ROV用电驱绞车供电装置 |
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| 申请号 | CN202211350601.6 | 申请日 | 2022-10-31 | 公开(公告)号 | CN117996600A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 株洲中车时代电气股份有限公司; 上海中车艾森迪海洋装备有限公司; | 发明人 | 刘可安; 尚敬; 吴旋; 张定华; 刘浩平; 杨鸣远; 彭勃; 李子先; 郭维; 汤树芳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供ROV用电驱绞车供电装置，包括柜体和控制系统，其中柜体内沿横向依次设置有 变压器 单元柜、控制单元柜、主功率单元柜和 水 冷系统，其中，柜体顶部还设置有水 风 换热系统，水风换热系统与水冷系统的其中一组 接口 连接，水冷系统还设有二次水接口，控制系统与水冷系统和水风换热系统电性连接。本发明兼容水水和水风两种换热模式，分级水冷 散热 以及高、低温区独立成腔，增加可靠性的同时适配不同的工程船条件；减小水冷系统总功率和成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种ROV用电驱绞车供电装置，其特征在于，包括柜体和控制系统；其中，所述柜体内沿横向依次设置有变压器单元柜、控制单元柜、主功率单元柜和水冷系统； |
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| 说明书全文 | ROV用电驱绞车供电装置技术领域背景技术[0002] ROV(Romote Operated Vehicle)遥控无人潜水器作为当今人类探索海洋和开发海洋资源的主要工具之一，随着水下电气技术的发展和可靠性的提高，eROV，电动遥控无人潜水器将成为未来发展的趋势。相较于传统的液压型作业ROV，eROV具有以下的优势：油泄漏风险小，有利于海洋环境的保护；能源利用率高，可减少脐带缆的线径和重量，结合ROV本体重量的降低，可以有效减小船舶甲板LARS系统的体积和重量；更易于集成数据采集、控制、作业等智能化功能，有效提高水下工作能力，减小维护人工成本。以上优点使得eROV电驱系统的开发势在必行，而与其配套的甲板LARS布放回收系统电驱化开发也成为重点之一。LARS系统因存在恶劣的工作环境和复杂的工况，这就使得电驱绞车供电装置存在以下设计难点：装置直接放置在船舶甲板上，对IP防护等级和耐盐雾要求较高；较小封闭环境下，容易导致内部设备局部温度集中，温升过高，造成器件失效，引起设备故障。 发明内容[0003] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种ROV用电驱绞车供电装置，兼容水水和水风两种换热模式，分级水冷散热以及高、低温区独立成腔，增加可靠性的同时适配不同的工程船条件；减小水冷系统总功率和成本。 [0004] 为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为： [0005] 一种ROV用电驱绞车供电装置，包括柜体和控制系统，其中柜体内沿横向依次设置有变压器单元柜、控制单元柜、主功率单元柜和水冷系统，其中，柜体顶部还设置有水风换热系统，水风换热系统与水冷系统的其中一组接口连接，水冷系统还设有二次水接口，控制系统与水冷系统和水风换热系统电性连接。 [0006] 根据本发明的ROV用电驱绞车供电系统，水风换热系统通过螺栓安装在柜体顶部，并通过金属软管与水冷系统右上方的接口相连，外部兼容水水和水风两种切换模式，可远程切换，增加可靠性的同时适应多种工程船的需求。 [0007] 对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。 [0008] 根据本发明的ROV用电驱绞车供电装置，在一个优选的实施方式中，水冷系统包括液冷装置、进水管、水风换热器、集水管和回水管；其中，液冷装置位于柜体内靠近外侧的位置，进水管、集水管和回水管位于柜体的顶部，进水管分别与液冷装置的供水口和水风换热器的进水口连接，水风换热器分别布置在变压器单元柜和主功率单元柜内，水风换热器的出水口均与集水管的入口连接，集水管的出口与主功率单元柜内的水冷部件的进水口连接，回水管分别与主功率单元柜内的水冷部件的出水口和液冷装置的回水口连接。 [0009] 本发明的水冷系统，采用分级水冷散热，改变传统的一进一出的散热模式，增加集水管，充分利用水冷效率，减小水冷系统总功率和成本。 [0010] 具体地，在一个优选的实施方式中，变压器单元柜内设置有整流变压器和控制变压器，其中，变压器单元柜上设有上下两个开合门，变压器单元柜内分割成四个区间，整流变压器位于其中一侧靠近下部的区间内与柜体的底部连接，靠近整流变压器的其中一侧的上下两个区间内设置有与整流变压器内部连通的风冷系统，位于布置整流变压器的区间的上方的区间内设置有控制变压器。 [0011] 具体地，变压器单元柜位于整个装置的最左侧，因跨度较大，设置上下两个开合门，以确保结构稳定可靠性，根据不同器件的工作环境和使用特点，合理布局，较重的整流变压器放置在单元柜底座上，使得整柜的重心较低，吊装及转运较为便捷、安全，设置有单独的风冷系统，能够有效提高散热效率。 [0012] 进一步地，在一个优选的实施方式中，整流变压器通过绝缘层封隔成上、中、下三个部分使得整流变压器内形成气隙，用于布置控制变压器的支撑板上设有通风孔，风冷系统包括布置在上方区间内的水风换热器和离心风机组件以及布置在下方区间内的风道，水风换热器将热风转换成冷风后由离心风机组件抽取到风道再依次经过气隙和通风孔形成独立的冷却循环。 [0014] 进一步地，在一个优选的实施方式中，风道通过可拆卸的围板形成，且风道底部设置成与气隙连通的倾斜出风口。 [0015] 通过导风板以及柜内器件合理布局形成柜内风道，能够有效提高柜内辅助散热性能，可拆卸的导风板，更加提高了其适用性。 [0016] 具体地，在一个优选的实施方式中，整流变压器的进线端和出线端均设置在底部，并且出线端通过绝缘板互相封隔，出线端均采用3芯铠装缆。 [0017] 整流变压器的进线端设置在底部，便于连接主电路的进线电缆，对应不同转筒变频器的出线端分隔在环氧板间，且整流变压器与各转筒变频器间的电缆采用3芯铠装缆，从而能够保证相互间不交叉，且便于识别。 [0018] 具体地，在一个优选的实施方式中，控制变压器的进线端和出线端均布置在靠近控制单元柜的一侧。 [0020] 进一步地，在一个优选的实施方式中，变压器单元柜和控制单元柜之间的进出线均通过电缆接头连接。 [0021] 柜间所有的进出线均通过绝缘的电缆接头连接，电缆在穿过电缆接头后，将电缆接头拧紧，可以起到密封、固定电缆的作用。 [0022] 进一步地，在一个优选的实施方式中，变压器单元柜上靠近控制单元柜的侧板上设有加热器和温湿度测量装置，加热器和温湿度测量装置与控制系统电性连接。 [0024] 具体地，在一个优选的实施方式中，主功率单元柜内设有转筒支路开关，转筒变频器、排缆支路开关、排缆变频器、输出母排组件和进出线组件，其中，转筒支路开关和排缆支路开关布置在主功率单元柜内的中下侧安装板上，排缆变频器布置在主功率单元柜的左其中一侧靠近上方的主框架梁上，并且与主功率单元柜的底部之间设有进风口，转筒变频器布置在主功率单元柜内的中上侧，并且后端通过插头固定座与布置在安装梁上的连接母排相连，进出线组件布置在主功率单元柜的底部，输出母排组件位于转筒支路开关的下侧和进出线组件的上方，距离功率单元柜底部有预设距离，通过绝缘子进行支撑。 [0025] 具体地，从主电路过来的电缆先连接对应的支路开关，然后通过电缆将支路开关同变频器输入端相连，然后再通过电缆将变频器输出端与输出母排组件相连，并通过进出线组件与外界电机电缆相连，转筒变频器通过快插的方式，便于安装和拆卸，易维护，通过上下分层布局的方式，各器件排列规则、紧凑，操作开关和对外接线位于外侧，易操作，且在可触碰到的高压侧均配置PC防护板。 [0026] 进一步地，在一个优选的实施方式中，主功率单元柜内还设有轴流风机，热风经水风换热器转换成冷风后分别流经所述转筒变频器、控制单元柜和排缆变频器之后被轴流风机抽取到水冷系统中，最后再经过水风换热器。 [0028] 进一步地，在一个优选的实施方式中，转筒支路开关之间和排缆支路开关之间均设有防护板。 [0029] 通过上述防护板的设置，能够有效起到防护作用，从而能够有效确保操作人员人身安全。 [0030] 进一步地，在一个优选的实施方式中，卷筒变频器的底部设有滑轨，所述滑轨分别与设置在所述主功率单元柜内的导轨对应设置。 [0031] 通过设置滑轨，可以方便变频器的安装和维护。 [0032] 具体地，在一个优选的实施方式中，控制单元柜内设置有输入开关组件、操作组件、电控组件和电磁制动组件、电气转接组件、电控测量组件、安全控制组件、电源组件和进出线端组件，其中，输入开关组件位于控制单元柜的正前方靠近底部的位置，操作组件位于控制组件单元过的正前方靠近顶部的位置，电控组件和电磁制动组件位于控制单元柜内靠近背面的位置，电控测量组件和安全控制组件位于控制单元柜的背板上，电气转接组件位于控制单元柜的其中一侧，电源组件位于控制单元柜的另一侧，进出线端组件位于控制单元柜的底部，且进出线端组件中的对外接线端子之间的高压侧和低压侧前后分开布置。 [0033] 具体地，主电通过电缆经进出线端组件连接到输入开关组件中的进线母排，由于进线电流较大，输入开关组件中各部件之间的连接采用母排，从分线母排上，分成2个主电支路，1个控制电支路，10个支路，主电支路采用电缆连接变压器单元柜中的整流变压器和主功率单元柜中的排缆变频器前置断路器。控制电支路连接到操作组件中的控制总开关，再进入控制变压器，经过变压器变换电压后再通过电缆给操作组件中的各个低压测试部件开关供电，其他各低压测试部件之间的连接均用电缆连接。因此，通过前后分区域布局的方式，形成高低压分离，高压侧在单元柜前侧，低压侧在单元柜后侧背板上，且在可触碰到的高压侧均配置PC防护板，以确保人身安全，操作器件位于正面最外侧，易操作，单元柜内各器件排列规则、紧凑，功率密度大，且低压部件都安装在标准型号导轨上，易于拆装，满足狭小范围内的维护要求。 [0035] 柜体底部通过焊接与底座形成整体，上述材质焊接形成的底座，结构简单，易于加工制作，结构强度高。 [0037] 通过上述处理方式，确保整个供电装置具备C5‑M抗盐雾腐蚀能力。 [0039] 不锈钢材质制成的柜体，结构强度好，耐腐蚀性强。 [0040] 进一步地，在一个优选的实施方式中，柜体顶部设置有隔热层。 [0041] 通过设置隔热层能够有效阻止阳光直晒下柜体温度过高。 [0042] 具体地，在一个优选的实施方式中，隔热层的厚度为45～55mm。 [0043] 采用上述厚度范围内的岩棉隔热层，能够极大程度上提高隔热效果，方式柜体内温度过高。 [0045] 门板与柜体采用不锈钢焊接铰链进行连接，并采用方孔收紧锁进行锁紧，结构稳定可靠，且门板能够对柜体起到很好的防护作用。 [0046] 进一步地，在一个优选的实施方式中，门板与柜体之间设有空心密封条。 [0047] 通过设置空心密封条，能够有效保证整个柜体的防水防尘性能达到IP56以上。 [0048] 进一步地，在一个优选的实施方式中，门板的顶部和底部均设有限位开关。 [0049] 通过设置限位开关，能够有效防止门板打开后随意开合，确保安全。 [0051] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中： [0052] 图1示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置的系统原理。 [0053] 图2示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置的正面结构； [0054] 图3示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置的内部正面结构； [0055] 图4示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置的内部后视结构； [0056] 图5示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置的内部前视结构； [0057] 图6示意性显示了本发明实施例中变压器单元柜的右侧结构； [0058] 图7示意性显示了本发明实施例中控制单元柜的左侧结构； [0059] 图8示意性显示了本发明实施例中主功率单元柜的右侧结构； [0060] 图9示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置的底部结构； [0061] 图10示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置的顶部结构； [0062] 图11示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置的右视结构； [0063] 图12示意性显示了本发明实施例中的水风换热系统的主视结构； [0064] 图13示意性显示了本发明实施例中的水风换热系统的侧视结构； [0065] 图14示意性显示了本发明实施例中的水风换热系统的俯视结构； [0066] 图15示意性显示了本发明实施例中的水风换热系统的整体结构； [0067] 图16示意性显示了本发明实施例中的水冷系统的工作原理； [0068] 图17示意性显示了常规水冷系统的框架原理； [0069] 图18示意性显示了本发明实施例中的水冷系统的框架原理； [0070] 图19示意性显示了本发明实施例中转筒变频器的安装结构； [0071] 图20示意性显示了本发明实施例的供电装置的内部结构； [0072] 图21示意性显示了本发明实施例中门板的主视结构； [0073] 图22示意性显示了本发明实施例中门板的后视结构； [0074] 图23示意性显示了本发明实施例中密封条压缩前的安装结构； [0075] 图24示意性显示了本发明实施例中密封条压缩后的安装结构； [0076] 图25示意性显示了本发明实施例中门板的局部安装结构； [0077] 图26示意性显示了本发明实施例中限位开关的安装结构； [0078] 图27示意性显示了本发明实施例中接线箱的正面结构； [0079] 图28示意性显示了本发明实施例中接线箱的背面结构； [0080] 图29示意性显示了本发明实施例中旋转接线盒的正面结构； [0081] 图30示意性显示了本发明实施例中旋转接线盒的背面结构。 [0082] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。 具体实施方式[0083] 下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。 [0084] 图1示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100的系统原理。图2示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100的正面结构。图3示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100的内部正面结构。图4示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100的内部后视结构。图5示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100的内部前视结构。图6示意性显示了本发明实施例中变压器单元柜10的右侧结构。图7示意性显示了本发明实施例中控制单元柜20的左侧结构。图8示意性显示了本发明实施例中主功率单元柜30的右侧结构。图9示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100的底部结构。图10示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100的顶部结构。图11示意性显示了本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100的右视结构。 [0085] 图12示意性显示了本发明实施例中的水风换热系统60的主视结构。图13示意性显示了本发明实施例中的水风换热系统60的侧视结构。图14示意性显示了本发明实施例中的水风换热系统60的俯视结构。图15示意性显示了本发明实施例中的水风换热系统60的整体结构。图16示意性显示了本发明实施例中的水冷系统50的工作原理。图17示意性显示了常规水冷系统50的框架原理。图18示意性显示了本发明实施例中的水冷系统50的框架原理。图19示意性显示了本发明实施例中转筒变频器42的安装结构。图20示意性显示了本发明实施例的供电装置100的内部结构。 [0086] 图21示意性显示了本发明实施例中门板80的主视结构。图22示意性显示了本发明实施例中门板80的后视结构。图23示意性显示了本发明实施例中密封条90压缩前的安装结构。图24示意性显示了本发明实施例中密封条90压缩后的安装结构。图25示意性显示了本发明实施例中门板80的局部安装结构。图26示意性显示了本发明实施例中限位开关84的安装结构。图27示意性显示了本发明实施例中接线箱310的正面结构。图28示意性显示了本发明实施例中接线箱310的背面结构。图29示意性显示了本发明实施例中旋转接线盒320的正面结构。图30示意性显示了本发明实施例中旋转接线盒320的背面结构。 [0087] 如图2和图11所示，本发明实施例的ROV用电驱绞车供电装置100，包括柜体10和控制系统，其中柜体10内沿横向依次设置有变压器单元柜20、控制单元柜30、主功率单元柜40和水冷系统50，其中，柜体10顶部还设置有水风换热系统60，水风换热系统60通过金属软管601与水冷系统50的其中一组接口56连接，水冷系统50还设有二次水接口57，控制系统与水冷系统50和水风换热系统60电性连接。 [0088] 根据本发明实施例的ROV用电驱绞车供电系统，水风换热系统通过螺栓安装在柜体顶部，并通过金属软管与水冷系统右上方的接口相连，外部兼容水水和水风两种切换模式，可远程切换，增加可靠性的同时适应多种工程船的需求。 [0089] 具体地，如图12至图15所示，在本实施例中，水风换热系统60为立式安装在柜体10顶部的水风换热器，其为铝质板翅式强制风冷空气散热器，主要由板翅式换热器、风机、风室和支架组成，通过外部金属软管601和电缆与柜体10内的水冷系统50相连，完成热能从冷却介质转移到环境大气中的目的。在空气散热器最低、最高处设置堵头及排气阀，便于泄空和排气。具体地，在本实施例中，二次水接口57与船舶提供的冷却水系统相连，将热能从冷却介质转移到船舶的冷却系统中。如图11所示，柜体10的其中一侧面设置有2组冷却水接口，靠近下侧的1组冷却水接口连接船舶的冷却水系统，靠近上侧的1组冷却水接口连接水风换热系统60，通过切换柜体10内部水冷系统50的控制阀门可以与外部任一冷却系统相连，可以兼容水水和水风两种换热模式。控制阀门采用电动三通阀，其阀门开度由PLC控制，一方面可以接受上位机发出的切换命令，另一方面当冷却介质供水温度高于预设值时，可以由水风换热模式切换到水水换热模式，部分工程船不存在水冷系统，可以只选择水风换热这一模式。如图2所示，具体地，在本实施例中，柜体10底部设置有底座70，底座70采用型材槽钢焊接制成。柜体底部通过焊接与底座形成整体，上述材质焊接形成的底座，结构简单，易于加工制作，结构强度高。进一步地，在本实施例中，柜体10和底座70的外表面均喷涂环氧底漆+聚氨酯面漆层。通过上述处理方式，确保整个供电装置具备C5‑M抗盐雾腐蚀能力。具体地，在本实施例中，柜体10采用不锈钢材质的板材制成。不锈钢材质制成的柜体，结构强度好，耐腐蚀性强。 [0090] 进一步地，在本实施例中，柜体10顶部设置有隔热层。通过设置隔热层能够有效阻止阳光直晒下柜体温度过高。具体地，在本实施例中，隔热层的厚度为45～55mm。采用上述厚度范围内的岩棉隔热层，能够极大程度上提高隔热效果，方式柜体内温度过高。 [0091] 如图21至图26所示，进一步地，在本实施例中，柜体10上还设置有门板80，门板80与柜体10之间其中一侧采用焊接铰链81连接，另一侧采用方孔收紧锁82连接。门板与柜体采用不锈钢焊接铰链进行连接，并采用方孔收紧锁进行锁紧，结构稳定可靠，且门板能够对柜体起到很好的防护作用。进一步地，在本实施例中，门板80与柜体10之间的密封槽83内设有空心密封条90。通过设置空心密封条，能够有效保证整个柜体的防水防尘性能达到IP56以上。进一步地，在本实施例中，门板80的顶部和底部均通过支架86设置有限位开关84。通过设置限位开关，能够有效防止门板打开后随意开合，确保安全。进一步地，在本实施例中，如图22所示，门板80侧边设有L型加强筋85，便于对密封条更紧密的固定，提高密封性能。如图23和图24所示，密封条90为D型空心密封条。 [0092] 如图3、图8、图10、图16和图18所示，具体地，在本实施例中，水冷系统50包括液冷装置51、进水管52、水风换热器53、集水管54和回水管。其中，液冷装置51位于柜体10内靠近最外侧的位置，进水管52、集水管54和回水管55位于柜体10的顶部通过螺栓固定且外部包裹发泡橡胶，防止冷凝，从里到外依次是进水管52、回水管55和集水管管54，进水管52分别与液冷装置51的供水口和水风换热器53的进水口连接，水风换热器53分别布置在变压器单元柜20和主功率单元柜40内，水风换热器53的出水口均与集水管54的入口连接，集水管54的出口与主功率单元柜40内的水冷板的进水口连接，回水管分别与主功率单元柜40内的水冷部件的出水口和液冷装置51的回水口连接。本发明实施例的水冷系统，采用分级水冷散热，改变传统的一进一出的散热模式，增加集水管，充分利用水冷效率，减小水冷系统总功率和成本。 [0093] 如图2、、图8、图10、图11和图16所示，液冷装置51位于供电装置的最右侧，主要包括主循环泵组(包括备用泵组)、板式换热器(水‑水换热器)、膨胀罐、稳压罐、脱气罐、电动三通阀、主过滤器、补水泵、管道管件、监测仪表和控制柜、脱气罐、温度、压力、流量传感器、电控系统及管件阀门等，主要流程图如16所示。对外接口设有水风换热器法兰接口和水水换热器法兰接口，根据外部使用条件可切换接口，液冷装置可叉可吊，可整体拆卸，通过螺栓与柜体相连。具体地，液冷装置51的供水口连接进水管52，通过橡胶软管和快速接头同水风换热器53的进水口相连，然后两水风换热器53的出水聚集在集水管54，随后又通过快速接头流经3个转筒变频器42的水冷板，最后经回水管55返回液冷装置51的回水口。 [0094] 具体地，稳定压力和流量的冷却介质在主循环泵动力作用下源源不断经过散热器散热后进入被冷却设备，温升水回到主循环泵入口，如此往复循环。在循环泵入口设置气囊式膨胀罐，预充压力为密闭式冷却系统提供静压，同时缓冲冷却介质由于温度变化导致的体积变化，确保密闭式冷却系统的压力稳定在设计范围内，防止水泵气蚀或系统压力过高。而串联在主循环管路中的脱气罐，为空气与冷却介质分离提供空间，空气通过脱气罐顶部的自动排气阀排出。此外，液冷装置自带补液泵，接通水源后可以往液冷系统注(补)液。冷却水供水总管路设置温度传感器和压力传感器，回水总管路设置流量传感器、温度传感器和压力传感器。为防止冷却介质在快速循环流动中可能冲刷脱落的刚性颗粒进入被冷却器件，造成被冷却器件内部损伤或堵塞，在被冷却器件进液管路设置有精度为200μm的机械过滤器。过滤器前后设有压力表监控滤芯污垢程度，提醒操作人员及时清洗。 [0095] 液冷装置配置集成控制器(PLC)，根据供水温度的高低控制进入空气散热器的冷却介质流量，达到控制温度的目的。PLC还可以自动监控水泵、执行器和风机等机电设备，当机电设备和仪表等产生故障或非正常运行时发出预警信号，系统运行状态信号通过硬接点传送到控制柜主控PLC，主控PLC也可按照通讯协议远程操控液冷系统。 [0096] 当工程船舶可提供外部冷却水时，液冷装置可切换为水水换热模式，由外部冷却水提供冷源；否则切换为水风换热模式，由外循环水风换热器提供冷源，这样做的好处是适配多种工程船，减少特异性需求。 [0097] 如图17所示，常规的供水管路是一进水管一回水管，供水支路均并联在其中，但考虑到不同支路的耐温能力不同(变压器H级，低压控制器件环境温度<55度，IGBT结温125度)。在本实施例中，增加了一路集水管，如图18所示，即供给水首先被均分为两条支路分别进入两个并联的内循环水风换热器，汇流后再进入三个并联的冷板，最后返回水冷装置，这样能够充分利用水冷效率，减小水冷系统总功率和成本。 [0098] 如图3所示，具体地，在本实施例中，变压器单元柜20内设置有整流变压器21和控制变压器22，其中，变压器单元柜20上设有上下两个开合门，变压器单元柜20内分割成四个区间，整流变压器21位于其中一侧靠近下部的区间内与柜体10的底部连接，靠近整流变压器21的其中一侧的上下两个区间内设置有与整流变压器内部连通的风冷系统，位于布置整流变压器21的区间的上方的区间内设置有控制变压器22。具体地，变压器单元柜位于整个装置的最左侧，因跨度较大，设置上下两个开合门，以确保结构稳定可靠性，根据不同器件的工作环境和使用特点，合理布局，较重的整流变压器放置在单元柜底座上，使得整柜的重心较低，吊装及转运较为便捷、安全，设置有单独的风冷系统，能够有效提高散热效率。 [0099] 如图3和图6所示，进一步地，在本实施例中，整流变压器21通过绝缘层封隔成上、中、下三个部分使得整流变压器内形成气隙，用于布置控制变压器22的支撑板上设有通风孔，风冷系统包括布置在上方区间内的水风换热器53和离心风机组件23以及布置在下方区间内的风道24，水风换热器53将热风转换成冷风后由离心风机组件23抽取到风道24再依次经过气隙和通风孔形成独立的冷却循环。具体地，整流变压器21通过两层环氧板及边角的橡胶垫分割成上、中、下三个部分，强迫冷风经过变压器气隙带走热量，右上方放置两个控制变压器22，均通过螺栓固定在支撑板上，支撑板上均布通风孔，冷却效果好，结构稳定可靠。具体地，整流变压器21底部设有叉车梁，叉运就位后整流变压器21通过螺栓与焊接在柜体10底板上的U型骨架进行固定。 [0100] 进一步地，在本实施例中，风道24通过可拆卸的围板形成，且风道24底部设置成与气隙连通的倾斜出风口。通过导风板以及柜内器件合理布局形成柜内风道，能够有效提高柜内辅助散热性能，可拆卸的导风板，更加提高了其适用性。 [0101] 如图6所示，具体地，在本实施例中，整流变压器21的进线端和出线端均设置在底部，并且出线端通过绝缘板互相封隔，出线端均采用3芯铠装缆。整流变压器的进线端设置在底部，便于连接主电路的进线电缆，对应不同转筒变频器的出线端分隔在环氧板间，且整流变压器与各转筒变频器间的电缆采用3芯铠装缆，从而能够保证相互间不交叉，且便于识别。 [0102] 如图3所示，具体地，在本实施例中，控制变压器22的进线端和出线端均布置在靠近控制单元柜30的一侧。具体地，控制变压器的进出线均设置在右侧，便于接线，并且与控制单元柜间的连接线区分进线(电源)、出线(电源)和出线(信号)，高低压分离且减少信号干扰。进一步地，在本实施例中，变压器单元柜20和控制单元柜30之间的进出线均通过电缆接头27连接。柜间所有的进出线均通过绝缘的电缆接头连接，电缆在穿过电缆接头后，将电缆接头拧紧，可以起到密封、固定电缆的作用。 [0103] 如图6所示，进一步地，在本实施例中，变压器单元柜20上靠近控制单元柜30的侧板上设有加热器25和温湿度传感器26，加热器25和温湿度传感器26与控制系统电性连接。具体地，变压器单元柜的右侧隔板上设置有加热器和温湿度传感器，在加热器、温湿度传感器及控制系统的自动控制作用下，能够在温度过低的情况下及时控制加热器加热防止冷凝。 [0104] 如图2至图5和图9所示，具体地，在本实施例中，主功率单元柜40内设有3组转筒支路开关41，3组转筒变频器42、排缆支路开关43、排缆变频器44、输出母排组件45和进出线组件46，其中，3组转筒支路开关41和排缆支路开关43通过螺栓布置在主功率单元柜40内的中下侧安装板上，输入和输出端均采用母排，并通过PC防护板对开关扳手进行防护，排缆变频器44通过螺栓布置在主功率单元柜的左上侧靠近上方的主框架梁上，并且与主功率单元柜40的底部之间设有进风口，3组转筒变频器42布置在主功率单元柜40内的中上侧，并且后端通过插头固定座与布置在环氧安装梁47上的T型连接母排48相连，并通过前侧上、下两个支架进行固定，进出线组件46布置在主功率单元柜40的底部，由绝缘电缆接头组成，输出母排组件45位于4组转筒支路开关41的下侧和进出线组件46的上方，距离功率单元柜40底部有预设距离200mm留有预设空间作为进风口，通过绝缘子进行支撑。 [0105] 具体地，从主电路过来的电缆先连接对应的支路开关，然后通过电缆将支路开关同变频器输入端相连，然后再通过电缆将变频器输出端与输出母排组件相连，并通过进出线组件与外界电机电缆相连，转筒变频器通过快插的方式，便于安装和拆卸，易维护，通过上下分层布局的方式，各器件排列规则、紧凑，操作开关和对外接线位于外侧，易操作，且在可触碰到的高压侧均配置PC防护板。 [0106] 如图8所示，进一步地，在本实施例中，主功率单元柜40内还设有轴流风机47，热风经水风换热器53转换成冷风后分别流经转筒变频器42、控制单元柜30和排缆变频器44之后被轴流风机47抽取到水冷系统中，最后再经过水风换热器53。具体地，由于变压器的运行环境温度较高，其他控制器件与之相比较低，进而将变压器单元柜单独成腔，划分高低温区，充分利用器件的性能，减小冷却系统的总功率和成本。 [0107] 进一步地，在本实施例中，转筒支路开关41之间和排缆支路开关43之间均设有金属防护板，对外电机接线完成后安装防护板。通过上述防护板的设置，能够有效起到防护作用，从而能够有效确保操作人员人身安全。具体地，功率柜跨度大，且需要承受进线电缆的重量，PC材质的板不足以支撑，另一方面的原因是各变频器支路断路器进线电缆采用的都是铠装电缆，需要就近接地，进而在金属防护板上焊接了多个接地柱。 [0108] 进一步地，在本实施例中，如图19所示，卷筒变频器42的底部设有滑轨401，滑轨401分别与设置在主功率单元柜40内的导轨402对应设置。通过设置滑轨，可以方便3个转筒变频器的安装和维护，具体地，滑轨401由4～6mm厚，尤其优选为5mm厚的聚四氟乙烯材料(表面光滑摩擦阻力小)制成，安装在功率模块左右两侧导轨中间，主要是为了便于模块的安装与拆卸。具体地，在本实施例中，3个转筒变频器42安装在主功率单元柜40的中上侧，滑轨401采用沉头孔方式安装，配合左右两侧的导轨402，可以实现转筒变频器42的快速定位，后端通过转筒变频器42上的插头固定座与安装在环氧梁47上的T型母排48电气连接，这样可以实现转筒变频器的快速安装和拆卸，转筒变频器通过前侧上、下两个支架进行固定，后侧上端设置有2组定位销405，进一步限制转筒变频器的运动。 [0109] 如图4和图7所示，具体地，在本实施例中，控制单元柜30内设置有输入开关组件31、操作组件32、电控组件33和电磁制动组件34、电气转接组件35、电控测量组件36、安全控制组件37、电源组件38和进出线端组件39，其中，输入开关组件31位于控制单元柜30的正前方靠近底部的位置，操作组件32位于控制单元柜30的正前方靠近顶部的位置，电控组件33和电磁制动组件34位于控制单元柜30内靠近背面的位置，电控测量组件36和安全控制组件 37位于控制单元柜30的背板上，电气转接组件35位于控制单元柜30的其中一侧，电源组件 38位于控制单元柜30的另一侧，进出线端组件39位于控制单元柜30的底部，且进出线端组件39中的对外接线端子391、392之间的高压侧和低压侧前后分开布置。 [0110] 如图27和图28所示，具体地，输入开关组件31安装在控制单元柜30的正前方底部接线箱310的正、反面上，正面主要是进线断路器311、电压互感器312和对外接线端子排313，背面是进线母排314、连接母排315及电流传感器316，主要通过螺栓和绝缘子连接到接线箱310上。如图29和图30所示，操作组件32位于控制单元柜30正前方旋转接线盒320的正面，主要是钥匙联锁开关321、各支路的断路器322和电机启动器323。如图4和图7所示电控组件33和电磁制动组件34则位于旋转接线盒的背面，主要是接触器和液压制动部件。电气转接组件35位于控制单元柜30的左侧面，主要是分线端子排以及继电器；电控测量组件36、安全控制组件37则安装在控制单元柜20的背板上，主要是PLC控制单元以及安全PLC和继电产品；电源组件38位于控制单元柜30右侧的中横梁上，主要是UPS；进出线端组件39安装在控制单元柜20的底部，采用绝缘的电缆接头组成，对外接线端子391高压侧在前，对外接线端子392低压侧在后，不交叉。 [0111] 具体地，主电通过电缆经进出线端组件连接到输入开关组件中的进线母排，由于进线电流较大，输入开关组件中各部件之间的连接采用母排，从分线母排310上，分成2个主电支路，1个控制电支路，10个支路，主电支路采用电缆连接变压器单元柜20中的整流变压器21和主功率单元柜40中的排缆变频器44的前置断路器441。控制电支路连接到操作组件32中的控制总开关，再进入控制变压器22，经过变压器变换电压后再通过电缆给操作组件 32中的各个低压测试部件开关供电，其他各低压测试部件之间的连接均用电缆连接。因此，通过前后分区域布局的方式，形成高低压分离，高压侧在单元柜前侧，低压侧在单元柜后侧背板上，且在可触碰到的高压侧均配置PC防护板330，以确保人身安全，操作器件位于正面最外侧，易操作，单元柜内各器件排列规则、紧凑，功率密度大，且低压部件都安装在标准型号导轨上，易于拆装，满足狭小范围内的维护要求，如图20所示。 [0112] 如图1所示，具体地，在本实施例中，绞车电控系统主要由十八脉变压器、三套转筒变频器、一套排缆变频器、制动单元、控制电源及配电、控制系统等组成。船舶主供电提供三相380V(50Hz)/440V(60Hz)交流电源，为绞车电控系统提供电力电源和控制电源；船舶辅助供电提供单相230V交流电源(50/60Hz)，为绞车电控系统提供辅助控制电源。 [0113] 主电源进线母排为十八脉变压器提供输入电源，变压器二次侧分别连接转筒变频器；转筒变频器分别采集转筒电机的编码器信号，根据绞车控制系统的控制指令，通过控制算法输出变压变频的三相电压，用以驱动各转筒电机同步协同运行；当绞车负载回馈能量时，各转筒变频器的斩波单元通过外部独立的制动电阻消耗回馈能量，保证直流母线在允许值范围内。 [0114] 排缆变频器采集排缆电机的编码器信号，根据绞车控制系统的控制指令和缆绳状态信息，通过控制算法输出变压变频的三相电压，驱动排缆电机按设定目标运行。 [0115] 同时绞车电控系统为转筒电机风扇、排缆电机风扇、制动电阻箱风扇、电磁制动控制器、制动HPU电机、控制变压器等电控柜内相关部件提供船舶输入主电源AC380/440V接入和配电保护功能。 [0116] 根据上述实施例，可见，本发明涉及的ROV用电驱绞车供电装置，兼容水水和水风两种换热模式，分级水冷散热以及高、低温区独立成腔，增加可靠性的同时适配不同的工程船条件；减小水冷系统总功率和成本。 [0117] 虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。 |
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