Модуль частотного преобразователя станции управления насосной установкой Российский патент 2024 года по МПК F04D15/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к станциям частотного управления насосной установкой, и может быть использовано для управления и контроля параметров и защиты насосных установок.

Современная практика управления насосными агрегатам тесно связана с применением частотных преобразователей. Применение модулей частотного преобразователя позволяет сократить энергозатраты на водоснабжение, защитить насосный агрегат и исключить гидроудары в сети водоснабжения, однако модули частотных преобразователей необходимо охлаждать.

Известны модули частотных преобразователей, силовые элементы которых размещены в шкафах управления, в которых также размещены силовая аппаратура, панель органов управления и система принудительного воздушного охлаждения оребренного радиатора частотного преобразователя (см. патент РФ №2754925 по МПК H02B 1/40, опубл. 08.09.2021, патент на полезную модель №46617 по МПК H02P 7/42, опубл. 10.07.2005., патент на полезную модель №94088 по МПК H02P 31/00, опубл. 10.05.2010.).

Недостатком известных модулей частотных преобразователей является необходимость подвода воздуха, имеющего необходимые температурные характеристики и не содержащего загрязняющих агентов и влаги. Для обеспечения требуемых параметров охлаждения частотного преобразователя в условиях погружных водозаборов возникает необходимость в возведении помещений с системами вентиляции и отопления. Эксплуатация модуля частотного преобразователя с воздушным охлаждением требует как единовременных затрат на организацию помещения для его размещения, так и постоянных затрат на отопление в зимнее время.

Техническим результатом является повышение надежности работы модуля частотного преобразователя станции управления насосной установкой, сокращение затрат на эксплуатацию частотного преобразователя, расширение эксплуатационных и функциональных возможностей.

Технический результат достигается тем, что модуль частотного преобразователя станции управления насосной установкой представляет собой выполненный с возможностью встраивания в трубопроводную магистраль станции сегмент трубы с корпусом преобразователя в виде охватывающего наружную поверхность трубы монолитного тела из металла с высокой теплопроводностью, с возможностью охлаждения частотного преобразователя от воды в трубопроводной магистрали, и имеющего закрытую герметичной крышкой внутреннюю полость, в которой размещен частотный преобразователь. Корпус преобразователя выполнен с формой прямоугольного параллелепипеда. В качестве металла с высокой теплопроводностью используют алюминий или медь. Сегмент трубы выполнен с соединительными фланцами.

Сущность изобретения поясняется схематичными чертежами.

На фиг. 1 изображен модуль частотного преобразователя, вид сбоку; на фиг. 2 изображен модуль, вид сверху без герметичной крышки; на фиг.3 - разрез А-А по фиг. 1; на фиг. 4 изображен фрагмент станции управления насосной установкой, поясняющий расположение модуля частотного преобразователя в подземном сооружении.

Модуль частотного преобразователя станции управления насосной установкой представляет собой сегмент трубы 1 с корпусом преобразователя 2 в виде охватывающего наружную поверхность монолитного тела из металла с высокой теплопроводностью, имеющего закрытую герметичной крышкой 3 внутреннюю полость 4, в которой размещен частотный преобразователь 5.

Корпус преобразователя 2 выполнен с гермовводами для кабелей питания, моторных кабелей и кабеля к пульту управления (на чертеже не показаны). Сегмент трубы 1 выполнен с соединительными фланцами 6.

Предлагаемый модуль может быть расположен внутри подземного сооружения, например, в виде колодца, а также на поверхности земли в виде компактного павильона. В варианте с подземным расположением модуль частотного преобразователя встроен в трубопроводную магистраль 7 над оголовком погружного насоса.

Изготовление модуля осуществляется по известной технологии посредством литья алюминиевого сплава вокруг приготовленного сегмента трубы 1 с использованием соответствующей литьевой формы с последующей обработкой изделия посредством фрезерования, создавая необходимую конструкцию корпуса преобразователя 2 с внутренней полостью 4 для размещения элементов частотного преобразователя. Внутренняя полость 4 после расположения и закрепления в ней элементов частотного преобразователя закрывается герметичной крышкой 3.

При использовании модуля частотного преобразователя проток воды, создаваемый насосом, осуществляет отвод тепла от силовых элементов частотного преобразователя. Благодаря тому, что выполненный из алюминиевого сплава корпус преобразователя 2 имеет надежный контакт по всей окружности сегмента трубы 1, тепло через стенку трубы отводится протоком воды.

Для проверки эффективности теплосъема был изготовлен испытательный стенд, состоящий из сегмента трубы диаметром 158 мм, вокруг которого путем литья алюминиевого сплава было охватывающее наружную поверхность монолитное тело с формой прямоугольного параллелепипеда. Сегмент трубы выполнен с торцевыми стенками, имеющими патрубки, соединенные с трубопроводом для циркуляции воды.

На монолитном теле был размещен нагревательный элемент мощностью 500 Вт, что соответствует тепловыделению частотного преобразователя мощностью 22 кВт. Через сегмент трубы был создан проток водопроводной воды с температурой 17°C.

Для проведения эксперимента был обеспечен расход воды 200 литров в час, что в три раза ниже минимально возможного протока при работе погружного насоса ЭЦВ. Температура нагревательного элемента не поднялась выше 60°C, что соответствует рабочей температуре частотного преобразователя.

Предлагаемый модуль частотного преобразователя позволяет повысить надежность работы силовых элементов частотного преобразователя станции управления насосной установкой, за счет стабилизации температурного режима полупроводниковых модулей частотного преобразователя, сократить затраты на эксплуатацию частотного преобразователя ввиду отсутствия необходимости в отоплении и воздухоподготовки, а также расширить эксплуатационные и функциональные возможности за счет обеспечения эффективного теплоотвода.

Предлагаемая конструкция модуля частотного преобразователя, использующего для отвода тепла трубопровод погружного насоса с протоком воды, не требует сооружения специальных помещений для установки щитов с преобразователем частоты. Благодаря эффективному теплоотводу, возможна эксплуатация модуля частотного преобразователя при повышенных температурах окружающего воздуха.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к станциям частотного управления насосной установкой и может быть использовано для управления и контроля параметров и защиты насосных установок. Модуль частотного преобразователя станции управления насосной установкой представляет собой выполненный с возможностью встраивания в трубопроводную магистраль станции сегмент трубы с корпусом преобразователя в виде охватывающего наружную поверхность трубы монолитного тела из металла с высокой теплопроводностью, с возможностью охлаждения частотного преобразователя от воды в трубопроводной магистрали, и имеющего закрытую герметичной крышкой внутреннюю полость, в которой размещен частотный преобразователь. Техническим результатом является повышение надежности работы модуля частотного преобразователя станции управления насосной установкой, упрощение обслуживания станции, сокращение затрат, расширение эксплуатационных и функциональных возможностей за счет обеспечения возможности эффективного теплоотвода. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Модуль частотного преобразователя станции управления насосной установкой, представляющий собой выполненный с возможностью встраивания в трубопроводную магистраль станции сегмент трубы с корпусом преобразователя в виде охватывающего наружную поверхность трубы монолитного тела из металла с высокой теплопроводностью, с возможностью охлаждения частотного преобразователя от воды в трубопроводной магистрали, и имеющего закрытую герметичной крышкой внутреннюю полость, в которой размещен частотный преобразователь.

2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что корпус преобразователя выполнен с формой прямоугольного параллелепипеда.

3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, в качестве металла с высокой теплопроводностью используют алюминий или медь.

4. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что сегмент трубы выполнен с соединительными фланцами.