CN102857077A - 整流器冷却装置及冷却方法 - Google Patents

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张斌
何亮
魏春爱
孙小梅
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Abstract

本发明涉及一种整流器冷却装置及冷却方法。构成：整流元件安装在蒸发冷却器的外侧板表面，在蒸发冷却器内设有制冷剂，蒸发冷却器的低温低压制冷剂气体通过第一管路送到冷凝器，冷凝器通过第二管路与蒸发冷却器连接，在第一管路上设有变频压缩机，在变频压缩机与蒸发冷却器之间的第一管路上设有电控阀门，冷凝器与蒸发冷却器之间的第二管路上设有电子膨胀阀，在蒸发冷却器上设有温度信号传感器，冷凝器上设有压力信号传感器，温度信号传感器、压力信号传感器、电控阀门和变频压缩机分别与自动控制箱电信号连接。本发明有效的解决了整流柜内整流元件发热量大的问题，满足了电解系列安全连续生产的要求，同时也可以节约大量水资源。

Description

整流器冷却装置及冷却方法
技术领域
 本发明涉及一种整流器冷却装置及冷却方法，尤其涉及一种自动控制的整流器蒸发冷却装置及冷却方法。
背景技术
目前，电解铝厂整流器整流元件的冷却基本上全部采用水水冷却或水风冷却。这两种冷却方式的介质都是水，水的导热性好，但绝缘性差，水循环系统工艺要求高，安装复杂，维护工作量大，而且一旦漏水，会带来安全隐患。采用水冷必须解决冷却水的纯度和长期运行时系统的可靠性及腐蚀两大问题。随着电解电流的增大，整流元件发热量的增大，水循环系统也随之不断增大。大电流硅整流装置因电流大、功率损耗大、发热量大，所以冷却是很重要的问题。现有的水水冷却器和水风冷却器这两种方式管路构成复杂，密封接头多，容易发生泄漏事故，而且随着整流元件发热量的不断增大，这两种冷却方式已逐渐不能满足冷却要求。这将直接导致整流柜内整流元件过热，整流效率下降，甚至跳闸，影响电解系列的正常生产。
发明内容
为了解决上述技术问题本发明提供一种整流器冷却装置及冷却方法，目的是解决了整流柜内整流元件发热量大的问题，提高了电解系列的供电可靠性。
为达上述目的本发明整流器冷却装置，由下述结构构成：整流元件安装在蒸发冷却器的外侧板表面，在蒸发冷却器内设有制冷剂，蒸发冷却器的低温低压制冷剂气体通过第一管路送到冷凝器，冷凝器通过第二管路与蒸发冷却器连接，在第一管路上设有变频压缩机，在变频压缩机与蒸发冷却器之间的第一管路上设有电控阀门，冷凝器与蒸发冷却器之间的第二管路上设有电子膨胀阀，在蒸发冷却器上设有温度信号传感器，冷凝器上设有压力信号传感器，温度信号传感器、压力信号传感器、电控阀门和变频压缩机分别与自动控制箱电信号连接。
所述的电子膨胀阀与冷凝器之间的第二管路上设有干燥过滤器。
所述的干燥过滤器与冷凝器之间的第二管路上设有安全阀。
所述的整流元件与蒸发冷却器用螺丝钉固定，蒸发冷却器与整流元件接触的外侧壁面为纯铜板，外表面光滑平整，在整流元件与接触壁之间涂抹导热硅脂。
所述的冷凝器为铜管组组成，在铜管外增加肋片，在冷凝器上设有室外散热器，室外散热器上设有风扇。
所述的干燥过滤器内部采用分子筛结构。
整流器冷却装置的冷却方法，包括下述步骤：变频压缩机吸入蒸发冷却器蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体，并通过室外散热器进行热交换，将热量散发到室外的大气中；当常温高压液体流入电子膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入蒸发冷却器，整流元件的热量通过蒸发冷却器的外侧板传至内部的制冷剂，使制冷剂产生相变吸热，由液态转化为气态蒸发，把整流元件的热量带走，制冷剂的蒸气上升至冷凝器，通过室外散热器进行热交换，变频压缩机再吸入蒸发冷却器蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，又重复下一个制冷循环。
本发明的优点效果：本发明冷却效果较明显。冷却介质电气性能好，可以采用绝缘等级较低的材料，减小投资。操作维护方便。启动、停止、增减负荷等冷却系统均能自行调节。运行安全，冷却介质具有灭火、灭弧性能，有可能控制整流元件内部事故的扩大。密闭的结构方式绝对防止污染，经济性好。紧凑的结构方式缩小了体积，减小了重量。为整流电路的冷却提供了最好的条件。蒸发冷却与水冷同为内冷技术，二者相比，蒸发冷却的优越性主要有以下几点:    1、温差小，温度分布更为均匀。2、冷却介质的绝缘性和物化性均好于水，可以避免由于水的泄露而损坏绝缘的二次故障。总之，在整流器的若干冷却方式中，蒸发冷却无疑具有不可比拟的优越性。而自动控制的蒸发冷却克服了以往蒸发冷却系统中蒸发器内压力随热负荷变化而变化的缺点，有效的解决了整流柜内整流元件发热量大的问题，提高了电解系列的供电可靠性，满足了电解系列安全连续生产的要求，同时也可以节约大量水资源。
附图说明
图1是整流器冷却装置结构示意图。
其中：1、蒸发冷却器；2、冷凝器；3、变频压缩机；4、室外散热器； 5、温度信号传感器；6、压力信号传感装置；7、整流元件；8、第一管路；81、第二管路；9、电控阀门；10、电子膨胀阀；11、干燥过滤器；12、自动控制箱；13、安全阀。
具体实施方法
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图所示本发明整流器冷却装置，由下述结构构成：整流元件7安装在蒸发冷却器1的外侧板表面，在蒸发冷却器1内设有制冷剂，蒸发冷却器1的低温低压制冷剂气体通过第一管路8送到冷凝器2，冷凝器2通过第二管路81与蒸发冷却器1连接，在第一管路8上设有变频压缩机3，在变频压缩机3与蒸发冷却器1之间的第一管路8上设有电控阀门9，冷凝器2与蒸发冷却器1之间的第二管路81上设有电子膨胀阀10，在蒸发冷却器1上设有温度信号传感器5，冷凝器2上设有压力信号传感器6，温度信号传感器5、压力信号传感器6、电控阀门9和变频压缩机3分别与自动控制箱12电信号连接。
电子膨胀阀10与冷凝器2之间的第二管路81上设有干燥过滤器11，干燥过滤器11与冷凝器2之间的第二管路81上设有安全阀13；干燥过滤器11内部采用分子筛结构。
整流元件7与蒸发冷却器1用螺丝钉固定，蒸发冷却器1与整流元件7接触的外侧壁面为纯铜板，外表面光滑平整，在整流元件与接触壁之间涂抹导热硅脂；冷凝器2为铜管组组成，在铜管外增加肋片，在冷凝器2上设有室外散热器4，室外散热器4上设有风扇。
温度信号传感器5和压力信号传感器6是电接点温度计和压力表，也可以是远传温度计和压力表，还可以是远传温度变送器和压力变送器。
电控阀门9可以是电动阀，也可以是电磁阀。
自动控制箱12内装有断路器、接触器、热继电器和PLC。
整流器冷却装置的冷却方法，包括下述步骤：变频压缩机3吸入蒸发冷却器1蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器2；高压高温气体经冷凝器2冷却后使气体冷凝变为常温高压液体，并通过室外散热器4进行热交换，将热量散发到室外的大气中；当常温高压液体流入电子膨胀阀10，经节流成低温低压的湿蒸气，流入蒸发冷却器1，整流元件7的热量通过蒸发冷却器的外侧板传至内部的制冷剂，使制冷剂产生相变吸热，由液态转化为气态蒸发，把整流元件的热量带走，制冷剂的蒸气上升至冷凝器2，通过室外散热器4进行热交换，变频压缩机3再吸入蒸发冷却器1蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，又重复下一个制冷循环。
第一管路8中的电控阀门9在制冷系统中受自动控制箱12控制，调节管路中的压力和流量。第二管路8中的干燥过滤器11内部采用分子筛结构，能够去除管道中的少量杂质水份等，防止制冷剂与水反应，腐蚀管路设备，起到净化系统的目的。为了测量冷却介质的温度，在蒸发冷却器1中的温度信号传感器5用来测量冷却介质的温度。当由于操作或其它原因而导致系统内部压力过高时，安全阀可以自动排气，防止事故的发生。
本实施例所述的蒸发冷却器，它的形状可以根据具体工程采用的整流元件确定，这不能用于限制本发明的保护范围。
本实施例所述的制冷剂，应为有着优良的电气性能和传热性能，沸点适中，在一个大气压下沸点温度50 ℃ 以下，热导率大，绝缘性好，无毒、不燃烧，不破坏臭氧层，如R-113，也可以是其他任何符合要求的环保型制冷剂，这不能用于限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.整流器冷却装置，其特征在于由下述结构构成：整流元件安装在蒸发冷却器的外侧板表面，在蒸发冷却器内设有制冷剂，蒸发冷却器的低温低压制冷剂气体通过第一管路送到冷凝器，冷凝器通过第二管路与蒸发冷却器连接，在第一管路上设有变频压缩机，在变频压缩机与蒸发冷却器之间的第一管路上设有电控阀门，冷凝器与蒸发冷却器之间的第二管路上设有电子膨胀阀，在蒸发冷却器上设有温度信号传感器，冷凝器上设有压力信号传感器，温度信号传感器、压力信号传感器、电控阀门和变频压缩机分别与自动控制箱电信号连接。
2.根据权利要求1所述的整流器冷却装置，其特征在于所述的电子膨胀阀与冷凝器之间的第二管路上设有干燥过滤器。
3.根据权利要求2所述的整流器冷却装置，其特征在于所述的干燥过滤器与冷凝器之间的第二管路上设有安全阀。
4.根据权利要求1所述的整流器冷却装置，其特征在于所述的整流元件与蒸发冷却器用螺丝钉固定，蒸发冷却器与整流元件接触的外侧壁面为纯铜板，外表面光滑平整，在整流元件与接触壁之间涂抹导热硅脂。
5.根据权利要求1所述的整流器冷却装置，其特征在于所述的冷凝器为铜管组组成，在铜管外增加肋片，在冷凝器上设有室外散热器，室外散热器上设有风扇。
6.根据权利要求2所述的整流器冷却装置，其特征在于所述的干燥过滤器内部采用分子筛结构。
7.根据权利要求1所述的整流器冷却装置的冷却方法，其特征在于包括下述步骤：变频压缩机吸入蒸发冷却器蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体，并通过室外散热器进行热交换，将热量散发到室外的大气中；当常温高压液体流入电子膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入蒸发冷却器，整流元件的热量通过蒸发冷却器的外侧板传至内部的制冷剂，使制冷剂产生相变吸热，由液态转化为气态蒸发，把整流元件的热量带走，制冷剂的蒸气上升至冷凝器，通过室外散热器进行热交换，变频压缩机再吸入蒸发冷却器蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，又重复下一个制冷循环。
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