CN111342614A - 一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，该装置一方面采用轴流风机与换热器实现热介质与空气进行热交换，另一方面通过水泵实现冷却介质的内循环，同时在线监控对装置是否正常工作进行监控，在装置发生异常之前排查问题，有利于工作人员分析数据及时提供解决方案，提高了装置可靠性以及安全性能。

Description

一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置

技术领域

本发明涉及电机冷却技术领域，更具体地，涉及一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置。

背景技术

煤矿运输行业需要采用皮带输送机对开采矿山从矿井输送制物料运输车辆，而传递动力通常采用传统三相异步电机配套减速机的模式，该结构存在效率低、体积大、噪音大、损耗大等缺点。随着国内经济及永磁技术的不断发展和日益成熟，采用低速大扭矩直驱永磁电机取代传统的异步电机已成为行业的发展趋势和热潮，该技术的应用大大的提高了效率降低了运营成本，节省了设备空间。

为了提高永磁体材料的利用率，降低永磁电机的成本，永磁体通常采用高电磁负荷，而高电磁负荷会加大电机发热，影响其温升，为保证大功率永磁电机的正常工作需要一种可靠的冷却装置保证其温升保持在合理的范围内显得尤其重要。但是由于该类型电机芯体为永磁体，不能使用以往直接对电机进行强迫风冷的方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，包括壳体，壳体内设置接线盒、换热器、轴流通风机、水泵、水箱；壳体一侧开口设置所述装置的进水口与出水口，所述装置的进水口与永磁直驱电机的出水口连通，所述装置的出水口与永磁直驱电机的进水口连通；壳体另一侧内部设置换热器，换热器与轴流通风机的风口连接；所述装置的进水口通过第一管道依次设置温度传感器、流量计、过滤器、水箱接口、压力计，并与换热器的进水口连通，所述装置的出水口通过第二管道依次设置温度传感器、水泵、压力计，并与换热器的出水口连通；所述第一管道上的水箱接口通过水箱管道与水箱连通。所述永磁直驱电机、接线盒、轴流通风机、水泵均加装具有隔爆功能的装置，所述第一管道以及第二管道均为隔爆橡胶管。

优选地，所述换热器为管翅式热管换热器，换热风翅片以及热管内部表面鱼纹强化，用于扩大散热表面积，所述换热器的外侧表面设置为纳米石墨烯涂层，用于适应矿井用潮湿阴冷环境。

优选地，所述风机为双速轴流通风机，用于引入外界空气将换热器中的热量传递流出。本装置还包括控制模块，控制模块分别连接所述温度传感器、轴流风机，控制模块接收温度传感器反馈的水温值并与设定的阈值比较以控制轴流风机的转速。

优选地，所述水箱为膨胀水箱，膨胀水箱上侧设置压力开启阀、侧表面设置液位观察窗，所述过滤器为纤维过滤器。

优选地，所述水泵为单极单吸式离心泵。

优选地，本装置还包括远程监控终端，所述轴流风机位置设置风量传感器，所述风量传感器将采集的风机进口风量反馈至远程监控终端，用于判断轴流风机的运行情况；所述轴流风机的驱动电机位置设置振速传感器，以及所述驱动电机前后轴承位置设置温度传感器，远程监控终端接收所述振速传感器反馈的驱动电机振动速度以及所述温度传感器反馈的温度值，实时判断驱动电机是否正常工作；所述远程监控终端包括数据库单元、处理单元、报警单元，数据库单元用于存储反馈的数据，处理单元用于判断监控对象是否正常工作，当判定为异常时控制所述报警单元生成预警信息提醒用户。

本发明所提供的矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置用于实现矿山、矿井用的永磁直驱电机热交换，达到冷却永磁直驱电机的目的，同时对旋转部件、电气部件设置隔爆装置，以保证其在易燃易爆环境作业的安全性能。本装置设计采用轴流风机与换热器实现热介质与空气进行热交换，同时通过水泵实现冷却介质的内循环，提高了换热器的传热效率、同时可实时根据永磁直驱电机的出口水温自行调节轴流风机的转速降低了噪音污染以及辅机功率；另一方面，通过在线监控对装置是否正常工作进行监控，在装置发生异常之前排查问题，有利于工作人员分析数据及时提供解决方案，提高了装置可靠性以及安全性能。

附图说明

图1为大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置工作原理图。

图2为大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置核心部件爆炸图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

假设本实施例中煤矿工作场所的月平均最低温度为25℃，最大相对湿度不超过95%，空气中存在可爆炸性气体。因此本实施例提供一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，保证大功率永磁直驱电机正常工作。

本实施例中的矿用大功率（1000KW）永磁直驱电机隔爆水冷装置包括壳体，壳体外侧设置刚强度高的骨架13用以支撑放置本装置。壳体内设置接线盒5、换热器2、轴流通风机1、水泵3、水箱8。本装置为适用矿山严酷的作业环境，因此应充分考虑电气、旋转部件的隔爆要求，配置具有隔爆装置的电机、风机、水泵及具有隔爆功能的接线盒，其次，装置可靠性必须安全可靠，因此在设计该装置时，充分考虑了隔爆冷却装置关键部件：换热器、隔爆水泵、隔爆风机、隔爆管道、隔爆接线盒、压力、流量传感器等部件的使用寿命及更换周期。

壳体靠近永磁直驱电机的一侧开口设置进水口与出水口，进水口通过波纹软管与该侧外的永磁直驱电机出水口连通，出水口通过波纹软管与永磁直驱电机进水口连通。本装置的进水口通过隔爆橡胶管道依次设置温度传感器12、流量计10、大型纤维过滤器9、水箱接口、压力计11，并与换热器2的进水口连通。其中大型纤维过滤器9使得本装置即使使用矿井下地下水，其使用寿命不受其影响，有效拓宽了冷却装置冷却介质的范围。水箱接口通过隔爆橡胶管道与膨胀水箱8连通，膨胀水箱8上侧设置压力开启阀7、侧面设置液位观察窗6，该水箱在满足冷却系统膨胀功能的同时，可省去施工现场使用外接泵进行运行前注水。本装置的出水口通过隔爆橡胶管道依次设置温度传感器12、隔爆单极单吸水泵3、压力计11，并与换热器2的出水口连通。其中隔爆单极单吸离心式水泵，在满足冷却装置水流量、隔爆要求的同时，需使用矿石冷却介质随意性较大的环境条件，同时采用单极单吸式水泵，可保证该冷却系统与永磁电机初次链接时，可直接接通电源进行内循环，无需借助外界泵接通外循环将冷却介质输送至驱动永磁电机机壳内，大大的节省了系统调试和维护的成本。

壳体另一侧内部设置换热器2，本实施例中换热器为铜管管翅式结构，换热风翅片以及热管内部表面进行鱼纹强化，用于提高换热效率扩大散热表面积，所述换热器的外侧表面进行纳米+石墨烯涂层防护处理，用于抵抗矿井下潮湿、阴冷环境，极大提高了换热器的适用寿命。换热器竖直安装于装置中，同时为了进一步提高换热器传热效率，换热器的迎风面与换热器内部的冷却水的流向成垂直交叉流，换热器2的进水口和出水口分别设置于换热器2的底部。

本装置还包括轴流通风机1，轴流通风机加装具有隔爆功能的装置，轴流冷却风机1的进风口与换热器2的迎风面对应设置，用于引入外界空气将换热器2中的热量带走；轴流冷却风机1为双速轴流风机，可根据永磁电机的出口水温进行自由调速：设置控制模块，控制模块分别连接所述温度传感器12、轴流风机1，控制模块接收温度传感器12反馈的水温值并与设定的目标值比较，当低于控制目标值65℃时，可以将隔爆轴流通风机1切入至低速运行状态，风机性能保证了水冷装置低性能冷却要求的同时，极小的降低了噪音污染和辅机功率以控制轴流风机的转速。

本实施例中的装置还设置了在线监测系统，对冷却风机风量、电机前后轴承等温度、风机电机振动速度进行远程监控。通过该监测系统检查风机进口的风量，可以有效的判断该风机的运行情况，如果发生数据异常，可及时将数据进行保存，发送命令至远程监测数据库，工程技术人员，可第一时间对数据进行分析获得造成异常的原因，及时避免由于风机的故障造成停产。通过对电机前后轴承的温度和电机的振动速度进行监控，可以时时监控电机轴承的工作状态，在轴承出现异常之前发现问题，如发生温度超差或者电机振动速度过大，远程监测系统可第一时间获得此信息，通过检测系统可将异常信息第一时间发回远程监控数据库，有利于工程技术人员进行异常信息分析，及时提供解决方案。

综上，当直驱永磁电机工作时，水冷装置随机开始工作，冷却水在隔爆单极单吸水泵的作用下绕直驱永磁电机外壁与冷却系统换热器进行内循环，与此同时，隔爆轴流通风机开始工作，将冷空气与内循环用水进行热交换，保证了直驱永磁电机正常工作。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，包括壳体，壳体内设置接线盒、换热器、轴流通风机、水泵、水箱；壳体一侧开口设置所述装置的进水口与出水口，所述装置的进水口与永磁直驱电机的出水口连通，所述装置的出水口与永磁直驱电机的进水口连通；壳体另一侧开口且内部设置换热器，换热器与轴流通风机的风口连接；所述装置的进水口通过第一管道依次设置温度传感器、流量计、过滤器、水箱接口、压力计，并与换热器的进水口连通，所述第一管道上的水箱接口通过水箱管道与水箱连通，所述装置的出水口通过第二管道依次设置温度传感器、水泵、压力计，并与换热器的出水口连通；所述永磁直驱电机、接线盒、轴流通风机、水泵均加装具有隔爆功能的装置，所述第一管道以及第二管道均为隔爆橡胶管。

2.根据权利要求1所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，所述换热器为管翅式热管换热器，换热风翅片以及热管内部表面鱼纹强化，用于扩大散热表面积，所述换热器的外侧表面设置为纳米石墨烯涂层，用于适应矿井用潮湿阴冷环境。

3.根据权利要求1所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，所述风机为双速轴流通风机，用于引入外界空气将换热器中的热量传递流出。

4.根据权利要求3所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，还包括控制模块，控制模块分别连接所述温度传感器、轴流风机，控制模块接收温度传感器反馈的水温值并与设定的阈值比较以控制轴流风机的转速。

5.根据权利要求1所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，所述水箱为膨胀水箱，膨胀水箱上侧设置压力开启阀、侧表面设置液位观察窗。

6.根据权利要求1所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，所述过滤器为纤维过滤器。

7.根据权利要求1所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，所述水泵为单极单吸式离心泵。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，还包括远程监控终端，所述轴流风机位置设置风量传感器，所述风量传感器将采集的风机进口风量反馈至远程监控终端，用于判断轴流风机的运行情况。

9.根据权利要求8所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，所述轴流风机的驱动电机位置设置振速传感器，以及所述驱动电机前后轴承位置设置温度传感器，远程监控终端接收所述振速传感器反馈的驱动电机振动速度以及所述温度传感器反馈的温度值，实时判断驱动电机是否正常工作。

10.根据权利要求9所述的一种矿用大功率永磁直驱电机隔爆水冷装置，其特征在于，所述远程监控终端包括数据库单元、处理单元、报警单元，数据库单元用于存储反馈的数据，处理单元用于判断监控对象是否正常工作，当判定为异常时控制所述报警单元生成预警信息提醒用户。

Images