CN216253647U - 一种直流换流阀蒸发冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直流换流阀蒸发冷却系统，包括，换流阀，所述换流阀包括若干功率阀组；蒸发组件，所述蒸发组件位于换流阀内部；循环组件，所述循环组件固定连接在蒸发组件两侧，所述循环组件与蒸发组件形成闭合回路；以及，冷却介质，所述冷却介质在循环组件以及蒸发组件组成的闭合回路中流动，本装置使用氟化液作为冷却介质，通过冷却介质在冷却系统管路内的蒸发‑冷凝自循环相变流动，将功率器件运行产生的热量大量快速的传导到环境中，实现高效冷却。蒸发冷却系统相比纯水冷却系统具有简单的结构组成，且其冷却介质具有高绝缘性，不易产生腐蚀泄露，有利于系统稳定的维护。

Description

一种直流换流阀蒸发冷却系统

技术领域

本实用新型涉及发热元件降温技术领域，特别是，涉及一种直流换流阀蒸发冷却系统。

背景技术

目前，随着电力工业的发展，目前典型的大功率电力设备(如高端换流阀和IGBT器件)，其热流密度接近百瓦每平方厘米，对散热系统性能要求十分苛刻。目前的运用在换流阀冷却系统的冷却技术主要为风冷系统及纯水冷却系统。风冷系统结构简单，但体积大、噪声大，散热相率低。纯水冷却系统为目前主流的技术方案，冷却效率较高，但水冷系统需配置水处理系统，密封接头多，存在去离子化溶解导电以及局部沸腾产生气泡，维护成本高等问题。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的换流阀纯水冷却系统存在系统设备组成及控保系统复杂，冷却介质去离子化溶解导电引起的腐蚀、泄露等系统稳定性的缺陷，从而提供一种直流换流阀蒸发冷却系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种直流换流阀蒸发冷却系统，包括，换流阀，所述换流阀包括若干功率阀组；以及，冷却组件，所述冷却组件包括蒸发组件、循环组件和冷却介质，所述蒸发组件位于换流阀内部；所述循环组件固定连接在蒸发组件两侧，所述循环组件与蒸发组件形成闭合回路；所述冷却介质在循环组件以及蒸发组件组成的闭合回路中流动。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述功率阀组包括十层阀模块，所述十层阀模块由分支管路并联而成，每层所述阀模块由细水管支路串联而成。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述蒸发组件包括蒸发器本体，进水口，出水口以及蒸发器支管，所述进水口位于蒸发器本体的下部，所述出水口位于蒸发器本体的上部，所述进水口与出水口通过蒸发器支管连接循环组件。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述蒸发器本体包括外壳以及安装在外壳内的内部流道，所述进水口与出水口在蒸发器本体内部连通所述内部流道。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述内部流道由多个平行设置的槽道组成。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述蒸发器本体与阀模块内的功率器件之间相互贴合。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述循环组件包括风冷冷凝器，储液罐以及循环管道，所述风冷冷凝器、储液罐以及蒸发组件通过循环管道组成闭合回路。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述循环管道上固定连接有温度变送器、压力变送器以及流量变送器。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述冷却介质为氟化液。

作为本实用新型所述一种直流换流阀蒸发冷却系统的一种优选方案，其中：所述储液罐为封闭式储液罐，所述储液罐外部设有保温材料。

本实用新型的有益效果：

本装置使用氟化液作为冷却介质，通过冷却介质在冷却系统管路内的蒸发-冷凝自循环相变流动，将功率器件运行产生的热量大量快速的传导到环境中，实现高效冷却。蒸发冷却系统相比纯水冷却系统具有简单的结构组成，且其冷却介质具有高绝缘性，不易产生腐蚀泄露，有利于系统稳定的维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为换流阀与冷却组件位置结构示意图；

图2为蒸发冷却装置整体结构示意图；

图3为蒸发器整体结构示意图；

图4为蒸发器内部结构剖视示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供了一种直流换流阀蒸发冷却系统，如图1～3，

该装置包括，换流阀100，所述换流阀100包括若干功率阀组101；以及，冷却组件500，所述冷却组件500包括蒸发组件200、循环组件300和冷却介质400，所述蒸发组件200位于换流阀100内部；所述循环组件300固定连接在蒸发组件200两侧，所述循环组件300与蒸发组件200形成闭合回路；所述冷却介质400在循环组件300以及蒸发组件200组成的闭合回路中流动。所述功率阀组101包括多层阀模块101a，多层所述阀模块101a由分支管路并联而成，每层所述阀模块101a由细水管支路串联而成。

换流阀100在工作过程中会产生大量的热量，其发热组件均位于换流阀100内部的阀模块101a中，阀模块101a在换流阀100中每两个为一层，一层阀模块101a之间串联而成，每十层阀模块101a为一组，每层阀模块101a之间为并联连接，在每个阀模块101a上均设置有蒸发组件200，所述蒸发组件200与阀模块101a内的功率器件之间贴壁布置，故而每两个蒸发组件200设为一层，其用蒸发器支管204串联而成，每十层蒸发组件200设为一组，每一层蒸发组件200之间用蒸发器支管204并联连接。

在循环组件300以及蒸发组件200形成的闭合回路中设有冷却介质400，冷却介质400在蒸发组件200内部吸热进而由液相变成气相，进而将换流阀100内部的热量通过蒸发器支管204带到循环组件300内部，进而高温蒸汽在循环组件300内部将高温排出至空气，冷却介质400由气相变成液相再回到蒸发组件200内部进行下一轮降温。

所述蒸发组件200包括蒸发器本体201，进水口202，出水口203以及蒸发器支管204，所述进水口202位于蒸发器本体201的下部，所述出水口203位于蒸发器本体201的上部，所述进水口202与出水口203通过蒸发器支管204连接循环组件300。所述蒸发器本体201包括外壳201a以及安装在外壳201a内的内部流道201b，所述进水口202与出水口203在蒸发器本体201内部连通所述内部流道201b。

所述进水口202设置在蒸发器本体201下方，出水口203设置在蒸发器本体201上方，由于内部流道201b分布覆盖功率器件发热面，故而内部流道201b内由冷却介质400吸热产生的高温液体及相变产生的高温汽体具有较小密度，进而会产生向上的动力，从而使循环管道303内的冷却介质400形成循环流动。

所述循环组件300包括风冷冷凝器301，储液罐302以及循环管道303，所述风冷冷凝器301、储液罐302以及蒸发组件200通过循环管道303组成闭合回路。所述风冷冷凝器301为空气冷却器装置，可以将气相冷却介质内的高温与外界空气进行换热，进而使得气相冷却介质放热进而产生相变，变成液体，进而液体回流至储液罐302。

所述循环管道303上固定连接有温度变送器303a、压力变送器303b以及流量变送器303c。温度变送器303a可以将循环管道303内的温度变成电信号传输至控制中心，压力变送器303b将循环管道303内部的压力变成电信号传输至控制中心，流量变送器303c将循环管道303内部的流量值变成电信号传输至控制中心，进而方便操作人员实时监测蒸发冷却装置的实际工作状态。

所述冷却介质400为氟化液，氟化液具有高绝缘性、低沸点、低凝固点的物理特性，其不易产生腐蚀泄露，有利于系统稳定的维护。

所述储液罐302为封闭式储液罐，所述储液罐302外部设有保温材料。

实施例2

本实施例提供了一种直流换流阀蒸发冷却系统，如图4，

其在实施例1的基础上且不同于实施例1的部分为：

所述内部流道201b为由多个平行设置的槽道201b-1组成，槽道201b-1表面通过粗磨加工工艺进行加工，其表面可以保持一定粗糙度，利用微细尺度复合相变强化换热机理，加快冷却介质400在内部流道201b内核态沸腾的产生，有效破坏热边界层，提高换热系数及换热效率。该蒸发冷却装置采用上下结构，风冷冷凝器301及储液罐302安装在换流阀100上方，换流阀100工作时，功率器件工作发热，蒸发器本体201内冷却介质400吸热相变成汽体，由温差产生的流体密度差提供循环管道303内冷却介质400循环动力，将功率器件产生的热量带出换流阀100装置。高温汽液冷却介质400通过循环管道303流至风冷冷凝器301进行放热冷凝形成低温液体进入储液罐302。再经由循环管道303进入换流阀100装置中的蒸发组件200内，持续为功率器件散热。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：包括，

换流阀(100)，所述换流阀(100)包括若干功率阀组(101)；以及，

冷却组件(500)，所述冷却组件(500)包括蒸发组件(200)、循环组件(300)和冷却介质(400)，所述蒸发组件(200)位于换流阀(100)内部；所述循环组件(300)固定连接在蒸发组件(200)两侧，所述循环组件(300)与蒸发组件(200)形成闭合回路；所述冷却介质(400)在循环组件(300)以及蒸发组件(200)组成的闭合回路中流动。

2.根据权利要求1所述直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述功率阀组(101)包括多层阀模块(101a)，所述阀模块(101a)由分支管路并联而成，每层所述阀模块(101a)由细水管支路串联而成。

3.根据权利要求1或2所述直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述蒸发组件(200)包括蒸发器本体(201)、进水口(202)、出水口(203)以及蒸发器支管(204)，所述进水口(202)位于蒸发器本体(201)的下部，所述出水口(203)位于蒸发器本体(201)的上部，所述进水口(202)与出水口(203)通过蒸发器支管(204)连接循环组件(300)。

4.根据权利要求3所述直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述蒸发器本体(201)包括外壳(201a)以及安装在外壳(201a)内的内部流道(201b)，所述进水口(202)与出水口(203)在蒸发器本体(201)内部与所述内部流道(201b)连通。

5.根据权利要求4所述直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述内部流道(201b)由多个平行设置的槽道(201b-1)组成。

6.根据权利要求3所述一种直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述蒸发器本体(201)与阀模块(101a)内的功率器件之间相互贴合。

7.根据权利要求1、2、4、5、6任一所述直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述循环组件(300)包括风冷冷凝器(301)，储液罐(302)以及循环管道(303)，所述风冷冷凝器(301)、储液罐(302)以及蒸发组件(200)通过循环管道(303)组成闭合回路。

8.根据权利要求7所述直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述循环管道(303)上固定连接有温度变送器(303a)、压力变送器(303b)以及流量变送器(303c)。

9.根据权利要求1所述直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述冷却介质(400)为氟化液。

10.根据权利要求7所述直流换流阀蒸发冷却系统，其特征在于：所述储液罐(302)为封闭式储液罐，所述储液罐(302)外部设有保温材料。

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