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(gè)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(jì)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(shí)，房間的建筑面積過大會(huì)增加空調(diào)冷卻負(fù)荷。同時(shí)，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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(jì)，送風(fēng)舒適

d) 獨(dú)立除濕

e) 低溫、低電壓啟動(dòng)

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(jì)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(gè)功率單元滿足散熱需求，同時(shí)，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(shí)，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(jì)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(shí)，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(huì)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。可以解決單位散熱密度高、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(jì)，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)。空冷裝置內(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(huì)受到防水、絕緣破壞等安全威脅和事故。

    同時(shí)，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。空-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(gè)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(jì)，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(gè)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。空－水冷卻系統(tǒng)中采用的增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)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(shí)不會(huì)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(shí)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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