1、環(huán)保節(jié)能空水冷系統(tǒng)在高壓變頻器上的應用摘要：針對高壓變頻器冷卻方式進行改造，使用采用循環(huán)水作為冷卻水的空水 冷系統(tǒng)，設計具有特色，安全性能高，運行方式靈活，環(huán)保節(jié)能。關鍵詞：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)品的高壓變頻設備已經(jīng)在發(fā)電、化工、冶金、礦 山等領域得到了廣泛應用，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 及設備運行的可靠性。目前廣泛使用的變頻器室冷卻方式主要是風道開放式冷卻 和空調密閉冷卻方式，兩者在實際應用中都存在一定的弊端，前者積灰嚴重，變 頻器故障率高；后者耗電量大

2、，后期維護成本高。利用風道將設備散出的熱風通 過水冷換熱器濾熱冷卻后再進入室內冷卻器件,這種循環(huán)用風的冷卻方法叫做空水 冷。潘三電廠每臺循環(huán)流化床鍋爐共配有6臺風機變頻器，各風機均采用變頻方 式運行。變頻器安裝時，采用自然外循環(huán)風冷冷卻。日常運行時，變頻器小室內 被抽成微負壓狀態(tài)，雖然變頻器小室進風口加裝了濾網(wǎng)，但外界灰層仍大量進入 變頻小室，日常人工維護量大，設備故障率高。因此為改善變頻器運行環(huán)境，根 據(jù)現(xiàn)場實際情況，對高壓變頻器的冷卻方式進行了改造，利用電廠循環(huán)水作為水 源，采用空水冷換熱器，不用另外設計水塔，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、變頻器室內冷熱分區(qū)、軸流風機、換熱器三部分組成。 變頻室內冷空氣在變頻器柜頂風機的作用下進入變頻器內，冷卻電氣各元件，由 柜頂風機排出至熱風區(qū)，熱風在柜頂風機和空水冷裝置內軸流風機的作用下，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。熱風變成冷風從由柜內風機吹出， 送到安裝變頻器的封閉室內，循環(huán)往復。原理如下圖所示。3.2變頻器室的改造每個變頻器室設計配有兩組空水冷冷卻器，單臺冷卻器制冷量為60KW，配 備兩臺額定功率為3KW的冷卻風機。冷卻器安裝室外，冷卻器基礎設計為現(xiàn)澆混 凝土基礎，挖土深度至原始土層，預埋固定水冷柜

4、的地腳螺栓。變頻室用防火夾 心隔熱板在變頻器柜上、下部隔離出熱風區(qū)和冷風區(qū)。3.3冷卻水管道的設計與安裝冷卻水來取自廠內一路閑置的循環(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)場實際 情況，在滿足技術要求前提下，安裝2臺揚程32m流量320t/h立式管道加壓泵。 冷卻水進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 引至循環(huán)水冷卻塔。4生產(chǎn)中應用總結與項目特點4.1系統(tǒng)運行方式靈活，可靠性高4.1.1增壓水泵采用經(jīng)濟的變頻方式運行，根

5、據(jù)不同季節(jié)的水溫，調整頻率運 行，冬季時甚至可以停泵，節(jié)能效果顯著。備用泵處于備用時，頻率自動跟蹤運 行泵頻率，當運行泵跳閘，備用泵聯(lián)鎖啟動，頻率自動加至運行泵跳閘時頻率， 安全可靠性高。4.1.2每個變頻器室設計有兩組冷卻器，每個冷卻器配備兩組冷卻風機，每組 冷卻器可實現(xiàn)獨立控制啟停。多臺冷卻器的設計在提高了運行可靠性的情況下， 同時可根據(jù)季節(jié)特點、變頻器負荷高低，靈活選擇冷卻器運行臺數(shù)，在保證變頻 器運行環(huán)境溫度的情況下實現(xiàn)節(jié)能目的。4.2.3當冷卻器換熱器故障或冷卻水系統(tǒng)故障無法運行時，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區(qū)各人孔門打開， 這樣熱風排

6、出裝置，大氣溫度的自然風經(jīng)風機鼓入變頻器室內，使原來的閉式循 環(huán)變?yōu)殚_式自然風循環(huán)。此方法在運行中已經(jīng)得到實踐，在正常運行工況下完全 滿足變頻器的冷卻要求。4.2系統(tǒng)運行安全、環(huán)保整個系統(tǒng)的運行既不會受到其主要運用場合環(huán)境的影響，也不會對周圍環(huán)境 產(chǎn)生新的污染。冷卻風在裝置構成的密封空間中循環(huán)流動，進行熱交換的空氣能 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，重復使用，非常環(huán)保。冷卻系統(tǒng)換熱裝置設置在變頻器室外， 可以避免了冷卻水管線在高壓室內布局出現(xiàn)破裂時，漏水危及高壓設備運行安全 的事故發(fā)生，安全可靠性高。4.3系統(tǒng)運行高效、節(jié)能換熱器采用高

7、質量不銹鋼管，能克服銅管易被循環(huán)水腐蝕的缺點，設計換熱 面積大，換熱效果好，室內溫度也完全符合變頻器運行要求。換熱裝置設計有鋼 管泄漏檢測報警及泄漏水自動排出功能，運行高效，可靠。裝置結構簡單、實用， 安裝、使用和維護方便，無須對現(xiàn)有的高壓變頻設備進行大規(guī)模的技術改造。5改造效果分析6.1空水冷密閉冷卻與傳統(tǒng)柜機空調節(jié)能對比進行空水冷改造后，每個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，空冷器全部冷卻風機運行，增壓泵額定出力工作，則每小時耗電 量為117KW，能效比為6.2。如果使用傳統(tǒng)的柜機空

8、調進行冷卻，達到同樣 720KW的制冷量，則需要10P的空調30臺，小時耗電量220.5KW，能效比為3.3。 按照電價0.42元/度，則空調冷卻方式運行成本為2223元/日，空水冷冷卻方式 運行成本為1179元/日，是空調冷卻成本的53%。通過實踐應用證明，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 冷卻成本的33%；綜合各個季節(jié)特點不同運行方式下，與采用空調冷卻方式相比較，每年可節(jié) 約運行成本60萬以上。從長周期應用比較，通常空水冷系統(tǒng)的使用壽命是空調 設備的58倍，而用空調后期的維護費用較大，因此單維護費用一

9、項節(jié)約費用 非常可觀。6.2改善運行環(huán)境，提高了變頻器工作可靠性采用開放自然風循環(huán)冷卻方式日常運行時，雖然變頻器小室及柜體進風口加 裝了濾網(wǎng)，但細灰仍大量進入變頻器內，功率單元內積灰嚴重，變頻故障率高， 最高時達12起/年；改造后，變頻器工作環(huán)境與外界隔離，積灰非常少，只需停運檢修時進行集中清理。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結束語實踐表明，在進行空水冷密閉冷卻改造后，無論是從應用性能，還是從經(jīng)濟 性考