CN209913696U - 一种采用热管传热的高压变频器冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，涉及冷却设备技术领域。本实用新型包括设置在高压变频室内的水冷换热器以及设置在高压变频室外的空冷换热器，水冷换热器用于冷却高压变频器所产生的高温气体，空冷换热器用于冷却受热气化的制冷剂。本实用新型能适用于高压变频器的冷却过程。本实用新型的结构简单、安装和维护方便且成本低，冷却效果好，运行过程中能耗低，具有良好的实用价值和经济效益。

Description

一种采用热管传热的高压变频器冷却装置

技术领域

本实用新型涉及冷却设备技术领域，具体涉及一种采用热管传热的高压变频器冷却装置。

背景技术

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题，近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。

高压变频器一般安装在高压变频室内，高压变频器在运行过程中会产生高温，这些热量主要通过高压变频器顶部的散热风机散出，因此在高压变频器的散热风机出口处会存在大量的高温气体(50℃左右)，这些高温气体会使高压变频室内的温度升高，需要对高压变频室内进行及时的降温，否则将会出现高温烧毁高压变频器的现象。

现有技术中降低高压变频室温度的方式有两种，一种是采用室内空调的方法，该种方法虽然能起到良好的降温效果，但是由于空调的安装和运维成本均很高，且其能耗巨大，导致该种方法的综合成本很高。另一种是采用水冷换热器进行冷却，该种方法通过将高压变频室内的高温气体抽取到位于高压变频室外的水冷换热器与冷却水进行换热，将换热后的低温气体输送到高压变频室内，以此达到降温的目的。该种方法的运行能耗虽然较低，但是该种方法需要配套水泵、冷却塔以及大量的管道进行使用，其安装成本较高，安装工程量大，且冷却效果也较为一般，并且在运行过程中会损耗大量的水资源，不能适应当下节能环保的生产理念。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提供一种采用热管传热的高压变频器冷却装置。本实用新型的结构简单、安装和维护方便且成本低，冷却效果好，运行过程中能耗低，具有良好的实用价值和经济效益。

本实用新型所述的一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，包括水冷换热器、空冷换热器、风机、降温机构以及用于安装高压变频器的高压变频室；所述的水冷换热器设置在高压变频室内，所述的水冷换热器设有相互换热的第一热风通道和制冷剂通道；所述的空冷换热器设置在高压变频室外，所述的空冷换热器内部设有空腔，所述的空腔内设有相互换热的第二热风通道和冷风通道；所述的空腔设有与空冷换热器外部连通的进风口；所述的风机用于抽取所述的空腔内部的气体；

所述的第一热风通道一端连通散热风机的出口，另一端连通高压变频室的内部；所述的制冷剂通道内设有制冷剂，所述的制冷剂通道与第二热风通道首尾连通；

所述的冷风通道的一端通过降温机构与进风口连通，另一端连通所述的空腔，所述的空冷换热器的设置高度高于水冷换热器的设置高度。

优选地，所述的降温机构包括湿膜、水泵、水槽和补水管；所述的湿膜设置在所述的进风口的一侧，所述的进风口处流入的气体经过湿膜；所述的水泵连通水槽用于抽取水槽内的水为湿膜供水，所述的补水管连通水槽。

优选地，在所述的水槽与补水管之间设有球阀。

优选地，在所述的水冷换热器的下方设有第一接水盘。

优选地，在所述的空冷换热器的下方设有第二接水盘。

优选地，在所述的进风口处设有过滤网。

优选地，所述的第二热风通道设置在制冷剂通道的上方，所述的第二热风通道出口的所在高度高于制冷剂通道入口的所在高度。

本实用新型所述的一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，其优点在于：

1、本实用新型将水冷换热器设置在室内，将空冷换热器设置在室外。高压变频器产生的高温气体进入水冷换热器内，制冷剂与高温气体进行热交换，带走高温气体内的热量，降温后的气体排出到高压变频室中，降低高压变频室内的温度。而制冷剂吸收热量蒸发，变为气体流动至空冷换热器的第二热风通道中。空冷换热器抽取外界的空气并降温，使低温空气与气态制冷剂进行换热，降低气态制冷剂的温度，使气态制冷剂冷凝液化。由于空冷换热器的设置高度高于水冷换热器，受重力作用，液态制冷剂将自然回流到制冷剂通道内，重复换热降温高温气体。本实用新型通过上述结构能有效冷却高温气体，并且制冷剂可重复利用，装置自身形成一个冷却降温循环，结构简单，无需配套大量的水泵、冷却塔和水管进行使用，安装和维护方便且成本低，冷却效果好，运行过程中能耗低，具有良好的实用价值和经济效益。

2、本实用新型由于制冷剂可以重复利用，无需外接大量的冷却用水，仅需外接少量的水用于湿膜补水过程，能大大节约冷却过程的水资源消耗。且由于制冷剂能高效换热，实现降温所需的量较小，即装置中所流通的液体量较小，能有效减少装置漏液现象的发生，提高装置的安全系数，减少装置漏液导致损害高压变频器的可能性。

3、本实用新型的气体循环为密闭循环，因此在高压变频室内不会产生负压，高压变频室外的粉尘不会因负压进入高压变频室内，避免高压变频器受粉尘影响导致损坏。

附图说明

图1是本实用新型所述一种采用热管传热的高压变频器冷却装置的结构示意图；

图2是本实用新型换热过程的结构框图。

附图标记说明：1-水冷换热器，11-第一热风通道，12-制冷剂通道，2-空冷换热器，21-冷风通道，22-第二热风通道；3-风机，4-降温机构，41-湿膜，42-水泵，43-水槽，44-补水管，45-球阀，5-进风口，6-管道，7-第一接水盘，8-第二接水盘，9-过滤网，10-高压变频器，101-散热风机。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型所述的一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，包括用于安装高压变频器10的高压变频室。高压变频器10的顶部设有散热风机101，在高压变频器10的一侧吊装有水冷换热器1。水冷换热器1包括外壳，外壳内设有空腔，空腔内设有若干换热管，该换热管即为第一热风通道11。第一热风通道11的一端设有通过管道连通散热风机101的出口，另一端连通高压变频室内部。空腔中换热管外部的空间即为制冷剂通道12，供制冷剂流通。制冷剂通道12与空冷换热器2中的第二热风通道22首尾连通，形成密闭循环，使制冷剂在液态和气态中循环转换，并在两条通道内循环流动，重复降温过程。当水冷换热器1工作时，高压变频器10产生的高温气体进入第一热风通道11内，同时制冷剂在第一热风通道11外的空腔流通。制冷剂与高温气体通过第一热风通道11的管壁进行换热，制冷剂将高温气体中的热量带走，使高温气体的温度降低，降温后的气体通过第一热风通道11的出口流入到高压变频室内，降低高压变频室内的温度。而制冷剂由于吸收了热量，温度升高而气化，气态的制冷剂流入第二热风通道22中，在空冷换热器2中进行降温液化。本实施例中，制冷剂可以选用氨或R-134a或R-404A。

空冷换热器2的结构与水冷换热器1相似，第二热风通道22内流通气态的制冷剂，冷风通道21内流通从外界抽取的低温空气，两者之间通过第二热风通道22的管壁换热，使气态的制冷剂降温液化，并回流到水冷换热器1的制冷剂通道12中重复使用。空冷换热器2设置在高压变频室外，安装方式为壁装，且其所在高度高于水冷换热器1，使气态的制冷剂在液化后能受重力作用自然回流到制冷剂通道12中。空冷换热器2设有一进风口5，进风口5与空冷换热器2的外部相连通，还设有一风机3，风机3的进风口与空冷换热器2内部的空腔连通，出风口与空冷换热器2外部连通。进风口5与冷风通道21的入口之间设有降温机构4，降温机构4用于使进风口5处流入的空气降温增湿。降温机构4包括湿膜41、水槽43、水泵42、补水管44和球阀45。湿膜41平行于进风口5所在平面设置在进风口5的内侧，使进风口5处流入的空气经过湿膜41，湿膜41具有使经过的气体降温增湿的作用，且其降温过程为等焓降温。水槽43连通水泵42，还连通补水管44。补水管44连通外界供水装置，如市政补水或生活用水等，补水管44为水槽43补水。水泵42的进水口连通水槽43，出水口设置在湿膜41的正上方，水泵42将水槽43内的水抽取到湿膜41的上方流出，为湿膜41补水，使流经湿膜41的气体温度大幅降低。在水槽43与补水管44之间设有球阀45，球阀45用于控制补水管44与水槽43之间的连通或关闭，使工作人员方便控制水槽43开始或停止补水。

空冷换热器2在使用时，气态的制冷剂在第二热风通道22内流通。风机3将空冷换热器2空腔内的气体抽出，使其内部形成负压，外界气体从进风口5处流入，在经过降温机构4降温后变为低温气体。低温气体作为冷却介质流入冷风通道21中，并与第二热风通道22内的气态的制冷剂换热，带走气态的制冷剂的热量，使其液化。液化的制冷剂将受重力作用回流至制冷剂通道12中，重复利用。而冷风通道21的气体在换热完成后其自身温度升高，并从冷风通道21的出口流入空冷换热器2内部空腔，这些温度升高的气体将持续被风机3抽出，而外界低温的气体将持续被抽取进入空冷换热器2的内部，并在经过降温机构4降温后作为冷却介质。

制冷剂通道12与第二热风通道22之间通过管道6连通。管道6可选用常用的塑料连接管。

在水冷换热器1的下方设有第一接水盘7，部分水冷换热器1在使用年限较长后有可能会出现设备老化导致的漏液问题，第一接水盘7用于承接水冷换热器1可能出现的漏液，防止漏液外流污染环境。

在空冷换热器2的下方设有第二接水盘8，第二接水盘8用于承接空冷换热器2外流的液体，如水槽43内的水或是冷却过程中的冷凝水等。

在空冷换热器2的进风口5处设有过滤网9，过滤网9为空气过滤网，其主要作用是过滤外界空气中的杂质，防止这些杂质对装置造成损害。

所述的第二热风通道22设置在制冷剂通道12的上方，所述的第二热风通道22出口的所在高度高于制冷剂通道12入口的所在高度。气态制冷剂在第二热风通道22内降温液化，而第二热风通道22位于制冷剂通道12的上方，受重力作用，液态制冷剂会从第二热风通道22的出口处流入制冷剂通道12的入口处，自然回流到制冷剂通道12内，重复用于高温气体冷却过程。由于上述的结构设计，无需外接动力设备，即可实现液态制冷剂回流，进一步降低了本实用新型的高压变频器冷却装置在使用过程中的能耗。

本实用新型将水冷换热器1设置在室内，将空冷换热器2设置在室外。高压变频器10产生的高温气体进入水冷换热器1内，制冷剂与高温气体进行热交换，带走高温气体内的热量，降温后的气体排出到高压变频室中，降低高压变频室内的温度。而制冷剂吸收热量蒸发，变为气体流动至空冷换热器2的第二热风通道22中。空冷换热器2抽取外界的空气并降温，使低温空气与气态制冷剂进行换热，降低气态制冷剂的温度，使气态制冷剂冷凝液化。由于空冷换热器2的设置高度高于水冷换热器1，受重力作用，液态制冷剂将自然流回制冷剂通道12内，重复换热降温高温气体。本实用新型通过上述结构能有效冷却高温气体，并且制冷剂可重复利用，装置自身形成一个冷却降温循环，结构简单，无需配套大量的水泵、冷却塔和水管进行使用，安装和维护方便且成本低，冷却效果好，运行过程中能耗低，具有良好的实用价值和经济效益。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，所述的高压变频器(10)设有散热风机(101)，其特征在于，所述的高压变频器冷却装置包括水冷换热器(1)、空冷换热器(2)、风机(3)、降温机构(4)以及用于安装高压变频器(10)的高压变频室；所述的水冷换热器(1)设置在高压变频室内，所述的水冷换热器(1)设有相互换热的第一热风通道(11)和制冷剂通道(12)；所述的空冷换热器(2)设置在高压变频室外，所述的空冷换热器(2)内部设有空腔，所述的空腔内设有相互换热的第二热风通道(22)和冷风通道(21)；所述的空腔设有与空冷换热器(2)外部连通的进风口(5)；所述的风机(3)用于抽取所述的空腔内部的气体；

所述的第一热风通道(11)一端连通散热风机(101)的出口，另一端连通高压变频室的内部；所述的制冷剂通道(12)内设有制冷剂，所述的制冷剂通道(12)与第二热风通道(22)首尾连通；

所述的冷风通道(21)的一端通过降温机构(4)与进风口(5)连通，另一端连通所述的空腔，所述的空冷换热器(2)的设置高度高于水冷换热器(1)的设置高度。

2.根据权利要求1所述一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，其特征在于，所述的降温机构(4)包括湿膜(41)、水泵(42)、水槽(43)和补水管(44)；所述的湿膜(41)设置在所述的进风口(5)的一侧，所述的进风口(5)处流入的气体经过湿膜(41)；所述的水泵(42)连通水槽(43)用于抽取水槽(43)内的水为湿膜(41)供水，所述的补水管(44)连通水槽(43)。

3.根据权利要求2所述一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，其特征在于，在所述的水槽(43)与补水管(44)之间设有球阀(45)。

4.根据权利要求1所述一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，其特征在于，在所述的水冷换热器(1)的下方设有第一接水盘(7)。

5.根据权利要求1所述一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，其特征在于，在所述的空冷换热器(2)的下方设有第二接水盘(8)。

6.根据权利要求1所述一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，其特征在于，在所述的进风口(5)处设有过滤网(9)。

7.根据权利要求1所述一种采用热管传热的高压变频器冷却装置，其特征在于，所述的第二热风通道(22)设置在制冷剂通道(12)的上方，所述的第二热风通道(22)出口的所在高度高于制冷剂通道(12)入口的所在高度。

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