机柜机箱散热设计.doc

如何保证电气控制柜恒温摘要：本文介绍了保证电气控制柜恒温的各种方法及其使用时的注意事项。关键词：电气控制柜 恒温 风扇（过滤风扇） 空调 热交换器在电气设备的安装过程中，愈来愈多的电气控制柜被安装在现场或机械设备附近，这样可以节省安装费用及减少安装过程的复杂程度。但是工业现场的环境是各不相同的，有的比较理想，但是不少现场的环境是比较恶劣的，例如高温、粉尘、水汽等。另外，随着变频调速等新技术的日益普及以及为了满足各种控制需要，电气控制柜中的发热元件的使用也愈来愈普遍，例如：变频器、固态继电器、变压器、各种整流模块等等。为了保证电气控制柜中各元器件的正常工作，采用热交换器等来保证电气控制柜内保持一定的温度是很有必要的。现在一般采用风扇（过滤风扇）、工业空调器、热交换器等方法。现就各种方法及注意事项作些简单介绍。一 风扇（过滤风扇）：风扇（过滤风扇）特别适用于经济的排出高热负载。只有在柜内温度高于环境温度时，使用风扇（过滤风扇）才是有效的。因为热空气比冷空气轻，柜内空气流向应当是由下往上，因此，通常情况下，应在柜体的前门或者侧壁板的下方作为进气口，上方作为排气口。如果工作现场的环境比较理想，没有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正常工作的，可采用进气口装风扇（轴流风机），排气口有可能的话加装一装饰板，进气口为了安全和美观，可以在外面加装一风机装饰板。如果工作现场的环境不理想，含有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正常工作的，那就应该在进气口选用过滤风扇，在排气口选用过滤栅，以防止粉尘、油雾、水汽等进入电气控制柜内。现在国内外有不少厂家都有成熟的产品供应，安装简单方便，而且可以很方便地更换其中的过滤垫。过滤垫一般分为无纺纤维过滤垫和细过滤垫，其中无纺纤维过滤垫用于防止10微米以上的灰尘颗粒，细过滤垫用于防止10微米以下的灰尘颗粒。但是选用过滤风扇时，柜内外的空气是没有隔绝的，仍然有可能因为灰尘、水汽、腐蚀性气体的进入而损坏元器件及影响元器件正常工作。风扇（过滤风扇）的选型可以根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热损耗在风扇的特性曲线表中选取。风扇（过滤风扇）是使用最普遍的方法。二 空调：风扇适用于柜内温度高于环境温度，但是当环境温度高于柜内温度或者环境温度高于 柜内要求的温度（一般为35）时，那就应该考虑使用工业空调器了。还有当柜内外空气循环要求隔绝时，也应该考虑使用工业空调器。空调采用压缩机制冷原理进行强力制冷，实现对电气控制柜内部温度的恒温控制，由于电气控制柜内外空气循环相互隔绝，故可以有效地防止有害、潮湿的气体及粉尘进入柜内。空调按照其安装方式，一般可以分为：壁挂式（侧装式、嵌入式及柜内架装式）和顶装式。空调的选型也是根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热损耗，从而确定空调所需要的制冷量来选取的，现在一般都是按照德国威图公司提供的经验公式来选取的。其计算如下：QE=QV-KXAXT式中：QE-总的制冷量（W）； QV-柜内元器件总的热损耗（W）； K -热传导系数（W/m2K），其值根据柜体材料不同而不同，一般来说，钢板为5.5，铝板为11，塑料为0.3; A -柜体实际散热面积（m2）,柜体的安装方式对柜体的散热有较大影响，威图提供了如下几种典型安装方式的散热面积的计算：（宽=柜体宽，高=柜体高，深=柜体深）1 单个柜体，四周有空：A=1.8X高X（宽+深）+1.4X宽X深2 单个柜体，用于壁装：A=1.4X宽X（高+深）+1.8X深X高3 起始或终端柜体，四周有空：A=1.4X宽X（高+深）+1.8X宽X高4 起始或终端柜体，用于壁装：A=1.4X高X（宽+深）+1.4X宽X深5 位于中间的柜体，四周有空：A=1.8X宽X高+1.4X宽X深+深X高6 位于中间的柜体，用于壁装：A=1.4X宽X（高+深）+深X高7 位于中间的柜体，用于壁装，顶部覆盖：A=1.4X宽X高+0.7X宽X深+深X高 T -柜体内外的温差，柜体内部的温度（一般为35）减去柜体外面的温度（即工作现场的环境温度）。空调安装时应该注意以下几点：1 电气控制柜必须密封；2 顶装空调器不能将电气控制柜的顶板压弯，必要时应加强顶板；3 一定要注意冷凝水的排出，在安装结束后应该将冷凝管插入导出孔，防止冷凝水流入柜体内。现在已经有生产厂家生产无冷凝水排出的空调（冷凝水迅速汽化）。4 应该加装门开关，在门打开时应切断空调装置，避免在柜内产生凝露，同时在门关上5分钟之后才能再次接通空调装置；5 保持柜内空气回路的畅通，在进风口及出风口避免受阻。随着空调技术的日益成熟，愈来愈多的用户都提出电气控制柜加装空调的要求，现在国内外已有不少厂家生产各种规格的壁挂式和顶装式空调，最大制冷量可达4000多瓦，可以满足各种用户的要求。另外为了满足户外型电气控制柜散热和通风的需要，有的生产厂家还生产户外型空调器。三 热交换器：当柜内外空气循环要求隔绝时，还可以考虑使用热交换器。热交换器按照其冷却介质，一般可以分为：空气/空气热交换器（冷却介质为空气）、空气/水热交换器（冷却介质为水）。它们按安装方式，均可分为：壁挂式和顶装式。空气/空气热交换器有两个相互隔离的空气流动空间，一个与电气控制柜相通，另一个与外部空间相通，柜内的热空气被吸入热交换器内，热空气的热量通过散热片由热管传到热交换器的另一端，然后通过外部空气的流动将热量排到大气中。使用这种热交换器的前提条件是环境温度必须低于柜内温度。空气/水热交换器，其工作原理与空气/空气热交换器是一样的，只是冷却介质是水，其优点是专门用于多尘、多油及高热负载的地方。可以通过调节进口水温度和流量来改变热交换器的功率。但是，必须要有水源。热交换器的选型与风扇及空调的选型是相似的。四 其他：如果工作现场的环境比较理想，电气控制柜中发热元器件很少，其发热量完全可以通过柜体自身的散热解决时，可以不考虑散热措施。当环境温度比较高，或者因为其他原因，不适合于采用以上散热方法时，可能需要建立一个电气控制室，用来放置电气控制柜。电气控制室可以建立在远离现场的地方，这样就不受现场的影响，但是就增加了电缆铺设、土建施工、空调安装等费用，而且对于需要经常操作时，这样也很不方便；也可以建立在现场，可能会受现场的影响，但是可以节省大量的电缆铺设的费用，只需土建施工及空调安装的费用，操作方便。最简便的办法就是用铝合金等在现场建一个电气控制室，这样可以基本消除现场对电气控制柜的影响，我认为这是一个简单易行的办法。我公司为经纬纺机JWFK6-10型高速弹力丝机配套的电气控制柜内有8台变频器，2台1000VA的变压器，30个固态继电器以及其他元器件，我们采用了加装过滤风扇及加装顶装式空调两种散热方法，基本满足各种用户的要求。但是，我们在2003年8月初用户服务时发现浙江一用户一个车间里安装了6台套JWFK6-10型高速弹力丝机，加上今年持续高温，车间内环境温度接近50，电气控制柜是采用过滤风扇的，已经不起作用，即使加装空调，长时间在如此高的环境温度下工作，空调也将无法正常工作。因此在这