2017-12-18
一、概況
高壓變?yōu)l器應用中的設備散熱和運行環(huán)境問題直接影響設備自身的安全，隨著變頻器功率的不斷提高，其輔助冷卻的投資和運營成本也逐漸得到業(yè)內(nèi)和客戶的關注。采用專業(yè)的高壓變頻專用冷卻系統(tǒng)，提高設備安全穩(wěn)定性能，降低輔助冷卻系統(tǒng)的運營成本，成為高壓變頻應用中需要考慮的重要問題之一。下面就以2240kW凝結(jié)泵高壓變頻器的冷卻解決方案為例，對幾種冷卻方式進行可行性分析論證。
二、系統(tǒng)分析
1、系統(tǒng)介紹
為了提高高壓大功率變頻器的應用穩(wěn)定性，解決好高壓變頻器環(huán)境散熱問題，目前常用的辦法是采用密閉式空調(diào)冷卻方式。該方法主要是為高壓變頻器提供一個固定的具有隔熱保溫效果的房間，根據(jù)高壓變頻器的發(fā)熱量和房間面積大小計算出空調(diào)的制冷量，從而配備一定數(shù)量的空調(diào)。
2、空調(diào)選配原則
凝結(jié)泵高壓變頻器安裝在汽機側(cè)獨立房間內(nèi)。按照高壓變頻器額定功率2240kW，運行效率96％進行計算，凝結(jié)泵高壓變頻器額定發(fā)熱量。
三、凝結(jié)泵高壓變頻器房間建筑面積尺寸：
按180W/m2制冷量需求計算，凝結(jié)泵高壓變頻器室房屋自冷需求損耗為：，則凝結(jié)泵高壓變頻器室的有效制冷量至少需要。
由于泰州偉創(chuàng)高壓變頻器高壓變頻器排出的熱風并沒有全部被空調(diào)用于熱交換，且空調(diào)排出的冷風不能全部直接進入設備實現(xiàn)降溫控制。因此，高壓變頻器室的熱交換環(huán)境溫度控制系統(tǒng)其交換效率通常只有67％～70％之間。即：在考慮冷卻設備的熱交換功率時，結(jié)合極限運行情況下的發(fā)熱量和系統(tǒng)交換效率，空調(diào)的容量設計計算裕度為1.2～1.3倍才能夠符合系統(tǒng)安全運行的要求。因此，凝結(jié)泵高壓變頻器室需要安裝12P空調(diào)4臺。
1、系統(tǒng)安裝
凝結(jié)泵高壓變頻器室內(nèi)尺寸為：長11700mm，寬4000mm，高3500mm。
2、系統(tǒng)介紹
高壓變頻器的熱風通過風道直接進入空冷裝置進行熱交換，由冷卻水直接將高壓變頻器散失的熱量帶走；經(jīng)過降溫的冷風排回至室內(nèi)?？绽溲b置內(nèi)通過冷水溫度低于33 ℃，即可以保證熱風經(jīng)過散熱片后，將高壓變頻器室內(nèi)的環(huán)境溫度控制在40℃以下，滿足高壓變頻器對環(huán)境運行的要求。從而，保證了高壓變頻器室內(nèi)良好的運行環(huán)境。冷卻水與循環(huán)風完全分離，水管線在高壓變頻器室外與高壓設備明確分離，確保高壓設備室不會受到防水、絕緣破壞等安全威脅和事故。
四、 空-水冷卻系統(tǒng)選配原則
按照高壓變頻器額定功率2240kW，運行效率96％進行計算：2240kW的高壓變頻器的最大散熱功率為，2240×4％＝89.6kW。由于該系統(tǒng)將高壓變頻器排出的熱風全部通過空水冷卻裝置實現(xiàn)了熱交換，然后將冷風排回室內(nèi)，因此，其風路循環(huán)效率得到極大提高。風路循環(huán)效率接近99％?？紤]到極限運行情況下的發(fā)熱量，以及水溫偏高、系統(tǒng)交換效率等因素，空冷器的設計裕度通常選擇為1.15～1.2倍。以設計裕度1.15進行計算，空冷器的熱交換功率不小于103.04kW/臺，實際選用的空冷器功率為105kW。
1、系統(tǒng)介紹
強制密閉式冷卻系統(tǒng)作為高壓變頻器功率柜外的附屬裝置，能夠保證高壓變頻器功率柜始終處于25－35℃運行環(huán)境，大幅度延長濾網(wǎng)更換周期，減少現(xiàn)場維護量。不需要為高壓變頻器再獨立建筑房屋，變壓器柜采用開放式冷卻。強制冷卻裝置與高壓變頻器功率柜一體化設計，附著于功率柜頂部。制冷壓縮機組安裝于高壓變頻器附近。
2、適用場合及原則
（1）適用于額定功率為1000 kW及以上的高壓變頻器設備自身冷卻。
（2）現(xiàn)場安裝位置受到限制，高壓變頻器需要在廠房中開放空間中布局。環(huán)境溫度高，具有粉塵，無明顯漏水、淋雨特征的運行場合。
（3）安裝空間狹小，不能夠建筑房屋的室內(nèi)環(huán)境。
（4）現(xiàn)場能夠提供兩路380VAC/3PH電源。
（5）空間高度大于3.5米。高壓變頻器功率柜前方應有大于695mm的空間，以便于柜門開啟。
3、強制密閉式冷卻裝置的選配原則
強制密閉式冷卻裝置按照單臺高壓變頻裝置的功率柜為對象進行對等配置。2240kW的變頻器配置的閉式冷卻裝置功率值=2240×2%×1.25（設計裕度）=56kW，實際選用56kW的閉式冷卻裝置。根據(jù)閉式冷卻裝置的設計原則，該套冷卻系統(tǒng)僅限于對溫度要求較高的功率柜進行配置。變壓器柜采用開放式冷卻，溫度散失到環(huán)境中；允許溫升80K，高溫報警值120℃完全能夠滿足運行安全的要求。
4、系統(tǒng)安裝
不需要單獨建造房間，有高壓變頻器的安裝位置即可。
五、結(jié)論
以上針對2240kW凝結(jié)泵高壓變頻器的冷卻問題進行了技術可行性、安全可靠性、經(jīng)濟性的綜合分析可以看出：新型冷卻系統(tǒng)(空－水冷卻、強制密閉式冷卻)在設計方面充分考慮了設備故障、熱交換介質(zhì)泄漏、風路應急旁路、操作簡便、可維護維修等安全防護措施，雖然采用新型冷卻系統(tǒng)在設備一次性投資上較空調(diào)設備略有提高，但相比空調(diào)冷卻方式，通常系統(tǒng)運行2～3年節(jié)約的電費即可收回投資。另外，采用強制密閉冷卻方案還可節(jié)約近10萬元的房屋土建費用。
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