CN210470110U - 一种采用双冷源的高压变频器冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，涉及冷却设备技术领域。本实用新型包括冷却塔、水泵、水冷装置、工业循环水模块、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、温度传感器和电控模块。所述的工业循环水模块和水冷装置组成第一个冷却循环，所述的冷却塔、水泵和水冷装置组成第二个冷却循环，所述的电控模块在第一个冷却循环无法满足冷却需求时自动切换到第二个冷却循环。本实用新型能适用于高压变频器的冷却过程，本实用新型在工业循环水模块的出水温度过高时，能自动启动水泵和冷却塔，使水冷装置排出的水进入冷却塔内进行冷却，提高了所述的高压变频器冷却系统的可靠性和稳定性，能有效冷却和保护高压变频器。

Description

一种采用双冷源的高压变频器冷却系统

技术领域

本实用新型涉及冷却设备技术领域，具体涉及一种采用双冷源的高压变频器冷却系统。

背景技术

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题，近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。

高压变频器一般安装在高压变频室内，高压变频器在运行过程中会产生高温，这些热量主要通过高压变频器顶部的散热风机散出，因此在高压变频器的散热风机出口处会存在大量的高温气体(50℃左右)，这些高温气体会使高压变频室内的温度升高，需要对高压变频室内进行及时的降温，否则将会出现高温烧毁高压变频器的现象。

现有的降温手段主要通过水冷装置对高压变频室内的空气进行降温。水冷装置的基本原理是使高温气体在换热管内流通，冷却水在换热管外流通，两者之间通过换热管的管壁换热。现有技术中，水冷装置通常搭配工业循环水模块进行使用。工业循环水模块是工业中常用的一种水处理系统，主要用于将水冷装置排出的升温后的水通过冷却设备重新降温，并循环流入到水冷装置中重复利用。

目前，水冷装置只搭配工业循环水模块进行使用，水冷装置排出的水只通过工业循环水模块进行冷却。在实际应用过程中发现，当工业循环水模块未能实现正常的冷却功能时，比如受夏季高温影响，会导致工业循环水模块流出的水的温度较高而无法起到良好的冷却效果。又或者工业循环水模块中的某一环节出现故障，也会导致其不能正常输出低温的冷却水。当出现上述情况后，如果不能及时发现并处理，将会影响水冷装置的冷却功能，进而使高压变频器因高温而损坏。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提供一种采用双冷源的高压变频器冷却系统。本实用新型在工业循环水模块的出水温度过高时，能自动启动冷却塔和水泵，使水冷装置排出的水进入冷却塔内进行冷却，提高了所述的高压变频器冷却系统的可靠性和稳定性，能有效冷却和保护高压变频器。

本实用新型所述的一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，包括冷却塔、水泵、水冷装置、工业循环水模块和电控模块；所述的水冷装置用于冷却高压变频器；所述的冷却塔和工业循环水模块均用于冷却水冷装置排出的水；所述的工业循环水模块的出水口连通水冷装置的入水口，所述的水冷装置的出水口连通工业循环水模块的入水口；在所述的工业循环水模块的出水口与水冷装置的入水口之间设有第一电动阀，在所述的水冷装置的出水口与工业循环水模块的入水口之间设有第二电动阀；

所述的冷却塔的出水口连通水泵的入水口，所述的水泵的出水口连通水冷装置的入水口，所述的水冷装置的出水口连通冷却塔的入水口；在所述的水冷装置的出水口与冷却塔的入水口之间设有第三电动阀；

在所述的工业循环水模块的出水口处设有用于检测工业循环水模块出水温度的温度传感器，所述的电控模块用于接收温度传感器的检测信号并根据所述的检测信号控制第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀的开闭以及冷却塔、水泵的启停。

优选地，在所述的水泵的出水口处设有单向止回阀。

优选地，在所述的水冷装置的入水口处设有第一过滤器。

优选地，在所述水泵的入水口处设有第二过滤器。

优选地，在所述的冷却塔的入水口处设有第三过滤器。

优选地，所述的水泵包括工作水泵和备用水泵，所述的工作水泵的入水口连通冷却塔的出水口，出水口连通水冷装置的入水口；所述的备用水泵的入水口连通冷却塔的出水口，出水口连通水冷装置的入水口。

优选地，在所述的水泵的入水口和出水口处均设有温度计。

本实用新型所述的一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，其优点在于：

1、工业循环水模块和水冷装置形成第一个冷却循环，冷却塔、水泵和水冷装置形成第二个冷却循环。工业循环水模块的出水口处设有温度传感器检测工业循环水模块的出水温度。当工业循环水模块的出水温度能满足冷却需求时，第一电动阀和第二电动阀开启，第三电动阀和水泵关闭，通过工业循环水模块为水冷装置排出的水降温，第一个冷却循环运行。当工业循环水模块的出水温度过高导致无法满足冷却需求时，电控模块控制第一电动阀和第二电动阀关闭，第三电动阀开启，冷却塔和水泵启动，水冷装置流出的水经由冷却塔进行冷却，在冷却后重新流入到水冷装置中。此时第二个冷却循环运行。本实用新型采用了双冷源结构，在工业循环水模块无法实现正常的冷却功能时能自动切换冷却水流通路径，通过独立的冷却塔进行冷却，避免高压变频器因高温损坏，提高了所述的高压变频器冷却系统的可靠性，能有效冷却和保护高压变频器。冷却塔和水泵只有在工业循环水模块无法正常冷却降温时才会运行，大部分时间仍然采用能耗较低的工业循环水模块进行冷却，使得所述的高压变频器冷却系统的能耗低。

2、水泵的出水口处设有单向止回阀。单向止回阀用于防止水倒灌进水泵内使水泵损坏。

3、水冷装置的入水口处设有第一过滤器。第一过滤器用于过滤流入水冷装置的水中的杂质，减小水中杂质对于水冷装置的影响，延长水冷装置的使用寿命。

4、水泵的入水口处设有第二过滤器。第二过滤器用于过滤水泵入水中的杂质，降低水泵的故障率，延长水泵的使用寿命。

5、冷却塔的入水口处设有第三过滤器。第三过滤器用于过滤冷却塔入水中的杂质，延长冷却塔的使用寿命。

6、备用水泵用于在工作水泵故障时切换备用，进一步提高所述的高压变频器冷却系统的可靠性。

7、在水泵的入水口和出水口处均设有温度计，温度计主要用来检测水泵的入水口和出水口处的温度，方便工作人员对所述的高压变频器冷却系统的整体运行状态进行监测。

附图说明

图1是本实用新型所述一种采用双冷源的高压变频器冷却系统的结构示意图；

图2是本实用新型所述一种采用双冷源的高压变频器冷却系统的结构框图。

附图标记说明：1-冷却塔，2-水泵，3-水冷装置，4-工业循环水模块，51-第一电动阀，52-第二电动阀，53-第三电动阀，6-温度传感器，7-单向止回阀，81-第一过滤器，82-第二过滤器，83-第三过滤器。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型所述的一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，应用于高压变频器的冷却过程。高压变频器设置在高压变频室内，由于高压变频器在运行过程中产生的高温，使高压变频室内的温度很高。在高压变频室内设置水冷装置3，主要是水冷机，通过冷却水与高温气体的换热，降低高压变频室内的温度。水冷装置3外接工业循环水模块4，工业循环水模块4主要由一系列的冷却设备(如空冷换热器等)组成，冷却水在水冷装置3内进行换热后，其自身温度升高，然后会流动到工业循环水模块4内，工业循环水模块4抽取外界相对低温的空气，并进行降温处理后与升温后的冷却水换热，使冷却水的温度降低，然后将低温的冷却水输入到水冷装置3中重复利用，形成一个冷却循环。工业循环水模块4通常在安装高压变频器和水冷装置3时会配套安装，是一种常用的工业冷却水循环系统。

如图1所示，本实施例中，高压变频器设置三个，分别设置在三个高压变频室内。水冷装置3设置三个，与高压变频器一一对应。水冷装置3的入水口接有入水管道，入水管道设有两个入水口，其中一个入水口连通工业循环水模块4的出水口，另一个入水口则连通水泵2的出水口。水冷装置3的出水口接有排水管道，排水管道设有两个排水口，一个排水口连通工业循环水模块4的入水口，另一个排水口则连通冷却塔1的入水口。冷却塔1的出水口连通水泵2的入水口。这样就形成了两个冷却循环：工业循环水模块4和水冷装置3首尾连通，形成第一个冷却循环；冷却塔1-水泵2-水冷装置3形成第二个冷却循环。

在入水管道与工业循环水模块4出水口的连通位置设有第一电动阀51，第一电动阀51也可以设置在工业循环水模块4的出水口处。当第一电动阀51关闭时，工业循环水模块4无法向水冷装置3提供冷却水。在排水管道与工业循环水模块4入水口的连通位置设有第二电动阀52，第二电动阀52也可以设置在工业循环水模块4的入水口处，当第二电动阀52关闭时，水冷装置3流出的水无法流动至工业循环水模块4中。当第一电动阀51和第二电动阀52均关闭时，工业循环水模块4与水冷装置3之间隔断，两者之间没有液体流动。

水泵2的出水口与水冷装置3的入水口连通，当水泵2关闭时，其自身相当于一个封闭的阀门，冷却塔1无法向水冷装置3提供冷却水。在排水管道的排水口与冷却塔1的入水口之间设有第三电动阀53，第三电动阀53也可以设置在冷却塔1的入水口处，当第三电动阀53关闭时，水冷装置3流出的冷却水无法流动至冷却塔1内。当水泵2和第三电动阀53均关闭时，冷却塔1与水冷装置3之间隔断，两者之间没有液体流动。

基于以上的结构，本实用新型所述的高压变频器冷却系统通常具有以下的两种工作状态：

第一种：第一电动阀51和第二电动阀52打开，第三电动阀53和水泵2关闭，此时第一个冷却循环运行。工业循环水模块4的出水口流出冷却水，冷却水流动至水冷装置3中，在水冷装置3内与高温气体进行换热，使高温气体冷却排出，但自身温度升高。升温后的冷却水回流至工业循环水模块4的入水口中，通过工业循环水模块4进行降温，降温后重新流动至水冷装置3中，再次进行换热降温。冷却水在所述的冷却循环内循环流动，重复升温-降温的过程，实现冷却。

第二种：第一电动阀51和第二电动阀52关闭，第三电动阀53和水泵2开启，此时第二个冷却循环运行。水泵2运行为水的循环流动提供动力，水冷装置3排出的水在水泵2的作用下流动至冷却塔1内进行冷却，在冷却完成后重新流动至水冷装置3中。在冷却塔1与水冷装置3中循环流动，重复升温-降温的过程。

以下将详细介绍本实用新型的高压变频器冷却系统在何种情况下运行何种工作状态，以及如何进行两种工作状态的切换。

本实施例中，在工业循环水模块4的出水口处设有温度传感器6，温度传感器6采用非接触式温度传感器。所述的高压变频器冷却系统还包括一个电控模块。

本实施例中，第一电动阀51、第二电动阀52和第三电动阀53为同一类型的电动阀，仅为了表述清楚故在命名上有所区分。第一电动阀51、第二电动阀52和第三电动阀53均由电动执行机构和阀体组成，电动执行机构用于接受电控制，通过电控制改变阀体的开闭。电动执行机构的型号为：ZAJ-3。

电控模块选用常用的电控柜，电控柜为常见的电气控制部件，具有正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路，故障或不正常运行时借助保护电器切断电路或报警的功能。

电控柜的主要部件包括断路器、接触器和热继电器，电控柜主要通过上述部件的导通或关断实现控制功能。本实施例中，断路器的型号为：施耐德IC65N/3P/D20A/3P；接触器的型号为：施耐德LC1-D18M7C；热继电器的型号为：施耐德LRD16C(9-13A)。电控柜通过上述部件及其他电气元件控制第一电动阀51、第二电动阀52、第三电动阀53的开闭以及冷却塔1、水泵2的启停。

另外，电控模块还可以选用其他控制元件，如PLC、单片机或是微控制器等，本实施例中，选用电控柜的原因是：成本相对较低且更易实施。

电控模块的具体控制过程如下所述：温度传感器6检测工业循环水模块4的出水温度，并将检测到的温度信号转化为可被电控模块识别的电信号。电控模块中包含一个比较器电路。比较器电路中预设有一个阈值，温度传感器6输出的电信号经过转换和放大后输入到比较器电路中，与比较器电路的阈值进行比较，电控模块根据比较结果输出不同的控制信号。

本实施例中，所述的高压变频器冷却系统在开始运行时，首先使第一电动阀51和第二电动阀52打开，水泵2和第三电动阀53关闭，此时系统处于第一种工作状态。同时使温度传感器6工作，实时检测工业循环水模块4的出水温度，并生成电信号输入到电控模块中。当因外界温度过高或工业循环水模块4故障导致工业循环水模块4的出水温度升高时，温度传感器6输出的电信号也会随之发生变化。当该电信号超过比较器电路中的阈值时，电控模块生成对应的控制信号，控制第一电动阀51和第二电动阀52关闭，第三电动阀53、冷却塔1和水泵2开启，此时所述的高压变频器冷却系统切换到第二种工作状态，水泵2提供动力，使水冷装置3排出的水将流动至冷却塔1中，在冷却塔1中进行冷却，冷却完成后重新流入到水冷装置3中进行水冷换热，并重复上述的流动过程。

本实施例中，比较器电路所设定的阈值对应的温度信号为35℃，即当温度传感器6所生成的电信号大于比较器电路所设定的阈值时，则表明工业循环水模块4的出水温度已经超过了35℃，此时电控模块将控制所述的高压变频器冷却系统切换到第二种工作状态。

本实用新型通过温度传感器6检测工业循环水模块4的出水温度，电控模块根据检测信号控制第一电动阀51、第二电动阀52和第三电动阀53的开闭以及冷却塔1、水泵2的启停。当工业循环水模块4的出水温度过高时，说明工业循环水模块4无法实现正常的水冷却功能，此时电控模块控制各个电动阀、冷却塔1和水泵2，使水冷装置3排出的水经由独立设置的冷却塔1进行冷却，防止高压变频器因高温损坏。提高了所述的高压变频器冷却系统的可靠性，能有效冷却和保护高压变频器。

本实施例中，在水泵2的出水口处设有单向止回阀7，流体在单向止回阀7中的流通具有单向性。单向止回阀7能有效防止水倒灌进水泵2内对水泵2造成损坏。

水冷装置3的入水口处设有第一过滤器81，水泵2的入水口处设有第二过滤器82，冷却塔1的入水口处设有第三过滤器83。第一过滤器81、第二过滤器82和第三过滤器83均为常用的水过滤器，其主要作用是过滤掉水中直径较大的固态杂质，防止这些杂质进入机器内部，对机器造成损坏。

水泵2包括两个并列设置的工作水泵和备用水泵。工作水泵用于正常工作时为液体流动提供动力，备用水泵用于在工作水泵故障时应急使用，进一步提高所述的高压变频器冷却系统的可靠性。

在水泵2的入水口和出水口处均设有温度计，温度计可以检测水泵2的入水和出水的温度，水泵2入水的温度可以反映冷却塔1的冷却效果，进而观察冷却塔1是否处于正常工作状态。水泵2出水的温度即为水冷装置3入水的温度，通过该温度可以判断水冷装置3流入的冷却水是否能达到冷却需求。也可以在所述的高压变频器冷却系统的其他位置设置温度计，以便更好地监测整个系统。还可以在所述的高压变频器冷却系统的一些位置，比如水泵2的入水口和出水口处，冷却塔1的入水口和出水口处，水冷装置3的入水口等位置设置水压表，以检测上述位置的水压，能更全面的监测整个系统。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，其特征在于，包括冷却塔(1)、水泵(2)、水冷装置(3)、工业循环水模块(4)和电控模块；所述的水冷装置(3)用于冷却高压变频器；所述的冷却塔(1)和工业循环水模块(4)均用于冷却水冷装置(3)排出的水；所述的工业循环水模块(4)的出水口连通水冷装置(3)的入水口，所述的水冷装置(3)的出水口连通工业循环水模块(4)的入水口；在所述的工业循环水模块(4)的出水口与水冷装置(3)的入水口之间设有第一电动阀(51)，在所述的水冷装置(3)的出水口与工业循环水模块(4)的入水口之间设有第二电动阀(52)；

所述的冷却塔(1)的出水口连通水泵(2)的入水口，所述的水泵(2)的出水口连通水冷装置(3)的入水口，所述的水冷装置(3)的出水口连通冷却塔(1)的入水口；在所述的水冷装置(3)的出水口与冷却塔(1)的入水口之间设有第三电动阀(53)；

在所述的工业循环水模块(4)的出水口处设有用于检测工业循环水模块(4)出水温度的温度传感器(6)，所述的电控模块用于接收温度传感器(6)的检测信号并根据所述的检测信号控制第一电动阀(51)、第二电动阀(52)、第三电动阀(53)的开闭以及冷却塔(1)、水泵(2)的启停。

2.根据权利要求1所述一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，其特征在于，在所述的水泵(2)的出水口处设有单向止回阀(7)。

3.根据权利要求1所述一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，其特征在于，在所述的水冷装置(3)的入水口处设有第一过滤器(81)。

4.根据权利要求3所述一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，其特征在于，在所述水泵(2)的入水口处设有第二过滤器(82)。

5.根据权利要求4所述一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，其特征在于，在所述的冷却塔(1)的入水口处设有第三过滤器(83)。

6.根据权利要求1所述一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，其特征在于，所述的水泵(2)包括工作水泵和备用水泵，所述的工作水泵的入水口连通冷却塔(1)的出水口，出水口连通水冷装置(3)的入水口；所述的备用水泵的入水口连通冷却塔(1)的出水口，出水口连通水冷装置(3)的入水口。

7.根据权利要求1所述一种采用双冷源的高压变频器冷却系统，其特征在于，在所述的水泵(2)的入水口和出水口处均设有温度计。

Images