一、空調(diào)密閉冷卻方式

1.1 系統(tǒng)介紹

    為了提高高壓大功率變頻器的應(yīng)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：密閉式空調(diào)冷卻。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)。采用空調(diào)冷卻時，房間的建筑面積過大會增加空調(diào)冷卻負(fù)荷。同時，由于變頻器排出的熱風(fēng)不能被空調(diào)全部吸入冷卻，因此，造成系統(tǒng)運(yùn)行效率低，造成節(jié)約能源的二次浪費(fèi)。變頻器室內(nèi)的冷熱風(fēng)循環(huán)情況如下圖所示。

    變頻器從柜體的正面和后面吸入空氣，經(jīng)柜頂風(fēng)機(jī)將變頻器內(nèi)部的熱量帶走排到室內(nèi)。從而在變頻器室上部形成一個溫度偏高、壓力偏高的氣旋渦流區(qū)，在變頻器的正面部分形成一個偏負(fù)壓區(qū)。在運(yùn)行中，變頻器功率柜正面上部區(qū)域?qū)?/span>際上是吸入剛排出的熱風(fēng)進(jìn)行冷卻，形成氣流短路風(fēng)不能達(dá)到有效的冷卻效果。空調(diào)通常采用下進(jìn)上出風(fēng)結(jié)構(gòu)，從而與變頻器在一定程度上形成了“搶風(fēng)”現(xiàn)象，這就是“混合循環(huán)區(qū)”。在這個區(qū)域變頻器吸入的空氣不完全是空調(diào)降溫后的冷空氣，空調(diào)的降溫處理也沒有把變頻器排出的熱空氣全部降溫，從而導(dǎo)致了整個冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行效率不高。變頻器自身是節(jié)能節(jié)電設(shè)備，而通常采用的空調(diào)式冷卻則造成能源的二次浪費(fèi)。這種情況在大功率、超大功率的變頻應(yīng)用系統(tǒng)中更加明顯。

1.2 空調(diào)技術(shù)特點(diǎn)

a) 高效制冷

b) 廣角送風(fēng)，室溫均勻舒適

c) 防冷風(fēng)設(shè)計，送風(fēng)舒適

d) 獨(dú)立除濕

e) 低溫、低電壓啟動

f) 室外機(jī)耐高溫運(yùn)轉(zhuǎn)

g) 室內(nèi)密閉冷卻

h) 防塵效果好

i) 運(yùn)行成本高

二、風(fēng)道冷卻

2．1功率柜風(fēng)道設(shè)計見下圖：

    從功率柜散熱系統(tǒng)圖可知：功率單元內(nèi)部散熱系統(tǒng)通過安裝在單元內(nèi)的風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻單元里的散熱器，使每一個功率單元滿足散熱需求，同時，由于功率單元內(nèi)風(fēng)機(jī)吹走熱風(fēng)，使其進(jìn)風(fēng)處的柜體內(nèi)形成強(qiáng)力負(fù)壓，柜外冷風(fēng)大量進(jìn)入高壓變頻氣內(nèi)，通過功率單元風(fēng)道對單元散熱器進(jìn)行冷卻。同時，由于柜頂風(fēng)機(jī)大量抽風(fēng)，使其密閉風(fēng)室內(nèi)形成強(qiáng)力負(fù)壓，加速功率單元內(nèi)熱風(fēng)進(jìn)入密閉風(fēng)室，通過柜頂風(fēng)機(jī)抽出高壓變頻器柜外。通過建立嚴(yán)密暢通的風(fēng)道，以及在功率單元內(nèi)設(shè)計強(qiáng)制風(fēng)冷，大大提高了高壓變頻器散熱系統(tǒng)的散熱能力和效率，同時，也可以減少散熱器體積和功率柜體積，實(shí)現(xiàn)高壓變頻器的小型化，為用戶安裝高壓變頻器節(jié)省空間。 

2.2 風(fēng)道冷卻特點(diǎn) 

1、投資成本低

2、節(jié)省變頻器室空間

3、防塵效果差

4、維護(hù)量較大

5、變頻室容易形成較大負(fù)壓

6、幾乎沒有運(yùn)行成本

三、空－水冷卻系統(tǒng)

3．1、系統(tǒng)介紹

    高壓變頻器對運(yùn)行環(huán)境溫度通常要求在-5～40℃，環(huán)境粉塵含量低于950ppm。過高的溫度會造成變頻器溫度過熱保護(hù)而跳閘，粉塵含量過高導(dǎo)致變頻器通風(fēng)濾網(wǎng)更換清洗維護(hù)量過高，增加維護(hù)費(fèi)用。因此，采用何種冷卻方式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。為了解決高壓變頻器的運(yùn)行環(huán)境冷卻和控制問題，提高系統(tǒng)安全可靠性、降低運(yùn)營成本�？梢越鉀Q單位散熱密度高、功率大，有效提高系統(tǒng)安全可靠性、降低運(yùn)營成本的問題。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(yīng)用技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。在電力、鋼鐵等行業(yè)的高壓大功率變頻應(yīng)用中得到廣泛的推廣應(yīng)用。該系統(tǒng)由于其采用完全機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，較空調(diào)等電力、電子設(shè)備而言具有明顯的安全、可靠性。其主要原理是：將變頻器的熱風(fēng)通過風(fēng)道直接通過空冷裝置進(jìn)行熱交換，由冷卻水直接將變頻器散失的熱量帶走；經(jīng)過降溫的冷風(fēng)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(fēng)經(jīng)過散熱片后，將變頻器室內(nèi)的環(huán)境溫度控制在 40℃以下滿足變頻器對環(huán)境運(yùn)行的要求。從而，保證了變頻器室內(nèi)良好的運(yùn)行環(huán)境。冷卻水與循環(huán)風(fēng)完全分離，水管線在變頻室外與高壓設(shè)備明確分離，確保高壓設(shè)備室不會受到防水、絕緣破壞等安全威脅和事故。

    同時，由于房間密閉，變頻器利用室內(nèi)的循環(huán)風(fēng)進(jìn)行設(shè)備冷卻，具有粉塵度低，維護(hù)量小的特點(diǎn)；減少了環(huán)境對變頻器功率柜、控制柜運(yùn)行穩(wěn)定性的不利影響�？�-水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如下：

3．2、空－水冷卻系統(tǒng)適用條件 

    為了便于現(xiàn)場選擇和適用，通�，F(xiàn)場需要滿足以下條件：

1) 現(xiàn)場能夠提供的工業(yè)冷卻水溫≤ 33℃，且能夠提供的入口水壓在0.25~0.35MPa 之間，回水壓力在 0.08~0.15MPa 之間。

2) 能夠提供必要的冷卻水量，變頻器空－水冷卻系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水量根據(jù)現(xiàn)場的冷卻水溫度和負(fù)載容量而定。

3) 需要為變頻器配備獨(dú)立的密閉式房屋，且房屋具有 10cm 以上的保溫層或隔熱措施。

4) 房屋內(nèi)凈高不小于 3.5m；在房屋的長度方向前或后部具有與房屋長度相當(dāng)，寬度不小于 2.0m 的施工和安裝場地。

5) 現(xiàn)場能夠提供兩路 380VAC/3PH 電源，容量根據(jù)實(shí)際情況而定。

6) 冷卻水水質(zhì)要求無懸浮物沉積，PH 值偏堿性≥7.2。 

3．3、空－水冷卻系統(tǒng)特點(diǎn)

1) 設(shè)備安裝簡單、快捷。整體式的結(jié)構(gòu)組件安裝于變頻器室外，室內(nèi)采用風(fēng)道與變頻器柜頂排氣口直接連接，使得整個空－水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝。

2) 設(shè)備使用壽命長，故障率低，性能可靠。由于空－水冷卻系統(tǒng)采用完全機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，較空調(diào)等電力、電子設(shè)備而言具有明顯的安全、可靠性，具有較高的使用壽命。如果一旦冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)水路系統(tǒng)故障，則可關(guān)閉進(jìn)出水閥門；通過風(fēng)路管道系統(tǒng)設(shè)置的上下風(fēng)門，可以直接將熱風(fēng)外排到室外，吸入冷風(fēng)實(shí)現(xiàn)開放式循環(huán)，從而大大提高了變頻器安全、可靠性。

3) 初期投資成本高，運(yùn)營成本低�？眨�水冷卻系統(tǒng)的運(yùn)營成本是同等熱交換功率空調(diào)冷卻方式的 1/4~1/5。冷卻電耗指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于空調(diào)冷卻，避免了能源節(jié)約的二次浪費(fèi)。

4) 變頻器維護(hù)量低，環(huán)境衛(wèi)生。由于房間密閉，冷卻系統(tǒng)與變頻器室形成密閉式循環(huán)風(fēng)進(jìn)行設(shè)備冷卻，具有粉塵進(jìn)入量小，環(huán)境溫、濕度穩(wěn)定等特點(diǎn)。濾網(wǎng)清洗周期由原來的 15～30 天延長到 2～3 個月以上，大大減輕了現(xiàn)場設(shè)備維護(hù)量和人力成本。

5) 冷卻風(fēng)機(jī)冗余結(jié)構(gòu)配置�？眨�水冷卻系統(tǒng)中采用的增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計風(fēng)壓、風(fēng)量均大于變頻柜頂風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量排放值，當(dāng)變頻器柜頂或增壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問題時不會影響系統(tǒng)的冷卻效果。

    綜上所述，三種冷卻方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇冷卻方案時可根據(jù)現(xiàn)場特點(diǎn)靈活選擇：

1、 空調(diào)冷卻， 由于運(yùn)行成本高，建議在外圍環(huán)境較差，要求防塵的中小功率高壓變頻器中使用空調(diào)冷卻方案。

2、 風(fēng)道冷卻 考濾投資成本及維護(hù)成本，在現(xiàn)場環(huán)境較干凈，灰塵量很小的情況下可考濾風(fēng)道冷卻。

3、 空——水冷系統(tǒng) 由于投資成本較高，建議在外圍環(huán)境較差，要求防塵的中大功率高壓變頻器中使用空——水冷卻系統(tǒng)方案。

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