电力变流器用纯水冷却装置
LSS系列 
LSF系列 
变压器用强迫油循环风冷却器
LYF系列 
变压器用强迫油循环水冷却器
LYS系列 
风电冷却器
柜式纯水冷却器 
阀块式纯水冷却器 
板式换热器
YJ系列 
水冷设备水路零件及电路配件
盘管式水冷散热器系列 
高电位导轨系列 
IGBT冷却基板 
阀内汇(分)水管系列 
简易型快速软接头系列 
直流母线式大电流刀开关
HD系列 

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LSS型水-水冷却装置
水—水冷却装置系水冷式电力电子设备冷却系统的主机设备,有常规型和智能型两个品种。装置在运行中稳定输出定温、定压、定量之纯水(去离子水),以控制负载主机工作于给定温度范围以内,能有效地杜绝其冷却水道电腐蚀、结垢乃至堵塞等危像的发生。水—水冷却方式冷却性能较佳,但需要提供标定压力、流量和水质的工业冷却水,对于无工业冷却水集中管网条件的用户,需另置一套玻璃钢冷却塔外循环水设备。
常规型
(一)   主要技术参数
纯水侧
水质:≤5μs/cm(普通级:适用于主机工作电压不大于630V),≤1μs/cm(高纯级:适用于主机工作压力为630-1250V);
水压:根据整流机组要求可调
水温:≤35-38℃(主付水介质温差Δt≤10℃)。
付冷却介质侧
水质:悬浮物≤20mg/L(无可见混浊);
PH值:6-9
硬度:≤12°(德国度)(水—水)
进口水压:0.08MPa+外管路阻力;
进水温度:5—30℃
付水流量:与主水流量相同;
产品执行标准:JB/5833-91
(二)   工作流程原理
    本产品由热交换器、离子交换器泵组、高位膨胀水箱、管道和电气控制等部件组成。水-水热交换器采用波纹平板式,水-风热交换器采用轧管翅片式,其换热原理为将从整流器流进之载热纯水热量以间壁传热方式传递给付水输出机外,冷却后的纯水经加压后返回整流器水道,周而复始,形成闭合循环冷却回路。离子交换器采用混合床形式制取纯水以维持主回路于额定水质。泵组由二台互为工作、备用的不锈钢水泵组成,是主回路的动力源。高位膨胀水箱按放位置高于负载主机,具自动集气和排气之功能。主回路管道通过外接管与负载主机冷却水道连接成闭合循环回路。机内各容器和主水管路均采用不锈钢材质制造。
    电气控制部份设动力自动切换和水温、水压、水质、流量、液位等数值指示及相应的声、光警报系统,并预留远控报警输出端子与综合自动化接口。
    本机集国内外之先进设计方案,具有结构合理、维修方便、运行稳定可靠之优点;换热效率高,水质稳定性好,泵组、阀门均自动切换,低噪音,不泄露;具有优良的回路进气和自动排气功能,完善、可靠的电气控制、数值显示和声光指示、警报等功能。
(三)   常规型水-水冷却装置参数表
型号规格
冷却容量
(KW)
纯水流量
(t/h)
主水管道接口通径(mm)
整机功率
(KW)
整机重量(kg)
LSS-20
20
6
40
2.2
600
LSS-30
30
8
40
2.2
650
LSS-40
40
10
50
3
700
LSS-50
50
12
50
3
750
LSS-50B
950
LSS-60
60
14
50
3
800
LSS-60B
1030
LSS-80
80
16
65
4
900
LSS-80B
1300
LSS-100
100
18
65
4
1000
LSS-100B
1400
LSS-125
125
22
65
4
1100
LSS-125B
1500
LSS-150
150
26
65
5.5
1200
LSS-150B
1600
LSS-200
200
35
80
5.5
1350
LSS-200B
1800
LSS-250
250
42
80
7.5
1450
LSS-250B
2000
LSS-315B
315
54
100
7.5
2150
LSS-350B
350
60
 
7
2300
LSS-450B
450
75
 
11
2800
LSS-450B3
3000
LSS-550B3
550
90
 
11
3300
LSS-650B3
650
105
 
11
3600
LSS-700B3
700
115
 
15
4000
注:高纯水质在图样标号的额定容量后加G,如LSS-150BG
 
智能型
一、   主要技术参数
纯水侧
供水温度: ≤45℃,≥阀厅露点温度;
进、出口温差:≤10℃;
电导率:循环回路 ≤0.5μs/cm,离子交换器出口 ≤0.2μs/cm;
付冷却介质侧
供水压力:≥0.25MPa;
供水温度:≤38℃;
悬浮物:≤30mg/L;
硬度:≤8°(德国度)。
产品执行标准:DL/T1010·5-2006
二、   工作流程原理
    本机由纯水主循环回路、付冷却回路、纯水制备及补充回路、水质提高与稳定回路和冲氮缓冲水罐等回路组成。
(1)   纯水主循环回路
    从本机纯水出口输出的带压冷却纯水经外配管道进入阀内配水管路,吸收阀元件传递的热量后成载热纯水输出,经外配管路从本机纯水进口进入;返回的载热纯水进入换热器中将所携热量通过间壁传热方式传递给付冷却介质(工业冷却水或强迫空气)成冷却纯水,再经脱气罐脱去游离空气后进入主循环泵加压,经加压后的冷却纯水通过过滤器从纯水出口输出重新进入阀水道吸热;如此周而复始,组成闭合循环冷却回路。
(2)   付冷却回路
    付水(工业冷却水)通过过滤器进入板式换热器吸收纯水传递的热量后输出,经外水管路和外水冷却系统冷却后重新返回本机付水进口,如此组成付水冷却循环回路。
(3)   纯水制备补充回路
    本机起始使用及运行中途系统需要补充纯水时,加入补水罐中的初级纯水或从管路引入自来水通过制水离子交换器后成超纯水进入缓冲罐,再经主水泵加压汇入主回路。
(4)   水质提高与稳定回路
    纯水在循环过程中受多种因素影响水质逐渐下降,为此机内设置循环离子交换器旁路于主回路运行,不断向主回路输入超纯水以提高、稳定主回路纯水水导率于设定范围。
(5)   充氮缓冲水罐稳压回路
    充氮压力罐接受离子交换器输出的超纯水,在罐内中转后返回主回路,与主回路成旁路循环支路。罐内保持额定氮气压,当主回路水量减小时,水罐即以自身压力向回路充水以维持回路始终满水;当回路温度升高引起纯水体积增加时,水罐即吸纳增加部分的纯水,至压力上限时自动排气。由于水罐始终充塞氮气,故能避免空气中CO2与O2对纯水的污染。
三、   电气监控系统
    本闭合回路冷却装置的电气监控系统是以PLC编程控制为核心,监控、指令各部机电单元智能态运行。液晶屏显示冷却系统各点温度、压力、流量、水质、水位等在线参数及动态画面,触摸操作TP面板转换多种监控功能:运行画面、操作画面、历史信息画面、参数设定画面及帮助画面。
1)  一次回路:一次回路设短路、过流、过压、缺相等保护。所有故障、运行信息均实时传送至显示屏及上位机。
2)   二次回路:二次回路有操作分手动/停止/自动三种模式,通过触摸操作完成。
3)   主循环回路纯水温度的监控
    由PLC、温度模块、温度传感器、执行机构等组成主回路纯水温度智能控制系统。PLC采集运行中纯水温度信号,经与设定值对比计算后向执行机构发出动作指令,完成主回路纯水智能控制程序。
4)  水—水换热的执行机构为电动比例阀,是以改变阀片角度、调节进入换热器中的水量和与换热器旁路(不参加冷却)水量的比例来控制进阀纯水温度。
5)  本机监控系统配有标准通讯接口与后台串接上传,发送运行信息,接收后台指令。监控系统具体信息量如下表:
序号
内容
级别
 
序号
内容
级别
1
动力电源正常
状态
26
纯水流量偏低
预警(可设定)
2
控制电源正常
状态
27
纯水电导率偏高
预警(可设定)
3
手动控制
状态
28
缓冲罐压力偏低
预警(可设定)
4
自动控制
状态
29
缓冲罐压力偏高
预警(可设定)
5
1号纯水泵工作
状态
30
缓冲罐液位偏低
预警(可设定)
6
2号纯水泵工作
状态
31
纯水过滤器堵塞
预警
7
加水泵工作
状态
32
付水压力偏低
预警
8
电加热器工作
状态
33
付水压力偏高
预警
9
进气阀工作
状态
34
付水过滤器堵塞
预警
13
1号纯水泵故障
预警
38
系统渗漏
预警
14
2号纯水泵故障
预警
39
CPU故障
预警
15
加水泵故障
预警
40
进阀压力超低
请求退出(可设定)
16
电动比例阀故障
预警
41
进阀压力超高
请求退出(可设定)
17
电加热器故障
预警
42
主回路流量超低
请求退出(可设定)
18
进阀温度偏高
预警(可设定)
43
主回路电导超高
请求退出(可设定)
19
出阀温度偏高
预警(可设定)
44
进阀水温度超高
请求退出(可设定)
20
进阀温度偏低
预警(可设定)
45
出阀水温度超高
请求退出(可设定)
21
阀管路近露点
预警
46
缓冲罐液位超低
请求退出(可设定)
22
进阀压力偏高
预警(可设定)
47
系统泄漏
请求退出(可设定)
23
进阀压力偏低
预警(可设定)
48
动力电源故障
请求退出(可设定)
24
出阀压力偏高
预警(可设定)
49
进、出阀温度均上限
跳闸(延时3S)
25
出阀压力偏低
预警(可设定)
50
进、出阀压力均下限
跳闸(延时3S)
 
四、   主要功能部件与系统
(1)   主回路纯水动力泵组及2泵自动切换
    由2台不锈钢立式多级泵与三通自动换向阀组成主回路纯水动力泵组,2泵互为工作、备用,当工作泵发生故障,监控系统立即指令备用泵投入,故障泵同步退出,三通自动换向阀自动切换,完成2泵及阀门自动切换程序。
纯水动力泵组系冷却系统的心脏部件,本产品采用进口国际知名品牌。
(2)   换热器部件
    采用不锈钢波纹平板式,具较高的换热系数,可有效减小整机体积;其结构、波形采用国际上新颖的先进模式。
(3)   离子交换器部件
    不锈钢材质,内装进口免维护长效离子交换树脂,交换树脂一次装灌的使用寿命视补充水源的不同约为1~3年。
(4)   充氮缓冲水罐
    不锈钢材质,由箱体及液位指示、传感器,进、排气电磁阀、压力仪表、阀门等组成。
(5)   自动补水部件
    由不锈钢补水箱、补水泵、补水离子交换器、直读流量计等组成。进水方式可将初级纯水灌入补水箱中也可直接将自来水引入补水管口。
(6)   过滤器部件
    纯水出管段与付水进管段设置不锈钢折叠式过滤器,滤芯孔径分别为100μm与300μm;由于过滤面积为管道通径的几十倍,因此可长期连续使用。
补水进管路与离子交换器出口管路均设置10μm精密过滤器。
(7)   自动排气系统
    管路中原存与运行中产生的空气不但恶化水质更有可能增加流体阻力甚至导致堵塞的危险,本机设置气水分离器与自动排气阀组成完善的在线自动排气系统。
(8)   防止凝露系统
    当进阀冷却纯水温度低于阀室露点温度时(该情况于阀停运而冷却系统仍运转工况下可能发生),阀组件可能出现“凝露”危像;为此本机设置防止凝露保护:PLC接受阀室温湿度传感器信号,当冷却纯水温度近阀室露点时,即开启“防凝露”程序:电动比例阀全开(S—S),电加热器启动,至纯水温度远离露点后停止。
(9)   流体参数模拟量传感器
    本机纯水冷却回路各部参数:温度、湿度、压力、流量、电导、水位等全部采用4~20mA模拟量输出传感器,组成完善的冷却流体模拟参数传输系统。
(10) 管路系统
    由不锈钢管道,管道件、手动阀、自动阀等组成本机管路系统。
(11) 电气控制柜
    本机监控元器件:PLC,功能模块、液晶触摸屏、机电控制元件、槽板、导线等与柜体组成电气控制柜;液晶触摸屏单独于面板上安装,提供人机界面。
五、   阀内配水管路
    阀内配水管路由汇水管、散热器、水冷电阻、快速水管接头、等电位电极、自动排气阀、支路软管及阀门等组成;所有管件连接成闭合回路。
(1)   汇水管
    由直管、接头座、管道件等组成,其材质通常采用PP系列(PPH、PPR)和PVDF二种。
    PP材质主要应用于SVC、变频、变流等水冷阀水道;使用参数为:温度-30℃~80℃,压力≥1MPa,使用时间20年。采用热溶扦、贴加工,因价廉物可,应用比较广泛。
    PVDF材质主要应用于大功率高压直流输电换流阀等高端电力电子设备水冷阀中,使用参数为:温度-50℃~120℃,压力≥1.5MPa,使用时间30年;采用热熔扦、贴加工。PVDF材料物美但价高,目前仅应用在高端产品中。
(2)   散热器
    高端水冷晶闸管阀配用的水冷散热器多采用整体铝压铸、不锈钢盘管内芯式。
    本公司研制该产品获国家专利《ZL200420082174·9》,按晶闸管规格编制,目前以2寸至5寸共5种,其热阻于0.01℃/W左右。
    晶闸管模块(IGBT、SKIIP)配用的水冷散热器采用大平面水冷基板散热器。本公司研制的《板翅内芯式大平面模块散热器》获国家专利《ZL200720191535·7》,由于采用板翅内腔强化导热,热阻可达0.002℃/W以下;其冷却台面尺寸无限制,按需要边长从20~120cm均可;材
(3)   水冷电阻
    在高压阀电路中作为串接晶闸管的阻尼均压电阻,由专业制造厂家提供额定功率下的发热量、水流量及对应的水阻等水力特性参数。
(4)   快速水管接头
    一种便捷软管接头,由接头座、喉箍、紧固帽及O形密封圈等4件组成;目前共有3种规格:M10×1(配DN4软管)、3/8〃(配DN6软管)、M12×1.25(配DN8软管);材质分尼龙(PA-66)与PVDF二种。
(5)   支路软管
    阀汇流管与冷却元件(散热器、水冷电阻)的水路连接软管,其常用内径(DN)有4、6、8三种,材质采用PE、尼龙或PVDF。
(6)   等电位电极
    汇流管设置等电位电极,导线将该段水路因水流作用产生的电位与阀等电位端子连接。采用不锈钢材质。
(7)   自动排气阀
    每组阀内水管路高端安装一件自动排气阀,在线排去管路中游离聚结的空气。阀配水管路配用的自动排气阀采用国际知名品牌如:欧文托普、阿姆斯庄等。
(8)   阀门
    每相阀组件进、出汇流管口各设置一阀门,材质采用工程塑料或不锈钢。
六、   阀外配水管路
    阀外配水管路系纯水冷却装置与阀内配水管路间的冷却纯水连接通道,由管道、管道件与阀门等组成;其材质采用不锈钢与硬质工程塑料二种,由于工程塑料中PPR管性能较佳且价相对低廉,目前已大多替代不锈钢成为阀外配水管路首选材料。
七、   外冷却循环部分
    对于具备工业冷却水管网的用户,外冷循环部分只需引进一路进、出水管与管网联通即可;比较简单;如无此条件,则需设置独立的外水冷却循环回路。
自成系统的外水冷却循环回路有多种设计方式,但相对高效、规范应首选玻璃钢冷却塔循环回路,专业设计院有规范设计,用户可自行购置设备施工,也可委托本公司成套供货、施工。
1.   玻璃钢冷却塔外冷循环回路工作流程
    凉水池中付冷却水经水泵加压后,通过外水管道进入纯水冷却装置换热器,在换热器中以间壁传热方式吸收纯水(主水)传递的热量,增温后的付水经外水管道进入玻璃钢冷却塔顶部喷淋而下,喷淋水在逆风和亲水填料作用下大量蒸发吸热而降温,降温后的付水汇入凉水池后重新由外冷水泵加压输出,如此周而复始,组成外水冷却循环回路。
    因蒸发减少的付冷却水由补水管道向冷却塔或凉水池补水,补水量相等于冷却塔蒸发量(kg/h)。为避免付水中Ca2、Mg2离子因温度作用下在换热器表面沉淀(水垢)降低换热效果,对于高硬度的补充水,应通过软化处理后再进入水池。
2.   外冷循环回路主要配置
a.  玻璃钢冷却塔:中温型,流量≥主循环水流量(t/h)。
b. 付水泵组:水泵双台配置,互为工作、备用;配套件有:三通自动换向阀,调压阀、止通阀、管路,温度、压力仪表及机座等。水泵、管路采用不锈钢材质。
c. 电控柜:付水泵启、停及自动切换电路,自动补水电路,水池水位下降、水压、水温失常警报电路及信息传输电路。
d. 补水软化器:钠离子交换器,自动与手动二种方式,前者价较高,应按实际条件因地制宜选型。
e. 凉水池:一般位于冷却塔下部,容积视冷却塔容量从数立方至数拾立方,由混凝土浇固而成。配套件有水位信号器、水位指示管及进、出、补水、排污等管口。小容量(30t/h)以下冷却塔为减小投资可不设凉水池,采用集水型冷却塔直接从下部水盆进、出水。
f. 外冷水管路:采用镀锌管和镀锌管道件制作、一般地沟敷设;北方地区,应敷于冻土线以下。
八、   智能型水-水冷却装置参数表
型号规格
冷却容量
(KW)
纯水流量
(t/h)
整机功率
(KW)
参考尺寸
L×B×H
运行重量(kg)
LSS-10Z
10
2
0.75
1×0.6×1.2
300
LSS-20Z
20
3
1.1
1×0.6×1.2
400
LSS-40Z
40
5
1.5
1.2×0.8×1.5
600
LSS-60Z
60
7
2.2
1.2×0.8×1.5
800
LSS-80Z
80
10
3.0
1.6×1.2×1.7
1000
LSS-100Z
100
12
3.0
1.8×1.2×1.7
1100
LSS-120Z
120
15
4.0
1.8×1.3×1.7
1200
LSS-150Z
150
18
4.0
1.8×1.3×1.7
1400
LSS-200Z
200
22
5.5
1.8×1.3×1.7
1600
LSS-250Z
250
28
5.5
1.85×1.35×1.7
1800
LSS-300Z
300
32
7.5
1.85×1.35×1.8
2000
LSS-350Z
350
38
7.5
1.9×1.4×1.8
2100
LSS-400Z
400
43
11.0
1.9×1.4×1.8
2200
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