集电组件的冷却装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水轮机技术领域，具体涉及一种集电组件的冷却装置及方法。集电组件的冷却装置包括冷源结构和若干温差发电件，温差发电件设置在冷源结构和碳刷的第一侧之间；循环冷却部，包括散热结构和驱动泵，驱动泵与温差发电件电连接，散热结构的部分设置在碳刷的第二侧上且具有散热循环回路。本发明专利技术在若干碳刷上设置温差发电部和循环冷却部，随着工作中的碳刷逐渐升温，冷源结构与碳刷之间形成的温差并使得温差发电件发电，产生的电能供给驱动泵使得散热结构对碳刷冷却降温，使用密封的散热系统自动进行降温散热，散热效果更好的同时还能够避免集电环室内产生扬尘，有效解决了现有技术中集电组件的散热方式安全可靠性差的问题。中集电组件的散热方式安全可靠性差的问题。中集电组件的散热方式安全可靠性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
集电组件的冷却装置及方法


[0001]本专利技术涉及水轮机
，具体涉及一种集电组件的冷却装置及方法。

技术介绍

[0002]集电环和碳刷是发电机动静接触和交换能量的设备，是水轮机或抽蓄机组励磁系统的重要组成部分。碳刷是发电机固定和旋转之间传递电能的装置，它一般是纯碳加凝固剂的石墨制成，通常呈矩形卡在刷架上，由于碳刷与集电环产生的摩擦损耗和自身的电气损耗，造成碳刷和集电环的温度极高，容易引发碳刷及刷握烧毁、集电环损伤、发电机被迫停运等事件。
[0003]目前，现有集电组件一般通过设置通风结构或风扇结构进行散热，在碳刷架上开设通风孔或在集电环室内设置风机，由于集电环室内存在碳刷与集电环摩擦时产生的碳粉，采用上述方式散热时，将会产生大量的扬尘，容易造成积尘打火现象，电气部件上堆积碳粉后还会影响其绝缘性能，因此，现有集电组件的散热方式还存在安全可靠性差的问题。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中集电组件的散热方式安全可靠性差的缺陷，从而提供一种集电组件的冷却装置及方法。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种集电组件的冷却装置，集电组件包括集电环和若干碳刷，若干碳刷周向布置在集电环的外侧，冷却装置还包括：温差发电部，包括冷源结构和若干温差发电件，温差发电件设置在冷源结构和碳刷的第一侧之间，冷源结构与碳刷适于分别作为温差发电件的低温端和高温段，以使温差发电件发电；循环冷却部，包括散热结构和驱动泵，驱动泵与温差发电件电连接，散热结构的部分设置在碳刷的第二侧上且具有散热循环回路，温差发电件适于为驱动泵供电，驱动泵驱动导热冷却介质在散热循环回路中流动，以对碳刷冷却降温。
[0006]可选的，散热控制部包括控制器和温度检测器，控制器与驱动泵、温度检测器电连接，控制器适于根据温度检测器检测碳刷的温度控制导热冷却介质的流速。
[0007]可选的，冷却装置还包括可调升降压模块，驱动泵通过可调升降压模块与温差发电件电连接。
[0008]可选的，碳刷的第一侧与温差发电件之间设有导热绝缘层，碳刷的第二侧与散热结构之间设有导热绝缘层，和/或，导热冷却介质为液态金属。
[0009]可选的，冷源结构包括环状的冷源管，散热结构包括环状的散热管，碳刷固定在冷源管和散热管之间。
[0010]可选的，冷源管通过若干固定件与散热管固定连接。
[0011]本专利技术还提供了一种集电组件的冷却方法，其使用上述的冷却装置，冷却方法包括：
[0012]步骤S10：通过温差发电部的冷源结构和碳刷的温度差使温差发电部的温差发电
件发电；
[0013]步骤S20：通过温差发电件驱动循环冷却部的驱动泵工作，驱动泵驱动导热冷却介质在散热结构的散热循环回路中流动，以对碳刷冷却降温。
[0014]可选的，在步骤S20之后，冷却方法还包括：
[0015]步骤S30：获取碳刷的温度；
[0016]步骤S40：根据碳刷的温度控制导热冷却介质的流速。
[0017]可选的，步骤S40包括：
[0018]步骤S41：判断碳刷的温度是否到达预设温度；
[0019]步骤S42：若碳刷的温度到达预设温度，增大导热冷却介质的流速，若碳刷的温度未到达预设温度，减小导热冷却介质的流速，或者，保持导热冷却介质的流速不变。
[0020]可选的，步骤S42包括以下步骤：若碳刷的温度到达预设温度，增大可调升降压模块的输出电压，以使驱动泵增大导热冷却介质的流速，若碳刷的温度未到达预设温度，减小可调升降压模块的输出电压，以使驱动泵减小导热冷却介质的流速，或者，保持可调升降压模块的输出电压，以使驱动泵保持导热冷却介质的流速不变。
[0021]本专利技术具有以下优点：
[0022]1、在若干碳刷上设置温差发电部和循环冷却部，随着工作中的碳刷逐渐升温，冷源结构与碳刷之间形成的温差并使得温差发电件发电，产生的电能供给驱动泵使得散热结构对碳刷冷却降温，充分利用集电组件中的热源形成自持型电源，无需外接电源，使用密封的散热系统自动进行降温散热，散热效果更好的同时还能够避免集电环室内产生扬尘，有效解决了现有技术中集电组件的散热方式安全可靠性差的问题。
[0023]2、若干温差发电件的连接方式为级联，通过串联与并联混合的方式，多个温差发电件串联能够增加电压，并联能够增加电流，使得若干温差发电件能够成为稳定的、足以驱动驱动泵的电源。
[0024]3、通过控制器自动调节导热冷却介质的流速，进而使碳刷保持在理想的工作温度范围内，对碳刷散热的同时还能够使集电组件保持较好的工作状态。
[0025]4、为了准确判断液态金属的流速是否增大，或为了更为准确的控制散热温度，散热循环回路中还设置有流速传感器，控制器通过流速传感器检测液态金属的流速，进而更为灵敏且精准的控制整体的散热过程。
[0026]5、冷源管通过若干固定件与散热管固定连接，冷源管与散热管能够替代原有碳刷支架中的部分结构，对碳刷起到承载作用，使整体结构更为精简。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1示出了本专利技术实施例的集电组件的冷却装置的结构示意图；
[0029]图2示出了图1的集电组件的冷却装置的碳刷处的放大示意图；
[0030]图3示出了本专利技术实施例的集电组件冷却方法的步骤示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]10、温差发电件；11、冷源管；12、冷源箱；21、驱动泵；22、可调升降压模块；23、散热管；24、换热箱；30、控制器；31、温度传感器；32、流速传感器；40、固定件；41、导热绝缘层；51、碳刷；52、集电环。
具体实施方式
[0033]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0035]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集电组件的冷却装置，所述集电组件包括集电环(52)和若干碳刷(51)，若干所述碳刷(51)周向布置在所述集电环(52)的外侧，其特征在于，所述冷却装置还包括：温差发电部，包括冷源结构和若干温差发电件(10)，所述温差发电件(10)设置在所述冷源结构和所述碳刷(51)的第一侧之间，所述冷源结构与所述碳刷(51)适于分别作为所述温差发电件(10)的低温端和高温段，以使所述温差发电件(10)发电；循环冷却部，包括散热结构和驱动泵(21)，所述驱动泵(21)与所述温差发电件(10)电连接，所述散热结构的部分设置在所述碳刷(51)的第二侧上且具有散热循环回路，所述温差发电件(10)适于为所述驱动泵(21)供电，所述驱动泵(21)驱动导热冷却介质在所述散热循环回路中流动，以对所述碳刷(51)冷却降温。2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述散热控制部包括控制器(30)和温度检测器，所述控制器(30)与所述驱动泵(21)、所述温度检测器电连接，所述控制器(30)适于根据所述温度检测器检测所述碳刷(51)的温度控制所述导热冷却介质的流速。3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括可调升降压模块(22)，所述驱动泵(21)通过所述可调升降压模块(22)与所述温差发电件(10)电连接。4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述碳刷(51)的第一侧与所述温差发电件(10)之间设有导热绝缘层(41)，所述碳刷(51)的第二侧与所述散热结构之间设有所述导热绝缘层(41)，和/或，所述导热冷却介质为液态金属。5.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述冷源结构包括环状的冷源管(11)，所述散热结构包括环状的散热管(23)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱彦靓，孙勇，杨静，马哲，高远，吴海飞，李乐颖，高峻泽，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：