CN214413330U - 一种变频器水冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频器水冷系统，主要由主循环回路、压力流量调节回路以及空气散热器构成，主循环回路包括循环水泵、止回阀、电动三通分流阀、主过滤器、变频器、电加热器以及脱气装置，循环水泵为系统提供动力；止回阀位于循环水泵出口；电动三通分流阀出口分为两个回路，两个回路在主过滤器前端合流；主过滤器位于变频器的入口；变频器位于循环冷却回路中，经变频器加热后的冷却液通过循环管道回到脱气装置处；脱气装置位于循环水泵进口；电加热器集成于脱气装置中。本实用新型的变频器水冷系统满足变频器散热需求的同时，通过泵的冗余配置，以及并入压力流量调节回路，可提高系统的可靠性。

Description

一种变频器水冷系统

技术领域

本实用新型涉及变频器散热技术领域，尤其涉及一种变频器水冷系统。

背景技术

变频器散热方式主要有两种：强制风冷和水冷。强制风冷是通过风机带动空气流经变频器功率单元进行热交换，升温后的空气直接排入大气环境中。强制风冷的换热效率低于水冷，一些大型设备对变频器提出更高要求后，强制风冷难以满足变频器的散热需求。另外，对于需要在一些特殊环境下工作的变频器，如盐雾环境、沙尘环境等，强制风冷技术对变频器性能的局限性更加明显。

水冷技术是通过冷却介质的循环流动在一次换热器(水冷板)内将变频器功率单元产生的热量带出，热量与外界空气在二次换热设备 (空气散热器)进行热交换的技术。水的比热，导热系数远高于空气，所以水冷的散热能力较强制冷却大为提高。同时，水冷散热系统中是通过介质的流动进行的热交换，变频器整机内部空气无需与外界空气进行对流，使变频器在盐雾、沙尘等恶劣工况仍然能够正常工作。

目前变频器采用水冷散热方式已经较为普遍。常用的变频器水冷散热系统一般采用单泵配置，泵采用多级离心水泵，水泵机封长期不间断的工作，加速了机封的磨损进而导致水冷系统泄漏问题频发。同时，水冷系统稳压常用膨胀罐稳压方式，膨胀罐一般采用气囊式，需要定期检查维护罐内气压，由于气囊一般为橡胶材质，随着使用年限的增加，橡胶不可避免会老化，从而导致水冷系统的使用压力异常。机封泄漏、压力异常两项问题均需要变频器进行停机维护，影响变频器的正常工作。另外，水冷系统流量常采用在主循环回路设置球阀进行调节，通过增加阻力的方式换取额定流量，使水泵长期工作在高负荷点，影响泵的使用寿命。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种变频器水冷系统，能够延长水泵机封的使用寿命，且在机封出故障时仍能保证主机正常运行，为主机维护预留时间。系统并入的压力流量调节回路能有效的解决系统压力异常及流量调节问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种变频器水冷系统，主要由主循环回路、压力流量调节回路以及空气散热器构成，所述主循环回路包括循环水泵、止回阀、电动三通分流阀、主过滤器、变频器、电加热器以及脱气装置，所述循环水泵为系统提供动力；所述止回阀位于所述循环水泵出口；所述电动三通分流阀出口分为两个回路，两个回路在所述主过滤器前端合流；所述主过滤器位于所述变频器的入口；所述变频器位于循环冷却回路中，经所述变频器加热后的冷却液通过循环管道回到所述脱气装置处；所述脱气装置位于所述循环水泵进口；所述电加热器集成于所述脱气装置中。

所述压力流量调节回路并联在所述主循环回路上，所述压力流量调节回路的进水点连接在所述主过滤器后的循环主管路上，出水点连接在所述脱气装置上。

所述空气散热器进水口连接所述电动三通分流阀的出口一，出水口与所述电动三通分流阀的出口二在所述主过滤器前汇合。

进一步的，所述压力流量调节回路中设置有稳压水箱，所述稳压水箱侧面设置有补水泵，用于将冷却液补入所述主循环回路中；所述补水泵出口设置有第二止回阀和过滤器，所述第二止回阀用于防止冷却液流出。

进一步的，所述稳压水箱顶部接入气管，通过气泵补入压缩空气，所述气泵出口设置有第三止回阀。

进一步的，所述稳压水箱配置有可视液位计和液位开关。

进一步的，所述压力流量调节回路的入口设置有截止阀，用于控制流入所述变频器的总介质流量。

进一步的，所述主循环回路中设置有压力变送器，用于检测所述变频器和所述循环水泵的进出口的压力。

进一步的，所述主循环回路中设置有温度变送器，用于检测所述变频器进出口的温度。

进一步的，所述主循环回路中设置有流量变送器，用于在线显示和检测所述主循环回路流量。

进一步的，所述空气散热器主要由散热板片、轴流风机、排空阀和排水阀组成。

进一步的，所述散热板片的外翅片设置为波浪型翅片，所述轴流风机为外转子一体式风机，所述排空阀设置于所述空气散热器的最高处，所述排水阀设置于所述空气散热器的最低处。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的变频器水冷系统，将恒定压力和流速的冷却介质源源不断流经发热的变频器一次冷却器件带走热量，温升水流经循环泵升压后进入散热器进行热交换，回至变频器发热单元；系统配置有压力、温度、流量及液位检测仪表，并输出相应讯号到控制系统，方便对水冷系统进行控制和监测。本实用新型的变频器水冷系统满足变频器散热需求的同时，通过泵的冗余频配置，以及并入压力流量调节回路，可提高系统的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的变频器水冷系统的内部连接示意图；

附图标记：循环水泵P01～P03，第一止回阀V101～V103，电动三通分流阀M01，主过滤器Z01，变频器VFD，电加热器H01，脱气装置C01；压力变送器PT01、PT02，温度变送器TT01、TT02，流量变送器FIT01，压力表PG01；截止阀V204，稳压水箱C11，气泵 P11，第二止回阀V104，第三止回阀V501，补水泵P04，过滤器Z02，可视液位计LI01，液位开关LS01、LS02；轴流风机MF01～MF03，排空阀VA03，排水阀VD04。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本实用新型的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种变频器水冷系统，主要由主循环回路、压力流量调节回路以及空气散热器构成，主循环回路包括循环水泵P01～P03、第一止回阀V101～V103、电动三通分流阀M01、主过滤器Z01、变频器VFD、电加热器H01以及脱气装置C01，其中：

循环水泵P01～P03采用卧式多级离心水泵，工作制为两用一备，该离心水泵为冷却介质的循环流动提供动力。为保证系统的清洁度，离心水泵接液材质可选用304不锈钢。

第一止回阀V101～V103位于循环水泵P01～P03出口，避免冷却介质在循环水泵P01～P03之间串流，形成水锤效应。

电动三通分流阀M01的阀体可采用304不锈钢材质，阀芯采用旋塞式，阀体连接形式为焊接，在阀体总体外形尺寸较小的前提下，可做到通流面积大阻力小。三通阀执行器采用电动执行器，由4～20mA 连续信号控制，实现流量的精确分配。

主过滤器Z01采用卫生型直通过滤器，用于拦截直径≥200μm 的颗粒物，避免污物堵塞循环管道，主过滤器Z01的滤网采用不锈钢材质，可反复清洗利用。

变频器VFD为系统发热单元，冷却介质流过变频器VFD一次换热设备将热量带走，与空气进行热交换。

电加热器H01集成于脱气装置C01中，用于低温时对冷却介质的温度进行补偿。

脱气装置C01位于循环水泵P01～P03进口，通过增大的管径使冷却介质流速减慢，从而析出冷却介质中混杂的空气，并收集在脱气装置C01高处，通过自动排空阀排出系统。

主循环回路中设置有压力变送器PT01、PT02，温度变送器TT01、 TT02，以及流量变送器FIT01，压力变送器TT01、TT02分别用于检测变频器VFD和循环水泵P01～P03的进出口的压力，温度变送器 TT01、TT02分别用于检测变频器VFD进出口的温度，流量变送器 FIT01用于在线显示和检测主循环回路流量。此外，压力变送器TT01、 TT02前端设置有关断球阀，实现仪表的在线维护。

循环水泵P01～P03出口设有压力表PG01，现场指示主泵运行压力，与压力变送器PT01数据结合，如压差大于1.5Bar则提示主过滤器Z01堵塞，应当清洗滤芯。

压力流量调节回路并联在主循环回路上，压力流量调节回路的进水点连接在主过滤器Z01后的循环主管路上，出水点连接在脱气装置 C01上。压力流量调节管道上连接有截止阀V204、稳压水箱C11，截止阀V204用于精调回路流量，稳压水箱C11可采用卫生级不锈钢制作，结构形式为罐式。

稳压水箱C11顶部接入气管，通过气泵P11补入压缩空气，气泵P11的启停由PLC根据系统压力变送器PT02进行控制。气泵P11 出口设有第三止回阀V501，避免稳压水箱C11内空气溢出。稳压水箱C11侧面与补水泵P04相连，通过补水泵P04将介质充入系统中。补水泵P04出口配置第二止回阀V104和过滤器Z02，过滤器Z02过滤精度500μm，避免外部杂质进入系统。

稳压水箱C11配置可视液位计LI01和液位开关LS01、LS02。可视液位计LI01采用透明PVC管，方便维护人员观察水箱液位。液位开关LS01、LS02用于提示稳压水箱C11液位低及超低，提醒维护人员补水。

空气散热器由轴流风机MF01～MF03、散热板片、排空阀VA03、排水阀VD04以及安装结构件组成，轴流风机MF01～MF03采用外转子一体式风机，风量大、噪音低。散热板片可采用6061-T6铝合金真空钎焊制成，外翅片采用波浪型翅片，对风沙污物等具有较好的通过能力，避免因翅片风道堵塞造成换热效率的降低。排空阀VA03位于散热器最高处。排水阀VD04位于散热器最低处，可采用不锈钢球阀，球阀手柄带锁闭装置，避免误操作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是本实用新型使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (10)

1.一种变频器水冷系统，主要由主循环回路、压力流量调节回路以及空气散热器构成，其特征在于：

所述主循环回路包括循环水泵、止回阀、电动三通分流阀、主过滤器、变频器、电加热器以及脱气装置，所述循环水泵为系统提供动力；所述止回阀位于所述循环水泵出口；所述电动三通分流阀出口分为两个回路，两个回路在所述主过滤器前端合流；所述主过滤器位于所述变频器的入口；所述变频器位于循环冷却回路中，经所述变频器加热后的冷却液通过循环管道回到所述脱气装置处；所述脱气装置位于所述循环水泵进口；所述电加热器集成于所述脱气装置中；

所述压力流量调节回路并联在所述主循环回路上，所述压力流量调节回路的进水点连接在所述主过滤器后的循环主管路上，出水点连接在所述脱气装置上；

所述空气散热器进水口连接所述电动三通分流阀的出口一，出水口与所述电动三通分流阀的出口二在所述主过滤器前汇合。

2.根据权利要求1所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述压力流量调节回路中设置有稳压水箱，所述稳压水箱侧面设置有补水泵，用于将冷却液补入所述主循环回路中；所述补水泵出口设置有第二止回阀和过滤器，所述第二止回阀用于防止冷却液流出。

3.根据权利要求2所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述稳压水箱顶部接入气管，通过气泵补入压缩空气，所述气泵出口设置有第三止回阀。

4.根据权利要求2或3所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述稳压水箱配置有可视液位计和液位开关。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述压力流量调节回路的入口设置有截止阀，用于控制流入所述变频器的总介质流量。

6.根据权利要求1～3任一项所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述主循环回路中设置有压力变送器，用于检测所述变频器和所述循环水泵的进出口的压力。

7.根据权利要求1～3任一项所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述主循环回路中设置有温度变送器，用于检测所述变频器进出口的温度。

8.根据权利要求1～3任一项所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述主循环回路中设置有流量变送器，用于在线显示和检测所述主循环回路流量。

9.根据权利要求1～3任一项所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述空气散热器主要由散热板片、轴流风机、排空阀和排水阀组成。

10.根据权利要求9所述的一种变频器水冷系统，其特征在于，所述散热板片的外翅片设置为波浪型翅片，所述轴流风机为外转子一体式风机，所述排空阀设置于所述空气散热器的最高处，所述排水阀设置于所述空气散热器的最低处。

Images