高壓變頻器的集中冷卻措施

1、高壓變頻器的集中冷卻措施    一、 引言在電力、化工、煤礦、冶金等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域要求高壓變頻器有極高的可靠性。影響高壓變頻器的可靠性指標有多項，其中在設(shè)計過程中其散熱與通風是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。目前高壓變頻器有高-低-高式、元件直接串聯(lián)式、中點箝位多電平式、單元級聯(lián)式等多種方式，一般來講，上述各種方式的高壓變頻器，其效率一般都可達到9698%;但由于設(shè)備功率大，在正常工作時，仍要產(chǎn)生大量的熱量。為保證設(shè)備的正常工作，把大量的熱量散發(fā)出去，優(yōu)化散熱與通風方案，進行合理的設(shè)計與計算，實現(xiàn)設(shè)備的高效散熱，對于提高設(shè)備的可靠性是十分必要的。高壓變頻器設(shè)備功率較大

2、，4的功率損耗主要以熱量形式散失在運行環(huán)境當中。如果不能及時有效的解決變頻器室的工作環(huán)境溫度問題，將直接危及變頻器本體的運行安全；最終因為溫度過高，導致變頻器過熱保護動作跳閘。為保證變頻器具有良好的運行環(huán)境，必須對變頻器及運行環(huán)境的溫度控制采取措施。二、 冷卻方式通過變頻器工程應用經(jīng)驗的積累，針對不同的應用環(huán)境現(xiàn)場提供完整的變頻器冷卻系統(tǒng)解決方案。常用的幾種冷卻方式主要包括： 風道開放式冷卻； 空調(diào)密閉冷卻； 空水冷密閉冷卻； 設(shè)備本體水冷卻； 上述方式組合冷卻。1. 風道開放式冷卻1.1冷卻過程冷風經(jīng)變頻室通風入口濾網(wǎng)進入變頻器，經(jīng)過對機體進行冷卻后，再由變頻器風道出風口將熱風排出。1.2安

3、裝方式風道開放式冷卻安裝比較簡單，只需在變頻室的墻壁上開兩個通風入口，安裝上濾網(wǎng)，然后在變頻器的柜頂風罩上向外引出出風口風道即可，如下圖1所示：1.3系統(tǒng)特點（1）施工簡單，維護量大；（2）費用低廉；（3）運行穩(wěn)定性依賴于當?shù)丨h(huán)境2. 空調(diào)密閉冷卻2.1容量選擇原則按照變頻器的發(fā)熱量和控制室環(huán)境實用面積來選擇空調(diào)的容量。2.2安裝方式變頻器室安裝空調(diào)時，要求變頻器控制室空間要盡可能小，并且做好密封，避免夏季室外溫度高帶來的加熱效應。空調(diào)的安裝位置可根據(jù)現(xiàn)場實際情況布置在變頻器兩側(cè)。具體設(shè)備布局如下圖2所示。2.3系統(tǒng)特點（1）急速高效制冷（2）童鎖功能，防止誤操作（3）廣角送風，室溫均勻舒適（

4、4）防冷風設(shè)計，送風舒適（5）獨立除濕（6）低溫、低電壓啟動（7）室外機耐高溫運轉(zhuǎn)（8）室內(nèi)密閉冷卻（9）冷卻功率留有余量3空水冷密閉冷卻3.1基本原理空水冷卻系統(tǒng)是一種利用高效、環(huán)保、節(jié)能的冷卻系統(tǒng)，其應用技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。其外形及原理如下圖3所示：從變頻器出來的熱風，經(jīng)過風管連接到內(nèi)有固定水冷管的散熱器中，散熱器中通過溫度低于33的冷水，熱風經(jīng)過散熱片后，將熱量傳遞給冷水，變成冷風從散熱片吹出，熱量被循環(huán)冷卻水帶走，保證變頻器控制室內(nèi)的環(huán)境溫度不高于40。安裝空冷器要求必須在密閉環(huán)境中，為了提高冷卻效果，安放設(shè)備的空間盡可能小。流入空冷器的水為工業(yè)循環(huán)水，為保護設(shè)備，要求循環(huán)水的PH

5、值為中性，且無腐蝕損壞銅鐵的雜質(zhì)，進水的水壓一般為0.20.3Mpa，進水溫度33?？绽淦鞯木S護簡單易行，一般半年維護1次，進行冷卻管道沖洗。3.2施工安裝單套系統(tǒng)一臺變頻器配備兩臺空冷器；單臺故障時，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。具體設(shè)備布局如圖4、5所示?？绽淦鞯陌惭b位置可根據(jù)現(xiàn)場實際情況布置在變頻器正面或背面。假如現(xiàn)場供水量不足，為適應現(xiàn)場情況，還可提供獨立的冷卻水系統(tǒng)方案。該方案在現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加獨立的機力冷卻塔、水處理裝置、增壓泵站等設(shè)備，滿足現(xiàn)場設(shè)備變頻改造項目獨立冷卻的要求，同時還可為現(xiàn)場工業(yè)冷卻水系統(tǒng)保留一定的冷卻水量為現(xiàn)場今后增加設(shè)備提供相應的冷卻水量裕度。3.3安全性能評價

6、設(shè)備整體安裝于高壓變頻配電室墻外，采用風道與變頻器的柜頂排氣口直接連接，提高了冷卻器的設(shè)備運行效率，能夠?qū)ψ冾l器排出的熱氣直接降溫處理。同時，避免冷卻水管線在高壓室內(nèi)布局容易出現(xiàn)破裂后漏水危及高壓設(shè)備運行安全的嚴重事故發(fā)生。在空冷系統(tǒng)的設(shè)計當中，為了防止空冷器出口側(cè)凝露冷風帶水排入室內(nèi)，對空冷器的出風口、風速等指標進行設(shè)計計算；保證良好的排壓情況下，運行安全穩(wěn)定。另外，為防止空冷器漏水后進入室內(nèi)，在空冷器的出口側(cè)設(shè)置了淋水板；當漏水或有積水時，可以直接排向室外。完整的冷卻系統(tǒng)解決方案，有效減低了輔助系統(tǒng)的故障率以及對主要設(shè)備的運行安全影響程度。3.4系統(tǒng)特點（1）設(shè)備安裝簡單、快捷。（2）設(shè)備

7、使用壽命長、故障率低、性能可靠。（3）設(shè)備的運營成本是同等熱交換功率空調(diào)的1/3-1/4倍。（4）室內(nèi)密閉冷卻、干凈衛(wèi)生；變頻器維護量低。（5）無需濾網(wǎng)清洗。（6）事故情況下可采用通風冷卻，不影響設(shè)備安全。（7）冷卻功率留有余量4設(shè)備本體水冷卻從散熱的角度來說，水冷是非常理想的。但是，水循環(huán)系統(tǒng)工藝要求高，安裝復雜，維護工作量大，而且一旦漏水，會帶來安全隱患。所以，能夠用空氣冷卻解決問題的場合，就不要采用水冷。5冷卻系統(tǒng)指標及運行成本比較各種冷卻方式的指標及運行成本比較見下表所示:冷卻方式 風道開放式空調(diào)密閉式空水冷卻 本體水冷設(shè)備投資 低 高 高 很高冷卻效果 一般 好 好 好適用范圍 16

8、00kW 1000kW 6000kW >6000kW適用地域 035 無要求 有冷卻水 無要求適用環(huán)境 潔凈 粉塵大 粉塵大 無要求溫度控制 當?shù)販?2235 2035 2030維護量 大 較小 小 小運行成本 低 很高 較低 較高運營費用（元/kW） 0.0291 0.178 0.0458 0.089三、 結(jié)束語根據(jù)南北方地域、溫度、濕度、設(shè)備安全等多方面因素，秉承“適合的才是最好的”服務理念，根據(jù)用戶的實際需求提供完美的高壓變頻冷卻系統(tǒng)解決方案，力求做到系統(tǒng)最優(yōu)、安全穩(wěn)定、經(jīng)濟性高。在1600kW以上大功率、超大功率高壓變頻器當中，空水冷卻系統(tǒng)方案仍具有較強的適應性和技術(shù)優(yōu)勢。在山西某電廠2×3400kW引風機變頻器項目中充分證明：采用完全密閉的空水冷卻方式，運