CN203840691U - 一种适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，包括主循环回路和并列回路两部分，主循环回路上包括双水泵装置、水风换热器和主过滤装置。并列回路上包括稳压装置、去离子装置和补液装置。整个系统由水泵装置提供动力，保证循环介质在密封管路中的不间断循环；主过滤装置能够过滤掉循环介质在快速流动中可能冲刷脱落的刚性颗粒，避免其进入被冷却器件。稳压装置能够通过氮气的自动扩张保持密封管路的压力恒定。去离子回路通过对循环介质中离子的不断脱除，达到长期维持极高电阻率的目的。本实用新型避免了循环介质的蒸发损失和一般水冷系统中出现的因结垢造成的堵塞或腐蚀，非常适用于大功率电力电子器件发热体的降温。

Description

一种适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统

技术领域

本发明创造属于循环冷却技术领域，尤其是涉及一种适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统。

背景技术

目前的工业冷却基本上都采用了循环式冷却系统，而循环式冷却系统又包括了敞开式和密封式两种，敞开循环式冷却系统极容易造成循环介质的损失，同时很容易发生管道的堵塞，损坏率比较高。密封式循环冷却系统渐渐成为了应用主流。

目前密封式循环冷却系统中，为了避免循环介质将管道中的刚性颗粒带入被冷却器件造成器件损坏，大多在主循环回路上加入了过滤器，随着使用时间的推移，过滤器中的刚性颗粒堆积过多，会造成主循环回路的阻塞，此时就需要更换过滤器，目前的更换方式是将整个冷却系统关闭后进行更换，但是电力电子行业的器件发热量大，如果关闭冷却系统的话势必相应的电器件也要停止使用，对于损失是每分钟按照十万甚至百万计算的电力电子行业来说损失巨大，因此急需一种能够不影响整个冷却系统运行也能够更换过滤器的过滤装置。

密封式冷却系统常会设置缓冲水罐，用以补充极少的循环介质损失，由于缓冲水罐中的水温度较低，很容易在回路管道表面形成冷凝水。对于电力电子行业来说，运行中的器件温度都非常高，一旦有冷凝水滴到器件上，轻则会造成相应器件的损坏，造成整个电力系统的瘫痪，重则会造成爆炸，酿成后患，因此该问题也急需解决。

发明内容

本发明创造提供一种适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，能够解决目前市面上现有的密封式循环水冷系统无法解决的过滤器合理更换和防止出现冷凝水的问题。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：

提供一种适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，包括主循环回路和与之并列连接的并列回路；

主循环回路上包括双水泵装置、水风换热器和主过滤装置；并列回路上包括稳压装置、去离子装置和补液装置；所述的主过滤装置包括两个并列连接的支路，其中一个支路上设有开关阀，另一个支路上设有两个开关、一个过滤器和一个报警器；

所述的稳压装置包括缓冲罐和氮气瓶，缓冲罐外部装有电加热器、液位计和报警器。

进一步的，所述的主循环回路上还设有两个传感器模块，所述传感器模块包括压力传感器和温度传感器，还包括电导率传感器、流量传感器、液位传感器中的一种或几种。

进一步的，所述密封式循环冷却系统还包括一个三通水量调节阀，三通水量调节阀一端与水风换热装置相连，另外两端连接在主循环回路中；

所述水风换热装置除了与三通水量调节阀连接的一端外，另一端连接于主循环回路中。

进一步的，所述的并联回路中还包括精过滤装置，位于稳压装置和去离子装置之间。

进一步的，所述的主过滤装置中的过滤器包括滤芯、罐体和两个压力传感器；所述滤芯置于罐体之中，所述压力传感器位于罐体的两端。

进一步的，所述罐体采用304不锈钢，所述滤芯采用316不锈钢。

本发明创造具有的优点和积极效果是：由于系统中的循环介质在完全封闭的环境下工作，因此避免了循环介质的蒸发损失和一般水冷系统中出现的因结垢、长菌造成的性能下降或阻塞，也不会造成对电力电子器件、水风换热器及管道的腐蚀。同时，由于在主过滤装置上进行了结构的优化改进，使过滤器的使用情况更加便于掌控，避免了因过滤器的超期使用出现的管道阻塞问题，同时能够在不停止整个系统工作的情况下更换过滤器，达到了节省系统启停消耗与节约电力运行成本的效果。缓冲罐外部的电加热器也保证了并联回路与主循环回路水温的一致性，避免了在系统管道外形成冷凝水对电力电子器件使用造成影响。

附图说明

图1是本密封式循环冷却系统结构示意图

图2是主循环过滤器结构示意图

图中：密封式循环冷却系统包括主循环回路和并列回路两部分，主循环回路上包括双水泵装置、水风换热器、传感器模块和主过滤装置。并列回路上包括稳压装置、去离子装置、精过滤装置和补液装置。

主过滤装置包括两个并列连接的支路，其中一个支路上设有开关阀，另一个支路上设有两个开关、一个过滤器和一个报警器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。

循环介质流出待冷却电力电子器件后，通过传感器模块进行参数检测，根据检测的温度调节三通水量调节阀的状态，如果循环介质达到极限温度，全部需要冷却，则完全打开三通水量调节阀与水风换热器相通的一端，完全关闭与主循环回路相通的出口一端，使循环介质完全通过水风换热器进行换热；如果循环介质达到安全温度，不需要经过换热，则完全关闭三通水量调节阀与水风换热器相通的一端，完全打开与主循环回路相通的出口一端，使循环介质不通过换热器直接再次利用，如果循环介质温度位于极限温度与安全温度之间，则可控制三通水量调节阀与水风换热器及主循环回路相通的阀门的开放量，使部分循环介质通过换热器进行冷却，其余部分直接回到主循环回路。这样做的好处是能够节省能源，降低冷却成本。极限温度与安全温度可以根据不同的电力电子器件的冷却需求设定。

当循环介质通过水风换热器后，接着通过传感器模块进行参数检测，以确定是否达到参数标准，若水风换热器出现故障不能冷却，此时也可通过相应温度参数来反映。之后循环介质进入了主过滤器装置，在主过滤装置中，正常情况下开关阀支路是关闭的，循环介质经过安装有过滤器的支路，过滤掉在快速流动中可能冲刷脱落的刚性颗粒，避免其进入被冷却器件，而后循环介质再次流入待冷却电力电子元件进行冷却，完成整体的循环冷却过程。

当过滤器能够正常使用时，过滤器进出口的水流通畅，水压相同，此时两个压力传感器参数相同，报警器不会报警；当过滤器由于长时间使用堆积了大量结垢后，由于过滤器的进出口水压不同，则其两端的压力传感器参数不同，此时报警器报警，提醒技术人员应更换过滤器。在这个时候，技术人员将过滤器支路的两个开关全部关闭，同时打开开关阀支路，使循环介质通过开关阀回路继续循环，保证了在不影响系统整体运行的情况下更换过滤器，由于过滤器的更换时间为几分钟，因此不会造成管道内的刚性颗粒的堆积，对电力电子元件影响微乎其微。过滤器包括罐体和滤芯，滤芯置于罐体之中，滤芯采用316不锈钢，罐体采用304不锈钢。304是一种通用性的不锈钢，广泛地用于要求良好耐腐蚀和成型性的设备和机件。316不锈钢含有铝，因而在抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢，非常适合做滤芯材料。

当主循环回路中的循环介质因少量外渗或电解而损失时，并联回路稳压装置中氮气瓶的氮气扩张，把缓冲罐中的循环介质压入主循环管路系统，以保持系统的压力恒定和冷却介质的饱满。缓冲罐的电加热器可缓冲补入的循环介质因温度变化而产生的容量变化，同时避免冷凝水对电力电子元件造成影响。在缓冲罐外侧装有液位计可显示缓冲罐中的液位，当液位低时，报警器发出报警信号，提示操作人员启动补液装置。当液位超低时，报警器发出跳闸报障信号，提示操作人员检修系统。

去离子装置包括混床离子交换器及相关配件，对循环介质进行纯化。通过对循环介质中离子的不断脱除，达到长期维持极低电导率的目的。当补液装置启动后，补液装置中的水进入去离子装置进行去离子，然后通过精过滤器进入稳压装置中的缓冲水罐。

系统中的循环介质可以是纯水，但是在冬天等严寒条件下，为了防止管道系统冻结，可以加入防冻剂，防冻剂可以是乙二醇，推荐配比为70％纯水及30％乙二醇。

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，包括主循环回路和与之并列连接的并列回路；

主循环回路上包括双水泵装置、水风换热器和主过滤装置；并列回路上包括稳压装置、去离子装置和补液装置；其特征在于：所述的主过滤装置包括两个并列连接的支路，其中一个支路上设有开关阀，另一个支路上设有两个开关、一个过滤器和一个报警器；

所述的稳压装置包括缓冲罐和氮气瓶，缓冲罐外部装有电加热器、液位计和报警器。

2.根据权利要求1所述的适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，其特征在于：所述的主循环回路上还设有两个传感器模块，所述传感器模块包括压力传感器和温度传感器，还包括电导率传感器、流量传感器、液位传感器中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，其特征在于：所述密封式循环冷却系统还包括一个三通水量调节阀，三通水量调节阀一端与水风换热装置相连，另外两端连接在主循环回路中；

所述水风换热装置除了与三通水量调节阀连接的一端外，另一端连接于主循环回路中。

4.根据权利要求3所述的适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，其特征在于：所述的并联回路中还包括精过滤装置，位于稳压装置和去离子装置之间。

5.根据权利要求4所述的适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，其特征在于：所述的主过滤装置中的过滤器包括滤芯、罐体和两个压力传感器；所述滤芯置于罐体之中，所述压力传感器位于罐体的两端。

6.根据权利要求5所述的适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统，其特征在于：所述罐体采用304不锈钢，所述滤芯采用316不锈钢。