一种移动型电站散热装置及其风道设计制造方法及图纸

本发明专利技术属于电气装置散热结构设计领域，具体地说，是一种移动型电站散热装置及其风道设计，装置整体采用立体柜体结构设计，包括最底层的冷凝器、中间层的包裹液态金属的散热片和最上层的磁悬浮风扇，三者之间通过设计的散热风道将其连接在一起。本发明专利技术中散热设计无需风扇驱动能量，低碳环保节能；核心部件采用模块化封装，便于快速更换维修；无需改变风道结构，仅通过风道内部的温差改变流速，达到改变风道口径同样的功能，这种设计既节省能源，又结构简单控制方便。简单控制方便。简单控制方便。

【技术实现步骤摘要】
一种移动型电站散热装置及其风道设计


[0001]本专利技术属于电气装置散热结构设计领域，具体地说，是一种移动型电站散热装置及其风道设计，具有小型化、可移动、结构紧凑、低碳环保等优点。

技术介绍

[0002]船舶岸电系统是指船舶停靠在码头时，停止使用船舶上的自备发电机，转而使用陆地电源向主要船舶电力设备进行供电。但是，由于船舶码头利用率的问题(其利用率远低于电动汽车充电桩)，船舶岸电系统一般处于断续使用状况。按照中华人民共和国行业标准《码头岸电设施检测技术规范》JTS155
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2019中所规定：船舶岸电系统必须在设备正常使用每12个月或者停用3个月后再使用前进行运行检测。
[0003]“移动型岸电站”是一种小型化、模块化、可移动的装置，这种装备可以作为中间环节，构成“电网
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移动型岸电站
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船舶”给船舶提供能量，构成岸电系统的整体。此外，这种装置也可以单独作为测试装置，构成“电网
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移动型岸电站
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拓扑可变的微网系统
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电网”的电力回馈系统整体，通过改变拓扑可变的微网系统的电网拓扑结构，调整负载性质，模拟供电船舶的情景。最重要的是这种情况时，电能通过一系列的环节最终可以回馈到电网，除了传输损耗以外，能量损失极小，符合我国低碳环保、节能减排的能源环保思想。
[0004]这种小型化、模块化的“移动型岸电站”装置体积极小，重量极轻，可以装载到20吨级的大型拖拽车，或者集成为大型专业工程车辆实现移动检测。但是这种“移动型岸电站”直接接入10kV中压电压网络，并且连续运行48h以上，因此发热量不可忽视。常见的电力系统散热措施主要有：
[0005](1)装载散热片的风冷式自然散热
[0006]这种方法将电力系统装置柜体均装设鳞状的散热片，扩大装置的散热面积，通过加大与空气的接触面，达到自然散热的目的。此外通过对整体布局的设计，可以形成风道效应，即将热量集中在某个过道中，通过冷热对流，在过道中形成自然风加速空气流动辅助散热。这种方法成本低廉，但是装置体积大，散热效率较低。
[0007](2)全封装浸入式散热
[0008]这种方法将电力装置按模块制造，将其全部浸入至一个密封的柜体，柜体中充满绝缘的液态散热剂或者惰性气体。通过泵循环散热剂或惰性气体实现散热，安装时需要设置循环管线，通过管路将模块进行串接，构成整个电力系统。这种方法装置的体积极小，散热效率极高，但是设备成本极高，仅适用于固定安装，此外管线需要定期更换与维护。
[0009]由上述分析可以看出，以上两种散热方式均不能直接应用于移动型岸电站。需要设计一种价格相对低廉，无需经常更换散热剂，电力系统装置整体体型较小，可以由拖拽车或者集成为大型专业工程车辆进行移动的岸电电站散热装置。

技术实现思路

[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术披露了一种移动型电站散热装置，整体采用立体
柜体结构设计，包括最底层的冷凝器、中间层的包裹液态金属的散热片和最上层的磁悬浮风扇，三者之间通过设计的散热风道将其连接在一起，其中最重要的是需要选择合适的材料，设计合适的散热风道管径，计算散热风道每段长度，最终保证所述的移动型岸电站可以顺利的将内部热能释放出去。
[0011]本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0012]一种移动型电站散热装置，整体采用立体柜体结构设计，包括最底层的冷凝器、中间层的包裹液态金属的散热片和最上层的磁悬浮风扇，三者之间通过设计的散热风道将其连接在一起。
[0013]在上述技术方案中，基于成本与技术成熟度考虑，仍采用风冷散热方式。所有装置均整合于立体柜体，柜体最底层设置有冷凝器、中间层设置有包裹液态金属的散热片和最上层的磁悬浮风扇。与一般结构设计不同，在本技术方案中，采用液态金属对柜体核心部件进行降温，制造一定的温度差，基于伯努利原理形成一种不依赖风道形状稳定的气流辅助散热。
[0014]本专利技术的进一步改进，散热片内置有液态金属整体呈矩形，设置在电路的整流桥路与逆变桥路上，液态金属的四周设置有散热鳞片。整流桥路与逆变桥路设置有液态金属，散热时覆盖有液态金属部分的温度较低，其他部分温度较高，如此形成具有温差的势能场，温差会在预设的风道中自主形成自然风，该自然风又会推动风扇叶片，使得风扇克服阻力进行旋转，通过对风扇叶片角度的设计，使得风扇旋转时产生吸力，排出移动型岸电站柜体中的热量。
[0015]本专利技术的进一步改进，最上层的磁悬浮风扇为无源永磁体可调节自旋转风扇。这种新型风扇不需要任何外界电源就可以实现旋转，旋转速度可以根据内部温度差进行自适应调节。
[0016]本专利技术的进一步改进，无源永磁体可调节自旋转风扇由风扇叶片、风扇外框和风扇内圈组成。其中，风扇内圈是由若干个永磁体构成，永磁体采用瓦片形结构斜向放置，通过这种永磁体布局形式提供无源永磁体可调节自旋转风扇主要向上的悬浮力与向内的向心力。悬浮力用以抬升散热风扇，向心力用以围绕中心轴旋转，这种方式使得旋转摩擦阻力极小，但是由于风扇内圈与中心轴没有实际连接，因此刚性强度不够，即易受外界扰动而晃动，因此，在永磁体下方设置有调整电磁铁，无源永磁体可调节自旋转风扇可以通过永磁体、调整电磁铁、自身重力和散热气流产生的推力、外部干扰力完成自身的受力平衡实现悬浮。此外，整个无源永磁体可调节自旋转风扇没有主动旋转的动力源，仅依靠冷热对流所产生的气流进行旋转，气流流速越大，无源永磁体可调节自旋转风扇转速越快。这种方式不存在动力源，低碳减排节能环保，最重要的是通过冷热对比的设计，温差越大风扇转速越快，具有一定自适应的能力。
[0017]本专利技术的进一步改进，风扇叶片的数量为8个均匀布置在风扇外框和风扇内圈之间，风扇内圈由4个永磁体构成。
[0018]上述技术方案中的风道设计具体包括以下步骤：
[0019]步骤1、设计移动型电站散热装置的基本参数；
[0020]步骤2、计算最底层的冷凝器管道长度；
[0021]步骤3、计算中间层的风道及其风道支路管道长度；
[0022]步骤4、计算最上层的磁悬浮风扇管道长度。
[0023]上述步骤1的具体实施流程如下：
[0024]流程1.1、设计冷凝管参数：冷凝管内径D
l
＝32mm，冷凝液流量q
vl
＝0.3m3/s，最大冷凝液流量q
vlmax
＝0.15m3/s，冷凝管壁温t
wl
＝8℃，进风温度t
il
＝20℃，冷凝管出风温度t
ol
＝10℃，冷凝管的绝对粗糙度Δ
l
＝0.05mm。
[0025]流程1.2、设计风道及其风道支路参数：风道管道为圆形，内径D
d
＝800mm，风道进风温度t
id
＝t
wl
＝10℃，风量q
vl
＝1.2m3/s，2条风道支路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动型电站散热装置，其特征在于，整体采用立体柜体结构设计，包括最底层的冷凝器、中间层的包裹液态金属的散热片和最上层的磁悬浮风扇，三者之间通过设计的散热风道将其连接在一起。2.根据权利要求1所述的移动型电站散热装置，其特征在于，所述散热片内置有液态金属整体呈矩形，液态金属的四周设置有散热鳞片。3.根据权利要求2所述的移动型电站散热装置，其特征在于，所述磁悬浮风扇为无源永磁体可调节自旋转风扇，所述无源永磁体可调节自旋转风扇由风扇叶片、风扇外框和风扇内圈组成，所述风扇内圈是由若干个永磁体构成，所述永磁体采用瓦片形结构斜向放置。4.根据权利要求3所述的移动型电站散热装置，其特征在于，所述风扇叶片的数量为8个均匀布置在所述风扇外框和所述风扇内圈之间，所述风扇内圈由4个永磁体构成。5.一种如权利要求4所述的移动型电站散热装置的风道设计，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、设计移动型电站散热装置的基本参数；步骤2、计算最底层的冷凝器管道长度；步骤3、计算中间层的风道及其风道支路管道长度；步骤4、计算最上层的磁悬浮风扇管道长度。6.根据权利要求5所述的移...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟然，王旭，戴晓强，叶小松，朱志宇，智鹏飞，朱琬璐，李建祯，李春华，
申请(专利权)人：江苏镇安电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：