高压变频散热及常见注意事项

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风道设计注意事项
在设计风道的时候，注意因压力 损失而引起的系统风量损失； 在条件允许的情况下，风道截面 接近正方形有利于减少阻力； 在风道截面变化以及转弯的时候， 应按照右图设计。

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风道风管压力损失主要影响因素：
风管的压力损失∆P=∆Py+∆Pj；
∆Py沿程压力损失：主要由于摩擦引起 主要与沿程阻力系数（风管材料）、风道长度、风速、风道形状及 面积、空气密度有关。
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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：
高压变频散热及常见注意事项
技术服务部 2014年11月
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高压变频器运行环境要求
高压变频调速统采用移相变压器和大功率高频电力电子元件，其 发热量较大，系统约3%~4%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，环境温 度每升高10K、其使用寿命将减少一半，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：温 度范围：-5oC至+45oC，温度变化应不大于5K/h ，一般建议运行 环境温度控制在25oC为宜； 针对不同的安装环境，现总结出几种常用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、水冷冷水机组散热。
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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,无悬浮物且无腐 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（碳钢轧铝片），外壳-不锈钢（镀锌板） 安装时还需要的辅助设备：普通水泵、压力表、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0.2~0.4m3/h
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进风面积计算
在现场允许的情况下，进风口的面积应尽量的大； 系统的通风量Qf，一般进风口的风速V控制为2~3 m/s（不得超过 3m/s），由Qf =S×V可知，进风口的面积S≈Qf /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；


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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； 空冷器使用水管直径计算：D=1.13×(Q/V)0.5,其中D水管直径、Q 为冷却水流量、V冷却水流速（一般情况下取2~3m/s）;
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空气水冷散热设计调查
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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：
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3、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深度空间比较紧凑且 长度方向宽余的现场，如图所示：
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空调散热常见问题：
空调配臵容量（匹数）不足； 空调摆放位臵不合理或分布不均匀； 空调直接对着设备吹风； 停机时未能及时关闭空调等；
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4、房间隔层、加抽风机向外排热方式
为了更好的使系统散热，在墙壁上加装抽风机（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：
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几种常见的风道隐患
变频室无进风口或面积不足、或者堵塞严重
风道过长、拐角过大或过多等阻力损失严重
出风口无防雨措施或防雨措施不足
风道合并、截面积不足等导致憋风
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二、空调散热方式
变频器安装空调时，系统与墙壁必须保持一定的距离——防止风 机出来的强风吹到墙壁上、未经冷却直接返回变频系统内，并且 做好变频器室密封。空调容量的确定原则：按照变频器的发热量 和变频器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变频器室所需的空调容量，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 。
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空冷器注意事项
空冷器在搬运、安装过程中必须要小心，避免损伤换热片以及换热水管； 安装时必须分清空冷器的进出水管，否则将严重影响系统散热器； 安装后进行水侧的气密性试验，试验压力应大于实际工作压力的1.2 倍； 空冷器启动前应放尽腔内的空气，以提高传热效率，其步骤：A）松开进 出集水管端的放气螺塞，关闭出水管阀门；B）缓慢打开冷却水的进水阀， 使冷却水从集水管放气孔溢出为止，然后拧紧放气螺塞，关闭进水阀； C）当水温升高5～10℃后，打开空冷热器的进水阀（注意：切忌快速打 开进水阀，因冷却器水大量流过空水冷换热器时，会使换热器表面长期 形成一层导热性很差的“过冷层”），再打开热介质的出入阀，使之处 于流动状态，然后注意调整空水冷换热器介质的流量，使热介质保持在 最佳使用温度； 空冷器长期停止使用维护注意事项：冬季停用的空水冷换热器应放尽腔 内水，以防冻裂热交换器，夏天散热器不工作时，其内腔应灌满水，以 减少内腔锈蚀 。
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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。
负载额定功率KW ，负载最大运行功率KW ； 历史最高环境温度℃ ，历史最低环境温度℃ ； 海拔高度m ； 冷却水情况 ：PH值及腐蚀性、是否有悬浮物及杂质、是否加装 过滤器、能提供的最小流量m3/h、最高温度℃、母管最大压力 Mpa、母管最小压力Mpa； 要求最高室内环境温度℃ ； 空气水冷器散热系统希望设计的安装方式 ：悬挂方式 、制作静压 箱方式 、风道+风机强制循环方式 ； 比较详细的变频系统安装布局图。
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空调基本原理
空调通常是由室内机与室外机两部分组成，而制冷量比较大的柜 式室内机通常情况下是下面热进风而上部出被冷却的冷风； 空调是由冷媒从室内热交换器到室外热交换器不停地进行热量传 递，如下图所示：
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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，要求室内密闭、墙壁与变 频器必须有足够的距离，必须注意空调的摆放位臵，如图所示：
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变频系统温度保护
系统设臵单元体的保护温度为75℃报警，85℃跳机（由于电子器 件存在温度漂移等误差，试验表明69~73℃报警、79~83℃跳 机） ； 移相隔离变压器为H级绝缘（ 180℃），允许温升110K。
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变频散热原理
变频系统的散热原理： △Q=△t×Qf×Cp×ρ （△Q：系统总的 损耗发热量，△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℃，ρ：空气的密度：1.165kg/ m3）； 风道冷却、空调冷却、空气水冷器冷却基本原理： △Q=△t×Cp×m = △Q=△t×Qf×Cp×ρ ， △Q为总冷却热量、 △t为冷却介质温差、Cp为冷却介质比热、m为冷却介质质量、Qf 为冷却介质流量、 ρ为冷却介质密度； 水的比热为4.2×10^3J/kg ℃ ； 空调与空气水冷器冷却主要区别在于空调有个制冷压缩机。


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出风口、进风口的选臵
风道散热效果的好坏与变频系统安装的地点、进风口位臵、出风 口位臵有着密切的关系； 出风口与周围障碍物的距离不得小于1.5m，不得放臵在迎风处， 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、 安装有发热源的电器设备排放变频系统热风。由于我们使用的风 机正常情况是逆时针旋转，因此风道出风口时不得逆着风机旋转 的方向放臵； 进风口要远离灰尘源、远离热源、远离水雾、尽量靠近变频的变 压器柜与功率柜； 在无增加抽风机的情况下，出口风速一般控制在8~10m/s以内。
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，冷风进风口要远离热风出风口——防止热风回流。 如图所示：
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3、风道加抽风机方式
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，抽风机的排 风量必须不小于变频器柜顶风机的排风量。如图所示：
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离心散热器风机
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系统风量计算
变频系统排风量为变压 器柜以及功率柜上所有 风机排风的总和； 单个450风机设计排风 量约为4100 m3/h ； 单个560风机设计排风 量约为8500 m3/h ；