电力变压器配套使用的散热装置的制作方法

1.本实用新型属于加工领域，涉及电力变压器配套使用的散热装置。


背景技术：

2.当前电力变压器设计和制造已经进入了高端高质量发展阶段，与其配套的散热装置如片式散热器、强油风冷却器等产品，在行业中延用几十年没有实现新的技术突破和创新，其制造成本高、散热性能不高，成为变压器行业主要瓶颈之一，业内对此做过一些新的技术方案，如检索1、cn201110410625.1基于铝型材散热器的高频水冷变压器，变压器副边绕组和中心抽头引出端通过铜套、汇流板固定在铝型材散热器上。但该方案缺陷是强度差、不可靠，不能满足电力变压器使用要求；2、cn200820013962.0电力变压器用高效铝合金片式散热器，铝合金拉伸成整体片形散热器，片形散热器中有若干个相连散热管，且其外表面有翅片，每个散热管的进出口处均安装有一个阀门，用于油浸式变压器油降温。3、 cn200420077394.2钢铝复合散热器，铝型材散热翅套装在连接集油管的钢管上。通检索文件内容看到其实用性不强、更不能实现本领域行业技术突破性创新。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种电力变压器配套使用的散热装置，多种形式散热组合体内外腔体散热形成的热空气推动无动力引风器旋转通风散热，实现了散热装置自冷散热效率大幅提高的效果。
4.一种电力变压器配套使用的散热装置，包括散热体、散热单元、散热组合体、通风部件、plc风机控制单元，其特征在于散热体为夹层腔管，由内管与外管相套构成多个夹层腔体的a型散热体、b型散热体，散热体管壁有轴向或径向均布、或螺旋状分布的散热翼翅；b型散热体与汇流盒组成散热单元，散热单元与中心集流式集流管、周边集流式单体集流管、周边集流式集流管组合，分别构成中心集流式散热组合体、周边集流式单体散热组合体、周边集流式散热组合体； a型散热体与可调散热中心集流式集流管及连管构成a型散热组合体；中心集流式、周边集流式、可调散热中心集流式散热组合体上端安装无动力引风器及连通的引风筒，下端安装集风管、集风罩连通风机，构成散热装置；每组散热装置配置传感器、温控器，利用plc来控制风机；或在可调散热中心集流式集流管、中心集流式集流管、周边集流式单体集流管、周边集流式集流管的法兰管道上安装所需型号的油泵。
5.本实用新型散热装置用铝合金、铜、钢材质制成，散热介质包括变压器油、六氟化硫气体，根据变压器设计参数的不同需求，变压器用散热装置可组合成三种结构：可调散热中心集流式的变压器用散热装置、中心集流式的变压器用散热装置、周边集流式的变压器用散热装置。其优越性：
6.1.散热体夹层腔管内外一同散热，管夹层腔体内流动与变压器相通的热介质，散热体内管内壁和外管外壁均有散热翼翅、内管内腔实现通风可明显增加散热面积形成了油腔内外散热效果，由于内管内腔垂直于水平方向，当夹层腔内热介质向内管内壁散热翼翅
传导热量时，由于内管上下是通孔，所以内管内壁腔体的上管口会形成集中向上的热气流，气流可推动无动力引风器旋转，无动力引风器旋转会加速热气流向上流速，由于无动力引风器对整个散热体通风会加速散热体表面温度的散发，显著提高散热体无动力自冷散热效率。
7.2.本发明电力变压器配套使用的散热装置有三种对变压器散热介质的集流方式：2.1)可调散热中心集流式变压器用散热装置由多个三层腔的散热体在底端和中上部与集流管连通构成散热单元，多个散热单元由集流管相连通，再与上下法兰连管相连通，散热体上端高于法兰，其具体高度依据变压器设计参数而定，第三层腔和第一层腔内可上部充氮气下部注变压器油或全部注变压器，内管中心安装带有囊状的高分子材料制波纹管或安装金属波纹管起到容积补偿的作用，其上底板还可连通小波纹管增加内腔通风。本设计在一定的变压器技术参数条件下可替代变压器油枕和变压器油箱上的波纹片，起到对变压器油温度变化时的容积补偿作用，并且散热体的散热中心的升高还可提高散热体的散热效果。2.2)中心集流式与周边集流式变压器用散热装置由汇流盒和多个散热单元与集流管构成。本设计可多选散热介质流路径长度及方向，赋予了变压器设计中对变压器散热装置更多和更佳的设计选型方案。
8.3.设计无动力引风器与散热体构成散热装置：无动力引风器的工作条件是内外温差3℃或风速0.2m/s(相当于0级风的最大风速)时就可以旋转对散热体的外管和散热体内管的内腔引风散热，减少了散热体上的电能动力风机的使用，实现了提高变压器用散热装置无动力自冷散热效率并达到节能省电的效果。
9.4.散热体下部可安装电控风机：每组散热装置配置传感器、温控器等电气元件利用plc来控制风机，在自冷能满足散热的条件下风机停止工作，如温度达到设定值则风机启动，风机控制单元保证每组散热装置的自动控制实现。
10.5.夹层腔结构使设计方案具有容易实现对散热体的形状和尺寸进行优化的特点，再通过实验进一步确定各个腔体容积和翼翅数量大小，即可实现选取最佳散热效果的散热体；无动力引风器通过集风管使散热体内腔通风流量增大，再加上1.2.3.项描述中的技术特点与其它变压器用散热装置技术方案相比较，大大增加了有效散热面积、通风性能、散热效率。
11.6.工业化生产投资相对较少，生产效率相对较高，产品规格型号可实现进一步简化，节能优点突出，生产过程较短，生产中对环境影响较小，较好的解决了现有变压器用散热装置的瓶颈问题。
12.本实用新型的电力变压器配套使用的散热装置，适用于包括变压器油、六氟化硫等变压器散热介质，散热体中设计了内管与外管形成夹层腔体结构的散热体，夹层腔体中流通变压器油箱中的热介质、散热体的内管内壁与外管外壁均有轴向或径向均布的散热翼翅或螺旋状散热翅，并且内管内腔可上下通风，实现了散热管的内外一同散热，内腔上管口形成集中的向上热气流更适合散热组合体上部安装无动力引风器进行通风，再加上室外的自然风对无动力引风器的推动旋转，显著提高散热装置自冷效果和散热效率、在与其它变压器散热装置散热功率相同的使用情况下，本散热装置能够有效降低变压器运行温度并且更加省电，保护了变压器绝缘耐老化性能，延长变压器使用年限。plc控制风机工作，替代或减少风机使用，是实现节能的有效方案，同时也为电力变压器散热装置制造成本降低提供
了一个新的途径。
附图说明
13.图1为本设计中可调散热中心集流式散热装置轴测视图；
14.图2为可调散热中心集流式散热组合体轴测视图；
15.图3为中心集流式散热组合体轴测视图；
16.图4为周边集流式散热组合体轴测视图；
17.图5为周边集流式散热组合体轴测视图；
18.图6为周边集流式无动力散热装置轴测视图；
19.图7为中心集流式散热装置轴测视图；
20.图8为a型第一散热体径向剖视图；
21.图9为a型第二散热体径向剖视图；
22.图10为b型第一散热体径向剖视图；
23.图11为b型第二散热体径向剖视图；
24.图12为b型第三散热体径向剖视图；
25.图13为b型第四散热体径向剖视图；
26.图14为b型第五散热体径向剖视图；
27.图15为b型第六散热体径向剖视图；
28.图16为b型第七散热体径向剖视图；
29.图17为b型第八散热体径向剖视图；
30.图18为b型第九散热体径向剖视图；
31.图19为中心集流式散热单元轴测视图；
32.图20为图19的f局部放大轴测剖视图；
33.图21为中心集流式汇流盒轴测视图；
34.图22为中心集流式汇流盒仰视图；
35.图23为中心集流式汇流盒主视图；
36.图24为图23的径向剖视图；
37.图25为中心集流式汇流盒俯视图；
38.图26为a型三层腔散热体的结构示意图；
39.图27为a型第三层腔有囊状波纹管散热体的结构示意图；
40.图28为a型第三层腔有大径金属波纹管散热体的结构示意图；
41.图29为a型第三层腔有大小径金属波纹管散热体的结构示意图；
42.图30为图29的d局部放大轴测剖视图；
43.图31为图29的e局部放大轴测剖视图；
44.图32为中心集流式集流管轴测视图；
45.图33为周边集流式第一集流管轴测视图；
46.图34为周边集流式第二集流管轴测视图；
47.图35为周边集流式散热装置轴测视图。
具体实施方式
48.本实用新型的这种电力变压器配套使用的散热装置，包括散热体、散热单元、散热组合体、通风部件、plc风机控制单元，其进出口法兰与变压器散热介质管路相连，其特征是由内管与外管相套构成多个夹层腔体的a型散热体、b型散热体，a型可调散热中心集流式散热单元由可调散热中心集流式集流管4a可调散热中心集流式与a型散热体构成；b型散热体与汇流盒3结合组成b型散热单元，b型散热单元与中心集流式集流管4b、周边集流式单体集流管4c、周边集流式集流管4d组成中心集流式散热组合体、周边集流式单体散热组合体、周边集流式散热组合体；散热组合体上端安装无动力引风器7及连通的引风筒6a、下端安装集风管5组装成变压器用自冷散热装置式电力变压器配套使用的散热装置，见图6；还可根据变压器散热功率及其它参数需求连通集风罩 6b、风机8及plc风机控制单元，见图1，还可根据变压器散热功率及其它参数需求在所述集流管的法兰管道上增置油泵9，见图7，每组散热装置配置传感器、温控器，利用plc来控制风机。无动力引风器7通过第二层腔和散热体外部对散热组合体进行至下而上通风，在无动力引风器7旋转自冷能满足散热的条件下风机8停止工作，如温度达到设定值则风机8启动，或增置油泵提高散热组合体内油与变压器油箱内油之间的循环流速。当满足变压器油散热要求时散热组合体可单独使用，不加通风设备。汇流盒3形状有两种：见图21～25，管体为矩形，宽部有外管焊接孔3b、内管焊接孔3a，外管焊接孔3b与b型外管相适应、内管焊接孔3a与b型内管相适应；其一见图3，用于与中心集流式集流管4b结合时，汇流盒3的内、外管焊接孔3a、3b与b型散热体内、外管径相适应，汇流盒3长度中间有集流管焊接孔3c与中心集流式集流管4b适应，其长度两端与封板连接；其二见图4～5，汇流盒3与周边集流式单体集流管4c或周边集流式集流管4d连通时，其长度中间无集流管焊接孔3c，且长度一端与周边集流式单体集流管4c或周边集流式集流管4d的汇流盒焊接孔焊接时，另一端与封板焊接。
49.集流管形状有四种，见图2、32～35：第一种见图2，可调散热中心集流式集流管4a及连管4a1均为正方形或矩形管，当需焊接法兰管时可在可调散热中心集流式集流管4a长度中间开孔并与法兰管相适应；第二种见图32，中心集流式集流管4b为圆管、管上开有与汇流盒3相适应的汇流盒焊接孔，汇流盒焊接孔对面开有内管焊接孔，内管焊接孔与b型散热体第一至第四内管2f～ 2h、2m相适应，中心集流式集流管4b一端与封板连接、另一端与法兰连接；第三种见图33，周边集流式单体集流管4c为方形管或矩形管，管侧壁上开有汇流盒焊接孔并与汇流盒3的截面形状相适应、其对面的外侧中间与法兰管连通构成，两端与封板连接；第四种见图34，周边集流式集流管4d为方形管或矩形管构成环状连通，法兰管与方形管或矩形管构成环状管壁外侧中间连通、法兰管对面集流管内侧壁上开有汇流盒焊接孔并与汇流盒3的截面形状相适应。
50.电力变压器配套使用的散热装置形式为三种：
51.第一种安装无动力引风器7的可调散热中心集流式散热装置，见图1、2：由多个三层腔的a型散热体见图8、9、26～29，a型散热体在底端和中上部的轴向集流管焊接孔与可调散热中心集流式集流管4a连通构成a型散热单元，多个a型散热单元由连管4a1相连通，再与上下法兰连管相连通构成a型散热组合体见图2，散热组合体上端高于法兰连管，其具体高度依据变压器设计参数而定。图2的a型散热组合体上端安装无动力引风器7及连通的引风筒 6a，下端安装集风管5的散热单元、连通集风罩6b、风机8，构成变压器配套使用的散热装
置，见图1。
52.第二种安装无动力引风器7、风机8、油泵9的中心集流式散热装置、见图7：中心集流式散热组合体、见图3，由多个两层腔的b型散热体第一至第四内管2f、2g、2h、2m两端分别穿过汇流盒3，其中穿过集流管焊接孔3c的这一根内管长于其它散热体内管、其外侧与内管焊接孔3a周焊、多个b型散热体第一至第六外管1f、1g、1h、1j、1k、1m两端与汇流盒的外管焊接孔3b周焊，汇流盒3两端用封板焊接使两端封闭构成b型散热单元、见图19，多个汇流盒3的集流管焊接孔3c与中心集流式集流管4b的汇流盒焊接孔处周焊，多个b型散热单元的长内管与中心集流式集流管4b的内管焊接孔周焊构成中心集流式散热组合体见图3；上端安装无动力引风器7及连通的引风筒6a，下端安装集风管5的散热单元、连通集风罩6b、风机8，还可根据变压器参数要求在与散热组合体的管路上增置油泵9,构成变压器配套使用的散热装置，见图 7。
53.第三种安装无动力引风器7的周边集流式散热装置、见图6：由汇流盒3 和多个b型散热体组成b型散热单元，多个b型散热体第一至第六外管1f、 1g、1h、1j、1k、1m和b型散热体第一至第四内管2f、2g、2h、2m两端分别穿过汇流盒3、其外侧与内管焊接孔3a、外管焊接孔3b周焊构成b型散热单元，多个散热单元的汇流盒3与周边集流式单体集流管4c见图33、周边集流式集流管4d见图34构成散热组合体、见图4、5，散热组合体独立能与变压器配套使用；其散热组合体安装无动力引风器7构成散热装置、见图6，其散热组合体底部可增置风机8、油泵9以提高散热组合体的风冷散热效率和油泵循环散热效率，见图35。
54.a型散热体有三层腔体，见图8、9，a型散热体的形状：a型散热体第一外管1e、a型散热体第二外管1l外壁有轴向或径向均布、或螺旋状分布的散热翼翅10，a型散热体第一外管1e与a型散热体第一内管2e或a型散热体第二外管1l与a型散热体第二内管2l相套构成第一层腔；a型散热体第一内管2e、a型散热体第二内管2l自身为有轴向相通的夹层腔管体，夹层腔间内外壁由筋板相连形成多个轴向相通的通风腔为第二层腔；a型散热体第一内管2e、a型散热体第二内管2l中心腔为第三腔，图8中a型散热体第一外管1e与a型散热体第一内管2e为圆形，图9中的a型散热体第二外管1l 与a型散热体第二内管2l为方形，其余相同。所述a型散热体适用于可调散热中心集流式，见图1、2，当a型散热体用在可调散热中心集流式时，可分为四种结构，见图26～29。
55.b型散热体的形状有9例：b型散热体为二层腔结构,见图10～18，b型散热体第一至六外管1f、1g、1h、1j、1k、1m内壁与b型散热体第一至四内管2f、2g、2h、2m相套构成b型散热体第一层腔，b型散热体第一至四内管 2f、2g、2h、2m中心腔为第二层腔；b型散热体第一至六外管1f、1g、1h、1j、1k、1m外壁和b型散热体第一至四内管2f、2g、2h、2m内壁有轴向或螺旋状均布的翼翅10。例1见图10，b型散热体第一内管2f与b型散热体第一圆形外管1f为独立的内外圆形管相套；例2见图11，圆形的b型散热体第一内管2f、b型散热体第一外管1f之间的第一腔间有筋板相连；例3见图 12，腰圆形b型散热体第二内管2g与腰圆形b型散热体第二外管1g之间的第一腔间有筋板相连；例4见图13，b型散热体第三内管2h、b型散热体第三外管1h为内外椭圆形管、第一腔间有筋板相连；例5见图14，椭圆形的b 型散热体第三内管2h与b型散热体第三外管1h的第一层腔间有筋板相连，其b型散热体第三内管2h位置为偏外管中心放置；例6见图15，与例5图 14区别结构，圆形的b型散热体第一内管2f与椭圆形b型散热体第三外管 1h的第一层腔间有筋板相连；例7见图16，b型散热体第一内管2f为圆形、 b
型散热体第四外管1j主体为圆形并有径向对称矩形延伸，两端为圆角；例8 见图17，b型散热体第五外管1k大径圆管有径向对称小于大径的圆形延伸、其内有多个独立的圆形b型散热体第一内管2f为多个第二层腔；例9见图 18，内外矩形管，矩形的b型散热体第四内管2m与b型散热体第六外管1m 相套。以上9例b型散热体适用于图3中心集流式散热组合体、图4、33的周边集流式单体集流管4c的周边集流式单体散热组合体和图5、35周边集流式集流管4d的周边集流式散热组合体中。
56.a型散热体的三层腔结构，见图26：a型散热体第一外管1e轴向下部开有下集流管焊接孔、中上部开有上集流管焊接孔，a型散热体第一层腔结构由a 型散热体第一外管1e与a型散热体第一内管2e相套、相套之间上端用上环板 13相连、下端与下环板14相连构成；第二层腔为a型散热体第一内管2e自身的有轴向相通的夹层腔管状体，第三层腔为a型散热体第一内管2e的中心腔，在a型散热体第一内管2e壁上端的相邻筋板之间开有两处径向对称的开口，在开口处封堵第二层腔，与a型散热体第一内管2e的其它第二层腔无连通，形成了a型散热体第一层腔与第三层腔的连通口，a型散热体第一内管2e上端内壁与有延长封板的上盖12a的外径相连、有延长封板的上盖12a在连通口处的直径延长为封板，封堵连通口顶部构成了第一层腔与第三层腔之间的连通管道，a 型散热体第一内管2e下端内壁与底板15相连，在相连处焊接构成a型散热体第二层腔和a型散热体第三层腔，有延长封板的上盖12a圆心装有放气油阀11 与a型散热体第三层腔相通；从第一层腔的集流管焊接孔进入变压器油，通过放气油阀向第一层腔上部及第三层腔的全部充氮气，依据变压器参数当油温升高时油面不能高于上连通管道；a型散热体第一内管2e的下端壁有与上端同样的连通管道、a型散热体第三层腔下部连通管道进入变压器油，通过放气油阀向第三层腔和第一层腔的上部充入氮气，氮气可以对变压器油体积变化时起到容积补偿作用，适当选取容积补偿量时可使变压器油箱内腔和散热器内腔压力满足变压器设计参数。
57.a型散热体第三层腔内有囊状波纹管的结构，见图27：a型散热体第一内管2e的下端开口制成与上端同样的连通管道，其a型散热体第一内管2e下端内壁与内螺纹密封环17焊接、带有高分子材料制的囊状波纹管16通过内螺纹密封环17的底部与带有内外螺纹的紧固环18螺纹旋紧密封构成a型散热体第三层腔；其下部进入变压器油、上部充氮气，还可以根据变压器设计参数可全部注变压器油。当a型散热体第一内管2e底部无连通口时，还可以根据变压器设计参数可全部充氮气，囊状波纹管和氮气可以对变压器油体积变化时起到容积补偿作用，适当选取容积补偿量时可使变压器油箱内腔和散热器内腔压力满足变压器设计参数。
58.a型散热体第三层腔内有金属波纹管的结构，见图28：其a型散热体第一内管2e在上下连通口处轴向相邻筋板之间开多个径向通孔，其通孔不与第二层的其余通风腔相通，a型散热体第一内管2e下端内壁与内螺纹密封环17焊接、大径金属波纹管19外螺纹法兰与内螺纹密封环17之间放置环形密封圈 17a旋紧安装构成第三层腔体，其下部通过下部连通管道使第三层腔进入变压器油、其上部充氮气，或者根据变压器设计参数可全部注变压器油。金属波纹管和氮气可以对变压器油体积变化时起到容积补偿作用，适当选取容积补偿量时可使变压器油箱内腔和散热器内腔压力满足变压器设计参数。
59.a型散热体第三层腔内有大小径金属波纹管，见图29：大径金属波纹管19 上底板连接小径金属波纹管21与密封上盖12b连通，使a型散热体第一内管 2e中心通风，按图30所
示小径金属波纹管21上端与中空螺栓22焊接，中空螺栓22与密封上盖12b之间放置环形密封圈17a、见图30,螺母23与密封上盖12b之间放置环形密封圈17a,螺母23与中空管螺栓22旋紧安装构成，a型散热体第一内管2e中心上下为通风口，其a型散热体第三层腔下部注变压器油、上部充氮气，还可以根据变压器设计参数可全部注变压器油。大、小径金属波纹管19、21和氮气可以对变压器油体积变化时起到容积补偿作用，适当选取容积补偿量时可使变压器油箱内腔和散热器内腔压力满足变压器设计参数。