CN211880287U - 高压变频器室空水冷却系统 - Google Patents

高压变频器室空水冷却系统 Download PDF

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郑小义
杨晓明
刘国锋
刘晓敏
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Abstract

本实用新型提供一种高压变频器室空水冷却系统,包括密闭室、高压变频器和空水冷却装置,密闭室的墙壁上开设有进风口;高压变频器设置于密闭室的内部;空水冷却装置包括壳体和冷凝管,设置于密闭室的外部,壳体通过风道与高压变频器连接,将高压变频器产生的热风传输出去;风道上开设有应急出风口;壳体的一侧开设有冷风口,冷风口通过冷风管道将经过热交换的冷风排入密闭室内,冷风管道贯穿密闭室的墙壁。该系统安装简单、快捷,整体的结构组件安装于密闭室外部,水冷系统故障时,通过风冷实现开放式循环,该系统的双重冷却保护大大提高了高压变频器的安全、可靠性,该系统节约大量的投资和运行费用,符合系统优化节能、环保的要求。

Description

高压变频器室空水冷却系统
技术领域
本实用新型属于温度调节技术领域,具体涉及一种高压变频器室空水冷却系统。
背景技术
工业生产中常使用高压大功率变频器,在高压大功率变频器应用中,国内客户除少数有专用机房外,大多为了降低成本,而将变频器直接安装于工业现场。工作现场存在灰尘大、温度高的问题,尤其在南方还存在湿度大的问题。对于线缆行业还有金属粉尘,在陶瓷、印染等行业还有腐蚀性气体和粉尘,在煤矿等场合,还有防爆的要求等等。尤其是冷却环境对大功率变频器特别重要。
随着高压大功率的变频器在火力发电企业及冶金行业的广泛的应用,关于高压大功率变频器在应用中带来的系统安全、设备稳定性等应用问题越来越多地受到关注,在使用过程中充分的意识到,只有解决高压变频器中的系统控制、工艺优化,环境控制、安全防护等问题,才能切实保障系统安全、设备稳定。而解决好高压大功率变频器的运行环境控制,解决好变频器本体的散热问题是解决问题的重要环节。
高压大功率变频器国内普遍采用密闭空调冷却方式。该办法主要是为变频器提供一个固定的具有隔热保温的房间,依据变频器的发热量和面积大小计算出空调的制冷剂的需求量,从而配备一定数量的空调。同时房间建筑面积的过大增加了空调的冷却负荷,由于变频器的排出的热风不能被空调全部吸入冷却,因此,造成系统效率低。引起节约能源的二次浪费。当变频器的功率达到2500KW以上时,采用该种运行冷却方式的系统投资和运行费用将非常高,而且空调设备的可靠性和运行安全系数也直接影响变频器的稳定运行,因此对冷却系统提出更高的要求,而现行的冷却系统则不能满足这种要求。
因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高压变频器室空水冷却系统,以至少解决目前高压变频器室的空调冷却方式系统效率低下,冷却系统的系统投资和运行费用高的问题。
为了实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种高压变频器室空水冷却系统,包括密闭室,还包括高压变频器和空水冷却装置;
所述密闭室的墙壁上开设有进风口;
所述高压变频器设置于所述密闭室的内部,所述高压变频器上端的散热口处安装有散热管道;
所述空水冷却装置设置于所述密闭室的外部,所述空水冷却装置包括壳体和冷凝管,所述壳体通过风道与所述高压变频器连接,所述风道内设置有外排风机,所述风道贯穿所述密闭室的墙壁,所述风道的一端与所述散热管道连通,另一端与所述壳体连通,所述风道与所述壳体的连接处设置有第一风门,所述风道用于将高压变频器产生的热风传输出去;所述风道上开设有应急出风口,所述应急出风口处设置有第二风门,所述应急出风口设置于所述密闭室的外部;
所述壳体的一侧开设有冷风口,所述冷风口通过冷风管道将经过热交换的冷风排入所述密闭室内,所述冷风管道贯穿所述密闭室的墙壁。
如上所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述冷凝管呈蛇形排布,所述冷凝管的一端连接进水管,另一端连接出水管,进入所述壳体内的热风经过所述冷凝管进行热交换。
如上所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述密闭室的外墙设置有保温层;所述保温层的厚度大于10cm;
所述进风口为门或窗。
如上所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述进水管处设置有水量调节阀,所述水量调节阀用于调控水流量;所述出水管处设置有出水阀;所述进水管与所述出水管均与水循环装置连接。
如上所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述壳体的底部连通有排水管,所述排水管上设置有排水阀,所述排水管用于将所述冷凝管外壁凝结的水排出。
如上所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述密闭室内部设置有温湿度传感器,所述温湿度传感器用于监测所述密闭室的温度和湿度;所述温湿度传感器的信号输出端与所述水量调节阀的控制端连接,所述水量调节阀根据所述温湿度传感器的信号来调控水流量。
如上所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述冷风管道内设置有增压风机,所述增压风机使排入密闭室的冷风量和冷风压大于所述高压变频器的散热量和热风压。
如上所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述冷风管道内还设置有干燥除尘装置,所述干燥除尘装置设置于所述增压风机的后端,所述干燥除尘装置用于干燥并除去冷风中带有的杂质。
如上所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述密闭室内安装有风循环装置,所述风循环装置与所述冷风管道连接,冷风经过所述风循环装置对密闭室内的高压变频器进行冷却。
如上任一所述的高压变频器室空水冷却系统,作为优选方案,所述冷风管道的一端与所述冷风口连通,另一端设置有百叶窗,冷风通过所述百叶窗进入密闭室内。
与最接近的现有技术相比,本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果:
本实用新型中的空水冷却系统安装简单、快捷,整体式的结构组件安装于密闭室外部,密闭室内部采用风道与高压变频器的散热风道连接,热风进入空水冷却装置内进行热交换,将冷风排回密闭室内;空水冷却装置与高压变频器形成密闭室循环风来进行对设备的冷却,且在冷风管道内还设置有干燥除尘装置,在密闭室内设置温湿度传感器,通过温度和湿度的变化来调控冷却水的水流量,该系统具有粉尘进入量小、环境温湿度稳定的特点,滤网清洗周期大大延长,大大减轻了现场设备的维护和人力成本。
本实用新型中空水冷却系统均采用完全的机械结构设计,与空调等电力、电子设备相比具有明显的安全、可靠性,具有较高的使用寿命;当空水冷却装置出现水路系统的故障,可关闭水量调节阀和出水阀,通过应急出风口直接将热风排到密闭室外,同时通过进风口将自然风通入密闭室内,实现开放式循环,该系统既能空冷又能水冷,双重冷却保护大大提高了高压变频器的安全、可靠性;且该空水冷却系统的运营成本低,是同等热交换功率空调冷却方式的1/4~1/5,冷却电耗指标远远低于空调冷却,避免了能源节约的二次浪费。
本实用新型中的空水冷却系统更适合于高压大功率变频器的运行,节约大量的投资和运行费用,符合系统优化节能、环保的要求,随着国内环保节能的需要,广泛应用于电力行业的中高压大功率变频器。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。其中:
图1为本实用新型具体实施例中高压变频器室空水冷却系统的结构示意图;
图2为本实用新型具体实施例中冷风管道的结构示意图;
图3为本实用新型具体实施例中冷凝管的结构示意图。
图中:1、密闭室;101、保温层;102、进风口;2、高压变频器;201、散热管道;3、空水冷却装置;4、风道;5、冷凝管;501、进水管;5011、水量调节阀;5012、进水口;502、出水管;5021、出水阀;5022、出水口;6、冷风口;7、冷风管道;701、增压风机;702、干燥除尘装置;8、排水管;801、排水阀;9、应急出风口;10、百叶窗。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间部件间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实用新型中的空水冷却系统安装简单、快捷,整体式的结构组件安装于密闭室1的外部,密闭室1的内部采用风道4与高压变频器2的散热管道201连接,热风进入空水冷却装置3内进行热交换,由冷却水直接将高压变频器2散失的热量带走,经过降温后的冷风排回密闭室1内;空水冷却装置3与高压变频器2形成密闭室1循环风来进行对设备的冷却,且在冷风管道7内还设置有干燥除尘装置702,在密闭室11内设置温湿度传感器,通过温度和湿度的变化来调控冷却水的水流量,该系统具有粉尘进入量小、环境温湿度稳定的特点,滤网清洗周期大大延长,大大减轻了现场设备的维护和人力成本。
如图1所示为本实用新型中高压变频器室空水冷却系统的结构示意图,本实用新型提供一种高压变频器室空水冷却系统,包括密闭室1,还包括高压变频器2和空水冷却装置3。
密闭室1的墙壁上开设有进风口102,进风口102用于日常通风;其中进风口可以设置一个或多个。
在本实用新型具体实施例中,密闭室1的外墙设置有保温层101;保温层101的厚度大于10cm;进风口102为门或者窗户。密闭室1是独立用于安装高压变频器2的,密闭室1的长宽高是根据设备的大小设置的,高度是由高压变频器2的高度及高压变频器2的柜顶上方安装散热管道201和风道4所需的空间决定。在密闭室的墙壁上可以设置多个窗户或门,当水冷系统出现故障时,可以打开门或窗,自然风进入密闭室内,对高压变频器进行降温。
高压变频器2设置于密闭室1的内部,高压变频器2上端的散热口处安装有散热管道201。
空水冷却装置3设置于密闭室1的外部,空水冷却装置3包括壳体和冷凝管,壳体通过风道4与高压变频器2连接,风道4内设置有外排风机,风道4贯穿密闭室1的墙壁,风道4的一端与散热管道201连通,另一端与壳体连通,风道4与壳体的连接处设置有第一风门,风道4用于将高压变频器2产生的热风传输出去;风道4上开设有应急出风口9,应急出风口9处设置有第二风门,应急出风口9设置于密闭室1的外部;
壳体的一侧开设有冷风口6,冷风口6通过冷风管道7将经过热交换的冷风排入密闭室1内,冷风管道7贯穿密闭室1的墙壁。
在本实用新型具体实施例中,如图3所示为冷凝管5的结构示意图,冷凝管5呈蛇形排布,冷凝管5的一端为进水口5012,进水口5012连接进水管501,另一端为出水口5022,出水口5022连接出水管502,进入壳体内的热风经过冷凝管5进行热交换。其中,风道4与空水冷却装置3的接口处还设置有阀门,水冷的工作状态下,阀门处于打开状态。
本实施例中,将高压变频器2所产生的热风通过风道4直接通过空水冷却装置3进行热交换,热风经过冷凝管5中的冷却水直接将高压变频器2散失的热量带走,经过降温的冷风通过冷风管道7排回密闭室1内;其中进入冷凝管5中的冷水的温度低于33℃,就可以保证热风经过空水冷却装置3后,将高压变频器2室内的环境温度控制在40℃以下,从而能够满足高压变频器2对环境运行的要求;另外,本实施例中的冷却水与循环风是完全分离的,空水冷却装置3设置于密闭室1的外部,与高压设备分离,确保了高压设备不会受到防水、绝缘破坏等的安全威胁和事故。
在本实用新型具体实施例中,进水管501处设置有水量调节阀5011,水量调节阀5011用于调控水流量;出水管502处设置有出水阀5021;进水管501与出水管502均与水循环装置(图中未标识)连接。
在本实用新型具体实施例中,壳体的底部连通有排水管8,排水管8上设置有排水阀801,排水管8用于将冷凝管5外壁凝结的水排出。
实际应用中,高压大功率变频器对运行环境温度的通常要求为0~40℃,过高的温度会造成高压变频器2温度过热保护而跳闸,本实施例中,现成能够提供的工业冷却水温≤33℃,且能够提供的入口水压在0.25~0.35MPa之间,回水压力在0.08~0.15MPa之间,且进入冷凝管5中的水的水质要求无悬浮物沉积,且PH值偏碱性,PH值≥7.2,保证进入冷凝管5中的水为偏碱性,是为了防止酸性的水在长期使用的过程中对冷凝管5会有腐蚀。
在具体实施例中,在水循环装置内部可以设置过滤装置和调节PH值的装置,使得进入冷凝管5中的水能够满足要求。
在本实用新型具体实施例中,密闭室1内部设置有温湿度传感器(图中未标识),温湿度传感器用于监测密闭室1的温度和湿度;温湿度传感器的信号输出端与水量调节阀5011的控制端连接,水量调节阀5011根据温湿度传感器的信号来调控水流量。
在本实用新型具体实施例中,如图2所示为冷风管道7的结构示意图,冷风管道7内设置有增压风机701,增压风机701使排入密闭室1的冷风量和冷风压大于高压变频器2的散热量和热风压。将热风经过冷凝管5进行热交换后产生冷风,通过增压风机701使冷风进入冷风口6,然后进入冷风管道7,通过冷风管道7,冷风进去密闭室1内,对高压变频器2进行降温。
在本实用新型具体实施例中,如图2所示为冷风管道7的结构示意图,冷风管道7内还设置有干燥除尘装置702,干燥除尘装置702设置于增压风机701的后端,干燥除尘装置702用于干燥并除去冷风中带有的杂质。实际应用中,高压变频器2对运行环境的要求中,要求环境粉尘含量低于950ppm,粉尘含量过高或环境湿度及盐雾过大会导致高压变频器2通风滤网的更换清洗维护量过高,增加维护费用,将经过热交换形成的冷风,通过干燥除尘装置702后,过滤掉冷风中的杂质,同时将冷风中的水分去除,确保进入密闭室1的粉尘量小,环境温度、湿度温度。
在本实用新型具体实施例中,密闭室1内安装有风循环装置(图中未标识),风循环装置与冷风管道7连接,冷风经过风循环装置对密闭室1内的高压变频器2进行冷却。冷风进入密闭室1后,通过风循环装置使冷风在整个密闭室1内循环流动,确保密闭室1内部温度稳定。
实际应用中,当冷却系统出现水路故障,关闭水量调节阀5011、出水阀5021,打开应急出风口9处的第二风门和密闭室1墙壁上的出风口102,同时关闭第一风门,通过应急出风口9将热风排到室外,通过出风口102将自然风送入密闭室1内,实现开放式循环,大大提高了高压变频器2的安全、可靠性,本实施例中的空水冷却系统相比于现有技术中的空调冷却,相当于双重冷却,即正常工作状态下为水冷,当水冷出现故障时,再通过风道4进行风冷,从而起到双重冷却保护的作用。
在本实用新型具体实施例中,冷风管道7的一端与冷风口6连通,另一端设置有百叶窗10,冷风通过百叶窗10进入密闭室1内。
在本具体实施例中,该空水冷却系统能够保证高压变频器2始终处于25~35℃的运行环境,且大幅度延长了对设备滤网的更换周期,减小了现场维护量。如表1所示为空调冷却与本实施例中空水冷却系统对高压变频器2室的冷却结果比较。
表1 空调冷却与空水冷却系统对高压变频器的冷却结果
Figure BDA0002443239540000081
通过表1分析比较可以看出,对高压变频器2的冷却采用空水冷却系统的方式非常经济,在设计方面充分考虑了设备故障、热交换介质泄露、风路应急旁路、操作简便、可维护维修等安全防护措施,虽然采用该空水冷却系统在设备一次性投资上较空调设备略有提高,但相比空调冷却方式,通常系统运行2~3年节约的电费即可收回投资,同时采用水冷却的方式减少了粉尘吸入高压变频器2内,空水冷却装置3中自带冷却设备和干燥除尘设备等,保证高压变频器2室内的热风经过冷却降温后进入高压变频器2室,形成闭式循环。
综上,本实用新型中空水冷却系统均采用完全的机械结构设计,与空调等电力、电子设备相比具有明显的安全、可靠性,具有较高的使用寿命;当空水冷却装置3出现水路系统的故障,可关闭水量调节阀5011和出水阀5021,通过应急出风口9直接将热风排到密闭室1外,同时通过进风口102将自然风通入密闭室1内,实现开放式循环,该系统既能空冷又能水冷,双重冷却保护大大提高了高压变频器2的安全、可靠性;且该空水冷却系统的运营成本低,是同等热交换功率空调冷却方式的1/4~1/5,冷却电耗指标远远低于空调冷却,避免了能源节约的二次浪费。
本实用新型中的空水冷却系统更适合于高压大功率变频器的运行,节约大量的投资和运行费用,符合系统优化节能、环保的要求,随着国内环保节能的需要,广泛应用于电力行业的中高压大功率变频器。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压变频器室空水冷却系统,包括密闭室,其特征在于,还包括高压变频器和空水冷却装置;
所述密闭室的墙壁上开设有进风口;
所述高压变频器设置于所述密闭室的内部,所述高压变频器上端的散热口处安装有散热管道;
所述空水冷却装置设置于所述密闭室的外部,所述空水冷却装置包括壳体和冷凝管,所述壳体通过风道与所述高压变频器连接,所述风道内设置有外排风机,所述风道贯穿所述密闭室的墙壁,所述风道的一端与所述散热管道连通,另一端与所述壳体连通,所述风道与所述壳体的连接处设置有第一风门,所述风道用于将高压变频器产生的热风传输出去;所述风道上开设有应急出风口,所述应急出风口处设置有第二风门,所述应急出风口设置于所述密闭室的外部;
所述壳体的一侧开设有冷风口,所述冷风口通过冷风管道将经过热交换的冷风排入所述密闭室内,所述冷风管道贯穿所述密闭室的墙壁。
2.如权利要求1所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述冷凝管呈蛇形排布,所述冷凝管的一端连接进水管,另一端连接出水管,进入所述壳体内的热风经过所述冷凝管进行热交换。
3.如权利要求2所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述密闭室的外墙设置有保温层;所述保温层的厚度大于10cm;
所述进风口为门或窗。
4.如权利要求3所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述进水管处设置有水量调节阀,所述水量调节阀用于调控水流量;所述出水管处设置有出水阀;所述进水管与所述出水管均与水循环装置连接。
5.如权利要求4所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述壳体的底部连通有排水管,所述排水管上设置有排水阀,所述排水管用于将所述冷凝管外壁凝结的水排出。
6.如权利要求5所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述密闭室内部设置有温湿度传感器,所述温湿度传感器用于监测所述密闭室的温度和湿度;所述温湿度传感器的信号输出端与所述水量调节阀的控制端连接,所述水量调节阀根据所述温湿度传感器的信号来调控水流量。
7.如权利要求6所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述冷风管道内设置有增压风机,所述增压风机使排入密闭室的冷风量和冷风压大于所述高压变频器的散热量和热风压。
8.如权利要求7所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述冷风管道内还设置有干燥除尘装置,所述干燥除尘装置设置于所述增压风机的后端,所述干燥除尘装置用于干燥并除去冷风中带有的杂质。
9.如权利要求8所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述密闭室内安装有风循环装置,所述风循环装置与所述冷风管道连接,冷风经过所述风循环装置对密闭室内的高压变频器进行冷却。
10.如权利要求1~9任一所述的高压变频器室空水冷却系统,其特征在于,所述冷风管道的一端与所述冷风口连通,另一端设置有百叶窗,冷风通过所述百叶窗进入密闭室内。
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