CN107979946A - 一种冷却系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种冷却系统及方法，其中冷却系统中包括：散热器，其内部设置有冷却液，将发热装置产生的热量存储在冷却液中，所述冷却液循环流动；储热装置，与散热器管道连接，在所述冷却液周围内部设置有储热材料层，用于吸收并存储循环至储热装置的冷却液的热量，冷却液经储热材料冷却后循环至散热器中；外部冷却设备，与散热器管道连接，用于将冷却液中的热量与空气进行热交换；第一切换阀门，用于控制所述外部冷却设备与所述散热管道之间的通断；第二切换阀门，用于控制所述储热装置与所述散热管道之间的通断，通过控制第一切换阀门与第二切换阀门的通断，实现储热装置与外部冷却设备对的配合冷却。

Description

一种冷却系统及方法

技术领域

本发明涉及热能冷却领域，具体涉及一种冷却系统及方法。

背景技术

随着电力系统的逐步发展，大量发电装置在发电过程中同时产生了大量的热量，例如，电力系统中直流输电系统中的换流阀，其在输电系统交-直流转换工作中产生较大的发热量，且随着高压直流输电工程技术的迅速发展，直流输电工程输送功率不断提高，正常工作情况下，换流阀工作运行温度需不高于100℃，冷却液出口温度需不高于70℃，所以需要利用散热器对换流阀进行降温、冷却，以保证换流阀元件处于正常使用温度下并防止换流阀老化。变压器利用电磁感应原理改变交流电的电压，在电力领域应用非常广泛。要保证其正常工作，稳定的工作温度是非常重要的，因此需要良好可靠的冷却手段。但通常设备的发热量主要通过冷却系统带走，冷却系统将设备发出的热量交换给室外换热设备，直接或者间接的排放至空气中，使得现存主要技术手段仅注重于对发热装置本身的冷却，并没有考虑对发热装置工作中产生的热能的储存的同时与外部冷却设备配合冷却。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现存主要技术手段仅对发热装置进行冷却，并未对发热装置工作中产生的热能储存的同时与外部冷却设备进行配合冷却。

有鉴于此，本发明提供一种冷却系统，包括：

散热器，其散热管道内部设置有冷却液，将发热装置产生的热量存储在冷却液中，所述冷却液循环流动；

储热装置，与所述散热管道连接，在所述冷却液周围内部设置有储热材料层，用于吸收并存储循环至所述储热装置的冷却液的热量，所述冷却液经储热材料冷却后循环至所述散热器中；

外部冷却设备，与所述散热管道连接，用于将所述冷却液中的热量与空气进行热交换；

第一切换阀门，用于控制所述外部冷却设备与所述散热管道之间的通断。

第二切换阀门，用于控制所述储热装置与所述散热管道之间的通断。

进一步地，所述散热器内设置有散热管道，用于将发热装置产生的热量通过热交换储存在所述散热管道内的冷却液中。

进一步地，所述储热材料层包括液体储热材料层和/或固体储热材料层和/或相变储热材料层。

进一步地，所述储热装置的外部还设有外部绝热材料。

进一步地，还包括：循环泵，设置在所述散热管道的入口处，用于为所述冷却液提供循环动力。

进一步地，所述外部冷却设备是蒸发式冷却塔或带翅片散热器。

进一步地，还包括：

所述散热器内设置有第一温度传感器，用于采集发热装置表面温度；

所述散热器入口设置有第二温度传感器，用于采集所述散热器入口处冷却液温度；

所述散热器出口设置有第三温度传感器，用于采集所述散热器出口处冷却液温度；

所述储热装置内设置在第四温度传感器，用于采集所述储热材料的温度。

相应地，本发明还提供一种冷却方法，用于上述所述的冷却系统，包括：

控制第二切换阀门打开，利用储热装置中的储热材料吸收所述冷却液中的热量，冷却所述发热装置，同时控制第一切换阀门关闭；

判断所述储热材料的温度是否达到预设的储热温度阈值；

当所述储热材料的温度大于预设的储热温度阈值时，控制第一切换阀门打开，将冷却液循环至所述外部冷却设备，使得外部冷却设备冷却所述发热装置，同时控制第二切换阀门关闭。

进一步地，所述控制第二切换阀门打开，利用储热装置中的储热材料吸收所述冷却液中的热量，冷却所述发热装置，同时控制第一切换阀门关闭的步骤，包括：

获取所述发热装置表面温度；

判断所述发热装置表面温度是否达到正常工作温度阈值；

当所述发热装置温度大于预设正常工作温度阈值时，则控制第一切换阀门打开，将冷却液循环至所述外部冷却设备进行冷却，并控制所述发热装置并进行报警，同时控制第二切换阀门关闭。

进一步地，还包括：获取所述散热器入口处冷却液温度；

判断所述散热器入口处冷却液温度与预设的第一入口温度值进行比对；

当所述散热器入口处冷却液温度大于预设的第一入口温度值，则增大所述循环泵功率；

当所述散热器入口处冷却液温度小于预设的第一入口温度值，则减小所述循环泵功率。

进一步地，所述获取所述散热器入口处冷却液温度的步骤，包括：

当所述散热器入口处冷却液温度大于预设的第二入口温度值，则控制第一切换阀门打开，将冷却液循环至外部冷却设备冷却所述发热装置，同时控制第二切换阀门关闭，其中所述预设的第二入口温度值大于所述预设的第一入口温度值。

进一步地，在所述采用所述外部冷却设备冷却所述发热装置的步骤，还包括：

根据所述发热装置表面温度，增大/减小所述外部冷却设备的功率值。

进一步地，还包括：获取所述散热器出口处冷却液温度；

判断所述散热器出口处冷却液温度与预设的最低出口温度值进行比对；

当所述散热器出口处冷却液温度大于预设的最低出口温度值，则增大所述循环泵功率；

当所述散热器出口处冷却液温度小于预设的最低出口温度值，则减小所述循环泵功率。

本发明提供的一种冷却系统及方法，在散热器内部设置有冷却液，将发热装置产生的热量存储在冷却液中，通过储热装置内部的储热材料吸收并存储循环至储热装置的冷却液的热量，同时通过控制第一切换阀门的通断改变冷却液在管道内的循环路径，利用外部冷却设备将冷却液中的热量与空气进行热交换，实现储热装置与外部冷却设备配合冷却。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的一种冷却系统的结构示意图；

图2是本发明实施例2提供的一种冷却方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提供的一种冷却系统，如图1所示，包括：散热器11、储热装置12、外部冷却设备13、第一切换阀门14和第二切换阀门15，其中，

散热器11，其内部设置有冷却液，将发热装置产生的热量存储在冷却液中，在散热器11内设置有散热管道，冷却液在散热管道内流动，继而将发热装置产生的热量通过热交换储存在散热管道内的冷却液中，发热装置可以是承担着交-直流转换功能的输电系统的核心设备换流阀，冷却液的选择可根据当地气候条件以及换流阀工作情况，冷却液可以为水或导热油或相变微乳液，本实施例优选去离子水作为冷却液，在散热管道的入口处设置有循环泵，用于为冷却液提供循环动力；

储热装置12，与散热器11管道连接，其内部设置有储热材料，用于吸收并存储循环至储热装置12的冷却液的热量，冷却液经储热材料层冷却后循环至散热器11中，其中，储热材料层包括液体储热材料层和/或固体储热材料层和/或相变储热材料层，在储热装置12的外部还设有外部绝热材料，用于防止储热材料热量流失，使得热量得到最大效率利用；

外部冷却设备13，与散热器11管道连接，用于将冷却液中的热量与空气进行热交换，外部冷却设备优选蒸发式冷却塔或带翅片散热器，将冷却液传递到空气中；

第一切换阀门14，用于控制外部冷却设备13与散热管道之间的通断；

第二切换阀门15，用于控制储热装置12与散热管道之间的通断。

本发明提供的一种冷却系统，在散热器内部设置有冷却液，将发热装置产生的热量存储在冷却液中，通过储热装置内部的储热材料吸收并存储循环至储热装置的冷却液的热量，同时通过控制第一切换阀门的通断改变冷却液在管道内的循环路径，利用外部冷却设备将冷却液中的热量与空气进行热交换，实现储热装置与外部冷却设备配合冷却。

优选地，本发明实施例提供的冷却系统，还包括：在散热器11内设置有第一温度传感器，用于采集发热装置表面温度；在散热器11入口设置有第二温度传感器，用于采集散热器11入口处冷却液温度；在散热器11出口设置有第三温度传感器，用于采集散热器11出口处冷却液温度；在储热装置12内设置在第四温度传感器，用于采集储热材料的温度。

本发明实施例提供的冷却系统，通过设置第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器以及第四温度传感器采集系统内的温度值，实现储热装置与外部冷却设备相配合的冷却过程的智能控制。

实施例2

本发明实施例提供的一种冷却方法，如图2所示，包括：

S11，采用储热装置中的储热材料吸收冷却液中的热量。控制第二切换阀门打开，利用储热装置中的储热材料吸收冷却液中的热量，继而冷却发热装置，同时控制第一切换阀门关闭。

S12，判断储热材料的温度是否达到预设的储热温度阈值。当储热材料的温度大于预设的储热温度阈值时，则执行步骤S13；当储热材料的温度不大于预设的储热温度阈值时，则执行步骤S11。

S13，采用外部冷却设备冷却发热装置。控制第一切换阀门打开，将冷却液循环至外部冷却设备，使得外部冷却设备冷却所述发热装置，同时控制第二切换阀门关闭；在外部冷却设备冷却发热装置的过程中，当发热装置表面温度大于预设表面温度值，增大外部冷却设备的功率值，当发热装置表面温度小于预设表面温度值，减小外部冷却设备的功率值。

作为一个优选的实施方式，上述步骤S11中，包括：

S111，获取发热装置表面温度；

S112，判断发热装置表面温度是否在正常工作温度范围内；

S113，当发热装置温度大于预设正常工作温度范围的上限，则直接采用外部冷却设备冷却所述发热装置并进行报警，同时控制第二切换阀门关闭。

优选地，本发明实施例提供的冷却方法，还包括：获取散热器入口处冷却液温度；判断散热器入口处冷却液温度与预设的第一入口温度值进行比对；当散热器入口处冷却液温度大于预设的第一入口温度值，则增大循环泵功率；

当散热器入口处冷却液温度小于预设的第一入口温度值，则减小循环泵功率；当所述散热器入口处冷却液温度大于预设的第二入口温度值，则采用外部冷却设备冷却所述发热装置，其中预设的第二入口温度值大于预设的第一入口温度值。

优选地，还包括：获取散热器出口处冷却液温度；判断散热器出口处冷却液温度与预设的最低出口温度值进行比对；当散热器出口处冷却液温度大于预设的最低出口温度值，则增大循环泵功率；当散热器出口处冷却液温度小于预设的最低出口温度值，则减小循环泵功率。

上述实施例提供的冷却方法，通过获取储热材料的温度、发热装置表面温度、散热器入口处冷却液温度以及散热器出口处冷却液温度，实现储热装置与外部冷却设备相配合的冷却过程的智能控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种冷却系统，其特征在于，包括：

散热器，其散热管道内部设置有冷却液，将发热装置产生的热量存储在冷却液中，所述冷却液循环流动；

储热装置，与所述散热管道连接，在所述冷却液周围内部设置有储热材料层，用于吸收并存储循环至所述储热装置的冷却液的热量，所述冷却液经储热材料冷却后循环至所述散热器中；

外部冷却设备，与所述散热管道连接，用于将所述冷却液中的热量与空气进行热交换；

第一切换阀门，用于控制所述外部冷却设备与所述散热管道之间的通断。

第二切换阀门，用于控制所述储热装置与所述散热管道之间的通断。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述散热器内设置有散热管道，用于将发热装置产生的热量通过热交换储存在所述散热管道内的冷却液中。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储热材料层包括液体储热材料层和/或固体储热材料层和/或相变储热材料层。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述储热装置的外部还设有外部绝热材料。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：循环泵，设置在所述散热管道的入口处，用于为所述冷却液提供循环动力。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外部冷却设备是蒸发式冷却塔或带翅片散热器。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

所述散热器内设置有第一温度传感器，用于采集发热装置表面温度；

所述散热器入口设置有第二温度传感器，用于采集所述散热器入口处冷却液温度；

所述散热器出口设置有第三温度传感器，用于采集所述散热器出口处冷却液温度；

所述储热装置内设置在第四温度传感器，用于采集所述储热材料的温度。

8.一种冷却方法，用于权力要求1-7任一项所述的冷却系统，其特征在于，包括：

控制第二切换阀门打开，利用储热装置中的储热材料吸收所述冷却液中的热量，冷却所述发热装置，同时控制第一切换阀门关闭；

判断所述储热材料的温度是否达到预设的储热温度阈值；

当所述储热材料的温度大于预设的储热温度阈值时，控制第一切换阀门打开，将冷却液循环至所述外部冷却设备，使得外部冷却设备冷却所述发热装置，同时控制第二切换阀门关闭。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制第二切换阀门打开，利用储热装置中的储热材料吸收所述冷却液中的热量，冷却所述发热装置，同时控制第一切换阀门关闭的步骤，包括：

获取所述发热装置表面温度；

判断所述发热装置表面温度是否达到正常工作温度阈值；

当所述发热装置温度大于预设正常工作温度阈值时，则控制第一切换阀门打开，将冷却液循环至所述外部冷却设备进行冷却，并控制所述发热装置并进行报警，同时控制第二切换阀门关闭。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所述散热器入口处冷却液温度；

判断所述散热器入口处冷却液温度与预设的第一入口温度值进行比对；

当所述散热器入口处冷却液温度大于预设的第一入口温度值，则增大所述循环泵功率；

当所述散热器入口处冷却液温度小于预设的第一入口温度值，则减小所述循环泵功率。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述获取所述散热器入口处冷却液温度的步骤，包括：

当所述散热器入口处冷却液温度大于预设的第二入口温度值，则控制第一切换阀门打开，将冷却液循环至外部冷却设备冷却所述发热装置，同时控制第二切换阀门关闭，其中所述预设的第二入口温度值大于所述预设的第一入口温度值。

12.根据权利要求8或9或11任一项所述的方法，其特征在于，在所述采用所述外部冷却设备冷却所述发热装置的步骤，还包括：

根据所述发热装置表面温度，增大/减小所述外部冷却设备的功率值。

13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所述散热器出口处冷却液温度；

判断所述散热器出口处冷却液温度与预设的最低出口温度值进行比对；

当所述散热器出口处冷却液温度大于预设的最低出口温度值，则增大所述循环泵功率；

当所述散热器出口处冷却液温度小于预设的最低出口温度值，则减小所述循环泵功率。