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北京利德華福電氣技術有限公司 技術工程部 趙鎮</P><P> 高壓變頻器屬于大型電子設備，對環境要求比較嚴格。統計多臺設備的運行情況，由于現場環境溫度過高而引起的設備故障比例較大，因此我們總結了三種現場經常采用的散熱方案，供用戶參考。<BR> 壓變頻器的損耗計算及對環境的溫度要求：<BR> 北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓變頻調速系統主要由以下三部分組成：控制柜、功率柜、變壓器柜。其外形如圖1所示。<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20051181122324680.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20051181122324680.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖1 高壓變頻調速系統外形圖<BR> 此系統使用多臺離心風機進行散熱，以630kW/6kV變頻器為例，功率柜頂為2臺，變壓器柜頂一般為1臺，風機選用德國EBM公司生產的離心風機，此風機可靠性高，性能優異。風機根據變頻器功率等級不同，選用單相或三相風機。其中單相風機額定風量為2500 m3/h，三相風機額定風量為3300 m3/h。變頻器總的排風量為單個風機排風量乘以風機數量。<BR> 當變頻器滿負荷工作時，其總損耗（轉變為熱量）約為系統額定功率的3%，比如1000kW變頻器滿負荷工作時，損耗約為30kW。如此大的熱量如果全部排放到安裝變頻器的室內，將會使室內溫度迅速升高，嚴重影響變頻器的正常運行。<BR> 為了使變頻器能長期穩定和可靠地運行，對變頻器的安裝環境作如下要求：<BR> 最低環境溫度-5℃，最高環境溫度40℃，工作環境的溫度變化應不大于5℃/h。如果環境溫度超過允許值，應考慮配備相應的散熱設備。<BR> 1．場散熱方案<BR> 針對現場的不同環境，我們有三種散熱方案：加裝空調、加裝風道或安裝水空冷裝置。<BR> 1．加裝空調<BR> 1.1變頻器安裝空調時，要求變頻器控制室空間盡可能小，并且做好密封。<BR> 1.2空調容量的確定<BR> 原則：按照變頻器的發熱量和控制室環境實用面積來選擇空調的容量<BR> 1.2.1制冷量的計算<BR> 變頻器發熱根據運行工況選擇，考慮一定的裕量，最大發熱量為變頻器額定功率的4%，如果長期運行頻率低于40Hz，則發熱量可按照變頻器額定功率的2%進行估算。<BR> 按照房間實用面積計算空間單獨空間制冷所需的空調容量，一般每平方米可以按照150瓦特計算。<BR> 空調總體的制冷量應為變頻器的發熱量加上空間制冷所需的制冷量。<BR> 1.2.2 空調的選擇<BR> 所謂的空調“匹”數，原指輸入功率的大小，包括壓縮機、風扇電機及電控部分所消耗的能量，制冷量以輸出功率的多少計算。<BR> 一般來說，1匹空調的制冷量大致為2000大卡，換算成國際單位應乘以1.162，故1匹之制冷量應為2000大卡×1.162=2324(W)， 這里的W(瓦)即表示制冷量，則1.5匹的應為2000大卡×1. 5×1.162=3486(W)，以此類推。根據此情況，則大致能判定空調的匹數和制冷量，一般情況下，2200W-2600W都可稱為1匹，4500(W)-5100(W)可稱為2匹，3200W-3600W可稱為1.5匹。<BR> 1.3 空調散熱的優缺點：<BR> 優點：由于室內外空氣沒有直接流通，容易保證室內環境清潔。<BR> 缺點：空調的可靠性會影響變頻器的穩定運行，空調費用高，運行費用高。<BR> 2．加裝風道<BR> 2.1通風量的計算<BR> 變頻器總的排風量為單個風機排風量乘以風機數量。單相風機的流量為2500 m3/h，三相風機的流量為3300 m3/h。變頻器室的入風、出風量需要同該數值匹配。<BR> 2.2風道的設計<BR> 常規的設計是在機柜上面安裝風道，將變頻器產生的熱量直接排放到室外，由變頻器室的進風口不斷補充冷風，對系統進行冷卻，具體排風方案及風的流向見圖2：<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200511811263514881.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200511811263514881.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖2 正面視圖<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200511811274842552.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200511811274842552.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖3 側面視圖<BR> 圖3中所示進風口的面積需要根據系統的具體情況進行確定，并且風口應設置空氣過濾網，過濾網的網孔不得大于5×5mm。系統的通風量Qf，假定進風口的風速V不超過3 m/s，由Qf =S×V可知，進風口的面積S≈Qf /V。<BR> 根據風冷系統的散熱原理，△Q=△t×Qf×Cp×ρ,其中：<BR> △Q：系統總的損耗功率<BR> △t：空氣進口與出口的溫差；<BR> Qf：總的通風量<BR> Cp：空氣的比熱：1005J/kg℃<BR> ρ：空氣的密度：1.165kg/ m3<BR> 根據以上條件計算出△t（空氣進口與出口的溫差）。<BR> 如果變頻器柜頂風機距出風口較近（小于2米，中間無轉折），出風口可不加裝輔助排風機。如果進風口的現場施工存在不便，風道需有轉折，則可以考慮加裝風機強迫進風。<BR> 風道的具體施工可在變頻器安裝就位后，在現場進行。我公司安裝調試人員可在現場進行指導。需要注意的是變壓器柜風道和功率柜風道需分開，否則將會影響到功率單元的正常散熱。<BR> 2.3 風道散熱的優缺點：<BR> 優點：成本低，可靠性高，散熱效果良好<BR> 缺點：不能使用于現場比較臟，灰塵比較大的環境。<BR> 3．水空冷散熱<BR> 3.1 水空冷卻系統的工作原理<BR> 水空冷卻系統(簡稱空冷器)是一種利用高效、環保、節能的冷卻系統，其應用技術在國內處于領先地位。其外形及原理如圖4 <BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200511811281195363.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200511811281195363.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖4 原理圖</P><P> 從變頻器出來的熱風，經過風管連接到內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，熱量被循環冷卻水帶走，保證了變頻器控制室內的溫度恒定。<BR> 安裝空冷器要求必須在密閉環境中,為了提高冷卻效果,安放設備的空間要盡可能小。流入空冷器的水為循環水，為保護設備，要求循環水的PH值為中性,且無腐蝕損壞銅鐵的雜質,進水的水壓一般為0.2Mpa,進水溫度≤33℃。<BR> 空冷器的維護簡單易行,一般半年維護1次。<BR> 3.2 關于變頻器安裝空冷器后對現場的部分要求<BR> 空冷器使用吊裝方式，所以在空冷器吊裝上方的屋頂必須有方鋼或槽鋼作為支撐梁。<BR> 空冷器的輔助設備：如流量計(可不加)、調節閥門、過濾器等最好與變頻設備隔離安裝 。<BR> 安裝設備的簡易房應密閉，墻壁由保溫材料組成。<BR> 空冷器的技術條件如下：<BR> 進水溫度：≤33℃，工作水壓：0.2MPa<BR> 水流量：≥24.5m3/h，管口內徑：Φ80<BR> 根據上述條件，可選購空冷器的輔助設備：普通水泵、流量計、調節閥門、過濾器、水管(無縫管)及其它器件。<BR> 3.3 變頻器空冷方案布置圖圖5、圖6、圖7：<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200511811284518590.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200511811284518590.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖5 正視圖<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20051181129370863.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20051181129370863.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖6 側視圖<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200511811293121809.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200511811293121809.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖7 俯視圖<BR> 4．總結<BR> 本文介紹的變頻器現場散熱方案僅僅是我們工作中總結的一些經驗性的資料，歡迎大家提出寶貴意見和建議，以便我們工作的改進。
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