牽引變壓器用冷卻單元的製作方法
2024-02-21 06:10:15 1
牽引變壓器用冷卻單元的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種動車組牽引變壓器冷卻單元，通過優化匹配技術，保證冷卻空氣系統風機工作在高效工作區，從而實現換熱能力、輔助功率消耗、噪音之間的最優化匹配，適用於時速300～350公裡動車組，在三相交流電為380V 50Hz或440V 60Hz的條件下，都能滿足散熱性能的要求，又不增加冷卻單元的重量；採用安全措施可強化結構強度，同時防止底板脫落；採用綜合降噪措施可降低冷卻單元噪音。
【專利說明】牽引變壓器用冷卻單元
【技術領域】
[0001]本發明涉及動車組冷卻系統【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前我國電力動車組牽引變壓器冷卻單元存在以下缺點:
[0003](I)冷卻單元過濾器採用的FSA過濾器同流量下空氣阻力較高，且過濾效果欠佳。也就是說在同樣的散熱能力下需要消耗更高的輔助功率，即能耗高。另外，春秋季節，柳絮、樹葉經常堵塞空氣過濾器進氣通道，需要頻繁清洗過濾器，現有冷卻單元過濾器拆裝困難，給用戶帶來極大不便。
[0004](2)冷卻單元防護底板直接作為動車組車下設備艙底板，防護底板與風道裝配、垂直承重立柱裝配之間採用常規的螺栓連接。一旦因異常振動等特殊原因造成防護底板上安裝螺栓全部脫落後，防護底板脫落進入軌道，對列車的安全運行造成嚴重威脅。
[0005](3)冷卻單元風機箱體和集流器安裝板局部部位開裂，降低冷卻單元可靠性，造成安全隱患。
【發明內容】
[0006]本發明所解決的技術問題是提供一種散熱能力更高、輔助功率消耗更低、結構更可靠安全的牽引變壓器冷卻單元。
[0007]本發明採用的技術方案是一種牽引變壓器用冷卻單元，包括防護底板裝配、垂直承重立柱裝配、頂部承重安裝框架裝配，過濾器裝配、散熱器裝配、風機風道裝配、風機組裝配、電連接器或接線盒裝配、散熱器進出口蝶閥；
[0008]所述頂部承重安裝框架裝配設置根長主梁，分設在冷卻單元前後側上部，在根長主梁的左右端部設置安裝孔，用於安裝整個冷卻單元；頂部承重安裝框架裝配上依次固定有過濾器裝配、散熱器裝配、風機風道裝配；風機組裝配通過緊固件安裝在風機風道裝配上。
[0009]所述冷卻單元頂部承重安裝框架與垂直承重立柱通過緊固件連接在一起，通過設計，可在一定範圍內適當調整垂直承重立柱上各安裝孔的尺寸。使底板與垂直承重立柱安裝後，消除預應力，保證冷卻單元各部件的整體強度。
[0010]所述防護底板裝配由前至後依次設置有在同一平面內的前底板、散熱器底平面板、風機底板、後底板、邊底板；防護底板裝配可直接作為車下設備艙的底板，各板之間通過耐低溫密封膠條密封，實現車下設備艙在高寒環境條件下的保溫能力。根據需要，可將底板合併或拆分。
[0011]所述垂直承重立柱裝配設置一組拉制或折彎焊接型材，並通過緊固件分別與頂部承重安裝框架裝配、防護底板裝配連接固定；與前底板前側固定的2個立柱下部各安裝I個支架板，與後底板後側固定的2個立柱下部各安裝I個支架板；邊底板與立柱之間通過斜拉板用緊固件連接固定；
[0012]所述過濾器裝配採用兩級三重過濾，包括一級過濾器和二級過濾器。一級過濾器包括鋼絲網和纖維過濾網，其中纖維過濾網通過帶鎖緊功能的膠條與帶邊框的鋼絲網組合，一級過濾器底部插在經特殊設計的插槽內卡緊，該卡槽固定在二級過濾器底部；一級過濾器上部通過快速鎖緊鎖與二級過濾器固定；一級過濾器上設置拆裝用手柄；二級過濾器由邊框、安裝板和迷宮型過濾芯材經鉚接、焊接方式固定在一起。一級過濾器的兩重過濾主要實現濾塵功能，二級過濾器兼濾塵和濾水功能。
[0013]所述散熱器裝配包括冷卻芯體、芯體兩端的油室、油室上的進出油法蘭、吊裝座，散熱器通過吊裝座固定於所述頂部承重安裝框架裝配，其中冷卻芯體由散熱單元按順序疊加後通過焊接連接在一起，形成空氣流道和油流道；該散熱單元由空氣側封條、空氣側散熱翅片、隔板、油側封條、油側散熱翅片構成。
[0014]所述防護底板裝配與所述垂直承重立柱裝配、風機風道裝配之間設有雙重防脫結構。一種防脫落方案是:所述前底板與立柱之間，邊底板與斜拉板之間，後底板與立柱之間採用尾端帶孔的螺栓連接固定，螺栓尾孔內再插銷釘防脫落；風機底板與風機風道裝配之間設置L型防脫板，防脫板固定在風機風道裝配立板底部。另一種防脫落方案是:所述前底板與立柱之間，邊底板與斜拉板之間，後底板與立柱之間、風機底板與風機風道裝配之間採用頭部帶孔螺栓固定，兩兩或多個螺栓頭部用鋼絲連接固定，同時分別在上述部件之間設置防脫緊固鎖。防脫緊固鎖形狀和位置可根據需要調整。
[0015]冷卻單元防護底板採用雙重防脫落結構，可防止因異常振動等特殊原因造成防護底板上螺栓脫落，防脫板或防護緊固鎖將防止冷卻單元底板脫落進入軌道，有效保證了列車的安全運行。
[0016]所述冷卻單元採用新型迷宮式過濾芯材與一級過濾器配合，在提高過濾器濾塵、濾水效率的同時降低空氣阻力，從而降低輔助功率消耗。與傳統的FSA過濾器相比，在相同的空氣流速條件下，新型過濾器裝配4的空氣阻力比FSA過濾器低約30?40% (流速6m/s條件時)；配用相同的冷卻單元，即系統空氣阻力相同的條件下，冷卻單元冷卻空氣流量可提聞約11 %，極大地提聞了冷卻單兀散熱能力。
[0017]另外，由於插槽+90度旋轉快速緊固鎖的配合使用，使過濾器能夠實現5min快速更換，纖維過濾網可反覆清洗使用，極大的方便了的使用和維護，提高了維護工作效率，也降低了用戶的維護費用。
[0018]所述散熱器裝配包括冷卻芯體、芯體兩端的油室、油室上的進出油法蘭、吊裝座，散熱器通過吊裝座固定於所述頂部承重安裝框架裝配，其中冷卻芯體由多個散熱單元按一定順序和規律疊加後通過焊接連接在一起，形成空氣流道和油流道；該散熱單元由空氣側封條、空氣側散熱翅片、隔板、油側封條、油側散熱翅片構成。
[0019]風機組裝配採用無蝸殼離心風機，包括電機、電機安裝板、離心葉輪和集流器，風機組通過電機安裝板與風機箱體連接，集流器與風機箱體螺栓連接，風機箱體內部設有多塊加強筋板，加強筋板位於風機箱體折彎處；集流器與箱體之間設有圓環形加強板。這種特殊設計的強化型風機風道裝配，解決了一直困擾運用部門的冷卻單元風機箱體和集流器安裝板局部部位開裂的慣性質量問題，排除了動車組安全隱患。
[0020]離心葉輪採用圓弧形後彎式風機葉輪，流量大、壓力適中、噪音低、高效區域寬；為了降低動車組運行時風機噪因，風機風道裝配的風機箱體內壁上設有降噪層，降噪層通過多孔鋼板網或多孔鋼絲網固定於風機箱體內壁。吸收風機所產生的噪聲，達到降噪目的。在散熱能力相同的條件下，風機噪音可降低2?3分貝。
[0021]本發明對牽引變壓器冷卻單元冷卻空氣流動特性進行仿真分析，確定空氣過濾器、散熱器、風機風道的阻力特性，提出冷卻空氣流動動力源一風機的特性需求。通過匹配技術，保證冷卻空氣系統風機工作在高效工作區，從而實現換熱能力、輔助功率消耗、噪音之間的最優化匹配。
[0022]本發明的有益效果是，通過空氣過濾器、散熱器、風機，實現牽引變壓器冷卻系統優化匹配和集成，在滿足冷卻系統的換熱要求的同時，滿足重量、噪音、輔助功率消耗、可靠性等要求。即使風機用輔助電源由440V 60Hz三相交流電改為380V 50Hz三相交流電，風機電機轉速由原來的3500r/min (高速)降低到2900r/min (高速)的情況下,仍然滿足變流器冷卻系統的換熱要求；在提高過濾器濾塵、濾水效率的同時降低空氣阻力，從而降低輔助功率消耗；採用安全措施防止冷卻單元底板脫落和風機箱體開裂，提高可靠性和安全性；通過綜合降噪措施降低冷卻單元噪聲。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的冷卻單元結構。
[0024]圖2為本發明的冷卻單元的防護底板裝配I (配L形防脫板方案)結構。
[0025]圖3為本發明的冷卻單元的垂直承重立柱裝配2 (配L形防脫板方案)結構。
[0026]圖4為本發明的冷卻單元的防護底板裝配I (配防脫鎖方案)結構。
[0027]圖5為本發明的冷卻單元底板裝配I的L形防脫板方案結構。
[0028]圖6為本發明的冷卻單元底板裝配I的防脫緊固鎖防脫落方案結構。
[0029]圖7為本發明的冷卻單元的過濾器裝配4結構。
[0030]圖8-1為本發明的冷卻單元的過濾器裝配4 二級過濾器的迷宮型型材結構。
[0031]圖8-2為本發明的冷卻單元的過濾器裝配4 二級過濾器的迷宮型型材另一種結構圖。
[0032]圖9為本發明的冷卻單元的散熱器裝配5的I個散熱單元結構。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0034]為了實現時速350公裡動車組安全運行，依據時速350公裡中國標準動車組牽引變壓器技術規範，並針對現有動車組牽引變壓器冷卻單元出現的常見故障，對牽引變壓器冷卻單元進行了創新設計。
[0035]一種牽引變壓器用冷卻單元(如圖1所示)，包括防護底板裝配1、垂直承重立柱裝配2、頂部承重安裝框架裝配3，過濾器裝配4、散熱器裝配5、風機風道裝配6、風機組裝配7、電連接器或接線盒裝配8、散熱器進出口蝶閥9等部件:
[0036]所述頂部承重安裝框架裝配3設置2根長主梁，分設在冷卻單元前後側上部，在2根長主梁的左右端部設置安裝孔，用於安裝整個冷卻單元。頂部承重安裝框架裝配3上依次固定有過濾器裝配4、散熱器裝配5、風機風道裝配6 ;風機組裝配7通過緊固件安裝在風機風道裝配6上。
[0037]所述防護底板裝配1(如圖2、圖3、圖4所示)按前後順序分別設置前底板101、散熱器底平面板102、風機底板103、後底板104、邊底板105，5塊底板底平面基本在同一平面內。
[0038]所述垂直承重立柱裝配2 (如圖3)共設置多個拉制或折彎焊接型材，通過緊固件分別與頂部承重安裝框架裝配3、防護底板裝配2(風機底板除外)連接固定。與前底板101前側固定的2個立柱201和202下部各安裝I個支架板210，與後底板104後側固定的2個立柱204和206下部各安裝I個支架板205。邊底板105與立柱201、206之間通過斜拉板207、209用緊固件連接固定。
[0039]所述防護底板裝配I與所述垂直承重立柱裝配2、風機風道裝配6之間設有雙重防脫結構(如圖2、圖3、圖4所示)。一種防脫落方案是:所述前底板101與立柱201、立柱202之間，邊底板105與斜拉板207、208之間，後底板104與立柱204、206之間採用尾端帶孔的螺栓連接固定，螺栓尾孔內再插銷釘防脫落；風機底板103與風機風道裝配6之間設置L型防脫板106，防脫板106固定在風機風道裝配6立板底部。另一種防脫落方案是:所述前底板101與立柱201、立柱202之間，邊底板105與斜拉板207、208之間，後底板104與立柱204、206之間、風機底板103與風機風道裝配6之間採用頭部帶孔螺栓固定，兩兩或多個螺栓頭部用鋼絲連接固定，同時分別在上述部件之間設置防脫緊固鎖211。
[0040]所述冷卻單元底板的L型防脫板方案如圖5所示，冷卻單元的前底板、後底板、邊底板，通過尾部帶孔螺栓與承重立柱或斜拉板連接，在螺栓尾部孔中再插銷釘鎖死，可避免螺栓脫落。
[0041]所述冷卻單元的風機底板防脫結構:風機底板通過螺栓與風機風道裝配6中的風機箱體連接。為防止風機底板在行車過程中出現螺栓脫落，在風機箱體的兩側立板底部固定L形託板，L形託板一側與風機箱體固定，另一側位於風機底板下方，在風機組電機側留有拆裝的空間，L型託板的結構可以保證，即使螺栓失效，風機底板也不會直接掉落，避免安全事故，保證行車安全。
[0042]所述冷卻單元底板的防脫緊固鎖方案如圖6所示，防脫緊固鎖211由鋼栓、主體部分、鎖緊螺母、鎖緊螺栓、密封墊組成。防脫緊固鎖在受到振動的情況下，仍具有良好的自鎖功能。
[0043]所述防脫緊固鎖的安裝方案是，底板上開有帶圓弧的方形孔，防止防脫緊固鎖211轉動，鎖緊螺母帶有防松功能，將防脫緊固鎖211固定在底板上，同時下方帶有密封墊，防止雨水灰塵滲透。當防脫緊固鎖211固定在底板上後，使用多邊形的鑰匙推動鋼栓向上移動一小段距離，旋轉90度，然後由於鎖內彈簧的作用向下移動至設計高度，此時，可以保證鋼栓完全處於安裝槽內，安裝槽鉚接於冷卻單元承重立柱或風機風道裝配的立板底部，該結構在垂直方向鎖緊底板，還可以防止防脫緊固鎖沿動車組橫向、縱向竄動。在螺栓正常工作時，防脫緊固鎖不受力，當螺栓脫落時，該結構可以防止底板脫落，起到良好的防脫效果。
[0044]防脫緊固鎖在整個冷卻單元的分布如圖2所示。其中前底板使用2個防脫緊固鎖固定，風機底板使用4個防脫緊固鎖固定，邊底板使用2個防脫緊固鎖固定，後底板使用4個防脫緊固鎖固定。
[0045]本發明防脫結構可經變形設計後可形成其它鎖、板、柱等結構。
[0046]所述過濾器裝配4 (如圖7、圖8所示)採用兩級三重過濾，包括一級過濾器401和二級過濾器403。一級過濾器401包括鋼絲網和纖維過濾網，其中纖維過濾網通過帶鎖緊功能的膠條與帶邊框的鋼絲網組合，一級過濾器底部插在經特殊設計的插槽405內卡緊，該卡槽固定在二級過濾器403底部；一級過濾器401上部通過快速鎖緊鎖402與二級過濾器403固定；一級過濾器上設置拆裝用手柄406。二級過濾器403由邊框、安裝板和迷宮型過濾芯材經鉚接、焊接方式固定在一起。
[0047]所述散熱器裝配5包括冷卻芯體、芯體兩端的油室、油室上的進出油法蘭、吊裝座，散熱器通過吊裝座固定於所述頂部承重安裝框架裝配3，其中冷卻芯體由多個散熱單元(如圖9所示)按一定順序和規律疊加後通過焊接連接在一起，形成空氣流道和油流道；該散熱單元由空氣側封條501、空氣側散熱翅片502、隔板503、油側封條504、油側散熱翅片505構成。
[0048]所述冷卻單元部件數量和布置位置可根據需要調整。
【權利要求】
1.牽引變壓器用冷卻單元，包括防護底板裝配(I)、垂直承重立柱裝配(2)、頂部承重安裝框架裝配(3)，過濾器裝配(4)、散熱器裝配(5)、風機風道裝配(6)、風機組裝配(7)、電連接器或接線盒裝配(8)、散熱器進出口蝶閥(9)； 所述頂部承重安裝框架裝配(3)設置2根長主梁，分設在冷卻單元前後側上部，在2根長主梁的左右端部設置安裝孔，用於安裝整個冷卻單元；頂部承重安裝框架裝配(3)上依次固定有過濾器裝配(4)、散熱器裝配(5)、風機風道裝配￠);風機組裝配(7)通過緊固件安裝在風機風道裝配(6)上； 所述防護底板裝配(I)由前至後依次設置有在同一平面內的前底板(101)、散熱器底平面板(102)、風機底板103)、後底板104)、邊底板(105)； 所述垂直承重立柱裝配(2)設置一組拉制或折彎焊接型材，並通過緊固件分別與頂部承重安裝框架裝配(3)、防護底板裝配(2)連接固定；與前底板(101)前側固定的2個立柱(201,202)下部各安裝I個支架板(210)，與後底板(104)後側固定的2個立柱(204,206)下部各安裝I個支架板(205);邊底板(105)與立柱(201、206)之間通過斜拉板(207、209)用緊固件連接固定； 所述過濾器裝配(4)採用兩級三重過濾，包括一級過濾器(401)和二級過濾器(403)。一級過濾器(401)包括鋼絲網和纖維過濾網，其中纖維過濾網通過帶鎖緊功能的膠條與帶邊框的鋼絲網組合，一級過濾器(401)底部插在經特殊設計的插槽(405)內卡緊，該卡槽固定在二級過濾器(403)底部；一級過濾器(401)上部通過快速鎖緊鎖(402)與二級過濾器(403)固定；一級過濾器(401)上設置拆裝用手柄(406) ;二級過濾器(403)由邊框、安裝板和迷宮型過濾芯材經鉚接、焊接方式固定在一起； 所述散熱器裝配(5)包括冷卻芯體、芯體兩端的油室、油室上的進出油法蘭、吊裝座，散熱器通過吊裝座固定於所述頂部承重安裝框架裝配(3)，其中冷卻芯體由散熱單元按順序疊加後通過焊接連接在一起，形成空氣流道和油流道；該散熱單元由空氣側封條(501)、空氣側散熱翅片(502)、隔板(503)、油側封條(504)、油側散熱翅片(505)構成。
2.如權利要求1所述的牽引變壓器用冷卻單元，其特徵在於:所述防護底板裝配(I)與所述垂直承重立柱裝配(2)、風機風道裝配(6)之間設有雙重防脫結構；第一重防脫落結構是:所述前底板(101)與立柱(201,202)之間，邊底板(105)與斜拉板(207,208)之間，後底板(104)與立柱(204、206)之間、風機底板(103)與風機風道裝配(6)之間之間均採用頭部帶孔的螺栓固定，再以鋼絲穿過相鄰的螺栓頭部的孔，將螺栓相互固定；第二重防脫落結構是分別設置防脫緊固鎖(211)，前底板(101)、邊底板(105)與立柱之間，風機底板(103)與風機風道裝配(6)之間均設置防脫緊固鎖(211)。
3.如權利要求1所述的牽引變壓器用冷卻單元，其特徵在於:所述防護底板裝配(I)與所述垂直承重立柱裝配(2)、風機風道裝配(6)之間設有雙重防脫結構；防脫落結構是:所述前底板(101)與立柱(201,202)之間、邊底板(105)與斜拉板(207,208)之間、後底板(104)與立柱(204、206)之間採用尾端帶孔的螺栓連接固定，螺栓尾孔內再插銷釘防脫落；風機底板(103)與風機風道裝配6之間設置L型防脫板(106)，防脫板(106)固定在風機風道裝配(6)立板底部。
【文檔編號】H01F27/08GK104252946SQ201410499932
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】張延蕾, 孔麗君, 包建輝, 李昂, 王林芳 申請人:中國北車集團大連機車研究所有限公司