CN215872443U - 一种变流器用水冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于风力发电技术领域，公开了一种变流器用水冷系统。该变流器用水冷系统包括转接设备、变流器及换热器，转接设备连接在变流器和换热器的之间，转接设备与变流器和换热器组成闭式循环回路；转接设备包括驱动泵和加热装置，加热装置设置在驱动泵的出口端，用来加热闭式循环回路内的冷却介质。该变流器用水冷系统，可以有效避免在加热装置缺水后，加热装置干烧产生的气体被驱动泵吸入，使驱动泵因气蚀而损坏，提高了驱动泵的使用寿命，降低了维护的成本。

Description

一种变流器用水冷系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种变流器用水冷系统。

背景技术

现如今风电行业变流器正向着高功率发展，同时变流器自身和塔筒内部的温度管控要求也越来越高，大量热量聚集在变流器及塔筒内会对设备造成损坏。水冷却方式是个非常好的方式，通过密闭式循环水冷系统，将变流器产生的热量通过循环水带出塔筒，在塔筒外部环境中和其他介质进行热交换从而实现变流器及塔筒内环境的热平衡。

现有的变流器水冷系统集成设计，在泵的进口处设置有加热器、过滤器等器件。当系统水压较低时，强大的泵吸力会使加热器内形成真空，泵在吸入加热后的气体后容易造成气蚀而损坏，同时加热器长时间干烧也会损坏。

因此，亟待一种变流器用水冷系统来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变流器用水冷系统，能够解决现有技术在水压过低时加热器干烧产生的高温气体被驱动泵吸入，造成驱动泵因气蚀而损坏的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种变流器用水冷系统，变流器上设置有变流器出口端和变流器进口端，所述变流器用水冷系统包括：

换热器，所述换热器的换热出口端能与所述变流器进口端连通；

转接设备，所述转接设备的进口端与所述变流器出口端连通，所述转接设备的出口端能与所述换热器的换热进口端连通，以形成闭式循环回路；

所述转接设备包括：

驱动泵，被配置为驱动所述闭式循环回路内的冷却介质流动；

加热装置，设置在所述驱动泵的出口端，以加热所述闭式循环回路内的冷却介质。

作为优选地，所述加热装置的出口端被配置为选择性地与所述换热进口端或所述变流器进口端连通。

作为优选地，所述转接设备还包括三通阀，所述三通阀包括第一阀口(131)、第二阀口和第三阀口；

所述第一阀口与所述加热装置的出口端连通；

所述第二阀口与所述换热进口端连通；

所述第三阀口与所述变流器进口端连通。

作为优选地，所述转接设备还包括膨胀罐，所述膨胀罐与所述加热装置的顶端连通。

作为优选地，所述膨胀罐的安装位置高于所述加热装置的顶端。

作为优选地，所述转接设备还包括安全阀，所述安全阀一端与所述膨胀罐的顶端连接，另一端连接在所述变流器出口端上，以在所述膨胀罐内的压力达到阈值后，使所述膨胀罐与变流器出口端连通。

作为优选地，所述驱动泵的进口端设置有过滤装置。

作为优选地，所述过滤装置的出口端以及所述过滤装置的进口端均连接有连通管，所述连通管的管径大于所述闭式循环回路中的其他管路的管径。

作为优选地，所述驱动泵的出口端与所述加热装置的底端连通。

作为优选地，与所述变流器出口端连通的管路以及与所述变流器进口端连通的管路上分别设置有检测组件，所述检测组件被配置为检测所述管路内的压力和/或温度。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种变流器用水冷系统，通过将加热装置设置在驱动泵的出口端，有效的避免了在水冷系统内压力较低时，造成加热装置内缺水，加热装置干烧后产生的高温气体被驱动泵吸入，造成驱动泵因气蚀而损坏的发生，提高了驱动泵的使用寿命，降低了维护的成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的变流器用水冷系统的原理图；

图2是本实用新型提供的转接设备的结构示意图。

图中：

1、转接设备；11、驱动泵；12、加热装置；13、三通阀；131、第一阀口；132、第二阀口；133、第三阀口；14、膨胀罐；141、安全阀；15、排气阀；16、过滤装置；161、连通管；1611、变径管；17、压力表；18、检测组件；

2、变流器；21、变流器进口端；22、变流器出口端；

3、换热器；31、换热进口端；32、换热出口端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现如今风电行业变流器正向着高功率发展，同时变流器自身和塔筒内部的温度管控要求也越来越高，大量热量聚集在变流器及塔筒内会对设备造成灾难性的后果。水冷却方式是个非常好的方式，通过密闭式循环水冷系统，将变流器产生的热量通过循环水带出塔筒，在塔筒外部环境中和其他介质进行热交换从而实现变流器及塔筒内环境的热平衡。

为更好的控制和利用水冷系统，将水冷系统和变流器集成设计，大大缩小设备占用空间并使设备朝着智能控制的方向发展。

现有的变流器集成式水冷系统，为保证设备在低温环境中能够启动，并且正常工作，都会在水泵的进口端处设置一个加热装置，以便在温度较低的环境中加热装置先对设备内的冷却介质进行加热，保证设备正常启动，但在水冷系统内水压较低的情况下，会造成加热装置内缺水，加热装置干烧会产生高温气体，在驱动泵进口端强大的吸力下，高温气体会被驱动泵吸入，造成驱动泵因气蚀而损坏。

如图1所示，本实施例中提供了一种变流器用水冷系统，该水冷系统包括变流器2、换热器3和转接设备1，变流器2安装在塔筒内，变流器2上设置有变流器出口端22和变流器进口端21，换热器3上设置有换热进口端31和换热出口端32，换热器3的换热出口端32能与变流器进口端21连通，转接设备1的进口端与变流器出口端22连通，转接设备1的出口端能与换热器3的换热进口端31连通，这样在变流器用水冷系统内就形成了闭式循环的回路。通过冷却介质在闭式循环回路内的循环，将变流器2产生的热量，带出变流器2和塔筒，在换热器3上实现热量交换，从而实现变流器2及塔筒内环境的热平衡，保证整体设备的安全，防止变流器2及塔筒温度因过高而损坏。

优选地，转接设备1包括驱动泵11和加热装置12，驱动泵11能够驱动闭式循环回路内的冷却介质流动，流动的冷却介质能够将变流器2产生的热量以循环的方式带出，保证变流器2的热平衡。在驱动泵11的出口端设置有加热装置12，加热装置12能够在外界环境温度较低的情况下，优先对水冷系统内的冷却介质进行加热，以保证变流器2能够正常启动。

通过将加热装置12设置在驱动泵11的出口端，可以保证在水冷系统压力较低的情况下，加热装置12加热装置12内缺少冷却介质，加热装置12干烧产生的高温气体不会被驱动泵11吸入，造成驱动泵11因气蚀而损坏的发生，降低了维修的成本。

具体地，如图2所示，驱动泵11的安装平面低于加热装置12最底端，且驱动泵11的出口端与加热装置12的底端连接，可以减缓泵出口的极速高压对水冷系统后级器件的冲击。

可选地，在驱动泵11的出口端和加热装置12的底端均设置有连接件，该连接件用来使驱动泵11的出口端和加热装置12的底端相连通。

可选地，该连接件为连接法兰，两个连接法兰对接后用螺栓进行固定，结构简单，安装方便，方便驱动泵11与加热装置12之间快速安装和拆卸。

在本实施例中，在驱动泵11的出口端还设置有指示驱动泵11出口端压力的压力表17，通过压力表17对驱动泵11出口端的冷却介质的压力进行检测，进而对整个水冷系统的压力进行监测，使操作人员能够在压力过大或压力过小时，及时对设备做出调整，保证设备的安全。

优选地，根据水冷系统使用环境的不同，加热装置12的出口端能够选择性地与换热器3的换热进口端31或变流器进口端21连通，在外界环境温度较低的情况下，加热装置12的出口端与变流器进口端21连通，使转接设备1和变流器2组成闭式循环回路，加热装置12加热水冷系统内的冷却介质，冷却介质的热量通过循环带入到变流器2的内部，以达到变流器2的启动温度，在变流器2正常启动后，加热装置12停止加热，加热装置12的出口端与换热器3的换热进口端31连通，换热器3的换热出口端32和变流器进口端21连通，这样变流器2、转接设备1和换热器3组成了闭式的循环回路，变流器2内产生的热量通过冷却介质的循环流动，带入到换热器3，在换热器3内进行热量交换后，冷却介质流回到变流器2内部，如此往复循环，实现了变流器2内部的热量平衡，保证变流器2不会因温度过高而导致损坏。

在本实施例中，冷却介质优选用冷却水，冷却水的成本较低，并且冷却水的升温和降温过程都比较稳定，不会使温度突然上升或突然下降，能够维持整个水冷系统的稳定。

优选地，转接设备1还包括三通阀13，该三通阀13设置有三个阀口，分别是第一阀口131、第二阀口132和第三阀口133，第一阀口131与加热装置12的出口端连通，在变流器2可以正常启动的温度范围内，第二阀口132与换热进口端31连通，以使变流器2、转接设备1和换热器3组成闭式循环回路。当环境温度达不到变流器2启动要求的温度时，第三阀口133与变流器进口端21连通，以使变流器2与转接设备1组成闭式循环回路。

可选地，该三通阀13为电控三通阀，电控三通阀电连接在控制装置上，通过控制装置直接控制该电控三通阀的第二阀口132和第三阀口133的开闭，减轻了操作者的劳动强度，提高了接口转换的效率。

在其他实施例中，可以在加热装置12与换热进口端31连通的管路上和加热装置12与变流器进口端21连通的管路上分别设置两个开关，通过手动的方式，选择性的使加热装置12和换热进口端31连通或使加热装置12与变流器进口端21连通，手动打开开关或关闭开关的方式操作更加简单。

优选地，如图1和图2所示，转接设备1还包括膨胀罐14，膨胀罐14与加热装置12的顶端相连通，当水冷系统里的冷却介质的压力增大时，可使部分冷却介质在较大压力的作用下释放到膨胀罐14中，以减小水冷系统内冷却介质的压力，当水冷系统里的冷却介质压力减小时，膨胀罐14可以将部分冷却介质补充到水冷系统内，以增大水冷系统内冷却介质的压力，这样就使水冷系统内的冷却介质的压力平衡得到维持，从而保护了水冷系统，延长了水冷系统的使用寿命。

进一步地，膨胀罐14的安装位置高于加热装置12的最顶端，在水冷系统的压力较低时，使膨胀罐14内的水能够补充到加热装置12中，防止加热装置12干烧造成加热装置12损坏。

可选地，膨胀罐14与加热装置12相连接的管路设置为软管，软管具有柔软且良好的韧性，在膨胀罐14的安装位置改变时，不需要更换此段的管路，节省了安装时间，同时节约了物料。

可选地，软管由橡胶材料制成，橡胶具有弹性大，耐高温和耐腐蚀的特性，延长了软管的使用寿命，提高了水冷系统的安全性。

在本实施例中，转接设备1还包括安全阀141，安全阀141的一端与膨胀罐14的顶端连接，另一端连接在变流器出口端22上，该安全阀141可以在膨胀罐14内的压力达到阈值后，能够将膨胀罐14与变流器出口端22连通。由于变流器出口端22是与转接设备1的进口端相连通的，变流器出口端22的压力较低，安全阀141在膨胀罐14能承受的压力达到上限后，将膨胀罐14内的压力释放到水冷系统中压力较低的管路上，保证了整个水冷系统的压力的平衡，提高了水冷系统的工作效率。

可选地，安全阀141与膨胀罐14连接的管路，安全阀141与变流器出口端22连接的管路同样设置成软管，软管由橡胶材料制成，提高了水冷系统的安全性。

优选地，在驱动泵11的进口端还设置有过滤装置16，过滤装置16能够过滤掉冷却介质中的泥沙和碳酸钙等其他杂质，延长整个水冷系统的使用寿命。

可选地，过滤装置16通过连接件与驱动泵11进行连接，在本实施例中优选用连接法兰进行连接，可以使驱动泵11与过滤装置16之间进行快速的安装和拆卸。

可以理解地是，驱动泵11的进口端通过连接法兰与过滤装置16进行连接，驱动泵11的出口端通过连接法兰与加热装置12进行连接，在驱动泵11需要更换或者维修时，只需要拆除两根水管即可，提高了检修的效率。

进一步地，过滤装置16的出口端以及过滤装置16的进口端均连接有连通管161，该连通管161的管径大于水冷系统中闭式循环回路其他管路的管径，进一步提升驱动泵11的吸入能力，优化驱动泵11工作性能点的同时降低系统可能产生的振动。

更进一步地，过滤装置16的进口端连接的连通管161为变径管1611，变径管1611的管径沿冷却介质流动的方向逐渐增大，进一步提高了与过滤装置16相连的驱动泵11的吸入能力和过流能力，提高了冷却介质的循环效率。

优选地，在与变流器出口端22连通的管路上以及与变流器进口端21连通的管路上分别设置有检测组件18，检测组件18能够检测所在管路内的压力和/或温度，以使操作者及时掌握整个水冷系统的压力和温度，在温度和压力出现偏差时，能够及时作出调整，保证整个水冷系统的安全。

进一步地，该检测组件18为温度传感器或压力传感器，或者是集成式的同时能够检测温度和压力的传感器。

优选地，在变流器进口端21和变流器出口端22分别设置有排气阀15，能够排出水冷系统内的气体，提高冷却介质的循环效率。在膨胀罐14的顶端同样设置有排气阀15，用来排出膨胀罐14内的气体，保证水冷系统内的压力平衡。

可选地，在变流器出口端22设置有手动排气阀，操作人员能够根据与驱动泵11的出口端相连接的压力表17的压力值，手动排出变流器出口端22的气体，使水冷系统内的压力保持平衡。

可选地，在变流器进口端21设置有自动排气阀，能够使变流器进口端21的气体自动排出，以保持整个水冷系统压力的平衡；同样的在膨胀罐14的顶端也设置有自动排气阀，在膨胀罐14内的气体达到自动排气阀的阈值后，膨胀罐14内的气体将通过该自动排气阀自动排出膨胀罐14，保持水冷系统内的压力平衡。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变流器用水冷系统，变流器(2)上设置有变流器出口端(22)和变流器进口端(21)，其特征在于，所述变流器用水冷系统包括：

换热器(3)，所述换热器(3)的换热出口端(32)能与所述变流器进口端(21)连通；

转接设备(1)，所述转接设备(1)的进口端与所述变流器出口端(22)连通，所述转接设备(1)的出口端能与所述换热器(3)的换热进口端(31)连通，以形成闭式循环回路；

所述转接设备(1)包括：

驱动泵(11)，被配置为驱动所述闭式循环回路内的冷却介质流动；

加热装置(12)，设置在所述驱动泵(11)的出口端，以加热所述闭式循环回路内的冷却介质。

2.根据权利要求1所述的变流器用水冷系统，其特征在于，所述加热装置(12)的出口端被配置为选择性地与所述换热进口端(31)或所述变流器进口端(21)连通。

3.根据权利要求2所述的变流器用水冷系统，其特征在于，所述转接设备(1)还包括三通阀(13)，所述三通阀(13)包括第一阀口(131)、第二阀口(132)和第三阀口(133)；

所述第一阀口(131)与所述加热装置(12)的出口端连通；

所述第二阀口(132)能与所述换热进口端(31)连通；

所述第三阀口(133)能与所述变流器进口端(21)连通。

4.根据权利要求1所述的变流器用水冷系统，其特征在于，所述转接设备(1)还包括膨胀罐(14)，所述膨胀罐(14)与所述加热装置(12)的顶端连通。

5.根据权利要求4所述的变流器用水冷系统，其特征在于，所述膨胀罐(14)的安装位置高于所述加热装置(12)的顶端。

6.根据权利要求4所述的变流器用水冷系统，其特征在于，所述转接设备(1)还包括安全阀(141)，所述安全阀(141)一端与所述膨胀罐(14)的顶端连接，另一端连接在所述变流器出口端(22)上，以在所述膨胀罐(14)内的压力达到阈值后，使所述膨胀罐(14)与变流器出口端(22)连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的变流器用水冷系统，其特征在于，所述驱动泵(11)的进口端设置有过滤装置(16)。

8.根据权利要求7所述的变流器用水冷系统，其特征在于，所述过滤装置(16)的出口端以及所述过滤装置(16)的进口端均连接有连通管(161)，所述连通管(161)的管径大于所述闭式循环回路中的其他管路的管径。

9.根据权利要求1-6任一项所述的变流器用水冷系统，其特征在于，所述驱动泵(11)的出口端与所述加热装置(12)的底端连通。

10.根据权利要求1-6任一项所述的变流器用水冷系统，其特征在于，与所述变流器出口端(22)连通的管路以及与所述变流器进口端(21)连通的管路上分别设置有检测组件(18)，所述检测组件(18)被配置为检测所述管路内的压力和/或温度。

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