高压变频器室空-水冷却系统改造

莱钢科技　２０１８年９月　，…‘。…‘‘…‘。…’‘…。’…’。…‘？　÷研究与开发÷　三…．．…．．…．．…．．…．．…．－…．二　高压变频器室空一水冷却系统改造　蒋超友，张海龙，柏进财，张　帅，徐　霞　（能源动力厂）　摘要：变频器在节能降耗环节中发挥了重要作用，而变频器在工作过程中会产生大量的热　量，严重威胁变频器的安全运行。能源动力厂采取空一水冷的方式进行室内降温，取得良好效　果，提高了变频器运行稳定性。　关键词：空一水冷；变频器；运行；稳定性　Ｏ前言　２改善措施　近年以来，莱钢能源动力厂实施了一批高压变　针对管道通风散热存在的弊端，提出空调散热　频节能改造项目，主要用于锅炉引风机和化水循环　和空一水冷装置降温两种措施。并对两种应对措施　泵电机。在企业节能降耗环节中发挥了重要作用。　进行综合分析。　高压变频器在正常工作时，变压器、功率单元等部　２．１主要性能分析　件产生较多热量，受室内密闭影响，热量容易聚集　根据现场环境对两种措施及现运行方式进行对　造成环境温度升高，散热措施不到位极易引发变频　比、论证，结果如表１所示。　器损坏及着火事故发生。随着高压变频器装机容量　表１　高压变频器通风散热方式比较　和功率的增加，其辅助冷却系统的投资和运营成本　项目　管道通风散热　空调制冷降温　空一水冷装置散热　也逐渐成为项目实施不可小觑的一个重要环节。采　取配套适用的高压变频专用冷却系统，对提高设备　稳定　赧　响翼　凳　不受外界聪　安全运行、稳定性能、降低辅助冷却系统的运营成　本，实现高压变频节能项目收益最大化，具有积极　经济性　本低馐行成本荐　较高　石　资成本较高、运　意义。　运行环境　受外界环境粉尘影响　环境粉尘少　环境粉尘少　１现状及存在问题　期　墨　室竺笨暑　馨　目前，变频器室通过通风管道散热加冷风机冷　运　姗雌　鲫舭蜘，　－５ｍ　搠　￣０．５　ｍ２却的方式进行降温，通风管道把热空气直接排到室　外，冷风机对室内空气进行冷却。该方式散热效果　２．２安全性能进行分析　并不明显，夏季变频器室仍然保持４５　ｃＣ以上的温　２．２．１管道通风散热　度，长时间会造成变频器内部元器件损坏。其次，变　需要不断从室外吸进空气，由于室外环境较差，　频器轴流风机在运行过程中，室内外存在气压差，导　吸人空气携带大量粉尘及少量铁屑，雨季湿度增加，　致室外粉尘、杨絮等杂物被吸入室内，堵塞变频器柜　威胁变频器的安全稳定运行。　过滤网，多次造成变频器发热停机的事故，严重影响　２．２．２空调制冷降温　生产正常运行。　空调本身具有一定的除湿效果，保证了变频器　室室内的干燥，不会发生冷凝现象，但如果空调出现　作者简介：蒋超友（１９８７一），男，２０１１年６月毕业于安徽ｌ工业大学材　了问题，导致不能正常制冷，将会导致变频器室内温　料科学与工程专业。工程师，主要从事设备管理及金属监督工作。　度快速升高。这对变频器室内的点检周期及点检人　】９　蒋超友。等：高压变频器室空一水冷却系统改造　员的责任心要求相对较高。　２．２．３空一水冷系统　第３期（总第１９５期）　器的影响，降低了维护频次，提高了变频器稳定性。　改造前变频器降温设备为冷风机及外循环降　设备整体安装于高压变频器室墙外，冷却水与　循环风完全分离，水管线在变频室外与高压设备明　确分离，确保高压设备室不会受到防水、绝缘破坏等　安全威胁和事故，避免冷却水管线在高压室内布局　容易出现破裂后漏水，危及高压设备运行安全的严　重事故的发生。　通过以上对比发现，结合现场实际，采用空一水　温，单台冷风机功率１０　Ｐ，以冷风机每年运行２００　天，电费均价０．６０元／ｋＷ·ｈ计算，现对效益进行　分析计算。　冷风机运行成本：　７．３５中心ｋＷ／台×１２台×２４　ｈ／天Ｘ　０．６０　ｌ二　ｋＷｈ×２００天＝２５．０２万元。　冷风机维护成本：　冷装置改造效果和效益最优。　１２台×３　０００元／台＝３．６万元。　３空一水冷系统介绍　该系统是我厂自行研发设计的一种变频器冷却　系统，可将变频器柜顶排出的热风１００％进行热交　换冷却的高效节能的封闭式冷却系统。其工作原理　是：将变频器的热风通过风道直接经过空一冷装置　进行热交换，直接将变频器散失的热量带走，避免变　频器对室内环境形成加热作用。空一水冷装置的供　水直接接人循环水（夏季循环水温度在３ｌ℃左　外循环吸尘严重，造成变频器损坏，变频器维护　成本：　１２台×３万　（台·次）×２次＝７２万元。　空一水冷改造后风机运行成本：　ｌ２台×２．２　ｋＷ／台×２４　ｈ／天×２００天×０．６０　ｋＷ·ｈ：７．６万元。　变频器维护成本：　１２台×３万元／（台－次）×１次＝３６万元。　通过以上运行数据可以看出，变频器室空一水　冷改造后，每年可创造经济效益为：　２５．０２万元＋３．６万元＋７２万元一７．６万元一　３６万＝５７．０２万元。　右），热风经过热交换器后，将变频器柜内温度维持　在４０℃以下，满足了变频器运行温度要求。　同时，该系统利用室内的循环风进行冷却，降低　了室内粉尘浓度，减少了环境对变频器功率单元运　行稳定性的影响，从而保证了变频器室内良好的运　行环境。空一水冷装置散热示意如图１所示。　变频器室空一水冷改造提高了变频器稳定运行　的可靠性，同时创造了可观的经济效益，为公司降本　增效做出有力贡献。　５　结语　一＋＃　ｊ＝＝　．．．．．．风机　ｒＩ空气　　ｌ水冷器　＝广　／］＝　Ｊ．．．．．．．．．．．．．．．Ｌ　自２０１６年６月份变频器室空一水冷系统开始　改造并先后投运以来，该系统已平稳运行近２０　０００　■、　～　ｌ　＼　＼　柜体　ｈ，未发生一起超温故障和变频器非正常停机事故，　●　一一　保障了机组安全运行，对发电生产及精益保供起到　至关重要的作用。实践证明：空一水冷系统在高压　变频器室的实际应用，大大提高了高压变频的安全　稳定性、实现节能效益最大化，并为今后高压变频节　能改造实施提供了宝贵的可借鉴经验。　参考文献　［１］陈桂萍，吴生军．高压变频器冷却系统改造［Ｊ］．甘肃科　技．２０１０，２６（６）：１３—１５．　／＼　图１空一水冷装置散热示意　４运行效果及效益分析　能源动力厂现运行容量４００　ｋＷ以上高压变频　器１２台，总容量６　６００　ｋＷ；截止至目前，变频器室　空一水冷系统改造项目全部完成，设备运行稳定。　夏季经多次对变频器室内温度进行测量，温度均在　４０℃以下，有效消除了由于变频器室散热不及时造　成的温度过高而导致事故发生的隐患。而且空一水　散热系统采用封闭式循环，室内密闭冷却、干净卫　生，彻底解决了变频室外空气湿度大、粉尘多对变频　［２］蔡晓烨，朱镜霖．凝泵变压变频器工变频切换改造相关　问题讨论［Ｊ］．电力与能源．２０１７（４）：４８３－４８６．　特邀编辑：杨爱华　（下转第２４页）　时振明：新型高强高韧耐磨斗齿钢研究　第３期（总第１９５期）　表８装机试验对比　６　结论　１）新型斗齿钢具有较合理的化学成分设计，经　９００℃正火预处理＋９００　ｏＣ淬火＋２２０℃回火热处　理工艺，得到以板条状马氏体为主的组织，其力学性　能满足Ｒｍ≥１　６５０　ＭＰａ；斗齿冲击韧性ＡＫＶ＞２８　Ｊ　的技术要求。　２）新型斗齿钢淬透性能良好，锻造加工的斗齿　满足了心部硬度＞４８　ＨＲＣ，表面硬度＞５０　ＨＲＣ的　技术要求，并且硬度、冲击韧度分布合理，满足了高　强高韧性能技术要求。　３）通过耐磨试验以及用户装机试验表明，新型　钢种生产的斗齿满足了硬质岩石环境的工况要求，　图５斗齿装机位置　其疲劳寿命显著优于韩国进Ｅｌ同类型号斗齿，具有　“１”位置的新型钢种斗齿其耐磨性能明显好于　巨大市场开发价值。　“５”位置的韩国进口斗齿，“２”位置的新型钢种斗齿　参考文献　其耐磨性能明显好于“４”位置的韩国进口斗齿。尽　管该种试验不够精确，但从实际生产作业中能够定　［１］温新林，王秀梅，崔伟清，等．斗齿低碳低合金耐磨材料　性得出新型钢种斗齿的耐磨性能明显优于韩国进口　研究［Ｊ］．新技术新工艺，２００６（２）：３５．３６．　斗齿，其疲劳寿命得到显著提高。　特邀编辑：戈文英　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｎｅｗ　Ｔｙｐｅ　ｏｆ　Ｗｅａｒ－ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ　Ｂｕｃｋｅｔ　Ｔｏｏｔｈ　Ｓｔｅｅｌ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　Ｓｈｉ　Ｚｈｅｎｍｉｎｇ　（Ｔｈｅ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｓｔｅｅｌ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｕｓｉｎｇ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｈａｒｄ　ｒｏｃｋｓ，ｏｎｅ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｗｅａｒ—ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ　ｂｕｃｋｅｔ　ｔｏｏｔｈ　ｓｔｅｅｌ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅ１．ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｈａｒｄｎｅｓｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｉｍｐａｃｔ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅａｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ，ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｗｅａｒ—ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ　ｂｕｃｋｅｔ　ｔｏｏｔｈ　ｓｔｅｅｌ　ｃｏｕｌｄ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｗｅａｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｗａｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｂｕｃｋｅｔ　ｔｏｏｔｈ　ｓｔｅｅｌｓ　ｉｍｐｏｒｔｅｄ　Ｓｏｕｔｈ　Ｋｏｒｅａ，ｈａｖｉｎｇ　ａ　ｈｕｇｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｖａｌｕｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　ｂｕｃｋｅｔ　ｔｅｅｔｈ；ｈｉｇｈ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｈｉｇｈ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ；ｗｅａｒ－ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ　＋　＋”＋“＋“　”—－　·－＋··ｒ—　·　（上接第２０页）　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｉｒ－－Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｏｌｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ——ｖｏｌｔａｇｅ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　Ｒｏｏｍ　Ｊｉａｎｇ　Ｃｈａｏｙｏｕ，Ｚｈａｎｇ　Ｈａｉｌｏｎｇ，Ｂａｉ　Ｊｉｎｃａｉ，Ｚｈａｎｇ　Ｓｈｕａｉ，Ｘｕ　Ｘｉａ　（Ｔｈｅ　Ｅｎｅｒｇｙ＆Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ　ｈａｖｅ　ｐｌａｙｅｄ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｓａｖｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｌｉｎｋ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ　ｗｉｌｌ　ｇｅｎｅｒａｔｅ　ａ　ｌｏｔ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｗｏｒｋ，ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ　ｔｈｒｅａｔｅｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ＆ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ．ｔｈｅ　ａｉｒ—ｗａｔｅｒ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔＯ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｉｎｄｏｏｒ　ｃｏｏｌｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｇｏｏｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｗａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ，ｔｈｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｎ—　ｖｅｒｔｅｒｓ　ｗａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ－ｗａｔｅｒ　ｃｏｏｌｉｎｇ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ