牵引变流器冷却单元制造技术

本发明专利技术公开了一种牵引变流器冷却单元，通过对冷却空气流动特性、水流动特性的仿真分析，确定空气过滤器、散热器、风机箱体等部件的阻力特性，通过匹配技术，保证冷却空气系统风机工作在高效工作区，同时冷却水系统工作在水泵高效工作区，从而实现换热能力、辅助功率消耗、噪音之间的最优化匹配。在给定工况条件下，满足冷却系统的换热要求；在提高过滤器滤尘、滤水效率的同时降低空气阻力，从而降低了辅助功率消耗；采用的安全措施可防止冷却单元底板脱落，提高可靠性和安全性。适用于时速300～350公里动车组，经变形设计，也可适用于其它速度等级动车组。

【技术实现步骤摘要】
牵引变流器冷却单元
本专利技术涉及动车组冷却系统

技术介绍
目前我国电力动车组牵引变流器冷却单元存在以下缺点：(1)现有冷却单元承重构架中，顶部承重安装框架与垂直承重立柱焊接在一起，因全部部件都采用薄板件，多个长杆状部件焊接在一起后变形较大，很难保证垂直承重立柱上各安装孔的尺寸。当底板与垂直承重立柱安装后，极易对各被连接部件形成预应力，影响整体强度。(2)冷却单元过滤器采用的FSA过滤器同流量下空气阻力较高，且过滤效果欠佳。也就是说在同样的散热能力下需要消耗更高的辅助功率，即能耗高。另外，春秋季节，柳絮、树叶经常堵塞空气过滤器进气通道，需要频繁清洗过滤器，现有冷却单元过滤器拆装困难，给用户带来极大不便。(3)冷却单元防护底板直接作为动车组车下设备舱底板，防护底板与风道装配、垂直承重立柱装配之间采用常规的螺栓连接。一旦因异常振动等特殊原因造成防护底板上安装螺栓全部脱落后，防护底板将脱落进入轨道，这对列车的安全运行造成严重威胁。(4)冷却单元风机箱体和集流器安装板局部部位开裂，降低冷却单元可靠性，造成安全隐患。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种散热能力更高、辅助功率消耗更低、结构更可靠安全的牵引变流器冷却单元。本专利技术采用的技术方案是一种牵引变流器冷却单元，包括防护底板装配、垂直承重立柱装配、顶部承重安装框架装配，过滤器装配、散热器装配、风机风道装配、风机组装配、膨胀水箱装配、串联谐振电感装配、水泵装配、水系统副循环管路装配、水系统主循环管路装配、电连接器或接线盒装配、PT100温度传感器和压力变送器。所述顶部承重安装框架装配设置2根长主梁、2根短主梁和2根短副梁，短主梁、短副梁均与长主梁相焊接固定；在2根短主梁上分别设置各2个安装座和1个哈芬槽；顶部承重安装框架装配上依次固定有过滤器装配、散热器装配、风机风道装配、膨胀水箱装配、串联谐振电感装配和水泵装配；风机组装配通过紧固件安装在风机风道装配上；所述防护底板装配按由前至后依次设置有在同一平面内的前底板、散热器底平面板、风机底板、边底板、后底板；所述垂直承重立柱装配共设置一组拉制或折弯焊接型材，并通过紧固件分别与顶部承重安装框架装配、防护底板装配连接固定；与前底板固定的2个立柱下部各安装1个支架板，与后底板后侧固定的2个立柱下部各安装1个支架板；所述过滤器装配采用两级三重过滤，包括一级过滤器和二级过滤器；一级组合过滤器包括钢丝网和纤维过滤网，其中纤维过滤网通过带锁紧功能的胶条与带边框的钢丝网组合，一级过滤器底部插在经特殊设计的插槽内卡紧，该插槽固定在二级过滤器底部；一级过滤器上部通过快速锁紧锁与二级过滤器相固定；一级过滤器上设置拆装用手柄；二级过滤器由边框、安装板和迷宫型过滤芯材以铆接、焊接方式固定在一起；所述散热器装配包括冷却芯体、芯体两端的水室、水室上的进出水法兰、吊装座，散热器通过吊装座固定于所述顶部承重安装框架装配，其中冷却芯体由散热单元按按顺序加后通过焊接在一起，形成空气流道和水流道；该散热单元由空气侧封条、空气侧散热翅片、隔板、水侧封条、水侧散热翅片构成。所述散热器装配包括冷却芯体、芯体两端的水室、水室上的进出水法兰、吊装座，散热器通过吊装座固定于所述顶部承重安装框架装配，其中冷却芯体由多个散热单元按一定顺序和规律叠加后通过焊接连接在一起，形成空气流道和水流道；该散热单元由空气侧封条、空气侧散热翅片、隔板、水侧封条、水侧散热翅片构成。所述过滤器装配采用两级三重过滤，包括一级过滤器和二级过滤器。一级过滤器包括钢丝网和纤维过滤网，纤维过滤网孔直径小于钢丝网，纤维过滤网通过带锁紧功能的胶条与带边框的钢丝网组合，一级过滤器底部插在经特殊设计的插槽内卡紧，该插槽固定在二级过滤器底部；一级过滤器上部通过快速锁紧锁与二级过滤器固定；一级过滤器上设置拆装用手柄。二级过滤器由边框、安装板和迷宫型过滤芯材或迷宫型过滤芯材经铆接、焊接方式固定在一起。一级过滤器的两重过滤主要实现滤尘功能，二级过滤器兼滤尘和滤水功能。所述冷却单元采用新型迷宫式过滤芯材与一级过滤器配合，在提高过滤器滤尘、滤水效率的同时降低空气阻力，从而降低辅助功率消耗。与传统的FSA过滤器相比，在相同的空气流速条件下，新型过滤器装配的空气阻力比FSA过滤器低约30～40％流速6m/s；配用相同的冷却单元，即系统空气阻力相同的条件下，冷却单元冷却空气流量可提高约11％，极大地提高了冷却单元散热能力。另外，由于插槽+90度旋转快速紧固锁的配合使用，使过滤器能够实现5min快速更换，纤维过滤网可清洗反复使用，极大的方便了的使用和维护，提高了维护工作效率，也降低了用户的维护费用。风机组装配采用无蜗壳离心风机，包括电机、电机安装板、离心叶轮和集流器，风机组通过电机安装板与风机箱体连接，集流器与风机箱体螺栓连接，风机箱体内部设有多块加强筋板，加强筋板位于风机箱体折弯处；集流器与箱体之间设有圆环形加强板。这种特殊设计的强化型风机风道装配，解决了一直困扰运用部门的冷却单元风机箱体和集流器安装板局部部位开裂的惯性质量问题，排除了动车组安全隐患。离心叶轮采用圆弧形后弯式风机叶轮，流量大、压力适中、噪音低、高效区域宽；为了降低动车组运行时风机噪因，风机风道装配的风机箱体内壁上设有降噪层，降噪层通过多孔钢板网或多孔钢丝网固定于风机箱体内壁。吸收风机所产生的噪声，达到降噪目的。在散热能力相同的条件下，风机噪音可降低2～3分贝。本专利技术对牵引变流器冷却单元的冷却空气流动特性、水流动特性进行仿真分析，确定空气过滤器、散热器、风机箱体的阻力特性，提出冷却空气流动动力源—风机的特性需求；确定阀门、管路、散热器、IGBT功率模块水冷基板的阻力特性，提出水流动的动力源—水泵的特性需求。通过匹配技术，保证冷却空气系统风机工作在高效工作区，同时冷却水系统工作在水泵高效工作区，从而实现换热能力、辅助功率消耗、噪音之间的最优化匹配，达到在同样的空间尺寸限制、同样的重量限制范围内散热能力提高16.4％。冷却单元防护底板采用双重防脱落结构。可防止因异常振动等特殊原因造成防护底板上螺栓脱落，防护紧固锁或防脱板将防止冷却单元底板脱落进入轨道，有效保证了列车的安全运行。本专利技术的有益效果是，通过空气过滤器、散热器、风机和水泵，实现变流器冷却系统优化匹配和集成，在满足冷却系统的换热要求的同时，满足重量、噪音、辅助功率消耗、可靠性等要求，即使风机、水泵用辅助电源由440V60Hz三相交流电改为380V50Hz三相交流电、风机电机水泵转速由原来的3500r/min(高速)降低到2900r/min(高速)的情况下，仍然满足牵引变流器冷却系统的换热要求；在提高过滤器滤尘、滤水效率的同时降低空气阻力，从而降低辅助功率消耗；采用安全措施防止冷却单元底板脱落，提高冷却单元风机箱体强度，从而提高冷却单元可靠性和安全性；降低冷却单元噪声。附图说明图1为本专利技术的冷却单元结构。图2为本专利技术的冷却单元的防护底板装配1(配防脱锁方案)结构。图3为本专利技术的冷却单元的垂直承重立柱装配2(配防脱锁方案)结构。图4为本专利技术的冷却单元的防护底板装配1(配L形防脱板方案)结构。图5为本专利技术的冷却单元的垂直承重立柱装配2(配L形防脱板方案)结构。图6为本专利技术的冷却单元的顶部本文档来自技高网...

【技术保护点】
牵引变流器冷却单元，包括防护底板装配(1)、垂直承重立柱装配(2)、顶部承重安装框架装配(3)，过滤器装配(4)、散热器装配(5)、风机风道装配(6)、风机组装配(7)、膨胀水箱装配(9)、串联谐振电感装配(10)、水泵装配(11)、水系统副循环管路装配(8)、水系统主循环管路装配(13)、电连接器或接线盒装配(12)、PT100温度传感器(14)和压力变送器(15)。所述顶部承重安装框架装配(3)设置2根长主梁(302)、2根短主梁(301)和2根短副梁(303、304)，短主梁(301)、短副梁(303、304)均与长主梁(302)相焊接固定；在2根短主梁(301)上分别设置各2个安装座(305)和1个哈芬槽(306)；顶部承重安装框架装配(3)上依次固定有过滤器装配(4)、散热器装配(5)、风机风道装配(6)、膨胀水箱装配(9)、串联谐振电感装配(10)和水泵装配(11)；风机组装配(7)通过紧固件安装在风机风道装配(6)上；所述防护底板装配(1)按由前至后依次设置有在同一平面内的前底板(101)、散热器底平面板(102)、风机底板(103)、边底板(104)、后底板(105)；所述垂直承重立柱装配(2)设置一组拉制或折弯焊接型材，并通过紧固件分别与顶部承重安装框架装配(3)、防护底板装配(2)连接固定；与前底板(101)固定的2个立柱(201、202)下部各安装1个支架板(210)，与后底板(105)后侧固定的2个立柱(204、206)下部各安装1个支架板(205)；所述过滤器装配(4)采用两级三重过滤，包括一级过滤器(401)和二级过滤器(403)；一级过滤器(401)包括钢丝网和纤维过滤网，其中纤维过滤网通过带锁紧功能的胶条与带边框的钢丝网组合，一级过滤器(401)底部插在经特殊设计的插槽(405)内卡紧，该卡槽固定在二级过滤器(403)底部；一级过滤器(401)上部通过快速锁紧锁(402)与二级过滤器(403)相固定；一级过滤器(401)上设置拆装用手柄(406)；二级过滤器(403)由边框、安装板和迷宫型过滤芯材以铆接、焊接方式固定在一起；所述散热器装配(5)包括冷却芯体、芯体两端的水室、水室上的进出水法兰、吊装座，散热器通过吊装座固定于所述顶部承重安装框架装配(3)，其中冷却芯体由散热单元按顺序叠加后通过焊接连接在一起，形成空气流道和水流道；该散热单元由空气侧封条(501)、空气侧散热翅片(502)、隔板(503)、水侧封条(504)、水侧散热翅片(505)构成。...

【技术特征摘要】
1.牵引变流器冷却单元，包括防护底板装配(1)、垂直承重立柱装配(2)、顶部承重安装框架装配(3)，过滤器装配(4)、散热器装配(5)、风机风道装配(6)、风机组装配(7)、膨胀水箱装配(9)、串联谐振电感装配(10)、水泵装配(11)、水系统副循环管路装配(8)、水系统主循环管路装配(13)、电连接器或接线盒装配(12)、PT100温度传感器(14)和压力变送器(15)；所述顶部承重安装框架装配(3)设置2根长主梁(302)、2根短主梁(301)和2根短副梁(303、304)，短主梁(301)、短副梁(303、304)均与长主梁(302)相焊接固定；在2根短主梁(301)上分别设置各2个安装座(305)和1个哈芬槽(306)；顶部承重安装框架装配(3)上依次固定有过滤器装配(4)、散热器装配(5)、风机风道装配(6)、膨胀水箱装配(9)、串联谐振电感装配(10)和水泵装配(11)；风机组装配(7)通过紧固件安装在风机风道装配(6)上；所述防护底板装配(1)按由前至后依次设置有在同一平面内的前底板(101)、散热器底平面板(102)、风机底板(103)、边底板(104)、后底板(105)；所述垂直承重立柱装配(2)设置一组拉制或折弯焊接型材，并通过紧固件分别与顶部承重安装框架装配(3)、防护底板装配(1)连接固定；与前底板(101)固定的2个立柱(201、202)下部各安装1个支架板(210)，与后底板(105)后侧固定的2个立柱(204、206)下部各安装1个支架板(205)；所述过滤器装配(4)采用两级三重过滤，包括一级过滤器(401)和二级过滤器(403)；一级过滤器(401)包括钢丝网和纤维过滤网，其中纤维过滤网通过带锁紧功能的胶条与带边框的钢丝网组合，一级过滤器(401)底部插在经特殊设计的插槽(405)内卡紧，该插槽固定在二级过滤器(403)底部；一级过滤器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊杰，孔丽君，陈朝春，李永富，贾洪洋，郭华仲，
申请(专利权)人：中国北车集团大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21