一种具有回风道的主动冷却防爆正压柜的制作方法

文档序号:14444856阅读:549来源:国知局
一种具有回风道的主动冷却防爆正压柜的制作方法

本实用新型涉及一种应用在易燃易爆环境下的电气柜,具体涉及一种具有回风道的主动冷却防爆正压柜。



背景技术:

正压柜是在防爆场所使用的电气控制柜,其基本原理是在柜体封闭的情况下向柜内通入空气,使柜内压力大于环境压力,进而防止危险气体进入柜内,使内部的普通电气元件能正常运行。由于柜内压力大于环境压力,因而称为正压柜。由于正压柜是全密封结构,给正压柜内部降低带来困难。

目前常用的冷却方法主要有:

1、自然冷却

这种方法通过正压柜外壁自然散热的方式进行工作,适用于正压柜内发热较少,且外部环境温度较低时采用。在正压柜运行时,由于发热而导致内部温度升高时,正压柜外壁的温度也随着升高,这时柜内热量通过外壁向环境自然散出。为了增加散热效果,有时需在柜壁安装散热器。

由于热量只能从高瀑向低温传递,因而柜内温度一定高于环境温度。当环境温度较高、柜内外温差较小时,散热效果不明显。

2、循环冷却(水冷)

循环冷却一般是在自然冷却不能满足要求时采用的冷却方法,其冷却效果优于自然冷却。这种方法通过设置柜内外循环管道,使冷却液(水)在柜内管道中被环境加热后,流动到柜外管道中再散热。由于冷却液多用水,因而称为水冷。

这种方式通过冷却液(水)将柜内的热量直接带出柜外,再通过管道壁散热,虽然能散出更多热量,但也只能将热量从高温向低温传递,当环境温度较高、柜内外温差较小时,散热效果不明显。

3、排气冷却

这种冷却方法是将正压柜的排气通道打开,将正压柜内的热空气排出的冷却方法。这种方法在排气的同时,需加大进气的供给,以维持柜内的正压,因而换气速度缓慢,冷却效果有限,若加大排气量,可能造成正压柜失压。

4、空调式散热

这种方式采用加装空调的方式低柜降低,但存在柜内外空气流通的情况,不能用于正压柜,且空调成本高。



技术实现要素:

本实用新型提供一种具有回风道的主动冷却防爆正压柜,采用主动冷却技术,在正压柜内发热相对较多、环境温度相对较高及柜内外温差小的情况下,实现柜内快速冷却,保持柜内较低的温度。甚至在极端情况下控制柜内温度低于环境温度,彻底解决正压柜的冷却问题。

本实用新型具体如下。

一种具有回风道的主动冷却防爆正压柜,包括柜腔换气系统、主动冷却系统、内循环系统和冷却控制系统,其特征在于,所述内循环系统包括轴流风机、正压柜腔、回风道和导流装置;所述回风道布置在正压柜左、右两侧,贴侧壁扁平分布,所述内循环系统在工作时,柜内气流在轴流风机的驱动下,形成从风机口开始、经内腔、 回风道、 导流板、 换热器,再到风机口的循环气流。

进一步地,所述导流装置为导流板。

进一步地,在回风道内加装换热器。

进一步地,在柜内划分工作腔和循环风道。

进一步地,所述柜腔换气系统包括柜体、进气通道、排气通道及进排气控制部分。

进一步地,柜腔换气系统中的进气口、排气口布置在的柜内腔对角位置。

进一步地,所述主动冷却系统包括压缩机、制冷剂循环管路、柜内吸热式热交换器、柜外放热式热交换器及相关控制电路。

进一步地,所述制冷剂循环管路包括循环管、毛细管和干燥器。

进一步地,在正压柜上设置过壁孔。

本实用新型具有以下优点:

1.采用内循环的系统,使内腔、回风道、导流板、换热器、风机等形成循环风道,使柜内温度均匀,并将热气流经过内换热器,提高冷却效果;

2.回风道贴壁布置,由于回风道中是热气流,因而能充分利用柜壁进行直接散热;

3.采用压缩式制冷原理,能够将热从低温向高温传递,实现即使环境温度较高,也能对柜内进行充分冷却;

4.冷却系统所需的压缩机等电气系统,因为可以安装在正压柜内的安全事环境,因而可以采用非防爆器件,降低成本;

采用内、外换热器,提高冷却效果。

附图说明

图1为主动冷却式正压柜结构及工作原理示意图;

图2为回风道及内换热器横截面示意图;

其中,1-导流板,2-内热交换器,3-风机,4-回风道, 5-压缩机及控制系统, 6-进气通道,7-排气通道,8-毛细管,9-干燥器,10-外热交换器,11-循环管路,12-温度传感器,13-柜体,14-换热器,15-回风道。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

一种具有回风道的主动冷却防爆正压柜,包括柜腔换气系统、主动冷却系统、内循环系统和冷却控制系统。所述内循环系统包括轴流风机、正压柜腔、回风道和导流装置;正压柜可以选标准规格、型号的正压柜,也可以特殊设计。本专利对正压柜本身上无特殊要求。考虑正压柜前、后开门的需要,所述回风道布置在正压柜左、右两侧,贴侧壁扁平分布,减小对柜内腔有效空间的占用,所述内循环系统在工作时,柜内气流在轴流风机的驱动下,形成从风机口开始、经内腔、 回风道、 导流板、 换热器,再到风机口的循环气流。

所述冷却控制系统控制正压柜的温度,通过检测柜内不同位置的温度,控制正压柜间歇工作(或变频工作),使柜内温度保持在设置范围内。当温度超限时,给出报警或提示。由于冷却控制系统的所在电路均在正压柜内,因而可以选取非防爆器件。

所述导流装置可以为导流板,其主要作用是使回风道的气流均匀通过下面的换热器,可以采用简单的多孔板结构,需优化孔大小、形状的疏密。

对于主动冷却式正压柜,其内部换热器相当于一个集中“冷源”,由于冷源的相对集中,容易造成正压柜腔内部的温度分布不均。而内循环系统可以使柜内充分冷却,并使柜内温度分布均匀的效果,因而正压柜极为重要。

工作时,柜内气流在轴流风机的驱动下,形成从风机口开始、经内腔、 回风道、 导流板、 换热器,再到风机口的循环气流。

气流经换热器后,变成冷空气,吹向柜腔,对整个柜腔进行冷却;气流经柜腔后,被柜内发热元器件加热后,温度升高,然后经循环风道后,以导流板的作用下,分散式经过换热器,冷却后进行下一个循环的工作。

柜腔换气系统由柜体、进气通道、排气通道及进排气控制部分构成,是标准正压柜的基本配置,使正压柜内各部分能充分换气即可。

主动冷却系统,采用压缩式制冷原理,由压缩机、制冷剂循环管路、柜内吸热式热交换器、柜外放热式热交换器及相关控制电路等构成;柜内吸热式热交换器可以采用片状、网状,冷却管在内部往复排列,气流经过后,空气与管内制冷剂能充分进行热交换;柜外放热式热交换器为自然风冷式,结构简单,管均匀排列即可;内部冷却系统因不需要很低温度,因而毛细管相对粗短,既能保证冷却效果,又能防止冷凝水的产生。

主动冷却系统中的压缩机在压缩功率上,需根据柜内总发功率选取,通常压缩机功率为制冷功率的30%。

制冷剂循环管路包换图中的循环管、毛细管、干燥器等构成。毛细管的长度与内径,决定内部管的温度,其关系为,毛细管越长、内径越小,则阻力越大,则内部温度越低。过低的内部温度,容易造成冷凝水。

其工作原理简述如下:

1)压缩机从柜内侧管路中吸入低温制冷剂蒸汽,经压缩变为高压、高温制冷剂蒸汽,送往柜外管路中;

2)柜外管路中的高温、高压制冷剂蒸汽,经过柜外换热器放热降温后,最终变为常温液态;

3)常温液态制冷剂体通过毛细管后,进入柜内管路,由于毛细管的节流作用,部分液态制冷剂因低压而汽化。由于汽化过程需吸收汽化热,因而在柜内管路中形成低温的气液混合物;

4)低温的气液混合物经柜内换热器吸收柜内热,使柜内温度降低,实现主动制冷的同时,变成低温制冷剂蒸汽,再次被压缩机吸入,进行下一循环的工作。

在这个循环过程中,柜内热量不断地经柜内换热器传递给制冷剂;循环到柜外,经外部换热器散出。制冷剂在柜内时变成低温,能够更好地吸热;而到柜外时变成高温,能更好地放热。以这种方式循环工作,主动地将热量从柜内传到柜外,甚至能实现柜内温度低于柜外的环境温度。

在另一具体实施方式中,当柜内外温度较大时(内部温度高),可以在回风道内贴壁加装换热器,充分利用柜壁散热。回风道换热器,在结构要减少对气流的阻碍,可以选用常见和形材,图2所示为一种可能的换热器横截面图。

在另一具体实施方式中,在正压柜基本结构的基础上,增加过壁孔,在保证相对密封的前提下,使循环管路能够进行柜内、外循环工作,将热量带出柜外。连通柜内外的管路过壁孔与正常穿线的过壁孔结构相同,孔径大小及密封方式与电缆过壁孔相同。在设计过壁孔数量时,要考虑管路占用2个过壁孔,防止遗漏。

在另一具体实施方式中,在柜内划分工作腔、循环风道等多腔,构成内部气流循环系统,实现柜内不同部分的均匀冷却。

在另一具体实施方式中,柜腔换气系统中的进气口、排气口布置在的柜内腔对角位置。使空气经过柜内腔,同时兼顾回风道内的气流交换。其原则是:经过一段时间的换气后,使柜内所有空气都充分换气,不能留死角。图1中的柜内腔对角位置,就是一种可行的布置。进、排气要求与通常正压柜相同。

一种防爆正压柜的主动冷却方法,工作时包括以下步骤:换气模式和运行模式。

换气模式,是指对正压柜进行开门检修后,再次正常工作前的准备工作。其主要作用是将柜内的危险性气体充分排出,代之以从进所口充入的安全气体,一般是空气。

在气换气过程中,需采用防爆监控系统监控正压柜内的压力等信息,在满足规定条件后换气结束,关闭排气口,进气口继续进气,保证柜内的压力大于外部在大气压,然后再给正压柜进行上电。

运行模式,是正压柜的正常工作模式,这时正压柜给内部的电气系统提供安全的工作环境。主要包括对正压柜进行温度、压力等进行控制。

在对正压柜上电后,正压柜内的主动制冷系统,以及柜内的其它电路才能工作。这时随着柜内其它元件的工件发热,导致柜内温度升高,这时主动制冷系统对柜内温度进行自动调节:当温度高于设定值时,主动制冷系统中在压缩机起动,开始对柜内进行降温;当温度低于一定值时,压缩机停止工作;在这个过程中,内部循环系统一直工作,以保持柜内温度均匀。

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