一种用于变压器的冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及变压器冷却领域，特别是一种用于对船舶推进系统的干式变压器进行冷却的冷却系统。


背景技术：

2.船舶推进系统采用变压器进行电力控制，该变压器通常为干式变压器且设置在具有ip44或更高防护等级的壳体中。由于变压器在工作过程中产生大量热量，影响正常运行，因此，通常会在变压器的壳体上设置采用强迫风水冷结构(afwf)的冷却装置。该冷却装置将壳体中的高温空气吸入其中，强迫该高温空气与冷却装置的换热器进行热交换，并将冷却后的空气再次送回到壳体中，以达到冷却变压器的目的。
3.考虑到船舱空间有限，通常的做法是将单个冷却装置设置在壳体的一个侧面上。但是，如果变压器容量增大，三相线圈各相的冷却风的路径将变长，这会导致对远离冷却装置的线圈的冷却效果变差，造成三相线圈的温度不平衡，进而影响变压器的运行。此外，由于当前冷却装置的结构设计不够优化，导致其冷却效果不佳。
4.因此，本领域需要一种能够提供改善的冷却效果的冷却装置。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提出了一种冷却系统，该冷却系统用于对船舶推进系统的干式变压器进行冷却，以提高冷却效率，进而确保变压器的正常运行。
6.本实用新型提出了一种用于变压器的冷却系统，所述变压器包括壳体和安装在所述壳体内的线圈，所述冷却系统用于对所述线圈进行冷却，所述冷却系统包括至少一个冷却背包，所述至少一个冷却背包中的每一个包括：外壳，所述外壳上设置有进风口和出风口，以及安装在所述外壳上的通风机组和换热器，所述通风机组被配置为将所述壳体内的气体经由所述进风口吸入所述外壳，并使所述气体经由所述通风机组和所述换热器之间的气流通道流向所述换热器，所述换热器被配置为与所述气体发生热交换，随后所述气体经由所述出风口回流到所述壳体中，其中，所述外壳包括形成于所述通风机组和所述换热器之间的过渡部分，所述过渡部分形成所述通风机组和所述换热器之间的所述气流通道，所述气流通道在与从所述通风机组到所述换热器的方向垂直的方向上的横截面积在从所述通风机组到所述换热器的方向上逐渐减小。
7.在根据本实用新型的一个实施例中，所述通风机组包括至少一个通风单元，所述至少一个通风单元中的每一个包括风扇和用于为所述风扇提供动力的电机。
8.在根据本实用新型的一个实施例中，所述通风机组包括两个通风单元，并且所述外壳上设置有两个进风口，所述两个进风口中的一个与所述两个通风单元中的一个相对应，所述两个进风口中的另一个与所述两个通风单元中的另一个相对应，其中，所述两个通风单元之间设置有沿着从所述通风机组到所述换热器的方向延伸的隔板，所述隔板被配置为将通过两个进风口流入所述外壳的气体隔开，以阻挡所述气体在垂直于所述隔板的方向
上的流动。
9.在根据本实用新型的一个实施例中，所述换热器包括进液法兰、出液法兰和换热片，所述进液法兰和所述出液法兰用于与外部管道连接，以允许冷却液流入和流出所处换热片，所述换热片安装在所述外壳内并且与所述外壳形成气流间隙，其中，所述外壳包括形成于所述过渡部分与所述换热器之间的导向部分，所述导向部分内安装有导向板，所述导向板与所述导向部分一起形成所述过渡部分与所述换热器之间的气流通道，以将来自所述过渡部分的气体引导到所述气流间隙中，随后所述气体穿过所述换热片并经由所述出风口从所述外壳流出。
10.在根据本实用新型的一个实施例中，所述进风口为喇叭形，并且所述进风口的大端朝向所述壳体。
11.在根据本实用新型的一个实施例中，所述壳体呈立方体形状，所述冷却系统包括第一冷却背包和第二冷却背包，所述第一冷却背包安装在所述壳体的第一侧面上，所述第二冷却背包安装在所述壳体的与所述第一侧面平行的第二侧面上。
12.在根据本实用新型的一个实施例中，所述冷却系统还包括安装在所述壳体内的挡板，所述挡板平行于所述壳体的第一侧面和第二侧面设置，并且被配置为阻挡位于所述挡板一侧的气体流到所述挡板的另一侧。
13.在根据本实用新型的一个实施例中，所述冷却系统还包括设置在所述外壳的进风口处的第一单向阀，所述第一单向阀被配置为仅允许气体从所述壳体流入所述外壳。
14.在根据本实用新型的一个实施例中，所述冷却系统还包括设置在所述外壳的出风口处的第二单向阀，所述第二单向阀被配置为仅允许气体从所述外壳流入所述壳体。
15.在根据本实用新型的一个实施例中，所述冷却系统是用于船舶推进系统的干式变压器的冷却系统。
16.从上述方案中可以看出，由于本实用新型的冷却系统包括至少一个冷却背包，该至少一个冷却背包包括被配置为使得流过其中的气体的流速增大的过渡部分，从而增强了气体与换热器的热交换，实现了对变压器的线圈的高效冷却。
附图说明
17.下面将参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，以使本领域技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：
18.图1为根据本实用新型的一个实施例的变压器的立体图，该变压器包括安装在其上的冷却系统；以及
19.图2为处于安装状态的图1所示的冷却系统的一个冷却背包的部分组件的立体图。
20.其中，附图标记如下：
21.1变压器
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2冷却系统
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2a第一冷却背包
22.2b第二冷却背包
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3控制柜
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4壳体
23.5外壳
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5.1进风口
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5.2出风口
24.6通风机组
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6.1风扇
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6.2电机
25.7换热器
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7.1进液法兰
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7.2出液法兰
26.7.3换热片
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8隔板
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9过渡部分
27.10导向部分
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10.1导向板
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下列举实施例对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，对这些实施例的讨论仅仅用于使得本领域技术人员能够更好地理解并从而实践本实用新型，而并非对本实用新型的范围进行任何限制。各个实施例可以根据需要，省略、替换或者添加各种部件。
29.如本文中使用的，术语“包括”表示开放的含义，即“包括但不限于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其它实施例”。术语“第一”、“第二”等仅用于区分类似的对象，并不旨在进行任何其它限制。此外，除非上下文中另有明确规定，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
30.下面将结合附图详细描述本实用新型的各个实施例。
31.图1为根据本实用新型的一个实施例的变压器1的立体图。具体地，图1示出了变压器1以及安装在变压器1上的冷却系统2和控制柜3。该变压器1通常为用于船舶推进系统的干式变压器。该冷却系统2用于对变压器1进行冷却，且该控制柜3用于控制变压器1的运行。具体地，变压器1包括大致呈立方体形状的壳体4，以及安装在壳体4内的线圈等部件。然而，为了避免不必要地使本实用新型的重点变得模糊，图1未示出安装在壳体4内的线圈，本领域技术人员可以根据使用需求实现线圈的各种布置。
32.继续参考图1，冷却系统2和控制柜3均安装在壳体4的侧面上。具体地，图1所示的冷却系统2包括第一冷却背包2a和第二冷却背包2b。第一冷却背包2a安装在壳体4的第一侧面上，第二冷却背包2b安装在壳体4的与第一侧面平行的第二侧面上，从而形成对称布置。基于第一冷却背包2a和第二冷却背包2b的对称布置，冷却系统2能够实现对壳体4内的线圈等部件的均匀冷却。在根据本实用新型的其它实施例中，冷却系统2可以包括一个冷却背包或多于两个冷却背包。举例而言，冷却系统2可以包括安装在壳体4的第一侧面上的两个冷却背包，以及安装在壳体4的第二侧面上的两个冷却背包，以适应更大的冷却需求。本领域技术人员将理解，冷却背包的数量可以根据变压器1的冷却需求以及安装空间等进行变化。
33.下面参考图2。图2为处于安装状态的图1所示的冷却系统2的第一冷却背包2a的部分组件的立体图，其示出了该第一冷却背包2a的细节。
34.如图2所示，该第一冷却背包2a包括外壳5，该外壳5上设置有进风口5.1和出风口5.2，该进风口5.1被配置为允许变压器1的壳体4内的高温气体流入外壳5中，该出风口5.2被配置为允许外壳5内经冷却的气体回流到变压器1的壳体4中。其中，进风口5.1可以被设置为喇叭形并且大端朝向壳体4，以便壳体4内的气体能够平稳地流入外壳5内。
35.该第一冷却背包2a还包括安装在外壳5上的通风机组6和换热器7。该通风机组6被配置用于将壳体4内的气体吸入外壳5中，其包括至少一个通风单元。该至少一个通风单元中的每一个包括风扇6.1和用于为风扇6.1提供动力的电机6.2。该换热器7被配置用于对流过换热器7的气体进行冷却，其包括进液法兰7.1、出液法兰7.2以及换热片7.3。该进液法兰7.1和出液法兰7.2用于与外部管道连接，以允许冷却液流入和流出换热片7.3。该换热片7.3被布置在外壳5内并且与外壳5形成气流间隙，通风机组6吸入外壳5的气体将流到该气流间隙中，随后穿过换热片7.3并经由出风口5.2从外壳流出。由于气体流入气流间隙时压
力增大，使得气体能够顺利地流过换热片7.3，从而实现换热。用于换热器7的冷却液优选地为水，但也可以是本领域技术人员认为合适的任何冷却介质。
36.变压器1的壳体4的第一侧面上开设有出风口和进风口(图中未示出)。当第一冷却背包2a安装到该第一侧面上时，第一侧面的出风口与外壳5的进风口5.1相对应，第一侧面的进风口与外壳5的出风口5.2相对应。在第一冷却背包2a的运行过程中，电机6.2带动风扇6.1进行旋转，从而将壳体4内的气体(通常为处于较高温度的空气)经由第一侧面的出风口和外壳5的进风口5.1吸入第一冷却背包2a内，并使其沿着外壳5内的气流通道流向换热器7，与换热器7的换热片7.3中的冷却液进行热交换。随后，经冷却的气体经由外壳5的出风口5.2和第一侧面的进风口回流到壳体4内，从而实现对壳体4内的线圈等部件的冷却。
37.在图2所示的实施例中，通风机组6包括两个通风单元，并且外壳5上设置有与两个通风单元分别对应的两个进风口5.1。此外，两个通风单元之间设置有沿着从通风机组6到换热器7的方向延伸的隔板8，该隔板8被配置为将通过两个进风口5.1流入外壳5的气体隔开，以阻挡气体在垂直于隔板8的方向上的流动。由此，通过不同进风口5.1流入两个通风单元的气体能够向下流向换热器7，而不会在横向方向上形成紊流。这提高了气流的流动效率，进而提高了第一冷却背包2a的冷却效率。在根据本实用新型的另一个实施例中，通风机组6可以包括两个以上的通风单元，并且在每两个相邻的通风单元之间均设置有隔板8，这使得第一冷却背包2a的冷却效率得到进一步提升。
38.在图2所示的实施例中，外壳5包括形成于通风机组6和换热器7之间的过渡部分9。该过渡部分9形成通风机组6与换热器7之间的气流通道，该气流通道在与从通风机组6到换热器7的方向垂直的方向上的横截面积在从通风机组6到换热器7的方向上逐渐减小。也就是说，该过渡部分9形成具有梯度的气流通道。当气体流过过渡部分9时，由于气流通道逐渐变窄，气体的流动速度将逐渐增大。由此，气体能够与换热器7发生更强的热交换，从而使得第一冷却背包2a的冷却效率得到进一步提升。
39.此外，外壳5还包括形成于过渡部分9和换热器7之间的导向部分10，该导向部分10内安装有导向板10.1，该导向板10.1和导向部分10一起形成过渡部分9与换热器7之间的气流通道，以将来自过渡部分9的气体引导到形成于换热器7的换热片7.3与外壳5之间的气流间隙中。如上所示，当气体流入该气流间隙时压力增大，从而能够顺利地流过换热片7.3。
40.在根据本实用新型的一个实施例中，外壳5的进风口5.1处设置有第一单向阀(图中未示出)，该第一单向阀被配置为仅允许气体从壳体4流入外壳5，即仅允许气体在从壳体4到外壳5的方向上流动。此外，外壳5的出风口5.2处设置有第二单向阀(图中也未示出)，该第二单向阀被设置为仅允许气体从外壳5流入壳体4，即仅允许气体在从外壳5到壳体4的方向上流动。也就是说，第一单向阀和第二单向阀被配置为防止气体逆向流动。此外，当第一冷却背包2a处于非工作状态时，设置在第一冷却背包2a中的第一单向阀和第二单向阀处于关闭状态，以防止壳体4与第一冷却背包2a发生气体交换。这能够避免高温气体在第一冷却背包2a中积聚，从而防止造成爆炸等事故。
41.在根据本实用新型的一个实施例中，冷却系统2可以包括安装在变压器1的壳体4中的挡板(图中未示出)。该挡板平行于壳体4的设置有第一冷却背包2a和第二冷却背包2b的一组相对侧面(即第一侧面和第二侧面)设置，其被配置为阻挡位于挡板一侧的气体流到挡板的另一侧。借助于该挡板，壳体4内的气体能够被分为两部分，其中，靠近第一冷却背包
2a的一部分气体由第一冷却背包2a进行冷却，靠近第二冷却背包2b的一部分气体由第二冷却背包2b进行冷却。这缩短了冷却背包的冷却路径，使得通过变压器1的线圈的冷却气体的流速增大，从而提升了冷却背包的冷却效果。
42.尽管图2以第一冷却背包2a为例示出了冷却背包的具体结构，但是应当理解，第二冷却背包2b也可以具有相同的结构。此外，多个冷却背包的换热器7可以独立地进出水，以独立地对变压器1进行冷却。其中，外壳5的多个进风口5.1可以被设置为具有相同的进风角度，并且对称布置的第一冷却背包2a和第二冷却背包2b包括相同的风扇6.1和电机6.2，这使得能够均匀地将壳体4内的无规则气流吸入冷却背包内，从而使流过壳体4内的线圈的风量接近，三相线圈的温差变小。
43.此外，多个冷却背包可以同时工作，也可以互为备用，这使得冷却系统2具有良好的备件通用性。实践表明，当两个冷却背包2a和2b同时工作时，变压器1能够以额定负载长期运行；当仅有一个冷却背包2a或2b工作时，变压器1能够以70％的额定功率长期运行。
44.本实用新型提出了一种用于变压器的冷却系统，变压器包括壳体和安装在壳体内的线圈，冷却系统用于对线圈进行冷却。冷却系统包括至少一个冷却背包，该冷却背包包括：外壳，外壳上设置有进风口和出风口；以及安装在外壳上的通风机组和换热器。其中，外壳包括形成于通风机组和换热器之间的过渡部分，过渡部分形成通风机组和换热器之间的气流通道，气流通道在与从通风机组到换热器的方向垂直的方向上的横截面积在从通风机组到换热器的方向上逐渐减小。根据本实用新型的冷却系统包括至少一个冷却背包，该冷却背包包括被配置为使得流过其中的气体的流速增大的过渡部分，从而增强了气体与换热器的热交换，实现了对变压器的线圈的高效冷却。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。