CN114980671B - 一种危险气体环境用防爆散热控制机柜及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种危险气体环境用防爆散热控制机柜，所述惰性气体容器设置在所述柜体内，用于保持所述柜体内正压，所述电磁阀设置在所述惰性气体容器的出口处，所述泄压阀设置在所述柜体上；所述换热器和所述散热器均设置在所述柜体内，所述散热器朝向所述换热器，所述进出水管穿设在所述柜体上，所述进出水管的两端分别连接在所述换热器和外部冷源上；所述惰性气体传感器和所述温度传感器均设置在所述柜体内，且与所述工控机通信连接，所述电磁阀、所述换热器和所述散热器均与所述工控机通信连接。以及使用该机柜的设备。本发明是一种防火、防爆、散热的机柜和设备，可靠性高、防爆散热效果好、换热效率高、长期免维护、可并入自动控制系统。

Description

一种危险气体环境用防爆散热控制机柜及设备

技术领域

本发明属于机柜技术领域，具体涉及一种危险气体环境用防爆散热控制机柜及设备，主要应用于在如氢气、天燃气等危险气体工业环境中实现现场电器件的隔离、防爆和散热。

背景技术

工业环境或实验室（如氢气作业/实验现场、天燃气作业/实验现场、甲烷作业/实验现场、氧气氢气作业/实验现场、粉尘作业/实验现场等）中，会存有一定含量的危险气体，如氢气、天燃气、甲烷、氧气、粉尘等，随着时间的推移或操作不当，这些危险气体会缓慢或者快速的积累，其含量会超出安全阈值。而作业现场通常安装有用于作业或实验的多种电器件，这些电器件在工作时会产生大量的热，也容易产生电火花。这些热量或者电火花与危险气体接触后，极容易点燃危险气体；如果危险气体的含量过高，会发生剧烈爆炸，严重威胁到生命和财产安全。

为了控制现场电器件的风险等级，通常将电器件安装于具有一定防爆功能的防爆柜中。一些防爆柜为了增加散热能力，会降低柜体的密封能力，转而依靠结构钢件的强度等实现“局部爆炸控制”。一些防爆柜虽具有较高密封性，但无法实现内部散热，或无法提供足够的冷量，实现较大功率散热，热量在不可控的堆积后极大的降低了现场的安全性；另外，这些防爆柜虽具有较高密封性，但在恶劣的现场环境中长时间使用，会出现结构变形、气密件老化等导致密封性减弱的情况，无法避免使用过程中内部仍存在混入危险气体的情况发生，防爆柜不可控，依然有导致起火、爆炸的可能。

因此，如何在不降低密封性的基础上，提高散热性能，是防爆柜亟需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种危险气体环境用防爆散热控制机柜及设备，该机柜和设备具有绝对可靠的防止危险性气体进入柜体内部造成爆炸性能以及可以对柜体内大量发热的电器件进行主动散热，保持恒温的功能，具有可靠性高、防爆散热效果好、换热效率高、长期免维护、可并入自动控制系统等优点。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种危险气体环境用防爆散热控制机柜，包括密封的柜体、微正压系统、冷却系统和控制系统；其中，所述微正压系统包括惰性气体容器、电磁阀和阈值不小于大气压的泄压阀；所述惰性气体容器设置在所述柜体内，用于保持所述柜体内正压；所述电磁阀与所述惰性气体容器的出口相连，用于基于控制系统的命令打开或关闭所述惰性气体容器；所述泄压阀设置在所述柜体上；所述冷却系统包括换热器、散热器和进出水管；所述换热器和所述散热器均设置在所述柜体内，且所述散热器位于所述换热器周围用于对所述换热器进行散热；所述进出水管的一端连接外部冷源，另一端穿设入所述柜体中与所述换热器相连；所述控制系统包括用于监测所述柜体内惰性气体含量的惰性气体传感器、用于监测所述柜体内温度的温度传感器和工控机，所述惰性气体传感器和所述温度传感器均设置在所述柜体内，且与所述工控机通信连接，所述电磁阀、所述换热器和所述散热器均与所述工控机通信连接。其有益效果在于，通过内置惰性气体容器，可保持柜体内所有电器件一直处于惰性气体保护状态，隔绝危险气体，防止环境中危险气体渗入机柜内被电器件引爆。通过泄压阀，能够保持柜体内惰性气体压力处于一种“微正压”的状态，使得外部环境的危险性气体无法逸到柜体内；同时，通过实时监测控制柜体内惰性气体的含量、通过控制惰性气体容器向柜体内排放惰性气体、并通过泄压阀对外泄放形成对柜体内危险气体的稀释和置换，从而控制和保持控制机柜内危险气体含量处于远离爆炸含量极限的极低的水平（惰性气体含量处于极高的水平）。通过温度传感器实施监测机柜内的温度，并控制换热器和散热器启停，通过换热器带走柜体内的热量，通过散热器强迫柜体内气体产生内循环，形成合理的气体对流通道，控制柜体内的温度，换热效率高；同时，在柜体内超温严重，可能出现起火点时，可以通过工控机第一时间配合惰性气体容器释放更多的惰性气体，实现加速降温功能，这样能够保证柜体内的温度始终处于最佳温度，进而为电器件提供优良的工作环境。机柜功能齐备、防爆功能可靠性高、散热功能较强，结构紧凑，适应性好。非常适合于有危险性气体存在的工业场合或者实验室环境，在防爆机柜市场有着广泛的市场前景。。

所述柜体内部设置有防爆隔层，所述惰性气体容器设置在防爆隔层内。其有益效果在于，防爆隔层能够提高惰性气体容器的使用安全性，避免外部爆炸损毁柜体后引起惰性气体容器发生爆炸。

所述控制系统包括用于实时监测所述柜体内危险气体含量的危险气体传感器。其有益效果在于，危险气体传感器能够实时监测柜体内危险气体的含量，为机柜提供双保险。

所述柜体内设置有监控器，所述惰性气体传感器、所述危险气体传感器和所述温度传感器均与所述监控器通信连接，所述监控器通信连接在所述工控机上，所述监控器与外部控制中心通信连接。其有益效果在于，监控器能够同时与工控机和外部通信，并实时向外部控制中心通过有线或无线的方式传输信息，实现整个现场的机柜监控。

所述柜体的壁板上穿设有管道，所述管道的其中一端位于所述柜体内，另一端位于所述柜体外，位于所述柜体外的管道上设置有三条管道支路，三条所述管道支路上分别设置有手动排气阀、爆破片和所述泄压阀。其有益效果在于，手动排气阀能够手动进行开关，用于快速释放、调整柜体内的气压和惰性气体的含量，实现主动置换和排气过程；在使用初始时，可以快速的进行柜体内惰性气体的置换。爆破片用于在柜体内气压快速异常增大时自损，以实现柜体内超压压力的自动释放，避免发生爆炸。泄压阀能够保持柜体内微正压。

所述温度传感器具有若干个，均匀分布于所述柜体内。其有益效果在于，其能够完整的监测整个柜体的内部，提高可靠性。

所述惰性气体含量的阈值为90%-99.9%。其有益效果在于，其具有较高的阈值，防爆效果好。

所述惰性气体为氮气。其有益效果在于，氮气性能优良，价格便宜。

所述柜体内的正压值为200Pa-500Pa。其有益效果在于，其能够完全断决外部危险气体进入到柜体内部。

所述柜体上设置有仪表。其有益效果在于，能够方便的从外部看到柜体内部的信息。

一种防爆散热控制设备，包括上述危险气体环境用防爆散热控制机柜，所述机柜内设置有电器件。其有益效果在于，设备功能齐备、防爆功能可靠性高、散热功能较强，结构紧凑，适应性好。非常适合于有危险性气体存在的工业场合或者实验室环境，在防爆机柜市场有着广泛的市场前景。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的机柜和设备功能齐备、防爆功能可靠性高、散热功能较强，结构紧凑，适应性好。非常适合于有危险性气体存在的工业场合或者实验室环境，在防爆机柜市场有着广泛的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例一的危险气体环境用防爆散热控制机柜的结构示意图。

附图标记：1-柜体，2-仪表，3-惰性气体容器，4-电磁阀，5-惰性气体传感器，6-手动排气阀，7-爆破片，8-泄压阀，9-危险气体传感器，10-换热器，11-散热器，12-支架，13-温度传感器，14-进出水管，15-水冷机组，16-监控器，17-工控机。

具体实施方式

下面将对本发明具体实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

实施例一：

如图1所示，本实施例公开了一种危险气体环境用防爆散热控制机柜，包括密封的柜体1、微正压系统、冷却系统和控制系统。微正压系统包括惰性气体容器3、电磁阀4和阈值不小于大气压的泄压阀8。惰性气体容器3设置在柜体1内，用于保持柜体1内正压。电磁阀4设置在惰性气体容器3的出口处。泄压阀8设置在柜体1上。冷却系统包括换热器10、散热器11和进出水管14。换热器10和散热器11均设置在柜体1内。散热器11朝向换热器10。进出水管14穿设在柜体1上。进出水管14的两端分别连接在换热器10和外部冷源上。控制系统包括用于监测柜体1内惰性气体含量的惰性气体传感器5、用于监测柜体1内温度的温度传感器13和工控机17。惰性气体传感器5和温度传感器13均设置在柜体1内，且与工控机17通信连接。电磁阀4、换热器10和散热器11均与工控机17通信连接。现场的电器件安装于柜体1内，安装完成后，关闭柜体1使其密封，工控机17控制电磁阀4打开，惰性气体容器3向柜体1内释放惰性气体，当柜体1内气压超过泄压阀8的阈值时，柜体1内的其它气体则通过泄压阀8被挤压出柜体1；惰性气体传感器5监测柜体1内的惰性气体含量，并向工控机17传输信号，在惰性气体的含量达到预设值后，工控机17控制电磁阀4关闭，停止释放惰性气体。在柜体1内的电器件正常工作时，温度传感器13实时监测柜体内的温度，当温度超过预设值时，工控机17控制换热器10和/或散热器11工作，使柜体1内的惰性气体快速流过换热器10，并与外部冷源产生热交换，使柜体1内的温度降低；当温度低于预设值时，工控机17控制换热器10和/或散热器11停止工作，使柜体1内的温度上升。本发明通过内置惰性气体容器3，可保持柜体1内所有电器件一直处于惰性气体保护状态，隔绝危险气体，防止环境中危险气体渗入机柜内被电器件引爆。通过泄压阀8，能够保持柜体1内惰性气体压力处于一种“微正压”的状态，使得外部环境的危险性气体无法逸到柜体1内；同时，通过实时监测控制柜体1内惰性气体的含量、通过控制惰性气体容器3向柜体1内排放惰性气体、并通过泄压阀8对外泄放形成对柜体1内危险气体的稀释和置换，从而控制和保持控制机柜内危险气体含量处于远离爆炸含量极限的极低的水平（惰性气体含量处于极高的水平）。通过温度传感器13实施监测机柜内的温度，并控制换热器10和散热器11启停，通过换热器10带走柜体1内的热量，通过散热器11强迫柜体1内气体产生内循环，形成合理的气体对流通道，控制柜体1内的温度，换热效率高；同时，在柜体1内超温严重，可能出现起火点时，可以通过工控机17第一时间配合惰性气体容器3释放更多的惰性气体，实现加速降温功能，这样能够保证柜体1内的温度始终处于最佳温度，进而为电器件提供优良的工作环境。机柜功能齐备、防爆功能可靠性高、散热功能较强，结构紧凑，适应性好。非常适合于有危险性气体存在的工业场合或者实验室环境，在防爆机柜市场有着广泛的市场前景。

具体而言，上述柜体1为内部中空的一体式的六面体。柜体1的其中一个面上设置有开关门。开关门和柜体1之间设置有用于密封的橡胶圈。柜体1和开关门的材质为金属。优选为不锈钢。柜体1上设置有仪表2。仪表2用于显示内部信息，如柜体1内惰性气体的含量、危险气体的含量、气体压力、温度等。仪表2为电子仪表或机械仪表。仪表2为电子仪表时，与工控机17连接，工控机17将信息直接传输到电子仪表进行显示；仪表2为机械仪表时，直接穿设于柜体1上，实时监测柜体1的内部信息。

具体而言，上述微正压系统包括惰性气体容器3、电磁阀4、手动排气阀6、爆破片7和泄压阀8。

上述柜体1内部的角落处设置有防爆隔层。惰性气体容器3设置在防爆隔层内。防爆隔层能够提高惰性气体容器3的使用安全性，避免外部爆炸损毁柜体1后引起惰性气体容器3发生爆炸。

在本发明一个优选的实施例中，上述惰性气体容器3内的气体为氮气。惰性气体容器3为工业用的钢瓶。钢瓶的容量为8L，压力为15MPa。钢瓶的瓶口设置减压阀和电磁阀4。减压阀用于减缓惰性气体容器3内的高压对电磁阀4的冲击。

上述柜体1的壁板上穿设有管道。管道的其中一端位于柜体1内，另外一端位于柜体1外。位于柜体1外的管道上设置有三条管道支路。三条管道支路上分别设置有手动排气阀6、爆破片7和泄压阀8。手动排气阀6能够手动进行开关，用于快速释放、调整柜体1内的气压和惰性气体的含量，实现主动置换和排气过程；在使用初始时，可以快速的进行柜体1内惰性气体的置换。爆破片7用于在柜体1内气压快速异常增大时自损，以实现柜体1内超压压力的自动释放，避免发生爆炸。

上述泄压阀8为弹簧回复式泄压阀。其能够进行阈值的调整，且超压时自动打开，否则自动关闭，纯机械结构，裸露在危险气体中不会引发危险。

在本发明一个优选的实施例中，上述泄压阀8的阈值为高于大气压200Pa-500Pa。即在工作时的密闭状态下，忽略微小泄露的情况下，柜体1内的正压值为200Pa-500Pa。

具体而言，上述冷却系统包括换热器10、散热器11、支架12、进出水管14和水冷机组。

上述柜体1内的顶部设置有支架12。换热器10和散热器11均安装于支架上，且散热器11位于换热器10的上方。散热器11的出风方向垂直于换热器10。惰性气体在吸收热量后，会上升至柜体1的顶部，散热器11能够将这部分上升的惰性气体向下经过换热器10吹回至柜体1的底部，强迫整个柜体1内的惰性气体形成对流，提高散热效率。

在本发明一个优选的实施例中，上述换热器10为铜管的翅片管式换热器。散热器11为防爆轴流散热器。支架12为铝合金型材。进出水管14具有两条管路，两条管路的其中一端均连接于翅片管式换热器上，另外一端均连接于水冷机组15上。两条管路的其中一条用于将水冷机组15内温度较低的介质传输至翅片管式换热器内；另外一条用于将翅片管式换热器内温度较高的介质传输至水冷机组15内。其解决了现有机柜因密闭造成柜内散热能力欠缺引发的过热和起火风险，保证其正常工作。

为了保证柜体1的密封性，可以在上述柜体1上设置一体式的金属管路，进出水管14分为两段，分别连接于金属管路位于柜体1内的接口和位于柜体1外的接口上。

具体而言，上述控制系统包括惰性气体传感器5、危险气体传感器9、温度传感器13、监控器16和工控机17。

上述惰性气体传感器5、危险气体传感器9和温度传感器13均设置在柜体1内。监控器16和工控机17均设置在柜体1的底部。惰性气体传感器5、危险气体传感器9和温度传感器13均与监控器16通信连接。监控器16通信连接在工控机17上。惰性气体传感器5、危险气体传感器9和温度传感器13分别具有若干个，且均匀的分布于柜体1内，以完整的监测整个柜体1的信息。监测器16用于接收和显示惰性气体传感器5、危险气体传感器9和温度传感器13的信息，并传输给工控机17；同时，监测器16与外部通信连接，用于实时向外部控制中心通过有线或无线的方式传输信息，实现整个现场的机柜监控。危险气体传感器9用于实时监测柜体1内危险气体的含量。

在本发明一个优选的实施例中，上述惰性气体的含量的阈值为90%-99.9%。危险气体含量的阈值为50000ppm。即当柜体1内惰性气体的含量低于90%-99.9%时，或者危险气体的含量高于50000ppm时，工控机17控制电磁阀4向柜体1内注入惰性气体，直至危险气体含量降低到合理水平。

上述电磁阀4、惰性气体传感器5、危险气体传感器9、换热器10、散热器11、温度传感器13、监控器16和工控器17上设置有电缆。柜体1上设置有密封的电连接器。电缆通过电连接器连接到柜体外。

本实施例提供的一种危险气体环境用防爆散热控制机柜，其工作过程如下：

将机柜置于危险环境现场，关闭开关门，使柜体1密闭；手动打开手动排气阀6，向工控机17发出指令，使电磁阀4打开，惰性气体容器3向柜体1内注入惰性气体，并将柜体1内的其它气体排出。手动调节泄压阀8的阈值至正压200Pa-500Pa。

仪表2实时显示柜体1内惰性气体和危险气体的含量。当惰性气体含量大于90%时，手动关闭手动排气阀6。此时惰性气体容器3继续向柜体1内注入惰性气体。惰性气体传感器5和危险气体传感器9实时收集柜体1内气体的含量信息，并向监控器16发出信息，当惰性气体的含量高于其阈值时，或者危险气体含量低于其阈值时，监控器16向工控机17发出信号，工控机17关闭电磁阀4，惰性气体容器3停止注入惰性气体。此时，柜体1内的气体通过泄压阀8缓慢释放压力，直至柜体1内的压力到达泄压阀8的阈值时停止。

而后，每当惰性气体的含量低于其阈值时，或者危险气体含量高于其阈值时，监控器16均向工控机17发出信号，工控机17打开电磁阀4，惰性气体容器3开始注入惰性气体，直至惰性气体的含量高于其阈值时，或者危险气体含量低于其阈值时停止。

机柜内的电器件在正常工作时，温度传感器13实时监测柜体1内的温度。当柜体1内的温度高于预设温度时，监控器16向工控机17发出信号，工控机17控制换热器10和散热器11开始工作，在柜体1内形成对流，降低柜体1内的温度。当柜体1内的温度低于预设温度时，监控器16向工控机17发出信号，工控机17控制换热器10和散热器11停止工作，柜体1内的温度逐渐上升。

实施例二：

参照图1所示，本实施例公开了一种防爆散热控制设备，包括实施例一中的危险气体环境用防爆散热控制机柜和电器件。电器件设置在机柜内。

具体的，如图1所示，上述设备包括密封的柜体1、微正压系统、冷却系统、控制系统和电器件。微正压系统包括惰性气体容器3、电磁阀4和阈值不小于大气压的泄压阀8。惰性气体容器3设置在柜体1内，用于保持柜体1内正压。电磁阀4设置在惰性气体容器的出口处。泄压阀8设置在柜体1上。冷却系统包括换热器10、散热器11和进出水管14。换热器10和散热器11均设置在柜体1内。散热器11朝向换热器10。进出水管14穿设在柜体1上。进出水管14的两端分别连接在换热器10和外部冷源上。控制系统包括用于监测柜体1内惰性气体含量的惰性气体传感器5、用于监测柜体1内温度的温度传感器13和工控机17。惰性气体传感器5和温度传感器13均设置在柜体1内，且与工控机17通信连接。电磁阀4、换热器10和散热器11均与工控机17通信连接。电器件设置在柜体1内。电器件与工控机7通信连接。现场的电器件安装于柜体1内，安装完成后，关闭柜体1使其密封，工控机17控制电磁阀4打开，惰性气体容器3向柜体1内释放惰性气体，当柜体1内气压超过泄压阀8的阈值时，柜体1内的其它气体则通过泄压阀8被挤压出柜体1；惰性气体传感器5监测柜体1内的惰性气体含量，并向工控机17传输信号，在惰性气体的含量达到预设值后，工控机17控制电磁阀4关闭，停止释放惰性气体。在柜体1内的电器件正常工作时，温度传感器13实时监测柜体内的温度，当温度超过预设值时，工控机17控制换热器10和/或散热器11工作，使柜体1内的惰性气体快速流过换热器10，并与外部冷源产生热交换，使柜体1内的温度降低；当温度低于预设值时，工控机17控制换热器10和/或散热器11停止工作，使柜体1内的温度上升。本发明通过内置惰性气体容器3，可保持柜体1内所有电器件一直处于惰性气体保护状态，隔绝危险气体，防止环境中危险气体渗入机柜内被电器件引爆。通过泄压阀8，能够保持柜体1内惰性气体压力处于一种“微正压”的状态，使得外部环境的危险性气体无法逸到柜体1内；同时，通过实时监测控制柜体1内惰性气体的含量、通过控制惰性气体容器3向柜体1内排放惰性气体、并通过泄压阀8对外泄放形成对柜体1内危险气体的稀释和置换，从而控制和保持控制机柜内危险气体含量处于远离爆炸含量极限的极低的水平（惰性气体含量处于极高的水平）。通过温度传感器13实施监测机柜内的温度，并控制换热器10和散热器11启停，通过换热器10带走柜体1内的热量，通过散热器11强迫柜体1内气体产生内循环，形成合理的气体对流通道，控制柜体1内的温度，换热效率高；同时，在柜体1内超温严重，可能出现起火点时，可以通过工控机17第一时间配合惰性气体容器3释放更多的惰性气体，实现加速降温功能，这样能够保证柜体1内的温度始终处于最佳温度，进而为电器件提供优良的工作环境。电器件则为现场的提供电控支持。设备功能齐备、防爆功能可靠性高、散热功能较强，结构紧凑，适应性好。非常适合于有危险性气体存在的工业场合或者实验室环境，在防爆机柜市场有着广泛的市场前景。

具体而言，上述柜体1为内部中空的一体式的六面体。柜体1的其中一个面上设置有开关门。开关门和柜体1之间设置有用于密封的橡胶圈。柜体1和开关门的材质为金属。优选为不锈钢。柜体1上设置有仪表2。仪表2用于显示内部信息，如柜体1内惰性气体的含量、危险气体的含量、气体压力、温度以及电器件的工作状态等。仪表2为电子仪表或机械仪表。仪表2为电子仪表时，与工控机17连接，工控机17将信息直接传输到电子仪表进行显示；仪表2为机械仪表时，直接穿设于柜体1上，实时监测柜体1的内部信息。

具体而言，上述微正压系统包括惰性气体容器3、电磁阀4、手动排气阀6、爆破片7和泄压阀8。

上述柜体1内部的角落处设置有防爆隔层。惰性气体容器3设置在防爆隔层内。防爆隔层能够提高惰性气体容器3的使用安全性，避免外部爆炸损毁柜体1后引起惰性气体容器3发生爆炸。

在本发明一个优选的实施例中，上述惰性气体容器3内的气体为氮气。惰性气体容器3为工业用的钢瓶。钢瓶的容量为8L，压力为15MPa。钢瓶的瓶口设置减压阀和电磁阀4。减压阀用于减缓惰性气体容器3内的高压对电磁阀4的冲击。

上述柜体1的壁板上穿设有管道。管道的其中一端位于柜体1内，另外一端位于柜体1外。位于柜体1外的管道上设置有三条管道支路。三条管道支路上分别设置有手动排气阀6、爆破片7和泄压阀8。手动排气阀6能够手动进行开关，用于快速释放、调整柜体1内的气压和惰性气体的含量，实现主动置换和排气过程；在使用初始时，可以快速的进行柜体1内惰性气体的置换。爆破片7用于在柜体1内气压快速异常增大时自损，以实现柜体1内超压压力的自动释放，避免发生爆炸。

上述泄压阀8为弹簧回复式泄压阀。其能够进行阈值的调整，且超压时自动打开，否则自动关闭，纯机械结构，裸露在危险气体中不会引发危险。

在本发明一个优选的实施例中，上述泄压阀8的阈值为高于大气压200Pa-500Pa。即在工作时的密闭状态下，忽略微小泄露的情况下，柜体1内的正压值为200Pa-500Pa。

具体而言，上述冷却系统包括换热器10、散热器11、支架12、进出水管14和水冷机组。

上述柜体1内的顶部设置有支架12。换热器10和散热器11均安装于支架上，且散热器11位于换热器10的上方。散热器11的出风方向垂直于换热器10，且朝向电器件。惰性气体在吸收热量后，会上升至柜体1的顶部，散热器11能够将这部分上升的惰性气体向下经过换热器10吹回至柜体1的底部，强迫整个柜体1内的惰性气体形成对流，提高散热效率。

在本发明一个优选的实施例中，上述换热器10为铜管的翅片管式换热器。散热器11为防爆轴流风机。支架12为铝合金型材。进出水管14具有两条管路，两条管路的其中一端均连接于翅片管式换热器上，另外一端均连接于水冷机组15上。两条管路的其中一条用于将水冷机组15内温度较低的介质传输至翅片管式换热器内；另外一条用于将翅片管式换热器内温度较高的介质传输至水冷机组15内。其解决了现有机柜因密闭造成柜内散热能力欠缺引发的过热和起火风险，保证其正常工作。

为了保证柜体1的密封性，可以在上述柜体1上设置一体式的金属管路，进出水管14分为两段，分别连接于金属管路位于柜体1内的接口和位于柜体1外的接口上。

具体而言，上述控制系统包括惰性气体传感器5、危险气体传感器9、温度传感器13、监控器16和工控机17。

上述惰性气体传感器5、危险气体传感器9和温度传感器13均设置在柜体1内。至少一个温度传感器13邻近电器件。监控器16和工控机17均设置在柜体1的底部。惰性气体传感器5、危险气体传感器9和温度传感器13均与监控器16通信连接。监控器16通信连接在工控机17上。惰性气体传感器5、危险气体传感器9和温度传感器13分别具有若干个，且均匀的分布于柜体1内，以完整的监测整个柜体1的信息。监测器16用于接收和显示惰性气体传感器5、危险气体传感器9和温度传感器13的信息，并传输给工控机17；同时，监测器16与外部通信连接，用于实时向外部控制中心通过有线或无线的方式传输信息，实现整个现场的机柜监控。危险气体传感器9用于实时监测柜体1内危险气体的含量。

在本发明一个优选的实施例中，上述惰性气体的含量的阈值为90%-99.9%。危险气体含量的阈值为50000ppm。即当柜体1内惰性气体的含量低于90%-99.9%时，或者危险气体的含量高于50000ppm时，工控机17控制电磁阀4向柜体1内注入惰性气体，直至危险气体含量降低到合理水平。

上述电磁阀4、惰性气体传感器5、危险气体传感器9、换热器10、散热器11、温度传感器13、监控器16和工控器17上设置有电缆。柜体1上设置有密封的电连接器。电缆通过电连接器连接到柜体外。

本实施例提供的一种危险气体环境用防爆散热控制机柜，其工作过程如下：

将电器件安装于机柜内。将设备置于危险环境现场，关闭开关门，使柜体1密闭；手动打开手动排气阀6，向工控机17发出指令，使电磁阀4打开，惰性气体容器3向柜体1内注入惰性气体，并将柜体1内的其它气体排出。手动调节泄压阀8的阈值至正压200Pa-500Pa。

仪表2实时显示柜体1内惰性气体和危险气体的含量。当惰性气体含量大于90%时，手动关闭手动排气阀6。此时惰性气体容器3继续向柜体1内注入惰性气体。惰性气体传感器5和危险气体传感器9实时收集柜体1内气体的含量信息，并向监控器16发出信息，当惰性气体的含量高于其阈值时，或者危险气体含量低于其阈值时，监控器16向工控机17发出信号，工控机17关闭电磁阀4，惰性气体容器3停止注入惰性气体。此时，柜体1内的气体通过泄压阀8缓慢释放压力，直至柜体1内的压力到达泄压阀8的阈值时停止。

而后，每当惰性气体的含量低于其阈值时，或者危险气体含量高于其阈值时，监控器16均向工控机17发出信号，工控机17打开电磁阀4，惰性气体容器3开始注入惰性气体，直至惰性气体的含量高于其阈值时，或者危险气体含量低于其阈值时停止。

机柜内的电器件在正常工作时，温度传感器13实时监测柜体1内的温度。当柜体1内的温度高于预设温度时，监控器16向工控机17发出信号，工控机17控制换热器10和散热器11开始工作，在柜体1内形成对流，降低柜体1内的温度。当柜体1内的温度低于预设温度时，监控器16向工控机17发出信号，工控机17控制换热器10和散热器11停止工作，柜体1内的温度逐渐上升。

以上对本发明所提供的一种危险气体环境用防爆散热控制机柜及设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种危险气体环境用防爆散热控制机柜，其特征在于，包括密封的柜体(1)、微正压系统、冷却系统和控制系统；其中，

所述微正压系统包括惰性气体容器(3)、电磁阀(4)和阈值不小于大气压的泄压阀(8)；所述惰性气体容器(3)设置在所述柜体(1)内，用于保持所述柜体(1)内正压；所述电磁阀(4)与所述惰性气体容器(3)的出口相连，用于基于控制系统的命令打开或关闭所述惰性气体容器(3)；所述泄压阀(8)设置在所述柜体(1)上；

所述冷却系统包括换热器(10)、散热器(11)和进出水管(14)；所述换热器(10)和所述散热器(11)均设置在所述柜体(1)内，且所述散热器(11)位于所述换热器(10)周围用于对所述换热器(10)进行散热；所述进出水管(14)的一端连接外部冷源，另一端穿设入所述柜体(1)中与所述换热器(10)相连；

所述控制系统包括用于监测所述柜体(1)内惰性气体含量的惰性气体传感器(5)、用于实时监测所述柜体(1)内危险气体含量的危险气体传感器(9)、用于监测所述柜体(1)内温度的温度传感器(13)和工控机(17)；所述惰性气体传感器(5)和所述温度传感器(13)均设置在所述柜体(1)内，且与所述工控机(17)通信连接，所述电磁阀(4)、所述换热器(10)和所述散热器(11)均与所述工控机(17)通信连接；所述柜体(1)内设置有监控器(16)，所述惰性气体传感器(5)、所述危险气体传感器(9)和所述温度传感器(13)均与所述监控器(16)通信连接，所述监控器(16)通信连接在所述工控机(17)上，所述监控器(16)与外部控制中心通信连接。

2.根据权利要求1中所述的危险气体环境用防爆散热控制机柜，其特征在于，所述柜体(1)内部设置有防爆隔层，所述惰性气体容器(3)设置在所述防爆隔层内。

3.根据权利要求1中所述的危险气体环境用防爆散热控制机柜，其特征在于，所述柜体(1)的壁板上穿设有管道，所述管道的其中一端位于所述柜体(1)内，另一端位于所述柜体(1)外，位于所述柜体(1)外的管道上设置有三条管道支路，三条所述管道支路上分别设置有手动排气阀(6)、爆破片(7)和所述泄压阀(8)。

4.根据权利要求1中所述的危险气体环境用防爆散热控制机柜，其特征在于，所述温度传感器(13)具有若干个，均匀分布于所述柜体(1)内。

5.根据权利要求1中所述的危险气体环境用防爆散热控制机柜，其特征在于，所述惰性气体含量的阈值为90％-99.9％。

6.根据权利要求5中所述的危险气体环境用防爆散热控制机柜，其特征在于，所述惰性气体为氮气。

7.根据权利要求1中所述的危险气体环境用防爆散热控制机柜，其特征在于，所述柜体(1)内的正压值为200Pa-500Pa。

8.根据权利要求1中所述的危险气体环境用防爆散热控制机柜，其特征在于，所述柜体(1)上设置有仪表(2)。

9.一种防爆散热控制设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一权利要求所述的危险气体环境用防爆散热控制机柜，所述机柜内设置有电器件。