CN218065407U - 2200kw大型分体冷源设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液冷源领域，提供了2200KW大型分体冷源设备，用于高功率速调管热测系统的冷却换热。由多台散热单元、一台供液单元、一套集分液单元、一套保控单元以及各单元间的连接管路和线缆组成，散热单元以及供液单元安装于室外，保控单元和集分液单元安装在室内，采用分体式设计，将产生噪音的供液单元，换热单元设置在室外，将保控单元和集分液单元安装在室内，并通过管道和电缆的连接实现系统的控制和液循环，能够有效降低测试实验室内部的噪音。通过使用并列的冷凝器，实现风冷换热和压缩制冷换热两个换热模式，并通过电磁阀切换，利用并列的液冷源单元，达到最高2200Kw的换热功率，充分满足系统的换热要求。

Description

2200kW大型分体冷源设备

技术领域

本实用新型涉及液冷源领域，具体涉及2200kW大型分体冷源设备。

背景技术

高功率速调管具有高功率，高效率和高增益等优点，广泛应用于高能粒子加速器，正负电子对撞机和受控热核聚变等大科学装置。目前国内已经研制100MW的速调管。其工作电压高达415KV，输出功率大于100MW。在速调管热测的过程中，由于系统组成复杂，系统各负载的功率较大，系统的发热量较大，需要及时对高功率速调系统进行充分冷却，避免测试过程中的元件损伤。高功率速调管的管体、收集极以及电子枪等均需要充分冷却。所有负载的所需冷却的功率累加达到2200KW。

常规的换热器难以满足如此大功率设备的冷却要求，需要采用大功率的的液冷源设备，目前一般的大功率冷源设备运行噪音大，且只能针对单一负载进行降温，无法保证多个或不同功率大小负载冷却。

发明内容

为了满足高功率速调管热测系统的大功率、多负载的冷却要求，同时兼顾大功率液冷设备的噪音问题，本实用新型的目的在于提供2200kW大型分体冷源设备。

本实用新型采取的技术方案为：

2200kW大型分体冷源设备，由多台散热单元、一台供液单元、一套集分液单元、一套保控单元以及各单元间的连接管路和线缆组成，散热单元以及供液单元安装于室外，保控单元和集分液单元安装在室内，所述散热单元包括长方体状的框架和安装在框架内的多组并列的液冷源单元，所述液冷源单元包括压缩机、冷凝器、储液罐、干燥过滤器、膨胀阀以及蒸发器；长方体框架设有上下两层，所述压缩机、蒸发器、储液罐、干燥过滤器以及膨胀阀安装在框架的下层；所述冷凝器安装在框架的上层，所述冷凝器为并列式风冷冷凝器，由一个通冷却水的冷凝器和一个通制冷剂的冷凝器组合；冷凝器的风机安装在框的顶部；框架的侧面安装上进液分接头、下进液分接头、上出液分接头以及下出液分接头，所述下进液分接头和下出液分接头分别由经管道连接各所述液冷源单元的蒸发器的冷却液的进、出口端；上进液分接头和上出液分接头分别经过管道连接并列式风冷冷凝器的冷却水换热通道的进、出口端，所述上、下出液分接头连接的管道上分别安装有电磁阀；所述上进液分接头和下进液分接头由管道连接供液单元；所述上出液分接头和下出液分接头经管道连接集分液单元；框架内安装有分电箱，所述分电箱与保控单元通过线缆连接。

进一步地，所述供液单元包括箱体，箱体内安装有一对循环泵、除气器、膨胀罐、电加热以及水箱，一对所述的循环泵并列设置，循环泵的输入端通过管道连接集分液器，循环泵的输出端经管道分别连接各所述散热单元的上、下进液分接头；除气器、膨胀罐、电加热以及水箱安装在所述循环泵与集分液单元间的管道上。

进一步地，所述除气器串联于循环泵与集分液器之间；所述电加热并列安装于除气器与集分液单元间的管道；所述水箱经补液泵连接循环泵与集分液单元间的管道；所述膨胀罐经管道连接循环泵与集分液单元间的管道。

进一步地，所述集分液单元包括集液单元和分液单元，集液单元包括集液主管和多根与集液主管连接的集液分管，分液单元包括分液主管和与分液主管连接的多根分液分管，所述集液主管与所述循环泵连接，所述分液主管与所述上出液分接头和下出液分接头连接；所述集液分管上分别安装有流量计、球阀、温度传感器和压力表；所述分液分管上安装有流量计、球阀、压力传感器。

进一步地，所述集分液器的集液主管和分液主管间安装有旁通支路。

再进一步地，包括两个散热单元，各所述的散热单元内均安装有11组并列的液冷源单元；两各所述的散热单元分布与供液单元的两侧。

采取以上技术方案后，本实用新型的有益效果为：

1.采用分体式设计，将产生噪音的供液单元，换热单元设置在室外，将保控单元和集分液单元安装在室内，并通过管道和电缆的连接实现系统的控制和液循环，能够有效降低测试实验室内部的噪音。

2.通过使用并列的冷凝器，实现风冷换热和压缩制冷换热两个换热模式，并通过电磁阀切换，利用并列的液冷源单元，达到最高2200kw的换热功率，充分满足系统的换热要求。

3.通过在换热单元设置出液分接头和进液分接头，利用管道将各蒸发器以及冷凝器连接至出液分接头和进液分接头，节省管道的布置，通过设置分电控箱实现单独换热单元的分别控制；将两个换热单元设置在供液单元两侧，便于管道的连接，简化结构。

4.换热单元采取框架结构，将冷凝器设置在框架上层，压缩机等元件设置在框架的下层，能够有效节省空间，同时增加换热单元的稳定性，降低整体框架的的震动。

5.在供液单元内设置电加热，便于保证低温环境的冷启动和供液温度，利用除气器，保证冷却液的纯净度，避免对负载造成损伤；通过膨胀罐和水箱的设置，能够及时补充循环冷却液，同时平衡循环冷却液的压力，确保供液的稳定。

附图说明

图1为本技术方案的布置图。

图2为换热单元的立体图。

图3为换热单元的结构示意图。

图4为换热单元的原理图。

图5为供液单元的结构示意图。

图6为供液单元的原理图。

图7为集分液单元的结构示意图；

图8为本技术方案的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详述：

2200kW大型分体冷源设备，用于高功率速调管热测系统的换热。由两台散热单元1、一台供液单元2、一套集分液单元3、一套保控单元4以及各单元间的连接管路和线缆组成。散热单元1以及供液单元2安装于室外，两个散热单元1分布在供液单元2的两侧。保控单元4和集分液单元3安装在室内。由集分液单元3向热测系统内的多个负载输送冷却液并回收换热后的冷却液。

散热单元1采取长方体状的框架结构。每个散热单元内安装有11组压缩制冷换热单元以及11组风冷换热单元。压缩制冷换热单元石油压缩机11、冷凝器12、储液罐13、干燥过滤器14、膨胀阀15以及蒸发器16组成的制冷回路。冷却液在蒸发器16内与制冷剂热交换被降温；风冷换热单元为风冷换热器17，冷却液在风冷换热单元内被强制风冷降温。每个压缩制冷换热单元搭配有一个风冷换热单元，冷凝器12与对应的风冷换热器17并联贴合在一起，经风机18风冷换热。长方体框架设有上下两层，重量重且发生振动的压缩机11、蒸发器16、储液罐13、干燥过滤器14以及膨胀阀15安装在框架的下层，可以降低框架的震动，同时保持框架的整体稳定性；冷凝器12和风冷换热器17安装在框架的上层，11组冷凝器12采取V字型布置沿着框架的长度方向分别在框架上层内的两侧，冷凝器的风机18安装在框的顶部，可以有效降低散热单元的整体体积，便于后续的维修和更换。

在框架的一侧侧面安装上进液分接头5、下进液分接头6、上出液分接头7以及下出液分接头8，下进液分接头6和下出液分接头8分别由经主管道和分管道分别连接各液冷源单元的蒸发器16的冷却液的进、出口端；上进液分接头5和上出液分接头7分别经过主管道和分管道连接风冷换热器17的冷却水换热通道的进、出口端。上、下进液分接头5,6分别连接供液单元，将负载返回的高温冷却液送至蒸发器16或者风冷换热器17中换热冷却，并通过上、下出液分接头7,8送向集分液单元3，通过集分液单元3送向各个负载。在上、下出液分接头7,8连接的管道上分别安装有电磁阀，用于控制和切换换热方式。在框架内安装有分电箱19，分电箱19与保控单元4通过线缆连接，通过分电箱19向换热单元的各元件供电并控制换热单元的运行数量或者方式。

供液单元2主要有一组并列设置的循环泵21组成，循环泵21的输入端经循环管道连接到集分液单元3，将集分液单元3处返回的高温冷却液送至换热单元1换热。为了保证冷却液的纯净，避免其中的气体腐蚀负载，在循环管道上串接有除气器22，并在除气器22的两端之间并列有电磁阀支路，在无需除气时，利用电磁阀支路保证循环的流量；考虑到低温环境的冷启动以及冷却液温度不足的情况，在循环管路上并联有电加热支路23，电加热支路23串接电加热筒的方式或者采用电加热丝缠绕管道等方式，对通过管道的冷却液加热。由于循环过程中可能存在冷却液的损失，在循环管道上通过支路连接补液泵24，并设置水箱25，利用补液泵24从水箱25内抽取冷却液补充。同时在循环管道上连接膨胀罐26，用于平衡管道内的压力。供液单元内安装有分电箱27。

集分液单元3设置在室内，由底座31和安装在底座上的平行的集液主管32和分液主管33组成，集液主管32上安装有多根直径不等的集液分管34，分液主管33上安装有多根直径不等的分液分管35，通过管径的大小来辅助控制流量，满足不同负载的不同流量的冷却液要求。在集液分管上分别安装有流量计、球阀、温度传感器和压力表；在分液分管上安装有流量计、球阀、压力传感器。为了平衡压力，在集液主管和分液主管间安装旁通支路并以球阀控制。集分液单元内同样安装有分电箱。

保控单元4同样安装在室内，保控单元4向各分电箱提供电源，同时通过PLC控制和监控换热单元1、集分液单元3以及供液单元2。

Claims (6)

1.2200kW大型分体冷源设备，由多台散热单元、一台供液单元、一套集分液单元、一套保控单元以及各单元间的连接管路和线缆组成，散热单元以及供液单元安装于室外，保控单元和集分液单元安装在室内，其特征在于，所述散热单元包括长方体状的框架和安装在框架内的多组并列的液冷源单元，所述液冷源单元包括压缩机、冷凝器、储液罐、干燥过滤器、膨胀阀以及蒸发器；长方体框架设有上下两层，所述压缩机、蒸发器、储液罐、干燥过滤器以及膨胀阀安装在框架的下层；所述冷凝器安装在框架的上层，所述冷凝器为并列式风冷冷凝器，由一个通冷却水的冷凝器和一个通制冷剂的冷凝器组合；冷凝器的风机安装在框的顶部；框架的侧面安装上进液分接头、下进液分接头、上出液分接头以及下出液分接头，所述下进液分接头和下出液分接头分别由经管道连接各所述液冷源单元的蒸发器的冷却液的进、出口端；上进液分接头和上出液分接头分别经过管道连接并列式风冷冷凝器的冷却水换热通道的进、出口端，所述上、下出液分接头连接的管道上分别安装有电磁阀；所述上进液分接头和下进液分接头由管道连接供液单元；所述上出液分接头和下出液分接头经管道连接集分液单元；框架内安装有分电箱，所述分电箱与保控单元通过线缆连接。

2.根据权利要求1所述的2200kW大型分体冷源设备，其特征在于，所述供液单元包括箱体，箱体内安装有一对循环泵、除气器、膨胀罐、电加热以及水箱，一对所述的循环泵并列设置，循环泵的输入端通过管道连接集分液器，循环泵的输出端经管道分别连接各所述散热单元的上、下进液分接头；除气器、膨胀罐、电加热以及水箱安装在所述循环泵与集分液单元间的管道上。

3.根据权利要求2所述的2200kW大型分体冷源设备，其特征在于，所述除气器串联于循环泵与集分液器之间；所述电加热并列安装于除气器与集分液单元间的管道；所述水箱经补液泵连接循环泵与集分液单元间的管道；所述膨胀罐经管道连接循环泵与集分液单元间的管道。

4.根据权利要求2所述的2200kW大型分体冷源设备，其特征在于，所述集分液单元包括集液单元和分液单元，集液单元包括集液主管和多根与集液主管连接的集液分管，分液单元包括分液主管和与分液主管连接的多根分液分管，所述集液主管与所述循环泵连接，所述分液主管与所述上出液分接头和下出液分接头连接；所述集液分管上分别安装有流量计、球阀、温度传感器和压力表；所述分液分管上安装有流量计、球阀、压力传感器。

5.根据权利要求4所述的2200kW大型分体冷源设备，其特征在于，所述集分液器的集液主管和分液主管间安装有旁通支路。

6.根据权利要求1所述的2200kW大型分体冷源设备，其特征在于，包括两个散热单元，各所述的散热单元内安装有11组并列的液冷源单元；两各所述的散热单元分布与供液单元的两侧。

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