高宝矿业高压变频空水冷方案

第一部分：高压电力设备系统概述及工作要求

一、系统概述
近年来，随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,作为节能降耗产品的变频设备已经在国民经济的许多领域（例如水泥、化工、石油、冶金、发电、煤矿等不同行业）得到了广泛应用，并发挥着越来越重要的作用。

由于变频器中的电力电子功率器件在正常的运行过程中会发热，而这些热量又都散失在柜体内部，最终使得变频器内的温度升高，产生过热保护，自动跳闸。据资料表明,在高压电力设备运行过程中,其故障率随温度升高而成指数上升，使用寿命随温度升高而成指数下降。
工作要求
为保证设备的正常工作，把大量的热量散发出去，优化散热与通风方案，进行合理的设计与计算，实现设备的高效散热，对于提高设备的可靠性是十分必要的。
设备工艺
冷却装置成套供货，包括冷却器本体、风机、电气控制盘及管路附件和冷却塔、冷却泵及管路附件。
冷却装置具有足够的机械强度，框架采用焊接结构，装置外壳采用高强度彩钢板，颜色：灰白色，外形美观。
冷却装置设计有起吊装置装孔或吊环，设计有检修门，方便安装、检修、维护。
冷却装置安装在室外，属于户外安装型设备，并设计有防漏水的积液水盘。
冷却装置内配置增压风机，增压风机采用国产优质品牌高品质高风量符合现场工况的风机。增压风机安装可靠，风机风压、风量冗余设计，每台风机电源单独控制，可随时切换，电气控制部分连接方便、可靠。按要求设计检修门，保证风机的安装、更换、维护方便。
冷却装置设计有冷却器运行、故障检测功能，冷却器预留远方启、停操作接口，提供漏水报警、风机故障报警信号（无源触点，闭合时表示故障），并提供与变频器的信号连接端子。
冷却器采用铜管套铝铂结构，冷却水工作水压为0.2-0.4Mpa；变频在满负荷运行、进水温度在最高32℃时，冷却器出风温度维持在38℃以下。
冷却器保证在现场严寒的条件下可靠运行。
 
第二部分：冷却方案

一、空-水冷密闭冷却
 空－水冷却系统是一种利用高效、环保、节能的冷却系统，其应用技术在国内处于领先地位。在水泥、电力、钢铁、化工等行业的高压大功率变频应用中得到广泛的推广应用。该系统从根本上解决了单位散热密度高、功率大，有效提高系统安全可靠性、降低运营成本的问题。由于其采用完全机械结构设计，较空调等电力、电子设备而言具有明显的安全、可靠性。
安装方式
空-水冷却设备一般安装在室外（根据现场情况），通过风管连接至变频器散热风扇，其运行时产生的热量由空-水冷系统直接回收，经热交换后在排至室内。
基本原理
将变频器的热风通过风道直接通过空-水冷装置进行热交换，由冷却水直接将变频器散失的热量带走；经过降温的冷风排回至室内。空-水冷装置内通过冷水温度低于33 ℃，即可以保证热风经过散热片后，将变频器室内的环境温度控制在40℃以下，满足设备对环境运行的要求，从而保证了室内良好的运行环境。
 


 
第三部分：冷却设备的选型

根据本项目共有1台高压变频器，分别在1个变频器室如下：
◆高压变频器电气室
   变频器（电机）功率（1400KW/6k'v*1）
按照每台空水冷设备分别对应每一台高压变频器设备来配置，具体空水冷配置对应如下：
当前配置

 

高压变频器室设备配置空水冷系统方案如下:

备注：保证进水压力为0.3Mpa，水质为无腐蚀水源。
空水冷却系统水管连接原理图

 
空-水冷却系统性能评价
设备整体安装于高压变频配电室外（个别因为室外位置局限也可采用放置于室内），采用风道与变频器的柜顶排气口直接连接，提高了冷却设备的换热效率，能够对变频器排出的热量直接降温处理。
冷却水管道分布于高压变频配电室外，避免冷却水管道泄漏或破漏时漏水危机高压设备运行安全，避免了严重安全事故的发生。
在空-水冷却系统的设计当中，为了防止空-水冷装置冷却过程中产生冷凝水，由出风口排入室内，对空-水冷却系统的出风口、风速、风压等指标进行设计计算；在保证良好的排压情况下，是设备运行安全稳定。
完整的冷却系统解决方案，有效减低了辅助系统的故障率，以及对主要设备的运行安全影响程度。

第四部分：冷却设备的使用与维护
 
一、设备安装
1、机组在搬运过程中应小心轻放，严禁手执叶轮或蜗壳搬动机组。
2、机组在安装时应保持水平，基础高度一般为150~200mm，以保持冷凝水盘排水畅通。
3、机组不可承受风管、水管及其他物体外力，安装位置要留有足够空间以方便检修保养。
4、 回风口应安装过滤网，以防止灰尘堵塞热交换器散热片，确保其换热能力。
二、水管连接
1、连接水管为下进上出，进出水管接管时应注意扭力，以免损坏接管。
2、进出水管应注意保温，采用螺纹连接时，建议连接处使用聚四氟乙烯生胶带密封。
3、冷凝水排水管要有足够的坡度，以保证排水畅通。
三、 电气连接
1、接线前请检查电源电压，注意电源波动不得超过±10％。
2、接线时应参照线路图连接，切勿接错，以免烧坏设备。
3、 机组需可靠接地。
四、 设备开启
1、机组内部出水管上有手动排气阀，首次运行及冷热转换前需将排气阀打开，待换热器及管路内空气排尽后再关闭此阀，否则会影响换热效果。
2、冷热供应水应为清洁软化水，换热器工作压力一般情况应≤1.6MPa。
3、在冰冻地区，机组于冬季运行时如需短期停机，应保持换热器内连续供水，并关闭新风阀，以免冻坏换热器管路。长期停机则应将换热器管路内水放尽，设备内部换热器下端设有排水阀门。
 
五、维护保养
1、定期对机组进行维护保养，实践证明，对机组进行有效的维护保养可延长机组的使用寿命。
2、用户需要采取措施，保证水质清洁，避免杂物堵塞换热器管路。
3、换热器应定期吹扫或使用清洁剂清洗，保持清洁，以保持良好的传热性能。
4、过滤网应定期清洗或更换，以保证回风畅通。
 
第五部分、跟空调机组能效对比

我公司就客户所提供的项目信息，为客户高压变频配置冷却系统，所用冷却方案即为空-水冷密闭冷却。现以此冷却方案与传统空调冷却方案做比较：因为通常高压变频的发热量为4%，所以按最大负荷发热量计算公式为Qb=P×4% ，P为高压变频额定功率，Qb即为发热量。
高压变频室：

按照高压变频一年使用330天计算，电费0.6元/度，使用空水冷系统总费用为10454元，柜式空调为95040元，那一年可以节省84586元。
 
第六部分、高宝矿业高压变频室安装空水冷系统散热的好处
 
一、高宝矿业空气中含有强酸物质（二氧化硫等），遇到水汽容易产生强酸腐蚀高压变频器，以前采用风道散热无法控制到腐蚀方面，建议采用空水冷系统进行密闭循环冷却，既可以隔离腐蚀的酸性气体保护高压变频，延长高压变频的寿命，减少维护维修成本，又可以做到节能环保，一举两得。
二、高压变频专用空水冷散热系统特点
1、设备安装简便、快捷；
2、设备使用故障率低、性能可靠；
3、设备使用寿命长、维护量低；
4、设备的运营成本是同等热交换功率空调的1/4～1/5；
5、室内密闭冷却、干净卫生，变频器维护量低；
6、极大降低室内粉尘积灰，延长变频器使用寿命，
7、事故情况下可采用通风冷却，不影响设备运行。