一种用于海底电机的冷却装置及方法

摘要

本发明提供了一种用于海底电机的冷却装置，包括：电机，所述电机包括电机外壳，所述电机一端用于联接泵组，另一端联接有电控变量泵；用于补偿海水压力的补偿器，所述补偿器与所述电控变量泵连接；用于使所述电机的冷却液与海水进行热交换的冷却器，所述冷却器与所述电机外壳连通；控制系统，所述控制系统分别与所述电控变量泵和所述补偿器相连，用于控制调节所述电机的散热；其中，所述冷却器与所述补偿器连通，从而实现冷却液的循环流动以对电机进行冷却。本发明还提供了一种用于海底电机的冷却方法，所述冷却方法使用如上所述的冷却装置进行冷却。

权利要求

1.一种用于海底电机的冷却装置，包括：

电机(20)，所述电机包括电机外壳(1)，所述电机一端用于联接泵组，另一端联接有电控变量泵(2)；

用于补偿海水压力的补偿器(3)，所述补偿器与所述电控变量泵连接；

用于使所述电机的冷却液与海水进行热交换的冷却器(5)，所述冷却器与所述电机外壳连通；

控制系统(8)，所述控制系统分别与所述电控变量泵和所述补偿器相连，用于控制调节所述电机的散热；

其中，所述冷却器与所述补偿器连通，从而实现冷却液的循环流动以对电机进行冷却。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，在所述控制系统与所述电机之间连接有温度传感器(6)和湿度传感器(7)。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，在所述冷却器与所述补偿器之间设有用于对冷却液进行过滤的过滤器(9)。

4.根据权利要求1或3所述的冷却装置，其特征在于，所述补偿器还设有用于检测所述补偿器中冷却液容量的位移检测元件。

5.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述电机外壳还连接有溢流阀(4)。

6.一种用于海底电机的冷却方法，所述冷却方法使用根据权利要求1到5中任一项所述的冷却装置，包括以下步骤：步骤一：启动所述电机，

步骤二：利用所述电控变量泵从所述补偿器吸入冷却液，便利冷却液经所述电控变量泵加压后进入所述电机外壳内，以对所述电机进行降温，步骤三：使吸收了所述电机产生的热量后的冷却液进入所述冷却器，并与海水进行热交换以实现散热，步骤四：使散热后的冷却液经所述过滤器被所述电控变量泵重新吸入以实现循环，从而实现电机的连续冷却，其中，所述冷却装置通过所述温度传感器和湿度传感器对所述电机外壳内的冷却液进行检测，并通过所述控制系统进行控制调节，实现所述电机的可控散热。

7.根据权利要求6所述的冷却方法，其特征在于，所述电控变量泵吸入的冷却液的压力大于海水压力。

8.根据权利要求6或7所述的冷却方法，其特征在于，根据所述温度传感器用于对所述电机外壳内的冷却液的温度进行检测，所述控制系统根据所述温度传感器的检测信号来控制调节所述电控变量泵中冷却液的泵出流量。

9.根据权利要求8所述的冷却方法，其特征在于，所述电控变量泵的泵出流量随所述电机外壳内的冷却液温度的升高而增加。

10.根据权利要求6所述的冷却方法，其特征在于，所述湿度传感器用于对所述电机外壳内的冷却液的湿度进行检测，并且当检测到冷却液水分超出一定值时，所述控制系统控制关闭所述电机并采取相应措施。

说明书

一种用于海底电机的冷却装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于电机的冷却装置，具体地涉及一种用于深海装备大功率电机的冷却装置。本发明还涉及一种用于海底电机的冷却方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着海洋经济的不断发展，我国的海洋勘探与开发的能力得到了不断提高，尤其是深海石油勘探开发和深海采矿的发展，这对耐高水压、大功率深海电机的需求越来越大。同时，深海工作环境对大功率电机的长寿命与热稳定性的要求也越来越高。电机的内热交换及其壳体的抗高水压能力直接影响电机的寿命与性能。

[0003] 因此，亟需一种电机冷却方法及装置来交换深海电机产生的热量，并且能够提高电机壳体耐海水高压的能力。

[0004] CN2011102184951公开了一种海底电机冷却方法及装置。该装置包括一个由电机外壳和换热管组成的换热器，通过换热管内海水与电机外壳内的流体介质(油或水)进行热交换带走热量，降低电机外壳内流体介质的温度，通过外壳内流体介质对电机进行冷却。然而，冷却方法的散热能力与电机转速正相关，其并未考虑电机功率的影响。当转速一定而转矩增加时，电机产生热量较多，海水热交换无法将电机温度降下来，从而会烧坏电机导致深海装备无法工作，其可靠性低。另外，海水腐蚀性很强，换热管一旦腐蚀，海水会直接与电机壳体内壁接触，降低电机的绝缘性能。同时，电机壳内壁较薄易被海水压力压变形，耐压能力差。

发明内容

[0005] 针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提供一种用于海底电机的冷却装置，该冷却装置具备深海压力补偿功能，能够确保电机及冷却装置适用于深海高压环境。并且冷却装置能够实时检测电机内的冷却液温度，并能够保证电机在任何负载下的散热能力，从而使冷却装置在大功率深海工况下具有很强的适应性。同时，冷却装置能够有效提高电机及设备安全保护性能，增强其可靠性。此外，冷却装置能够实时控制电控变量泵出口及电机内的冷却液压力，有效避免冷却液油压过大而损坏电机外壳，有效保护了冷却装置中的各元件，延长了冷却装置的使用寿命。

[0006] 本发明还提出一种用于海底电机的冷却方法，所述冷却方法使用如上所述的冷却装置进行冷却。

[0007] 为此，本发明提供了一种用于海底电机的冷却装置，包括：电机，所述电机包括电机外壳，所述电机一端用于联接泵组，另一端联接有电控变量泵；用于补偿海水压力的补偿器，所述补偿器与所述电控变量泵连接；用于使所述电机的冷却液与海水进行热交换的冷却器，所述冷却器与所述电机外壳连通；控制系统，所述控制系统分别与所述电控变量泵和所述补偿器相连，用于控制调节所述电机的散热；其中，所述冷却器与所述补偿器连通，从而实现冷却液的循环流动以对电机进行冷却。

[0008] 在一个优选的实施例中，在所述控制系统与所述电机之间连接有温度传感器和湿度传感器。

[0009] 在一个优选的实施例中，在所述冷却器与所述补偿器之间设有用于对冷却液进行过滤的过滤器。

[0010] 在一个优选的实施例中，所述补偿器还设有用于检测所述补偿器中冷却液容量的位移检测元件。

[0011] 在一个优选的实施例中，所述电机外壳还连接有溢流阀。

[0012] 根据本发明的第二方面，提供了一种用于海底电机的冷却方法，所述冷却方法使用如上所述的冷却装置，包括以下步骤：

[0013] 步骤一：启动所述电机，

[0014] 步骤二：利用所述电控变量泵从所述补偿器吸入冷却液，便利冷却液经所述电控变量泵加压后进入所述电机外壳内，以对所述电机进行降温，

[0015] 步骤三：使吸收了所述电机产生的热量后的冷却液进入所述冷却器，并与海水进行热交换以实现散热，

[0016] 步骤四：使散热后的冷却液经所述过滤器被所述电控变量泵重新吸入以实现循环，从而实现电机的连续冷却，

[0017] 其中，所述冷却装置通过所述温度传感器和湿度传感器对所述电机外壳内的冷却液进行检测，并通过所述控制系统进行控制调节，实现所述电机的可控散热。

[0018] 在一个优选的实施例中，所述电控变量泵吸入的冷却液的压力大于海水压力。

[0019] 在一个优选的实施例中，根据所述温度传感器用于对所述电机外壳内的冷却液的温度进行检测，所述控制系统根据所述温度传感器的检测信号来控制调节所述电控变量泵中冷却液的泵出流量。

[0020] 在一个优选的实施例中，所述电控变量泵的泵出流量随所述电机外壳内的冷却液温度的升高而增加。

[0021] 在一个优选的实施例中，所述湿度传感器用于对所述电机外壳内的冷却液的湿度进行检测，并且当检测到冷却液水分超出一定值时，所述控制系统控制关闭所述电机并采取相应措施。

附图说明

[0022] 下面将参照附图对本发明进行说明。

[0023] 图1示意性地显示了根据本发明的用于海底电机的冷却装置的结构简图。

[0024] 在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

[0025] 下面通过附图来对本发明进行介绍。

[0026] 图1显示了根据本发明的用于海底电机的冷却装置100的结构简图。如图1所示，冷却装置100用于对电机20进行冷却降温。电机20包括电机外壳1，电机外壳1内包括电机内腔(未示出)，电机内腔用于充满冷却液以对电机进行冷却。在一个实施例中，冷却液优选为冷却油。冷却装置100包括电控变量泵2。实际工作中，电机20的一端联接大功率泵组，为海底勘探设备提供动力，电机20的另一端联接电控变量泵2，并且电控变量泵2通过管道与电机外壳2连接。电机20在工作工程中会产生热量，电控变量泵2能够吸入冷却液并在加压后泵入电机外壳1内的电机内腔中，从而对电机20进行冲洗、冷却以达到降低电机温度的作用。

[0027] 如图1所示，冷却装置100还包括补偿器3。补偿器3通过管道与电控变量泵2相连接。在工作工程中，电控变量泵2从补偿泵3吸入冷却液。补偿器3用于补偿海水压力，从而保证电控变量泵2的吸油口吸入的冷却液压力大于海水压力，并且能够防止泄露造成海水倒灌进入补偿器3。

[0028] 根据本发明，冷却装置100还包括冷却器5。如图1所示，冷却器5通过管管道与所述电机外壳1内的电机内腔连通。电机内腔中的冷却液对电机冲洗吸热后，带走电机产生的热量，然后进入冷却器5中。吸收热量的冷却液在冷却器5中与海水进行充分的热交换，从而实现电机散热的目的。通过管道与冷却器5有效提高了冷却液的冷却效果，大大提高了冷却装置100对电机的冷却效率。

[0029] 在本实施例中，电机外壳1还连接有溢流阀4。工作过程中，当电机内腔中的冷却液的压力达到设定值时，溢流阀4自动打开，卸掉部分冷却液，从而降低电机内腔中冷却液的压力，防止电机内腔中的冷却液因压力过大而损坏电机外壳1。溢流阀4对电机外壳起到有效的安全保护作用，能够有效延长冷却装置100的使用寿命。

[0030] 如图1所示，冷却器5通过管道与补偿器3连通，经过冷却器5冷却后的冷却液能够通过管道流向补偿器3，再次被补偿器3吸入，并通过电控变量泵2流向电机内腔对电机进行冷却降温。由此，形成一个冷却液回路，从而连续对电机进行冷却降温。该冷却装置100不仅能够对电机进行连续冷却散热，而且能够节省冷却液，大大提高了冷却装置100的冷却效率。

[0031] 在本实施例中，在冷却器5和补偿器3之间还设有过滤器9。过滤器9用于对冷却液中的杂质进行过滤。过滤器9能够确保整个冷却回路中的冷却液的清洁度，从而延长冷却装置100的使用寿命。

[0032] 根据本发明，冷却装置100还包括控制系统8。如图1所示，控制系统8与电机20之间连接有温度传感器6和湿度传感器7。冷却装置100进行作业时，电机20会产生热量，其产生的热量与电机20的输出功率正相关。温度传感器6与电机20相连接，用于对电机20的电机外壳1内的冷却油的温度进行检测，并将冷却油的温度信号反馈给控制系统8。控制系统8与电控变量泵2通过信号线相连接，通过控制系统8以控制电控变量泵2的工作状况。控制系统8根据收到的温度信号并进行信号处理来控制电控变量泵2的变排量，从而调节电控变量泵的出口流量。在本实施例中，电控变量泵2设置成检测的温度越高，电控变量泵2的泵流量越大。由此，通过温度传感器6和控制系统8而实现电机20的热量可控散热，保证了电机的可靠运行。

[0033] 在本实施例中，湿度传感器7与电机20相连接，用于对电机20内的冷却油的湿度进行检测。工作过程中，当湿度传感器7检测到冷却油中的水分超过一定值时，控制系统8便会发出指令，控制电机20停止运行，并采取相关的应急措施，以使冷却油的湿度恢复到正常值。

[0034] 同时，控制系统8通过信号线与补偿器3相连接。补偿器3具有位移检测功能，其能够实时检测补偿器3内的油液的容量，从而能够间接地检测补偿器3内的冷却油的泄漏量。在工作过程中，当补偿器3内的油量小于设定值时，控制系统8收到信号后便发出指令，控制电机20停止运行，并采取相关的应急措施，向补偿器3中添加冷却油，从而使补偿器3中的冷却油满足冷却装置100的工作需求。

[0035] 下面简述根据本发明的用于海底电机的冷却装置100的工作原理。冷却装置100在工作过程中，电机20会产生热量。通过电控变量泵2能够吸入冷却液并在加压后泵入电机外壳1内的电机内腔中，从而对电机20进行冲洗、冷却以达到降低电机温度的作用。电机内腔中的冷却液对电机冲洗吸热后，带走电机产生的热量，然后通过管道进入冷却器5中。吸收热量的冷却液在冷却器5中与海水进行充分的热交换，从而实现电机散热的目的。同时，冷却装置100通过温度传感器6和湿度传感器7对电机外壳1内的冷却液进行检测，并通过控制系统8进行控制调节，从而实现了电机20的可控散热。图中管道上的箭头的指示方向为管道中的冷却液的流向。

[0036] 下面简述根据本发明的用于海底电机的冷却方法的工作过程。该冷却方法使用根据本发明的用于海底电机的冷却装置100。首先，启动电机20，开启冷却装置100。之后，利用电控变量泵2通过管道从补偿器3中吸入冷却液，便利冷却液经电控变量泵2加压后进入电机外壳内，以对电机20进行降温。之后，使吸收了电机20产生的热量的冷却液通过管道进入冷却器5中，并在冷却器5中与海水进行充分的热交换，从而实现电机20的散热与冷却。之后，使散热后的冷却液经过滤器9而被电控变量泵2重新吸入而实现循环，从而实现对电机20的连续冷却。

[0037] 本发明的用于海底电机的冷却装置100，通过补偿器3使冷却装置100具备了深海压力补偿功能，从而确保了电机20及冷却装置100适用于深海高压环境。并且冷却装置100通过温度传感器6能够实时检测电机20内的冷却液温度，并通过控制系统8控制调节电控变量泵2的排量，以保证电机20在任何负载下的散热能力，从而使冷却装置100在大功率深海工况下具有很强的适应性。同时，冷却装置100通过湿度传感器7能够实时检测冷却液中的水分含量以及补偿器3中的冷却液体积，并通过控制系统8控制电机20的运行，以采取相应的措施，使电机20的温度，及冷却液中的含水量均在满足冷却装置100工作需求的要求范围内，有效提高了电机20及设备安全保护性能，从而增强了冷却装置100的可靠性。此外，通过补偿器3和溢流阀4能够实时控制电控变量泵2出口及电机20内的冷却液压力，有效避免冷却液油压过大而损坏电机外壳1，有效保护了冷却装置100中的各元件，延长了冷却装置100的使用寿命。

[0038] 最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。