有外舱主管路和水风换热器，所述水风换热器连接于所述外舱主管路上；

所述水冷主机通过去阀室管路与阀室主管路连接，所述水冷主机通过去外舱管路与外舱主管路连接。

在水冷主机舱中，水冷主机的摆放要考虑进出口的方向及维护的便利性，将主泵放置在靠近集装箱门的位置，便于人员进出维护。水冷主机上各种显示仪表均集中布置在靠近控制系统的一侧，便于观测。水冷主机可提供进出口压力、进口流量、进出口温度、电阻率等参数的就地显示及控制界面显示。控制系统可采用屏柜式布局，便于操作。水冷主机舱的布置便于日常操作及检修维护。在阀组舱中，阀室分管路可直接固定于阀组上，这样可节省维护空间。从阀室分管路通过单元管路、快速接头与阀组进出口相连接。单元管路配有快速接头，具有拆卸后自密封功能，在阀组单元损坏时，可在不排水的情况下更换阀组单元，十分易于维护。在箱外换热舱中，水风换热器在不同水温的情况下顺序开启，将不同发热量下的水温控制在相对稳定的温度范围内。水风换热器通过外舱主管路与水冷主机舱连接，外舱主管路可配置软连接段，便于安装与维护。

在其中一个实施例中，为了保证水冷主机能够提供进出口压力、进口流量、进出口温度、电阻率等参数的就地显示及控制界面显示，所述水冷主机具有进出口压力表、进口流量表、进出口温度表、电阻率测试仪和人机交互界面。另外，水冷主机的摆放要考虑进出口的方向及维护的便利性，将主泵放置在靠近集装箱门的位置，便于人员进出维护。水冷主机上各种显示仪表均集中布置在靠近控制系统的一侧，便于观测。

在其中一个实施例中，为使控制系统便于操作，所述控制系统安装于设于水冷主机舱侧壁上的控制柜内。另外，控制系统最好采用屏柜式布局，水冷主机舱的布置也应该便于日常操作及检修维护。

在其中一个实施例中，为确保去阀室管路的安装可靠，所述去阀室管路通过管夹固定于水冷主机舱的底面。另外，可在去阀室管路上设置便于安装的软连接段，也可通过管夹固定在集装箱底部，确保水管安装可靠。再次，还可在去外舱管路上设置便于安装的软连接段，并通过管夹固定在水冷主机舱顶部，以确保水管安装可靠。

在其中一个实施例中，由于整个水冷系统在处于高压环境下工作，为保证其运行平稳，所述阀室主管路、阀室分管路和单元管路均为绝缘管材。

在其中一个实施例中，所述阀组舱内从上至下设有多层阀组单元，为确保上下层阀组单元的流量平衡，每一层阀组单元均设有一阀室分管路，并在每层阀室分管路上设有等电位接头，确保每层管路中水的电位与每层单元的电位相等，以保证绝缘效果。阀室分管路可直接固定于阀组上，这样可节省维护空间。

在其中一个实施例中，所述单元管路自左向右安装于所述阀室分管路上，且所述单元管路与每一层阀组单元的阀室分管路通过快速接头连接。目的是便于装配，且具有拆卸后自密封功能，在阀组单元损坏时，可在不排水的情况下更换阀组单元，十分易于维护。

在其中一个实施例中，所述单元管路为氟塑料材质。氟塑料材质能有效定型，并有很好的绝缘及寿命特性，并有一定的弹性，易于装配。

在其中一个实施例中，为便于风机将热量排向舱外，所述水风换热器水平并列布置于箱外换热舱内。在不同水温的情况下顺序开启，将不同发热量下的水温控制在相对稳定的温度范围内。

在其中一个实施例中，所述水风换热器通过减振支座与集装箱顶部固定。可有效降低由于风机工作时产生震动所引起的噪音，并便于安装、维护。

本发明的有益效果是：

1）采用三舱式布局，各自功能区域明晰，高压与操作区域完全隔离，布局更加合理；集装箱顶部布置水风换热器，外观简洁精美，减小了设备的占地面积，提高了设备的美观性、可靠性，易于安装及维护；

2）水冷系统的控制及仪表单独在一个舱室内，将所有仪表安装在集成面板上，便于对水冷系统的调试及日常维护，与高压部分隔离，互不干扰；

3）将水风换热器置于箱外换热舱内（即集装箱顶部），模块式安装，便于安装及维护，减少占地面积；

4）单元分管路采用快速接头与阀组单元连接，在不排水的情况下可以更换功率单元；

5）阀室分管路上设置等电位接头，将管路的水与邻近的阀组单元等同电位，提升了绝缘效果。

附图说明

图1是本发明实施例所述水冷系统的主视图；

图2是图1所述水冷系统的箱外俯视图；

图3是图1所述水冷系统的箱内俯视图；

图4是图1所述水冷系统的左视图；

图5是本发明实施例所述阀组单元与快速接头连接的轴侧图；

附图标记说明：

1-水冷主机，2-控制系统，3-去阀室管路，4-去外舱管路，5-阀室主管路，6-阀室分管路，7-单元管路，8-快速接头，9-外舱主管路，10-水风换热器，11-减振支座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例：

如图1到图5所示，一种用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，包括水冷主机舱、阀组舱和箱外换热舱，水冷主机舱与阀组舱并列相邻设置，箱外换热舱设置与水冷主机舱与阀组舱的顶部。

所述水冷主机舱内设有控制系统2、由控制系统2控制的水冷主机1、去阀室管路3和去外舱管路4。

所述阀组舱内设有阀室主管路5、阀室分管路6、单元管路7和快速接头8，所述阀室分管路6与所述阀室主管路5连接，在所述阀室分管路6上分布有所述单元管路7，所述单元管路7通过快速接头8与所述阀室分管路6连接。

所述箱外换热舱内设有外舱主管路9和水风换热器10，所述水风换热器10连接于所述外舱主管路9上。

所述水冷主机1通过去阀室管路3与阀室主管路5连接，所述水冷主机1通过去外舱管路4与外舱主管路9连接。

本实施例中，为了保证水冷主机1能够提供进出口压力、进口流量、进出口温度、电阻率等参数的就地显示及控制界面显示，所述水冷主机1具有进出口压力表、进口流量表、进出口温度表、电阻率测试仪和人机交互界面。另外，水冷主机1的摆放要考虑进出口的方向及维护的便利性，将主泵放置在靠近集装箱门的位置，便于人员进出维护。水冷主机1上各种显示仪表均集中布置在靠近控制系统2的一侧，便于观测。

本实施例中，为使控制系统2便于操作，所述控制系统2安装于设于水冷主机舱侧壁上的控制柜内。另外，控制系统2最好采用屏柜式布局，水冷主机舱的布置也应该便于日常操作及检修维护。

本实施例中，为确保去阀室管路3的安装可靠，所述去阀室管路3通过管夹固定于水冷主机舱的底面。另外，可在去阀室管路3上设置便于安装的软连接段，也可通过管夹固定在集装箱底部，确保水管安装可靠。再次，还可在去外舱管路4上设置便于安装的软连接段，并通过管夹固定在水冷主机舱顶部，以确保水管安装可靠。

本实施例中，由于整个水冷系统在处于高压环境下工作，为保证其运行平稳，所述阀室主管路5、阀室分管路6和单元管路7均为绝缘管材。

本实施例中，所述阀组舱内从上至下设有多层阀组单元，为确保上下层阀组单元的流量平衡，每一层阀组单元均设有一阀室分管路6，并在每层阀室分管路6上设有等电位接头，确保每层管路中水的电位与每层单元的电位相等，以保证绝缘效果。阀室分管路6可直接固定于阀组上，这样可节省维护空间。

本实施例中，所述单元管路7自左向右安装于所述阀室分管路6上，且所述单元管路7与每一层阀组单元的阀室分管路6通过快速接头8连接。目的是便于装配，且具有拆卸后自密封功能，在阀组单元损坏时，可在不排水的情况下更换阀组单元，十分易于维护。

本实施例中，所述单元管路7为氟塑料材质。氟塑料材质能有效定型，并有很好的绝缘及寿命特性，并有一定的弹性，易于装配。

本实施例中，为便于风机将热量排向舱外，所述水风换热器10水平并列布置于箱外换热舱内。在不同水温的情况下顺序开启，将不同发热量下的水温控制在相对稳定的温度范围内。

本实施例中，所述水风换热器10通过减振支座11与集装箱顶部固定。可有效降低由于风机工作时产生震动所引起的噪音，并便于安装、维护。

本实施例所述的水冷系统，在水冷主机舱中，水冷主机1的摆放要考虑进出口的方向及维护的便利性，将主泵放置在靠近集装箱门的位置，便于人员进出维护。水冷主机1上各种显示仪表均集中布置在靠近控制系统2的一侧，便于观测。水冷主机1可提供进出口压力、进口流量、进出口温度、电阻率等参数的就地显示及控制界面显示。控制系统2可采用屏柜式布局，便于操作。水冷主机舱的布置便于日常操作及检修维护。在阀组舱中，阀室分管路6可直接固定于阀组上，这样可节省维护空间。从阀室分管路6通过单元管路7、快速接头8与阀组进出口相连接。单元管路7配有快速接头8，具有拆卸后自密封功能，在阀组单元损坏时，可在不排水的情况下更换阀组单元，十分易于维护。在箱外换热舱中，水风换热器10在不同水温的情况下顺序开启，将不同发热量下的水温控制在相对稳定的温度范围内。水风换热器10通过外舱主管路9与水冷主机舱连接，外舱主管路9可配置软连接段，便于安装与维护。

本发明所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，采用集装箱式的设计，可免除房屋的建设投资及建设周期，而且可大幅减少现场的安装工作量。整个水冷系统采用集装箱式布局、水冷方式散热，涉及的技术范围包括半导体器件的安装、传热、固体及流体应力分析、电磁兼容、高压绝缘配合等多方面的技术。而水冷系统的设计更涉及流量、压力、温度、电阻率、散热均衡度、维护、快速安装等多方面的考量，因此，本水冷系统采用合理的设计，为阀组的安全运行和方便维护提供有力保障。

由于空间紧凑，在结构设计上既要考虑流量、压力、温度、电阻率、散热均衡度等传统问题，还要考虑占地面积，管路耐压，便于安装维护等新问题。在集装箱选择上采用的是定制尺寸的集装箱，可以根据实际情况合理利用空间，灵活性很大。但在运输时，不能采用标准集装箱的运输方式，对运输会造成一定程度的不便。

上述实施例的技术方案，由于采用双体立式结构，维护更加方便；采用水冷散热方式，散热效率更高；采用模块化设计，零件数更少，装配更加简化。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，包括水冷主机舱、阀组舱和箱外换热舱，其中：

所述水冷主机舱内设有控制系统、由控制系统控制的水冷主机、去阀室管路和去外舱管路；

所述阀组舱内设有阀室主管路、阀室分管路、单元管路和快速接头，所述阀室分管路与所述阀室主管路连接，在所述阀室分管路上分布有所述单元管路，所述单元管路通过快速接头与所述阀室分管路连接；

所述箱外换热舱内设有外舱主管路和水风换热器，所述水风换热器连接于所述外舱主管路上；

所述水冷主机通过去阀室管路与阀室主管路连接，所述水冷主机通过去外舱管路与外舱主管路连接。

2.根据权利要求1所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述水冷主机具有进出口压力表、进口流量表、进出口温度表、电阻率测试仪和人机交互界面。

3.根据权利要求1所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述控制系统安装于设于水冷主机舱侧壁上的控制柜内。

4.根据权利要求1所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述去阀室管路通过管夹固定于水冷主机舱的底面。

5.根据权利要求1所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述阀室主管路、阀室分管路和单元管路均为绝缘管材。

6.根据权利要求1所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述阀组舱内从上至下设有多层阀组单元，每一层阀组单元均设有一阀室分管路，并在每层阀室分管路上设有等电位接头。

7.根据权利要求6所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述单元管路自左向右安装于所述阀室分管路上，且所述单元管路与每一层阀组单元的阀室分管路通过快速接头连接。

8.根据权利要求1或7所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述单元管路为氟塑料材质。

9.根据权利要求1所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述水风换热器水平并列布置于箱外换热舱内。

10.根据权利要求1或9所述的用于集装箱式电力电子设备的水冷系统，其特征在于，所述水风换热器通过减振支座与集装箱顶部固定。

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