大功率变频器空水冷却器的研发.doc

企业技术开发项目设计书 项目名称 高压大功率变频器空水冷却器的研发 企业名称 张家港市恒强冷却设备有限公司 企业法人（签名） 姚建锋 项目负责人 林建忠 电话 0512项目起止时间 2013年01月至2014年12月 填报日期 2013年9月6日 江苏省科技厅2006年制 立项依据 在变频器应用中，国内客户除少数有专用机房外，大多为了降低成本，将变频器直接安装于工业现场。工作现场是灰尘大、温度高，在南方还有湿度大的问题。对于线缆行业还有金属粉尘，在陶瓷、印染等行业还有腐蚀性气体和粉尘，在煤矿等场合，还有防爆的要求等等。 1．项目主要内容、目标及关键技术 高压大功率变频器对运行环境温度通常要求在0~40℃，环境粉尘含量低于950ppm。过高的温度会造成变频器温度过热保护而跳闸，粉尘含量过高或环境湿度及盐雾过大导致变频器通风滤网更换清洗维护量过高，增加维护费用。因此，采用何种冷却方式和系统结构至关重要。 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。在电力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。 项目关键技术： (1)现场能够提供的工业冷却水温≤33℃，且能够提供的入口水压在0.25~0.35MPa之间，回水压力在0.08~0.15MPa之间； (2)能够提供必要的冷却水量，变频器空-水冷却系统需要的循环冷却水量为37.4t/h。(单套空-水冷却系统)； (3)需要为变频器配备独立的密闭式房屋，且房屋具有10cm以上的保温层或隔热措施； (4)房屋内净高不小于3.5m；在房屋的长度方向或后部具有与房屋长度相当，宽度不小于2.0m的施工和安装场地； (5)现场能够提供两路380VAC/3PH电源，变频器室的电源需求容量为11kw； (6)冷却水水质要求无悬浮物沉积，pH值偏碱性≥7.2。 2、技术创新 设备安装简单、快捷。整体式的结构组件安装于变频器室外，室内采用风道与变频器柜顶排气口直接连接，使得整个空-水冷却系统结构紧凑，便于安装。 (1)设备使用寿命长，故障率低，性能可靠。由于空-水冷却系统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，具有较高的使用寿命。如果一旦冷却系统出现水路系统故障，则可关闭进出水阀门；通过风路管道系统设置的上下风门，可以直接将热风外排到室外，吸入冷风实现开放式循环，从而大大提高了变频器安全、可靠性； (2)运营成本低。空-水冷却系统的运营成本是同等热交换功率空调冷却方式的1/4~1/5。冷却电耗指标远远低于空调冷却，避免了能源节约的二次浪费； (3)变频器维护量低，环境卫生。由于房间密闭，冷却系统与变频器室形成密闭式循环风进行设备冷却，具有粉尘进入量小，环境温、湿度稳定等特点。滤网清洗周期有原来的15~30天延长到2~3个月以上，大大减轻了现场设备维护量和人力成本； (4)冷却风机冗余结构配置。空-水冷却系统中采用的增压风机设计风压、风量均大于变频柜顶风机的风压、风量排放值，当变频器柜顶或增压风机出现问题时不会影响系统的冷却效果。 3、主要技术指标或经济指标 冷却系统作为变频器柜外的附属装置，能够保证变频器功率柜始终处于25℃~35℃运行环境，大幅度延长滤网更换周期减少现场维护量。不需要为变频器再独立建筑房屋，变压器柜采用开放式冷却，具体结构如图3所示。强制冷却装置与变频器功率柜一体化设计，附着于功率柜顶部。制冷压缩机组安装于变频器附近，允许运行环境温度在45℃以内。 实际应用中冷却方式的比较 序号 项目 空调冷却 空-水冷却 1 变频器容量 2×1400KW 2×1400KW 2 额定散热功率 112KW 112KW 3 冷却功率设计 140KW 130KW 4 设计余量系数 1.25 1.17 5 设备安装数量 5台 1套 6 冗余设计 无 电源、风路、设备冗余 7 设备安装方式 需单独布置 整体施工安装 8 旁路处理方式 无 可开放式通风冷却 9 运行成本(0.37元/度) 0.198元/KW 0.024元/KW 10 空间尺寸 11700mm×4000mm 11000mm×3600mm 11 滤网清洗周期 7~15天 30~45天 12 平均无故障运行时间 7000h 50000hv 通过以上分析比较一次风机变频装置采用空-水冷却方式非常经济，在设计方面充分考虑了设备故障、热交换介质泄露、风路应急旁路、操作简便、可维护维修等安全防护措施，虽然采用该冷却系统