CN103841809A - 一种密闭设备冷却系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密闭设备冷却系统，包括密闭箱体、制冷装置、电热器和控制电路，制冷装置包括压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器，密闭设备和制冷装置的主要部件安装在密闭箱体中，所述的控制电路包括温度传感器和控制制冷装置、电热器工作的控制器，温度传感器的信号输出端接控制器。本发明密闭设备冷却系统工作时首先开启电热器，让密闭箱体内温度升高到使密闭设备的元器件表面的凝露水汽化，再启动密闭设备，可以降低设备的故障率，提高安全等级。

Description

一种密闭设备冷却系统和控制方法

[技术领域]

本发明涉及密闭设备，尤其涉及一种密闭设备冷却系统和控制方法。

[背景技术]

随着电力设备功率器件的功率越来越大，发热量也越来越大，传统的风扇散热越来越难以满足要求，而且类似防爆防尘等特殊应用环境对设备的密封性和可靠性有着更高的要求，当密闭箱体内的空气温度超过发热元件的工作温度时，不仅发热元件中的元件易老化损坏、使用寿命缩短，而且发热元件高温工作容易发生爆炸。因此，必须降低防爆箱内的空气温度。专利号为CN200920044943.9的发明专利公开一种恒温空调式隔爆箱。该隔爆箱含有箱体、发热元件和空气温度调节器，发热元件和空气温度调节器的室内机均处于箱体内。箱体的侧壁上加工有接口安装孔，接口安装孔内有防爆接口。室外机的冷凝器处于箱体之外，其特点是室外机的压缩机处于箱体内。室内机的蒸发器进口通过节流减压元件、防爆接口及管道与室外机的冷凝器出口相连通。室内机的蒸发器出口通过管道与压缩机的进口相连，压缩机的出口通过管道和防爆接口与冷凝器的进口相接。恒温空调式隔爆箱存在以下缺点：

1.只能调节隔爆箱内的温度，不能调节箱内的湿度，当箱内湿度超限时，容易增加爆炸的风险。

2.蒸发器与发热元件不接触，发热元件通过空气对流散热，散热效率低。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种安全等级高的密闭设备冷却系统。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种散热效率高的密闭设备冷却系统。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种安全系数高的密闭设备冷却系统的控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种密闭设备冷却系统，包括密闭箱体、制冷装置、电热器和控制电路，制冷装置包括压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器，密闭设备和制冷装置的主要部件安装在密闭箱体中，所述的控制电路包括温度传感器和控制制冷装置、电热器工作的控制器，温度传感器的信号输出端接控制器。

以上所述的密闭设备冷却系统，蒸发器包括板式蒸发器，板式蒸发器包括蒸发器铜管和金属板，金属板的表面包括蛇形的凹槽，蒸发器铜管嵌入到凹槽中；密闭设备的主要发热元器件安装在板式蒸发器的金属板上。

以上所述的密闭设备冷却系统，包括蒸发风机，蒸发器包括翅片蒸发器，翅片蒸发器与板式蒸发器串联；蒸发风机安装在翅片蒸发器风道的入口或出口处。

以上所述的密闭设备冷却系统，板式蒸发器的入口接冷凝器，板式蒸发器的出口接翅片蒸发器的入口，翅片蒸发器的出口通过节流部件接压缩机。

以上所述的密闭设备冷却系统，包括防爆排水装置，防爆排水装置包括出水弯管和布置在密闭箱体底部的贮水槽，出水弯管的入口位于贮水槽中，出水弯管的出口伸到密闭箱体之外，出水弯管的中部包括作为水封的存水弯，贮水槽的高度大于出水弯管的高度；翅片蒸发器冷凝水的出水管通贮水槽。

以上所述的密闭设备冷却系统，包括复数个板式蒸发器，板式蒸发器之间通过软管连接，翅片蒸发器与板式蒸发器之间通过软管连接。

以上所述的密闭设备冷却系统，冷凝器安装在密闭箱体外面。

以上所述的密闭设备冷却系统，所述的密闭设备是防爆变频器。

一种上述密闭设备冷却系统的控制方法，包括以下步骤：

1）首先开启电热器，让密闭箱体内温度升高到使密闭设备的元器件表面的凝露水汽化；

2）密闭箱体内温度升高到第一设定温度时，关闭电热器，启动密闭设备；

3）密闭箱体内温度升高到第二设定温度时，启动制冷装置。

以上所述的控制方法，制冷装置的蒸发器包括板式蒸发器和翅片蒸发器，板式蒸发器的入口接冷凝器，板式蒸发器的出口接翅片蒸发器的入口，翅片蒸发器的出口通过节流部件接压缩机；制冷装置工作过程中，板式蒸发器的工作温度高于露点，翅片蒸发器的工作温度低于露点。

本发明密闭设备冷却系统工作时首先开启电热器，让密闭箱体内温度升高到使密闭设备的元器件表面的凝露水汽化，再启动密闭设备，可以降低设备的故障率，提高安全等级。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例防爆变频器冷却系统的结构示意图。

图2是本发明实施例防爆变频器冷却系统的俯视图。

图3是图1中的A向剖视图。

图4是本发明实施例铝板铜管蒸发器的主视图。

图5是本发明实施例铝板铜管蒸发器的左视图。

图6是图4中的B向剖视图。

图7是本发明实施例防爆变频器冷却系统控制电路的原理图。

图8是本发明实施例防爆变频器冷却系统控制过程示意图。

[具体实施方式]

如图1至图3所示，本发明实施例防爆变频器冷却系统包括密闭的防爆箱体1、变频器、制冷装置、电热器（电热丝）2和控制电路。

制冷装置包括压缩机3、冷凝器4、冷凝风机5节流部件和蒸发器，变频器和制冷装置的主要部件安装在密闭的防爆箱体1中。

如图7所示，控制电路包括温度传感器10和微处理器（控制器），温度传感器10安装在箱体1中，温度传感器10的信号输出端接控制器。控制器控制变频器的工作，并分别控制电热器（电热丝）2、压缩机3、冷凝风机5和蒸发风机8电路的通断。

蒸发器包括三个铝板铜管蒸发器6和一个翅片蒸发器7。变频器的主要发热元器件12如IGBT和整流二极管等固定在铝板铜管蒸发器6的安装面上。

铝板铜管蒸发器6的结构如图4至图6所示，包括蛇形的铜管602和铝板601，铝板601的上表面有一条蛇形凹槽601a，铜管602嵌入到凹槽601a中，铜管602的两端伸出铝板601，铜管602的两个伸出端都安装有截止阀603。

凹槽601a的横截面为大于半圆的弓形，凹槽601a对应的圆弧为优弧。铜管602的初始直径小于凹槽601a的直径，铜管602嵌入凹槽601a后，利用压力机将铜管602露出铝板601的上表面的弧面向下压平，使铜管602嵌入凹槽部分横截面同样成为大于半圆的弓形，铜管602的上平面部分与铝板601的上表面齐平。通过挤压，铜管602与铝板601的凹槽601a过盈配合，不会松脱，且形成良好的导热面。

翅片蒸发器7是传统的铜管翅片蒸发器。翅片蒸发器7与铝板铜管蒸发器6串联。蒸发风机8安装在翅片蒸发器7风道的入口处(或出口处)。蒸发风机8在箱体1中形成循环对流空气，对变频器的其他发热部件进行冷却。

翅片蒸发器7的出口接通过节流部件接压缩机3，翅片蒸发器7的入口接铝板铜管蒸发器6的出口，三个铝板铜管蒸发器6相互串联，铝板铜管蒸发器6的入口接冷凝器4。

制冷装置主要部件之间通过软管连接。如图所示，三个铝板铜管蒸发器6之间通过软管11连接，翅片蒸发器7与铝板铜管蒸发器6之间通过软管11连接，冷凝器4与压缩机3通过软管11连接。

冷凝器4和冷凝风机5安装在防爆箱体1外面，位于防爆箱体1的上方。铝板铜管蒸发器6与冷凝器4之间通过软管11连接，冷凝器4与压缩机3通过软管11连接。

为了将系统中的湿气除去，系统包括防爆排水装置，防爆排水装置包括出水弯管9和布置在防爆箱体1底部的贮水槽10，出水弯管9的入口位于贮水槽10中，出水弯管9的出口伸到防爆箱体1之外，出水弯管9的中部包括作为水封的存水弯901，贮水槽10的高度大于出水弯管9的高度；翅片蒸发器7冷凝水的出水管701通贮水槽10。

如图8所示，上述防爆变频器冷却系统的控制方法，包括以下步骤：

1）第一阶段（t0-t1）：首先开启电热器2，让防爆箱体1内温度升高到使变频器元器件表面的凝露水汽化；达到安全点后再开启变频器，变频器的电器件不会因凝露水而产生击穿的危险。

2）第二阶段（t1-t2）：防爆箱体1内温度升高到第一设定温度T1时，关闭电热器2，启动变频器，变频器中发热元器件使防爆箱体1内温度升高；当防爆箱体1内温度升高到第二设定温度T2时，启动制冷装置。

3）第三阶段（t2以后）：为正常工作阶段，制冷装置工作之后，安装在铝板铜管蒸发器6上的元器件如IGBT和整流二极管的温度缓慢下降，铝板铜管蒸发器6的工作温度始终高于露点，但不会超过极限温度T3，如曲线A所示；翅片蒸发器7的温度快速下降，工作温度低于露点，如曲线B所示，以实现除湿的功能。翅片蒸发器7产生的冷凝水通过防爆排水装置排出。

本发明器冷却系统以上实施例采用铝板铜管式蒸发器，翅片蒸发器，压缩机系统内冷却，铝板铜管式蒸发器可以作为发热功率器件如IGBT和整流二极管的安装板，变频器的主要发热器件安装在制冷铝板上，直接通过铝板热传导散热，解决大功率器件的散热问题，另外通过翅片蒸发器来给器内的其他发热量小的部件进行散热。电加热器和翅片蒸发器可以通过以上实施例的控制方式来给防爆变频器进行除湿，可以降低设备的故障率，提高安全等级。本发明以上实施例的主要器件采用软管11连接，相比传统的空调系统采用的铜管连接方式，软管11连接方便产品的维修和安装，制冷装置中的器件能灵活安装，能适应结构紧凑的各种空间设备。

Claims (10)

1.一种密闭设备冷却系统，包括密闭箱体和制冷装置，制冷装置包括压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器，密闭设备和制冷装置的主要部件安装在密闭箱体中，其特征在于，包括电热器和控制电路，所述的控制电路包括温度传感器和控制制冷装置、电热器工作的控制器，温度传感器的信号输出端接控制器。

2.根据权利要求1所述的密闭设备冷却系统，其特征在于，蒸发器包括板式蒸发器，板式蒸发器包括蒸发器铜管和金属板，金属板的表面包括蛇形的凹槽，蒸发器铜管嵌入到凹槽中；密闭设备的主要发热元器件安装在板式蒸发器的金属板上。

3.根据权利要求2所述的密闭设备冷却系统，其特征在于，包括蒸发风机，蒸发器包括翅片蒸发器，翅片蒸发器与板式蒸发器串联；蒸发风机安装在翅片蒸发器风道的入口或出口处。

4.根据权利要求3所述的密闭设备冷却系统，其特征在于，板式蒸发器的入口接冷凝器，板式蒸发器的出口接翅片蒸发器的入口，翅片蒸发器的出口通过节流部件接压缩机。

5.根据权利要求4所述的密闭设备冷却系统，其特征在于，包括防爆排水装置，防爆排水装置包括出水弯管和布置在密闭箱体底部的贮水槽，出水弯管的入口位于贮水槽中，出水弯管的出口伸到密闭箱体之外，出水弯管的中部包括作为水封的存水弯，贮水槽的高度大于出水弯管的高度；翅片蒸发器冷凝水的出水管通贮水槽。

6.根据权利要求3所述的密闭设备冷却系统，其特征在于，包括复数个板式蒸发器，板式蒸发器之间通过软管连接，翅片蒸发器与板式蒸发器之间通过软管连接。

7.根据权利要求1所述的密闭设备冷却系统，其特征在于，冷凝器安装在密闭箱体外面。

8.根据权利要求1所述的密闭设备冷却系统，其特征在于，所述的密闭设备是防爆变频器。

9.一种权利要求1所述的密闭设备冷却系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）首先开启电热器，让密闭箱体内温度升高到使密闭设备的元器件表面的凝露水汽化；

2）密闭箱体内温度升高到第一设定温度时，关闭电热器，启动密闭设备；

3）密闭箱体内温度升高到第二设定温度时，启动制冷装置。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，制冷装置的蒸发器包括板式蒸发器和翅片蒸发器，板式蒸发器的入口接冷凝器，板式蒸发器的出口接翅片蒸发器的入口，翅片蒸发器的出口通过节流部件接压缩机；制冷装置工作过程中，板式蒸发器的工作温度高于露点，翅片蒸发器的工作温度低于露点。

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