CN111654999A - 一种内外冷隔离水冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内外冷隔离水冷系统，内外冷介质的不一样将其分隔成两个不交汇的回路，并且每个回路中增加中间换热设备如板式换热器以解决系统在北方大部分区域无法应用于室外的问题；两个不交汇的回路可以有效的减少水冷运用时对环境状况的依赖，减少外部土建施工工作量，同时采用电动三通阀动态调节冷却容量，不会产生某些被冷却器件冷却容量不足，而某些冷却容量过剩的情况，从而被冷却设备的电力电子器件进行高效冷却，延长其寿命，提高其可靠性；另一方面使冷却介质的电导率可控；内外冷公用一套氮气稳压系统，使系统能够保持稳定的流量，保持被冷却器件温度在高效率状态下运行。
Description
技术领域
本发明涉及大功率电力电子器件的冷却系统，特别涉及一种内外冷隔离水冷系统。
背景技术
随着科技和经济的发展，大功率电子元器件的外形尺寸减小，单位面积电子器件发热功率提高，传统的自然散热和强制风冷已经不满足部分电子器件的散热要求，水冷以其清洁功耗低逐渐被社会所接受，随着技术门槛的降低，水冷已经逐步应用于换流站和服务器中心。
随着水冷系统的广泛应用，其介质的局限性也慢慢凸显，在实际应用中，内冷器件为了满足其使用寿命和安全性均使用纯水或者超纯水，此介质冰点为0℃，在北方大部分区域无法应用于室外。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种内外冷隔离水冷系统，适用于0℃以下的北方地区。
技术方案：本发明所述的一种内外冷隔离水冷系统，包括主循环回路，主循环回路包括内冷主循环回路和外冷主循环回路；其特征在于内冷主循环回路包括依次通过管道连接的内冷主循环泵、板式换热器、过滤器及脱气罐；外冷主循环回路包括依次通过管道连接的外冷主循环泵、板式换热器以及外部冷源，内冷主循环回路和外冷主循环回路共用一个板式换热器。
通过采用上述技术方案，内冷主循环回路和外冷主循环回路共用一个板式换热器将内冷主循环回路和外冷主循环回路分隔成两个不交汇的回路，板式换热器在保证内冷主循环回路介质稳定运行的情况下，并通过内冷主循环回路和外冷主循环回路换热以提高外冷主循环回路的介质温度，使得外冷主循环回介质稳定运行，解决系统在北方大部分区域无法应用于室外的问题。
进一步的，还包括去离子回路，去离子回路包括依次通过管道连接的离子交换树脂罐、第一膨胀罐、第二膨胀罐，去离子回路与主循环回路在脱气罐入口合流。
进一步的，去离子回路的进口处连接有带有电导率变送器的旁路。
进一步的，离子交换树脂罐连接有纯水补水装置，纯水补水装置包括储水罐、补水泵和电动球阀，根据第一膨胀罐所连接的磁翻板液位计指示的液位，若低于设定值进行系统的自动补水，电动球阀打开补水泵从储水罐向系统内补水至第一膨胀罐上磁翻板液位的设定值，并可以根据储水罐上的液位开关通过PLC进行原水的液位监测反馈给后台是否需要对系统进行冷却液补充。
进一步的，去离子回路包括氮气稳压装置，所述去离子回路还包括氮气稳压装置，其中：所述氮气稳压装置通过第一电磁阀与第一膨胀罐隔离，用于为第一膨胀罐提供稳压源；所述氮气稳压装置通过第二电磁阀与所述第二膨胀罐隔离，用于为第二膨胀罐提供稳压源。
进一步的，所述第一膨胀罐和所述氮气稳压装置之间设置有第三电磁阀，所述第三电磁阀用于为所述第一膨胀罐排气；所述第二膨胀罐和所述氮气稳压装置之间设置有第四电磁阀，所述第四电磁阀用于为所述第二膨胀罐排气。
进一步的，所述内冷主循环回路还包括：常闭阀门、第一常开阀门和第二常开阀门，其中：过滤器与所述常闭阀门并联，过滤器进出口分别与第一常开阀门和第二常开阀门串联。进一步的，外冷主循环回路的板式换热器出口设置有用于调节外冷冷却流量的三通阀门。
进一步的，所述内冷主循环泵为多个时，采用并联方式设置，所述外冷主循环泵为多个时，采用并联方式设置。
进一步的，所述内冷主循环回路还包括被冷却器件，所述被冷却器件设置在所述过滤器和所述脱气罐之间，与所述过滤器和所述脱气罐连通。
进一步的，所述被冷却器件为适应于液冷的高功率电气元件。
进一步的，所述被冷却器件为多个时，采用并联方式设置。
有益效果：本发明与现有技术相比：内冷主循环回路和外冷主循环回路共用一个板式换热器将内冷主循环回路和外冷主循环回路分隔成两个不交汇的回路，两个不交汇的回路可以有效的减少水冷运用时对环境状况的依赖，减少外部土建施工工作量。
附图说明
图1是内外冷隔离水冷系统的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种内外冷隔离水冷系统，包括主循环回路，主循环回路包括内冷主循环回路和外冷主循环回路。
内冷主循环回路包括依次通过第一管道连接的内冷主循环泵1-1，1-2、板式换热器2、过滤器3-2及脱气罐5。
内冷主循环回路用于冷却被冷却器件，被冷却器件设置在过滤器3-2和脱气罐5之间，与过滤器3-2和脱气罐5连通，被冷却器件为适应于液冷的高功率电气元件，被冷却器件为多个时，被冷却器件20-1，20-2采用并联方式设置。
外冷主循环回路包括依次通过第二管道连接的外冷主循环泵15-1，15-2、板式换热器2、外部冷源17，内冷主循环回路和外冷主循环回路共用一个板式换热器2。内冷主循环回路和外冷主循环回路在换热过程中，外冷主循环回路获得了热量，该热量能够保持外冷主循环回路内的介质处于正常的流动状态。内冷主循环泵1-1，1-2并联设置，使用时，内冷主循环泵1-1，1-2一个处于工作状态，另一个处于备用状态；外冷主循环泵15-1，15-2并联设置，使用时，外冷主循环泵15-1，15-2一个处于工作状态，另一个处于备用状态。当处于工作状态的循环泵出现问题时，可以关闭出问题的循环泵，启动备用循环泵，适用于内冷主循环泵1-1，1-2和外冷主循环泵15-1，15-2。
内外冷隔离水冷系统增加了用于去除内冷主循环回路中纯水中杂质的去离子回路。去离子回路包括依次通过第三管道连接的离子交换树脂罐6-1，6-2、第一膨胀罐7、第二膨胀罐14。离子交换树脂罐6-1，6-2的进口设置在内冷主循环泵1-1，1-2和板式换热器2之间，离子交换树脂罐6-1，6-2的出口设置在内冷主循环泵和脱气罐之间。纯水经过离子交换树脂罐6-1，6-2进行两次除杂处理。
第一膨胀罐7和第二膨胀罐14通过氮气稳压装置12连通，并且第一膨胀罐7的进口和离子交换树脂罐6-1，6-2的出口管道连通；第二膨胀罐14的进口和外冷主循环泵15-1，15-2进口连通为外冷系统注水泵提供稳定的压力，动态调节外冷循环回路的压力。氮气稳压装置有二条气路，一路为第一膨胀罐提供稳压源，一路为第二膨胀罐14提供稳压源，并且第一膨胀罐7和第二膨胀罐14之间设置有电磁阀11，21，当氮气稳压装置12向第一膨胀罐7进行充气以增加压力时，电磁阀11处于开启状态，电磁阀21处于关闭状态；当氮气稳压装置12向第二膨胀罐14进行充气以增加压力时，电磁阀21处于开启状态，电磁阀11处于关闭状态，氮气稳压装置12单独的向第一膨胀罐7或第二膨胀罐14进行补气，防止内冷主循环回路和外冷主循环回路的冷却介质互相混合。第一膨胀罐7和第二膨胀罐14的顶部对应设置有电磁阀13，22，当第一膨胀罐7内压力过大，开启电磁阀13对第一膨胀罐7进行排气，当第二膨胀罐14内压力过大，开启电磁阀22对第一膨胀罐14进行排气，保证系统压力稳。
去离子回路的进口连接有带有电导率变送器18的旁路，电导率变送器18可以对系统导电率进行测量，从而保证被冷却器件冷却介质的纯度，减少系统的腐蚀，提高寿命。
内冷主循环回路在工作过程中，其管道内的纯水介质会产生消耗，需要进行随时补充以保持其换热效率。因此，离子交换树脂罐6-1，6-2连接有纯水补水装置，纯水补水装置包括储水罐8、补水泵9和电动球阀10，第一膨胀罐7上设置有用于监测第一膨胀罐7内液位高度的磁翻板液位计，根据第一膨胀罐7所连接的磁翻板液位计指示的液位，若低于设定值进行内冷主循环回路的自动补水，电动球阀10打开补水泵从储水罐向系统内补水至第一膨胀罐7上的磁翻板液位计的设定值。
并可以根据储水罐上8的液位开关24通过PLC进行系统的液位监测
过滤器3-2并联有常闭阀门4，过滤器3-2进出口均串联有常开阀门3-1，3-3。正常运行状况下常开阀门3-1，3-3打开。在过滤器3-2需要清洗的情况下常开阀门3-1，3-3关闭，打开常闭阀门4，此时可在系统不停机情况下对过滤器3-2滤芯进行清洗和更换。
为了调节外冷冷却流量，外冷主循环管路的板式换热器2出口设置有三通阀门16，可以通过对三通阀门16施加4-20ma电流以控制调节外冷冷却流量并可以实时反馈给PLC用以调节三通阀16打开角度。
Claims (12)
1.一种内外冷隔离水冷系统，包括主循环回路，其特征在于：主循环回路包括内冷主循环回路和外冷主循环回路；其特征在于：内冷主循环回路包括依次通过第一管道连接的内冷主循环泵、板式换热器、过滤器及脱气罐；外冷主循环回路包括依次通过第二管道连接的外冷主循环泵、板式换热器以及外部冷源，内冷主循环回路和外冷主循环回路共用一个板式换热器。
2.根据权利要求1所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于：还包括去离子回路，去离子回路包括依次通过第三管道连接的离子交换树脂罐、第一膨胀罐、第二膨胀罐，去离子回路与主循环回路在脱气罐入口合流。
3.根据权利要求2所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，去离子回路的进口处连接有带有电导率变送器的旁路。
4.根据权利要求2所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，离子交换树脂罐连接有纯水补水装置，纯水补水装置包括储水罐、补水泵和电动球阀，第一膨胀罐上设置有用于监测第一膨胀罐内液位高度的磁翻板液位计，根据第一膨胀罐所连接的磁翻板液位计指示的液位，若低于设定值进行系统的自动补水，电动球阀打开补水泵从储水罐向系统内补水至第一膨胀罐上的磁翻板液位计的设定值。
5.根据权利要求2所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，所述去离子回路还包括氮气稳压装置，其中：
所述氮气稳压装置通过第一电磁阀与第一膨胀罐隔离，用于为第一膨胀罐提供稳压源；
所述氮气稳压装置通过第二电磁阀与所述第二膨胀罐隔离，用于为第二膨胀罐提供稳压源。
6.根据权利要求5所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，所述第一膨胀罐和所述氮气稳压装置之间设置有第三电磁阀，所述第三电磁阀用于为所述第一膨胀罐排气；
所述第二膨胀罐和所述氮气稳压装置之间设置有第四电磁阀，所述第四电磁阀用于为所述第二膨胀罐排气。
7.根据权利要求1所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，所述内冷主循环回路还包括：常闭阀门、第一常开阀门和第二常开阀门，其中：
过滤器与所述常闭阀门并联，过滤器进出口分别与第一常开阀门和第二常开阀门串联。
8.根据权利要求1所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，外冷主循环回路的板式换热器出口设置有用于调节外冷冷却流量的三通阀门。
9.根据权利要求1所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，所述内冷主循环泵为多个时，采用并联方式设置，所述外冷主循环泵为多个时，采用并联方式设置。
10.根据权利要求1所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，所述内冷主循环回路还包括被冷却器件，所述被冷却器件设置在所述过滤器和所述脱气罐之间，与所述过滤器和所述脱气罐连通。
11.根据权利要求10所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，所述被冷却器件为适应于液冷的高功率电气元件。
12.根据权利要求11所述的一种内外冷隔离水冷系统，其特征在于，所述被冷却器件为多个时，采用并联方式设置。
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