CN113586465A - 智能化油泵及变压器强迫油循环冷却系统 - Google Patents
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Abstract
智能化油泵，包括壳体、叶轮和电机，壳体内密封安装电机，叶轮固定连接于电机转轴的端部并用于驱动油液的流动，电机还包括电路组件、控制组件和同轴设于转轴外的定子，电路组件电连接定子，电路组件包括连接定子的高速控制电路和低速控制电路，控制组件电连接电路组件并控制高速控制电路和低速控制电路间的切换。该智能油泵提供了在不改变叶轮尺寸的情况下，提高轴承运转寿命的运行模式。可以对油温、绕组温度、轴承振动、轴承旋转次数进行监测，并根据检测结果实时调节其运行模式，增加了油泵的安全性和寿命。对应的，本申请还提供了采用本申请的智能化油泵构建的变压器强迫油循环冷却系统。
Description
技术领域
本申请涉及变压器用油泵技术领域，特别是提供了智能化油泵，以及用该智能化油泵构建的变压器强迫油循环冷却系统。
背景技术
变压器油泵一般采用全密封结构、内置潜油运行的三相异步电动机直轴驱动轴流式叶片泵，是专门用于输送变压器绝缘油介质的流体机械。轴流式变压器油泵适用于变压器片式散热器。对于变压器油泵，目前国内各电力网、局根据不断提升的工作需求，为提高变压器油泵轴承运转寿命，一般将原高转速的油泵(如1500r/min)，改为低转速的油泵(如1000r/min以下)。
低速电机的变压器油泵想要达到高速电机油泵的流量、扬程，势必要靠增加叶轮直径解决。而旋转机械的直径增加则会使得运行稳定性下降。在代替过程当中，一些老旧冷却器安装尺寸想要换新存在配合结构的尺寸、成本等方面的难以承受性。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本申请提供了智能化油泵，本申请的智能化油泵可以对油温、绕组温度、轴承振动、轴承旋转次数进行监测，增加了油泵的使用寿命和安全性。对应的，本申请还提供了采用本申请的智能化油泵构建的变压器强迫油循环冷却系统。
对于油泵，本申请的具体技术方案如下：
智能化油泵，包括壳体、叶轮和电机，所述壳体内密封安装所述电机，所述叶轮固定连接于所述电机转轴的端部并用于驱动油液的流动，所述电机还包括电路组件、控制组件和同轴设于所述转轴外的定子，所述电路组件电连接所述定子，所述电路组件包括连接所述定子的高速控制电路和低速控制电路，所述控制组件电连接所述电路组件并控制所述高速控制电路和低速控制电路间的切换。
由此，在油泵的运行过程中，分别通过高速控制电路和低速控制电路控制电机的转轴做高速/低速的转动运行。在一般运行过程中默认为在高速下以散热效率高的模式运行，若在高速运行过程中发生影响稳定运行或能耗/损耗过高的问题，则切换至低速控制电路下的低速运行来减少运行载荷，保护油泵的正常运转。在这一可切换转速的运行模式下，对于现有变压器的冷却器中已有的高速油泵，无需更换叶轮及匹配该型号叶轮的管路，只需更换本申请电机中的定子及其电路组件、控制组件即可以实现延长运转寿命的目的，同时节约设备更新成本，提高运行工作的效果和稳定性。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述定子上设有高速绕线组和低速绕线组，所述高速绕线组电连接所述高速控制电路，所述低速绕线组电连接所述低速控制电路。
由此，通过在定子上设置不同绕线组并以高速控制电路/低速控制电路分别控制对应绕线组改变定子的运行参数的形式实现对于电机的转速控制，从而减少整体结构的复杂性，提高控制效率和便利性。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述高速控制电路为双Y型接线模式，所述低速控制电路为三角形接线模式。
由此，在电路组件一侧，同样采用两种不同的接线模式实现在同一块电路中进行高速/低速的切换，减少结构复杂性，提高控制切换的效率。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述壳体内设有温度传感器，所述温度传感器电连接所述控制组件。
由此，通过温度传感器加入温度控制逻辑，通过其进行油液的温度采样，当油液温度超出设定值时，即采用高转速运行，以较高的散热效率工作；当油液温度低于设定值时，即采用载荷(损耗)较小的低转速运行。进一步的，当油液温度超过安全值时可以通过发出警报和/或断开油泵运行的方式提醒操作人员进行故障检修和排除。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述壳体内设有振动传感组件，所述振动传感组件电连接所述控制组件。
由此，通过振动传感组件在整体运行逻辑中加入运行稳定性判断条件。其用于检测转轴转动工作的稳定性，若其检测的振动超过设定值则采取发出警报和/或断开油泵运行的方式提醒操作人员进行故障检修和排除，避免在高振动的不稳定工作环境下发生严重损坏。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述振动传感组件包括套设于所述转轴外侧的轴承和连接于所述轴承外侧的振动传感器。
由此，通过振动传感器检测轴承壳体的振动实现对振动指标的检测。轴承的外壳体与振动传感器之间为相对静止的接触状态，不易受到转轴转动动作的影响，对于振动的检测准确性更高。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述振动传感组件至少包括分别连接于所述转轴两端方向的两个。
由此，通过转轴两端的振动感应检测实现交叉对比，减少转轴在轴向方向上可能存在的弯曲(可能因公差、承载导致)造成振动检测的误差。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述转轴上套设有计数传感器，所述计数传感器电连接所述控制组件。
由此，计数传感器用于检测转轴转动的圈数，进而用于检测其本身或其两端的轴承的寿命，例如当轴承的转动圈数寿命到达后，即可以提示更换轴承。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述计数传感器为磁性计数传感器，所述转轴上嵌设有与所述计数传感器对应的磁性组件。
由此，通过磁力作用实现高效、误差少的转数检测，减少浑浊、不断搅动的油液可能造成的影响。
作为本申请的进一步优选技术方案，所述壳体包括至少一个向外延伸的连接部，所述连接部用于连接外部管路。
由此，通过连接部提供壳体及其内的电机在既有的变电站中的改造安装，即不需更换叶轮以及叶轮所在的管道，只需通过连接部将壳体安装在管道内即呈现为轴流式的泵结构，减少改造费用的同时，保证延长油泵寿命的目标实现，且不会影响叶轮泵送油液的参数指标稳定，便于进而控制其转速切换。
对于变压器冷却系统，本申请提供如下技术方案：
变压器强迫油循环冷却系统，包括油泵；所述油泵为前述本申请的智能化油泵。
本申请的变压器强迫油循环冷却系统采用前述本申请的智能化油泵构建，增加了油泵的使用寿命和安全性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
本申请的技术方案中，智能化油泵，提供了在不改变叶轮尺寸的情况下，提高轴承运转寿命的运行模式。同时该智能油泵可以对油温、绕组温度、轴承振动、轴承旋转次数进行监测，并根据检测结果实时调节其运行模式，大大增加了油泵的安全性和寿命。进一步的，该智能油泵的设计使得在更新旧有的油泵时可以少更换零部件，降低更新成本，减少浪费。
附图说明
图1为本申请的结构示意图；
图2为本申请的电路组件和控制组件的电路示意图；
图3为本申请的高速控制电路和低速控制电路接线对比示意图；
图4为本申请定子的高速绕线组和低速绕线组结构示意图；
图中，1-电机，11-电路组件，111-高速控制电路，112-低速控制电路，12-控制组件，13-定子，131-高速绕线组，132-低速绕线组14-转轴，2-液晶面板，3-振动传感组件，31-轴承，32-振动传感器，4-计数传感器，5-温度传感器，6-叶轮，7-壳体，71-连接部，8-外部管路。
具体实施方式
下面将结合附图，通过具体实施例对本申请的技术方案作进一步的说明。
实施例：
如图1、2、3、4所示，本申请的智能化油泵，包括壳体7、叶轮6和电机1，壳体7内密封安装电机1，叶轮6固定连接于电机1转轴14的端部并用于驱动油液的流动，整个壳体7连带电机1和叶轮6安装在外部管路8内呈现为轴流式油泵结构。电机1还包括电路组件11、控制组件12和同轴设于转轴14外的定子13。其中电路组件11和控制组件12还连接有液晶面板2，从而将它们检测到的电机运行状态、检测的各项参数进行可视化的展示，便于操作人员识别观察。电路组件11电连接定子13并进行供电，电路组件11包括连接至定子13的高速控制电路111和低速控制电路112，控制组件12电连接电路组件11并控制高速控制电路111和低速控制电路112间的切换。在油泵的运行过程中，分别通过高速控制电路111和低速控制电路112控制电机1的转轴14做高速/低速的转动运行。在一般运行过程中默认为在高速下以散热效率高的模式运行，若在高速运行过程中发生影响稳定运行或能耗/损耗过高的问题，则切换至低速控制电路112下的低速运行来减少运行载荷，保护油泵的正常运转。在这一可切换转速的运行模式下，对于现有变压器的冷却器中已有的高速油泵，无需更换叶轮6及匹配该型号叶轮6的管路，只需更换本申请电机1中的定子13及其电路组件11、控制组件12即可以实现延长运转寿命的目的，同时节约设备更新成本，提高运行工作的效果和稳定性。
本实施例中，定子13上设有高速绕线组131和低速绕线组132，高速绕线组131电连接高速控制电路111，低速绕线组132电连接低速控制电路112。通过在定子13上设置不同绕线组并以高速控制电路111/低速控制电路112分别控制对应绕线组改变定子13的运行参数的形式实现对于电机1的转速控制，从而减少整体结构的复杂性，提高控制效率和便利性。
本实施例中，高速控制电路111为双Y型接线模式，低速控制电路112为三角形接线模式。在电路组件11一侧，同样采用两种不同的接线模式实现在同一块电路中进行高速/低速的切换，减少结构复杂性，提高控制切换的效率。
本实施例中，壳体7内设有温度传感器5，温度传感器5在本实施例中包括设于壳体7表面以及设于定子13上的两组，温度传感器5电连接控制组件12。通过温度传感器5加入油泵控制的温度控制逻辑，通过其进行油液的温度采样，当油液温度超出设定值时，即采用高转速运行，以较高的散热效率工作；当油液温度低于设定值时，即采用载荷损耗较小的低转速运行。进一步的，当油液温度超过安全值时可以通过发出警报和/或断开油泵运行的方式提醒操作人员进行故障检修和排除。
本实施例中，壳体7内设有振动传感组件3，振动传感组件3电连接控制组件12。通过振动传感组件3在整体运行逻辑中加入运行稳定性判断条件。其用于检测转轴14转动工作的稳定性，若其检测的振动频率或振幅超过设定值则采取发出警报和/或断开油泵运行的方式提醒操作人员进行故障检修和排除，避免在高振动的不稳定工作环境下发生严重损坏。
本实施例中，振动传感组件3包括套设于转轴14外侧的轴承31和连接于轴承31外侧的振动传感器32。通过振动传感器32检测轴承31外壳体的振动实现对振动指标的检测。轴承31的外壳体与振动传感器32之间为相对静止的接触状态，不易受到转轴14转动动作的影响，对于振动的检测准确性更高。
本实施例中，振动传感组件3至少包括分别连接于转轴14两端方向的两个。通过转轴14两端的振动感应检测实现交叉对比，减少转轴14在轴向方向上可能存在的弯曲可能因公差、承载导致造成振动检测的误差。
本实施例中，转轴14上套设有计数传感器4，计数传感器4电连接控制组件12。计数传感器4用于检测转轴14转动的圈数，进而用于检测其本身或其两端的轴承31的寿命，例如当轴承31的转动圈数寿命到达后，即可以提示更换轴承31。
本实施例中，计数传感器4为磁性计数传感器，转轴14上嵌设有与计数传感器4对应的磁性组件(图中未示出)，磁性组件在本实施例中为嵌装在转轴14表面的磁颗粒。通过切割磁感线的作用实现高效、误差少的转数检测，减少浑浊、不断搅动的油液可能造成的影响。
本实施例中，壳体7包括一个向外延伸的呈现为环形翻边结构的连接部71，连接部71用于连接外部管路8。通过连接部71提供壳体7及其内的电机1在既有的变电站中的改造安装，即不需更换叶轮6以及叶轮6所在的管道，只需通过连接部71将壳体7安装在管道内即呈现为轴流式的泵结构(即通过连接部71的翻边结构实现与外部管路8内壁的连接，对应不同的外部管路8，可以通过焊接等方式安装不同直径的连接部71实现适配，连接部71上设有供油液通过的开口)，在减少改造费用的同时，保证延长油泵寿命的目标实现，且不会影响叶轮6泵送油液的参数指标稳定，便于进而控制其转速切换。
本实施例中，智能化油泵应用于变压器强迫油循环冷却系统中，用于驱动油液循环流动，油液在冷却器中进行热交换，实现降温目的。
请参考图2、3、4，以下介绍本智能化油泵在变压器强迫油循环冷却系统中工作时的控制原理。
在低速运行模式下：
闭合QS，按钮SB2闭合，SB2动断触点断开，高速控制电路111断开，实现机械互锁，KM1线圈得电，KM1动断辅助触点断开，高速运行电路断开，实现互锁，KM1动合辅助触点闭合，实现自锁，KM1动合主触点闭合，电路组件呈三角形连接(低速控制电路112接通低速绕线组132工作),低速绕线组132即为在图4中为连接6W、6V、6U三个触点，转轴14带动叶轮6低速运行。
在高速运行模式下：
按钮SB3闭合，SB3动断触点断开，低速控制电路112断开，实现互锁，SB3动合触点闭合，KM2、KM3线圈得电，KM2、KM3动断辅助触点断开，低速运行电路断开，实现互锁，KM2、KM3动合辅助触点闭合，实现自锁，KM2、KM3动合主触点闭合，电路组件呈双Y型连接(高速控制电路111接通高速绕线组131工作)，高速绕线组131即为在图4中为连接4W、4V、4U三个触点，转轴14带动叶轮6高速运行。
受控停止工作时：
按钮SB1按下，电路组件11的供电断开，停止工作。
传感器控制方式：
振动传感器32、计数传感器4和温度传感器5连接至SB1，当其中之一达到并超过安全值时(安全值为本智能油泵可正常运行的振动频率/振幅、运行圈数和温度值)，SB1闭合，电机1停止工作。
温度传感器5还连接至SB2和SB3，当温度传感器5检测的温度低于设定值时，SB2闭合，整个运行状态为低速运行模式；温度高于设定值时，SB3闭合，整个运行状态为高速运行模式。
需要指出的是，本申请的智能化油泵针对变压器冷却系统的需求研发，但其并不限于在变压器中使用，其也可以应用于其它需要使用油泵输送油液的场合。
上面所述的实施例仅是对本申请技术方案的优选实施方式进行描述，并非对本申请技术方案的构思和范围进行限定。在不脱离本申请技术方案设计构思的前提下，本领域普通人员对本申请的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本专利的保护范围，本申请请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (10)
1.智能化油泵，其特征在于：包括壳体(7)、叶轮(6)和电机(1)，所述壳体(7)内密封安装所述电机(1)，所述叶轮(6)固定连接于所述电机(1)转轴(14)的端部并用于驱动油液的流动，所述电机(1)还包括电路组件(11)、控制组件(12)和同轴设于所述转轴(14)外的定子(13)，所述电路组件(11)电连接所述定子(13)，所述电路组件(11)包括连接所述定子(13)的高速控制电路(111)和低速控制电路(112)，所述控制组件(12)电连接所述电路组件(11)并控制所述高速控制电路(111)和低速控制电路(112)间的切换。
2.根据权利要求1所述的智能化油泵，其特征在于：所述定子(13)上设有高速绕线组(131)和低速绕线组(132)，所述高速绕线组(131)电连接所述高速控制电路(111)，所述低速绕线组(132)电连接所述低速控制电路(112)。
3.根据权利要求2所述的智能化油泵，其特征在于：所述高速控制电路(111)为双Y型接线模式，所述低速控制电路(112)为三角形接线模式。
4.根据权利要求3所述的智能化油泵，其特征在于：所述壳体(7)内设有温度传感器(5)，所述温度传感器(5)电连接所述控制组件(12)。
5.根据权利要求1所述的智能化油泵，其特征在于：所述壳体(7)内设有振动传感组件(3)，所述振动传感组件(3)电连接所述控制组件(12)。
6.根据权利要求5所述的智能化油泵，其特征在于：所述振动传感组件(3)包括套设于所述转轴(14)外侧的轴承(31)和连接于所述轴承(31)外侧的振动传感器(32)。
7.根据权利要求6所述的智能化油泵，其特征在于：所述振动传感组件(3)至少包括分别连接于所述转轴(14)两端方向的两个。
8.根据权利要求1所述的智能化油泵，其特征在于：所述转轴(14)上套设有计数传感器(4)，所述计数传感器(4)电连接所述控制组件(12)。
9.根据权利要求8所述的智能化油泵，其特征在于：所述计数传感器(4)为磁性计数传感器，所述转轴(14)上嵌设有与所述计数传感器(4)对应的磁性组件。
10.变压器强迫油循环冷却系统，包括油泵，其特征在于：所述油泵为权利要求1所述的智能化油泵。
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