CN109412254A - 一种应用于高温环境的船用不间断电源系统 - Google Patents

一种应用于高温环境的船用不间断电源系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，包括安装柜，安装柜内设有热风通道和冷风通道，热风通道内设有安装于安装柜底部的制冷单元，制冷单元的进风口通过设于安装柜上的热风入口与外部大气连通，制冷单元的热风排出口通过设于安装柜上的通风口与外部大气连通，制冷单元的冷风排出口与冷风通道连通，冷风通道内设有第一隔离变压器、UPS电源、输出隔离变压器、输入隔离变压器以及断路器，且冷风通道的出风端设有引风机，本发明有效解决空间有限的UPS系统散热问题，防止环境温度和散热空间不足导致UPS系统温度过高，提高系统运行的可靠性，且还能对冷风通道内的湿度进行自动控制，避免冷凝水腐蚀UPS系统内的各零部件及电子元件。

Description

一种应用于高温环境的船用不间断电源系统
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，特别是涉及一种应用于高温环境的船用不间断电源系统。
背景技术
UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)，即不间断电源，是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。UPS一般安装在环境条件较好的房间，因为温度、湿度对UPS容量和寿命影响很大，一般要求环境温度为0-45℃，但是船舶环境复杂，空间狭小，由于大量的设备同时使用，机舱环境温度可达55℃，如果在该环境下安装UPS系统，UPS容量必须放大，并且需要足够的散热空间，但是船舶空间非常有限，往往无法满足UPS系统的散热空间。同时机舱湿度较大，强制冷却系统会导致柜子内部出现冷凝水，引起设备故障，目前船用UPS系统散热都是采用风机强制换气的方式，但是由于环境温度较高，该散热方式效果不是很好，往往会导致电力电子器件因高温而故障；又有采用空调风管直接通到UPS系统进行散热，该方式散热效果有显著提高，但是船舶空间有限，一般没有足够的空间用于布置风管，而且船舶空调系统中含有水分较多，容易出现凝水，这对于UPS系统是及其不安全的。
发明内容
本发明提供一种空间布置合理，散热均匀，湿度适宜的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，包括安装柜，所述安装柜内设有热风通道和冷风通道，所述热风通道内设有安装于所述安装柜底部的制冷单元，所述制冷单元的进风口通过设于安装柜上的热风入口与外部大气连通，所述制冷单元的热风排出口通过设于所述安装柜上的通风口与外部大气连通，所述制冷单元的冷风排出口与冷风通道连通，所述冷风通道内设有第一隔离变压器、UPS电源、输出隔离变压器、输入隔离变压器以及断路器，且所述冷风通道的出风端设有引风机；
优选地，所述制冷单元上设有罩设于所述制冷单元热风排出口上的隔离板，所述隔离板内设有连通所述热风排出口与所述通风口的空腔；
优选地，所述冷风通道内设有与所述制冷单元的冷风排出口连通的冷风管，所述冷风管的排风口与所述冷风通道的进风端连通；
优选地，所述冷风管固定设于一风管安装板上，所述风管安装板固定设于所述安装柜内，所述冷风管的排风口设于所述制冷单元的上方，所述冷风管的进风口位于所述冷风管的排风口下方；
优选地，所述冷风通道内设有一隔板，所述隔板上设有连通所述冷风管排风口与冷风通道出风端的均流孔组件；
优选地，所述均流孔组件包括靠近所述输入隔离变压器布置的第一均流孔以及靠近所述输出隔离变压器布置的第二均流孔，所述输出隔离变压器与所述输入隔离变压器设于所述隔板的同一侧，所述冷风管与所述制冷单元设于所述隔板的另一同侧；
优选地，所述隔板的形状为喇叭状；
优选地，所述所述安装柜内设有用于将所述安装柜分隔为上下布置且相互连通的上腔室与下腔室的中间板层，所述热风通道设于所述下腔室内，所述冷风通道依次贯穿所述下腔室和所述上腔室，即所述冷风通道的进风端位于所述下腔室，所述冷风通道的出风端位于所述上腔室，所述隔板设于所述下腔室内，所述隔板上还设有一用于降低冷风通道内湿度的电加热器，所述第一上腔室内还设有用于检测所述冷风通道内部湿度并控制所述电加热器工作的湿度传感器；
优选地，所述上腔室内还设有用于将所述上腔室分隔成上下布置且相互连通的第一上腔室和第二上腔室的上板层，所述第一隔离变压器设于所述上板层上并位于所述第一上腔室内，所述UPS电源设于所述中间板层上并位于所述第二上腔室内，所述第一上腔室内还设有所述断路器，所述第一上腔室内还设有顶板，且所述顶板上设有所述引风机，所述顶板上还设有用于防止灰尘进入所述引风机内得而防尘罩；
优选地，所述输出隔离变压器与所述输入隔离变压器均安装于所述下腔室内，所述下腔室内设有用于安装所述输出隔离变压器的所述下板层，所述输入隔离变压器安装于所述安装柜的底板上且位于所述下板层的下方，所述输出隔离变压器位于所述输入隔离变压器上方。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过在UPS系统底部设有制冷单元，通过空调内部冷却系统先将安装柜内的温度降低，再进行UPS系统的冷却。该空调在环境温度达到40℃时启动工作，输出冷风温度大约在25℃，系统内部设有相互独立的热风通道以及冷风通道，冷风通过冷风通道自下而上排出，热风通过隔板从通风口排出，防止冷风与热风混合，同时于安装柜顶部配置引风机，加速冷风的流动，实现快速降温，可有效解决空间有限的UPS系统散热问题，在提高空间利用率的同时，达到理想的散热效果，防止环境温度和散热空间不足导致UPS系统温度过高，提高系统运行的可靠性。
由于冷风在与第一隔离变压器9、UPS电源1、输出隔离变压器10、输入隔离变压器11以及断路器13发生热交换过程中，会导致冷风通道内湿度上升而产生冷凝水，通过在冷风通道内设有湿度传感器以及电加热器实现连锁，当冷风通道内的湿度达到一定值时，启动电加热器工作，用于降低冷风通道内的湿度，避免冷凝水腐蚀UPS系统内的各零部件及电子元件。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的侧视图
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1和图2示出了本发明的具体实施例，一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，包括安装柜50，该安装柜50内设有热风通道(如图1中F1箭头所示)和冷风通道(如图1中F2箭头所示)，该热风通道内设有安装于安装柜50底部的制冷单元2(优选实施例为工业精密空调)，该制冷单元2的进风口通过设于安装柜50上的热风入口14与外部大气连通，该制冷单元2的热风排出口通过设于安装柜50上的通风口7与外部大气连通，制冷单元2的冷风排出口与冷风通道的进风端连通，该冷风通道内设有第一隔离变压器9、UPS电源1、输出隔离变压器10、输入隔离变压器11以及断路器13，且冷风通道的出风端设有引风机6。
通过制冷单元2即工业精密空调对安装柜50外部的高温空气通过热风入口14与工业精密空调内部冷却系统进行热交换，将交换后的高温热风通过工业精密空调的热风排出口排至安装柜50外部的大气中，将交换后的冷风通过工业精密空调的冷风排出口排放至冷风通道内，经引风机6对冷风通道内的冷风进行抽吸，而从加速冷风在冷风通道内的流动，使得对冷风通道的第一隔离变压器9、UPS电源1、输出隔离变压器10、输入隔离变压器11以及断路器13进行快速冷却降温，提高了散热效果，降低UPS系统在高温环境下的使用成本。
如图1和图2所示，该制冷单元2上设有罩设于制冷单元2热风排出口上的隔离板3，该隔离板3内设有连通该制冷单元2热风排出口与该通风口7的空腔31，防止从制冷单元2的热风排出口出来的热风进入冷风通道内，防止冷风与热风混合，将冷风与热风彻底隔离。
如图1所示，该通风口7位于热风入口14的上方，便于经与工业精密空调内部冷却系统进行热交换后所产生的高温热风快速流经通风口而排出热风通道，防止在热风通道内产生高温，影响工业精密空调的使用寿命。
如图1所示，该冷风通道内设有与制冷单元2的冷风排出口连通的冷风管8，防止制冷单元2的冷风排出口内的冷风直接吹进冷风通道，从而减少冷风与第一隔离变压器9、UPS电源1、输出隔离变压器10、输入隔离变压器11以及断路器13进行热交换时产生大量的冷凝水。
如图1所示，该冷风通道内设有隔板4，该隔板4上设有连通冷风管8排风口与冷风通道出风口的均流孔组件，可实现对冷风管8进入冷风通道内的冷风进行均流，增加冷风与第一隔离变压器9、UPS电源1、输出隔离变压器10、输入隔离变压器11以及断路器13之间进行热交换的均匀性，延长各隔离变压器的使用寿命。
如图1所示，安装柜50内设有中间板层16将安装柜50分隔为上下布置且相互连通的上腔室51与下腔室52，该热风通道设于该下腔室52内，该冷风通道依次贯穿下腔室52和上腔室51，即冷风通道的进风口位于下腔室52，冷风通道的出风口位于上腔室51。
该上腔室51内设有第一隔离变压器9和UPS电源1，且上腔室51内设有上板层17用于将上腔室51分隔成上下布置且相互连通的第一上腔室511和第二上腔室512，第一隔离变压器9设于上板层17上并位于第一上腔室511内，UPS电源1设于中间板层16上并位于第二上腔室512内。
该第一上腔室511内还设有断路器13以及用于检测冷风通道内部湿度的湿度传感器17，具体实施例中，该断路器13与湿度传感器17均装设于安装柜50的上侧板21上。
该第一上腔室511内还设有顶板18，通过顶板18、两个上侧板21以及上板层17围成第一上腔室511，且顶板18上设有引风机6，用于将下腔室52内的冷风进入上腔室51依次对输出隔离变压器10、输入隔离变压器11、UPS电源以及第一隔离变压器9进行冷却，再将热交换后产生的热风排出安装柜50的外部大气中。由于引风机6设在顶部进行强制抽风，冷风通过均流孔15由安装柜50底部向上对每个器件进行冷却。
输出隔离变压器10与输入隔离变压器11均安装于下腔室52内，下腔室52内设有用于安装输出隔离变压器10的下板层19，输入隔离变压器11安装于安装柜50的底板20上且位于下板层19的下方，输出隔离变压器10位于输入隔离变压器11上方。
隔板4设于下腔室52内，隔板4上设有上下布置且结构相同的第一均流孔15以及第二均流孔15，第一均流孔15靠近输入隔离变压器11布置，用于快速冷却输入隔离变压器11，第二均流孔15靠近输出隔离变压器10布置，用于快速冷却输出隔离变压器10，输出隔离变压器10与输入隔离变压器11设于隔板4的同一侧，冷风管8与制冷单元2设于隔板4的另一同侧。
如图1所示，该冷风管8固定设于一风管安装板23上，该风管安装板23固定设于安装柜50内，冷风管8的排风口设于制冷单元2的上方，该冷风管8的进风口位于冷风管8的排风口下方，将冷风管排风口设于冷风管进风口的上方，利用冷风向下流动的特性，使得冷风自排风口进入冷风通道向安装柜50的底部流动，冷风量自下而上而依次减少，因引风机6对冷风通道内的冷风进行抽取，从而对上方的冷风抽吸作用要强于下方的冷风，从而使得进入第一均流孔15的冷风与进入第二均流孔16的冷风量基本相同，从而保证对出隔离变压器10与输入隔离变压器11的冷却效果基本相同，防止输入隔离变压器11因冷风量较大而产生较多冷凝水降低隔离变压器11的使用寿命。
如图1所示，该隔板4上还设有一用于降低冷风通道内湿度的电加热器5，通过湿度传感器17检测冷风通道内的湿度，达到预设值后，启动电加热器5，对冷风通道内的冷风进行加热，降低湿度，避免冷凝水的形成而腐蚀UPS系统内的各零部件及电子元件。
如图1所示，该隔板4的形状为喇叭状设计，喇叭状设计使冷风出风更顺畅，效率更高，同时噪音减少。
如图1所示，安装柜50上还设有用于防止灰尘进入引风机6内得而防尘罩12。
为了进一步说明本发明的有益效果，结合工作原理作如下说明：
如图1和如图2所示，外部高温热风经安装柜50上的热风入口14(如图1中F1箭头所示)进入工业精密空调2的进风口，与工业精密空调内部冷却系统进行热交换后，将交换后的高温热风通过工业精密空调的热风排出口排至安装柜50外部的大气中(如图1中F1箭头所示)，将交换后的冷风通过工业精密空调的冷风排出口经冷风管8排放至冷风通道内(如图1中F2箭头所示)，冷风通道出风端对接的引风机6对冷风通道内的冷风进行抽吸，加速冷风的流动，使得冷风从隔板4的第一均流孔15以及第二均流孔15分别均匀进入并分别与输出隔离变压器10以及输入隔离变压器11进行接触，实现对输出隔离变压器10以及输入隔离变压器11进行降温，冷风在引风机6的作用下自下而上流动，依次经UPS电源1、第一隔离变压器9以及断路器13进行降温，并将热交换后的冷风经引风机6排出至外部大气中，可有效解决空间有限的UPS系统散热问题，在提高空间利用率的同时，达到理想的散热效果，防止环境温度和散热空间不足导致UPS系统温度过高，提高系统运行的可靠性。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，包括安装柜，所述安装柜内设有热风通道和冷风通道，所述热风通道内设有安装于所述安装柜底部的制冷单元，所述制冷单元的进风口通过设于安装柜上的热风入口与外部大气连通，所述制冷单元的热风排出口通过设于所述安装柜上的通风口与外部大气连通，所述制冷单元的冷风排出口与冷风通道连通，所述冷风通道内设有第一隔离变压器、UPS电源、输出隔离变压器、输入隔离变压器以及断路器，且所述冷风通道的出风端设有引风机。
2.根据权利要求1所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述制冷单元上设有罩设于所述制冷单元热风排出口上的隔离板，所述隔离板内设有连通所述热风排出口与所述通风口的空腔。
3.根据权利要求1所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述冷风通道内设有与所述制冷单元的冷风排出口连通的冷风管，所述冷风管的排风口与所述冷风通道的进风端连通。
4.根据权利要求3所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述冷风管固定设于一风管安装板上，所述风管安装板固定设于所述安装柜内，所述冷风管的排风口设于所述制冷单元的上方，所述冷风管的进风口位于所述冷风管的排风口下方。
5.根据权利要求4所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述冷风通道内设有一隔板，所述隔板上设有连通所述冷风管排风口与冷风通道出风端的均流孔组件。
6.根据权利要求5所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述均流孔组件包括靠近所述输入隔离变压器布置的第一均流孔以及靠近所述输出隔离变压器布置的第二均流孔，所述输出隔离变压器与所述输入隔离变压器设于所述隔板的同一侧，所述冷风管与所述制冷单元设于所述隔板的另一同侧。
7.根据权利要求6所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述隔板的形状为喇叭状。
8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述安装柜内设有用于将所述安装柜分隔为上下布置且相互连通的上腔室与下腔室的中间板层，所述热风通道设于所述下腔室内，所述冷风通道依次贯穿所述下腔室和所述上腔室，即所述冷风通道的进风端位于所述下腔室，所述冷风通道的出风端位于所述上腔室，所述隔板设于所述下腔室内，所述隔板上还设有一用于降低冷风通道内湿度的电加热器，所述第一上腔室内还设有用于检测所述冷风通道内部湿度并控制所述电加热器工作的湿度传感器。
9.根据权利要求8所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述上腔室内还设有用于将所述上腔室分隔成上下布置且相互连通的第一上腔室和第二上腔室的上板层，所述第一隔离变压器设于所述上板层上并位于所述第一上腔室内，所述UPS电源设于所述中间板层上并位于所述第二上腔室内，所述第一上腔室内还设有所述断路器，所述第一上腔室内还设有顶板，且所述顶板上设有所述引风机，所述顶板上还设有用于防止灰尘进入所述引风机内得而防尘罩。
10.根据权利要求9所述的一种应用于高温环境的船用不间断电源系统，其特征在于：所述输出隔离变压器与所述输入隔离变压器均安装于所述下腔室内，所述下腔室内设有用于安装所述输出隔离变压器的所述下板层，所述输入隔离变压器安装于所述安装柜的底板上且位于所述下板层的下方，所述输出隔离变压器位于所述输入隔离变压器上方。
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