快速动力集中动车组大功率冷却塔的制作方法

本发明涉及车辆用冷却装置技术领域，特别地，涉及一种快速动力集中动车组大功率冷却塔。

背景技术：

随着国内轨道交通快速的发展，特别是对集中动力动车组集成性、可靠性提出了极高的要求，其中包括对牵引变流器和牵引变压器性能和可靠性要求，而冷却塔是动车组牵引变流器和牵引变压器冷却的主要设备。集中动力动车组结构更紧凑，对结构设计要求更高，而在目前国内外设计的冷却塔设计上依然存在结构复杂、辅助结构繁多，空间利用率低，安装、拆卸不便，噪音大，无法进行时时监控部件运行状态，有效防范系统故障的功能，维护成本高等问题。

因此，业内急需一种快速动力集中动车组大功率冷却塔的新型技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述问题，在保证牵引变流器和牵引变压器工作环境温度稳定的前提下，提供一个结构简单，质量轻，维修方便，密封性能好，制造成本低，噪音低，智能化的快速动力集中动车组大功率冷却塔，同时可实现对牵引变流器和牵引变压器的同步冷却。

为实现上述目的，本发明提供了快速动力集中动车组大功率冷却塔，所述冷却塔用于牵引变压器和牵引变流器的冷却，所述冷却塔包括顶盖、机架、冷却风机、换热器、底座、屏蔽泵、膨胀水箱、油管路、水管路、继电器和在线检测装置，所述顶盖、机架、换热器、底座自上而下依次构成所述冷却塔的风冷通道，所述顶盖、机架、换热器和底座间通过紧固件连接；所述冷却风机设置在机架内部，所述屏蔽泵、膨胀水箱和继电器设置在所述机架的侧壁上；

所述换热器的进水腔与牵引变流器的出水管相连，所述换热器的出水腔与所述屏蔽泵的进水管相连，所述屏蔽泵的出水管与牵引变流器的进水管相连，所述油管路与牵引变压器相连；

所述在线检测装置包括控制模块、信号采集模块和信号处理模块，所述信号采集模块设置在冷却风机上。

进一步的，所述信号采集模块包括风速风向传感器、振动速度传感器和轴承温度传感器；所述风速风向传感器位于冷却风机的进风口处，振动速度传感器位于冷却风机的电机的底部，轴承温度传感器位于冷却风机的电机的轴承上。

进一步的，所述机架采用铝合金整体焊接而成；所述机架与副油箱通过焊接为一体式骨架结构。

进一步的，所述冷却风机有两个，所述冷却风机为双速轴流风机；所述机架为双风通道的机架。

进一步的，所述换热器为微波型换热器，微波型换热器为铝合金翅片结构，微波型换热器的芯体采用整体电泳处理。

进一步的，所述膨胀水箱包括上腔和下腔，上腔通过水管与下腔相连；下腔设置有水位显示仪和水位检测开关。

进一步的，所述膨胀水箱的顶部还设置有双向压力阀；所述膨胀水箱的材质为铝合金。

进一步的，所述屏蔽泵的进水口和出水口均通过金属波纹软管分别与换热器和牵引变流器相连。

进一步的，所述底座采用不锈钢整体焊接而成。

进一步的，所述机架上设有可视维护门，可视维护门通过螺栓安装在机架正面。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的快速动力集中动车组大功率冷却塔，主要适用于动力集中型车辆，由于动力集中型车辆宽度较和谐系列车辆减少11％，同时功率较以往功率最大的和谐系列车辆增加50％，为满足散热功率要求，换热器采用微波型高效换热器，冷却塔采用两个轴流风机进行同步冷却。考虑两个风机同时工作或单风机工作时产生的互吸和互通的影响及装置结构简单，所占空间小，设置成双风通道。该冷却塔在保证牵引变流器和牵引变压器工作环境温度稳定的前提下，不仅结构简单，质量轻，维修方便，密封性能好，制造成本低，噪音低，智能化，同时可实现对牵引变流器和牵引变压器同步冷却。

2、本发明提供的快速动力集中动车组大功率冷却塔，采用微波型高效换热器，所述微波型高效换热器采用全铝合金翅片，在降低系统风阻的情况下，增加风翅片的面积，可提高换热效率；同时为提高换热器的防腐蚀能力，换热器的芯体采用整体电泳处理，防腐蚀能力得到大大的提升。

3、本发明提供的快速动力集中动车组大功率冷却塔，膨胀水箱采用铝合金材质，膨胀水箱结构分上下两腔，上腔充满冷却液，系统补水排气管路均与上腔相连；下腔通过水管与上腔相连，其结构保证在下腔有冷却液时上腔为充满状态；下腔设置一个水位显示仪及两个水位检测开关，保证一旦下腔缺水时能及时告警。同时，在水箱顶部设置有一个双向压力阀，以保证箱体内维持正常的压力范围。当系统压力大于上限值时，压力阀开启，实现向外排气；当系统压力小于下限值时，压力阀开启，实现向外吸气，来实现系统压力平衡。

4、本发明提供的快速动力集中动车组大功率冷却塔，采用低噪音屏蔽泵，屏蔽泵安装在冷却塔左侧，屏蔽泵的进水口和出水口均通过金属波纹软管分别与换热器和牵引变流器连接，一方面可有效降低了管道与屏蔽泵的制造精度，可通过金属波纹软管进行自由调节；另一方面，可减少由于屏蔽泵的振动对结构的影响，提高了产品的使用寿命。此外，采用屏蔽电泵有效的降低了系统噪音，同时可提供更高的可靠性能。

5、本发明提供的快速动力集中动车组大功率冷却塔，通过在线监测装置检查冷却风机进口的风量，可以有效的判断该冷却风机的运行情况，如果发生数据异常，可及时将数据进行保存，发送命令至司机室和远程监测数据库，工程技术人员可第一时间对数据进行分析获得造成异常的原因，及时避免由于冷却风机的故障造成击破。通过对电机前后轴承的温度和电机的振动速度进行监控，可以时时监控电机轴承的工作状态，在轴承出现异常之前发现问题，如发生温度超差或者电机振动速度过大，车辆监控系统可第一时间获得此信息，通过检测系统可将异常信息第一时间发回远程监控数据库，有利于工程技术人员进行异常信息分析，及时提供解决方案。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例快速动力集中动车组大功率冷却塔的结构示意图；

图2是本发明优选实施例快速动力集中动车组大功率冷却塔的双风通道机架的结构示意图；

图3是本发明优选实施例快速动力集中动车组大功率冷却塔的在线监测装置的原理图；

图4是本发明优选实施例快速动力集中动车组大功率冷却塔的冷却风机传感器安装示意图；

其中，1、换热器，2、机架，3、冷却风机，5、膨胀水箱，6、屏蔽泵，7、继电器，8、金属波纹软管，9、底座，10、顶盖，11、顶盖调整垫圈，12、可视维护门，13、信号采集模块，14、温度传感器一，15、温度传感器二，16、振动速度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1至图4，快速动力集中动车组大功率冷却塔，包括顶盖10、机架2、冷却风机3、换热器1、底座9、屏蔽泵6、膨胀水箱5、水管路、继电器7和在线检测装置，所述顶盖10、机架2、换热器1、底座9自上而下依次构成所述冷却塔的外部通道，所述所述顶盖10、机架2、换热器1和底座9通过紧固件连接；所述冷却风机3设置在机架2内部，所述屏蔽泵6、膨胀水箱5和继电器7设置在所述机架2的侧壁上；

所述换热器1的进水腔与牵引变流器出水管相连，所述换热器1的出水腔与所述屏蔽泵6的进水管相连，所述屏蔽泵6的出水管与牵引变流器的进水管相连，所述油管路与牵引变压器相连。所述膨胀水箱5的进水管与牵引变流器出水管相连，膨胀水箱5出水管与牵引变流器进水管连接。

所述机架2采用铝合金焊接而成，所述机架2与副油箱通过焊接为一体式骨架结构。所述副油箱的进出油管与继电器7相连。优选的，所述继电器7为布赫继电器。所述顶盖10上设置有顶盖调整垫圈11。

由于动力集中型车辆宽度较和谐系列车辆减少11％，同时功率较以往功率最大的和谐系列车辆增加50％，为满足散热功率要求，换热器1采用微波型高效换热器1，冷却塔采用双风机进行同步冷却。因此，该冷却塔在结构设计过程中，在考虑结构强度的同时还需必须充分考虑两个风机同时工作或单风机工作时产生的互吸和互通的影响，以及机架2结构给风机带来的阻力；通过有限元分析方法对该结构进行了模拟分析，以此同时对实物按国际标准iec61373进行了振动冲击试验验证。

所述冷却风机3有两个。考虑两个风机同时工作或单风机工作时产生的互吸和互通的影响及装置结构简单，所占空间小，设置了双风通道，所述机架为双风道的机架。双风通道机架2的具体结构如图2所示。

在一个具体实施方式中，所述冷却塔中的冷却风机3采用双速高效率低噪轴流风机，该轴流风机采用双速电机能在动车组进站时切入至低速运行状态，风机性能保证了水冷装置低性能冷却要求的同时，极小的降低了噪音污染；同时该冷却塔采用双轴流风机方案，两个风机采用独立电源控制，如一个风机出现故障，动车组可关闭此风机的电源，降低功率运行行驶至换乘点进行及时的维护，可避免由于风机故障而造成车辆击破，导致乘客下车的风险。

在一个具体实施方式中，所述冷却塔采用微波型高效换热器1，所述微波型高效换热器1采用全铝合金翅片，在降低系统风阻的情况下，增加风翅片的面积，可提高换热效率；同时为提高换热器的防腐蚀能力，换热器的芯体采用整体电泳处理，防腐蚀能力得到大大的提升。

在一个具体实施方式中，所述冷却塔的膨胀水箱5采用全铝合金材质，膨胀水箱5结构分上下两腔，上腔充满冷却液，系统补水排气管路均与上腔相连；下腔通过水管与上腔相连，其结构保证在下腔有冷却液时上腔为充满状态；下腔设置一个水位显示仪及两个水位检测开关，保证一旦下腔缺水时能及时告警。同时，在水箱顶部设置有一个双向压力阀，以保证箱体内维持正常的压力范围。当系统压力大于上限值时，压力阀开启，实现向外排气；当系统压力小于下限值时，压力阀开启，实现向外吸气，来实现系统压力平衡。

在一个具体实施方式中，所述冷却塔采用低噪音屏蔽泵6，屏蔽泵6安装在冷却塔左侧，屏蔽泵6的进水口和出水口均通过金属波纹软管8分别与换热器1和牵引变流器连接，一方面可有效降低了管道与屏蔽泵的制造精度，可通过金属波纹软管8进行自由调节；另一方面，可减少由于屏蔽泵6的振动对结构的影响，提高了产品的使用寿命。此外，采用屏蔽电泵有效的降低了系统噪音，同时可提供更高的可靠性能。

在一个具体实施方式中，所述冷却塔的底座9采用不锈钢整体焊接而成，该结构有效的保证了产品结构强度和结构的稳定性能。在保证结构强度的同时使其重量最轻，冷却塔与车辆采用两端“t”型螺杆连接，在冷却塔前端采用四个安装块进行安装，该结构的好处在于底座9与车辆连接处受力更均匀，不会因局部受力过大而产生应力集中，有效的保证了焊接强度，同时有利于底座9与车体之间，底座9与换热器1之间的密封面的良好性能，而且在底座9与换热器1前安装面上设置安装螺栓，更有利于两者之间平面密封性能。

该冷却塔充分考虑了现场维护问题，所述机架2上设有结构简单、可拆卸的可视维护门12，可视维护门12通过螺栓安装在机架2正面。该结构有利于现场日常检查人员可通过可视维护门12直接观察到换热器1表面受污染的程度；同时，如果看到换热器1表面受污染严重，现场人员只需要使用机车锁钥匙即可及时开启维护门直接进行清理，操作简单。所述维护门大大降低了维护难度、降低了维护成本和有效的防范了因外界污染造成的系统故障。

该冷却塔的在线监测装置可对冷却风机3的风量、冷却风机轴承的温度和风机电机的振动速度进行远程监控。所述在线检测装置包括控制模块、信号采集模块13和信号处理模块。所述信号采集模块13包括风速风向传感器、振动速度传感器和轴承温度传感器；所述风速风向传感器位于冷却风机3的进风口处，振动速度传感器位于冷却风机3的电机的底部，轴承温度传感器位于冷却风机3电机的轴承上(详见图4)。所述信号处理模块为冷却塔信号采集终端，所述控制模块包括检测系统主机和列车控制系统主机。

在线监测系统工作原理图3所示，通过在冷却风机3电机的轴承前端安装温度传感器一14和轴承后端安装温度传感器二15实时监测电机前后轴承温升，如轴承温升超过55k则出现预警信号，该信号维持1min，则系统报异常信号，并将该信号不间断地进行记录、存档至冷却塔信号采集终端，并依次发回检测系统主机和列车控制系统主机。

冷却风机3的电机底部安装三坐标振动速度传感器16实时监测电机三个方向上的振动速度，在轨道车辆持续运行情况下，当监测读取的振动速度值超过正常值维持时间超过1min，则系统报异常信号，并将该信号不间断地进行记录、存档至冷却塔信号采集终端，并依次发送至检测系统主机和列车控制系统主机。

在冷却塔的进风口处安装风速传感器实时监测冷却塔的风量，实时读取冷却塔系统风量，并将风量进行保存，如风量出现下降，系统将风量信息依次发送至检测系统主机和列车控制系统主机，并根据风量信息输出相关的信号。

通过该在线监测装置检查冷却风机进口的风量，可以有效的判断该冷却风机的运行情况，如果发生数据异常，可及时将数据进行保存，发送命令至司机室和远程监测数据库，工程技术人员可第一时间对数据进行分析获得造成异常的原因，及时避免由于冷却风机的故障造成击破。通过对电机前后轴承的温度和电机的振动速度进行监控，可以时时监控电机轴承的工作状态，在轴承出现异常之前发现问题，如发生温度超差或者电机振动速度过大，车辆监控系统可第一时间获得此信息，通过检测系统可将异常信息第一时间发回远程监控数据库，有利于工程技术人员进行异常信息分析，及时提供解决方案。

本发明冷却塔主要通过风冷系统、水冷系统和油冷系统对牵引变流器和牵引变压器进行冷却的。冷却塔工作时，冷却风机的电机旋转，带动叶轮转动，将空气通过机车车顶过滤系统吸入到冷却塔顶部，通过双速高效率低噪轴流风机形成双风通道，然后经过机架、换热器和底座吹向路轨。冷却空气通过换热器的过程，吸收换热器水流道中冷却液体的热量，同时吸收换热器芯体油流道中牵引变压器油的热量，完成热交换。而从牵引变流器流出的高温冷却水，经过牵引变流器出水管到换热器的进水腔，被冷却后的低温水通过换热器的出水腔进入屏蔽泵中，最后流入牵引变流器的进水管。同时，从牵引变压器流出的高温油，经过牵引变压器的出油管路进入换热器的进油腔，被冷却的低温油经过换热器的出油腔流向牵引变压器。塔如此循环，从而使冷却塔通过风冷系统、水冷系统和油冷系统对牵引变流器和牵引变压器进行冷却的。

综上所述，本发明提供的快速动力集中动车组大功率冷却塔在保证牵引变流器和牵引变压器工作环境温度稳定的前提下，不仅结构简单，质量轻，维修方便，密封性能好，制造成本低，噪音低，智能化，同时可实现对牵引变流器和牵引变压器的同步冷却。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。