CN112533446A - 一种变流器系统及其变流器冷却水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变流器系统及其变流器冷却水系统，其中，变流器冷却水系统包括：冷却水管路、自动排气箱和集气管；冷却水管路位于变流器冷却水系统顶部的最高位置；集气管的集气管进口连接于冷却水管路，且集气管至少进口部分位于冷却水管路的上方，集气管的集气管出口连接于自动排气箱的排气箱进口；当自动排气箱内的气体压力值大于自动排气箱预设的临界压力值时，自动排气箱能够自动排出气体。在本方案中，将集气管连接在变流器冷却水系统顶部最高管路的上方，以便于通过气体的浮力作用，使得流速高的夹带空气能够漂浮至集气管内，以实现了对夹带空气的收集，再将其流入自动排气箱内，从而实现了对变流器冷却水系统的自动排气。

Description

一种变流器系统及其变流器冷却水系统

技术领域

本发明涉及变流器技术领域，特别涉及一种变流器系统及其变流器冷却水系统。

背景技术

变流器冷却水系统的排气是变流器冷却水系统维护的必需要求，如果系统内存在大量空气，会导致冷却水系统循环水泵气蚀，流量降低，并且水流中夹杂气泡会导致换热效果降低，严重影响变流器的可靠运行。

在现有的自动排气装置中，其适用于内部空间大、结构简单、空气易于聚集的腔体结构中。

然而，对于流速很高的变流器水冷却循环系统而言，空气夹杂在冷却水中，使得现有的自动排气装置难以将空气从变流器冷却水系统聚集到排气装置内。因此，现有的自动排气装置不适合于变流器冷却系统的自动排气。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种变流器冷却水系统，能够使得流速高的夹带空气能够漂浮至集气管内，以实现了对夹带空气的收集，再将其流入自动排气箱内，从而实现了对变流器冷却水系统的自动排气。

本发明还提供了一种应用上述变流器冷却水系统的变流器系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变流器冷却水系统，包括：冷却水管路、自动排气箱和集气管；

所述冷却水管路位于所述变流器冷却水系统顶部的最高位置；所述集气管的集气管进口连接于所述冷却水管路，且所述集气管至少进口部分位于所述冷却水管路的上方，所述集气管的集气管出口连接于所述自动排气箱的排气箱进口；当所述自动排气箱内的气体压力值大于所述自动排气箱预设的临界压力值时，所述自动排气箱能够自动排出气体。

优选地，所述集气管的进口部分和中间部分位于所述冷却水管路的上方，所述集气管的出口部分位于所述冷却水管路的下方。

优选地，所述进口部分的管径大于所述中间部分和所述出口部分的管径。

优选地，所述进口部分的管径与所述冷却水管路的管径相同。

优选地，所述自动排气箱包括：箱体、隔板、排气阀和空气压缩机构；

所述隔板设置于所述箱体内，以使得所述箱体的中上部形成左腔室和右腔室，所述隔板上部开设有通孔；所述排气阀设置于所述箱体的顶部，且位于所述左腔室一侧；所述空气压缩机构设置于所述箱体内，所述空气压缩机构的压缩端能够朝所述左腔室的顶部压缩空气；当所述压缩端的压力值大于所述排气阀的临界压力值时，则所述排气阀处于打开状态。

优选地，所述自动排气箱的排气箱进口设置于所述箱体的顶部，且位于所述右腔室一侧，排气箱出口设置于所述箱体的底部。

优选地，所述空气压缩机构包括：

贯穿且可转动设置于所述隔板下部的连杆机构；所述连杆机构的第一端位于所述左腔室内，第二端位于所述右腔室内；

可沿所述左腔室的腔壁上下运动，且与所述连杆机构的第一端相连的活塞；

设置于所述右腔室内，且与所述连杆机构的第二端相连的浮球；所述浮球能够随着所述箱体内的液位上下运动，并且还能通过所述连杆机构带动所述活塞作反向的上下运动。

优选地，所述活塞的横截面形状与所述左腔室的横截面形状匹配。

优选地，所述连杆机构为二级连杆机构；所述连杆机构包括：长杆和短杆；

所述长杆贯穿且可转动设置于所述隔板的下部，所述长杆的第一端位于所述左腔室内，第二端位于所述右腔室内，并与所述浮球相连；

所述短杆位于所述左腔室内，且所述短杆的第一端与所述长杆的第一端铰接，第二端垂直连接于所述活塞的底部。

优选地，所述长杆绕其中点可转动设置于所述隔板的下部。

优选地，所述集气管进口部分的流进方向与所述冷却水管路的流动方向之间的夹角为锐角。

优选地，所述冷却水管路为回流管路。

优选地，还包括：冷却塔和变流器水冷板；

所述冷却水管路连接在所述变流器水冷板的水冷板出口与所述冷却塔的冷却塔进口之间。

优选地，还包括：水泵；

所述自动排气箱的排气箱出口连接于所述水泵的水泵进口。

一种变流器系统，包括：变流器和冷却水系统，所述冷却水系统为如上所述的变流器冷却水系统。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的变流器冷却水系统中，将集气管连接在变流器冷却水系统顶部最高管路的上方，以便于通过气体的浮力作用，使得流速高的夹带空气能够漂浮至集气管内，进而实现了对高速循环管路内空气的收集，然后再将其流入自动排气箱内进行自动排气，从而实现了对变流器冷却水系统的自动排气。

本发明还提供了一种变流器系统，由于采用了上述的变流器冷却水系统，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的变流器冷却水系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自动排气箱的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的自动排气箱的结构示意图。

其中，1为冷却塔；2为冷却塔换热器；3为冷却塔散热风机；4为自动排气箱，4.1为排气箱进口，4.2为排气阀，4.3为箱体，4.4为浮球，4.5为连杆机构，4.51为长杆，4.52为短杆，4.6为活塞，4.7为排气箱出口，4.8为通孔，4.9为隔板；5为冷却水管路；6为水泵；7为变流器；8为变流器水冷板；9为集气管，9.1为进口部分，9.2为中间部分，9.3为出口部分。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明实施例提供的变流器冷却水系统，如图1所示，包括：冷却水管路5、自动排气箱4和集气管9；

冷却水管路5位于所述变流器冷却水系统顶部的最高位置；集气管9的集气管进口连接于冷却水管路5，且集气管9至少进口部分9.1位于冷却水管路5的上方，集气管9的集气管出口连接于自动排气箱4的排气箱进口4.1；当自动排气箱4内的气体压力值大于自动排气箱4预设的临界压力值时，自动排气箱4能够自动排出气体。

在本方案中，不难理解的是，将集气管9至少进口部分9.1连接在冷却水管路5的上方，以便于通过气体的浮力作用，使得流速高的夹带空气能够漂浮至集气管9内，以实现对夹带空气的收集；当然，自动排气箱4内具有为被聚集到集气管9内的夹带空气提供吸力的驱动机构，以使得在驱动机构的吸力驱动下，夹带空气经能够从集气管9流进自动排气箱4内；另外，随着变流器冷却水系统的循环进行，自动排气箱4内聚集的空气原来越多，而自动排气箱4内的液位也就越来越低，当自动排气箱4内的气体压力值大于预设的临界压力值时，自动排气箱4能够自动排出空气。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的变流器冷却水系统中，将集气管连接在变流器冷却水系统顶部最高管路的上方，以便于通过气体的浮力作用，使得流速高的夹带空气能够漂浮至集气管内，进而实现了对高速循环管路内空气的收集，然后再将其流入自动排气箱内进行自动排气，从而实现了对变流器冷却水系统的自动排气。

在本方案中，如图1所示，集气管9的进口部分9.1和中间部分9.2位于冷却水管路5的上方，集气管9的出口部分9.3位于冷却水管路5的下方。本方案如此设计，使得集气管9的大部分结构位于冷却水管路5的上方，以便于增加夹带空气的聚集空间，从而有助于增大集气管9的集气容量。

进一步地，为了增大集气管9中间部分9.2和出口部分9.3的流阻，以使得夹带空气能够更好地聚集在集气管9的进口部分9.1，这就要求集气管9进口部分9.1的流通面积大于中间部分9.2和出口部分9.3的流通面积；相应地，如图1所示，进口部分9.1的管径大于中间部分9.2和出口部分9.3的管径。

再进一步地，为了能够平衡集气管9和冷却水管路5的流阻，以便于高速循环管路内的气液混合物更好地流入集气管9，相应地，进口部分9.1的管径与冷却水管路5的管径相同。

在本方案中，如图2所示，自动排气箱4包括：箱体4.3、隔板4.9、排气阀4.2和空气压缩机构；

隔板4.9设置于箱体4.3内，以使得箱体4.3的中上部形成左腔室和右腔室，隔板4.9的上部开设有通孔4.8；排气阀4.2设置于箱体4.3的顶部，且位于左腔室一侧；空气压缩机构设置于箱体4.3内，空气压缩机构的压缩端能够朝左腔室的顶部压缩空气；当压缩端的压力值大于排气阀4.2的临界压力值时，则排气阀4.2处于打开状态。在本方案中，箱体4.3通过隔板4.9的隔离作用，以使得其上中部形成两个腔室，以便于空气压缩机构更有针对性地对聚集在局部密闭空间(左腔室)内的空气进行强制压缩，如此一来，大大增加了该空气的压缩力度，以使得该空气的压力值能够快速达到排气阀4.2的临界压力值，从而便于更好地实现了自动排气箱4的自动排气。本方案如此设计，具有结构布局合理，排气可靠性好等特点。

在本方案中，为了实现箱体4.3顶部排气，底部排液的布局设计，以便于空气和冷却水在箱体4.3的上部发生分离，以及方便冷却水的排出，这就要求排气箱进口4.1设置于箱体4.3的顶部，且位于右腔室一侧，并且排气箱出口4.7设置于箱体4.3的底部。当然，在本方案中，排气箱进口4.1也可以位于左腔室一侧，而排气阀4.2也可以位于右腔室一侧。

进一步地，如图2所示，空气压缩机构包括：

贯穿且可转动设置于隔板4.9下部的连杆机构4.5；连杆机构4.5的第一端位于左腔室内，第二端位于右腔室内；

可沿左腔室的腔壁上下运动，且与连杆机构4.5的第一端相连的活塞4.6；

设置于右腔室内，且与连杆机构4.5的第二端相连的浮球4.4；在本方案中，浮球4.4能够随着箱体4.3内的液位上下运动，并且还能通过连杆机构4.5带动活塞4.6作反向的上下运动。

具体地，如图2所示，在自动排气箱4驱动机构的吸力驱动下，气体和冷却水的混合物由集气管9流入箱体4.3内，然后空气和冷却水发生分离，空气占据箱体4.3的上部空间，并通过通孔4.8进入左腔室内；随着气体聚集的不断进行，箱体4.3内的空气逐渐增加，其液位逐渐降低，直到浮球4.4带动连杆机构4.5将活塞4.6推至通孔4.8的上方，活塞4.6同左腔室(左腔室的上部腔室)形成密闭空间，从而完成集气过程；

如图3所示，当活塞4.6移动至通孔4.8上方后，气液混合物在驱动机构的驱动作用下，继续流入箱体4.3内，使得空气继续增加，液位继续降低，进而使得浮球4.4带动连杆机构4.5将活塞4.6继续往上推动，压缩左腔室顶部密闭腔体内的空气，以使得腔内压力持续升高；当压力值达到排气阀4.2的临界压力值时，排气阀4.2自动打开，将空气排出，即可完成一次排气，排气完成后排气阀4.2又反向截止关闭，从而完成排气过程；

当上次排气完成后，由于箱体4.3内空气一次大量减少，箱内形成负压，气液混合物持续流入箱体4.3内填充箱体空间，提高箱内压力和水位，浮球4.4随之升高，通过连杆机构4.5带动活塞4.6往下运动，直至运动到通孔4.8的下方，空气又重新进入左腔室顶部的集气腔内，即为进入集气、排气循环的状态，直至系统管路内的气体排尽，箱体4.3内气、液位置达到平衡，从而终止排气循环过程。

在本方案中，上述空气压缩机构通过箱体4.3内液位的高低，以实现了浮球4.4的上下运动，进而再通过连杆机构4.5实现了活塞的反向联动，使得其作反向地上下往返运动，从而实现了对聚集在左腔室顶部密闭腔体内的空气的压缩，而且随着液位的降低，浮球4.4会持续带动活塞4.6向上压缩空气，以持续增大活塞4.6的压力值，当达到排气阀4.2的临界压力值时，则使得排气阀4.2自动打开，从而实现了排气过程。本方案如此设计，具有结构精简、结构适配性强和排气效果可靠等特点。

进一步地，为了使得活塞4.6顶部与左腔室顶部腔室能够形成密闭的空间，以确保活塞4.6的密闭压缩，这就要求活塞4.6的侧壁与左腔室的腔壁接触配合，相应地，活塞4.6的横截面形状与左腔室的横截面形状匹配。

进一步地，如图3所示，连杆机构4.5为二级连杆机构；连杆机构4.5包括：长杆4.51和短杆4.52；

长杆4.51贯穿且可转动设置于隔板4.9的下部，长杆4.51的第一端位于左腔室内，第二端位于右腔室内，并与浮球4.4相连；

短杆4.52位于左腔室内，且短杆4.52的第一端与长杆4.51的第一端铰接，第二端垂直连接于活塞4.6的底部。本方案的连杆机构4.5如此设计，具有结构简单、传动简便和联动可靠等特点。

再进一步地，长杆4.51绕其中点可转动设置于隔板4.9的下部。本方案如此设计，不仅能够使得长杆4.51的两端受力均衡，以确保长杆4.51的使用耐久性，而且还能保证浮球4.4和活塞4.6运动位移的相同。

为了进一步优化上述技术方案，如图1所示，集气管9进口部分9.1的流进方向与冷却水管路5的流动方向之间的夹角为锐角。如此一来，则使得集气管9的流入角度迎合了冷却水管路5的流动方向，从而更加方便夹带空气的流入。

进一步地，为了便于将高速循环管路内的空气彻底排完，以及减少夹带空气对变流器冷却水系统水泵的气蚀，这就需要将集气管9连接在回流管路中。

具体地，本发明实施例提供的变流器冷却水系统还包括：冷却塔1和变流器水冷板8；

如图1所示，冷却水管路5连接在变流器水冷板8的水冷板出口与冷却塔1的冷却塔进口之间。即冷却水管路5为连接在变流器水冷板8与冷却塔1之间的回流管路。

在本方案中，本发明实施例提供的变流器冷却水系统还包括：水泵6；

自动排气箱4的排气箱出口4.7连接于水泵6的水泵进口。即为通过水泵6的吸力驱动作用，以便于将夹带空气从集气管9中引流入自动排气箱4内。本方案如此设计，不仅简化了自动排气箱4的内部结构(省略了驱动结构的设计)，而且也提高了变流器冷却水系统的结构利用率。

本发明实施例还提供了一种变流器系统，包括：变流器7和冷却水系统，所述冷却水系统为如上所述的变流器冷却水系统。由于本方案采用了上述的变流器冷却水系统，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

发明技术方案详细描述：

本发明专利的系统结构如图1所示，设置了集气管9和自动排气箱4，本发明的原理在于：在系统顶部最高的冷切水管路5上设置了集气管9，该集气管同主循环管路的管径尺寸相当，在管路顶部局部留出了集气空间；当系统循环时，冷却水夹带空气流动至集气管时，由于气体的浮力作用，空气漂浮至集气空间内，被集气管捕捉，随后在水泵驱动吸力的作用下，经由集气管和自动排气箱间的管路流至自动排气箱内；随着循环的进行，自动排气箱内聚集的空气原来越多，自动排气箱内的液位降低，从而在排气箱内自动排气机构(空气压缩机构)的驱动下，自动排除空气。

本发明专利的自动排气箱结构如图2和图3所示；其原理在于，当系统启动运行后，集气状态：在上述循环水泵的驱动下，气体和冷却水的混合物由进口管流入自动排气箱内，自动排气箱分左右两个腔体，腔体中间设置有气孔将左右腔体连通，气液混合物进入箱体后，冷却水和空气分离，空气通过气孔占据箱体的上部空间，随着气体聚集的进行，箱内空气逐渐增加，液位逐渐降低，直到浮球4.4带动连杆将活塞推至气孔的上方，活塞同左侧上部腔体形成密闭空间，完成集气。

排气状态：当活塞移动至气孔上方后，气液混合物在循环水泵的作用下，继续流入自动排气箱内，空气继续增加，液位继续降低，浮球带动连杆将活塞继续往上推动，压缩左侧顶部密闭腔内的空气，腔内压力持续升高，当压力达到顶部排气阀4.2的临界压力值时，排气阀自动打开，将空气排出，完成一次排气，排气完成后自动排气阀反向截止关闭。

集气、排气循环：当上次排气完成后，由于排气箱内空气一次大量减少，箱内形成负压，气液混合物持续流入排气箱内填充箱体空间，提高箱内压力和水位，浮球随之升高，通过连杆带动活塞往下运动，直至运动到气孔下方，空气重新进入左侧顶部集气腔内，进入集气、排气循环，直至系统管路内气体排尽，排气箱内气、液位置达到平衡，终止排气循环过程。

本发明要解决的技术问题：

1)变流器冷却水系统流速高，夹带气体难以聚集进行排气；

2)变流器冷却水系统内空气需人工反复排气，难以自动排除。

本发明的创新点及有益效果：

1)设计了一种循环管路顶部集气管路结构，可以收集高速循环管路内的空气；

2)设计了一种自动排气箱结构，可以自动排除箱内空气；

3)发明了一种变流器冷却系统自动排气方法，通过循环管路顶部集气管集气，在循环水泵的驱动下进入自动排气箱，通过自动排气箱的自动排气功能，排除空气，实现自动循环排气。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种变流器冷却水系统，其特征在于，包括：冷却水管路(5)、自动排气箱(4)和集气管(9)；

所述冷却水管路(5)位于所述变流器冷却水系统顶部的最高位置；所述集气管(9)的集气管进口连接于所述冷却水管路(5)，且所述集气管(9)至少进口部分(9.1)位于所述冷却水管路(5)的上方，所述集气管(9)的集气管出口连接于所述自动排气箱(4)的排气箱进口(4.1)；当所述自动排气箱(4)内的气体压力值大于所述自动排气箱(4)预设的临界压力值时，所述自动排气箱(4)能够自动排出气体。

2.根据权利要求1所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述集气管(9)的进口部分(9.1)和中间部分(9.2)位于所述冷却水管路(5)的上方，所述集气管(9)的出口部分(9.3)位于所述冷却水管路(5)的下方。

3.根据权利要求2所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述进口部分(9.1)的管径大于所述中间部分(9.2)和所述出口部分(9.3)的管径。

4.根据权利要求3所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述进口部分(9.1)的管径与所述冷却水管路(5)的管径相同。

5.根据权利要求1所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述自动排气箱(4)包括：箱体(4.3)、隔板(4.9)、排气阀(4.2)和空气压缩机构；

所述隔板(4.9)设置于所述箱体(4.3)内，以使得所述箱体(4.3)的中上部形成左腔室和右腔室，所述隔板(4.9)上部开设有通孔(4.8)；所述排气阀(4.2)设置于所述箱体(4.3)的顶部，且位于所述左腔室一侧；所述空气压缩机构设置于所述箱体(4.3)内，所述空气压缩机构的压缩端能够朝所述左腔室的顶部压缩空气；当所述压缩端的压力值大于所述排气阀(4.2)的临界压力值时，则所述排气阀(4.2)处于打开状态。

6.根据权利要求5所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述自动排气箱(4)的排气箱进口(4.1)设置于所述箱体(4.3)的顶部，且位于所述右腔室一侧，排气箱出口(4.7)设置于所述箱体(4.3)的底部。

7.根据权利要求5所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述空气压缩机构包括：

贯穿且可转动设置于所述隔板(4.9)下部的连杆机构(4.5)；所述连杆机构(4.5)的第一端位于所述左腔室内，第二端位于所述右腔室内；

可沿所述左腔室的腔壁上下运动，且与所述连杆机构(4.5)的第一端相连的活塞(4.6)；

设置于所述右腔室内，且与所述连杆机构(4.5)的第二端相连的浮球(4.4)；所述浮球(4.4)能够随着所述箱体(4.3)内的液位上下运动，并且还能通过所述连杆机构(4.5)带动所述活塞(4.6)作反向的上下运动。

8.根据权利要求7所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述活塞(4.6)的横截面形状与所述左腔室的横截面形状匹配。

9.根据权利要求7所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述连杆机构(4.5)为二级连杆机构；所述连杆机构(4.5)包括：长杆(4.51)和短杆(4.52)；

所述长杆(4.51)贯穿且可转动设置于所述隔板(4.9)的下部，所述长杆(4.51)的第一端位于所述左腔室内，第二端位于所述右腔室内，并与所述浮球(4.4)相连；

所述短杆(4.52)位于所述左腔室内，且所述短杆(4.52)的第一端与所述长杆(4.51)的第一端铰接，第二端垂直连接于所述活塞(4.6)的底部。

10.根据权利要求9所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述长杆(4.51)绕其中点可转动设置于所述隔板(4.9)的下部。

11.根据权利要求1所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述集气管(9)进口部分(9.1)的流进方向与所述冷却水管路(5)的流动方向之间的夹角为锐角。

12.根据权利要求11所述的变流器冷却水系统，其特征在于，所述冷却水管路(5)为回流管路。

13.根据权利要求12所述的变流器冷却水系统，其特征在于，还包括：冷却塔(1)和变流器水冷板(8)；

所述冷却水管路(5)连接在所述变流器水冷板(8)的水冷板出口与所述冷却塔(1)的冷却塔进口之间。

14.根据权利要求1所述的变流器冷却水系统，其特征在于，还包括：水泵(6)；

所述自动排气箱(4)的排气箱出口(4.7)连接于所述水泵(6)的水泵进口。

15.一种变流器系统，包括：变流器(7)和冷却水系统，其特征在于，所述冷却水系统为如权利要求1-14任意一项所述的变流器冷却水系统。

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