斯维奇创新液体冷却系统,让船舶动力系统更加耐用

船舶电机和变频器的冷却系统至关重要。热应力处理不当会导致电气系统过早老化甚至失效。成功的冷却系统设计必须全面解决所有潜在问题。
 
风冷系统成本最低,维护也最简单。然而,液冷系统拥有诸多优势,值得认真考虑。有关这些优势的更多讨论,请参阅我们之前的博客。

我们在标准变频器中使用的风能和船舶动力变流器的冷却系统方面拥有多年的经验,并且非常熟悉它们的众多优点以及缺点。

对于船舶系统,我们开发了一种创新设计,它融合了液体冷却系统的最佳方面,同时纠正了标准解决方案的缺点。

标准液冷设计的特点

标准系统采用专用冷却站为每个驱动器提供冷却,冷却站自身配备独立的水环路。每个冷却站的尺寸均根据峰值负载进行设计,并由每个冷却站的备用冷却系统提供冗余备份。

然而,每个内部冷却回路对未过滤的杂质非常敏感,这些杂质会随着时间的推移而变得更加浓缩,并且藻类会在通道中生长。再加上使用重型扰流器以及液冷系统固有的驱动器压降较高,这些因素使得通道容易堵塞。

热交换器用于许多液体冷却系统,但由于其尺寸和复杂性,并不适合大多数船舶和海上应用。

热交换器系统需要更大的空间来容纳其仪表和组件,包括温度、流量和压力监测、通风和控制系统,以及一次侧需要技术水或海水。热交换器还会增加一道热障。因此,温度控制速度会更慢,响应速度也会更慢,因为变化必须先通过热交换器才能影响驱动器。热损失也会略高,这会限制高负载下的峰值性能。此外,更多组件可能出现故障,需要维护和备件。

创新设计解决系统漏洞

我们不再为每个变频器设置单独的冷却站,而是使用现有的低温淡水冷却系统,该系统规模更大,共享且集中。它还与其他机载水系统集成,从同一水源获取水源。更大容量的水在一个更大的回路中循环,流经每个变频器以及连接到同一系统的其他设备。

我们还在淡水冷却回路中使用了稍大一些的泵和更轻的扰流器,以提高系统的压力和循环速度。更快的循环速度可确保杂质更快地排出,避免堵塞。更高的循环速度还能确保系统中不会滞留空气。扰流器还能提高冷却性能。

变频器内部管道必须处理铜等“红色金属”,因此采用铜、不锈钢、PEX 和黄铜材质,尽管进料管也可以采用黑色钢材。由于只有一个中央冷却站,因此整体管道成本低于标准系统。

最重要的是,我们的冷却系统不使用主热交换器。我们相信,由此带来的空间节省、能源效率和系统响应速度更为重要。

而且没有主热交换器,冷却液可以更靠近发热部件。高效的散热可以更好地处理高功率负载,减少热损失,提高整体能效,降低电气元件的温度,从而延长使用寿命。

由于共用系统,无需主热交换器,泵和监控仪器也更少,这意味着整体组件数量大幅减少,从而降低了故障的可能性。所有这些都带来了更高的坚固性——这是船舶装置可靠耐用的关键。

我们新设计的具体优势

由此产生的一些好处:

  • 大量的水稀释了可能损坏电气系统的杂质
  • 无需专门为变频器提供二次冷却系统备份,因为主板载冷却系统已经提供了冗余
  • 组件更少,从而降低成本、减少故障点并减少维护
  • 尺寸更小,占地面积更紧凑
  • 集中冷却装置的尺寸是根据实际负载确定的,而不仅仅是峰值负载
  • 无需“放气”的自通风系统
  • 减少热损失,提高整体能源性能
  • 可靠性更高

如今,我们的创新设计为全球各地运营的船舶上的 1,500 多个船舶变频器提供冷却。

如果您还有其他问题,请联系我们。我们始终乐于探讨解决当今海事行业难题的创新解决方案。

Chief Expert, Marine Concepts

Asbjørn Halsebakke

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Asbjørn Halsebakke is leading his team in engineering marine drive solutions, frequency converters and rotating machinery, which are in use today with the utmost reliability on vessels throughout the world. Before joining The Switch, Halsebakke worked for Aker Kværner Elektro AS in Norway to develop frequency drives and perform sea trials and commissioning. Halsebakke graduated from Narvik University College with a Master of Science in Electrical Engineering. He also attended the University of Bergen, where he studied elementary physics and mathematics.