CN104596174A - 用于矿用电力设备的冷却循环装置 - Google Patents

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姚勇
杨娟娟
唐必洪
祁双喜
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Abstract

本发明公开一种用于矿用电力设备的冷却循环装置，用于自动实现该矿用电力设备的温度调节，其特征在于，包括：一水冷循环回路，该水冷循环回路包括一水冷板，用于降低该电力设备的工作温度，一循环水泵以及一储水箱；一探测器模块，该探测器模块位于该水冷循环回路中，用于探测该水冷循环回路中的运行参数；一控制模块，该控制模块与该水冷循环回路以及该探测器模块连接，根据该运行参数控制该水冷循环回路。

Description

用于矿用电力设备的冷却循环装置
技术领域
本发明涉及一种水冷循环装置，用于电力模块冷却用的冷板的冷却装置，特别是矿用防爆领域电力模块的冷却领域，具有集成便捷等优势。
背景技术
随着电子电力的发展，电力功率模块功率越来越大，其发热功率也随着越来越大，模块的热流密度也越来越大，功率模块的冷却方式也逐渐从自然冷却方式、型材散热器冷却方式、热管冷却方式发展成水冷冷却方式；而目前水冷的冷却方式中最多采用的是水冷板冷却方式。
水冷板即在金属板中加工或组装水道，水道中加工散热肋片，水冷板表面安装功率模块，运行时，冷却水从水道中流动，功率模块散发的热量从金属板传至散热肋片及冷却水，由于冷却水有极高的热容量，因此这种水冷板散热方式在大功率模块的散热方式被广为采用。
但是目前水冷板冷却方式普遍采用活水冷却，大量的纯净冷水经过水冷板升温后便排放掉，造成严重的浪费。
本发明针对以上情况，发明一种冷板冷却水冷却装置，对经过冷板升温的冷却水进行循环冷却，避免水冷板的耗水。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种针对矿用电力设备的冷却循环装置，能自动实现该矿用电力设备的温度调节。
为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于矿用电力设备的冷却循环装置，用于自动实现该矿用电力设备的温度调节，其特征在于，包括：一水冷循环回路，该水冷循环回路包括一水冷板，用于降低该电力设备的工作温度，一循环水泵以及一储水箱；一探测器模块，该探测器模块位于该水冷循环回路中，用于探测该水冷循环回路中的运行参数；一控制模块，该控制模块与该水冷循环回路以及该探测器模块连接，根据该运行参数控制该水冷循环回路。
更进一步地，该水冷循环回路还包括一空冷器和一冷却风机，用于降低该水冷循环回路中的冷却水温度。
更进一步地，该水冷板与该储水箱之间还有一电磁阀。
更进一步地，该冷却循环装置还包括一报警模块，该报警模块与该控制模块连接，当该运行参数高于一阈值时，该控制模块启动该报警模块。
更进一步地，该运行参数是以下参数中的一种或多种：储水箱水位高度、水冷板出水温度、水冷板出水压力、循环水泵出水压力、循环水泵出水温度、循环水泵温度、水冷板进水温度、水冷板进水压力。
更进一步地，该水冷器、冷却风机、循环水泵及储水箱置于一钢结构框架内。
更进一步地，该水冷板的出水口与该空冷器的入水口连接，该空冷器的出水口与该储水箱连接，该储水箱连接该循环水泵的入水口，该循环水泵的出水口连接该水冷板入水口。
更进一步地，该钢结构框架的底座设置有万向轮。
更进一步地，该钢结构框架的上方设置有吊环。
更进一步地，冷却风机以及循环水泵均使用防爆电机。
与现有技术相比较，本发明使用了水循环装置用于实现用电力设备的冷却。该循环装置除了使用水冷以外还增加了风冷模块，能快速实现冷却水的降温，有利于设备的结构紧凑化。另一方面，本发明所提供的设备能根据设备的运行情况以及环境变化自动实现精确控温。最后，本发明所提供的水循环装置均采用防爆电机，并且能随时移动，更能适用于矿井机械使用。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是本发明所涉及的冷却循环装置的原理示意图；
图2是本发明所涉及的冷却循环装置的控制框图；
图3是本发明所涉及的冷却循环装置的报警功能模块的结构框图；
图4是本发明所涉及的冷却循环装置的调节功能模块的结构框图；
图5是本发明所涉及的冷却循环装置的结构示意图。
主要图示
1-水冷板              2-电磁阀              3-空冷器        
4-冷却风机            5-循环水泵            6-储水箱
7-水位传感器          8-快速接头            9-进水温度传感器
10-流量传感器         11-供水压力传感器     12-泵温度传感器
13-出水压力传感器     14-出水温度传感器     15-吊环
16-万向轮             17-空冷器入水口       18-循环水泵出水口
20-PLC控制模块       30-报警功能模块       31-供水温度传感器
32-回水温度传感器     33-供水压力传感器    34-回水压力传感器
35-系统循环水流量传感器   36-水位信息传感器   37-泵电机温度传感器
40-调节功能模块。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的一种具体实施例的用于矿用防爆器的冷却循环装置。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
本发明的目的在于发明一种适用于矿用防爆领域电力模块的循环冷却装置，对经过冷板升温的冷却水进行循环冷却，避免水冷板的耗水，并且该装置的结构既不会破坏矿用防爆设备的安全性，并且能自动精确实现对电力模块的温度调节。
图1是本发明所涉及的冷却循环装置的原理示意图。如图1所示，水冷板1、电磁阀2、空冷器3、循环水泵5、储水箱6、水冷板1，依次通过水管连接，形成循环回路。该循环回路用于降低矿用防爆领域电力模块的温度。本发明的目的之一在于自动精确实现对电力模块的温度调节。为了实现该发明目的，本发明所提供的冷却循环装置除水冷循环回路外还包括一冷却风机4，冷却风机4与空冷器3匹配，实现空冷器3的风冷工作。水冷板1进出口通过快速接头8分别与电磁阀2和储水箱6相连。储水箱6安装水位传感器7，监测水箱的水位。循环水泵5电机安装温度传感器12，循环水泵5出口水管上安装压力传感器；电磁阀2进口水管上安装流量传感器10。水冷板1进口水管上安装进水温度传感器14，水冷板1出口水管上安装出水温度传感器14和出水压力传感器13，所述循环水泵及风机为均采用防爆电机，能适用于矿井机械使用。
如图2所示，该系统的控制系统为一个PLC控制模块20，该模块包括报警功能模块30和调节功能模块40。
如图3所示，所述报警功能模块通过图1中的各传感器，监控和显示供水温度31、回水温度32、供水压力33、回水压力34、系统循环水流量35、水位信息36、泵电机温度37。
针对回水温度32设置回水温度最高限，当回水温度超过限值将发出超温报警信号。当供水压力33超出设定的最高限值，将发出水泵超压报警信号。当水位超过设定的高位和地位限值，将发出水位超高或超低报警信号。当水泵电机温度超过设定的最高限值，将发出泵故障报警信号。同时，监控界面显示供水温度、回水温度、供水压力、回水压力、系统循环水流量、水位信息、泵电机温度等信息。
如图4所示，所述调节功能模块40，其原理为监控供水温度31及回水温度32，当处于秋冬季时，环境温度较低，若泵及风机的工作模式不变，供水温度及回水温度同时降低；或当水冷板上被冷却的功率模块非满载工作时，发热量较低，若泵及风机的工作模式不变，供水温度、回水温度、供回水温差均会降低。在该两种工作状况下系统都有较大的余量，此时可通过变频调节的方式，降低循环水泵和风机的转速，减少循环水泵及风机的耗电量，达到节能的目的。
根据以上原理，控制系统设定若干档级的供水温度及回水温度的限值，并对应设定有循环水泵频率及风机的档级，调节功能模块根据实时监控的供水温度及回水温度，根据其各水温档级自动调节循环水泵及风机的工作频率。
本发明所提供的循环冷却装置运行方式如下：水冷板中冷却后的冷却水吸热升温后进入储水箱，循环水泵将水箱中的高温冷却水送进空冷器中，通过冷却风机使高温冷却水在空冷器得到冷却降温成低温冷却水，低温冷却水经过电磁阀和管路进入水冷板，依次形成循环，水冷板上的功率模块随着冷却水在冷板吸热升温和在空冷器中冷却降温而得到冷却。
图5是本发明所涉及的冷却循环装置的结构示意图。如图5所示，空冷器3、冷却风机4、循环水泵5及储水箱6置于一钢结构框架内。空冷器入水口17接水冷板出水，空冷器出水口接入储水箱6，冷却风机4对着空冷器3吹风冷却。循环水泵5的入水口接水箱6，循环水泵出水口18接水冷板入水口。其中，储水箱6、空冷器3、冷却风机4、循环水泵5均固定在钢结构框架上。钢结构框架底座为万向轮16，便于设备的移动，钢结构顶上布置吊环15，便于设备的吊装转移。这样的设计都是为了是本发明所涉及的冷却循环装置更适宜于矿用防爆领域电力模块，具有集成便捷等优势。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于矿用电力设备的冷却循环装置，用于自动实现所述矿用电力设备的温度调节，其特征在于，包括：
一水冷循环回路，所述水冷循环回路包括一水冷板，用于降低所述电力设备的工作温度，一循环水泵以及一储水箱；
一探测器模块，所述探测器模块位于所述水冷循环回路中，用于探测所述水冷循环回路中的运行参数；
一控制模块，所述控制模块与所述水冷循环回路以及所述探测器模块连接，根据所述运行参数控制所述水冷循环回路。
2.如权利要求1所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述水冷循环回路还包括一空冷器和一冷却风机，用于降低所述水冷循环回路中的冷却水温度。
3.如权利要求1所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述水冷板与所述储水箱之间还有一电磁阀。
4.如权利要求1所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述冷却循环装置还包括一报警模块，所述报警模块与所述控制模块连接，当所述运行参数高于一阈值时，所述控制模块启动所述报警模块。
5.如权利要求1所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述运行参数是以下参数中的一种或多种：储水箱水位高度、水冷板出水温度、水冷板出水压力、循环水泵出水压力、循环水泵出水温度、循环水泵温度、水冷板进水温度、水冷板进水压力。
6.如权利要求2所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述水冷器、冷却风机、循环水泵及储水箱置于一钢结构框架内。
7.如权利要求6所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述水冷板的出水口与所述空冷器的入水口连接，所述空冷器的出水口与所述储水箱连接，所述储水箱连接所述循环水泵的入水口，所述循环水泵的出水口连接所述水冷板入水口。
8.如权利要求6所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述钢结构框架的底座设置有万向轮。
9.如权利要求6所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述钢结构框架的上方设置有吊环。
10.如权利要求2所述的用于矿用电力设备的冷却循环装置，其特征在于，所述冷却风机以及循环水泵均使用防爆电机。
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