CN114312868A - 一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，属于轨道交通技术领域，包括风冷系统、变流器水冷系统和变压器油冷系统；所述风冷系统包括自下向上依次设置的底部安装座、换热器、多功能柜体、主冷风机和顶部进风道。采用双风机、双水泵、双液位传感器等冗余设计方案，可削减冷却塔故障导致轨道车辆机破停运的风险。本发明一方面削减了水泵故障导致动车组机破的风险，即使在一台水泵故障的情况下，也可保障动车组全速运营；另一方面，两台水泵交替运转模式可大大提高水泵的使用寿命，降低了冷却塔维护成本。

Description

一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，具体是一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔。

背景技术

轨道交通车辆用冗余式冷却塔属于一种油水复合冷却塔，用于冷却轨道交通车辆的牵引变流器和牵引变压器。牵引变压器和牵引变流器工作产生的热量分别在油泵和水泵的作用下被带入冷却塔的换热器，并在风机提供的强迫风作用下散发到大气中。冷却塔是保障轨道交通车辆可靠运营的关键性功能部件。

轨道交通车辆冷却塔一般只会配备单台风机、单台水泵，冷却塔部件发生故障导致轨道车辆机破停运的风险极高。

现有技术也有将牵引变压器、牵引变流器、列车供电柜冷却系统集成在同一个冷却塔内，同时满足牵引变压器、牵引变流器、列车供电柜散热要求，但是也仅仅涉及风机的冗余设计，未包含其他部件的冗余设计，例如水泵、液位传感器等，且集成度不高，存在能耗高，噪音大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，采用双风机、双水泵、双液位传感器等冗余设计方案，集成度高、散热功率大、重量轻、噪声低、可维护性好，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，提供一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，包括：

包括风冷系统、变流器水冷系统和变压器油冷系统；所述风冷系统包括自下向上依次设置的底部安装座、换热器、多功能柜体、主冷风机和顶部进风道，所述底部安装座、换热器、多功能柜体、主冷风机和顶部进风道依次通过紧固件固定连接；

所述变流器水冷系统包括主循环水路和辅助循环水路；主循环水路包括水泵、水泵进水管、水泵出水管、换热器进水管以及水换热器，用于将牵引变流器工作产生的热量带入换热器散发；

辅助循环水路包括膨胀水箱、水箱出水管和水箱进水管，用于吸收循环水的体积波动；

所述变压器油冷系统包括主循环油路和辅助循环油路；主循环油路包括油换热器，用于将牵引变压器工作产生的热量散发至大气中；

辅助循环油路包括：设置于多功能柜体中的辅助油箱；设置于多功能柜体一侧吸湿器和吸湿器连接管；设置于换热器一侧布赫继电器。

进一步的方案：所述多功能柜体包括前主板、后主板、上隔板、下隔板、出风锥筒、风机安装座以及维护门，所述前主板和后主板组成方框结构，所述维护门设置于后主板的侧壁上，所述上隔板和下隔板平行设置于方框结构内；所述出风锥筒贯穿且固定于上隔板和下隔板；所述风机安装座固定于上隔板的顶面。

进一步的方案：所述上隔板上方的空间为上层腔体，所述上隔板与下隔板之间的空间为中间腔体，所述下隔板以下的空间为下层腔体；所述下隔板底部设有下挡板，且下挡板将下层腔体分成下层第一腔体和下层第二腔体。

进一步的方案：两个所述出风锥筒贯穿上隔板和下隔板，且两个所述出风锥筒的端部分别位于下层第一腔体和下层第二腔体内。

进一步的方案：所述前主板、后主板、上隔板和下隔板与出风锥筒的外壁形成封闭的大容积腔体作为辅助油箱。

进一步的方案：所述多功能柜体的中间腔体内部设置有若干加强筋板，每个加强筋的两端分别与上隔板和下隔板刚性连接，用于提升多功能柜体整体刚度。

进一步的方案：所述前主板和后主板两侧的下部设置有外翻折弯结构，所述外翻折弯结构开设有多个安装孔，每个安装孔为圆孔或腰型孔，用于冷却塔外部快速完成机架安装。

进一步的方案：所述主冷风机电机上设置有轴承温度传感器和振动传感器，用于实时采集电机轴承温度及电机振动信息；所述顶部进风道上设置有风速传感器。

进一步的方案：所述膨胀水箱包括箱体、液位传感器、液位显示窗和双向压力控制阀，所述箱体内设置有两个液位传感器，所述液位显示窗设置于箱体的一侧，所述双向压力控制阀设置于箱体上与液位显示窗相邻的一侧。

进一步的方案：所述换热器的水换热器和油换热器组合成一体结构，所述换热器的端部刚性连接有支撑座，用于水泵的安装固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种集成度高、散热功率大、重量轻、噪声低、可维护性好的轨道交通用冗余式冷却塔，采用双风机、双水泵、双液位传感器等冗余设计方案，可削减冷却塔故障导致轨道车辆机破停运的风险。

本发明一方面削减了水泵故障导致动车组机破的风险，即使在一台水泵故障的情况下，也可保障动车组全速运营；另一方面，两台水泵交替运转模式可大大提高水泵的使用寿命，降低了冷却塔维护成本。

本发明通过设计两台并排安装的主冷风机，削减了因主冷风机故障而导致动车组机破的风险，在一台主冷风机故障的情况下，另一台主冷风机可正常工作，冷却塔可提供部分冷却功率，保障轨道车辆降速运行。

本发明通过布置两个膨胀水箱液位传感器，可削减液位传感器故障误报警导致动车组机破的风险，提高了液位传感器工作的可靠性。

本发明通过设置快拆式可视化维护门、独立接线盒、机架下部外翻安装结构等一系列优化设计，一方面可减少冷却塔产品组装时间，提高产品生产效率，另一方面可减少冷却塔产品维护检修时间，大大降低冷却塔使用维护成本。

本发明通过设置风速传感器、轴承温度传感器以及电机振动传感器，实时采集通风风速、轴承温度、电机振动信号，便于轨道车辆健康管理系统实现对冷却塔工作状态的实时监测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的冷却塔的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例提供的换热器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的多功能柜体的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的多功能柜体底部的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的主冷风机的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的膨胀水箱的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的水泵进水管的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的水泵出水管的结构示意图。

图中：1、底部安装座；2、换热器；3、多功能柜体；4、油位观察窗；5、主冷风机；6、顶部进风道；7、吸湿器；8、水箱进水管；9、吸湿器连接管；10、膨胀水箱；11、换热器进水管；12、水箱出水管；13、接线盒；14、水泵进水管；15、水泵；16、水泵出水管；17、布赫继电器；

2-1、水换热器；2-2、油换热器；2-3、支撑座；

3-1、后主板；3-2、前主板；3-3、维护门；3-4、加强筋板；3-5、风机安装座；3-6、上隔板；3-7、出风锥筒；3-8、下挡板；3-9、下隔板；3-10、外翻折弯结构；3-11、安装孔；

5-1、进风筒；5-2、叶轮；5-3、出风筒；5-4、电机；

10-1、箱体；10-2、液位传感器；10-3、液位显示窗；10-4、双向压力控制阀；

14-1、活动法兰；14-2、单向阀；14-3、排气接头；14-4、波纹软管；16-1、过滤器；16-2、软管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

根据本发明的一个总体技术构思，如图1-7所示，提供一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，包括风冷系统、变流器水冷系统和变压器油冷系统。所述冷却塔风冷系统是由底部安装座1、换热器2、多功能柜体3、主冷风机5、顶部进风道6自底向上组成，通过底部安装座1固定在车辆机械间内的底架上，并通过顶部进风道6与车体顶部通风口连通，主冷风机5从顶部进风道6入口处吸入冷却风，吹向换热器2带走热量并散发至大气中。

所述冷却塔变流器水冷系统可分为主循环水路和辅助循环水路，所述主循环水路由换热器2中的水换热器2-1、换热器进水管11、水泵进水管14、水泵15、水泵出水管16组成，负责为牵引变流器的冷却液提供循环动力，将热量带至换热器2处并经风冷系统散热。所述辅助循环水路由水箱进水管8、膨胀水箱10、水箱出水管12组成，负责吸收主循环水路中的气体，稳定主循环水路的循环压力。

所述冷却塔变压器冷却回路可分为主循环油路和辅助循环油路。所述主循环油路由换热器2中的油换热器2-2组成，负责牵引变压器的高温油与所述风冷系统进行热交换。所述辅助循环油路由吸湿器7、吸湿器连接管9、布赫继电器17以及在多功能柜体3中集成的辅助油箱组成，负责吸收变压器冷却油的体积变化，稳定主循环油路的循环压力，吸收变压器冷却油中的湿气。

两台水泵15是立式安装的屏蔽电泵，并排安装在换热器2侧面的支撑座2-3上。在水泵15上部法兰处位置设计连接板，并通过紧固件固定到多功能柜体3侧面。

优选的，所述顶部进风道6上设置有风速传感器，便于动车组健康管理系统实现对主冷风机5工作状态的实时监测。

优选的，所述接线盒13安装在多功能柜体3的侧面，集成有主冷风机5、水泵15的电源线，以及布赫继电器17、液位传感器10-2的信号线，便于在车辆上进行集中接线作业。

请参阅图2所示，所述换热器2由水换热器2-1、油换热器2-2、支撑座2-3组合而成。支撑座2-3刚性连接于换热器2的端部，支撑座2-3负责水泵15的底部支撑固定。

请参阅图3和图4所示，多功能柜体3是由后主板3-1、前主板3-2、维护门3-3、加强筋板3-4、风机安装座3-5、上隔板3-6、出风锥筒3-7、下挡板3-8、下隔板3-9组合成型。所述多功能柜体3通过部件组合形成三层四腔结构，上层腔体用于主冷风机5安装固定以及顶部进风道6安装，中间腔体集成了辅助油箱及主冷风机5的通风扩压通道，下层通过下挡板3-8的格挡形成第一腔体和第二腔体，分别形成2个独立的通风通道，并各自集成有换热器2的日常检视维护窗口。

所述后主板3-1、前主板3-2、上隔板3-6、出风锥筒3-7、下隔板3-9组合形成封闭的大容积腔体作为辅助油箱，并在中间形成2个独立的通风通道。多功能柜体3一侧设置有油位观察窗4，用于观察辅助油箱的液位。

所述多功能柜体3贴合主冷风机5流场要求设计出风锥筒3-7，使主冷风机5送出来的强迫冷却风达到最优的扩压效果，有效地提升风机效率，降低冷却塔噪声。

所述多功能柜体3在下层第一腔体和下层第二腔体分别设计有2个维护门3-3，所述维护门3-3采用快拆式可视化结构，门中间区域设计有钢化玻璃，并通过快拆式铰链及方孔压紧锁安装，保障快速拆装及密封功能。

所述多功能柜体3下部通过下挡板3-8的格挡形成下部第一腔体和下部第二腔体，作为两台主冷风机5的独立通风通道，避免相互工作影响。

所述多功能柜体3的上层腔体内设置有风机安装座3-5，用于两台主冷风机5安装固定。所述多功能柜体3的中间腔体内部设置有若干加强筋板3-4，提升多功能柜体3整体刚度，有效减小主冷风机5振动。

优选的，前主板3-2和后主板3-1的下部设计有外翻折弯结构3-10，在外翻折弯结构3-10上开设有多个安装孔3-11，安装孔3-11为圆孔或腰型孔，实现在冷却塔外部完成多功能柜体3与换热器2安装连接。

请参阅图5所示，主冷风机5属于轴流式通风机，由进风筒5-1、叶轮5-2、出风筒5-3、电机5-4等组成。所述主冷风机5叶轮5-2属于机翼叶型的子午加速式轴流式叶轮。

优选的，所述电机5-4上设置有轴承温度传感器、振动传感器，可实时采集电机轴承温度及电机振动信息，便于轨道交通车辆健康管理系统实现对主冷风机5工作状态的实时监测。

请参阅图6所示，膨胀水箱10由箱体10-1、液位传感器10-2、液位显示窗10-3、双向压力控制阀10-4组成。在所述膨胀水箱10内至少设置有2个液位传感器10-2。

请参阅图7所示，水泵进水管14是由活动法兰14-1、单向阀14-2、排气接头14-3、波纹软管14-4等组成。水泵进水管14共包含2件方向相反的单向阀14-2，当1台水泵15工作时，其对应的单向阀14-2处于连通状态，另一件单向阀14-2将自动关断，避免循环水在2台水泵15间循环流动。水泵进水管14共包含3个活动法兰14-1和1件波纹软管14-4，用于吸收水泵15和换热器2制造过程中形成的尺寸偏差，便于减少系统组装时间。在水泵进水管14上设计有3个排气接头14-3，分别分布在被单向阀14-2隔断的3段区域内，用于排净管内空气，避免水泵进水管14工作过程中形成气蚀等不良现象。

请参阅图8所示，水泵出水管16上设计有过滤器16-1，用于过滤循环水路中的颗粒杂质，保障冷却液清洁度。

优选的，所述水泵出水管16上设计有一段软管16-2，便于吸收冷却塔与牵引变流器之间的位置偏差。

该冗余式冷却塔至少包含两个主冷风机5、两个水泵15、两个液位传感器10-2。两台主冷风机5并排安装在多功能柜体3内部，为换热器2提供强迫冷却风，并在机架下部设置有挡板，避免两台主冷风机5相互影响，即使在一台主冷风机5故障的情况下，可保证另一台主冷风机5正常工作，轨道车辆可降速运行，可避免车辆机破停运。两台水泵15立式安装在冷却塔侧面，两台水泵15交替工作，并通过单向阀14-2控制冷却液流通路径，避免两台水泵15相互影响，既提高水泵15的使用寿命，又可保证一台水泵15损坏的情况下冷却塔可实现满功率运行，不影响车辆行驶。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，包括风冷系统、变流器水冷系统和变压器油冷系统；所述风冷系统包括自下向上依次设置的底部安装座(1)、换热器(2)、多功能柜体(3)、主冷风机(5)和顶部进风道(6)，所述底部安装座(1)、换热器(2)、多功能柜体(3)、主冷风机(5)和顶部进风道(6)依次通过紧固件固定连接；

所述变流器水冷系统包括主循环水路和辅助循环水路；主循环水路包括水泵(15)、水泵进水管(14)、水泵出水管(16)、换热器进水管(11)以及水换热器(2-1)，用于将牵引变流器工作产生的热量带入换热器(2)散发；辅助循环水路包括膨胀水箱(10)、水箱出水管(12)和水箱进水管(8)，用于吸收循环水的体积波动；

所述变压器油冷系统包括主循环油路和辅助循环油路；主循环油路包括油换热器(2-2)，用于将牵引变压器工作产生的热量散发至大气中；

辅助循环油路包括：设置于多功能柜体(3)中的辅助油箱；设置于多功能柜体(3)一侧的吸湿器(7)和吸湿器连接管(9)；设置于换热器(2)一侧的布赫继电器(17)。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，所述多功能柜体(3)包括前主板(3-2)、后主板(3-1)、上隔板(3-6)、下隔板(3-9)、出风锥筒(3-7)、风机安装座(3-5)以及维护门(3-3)，所述前主板(3-2)和后主板(3-1)组成方框结构，所述维护门(3-3)设置于后主板(3-1)的侧壁上，所述上隔板(3-6)和下隔板(3-9)平行设置于方框结构内；所述出风锥筒(3-7)贯穿且固定于上隔板(3-6)和下隔板(3-9)；所述风机安装座(3-5)固定于上隔板(3-6)的顶面。

3.根据权利要求2所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，所述上隔板(3-6)上方的空间为上层腔体，所述上隔板(3-6)与下隔板(3-9)之间的空间为中间腔体，所述下隔板(3-9)以下的空间为下层腔体；所述下隔板(3-9)底部设有下挡板(3-8)，且下挡板(3-8)将下层腔体分成下层第一腔体和下层第二腔体。

4.根据权利要求2或3所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，两个所述出风锥筒(3-7)贯穿上隔板(3-6)和下隔板(3-9)，且两个所述出风锥筒(3-7)的端部分别位于下层第一腔体和下层第二腔体内。

5.根据权利要求2所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，所述前主板(3-2)、后主板(3-1)、上隔板(3-6)和下隔板(3-9)与出风锥筒(3-7)的外壁形成封闭的大容积腔体作为辅助油箱。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，所述多功能柜体(3)的中间腔体内部设置有若干加强筋板(3-4)，每个加强筋的两端分别与上隔板(3-6)和下隔板(3-9)刚性连接，用于提升多功能柜体(3)整体刚度。

7.根据权利要求2所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，所述前主板(3-2)和后主板(3-1)两侧的下部设置有外翻折弯结构(3-10)，所述外翻折弯结构(3-10)开设有多个安装孔(3-11)，每个安装孔(3-11)为圆孔或腰型孔，用于冷却塔外部快速完成机架安装。

8.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，所述主冷风机(5)电机上设置有轴承温度传感器和振动传感器，用于实时采集电机轴承温度及电机振动信息；所述顶部进风道(6)上设置有风速传感器。

9.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，所述膨胀水箱(10)包括箱体(10-1)、液位传感器(10-2)、液位显示窗(10-3)和双向压力控制阀(10-4)，所述箱体(10-1)内设置有2个液位传感器(10-2)，所述液位显示窗(10-3)设置于箱体(10-1)的一侧，所述双向压力控制阀(10-4)设置于箱体(10-1)上与液位显示窗(10-3)相邻的一侧。

10.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆用冗余式冷却塔，其特征在于，所述换热器(2)的水换热器(2-1)和油换热器(2-2)组合成一体结构，所述换热器(2)的端部刚性连接有支撑座(2-3)，用于水泵(15)的安装固定。

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