環(huán)保節(jié)能空水冷系統(tǒng)在高壓變頻器上的應(yīng)用

1、環(huán)保節(jié)能空水冷系統(tǒng)在高壓變頻器上的應(yīng)用摘要：針對(duì)高壓變頻器冷卻方式進(jìn)行改造，使用采用循環(huán)水作為冷卻水的空水 冷系統(tǒng)，設(shè)計(jì)具有特色，安全性能高，運(yùn)行方式靈活，環(huán)保節(jié)能。關(guān)鍵詞：高壓變頻器；空水冷；循環(huán)水；節(jié)能1概述目前，作為節(jié)能降耗主要產(chǎn)品的高壓變頻設(shè)備已經(jīng)在發(fā)電、化工、冶金、礦 山等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮著越來越重要的作用。高壓變頻器的效率一般 可達(dá)9597% ,其余以熱量的形式耗散掉，這些熱量直接影響著電子元器件的壽命 及設(shè)備運(yùn)行的可靠性。目前廣泛使用的變頻器室冷卻方式主要是風(fēng)道開放式冷卻 和空調(diào)密閉冷卻方式，兩者在實(shí)際應(yīng)用中都存在一定的弊端，前者積灰嚴(yán)重，變 頻器故障率高；后者耗電量大

2、，后期維護(hù)成本高。利用風(fēng)道將設(shè)備散出的熱風(fēng)通 過水冷換熱器濾熱冷卻后再進(jìn)入室內(nèi)冷卻器件,這種循環(huán)用風(fēng)的冷卻方法叫做空水 冷。潘三電廠每臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐共配有6臺(tái)風(fēng)機(jī)變頻器，各風(fēng)機(jī)均采用變頻方 式運(yùn)行。變頻器安裝時(shí)，采用自然外循環(huán)風(fēng)冷冷卻。日常運(yùn)行時(shí)，變頻器小室內(nèi) 被抽成微負(fù)壓狀態(tài)，雖然變頻器小室進(jìn)風(fēng)口加裝了濾網(wǎng)，但外界灰層仍大量進(jìn)入 變頻小室，日常人工維護(hù)量大，設(shè)備故障率高。因此為改善變頻器運(yùn)行環(huán)境，根 據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)高壓變頻器的冷卻方式進(jìn)行了改造，利用電廠循環(huán)水作為水 源，采用空水冷換熱器，不用另外設(shè)計(jì)水塔，真正做到了環(huán)保、節(jié)能、高效。3改造方案3.1空水冷系統(tǒng)工作原理空水冷系統(tǒng)主要是由

3、變頻器室內(nèi)冷熱分區(qū)、軸流風(fēng)機(jī)、換熱器三部分組成。 變頻室內(nèi)冷空氣在變頻器柜頂風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入變頻器內(nèi)，冷卻電氣各元件，由 柜頂風(fēng)機(jī)排出至熱風(fēng)區(qū)，熱風(fēng)在柜頂風(fēng)機(jī)和空水冷裝置內(nèi)軸流風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng) 過空水換熱器，換熱器的水管中流入溫度低于30C冷卻水，熱風(fēng)經(jīng)過換熱后，將 熱量傳遞給冷水，其熱量被循環(huán)冷卻水帶走。熱風(fēng)變成冷風(fēng)從由柜內(nèi)風(fēng)機(jī)吹出， 送到安裝變頻器的封閉室內(nèi)，循環(huán)往復(fù)。原理如下圖所示。3.2變頻器室的改造每個(gè)變頻器室設(shè)計(jì)配有兩組空水冷冷卻器，單臺(tái)冷卻器制冷量為60KW，配 備兩臺(tái)額定功率為3KW的冷卻風(fēng)機(jī)。冷卻器安裝室外，冷卻器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆混 凝土基礎(chǔ)，挖土深度至原始土層，預(yù)埋固定水冷柜

4、的地腳螺栓。變頻室用防火夾 心隔熱板在變頻器柜上、下部隔離出熱風(fēng)區(qū)和冷風(fēng)區(qū)。3.3冷卻水管道的設(shè)計(jì)與安裝冷卻水來取自廠內(nèi)一路閑置的循環(huán)水管道中，水溫最高33C，可供抽取的最 大水量為340T/H，水壓0.1MPa。循環(huán)水引到一用一備的冷卻水泵中，經(jīng)加壓后 進(jìn)入冷卻母管分配到各冷卻器，由冷卻器出來的熱水回到冷卻塔。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際 情況，在滿足技術(shù)要求前提下，安裝2臺(tái)揚(yáng)程32m流量320t/h立式管道加壓泵。 冷卻水進(jìn)水母管管道采用無縫鋼管，架空布置；回水母管用螺旋焊管，地下埋設(shè) 引至循環(huán)水冷卻塔。4生產(chǎn)中應(yīng)用總結(jié)與項(xiàng)目特點(diǎn)4.1系統(tǒng)運(yùn)行方式靈活，可靠性高4.1.1增壓水泵采用經(jīng)濟(jì)的變頻方式運(yùn)行，根

5、據(jù)不同季節(jié)的水溫，調(diào)整頻率運(yùn) 行，冬季時(shí)甚至可以停泵，節(jié)能效果顯著。備用泵處于備用時(shí)，頻率自動(dòng)跟蹤運(yùn) 行泵頻率，當(dāng)運(yùn)行泵跳閘，備用泵聯(lián)鎖啟動(dòng)，頻率自動(dòng)加至運(yùn)行泵跳閘時(shí)頻率， 安全可靠性高。4.1.2每個(gè)變頻器室設(shè)計(jì)有兩組冷卻器，每個(gè)冷卻器配備兩組冷卻風(fēng)機(jī)，每組 冷卻器可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制啟停。多臺(tái)冷卻器的設(shè)計(jì)在提高了運(yùn)行可靠性的情況下， 同時(shí)可根據(jù)季節(jié)特點(diǎn)、變頻器負(fù)荷高低，靈活選擇冷卻器運(yùn)行臺(tái)數(shù)，在保證變頻 器運(yùn)行環(huán)境溫度的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。4.2.3當(dāng)冷卻器換熱器故障或冷卻水系統(tǒng)故障無法運(yùn)行時(shí)，可以將換熱器上部 人孔打開，在換熱鋼管上部用蓋板封堵，然后把換熱器下部冷風(fēng)區(qū)各人孔門打開， 這樣熱風(fēng)排

6、出裝置，大氣溫度的自然風(fēng)經(jīng)風(fēng)機(jī)鼓入變頻器室內(nèi)，使原來的閉式循 環(huán)變?yōu)殚_式自然風(fēng)循環(huán)。此方法在運(yùn)行中已經(jīng)得到實(shí)踐，在正常運(yùn)行工況下完全 滿足變頻器的冷卻要求。4.2系統(tǒng)運(yùn)行安全、環(huán)保整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行既不會(huì)受到其主要運(yùn)用場合環(huán)境的影響，也不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境 產(chǎn)生新的污染。冷卻風(fēng)在裝置構(gòu)成的密封空間中循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行熱交換的空氣能 夠保持其潔凈度、不受外界環(huán)境污染。冷卻水采用電廠循環(huán)水，吸收熱量后排入 電廠已有的冷卻塔，重復(fù)使用，非常環(huán)保。冷卻系統(tǒng)換熱裝置設(shè)置在變頻器室外， 可以避免了冷卻水管線在高壓室內(nèi)布局出現(xiàn)破裂時(shí)，漏水危及高壓設(shè)備運(yùn)行安全 的事故發(fā)生，安全可靠性高。4.3系統(tǒng)運(yùn)行高效、節(jié)能換熱器采用高

7、質(zhì)量不銹鋼管，能克服銅管易被循環(huán)水腐蝕的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)換熱 面積大，換熱效果好，室內(nèi)溫度也完全符合變頻器運(yùn)行要求。換熱裝置設(shè)計(jì)有鋼 管泄漏檢測報(bào)警及泄漏水自動(dòng)排出功能，運(yùn)行高效，可靠。裝置結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用， 安裝、使用和維護(hù)方便，無須對(duì)現(xiàn)有的高壓變頻設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造。5改造效果分析6.1空水冷密閉冷卻與傳統(tǒng)柜機(jī)空調(diào)節(jié)能對(duì)比進(jìn)行空水冷改造后，每個(gè)變頻器室配備兩組冷卻器，共12組冷卻器。每組冷 卻器的額定制冷量為60KW，12組冷卻器總制冷量為720KW，按照夏季最極端的 氣溫條件考慮，空冷器全部冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行，增壓泵額定出力工作，則每小時(shí)耗電 量為117KW，能效比為6.2。如果使用傳統(tǒng)的柜機(jī)空

8、調(diào)進(jìn)行冷卻，達(dá)到同樣 720KW的制冷量，則需要10P的空調(diào)30臺(tái)，小時(shí)耗電量220.5KW，能效比為3.3。 按照電價(jià)0.42元/度，則空調(diào)冷卻方式運(yùn)行成本為2223元/日，空水冷冷卻方式 運(yùn)行成本為1179元/日，是空調(diào)冷卻成本的53%。通過實(shí)踐應(yīng)用證明，系統(tǒng)增壓泵只需要在7、8、9月份的高溫天氣使用，其 他月份均可以降低頻率，甚至停用，在不使用增壓泵的情況下成本可降低到空調(diào) 冷卻成本的33%；綜合各個(gè)季節(jié)特點(diǎn)不同運(yùn)行方式下，與采用空調(diào)冷卻方式相比較，每年可節(jié) 約運(yùn)行成本60萬以上。從長周期應(yīng)用比較，通?？账湎到y(tǒng)的使用壽命是空調(diào) 設(shè)備的58倍，而用空調(diào)后期的維護(hù)費(fèi)用較大，因此單維護(hù)費(fèi)用一

9、項(xiàng)節(jié)約費(fèi)用 非?？捎^。6.2改善運(yùn)行環(huán)境，提高了變頻器工作可靠性采用開放自然風(fēng)循環(huán)冷卻方式日常運(yùn)行時(shí)，雖然變頻器小室及柜體進(jìn)風(fēng)口加 裝了濾網(wǎng)，但細(xì)灰仍大量進(jìn)入變頻器內(nèi)，功率單元內(nèi)積灰嚴(yán)重，變頻故障率高， 最高時(shí)達(dá)12起/年；改造后，變頻器工作環(huán)境與外界隔離，積灰非常少，只需停運(yùn)檢修時(shí)進(jìn)行集中清理。6.3冷卻效果理想，變頻器發(fā)熱得到控制由于采用了密閉循環(huán)方式，環(huán)境干凈，取消了柜體濾網(wǎng)，變頻器元件表積灰 少，熱量被迅速帶走，變頻器能夠始終在低于環(huán)境溫度的條件下工作，實(shí)測變頻 器變壓器及功率單元柜體溫度下降5C，冷卻效果良好。7結(jié)束語實(shí)踐表明，在進(jìn)行空水冷密閉冷卻改造后，無論是從應(yīng)用性能，還是從經(jīng)濟(jì) 性考