CN217656884U - 一种集装箱式变频橇 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集装箱式变频橇，涉及油气油气开采技术领域，集装箱式变频橇包括箱体变压装置、变频装置、水冷装置和风冷装置，变压装置、变频装置、水冷装置和风冷装置分别设置于箱体内，水冷装置用于对变频装置和变压装置中的至少一个进行散热，风冷装置用于对水冷装置进行散热。变压装置和变频装置直接通过水冷装置进行冷却降温，水冷装置中的温度升高的冷却水再通过风冷装置与箱体外部空气热交换，由于变压装置和变频装置不是直接和外部空气直接接触的，避免内部器件被腐蚀等问题。

Description

一种集装箱式变频橇

技术领域

本实用新型涉及油气开采技术领域，具体而言，涉及一种集装箱式变频橇。

背景技术

在压裂技术中，随着电网的建设发展，电网布局分布已极其广泛，使得采用电动机驱动压裂设备变得现实可行，采用电动机驱动压裂设备可提高效率、降低运行成本、减少噪声与尾气排放污染，节能环保。经过近几年的发展，电驱压裂设备目前已经广泛应用于常规油气井压裂、煤层气压裂等细分领域，为满足压裂需要，泵橇和变频橇是主要压裂设备，泵橇主要是在集装箱内安装压裂泵、主驱动电机及相关设备的集成体；变频橇主要是在集装箱内安装高压进线、变压器、变频器及相关控制设备的集成体。由于变频橇内部电器元件较多，需要对发热部件尤其是变压器进行散热，但是现有的变频橇内部电器元件通常都是采用强迫风冷模式进行散热，与外部空气直接接触，腐蚀较为严重。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题中的至少一个方面。

为解决上述问题，本实用新型提供一种集装箱式变频橇，包括箱体、变压装置、变频装置、水冷装置和风冷装置，所述变压装置、所述变频装置、所述水冷装置和所述风冷装置分别设置于所述箱体内，所述水冷装置用于对所述变频装置和所述变压装置中的至少一个进行散热，所述风冷装置用于对所述水冷装置进行散热。

本实用新型提供的一种集装箱式变频橇，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果:

可通过变压装置将外部的主功率电源变压，比如将接入的10kv交流电变为1100v的交流电，然后再通过变频装置将1100v的交流电转变为所需频率的交流电，该所需频率的交流电作为动力源供给泵橇。其中，变压装置和变频装置直接通过水冷装置进行冷却降温，实现散热，水冷装置中的温度升高的冷却水再通过风冷装置与箱体外部空气热交换，使得水冷装置中的冷却水再次变为低温状态，进而不停地对变压装置和变频装置进行冷却降温，实现水冷循环，由于变压装置和变频装置不是直接和外部空气直接接触的，即不是传统的强迫风冷模式进行散热的，保护了箱体的内部器件，避免内部器件被腐蚀等问题。

进一步地，所述箱体内通过隔板分隔为相互独立的第一子空间、第二子空间和第三子空间，所述第三子空间与所述箱体的外部连通，所述变频装置设置于所述第一子空间，所述变压装置设置于所述第二子空间，所述风冷装置设置于所述第三子空间。

进一步地，所述水冷装置包括水冷机，所述变压装置内置有变压器散热组件，所述变频装置内置有逆变器散热组件和整流器散热组件，所述水冷机设置于所述第一子空间中，所述水冷机用于分别对所述逆变器散热组件、所述整流器散热组件、所述变压器散热组件进行散热。

进一步地，所述第三子空间位于所述箱体的上部，所述第二子空间位于所述第三子空间的下部，且所述第三子空间的顶壁或/和所述第三子空间侧壁为百叶窗。

进一步地，所述第一子空间的侧壁或/和所述第二子空间的侧壁为操作门。

进一步地，所述变频装置包括逆变器柜和整流柜，其中，所述逆变器散热组件内置于所述逆变器柜中，所述整流器散热组件内置于所述整流柜中。

进一步地，集装箱式变频橇还包括控制柜，所述控制柜设置于所述第一子空间中，所述变频装置还包括辅电柜，所述辅电柜与所述变压装置电连接，且所述辅电柜与所述控制柜电连接。

进一步地，所述水冷装置还包括第一冷水管、第一热水管、第二冷水管和第二热水管；

所述第一冷水管和所述第一热水管分别连接于所述水冷机的一侧，所述逆变器散热组件的进水端与所述第一冷水管连接，所述逆变器散热组件511的出水端与所述第一热水管连接，所述整流器散热组件的进水端与所述第一冷水管连接，所述整流器散热组件的出水端与所述第一热水管连接，所述变压器散热组件的进水端与所述第一冷水管连接，所述变压器散热组件的出水端与所述第一热水管连接；

所述第二冷水管的一端和所述第二热水管的一端分别连接于所述水冷机的另一侧，所述第二热水管的另一端和所述第二冷水管的另一端分别与所述风冷装置连接。

进一步地，所述变压装置包括变压器，所述变压器的底部设置于所述第二子空间的底部，且所述变压器的底部侧壁设置有底风口，所述变压器的顶部设置有顶风口，所述变压器散热组件与所述底风口对应，所述变压器散热组件具有变压器散热风扇，所述变压器散热风扇的输出端朝向所述底风口的内侧。

进一步地，所述变压器散热组件设置有多个，多个所述变压器散热组件环绕设置于所述变压器的底部，且所述底风口设置有多个，多个所述底风口与多个所述变压器散热组件一一对应。

附图说明

图1为本实用新型实施例的集装箱式变频橇的主视图；

图2为本实用新型实施例的集装箱式变频橇去掉柜门和百叶窗后的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的水冷装置的示意结构简图。

附图标记说明：

1、箱体；11、操作门；12、百叶窗；2、水冷装置；21、水冷机；22、第一冷水管；23、第一热水管；24、第二冷水管；25、第二热水管；3、风冷装置；4、变压装置；41、变压器；42、变压器散热组件；5、变频装置；51、逆变器柜；511、逆变器散热组件；52、整流柜；521、整流器散热组件；6、控制柜；7、辅电柜；8、进线柜。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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。

而且，附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上，Z轴的负向(也就是与Z轴的正向相反的方向)表示下。

同时需要说明的是，前述Z轴表示含义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。

参见图2，本实用新型实施例的一种集装箱式变频橇，包括箱体1变压装置4、变频装置5、水冷装置2和风冷装置3，所述变压装置4、所述变频装置5、所述水冷装置2和所述风冷装置3分别设置于所述箱体1内，所述水冷装置2用于对所述变频装置5和所述变压装置4中的至少一个进行散热，所述风冷装置3用于对水冷装置2进行散热。

本实施例中，可通过变压装置4将外部的主功率电源变压，比如将接入的10kv交流电变为1100v的交流电，然后再通过变频装置5将1100v的交流电转变为所需频率的交流电，该所需频率的交流电作为动力源供给泵橇。其中，变压装置4和变频装置5直接通过水冷装置2进行冷却降温，实现散热，水冷装置2中的温度升高的冷却水再通过风冷装置3与箱体1外部空气热交换，使得水冷装置2中的冷却水再次变为低温状态，进而不停地对变压装置4和变频装置5进行冷却降温，实现水冷循环，由于变压装置4和变频装置5不是直接和外部空气直接接触的，即不是传统的强迫风冷模式进行散热的，保护了箱体1的内部器件，避免内部器件被腐蚀等问题。

其中，变压装置4可以通过接线装置接入外部的主功率电源，接线装置也设置于箱体1内。

可选地，所述箱体1内通过隔板分隔为相互独立的第一子空间、第二子空间和第三子空间，所述第三子空间与所述箱体1的外部连通，所述接线装置和所述变频装置5均设置于所述第一子空间，所述变压装置4设置于所述第二子空间，所述风冷装置3设置于所述第三子空间。

这里，通过隔板将箱体1内部划分为三个相互独立的空间，即第一子空间、第二子空间和第三子空间。将接线装置和变频装置5设置在第一子空间，将体积占据较大的变频装置5单独设置在第二子空间，将风冷装置3设置在第三子空间，节省空间，箱体1内器件布局合理，节省变频橇整体体积。

而且，各个独立的子空间只允许管线通过(隔板上设置有相应的管线孔)，密封性良好，保证各个子空间中的器件工作时不会干扰，热量不传递，保证产生热量较多的变压装置4所在的第二子空间中的热量不会传递至第一子空间中，也保证风冷装置3工作时，箱体1外部的空气不会进入到第一子空间和第二子空间中。可大幅减少了由于高盐、高湿、粉尘环境造成的变频装置5，变压装置4的损坏；维护工作量较少，无需经常清灰和更换滤网。

参见图2，可选地，所述水冷装置2包括水冷机21，所述变压装置4内置有变压器散热组件42，所述变频装置5包括逆变器柜51和整流柜52，且所述逆变器柜51内置有逆变器散热组件511和整流器散热组件521，所述水冷机21设置于所述第一子空间中，所述水冷机21用于分别对所述逆变器散热组件511、所述整流器散热组件521、所述变压器散热组件42进行散热，所述风冷装置3用于对所述水冷装置2进行散热。

这里，水冷机21中的冷却水具体是进入到变压器散热组件42中，以对变压装置4进行散热，水冷机21中的冷却水是进入到逆变器散热组件511和整流器散热组件521中，以对变频装置5进行散热。

其中，所述接线装置包括进线柜8，所述进线柜8、所述变压装置4、所述整流柜52和所述逆变器柜51依次电连接。

可以理解的是，所述变频装置5包括逆变器柜51和整流柜52，其中，所述逆变器散热组件511内置于所述逆变器柜51中，所述整流器散热组件521内置于所述整流柜52中。水冷机21中的冷却水具体是进入到逆变器柜51内部的逆变器散热组件511中，以对逆变器柜51进行散热，水冷机21中的冷却水具体是进入到整流柜52内部的整流器散热组件521中，以对整流柜52进行散热。

其中，在变频装置5中，首先通过整流柜52将变压器41变压后的交流电变为直流电，然后再通过逆变器柜51将直流电变为所需频率的交流电，最终这个交流电供给泵橇中的电机使用。

参见图1和图2，可选地，所述第三子空间位于所述箱体1的上部，所述第二子空间位于所述第三子空间的下部，且所述第三子空间的顶壁或/和所述第三子空间侧壁为百叶窗12。

这里，箱体1优选为矩形，第三子空间为箱体1的上部区域，且第三子空间占据箱体1的部分顶壁、至少三个侧壁的部分，使得第三子空间最大化的与外部空间进行热交换，进而提高了对冷水装置的冷却水的散热。

其中，通过设置百叶窗12，可以根据需要关闭风冷装置3与外部空间的连通状态，也能调节通风的流量。

参见图1，可选地，所述第一子空间的侧壁或/和所述第二子空间的侧壁为操作门11。

这里，箱体1由主框架和多个操作门11、多个百叶窗12组成的集装箱式结构，第一子空间的顶部和侧壁分别由至少一个操作门11组成，第二子空间的各侧壁分别由至少一个操作门11组成，可通过打开操作门11实现对第一子空间中的变频装置5进行检修等操作，通过打开操作门11对第二子空间中的变压装置4进行检修等工作。

参见图2，可选地，所述逆变器柜51设置有多个，多个所述逆变器柜51分别与所述整流柜52电连接。

这里，整流柜52将交流变为直流后，分别通入多个逆变器，一个逆变器拖动一个泵橇中的电机，形成一拖多变频橇(一个变频橇拖动多个泵橇)。

参见图2，可选地，集装箱式变频橇还包括控制柜6，所述控制柜6设置于所述第一子空间中，所述变频装置5还包括辅电柜7，所述辅电柜7与所述变压装置4(具体是变压器41)电连接，且所述辅电柜7与所述控制柜6电连接。

这里，整流柜52和辅电柜7分别与变压器41电连接，变压器41将交流电变压，比如将接入的10kv交流电变为1100v的交流电进入整流柜52，再由整流柜52变为直流电后进入逆变器。同时，变压器41将接入的10kv交流电变为400v的交流电进入辅电柜7，辅电柜7通过信号线接入控制柜6，控制柜6对箱体1内部的用电器件进行控制。

参见图3，可选地，所述水冷装置2还包括第一冷水管22、第一热水管23、第二冷水管24和第二热水管25；

所述第一冷水管22和所述第一热水管23分别连接于所述水冷机21的一侧，所述逆变器散热组件511的进水端与所述第一冷水管22连接，所述逆变器散热组件511的出水端与所述第一热水管23连接，所述整流器散热组件521的进水端与所述第一冷水管22连接，所述整流器散热组件521的出水端与所述第一热水管23连接，所述变压器散热组件42的进水端与所述第一冷水管22连接，所述变压器散热组件42的出水端与所述第一热水管23连接；

所述第二冷水管24的一端和所述第二热水管25的一端分别连接于所述水冷机21的另一侧，所述第二热水管25的另一端和所述第二冷水管24的另一端分别与所述风冷装置3连接。

这里，各散热组件的输入端与第一冷水管22连接，输出端与第一热水管23连接，各散热组件相互并联，水冷机21具有提供冷却水循环流动的能力(水冷机21内部具有水泵)，冷却水通过第一冷水管22分别进入变压器散热组件42、整流器散热组件521和逆变器散热组件511，从变压器散热组件42、整流器散热组件521和逆变器散热组件511出来的冷却水温度变高并汇流至第一热水管23，由第一热水管23进入水冷机21，然后在水泵的动力下，由第二热水管25进入到第三子空间中的风冷装置3，风冷装置3利用风机进行强迫风冷，外部空气把热水热量带走，变成冷水，再通过第二冷水管24送回到水冷机21，形成水冷循环。整个水冷旋转中，第一子空间和第二中间不与外部空间接触。

参见图2，可选地，所述变压器41的底部设置于所述第二子空间的底部，且所述变压器41的底部侧壁设置有底风口，所述变压器41的顶部设置有顶风口，所述变压器散热组件42与所述底风口对应，所述变压器散热组件42具有变压器散热风扇，所述变压器散热风扇的输出端朝向所述底风口的内侧。

这里，变压器散热风扇将第二子空间底部的气体吸入变压器散热组件42中，气体经过变压器散热组件42中的冰冷的翅片(内部有水冷装置2的冷却水)后变成冷风，凉风在变压器散热风扇的驱动下由底风口进入到变压器41内部，对变压器41内壁的发热元件比如铁芯进行散热，将铁芯的热量带走，然后从变压器41顶部的顶风口排出变为热风，变压器41顶部热空气不断汇集，形成正压力，底部的变压器散热风扇吸风，形成负压力，热空气下降到第二子空间的底部，进入到变压器散热组件42，形成密封的第二子空间内的空气内循环。

参见图2，可选地，所述变压器散热组件42设置有多个，多个所述变压器散热组件42环绕设置于所述变压器41的底部，且所述底风口设置有多个，多个所述底风口与多个所述变压器散热组件42一一对应。

这里，多个变压器散热组件42的进水端分别与第一冷水管22连接，多个变压器散热组件42的出水端分别与第一热水管23连接，通过在变压器41底部周边设置多个变压器散热组件42，对上部的变压器41散热效果更好。

术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

虽然本实用新型公开披露如上，但本实用新型公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种集装箱式变频橇，其特征在于，包括箱体(1)以及设置于所述箱体(1)内部的变压装置(4)、变频装置(5)、水冷装置(2)和风冷装置(3)，所述水冷装置(2)用于对所述变频装置(5)和所述变压装置(4)中的至少一个进行散热，所述风冷装置(3)用于对所述水冷装置(2)进行散热。

2.根据权利要求1所述的集装箱式变频橇，其特征在于，所述箱体(1)内通过隔板分隔为相互独立的第一子空间、第二子空间和第三子空间，所述第三子空间与所述箱体(1)的外部连通，所述变频装置(5)设置于所述第一子空间，所述变压装置(4)设置于所述第二子空间，所述风冷装置(3)设置于所述第三子空间。

3.根据权利要求2所述的集装箱式变频橇，其特征在于，所述水冷装置(2)包括水冷机(21)，所述变压装置(4)内置有变压器散热组件(42)，所述变频装置(5)内置有逆变器散热组件(511)和整流器散热组件(521)，所述水冷机(21)设置于所述第一子空间中，所述水冷机(21)用于分别对所述逆变器散热组件(511)、所述整流器散热组件(521)、所述变压器散热组件(42)进行散热。

4.根据权利要求2所述的集装箱式变频橇，其特征在于，所述第三子空间位于所述箱体(1)的上部，所述第二子空间位于所述第三子空间的下部，且所述第三子空间的顶壁或/和所述第三子空间侧壁为百叶窗(12)。

5.根据权利要求2所述的集装箱式变频橇，其特征在于，所述第一子空间的侧壁或/和所述第二子空间的侧壁为操作门(11)。

6.根据权利要求3所述的集装箱式变频橇，其特征在于，所述变频装置(5)包括逆变器柜(51)和整流柜(52)，其中，所述逆变器散热组件(511)内置于所述逆变器柜(51)中，所述整流器散热组件(521)内置于所述整流柜(52)中。

7.根据权利要求3所述的集装箱式变频橇，其特征在于，还包括控制柜(6)，所述控制柜(6)设置于所述第一子空间中，所述变频装置(5)还包括辅电柜(7)，所述辅电柜(7)与所述变压装置(4)电连接，且所述辅电柜(7)与所述控制柜(6)电连接。

8.根据权利要求3所述的集装箱式变频橇，其特征在于，所述水冷装置(2)还包括第一冷水管(22)、第一热水管(23)、第二冷水管(24)和第二热水管(25)，

所述第一冷水管(22)和所述第一热水管(23)分别连接于所述水冷机(21)的一侧，所述逆变器散热组件(511)的进水端与所述第一冷水管(22)连接，所述逆变器散热组件(511)的出水端与所述第一热水管(23)连接，所述整流器散热组件(521)的进水端与所述第一冷水管(22)连接，所述整流器散热组件(521)的出水端与所述第一热水管(23)连接，所述变压器散热组件(42)的进水端与所述第一冷水管(22)连接，所述变压器散热组件(42)的出水端与所述第一热水管(23)连接，

所述第二冷水管(24)的一端和所述第二热水管(25)的一端分别连接于所述水冷机(21)的另一侧，所述第二热水管(25)的另一端和所述第二冷水管(24)的另一端分别与所述风冷装置(3)连接。

9.根据权利要求3所述的集装箱式变频橇，其特征在于，所述变压装置(4)包括变压器(41)，所述变压器(41)的底部设置于所述第二子空间的底部，且所述变压器(41)的底部侧壁设置有底风口，所述变压器(41)的顶部设置有顶风口，所述变压器散热组件(42)与所述底风口对应，所述变压器散热组件(42)具有变压器散热风扇，所述变压器散热风扇的输出端朝向所述底风口的内侧。

10.根据权利要求9所述的集装箱式变频橇，其特征在于，所述变压器散热组件(42)设置有多个，多个所述变压器散热组件(42)环绕设置于所述变压器(41)的底部，且所述底风口设置有多个，多个所述底风口与多个所述变压器散热组件(42)一一对应。

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