CN116456699A - 一种适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置及其控制方法，该装置包括：外框架、防护网、内箱体，内箱体设置在外框架的内部，内箱体为密闭空间，其顶部和侧壁安装有排气阀，内箱体内设有温度传感器与气压检测器；内箱体的顶部设有涡流冷却器，涡流冷却器连接有多根导气管，导气管延伸至内箱体的底部且连接有多孔管接头。本发明采用涡流冷却技术，将冷空气注入至内箱体中，既保证了内箱体中的气压始终呈正压，又可以通过冷空气对变频器进行降温，相较于空调，利用空气压缩机所需的能耗更低；本发明的外框架与防护网可以削减***冲击作用，减少作用在内箱体上的冲击能，提高了保护变频器的安全系数。

Description

一种适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置及其控制 方法

技术领域

本发明涉及变频器冷却防爆技术领域，尤其涉及一种适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置及其控制方法。

背景技术

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成，依靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等，在工业自动化得到了广泛的应用。变频器需要安装防爆区域，确保设备的安全，变频器的防爆措施主要有隔爆型、正压型两种。隔爆型即将变频器放在隔爆箱内部满足防爆要求，变频器在运作时会产生大量的热量，需要散热，因此需要隔爆箱的体积大，保证散热效率，由于需要保证不受***冲击作用，隔爆箱需要保证强度与厚度，占地面积和制作成本很高，优点是无需额外设置降温设备；正压型防爆是对在小型隔爆箱上加装空调，利用空调降温，同时小型隔爆箱内的气压大于外界的气压，当有***冲击作用时，由于箱体内的高气压可以抵消冲击，进而保护变频器，该种防爆方式的优点是散热效果好，缺点是对空调的制冷可靠性要求高，导致成本高，空调电源易受变频器干扰导致空调故障。

现有接近的技术公开了一种防爆正压柜的控制方法(公开号：CN 114007382A)，在该专利中利用空调向防爆正压柜中注入冷气进行散热，该防爆正压柜内部的气压高于外界气压，当周围发生***等事故时，产生的冲击可以通过防爆正压柜中的高气压进行抵消，进而保护变频器；但在该专利中，利用空调进行降温不仅能耗大，而且防爆措施仅仅只依靠正压柜中的气压，存在***冲击作用在变频器上的风险，并不能完全保证变频器的安全。

发明内容

本发明提供了一种适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置及其控制方法，克服上述防爆方式的缺点。

一种适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，包括：外框架、设置在外框架上的防护网以及用于安装变频器的内箱体，内箱体设置在外框架的内部；

内箱体为密闭空间，其顶部和侧壁上方安装有用于排放空气的排气阀，内箱体的侧壁和底部设置有温度传感器，靠近变频器的附近设有气压检测器；

内箱体的顶部设有涡流冷却器，涡流冷却器连接有多根导气管，导气管延伸至内箱体的底部且连接有多孔管接头。

进一步地，上述涡流冷却器通过输气管连接有空气压缩机，输气管上设有过滤器及电磁阀。

进一步地，上述电磁阀连接在输电线上，输电线上还连接有温控开关、播报器与控制器，温控开关设置在内箱体的侧壁上，控制器分别与电磁阀、温控开关及播报器通信连接。

进一步地，上述输电线、输气管以及电磁阀均布设在防爆管道内。

进一步地，上述外框架包括底梁、竖梁与顶板，竖梁的一端连接在底梁上，另一端与顶板连接。

进一步地，上述顶板上设有多个泄气孔与吊环，两根相邻竖梁之间设有加强梁。

进一步地，上述空气压缩机为防爆型空气压缩机。

进一步地，上述防护网由凯夫拉材料制成。

一种基于上述技术方案中的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置的控制方法，包括以下步骤：

S1：启动变频器，通过温度传感器与气压检测器测定内箱体内的温度和气压；

S2：通过播报器播报内箱体中的温度值与气压值；

S3：通过温控开关设定内箱体中的温度在28℃-30℃，当内箱体中的温度超过30℃时，温度传感器将温度信息传送至控制器，控制器控制电磁阀开启，使压缩空气进入涡流冷却器，冷空气通过导气管与多孔管接头进入内箱体，内箱体中的热空气从排气阀排出；

S4：气压检测器测定内箱体中的气压值，当气压值高出设定的最高预警值时，将信息传送至控制器，控制器控制电磁阀关闭，当气压值低于设定的最低预警值时，将信息传送至控制器，控制器控制电磁阀开启，加速向内箱体中注入冷空气。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用涡流冷却技术，通过空气压缩机将压缩空气通过涡流冷却器分离出冷空气，将冷空气注入至内箱体中，既保证了内箱体中的气压始终呈正压，又可以通过冷空气对变频器进行降温，同时满足了变频器的防爆和冷却效果，相较于空调，利用空气压缩机所需的能耗更低。

(2)本发明在内箱体的外侧设置了外框架，外框架上设有防护网，当有***冲击时先作用在防护网上，可以削减冲击作用，减少作用在内箱体上的冲击能，提高了保护变频器的安全系数；同时由于防护网与外框架的设置，可以缩小内箱体的体积，进而减少占地空间和内箱体的制作成本。

(3)本发明的核心部件少，易于维护和更换，可以保证变频器在防爆区域内安全可靠地运行。

附图说明

图1为本发明中外框架与内箱体的位置示意图；

图2为本发明中内箱体的剖面结构示意图；

图3为本发明中外框架的结构示意图。

图中：1-外框架；101-底梁；102-竖梁；103-顶板；104-吊环；105-加强梁；106-泄气孔；2-内箱体；201-温度传感器；202-气压检测器；203-排气阀；204-输电线；205-温控开关；3-变频器；4-涡流冷却器；401-导气管；402-多孔管接头；403-输气管；404-过滤器；405-电磁阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参考图1至图3，本发明提供了一种适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，包括：外框架1、设置在外框架1上的防护网以及内箱体2，内箱体2设置在外框架1的内部；

内箱体2为密闭空间，整体为柜体形状，内部安装变频器3，起到保护变频器3的作用，内箱体2可选用钢板焊接制成，可以确保一定的强度以抵挡***冲击能；内箱体2的顶部和侧壁靠上方部位均设有排气阀203，排气阀203连通内箱体2的内外，用于排出内箱体2中的热空气。

内箱体2的顶部设有涡流冷却器4，涡流冷却器4连接有多根导气管401，导气管401延伸至内箱体2的底部且连接有多孔管接头402，导气管401与内箱体2之间通过密封圈密封连接。

多孔管接头402为圆柱状，内部中空，孔壁上分布有多个小孔，当压缩冷空气进入多孔管接头402内部后，可以较为均匀地从小孔中喷出，使内箱体2中下部均充斥冷空气，将等体积的热空气挤压排出内箱体2，既避免了大量热空气与冷空气接触产生冷凝水的现象，也保证了内箱体2内的气压始终是正压。

涡流冷却器4通过输气管403连接有空气压缩机，空气压缩机优选防爆型空气压缩机，通过空气压缩机向涡流冷却器4提供压缩空气，涡流冷却器4通过能量转换生成冷空气与热空气，通过导气管401与多孔管接头402将冷空气输送至内箱体2中并挤出内部的热空气，由于热空气的密度小，热空气从内箱体2顶部和侧壁中上部的排气阀203排出。

输气管403上设有过滤器404及电磁阀405，电磁阀405连接在输电线204上，通过电磁阀405控制输气管403中压缩空气的流通；在电磁阀405的前方设有过滤器404，通过过滤器404可以对压缩空气中的灰尘、水汽和其他小液滴进行吸收过滤，保证内箱体2中的变频器3正常工作，不受灰尘、水汽等影响。

输电线204连接有多根分支线，分支线连接有温控开关205、播报器与控制器，温控开关205设置在内箱体2的侧壁上，播报器与控制器固定在内箱体2外壁上，控制器分别与电磁阀405、温控开关205及播报器通信连接。

输电线204、输气管403以及电磁阀405均布设在防爆管道内，当发生***冲击时，防爆管道可以有效地保护输电线204、输气管403以及电磁阀405不受损坏。

内箱体2的侧壁和底部设置有温度传感器201，侧壁的温度传感器201用于检测内箱体2中部位置的温度，底部的温度传感器用于检测内箱体2底部多孔管接头402喷出的冷空气温度，便于实时掌控内箱体2中不同高度位置的温度变化；靠近变频器3的附近设有气压检测器202，通过气压检测器202可以检测到变频器3周围的气压变化，并可以通过播报器播放准确的数值，便于工作人员记录。

外框架1包括底梁101、竖梁102与顶板103，底梁101有四根，竖梁102也有四根，四根底梁101连接成矩形结构，四根竖梁102的一端垂直连接在矩形结构的四个角处，另一端连接在顶板103上，整体形成柜体的框架结构；两根相邻竖梁102之间设有加强梁105，用于加固整个外框架1，增强外框架1的稳定性和抗冲击能力。

外框架1的四个侧面均挂设有多层防护层，防护网由凯夫拉材料制成，形成多层交织的密网，凯夫拉材料强度高、韧性好且耐180℃的高温，可以有效地阻挡***，降低作用在内箱体2上的冲击能，同时不影响变频器3的散热。

外框架1的顶板103上设有多个泄气孔106与吊环104，泄气孔106方便溢散内箱体2中排出的热空气，吊环104则方便吊装移动外框架1以及内部的各种部件，不需要单独拆卸后在移动，工作效率高。

一种基于上述技术方案中的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置的控制方法，包括以下步骤：

S1：启动变频器3，通过温度传感器201与气压检测器202测定内箱体2内的温度和气压；

S2：通过播报器播报内箱体2中的温度值与气压值；

S3：通过温控开关205设定内箱体2中的温度在28℃-30℃，当内箱体2中的温度超过30℃时，温度传感器201将温度信息传送至控制器，控制器控制电磁阀405开启，使压缩空气进入涡流冷却器4，冷空气通过导气管401与多孔管接头402进入内箱体2，内箱体2中的热空气从排气阀203排出；

S4：气压检测器202测定内箱体2中的气压值，当气压值高出设定的最高预警值时，将信息传送至控制器，控制器控制电磁阀405关闭，当气压值低于设定的最低预警值时，将信息传送至控制器，控制器控制电磁阀405开启，加速向内箱体2中注入冷空气。

以上所述仅为本发明的较优实施例，该实施例不代表本发明的所有可能形式，本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种变形与改进，这些变形与改进仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，其特征在于，包括：外框架(1)、设置在所述外框架(1)上的防护网以及用于安装变频器(3)的内箱体(2)，所述内箱体(2)设置在所述外框架(1)的内部；

所述内箱体(2)为密闭空间，其顶部和侧壁上方安装有用于排放空气的排气阀(203)，所述内箱体(2)的侧壁和底部设置有温度传感器(201)，靠近所述变频器(3)的附近设有气压检测器(202)；

所述内箱体(2)的顶部设有涡流冷却器(4)，所述涡流冷却器(4)连接有多根导气管(401)，所述导气管(401)延伸至所述内箱体(2)的底部且连接有多孔管接头(402)。

2.根据权利要求1所述的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，其特征在于：所述涡流冷却器(4)通过输气管(403)连接有空气压缩机，所述输气管(403)上设有过滤器(404)及电磁阀(405)。

3.根据权利要求2所述的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，其特征在于：所述电磁阀(405)连接在输电线(204)上，所述输电线(204)上还连接有温控开关(205)、播报器与控制器，所述温控开关(205)设置在内箱体(2)的侧壁上，所述控制器分别与所述电磁阀(405)、温控开关(205)及播报器通信连接。

4.根据权利要求3所述的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，其特征在于：所述输电线(204)、输气管(403)以及电磁阀(405)均布设在防爆管道内。

5.根据权利要求1至4任一项所述的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，其特征在于：所述外框架(1)包括底梁(101)、竖梁(102)与顶板(103)，所述竖梁(102)的一端连接在所述底梁(101)上，另一端与所述顶板(103)连接。

6.根据权利要求5所述的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，其特征在于：所述顶板(103)上设有多个泄气孔(106)与吊环(104)，两根相邻所述竖梁(102)之间设有加强梁(105)。

7.根据权利要求2所述的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，其特征在于：所述空气压缩机为防爆型空气压缩机。

8.根据权利要求1所述的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置，其特征在于：所述防护网由凯夫拉材料制成。

9.一种基于权利要求4所述的适用于钻井防爆区域变频器的冷却防爆装置的控制方法，包括以下步骤：

S1：启动所述变频器(3)，通过所述温度传感器(201)与所述气压检测器(202)测定内箱体(2)内的温度和气压；

S2：通过所述播报器播报内箱体(2)中的温度值与气压值；

S3：通过所述温控开关(205)设定内箱体(2)中的温度在28℃-30℃，当内箱体(2)中的温度超过30℃时，温度传感器(201)将温度信息传送至控制器，控制器控制电磁阀(405)开启，使压缩空气进入涡流冷却器(4)，冷空气通过导气管(401)与多孔管接头(402)进入内箱体(2)，内箱体(2)中的热空气从排气阀(203)排出；

S4：所述气压检测器(202)测定内箱体(2)中的气压值，当气压值高出设定的最高预警值时，将信息传送至控制器，控制器控制电磁阀(405)关闭，当气压值低于设定的最低预警值时，将信息传送至控制器，控制器控制电磁阀(405)开启，加速向内箱体(2)中注入冷空气。