火力發(fā)電廠高壓變頻器室冷卻設(shè)計(jì)淺析

任超

【摘 要】以某火力發(fā)電廠高壓變頻器室冷卻設(shè)計(jì)為例，通過對比三種設(shè)計(jì)方案，分析各方案的優(yōu)劣，得出空-水冷卻方案比較適合火力發(fā)電廠高壓變頻器室冷卻設(shè)計(jì)的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】高壓變頻器;空-水冷卻

高壓變頻器是發(fā)電廠大型用電設(shè)備的核心，凝結(jié)水泵、鍋爐一次風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵普遍采用高壓變頻調(diào)節(jié)，其運(yùn)行的穩(wěn)定直接影響到電廠的安全運(yùn)行。由于高壓變頻器本體在運(yùn)行過程中有一定的熱量散失，為保證變頻器具有良好的運(yùn)行環(huán)境，需要為變頻器室配備一套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)。

一、高壓變頻器室特點(diǎn)

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)對變頻器的環(huán)境使用條件有如下規(guī)定：環(huán)境溫度5～40℃，24h內(nèi)溫度波動(dòng)不大于5℃;相對濕度5%～85%，無凝露;空氣污染等級2（僅有非導(dǎo)電性污染）。

高壓變頻器室內(nèi)設(shè)備布置緊湊，室內(nèi)熱強(qiáng)度高，故需要穩(wěn)定可靠的冷卻方式。而且高壓變頻器對室內(nèi)空氣環(huán)境要求較高，如果室外空氣污染嚴(yán)重，則房間應(yīng)密閉以阻絕空氣污染，或設(shè)置進(jìn)風(fēng)過濾裝置。

高壓變頻器柜體頂部一般都設(shè)置有排風(fēng)機(jī)，將柜體內(nèi)部熱空氣從頂部抽出，而冷空氣從柜體側(cè)部和底部進(jìn)入柜體。

二、冷卻設(shè)計(jì)方案

某火力發(fā)電廠高壓變頻器室設(shè)備平面布置如圖1所示。設(shè)備總散熱量約為113.2kW，房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷約為5.4kW，相較于設(shè)備散熱，房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷僅為其5%，可以見得只要設(shè)備散熱量得到有效排除，室內(nèi)溫度一般不會(huì)超過40℃。

綜合投資成本、運(yùn)營成本、設(shè)備可靠性等因素，現(xiàn)提出以下三種冷卻方案。

（1）通風(fēng)冷卻方案：

該方案完全利用高壓變頻器柜自帶風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)冷卻，由排風(fēng)機(jī)將變頻器散熱直接排至室外，在室內(nèi)形成負(fù)壓，同時(shí)在另一側(cè)外墻開孔并設(shè)置過濾器，室外冷風(fēng)過濾后被吸入室內(nèi)。該方案典型的側(cè)視圖如圖2所示。

通風(fēng)冷卻方案優(yōu)點(diǎn)：

1、投資成本低，無需增加太多設(shè)備;

2、節(jié)約變頻器室空間;

3、運(yùn)行成本幾乎為零，只需過濾器更換濾芯。

通風(fēng)冷卻方案缺點(diǎn)：

1、防塵效果差，房間外墻開孔導(dǎo)致室外空氣污染;

2、過濾器需頻繁更換濾芯導(dǎo)致維護(hù)量大。

（2）空調(diào)冷卻方案：

該方案依靠空調(diào)帶走室內(nèi)設(shè)備散熱量和圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷，在變頻器室內(nèi)設(shè)置單元式工業(yè)空調(diào)，根據(jù)總冷負(fù)荷118.6kW，需設(shè)置3臺制冷量為42.5kW的風(fēng)冷冷風(fēng)型單元式空調(diào)，單臺耗電量為16.29kW。

空調(diào)冷卻方案優(yōu)點(diǎn)：

1、防塵效果好，房間密閉;

2、室內(nèi)溫度和濕度控制平穩(wěn);

空調(diào)冷卻方案缺點(diǎn)：

1、投資成本高，需增加空調(diào)設(shè)備;

2、運(yùn)行成本高，空調(diào)耗電量大且易故障;

3、占地面積大，變頻器室需增加空調(diào)布置空間。

（3）空-水冷卻方案：

該方案是將高壓變頻器排出的熱風(fēng)通過風(fēng)管直接進(jìn)入空-水冷卻裝置進(jìn)行熱交換，由工業(yè)冷卻水直接將空氣熱量帶走，經(jīng)過降溫的冷風(fēng)排回至室內(nèi)。只要工業(yè)水溫不超過33℃，均可保證變頻器室內(nèi)溫度控制在40℃內(nèi)。該方案由于其采用完全機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，較空調(diào)等電力、電子設(shè)備而言具有明顯的安全、可靠性。該方案典型的側(cè)視圖如圖3所示。

本工程共配置1臺60kW和2臺30kW空-水冷卻裝置，分別對應(yīng)3臺高壓變頻器，共需冷卻水31m3/h，總壓力損失小于0.12MPa，僅需增加水泵電量不到5kW。

空-水冷卻方案優(yōu)點(diǎn)：

1、防塵效果好，房間密閉;

2、設(shè)備安裝簡單，安全可靠性較高，維護(hù)量小;

3、運(yùn)行成本低，能耗大幅低于空調(diào)冷卻方式。

空-水冷卻方案缺點(diǎn)：

1、投資成本高，需增加空-水冷卻設(shè)備;

2、需有工業(yè)冷卻水源，且需要增加冷卻水管線;

三、結(jié)束語

綜上所述，三種冷卻方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇冷卻方案時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場特點(diǎn)靈活選擇。

由于火力發(fā)電廠內(nèi)空氣污染較重，不能采用通風(fēng)直接冷卻的方案;而且火力發(fā)電廠設(shè)置有工業(yè)水站，有條件采用空-水冷卻方案。結(jié)合本工程制冷量需求較大的特點(diǎn)，采用空調(diào)制冷需消耗較大電能，故火力發(fā)電廠高壓變頻器室宜采用空-水冷卻方案。

【參考文獻(xiàn)】

【1】趙淑珍. 變頻器室的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].天然氣與石油，2008.

【2】DL/T5035-2016，發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【3】火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，2001.