摘要：当今时代，人们节能环保意识越来越强。作为目前电能最主要生产者的火力发电厂，其自身消耗电能非常大，而变频调速技术对负荷变化较大的设备进行变频调速改造后，可降低辅机能耗、降低厂用电率，是电厂内应用较多的一种节能方法。变频器能改变电动机电源频率及电压。变频器柜由移相变压器柜、功率单元柜、控制柜组成，在工作时发热量很大，因此对安装环境（温度、粉尘等因素）有较高要求，需布置在房间中。变频器间的室内环境与其能否长期、安全、可靠运行有很大关系。
关键词：变频器间；暖通设计；策略
引言
变频器在电厂节能改造过程中发挥着重要作用，对稳定风机电压、减少风机电能消耗等有着十分重要的作用。目前常用的变频器由变压器、控制器以及功率单元等组成，由于风机的工作电压较高，因此变频器电子元件在运行时散发出大量的热量，使得室内温度大幅度提高，相对于发电厂其他电气设备间，其室内单位面积发热量更大。高温、潮湿、尘埃或腐蚀性气体的环境会加速变频器电子元件的腐蚀损坏，导致变频器出现接触不良以及短路等问题，从而影响电厂正常运营，甚至造成严重的生产安全事故。另外，潮湿、高温的工作环境还会缩短变频器的使用寿命，从而增多变频器元件的更换次数，进而增加电厂运行成本，不利于电厂生产的经济效益。因此，为确保变频器工作环境，电厂一般配置专门的变频器室，且变频器室还配有暖通系统。
1变频器间的散热特点及环境要求
变频器间通常设置有干式变压器、变频器及出线柜等散热设备，其特点为：干式变压器散热量较大，为主要散热设备之一；变频器散热量较小，但是数量较多，也是主要散热设备之一；出线柜散热很小，相较之下通常可以忽略不计。根据国标GB/T12668.2—2002《调速电气传动系统第2部分：一般要求低压交流变频电气传动系统额定值的规定》及GB/T12668.4—2006《调速电气传动系统第4部分：一般要求交流电压1000V以上但不超过35kV的交流调速电气传动系统额定值的规定》中对变频装置的运行环境要求，本文对变频装置的运行环境参数进行了归纳，结果见表1。
表1 变频装置的运行环境参数
2变频器间暖通设计策略
2.1通风设计
2.1.1变频器自带完整排风系统的通风设计
此时变频器排热由其自带的隔热排风管引至室外排放，暖通专业只需进行与之配套的进风系统设计。按变频器间所处位置不同，有以下两种进风方式：
（1）当变频器间布置在汽机房内时，采用自然进风、负压通风方式。通过墙上设置的百叶窗进风，进风量等于变频器自带排热风机的总排风量。但进风温度应应附加，建议取汽机房作业地带温度。此外，若汽机房作业地带温度较高，建议在变频器间内同时设置空调机，供设备检修时使用。
（2）下面以某工程为例
核算变频器自带排热风机的总排风量：变频器排风温度
式中，LB为变频器自带排热风机的总排风量，39200m3/h；QB为变频器总排热量，84kW；C为空气比热容，1.01kJ/（kg·）℃；ρ为空气密度；tin为变频器进风温度，即汽机房作业地带温度，33℃。
经计算，tex<tex.max（50℃），故LB满足要求。注：若计算所得tex>tex.max，则LB不满足要求，需提请厂家修改变频器排热风机配置。
（3）当变频器间布置在汽机房外时，采用机械送风方式。设置带可拆过滤器的机械送风机组，送风量大于变频器自带排热风机的总排风量，室内保持正压，以阻止室外灰尘的侵入。对变频器自带排热风机的总排风量同样需要按上面的方法进行核算，保证计算排风温度小于厂家允许的变频器最高排风温度，送风温度取夏季通风室外计算温度。
2.1.2变频器排热直接排入室内时的通风设计
由暖通专业设置进、排风系统将变频器排热排至室外。设计中首先还是需对变频器风机风量进行核算。按变频器间所处位置不同，有以下两种通风方案：当变频器间布置在汽机房内时，采用自然进风、机械排风的负压通风方式。通过墙上设置的百叶窗自然进风，进风温度取汽机房作业地带温度。在变频器上部设置由排风罩（建议与变频器脱开）、排风管及排风机组成的机械排风系统。为在排风罩吸风口四周边缘形成负压以利更好地排出室内热量，排风机风量建议取变频器排热风机总排风量的1.1～1.2倍。进风百叶窗面积按照排风机风量计算确定。此外，若汽机房作业地带温度较高，建议设置检修用空调机。当变频器间布置在汽机房外时，采用机械送风、机械排风的正压通风方式。送风系统由带可拆过滤器的机械送风机组、送风管及房间下部送风口组成，送风量大于排风量，室内保持正压，以阻止室外灰尘的侵入，送风温度取夏季通风室外计算温度。
2.2降温通风
2.2.1变频器厂家配套提供的降温通风系统
该系统为空-水冷却系统，由变频器厂家配套提供，暖通仅需根据变频器间所处位置提供计算温度，作为空-水冷却系统设计的参考环境温度依据。
2.2.2变频器自带完整排风系统
变频器排热由其自带的隔热排风管引至室外排放，暖通专业只需进行与之配套的降温送风系统设计。降温通风设计冷源主要分为以下三种：①电厂冷却水，②集中冷水，③直接蒸发。降温送风系统由降温送风机组、送风管及房间下部送风口组成，送风量大于变频器排热风机总排风量，室内保持正压，以阻止室外灰尘的侵入。建议取送风温度≤30℃。降温送风机组的冷段可采用冷水表冷器或氟利昂直接蒸发式表冷器。当采用冷水表冷器时可采用工艺专业提供的冷却水，也可采用.集中冷水系统提供的冷水。当采用直接蒸发式表冷器时，由于常规空调允许的进风温度≤32℃，因此当温度>32℃时应向空调机设备厂家提出，以便其根据该进风温度特殊供货。
2.2.3变频器排热系统
由暖通专业设置降温送风系统及机械排风系统将变频器排热排至室外，送风量大于排风量，室内保持正压，以阻止室外灰尘的侵入。
2.2.4降温通风设计计算
为了便于类比，以下将均以达四工程空冷变频器间作为设计模板，将其设定在不同的气候条件下，选取28℃和30℃两种室内设计温度，进行降温通风设计计算对比。为便于方案比较，计算中室外气象参数均取空调室外计算参数。
2.3空调
2.3.1分体空调机的空调系统
在变频器间就地设置分体空调机。对于汽机房内布置的变频器间，由于汽机房内的温度较高，推荐采用水冷柜机；对于汽机房外布置的变频器间，则可采用风冷柜机。考虑到变频器是下部吸入冷风、上部排出热风，为避免冷、热空气在变频器上部交汇而可能产生冷凝水影响设备安全运行，故宜采用下部送风、上部回风形式的柜式空调机。此种形式较简单，但不能维持室内正压。
2.3.2组合式空调机组的空调系统
系统由组合式空调机组、送风管及房间下部送风口、回风管及房间上部回风口组成，组合式空调机组的表冷段可采用冷水表冷器或氟利昂直接蒸发式表冷器。系统采用5%固定新风比，室内保持正压，以阻止室外灰尘的侵入。
结语
在通风、降温通风和空调三个方案中，通风方案最为简单、投资也最低，因此当变频器间周围环境温度和空气条件适宜的情况下，应予以优先采用。
参考文献：
[1]DL/T5035—2016，发电厂供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2016.
[2]GB50019—2015，工业建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2015.
[3]GB/T50155—2015，供暖通风与空气调节术语标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.
论文作者:庞兆强
论文发表刊物:《房地产世界》2019年13期
论文发表时间:2019/12/5
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