一种变频一体机自控水冷散热装置的制作方法

本发明属于煤矿电气设备技术领域，具体涉及一种变频一体机自控水冷散热装置。

背景技术

由于变频技术的发展以及变频启动的优势，越来越多的煤矿井下设备使用变频一体机进行驱动。但在使用过程中发现，由于传统的风冷散热系统散热效率低，变频器功率元件产生的热量不能及时交换出去，常常导致变频器的损坏，影响正常的生产工作。而且采用风冷散热的变频一体机体积较大，不符合矿井下对设备体积的要求。同时现有的水冷装置并不能实现对温度、压力、运行状态的监测与控制，散热效果非常不理想。

技术实现要素：

本发明为解决传统风冷散热装置散热效率低、体积大以及现有水冷散热装置不能对散热系统的温度、压力、运行状态实时的监测与控制的问题，提供了一种变频一体机自控水冷散热装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种变频一体机自控水冷散热装置，包括：ⅰ号循环泵、ⅱ号循环泵、ⅰ号电磁阀、ⅱ号电磁阀、ⅰ号止回阀、ⅰ号闸阀、ⅰ号过滤器、ⅱ号闸阀、ⅱ号过滤器、补水箱、ⅲ号过滤器、补水泵、电动三通阀、ⅱ号止回阀、ⅲ号止回阀、ⅰ号水管、ⅱ号水管、ⅲ号水管、电磁放气阀、水位传感器、水交换器、温度传感器、水冷板、水冷电机、ⅰ号冷却水管、ⅱ号冷却水管、板式换热器、ⅲ号冷却水管、氟利昂制冷器、压力传感器和主控板；

其中，ⅰ号电磁阀接于ⅰ号循环泵一侧，ⅱ号电磁阀接于ⅱ号循环泵一侧，ⅰ号循环泵和ⅱ号循环泵并联连接，互为备用，另一侧均连接ⅰ号止回阀，ⅰ号闸阀、ⅰ号过滤器与ⅱ号闸阀、ⅱ号过滤器并联，并联结构的一端连接ⅰ号止回阀，另一端连接电动三通阀，电动三通阀通过ⅰ号水管与水交换器相连，ⅰ号水管上装有ⅱ号止回阀，水交换器装有电磁放气阀和水位传感器；补水箱通过ⅲ号过滤器与补水泵连接，补水泵通过ⅲ号止回阀和ⅱ号水管与水交换器相连，水交换器通过ⅲ号水管与变频器的水冷板进水口相连；ⅰ号水管和ⅱ号水管管口设置于水交换器顶部，ⅲ号水管的管口设置于水交换器底部，ⅰ号冷却水管一端接于水冷板的出水口，其上安装有温度传感器，ⅰ号冷却水管的另一端进入板式换热器，进行换热循环后接于水冷电机的后端盖进水口，水冷电机的电机出水口处接有ⅱ号冷却水管，ⅱ号冷却水管另一端进入板式换热器进行换热循环，并与ⅰ号电磁阀、ⅱ号电磁阀连接，且ⅱ号冷却水管上装有压力传感器，氟利昂制冷器通过ⅲ号冷却水管与板式换热器相连。

其中，主控板与ⅰ号循环泵、ⅱ号循环泵、ⅰ号电磁阀、ⅱ号电磁阀、电动三通阀、电磁放气阀、水位传感器、补水泵、温度传感器、压力传感器、氟利昂制冷器连接，实现水冷系统的自动控制。

其中，水冷板包括水冷板进水口、水冷板出水口、冷却管、基座，冷却管采用散热效率高的材料，基座使用的材料要兼顾散热与较高的强度，冷却管嵌于基座中，且进水水路与出水水路路径相同，保证均匀散热。

其中，水冷电机包括内壳、外壳套、前端盖、后端盖，内壳、外壳套、前端盖、后端盖之间形成空腔，之间由隔板隔开，形成水道，ⅰ号隔板、ⅱ号隔板相隔180°布置，长度等于前后端盖之间的距离，其余隔板长度短于前后端盖之间的距离，相邻的两块隔板分别焊接于前、后端盖之上，隔板间留有均匀的间距，后端盖外侧上方开有后端盖进水口，后端盖内侧下方开有电机ⅰ号进水口，前端盖内侧上方开有前端盖进水口，前端盖内侧下方开有电机ⅱ号进水口，后端盖内侧上方焊接出水管，穿过后端盖接于电机出水口。

本发明相比现有技术具有的有益效果是：

本发明提供了一种变频一体机自控水冷散热装置，通过主控板可以实现整个水冷散热系统的实时监测以及自动控制；主控板采集温度传感器、压力传感器、水位传感器的数据，可以实现调节温度、控制压力、切换循环泵、自动补液等功能；当散热系统发生故障时，也可以进行报警停机，防止变频器过热损坏；电机采用水冷方式，对前、后端盖，电机机身同时进行冷却，冷却效率大大提高，减小了电动机的体积；使用串联水路同时对变频器和电机进行冷却，确保散热均匀；使用板式换热器和氟利昂制冷器的组合不仅可以实现快速散热，而且还可以对温度进行调控，防止冷却水过热散热效率降低或过冷在水管表面凝成水珠短路设备。

附图说明

图1是本发明提供的一种变频一体机水冷散热装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种变频一体机水冷散热装置中的水冷板的结构示意图；

图3是本发明提供的一种变频一体机水冷散热装置电机壳套水冷水流的前视示意图；

图4是本发明提供的一种变频一体机水冷散热装置电机壳套水冷水流的后视示意图；

图5是本发明提供的一种变频一体机水冷散热装置电机壳套的示意图。

图中：1-ⅰ号循环泵，2-ⅱ号循环泵，3-ⅰ号电磁阀，4-ⅱ号电磁阀，5-ⅰ号止回阀，6-ⅰ号闸阀，7-ⅰ号过滤器，8-ⅱ号闸阀，9-ⅱ号过滤器，10-补水箱，11-ⅲ号过滤器，12-补水泵，13-电动三通阀，14-ⅱ号止回阀，15-ⅲ号止回阀，16-ⅰ号水管，17-ⅱ号水管，18-ⅲ号水管，19-电磁放气阀，20-水位传感器，21-水交换器，22-温度传感器，23-水冷板，231-水冷板进水口，232-水冷板出水口，233-冷却管，234-基座，24-水冷电机，241-后端盖，242-前端盖，243-后端盖进水口，244-电机ⅰ号进水口，245-前端盖进水口，246-电机ⅱ号进水口，247-出水管，248-电机出水口，249-外壳套，2410-内壳，2411-空腔，2412-ⅰ号隔板，2413-ⅱ号隔板，25-ⅰ号冷却水管，26-ⅱ号冷却水管，27-板式换热器，28-ⅲ号冷却水管，29-氟利昂制冷器，30-压力传感器，31-主控板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

参阅图1，图1是本发明提供的一种变频一体机水冷散热装置的结构示意图。该装置包括：ⅰ号循环泵1、ⅱ号循环泵2、ⅰ号电磁阀3、ⅱ号电磁阀4、ⅰ号止回阀5、ⅰ号闸阀6、ⅰ号过滤器7、ⅱ号闸阀8、ⅱ号过滤器9、补水箱10、ⅲ号过滤器11、补水泵12、电动三通阀13、ⅱ号止回阀14、ⅲ号止回阀15、ⅰ号水管16、ⅱ号水管17、ⅲ号水管18、电磁放气阀19、水位传感器20、水交换器21、温度传感器22、水冷板23、水冷电机24、ⅰ号冷却水管25、ⅱ号冷却水管26、板式换热器27、ⅲ号冷却水管28、氟利昂制冷器29、压力传感器30和主控板31。

其中，ⅰ号循环泵1和ⅱ号循环泵2并联连接，互为备用，定期切换运行，保证两个循环泵都可处于正常运行的状态。ⅰ号电磁阀3接于ⅰ号循环泵1之前，ⅱ号电磁阀4接于ⅱ号循环泵2之前，控制水流的方向。ⅰ号止回阀5保证水流单向流动，不会倒灌回循环泵。ⅰ号闸阀6、ⅰ号过滤器7与ⅱ号闸阀8、ⅱ号过滤器9并联，两个过滤器互为备用，方便在不影响水冷装置正常运行的情况下拆下过滤器清理更换。其后接电动三通阀13，通过ⅰ号水管16与水交换器21相连，ⅰ号水管16上装ⅱ号止回阀14，水交换器21装有电磁放气阀19和水位传感器20，补水箱10通过ⅲ号过滤器11与补水泵12连接，补水泵12通过ⅲ号止回阀15和ⅱ号水管17与水交换器21相连，水交换器21通过ⅲ号水管18与变频器的水冷板23的进水口231相连，ⅰ号水管16和ⅱ号水管17接于水交换器21顶部，ⅲ号水管18通入水交换器21底部，ⅰ号冷却水管25接于水冷板23的出水口232，其上安装有温度传感器22，ⅰ号冷却水管25进入板式换热器27循环后接于水冷电机24的后端盖进水口243，水冷电机24的电机出水口248处接有ⅱ号冷却水管26，ⅱ号冷却水管26进入板式换热器27循环之后与ⅰ号电磁阀3、ⅱ号电磁阀4连接，且ⅱ号冷却水管26上装有压力传感器30，氟利昂制冷器26通过ⅲ号冷却水管28与板式换热器27相连。主控板31与ⅰ号循环泵1、ⅱ号循环泵2、ⅰ号电磁阀3、ⅱ号电磁阀4、电动三通阀13、电磁放气阀19、水位传感器20、补水泵12、温度传感器22、压力传感器30、氟利昂制冷器26连接，通过采集处理传感器的数据控制各个器件设备动作。初次运行时，关闭电动三通阀13，打开电磁放气阀19，补水泵12工作。当水交换器21中的水位到达4/5位置时，关闭电磁放气阀19，打开ⅰ号电磁阀3、电动三通阀13的阀①和阀③，开始向水冷管道送水。当检测到电动三通阀13中有水流过，关闭阀③，打开阀②，此时水冷管道送水完成。关闭补水泵12，打开ⅰ号循环泵1水冷管道内的冷却水开始循环。冷却水通过水交换器21流入水冷板23，对变频器进行降温后由水冷板出水口232流出，温度传感器22检测冷却水的温度，若温度过高则主控板31控制氟利昂制冷器29加强制冷，若温度太低则减小制冷功率，保证变频器的温度维持在一个合适的值。若冷却水温度异常，则主控板控制一体机停止运行。之后冷却水流入板式换热器27降温，然后流入水冷电机24，对其进行冷却。冷却水从水冷电机出水口248流出后再次进入板式换热器27进行冷却。压力传感器30监测整个管道内的压力。由于冷却水受热后体积会发生变化，管道内的压力也会随之变化。若压力处于正常范围内，可通过控制电磁放气阀19来调节管道内的压力，当管道内的压力异常时，主控板控制一体机停止运行。水交换器21可以保证管道内没有空气，提高冷却效率。由于冷却水在循环冷却的过程中会产生损耗，当水位传感器20检测到水交换器21中的水位低于1/5时，主控板31控制循环泵停止工作，关闭电动三通阀13，打开电磁放气阀19，补水泵12工作，向水交换器21中加水。水位到达4/5时，补水泵12停止工作，电磁放气阀19关闭，电动三通阀13打开，循环泵重新启动，补水完成，系统恢复正常运转。整个过程短暂，不会影响一体机正常运行。整个水路采用串联方式，可以保证每个位置都会有冷却水流过。

水冷板23包括水冷板进水口231、水冷板出水口232、冷却管233、基座234，其中冷却管233采用散热效率高的材料，基座234使用的材料要兼顾散热与较高的强度，冷却管233嵌于基座234中，且进水水路与出水水路路径相同，保证均匀散热。冷却管可根据变频器内部功率元件的发热情况调整布置的疏密程度，提高散热的效率。水冷电机24包括内壳2410、外壳套249、前端盖242、后端盖241，内壳2410、外壳套249、前端盖242、后端盖241之间形成空腔2411，之间由隔板隔开，形成水道，ⅰ号隔板2412、ⅱ号隔板2413相隔180°布置，长度等于前后端盖之间的距离，其余隔板长度短于前后端盖之间的距离，相邻的两块隔板分别焊接于前后端盖之上，隔板间留有均匀的间距，如图5所示。后端盖241外侧上方开有后端盖进水口243，后端盖241内侧下方开有电机ⅰ号进水口244，前端盖242内侧上方开有前端盖进水口245，如图3所示。前端盖242内侧下方开有电机ⅱ号进水口246，后端盖内侧上方焊接出水管247，穿过后端盖接于电机出水口248，如图4所示。冷却水从后端盖进水口243流入电机后端盖241，然后从电机ⅰ号进水口244流入电机机身水道冷却电机半个机身，之后通过前端盖进水口245进入电机前端盖242进行冷却，之后通过电机ⅱ号进水口246进入电机机身水路对电机的另一半进行冷却，最后通过出水管247流到电机出水口248，完成电机的冷却。

相比现有技术，本发的变频一体机自控水冷散热装置通过主控板可以实现整个水冷散热系统的实时监测以及自动控制；主控板采集温度传感器、压力传感器、水位传感器的数据，可以实现调节温度、控制压力、切换循环泵、自动补液等功能；当散热系统发生故障时，也可以进行报警停机，防止变频器过热损坏；电机采用水冷方式，对前、后端盖，电机机身同时进行冷却，冷却效率大大提高，减小了电动机的体积；使用串联水路同时对变频器和电机进行冷却，确保散热均匀；使用板式换热器和氟利昂制冷器的组合不仅可以实现快速散热，而且还可以对温度进行调控，防止冷却水过热散热效率降低或过冷在水管表面凝成水珠短路设备。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。