高压变频调速系统散热方案介绍PPT演示课件

高压变频调速系统散热方案介绍,广州智光电气股份有限公司二OO九年二月,高压变频器运行环境要求,高压变频调速统采用移相隔离变压器和大功率高频电力电子元件，其发热量较大，系统效率约97%、约3%的功率以发热形式消耗；同时运行环境的温度影响系统运行的稳定性及功率元件的使用寿命，因此为了使变频器能长期稳定和可靠地运行，对变频器的安装环境温度要求很严格：-5oC至+45oC，温度变化应不大于5K/h。针对现场不同的环境，现总结出六种变频器散热方式共大家参考：风道散热、空调散热、空气水冷器散热、风道+空气水冷器散热、风道+空调散热、密闭自循环散热。,2,一、加装风道散热,主要针对于现场环境清洁、空气中灰尘少、并且环境温度能够满足设备运行温度要求的可采用风道散热设计。如果变频器柜顶风机距出风口较近（小于2.5米，中间无转折），出风口可不加装辅助排风机；如果出风口的现场施工存在不便，风道需有转折，则可以考虑加装风机强迫排风，排风机的排风量必须不小于变频器柜顶风机的排风量。注意事项：进风口面积必须足够大，防止室内形成负压，产生高海拔效应，人为的降低设备系统容量。进风口必须加装方便拆卸的防尘滤网，防尘滤网必须定期更换、冲洗。风道材料：采用喷漆的冷轧钢板、白铁皮或者不锈钢。进风口的下边沿一般在墙壁距地面0.5m1.0m处。风道散热的优缺点：成本低，可靠性高，散热效果良好，可靠性高；不能使用于现场比较脏，灰尘比较大的环境。,3,出风口、进风口的选置,风道散热效果的好坏与变频系统放置的地点、进风口位置、出风口位置有着密切的关系。出风口与周围障碍物的距离不得小于1m，不得放置在迎风处，出风口所在环境的压强不得高于标准大气压，不得向密闭的环境、放置有发热的电器环境、高温的环境等等排放变频系统热风。由于我们使用的风机正常情况是逆时针旋转，因此设计出风口时不得逆着风机旋转的方向放置。进风口要远离灰尘源、远离热源、尽量靠近变频系统吸风的地方。风道出口风速一般控制在10m/s以内。,4,风道散热计算,变频器总的排风量为单个风机排风量乘以风机数量。我司变频器主要采用R4D450和R4D560两种散热风机，450风机的排风量为3300m3/h，560风机的排风量为7000m3/h。系统的通风量Qf，假定进风口的风速V不超过3m/s，由Qf=SV可知，进风口的面积SQf/V。如果进风面积越小，则进风速度就越大，那么空气所携带的灰尘就会越多、颗粒就会越大，防尘滤网就很容易积灰阻塞，从而使维护的工作量加大、变频室容易造成负压现象散热效果不好。风冷系统的散热原理：Q=tQfCp（Q：系统总的损耗功率，t：空气进口与出口的温差，Qf：总的通风量，Cp：空气的比热：1005J/kg，：空气的密度：1.165kg/m3）。,5,1）风道直接安装,系统安装离墙壁较近、出风口至墙体无障碍物的现场，通过风机风道接口直接安装风道将热风排出室外。如下图所示：,6,2）房间隔层、向外排热,此方法主要使用于房间较小且障碍物较多或者室内变频器较多的现场，并且将系统的散热风机改成前后出风的形式。如图所示：,7,3）风道加排风机方式,如果变频器柜顶风机距出风口较远或者出风口的现场施工存在不便，风道需有转折，则可以考虑加装风机强迫排风，排风机的排风量必须不小于变频器柜顶风机的排风量。如图所示：,8,4）房间隔层、加排风机向外排热方式,为了更好的使系统散热，在墙壁上加装排风机（1台或者多台），其排风量一定不能小于系统总风机的排风量。如图所示：,9,5）导风板加排风机方式,此方式主要针对系统出风临墙，开放式进风，避免系统吹出的热风再次进入系统再循环，同时由于出风口至墙体间有障碍物，不能安装风道或隔层的现场，导风板的角度与系统离墙的距离有关，排风机的安装高度与系统离墙距离及导风板的角度有关，如下图所示：,10,二、空调散热方式,变频器安装空调时，要求变频器控制室空间尽可能小，并且做好密封。空调容量的确定原则：按照变频器的发热量和控制室环境实用面积来选择空调的容量。变频器发热根据运行工况选择，考虑一定的裕量，最大发热量为变频器所适配电机额定功率的4%，如果系统长期运行频率低于40Hz，则发热量可按照适配电机额定功率的2%进行估算。按照房间实用面积计算空间单独空间制冷所需的空调容量，一般每平方米可以按照150瓦特计算。空调总体的制冷量应为变频器的发热量加上空间制冷所需的制冷量。所谓的空调“匹”数，原指输入功率的大小，包括压缩机、风扇电机及电控部分所消耗的能量，制冷量以输出功率的多少计算。一般来说，1匹空调的制冷量大致为2000大卡，换算成国际单位应乘以1.162，故1匹之制冷量应为2000大卡1.162=2324(W)，这里的W(瓦)即表示制冷量。,11,空调散热的特点,优点：由于室内外空气没有直接流通，容易保证室内环境清洁。比如现场环境灰尘比较大或者冶金行业灰尘中含有导电粉尘的项目都可以选用。缺点：空调的可靠性会影响变频器的稳定运行，空调费用高，运行费用高，即一次投入和后期维护费用高。由于空调的可靠性会影响变频器的稳定运行，因此一定要选用多台小空调散热的形式。,12,1）室内空调冷却方式,此方式主要运用在中小型系统散热上，如图所示：,13,2)空调集中冷却方式,此方式主要运用在中型系统散热上或者房子空间比较紧凑的现场，如图所示：,14,三、空气水冷器散热,对于电厂、化工等行业有大量循环水或冷冻水的现场，宜采用空气水冷器散热方式。空气水冷却系统(简称空冷器)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。从变频器出来的热风，经过风道连接到内有固定水冷管的散热器中，散热器中通过温度低于33的冷水，热风经过散热片后，将热量传递给冷水，变成冷风从散热片吹出，热量被循环冷却水带走，保证了变频器控制室内的温度恒定。其外形及原理如下图所示：,15,变频系统采用空冷器散热的要求,必须安装在密闭保温的环境中,安放设备的空间要尽可能小。流入空冷器的水为循环水，为保护设备，要求循环水的PH值为中性,且无腐蚀损坏铜铁的杂质,进水的水压一般为0.2Mpa,进水温度33。空冷器的冷却量是由变频系统的发热量决定的，一般要保留一定的裕量。空冷器的维护简单易行,一般半年维护1次。材料：散热片-铜铝复合翅片（碳钢管），外壳-不锈钢（镀锌板）安装时还需要的辅助设备：普通水泵、流量计、调节阀门、过滤器、水管等。空冷器的技术条件如下：进水温度：33（越低越好），工作水压：0.2MPa出风温度：40耗水量：1千瓦时所产生的热量大概需要的水量0.20.4m3/h,16,空冷器散热特点,优点：环保、室内清洁、可靠性高、运行费用低、维护次数少。缺点：冷却水的温度不能太高，一次性投入费用高。,17,1）空冷器室内悬挂方式,此方式主要运用在中小型系统散热上，如图所示：,18,2）空冷器集中冷却，外加鼓风机方式,此方式主要运用在中型系统散热上或者房子空间比较紧凑的现场，如图所示：,19,空气水冷器系统管安装原理图,20,空气水冷器现场实例,21,四、风道+空气水冷器散热,此方式主要针对大功率系统，室外灰尘少且空气粉尘不含导电颗粒，并且能够提供满足空冷器技术条件的冷却水。此方式将变压器柜与功率模块柜用隔热板隔开，综合了风道与空冷器两种散热的优点，并且可以充分利用移相隔离变压器H级绝缘（180）的性能。我司移相隔离变压器允许温升110K，因此可以运用在环境温度比较高的现场。空冷器的冷却量可以按照系统发热量的一半来匹配。此方式安装比较灵活，可以优选风道与空冷器类安装形式。,22,风道+空气水冷器散热安装事例,23,五、风道+空调散热,此方式主要针对大功率系统，室外灰尘少且空气粉尘不含导电颗粒。此方式将变压器柜与功率模块柜用隔热板隔开，综合了风道与空调两种散热的优点，并且可以充分利用移相隔离变压器H级绝缘（180）的性能。我司移相隔离变压器允许温升110K，因此可以运用在环境温度比较高的现场。空调的制冷量可以按照系统发热量的一半来匹配。此方式安装比较灵活，可以优选风道与空调类安装形式,24,风道+空调散热安装事例,25,六、密闭自循环散热装置,针对环境条件差、现场空间狭小，在中小型系统上我司特别开发一种密闭自循环散热装置。此装置与变频器功率柜一体化设计，附着于功率柜顶部。如果现场不能提供满足空冷器技术条件的冷却水，可以采用增加制冷压缩机组的方式，制冷压缩机组安装于变频器柜附近。优点：不需要为变频器再独立建筑房屋，避免环境温度和粉尘对设备的不利影响，维护工作简单，可靠性高。若散热装置有损坏，打开有机玻璃门后，变频系统仍能断