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输配电纯水冷却装置及其控制系统的设计与应用- 纯水设备 - 佳洁——佳洁纯水设备厂家


电力电子装置用纯水冷却设备及控制系统,是大功率电力电子装置的配套设备,目前主要应用领域集中在输配电和新能源发电领域。根据国家统计局发布的《国民经济行业分类》(GB/T4754-2011)标准,纯水冷却设备可归属于 C 类制造业 C38 电气机械及器材制造业 C382 输配电及控制设备制造业下的细分子行业;根据中国证监会发布的《上市公司行业分类指引》(2012 年修订),纯水冷却设备可归属于 C 类制造业 C38 电气机械及器材制造业下的细分子行业。


冷却对象大功率化、高功率密度的发展趋势  


  高压输电和大功率发电机可显著提升能源转换效率,降低能耗,符合节能环保的发展方向。近年来,各发电及输配电企业显著加大了对高压、特高压电网及大功率发电机组(如大型风电、光伏发电等)的新增投入,并加大了对低压、低功率设备的更新换代。随着输配电电压和发电机功率的逐步提升、功率密度的越来越高,对器件的散热效能也提出了更高的要求,传统风冷技术已经不能满足大功率发电和输配电设备的散热和安全稳定运行需求,水冷技术的优势明显。冷却对象大功率化、高功率密度发展趋势为纯水冷却设备产业的进一步发展提供契机。  


纯水冷却设备应用领域及适用性不断拓展  


  由于纯水冷却设备具有优异的散热性能和高可靠性,且对环境无污染,国际知名的电气制造公司均将水冷、空气绝缘结构作为高压大功率阀的标准设计,在各种大功率电力传输和使用系统中广泛应用。随着国内电力电子技术的快速发展,国内大功率电力电子装置的广泛使用,为纯水冷却设备提供了广阔的市场应用领域。目前,纯水冷却设备已逐步广泛应用于柔性输配电、高压及特高压直流输电、风力发电机组、光伏发电及钢铁冶金、电力机车、石化等领域的大功率电力电子装置冷却,并根据不同应用领域的设备需求、功率大小、工况环境等,有针对性进行持续的研发设计和制造,以提高冷却设备的适用性。  


  行业技术水平及技术特点  


  目前的电力电子装置用纯水冷却设备制造技术已经全面实现国产化,部分技术能与国际接轨,并处于世界行业先进水平,如二次换热技术、密封稳压技术和智能化控制技术等都已实现国产化。纯水冷却技术未来研发方向将是在扩大产品的应用范围的基础上,不断寻求更为节能高效、低成本的设计方案和先进的加工工艺等将是业内人士努力的主要方向,同时针对冷却介质的净化能力和装置的密封性、导热性、绝缘性等方面开展各项研究工作。  


  近年来,纯水冷却技术持续快速发展,在激烈的市场竞争条件下,为了保证产品的市场占有率和扩大产品的应用范围,不断提升系统集成设计技术、水质纯化技术及优化节能高效、低成本的设计方案,仍然是纯水冷却设备行业技术发展的趋势。  


  1、系统集成设计技术  


  纯水冷却产品的关键技术主要系整个水冷设备的系统集成设计。系统集成设计技术包括各种系统参数设计、产品性能指标设计等,根据产品应用环境的不同,其系统参数和性能指标都有所不同。该系统集成设计技术是电网结构及其配网结构技术、输配电技术、工程设计应用技术、电力电子设计、材料力学、机械动能、微电子技术、传感技术、数字处理技术、控制技术、软件编程技术等多行业多领域技术的综合交叉运用。  


  2、水质纯化技术  


  随着输配电技术和电力电子技术的发展,输配电系统对冷却设备的要求越来越高,对水质的纯化能力要求越来越严格。因此必须进一步加强水质纯化技术的研发或采用新技术、新材料,使其在高温、高流速条件下能够提高其吸附容量,加强其去除微量离子的能力,从而不断提高水质的纯度;加强系统的脱氧防腐能力,从而有效维持水质,达到对冷却水总离子的不断脱除,并长期维持低电导率的目的,同时不会因介质温度高而破坏树脂结构而使其失效。  


  3、散热方式及结构优化  


  电力电子装置未来往应用技术高频化、硬件结构模块化和产品性能绿色化的方向发展。随着电力电子装置功率密度的不断提高,研发高效的纯水冷却技术已成为保证电子设备安全节能运行的关键要素。根据电力电子装置的发展而不断优化散热方案,采用计算机仿真技术对冷却方式和冷却结构进行系统优化设计,成为电力电子装置热电混合设计的一个重要工具,同时通过试验来验证散热性能,加速产品的应用步伐。  


  4、控制系统的优化设计  


  控制系统是电力电子装置用纯水冷却设备的神经中枢,直接关系到电力电子装置的安全、可靠、稳定运行,控制系统直接监测和控制纯水冷却装置各机电单元运行,随着现代计算机技术、网络通信技术和分布式控制技术的发展,建立完善的传感仪表监测、管理,实现各机电单元动态过程的信息化、可视化、可控化、远程化,从而实现电力电子装置用纯水冷却设备的优化控制已成为一种发展趋势,同时通过对纯水冷却设备各机电单元的管理、控制和优化,提高系统冷却效率,以达到节能环保已成为一种潮流。



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