CN221171826U - 一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，包括气水分离罐、补水排气罐、排水管路、泄压管路、排气管路、补水管路和控制器，气水分离罐和补水排气罐分别通过排水管路、泄压管路、排气管路和补水管路连接相通；气水分离罐和补水排气罐分别与控制器电性连接，控制器分别与排水管路、泄压管路、排气管路和补水管路电性连接。本实用新型实现气水分离罐内水和空气占比控制，从而实现稳定的压力输出，确保设备稳定运行，并且集成自动补水功能，掘进作业时可免除人工手动补水。

Description

一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统

技术领域

本实用新型涉及水冷变频器配套系统技术领域，更具体的说是涉及一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统。

背景技术

变频器的冷却方式一般分为风冷和水冷两种冷却方式，在同等条件下，水冷变频器通常比风冷变频器的功率更大、体积更小。水冷变频器在工程应用中需要配套密闭式水冷却设备，密闭式水冷却设备通常包括以下子系统：1、主循环冷却系统；2、副循环水处理系统；3、稳压系统；4、补水系统；5、防凝露系统；6、控制系统等，密闭式水冷却设备与开放式水冷却设备的区别在于：1、密闭式循环冷却水的水质稳定，不易受外界大气污染；2、密闭式循环冷却水的消耗量极低，不易蒸发损失；3、密闭式循环冷却水设备相对更节能，水泵不需要额外克服大气压力，可降低水泵扬程参数；4、密闭式循环冷却水设备的水泵安装位置相对自由，不必要求安装在设备的水位低处；5、密闭式循环冷却水设备的结构复杂，逻辑控制要求高。其中关键子系统之一为稳压系统，稳压系统的作用是给密闭式水冷却设备提供稳定的压力，确保水泵的进口压力始终大于水泵汽蚀余量要求，避免水泵叶轮长期汽蚀导致叶轮失效。

目前，盾构隧道掘进机的应用已越来越普遍，盾构水冷变频器具有使刀盘电机运行平稳无冲击、慢就位、延长使用寿命、提高电机安全性等诸多优点，促使其在盾构隧道掘进机上的应用越来越普及。盾构水冷变频器内部结构相对更紧凑，对密闭式水冷却设备的设计和可靠性要求更高，现有盾构水冷变频器的密闭式水冷却设备压力不能保持稳定，特别是密闭式水冷却设备的冷却水受温度变化影响(热胀冷缩)，体积变化会导致压力变化，压力超限后将导致设备故障，甚至损坏。

因此，提供一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，能够稳定的压力输出，确保设备稳定运行。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，包括气水分离罐、补水排气罐、排水管路、泄压管路、排气管路、补水管路和控制器，所述气水分离罐和所述补水排气罐分别通过所述排水管路、所述泄压管路、所述排气管路和所述补水管路连接相通；所述气水分离罐和所述补水排气罐分别与所述控制器电性连接，所述控制器分别与所述排水管路、所述泄压管路、所述排气管路和所述补水管路电性连接。

通过采取以上技术方案，本实用新型的有益效果：

实现气水分离罐内水和空气占比控制，从而实现稳定的压力输出，确保设备稳定运行，并且集成自动补水功能，掘进作业时可免除人工手动补水。

进一步的，所述气水分离罐包括气水分离罐体、排水阀、进口法兰、出口法兰、电加热器、温度变送器、压力变送器、液位变送器和第一低液位开关，所述排水阀安装在所述气水分离罐体的底部；所述进口法兰和所述出口法兰分别安装在所述气水分离罐体靠近底部的两侧壁上；所述电加热器、所述温度变送器、所述压力变送器、所述液位变送器和所述第一低液位开关分别安装在所述气水分离罐体上；所述温度变送器、所述压力变送器、所述液位变送器和所述第一低液位开关分别与所述控制器电性连接。

进一步的，所述补水排气罐包括补水排气罐体、手动排气阀、可视液位计、高液位开关和第二低液位开关，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体分别通过所述排水管路、所述泄压管路、所述排气管路和所述补水管路连接相通；所述手动排气阀安装在所述补水排气罐体顶部；所述可视液位计安装在所述补水排气罐体侧壁；所述高液位开关和所述第二低液位开关从上到下依次安装在所述补水排气罐体上；所述高液位开关和所述第二低液位开关分别与所述控制器电性连接。

进一步的，所述排水管路包括排水管道和排水电磁阀，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体通过所述排水管道连接相通；所述排水电磁阀安装在所述排水管道上；所述控制器与所述排水电磁阀电性连接。

进一步的，所述排气管路包括排气管道和排气电磁阀，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体通过所述排气管道连接相通；所述排气电磁阀安装在所述排气管道上；所述控制器与所述排气电磁阀电性连接。

进一步的，所述补水管路包括补水管道、第一球阀、补水泵和单向阀，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体通过所述补水管道连接相通；所述第一球阀、所述补水泵和所述单向阀沿着水输送方向依次安装在所述补水管道上；所述控制器与所述补水泵电性连接。

进一步的，所述补水管路还包括过滤器，所述过滤器安装在所述补水管道上且位于所述第一球阀与所述补水泵之间。

进一步的，所述泄压管路包括泄压管道、第二球阀和安全阀，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体通过所述泄压管道连接相通；所述第二球阀和所述安全阀依次安装在所述泄压管道上；所述控制器与所述安全阀电性连接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统的结构示意图；

图2附图为本实用新型提供的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统的流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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、2所示，本实用新型实施例公开了一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，包括气水分离罐1、补水排气罐2、排水管路3、泄压管路4、排气管路5、补水管路6和控制器，气水分离罐1和补水排气罐2分别通过排水管路3、泄压管路4、排气管路5和补水管路6连接相通；气水分离罐1和补水排气罐2分别与控制器电性连接，控制器分别与排水管路3、泄压管路4、排气管路5和补水管路6电性连接。本实用新型实现气水分离罐1内水和空气占比控制，从而实现稳定的压力输出，确保设备稳定运行，并且集成自动补水功能，掘进作业时可免除人工手动补水。

具体的，气水分离罐1包括气水分离罐体11、排水阀12、进口法兰13、出口法兰14、电加热器15、温度变送器16、压力变送器17、液位变送器18和第一低液位开关19，排水阀12安装在气水分离罐体11的底部；进口法兰13和出口法兰14分别安装在气水分离罐体11靠近底部的两侧壁上；电加热器15、温度变送器16、压力变送器17、液位变送器18和第一低液位开关19分别安装在气水分离罐体11上；温度变送器16、压力变送器17、液位变送器18和第一低液位开关19分别与控制器电性连接。

具体的，补水排气罐2包括补水排气罐体21、手动排气阀22、可视液位计23、高液位开关24和第二低液位开关25，气水分离罐体11和补水排气罐体21分别通过排水管路3、泄压管路4、排气管路5和补水管路6连接相通；手动排气阀22安装在补水排气罐体21顶部；可视液位计23安装在补水排气罐体21侧壁；高液位开关24和第二低液位开关25从上到下依次安装在补水排气罐体21上；高液位开关24和第二低液位开关25分别与控制器电性连接。

具体的，排水管路3包括排水管道31和排水电磁阀32，气水分离罐体11和补水排气罐体21通过排水管道31连接相通；排水电磁阀32安装在排水管道31上；控制器与排水电磁阀32电性连接。

具体的，排气管路5包括排气管道51和排气电磁阀52，气水分离罐体11和补水排气罐体21通过排气管道51连接相通；排气电磁阀52安装在排气管道51上；控制器与排气电磁阀52电性连接。

具体的，补水管路6包括补水管道61、第一球阀62、补水泵63和单向阀64，气水分离罐体11和补水排气罐体21通过补水管道61连接相通；第一球阀62、补水泵63和单向阀64沿着水输送方向依次安装在补水管道61上，单向阀64能够避免逆流；控制器与补水泵63电性连接。

为了进一步优化本实用新型的技术方案，补水管路6还包括过滤器65，过滤器65安装在补水管道61上且位于第一球阀62与补水泵63之间，避免可能有杂质从补水排气罐体21输送到气水分离罐体11中。

具体的，泄压管路4包括泄压管道41、第二球阀42和安全阀43，气水分离罐体11和补水排气罐体21通过泄压管道41连接相通；第二球阀42和安全阀43依次安装在泄压管道41上；控制器与安全阀43电性连接。

本实用新型的工作原理：

本实用新型通过控制气水分离罐体11内的水和空气占比来达到稳定压力的目的，同时监控和调整温度、压力和液位高度三者的物性参数来控制气水分离罐体11内空气的摩尔量，具体过程如下：

在工程现场调试时，先按基准温度(在本实施例中，选定为25℃)、基准压力(在本实施例中，选定为0.1MPa)和基准液位高度(在本实施例中，选定为350mm)来进行校准，后续正常使用时，将根据参数设定值自行将压力控制在合理范围内(如0.05～0.2MPa)，如压力过低不满足水泵叶轮的汽蚀余量要求，如压力过高会引起管路上器件变形甚至漏水；

在工程现场运行时，当额外产生气体时，多余的气体将通过气水分离罐1进行分离，气体聚集在气水分离罐体11的上部，过多的气体会影响压力和液位(如基准液位350mm，高液位为500mm，低液位为200mm)，相关信息将通过压力变送器17和液位变送器18进行监控，根据气体的摩尔量综合判断是否需要通过排气管道51上的排气电磁阀52进行排气，其中，排气电磁阀52为常闭式零件，打开方式为脉冲式(如开0.2s，停3s；之后判断是否重复排气)，可以避免一次性排气过多，同时可利用空隙时间周期性扫描采集信号重新分析，以判断是否需要继续排气；其中，理想气体的状态方程为：

PV＝nRT；

式中：P为压力(Pa),V为体积(m³),n为空气的物质的量(mo l),R为摩尔气体常数(8.3145J/(mo l·K))，T为温度(K)。

在工程现场运行时，当密闭式水冷却设备额外产生液体，多余的液体将通过气水分离罐1进行分离，液体聚集在气水分离罐体11的下部，过多的液体会影响压力和液位，相关信息将通过压力变送器17和液位变送器18进行监控，根据气体的摩尔量综合来判断是否需要通过排水管道31上的排水电磁阀32进行排水，其中，排水电磁阀32为常闭式零件，打开方式为脉冲式(如开0.2s，停3s；之后判断是否重复排水)，避免一次性排水过多，同时可利用空隙时间周期性扫描采集信号重新分析，以判断是否需要继续排水；

在工程现场运行时，当密闭式水冷却设备额外消耗液体，减少的液体将影响压力和液位，相关信息将通过压力变送器17和液位变送器18进行监控，根据气体的摩尔量综合来判断是否需要通过补水管道61上的补水泵63进行补水，补水泵63的补水方式为脉冲式(如开0.2s，停3s；之后判断是否重复补水)，避免一次性补水过多，同时可利用空隙时间周期性扫描采集信号重新分析，以判断是否需要继续补水；

在工程现场运行时，当密闭式水冷却设备所有控制器件均失效时，且当压力超出设备最大设计值时，将触发泄压管道41上的安全阀43进行排水泄压，泄压排出的水会自动进入到补水排气罐体21内，其中假定安全阀43的整定压力为0.6MPa(可根据实际项目需求进行调节)，即压力达到0.6MPa时自动泄压，一次性泄压到整定压力的80％后自动停止，此时压力为0.48MPa，后续如压力再次达到0.6MPa时，重新该泄压动作；

在工程现场运行时，当需要补水时，可通过补水排气罐体21上的第二低液位开关25和高液位开关24来判断是否满足启动补水泵63的补水要求，如液位过低，则无法启动补水泵63对气水分离罐体11进行补水，如液位过高，则无法启动补水泵63对补水排气罐体11进行补水(补水排气罐1仅在首次加水时需要补水)。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，其特征在于，包括气水分离罐、补水排气罐、排水管路、泄压管路、排气管路、补水管路和控制器，所述气水分离罐和所述补水排气罐分别通过所述排水管路、所述泄压管路、所述排气管路和所述补水管路连接相通；所述气水分离罐和所述补水排气罐分别与所述控制器电性连接，所述控制器分别与所述排水管路、所述泄压管路、所述排气管路和所述补水管路电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，其特征在于，所述气水分离罐包括气水分离罐体、排水阀、进口法兰、出口法兰、电加热器、温度变送器、压力变送器、液位变送器和第一低液位开关，所述排水阀安装在所述气水分离罐体的底部；所述进口法兰和所述出口法兰分别安装在所述气水分离罐体靠近底部的两侧壁上；所述电加热器、所述温度变送器、所述压力变送器、所述液位变送器和所述第一低液位开关分别安装在所述气水分离罐体上；所述温度变送器、所述压力变送器、所述液位变送器和所述第一低液位开关分别与所述控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，其特征在于，所述补水排气罐包括补水排气罐体、手动排气阀、可视液位计、高液位开关和第二低液位开关，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体分别通过所述排水管路、所述泄压管路、所述排气管路和所述补水管路连接相通；所述手动排气阀安装在所述补水排气罐体顶部；所述可视液位计安装在所述补水排气罐体侧壁；所述高液位开关和所述第二低液位开关从上到下依次安装在所述补水排气罐体上；所述高液位开关和所述第二低液位开关分别与所述控制器电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，其特征在于，所述排水管路包括排水管道和排水电磁阀，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体通过所述排水管道连接相通；所述排水电磁阀安装在所述排水管道上；所述控制器与所述排水电磁阀电性连接。

5.根据权利要求3所述的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，其特征在于，所述排气管路包括排气管道和排气电磁阀，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体通过所述排气管道连接相通；所述排气电磁阀安装在所述排气管道上；所述控制器与所述排气电磁阀电性连接。

6.根据权利要求3所述的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，其特征在于，所述补水管路包括补水管道、第一球阀、补水泵和单向阀，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体通过所述补水管道连接相通；所述第一球阀、所述补水泵和所述单向阀沿着水输送方向依次安装在所述补水管道上；所述控制器与所述补水泵电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，其特征在于，所述补水管路还包括过滤器，所述过滤器安装在所述补水管道上且位于所述第一球阀与所述补水泵之间。

8.根据权利要求3所述的一种适用于密闭式水冷却装置的自适应稳压系统，其特征在于，所述泄压管路包括泄压管道、第二球阀和安全阀，所述气水分离罐体和所述补水排气罐体通过所述泄压管道连接相通；所述第二球阀和所述安全阀依次安装在所述泄压管道上；所述控制器与所述安全阀电性连接。