杭州西奥电梯有限公司
摘要：随工厂自动化设备的应用不断发展，工业设备的控制方式也越来越复杂，所需要的控制器件与控制方式也越来越多样化。但是对于配电与控制柜不可避免的会遇到两个问题，那就是散热与防尘。所以我们在设计与选购配电柜的时候，必须要兼顾散热与防尘。这样才能提高生产设备运行的可靠性，降低设备故障率，从而提高工业生产效益。
关键词：配电柜防尘；配电柜冷却；正压散热
在工厂的生产车间，配电系统对于生产设备，有着类似于人类大脑与神经的重要性。但是却经常可以看到大量的配电柜，内部粉尘非常严重聚集的情况，或者是因为散热不好，从而导致PLC与变频器及伺服控制器等部件出现异常报警，造成设备各种故障，甚至严重损坏，极大的影响生产设备的运行。解决配电柜的散热与粉尘就显得非常迫切。研究配电柜的散热与防尘设计，探讨并有效的解决配电柜内粉尘聚集与散热的问题，有很重要的现实应用价值。
一、配电柜的分类与探讨
配电柜型号有很多种，通常不同的厂家都有自己的型号。国产型号有MLS、GCS、GCKGGD等，一般国内配电柜标准的都是依据GB7251.1；
配电柜型号由字母及数字等组合而成，一般情况下：
第一位数字：P-代表开启式低压配电柜，G-代表封闭式低压配电柜。
第二位数字：G-代表固定式，C-代表抽出式，H-代表固定、抽出混装式。
第三位数字：L(或D)-代表动力用，K-代表控制用，S-代表森源电气系统。
国外厂家也大都有自己的型号及命名规则，但应用于车间的基本上是以各类封闭式的配电柜为主。
基于有效防止粉尘方面考虑，实际应用的配电柜，经常处在环境恶劣的生产现场，如在各种金属切削打磨，石墨类材料的加工切削。如果配电柜的安装使用不能做到很高的防尘要求，将有可能直接导致配电控制系统内部出现严重短路，致使设备的配电控制系统直接瘫痪报废。
二、实际应用中的各类工厂配电柜
由于各种高精度，高速度的控制，必然会用到PLC，DCS，数控控制器，伺服控制器，变频器，加热控制器等控制器件。而其中用于直接驱动电机的各类驱动器，以及直接控制工厂电加热的控制器件，经常会在很短的时间内产生大量热量。如果我们在设计配电柜的时候不考虑散热问题，各种控制部件很快就会因为温度过高而报警，甚至损坏。下面讨论的是工厂常用的几种配电柜设计的优缺点以及适用场所。
1、全封闭式配电柜：这种配电柜通常采用全封闭式结构，利用配电柜铁壳本身散热，这样的配电柜适合于发热量较少的配电系统。它的优点是成本低，防尘效果好。缺点是对于含有变频器，伺服驱动器等发热量大的电气装置的配电柜不适用。所以它的应用受到很大的局限，通常在工厂仅应用在工厂车间类发热量不大的配电柜。如仅用作切断电源的各类断路器安装的配电柜，以及各类小型简易控制设备。
2、采用散热风机进行散热的配电柜：它是利用配电柜门上与侧面安装散热风机的方式，将热量通过配电柜内外空气对流将热量散发出去。优点是成本低，结构简单，散热效果较好。缺点是风机的设计的好坏将直接影响配电柜的散热，及配电柜防尘的效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于其低廉的成本与较好的散热效果，这类配电柜在工厂车间现场应用非常广泛，也是工厂实际应用中最容易出问题的配电控制柜。
在国内很多设备设计厂家采用在配电柜的上部，或者是在发热量大的电气部件附近安装一个散热风机，将配电柜内部的热量抽出去的方式。其实这样的设计考虑的是非常片面的，因为这样的考虑通常只是考虑了配电柜的散热，而忽视了防尘。在配电柜内往外用风机强制散热冷却的同时，将会导致配电柜内出现负压，这种负压有类似于吸尘器的原理，造成大量的粉尘聚集在配电柜内部。
详细的工作原理是这样的：配电柜散热风机的作用下，配电柜内形成负压，负压形成后配电柜外面的冷空气会从配电柜内外连同的各类孔洞（常见的如电缆进出线孔洞）进入配电柜内部，由于工厂恶劣的生产环境，空气中经常含有大量的粉尘，各类粉尘就连同冷空气一起进入配电柜，并在配电柜内聚集。工作的现实情况中经常可以看到很多配电柜外表面非常干净，但是打开配电柜的门，里面粉尘非常多，就是这个原因。所以这样的配电柜设计是最糟糕的。
上述的问题如何避免？为了避免出现配电柜内负压的情况，参考洁净室相关资料，我们只需要维持配电柜内为正压环境即可。具体的操作就是改变配电柜内散热风机安装的方式与位置，在配电柜的下部安装带空气过滤的风机，让室外空气经过下部散热风机表面的过滤棉进行过滤，然后过滤后的空气，再进入配电柜，在配电柜的上部开设不含散热风机的百叶窗，配电柜内产生的热量经过百叶窗排放出去。这样的设计后，粉尘只会在风机表面的空气过滤棉上聚集，我们只需要根据滤棉的脏污程度，定期进行过滤棉的更换即可，从而有效的起到防尘效果。
上述讨论的是只用一个散热风机的情形，如果在实际应用中，散热不能满足要求的情况，我们可以在配电柜上增加带空气过滤的散热风机，同时对应的增加排风百叶窗。从设计的美观上考虑，我们最多只能配置一个配电柜的每扇门上安装一组散热风机与排风口，如果不能满足要求，我们可以增加设计的风机功率，从而加快空气对流速度。当然这样的设计还不够的情况我们可以选用下面两种散热方式。
3、自带空调的配电柜：这样的配电柜在柜门上或是侧面安装氟利昂R22制冷剂的空调,或者采用冷却水进行冷却的换热式水空调，利用空调进行配电柜的冷却。它的优点是配电柜内的空气与外界空气不进行直接换热，外部的粉尘几乎无法进入配电柜内部。缺点是价格昂贵。
对于冷却水进行冷却的空调由于还需要额外提供冷却水，且效果不是太好，实际生产车间的应用相对比较少，对于这类冷却方式不做探讨。对于用氟利昂制冷剂进行冷却的系统，冷却效果比较好，这种配电柜一般应用于贵重精密的配电柜，实际应用中我们应做好配电柜内部因为空调冷却产生的冷凝水的排放，避免出现排水不畅的情况，避免出现配电柜内因为冷凝水滴落到电气元件上而造成故障。另外在冷却空调的安装方式上，尽量选择柜门式安装与侧壁式安装，避免配电柜顶部安装，因为配电柜顶部安装一旦排水不畅，将很容易造成冷凝水掉入电气元件内部，造成设备故障。自带空调的冷却式配电柜，可以很好的解决防尘与散热的问题，所以在各类高端的设备上应用越来越多。
4、利用冷却水直接对发热元件进行冷却散热的配电柜：这样的配电柜经常应用在瞬间发热量特别巨大的场所，例如大功率中频感应加热，或者是各种大功率电力电子器件应用的场所。它是利用将发热量大的电气部件的散热面直接贴合通有冷却水的金属，通过接触换热，它的优点是散热效果非常显著，散热效果优于其他的配电柜散热方式。缺点是经常容易造成漏水，所以在应用这样的配电柜的时候必须保证配电柜内的器件具有非常好的防水性能。
参考文献
[1]GB7251.1-2015国标 《低压成套开关设备和控制设备》.
[2]《空气洁净技术与工程应用(第2版) 》 2013年-冯树根.
论文作者:肖海勇
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
标签：配电柜论文; 柜内论文; 风机论文; 粉尘论文; 工厂论文; 空气论文; 冷却水论文; 《防护工程》2019年9期论文;