RU2543098C1

RU2543098C1 - Устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора

Info

Publication number: RU2543098C1
Application number: RU2013140161/06A
Authority: RU
Inventors: Гап-Донг КИМ
Original assignee: Гап-Донг КИМ
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-02-27
Also published as: KR101239303B1; US8890643B2; DE102013012938A1; RU2013140161A; CN103928216A; CN103928216B; US20140197912A1; JP2014138186A; JP2015165575A

Abstract

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при охлаждении трансформаторов. Устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора включает в себя: циркуляционную трубу для изоляционного масла, сконфигурированную в форме замкнутого контура таким образом, что изоляционное масло, залитое в трансформатор, выводится наружу и затем возвращается обратно в трансформатор; насос для изоляционного масла, сконфигурированный для переноса изоляционного масла; и систему охлаждения изоляционного масла, сконфигурированную для охлаждения изоляционного масла, причем система охлаждения изоляционного масла включает в себя: жидкий хладагент, поддерживаемый в жидком состоянии на протяжении всего цикла циркуляции; циркуляционную трубу для хладагента, сконфигурированную для циркуляции жидкого хладагента; насос для хладагента, сконфигурированный для переноса жидкого хладагента; и теплообменную часть, сконфигурированную для обеспечения теплообмена между жидким хладагентом и изоляционным маслом для охлаждения изоляционного масла. Технический результат - снижение веса и габаритов устройства. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники

Настоящее раскрытие относится к устройству охлаждения теплообменного типа для трансформатора, имеющему малый вес и демонстрирующему в качестве эксплуатационных показателей охлаждения низкую энергию и высокую эффективность.

Уровень техники

С ростом емкости трансформатора возрастает величина тепловыделения и увеличивается рост температуры, в связи с чем возникает проблема эффективности трансформации напряжения. Поэтому, во избежание роста температуры вследствие джоулева тепла, трансформатор наполняется трансформаторным маслом, текущим в обмотке, и эксплуатируется при заранее определенной температуре благодаря охлаждению трансформаторного масла. Трансформаторное масло, которое является изоляционным маслом, полученным разделением на фракции и очисткой минерального масла, используется для изоляции и охлаждения трансформатора.

В системе охлаждения для трансформатора используется несколько схем охлаждения, например сухая схема самоохлаждения, сухая схема ветрового охлаждения, маслонаполненная схема самоохлаждения, маслонаполненная схема ветрового охлаждения, маслонаполненная схема водяного охлаждения, маслонаполненная схема воздушного охлаждения и пр., в зависимости от его емкости.

Из них маслонаполненная схема самоохлаждения - это схема, предусматривающая помещение корпуса трансформатора в оболочку, полностью наполненную трансформаторным маслом, перенос тепла, генерируемого в железном сердечнике и обмотке, в оболочку под действием конвекции трансформаторного масла и выделение тепла в воздух за счет излучения и конвекции в оболочке, маслонаполненная схема ветрового охлаждения, которая является схемой получения охлаждающего эффекта благодаря присоединению вентилятора к маслонаполненному трансформатору, к которому присоединен радиатор для осуществления обдува, используется в трансформаторе большой емкости, и маслонаполненная схема водяного охлаждения - это схема охлаждения трансформатора за счет установки охлаждающей трубы для верхнего изоляционного масла в оболочке трансформатора и циркуляции охлаждающей воды.

Между тем, различные электропоезда включают в себя трансформатор для подачи мощности на тяговый электродвигатель. Трансформатор в ходе эксплуатации генерирует достаточно много тепла. Для охлаждения трансформаторов можно применять различные системы охлаждения. Однако, в случае традиционной схемы дутьевого вентилятора, которая в основном используется, дутьевой вентилятор, имеющий массу несколько сот килограмм, предусмотрен для каждого трансформатора, из-за чего масса чрезмерно возрастает и также требуется много места для установки. Кроме того, энергия, необходимая для работы дутьевого вентилятора, также влияет на общую эффективность.

Помимо вышеупомянутых систем охлаждения, в корейской выложенной патентной заявке № 10-2005-0108508 раскрыто устройство принудительного масляного охлаждения для трансформатора, использующее теплообменную схему, но не предусмотрены циркуляционный насос и теплообменник, пригодные для применения в условиях эксплуатации с большими вибрациями. Кроме того, поскольку устройство принудительного масляного охлаждения для трансформатора, раскрытого в корейской выложенной патентной заявке № 10-2005-0108508, включает в себя компрессор и испаритель для цикла охлаждения, кпд низок.

В корейской выложенной патентной заявке № 10-2007-0075970 раскрыто устройство охлаждения для трансформатора, использующее цикл охлаждения без компрессора. Однако устройство охлаждения, раскрытое в корейской выложенной патентной заявке № 10-2007-0075970, использует хладагент на основе сжиженного газа, имеющий точку кипения менее 95°C, но включает в себя испаритель. Это обуславливает ограничение в создании компактного и экономичного устройства охлаждения и не позволяет сконструировать теплообменник, способный улучшить эксплуатационные показатели охлаждения или облегчить конструкцию.

Сущность изобретения

Задачей настоящего раскрытия является обеспечение системы охлаждения теплообменного типа для трансформатора, которую можно изготовить с малым весом и малым размером, экономичной и обладающей высокой устойчивостью к шуму или вибрации и высокими эксплуатационными показателями эффективности охлаждения.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия, предусмотрено устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора, включающее в себя: циркуляционную трубу для изоляционного масла, сконфигурированную в форме замкнутого контура таким образом, что изоляционное масло, залитое в трансформатор, выводится наружу и затем возвращается обратно в трансформатор; насос для изоляционного масла, сконфигурированный для переноса изоляционного масла; и систему охлаждения изоляционного масла, сконфигурированную для охлаждения изоляционного масла, причем система охлаждения изоляционного масла включает в себя: жидкий хладагент, поддерживаемый в жидком состоянии на протяжении всего цикла циркуляции; циркуляционную трубу для хладагента, сконфигурированную для циркуляции жидкого хладагента; насос для хладагента, сконфигурированный для переноса жидкого хладагента; и теплообменную часть, сконфигурированную для обеспечения теплообмена между жидким хладагентом и изоляционным маслом для охлаждения изоляционного масла, причем теплообменная часть включает в себя: многослойную канальную часть, включающую в себя множество слоев, сформированную таким образом, что изоляционное масло течет на множество слоев; впускную часть, расположенную на верхнем участке многослойной канальной части; выпускную часть, расположенную на нижнем участке многослойной канальной части; и оболочечную часть для хладагента, сконфигурированную для охвата многослойной канальной части и сконфигурированную так, что жидкий хладагент течет вокруг многослойной канальной части.

Жидкий хладагент может иметь точку кипения 120°C или более. Жидкий хладагент может включать в себя этиленгликоль (ЭГ).

Многослойная канальная часть, впускная часть, выпускная часть и оболочечная часть для хладагента могут быть выполнены из нержавеющей стали.

Соответствующие канальные части, образующие многослойную канальную часть, могут быть сформированы путем изгиба тонкой металлической пластины с образованием прямоугольной формы.

Тонкая металлическая пластина может иметь толщину t от 0,4 до 0,8 мм.

Соответствующие канальные части могут иметь прямоугольное поперечное сечение и иметь короткую ширину h внутренней стороны от 1,8 до 2,2 мм и длинную ширину w внутренней стороны от 80 до 120 мм.

Многослойная канальная часть может включать в себя первую многослойную канальную часть и вторую многослойную канальную часть, разнесенные друг от друга на заранее определенное расстояние по горизонтали.

Впускная часть может включать в себя направляющую пластину, разветвляющую проточный канал на множество частей, так что изоляционное масло однородно подается в многоканальную часть.

Устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора может дополнительно включать в себя регулировочную пластину, сконфигурированную для регулировки заданной температуры охлаждения теплообменной части таким образом, чтобы летом она была выше, чем зимой.

Насос для хладагента может включать в себя моторную часть и крыльчаточную часть для переноса хладагента с помощью моторной части, и хладагент может быть сконфигурирован с возможностью циркуляции во внутренний участок моторной части.

Циркуляционная труба для изоляционного масла, насос для изоляционного масла и система охлаждения изоляционного масла могут включать в себя: первую циркуляционную трубу для изоляционного масла, первый насос для изоляционного масла, переносящий изоляционное масло в первой циркуляционной трубе для изоляционного масла, и первую систему охлаждения изоляционного масла, охлаждающую изоляционное масло в первой циркуляционной трубе для изоляционного масла, которые располагаются на одной стороне одного трансформатора; и вторую циркуляционную трубу для изоляционного масла, второй насос для изоляционного масла, переносящий изоляционное масло во второй циркуляционной трубе для изоляционного масла во время аварии, и вторую систему охлаждения изоляционного масла, охлаждающую изоляционное масло во второй циркуляционной трубе для изоляционного масла, которые располагаются на другой стороне одного трансформатора.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - принципиальная схема системы охлаждения для трансформатора, к которой применяются устройства 100 и 100' охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 2 - вид в разрезе насоса 160 для хладагента согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 3 - вид сбоку теплообменной части 170 согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 4 - разобранный вид в перспективе теплообменной части 170 согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 5 - вид в перспективе с частичным разрезом теплообменной части 170 согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 6 - принципиальная схема, демонстрирующая способ изготовления многослойной канальной части 171 согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 7 - график, демонстрирующий результат испытаний на эксплуатационные показатели охлаждения устройства охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Подробное описание

Далее, устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерным вариантам осуществления настоящего раскрытия будет подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показана принципиальная схема системы охлаждения для трансформатора, к которой применяются устройства 100 и 100' охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Как показано на фиг. 1, устройства 100 и 100' охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия сконфигурированы таким образом, что изоляционное масло, залитое в трансформатор 101, может рассеивать джоулево тепло, генерируемое обмотками трансформатора 101, наружу в процессе циркуляции. Для этого одна сторона трансформатора 101 снабжена баком 102 для подачи изоляционного масла, которое охлаждается в процессе циркуляции различными насосами и т.п., что будет описано ниже, и затем возвращается в трансформатор 101. В данном случае, устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия не включает в себя такой компонент, как вентилятор или воздуходувку, обладающий большой массой или потребляющий много энергии, и реализует легкое, компактное, экономичное и высокоэффективное охлаждение посредством теплообменника.

Как показано на фиг. 1, устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора может быть снабжено одним устройством 100 охлаждения теплообменного типа для трансформатора и другим устройством 100' охлаждения теплообменного типа для трансформатора, чтобы гарантировать работоспособность трансформатора 101 даже во время отказа или аварии. Таким образом, любое из устройств охлаждения теплообменного типа для трансформатора работает в обычное время, и другое из устройств охлаждения теплообменного типа для трансформатора работает в такой ситуации, как ситуация обслуживания, и т.п., чтобы охлаждение трансформатора 101 не прекращалось.

Устройство 100 охлаждения теплообменного типа для трансформатора может, в общем случае, включать в себя циркуляционную трубу 110 для изоляционного масла, насос 120 для изоляционного масла, различные клапаны 131 и 132 и систему 140 охлаждения изоляционного масла.

Циркуляционная труба 110 для изоляционного масла сконфигурирована в форме замкнутого контура, благодаря чему изоляционное масло, залитое в трансформатор 101, может выводиться наружу и затем возвращаться обратно в трансформатор 101.

Насос 120 для изоляционного масла, который сконфигурирован для переноса изоляционного масла за счет мощности, может включать в себя электронасос и т.п. В качестве насоса 120 для изоляционного масла можно применять насос, способный работать на низких оборотах согласно улучшению эксплуатационных показателей теплообменной части, что будет описано ниже, и можно использовать четырехполюсный электронасос с оборотами около 1800 об/мин. В этом случае, благодаря низким оборотам, можно значительно снизить шум и вибрацию, можно увеличить срок службы подшипника и можно сэкономить на ремонте и обслуживании вследствие частых отказов.

Система 140 охлаждения изоляционного масла может использовать жидкий хладагент, который не нужно сжимать или конденсировать. Таким образом, хладагент, используемый в устройстве охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия, который является жидким хладагентом, имеющим высокую точку кипения, поддерживается в жидком состоянии на протяжении всего цикла циркуляции. В качестве жидкого хладагента, который может эффективно рассеивать тепловую энергию изоляционного масла при поддержании в жидком состоянии даже при температуре, большей или равной температуре, при которой может происходить термическое денатурирование изоляционного масла, можно использовать материал, имеющий точку кипения 120°C или более. В настоящем варианте осуществления в качестве жидкого хладагента используется этиленгликоль (ЭГ). Этиленгликоль, который является материалом, имеющим достаточно низкую точку замерзания для использования в незамерзающей жидкости, но имеющим высокую точку кипения, эффективно реализует охлаждающее действие изоляционного масла без фазового перехода в течение цикла. В результате, поскольку компрессор и конденсатор не используются, увеличение стоимости и массы для конфигурирования компрессора и конденсатора, увеличение рабочей энергии, увеличение в ситуации обслуживания, увеличение площади установки и пр., в целом, не создаются.

Система 140 охлаждения изоляционного масла может включать в себя жидкий хладагент, поддерживаемый в жидком состоянии на протяжении всего цикла циркуляции, как описано выше, циркуляционную трубу 150 для хладагента, по которой циркулирует жидкий хладагент, насос 160 для хладагента, сконфигурированный для переноса жидкого хладагента, и теплообменную часть 170 для осуществления теплообмена между изоляционным маслом и жидким хладагентом для охлаждения изоляционного масла.

На Фиг. 2 показан вид в разрезе насоса 160 для хладагента согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия. В качестве насоса 160 для хладагента согласно настоящему варианту осуществления, который является насосом с высокой термостойкостью, способным выдерживать высокую температуру, можно использовать негерметичный экранированный электронасос, в котором уплотнительное кольцо не повреждается даже в условиях повышенной вибрации, например, на электропоезде и т.п. Таким образом, насос 160 для хладагента может включать в себя моторную часть и крыльчаточную часть, и хладагент имеет возможность циркулировать во внутренний участок моторной части. Теперь опишем более подробно насос 160 для хладагента.

Насос 160 для хладагента может включать в себя такие компоненты, как рубашку 160-10, крыльчатку 160-15, передний корпус 160-12, задний корпус 160-22, статорный узел 160-30, ротор 160-40 в сборе, подшипники 160-51 и 160-52, патрубки 160-55 и 160-56, вспомогательную крыльчатку 160-60, разъем 160-70 и пр. Однако, в ряде случаев, некоторые из вышеупомянутых компонентов не входят в состав насос 160 для хладагента или могут быть заменены в другом виде.

Рубашка 160-10, которая является компонентом, охватывающим крыльчатку 160-15, снабжена впускным отверстием 111, в которое вводится рабочая текучая среда, т.е. жидкий хладагент, и выпускным отверстием 112, из которого рабочая текучая среда выводится под действием центробежной силы.

Крыльчатка 160-15, которая является компонентом, присоединенным к ротору 160-40 в сборе, принимает движущее усилие, развиваемое ротором 160-40 в сборе, и принудительно направляет рабочую текучую среду в центробежном направлении за счет вращения, чтобы рабочая текучая среда могла перемещаться к выпускному отверстию 112 рубашки 160-10.

Передний корпус 160-21 и задний корпус 160-22 выполнены в форме, в которой они проходят внутрь, соответственно, для обеспечения посадочных мест, на которые устанавливаются подшипники 160-51 и 160-52. Для соединения друг с другом переднего корпуса 160-21 и заднего корпуса 160-22 статорный узел 160-30 снабжен соответствующими фланцами 160-31 и 160-32. В данном случае передний фланец 131 может быть сформирован в форме, в которой его диаметр больше, чем у заднего фланца 132, что позволяет непосредственно присоединять его к рубашке 160-10. Передний фланец 131 и рубашка 160-10 соединены друг с другом болтом 135 с буртиком, вставленным со стороны переднего фланца 131. Добиться высокого уплотняющего усилия и упростить сборку можно посредством конструкции прямого соединения между статорным узлом 160-30 и рубашкой 160-10. Передний корпус 160-21 присоединен к переднему фланцу 131 статорного узла 160-30 болтом 125 с буртиком, вставленным со стороны переднего корпуса 160-21.

Ротор 160-40 в сборе включает в себя вал 160-41, сердечник 160-42 ротора, прикрепленный к валу 160-41, и экран 143 ротора, герметизирующий сердечник 160-42 ротора.

Вал 160-41 включает в себя сквозное отверстие 160-41a, сформированное в направлении длины в его центре, и включает в себя боковое отверстие 160-41b, соединенное со сквозным отверстием 160-41a и сформированное в радиальном направлении. Когда электродвигатель работает, рабочая текучая среда поступает внутрь через сквозное отверстие 160-41a под действием крыльчатки 160-15 и затем поступает во внутреннее пространство электродвигателя через боковое отверстие 160-41b.

К переднему концу и заднему концу ротора 160-40 в сборе приделаны патрубки 160-53 и 160-54, соответственно, и патрубки 160-53 и 160-54 поддерживаются соответствующими подшипниками 160-51 и 160-52. Подшипники 160-51 и 160-52 включают в себя лабиринт 160-51a, сформированный в спиральном и осевом направлениях, и непрерывное скольжение между валом 160-41 и подшипниками 160-51 и 160-52 обеспечивается рабочей текучей средой, движущейся по лабиринту 160-51a. Таким образом, смазывающее действие осуществляется жидким хладагентом, который является рабочей текучей средой, переносимой насосом, без использования отдельного смазочного масла. Поэтому, поскольку уплотнительное кольцо и т.п. не используется в течение периода работы насоса 160 для хладагента, утечки хладагента вследствие разрушения уплотнительного кольца не происходит.

Статорный узел 160-30 выполнен в форме, в которой электрический провод обмотан вокруг железного сердечника 160-33 и загерметизирован экраном 160-34 статора. Участок переднего конца и участок заднего конца статорного узла 160-30 снабжены фланцами 160-31 и 160-32 для присоединения к переднему корпусу 160-21 и заднему корпусу 160-32, соответственно, как описано выше.

Вспомогательная крыльчатка 160-60 обеспечивает канал для выпуска воздуха, заключенного во внутреннем пространстве, где смонтирован ротор 160-40 в сборе. Таким образом, вспомогательная крыльчатка 160-60 выпускает воздух, благодаря чему рабочая текучая среда поступает во внутреннее пространство за счет вращения крыльчатки 160-15 после осуществления работы устройства охлаждения теплообменного типа для трансформатора, и закрывается, когда воздух полностью выпущен.

Разъем 160-70, который является компонентом, соединяющим электрический провод и т.п. статорного узла 160-30 с внешней клеммой, удален от статорного узла 160-30, имеющего высокую температуру, на заранее определенное расстояние удлинительной трубкой.

Как описано выше, поскольку жидкий хладагент поступает и циркулирует в насосе 160 для хладагента, выполненном в виде негерметичного экранированного электронасоса для реализации охлаждающего действия и смазывающего действия моторной части насоса 160 для хладагента, не оказывая влияния на внутренний компонент моторной части, уплотнительное кольцо не может повреждаться, и срок службы может увеличиваться.

На фиг. 3 показан вид сбоку теплообменной части 170 согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 4 показан разобранный вид в перспективе теплообменной части 170 согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 5 показан вид в перспективе с частичным разрезом теплообменной части 170 согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия и на фиг. 6 показана принципиальная схема, демонстрирующая способ изготовления многослойной канальной части 171 согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Как показано на фиг. 3-6, теплообменная часть 170, сконфигурированная для переноса тепла изоляционного масла в жидкий хладагент в состоянии, в котором изоляционное масло и жидкий хладагент могут течь независимо, изготовлена в форме, в которой она имеет малый вес и длинный срок службы.

Теплообменная часть 170 включает в себя многослойную канальную часть 171, включающую в себя множество слоев, сформированную таким образом, что изоляционное масло может течь на множество слоев, впускную часть 172, расположенную на верхнем участке многослойной канальной части 171, выпускную часть 173, расположенную на нижнем участке многослойной канальной части 171, и оболочечную часть 174 для хладагента, сконфигурированную для охвата многослойной канальной части 171 и сконфигурированную так, что жидкий хладагент может течь вокруг многослойной канальной части 171. Многослойная канальная часть 171, впускная часть 172, выпускная часть 173 и оболочечная часть 174 для хладагента могут быть выполнены из тонкой металлической пластины, способной снижению массы и обладающей коррозионной стойкостью. Конкретный пример тонкой металлической пластины может включать в себя нержавеющую сталь.

Многослойная канальная часть 171, которая является главным компонентом, позволяющим изоляционному маслу, текущему в несколько частей, обеспечивать максимальную площадь контакта, предпочтительно, сконфигурирована иметь заранее определенную жесткость и большую площадь поверхности, несмотря на малый вес. Как показано на фиг. 5, многослойная канальная часть 171 может включать в себя первую многослойную канальную часть 171A и вторую многослойную канальную часть 171B, расположенные на расстоянии друг от друга, причем первая и вторая многослойные канальные части 171A и 171B имеют канальные части, уложенные на расстоянии друг от друга. Как показано на фиг. 6, многослойная канальная часть 171 сформирована путем изгиба тонкой пластины 171-1 из нержавеющей стали, имеющей малую толщину, с образованием прямоугольной формы, с последующей герметизацией участков, стыкующихся друг с другом, посредством сварки.

Для обеспечения достаточной площади поверхности для теплообмена и жесткости конструкции можно ограничить толщину t, короткую ширину h внутренней стороны, и длинную ширину w внутренней стороны тонкой пластины 171-1 из нержавеющей стали. Таким образом, используется тонкая пластина 171-1 из нержавеющей стали, имеющая толщину t от 0,4 до 0,8 мм, короткую ширину h внутренней стороны от 1,8 до 2,2 мм и длинную ширину w внутренней стороны от 80 до 120 мм. Длину L можно регулировать в зависимости от количества изоляционного масла или размера трансформатора.

Прямоугольная многослойная канальная часть 171 малой ширины и толщины имеет значительно более высокую эффективность теплообмена по сравнению со случаем, когда теплообменник сконфигурирован с использованием трубы круглого сечения и т.п., и позволяет обеспечить непрерывный поток изоляционного масла, текущего через нее, и увеличить плотность компоновки устройства. Поэтому прямоугольная многослойная канальная часть может иметь малый вес и быть изготовлена с малым размером.

Впускная часть 172 снабжена направляющей пластиной 173, разветвляющей проточный канал на множество частей, что позволяет однородно подавать изоляционное масло в многоканальную часть 171. Направляющая пластина 173 может быть сконфигурирована расширяющейся в заранее определенной наклонной форме согласно форме, в которой она расширяется от циркуляционной трубы 150 для хладагента к теплообменной части 170.

На фиг. 7 показан график, демонстрирующий результат испытаний на эксплуатационные показатели охлаждения устройства охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 7 ch1 указывает наружную температуру насоса для изоляционного масла, ch2 указывает внутреннюю температуру насоса для изоляционного масла, ch3 указывает температуру переднего участка теплообменной части, ch4 указывает температуру заднего участка теплообменной части, ch5 указывает температуру в баке для изоляционного масла и ch6 указывает температуру в баке хладагента.

После конфигурирования устройства охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия, в начальном состоянии, температура ch5 изоляционного масла равна 90,6°C и температура ch6 хладагента равна 14,6°C. Спустя некоторое абсолютное время после начала работы температуры на этих участках измерялись каждые тридцать секунд. Можно убедиться в том, что температура изоляционного масла быстро снижается с течением времени.

После осуществления нагрева в заранее определенное время (с учетом генерации тепла вследствие работы трансформатора) изменение температуры согласно нагреву непрерывно регистрировалось. Можно видеть, что хотя температура изоляционного масла увеличивается согласно нагреву, по истечении времени постоянно поддерживается температура, которая ниже начальной температуры примерно на 30°C, и хотя температура хладагента увеличивается по сравнению с начальной температурой, она поддерживается равной около 54°C. Жидкий хладагент, температура которого увеличивается, может охлаждаться атмосферным воздухом, поступающим в поезд и т.п., совершающий движение.

Как описано выше, поскольку устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия может иметь высокую эффективность теплообмена, решение проблемы, обусловленной наличием системы охлаждения изоляционного масла большого размера, где используется дутьевой вентилятор и т.п., может не приводить к утечке, поскольку уплотнительное кольцо не используется в электропоезде, в котором всегда присутствуют вибрации, и может реализовать высокие эксплуатационные показатели теплообмена, оно обладает высокой применимостью.

Кроме того, устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия может включать в себя регулировочную пластину или контроллер, сконфигурированный для регулировки заданной температуры охлаждения теплообменной части, например температуры охлаждения изоляционного масла, таким образом, чтобы летом она была выше, чем зимой. Поскольку контроллер может легко регулировать температуру охлаждения, необходимую для работы трансформатора в зависимости от времени года или рабочей зоны трансформатора, можно повысить эффективность и дополнительно экономить энергию.

Как изложено выше, благодаря использованию устройства охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия, поскольку изоляционное масло охлаждается теплообменной частью, изготовленной в многослойной форме, и жидким хладагентом, поддерживаемым в жидком состоянии на протяжении всего цикла циркуляции, можно значительно снизить массу по сравнению с существующей системой охлаждения, в которой для охлаждения установлен отдельный дутьевой вентилятор. Кроме того, поскольку компрессор, конденсатор, электродвигатель для вращения вентилятора и пр. не требуются, можно снизить стоимость и сэкономить энергию.

Поскольку устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора согласно примерному варианту осуществления настоящего раскрытия может поддерживать герметизацию даже в условиях вибрации или высокой температуры благодаря использованию электродвигателя экранированного типа, соответствующего конструкции, в которой хладагент циркулирует в насосе для хладагента, его можно широко применять к высокоскоростному электропоезду или в условиях промышленной эксплуатации с высокой вибрацией.

Вышеописанное устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора применимо не только к конфигурации и способу вышеописанных примерных вариантов осуществления. Все или некоторые из вышеупомянутых примерных вариантов осуществления также можно выборочно комбинировать друг с другом для обеспечения различных модификаций.

Claims

1. Устройство охлаждения теплообменного типа для трансформатора, содержащее:
циркуляционную трубу для изоляционного масла, сконфигурированную в форме замкнутого контура таким образом, что изоляционное масло, залитое в трансформатор, выводится наружу и затем возвращается обратно в трансформатор,
насос для изоляционного масла, сконфигурированный для переноса изоляционного масла, и
систему охлаждения изоляционного масла, сконфигурированную для охлаждения изоляционного масла,
причем система охлаждения изоляционного масла включает в себя:
жидкий хладагент, поддерживаемый в жидком состоянии на протяжении всего цикла циркуляции,
циркуляционную трубу для хладагента, сконфигурированную для циркуляции жидкого хладагента,
насос для хладагента, сконфигурированный для переноса жидкого хладагента, и
теплообменную часть, сконфигурированную для обеспечения теплообмена между жидким хладагентом и изоляционным маслом для охлаждения изоляционного масла,
причем теплообменная часть включает в себя:
многослойную канальную часть, включающую в себя множество слоев, сформированную таким образом, что изоляционное масло течет на множество слоев,
впускную часть, расположенную на верхнем участке многослойной канальной части,
выпускную часть, расположенную на нижнем участке многослойной канальной части, и
оболочечную часть для хладагента, сконфигурированную для охвата многослойной канальной части и сконфигурированную так, что жидкий хладагент течет вокруг многослойной канальной части.

2. Устройство по п. 1, в котором жидкий хладагент имеет точку кипения 120°C или более.

3. Устройство по п. 1, в котором жидкий хладагент включает в себя этиленгликоль (ЭГ).

4. Устройство по п. 1, в котором многослойная канальная часть, впускная часть, выпускная часть и оболочечная часть для хладагента выполнены из нержавеющей стали.

5. Устройство по п. 1, в котором соответствующие канальные части, образующие многослойную канальную часть, сформированы путем изгиба тонкой металлической пластины с образованием прямоугольной формы.

6. Устройство по п. 5, в котором тонкая металлическая пластина имеет толщину t от 0,4 до 0,8 мм.

7. Устройство по п. 5, в котором соответствующие канальные части имеют прямоугольное поперечное сечение и имеют короткую ширину h внутренней стороны от 1,8 до 2,2 мм и длинную ширину w внутренней стороны от 80 до 120 мм.

8. Устройство по п. 7, в котором многослойная канальная часть включает в себя первую многослойную канальную часть и вторую многослойную канальную часть, разнесенные друг от друга на заранее определенное расстояние по горизонтали.

9. Устройство по п. 1, в котором впускная часть включает в себя направляющую пластину, разветвляющую проточный канал на множество частей, так что изоляционное масло однородно подается в многоканальную часть.

10. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее регулировочную пластину, сконфигурированную для регулировки заданной температуры охлаждения теплообменной части таким образом, чтобы летом она была выше, чем зимой.

11. Устройство по п. 1, в котором насос для хладагента включает в себя моторную часть и крыльчаточную часть для переноса хладагента с помощью моторной части, и
хладагент имеет возможность циркулировать во внутренний участок моторной части.

12. Устройство по п. 1, в котором циркуляционная труба для изоляционного масла, насос для изоляционного масла и система охлаждения изоляционного масла включают в себя
первую циркуляционную трубу для изоляционного масла, первый насос для изоляционного масла, переносящий изоляционное масло в первой циркуляционной трубе для изоляционного масла, и первую систему охлаждения изоляционного масла, охлаждающую изоляционное масло в первой циркуляционной трубе для изоляционного масла, которые располагаются на одной стороне одного трансформатора, и
вторую циркуляционную трубу для изоляционного масла, второй насос для изоляционного масла, переносящий изоляционное масло во второй циркуляционной трубе для изоляционного масла во время аварии, и вторую систему охлаждения изоляционного масла, охлаждающую изоляционное масло во второй циркуляционной трубе для изоляционного масла, которые располагаются на другой стороне одного трансформатора.