一、空調(diào)密閉冷卻方式

　　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)運行效率低，造成節(jié)約能源的二次浪費。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)。在運行中，變頻器功率柜正面上部區(qū)域?qū)嶋H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?？照{(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。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。

　　二、風(fēng)道冷卻

　　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，大大提高那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。

 

　　三、空－水冷卻系統(tǒng)

　　高壓變頻器對運行環(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行環(huán)境冷卻和控制問題，提高系統(tǒng)安全可靠性、降低運營成本。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)。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)境運行的要求。從而，保證了變頻器室內(nèi)良好的運行環(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；減少了環(huán)境對變頻器功率柜、控制柜運行穩(wěn)定性的不利影響?？?水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如下：

 

 

      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)。在運行中，變頻器功率柜正面上部區(qū)域?qū)嶋H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?？照{(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。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。

 

來源|變頻器學(xué)院