CN112735758A - 一种用于电力机车的冷却装置和冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于电力机车的冷却装置和方法,包括变压器主油箱,所述变压器主油箱固定安装有电力机车的牵引变压器;设置在电力机车的牵引变流器的冷却系统,所述冷却系统构造成能够将热量散发到外部,对所述牵引变流器进行冷却降温;设置在所述变压器主油箱上的冷却循环机构,所述冷却循环机构通过管道连接所述冷却系统;其中,所述变压器主油箱内填充有油液,所述牵引变压器工作过程中散发的热量传递到油液中,并通过冷却循环机构将油液中的热量传递到冷却系统内。本发明通过一个冷却系统同时对牵引变压器和牵引变流器进行冷却,减少系统体积的占用,达到轻量化的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电力机车的冷却装置和冷却方法,尤其是对电力机车的变流器和浸油式变压器进行冷却的装置和方法。
背景技术
现有电力机车油浸式变压器大部分都是采用强迫油循风冷却系统,由油泵、冷却散热器、油管道及风机组成。利用油泵将变压器顶部的热油抽出,经油管道进入冷却散热器,通过冷却风机冷却后回到变压器油箱底部,依靠对流使变压器得到冷却。
由于国内轨道交通快速的发展,特别是对动车组的牵引系统的体积及轻量化提出了很高的要求。动车组车底体积有限,对结构设计要求较高,而目前电力机车的牵引变流器和牵引变压器在工作过程中均需分别进行冷却,牵引变流器采用冷却水进行冷却,牵引变压器利用冷却油进行冷却。两套冷却系统造成整体结构复杂,控制系统复杂,管路多。极大地占用了体积,增加了重量。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题,本发明提出了一种用于电力机车的冷却装置和冷却方法,能够通过一个冷却系统同时对牵引变压器和牵引变流器进行冷却,减少系统体积的占用,达到轻量化的目的。
为了实现以上发明目的,本发明一个方面,提出了一种用于电力机车的冷却装置,包括:
变压器主油箱,所述变压器主油箱固定安装有电力机车的牵引变压器;
设置在电力机车的牵引变流器的冷却系统,所述冷却系统构造成能够将热量散发到外部,对所述牵引变流器进行冷却降温;
设置在所述变压器主油箱上的冷却循环机构,所述冷却循环机构通过管道连接所述冷却系统;
其中,所述变压器主油箱内填充有油液,所述牵引变压器工作过程中散发的热量传递到油液中,并通过冷却循环机构将油液中的热量传递到冷却系统内。
本发明的进一步改进在于,所述冷却循环机构包括设置在所述变压器主油箱内的集热器,所述集热器通过管道连接所述冷却系统;所述集热器和所述管道内设置有循环流动的导热液体。
本发明的进一步改进在于,所述集热器的一端设置有进液管,另一端设置有出液管;所述进液管和所述出液管均固定设置在所述变压器主油箱上,并伸出到变压器主油箱的外部且连接所述管道。
本发明的进一步改进在于,所述变压器主油箱包括箱体和箱盖,所述牵引变压器固定在所述箱体的底部,所述进液管和所述出液管均固定连接在所述箱盖上。
本发明的进一步改进在于,所述牵引变压器位于所述油液内的底部,所述集热器位于所述油液内上部距离液面较近的位置。
本发明的进一步改进在于,所述集热器为板翅式集热器。
本发明的进一步改进在于,所述牵引变流器的冷却系统包括流通冷却水的主干流道,所述主干流道上设置有热交换器和带动冷却水流动的水泵;
其中,所述主干流道的两端分别通过若干并联的分支流道连接成循环的流道。
本发明的进一步改进在于,所述分支流道上分别设置有逆变模块、整流模块、辅变模块、充电机、控制装置以及充电短接装置;并且所述主干流道上设置有水温传感器和水压传感器。
本发明的进一步改进在于,所述热交换机的一侧设置有若干风机;所述主干流道上设置有膨胀水箱。
本发明的另一个方面提出了一种冷却方法,包括:
将变压器固定在所述变压器主油箱的底部,在变压器主油箱内充入变压器油,并将冷却循环机构固定在所述变压器主油箱上;
将冷却循环机构连接冷却系统;
启动冷却系统和冷却循环机构,使冷血系统对牵引变压器和牵引变流器同时进行冷却。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明的一种用于电力机车的冷却装置和冷却方法,能够通过一个冷却系统同时对牵引变压器和牵引变流器进行冷却,减少系统体积的占用,达到轻量化的目的。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述,在图中:
图1所示为本发明的一个实施例的用于电力机车的冷却装置的结构示意图,显示了变压器油箱的结构;
图2所示为本发明的一个实施例的牵引变流器的结构示意图。
附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下:1、变压器主油箱,2、冷却循环机构,3、冷却系统,11、牵引变压器,12、箱体,13、箱盖,14、油液,21、集热器,22、进液管,23、出液管,24、管道,31、热交换器,32、水泵,33、主干流道,34、分支流道,35、逆变模块,36、整流模块,37、辅变模块,38、充电机,39、控制装置,40、充电短接装置,41、水温传感器,42、水压传感器,43、膨胀水箱,44、风机。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的用于电力机车的冷却装置。根据本发明的用于电力机车的冷却装置,能够通过一个冷却系统同时对牵引变压器和牵引变流器进行冷却,减少系统体积的占用,达到轻量化的目的。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的用于电力机车的冷却装置,包括变压器主油箱1,所述变压器主油箱1固定安装有电力机车的牵引变压器11。本实施例所述的用于电力机车的冷却装置还包括冷却系统3,所述冷却系统3设置在电力机车的牵引变流器上,并且冷却系统3构造成能够将热量散发到外部,对牵引变流器进行冷却降温。所述变压器主油箱1上设置有冷却循环机构2,冷却循环机构2通过管道连接冷却系统3,这样,冷却系统3可以同时对牵引变压器11和牵引变流器进行冷却。在本实施例中,变压器主油箱1内填充油液,所述牵引变压器11工作过程中散发的热量传递到油液中,并通过冷却循环机构2将油液中的热量传递到冷却系统3内。在根据本实施例所述的用于电力机车的冷却装置中,一个冷却系统3可以同时带动牵引变压器11和牵引变流器冷却。这样,电力机车的牵引变流器和牵引变压器11共用一套冷却系统3,极大地缩小了体积及降低重量。
在一个实施例中,所述冷却循环机构2包括集热器,集热器设置在变压器主油箱1的内部,用于吸收变压器主油箱1内的油液的热量。集热器连接变压器主油箱1外部的管道,并通过管道连接冷却系统3。所述集热器和管道内均设置有导热液体,导热液体在管道、冷却系统3和集热器之间循环流动。
在根据本实施例所述的用于电力机车的冷却装置中,牵引变压器11散发的热量传递到油液中,集热器吸收油液中的热量,并将热量传递到集热器内的导热液体中,导热液体的温度升高再通过管道流动到冷却系统3中,在冷却系统3中放热冷却后温度降低,最后经过管道流回到集热器内。
在一个实施例中,变压器主油箱1包括箱体12和箱盖12,所述牵引变压器11固定在箱体12的底部,所述冷却循环机构2的集热器连接在所述箱盖12上,其中通过进液管和出液管与箱盖12固定相连。箱体12的上端通过密封件将箱体12和箱盖12之间密封,并通过螺栓或螺纹等可拆卸的方式相连。
在根据本实施例所述的用于电力机车的冷却装置中,变压器主油箱1提供一个空间来安装牵引变压器11,其箱体12内填充油液,牵引变压器11在工作过程中散热从而将热量散发到油液内,由于牵引变压器11与油液充分接触,增加了散热的效率。
在一个优选的实施例中,所述牵引变压器11位于所述油液内的底部,所述集热器位于所述油液内上部距离液面较近的位置。所述箱体12内填充满油液将牵引变压器11浸入在油液内,所述集热器设置在油液的液面以下,集热器位于牵引变压器11的上方。优选地,所述集热器位于所述牵引变压器11的上方30cm以上的位置。
在根据本实施例所述的用于电力机车的冷却装置中,牵引变压器11设置在油液内的底部,集热器设置在油液内的上部距离液面较近的位置,牵引变压器11散发的热量传递到底部的油液内,变压器主油箱1的底部的油液温度升高。由于变压器主油箱1的底部和上部的油液之间存在温差,底部高温的油液会向上流动到集热器的位置,将热量传递到集热器内后温度降低从而流动到变压器主油箱1的底部。
在一个优选的实施例中,所述集热器为板翅式集热器。板翅式集热器和油液的接触面积较大,能够更好的吸热。通过设置板翅式集热器提高了集热器的吸热能力,增强了热交换的效率,使变压器主油箱1内的温度更快降温。
在一个实施例中,如图2所示,所述牵引变流器的冷却系统3包括主干流道33,主干流道33内流通有冷却水。主干流道33上设置有热交换器31和水泵32,水泵32带动冷却水流动,而热交换器31通过热交换的方式将水泵32中的冷却水的热量带走。在本实施例中,所述主干流道33的两端分别通过若干并联的分支流道34连接成循环的流道。
在一个实施例中,所述分支流道34上分别设置有逆变模块35、整流模块36、辅变模块37、充电机38、控制装置39以及充电短接装置40。优选地,分支流道34的数量为八个,第一分支流道设置第一逆变模块,第二分支流道设置第一整流模块,第三分支流道设置第二整流模块,第四分支流道设置第二逆变模块,第五分支流道设置辅变模块,第六分支流道设置充电机,第七分支流道设置有控制装置DCU,第八分支流道上设置有充电短接装置。所述主干流道33上设置有水温传感器41,能够时刻监测冷却水的温度,并且主管流道上设置有水压传感器42,以监测主管流道内的水压。
在一个实施例中,所述热交换机的一侧设置有若干风机44,风机44对准热交换机,冷却水流到热交换机中,发生热交换,冷却水中的热量散到空气中,通过风机44将热空气吹走。所述主干流道33上设置有膨胀水箱43,并且主干流道33连接辅助变压器、斩波电阻、三相滤波电容器等发热器件。在工作时,发热器件将热量传递到主干流道33和分支流道34,加热冷却水,冷却水在水泵32的作用下循环流动到热交换器31上,并通过风机44将热量带走。膨胀水箱43的作用是在主干流道33和分支流道34内由于温差变化产生膨胀或收缩时,可以向膨胀水箱43流入或流出水,以平衡主干流道33和分支流道34内的压力。
根据本发明的另一个方面,还提出了一种冷却方法,本实施例所述的冷却方法根据上述实施例所述的用于电力机车的冷却装置实现的,所述方法包括以下步骤:
首先,将变压器固定在所述变压器主油箱1的底部,在变压器主油箱1内充入变压器油,并将冷却循环机构2固定在所述变压器主油箱1上。冷却循环机构2的进液管和出液管分别穿过所述变压器主油箱1,并固定在变压器主油箱1上。进液管和出液管的内端通过集热器相连。
将冷却循环机构2连接冷却系统3,将进液管的外端通过管道连接冷却系统3,出液管的外端也通过另一条管道连接冷却系统3。
启动冷却系统3和冷却循环机构2,使冷血系统对牵引变压器11和牵引变流器同时进行冷却。其内部注入导热液体,这样就形成了集热器到出液管,再到管道,再到冷却系统3,再到另一条管道,再到进液管,最后回流到集热器,形成循环。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改,根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于电力机车的冷却装置,其特征在于,包括:
变压器主油箱(1),所述变压器主油箱(1)固定安装有电力机车的牵引变压器(11);
设置在电力机车的牵引变流器的冷却系统(3),所述冷却系统(3)构造成能够将热量散发到外部,对所述牵引变流器进行冷却降温;
设置在所述变压器主油箱(1)上的冷却循环机构(2),所述冷却循环机构(2)通过管道连接所述冷却系统(3);
其中,所述变压器主油箱(1)内填充有油液,所述牵引变压器(11)工作过程中散发的热量传递到油液中,并通过冷却循环机构(2)将油液中的热量传递到冷却系统(3)内。
2.根据权利要求1所述的用于电力机车的冷却装置,其特征在于,所述冷却循环机构(2)包括设置在所述变压器主油箱(1)内的集热器,所述集热器通过管道连接所述冷却系统(3);所述集热器和所述管道内设置有循环流动的导热液体。
3.根据权利要求2所述的用于电力机车的冷却装置,其特征在于,所述集热器的一端设置有进液管,另一端设置有出液管;所述进液管和所述出液管均固定设置在所述变压器主油箱(1)上,并伸出到变压器主油箱(1)的外部且连接所述管道。
4.根据权利要求3所述的用于电力机车的冷却装置,其特征在于,所述变压器主油箱(1)包括箱体(12)和箱盖(12),所述牵引变压器(11)固定在所述箱体(12)的底部,所述进液管和所述出液管均固定连接在所述箱盖(12)上。
5.根据权利要求4所述的用于电力机车的冷却装置,其特征在于,所述牵引变压器(11)位于所述油液内的底部,所述集热器位于所述油液内上部距离液面较近的位置。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的用于电力机车的冷却装置,其特征在于,所述集热器为板翅式集热器。
7.根据权利要求6所述的用于电力机车的冷却装置,其特征在于,所述牵引变流器的冷却系统(3)包括流通冷却水的主干流道(33),所述主干流道(33)上设置有热交换器(31)和带动冷却水流动的水泵(32);
其中,所述主干流道(33)的两端分别通过若干并联的分支流道(34)连接成循环的流道。
8.根据权利要求7所述的用于电力机车的冷却装置,其特征在于,所述分支流道(34)上分别设置有逆变模块(35)、整流模块(36)、辅变模块(37)、充电机(38)、控制装置(39)以及充电短接装置(40);并且所述主干流道(33)上设置有水温传感器(41)和水压传感器(42)。
9.根据权利要求8所述的用于电力机车的冷却装置,其特征在于,所述热交换机的一侧设置有若干风机(44);所述主干流道(33)上设置有膨胀水箱(43)。
10.使用根据权利要求1至9中任一项所述的用于电力机车的冷却装置对牵引变压器(11)进行冷却的方法,其特征在于,包括:
将变压器固定在所述变压器主油箱(1)的底部,在变压器主油箱(1)内充入变压器油,并将冷却循环机构(2)固定在所述变压器主油箱(1)上;
将冷却循环机构(2)连接冷却系统(3);
启动冷却系统(3)和冷却循环机构(2),使冷血系统对牵引变压器(11)和牵引变流器同时进行冷却。
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