戶外箱式變頻器應(yīng)用研究與技術(shù)實現(xiàn)

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摘要：本文主要研究了戶外整裝結(jié)構(gòu)箱式變頻器的工程應(yīng)用，并對技術(shù)實現(xiàn)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，結(jié)果表明戶外箱式變頻器全面解決了高壓變頻器應(yīng)用中的房屋建造、冷卻配套、環(huán)境控制等一系列問題，成功的將工程應(yīng)用產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為制造產(chǎn)品，并在石油、電力、鋼鐵、礦山等行業(yè)得到實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：戶外箱式變頻器、高壓變頻器應(yīng)用、環(huán)境控制 一、概述       隨著各行各業(yè)對節(jié)能降耗的迫切需求，高壓變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷拓展。對高壓變頻器的應(yīng)用空間、運行環(huán)境、安全防護(hù)等方面提出更高的要求?，F(xiàn)場往往由于安裝位置空間小而不能滿足變頻器安裝的空間需求；再者，現(xiàn)場環(huán)境溫度高、粉塵大、空氣中含有腐蝕性氣體或金屬粉末等因素直接影響變頻器的安全穩(wěn)定運行。戶外整裝結(jié)構(gòu)箱式變頻器的研制成功，從技術(shù)層面上解決了通用高壓變頻器環(huán)境適應(yīng)能力差、現(xiàn)場要求運行條件多、自身功能單一等問題。       利德華福通過多年的經(jīng)驗積累，和對高壓變頻器在各行業(yè)應(yīng)用環(huán)境的適應(yīng)情況以及變頻器運行安全與環(huán)境的關(guān)系研究，針對性的開發(fā)出“BLH-OEC系列戶外整裝結(jié)構(gòu)箱式變頻器”，簡稱“戶外箱式變頻器”。 二、戶外箱式變頻器的技術(shù)需求       戶外箱式變頻器著力解決高壓變頻器的運行環(huán)境問題、應(yīng)用問題，對提高變頻器的運行安全性、穩(wěn)定可靠性具有重要的現(xiàn)實意義。         1）高壓變頻器產(chǎn)品的防護(hù)等級由通用的IP20或IP31提高到新型結(jié)構(gòu)形式下的IP43及以上。（變頻器室部分為IP54，整體防護(hù)等級IP43。）         2）戶外箱式變頻器自動配備互為冗余的制冷系統(tǒng)，解決變頻器自身散熱問題。無需用戶再考慮提供空調(diào)、風(fēng)道等冷卻。      3）配備SCS環(huán)境控制系統(tǒng)，實現(xiàn)密閉條件下的環(huán)境溫度、濕度等指標(biāo)控制。保證變頻器在高溫潮濕、鹽霧腐蝕中運行穩(wěn)定；即便是在設(shè)備停用時，室內(nèi)也具有良好的存儲條件。         4）內(nèi)部適配消防、應(yīng)急通風(fēng)、報警等設(shè)備，保證高壓變頻器室出現(xiàn)異常時發(fā)出報警；并自動開啟消煙通風(fēng)措施。          5）室內(nèi)設(shè)有配電、檢修照明，以及應(yīng)急照明等設(shè)施；確保變頻器室內(nèi)設(shè)備及檢修等安全需要。          6）設(shè)備占地面積小、空間利用率高，較通用變頻器使用空間節(jié)約40%。采用集裝箱式結(jié)構(gòu)，便于運輸、轉(zhuǎn)運。            7）設(shè)備就位即安裝完畢，大大縮短了現(xiàn)場施工周期、節(jié)約工程施工成本和寶貴的節(jié)能收益時間。      8）戶外箱式變頻器在箱體側(cè)部預(yù)留設(shè)備與現(xiàn)場連接接口（高壓端子箱），省去電纜溝道開挖的繁瑣；直接提供高可靠性連接器，安裝方便，使其應(yīng)用更加簡單便于拆裝。 三、戶外箱式變頻器的系統(tǒng)方案       為了解決高壓變頻器的環(huán)境控制問題，提高系統(tǒng)安全可靠性、降低施工和運營成本。戶外箱式變頻器采用集裝箱式結(jié)構(gòu)，整體吊裝可以直接戶外獨立放置安裝。其結(jié)構(gòu)不僅包括高壓變頻器部分（變壓器柜、功率柜、控制柜、旁路柜）及配套組件，還包括室內(nèi)照明、配電、冷卻、加熱、除濕、保溫、通風(fēng)和消防報警及檢修設(shè)備等。         1）電氣系統(tǒng)方案       戶外箱式變頻器在電氣系統(tǒng)上的原則是不改變變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)計，保證變頻器的安全、可靠性。安裝在箱體內(nèi)的電氣設(shè)備及輔助控制設(shè)備，采用統(tǒng)一的自動雙電源互為備用的自動切換負(fù)荷分配方案。正常情況下，現(xiàn)場僅需要提供一路380VAC電源，另一路電源變頻器通過10KV高壓側(cè)變壓器三次線圈提供。       所有控制電纜的接線端子標(biāo)牌標(biāo)識清楚，容易辨認(rèn)；電氣設(shè)備的內(nèi)部連接線通過電器端子排連接，提供電氣外接端子，端子排上預(yù)留20%的備用端子。        動力電纜采用高壓端子箱，將變頻器與現(xiàn)場連接用電纜集中引出箱體，解決變頻器及環(huán)境控制設(shè)備與現(xiàn)場接口的問題，在設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場后可直接打開接線盒進(jìn)行線纜連接。   2）環(huán)境控制方案          在變頻器室配備開放式冷卻/加熱裝置，與變頻器一體化設(shè)計，解決變頻器散熱和停機條件下的存儲問題，保證設(shè)備在5～30℃的環(huán)境下持續(xù)運行，避免高溫、高濕條件下的設(shè)備內(nèi)凝露等問題。          開放式冷卻裝置主要由壓縮機組和電控制柜組成。為保證變頻器安全運行穩(wěn)定性，兩套冷卻裝置互相隔離分別控制，即當(dāng)其中一套裝置故障后，另一套冷卻裝置不受影響。每套冷卻裝置配備兩臺不同功率的壓縮機，正常運行時由兩路電源分別供電，根據(jù)設(shè)備負(fù)荷大小和環(huán)境溫度選擇開啟一臺或兩臺工作，提高冷卻裝置的安全經(jīng)濟(jì)性能。當(dāng)單段電源故障時，另外一側(cè)電源帶兩臺壓縮機100%負(fù)荷運行；正常運行中一臺壓縮機工作跳閘時，自動啟動另外一臺運行。為保持壓縮機組始終處于良好運行狀態(tài)，系統(tǒng)自動實現(xiàn)輪換制度，兩臺壓縮機交替使用，壽命相當(dāng)。          同時，由于變頻器排出的熱風(fēng)全部通過冷卻裝置進(jìn)行直接冷卻后引至變頻器，實現(xiàn)變頻器風(fēng)路循環(huán)的完全100%交換，大大提高了冷卻系統(tǒng)的循環(huán)效率，達(dá)到節(jié)能的目的。          同時，變頻器室內(nèi)獨立安裝除濕裝置，實時檢測環(huán)境內(nèi)濕度自動進(jìn)行空氣除濕；保證變頻器室內(nèi)環(huán)境的相對濕度維持在60～90%RH之間。         3）空間安全解決方案          ①照明         箱體內(nèi)配有照明、插座配電、應(yīng)急照明，插座配出回路采用漏電斷路器，漏電動作電流30mA。室內(nèi)按照設(shè)備檢修、巡檢的需要進(jìn)行照明配置，照明燈具采用新型熒光燈或LED燈，照明度不低于100Lux；并設(shè)置應(yīng)急照明，應(yīng)急照明采用帶蓄電池(照明持續(xù)時間為20-30分鐘)的照明燈具，應(yīng)急照明度不低于50Lux；標(biāo)配3個單相（二孔、三孔）插座。       照明開關(guān)安裝于檢修門和人門入口側(cè)室內(nèi)墻體1.2～1.4m位置，便于操作；設(shè)置2～3只翹板開關(guān)，方便并根據(jù)情況開啟照明，減少不必要的電能浪費和燈具獨立檢修和更換。    ②通風(fēng)及消防安全設(shè)施          壓縮機室部分采用百葉窗結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證壓縮機組能夠有效工作。變頻器室向壓縮機室側(cè)安裝有消煙通風(fēng)機，變頻器室底部安裝有兩個煙霧檢測傳感器，當(dāng)兩臺傳感器均檢測到信號時，自動發(fā)出報警信號，并開啟排煙通風(fēng)機。將變頻器室內(nèi)的危害氣體排出，避免對巡檢人員進(jìn)入時的危害。另可根據(jù)現(xiàn)場情況，選配氣體消防設(shè)施，有效控制火災(zāi)或重大事故的發(fā)生。          箱體內(nèi)部的地板、墻體保溫均采用防火地板及巖棉等阻燃材料施工，確保房間內(nèi)不會由于溫度過高或出現(xiàn)易燃易爆等危及人員和設(shè)備安全的情況。          ③接地         在箱體的對角兩端，提供合適的接地端子板，保證箱體內(nèi)所有的電氣設(shè)備的非帶電金屬部分與箱體有良好的電氣接地連接。為了便于安裝及檢修，箱體上每個需要現(xiàn)場安裝的設(shè)備都應(yīng)提供一個接地端子，通過接地線與箱體兩端的接地端子板上的接地端子相連。接地端子板上的接地端子與箱體上獨立安裝的設(shè)備數(shù)相配合，接地端子應(yīng)配有鎖緊螺母和墊圈。選擇的接地線和連接導(dǎo)體應(yīng)有適當(dāng)?shù)妮d流量，絕緣接地電纜顏色為黃綠相間。          4）箱體結(jié)構(gòu)       戶外箱式變頻器的箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足箱體運輸和起吊轉(zhuǎn)運的要求，按照變頻器自身的重量分配進(jìn)行箱體結(jié)構(gòu)的承重強度設(shè)計，合理分配內(nèi)部設(shè)備布局。變頻器按照后部靠墻的方式安裝固定，箱體本身針對變頻器的檢修、維護(hù)需要，設(shè)置檢修門、設(shè)備門及人門。在進(jìn)行現(xiàn)場檢修時，可根據(jù)情況開啟不同位置，進(jìn)行操作，提供更為有效的操作空間。        箱體保溫的設(shè)計上，采用巖棉+聚苯保溫板的形式，保證在夏季最高45℃條件下，不會由于箱體的導(dǎo)熱或暴曬浪費電能。箱體門縫采用錯封加密封條的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免雨水和粉塵進(jìn)入。箱體頂部及兩側(cè)設(shè)計導(dǎo)流槽，在雨水條件下保證排水措施有效，避免箱體溢流。   5）現(xiàn)場安裝方案       目前，戶外變頻器箱體的尺寸按照9米（長9144mm×寬2438mm×高3180mm）和12米（長12192mm×寬2438mm×高3180mm）兩種規(guī)格進(jìn)行設(shè)計，符合公路運輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。同時，箱體采用四角吊裝方式轉(zhuǎn)運，設(shè)備總重量不大于20噸。設(shè)備安裝就位時，要求占地面積平整，采用混凝土澆筑地面的單位面積承重載荷不小于1500Kg/m2。設(shè)備就位之后，只需進(jìn)行簡單的線纜連接并做好箱體的接地工作即可，大大減少了現(xiàn)場施工量，為用戶提供了便利，也為公司創(chuàng)造了價值。          四、結(jié)束語       戶外箱式變頻器的實際運用，在徹底解決了高壓變頻器應(yīng)用中還需要現(xiàn)場房屋、冷卻等配套設(shè)施建設(shè)的問題，將工程產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為制造產(chǎn)品在高壓變頻器生產(chǎn)制造過程中得到全面解決。為高壓變頻器項目的工期控制和解決高危環(huán)境條件下的運用提供了有效的技術(shù)實現(xiàn)手段。目前，該戶外箱式變頻器結(jié)構(gòu)已經(jīng)在石油、電力、鋼鐵、礦山等行業(yè)得到實際應(yīng)用。