一种高电压隔离大功率设备冷却系统的制作方法

文档序号:13940884

本实用新型涉及功率设备冷却技术领域,具体涉及一种高电压隔离大功率设备冷却系统。



背景技术:

在高压型加速器和离子注入机中,由于各种应用对束流强度需求的不断增长使得各种束流元件和电源的功率也在不断增加,这就造成了处于高电位的设备待冷却功率越来越大,从几kW到上百kW不等。如何将这些大功率设备所产生的热量排到外界环境中成为强流高压型加速器或大功率注入机面临的技术难题。对于采用将冷水机置于高压仓内是最简单的想法,直接将风冷式冷水机置于高电位,利用空气将冷水机置换的功率排除到环境中,对于功率较小情况这种方法是可行的。而随着冷却功率的增大,采用这种方法将会厂房的空调系统带来巨大的负荷,成本高昂且工程实施难度较大。因此有鉴于此,对于如何寻找到一种结构简单、节约能源且安全可靠的大功率设备冷却系统结构就显得尤为重要。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的缺陷,本实用新型的目的在于提供一种结构简单、节约能源且安全可靠的高电压隔离大功率设备冷却系统。

为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:

一种高电压隔离大功率设备冷却系统,所述冷却系统包括大功率待冷却设备,其特征在于:所述冷却系统还包括循环冷水机、设置于所述大功率冷却设备四周外围的用于屏蔽其内高电压的高压屏蔽仓、设置在所述高压屏蔽仓底端处的高压绝缘支柱、与所述循环冷却水机相连用于对其内的冷却水维持在高电阻率状态的电离子置换装置、与所述循环冷水机相连通的主冷却管道、与所述大功率待冷却设备相连的高电位冷却管道以及连接在所述主冷却管道和高电位冷却管道之间的绝缘冷却管道,其中位于所述循环冷水机中的冷却水依次通过所述主冷却管道、绝缘冷却管道和高电位冷却管道实现对所述大功率待冷却设备进行循环降温冷却。

进一步,所述冷却系统还设置有地电位屏蔽仓,其中该地电位屏蔽仓设置在所述高压屏蔽仓四周外围上,所述绝缘冷却管道设置在所述地电位屏蔽仓内。

进一步,所述电离子置换装置包括交换树脂桶以及净化旁路管道,其中所述交换树脂桶通过所述净化旁路管道与所述循环冷水机相连通。

进一步,所述高电位冷却管道为采用金属材质制作而成的金属管道结构。

进一步,所述绝缘冷却管道为采用螺旋状的排列方式进行安装。

进一步,所述绝缘管道为采用聚乙烯管。

进一步,所述循环冷水机采用水冷式或风冷式结构。

更进一步,所述循环冷水机的冷却水温在15~30度可调,压力0.6Mpa。

再进一步,所述循环冷水机的水箱、泵组和管路采用304不锈钢。

进一步,所述循环冷水机使用工业级的阴阳离子交换树脂保持冷却水的电阻率不低于10MΩcm。

本实用新型的有益效果在于:通过采用循环冷水机为处于高压大功率待冷却设备进行冷却,其中为了保证安全,大功率待冷却设备其外围四周设置有高压屏蔽仓,对连接在大功率待冷却设备上的高电位冷却管道进行高压屏蔽,同时为了保证循环冷水机其内循环的水始终处于较高电阻率水平,本方案通过设置有电离子置换装置,利用其对冷却水中的阴阳离子进行置换,维持冷却水处于较高电阻率水平,总体而言,本方案通过利用处于地电位的循环冷水机内的冷却水在进行阴阳离子置换后,保持冷却水的电阻率,使用绝缘管道将处于地电位的冷却水输运至高电位并为处于高电位的设备提供冷却水,经过设备后的去离子水再通过绝缘管道从高电位返回处于地电位的水冷机,实现去离子水的循环使用;整个系统结构简单、安全可靠,解决了高电位隔离大功率设备冷却的技术难题,同时相比传统的冷却方式极大的节约了能源。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式中的工作原理结构示意图。

图中的附图标记说明:

100-冷却系统,1-循环冷水机,2-大功率待冷却设备,3-高压屏蔽仓,4-高电位冷却管道,5-绝缘冷却管道,6-主冷却管道,7-电离子置换装置,701-交换树脂桶,702-净化旁路管道,8-地电位屏蔽仓,9-高压绝缘支柱。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

参照图1所示,本实施例提供一种高电压隔离大功率设备冷却系统,该冷却系统100包括大功率待冷却设备2,还包括循环冷水机1、设置在大功率冷却设备四周外围的用于屏蔽其内高电压的高压屏蔽仓3、设置在高压屏蔽仓3底端处的高压绝缘支柱9、与循环冷却水机1相连用于对其内的冷却水维持在高电阻率状态的电离子置换装置7、与循环冷水机1相连通的主冷却管道6、与大功率待冷却设备2相连的高电位冷却管道4以及连接在主冷却管道6和高电位冷却管道4之间的绝缘冷却管道5,其中位于循环冷水机1中的冷却水依次通过主冷却管道6、绝缘冷却管道5和高电位冷却管道4实现对大功率待冷却设备2进行循环降温冷却。所述循环冷水机采用水冷式或风冷式结构将热量最终排除到外界环境中。

为了减少高压屏蔽仓3的外形尺寸和节约成本,同时在实际中可以根据需要灵活安排循环冷水机1各功能模块以及管道布置,本实施例中上述冷却系统100还设置有地电位屏蔽仓8,其中该地电位屏蔽仓8设置在高压屏蔽仓3四周外围上,绝缘冷却管道5设置在地电位屏蔽仓8内。

此外,本实施例中的上述电离子置换装置7优先地采用包括交换树脂桶701以及净化旁路管道702,其中交换树脂桶701通过净化旁路管道702与循环冷水机1相连通。交换树脂桶701中的树脂可定期进行更换,以保证其置换离子能力。此外,本实施例中采用置换离子作业后的冷却水作为冷却介质,主要考虑到其安全性较好,且对环境没有任何污染。

另外为了使得高电位冷却管与高压屏蔽仓3处于同一电位,本实施例中的上述高电位冷却管优先的采用金属管制作而成。

同样的本实施例为了增大爬电距离,本实施例中的上述绝缘冷却管道5为采用螺旋状的排列方式进行安装,进一步的该绝缘冷却管道5采用绝缘性能良好的聚乙烯管构成。

总体而言,本方案通过利用处于地电位的循环冷水机1内的冷却水在进行阴阳离子置换后,保持冷却水的电阻率,使用绝缘管道将处于地电位的冷却水输运至高电位并为处于高电位的设备提供冷却水,经过设备后的去离子水再通过绝缘管道从高电位返回处于地电位的水冷机,实现去离子水的循环使用;整个系统结构简单、安全可靠,解决了高电位隔离大功率设备冷却的技术难题,同时相比传统的冷却方式极大的节约了能源。

本实用新型所述系统的应用实例:400kV高压隔离冷却,高电位待冷功率30kW。循环冷水机采用水冷式结构,冷却水温在15~30度可调,压力0.6Mpa。冷水机的水箱、泵组和管路采用304不锈钢,使用工业级的阴阳离子交换树脂保持冷却水的电阻率不低于10MΩcm。聚乙烯材料的管路作为高低电位间水冷通路,可为高电位上冷却设备提供冷却水。

显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

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