矿用隔爆型变频一体机水冷结构设计及散热研究
本文选题：隔爆型变频一体机 切入点：煤矿 出处：《山东大学》2015年硕士论文
【摘要】：矿井下环境不仅潮湿,而且空气中充满瓦斯、粉尘等可燃易爆的混合气体,普通结构的产品是无法应用的；只有把通用的电子元器件放置在一个符合防爆标准的特殊箱体中,才能允许和确保设备正常运作。而随着国民经济的快速发展,随着国内外节能技术的大力推广以及市场需求力的逐渐增大,变频技术在煤矿设备上也大量引进开发,据统计其节能可达到30%以上在一定的工作环境下。目前在煤矿刮板机上传统控制方式就是使用异步电动机加组合开关、再利用液力耦合器、减速机等机械设备进行平衡和保护；而目前比较常用的是变频器+变频电机进行控制,取消液力耦合器,但变频器和变频电机都是独立的。而矿井下空间有限,安装、运输和调试苦难,这就需要设计的设备箱体在满足产品性能的前提下体积尽量小,重量尽量轻,功能也尽量全。本文所设计研发的矿用隔爆变频一体机是把变频器和变频电机整合在一起,上部是变频器,底部是针对变频器设计的变频电机,去掉了中间传输的电缆,实现了性能和尺寸上的合理匹配,同时提高了设备可靠性和使用寿命,是目前煤炭设备市场发展的趋势,将对我国的煤炭设备发展具有划时代的意义。本论文所研究的是3300V 1200kW变频一体机的水冷结构。首先对煤炭设备发展和煤炭市场进行了简要分析,同时对隔爆型一体机的隔爆性能和结构进行了介绍,对所使用的仿真软件ANSYS及其流体理论体系做了说明；然后阐述了损耗热量的散热途径,以及一体机的水冷结构方式和热量产生方式；其次利用传统计算方法对一体机水冷结构方面的流量和水道长度进行了传统计算,并与实际设计做了简要对比；最后建立了变频一体机的水冷结构散热模型,简化模型,运用仿真软件ANSYS Workbench中流体动力学分析模块对一体机的变频部分、电抗箱部分和电机部分的流体场进行了仿真计算,利用流体场分析结果得出各水冷区域的散热系数,导入各部分温度场仿真分析中,得出一体机各部分的温度分布图,最终理论仿真计算与实验数据计算结果进行对比,得到的结果是此水冷结构满足一体机散热要求,设计符合要求。
[Abstract]:The environment under the mine is not only damp, but also the air is filled with combustible and explosive gases, such as gas, dust and so on. The products of ordinary structure can not be used; only the general electronic components are placed in a special box that meets the explosion-proof standard.To allow and ensure the proper operation of the equipment.With the rapid development of the national economy, the vigorous promotion of energy-saving technology at home and abroad and the increasing market demand, frequency conversion technology has also been introduced and developed in a large number of coal mine equipment.According to statistics, energy saving can reach more than 30% in a certain working environment.At present, the traditional control method in coal mine scraper is to use asynchronous motor and combination switch, and then use hydraulic coupler, reducer and other mechanical equipment to balance and protect.Remove the hydraulic coupler, but the frequency converter and the frequency conversion motor are independent.Under the mine space is limited, installation, transportation and debugging suffering, which requires the design of the equipment box in the premise of satisfying the performance of the product as small as possible, weight as light as possible, the function as far as possible.The mine flameproof and frequency conversion integrator designed in this paper integrates the inverter and the frequency conversion motor together, the upper part is the frequency converter, the bottom is the frequency conversion motor designed for the frequency converter, and the intermediate transmission cable is removed.It is the development trend of the coal equipment market at present to realize the reasonable matching of the performance and size, and at the same time to improve the reliability and service life of the equipment, which will be of epoch-making significance to the development of the coal equipment in our country.In this paper, the water cooling structure of 3 300 V 1200kW inverter integrated machine is studied.Firstly, the development of coal equipment and coal market are briefly analyzed. At the same time, the flameproof performance and structure of flameproof integrated machine are introduced, and the simulation software ANSYS and its fluid theory system are described.Then the heat dissipation way, the water cooling structure and the heat generation mode of the integrated machine are expounded. Secondly, the flow rate and the length of the waterway in the water cooling structure of the integrated machine are calculated by the traditional calculation method.In the end, the heat dissipation model of water-cooled structure of the integrated inverter is established, the simplified model is simplified, and the frequency conversion part of the integrated machine is analyzed by using the fluid dynamics analysis module in the simulation software ANSYS Workbench.The fluid field of reactance box and motor is simulated and calculated. The heat dissipation coefficient of each water cooling area is obtained by using the results of fluid field analysis, and the temperature distribution diagram of each part of the integrated machine is obtained by introducing it into the simulation analysis of each part temperature field.Finally, the results of theoretical simulation and experimental data are compared. The results show that the water-cooled structure meets the requirements of heat dissipation and the design meets the requirements.
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD684
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，本文编号：1728922
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